JPH03261161A - 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ｗ＃） 複数のキャリア支持体に載置されたキャリアと、処理用
ボート間で被処理体を移載機で移載するものとしてｕｓ
Ｐ、４，７７０，５９０号公報がある。

また、キャリア搬送ロボットによりウェハ移替えステー
ションにキャリアを移載し、このキャリアからウェハを
処理用ボートに移載するものとして特開昭６１−１４４
８２１号公報がある。

（発明が解決しようとする課！ｉ） 前者の文献の技術は熱処理装置のキャリア収納部に複数
の例えば６個のキャリアを人手でセットしなければなら
ず、この時発生するゴミによって半導体素子の不良率を
低減することができないという改善点を有する。

後者の文献の技術はロボットによりキャリアを搬送する
ためゴミの発生を減少できる。しかしキャリア内のウェ
ハ移載終了毎にロボットにより新しく別のキャリアの移
動を行う必要があり、１個のキャリアからウェハを移載
するのに２〜３分かかるとすると６〜８１１のキャリア
に収容されたウェハを移替えるのに必要な時間例えば約
２０分間常時キャリア移載ロボットが作動する必要があ
る。

移載ロボットを用いず人手により移載を行う場合には、
この間作業者が移替え装置を常に監視して作業する必要
がある。

従って、この文献では熱処理装置専用のキャリア搬送ロ
ボットを設けており、クリーンルーム内で多大なスペー
スを専有し、専用のロボットを用いるので多大な費用が
かかるという改善点を有する。

本発明は上記点に対処してなされたもので省スペースで
自動化を達威し発塵対策した縦型熱処理方法を提供する
ものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） この発明は前処理工程から運ばれる複数のキャリアをキ
ャリアボートに載置する工程と、このキャリアボート内
でキャリアを予め定められた位置に自動的に移動する工
程と、上記キャリアボート内の上記窓められた位置より
縦型熱処理装置内に設けられた複数のキャリアステーシ
ョンへ少なくとも一つのボートへ移換える数のキャリア
を自動的に移動する工程と、上記キャリアステーション
に載置された複数のキャリアからボートステーションに
載置されたボートに被処理体を自動的に移換える工程と
、この工程により被処理体の移換が終了した上記ボート
をボートステーションから熱処理炉へ搬入搬出する如く
設けられた昇降機構の自動的に移動する工程と、この工
程の後ボートを熱処理炉へ搬入し熱処理する工程からな
るものである。

（作用） この発明は、前処理工程から運ばれる複数のキャリアを
キャリアボートに載置し、その後の処理を全て自動で行
うことができるため被処理体に付着するゴミを大幅に減
らすことができる。

（実施例） 以下、本発明方法を半導体ウェハの熱処理装置に適用し
た一実施例を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
所定間隔を設けて収納可能なボート■と、このボート■
を上記反応管ω内に自動的搬入出する如く昇降可能な昇
降機構■と、この昇降機構■が下降した位置及びウェハ
移替え位置の間で上記ボート■を支持して移動可能なボ
ート移動機構■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ωを複数個設置可能なキャリ
ア設置台■と、キャリア設置台■に設置されたキャリア
０及び上記ボートに）間でウェハ■の移替えを行な−う
移載機■と、上記キャリアのをこの装置と外部の搬送ロ
ボットとの間で受は渡しを行なう搬入出機構例えばキャ
リアボート（１０）と、このキャリアボート（１０）及
び上記キャリア設置台■の間でキャリア０の搬送を行な
う搬送機（１１）と反応ガスを供給する処理ガス供給部
（６５〕と真空ポンプ等より構成される真空排気部（６
０）と熱処理工程及びウェハ移載等をコントロールする
プロセスコントロール部〔５０）とから構成されている
。

上記処理部■には第３図に示すように、耐熱性を有し処
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（１）内に上記ボート■を設置可能な如くボート■
より大口径で縦長に形成されている。このような反応管
（１）の側壁周囲には、この反応管の内部を所望する温
度例えば６００〜１２００℃程度に加熱可能な加熱機構
例えばコイル状ヒータ（１２）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。このような
反応管のには１図示はしないが反応管ω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。

処理ガス供給部（６５）内の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ぃる。そし
て、上記反応管（１）の下部には排気管（１４）が接続
され、この排気管（１４）には、上記反応管（１）内を
所望の圧力に減圧及び処理ガスを排出可能な真空排気部
（６０）内の真空ポンプ（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（２）の反応管（１）内
を気密に設定する如く、反応管■下端部と当接可能な蓋
体（１５）が設けられている。この蓋体（１５）は上記
昇降機構に）上に載置され、駆動機構例えばボールネジ
（１６）の駆動によるガイド（１７）に沿った昇降によ
り、上記反応管（１）下端部との当接が可能とされてい
る。この蓋体（１５）の上部には、保温筒（１８）が載
置され、更にこの保温筒（１８）上に耐熱性及び耐腐食
性材質例えば石英ガラス製のボート（４）がほぼ垂直状
態で載置可能とされている。

上記ボート移動機構０は、半円環状のアーム（１９）が
回転軸（２０）に軸着し、この回転軸（２０）を中心に
回転が可能とされている。この回転により、上記昇降機
構（５）が下降した位置及びウェハ移替え位置（２１）
の間で上記ボート■を支持して移動可能と戊っている。

上記搬送機（１１）と上述した移載機■）は同一基台（
図示せず）に搭載され１回転軸に軸着し、ボールネジ（
図示せず）の駆動により昇降する。この移載機■の両端
にはガイドレール（３６）に沿ってスライド移動可能な
一対のキャリア支持アーム（３７ａ）（３７ｂ）が設け
られている。このキャリア支持アーム（３７ａ）　（３
７ｂ）は互いに平行状態に設けられて連動駆動するよう
になっており、このキャリア支持アーム（３７ａ）　（
３７ｂ）は、図示しない駆動機構例えばモータによりス
ライド移動可能とされている。

上記キャリア設置台■は、縦方向に複数個例えば４個の
キャリア０を夫々載置可能であり、このキャリア設置台
■及び上記移載機■及び搬送機（１１）の上方には、フ
ァン（５３）を備えた例えばＨＥＰＡフィルター或いは
ＵＬＰＡフィルター等のフィルター（５４）が設けられ
ており、上記ウェハ移替え時にウェハ（３）上に清浄化
されたエアーのみを供給することにより、上記ウェハ■
の汚染を防止する構造と戒っている。

また、第３図（ａ）に示すように、搬入搬出ボートベー
ス（３０）　（以下ベースと称す。）にはウェハキャリ
アをベースに保持するための互いに向かい合うクランプ
（３１ａ）　（３１ｂ）が設けられている。該クランプ
はエアーシリンダ（３２）によってウェハキャリアωを
挟持する方向に駆動し、クランプ（３１ａ）の先端には
ウェハキャリアωの凸部に嵌合する凹部が設けられてい
る。ベース（３０）は回転軸（３３）により９０度回転
可能な構造になっている。

また、キャリアボート（１０）内部にはウェハキャリア
ω内のウェハ０のオリエンテーションフラットの方向を
同一にするための回転ローラー（３４〉が設けられてい
る。この回転ローラー（３４）はウェハキャリア０の底
部に露出したウェハ端面と接触するように該ローラ一部
分が移動機構（図示せず）により移動可能になっている
。

上記回転ローラー（３４）と同様に、ウェハキャリアω
内のウェハの枚数を数えるウェハカウンター（３５）が
設けられており、上記ウェハカウンター（３５）には投
受光センサ（３８）が配列されウェハキャリア０の底部
近傍へ移動機構（図示せず）により移動可能になってい
る。

キャリアボート（１０）は第４図に示すように複数のキ
ャリアωが載置可能であり、このキャリアωを移動可能
な平行搬送機構（８０）が設けられている。

上記平行搬送機構（８０）は２本のキャリア支持アーム
（８２）がエアーシリンダー等で構成された開閉機（８
４）と、同じくエアーシリンダー等で構成された垂直移
動機（８６）と、モータ（８９）により駆動されるボー
ルネジ（８８）より構成されており、２本のキャリア支
持アーム（８２）の開閉、上下、平行移動が可能とされ
ている。

移載機■の詳細について第６図、第７図を用いて以下説
明を行なう。

この移載機０は例えばアルミナからなる５枚のフォーク
（７Ｇａ＝ｅ）を所定の間隔を設けて基台（７３）に板
（７１）と止めネジ（７２）により固定しており、上記
基台（７３）は４本の第１の調整ネジ（７６）と４本の
第２の調整ネジ（７７）の設定によりフォーク（７０ａ
〜ｅ）の先端が水平方向（１００）　、上下方向（１０
１）、回転方向（１０２）の３方向に可動に構成してあ
り、所定の位置調整後４本の固定ネジ（７５）を締め付
けることにより基台（７３）と支持台（７４）を固定す
ることができる。

上記基台（７３）と支持台（７４）の中央にそれぞれ凹
部（７８ａ、ｂ）を設け、この凹部（７８ａ、ｂ）の間
に例えば金属性の球体を設けることにより上記３方への
可動支点が明確になり調整を容易に行うことができる。

上記フォーク（７０ａ”ｅ）の取付は間隔、上下左右、
平行度等の位置調整を行うに際し、第８図の如き調整溝
体（９０）を用いる。

この調整溝体（９０）は例えば機械加工を行ったアルミ
ニウム部品を組み立てたものからなりキャリアωと等し
い間隔で複数の溝部（９２）が設けられており、３方向
から溝部が観察可能の如く構成している。

上記溝部（９２）からなる溝本体（９１）は２本の軸（
９４）とネジ軸（９７）を介して基台（９８）に連結さ
れており、２本の軸（９４）が嵌合する溝本体（９１）
部分には図示しないリニアベアリングが設けられ、ネジ
軸（９７）が当接する溝本体（９１）部分には上記ネジ
軸（９７）と嵌合するタップが設けられ、さらに上記ネ
ジ軸（９７）にはリング（９６）が固着されており、こ
のリング（９６）を回転することにより溝本体（９１）
と基台（９８）の間隔を調整可能の如く構成されている
。

次に上記調整溝体（９０）を用いて移載機（９）のフォ
ーク（７０ａ＝ｅ）の取付位！調整を行う場合について
以下説明を行う。

溝本体（９１）と基台（９８）が所定の間隔に設定され
た調整溝体（９０）をキャリア設置台■に載置し、移載
機■を作動させフォーク（７０ａ＝ｅ）が上記調整溝体
（９０）の溝部（９２）に挿入された状態とする。この
時　＊整導体（９０）の３方向から溝部（９２）とフォ
ーク（７０ａ＝ｅ）の間隔、上下左右、平行度を観察す
ることができるので、調整手段例えば上記第１の調整ネ
ジ（７６）と第２の調整ネジ（７７）でフォーク（７０
８〜ｅ）の予め定められた位置を設定し、固定手段例え
ば固定ネジ（７５）を締め付けることにより調整を終了
する。

他のキャリア設置台（８）に調整溝体（９０）を載置し
、上記と同様にフォーク（７０ａ”ｅ）と溝部（９２）
の間隔を確認し、必要に応じて微調整を行う。次に上記
移載機■の図示しない１枚用の支持機構も上記と同様の
位置調整機構が設けられており、上記と同様の調整を行
うことができる。

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。

第４図（ａ）に示すように、無人搬送ロボット（ｙＡ示
せず）よりキャリアポート（１０）に搬送された複数の
ウェハキャリアωのうち搬入搬出ボートベース（３０）
に載置されたキャリア０は上記クランプ（３１ａ）（３
１ｂ）により挟持され、上記回転ローラー（３４）によ
りウェハのオリエンテーションフラットが揃えられる。

さらにウェハカウンター（３５）によリウエハの枚数及
びウェハキャリア内のウェハの有無が確認される。上記
確認後、第３図（ｂ）に示すように、ベース（３０）は
回転軸（３３）を中心に９０度下向に回転し、位置固定
される。次にキャリア支持アーム（３７ａ）　（３７ｂ
）が先めプログラムされた距離分、水平に移動してアー
ム先端に設けられたキャリア保持具により、ウェハキャ
リアωの側面が保持される。保持された後に、クランプ
（３１ａ）　（３１ｂ）がエアーシリンダー（３２）に
よって、ウェハキャリア○側面より離れる方向に駆動す
る。この時にウェハキャリア０の荷重はキャリア支持ア
ーム（３７ａ）（３７ｂ）により支えられる。第３図（
ｃ）に示すようにキャリア支持アーム（３７ａ）　（３
７ｂ）は装置本体側にウェハキャリアωと共に水平移動
して、ウェハキャリアのを装置内に取り込む。この時、
装置への取り込み口（４０）周辺には光学センサ（３９
）が該開口部の縦方向に沿って数箇所設けられ、該開口
部を塞ぐようにセンサ光が設定されているので、キャリ
ア支持アーム（３７ａ）　（３７ｂ）の稼働中に例えば
オペレータ等が該開口部内を誤って横切る場合には該セ
ンサ（３９）が感知し、移載動作を自動的に抑止状態に
してオペレータ及び装置等への障害を未然に防止できる
。

そして、上記キャリアポート（１０）のキャリア０を、
搬送機（１１）によりキャリア設置台■に搬送する。

キャリアボート（１０）に載置された残りのキャリアω
はキャリア平行搬送機構（８０）により搬入搬出ホード
ベース（３０）上へ移載される。

上記平行搬送機構（８０）によりキャリア０を搬送する
動作を第５図を用いて説明を行うと、キャリア支持アー
ム（８２）を平行に閉じキャリア０の凸部（７ａ）下側
に移動し〔第５図（ａ）〕、キャリア支持アーム（８２
）を平行状態のまま上方に移動し、キャリアωを持ち上
げ〔第５図（ｂ）〕、キャリア支持アーム（８２）を平
行に移動し〔第５図（Ｃ）〕、キャリア支持アーム（８
２）を下方に移動しキャリアωを搬入搬出ボートベース
（３０）へ搬送する〔第５図（ｄ）〕。

上記搬入搬出ボートベース（３０）に載置されたキャリ
ア０は上記説明と同様の処理により装置内に取り込まれ
、上記と同様の作業をくり返すことにより搬入搬出ボー
ト上に載置された全てのキャリア０をキャリア設置台（
８）に搬送する。

次に、上記移載機■の５枚用の支持機構成いは１枚用の
支持機構により、キャリアω内に収納されているウェハ
■を５枚づつ或いは１枚づつ上記ボート■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。

この移替えを行なうに際し、上記ボート■はボート移動
機構■のアーム（１９）上に載置され、このアーム（１
９）の回転により上記ボート■はウェハ移替え位置（２
１）に設定されており、この位置にて移替えが行なわれ
る。

そして、上記移替えが終了すると、ウェハ■等が収納さ
れたボート（４）を、昇降機構■の蓋体（１５）上の保
温筒（１８）に載置する。これは、上記昇降機構に）が
下降した状態でボート移動機構■が回転し、ボート（へ
）の中心軸と上記保温筒（１８）の中心軸が一致した位
置で上記アーム（１９）を停止させ、そして上記昇降機
構■を多少上昇させることでアーム（１９）からボート
■を浮上させて載せ替える。そして、上記アーム（１９
）を昇降機構■上から退避させて、この昇降機構■を上
昇させる。この上昇により上記蓋体（１５）を反応管（
１）下端部に当接させ、反応管（１）内部を気密に設定
すると同時に、上記ボート（４）を反応管（１）内に設
置する。そして、ヒータ（１２）により反応管（１）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（
１）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、上記昇降機構■によりボート（４）を下降させる
。そして、このボート（４）をボート移動機構０により
移替え位置に移動させ、移載機■により上記とは逆にボ
ート（４）からキャリアω内に処理済のウェハ■を移替
える。そして、上述したキャリアボート（ｌＯ）から上
記キャリアωを無人搬送車等により外部に搬送して処理
が終了する。

以上説明したように、外部の搬送ロボットから搬送され
た複数のキャリア０を無人にて所定の成膜処理を行うこ
とができるのでゴミの発生を大幅に減らすことができ、
半導体素子の不良率を大幅に低下させることができる。

また、外部の搬送ロボットは複数のキャリアωをキャリ
アボート（１０）へ移載するだけなので短時間で移載を
行うことができ、移載終了後は他の装置のキャリア移載
を行うため搬送ロボットは移動しクリーンルーム内の設
置スペースを常時専有することがないし、また外部の搬
送ロボットを専有することがないので安価に装置を構成
することができる。キャリアボート（１０）にＨＥＰＡ
フィルター等により清浄化されたエアーを供給すること
により、ウェハへのゴミ付着を減らし半導体素子の不良
率をさらに低下させることができる。

外部の搬送ロボットを用いずに人手によりキャリアＯを
キャリアボート（１０）へ移載する場合でも一度に複数
のキャリアωを移載するだけですむため従来より半導体
素子の不良率を低下させることができる。

向上記実施例においては、縦型熱処理装置に適用したが
これに限定するものではなく、例えば横型熱処理装置に
適用しても同様な効果を得ることができる。

また、上記実施例においては被処理体に半導体ウェハを
用いたが、これに限定するものではなく例えば液晶ガラ
ス基板やセラミック基板等を処理する装置に適用しても
よいことは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、前処理工程から運ばれる複数のキ
ャリアをキャリアポートに載置し、その後の処理を全て
自動で行うことができるため被処理体に付着するゴミを
大幅に減少することができ、もって半導体素子の不良率
を大幅に低下することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明方法を説明するための一実
施例である熱処理装置構成図、第３図は第１図の搬入搬
出ポートの動作説明図、第４図は第１図の平行搬送機構
説明図、第５図は第４図の動作説明図、第６図は移載機
の支持機構斜視図、第７図は第６図の部分説明図、第８
図は調整溝体斜視図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　前処理工程から運ばれる複数のキャリアをキャリアポ
   ートに載置する工程と、このキャリアポート内でキャリ
   アを予め定められた位置に自動的に移動する工程と、上
   記キャリアボート内の上記定められた位置より縦型熱処
   理装置内に設けられた複数のキャリアステーションへ少
   なくとも一つのボートへ移換える数のキャリアを自動的
   に移動する工程と、上記キャリアステーションに載置さ
   れた複数のキャリアからボートステーションに載置され
   たボートに被処理体を自動的に移換える工程と、この工
   程により被処理体の移換が終了した上記ボートをボート
   ステーションから熱処理炉へ搬入搬出する如く設けられ
   た昇降機構の自動的に移動する工程と、この工程の後ボ
   ートを熱処理炉へ搬入し熱処理する工程を具備してなる
   ことを特徴とする縦型熱処理方法。