JPS60258459A - 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】 産業上の利用分野 本発明は、キャリア等の第１の収容治具に収容されてい
るウェハーを縦型拡散炉等の縦型熱処理炉において用い
る石英ボート等の第２の収容治具に移し換えるのに用い
て最適な縦型熱処理炉用ウェハー移換装置に関する。

従来の技術 近年、半導体製造装置として縦型拡散炉の開発が活発化
している。この縦型拡散炉は、従来用いられている横型
拡散炉に比べてプロセス的及び設備コスト的に見て種々
の利点を有しているため、今後半導体生産ラインへの導
入が積極的に進められるものと考えられる。しかしなが
ら、縦型拡散炉においては、プロセス上の問題により、
石英ボートの中心軸とウェハー表面に対する法線とが例
えば１〜４５°の角度をなすようにウェハーを石英ボー
トに配置する必要がある。このような特殊性のため、半
導体装置の製造時に通常用いられているウェハー収容用
のキャリアから縦型拡散炉用の石英ボートにウェハーを
移し換えるための装置は未だ殆ど提案されておらず、こ
れが縦型拡散炉を実用化する上で一つの障害となってい
る。

発明が解決しようとする問題点 本発明は、上述の問題にかんがみ、キャリアに収容され
ているウェハーを縦型拡散炉等の縦型熱処理炉用の石英
ボート等に移し換えるのに用いて最適な縦型熱処理炉用
ウェハー移換装置を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明に係る縦型熱処理炉用ウェハー移換装置は、ウェ
ハーを所定間隔で整列収容するための第１の収容治具（
例えばキャリア）と、上記ウェハーを上記所定間隔と実
質的に同一の間隔で整列収容するための互いに平行な収
容溝を有する第２の収容冶具（例えば石英ポー日と、上
記第１の収容治具に収容されている上記ウェハーを上記
第２の収容冶具に移し換えて上記収容溝に整列配置する
ためのウェハー移換手段とをそれぞれ具備する縦型熱処
理炉用ウェハー移換装置において、上記第２の収容治具
に設けられた上記収容溝が実質的に垂直となるように上
記第２の収容冶具を水平面に対して所定角度θ（但し、
０°≦θ≦４５°）だけ傾斜させて支持し、上記ウェハ
ー移換手段によって上記第１の収容治具から上記第２の
収容治具に移換された上記ウェハーが上記第２の収容治
具において実質的に垂直に支持されるように構成してい
る。

作用 上述のように構成することによって、ウェハーの法線と
第２の収容治具の中心軸とが所定角度θをなすようにキ
ャリア等の第１の収容治具から石英ボート等の第２の収
容治具ヘウエハーを移し換えることができる。

実施例 ・　以下本発明に係る縦型熱処理炉用ウェハー移換装置
を縦型拡散炉システムに適用した一実施例につき図面を
参照しながら説明する。

第１図に示すように、本実施例による縦型拡散炉システ
ムは、キャリア保管部１、ウェハー移換部２、ローディ
ング・ステーション部３、縦型拡散炉部４及びボート移
送機構部５から成っている。

なおこの縦型拡散炉システムの上部には通常クリーンベ
ンチが設けられているが、第１図においては図示を省略
した。

次に上述のように構成された縦型拡散炉システムの各部
の詳細について説明する。

第１図及び第２図に示すように、キャリア保管部１のハ
ウジング８の内部には、このハウジング８の内壁に取り
付けられている軸受（図示せず）によって上下一対の回
転軸９，１ｏがそれぞれ軸支されている。またこれらの
回転軸９，１ｏにはスプロケソ１−１１．１２がそれぞ
れ固定されている。これらのスプロケット１１．１２に
はチェーン１５が巻架されている。またこのチェーン１
５には支持板１６が固定されていて、さらにこの支持板
１６には、例えば４つの棚板１８が、アングル２３を支
持板１６と各棚板１８とにねじ止めすることによって支
持板１６と垂直に固定されている。上述の各棚板Ｉ８の
上にはガイド板　２８がそれぞれねし止め固定されてい
て、これらのガイド板２８のガイド溝２８ａにキャリア
載置板３３がそれぞれはめ込まれている。これらのキャ
リア載置板３３には、その中央部にキャリア載置板３３
の長手方向に延びる開口３３ａ　（第３Ａ図参照）が形
成されている。そして各キャリア載置板３３の上に所定
個数（本実施例では３個）のキャリア３８が載置されて
いる。なおこれらのキャリア３８は、各キャリア載置板
３３の上面に設けている位置決めピン（図示せず）によ
りそれぞれ所定位置に位置決めされている。

またハウジング８の下面にはモータ３９が取り付けられ
ている。このモータ３９の回転軸の先端にはプーリ４０
が固定されている。そしてこの−プーリ４０と回転軸１
０に固定されているプーリ４１との間にベルト４２が巻
架されていて、モータ３９の回転をブーＩＪ４０，４１
及びベルト４２を介してスプロケット１２に伝達し得る
ようになっている。そしてスプロケット１２の回転にょ
ってチェーン１５を移動させることにより、支持板１６
、従って棚板１８を昇降し得るようになっている。なお
支持板１６は一対のガイドレール４４゜４５　（第１図
）に摺動可能に支持されていて、これらのガイドレール
４４．４５によりガイドされるようになっている。そし
て支持板１６の昇降動作の際に各棚板１８が常に水平に
維持されるようになっている。

また第１図に示すように、ハウジング８の一側面には各
棚板１８に対応した開口８ａ〜８ｄが形成されていて、
図外のキャリア搬送装置のキャリア搬送台４６から送ら
れてくるキャリアを例えば開口８ａを通じて最上段の棚
板１８上のキャリア載置板３３に供給し得るようになっ
ている。さらにハウジング８の前面には、例えば透明材
料から成る扉４８が取り付けられている。

一方、第１図に示すように、ハウジング８のテーブル状
段部８ｅの上面及び上部前面には開口８ｆが形成されて
いて、この間口８ｆを通じて棚板１８が昇降し得るよう
になっている。またハウジング８のテーブル状段部８ｅ
の上記上面の上には、開口８’ｆに隣接してエアシリン
ダ４９が取り付けられている。このエアシリンダ４９の
シリンダ軸４９ａの先端には、押圧片５０が取り付けら
れている（第３Ａ図及び第３Ｂ図参照）。この押圧片５
０は、キャリア載置板３３の端部に固定されている突出
片５１と当接していて、シリンダ軸４９ａが伸長して押
圧片５０で突出片５１を押圧することによって、キャリ
ア載置板３３をカイト板２８　（第２図参照）のガイド
溝２８ａに沿って摺動させ得るようになっている。なお
押圧片５０は公知の方法により着磁可能になっていて、
突出片５１との間に磁気的吸引力が生しるようになって
いる。

次にウェハー移換部２の構成につき説明する。

第１図、第３Ａ図及び第３Ｂ図に示すように、ウェハー
移換部２のハウジング５３の上面５３ａには、ガイド板
２８のガイド溝２８ａの両側部に設けられたガイド部２
８ｂ、２８ｃの延長方向に延びるガイド５４，５５．５
６が固定されている。

なおガイド５４．５５はハウジング８のテーブル状段部
８ｅに形成されている開口８ｆの一端まで延在している
。またハウジング５３の上面５３ａにおけるガイド５４
，５６の間には、キャリア載置板３３の開口３３ａと同
一形状の開口５３ｂが形成されている。この開口５３ｂ
の下方のハウジング５３内部には、第４Ａ図に示すよう
に、開口５３ｂの長手方向に水平移動可能なようにエア
シリンダ５７が設けられている。このエアシリンダ５７
のシリンダ軸５７ａの先端には、キャリア３８のウェハ
ー配列方向の長さとほぼ同一の長さで開口５３ｂよりも
少し幅の狭い押し上げ具５８が取り付けられている。そ
してエアシリンダ５７の作動により押し上げ具５８が開
口５３ｂを通じて昇降自在になっていて、押し上げ具５
８の昇降によＱキャリア３８内に収容されているウェハ
ー７６を昇降し得るようになっている。

また第３Ａ図及び第３Ｂ図に示すように、上記ガイド５
５．５６の間にはピニオンギア５９が設けられている。

このピニオンギア５９は、ハウジング５３の内部に固定
されているモータ６ｏの回転軸の先端に取り付けられて
いる。このピニオンギア５９は、キャリア載置板３３の
一側面に形成されているラック３３ｂと噛合し得るよう
になっている。

さらにハウジング５３の上面５３ａには、第５図及び第
６図に示すように、軸受６１，６２がねじ止め固定され
ていて、これらの軸受６１，６２のボス部６１’ａ、６
２ａにより、ボート支持具６３の一端部側面に垂直に設
けられている回転軸６３ａ、６３ｂが軸支されている。

またハウジング５３の上面５３ａには、上記軸受６１．
６２に隣接して支持台６４．６５がねじ止め固定されて
いて、これらの支持台６４．６５の上面６４ａ。

６５ａによっテホート支持具６３が支持されるようにな
っている。なお支持台６４．６５の上面６４ａ、６５ａ
は水平方向に対して所定角度、例えば１５°の角度をな
しているので、ボート支持具６３を水平方向に対して１
５°の角度に保つことができるようになっている。また
ボート支持具６３の上には石英ボート６７が、その一方
の端板６７ａがボート支持具６３のポート受は部６３ｃ
に設けられた凹部に嵌合することにより位置決めされた
状態で載置されている。

また第６図に示すように、ポート支持具６３の一方の回
転軸６３ｂの端部にはウオームホイール６９が固定され
ている。さらにハウジング５３の上面５３ａ上にはモー
タ７０が固定されていて、このモータ７０の回転軸の先
端にはウオーム７１が取り付けられている。そしてモー
タ７０の回転でこのウオーム７１を回転することにより
ウオームホイール６９を回転させ、これによってボート
支持具６３を軸受６１，６２に対して回転し得るように
なっている。一方、ボート支持具６３の他方の回転軸６
３ａの端部にはプーリ７２が取り付けられていて、この
プーリ７２には、スプリング７４を介して所定位置に固
定されているワイヤ７５が巻回されている。そしてスプ
リング７４の張力によりプーリ７２は矢印Ａ方向に常時
回転力が与えられるようになっていて、モータ７０の回
転時にボート支持具６３が滑らかに回転し得るようにな
っている。

また石英ボート６７は第７図に示すように、支持棒６７
ｃ〜６７ｈと、これらの支持棒６７Ｃ〜６７ｈによって
互いに連結されている端板６７ａ。

６７ｂとから成っている。これらの支持棒６７ｃ〜６７
ｈのウェハー収容部側の内周面には、例えば第８図に示
すような断面形状を有するウェハー保合溝６７ｉが、キ
ャリア３８に同様に設けられたウェハー係合溝３８ａ（
第４Ａ図参照）のピンチと同一のピッチで形成されてい
る。上述のウェハー係合溝６７ｉ　は、第５図に示すよ
うに石英ポート６７が載置されているボート支持具６７
が支持台６４．６５により支持されている状態において
、この溝６７ｉの中心ＭＸが垂直になるような方向に形
成されている。そしてこれらのウェハー係合溝６７ｉに
、ウェハー７６がその面が垂直になるように収容される
ようになっている。また特に支持棒６７Ｃには、第９図
に示すように、上述のウェハー係合溝６７ｉに加えて横
溝６７ｊが形成されている。この横溝６７ｊの底面は、
第５図に示す状態において水平になるように形成されて
いる。また第７図に示すように、石英ボート６７の上側
端板６７ｂにはほぼコの字状のフック部６７ｋが形成さ
れていて、このフック部６７ｋを用いて後述のようにし
て石英ボート６７を吊り上げられるようになっている。

なお本実施例においては、石英ボート６７に３キャリア
分のウェハー７６を収容し得るようになっている。

さらに第５図及び第６図に示すように、ハウジング５３
の上面５３ａには、支持台６４．６５の間に開口５３Ｃ
が形成されている。また第５図に示すように、ハウジン
グ５３の内部にはエアシリンダ７８が取り付けられてい
る。このエアシリンダ７８のシリンダ軸７８ａの先端に
は、長方形状の平面形状を有する押し上げ具７９が取り
付けられていて、この押し上げ具７９により１キヤリア
分のウェハー７６を押し上げ得るようになっている。そ
してこの開口５３Ｃ及びボート支持具６３の底部に設け
られている開口６３ｄを遡じて押し上げ具７９がエアシ
リンダ７８の作動により昇降し得るようになっている。

またエアシリンダ７８は開口５３Ｃの長手方向に水平移
動し得るようになっていて、このエアシリンダ７８の水
平移動により石英ポート６７上のウェハーを１キヤリア
分ずつ順次押し上げ得るようになっている。

一方、第１図に示すようにハウジング５３の後部にはボ
ックス５３ｄが取り付けられていて、このボックス５３
ｄの内部に第１０図に示すようなスライド機構が設けら
れている。即ち第１０図に示すように、ハウジング５３
の上面５３ａには支持ブロック８０．８１がそれぞれね
じ止め固定されていて、これらの支持ブロック８０．８
１はガイド棒８２，８３により互いに連結されている。

また支持ブロック８０．８１間には送りねじ８４がボス
部８０ａ、８１ａにより回転可能に支持されている。こ
の送りねじ８４の一端にはウオームホイール８６が取り
付けられている。またハウジング５３の上面５３ａ上に
はモータ８７が固定されていて、このモータ８７の回転
軸の先端にはつオーム８８が固定されている。そしてモ
ータ８７によってウオーム８８を回転させることにより
ウオームホイール８６を回転し、これにより送りねじ８
４を回転し得るようになっている。

またガイド棒８２，８３及び送りねじ８４には、移動台
９０が取り付けられている。この移動台９０の内部には
送りねじ８４と組み合わされるめねじ部（図示せず）が
設けられている。そして送りねじ８４の回転により移動
台９０が送りねじ８４の軸方向、即ちＸ方向に移動し得
るようになっている。なお移動台９０が移動する際には
、ガイド棒８２．８３により横揺れが防止されるように
なっている。

また移動台９０の上面９０ａの上には、この上面９０ａ
に垂直に支柱９１〜９４が取り付けられていて、これら
の支柱９１〜９４には昇降ブロック９７が昇降自在に取
り付けられている。また昇降ブロック９７の一端部には
ねじ穴９７ｅが形成されていて、このねじ穴９７ｅに、
その一端が移動台９０の上面９０ａに回転自在に支持さ
れている送りねじ９８が垂直に取り付けられている。ま
たこの送りねじ９８の下部にはウオームホイール９９が
固定されている。また移動台９０の上面９０ａの上にモ
ータ１０２が固定されている。このモータ１０２の回転
軸の先端にはウオーム１０３が取り付けられていて、ウ
オーム１０３の回転によりウオームホイール９９を回転
させることにより送りねじ９８を回転させて、昇降ブロ
ック９７を支柱９１〜９４の方向、即ち２方向に昇降し
得るようになっている。

また昇降ブロック９７に設けられた貫通孔９７ａにはエ
アシリンダ１０４がはめ込まれている。このエアシリン
ダ１０４のシリンダ軸１０４ａの先端には、Ｘ方向に延
びるアーム１０５が固定されていて、さらにこのアーム
１０５の先端１０５ａにバッファ・ケース１０７とエア
シリンダ１０８とが固定されている。このバッファ・ケ
ース１０７は、エアシリンダ１０４の作動によりＸ方向
に移動し得るようになっている。上述のことから明らか
なように、バッファ・ケース１０７は、移動台９０のＸ
方向への移動、アーム１０５のＸ方向への移動及び昇降
ブロック９７の２方向への移動を適宜に組み合わすこと
により、３次元的にその位置を変え得るようになってい
る。

また第４Ａ図に示すように、上述のバッファ・ケース１
０７の互いに対向する内周面には、溝付き板１１０，１
１１がそれぞれねし止め固定されている。これらの溝付
き板１１０と１１１とは同じ構造なので、以下溝付き板
１１０のみについて説明する。溝付き板１１０には、第
１１図に示すように、互いに平行に縦溝１１０ａが形成
されている。

また溝付き板１１０には、縦溝１１０ａに垂直な方向に
貫通孔１１０ｂが・形成されていて、この貫通孔１１０
ｂ内をウェハー支持棒１１３が貫通している。このウェ
ハー支持棒１１３には、半円形状でかつ溝付き板１１０
の縦溝１１０ａと同一幅の縦溝１１３ａが形成されてい
る。またこのウェハー支持棒１１３は、例えば、図示省
略したモータ駆動機構によりその軸方向に縦溝１１３ａ
の１ピンチ分だけ往復移動し得るようになっている。そ
してこの移動により、溝付き板１１０の縦溝１１０ａと
ウェハー支持棒１１３の縦溝１１３ａとが一致する状態
（第４Ａ図）と、上記溝１１０ａとウェハー支持棒１１
３の円柱状部１１３ｂとが一致する状態（第４Ｂ図）と
を選択し得るようになっている。

また第４Ａ図及び第４Ｂ図に示すように、バッファ・ケ
ース１０７の上面及びアーム１０５の先端１０５ａには
同径の貫通孔１１５，１１６が形成されていて、これら
の貫通孔１１５，１１６にスリーブ１１７がはめ込まれ
ている。そしてこのスリーブ１１７内をエアシリンダ１
０８のシリンダ軸１０８ａが挿通している。またこのシ
リンダ軸１０８ａの先端には支持具１１８が取り付けら
れている。なおこの支持具１１８は第４Ａ図の紙面に垂
直な方向に延びていて、バッファ・ケース１０７内に収
容される全てのウェハー７６を上方から押さえ得るよう
になっている。そして既述の押上げ具５８と上述の支持
具１１８とでウェハー７６を上下から挟みながら、エア
シリンダ５７，１０８を互いに同期して作動させてウェ
ハー７６を移動させることにより、キャリア３８内のウ
ェハー７６をバッファ・ケース１０７に移し換え得るよ
うになっている。

また第４Ａ図及び第５図に示すように、バッファ・ケー
ス１０７に固定されている一方の溝付き板１１０の下端
には、この溝付き板１１０の両端の縦溝１１０ａに対応
する位置に、垂直方向に延びる光ファイバー１２１，１
２２が取り付けられている。また光ファイバー１２１，
１２２の第５図の紙面に垂直方向の近傍には、受光素子
１２４゜１２５が取り付けられている。そして所定の光
源により上述の光ファイバー１２１，１２２の先端から
下方に出射される所定波長の光の反射光（石英ボート６
７の支持棒６７ｃ、６７ｈの横溝６７ｊで反射される）
を上述の受光素子１２４゜１２５により検出し得るよう
になっている。

次にローディング・ステーション部３の構成につき説明
する。

第１図に示すように、ローディング・ステーション部３
のハウジング１２６の上面１２６ａには、長円形状の溝
１２６ｂ、　１２６ｃが互いに平行に形成されている。

これらの溝１２６ｂ、　１２６ｃにはそれぞれ円盤状の
ステンレスから成る例えば各４個のボートステーション
１２７８〜１２７ｈが等間隔に載置されている。

ぞしてボートステーション１２７８〜１２７ｈの上に石
英ボート６７を載置するようになっている。またハウジ
ング１２６の前面にはコントローラ１２８が設けられて
いて、このコントローラ１２８にヨリ既述のようなウェ
ハー移換機構の動作を制御するようになっている。

また縦型拡散炉部４のハウジング１３０内には、縦型拡
散炉１３１が固定されている。またこの縦型拡散炉部４
には、そのハウジング１３０の上面１３０ａを貫通して
昇降可能なボートローダ１３２が取り付けられている。

このボートローダ１３２は昇降軸１３２ａとアーム１３
２ｂとから成っている。なお昇降軸１３２ａはその中心
軸の回りに回転し得るようにもなっている。またアーム
１３２ｂの先端には下方に延びる回転軸１３２ｃが取り
付けられている。この回転軸１３２ｃはアーム１３２ｂ
内に設けられたベルト伝達機構を介して回転駆動される
ようになっている。

またこの回転軸１３２ｃの中間部には、ハウジング１３
０の上面１３０ａに設けられた縦型拡散炉１３１へのボ
ート導入口１３０ｃにかぶせるための円盤状の蓋１３３
が固定されている。さらにＭ２Ｂ５の下端には、石英ボ
ート６７を吊り上げるための棒状の吊上げ具１３４が取
り付けられている。なおこの吊上げ具１３４は通常アー
ム１３２ｂと平行な方向に延びるように回転軸１３２ｃ
が停止されている。またハウジング１３０の上面１３０
ａにはボートステーション１３７が載置されていて、縦
型拡散炉１３１での処理前または処理後の石英ボート６
７をこのボートステーション１３７上に載置するように
なっている。さらにハウジング１３０の前面には、コン
トローラ１３８が設けられでいて、このコントローラ１
３８により縦型拡散炉１３１の動作の制御が行われるよ
うになっている。

またボート移送機構部５には、そのハウジング１４０の
前面１４０ａに形成されているくし状の開口１４０ｂを
通じてアーム１４１が前方に延びている。

このアーム１４１は、図示省略した駆動機構によって開
口１４０ｂの範囲内でｘ、ｙ、ｚ方向に移動自在になっ
ている。またアーム１４１の先端には下方に延びる軸１
４２が固定されている。さらにこの軸１４２の下端には
、アーム１４１と平行な方向に延びる吊上げ具１４２ａ
が取り付けられている。

次に上述のように構成された縦型拡散炉システムの動作
につき説明する。なおキャリア保管部１内の各キャリア
載置板３３の上には予めキャリ−ア３８が所定個数ｃ本
実施例においては３個）ずつ載置されているものとする
。またウェハー移換部２のボート支持具６３には、ウェ
ハー７６が全く収容されていない空の石英ボー１−６７
が載置されているものとする。

まず第２図に示すように、モータ３９を回転させること
によりプーリ４０．ヘルド４２、プーリ４１を介してス
プロケット１２を図中反時計方向に回転させる。このス
プロケット１２の回転ニよりチェーン１５が移動し、支
持板１６が上方に移動される。このようにして支持板１
６が上方に移動して、所定のキャリア載置板３３の下面
がハウジング８のテーブル上段部８ｅの上面と同じ高さ
になった段階で、モータ３９の回転を止めて支持板１６
の上昇を停止する（第２図の一点鎖線で示す状態）。

次に第３Ａ図に示すように、エアシリンダ４９を作動さ
せて、シリンダ軸４９ａの先端に取り付けられている押
圧片５０でキャリア載置板３３の突出片５０を押圧する
ことにより、このキャリア載置板３３をガイド板２８の
ガイド部２８ｂ。

２８ｃに沿って摺動させる。このようにしてキャリア載
置板３３を摺動させて、第３Ｂ図に示すように、キャリ
ア載置板３３の側面に形成されているラック３３ｂをビ
ニオンギア５９と噛合させる。

次にモータ６０を回転させてビニオンギア５９を図中時
計方向に回転させる。これにより、ビニオンギア５９と
ラック３３ｂとの噛合によりキャリア載置板３３がガイ
ド５４，５６によりガイドされながら矢印Ｂ方向にさら
に移動され、キャリア載置板３３の先端がストッパ（図
示せず）に当たった段階でモータ６０の回転を停止する
（第３Ｂ図の一点鎖線で示す状態）。

次に第１０図に示すモータ１０２を回転させて送りねし
９８を回転させることにより、昇降ブロック９７を最上
端に上昇させる。次にエアシリンダ１０４を作動させて
アーム１０５をバッファ・ケース１０７の中心軸が、第
４Ａ図及び第４Ｂ図に示すように、キャリア載置板３３
上のキャリア３８の中心軸と一致するまで移動する。次
に、第１０図に示すモータ８７を回転させてウオーム８
８の回転によりウオームホイール８６を回転させる。こ
のウオームホイール８６の回転により送りねじ８４を回
転させて移動台９０をＸ方向に移動させ、バッファ・ケ
ース１０７をキャリア載置板３３上の例えば最もキャリ
ア保管部１寄りのキャリア３８の真上に位置させる。

次にモータ１０２の回転によりバッファ・ケース１０７
を下降させ、第４Ａ図に示すように、このバッファ・ケ
ース１０７をキャリア３８の真上に位置させる。次にエ
アシリンダ１０８の作動により支持具１１８を下降させ
て、支持具１１８の下面がキャリア３８内のウェハー７
６（一点鎖線で示す）のオリエンテーション・フラット
７６ａと接触した時点で支持具１１８の移動を停止する
。

なおキャリア３８内のウェハー７６は、オリエンテーシ
ョン・フラット７６ａが上側になるように予めそろえて
おく。次にエアシリンダ５７を作動させて押上げ具５８
を上昇させ、この押上げ具５８がキャリア３８内のウェ
ハー７６の下端に接触した段階でバッファ・ケニス１０
７のエアシリンダ１０８を再び作動させ、押上げ具５８
の上昇速度と同一の上昇速度で支持具１１８を上昇させ
る。このようにしてウェハー７６を支持具１１８と押上
げ具５８とで挟みながら上昇させて、第４Ａ図に示すよ
うにバッファ・ケース１０７側へ移動させる。なお第４
Ａ図に示す状態では、バッファ・ケース１０７の溝付き
板１１０；１１１に挿通されているウェハー支持棒１１
３は、その縦溝１１３ａが溝付き板１１０，１１１の縦
溝１１０ａ、１１１ａと一致するように予め移動してお
く。

次に上述のようにしてウェハー７６を上昇させて第４Ｂ
図に示す位置よりも僅かに上の位置に位置させた後、ウ
ェハー支持棒１１３をその軸方向に移動させて円柱状部
１１３ｂと溝付き板１１ｏ。

１１１の縦！１１０ａ、　ｌ１ｌａとを一致させる。次
にエアシリンダ５７を作動させて押上げ具５８を最下端
（第４Ｂ図に示す状態）に戻す。この結果、ウェハー７
６は僅かな高さだけ落下した後、ウェハー支持棒１１３
の円柱状部１１３ｂによって支持される。このようにし
て、第４Ｂ図に示すようにウェハー７６のキャリア３８
からバッファ・ケース１０７への移し換えが完了する。

次にウェハー７６を収容した状態でバッファ・ケース１
０７を第１０図に示すモータ１０２の回転により上昇さ
せ、次いでエアシリンダ１０４の作動によりＸ方向に移
動させるこ吉により、第５図に示すようにバッファ・ケ
ース１０７を石英ボート６７の真上に位置させる。この
状態では、バッファ・ケース１０７の溝付き板１１０，
１１１の縦溝１１０ａ、　１ｌｌａのＸ方向の位置は石
英ポート６７の支持棒６７ｃ〜６７ｈの位置とほぼ合っ
ているが、縦溝１１０ａ、　１ｌｌａの位置とウェハー
係合溝６７ｉの位置とを精度良く合わせるために、次の
ようにしてバッファ・ケース１０７のＸ方向の位置の微
調整を行う。

即ち、バッファ・ケース１０７のＸ方向の位置を公知の
メモリー回路に記憶させた後に、第５図に示すように、
まずバッファ・ケース１０７の下端に取り付けられてい
る一方の光ファイバー１２１の先端から所定波長の光を
下方に出射する。

この出射された光が石英ボート６７の支持棒６７ｃの横
溝６７ｊの底面（第９図参照）により反射されて生ずる
反射光を受光素子１２４でモニターしながら、バッファ
・ケース１０７を±Ｘ方向に微小範囲内で移動させる。

この移動の際、光ファイバー１２１から出射される光が
石英ボート６７の支持棒６７ｃの横溝６７ｊの底面に当
たる位置においてのみ垂直に反射されるため受光素子１
２４で反射光が検出され、それ以外の位置では反射光が
垂直からそれた方向に進むため受光素子１２４で検出さ
れない。このようにして、光ファイバー１２１に隣接す
る受光素子１２４により石英ボート６７の支持棒６７ｃ
の横！６７ｊによる反射光が検出された時のバッファ・
ケース１０７の位置と微調整を行う前の最初の位置との
差ΔＸを公知のメモリー回路に記憶させる。

次にバッファ・ケース１０７に取り付けられている他方
の光ファイバー１２２の先端から上述と同様に下方に光
を出射しながら、上述と同様にバッファ・ケース１０７
を±Ｘ方向に微小範囲内で移動させる。この移動の間に
光ファイバー１２２からの光が石英ボート６７の支持棒
６７Ｃの横溝６７ｊに当たって受光素子１２５により反
射光が検出され、この時のＸ方向の位置と最初の位置と
の差ΔＸ′を既述のメモリー回路に記憶させる。

次にメモリー回路に記憶されている上述のΔＸとΔＸ′
とからバッファ・ケース１０７内の両端のウェハー７６
の位置とこれらの両端のウェハー７６に対応する横溝６
７ｊの位置とのずれの絶対値がそれぞれ最小になる位置
を計算して、この計算によりめられた距離だけバッファ
・ケース１０７をＸ方向に移動させる。この結果、バッ
ファ・／ｙ−ス１０７内の全てのウェハー７６のＸ方向
の位置と、これらのウェハー７６と対応する位置の石英
ボート６７の支持棒６７ｃのウェハー係合溝６７ｉとの
位置ずれが最も小さい状態を実現することができる。

次に第５図に示す状態でバッファ・ケース１０７を徐々
に下降させ、このバッファ・ケース１０７の下端が石英
ボート６７の支持棒６７ｃ。

６７ｈと接触する直前で下降を停止させる。次にエアシ
リンダ７８を作動させて押上げ具７９・を上昇させ、こ
の押上げＲ７９の上面がバッファ・ケース１０７内のウ
ェハー７６の下端に接触し、さらにウェハー７６を少し
押し上げた段階で押上げ具７９の上昇を停止する。次に
上述のウェハー７６の下降に先立って、バッファ・ケー
ス１０７の溝付き板１１０，１１１のウェハー支持棒１
３をその軸方向に移動させて、このウェハー支持棒１１
３と溝付き板１１０，１１１（７）縦溝１１０ａ　。

１１１ａとを一致させる。

次にこの状態で押上げ具７９を徐々に下降させると、こ
の下降と共に石英ボート６７の一端側がら支持棒６７ｃ
〜６７ｈのウェハー係合ａ６７ｉ内にウェハー７６が順
次収容されて行き、押上げ具７９が石英ボート６７の下
方まで下降した段階でバッファ・ケース１０７内のウェ
ハー７６が全て石英ボート６７内に収容される。

この後、既述と同様にしてバッファ・ケース１０７をキ
ャリア載置板３３上に移動させ、ウェハー７６の移し換
えを行うべき次のキャリア３８（本実施例においては第
１図の中央のキャリア３日）の真上に位置させる。次に
既述と同様な方法により、キャリア３８内のウェハー７
６をバッファ・ケース１０７に移し換え、さらにこのバ
ッファ・ケース１０７から石英ボート６７に移し換える
。同様な操作をキャリア載置板３３上の最後のキャリア
３８についても行い、これによりキャリア載置板３３上
の全てのキャリア３８に収容されているウェハー７６の
石英ボート６７への移し換えが終了する。

次に上述のようにして３キャリア分のウェハー７６が収
容された石英ボート６７を、第６図に示すように、モー
タ７０の回転によりポート支持具６３を垂直に立てるこ
とにより、その中心軸が垂直になるように立てる。なお
ハウジング５３の上面５３ａに取り付けられているスト
ッパ（図示せず）にポート支持具６３の端板６３ｃが当
たることによりボート支持具６３の回転が規制され、こ
れによりポート支持具６３が垂直になるようになってい
る。

次に第１図に示すボート移送機構部５のアーム１４１を
ハウジング１４０の開口１４０ｂに沿って移動させて、
アーム１４１の先端に固定されている軸１４２の下端の
吊上げ具１４２ａを第６図に示す石英ボート６７のフッ
ク部６７ｋに引っ掛ける。次に吊上げ具１４２ａをフッ
ク部６７ｋに引っ掛けた状態でアーム１４１を上昇させ
ることにより石英ボート６７を吊り上げる。次いで、石
英ボート６７を吊り上げた状態でアーム１４１を水平移
動させ、ローディング・ステーション部３の例えばホー
ドステーション１２７ｈの真上に位置した段階で水平移
動を止め、アーム１４１を下降させる。このようにして
石英ボート６７を下降させて石英ボート６７の下方の端
板６７Ｃをボートステーション１２７ｈに接触させた後
、さらにアーム１４１を少し下降させて吊上げ具１４２
ａを石英ボート６７のフック部６７ｋから外す。

この後、アーム１４１を石英ボート６７から離れる方向
に所定距離だけ水平移動し、次に例えばボートステーシ
ョン１２７ｇ上に載置されかつ既に拡散処理済みのウェ
ハー７６が収容されている石英ボート６７側に移動させ
る。次にアーム１４１の先端の吊上げ具１４２ａを既述
と同様にして石英ボート６７のフック部６７ｋに引っ掛
け、次いでアーム１４１を上昇させた後、アーム１４１
を水平移動及び垂直移動させて、石英ボート６７をウェ
ハー移換部２のポート支持具６３　（直立したままの状
態にある）の端板６３Ｃ上に載置する。次にポート支持
具６３を支持台６４．６５側に回転させて、ポート支持
具６３が支持台６４．６５で支持された状態にする。

次にウェハー移換部２のアーム１０５の移ＩＪＪにより
既述と逆の順序で、石英ボート６７に収容されている拡
散処理済みのウェハー７６をキャリア載置板３３上に載
置されている空のキャリア３８に移し換える。ウェハー
７６の移し換えが終ったら、第３Ａ図及び第３Ｂ図に示
すモータ６０によりビニオンギア５９を反時計方向に回
転させ、これによってキャリア載置板３３をガイド５４
゜５６に沿ってキャリア保管部１側に移動させる。

このようにして、キャリア載置板３３のラック３３ｂが
ピニオンギア５９から離れるまでキャリア載置板３３を
移動させた後、シリンダ４９を作動させてシリンダ軸４
９ａを伸ばすことにより、このシリンダ軸４９ａの先端
に取り付けられている押圧片５０をキャリア載置板３３
に取り付けられている突出片５１に接触させる。なおこ
の状態においては、押圧片５０を予め磁化させておき、
磁力の作用により押圧片５０と突出片５１とを一体化さ
せてお（。次にエアシリンダ４９を再び作動させてシリ
ンダ軸４９ａを縮め、これにより第３Ａ図に示すように
キャリア載置板３３をガイド仮２８上に戻す。

次に第２図に示ずモータ３９を回転させて支持板１６を
上昇させることにより、次の棚板１８を最初の棚板１８
があった位置に位置させる。この後、既述と同様な操作
によりキャリア載置板３３をウェハー移換部２側へ移動
し、各キャリア３８のウェハー７６を石英ボート６７に
移し換える。

次に、ウェハー７６が収容された石英ホード６７を直立
させた後、ボート移送機構部５のアーム１４１の移動に
より石英ボート６７をローディング・ステーション部３
の例えばボートステーション１２７ｇ上に載置する。次
に例えばボートステーション１２７ｆ上に載置されかつ
拡散処理済みのウェハー７６が収容されている石英ボー
ト６７をアーム１４１によりウェハー移換部２のボート
支持具６３上に移動した後、既述と同様な操作により、
石英ボート６７に収容されているウェハー７６をキャリ
ア３８に移し換える。

縦型拡散炉システムの連続稼動時においては、上述のよ
うにキャリア保管部１のキャリア３８内のウェハー７６
を石英ボート６７に移し換え、次いで石英ボート６７を
ローディング・ステーション部３のボートステーション
１２７ａ〜１２７ｈ上に載置すると共に、拡散処理済み
のウェハー７６が収容された石英ボート６７をウェハー
移換部２のボート支持具６３に移動し、次いで石英ボー
ト６７内のウェハー７６をキャリア３８に移し換えると
いう一連の操作を繰り返す。

次にローディング・ステーション部３のボートステーシ
ョン１２７ａ〜１２７ｈ上に載置されている石英ボート
６７を縦型拡散炉１３１に導入する方法につき説明する
。

まず例えばボートステーション１２７ｈ上に載置されて
いる石英ボート６７をボート移送機構部５の７−４１４
１により縦型拡散炉部４のハウジング１３０の上面１３
０ａ上に載置されているボートステーション１３７上に
載置する。次にボートローダ１３２の昇降軸１３２ａの
回転及び昇降動作により、アーム１３２ｂの先端に取り
付けられている吊上げ具１３４をボートステーション１
３７上に載置されている石英ボート６７のフック部６７
にの少し下方に位置させる。次にボートローダ１３２の
昇降軸１３２ａを上昇させて吊上げ具１３４を石英ボー
ト６７のフック部６７ｋに引っ掛けることにより石英ボ
ート６７を吊り上げる。次にボートローダ１３２の昇降
軸１３２ａを回転させて石英ボート６７を縦型拡散炉１
３１の真上に位置させた後、昇降軸１３２ａを下降させ
て石英ボート６７を縦型拡散炉１３１内に導入する。こ
の後、所定の熱処理を行う。

なお本実施例による縦型拡散炉システムにおいては、キ
ャリア３８から石英ボート６７へ移し換えられたウェハ
ー７６が所定の拡散処理後に元のキャリア３８とは異な
るキャリア３８に戻されるような構成となっているが、
拡散処理後のウェハー７６を同一のキャリア３８に戻す
必要性がある場合には、上述のようなウェハーの移し換
えのシーケンスをそれに応じて変更すればよい。

上述の実施例においでは、第５図に示すように、ボート
支持具６３を支持台６４．６５により支持することによ
り、石英ボート６７の中心軸が水平方向と所定角度（例
えば１５°）をなすようにしている。またこの状態で石
英ボート６７内にウェハー７６が垂直に支持されるよう
に支持棒６７ｃ〜６７ｈのウェハー係合＃６７ｉを形成
している。

このため、キャリア３８に収容されているウェハー７６
をバッファ・ケース１０７を用いて石英ボート６７に移
し換えることにより、ウェハー７６の法線と石英ボート
６７の中心軸とが自動的に所定角度をなすようにするこ
とができる。

また上述の実施例においては、バッファ・ケース１０７
の下端に光ファイバー１２．１，１２２を設け、この光
ファイバー１２１，１２２から出射される光が石英ボー
ト６７の支持棒６７ｃの横溝６７ｊにより反射されるこ
とにより生ずる反射光を検出し、これらの反射光の検出
に基づいてバッファ・ケース１０７内のウェハ・−７６
と上述のウェハー係合溝６７ｉとの位置合わせを行って
いる。

このため、バッファ・ケース１０７から石英ボート６７
へのウェハー７６の移し換えを正確確実に行うことがで
きしかもウェハー７６を破損させることがない。

本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発
明の技術的思想に基づく種々の変形が可能である。例え
ば上述の実施例においては、キャリア３８内に収容され
ている全てのウェハー７６の向きが第１２Ａ図に示すよ
うに同し方向となるように石英ボート６７に移し換える
ようにしているが、プロセス上の問題等により第１２Ｂ
図に示すようにウェハー７６を１枚毎に交互に表裏（ウ
ェハー７６の表側に斜線のハツチングを施した）となる
ように石英ボート６７上に配置する必要がある場合には
次のようにすればよい。即ち、第１３図に示すように、
アーム１０５の先端１０５ａのスリーブ１１７にプーリ
部１１７ａを形成すると共に、このスリーブ１１７がア
ーム１０５に対して回転し得るように軸受１４５．１４
６を取り付けておく。またプーリ部１１７ａにはヘルド
１４７を巻架しておく。そしてモータ１４８によりこの
モータ１４８の回転軸の先端に取り付けられているプー
リ１４９を回転させることによって、ベルト１４７を介
してスリーブ１１７、従ってバッファ・ケース１０７を
アーム１０５に対して回転し得るようにしておく。なお
スリーブ１１７とエアシリンダ１０８とは一体的に結合
しておき、スリーブ１１７の回転と共にエアシリンダ１
０８も回転し得るようにしておく。

また第４Ａ図に示すエアシリンダ５７及び押上げ具５８
の代わりに第１４画に示すようなウェハー押上げ機構１
５１を用いる。このウェハー押上げ機構１５１では、キ
ャリア３８内のウェハー７６の配列ピンチの２倍の間隔
を有しかつ一体的に形成されている押上げ具１５２ａ〜
１５２ｆが、これらの押上げ具１５２ａ〜１５２ｆにそ
の一端が固定されているラック１５３をモータ１５４の
回転軸に取り付けられているピニオンギア１５５の回転
により移動させることにより昇降自在となっている。ま
た上述の押上げ具１５２ａ〜１５２ｆの間には、これら
の押上げ具１５２ａ〜１５２ｆの互いの間隔を２等分す
る位置に対応して押上げ具１５２ａ〜１５２ｆと同一の
間隔を有しかつ一体的に形成されている押上げ具１５８
ａ〜１５８ｅが、これらの押上げ具１５８ａ〜１５８ｆ
にその一端が固定されているラック１５９をモータ１６
０の回転軸に取り付けられているピニオンギア１６１の
回転により移動させることにより昇降自在となっている
。

次に第１２Ｂ図に示すように、ウェハー７６を１枚毎に
交互に表裏となるように石英ホード６７上に移し換える
方法につき説明する。

第１４図に示すように、まずモータ１５４の回転により
押上げ具１５２ａ〜１５２ｆを上昇させ、これらの押上
げ具１５２ａ〜１５２ｒの上面によりキャリア３８内の
ウェハー７６を１枚毎に押し上げて既述と同様な方法に
よりバッファ・ケース１０７内に移し換える。次にこの
ようにしてバッファ・ケース１０７内に１枚毎に収容さ
れたウェハー７６を既述と同様な方法により石英ボート
６７に移し換える。この結果、石英ボート６７には支持
棒６７ｃ〜６７ｈのウェハー係合溝５７ｉに１つおきに
ウェハー７６が収容される。次に押上げ具１５２ａ〜１
５２ｆを下降させた後に、モータ１６０の回転により押
上げ具１５８ａ〜１５８ｅを上昇させ、キャリア３８内
の残りのウェハー７６を押上げ具１５８ａ〜１５８ｅの
上面で押し上げてバッファ・ケース１０７に移し換える
。次に第１３図に示すモータ１４８を回転させることに
より、バッファ・ケース１０７をＩ８０°回転させる。

次に上述と同様な方法により、バッファ・ケース１０７
内のウェハー７６を石英ボート６７に移し換える。この
ようにして、石英ホード６７にすでに収容されているウ
ェハー７６の間にこれらのウェハー７６とは反対の向き
でウェハー７６が収容され、この結果、第１２Ｂ図に示
すように１枚毎にウェハー７６が交互に表裏となるよう
にウェハー７６が石英ボート６７に移し換えられたこと
になる。

なお上述の実施例においては、石英ボート６７の中心軸
とウェハー７６の法線とが１５°の角度をなすように石
英ボート６７に移し換える場合につき説明したが、これ
に限定されるものではなく、一般に０°≦θ≦４５°を
満たす角度θをなすようにすることができる。

発明の効果 本発明に係る縦型熱処理炉用ウェハー移換装置によれば
、第２の収容治具に設けられた収容溝が実質的に垂直と
なるように上記第２の収容治具を水平面に対して所定角
度θ（但し、０°≦θ≦４５°）だけ傾斜させて支持し
、ウェハー移換手段によって第１の収容治具から上記第
２の収容冶具に移換されたウェハーが上記第２の収容治
具において実質的に垂直に支持されるように構成してい
るので、ウェハーの法線と第２の収容治具の中心軸とが
所定角度θをなすようｔこ第１の収容治具から第２の収
容冶具ヘラエバーを移し換えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による縦型拡散炉システム用
のウェハー移換装置の全体斜視間、第２図は同上のキャ
リア保管部の縦断面図、第３Ａ図及び第３Ｂ図は同上の
キャリア保管部及びウェハー移換部の一部の構成を示す
平面図、第４Ａ図及び第４Ｂ図は同上のキャリアからバ
ッファ・ケースへウェハーを移し換える方法を説明する
ための断面図、第５図はバッファ・ケースから石英ボー
トへウェハーを移し換える方法を説明するためのボート
支持具の正面図、第６図は石英ボートが直立している状
態を示すボート支持具付近の斜視図、第７図は石英ボー
トの外観斜視図、第８図は第７図に示す石英ボートの支
持棒に形成されているウェハー係台溝の形状を示す支持
棒の部分縦断面図、第９図は第７図に示す石英ボートに
おいて光ファイバーからの光を反射させるのに用いる支
持棒の横溝を示す部分斜視図、第１０図はバッファ・ケ
ースの移動機構の斜視図、第１１図はバッファ・ケース
の溝付き板とウェハー支持棒との構成を示す部分分解斜
視図、第１２Ａ図及び第１２Ｂ図は石英ボート上にウェ
ハーが同一の向きで配置された状態と１枚毎に交互に表
裏となるように配置された状態とをそれぞれ示す模式図
、第１３図はバッファ・ケースの回転機構を示す部分断
面図、第１４図はウェハーを１枚毎に交互に表裏となる
ように石英ボートに移し換える場合に用いるウェハーの
押上げ機構を示す斜視図である。 なお図面に用いられた符号において、 １　＝−−−−−−−−−−−−−−−一・キャリア保
管部２−−−−−−−−−−−−−−ウェハー移換部３
−一−−−−−−−−−−−−−一ローディング・ステ
ーション部４−・−−−−−−−−−−−−−一縦型拡
散炉部５−−−−−−−−−−−−−−−ボート移送機
構部１１　、１２−−−−−−−−−−−スプロケット
１　Ｂ−−−−−−−−−−−−−−−−−・棚板３３
−−−−−−−−−−−−・−キャリア載置板３８−・
・・−・−−−−−−−−−−−−キャリア６３−−−
−−−−−−−−−−−・−ボート支持具６７”−−−
−−−−−−−一・−−−−−一石英ボート７６−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−ウェハー９０−・・
−・−一−−−−−−−−−・・移動台９７−−−−−
−−−−−・−−−−−−一昇降ブロック１０７−−−
−−−−−−−−−−バソフア・ケース１１３−−−−
−−−−−−−−ウェハー支持棒１２１．１２２〜−一
一−−−光フアイバー１２７　、１３７−−−−−−−
ボートステーシヨン１３１−−−−−−−−−−−−−
一縦型拡散炉１３２・−−−−−−−−−−−〜−−ポ
ートローダ１５１−−−−−−−−−−−−ウェハー押
上げ機構である。 代理人　土星　勝 常包芳男 第４Ａ図 第４Ｂ図 第１２Ａ図 第１２Ｂ図 第１４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ウェハーを所定間隔で整列収容するための第１の収容治
   具と、上記ウェハーを上記所定間隔と実質的に同一の間
   隔で整列収容するための互いに平行な収容溝を有する第
   ２の収容治具と、上記第１の収容治具に収容されている
   上記ウェハーを上記第２の収容治具に移し換えて上記収
   容溝に整列配置スルためのウェハー移換手段とをそれぞ
   れ具備する縦型熱処理炉用ウェハー移換装置において、
   上記第２の収容治具に設けられた上記収容溝が実質的に
   垂直となるように上記第２の収容治具を水平面に対して
   所定角度θ（但し、０°≦θ≦４５°）だけ傾斜させて
   支持し、上記ウェハー移換手段によって上記第１の収容
   治具から上記第２の収容治具に移換された上記ウェハー
   が上記第２の収容治具において実質的に垂直に支持され
   るように構成したことを特徴とする縦型熱処理炉用ウェ
   ハー移換装置。