JPH11219912A - 縦型熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエハサイズが大きくなって装置が大型化し
ている実情に鑑み、装置の占有面積を小さくすることの
できる縦型熱処理装置を提供する。 【解決手段】 ボートエレベータ４１に載置されたウエ
ハボート４２の中心軸Ａを通る幅方向のＹ軸上でその中
心軸Ａに対して左右対称となる位置に旋回アーム５１，
５２の旋回中心軸５６，５７を配置するとともに、前記
中心軸Ａよりも装置手前側で、かつ前記中心軸Ａを通り
Ｙ軸に直交するＸ軸に対して左右対称となる位置にボー
トステージ５４の第１の載置位置及び第２の載置位置を
位置させるようにした。直径１２インチ（３００mm）の
ウエハ用の装置においては、その幅は本発明によれば１
２００mmであり、従来構成の熱処理装置（幅１３５０m
m）に比べて１５０mmも小さくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体ウエ
ハを保持したボートを炉に対して搬入出し、ボート旋回
アームを備えた縦型熱処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハ（以下ウエハという）に対
して行われる熱処理としては例えば酸化処理、ドーパン
トの拡散、アニールあるいはＣＶＤなどが挙げられ、こ
のような熱処理をバッチ式で行う装置として縦型熱処理
装置が知られている。

【０００３】図６には従来の例えば直径８インチ（２０
０mm）のウェハを処理するための縦型熱処理装置のロー
ディングエリアのレイアウト例が示されている。この装
置ではローディングエリア内に、下方に臨んで開放され
た縦型の炉１１と、炉１１の下方で炉１１に対して同心
状の昇降自在なボートエレベータ１２と、ローディング
エリアの一端側に清浄化気流を吹き出すフィルタユニッ
ト１３と、ボートエレベータ１２の手前でフィルタユニ
ット１３寄りに前後に並ぶ２つのボートステージ１４，
１５と、ボートステージ１４，１５とボートエレベータ
１２との間で複数枚のウエハを収納したウエハボート１
６を移載するボートアーム１７とが設けられている。こ
のボートアーム１７はローディングエリアのフィルタユ
ニット１３と反対側の一端側寄りでボートステージ１
４，１５の横に並ぶ位置に設けられた垂直な旋回中心軸
ａのまわりに回動しかつ上下自在に構成された回動基体
１８と、この回動基体１８に沿って進退自在なアーム部
１９とを揃えている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところでウエハ１枚当
たりのチップの収率を向上させるためにウエハの大口径
化が検討されており、近時ではウエハの直径は１２イン
チ（３００mm）に達している。しかしながら１２インチ
径のウエハを熱処理する熱処理装置のローディングエリ
アに上述したレイアウトをそのまま適用すると、ローデ
ィングエリアの幅すなわち熱処理装置の幅が大きくなっ
てしまい、熱処理装置の占有面積が広くなってしまう。
その理由は、アーム部１９がボートステージ１５とボー
トエレベータ１２との間で移動するときにはボートステ
ージ１４を避けるために後退しなければならず、その分
を見込んで回動基体１８の後端の位置を決めると回動基
台１８が長くなり、結果としてローディングエリアの横
幅が大きくなるからである。この熱処理装置が、通常の
部屋と比べて単位床面積当たりの建設コスト及び運転コ
ストが極めて高い所謂クリーンルーム内に設置されて稼
動されることに鑑みれば、所定床面積のクリーンルーム
内に１台でも多くの熱処理装置が設置されるのが望まし
く、占有面積の広い装置はチップのコストアップにつな
がってしまう。

【０００５】本発明はこのような事情の下になされたも
のであり、その目的は、縦型熱処理装置の占有面積を小
さくすることができ、基板の製造コストの高騰を抑える
ことのできる縦型熱処理装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の縦型熱処理装置
は、複数の基板を基板保持具に棚状に保持させ、この基
板保持具を昇降台に載せて縦型の熱処理炉内に搬入する
装置において、前記昇降台に載せられた基板保持具の中
心軸を通り、互いに直交する水平な軸線をＸ軸、Ｙ軸と
すると、前記中心軸よりも前方に位置し、Ｘ軸に対して
左右に対称に設定された、基板保持具を載置するための
第１の載置位置及び第２の載置位置と、２個の基板保持
具と、前記第１の載置位置及び前記昇降台の間で基板保
持具を移載する第１の旋回ア−ムと、前記第２の載置位
置及び前記昇降台の間で基板保持具を移載する第２の旋
回ア−ムと、前記第１の載置位置に載置された基板保持
具及び前記第２の載置位置に載置された基板保持具に対
して基板の受け渡しを行う基板移載機構と、を備え、前
記第１の旋回ア−ム及び第２の旋回ア−ムは、前記Ｙ軸
上またはＹ軸の近傍に旋回中心軸が位置し、かつ前記中
心軸に対して左右対称に設けられたことを特徴とする。
このような構成によれば、Ｙ軸方向の装置の長さが短く
て済み、装置の小型化を図ることができる。

【０００７】上記発明において、第１の載置位置から第
２の載置位置に向かう清浄化気流を形成するように、第
１の載置に対して第２の載置位置とは反対側に設けられ
た気体清浄化フィルタと、前記第１の載置位置及び第２
の載置位置の間で基板保持具を移動するための移動機構
と、を備え、熱処理前の基板は第１の載置位置にて基板
移載機構から基板保持具に受け渡され、熱処理後の基板
は、第２の載置位置にて基板保持具から基板移載機構に
受け渡されるように構成してもよい。この場合熱処理前
の基板には清浄化された気体があたるのでパ−ティクル
の付着を防止できる。なお基板保持具を移動するための
移動機構は、基板保持具を載置する１個の載置台と、こ
の載置台を第１の載置位置及び第２の載置位置の間で移
動するための機構を備えた構成とすることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に本発明に係る縦型熱処理装
置の実施の形態について説明する。図１は本実施の形態
に係る縦型熱処理装置の全体斜視図であり、図示の便宜
上装置の外装部や内部の壁部などは省略してある。この
熱処理装置は、基板例えばウエハの搬送容器であるカセ
ット２０の入出ポートをなす搬入出ステージ２と、搬入
出ステージ２と後述のウエハ受け渡し用の保持台３０
と、カセット収納棚３１との間でカセット２０を移載す
るカセット移載機３と、その保持台３０に保持されたカ
セット２０内のウエハＷを基板保持具であるウエハボー
ト４２に移載し、ウエハボート４２を処理部である熱処
理炉４０内にローディングするローディングエリア４と
を備えており、そのローディングエリア４内には第１の
載置位置及び第２の載置位置と昇降台であるボートエレ
ベータ４１との間で２台のウエハボート４２を移載する
ボート移載機構部５が設けられている。

【０００９】カセット移載機３は、昇降ガイド３２に沿
って昇降可能な昇降基体３３と、この昇降基体３３に設
けられ、搬入出ステージ２から見て前後に動作可能な水
平多関節アームよりなる移載アーム３４とを備えてい
る。

【００１０】前記ローディングエリア４は、保持台３０
上のカセット２０とウエハボート４２との間でウエハＷ
の移載を行うための基板移載機構であるウエハ移載機４
３が設けられており、このウエハ移載機４３は、例えば
ウエハＷを複数枚一括して移載することができ、また１
枚づつの移載もできるようになっており、進退自在、昇
降自在、回転自在に構成されている。ローディングエリ
ア４内には、カセット２０とウエハボート４２との間の
ウエハ搬送経路においてウエハＷの向きを揃えるノッチ
アライナ装置４４が設けられている。またローディング
エリア４は図示しない壁部により囲まれて外部に対して
は密閉されており、図示しないガス供給源及び排気系に
より例えば窒素ガス雰囲気とされている。

【００１１】ウエハ受け渡し用保持台３０は、ローディ
ングエリア４とカセット移載機３との間の図示しない仕
切り壁部のカセット移載機３側に例えば２段構成で設け
られており、例えば２個のカセット２０を上下に載置で
きるようになっている。これら保持台３０は図示しない
昇降部により昇降可能で、各保持台３０上のカセット２
０が、交互に順次、ローディングエリア４とカセット移
載機３との間の図示しない仕切り壁部に設けられた開口
部に対応するレベルに位置するように構成されている。

【００１２】前記ウエハボート４２は例えば多段にウエ
ハ保持溝が形成された複数本の支柱を備え、多数枚のウ
エハＷを棚状に保持するように構成されている。このウ
エハボート４２はボートエレベータ４１の上昇により熱
処理炉４０内に搬入される。

【００１３】カセット２０は、特に限定しないが、例え
ばウエハの周縁の一部を保持するように、内側両側部に
棚が多段に設けられたカセット本体と、このカセット本
体のウエハの取り出し口である開口部を気密に塞ぐため
の蓋体とを備えた所謂クローズ型カセットであり、例え
ば１３枚のウエハＷを各々ほぼ水平に上下に間隔をおい
て保持するように構成されている。

【００１４】図２及び図３はそれぞれボート移載機構部
５の一例を示す斜視図及び平面レイアウト図であり、図
２では図示の便宜上装置の外装部や内部の壁部などは省
略してある。ボート移載機構部５は、ウエハボート４２
を第１の載置位置からボートエレベータ４１まで搬送す
る第１の旋回アーム５１と、ウエハボート４２をボート
エレベータ４１から第２の載置位置まで搬送する第２の
旋回アーム５２と、ウエハボート４２を第２の載置位置
から第１の載置位置まで移動させるボート移動機構５３
とを備えている。

【００１５】ボート移動機構５３は、ウエハボート４２
を載せる載置台であるボートステージ５４と、第１の載
置位置と第２の載置位置との間でボートステージ５４を
案内する案内レール５５と、ボートステージ５４を駆動
する駆動手段（図示省略）を備えている。

【００１６】第１の旋回アーム５１及び第２の旋回アー
ム５２は、それぞれその基端が旋回中心軸５６，５７に
回動自在に取り付けられている。ウエハボート４２の下
端部には図４に示すようにフランジ部４７が設けられ、
更にボ−トエレベ−タ４１上の保温筒４１ａに嵌合する
ようにフランジ部４７の下方にリング突起４７ａが設け
られている。そして前記旋回ア−ム５１、５２の自由端
は前記リング突起４７ａを逃げるように切り欠かれた形
状となっており、フランジ部４７ａの下面を保持するよ
うに構成されている。

【００１７】また第１の旋回アーム５１及び第２の旋回
アーム５２には、図４に示すように、旋回アーム５１，
５２上に載せられたウエハボート下端部のフランジ部４
７を側方から挟み込む少なくとも２つのクランプ片５８
からなるクランプ機構が設けられている。クランプ片５
８は、例えば図示しない開閉機構によりウエハボート４
２のフランジ部４７を挟んだり解放したりするようにな
っていてもよいし、図示しないばねやゴム等の弾性部材
の復帰力を利用してフランジ部４７を挟むようになって
いてもよい。これによって、旋回アーム５１，５２の回
動中にウエハボート４２が倒れることはない。なお図４
において符号５９で示したものは第１の旋回アーム５１
または第２の旋回アーム５２を回転駆動するモータ等の
駆動手段である。

【００１８】ここでボートエレベータ４１上に載置され
たウエハボート４２の中心軸（図３にＡで示す）を通
り、かつ搬入出ステージ２から見て前後方向に水平に延
びる仮想の軸をＸ軸とし、また前記中心軸Ａを通り、か
つＸ軸に直交する水平な仮想の軸をＹ軸とすると、第１
の旋回アーム５１及び第２の旋回アーム５２の旋回中心
軸５６，５７は、いずれもＹ軸上で前記中心軸に対して
対称となるように配置されている。特に図３に示すよう
に、旋回中心軸５６，５７はローディングエリア４を密
閉する壁部のうちの左右の側壁部近傍に配置されてい
る。

【００１９】前記第１の載置位置及び第２の載置位置、
すなわちボートステージ５４の、図３において実線で示
す第１の位置Ｐ１及び図３において二点鎖線で示す第２
の位置Ｐ２は、前記Ｘ軸に対して対称となるように配置
されている。

【００２０】またローディングエリア４内には、ローデ
ィングエリア４を密閉する壁部の前記第１の載置位置側
の側壁部４５に沿って、清浄化気流を吹き出すフィルタ
ユニット４６が設けられている。このフィルタユニット
４６により、ローディングエリア４内には第１の載置位
置側から第２の載置位置側へ向かって清浄化気流が流れ
るようになっている。第２の載置位置側では例えば壁部
から気流を吸い込むようになっている。なお前記旋回ア
−ム５１はフィルタユニット４６の下方側に位置してい
る。

【００２１】このような気流がローディングエリア４内
に生じているため、第１の載置位置側をロード側とし、
第２の載置位置側をアンロード側として用いるようにす
ることが好ましい。すなわち第１の載置位置において空
のウエハボート４２にウエハが移載され、それがボート
エレベータ４１に移載されて熱処理炉４０内に入れられ
（ロード）、一方熱処理の済んだウエハボート４２はボ
ートエレベータ４１から第２の載置位置に移載され、ウ
エハボート４２からウエハが取り出されるようになって
いる（アンロード）。このようにすることによって、熱
処理前のウエハＷは常に清浄化気流に曝されるので、ウ
エハ表面へのパーティクル等の付着を防止でき、ウエハ
表面を清浄に保ったまま熱処理炉４０内にローディング
することができる。一方、熱処理済みのウエハＷは熱処
理炉４０から清浄化気流の下流側にアンローディングさ
れるため、ウエハ表面にパーティクル等が付着する虞が
あるが、熱処理工程後、洗浄工程を経てから次のウエハ
処理工程に進むため、たとえアンローディング時にウエ
ハ表面にパーティクル等が付着しても、洗浄工程におい
てパーティクル等が除去されるので、何ら不都合は生じ
ない。

【００２２】次に上述の熱処理装置の全体の動作につい
て説明する。先ず外部からカセット２０を図示しない自
動搬送ロボットあるいはオペレータにより搬入出ステー
ジ２に置く。そしてその置かれたカセット２０をカセッ
ト移載機３によりウエハ受け渡し用の保持台３０に移載
する。なお熱処理の進行具合に応じてカセット２０はカ
セット収納棚３１に一旦収納される。

【００２３】次いでウエハ移載機４３により保持台３０
上のカセット２０からウエハＷを取り出し、ノッチアラ
イナ装置４４によりウエハＷの向きを揃えた後、第１の
載置位置にあるウエハボート４２に移載する。そのウエ
ハボート４２を第１の旋回アーム５１によりボートエレ
ベータ４１上に載置し熱処理炉４０内にローディングす
る。

【００２４】熱処理終了後、ウエハボート４２を熱処理
炉４０から搬出し、ボートエレベータ４１上のウエハボ
ート４２を第２の旋回アーム５２により第２の載置位置
に移載する。そしてウエハ移載機４３によりウエハボー
ト４２からウエハＷを取り出して保持台３０上のカセッ
ト２０に装填する。ウエハを収納したカセット２０は搬
入出ステージ２を介して外部に搬出される。

【００２５】図５には２つのウエハボートの動作の流れ
が模式的に示されている。なおここでは説明の便宜上、
２つのウエハボートを区別してそれぞれ符号４８及び符
号４９で示す。また同図においてＷ１及びＷ２はそれぞ
れ熱処理前及び熱処理後のウエハであり、符号４６は上
述したフィルタユニットであり、従ってフィルタユニッ
ト４６に近い方（すなわち図５（ａ）によればウエハボ
ート４９の側）が第１の載置位置となる。

【００２６】熱処理炉４０内に第１のウエハボート４８
がローディングされて熱処理されている間、第１の載置
位置ではボートステージ５４に載置された空の第２のウ
エハボート４９に未処理のウエハＷ１が装填される（図
５（ａ））。

【００２７】第１のウエハボート４８の熱処理が終了す
ると、第１のウエハボート４８はアンローディングされ
て第２の旋回アーム５２により第２の載置位置へ移載さ
れ、それと同時に第１の載置位置から第２のウエハボー
ト４９が第１の旋回アーム５１により熱処理炉４０の下
のボートエレベータ４１に移載される（図５（ｂ））。
その際ボートステージ５４は空となり、アンローディン
グされた第１のウエハボート４８を第２の旋回ア−ム５
２から受けとるために第１の移載位置から第２の移載位
置へ戻される。

【００２８】熱処理炉４０内に第２のウエハボート４９
がローディングされて熱処理されている間、第２の載置
位置ではボートステージ５４に載置された第１のウエハ
ボート４８から処理済みのウエハＷ２が取り出される
（図５（ｃ））。

【００２９】第１のウエハボート４８が空になったら、
ボートステージ５４が第２の載置位置から第１の載置位
置へ移動され、従って空の第１のウエハボート４８が第
１の載置位置に位置することになる。そして熱処理炉４
０内で第２のウエハボート４９が熱処理されている間、
第１の載置位置では第１のウエハボート４８に未処理の
ウエハＷ１が移載される（図５（ｄ））。

【００３０】第２のウエハボート４９の熱処理が終了す
ると、第２のウエハボート４９はアンローディングされ
て第２の旋回アーム５２により第２の載置位置へ移載さ
れ、それと同時に第１の載置位置から第１のウエハボー
ト４８が第１の旋回アーム５１により熱処理炉４０の下
のボートエレベータ４１に移載される（図５（ｅ））。
その際ボートステージ５４は空となり、アンローディン
グされた第２のウエハボート４９を載せるために第１の
移載位置から第２の移載位置へ戻される。

【００３１】熱処理炉４０内に第１のウエハボート４８
がローディングされて熱処理されている間、第２の載置
位置ではボートステージ５４に載置された第２のウエハ
ボート４９から処理済みのウエハＷ２が取り出される
（図５（ｆ））。

【００３２】第２のウエハボート４９が空になったら、
ボートステージ５４の移動により第２のウエハボート４
９が第２の載置位置から第１の載置位置へ移動される。
以後、上述した図５（ａ）〜図５（ｆ）の動作が繰り返
される。

【００３３】上述実施の形態によれば、ボートエレベー
タ４１に載置されたウエハボート４２の中心軸Ａを通る
幅方向のＹ軸上でその中心軸Ａに対して左右対称となる
位置に旋回アーム５１，５２の旋回中心軸５６，５７が
配置されているとともに、前記中心軸Ａよりも装置手前
側で、かつ前記中心軸Ａを通りＹ軸に直交するＸ軸に対
して左右対称となる位置にボートステージ５４の第１の
載置位置及び第２の載置位置が位置している構成となっ
ている。従ってボートステージの第１の載置位置及び第
２の載置位置が装置の一端側寄りでＸ軸方向に並んで配
置され、かつ単一のアームでウエハボートの移載を行う
ようにした従来の構成の熱処理装置に比べて、熱処理装
置の幅が小さくて済む。本発明者が直径１２インチ（３
００mm）のウエハ用として上記実施の形態の構成による
熱処理装置を検討した結果、その幅は１２００mmであ
り、同じ１２インチウエハ用として検討した従来構成の
装置の幅１３５０mmに比べて１５０mmも小さかった。こ
のためクリーンルーム内に設置可能な装置台数を増やす
ことができ、生産効率を上げることができる。

【００３４】以上において本発明は、第１の旋回アーム
５１及び第２の旋回アーム５２の旋回中心軸５６，５７
がいずれもＹ軸の近傍で前記中心軸Ａに対して対称とな
るように配置されていてもよいし、清浄化気流はローデ
ィングエリア４の天井から床へ向かって流れていてもよ
い。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、装置の幅
が小さくて済むので、装置の占有面積を小さくすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る縦型熱処理装置の全体の一例を示
す概略斜視図である。

【図２】その熱処理装置のボート移載機構の一例を示す
斜視図である。

【図３】その熱処理装置の平面レイアウトを示すレイア
ウト図である。

【図４】そのボート移載機構にボートが保持された状態
の概略を示す側面図である。

【図５】そのボート移載機構の動作を説明するための説
明図である。

【図６】従来の縦型熱処理装置のローディングエリアを
示す平面図である。

【符号の説明】

Ｗ ウエハ Ｗ１ 熱処理前のウエハ Ｗ２ 熱処理後のウエハ ２ 搬入出ステージ ２０ カセット ３ カセット移載機 ３０ ウエハ受け渡し用の保持台 ３１ カセット収納棚 ３２ 昇降ガイド ３３ 昇降基体 ３４ 移載アーム ４ ローディングエリア ４０ 熱処理炉 ４１ ボートエレベータ ４２，４８，４９ ウエハボート ４３ ウエハ移載機 ４４ ノッチアライナ装置 ４５ ローディングエリアの一側壁部 ４６ フィルタユニット ４７ ウエハボートのフランジ部 ５ ボート移載機構部 ５１ 第１の旋回アーム ５２ 第２の旋回アーム ５３ ボート移動機構部 ５４ ボートステージ ５５ 案内レール ５６，５７ 旋回中心軸 ５８ クランプ片 ５９ 旋回アームの駆動手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の基板を基板保持具に棚状に保持さ
   せ、この基板保持具を昇降台に載せて縦型の熱処理炉内
   に搬入する装置において、 前記昇降台に載せられた基板保持具の中心軸を通り、互
   いに直交する水平な軸線をＸ軸、Ｙ軸とすると、 前記中心軸よりも前方に位置し、Ｘ軸に対して左右に対
   称に設定された、基板保持具を載置するための第１の載
   置位置及び第２の載置位置と、 ２個の基板保持具と、 前記第１の載置位置及び前記昇降台の間で基板保持具を
   移載する第１の旋回ア−ムと、 前記第２の載置位置及び前記昇降台の間で基板保持具を
   移載する第２の旋回ア−ムと、 前記第１の載置位置に載置された基板保持具及び前記第
   ２の載置位置に載置された基板保持具に対して基板の受
   け渡しを行う基板移載機構と、を備え、 前記第１の旋回ア−ム及び第２の旋回ア−ムは、前記Ｙ
   軸上またはＹ軸の近傍に旋回中心軸が位置し、かつ前記
   中心軸に対して左右対称に設けられたことを特徴とする
   縦型熱処理装置。
2. 【請求項２】 第１の載置位置から第２の載置位置に向
   かう清浄化気流を形成するように、第１の載置に対して
   第２の載置位置とは反対側に設けられた気体清浄化フィ
   ルタと、 前記第１の載置位置及び第２の載置位置の間で基板保持
   具を移動するための移動機構と、を備え、 熱処理前の基板は第１の載置位置にて基板移載機構から
   基板保持具に受け渡され、熱処理後の基板は、第２の載
   置位置にて基板保持具から基板移載機構に受け渡される
   ことを特徴とする請求項１記載の縦型熱処理装置。
3. 【請求項３】 基板保持具を移動するための移動機構
   は、基板保持具を載置する１個の載置台と、この載置台
   を第１の載置位置及び第２の載置位置の間で移動するた
   めの機構を備えていることを特徴とする請求項２記載の
   縦型熱処理装置。