JPH01292816A - Heat treatment method of semiconductor and apparatus therefor - Google Patents
Heat treatment method of semiconductor and apparatus thereforInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、半導体集積回路素子の製造工程の熱処理方法
及びその装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a heat treatment method and apparatus for the process of manufacturing semiconductor integrated circuit elements.
[従来の技術及び発明が解決すべき課題]ウェハの拡散
、酸化、CVD処理等の半導体集積回路素子製造に用い
られる熱処理装置は省スペース化のため3段や4段の多
段炉式が採用されることが多い、多段炉式熱処理装置は
炉本体にそれぞれ各種ガス系や排気系が付き、熱処理用
治具である石英製ボート(以下ボートと称す)でウェハ
を支持し、反応が行われる炉までボートを上下方向に移
動するエレベータやボートを炉内に挿入するボートロー
ダ等の搬送装置により反応炉内にボートが挿入され、コ
ンピュータ制御により800℃〜1000℃の高熱炉内
でガス濃度が制御され、P型。[Prior art and problems to be solved by the invention] The heat treatment equipment used for manufacturing semiconductor integrated circuit devices, such as wafer diffusion, oxidation, and CVD processing, is a three- or four-stage multi-stage furnace type in order to save space. Multi-stage furnace heat treatment equipment, which is often used in multistage furnaces, is a furnace in which each furnace body is equipped with various gas systems and exhaust systems, and the wafer is supported by a quartz boat (hereinafter referred to as a boat), which is a heat treatment jig, and the reaction is carried out. The boat is inserted into the reactor using transport devices such as an elevator that moves the boat up and down and a boat loader that inserts the boat into the furnace, and the gas concentration is controlled by computer control in the high-temperature furnace at 800℃ to 1000℃. and P type.
n型の不純物をウェハ中に拡散したり、ウェハ上に酸化
膜の形成を行っている。100A以下の膜厚まで精度良
く安定してコントロール可能であるが。N-type impurities are diffused into the wafer and an oxide film is formed on the wafer. It is possible to accurately and stably control film thicknesses up to 100A or less.
挿入の際の反応炉の石英管と石英製ボートとの摩擦で発
生するパーティクル付着による酸化膜絶縁耐圧の低下が
無視出来ない。The reduction in the dielectric strength of the oxide film due to the adhesion of particles caused by the friction between the quartz tube of the reactor and the quartz boat during insertion cannot be ignored.
そのためボートを反応管内へ非接触で出し入れするソフ
トランディングを用いている。ソフトランディングを用
いた多段炉式熱処理装置の搬送装置の斜視図を第4図に
示す、第4図は4段炉式熱処理装置の搬送装置である0
反応装置5は内部に4台の反応炉を有しており、それぞ
れの反応炉に対応してボートBを反応炉内に挿入装置で
あるソフトランディング4が設けられ、ソフトランディ
ング4のボートを支持するアーム41にボートBを供給
するためエレベータアーム31′を有したエレベータ3
及び、キャリア1からボートBへのウェハ移替えを行う
ウェハトランスファー21及びボート保持部22を備え
たウェハ移替装置2が設けられる。エレベータアーム3
1′は平行四辺形を形成する4本アームであり角度によ
りウェハ移替装置2のボート保持部22及びソフトラン
ディングのアーム41にボートを載置可能となっている
。Therefore, a soft landing is used to move the boat in and out of the reaction tube without contact. Figure 4 shows a perspective view of the conveyance device for a multi-stage furnace heat treatment apparatus using soft landing.
The reactor 5 has four reactors inside, and a soft landing 4, which is a device for inserting a boat B into the reactor, is provided corresponding to each reactor to support the boat of the soft landing 4. Elevator 3 with elevator arm 31' for supplying boat B to arm 41
A wafer transfer device 2 including a wafer transfer 21 and a boat holding section 22 for transferring wafers from the carrier 1 to the boat B is provided. elevator arm 3
Reference numeral 1' indicates four arms forming a parallelogram, and the boat can be placed on the boat holding section 22 of the wafer transfer device 2 and the soft landing arm 41 depending on the angle.
以上のような構成の熱処理装置の搬送装置の動作を説明
する。ウェハWが複数枚、例えば25枚収納されたキャ
リア1が人手によりウェハ移替装置2にセットされると
ウェハトランスファ21がボート保持部22に保持され
たボートBにキャリア1よりウェハWを移し替える。ボ
ートBは例えば100枚のウェハを収納可能であり、移
し替えが完了すると、エレベータ3のエレベータアーム
31′がボートBを保持し、目的の反応炉まで上昇して
ソフトランディング4のアーム41に搬送する。ソフト
ランディングの断面図を第5図に示す。第5図において
反応炉51の内部にソフトランディング4のアーム41
でボートBを保持し非接触で挿入され、ソフトランディ
ング4が下がり、B′の位置でボートは反応炉に接し、
さらにアーム41が下って支持が解除されソフトランデ
ィング4は後進して元の位置に戻る。反応処理後再びボ
ートBは上記の逆の操作によりソフトランディング4に
支持され、反応炉外に搬送される。しかし1反応炉内で
は800℃〜1000℃の高温で処理が行われるため1
反応直後のウェハは高温であり一定の自然冷却期間をお
かなければ、キャリア内に収納出来ない、この間ボート
Bはソフトランディング4上に支持されており、冷却期
間終了後エレベータ31によりウェハ移替装置2のボー
ト保持部22に搬送され、ウェハトランスファ21によ
り反応終了済キャリアに収納される0以上のような搬送
の動作が4段炉で行われる場合、エレベータアームの動
きは第6図に示すようになる。第6図は4段炉で同一時
間、挿入出時間を含めて50分間の反応処理が行われる
場合を示している。4台のソフトランディングのアーム
41−1〜4に空ボートをセットするとエレベータアー
ム31′は41−1の空ボートをウェハ移替袋!!2の
ボート保持部へ2〜3分間で搬送し、キャリアからボー
トへの未反応ウェハの移替約5〜6分間を待ってウェハ
が充填されたボートをアーム41−1に搬送する。ソフ
トランディング4は反応炉内にボートを搬送する。アー
ム41−2.3.4のボートも同時に搬送する0反応処
理後15分間の冷却時間経過後アーム41−1のボート
をウェハ移替装置に搬送し反応済ウェハをキャリアに移
替え、空になったボートを再びアーム41−1に搬送す
る。同時に41−2.3.4のボートを空にしてそれぞ
れアーム41−2.3.4に載置して一工程終了する。The operation of the transport device of the heat treatment apparatus configured as above will be explained. When the carrier 1 containing a plurality of wafers W, for example 25 wafers W, is manually set in the wafer transfer device 2, the wafer transfer 21 transfers the wafers W from the carrier 1 to the boat B held by the boat holding part 22. . Boat B can store, for example, 100 wafers, and when the transfer is completed, the elevator arm 31' of the elevator 3 holds the boat B, ascends to the target reactor, and transports it to the arm 41 of the soft landing 4. do. A cross-sectional view of the soft landing is shown in FIG. In FIG. 5, the arm 41 of the soft landing 4 is placed inside the reactor 51.
The boat B is held at and inserted without contact, the soft landing 4 is lowered, and the boat touches the reactor at position B'.
Further, the arm 41 is lowered and the support is released, and the soft landing 4 moves backward and returns to its original position. After the reaction treatment, the boat B is again supported by the soft landing 4 by the above operation in reverse and transported out of the reactor. However, since the treatment is carried out at a high temperature of 800℃ to 1000℃ in the 1 reactor, 1
Immediately after the reaction, the wafers are at a high temperature and cannot be stored in the carrier without a certain natural cooling period.During this time, the boat B is supported on the soft landing 4, and after the cooling period is over, the wafer is moved to the wafer transfer device by the elevator 31. When a 4-stage furnace is used to transport 0 or more wafers, which are transported to the boat holding section 22 of No. 2 and stored in the reaction-completed carrier by the wafer transfer 21, the movement of the elevator arm is as shown in FIG. become. FIG. 6 shows a case where the reaction treatment is carried out for the same period of 50 minutes, including the insertion and removal time, in a four-stage furnace. When empty boats are set on the four soft landing arms 41-1 to 41-4, the elevator arm 31' transfers the empty boats of 41-1 to the wafer transfer bag! ! The boat filled with wafers is transferred to the arm 41-1 for about 5 to 6 minutes, after which the unreacted wafers are transferred from the carrier to the boat for about 5 to 6 minutes. A soft landing 4 transports the boat into the reactor. The boat of arm 41-2.3.4 is also transported at the same time. After 15 minutes of cooling time has elapsed after the reaction process, the boat of arm 41-1 is transported to the wafer transfer device, the reacted wafer is transferred to the carrier, and it is emptied. The now-removed boat is transported again to arm 41-1. At the same time, the boats 41-2.3.4 are emptied and placed on the arms 41-2.3.4 to complete one process.
この−工程には2時間かかり、次の工程に入るまで反応
炉は約70分間休止状態になっている。ウェハは破損を
受けやすく搬送はゆっくり行われ、反応処理時間に比べ
て搬送時間が長時間必要なため1反応炉の稼働効率が著
しく低下してしまうという欠点があった。This step takes 2 hours and the reactor remains dormant for about 70 minutes before starting the next step. The wafers are easily damaged and the transfer is slow, and the transfer time is longer than the reaction processing time, resulting in a significant drop in the operating efficiency of one reactor.
本発明は上記のような欠点を解消し、稼働効率よく熱処
理できる半導体製造熱処理方法およびその装置を提供す
ることを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks and provide a semiconductor manufacturing heat treatment method and apparatus that can perform heat treatment with high operational efficiency.
[課題を解決するための手段]
上記目的を達成するため本発明の半導体製造熱処理装置
の搬送方法は、多段式半導体製造熱処理装置の反応管内
に熱処理用治具に支持されたウェハを挿入して熱処理し
、処理後前記熱処理用治具を前記反応管外に取出した後
一時熱処理用治具保持機構に載置してウェハの冷却を行
い、その後前記ウェハをキャリアに移替えることを特徴
とし、前記半導体製造熱処理方法を実現する半導体製造
熱処理装置は、キャリアから熱処理用治具にウェハを移
し替えるウェハ移替え装置と、各炉修に対応して設けら
れ、前記熱処理用治具を前記各炉内に挿入および取出す
る如く設けられた挿入取出装置と、前記挿入取出装置に
前記熱処理用治具を搬送する搬送装置とを備えた多段式
半導体製造熱処理装置において、前記各挿入取出装置近
傍に前記熱処理用治具を保持する保持機構を設けたこと
を特徴とする。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, a transport method for a semiconductor manufacturing heat treatment apparatus of the present invention includes inserting a wafer supported by a heat treatment jig into a reaction tube of a multi-stage semiconductor manufacturing heat treatment apparatus. The wafer is heat treated, and after the treatment, the heat treatment jig is taken out of the reaction tube and then temporarily placed on a heat treatment jig holding mechanism to cool the wafer, and then the wafer is transferred to a carrier, The semiconductor manufacturing heat treatment apparatus that realizes the semiconductor manufacturing heat treatment method is provided with a wafer transfer device that transfers the wafer from the carrier to the heat treatment jig, and a wafer transfer device corresponding to each furnace repair, and the heat treatment jig is connected to each of the furnaces. In a multi-stage semiconductor manufacturing heat treatment apparatus, the multi-stage semiconductor manufacturing heat treatment apparatus includes an insertion/extraction device provided to insert and take out the heat treatment jig into the insertion/extraction device, and a conveyance device for conveying the heat treatment jig to the insertion/extraction device. It is characterized by providing a holding mechanism for holding a heat treatment jig.
[実施例]
本発明の方法およびその装置の一実施例を第1図の斜視
図を参照して説明する。第1図において、第4図と同記
号同符号のものは同一のものを表している。第1図の4
段炉式の半導体製造熱処理装置の搬送装置には従来のウ
ェハの4段式熱処理装置5の各段に対応して設けたウェ
ハを支持した熱処理用治具であるボートの挿入取出装置
であるソフトランディング4と、エレベータアーム31
を有した上下搬送装置であるエレベータ(以下、エレベ
ータと称す)3及び各段のソフトランディング4の側部
例えば前方にそれぞれ平行にボートを載置できる熱処理
用治具保持機構(以下クーリングライナーと称す)6が
各段に設けられる。[Example] An example of the method and apparatus of the present invention will be described with reference to the perspective view of FIG. In FIG. 1, the same symbols and symbols as in FIG. 4 represent the same things. 4 in Figure 1
The conveyance device of the staged furnace type semiconductor manufacturing heat treatment equipment includes software that is an insertion and removal device for a boat, which is a heat treatment jig that supports the wafer, and is provided corresponding to each stage of the conventional four-stage wafer heat treatment equipment 5. Landing 4 and elevator arm 31
A heat treatment jig holding mechanism (hereinafter referred to as a cooling liner) on which a boat can be placed parallel to the side, for example, the front, of an elevator (hereinafter referred to as an elevator) 3, which is a vertical conveyance device having a ) 6 is provided at each stage.
エレベータアーム31はエレベータ3により各段間上下
駆動し、さらに水平駆動する腕木32により支持したボ
ートをクーリングライナー6、ソフトランディング4の
アーム41及びウェハ移替装置2のボート保持部22な
どの各間を移載する。The elevator arm 31 is driven vertically between each stage by the elevator 3, and is further moved horizontally to move the boat supported by the arm 32 between the cooling liner 6, the arm 41 of the soft landing 4, the boat holding part 22 of the wafer transfer device 2, etc. Transfer.
エレベータアーム31がソフトランディング4のアーム
41上にボートを搬送する場合、クーリングライナー6
が邪魔にならない位置に駆動装置(図示せず)によりレ
ール61上を移動し、エレベータアーム31の操作が終
われば、再びソフトランディング4のアーム41の前方
位置まで戻るようになっている。When the elevator arm 31 transports the boat onto the arm 41 of the soft landing 4, the cooling liner 6
is moved on the rail 61 by a drive device (not shown) to a position where it does not get in the way, and when the operation of the elevator arm 31 is completed, it returns to the position in front of the arm 41 of the soft landing 4.
以上の構成の4段炉式の熱処理装置で4つの炉で同一時
間の反応処理の行われる場合の搬送部の動作を第2図の
エレベータアーム31の移動−を示すタイムチャート及
び第3図のシステムのフロチャートを参照して説明する
。The time chart showing the movement of the elevator arm 31 in FIG. 2 and the time chart in FIG. This will be explained with reference to the system flowchart.
オペレータが8台の空のボートをソフトランディング4
のアーム41上(このボートをYとする)及びグーリン
グライナー6上(このボートをXとする)にセットし、
反応が行われるウェハが収納されたキャリアをウェハ移
替装M2にセットした後、搬送装置をONする。エレベ
ータアーム31はクーリングライナー6−1の空ボート
Xをウェハ移替装置2のボート保持部22に搬送しくp
−1)、ウェハをボートXに移替するのに5〜6分を要
するので、その間にエレベータ1往復4〜5分のため、
ソフトランディング4のアーム41−1上のボートYを
アーム31によりクーリングライナー6上に搬送する(
P−2)。この間ウェハ移替装置によりウェハの移替え
が終了したボートXをアーム41−1上に搬送しくP−
3)、ソフトランディングにより反応管5内に挿入した
後、反応処理を行なう。この操作を他の3つのクーリン
グライナー6上のボートXについても順次行う、(D−
1)。第1の炉の反応残り時間が2分になった時(D−
2)エレベータアーム31はクーリングライナー6−1
上の空ボートYをウェハ移替装置に搬送しくP−4)
、ウェハをボートに移替中に反応炉から取り出された反
応処理済のボートXをアーム41−1からクーリングラ
イナー6−1に移動しくP−5)、冷却する。そして、
ウェハの移替されたボートYをアーム41−1に搬送し
くP−6)、反応処理が行われる。他の3つのボートY
についても同様に搬送を行い(D−3)。Operator soft-landing 8 empty boats 4
Set it on the arm 41 (this boat is designated as Y) and on the Gooring liner 6 (this boat is designated as X),
After setting the carrier containing the wafer to be subjected to the reaction in the wafer transfer device M2, the transfer device is turned on. The elevator arm 31 transports the empty boat X of the cooling liner 6-1 to the boat holding section 22 of the wafer transfer device 2.
-1) It takes 5 to 6 minutes to transfer the wafers to boat
The boat Y on the arm 41-1 of the soft landing 4 is transported onto the cooling liner 6 by the arm 31 (
P-2). During this time, the wafer transfer device transfers the boat
3) After inserting into the reaction tube 5 by soft landing, reaction treatment is performed. This operation is performed sequentially for the boats X on the other three cooling liners 6 (D-
1). When the remaining reaction time in the first furnace reaches 2 minutes (D-
2) Elevator arm 31 is cooling liner 6-1
Transport the empty boat Y above to the wafer transfer device P-4)
, the reaction-treated boat X, taken out from the reactor during transfer of the wafers to the boat, is moved from the arm 41-1 to the cooling liner 6-1 (P-5) and cooled. and,
The boat Y in which the wafers have been transferred is transferred to the arm 41-1 (P-6), and reaction processing is performed. three other boats Y
The same is carried out in the same manner (D-3).
この間に冷却期間16分経過したボートXをクーリング
ライナー6−1からウェハ移替装置2に搬送しCP−7
)、ボートXが空になるのを持ってクーリングライナー
6−1に搬送する(p−s)。During this time, the boat
), the empty boat X is transported to the cooling liner 6-1 (p-s).
そして、クーリングライナー6−2.6−3及び6−4
上の他のボートについても冷却済のボートXをウェハ移
替装置に搬送し、ボートXが空になるのを待ってクーリ
ングライナー6上に搬送する(D−4)。クーリングラ
イナー6上には空のボ−トが載置され、判断ボックスD
−2にループされるが、ボートYの反応処理は既に終了
してお、す、直ちに次のバッチに移行することができ、
反応炉の空時間は20分となり約240分間で50分の
プロセスが2回しかできなかったところ約240分間で
同プロセスが3回可能となる。And cooling liners 6-2, 6-3 and 6-4
Regarding the other boats above, the cooled boat X is transported to the wafer transfer device, and after waiting for the boat X to become empty, it is transported onto the cooling liner 6 (D-4). An empty boat is placed on the cooling liner 6, and the judgment box D
-2, but since the reaction process of boat Y has already finished, it is possible to immediately move on to the next batch.
The idle time of the reactor becomes 20 minutes, and whereas the 50-minute process could only be performed twice in about 240 minutes, the same process can now be performed three times in about 240 minutes.
以上説明した搬送装置は本発明の一実施例であってクー
リングライナー6は複数設けてもよい。The conveying device described above is one embodiment of the present invention, and a plurality of cooling liners 6 may be provided.
また、エレベータアームが3方向に移動可能なものであ
ればクーリングライナーはレールを設けないものでも同
様の効果を得る事ができる。Further, if the elevator arm is movable in three directions, the same effect can be obtained even if the cooling liner is not provided with a rail.
[発明の効果]
以上説明したように本発明によれば、反応管へのウェハ
挿入取出装置近傍に処理後の高温状態の熱処理用治具保
持機構を設けたため、反応炉での熱処理を連続して実行
することができ、また、ウェハの破損を招くことなく安
全に搬送しながら、稼働効率を高めることができる。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, since the heat treatment jig holding mechanism in a high temperature state after processing is provided near the device for inserting and extracting wafers into the reaction tube, heat treatment in the reactor can be performed continuously. In addition, it is possible to safely transport wafers without causing damage, while increasing operating efficiency.
第1図は本発明の方法および装置を説明するため半導体
熱処理装置の斜視図、第2図は第1図の装置を用いたタ
イムチャート、第3図は本発明のシステムフローチャー
ト、第4図は従来の搬送装置の斜視図、第5図はソフト
ランディングの断面図、第6図は従来の装置を用いたタ
イムチャートを示している。
1・・・・・・・キャリア
2・・・・・・・ウェハ移替装置
3・・・・・・・上下搬送装置(エレベータ)31・・
・・・エレベータアーム
4・・・・・・・挿入取出装置(ソフトランディング)
41・・・・・アーム
5・・・・・・・反応炉
6・・・・・・・熱処理用治具保持機構(クーリングラ
イナー)
61・・・・・レール
B・・・・・・・熱処理用治具(ボート)W・■・吻・
−ウェハ
代理人 弁理士 守 谷 −雄
第1図
へ
第4図Fig. 1 is a perspective view of a semiconductor heat treatment apparatus for explaining the method and apparatus of the present invention, Fig. 2 is a time chart using the apparatus of Fig. 1, Fig. 3 is a system flowchart of the present invention, and Fig. 4 is a FIG. 5 is a perspective view of a conventional conveying device, FIG. 5 is a sectional view of soft landing, and FIG. 6 is a time chart using the conventional device. 1...Carrier 2...Wafer transfer device 3...Vertical transfer device (elevator) 31...
...Elevator arm 4...Insertion and extraction device (soft landing)
41... Arm 5... Reactor 6... Heat treatment jig holding mechanism (cooling liner) 61... Rail B... Heat treatment jig (boat) W・■・Proboscis・
-Wafer agent Patent attorney Moritani -Yo Figure 1 to Figure 4
Claims (1)
治具に支持されたウェハを挿入して熱処理し、処理後前
記熱処理用治具を前記反応管外に取出した後一時熱処理
用治具保持機構に載置してウェハの冷却を行い、その後
前記ウェハをキャリアに移替えることを特徴とする半導
体製造熱処理方法。 2、キャリアから熱処理用治具にウェハを移し替えるウ
ェハ移替え装置と、各炉毎に対応して設けられ、前記熱
処理用治具を前記各炉内に挿入および取出する如く設け
られた挿入取出装置と、前記挿入取出装置に前記熱処理
用治具を搬送する搬送装置とを備えた多段式半導体製造
熱処理装置において、前記各挿入取出装置近傍に前記熱
処理用治具を保持する保持機構を設けたことを特徴とす
る半導体製造熱処理装置。[Scope of Claims] 1. A wafer supported by a heat treatment jig is inserted into a reaction tube of a multi-stage semiconductor manufacturing heat treatment apparatus and subjected to heat treatment, and after the treatment, the heat treatment jig is taken out of the reaction tube. A semiconductor manufacturing heat treatment method characterized by cooling a wafer by temporarily placing it on a heat treatment jig holding mechanism, and then transferring the wafer to a carrier. 2. A wafer transfer device for transferring wafers from a carrier to a heat treatment jig, and an insertion/extraction device provided for each furnace to insert and take out the heat treatment jig into each furnace. A multi-stage semiconductor manufacturing heat treatment apparatus comprising a device and a transport device for transporting the heat treatment jig to the insertion/extraction device, wherein a holding mechanism for holding the heat treatment jig is provided near each of the insertion/extraction devices. A semiconductor manufacturing heat treatment apparatus characterized by:
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JPS62128523A (en) * | 1985-11-29 | 1987-06-10 | Mitsubishi Electric Corp | Carry-in-out device to heat treating furnace of wafer housing boat |
JPS6343424B2 (en) * | 1978-03-23 | 1988-08-30 | Hoechst Ag |
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1988
- 1988-05-20 JP JP12332088A patent/JPH01292816A/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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