JPH02101738A - 縦型熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、縦型熱処理装置に関する。

（従来の技術） 従来、半導体ウェハ等の被処理基板を加熱して薄膜形成
、熱拡散等の処理を施す加熱処理装置としては、反応管
をほぼ水平に配設した横型熱処理装置が主に用いられて
いたが、近年は、反応管をほぼ垂直に配設した縦型熱処
理装置が用いられるようになってきた。

すなわち、このような縦型熱処理装置では、石英等から
なる円筒状の反応管およびその周囲を囲繞する如く設け
られたヒータ、均熱管、断熱材等から構成された反応炉
本体はほぼ垂直に配設されている。そして、石英等から
なる基板保持具、いわゆるウェハボートに間隔を設けて
積層する如く多数の半導体ウェハを配置して、例えば上
下動可能とされた搬送装置によって、反応管内へ下方か
ら半導体ウェハをロード・アンロードするよう構成され
ている。

このような縦型熱処理装置では、反応管内壁とウェハボ
ートとを非接触でロード９アンロードが容易に可能であ
る、占有面積が少ない、処理半導体ウェハの大口径化が
容易である等の利点を有する。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような縦型熱処理装置に対して、処
理用ウェハを供給する効率面からはウェハボートに半導
体ウェハを移載する際ウェハボートを水平に支持し、−
度に多数枚（例えば２５枚−括して）移載する方法が有
利になる。また、高温にさらされる石英製のウェハボー
トの熱変形を考慮した場合ウェハボートを水平に支持し
て半導体ウェハを移載する方が安全な方法となる。

本発明は、縦型熱処理装置にウェハボートを水平に支持
してウェハをウェハボートに移載する機構を組合せ、処
理能力の向上を実現可能とするシステムにおいて、必要
となるウェハボートの水平垂直（および垂直水平）変換
機構を提供しようとするものである。また、縦型熱処理
装置を複数配列するシステムのばあい、前記ウェハをウ
ェハボートに移載する機構と、ウェハボートの水平垂直
変換機構を複数の縦型熱処理炉が共用することにより設
置面積の縮小化をも同時に実現しようとするものである
。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） すなわち本発明の縦型熱処理装置は、縦型熱処理炉の下
方に、ほぼ水平状態の基板保持具に複数の被処理基板を
移載する移載装置と、前記基板保持具をほぼ垂直な状態
で水平方向に搬送する搬送装置と、この搬送装置と前記
移載装置との間に設けられ前記基板保持具を水平−垂直
の方向に変換および受け渡しを行う機構とを具備してな
る装置を設けたことを特徴とする。

（作　用） 上記構成の本発明の縦型熱処理装置では、移載装置から
例えば半導体ウェハを載置されたウェハボート等の基板
保持具を垂直状態に変換し、基板保持具をほぼ垂直な状
態で水平方向に搬送する搬送装置に受け渡す。

したがって、例えば複数並列して設けられた熱処理炉等
に一台の移載装置から被処理半導体ウェハを供給したり
、処理済半導体ウェハを回収するよう構成することがで
き、複数が配列される縦型熱処理装置システムにおける
設置面積の縮小化あるいは処理能力の向上等を実現する
ことができる。

（実施例） 以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第２図および第３図に示すように、筐体１ａ〜１ｃは、
クリーンルーム２とメンテナンスルーム３との境界に沿
って一列に複数、例えば３つ並べて配列されている。こ
れらの筐体１８〜１ｃ内には、それぞれ例えば石英等か
ら円筒状に構成された反応管およびその周囲を囲繞する
如く設けられたヒータ、均熱管、断熱材等から構成され
た反応炉本体４ａ〜４Ｃがほぼ垂直に配設されている。

また、これらの筐体１ａ〜ＩＣ内の反応炉本体４８〜４
Ｃの下部には、反応炉本体４ａ〜４Ｃ内に被処理物例え
ばウェハボート上に配列された半導体ウェハをロード・
アンロードするための機構としてボートエレベータ５ａ
〜５ｃが設けられている。

また、これらの筐体１ａ〜ＩＣの後方のメンテナンスル
ーム３内には、筐体１８〜ＩＣと所定距離、例えば１２
０ｃｍ隔てて、反応炉本体４ａ〜４Ｃに所定のガス、電
力等反応炉を稼働させるために必要な諸元を供給する装
置、装置の電源、制御を行うための関連機器、真空排気
系の必要となる場合はこれも収納するユーティリティ収
納部６ａ〜６ｃが配設されている。なお、例えばヒータ
の交換、反応管の交換等のメンテナンスおよびユーティ
リティ収納部６ａ〜６ｃのメンテナンスは、各筐体１８
〜１ｃとユーティリティ収納部６ａ〜６Ｃとの間に設け
られた空間から行うことが可能である。

一方、筐体１ａ〜１ｃの前方、すなわちクリーンルーム
２内には、ウェハカセット８内に収容された半導体ウェ
ハをウェハボート９上に移載するための移載装置１０、
このウェハボート９を各筺体１ａ〜１ｃの前方へ搬送す
るボートライナー１１、移載装置１０からウェハボート
９を搬送してボートライナー１１上にほぼ垂直に載置す
る水平垂直変換装置１２が設けられている。

上記水平垂直変換装置１２は、第１図に示すように構成
されている。すなわち、基台３０上には例えばステッピ
ングモータとボールスクリュー等によって駆動され図示
矢印Ｘ方向に移動可能とする如く可動台３１および支柱
３２が設けられている。また、支柱３２は、例えばステ
ッピングモータとインターナルギヤ−等によって駆動さ
れ図示矢印θ２方向に１８０度以上回動可能に構成され
ている。さらに、この支柱３２には、例えばステッピン
グモータとボールスクリュー等によって駆動され図示矢
印Ｚ方向に移動可能とする如く支持アーム３３が設けら
れており、この支持アーム３３の先端には、例えばステ
ッピングモータとウオームギヤ等によって駆動され、図
示矢印θＹ力方向ほぼ９０度以上回動自在に変換アーム
３４が設けられている。

また、上記変換アーム３４の両端には、それぞれ図示矢
印Ｙ１およびＹ２方向に移動可能に構成された上部ボー
トハンド３５と下部ボートハンド３６がそれぞれ設けら
れている。

上記上部ボートハンド３５は、第４図および第５図に示
すように、例えば駆動機構としてのエアシリンダ３７に
よって上記Ｙ１方向に例えば数ミリ移動可能とされてい
る。そして、エアシリンダ３７によって上部ボートハン
ド３５を押圧した状態では、この上部ボートハンド３５
の上記Ｙ１方向の動きが制限されて固定され、エアシリ
ンダ３７を作動させない状態では、外部かられずかに力
を加えることにより上部ボートハンド３５がＹ１方向に
自在に移動可能に構成されている。

一方、第４図および第６図に示すように下部ボートハン
ド３６も例えば駆動機構としてのエアシリンダ３８によ
って上記Ｙ２方向に例えば数ミリ移動可能とされており
、上記上部ボートハンド３５と同様にこのエアシリンダ
３８によってその動きが固定および解放されるよう構成
されている。

また、この下部ボートハンド３６には、第４図および第
６図に示すθ×力方向±３０分程度以下の回転バックク
ラッシュが設けられている。

上記構成のこの実施例の縦型熱処理装置では、移載装置
１０により、ウェハカセット８内に収容された半導体ウ
ェハをウェハボート９上に移載する。この時、水平垂直
変換装置１２は、予め変換アーム３４を移載装置１０上
の所定の位置にあるウェハボート９の下側に挿入し、こ
の状態で待機している。そして、移載装置１０による半
導体ウェハの移載が終了すると、次のようにして移載装
置１０からウェハボート９を受け取り、移載装置と１０
干渉しない位置までウェハボート９をボートライナー１
１方向に搬送した後ウェハボート９をほぼ垂直に立てて
、ボートライナー１１に載置する。

まず、第７図ないし第９図に示すように、エアシリンダ
３７．３８をＯＦＦとし、上部ボートハンド３５と下部
ボートハンド３６がそれぞれＹｌおよびＹ２方向に自在
に移動可能とした状態で支持アーム３３を上昇（Ｚ方向
に移動）させ、ウェハボート９両端の円柱部を上部ボー
トハンド３５と下部ボートハンド３６によって支持させ
る。この時、上部ボートハンド３５と下部ボートハンド
３６によってウェハボート９を支持する位置まで支持ア
ーム３３を上昇させる直前で上昇を一旦停止させ、変換
アーム３４をθＹ力方向あって下部ボートハンド３６を
水平面内でわずかに回転させる。

なお、この回転は、下部ボートハンド３６に設けられて
いるウェハボートを垂直にした時の支持部４１とウェハ
ボート９とを接触させ、後述するように水平垂直変換を
行った時にウェハボート９に落下による衝撃を与えるこ
となく支持部４１上に支持させるために行うものである
。そして、上部ボートハンド３５と下部ボートハンド３
６によってウェハボート９を支持した後、直ちにエアシ
リンダ３７．３８を作動させて上部ボートハンド３５と
下部ボートハンド３６を固定する。

すなわち、移載装置１０からウェハボート９を受け取る
場合上部ボートハンド３５および下部ボートハンド３６
をＹｌおよびＹ２方向に自在に移動可能な状態とし、上
部ボートハンド３５および下部ボートハンド３６とウェ
ハボート９との位置のずれがあった場合は、上部ボート
ハンド３５および下部ボートハンド３６がずれを修正す
る様にＹｌおよびＹ２方向に移動してこのずれを吸収す
る。

なお、この時上部ボートハンド３５および下部ボートハ
ンド３６のＹｌおよびＹ２方向への移動を円滑に行わせ
るためには、第６図に示すように、上部ボートハンド３
５および下部ボートハンド３６内側のウェハボート９と
の接触面（支持面）４０の傾斜角度αが所定角度以下あ
ることが必要となる。すなわち、この傾斜角度αは上部
ボートハンド３５および下部ボートハンド３６と、ウェ
ハボート９との接触部の摩擦係数によって適宜選択する
必要があり、上部ボートハンド３５および下部ボートハ
ンド３６とウェハボート９とがどちらも石英製である場
合は、５０度程度より少なくすることが望ましく、この
実施例では例えば３０度とされている。

上述のようにして移載装置１０からウェハボート９を受
取った後、可動台３１をＸ方向（ボートライナー１］側
）に移動させ、この後、変換アーム３４をボートハンド
３６が下方に移動するように、θＹ力方向ほぼ９０度回
動させ、ウェハボート９を垂直にする。なお、第６図に
示すように、下部ボートハンド３６はウェハボート９の
重心位置４３よりも外側の支持部４１によってウェハボ
ート９を支持する。したがって、上部ボートハンド３５
は水平支持時と同様に支持部４２にょリウェハボート９
上端部側面をウェハボート９が倒れないよう支持するよ
う構成されている。この時、前述のように移載装置１０
からウェハボート９を受けとる時に予め変換アーム３４
を０２方向方向にわずかに回転させ、下部ボートハンド
３６のウェハボートの垂直方向支持部４１とウェハボー
ト９とを接触させであるので、ウェハボート９は水平か
ら垂直に変換させられる時、すべり落ちまたは落下によ
る衝撃なく支持部４１上に支持される。

しかる後、支柱３２をθ２方向にほぼ１８０度回転させ
、ウェハボート９をボートライナー１１の搬送方向に向
けるとともに、可動台３１をＸ方向（ボートライナー１
１側）に移動させ、ウェハボート９をボートライナー１
１の搬送台６０上に位置させる。そして、変換アーム３
４を下降（Ｘ方向に移動）させてウェハボート９をボー
トライナー１１の搬送台６０に受け渡す。なお、搬送台
６０には、円形にくり抜かれたボート支持部６１が設け
られており、このボート支持部６１にウェハボート９下
側端部が挿入されるよう構成されている。このボート支
持部６１の径はウェハボート９下側端部径よりも若干大
きく設定されており、例えばウェハボート９下側端部直
径１００ｍｌ１１に対してボート支持部６１直径はウェ
ハボート搬送に係る多種位置ずれの集積を考慮し、少し
大きめの１０２ｍｍとされている。

このようにして、ウェハボート９を水平垂直変換して移
載装置１０からボートライナー１１に受け渡した後は、
このボートライナー１１によってウェハボート９を各筐
体１ａ〜ＩＣの前方へ搬送し、ボートエレベータ５ａ〜
５Ｃによって反応炉本体４３〜４Ｃ内に挿入する。

また、半導体ウェハの処理を終えて、ウェハボート９を
ボートライナー１１から水平垂直変換装置１２に受け渡
す際には、前述のようにウェハボート９の位置が、水平
垂直変換装置１２がボート支持部６１に載置した位置と
若干ずれた位置となる可能性がある。このため、ウェハ
ボート９をボートライナー１１から水平垂直変換装置１
２に受け渡す際は、前述の移載装置〕０から水平垂直変
換装置１２への受け渡しと同様に、水平垂直変換装置１
２のエアシリンダ３７．３８をＯＦＦとしておき、上部
ボートハンド３５および下部ボートハンド３６がＹｌお
よびＹ２方向に自在に移動可能な状態としておき、これ
らの上部ボートハンド３５および下部ボートハンド３６
のＹｌおよびＹ２方向への移動によってこの位置ずれを
吸収する。

さらに、この後、ウェハボート９を水平垂直変換装置１
２から移載装置１０へ受け渡す際も、前述の移載装置１
０から水平垂直変換装置１２への受け渡し時の逆の手順
で、受け渡し直前に水平垂直変換装置１２のエアシリン
ダ３７．３８をＯＦＦとし、上部ボートハンド３５およ
び下部ボートハンド３６がＹｌおよびＹ２方向に自在に
移動可能な状態とすることにより、上部ボートハンド３
５および下部ボートハンド３６のＹｌおよびＹ２方向へ
の移動によって位置ずれを吸収する。

そして、ウェハボート９を移載装置１０へ受け渡すと、
移載装置１０は、処理済みの半導体ウェハをウェハカセ
ット内に収容し、さらに処理を行う場合は、次の半導体
ウニ／＼をウェハカセット内からウェハボート９に移載
する。

すなわち、上記説明のこの実施例では、反応炉本体４ａ
〜４Ｃを収容する筐体１８〜ＩＣが、クリーンルーム２
とメンテナンスルーム３との境界に沿って一列に配列さ
れており、その後方にメンテナンス用の空間を設けてユ
ーティリティ収納部６ａ〜６Ｃが配設されている。そし
て、−台の移載装置１０と一台の水平垂直変換装置１２
およびボートライナー１１によってウェハボート９を搬
送し処理を行うよう構成されている。したがって、３つ
の反応炉本体４ａ〜４Ｃにより多数の半導体ウェハの処
理を行うことができるとともに、設置に必要となる床面
積、特にクリーンルーム２内の設置面積を従来の縦型熱
処理装置を３台設ける場合に較べて大幅に縮小すること
ができ、スペースを有効に利用することができる。

また、搬送機構が、移載装置１０、ボートライナー１１
、水平垂直変換装置１２によって構成されているので、
例えばレイアウトの変更を行う場合等も柔軟に対応する
ことができる。

なお、上記実施例では、反応炉本体４ａ〜４Ｃを３つ設
けた例について説明したが、反応炉本体の数は、２ある
いは４以上としてもい（つでもよい。縦型熱処理装置は
当然のことながら拡散炉、酸化炉、エピタキシャル成長
炉など何れも含む。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の縦型熱処理装置によれば
、複数の縦型熱処理装置における設置面積の縮小化ある
いは処理能力の向上等を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の縦型熱処理装置を示す斜視
図、第２図は第１図の基板保持具の水平垂直変換装置を
設けた縦型熱処理装置を示す上面図、第３図は第２図の
側面図、第４図は第１図の水平垂直変換機構の要部を示
す下面図（変換アーム３４を水平にして下から見た状態
）、第５図は第４図の要部を示す左側面図、第６図は第
４図の要部を示す矢視Ａ図、第７図、第８図、第９図は
それぞれ移載装置上で水平垂直変換装置がウェハボート
を水平に保持した状態を示す変換アームの正面図、上面
図、側面図である。 １０・・・・・・移載装置、〕１・・・・・・ボートラ
イナー１２・・・・・・水平垂直変換装置、３０・・・
・・・基台、３１・・・・・・可動台、３２・・・・・
・支柱、３３・・・・・・支持アーム、３４・・・・・
・変換アーム、３５・・・・・・上部ボートノ＼ンド、
３６・・・・・・下部ボートハンド、６０・・・・・・
搬送台、６１・・・・・・ボート支持部。 出願人　　　　　　チル相撲株式会社 代理人　弁理士　　須　山　佐　− （ほか１名） 第２図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）縦型熱処理炉の下方に、ほぼ水平状態の基板保持
   具に複数の被処理基板を移載する移載装置と、前記基板
   保持具をほぼ垂直な状態で水平方向に搬送する搬送装置
   と、この搬送装置と前記移載装置との間に設けられ前記
   基板保持具を水平−垂直の方向に変換および受け渡しを
   行う機構とを具備してなる装置を設けたことを特徴とす
   る縦型熱処理装置。