JPH06236854A - 熱処理装置 - Google Patents

熱処理装置

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JPH06236854A
JPH06236854A JP5043199A JP4319993A JPH06236854A JP H06236854 A JPH06236854 A JP H06236854A JP 5043199 A JP5043199 A JP 5043199A JP 4319993 A JP4319993 A JP 4319993A JP H06236854 A JPH06236854 A JP H06236854A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 縦型の熱処理炉を複数用いる場合に装置全体
の占有面積を狭くすることができ、またウエハキャリア
を効率よく活用することのできる熱処理装置を提供する
こと。 【構成】 縦型の熱処理炉３１、ウエハボート３３及び
ウエハ移載機３４を備えた熱処理ユニット部を複数例え
ば２個横に並べて配置し、各熱処理ユニット部３Ａ、３
Ｂ毎に、キャリアＣを例えば３段載置できるウエハ受け
渡し部４Ａ、４Ｂを設ける。各ウエハ受け渡し部４Ａ、
４Ｂの上方領域とこれらの間にキャリア収納棚５１、５
２を配置し、これらキャリア収納棚５１、５２に臨む領
域を移動するようにキャリア移載機７を設け、更にその
手前側にキャリアステージ６を設け、キャリア収納棚５
１、５２、キャリア移載機７及びキャリアステージ６を
熱処理ユニット部３Ａ、３Ｂに対して共通に使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体ウエハ
（以下「ウエハ」という）を、熱処理する熱処理装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウエハを製造するにあたって重要
な工程の一つとして熱処理工程がある。この熱処理とし
ては、例えば酸化膜の形成、ドーパントの拡散、アニー
ルあるいはＣＶＤなどが挙げられ、最近では空気の巻き
込みが少ないなどの利点から横型炉に代わって縦型の熱
処理装置が多く使用されてきている。
【０００３】熱処理装置をレイアウトの面からみると、
ウエハボート（治具）へウエハを受け渡しする場所や、
ウエハを収納する例えば最大２５枚収納する容器（以下
「キャリア」という。）を外部に対して搬出入する領
域、更にはキャリアを収納する棚やキャリアの移載機な
どが必要であり、これらをできるだけ狭いスペースの中
に収め、しかもウエハ及びキャリアを効率よく移動させ
ることが必要である。
【０００４】従来縦型熱処理装置は、こうした要請を踏
まえて、例えば図５に示すものが用いられている。この
装置は、装置本体１０の前面側に、外部との間の入出力
ポートをなすキャリアステージ１が配置されると共に、
このキャリアステージ１の奥側にキャリア移載機１１の
移動路を介して対向するようウエハ受け渡し部１２が設
けられ、更にこのウエハ受け渡し部１２の上方側に、例
えば最大８個のキャリアを収納できるよう、２列４段の
キャリア収納棚１３が配設されている。
【０００５】ウエハ受け渡し部１２の奥側には、熱処理
ユニット部２が設置され、この熱処理ユニット部２は、
縦型の熱処理炉２１と、多数のウエハを搭載してボート
エレベータ２２により熱処理炉２１に対してロード、ア
ンロードするウエハボート２３と、ウエハボート２３と
前記ウエハ受け渡し部１２との間でウエハを移載するウ
エハ移載機２４とを備えてなる。２４は熱処理炉２１の
下方側を閉じる蓋体である。
【０００６】そして先ずキャリアステージ１に、ウエハ
を例えば２５枚収納したキャリアＣを２個載置し、図示
しない横倒し機構によりこれらキャリアＣを横に倒す。
前記キャリア移載機１１は、Ｘ、Ｚ、θ方向に移動自在
であり、当該２個のキャリアＣをウエハ受け渡し部１２
あるいはキャリア収納棚１３に移載する。ウエハ受け渡
し部１２にキャリアＣが移載された後、ウエハ移載機２
４が当該キャリアＣ内のウエハをウエハボート２３に順
次移載し、しかる後ウエハボート２３が上昇してウエハ
が熱処理炉２１内にロードされる。
【０００７】
【発明が解決しようとしている課題】上述の装置のキャ
リア収納棚１３は、製品ウエハの入ったキャリアＣを一
旦収納するバッファ部としての役割を有するが、それ以
外にテスト用ウエハの入ったキャリアや欠損ウエハの補
充用ウエハの入ったキャリア、及びダミー用ウエハの入
ったキャリアを収納する役割を持っている。
【０００８】テスト用ウエハとは、製品ウエハと一緒に
熱処理を行った後製品ウエハから別れて当該熱処理を評
価する工程に送られるものである。また補充用ウエハと
は、製品ウエハが規定の数量に満たない場合があり、こ
のままでは熱処理炉２１内でガスの流れが変わってしま
い、熱処理の均一性の保証ができなくなるため、補充さ
れるものである。更にダミー用ウエハとは、ウエハボー
トの上下両端における温度の不均一性を避ける目的で、
上下両端部に配置されるものである。
【０００９】ところで熱処理装置と外部との間のキャリ
アの搬出入のタイミングと熱処理の開始、終了のタイミ
ングとは通常異なるので、キャリアの搬出入や熱処理を
円滑に行って、スループットの低下を避けるためには、
キャリア収納棚１３には製品ウエハを収納するキャリア
をできるだけ多く確保することが得策である。
【００１０】また製品ウエハ以外のウエハについても、
テスト用ウエハを収納する最低１個のキャリアと、ダミ
ー用ウエハの入った例えば最低２個のキャリアとが必要
であり、このため実際には補充用ウエハを収納するキャ
リアの数が制限されている。補充用ウエハは、ウエハボ
ートに載置可能な製品ウエハ枚数から１を差し引いた数
だけ用意することが望ましく、従って従来の装置では、
これらウエハを収納するキャリアの数が少ないため、数
枚のウエハを熱処理する場合には対応できず、装置とし
ての自由度が小さく不便なことがあった。
【００１１】一方熱処理装置は、熱処理ユニット部に関
連してガス供給ユニットや排気ユニットなどを備えてお
り、装置全体をできるだけ小型化する工夫がなされてい
る。そしてキャリアステージ１やキャリア収納棚１３な
どは、コストの高いクリーンルームに置かれており、実
際の製造工場では熱処理装置が多数設置されていること
から、その占有面積をできるだけ小さくすることが要求
される。上述の熱処理装置は、このような要求を考慮し
て設計されたものであり、仮にキャリア収納部の段数や
列数を増やすとしたら、装置本体がキャリアの大きさに
相当する分だけ縦にあるいは横に広がってしまい、こう
した単純な手法は現実的には採用することができない。
【００１２】更にまた上述の装置は、キャリア移載機に
着目してみると、機構自体もコストが高く、しかも広い
移動領域を占有している割には、稼動率が非常に低く、
コスト的にもレイアウト上からも効率が悪いという問題
点を有している。
【００１３】本発明は、以上のような事情にもとづいて
なされたものであり、その目的は、縦型の熱処理炉を複
数用いる場合に装置全体の占有面積を狭くすることがで
き、また被処理体容器（キャリア）を効率よく活用する
ことのできる熱処理装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、縦型の熱処理
炉、被処理体ボート及び被処理体移載機を備えた熱処理
ユニット部と、この熱処理ユニット部に容器移載機の移
動領域を介して対向配置され、複数の被処理体を収納し
た容器が外部との間で搬出入される容器受け渡し部と、
前記容器移載機と熱処理ユニット部との間に配設された
被処理体受け渡し部と、この被処理体受け渡し部の上方
に設けられた容器収納部と、を有し、容器移載機により
容器受け渡し部、被処理体受け渡し部及び容器収納部の
間で容器の受け渡しを行うと共に、被処理体移載機によ
り、被処理体受け渡し部に置かれた容器と被処理体ボー
トとの間で被処理体の受け渡しを行う熱処理装置におい
て、前記熱処理ユニット部を複数横に並べて配置すると
共に、前記被処理体受け渡し部を各熱処理ユニット部毎
に設け、前記容器収納部を各被処理体受け渡し部の上方
領域に跨って配置して、各熱処理ユニット部に対して共
通に用い、前記容器移載機を、各熱処理ユニット部の並
びに沿って移動自在に構成して、各熱処理ユニット部に
対して共通に用いることを特徴とする。
【００１５】
【作用】複数の熱処理ユニット部に対して容器収納部及
び容器移載機を共用するようにしており、容器収納部内
の容器に収納されている被処理体のうちダミー用被処理
体、補充用被処理体などは共用できるため、通常熱処理
ユニット部の開始、終了のタイミングは異なることが多
いことから、１つの熱処理ユニット部に対して補充用ウ
エハを収納する容器の数を多くすることができ、従って
製品ウエハを少数処理する場合にも対応できる。この結
果熱処理の処理能力からみれば、熱処理ユニット部を１
個のみ有する熱処理装置に比べて狭い占有面積でしかも
容器を効率的に活用することができる。
【００１６】
【実施例】図１〜図３は本発明の実施例を示す図であ
り、この実施例では、装置本体３０の奥側に、２個の熱
処理ユニット部３Ａ、３Ｂが横に並べて（ｘ方向に並べ
て）配置されている。これら熱処理ユニット部３Ａ、３
Ｂは、図では見えない反応チューブの外にヒータを囲撓
して設けてなる縦型の熱処理炉３１と、被処理体例えば
多数のウエハを上下に間隔を置いて搭載し、ボートエレ
ベータ３２により熱処理炉３１に対してウエハＷ（図２
参照）をロード、アンロードするためのウエハボート３
３と、このウエハボート３３にウエハを着脱するため
の、例えば進退自在、昇降自在、回転自在な複数のピン
セットを備えたウエハ移載機３４とを有してなる。なお
図１中３５は、ウエハボート３３とキャリアＣとの間で
ウエハの移載が行われている間、熱処理炉３１の下端開
口部を塞ぐための蓋体である。また熱処理ユニット部３
Ａ、３Ｂの間には仕切り壁３６が設置され、２つの熱処
理ユニット部３Ａ、３Ｂの雰囲気を分離している。
【００１７】前記熱処理ユニット部３Ａ、３Ｂの手前側
には、ウエハボート３３の下降位置とウエハ移載機３４
を介して対向するように夫々ウエハ受け渡し部４Ａ、４
Ｂが配設されており、このウエハ受け渡し部４Ａ、４Ｂ
は、例えばウエハＷを収納するキャリアＣを３段置くこ
とができるように構成されている。
【００１８】前記ウエハ受け渡し部４Ａ、４Ｂの上方領
域には、各上方領域に跨ってキャリア収納部であるキャ
リア収納棚５１が設けられており、このキャリア収納棚
５１はキャリアＣを５列、４段、最大数２０個収納でき
るように構成されている。更に前記ウエハ受け渡し部４
Ａ、４Ｂの間にも１列４段のキャリア収納棚５２が設け
られている。図３では、ウエハ受け渡し部４Ａ、４Ｂに
載置されたキャリアＣ及び下方側のキャリア収納棚５２
に収納されたキャリアＣを実線で、また上方側のキャリ
ア収納棚５１に収納されたキャリアＣを点線（ただしウ
エハ受け渡し部４ＡのキャリアＣと重なるものもある）
で示している。
【００１９】前記ウエハ受け渡し部４Ａ、４Ｂ及びキャ
リア収納棚５１、５２に臨む位置には後述のキャリア移
載機７の移動領域が確保されており、この移動領域を挟
んで装置本体３０の手前側にキャリア受け渡し部である
キャリアステージ６が設けられている。このキャリアス
テージ６は、ウエハを収納したキャリアが外部との間で
搬出入される入出力ポートの役割を果たす個所であり、
キャリアＣのウエハ取り出し口が上に向いた状態つまり
ウエハが垂直な状態でキャリアＣが例えば４個横に（ｘ
方向に）並べて載置される。またこのキャリアステージ
６は図１では概念的に１枚のステージで描いてあるが、
実際には４つのキャリアＣに対して夫々設けられ、この
キャリアステージ６には、載置されたキャリアＣを図２
に示すように回動軸６０のまわりに奥側に回動して横倒
しにする機構が組み合わせられており、キャリアＣは横
倒しの状態で後述のキャリア移載機により移載されるこ
とになる。
【００２０】前記キャリア移載機７は、ｘ方向に移動自
在な支柱７１に沿って昇降する昇降台７２に、キャリア
Ｃを保持して移載するためのＺ軸まわりに回動自在なア
ーム７３を取り付けて構成される。
【００２１】なおこの熱処理装置には、熱処理ユニット
部３Ａ、３Ｂの壁部やキャリア収納棚６１の背面側ある
いはキャリアステージ６の上方などにパーティクル除去
のためのエアフィルタ部Ｆ１〜Ｆ３が配設されている
（図２、図３参照）。
【００２２】次に上述の装置の作用について説明する。
例えば一方の熱処理ユニット部３Ａにて熱処理を行う場
合、キャリア移載機７によりキャリア収納棚５１あるい
は５２に収納されているウエハの入ったキャリアＣをウ
エハ受け渡し部４Ａに移載する。次いでウエハ移載機３
４により、ウエハ受け渡し部４Ａに載置されたキャリア
ＣからウエハＷを取り出してウエハボート３３に１枚づ
つ、あるいはウエハ移載機３４が複数枚のピンセットを
備えている場合には複数枚づつ移載される。
【００２３】ここでキャリアＣ内には例えば最大２５枚
のウエハが収納され、ウエハボート３３には熱処理炉３
１内のガスの流れを均一にするために製品ウエハ、ダミ
ー用ウエハ、テスト用ウエハなどを含めて所定枚数例え
ば１００枚のウエハＷが搭載される。ウエハ受け渡し部
４ＡのキャリアＣの収納数はこの例では３個であるか
ら、キャリアＣが空になった後、キャリア移載機７によ
り当該キャリアＣがキャリア収納棚５１あるいは５２に
移載されて、キャリア収納棚５１あるいは５２から次の
キャリアＣがウエハ受け渡し部４Ａに移載されることに
なるが、キャリアＣの移載と、ウエハボート３３へのウ
エハの受け渡しとは並行して行われる。
【００２４】そしてウエハＷがウエハボート３３へ所定
枚数搭載された後ウエハボート３３が上昇して熱処理炉
３１内にロードされ、例えば酸化、拡散などの所定の熱
処理が行われる。しかる後ウエハボート３３が下降して
ウエハＷがアンロードされ、ウエハ移載機によりウエハ
ボート３３からウエハ受け渡し部４ＡのキャリアＣへウ
エハＷが移載される。他方の熱処理ユニット部３Ｂによ
り熱処理を行う場合にも同様にして行われ、処理のタイ
ミングによっては両方の熱処理ユニット部３Ａ、３Ｂの
ウエハ移載機３４が稼働する場合もある。
【００２５】また熱処理炉３１にてウエハの熱処理が行
われている間や、あるいはウエハ移載機３４により上述
のウエハの受け渡しが行われている場合であっても、必
要に応じて例えば既に熱処理済みの製品ウエハの入った
キャリアＣをキャリア収納棚５１または５２からキャリ
ア移載機７によりキャリアステージ６に移載したり、あ
るいは外部からキャリアステージ６に搬入された処理前
のウエハの入ったキャリアＣをキャリア収納棚５１また
は５２に移載する。キャリアＣは、必ずしもキャリア収
納棚５１、５２を経由しなくてもよく、例えばキャリア
収納棚５１、５２が空になっている場合などにはキャリ
アステージ６とウエハ受け渡し部４Ａ、４Ｂとの間でキ
ャリアＣを移載してもよい。
【００２６】ここでキャリア収納棚５１、５２及びキャ
リアステージ６は、２つの熱処理ユニット部４Ａ、４Ｂ
に対して共用される。キャリア収納棚５１、５２には、
ダミー用ウエハ、テスト用ウエハ、及び補充用ウエハが
夫々収納されたキャリアＣが用意されており、熱処理さ
れたテスト済みのウエハと、ダミー用ウエハ、補充用ウ
エハの入ったキャリアＣについては共用される。従って
外部からキャリアステージ６に搬入された処理前のウエ
ハの枚数が所定枚数以下である場合には、キャリア収納
棚５１または５２に用意されているキャリアＣ内の補充
用ウエハが使用され、ウエハボート３３には所定枚数を
搭載して熱処理ユニット部３Ａまたは３Ｂにより熱処理
を行う。
【００２７】このような実施例によれば、装置本体３０
内に２個の熱処理ユニット部３Ａ、３Ｂを横に並べて配
置し、これら熱処理ユニット部３Ａ、３Ｂの手前側に
て、一方の熱処理ユニット部３Ａの左端部から他方の熱
処理ユニット部３Ｂの右端部に亘ってキャリア収納棚５
１を配列しているため、熱処理ユニット部により決定さ
れる最小限の横幅を設計した場合、従来のように熱処理
ユニット部を個々に備えた装置を２台並べた場合に比較
してキャリア収納棚５１の列数（１段に並ぶ数）を多く
することができ、しかも各ウエハ受け渡し部４Ａ、４Ｂ
の間にもキャリア収納棚５２を設置でき、この結果キャ
リア収納棚におけるキャリアの収納容量を大きくするこ
とができる。
【００２８】そして熱処理ユニット部３Ａ、３Ｂの熱処
理の開始、終了のタイミングは例えばシーケンスプログ
ラムにより異ならせることができるし、また熱処理の種
類が違う場合には通常異なる場合の方が多いので、１つ
の熱処理炉に対して、補充用ウエハを収納するキャリア
Ｃの数を多くすることができ、従って製品ウエハが少な
くても例えば１枚であっても当該１枚のウエハを熱処理
できるため、装置の自由度が大きい。更にまた製品ウエ
ハを収納するキャリアＣの数も増やせるので大きなバッ
ファ機能が得られ熱処理装置の処理のタイミングと、外
部からのキャリアＣの搬出入のタイミングが異なっても
待ち時間を少なくできるなどの利点もある。
【００２９】そしてまたウエハ移載機７は熱処理ユニッ
ト部３Ａ、３Ｂに対して共用されているため、熱処理ユ
ニット部３Ａ、３Ｂ毎に設置する場合に比べてコストが
低減される。
【００３０】以上において本発明では、図４に示すよう
に１つのウエハボート３３を使用する熱処理ユニット部
３Ｃと、２つのウエハボート３３ａ、３３ｂを使用する
熱処理ユニット部３Ｄとを組み合わせてもよい。この例
では熱処理ユニット部３Ｄは、ウエハ移載機３４により
ウエハをアクセス（ウエハの受け渡し）できる領域の中
でウエハボート３３ａ、３３ｂの夫々の載置位置を設定
しておき、これらの一方が熱処理炉３１内にロードされ
ている間に他方に対してウエハをアクセスするように構
成される。また図４の実施例では、下段側のキャリア収
納棚５２を例えば２列に構成している。なおこの場合上
段側のキャリア収納棚については例えば５列設けること
ができる。
【００３１】以上において本発明は、熱処理ユニット部
の組み合わせの数は２個に限定されるものではなく３個
以上であってもよいし、熱処理の種類としては、酸化、
拡散、アニールまたはＣＶＤなど種々の熱処理を対象と
することができ、更にまた被処理体としても半導体ウエ
ハ以外の例えばＬＣＤ基板であってもよい。
【００３２】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、熱処
理ユニット部を複数並べて配置し、容器収納部をこれら
熱処理ユニット部に対して共用する構成としているた
め、縦型の熱処理炉を複数用いる場合に装置全体の占有
面積を狭くすることができ、また被処理体容器を効率よ
く活用することができる。更に容器移載機を熱処理ユニ
ット部に対して共用しているため、熱処理能力からみれ
ばコスト的にも有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す概観斜視図である。
【図２】本発明の実施例を示す側面図である。
【図３】本発明の実施例を示す平面図である。
【図４】本発明の他の実施例を示す平面図である。
【図５】従来の熱処理装置を示す概観斜視図である。
【符号の説明】
３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ 熱処理ユニット部 ３１ 熱処理炉 ３３ ウエハボート ３４ ウエハ移載機 ４Ａ、４Ｂ ウエハ受け渡し部 ５１、５２ キャリア収納棚 ６ キャリアステージ ７ キャリア移載機 Ｃ キャリア Ｗ ウエハ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 縦型の熱処理炉、被処理体ボート及び被
    処理体移載機を備えた熱処理ユニット部と、 この熱処理ユニット部に容器移載機の移動領域を介して
    対向配置され、複数の被処理体を収納した容器が外部と
    の間で搬出入される容器受け渡し部と、 前記容器移載機と熱処理ユニット部との間に配設された
    被処理体受け渡し部と、 この被処理体受け渡し部の上方に設けられた容器収納部
    と、 を有し、容器移載機により容器受け渡し部、被処理体受
    け渡し部及び容器収納部の間で容器の受け渡しを行うと
    共に、被処理体移載機により、被処理体受け渡し部に置
    かれた容器と被処理体ボートとの間で被処理体の受け渡
    しを行う熱処理装置において、 前記熱処理ユニット部を複数横に並べて配置すると共
    に、前記被処理体受け渡し部を各熱処理ユニット部毎に
    設け、 前記容器収納部を各被処理体受け渡し部の上方領域に跨
    って配置して、各熱処理ユニット部に対して共用し、 前記容器移載機を、各熱処理ユニット部の並びに沿って
    移動自在に構成して、各熱処理ユニット部に対して共用
    することを特徴とする熱処理装置。
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