JPH0348439A - 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、半導体ウエハ等の基板を
搬送する場合、キャリア或いはカセットと称される搬送
用基板保持具が用いられている。

即ち、この搬送用基板保持具は、軽量で安価な樹脂等か
らなり、ウエハを複数枚例えば２５枚収容可能に構成さ
れている． 一方、例えば熱処理装置等によって多数のウエハをバッ
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なり、複
数枚例えば１００−１５０枚程度のウエハを収容可能に
構成された処理用基板保持具いわゆる熱処理用ボートを
用いることが多い。

このため、上述したキャリアとボートとの間でウエハの
移載を行なう必要があり、従来からこのような移載を行
なうための基板移載機が、例えば特開昭６０−２３１３
３７号．特開昭６１−５４６３９号公報等により提案さ
れている． （発明が解決しようとする課題） 近年、クリーンルーム内の゜無大化及び自動化が行なわ
れ、各装置間におけるキャリアの搬送を無人搬送車によ
り行なわれることが多い．そのため、各装置には上記キ
ャリアの受け渡しを自動的に行なう搬入搬出ボートが設
けられている．このような無人搬送を行なう場合、上記
搬入搬出ボートで受け取ったキャリアを、上述した熱処
理用ボートとの間でウエハの移替えを行なうための移替
え位置即ちキャリア支持体上に搬送し載置するためのキ
ャリア搬送機が必要となってくる．しかしながら、クリ
ーンルームは非常に高価なものであるため、このクリー
ンルーム内で使用する装置の占有面積を極力小さくする
必要がある．この理由から、上記搬送機を設けるスペー
スも制約される． 本発明は上記点に対処してなされたもので、自動化に対
応でき、しかも装置占有面積を大きくすることのない移
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、キャリア支持体に載置されたキャリア及び熱
処理用ボート間で基板を移替える移載機と、上記キャリ
ア支持体にキャリアを搬送する搬送機とを有し、これら
移載機及び搬送機の回転軸を同一軸として構成したこと
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、キャリア支持体に載置されたキャリア
及びａｈ理用ボート間で基板を移替える移載機と、上記
キャリア支持体にキャリアを搬送する搬送機とを有し、
これら移載機及び搬送機の回転軸を同一軸として構成し
たことにより、装置の占有面積を大きくすることなく、
自動化及び無人化に対応することができる． （実施例） 以下、本発明装置を半導体ウエハの熱処理工程における
移替えに適用したー実施例につき、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（１）から
戒る処理部（２）と、この処理部（２）に設定可能な基
板例えば半導体ウエハ（３）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（
４）と、このボート（４）を上記反応管（１）内に搬入
出する如く昇降可能な昇降機構（５）と、この昇降機構
（５）が下降した位置及びウエハ移替え位置の間で上記
ボート（４）を支持して移動可能なボート移動機構（６
）と、上記ウエハ（３）を複数枚例えば２５枚単位に収
納可能なキャリア（７）を複数個設置可能なキャリア設
置台（８〉　と、キャリア設置台（８）に設置されたキ
ャリア（７）及び上記ボート（４）間でウエハ（３〉の
移替えを行なう移載機（９）と、上記キャリア（７〉，
をこの装置と外部の搬送ロボットとの間で受け渡しを行
なう搬入搬出ボート（１０）と、この搬入搬出ボート（
ｌＯ）及び上記キャリア設置台（８）の間でキャリア（
７）の搬送を行なう搬送機（１ｌ）とから構成されてい
る．上記処理部（２）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
ラスから威る上面が封止された筒状反応管（１）が設け
られ、この反応管（１）内に上記ボート（４）を設置可
能な如くボート（４）より大口径で縦長に形威されてい
る．このような反応管（１）の周囲には、この反応管（
１〉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（１）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（１）とヒータ（１
２）との間には、反応管（１）内の温度分布を均一とす
るための例えばＳｉＣ製の均熱管（１３）が設けられて
いる．このような反応管（１）には、図示はしないが反
応管（１）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（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ボンブ（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（１）下端部と当接可能
な蓋体（１５）が設けられている．この蓋体（ｌ５）は
上記昇降機構（５〉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（ｌ５）の上部には、保温筒（ｌ８
）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（
６）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
た位置及びウエハ移替え位置（２１〉の間で上記ボート
（４）を支持して移動可能と戒っている． このウエハ移替え位ｆ　（２１）に設定したボート（４
）と上記キャリア設置台（８）に設置したキャリア（７
）との間で、上記ウエハ（３）の移替えを行なう移載機
（９）は、第４図乃至第６図に示すように、基台（２２
）上に材質例えばアルξナから或る複数例えば５つの支
持アーム（２３ａ）〜（２３ｅ）が設けられており、５
枚のウエハを支持可能に構成された５枚用の支持機構（
２４）が設けられている．即ち、５つの支持アーム（２
３ａ）〜（２３ｅ）は、キャリア（７）及びボート（４
）のピッチに対応する如く上下方向に所定の間隔を設け
て配列されており、これらの支持アーム（２３ａ）〜（
２３ｅ）上に夫々１枚ずつウエハ（３）を支持し、合計
５枚のウエハ（３）を支持可能に構成されている．そし
て、この支持機構（２４）は、駆動機構として、例えば
上記基台（２２）の端部に基台（２２）の長手方向に沿
って張設され、モータ（２５〉によって駆動される駆動
用ベルト（２６）に接続されており、上記基台（２２）
上を矢印（２７〉方向に移動可能に構成されている．ま
た、第４図及び第５図にも示すように上記基台（２２）
上には、上記５枚用の支持機構（２４）の支持アーム（
２３ａ）〜（２３ｅ）と同様に構成された支持アーム（
２３ｆ）を有する１枚用の支持機構（２８〉が設けられ
ている．即ち、この支持アーム（２３ｆ）は、上記支持
アーム（２３ａ）　〜（２３ｅ）の下部に位置する如く
設けられており、上記５枚用の支持機構（２４）の駆動
用ベル｝　（２６）とは反対側の基台（２２）の端部に
基台（２２）の長手方向に沿って張設され、図示しない
モータによって駆動される駆動用ベルト（２９〉に接続
されており、５枚用の支持機構（２４）とは独立に、上
記基台（２２）上を矢印（２７）方向に移動可能に構成
されている．更に、上記基台（２２）は、第１図に示す
ようなガイドレール（３０）に沿ってボールネジ（３１
）の駆動により昇降する昇降機構（３２）に接続されて
おり、この駆動機構により、上下方向（３３）及び回転
軸（３４）を中心として回動する如く水平方向（３５）
に移動可能に構成されている．尚、上記支持アーム（２
３ａ）〜（２３ｅ）の上面には溝が設けられており、例
えば真空吸着等の機構を用いることなく、上記溝にウエ
ハ（３）を載せることで支持を可能としている． 上記搬送機（１１）は、上記移載機（９）と一体構造と
なって移替え装置を構成しており、上述した移載機（９
）の回転軸（３５）と同一回転軸に軸着し、この移載機
（９）の両端に設けられたガイドレール（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（３７
ａ）　（３７ｂ）が設けられている．このキャリア支持
アーム（３７ａ）　（３７ｂ）は互いに平行状態に設け
られており、回転軸（３８）の両端に軸着したスプロケ
ット（３９ａ）　（３９ｂ）にタイξングベルト（４０
ａ）　（４０ｂ）で接続し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．そして、上記キャリア支持アーム
（３７ａ）　（３７ｂ）の先端位置及びこれと多少の間
隔を開けた位置には、ピン（４１ａ）　（４ｌｂ）及び
ピン（４２ａ）　（４２ｂ）が軸支され、このピン（４
１ａ）　（４ｌｂ）及びピン（４２ａ）　（４２ｂ）に
、夫々棒上の２個の爪（４３ａ）（４３ｂ）及び爪（４
４ａ）　（４４ｂ）のほぼ中央部が軸着している．更に
、この爪（４３ａ）　（４３ｂ）及び爪（４４ａ）　（
４４ｂ）の一端側は、棒部材（４５ａ）　（４５ｂ）に
ピン（４６ａ）　（４６ｂ）及びピン（４７ａ）　（４
７ｂ）により軸着しており、これにより上記爪（４３ａ
）　（４３ｂ）及び爪（４４ａ）　（４４ｂ）の平行リ
ンクが構或される．この爪（４３ａ）　（４３ｂ）及び
爪（４４ａ）（４４ｂ）が対向する方向に向き合うこと
で、その間の空間に上記キャリア（７）の保持を可能と
している．このような平行リンク状の爪（４３ａ）　（
４３ｂ）及び爪（４４ａ）　（４４ｂ）の駆動は、上記
棒部材（４５ａ）　（４５ｂ）の他端部に連結部材（４
８）　（４９）を介して接続した駆動機構例えばエアシ
リンダ　（５０ａ）　（５０ｂ）により行なわれる．こ
のような搬送機（１ｌ）は、キャリア（７）の搬送時に
のみ上記キャリア支持アーム（３７ａ）（３７ｂ）を突
出させ使用しない時は収納させておくことで、スペース
効率の良い構造としている．上記キャリア設置台（８）
は、縦方向に複数個例えば４個のキャリア（７）を夫々
載置可能な２個のキャリア支持体（５１ａ）　（５ｌｂ
）が、上記移載機（９）の回転軸（３４）に対して例え
ば５０度の角度で配置されている．このキャリア支持体
（５１ａ）　（５ｌｂ）の底部には、キャリア支持体（
５１ａ）　（５ｌｂ）が前後にスライド移動するための
レール（５２）が設けられている．また、このキャリア
設置台（８）及び上記移載機（９）及び搬送機（１ｌ）
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（５
４）が設けられており、上記ウエハ移替え時にウエハ（
３）上に清浄化されたエアーのみを供給することにより
、上記ウエハ（３〉の汚染を防止する構造と成っている
．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、及びウエハの移
替え方法を説明する． まず、無人搬送ロボット等により、基板例えば半導体ウ
エハ（３）が複数枚例えば２５枚収納されたキャリア（
７〉を、搬入搬出ポー｝　（１０）に複数個例えば８個
搬送する．ここで、キャリア（７）内に収納されている
ウエハ（３）のオリ・フラを合わせ、更に、この各キャ
リア（７〉内に収納されているウエハ（３）に、複数の
センサ例えば透過型センサ（図示せず）が配列されたウ
エハカウンタを挿入し、上記ウエハ（３）の枚数及び収
納位置を検出して記憶する． そして、上記搬入搬出ボート（１０〉のキャリア（７〉
を、搬送機（１１）によりキャリア設置台（８）に搬送
する．この時、上記一対のキャリア支持アーム（３７ａ
）　（３７ｂ）を突出させ、エアシリンダ（５０ａ）　
（５０ｂ）を駆動して平行リンク機構により爪（４３ａ
）　（４３ｂ）及び爪（４４ａ）　（４４ｂ）を夫々対
向する方向に動作して、この爪（４３ａ）　（４３ｂ）
及び爪（４４ａ）　（４４ｂ）によりキャリア（７）を
保持する．ここで、第６図では、爪（４３ａ）（４３ｂ
）はキャリア（７）を保持する時の状態を示し、爪（４
４ａ）　（４４ｂ）はキャリア（７）を保持していない
時を示すものである．このキャリア（７）の搬送の際に
は、搬送機（１１）の回転軸即ち上記移載機（９）の回
転軸（３４）を中心に上記キャリア（７）を保持した状
態で回転搬送するため、上記キャリア設置台（８）のレ
ール（５２）上をスライド移動してキャリア支持体（５
１ａ）　（５ｌｂ）を逃がしておく．このようにキャリ
ア（７）を搬送し、キャリア設置台（８）にウエハ（３
）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（７）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よい。

次に、上記移載機（９）の５枚用の支持機構（２４）或
いは１枚用の支持機構（２８）により、キャリア（７）
内に収納されているウエハ（３）を５枚ずつ或いは１枚
ずつ上記ボート（４）に移替える．この時、必要に応じ
てモニタ用ウエハ或いはダミーウエハを移替えても良い
．この移替えに際して、上記キャリア（７）は総て移載
機（９）の方向を向いているため、この移載機（９）は
、昇降，回転，支持機構（２４）　（２８）の進退の駆
動のみで、Ｘ−Ｙ方向に移動する機構を必要としない．
このような、移載機（９）の回転及び搬送機（１１）の
回転が同一の回転軸（３４）により行なわれ、更に、上
記移載機（９）及び搬送機（１ｌ）を一体的に構成した
ため、スペースを効率良く使用でき、キャリア（７）を
自動搬送するという自動化も現状スペースのままで対応
することができる．この移替えを行なうに際し、上記ボ
ート（４）はボート移動機構（６）のアーム（１９）上
に載置され、このアーム（１９）の回転により上記ボー
ト（４）はウエハ移替え位置（２ｌ）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、ウエハ（３）等が収
納されたボート（４）を、昇降機構（５）の蓋体（ｌ５
）上の保温筒（ｌ８）に載置する．これは、上記昇降機
構（５）が下降した状態でボート移動機構（６）が回転
し、ボート（４）の中心軸と上記保温筒（ｌ８）の中心
軸が一致した位置で上記アー．．ＩＡ（１９）を停止さ
せ、そして上記昇降機構（５）を多少上昇させることで
アーム（ｌ９）からボート（４）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（５）上か
ら退避させて、この昇降機構（５）を上昇させる．この
上昇により上記蓋体（ｌ５）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（１）内を不活性ガス例えばＮｔガスに置
換した後、上記昇降機構（５）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
（６）により移替え位置に移動させ、移載機（９）によ
り上記とは逆にボート（４）からキャリア（７）内に処
理済のウエハ（３）を移替える。そして、上述した搬入
搬出ボー１−　（１０）から上記キャリア（７）を無人
搬送車等により外部に搬送して処理が終了する． 上記実施例では、搬送機のキャリア支持アームによるキ
ャリアの保持を平行リンク機構により構成したが、これ
に限定するものではなく、例えば両側面からキャリア（
７）を扶持するように構成しても同様な効果が得られる
． 以上述べたように、この実施例によれば、キャリア支持
体に載置されたキャリア及び熱処理用のボート間で基板
を移替える移載機と、上記キャリア支持体にキャリアを
搬送する搬送機とを有し、これら移載機及び搬送機の回
転軸を同一軸として構成したことにより、装置の占有面
積を大きくすることなく、自動化及び無人化に対応する
ことができる．

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２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戒図、第３図は第２図の処理部説明
図、第４図及び第５図は第１図の移載機説明図、第６図
は第１図の搬送機説明図である． ３・・・ウエハ　　　　　　４・・・ボート７・・・キ
ャリア　　　　８・・・キャリア設置台９・・・移載機
　　　　　１１・・・搬送機２ｌ・・・ウエハ移替え位
置 ２４．２８・・・支持機構　　３４・・・回転軸３７・
・・キャリア支持アーム ４３・・・爪

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. キャリア支持体に載置されたキャリア及び熱処理用ボー
   ト間で基板を移替える移載機と、上記キャリア支持体に
   キャリアを搬送する搬送機とを有し、これら移載機及び
   搬送機の回転軸を同一軸として構成したことを特徴とす
   る移替え装置。