JPH02265827A - 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、移替え装置に関する。

（従来の技術） 一般に、半導体製造工程では、半導体ウェハ等の基板を
搬送する場合、カセット或いはキャリア等と称される搬
送用基板保持具を用いることが多い。即ち、この搬送用
基板保持具は、軽量な樹脂等から成り、半導体ウェハを
複数枚例えば２５枚収納可能に構成されている。

一方、熱処理装置によって多数の半導体ウェハをバッチ
処理するような場合、上述したような樹脂製の搬送用基
板保持具をそのまま用いることができないため、化学的
安定性及び耐熱性に優れた石英ガラス等から成り、複数
枚例えば１００〜１５０枚程度の半導体ウェハを収納可
能に構成された処理用基板保持具例えばポートを用いる
ことが多い。

このため、上述したキャリアとポートとの間でウェハの
移替えを行なう必要があり、従来からこのような移替え
の技術が、例えば特開昭６０−２３１３３７号、特開昭
６１−５４６３９号公報で提案されている。このような
移替えは、通常ポートを水平に支持し、・キャリア内に
収納された複数例えば２５枚のウェハを、下方からつき
上げ、把持部材で一括把持して移替えを行なっている。

或いは、ポートを横型状態でウェハを移替えて熱処理炉
内に搬入した後に、この熱処理炉を回転させて縦型に設
置していた。このような技術は、例えば実開昭６２−１
４７２３号公報等に開示されている。

（発明が解決しようとする課題） 上述したように従来の移替え技術では、ポートをほぼ水
平に支持し、この状態で移替えを行なう。

一方、近年は、クリーンルームの有効利用、設置面積が
小さく且つ反応管内壁に非接触で容易にポートを搬入量
できる等の利点を有する縦型熱処理装置が多く用いられ
るようになってきた。このため、縦型熱処理装置によっ
て処理を行なう場合は、ウェハの移替えを行なった後、
ポート或いは熱処理炉を水平から垂直に変換するための
装置及び空間が必要となり、装置が大型化する問題があ
った。

また、装置の大型化を抑止するために、上記ポートを垂
直状態でウェハを移替えることが考えられるが、ハンド
リングアーム等の移載機構によりウェハを移替える際に
、上記ポートを傾けてしまったり、ポートを転倒させ破
損させてしまう等のトラブルが発生することがあった。

このため、ポートの位置がずれて移替えが困難となった
り、ウェハを破壊させてしまう等の問題があった。

本発明は上記点に対処してなされたもので、小空間で基
板の移替えを可能とし、且つ位置精度が良く信頼性の高
い移替え装置を提供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） 本発明は、複数枚の基板が収納可能に構成され、ほぼ垂
直状態に支持されたポート及びキャリア間で、上記基板
を移替える装置において、上記ポートの少なくとも一端
を位置決め支持する支持機構を設けたことを特徴とする
移替え装置を得るものである。

（作用効果） 即ち、本発明は、複数枚の基板が収納可能に構成され、
ほぼ垂直状態に支持されたポート及びキャリア間で、上
記基板を移替える装置において、上記ポートの少なくと
も一端側を位置決め支持する支持機構を設けたことによ
り、上記ポートを垂直に位置決めした状態で支持するこ
とができ、小空間で精度の良い基板の移替えが可能とな
り、基板を破損させることはない。また、基板を移替え
る際にポートを転倒させて破損させてしまう等のトラブ
ルが発生することはない。

（実施例） 以下、本発明装置を半導体製造工程における熱処理工程
に適用した一実施例につき、図面を参照して説明する。

まず、熱処理装置の構成を説明する。

この装置は、例えば第１図及び第２図に示すように、縦
型熱処理炉で、軸方向を垂直軸とする反応管■から成る
処理部■と、この処理部■に設定可能な基板例えば半導
体ウェハ■を板厚方向に複数枚例えば１００〜１５０枚
所定の間隔を設けて収納可能なポート■と、このポート
（イ）を上記反応管ω内に搬入量する如く昇降可能で、
且つ上記反応管■直下及びウェハ移替え位置に移動可能
なポート載置台■と、上記ウェハ■を複数枚例えば２５
枚単位に収納可能なキャリア０と上記ポート■との間で
ウェハ■の移替えを行なう移替え装置■とから構成され
ている。

上記処理部■には、耐熱性で処理ガスに対して反応しに
くい材質例えば石英ガラスから成る上面が封止された筒
状反応管のが設けられ、この反応管ω内に上記ポート（
イ）を設置可能な如く、ポート（イ）より大口径で縦長
に形成されている。このような反応管■の周囲には、こ
の反応管の内部を所望する温度例えば９００〜１２００
℃程度に加熱可能な加熱機構例えばコイル状のヒータ（
８）が上記反応管のと所定の間隔を設けて非接触状態で
巻回されている。そして、上記反応管■とヒータ（ハ）
との間には、反応管■内の温度分布を均一とするための
例えばＳｉＣ製の均熱管■が設けられている。このよう
な反応管■には、図示はしないが反応管■内壁に沿って
下部から上方に延びたガス供給管が配設されており、図
示しないマスフローコントローラ等を介してガス供給源
に接続されている。そして、上記反応管■の下部には、
排気管（１０）が接続され、この排気管（１０）には、
上記反応管■内を所望の圧力に減圧及び処理ガスを排出
可能な真空ポンプ（図示せず）に接続されている。

上記のように構成された処理部■の反応管ω内を気密に
設定する如く、反応管の下端部と当接可能な蓋体（１１
）が設けられている。この蓋体（１１）は、上記ポート
載置台■上に載置され、このポート載置台■の昇降によ
り、上記反応管■下端部との当接が可能とされている。

この蓋体（１１）の上部には、保温筒（１２）が載置さ
れ、更にこの保温筒（１２）上に、耐熱性及び耐腐食性
材質例えば石英ガラス製のポートに）がほぼ垂直状態で
載置可能とされている。

上記ポート載置台■は、昇降機構（１３）例えば回転駆
動するボールネジ（１４）に軸着して昇降が可能であり
、更に、ポート載置台■を反応管■直下及びウェハ移替
え位ＩＩ（１５）に移動可能な如く、上記ボールネジ（
１４）と平行な回転軸を有する回転機構（１６）が設け
られている。

この移替え位置（１５）に設定したポート（イ）と上記
キャリア０との間で、ウェハ■の移替えを行なう移替え
装置■が讃けられている。この移替え装置■は、移替え
位置（１５）に設定したポートに）を支持する支持機構
（１７）と、上記ウェハ■を複数枚例えば２５枚単位に
収納可能なキャリア設置台（１８）と、このキャリア設
置台（１８）に設置されたキャリア（０及び上記ポート
（イ）間でウェハ■の移替えを行なう移載機構（１９）
とから構成されている。

上記支持機構（１７）は、ポートに）の少なくとも一端
部を支持する構造、例えば第３図に示すような一端であ
るポートに）上端部を押圧して支持する構造となってい
る。これは、移替え位置（１５）においてポート載置台
■上部に保温筒（１２）及びポートに）を載置したまま
の状態で、支持機構（１７）により上記ポートに）上端
部を押圧することで、支持機構（１７）及びポート載置
台０によりポートに）を両端から挟持するように成って
いる。この挟持を可能とする支持機構（１７）の上記ポ
ート（イ）上端部と対応する位置には、当接体（２０）
が設けられている。この当接体（２０）は、昇降機構例
えばエアシリンダー　（２１）により昇降可能とされて
おり、この当接体（２０）を下降させることにより、上
記ポート（イ）上端部の抑圧を可能としている。また、
この当接体（２０）によりポートに）を押圧した際に、
このポートに）が所定の位置に位置決めされるように、
位置決め機能を有している。これは１例えば当接体（２
０）をテーパー状の凸型に形成し、且つ上記ポートに）
上端部にテーパー状の凹部（２２）を形成することで、
上記当接体（２０）をポート（イ）上端に当接した際に
、上記ポート（イ）の位置決め支持を行なうことが可能
と成っている。この時、上記当接体（２０）をテーノ（
−状の凹型に形成し、且つ上記ポート（イ）上端部にテ
ーパー状の凸部を形成しても、上記ポート（イ）の位置
決め支持を行なうことができる。この当接体（２０）及
びポートに）上端の凹部（２２）の材質は、耐熱性を有
するものであれば良いが、少なくとも上記凹部（２２）
は、熱処理時に上記反応管ω内におｔｌて９００〜１２
００℃程度の高温雰囲気に設定されるために、石英ガラ
スにより形成することが好ましν１゜上記したように位
置決め支持されたポート（イ）とキャリア０との間でウ
ェハ■の移替えを行なう移載機構（１９）は、第４図に
示すように、下部に接続した回転軸（２３）により回転
可能で、昇降機構（図示せず）により昇降が可能とされ
ている。また。

この移載機構（１９）の上面には、前後の移動が可能な
支持アーム（２４）が設けられている。この支持アーム
（２４）は複数段例えば５段構造で、この支持アーム（
２４）により５枚のウェハ■を支持可能に構成されてい
る。即ち、５段構造の支持アーム（２４）は、上記キャ
リア０及びポートに）のウェハピッチに応じて上下方向
に所定の間隔を設けて配列されている。この５段構造の
支持アームに並設されて前後の移動が可能な１段構造の
支持アーム（２５）が設けられている。これら１段及び
５段の支持アーム（２４）　（２５）を、移替え枚数の
必要に応じて適宜使用される。

上記キャリア設置台（１８）は、第５図及び第６図に示
すように、回転駆動機構例えばモータ（図示せず）等に
連設した回転軸（２６）に接続し、回転可能とされた平
板状のベースプレート（２７）と、このベースプレート
（２７）に対して回転可能とされた複数例えば２個のキ
ャリア収納体（２８ａ）　（２８ｂ）とから成っている
。このキャリア収納体（２８ａ）　（２８ｂ）は同一構
造で、上記ベースプレート（２７）に接続した回転軸（
２９ａ）　（２９ｂ）により回転可能とされている。こ
の回転軸（２９ａ）　（２９ｂ）は、上記ベースプレー
ト（２７）の回転軸（２６）を挾んで対照的な位置、即
ち、回転軸（２６）を中心とした円の同一円周上に設け
られている。このように配設されたキャリア収納体（２
８ａ）（ｚｇｂ）には、夫々鉛直方向に所定の間隔を開
けて複数個例えば３個設けられたキャリア置き台（３０
ａ）（３０ｂ）　（３０ｃ）が設けられ、シャフト（３
１）により固定されている。このキャリア置き台（３０
ａ）　（３０ｂ）　（３０ｃ）の、キャリア０を設置す
る上板（３２ａ）　（３２ｂ）　（３２ｃ）は、設置す
るキャリアに）の底部が下方に、ウェハ■取出し側が上
方に位置するよう傾斜可能に構成されており、このキャ
リア収納体（２８ａ）　（２８ｂ）或いはベースプレー
ト（２７）を回転させる時等は、キャリア■を傾斜させ
ておき、移替え時及びキャリア受渡し時等にのみキャリ
ア（へ）を平行とすることにより、ウェハ■がキャリア
■から飛び出したり、位置ずれを起こすことを防止可能
に構成されている。また、上記キャリア収納体（２８ａ
）　（２８ｂ）の下端例えばキャリア置き台（３０ｅ）
の下面の、キャリア収納体（２８ａ）　（２８ｂ）の対
向辺側には、棒状の突起（３３ａ）　（３３ｂ）が設け
られており、この突起（３３ａ）　（３３ｂ）に係合し
、−軸移動機構例えばエアシリンダー（３４）の駆動に
より上記突起（３３ａ）　（３３ｂ）を前後方向に移動
させるアーム（３５）が設けられている。このアーム（
３５）の前後移動で上記突起（３３ａ）　（３３ｂ）を
前後することにより、上記キャリア収納体（２８ａ）　
（２８ｂ）を１回転軸（２９ａ）　（２９ｂ）を中心と
して回転駆動が可能とされている。このようにして熱処
理装置が構成されている。

次に、上述した熱処理装置の動作作用、及びウェハの移
替え方法を説明する。

まず、ロボット或いは人手により、基板例えば半導体ウ
ェハ■が複数枚例えば２５枚収納されたキャリア■を、
複数個例えば６個搬送し、キャリア設置台（１８）のキ
ャリア収納体（２３ａ）　Ｃ２３ｂ）にウェハ■が水平
に収納された状態に設置する。この設置するキャリア０
に収納される基板は、モニタ用基板やダミー基板等を必
要に応じて収納させても良い、このキャリア０設置時、
即ちキャリア０受渡し時は、この受渡しを容易とするた
めに、キャリア設置台（１８）のベースプレート（２７
）を回転させることで、上記キャリア■の向きが装置正
面即ちキャリア受渡し方向に向くように設定する。

そして、キャリア０の受渡し後、第７図に示すように、
ベースプレート（２７）を移載機構（１９）方向に向く
ように回転させ、更に、この移載機構（１９）正面に上
記キャリア０が向くように、エアシリンダー（３４）の
駆動によりキャリア収納体（２８ａ）　（２８ｂ）を回
転させ、これと共にキャリア０も一体的に垂直状態で回
転させる。同時に５回転機構（１６）によりポート載置
台■を回転移動させ、ポート（イ）を移替え位置に設定
する。この移替え位置において、支持機構（１７）に設
けられている当接体（２０）をエアシリンダー（２Ｉ）
の駆動により下降させ、上記ポートに）上端の凹部（２
２）に嵌合させる。この時、この凹部（２２）にはテー
パー形状の溝が形成されており、更に上記当接体（２０
）はテーパー形状の所起と成っているため、この当接体
（２０）及び凹部（２２）が当接し嵌合することにより
、上記ポート（イ）を所定の位置に位置決めされ、且つ
ポート（イ）の転倒を防止する如く支持することが可能
となる。

次に、この状態で移載機構（Ｊ９）の支持アーム（２４
）　（２５）により、キャリア（Ｑ内に収納されている
ウェハ■を５枚ずつ或いは１枚ずつ上記ポート（至）に
移替える。この時、必要に応じてモニタ用ウェハ或いは
ダミーウェハを移替えても良い。この移替えに際して、
上記キャリア０を総て移載機構（１９）の方向を向いて
いるため、この移載機構（１９）は、昇降２回転、支持
アーム（２４）　（２５）の進退の駆動のみで、ｘＹ力
方向移動する機構を必要としない。

また、キャリア収納体（２８ａ）　（２８ｂ）の回転軸
（２９ａ）（２９ｂ）が、ベースプレート（２７）の回
転軸（２６）を中心とした円の同一円周上に設けられて
いることにより、この同一円周上にキャリア■がセット
され。

上記ベースプレート（２７）の回転時にも、上記円周上
を回転し、この円周上を外れることはない。このため、
最小スペースでキャリア■を回転させることができ、小
スペースで且つ容易な移替えを可能としている。

そして、上記移替えが終了すると、ウェハ■等が収納さ
れたポートに）を、ポート載置台■の移動により反応管
■直下へ移動設定する。更に、上記ポート載置台■を昇
降機構（１３）の駆動により上昇させて、ポートに）を
反応管ω内に設定する。この時、ポート載置台■に載置
されている蓋体（１２）を上記反応管■下端部に当接さ
せ、反応管■内部を気密に設定する。そして、ヒータ（
ハ）により反応管■内を所望する温度及び温度分布で加
熱制御し、この状態で、所定の処理ガスをガス供給管（
図示せず）から反応管ω内に供給し、所定の酸化、拡散
、ＣＶＤ処理等を施す。

この処理終了後、処理ガスの供給を停止し、必要に応じ
て上記反応管ω内を不活性ガス例えばＮ２ガスに置換し
た後、上記ポート載置台（ハ）の駆動でポート（イ）を
下降させる。そして、ポート載置台■の移動により上記
ポートに）をウェハ移替え位置に設定し、このポート（
イ）に収納されている処理済みのウェハ■等を、移載機
構（１９）の動作によりキャリア０内に移替えられる。

この時のキャリア■も、上述した処理前の移替えと同様
の移載機構■方向に向くように、ベースプレート（２７
）及びキャリア収納体（２８ａ）　（２８ｂ）を回転さ
せる。そして、このベースプレート（２２）及びキャリ
ア収納体（２８ａ）　（２８ｂ）をキャリア受渡し方向
に向くように回転させ、ロボット或いは人手によりキャ
リア０の受渡しが行なわれて処理が終了する。

上記実施例では、キャリア収納体（２８ａ）　（２８ｂ
）の回転駆動を、エアシリンダー（３４）と連設したア
ーム（３５）により行なったが、これに限定するもので
はなく、例えばモータ等でも同様な効果が得られる。

また、上記実施例では、キャリア（０を６個使用した例
について説明したが、これに限定するものではなく、鉛
直方向に配列したキャリア置き台（２５）の数を増減す
ることで、所望の個数を設置することができる。この時
、キャリア置き台（３０）を鉛直方向で増減することで
、スペースを広く使用することはない。

また、上記実施例ではポートの上端にテーパー状の溝を
形成し、これと嵌合する突起状の当接体との当接により
位置決め支持する例について説明したが５位置決め機能
を有し且つポートを支持できるものであれば、これに限
定するものではない。

更に、ポートを両端部から位置決め支持するように構成
しても、上記実施例と同様な効果を得ることができる。

以上述べたようにこの実施例によれば、複数枚の基板が
収納可能に構成され、ほぼ垂直状態に支持されたポート
及びキャリア間で、上記基板を移替える装置において、
上記ポートの少なくとも一端側を位置決め支持する支持
機構を設けたことにより、上記ポートを垂直に位置決め
した状態で支持することができ、小空間で精度の良い基
板の移替えが可能となり、基板を破損させることはない
。

また、基板を移替える際にポートを転倒させて破損させ
てしまう等のトラブルが発生することはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を説明するための熱処理
装置の構成図、第２図は第１図処理部説明図、第３図は
第１図の支持機構説明図、第４図は第１図の移載機構説
明図、第５図及び第６図は第１図のキャリア設置台説明
図、第７図は第１図熱処理装置の移替え説明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数枚の基板が収納可能に構成され、ほぼ垂直状態に支
   持されたポート及びキャリア間で、上記基板を移替える
   装置において、上記ポートの少なくとも一端側を位置決
   め支持する支持機構を設けたことを特徴とする移替え装
   置。