JPH0127567B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、収納器（カセツト）に収納された被
処理物をそのカセツトと処理部との間で自動的に
移送配分できるようにした処理装置に係わる。

半導体素子の製造工程に於ては、熱拡散処理、
CVD（化学気相成長）処理あるいはアニール処理
など所謂横形加熱炉を用いた処理工程があり、こ
れらの処理工程では半導体ウエーハをカセツトか
ら取り出し、一定間隔をもつて配列した状態で加
熱炉に移送し、処理終了後に再び元のカセツトに
戻すという一連の作業工程の自動化が望まれてい
る。従来の装置を用いた場合の斯種の作業手順
は、(i)カセツトからピンセツトで半導体ウエーハ
を取り出す、(ii)このウエーハをピンセツトで所定
ピツチをもつてボートに並べる、(iii)該ボートをボ
ート受け台に乗せる、(iv)該ボート受け台を手に持
つて炉芯管内にボートを移す、(v)ボートにボート
挿入棒を引つかけてボートローダを作動させ、炉
芯管の中心部にボートを挿入する、(vi)ボートの挿
入で炉芯管内部の温度が下るので回復を待つてガ
スを注入し、拡散又はCVDなどの処理を行う、
(vii)処理が終了した後は上記の逆順(v)〜(i)の作業を
行つて処理されたウエーハを元の同じカセツトに
収納する、というものである。このような作業手
順のうち、(v)のボートローダ作業から(vi)の炉内本
処理までが自動化されているだけで、他の作業は
全て手作業にたよつている。

本発明は、上述の点に鑑み、例えば半導体素子
の製造において、その横形加熱炉を用いた処理工
程の全自動化を可能ならしめるようにした処理装
置を提供するものである。

以下、図面を用いて本発明を詳細説明しよう。

第１図は本発明の処理装置を備えた半導体製造
装置の全体を示すものである。この半導体製造装
置は、複数の被処理物即ち半導体ウエーハを収納
した収納器（カセツト）からウエーハを取り出
し、これを一定間隔をもつて配列支持し指定の加
熱炉に挿入して所定の処理（拡散、CVD、又は
アニールなどの処理）を行い、処理後のウエーハ
を再び元のカセツトに収納するという一連の作業
をコンピユータ制御によつて自動的に行うように
構成されるもので、同図示の如く、上記全ての作
業工程をマイクロコンピユータによつて自動制御
する制御操作部１と、複数の半導体ウエーハ３を
収納し、夫々コード番号を付された複数（本例で
は12個）の収納器即ちカセツト２〔２Ａ，２Ｂ…
…２Ｌ〕と、例えば垂直方向に配列された３つの
加熱炉４Ａ，４Ｂ，４Ｃを備えた処理部４と、ウ
エーハ３をカセツト２と処理部４との間で移送す
る移送装置５とを有して成る。各カセツト２は相
対向する一方の側面が開放されたような箱型をな
し、夫々に例えば１ロツト分25枚の半導体ウエー
ハ３が高さ方向に所定ピツチ（例えば4.76mmピツ
チ）をもつて積層状に収納される。この複数のカ
セツト２は第２図に示すように２列に配列される
と共に、矢印ａ，ｂ，ｃ及びｄ方向に沿つて１カ
セツト分づつ間歇的に且つ循環的に移送するよう
になされ、各カセツト２に付されたコード番号が
位置S₀に来たときにホトセンサＤによつて認識さ
れ、選択される。このため各カセツト２の横には
マイクロコンピユータが認識できるような例えば
４つの穴１０を設け、之に対応して反射型発光ダ
イオードD₁，D₂，D₃，D₄からなるホトセンサＤ
によつて反射する所と反射しない所とを読み分
け、４ビツト16進の信号を作り出しカセツトのコ
ード番号をデジタル化する。反射する所は金属の
表面そのままとし、反射しない所は発光ダイオー
ドの赤外線光が反射しない黒いラバーが貼着され
る。カセツト２を循環的に移送する機構６は、カ
セツト２の２つの列の下方に夫々配され各カセツ
ト２間に対応する位置に爪７を一体に有した１対
の送り爪部材８Ａ，８Ｂと、列の両端に対応して
設けられた１対のアーム９Ａ，９Ｂとから構成さ
れる。この場合には、送り爪部材８Ａがシリンダ
ーCY₂により上昇し各爪７がカセツト間に挿入さ
れて後シリンダーCY₁で矢印ａ方向に１カセツト
分移動されることによつて一方の列のカセツト２
Ａ〜２Ｆが各爪７に押されて１カセツト分だけ移
送され、カセツト２Ａが位置S₀に持来される。次
にシリンダーCY₈によるアーム９Ａの矢印ｂ方向
の移動で位置S₀のカセツト２Ａが他の列側に移送
され、又シリンダーCY₉によるアーム９Ｂの矢印
ｄ方向の移動でカセツト２Ｇが一方の列側に移送
される。続いて送り爪部材８ＢがシリンダーCY₃
により上昇し且つシリンダーCY₄で矢印ｃ方向に
移動されることによつて上記と同様に他方の列の
カセツト２Ａ，２Ｌ……２Ｈが１カセツト分だけ
移送され、このようにして各カセツト２は循環移
送される。

一方、移送装置５は第３図に示す如くホトセン
サＤによつて指定されたカセツト２内のウエーハ
３を一旦カセツト２と同一ピツチをもつて移し替
えるピツチ変換用小ケース１２と、この小ケース
１２からウエーハ３を１枚づつエアーベアリング
１３で移送し予め設定された所定ピツチをもつて
順次に配列するピツチ変換用大ケース１４が設け
られる。小ケース１２は位置S₀に持来されたカセ
ツト２と近接対向する位置に在り、エアーベアリ
ング１３を跨いでパルスモータM₁を含む上下移
動手段１５を介して１ピツチづつ垂直方向に上下
移動可能に配される。なお、位置S₀において指定
されたカセツト２と小ケース１２間でのウエーハ
３の移し替えを行うために、カセツト２と小ケー
ス１２間に渡る上方には第２図で示すようにシリ
ンダーCY₇で上下動する支持体１７と、この支持
体１７に保持され夫々シリンダーCY₅及びCY₆に
て互に逆方向に駆動するアーム１６Ａ及び１６Ｂ
からなる移し替え機構３０が設けられる。この移
し替え機構３０において、例えばカセツト２から
小ケース１２にウエーハ３を移すときはシリンダ
ーCY₇により支持体１７が下げられて後シリンダ
ーCY₅が作動してアーム１６Ａが矢印Ｈ方向に動
き、このアーム１６Ａによつてカセツト２内の25
枚のウエーハ３が一度に小ケース１２内に移し替
えられる。小ケース１２からカセツト２へウエー
ハ３を移すときはシリンダーCY₆によりアーム１
６Ｂを矢印Ｙ方向に動かして行われる。

ピツチ変換用大ケース１４は、小ケース１２と
対向するようにエアーベアリング１３の他端にこ
れを跨ぎパルスモータM₂を含む上下移動手段３
２を介して１ピツチづつ垂直方向に上下移動可能
に設けられると共に、上り切つたところでモータ
M₃により水平に倒れるよう構成される。この場
合、大ケース１４はウエーハ３が収容されるピツ
チが例えば4.0mmピツチとなされ、4.0mmピツチと
したときには100枚（４カセツト分）のウエーハ
３が、8.0mmピツチとしたときには50枚（２カセ
ツト分）のウエーハ３が、12.0mmピツチとしたと
きには25枚（１カセツト分）のウエーハ３が夫々
収容される。小ケース１２から大ケース１４への
ウエーハ３の移送は、ウエーハ３が収納された小
ケース１２を１ピツチづつ降下させ積層されたウ
エーハ３を下から順次エアーベアリング１３に沿
つて大ケース１４側に送り、大ケース１４では小
ケース１２の降下と同期して１ピツチづつ上昇さ
せ上方から順次ウエーハ３を収容するように行わ
れる。大ケース１４から小ケース１２へのウエー
ハ３の移送は上記と逆に小ケース１２を下から１
ピツチづつ上昇させ、大ケース１２を上から１ピ
ツチづつ降下させて行われる。ウエーハ３が大ケ
ース１４に移し終えた状態では各ウエーハ３のフ
アセツト３１（位置合せ用にウエーハの一部を水
平に切断した部分）が揃つていない。従つて、各
ウエーハ３のフアセツト３１を共に揃える手段１
８が大ケース１４の下部に設けられる。この手段
１８は例えば収容された全ウエーハ３の周側に共
通して転接しモータM₄にて回転される棒状回転
体３３にて構成され、この棒状回転体３３によつ
て各ウエーハ３が回転されたときウエーハ３のフ
アセツト３１の部分で棒状回転体３３を離れ、ウ
エーハ３の回転が停止されることによつて各ウエ
ーハ３のフアセツト３１が揃えられる。又、大ケ
ース１４の下部には、大ケース１４に収容された
全ウエーハ３を大ケース１４より上方に持上げる
ためのウエーハリフト１９が配される。CY₁₀は
ウエーハリフト１９を上下動するためのシリンダ
ーである。

さらに、移送装置５においては、第４図に示す
ように大ケース１４に収容されたウエーハ３を一
括して保持し、指定の加熱炉４〔４Ａ，４Ｂ、又
は４Ｃ〕のボート２０上に移すウエーハチヤツク
２１が設置される。このチヤツク２１は、パルス
モータM₆を含む垂直移動手段（例えば送りネジ
機構等）３４を介して垂直方向に移動可能に配さ
れると共に、モータM₅を含む水平移動手段３５
を介して水平方向に移動可能に配される。CY₁₁
はチヤツク２１の開閉を行うためのシリンダーで
ある。又、３つの加熱炉４Ａ，４Ｂ，４Ｃを備え
た処理部４においては、夫々加熱炉４Ａ，４Ｂ，
４Ｃに対応してボート２０が設けられ、このボー
ト２０は夫々のボートローダアーム３６Ａ，３６
Ｂ，３６Ｃが連結されボートローダ３７Ａ，３７
Ｂ，３７Ｃによつて炉に対して出入される。尚、
各加熱炉４Ａ，４Ｂ，４Ｃの外の入口近傍には
夫々ボート２０を受ける受台３８が設けられ、ボ
ート２０が炉内に挿入された時点では夫々対応す
るシリンダーCY₁₂，CY₁₃，CY₁₄により横に移動
され待機状態となされる。

次に、かかる構成の動作を説明する。

夫々例えば１ロツト分25枚の半導体ウエーハ３
を収納した複数、本例では12個のカセツト２が第
１図で示されるように所定位置に送られると、以
後コンピユータ制御され、先づ12個のカセツト２
がカセツト移送機構６によつて１カセツト分づつ
順次間歇的に且つ循環的に移送される。１番目の
カセツト２Ａが位置S₀に移送されるとホトセンサ
Ｄによつてカセツト２Ａのコード番号が確認さ
れ、このカセツト２Ａが指定されたものである
と、第２図に示す如くシリンダーCY₇によつて支
持体１７が降下し、アーム１６Ａがカセツト２Ａ
の開放された側面に対向され、次にシリンダー
CY₅によつてアーム１６Ａがカセツト２Ａ内を通
過する如く矢印Ｈ方向に移動されることによつて
カセツト２Ａ内の25枚のウエーハ３が全てピツチ
変換用小ケース１２内に移し替えられる。次にエ
アーベアリング１３が作動し、エアーベアリング
１３と対向する最下層のウエーハ３がエアーベア
リング１３上を移送し、ピツチ変換用大ケース１
４の最上部に収容され、以後順次小ケース１２が
１ピツチづつ降下して下方より１枚づつウエーハ
３がエアーベアリング１３を通じて１ピツチづつ
上昇する大ケース１４内に例えば４mmピツチで収
容される。（なお、大ケース１４に収納するピツ
チは予めその大ケース１４に間歇的に上昇するピ
ツチを指定することによつて４mmピツチ、８mmピ
ツチ、12mmピツチ等自由に選択できる。）１カセ
ツト分のウエーハ３の収容が終ると、次に同様に
して第２、第３、第４のカセツト２Ｂ，２Ｃ，２
Ｄのウエーハ３が大ケース１４の次の段から入
り、第５図に示す如く、４つのカセツト２Ａ〜２
Ｄの計100枚のウエーハ３が大ケース１４に収容
される。大ケース１４に指定されたカセツト２の
ウエーハ３が全て収容されると、次に大ケース１
４はモータM₃の駆動で第３図の鎖線で示す如く
水平に倒れる。続いて、モータM₄によつて棒状
回転体３３が回転し、各ウエーハ３のフアセツト
３１が揃えられて後、シリンダーCY₁₀によりウ
エーハリフト１９が上昇し、大ケース１４内の全
ウエーハ３が持上げられる。次に、第４図の位置
S₃₄に待機していたウエーハチヤツク２１が垂直
移送手段３４により位置S₃₁まで降下しシリンダ
ーCY₁₁をしてリフト１９上の全ウエーハ３をつ
かみ上げて後、指定の加熱炉、例えば第１の加熱
炉４Ａの高さに対応する位置まで上昇し、その後
水平移送手段３４を介して矢印Ｅ方向に水平移動
され、ウエーハ３が指定の加熱炉４Ａのボート２
０上に載置される。このときボート２０は受台３
８上に保持されている。ウエーハチヤツク２１は
ウエーハ３をボート２０上に載置した後は矢印Ｈ
方向に水平移動され、垂直方向の定位置S₃₄に復
帰して待機される。ボート２０はウエーハ３が載
置された後、ボートローダアーム３６Ａ及びボー
トローダ３７Ａを介して加熱炉４Ａに挿入され
る。このようにして指定された４カセツト分づつ
の半導体ウエーハ３が夫々指定の加熱炉４Ｂ及び
４Ｃに挿入される。そして加熱炉内に於て所要の
処理（拡散、CVD、アニール等の処理）が施さ
れる。

処理された後、各加熱炉４Ａ，４Ｂ，４Ｃから
ウエーハ３を載置したボート２０が夫々取出さ
れ、以後は挿入時の動作と全く逆の順序で指定さ
れた元のカセツト２に夫々のウエーハ３が収納さ
れる。即ち、先づ、ウエーハチヤツク２１が動作
して加熱炉４Ｃで処理されたウエーハ３をつかん
でピツチ変換用大ケース１４内のウエーハリフト
１９上に載置する。リフト１９はシリンダー
CY₁₀により降下し、ウエーハ３は大ケース１４
内に収容される。ウエーハチヤツク２１は元の位
置S₃₄に復帰される。大ケース１４はモータM₃に
よりエアーベアリング１３上に対向する如く起立
し、続いてエアーベアリング１３の動作で大ケー
ス１４内のウエーハ３が１枚づつ小ケース１２内
に収納される。このとき大ケース１４は１ピツチ
づつ降下し、之に対応して小ケースは、１ピツチ
づつ上昇する。一方、カセツト２側においては、
カセツト移送機構６によつてカセツト２を移送さ
せると共にホトセンサＤによつて各カセツト２の
コード番号を確認し、指定のカセツト、この場合
はカセツト２Ｌを選択して位置S₀に待機させる。
１カセツト分（即ちカセツト２Ｌに収納される
分）の25枚のウエーハ３が小ケース１２に収納さ
れると、シリンダCY₇が作動して支持体１７が降
下し、続いてシリンダCY₆によりアーム１６Ｂが
矢印Ｙ方向に移動して小ケース１２内の全ウエー
ハ３が指定された元のカセツト２Ｌに収納され
る。同様にして、大ケースの次の25枚のウエーハ
３が、カセツト２Ｋに収納される等して順次対応
するウエーハ３がカセツト２Ｊ，２Ｉに収納され
る。加熱炉４Ｃのウエーハ３の収納が終了した後
は、上記と同様の動作が繰返えされ、第２の加熱
炉４Ｂのウエーハ３及び第１の加熱炉４Ａのウエ
ーハ３が夫々対応する元のカセツト２に収納され
る。

上述せる如く本発明によれば、半導体ウエーハ
がカセツト単位で管理できる。従つて、デバイス
が異なる半導体ウエーハが同一カセツト内で混同
することがない。さらに本発明装置を半導体素子
の製造に用いれば、その横形加熱炉を用いた拡
散、CVD、アニール等の処理工程の全作業、即
ち半導体ウエーハをカセツトから取出し一定間隔
をもつて配列した状態で加熱炉に移送し、処理終
了後に再び元の指定されたカセツトに戻すという
一連の作業工程が自動的に行えるものである。従
つて之により終夜無人稼動が可能になり、装置の
稼動率が向上すると共に、作業者の削減も計られ
る等の利点がある。尚本発明は半導体素子の製造
に限らない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の処理装置を半導体製造装置に
用いた場合の全体を示す斜視図、第２図はそのカ
セツト部分を示す略線的配置図、第３図はそのウ
エーハの移送装置の要部の略線的配置図、第４図
はその他の要部の略線的配置図、第５図は動作の
説明に供する図である。 １は制御操作部、２はカセツト、３はウエー
ハ、４は処理部、５は移送装置、Ｄはホトセン
サ、１２はピツチ変換用小ケース、１３はエアー
ベアリング、１４はピツチ変換用大ケース、２１
はウエーハチヤツクである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の被処理物を収納し、所定情報が付され
   た複数の収納器と、 該収納器を移送する循環装置と、 前記情報により処理する収納器を決定する認識
   手段と、 前記収納器から処理部へ前記被処理物を移送す
   る手段と、 前記情報により前記処理部から前記被処理物を
   戻す収納器を決定する認識手段と、 前記被処理物を前記処理部から前記収納器に戻
   す手段とを有する処理装置。