KR100670869B1 - 종형 열 처리 장치 - Google Patents
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Abstract
종형 열 처리 장치(1)는 처리실(5)의 로드 포트(4)로부터 피처리 기판(W)이 취출되었을 때에 로드 포트(4)를 차폐하는 셔터 디바이스(17)를 갖는다. 셔터 디바이스(17)는 처리실(5)의 로드 포트(4)를 선택적으로 폐쇄하는 포트 커버(18)를 갖는다. 포트 커버(18)는 이를 지지하는 동시에 이동시키는 신축 아암(19)을 구비하는 구동부에 의해 구동된다. 구동부는 신축 아암(19)을 거쳐서 포트 커버(18)를, 로드 포트(4)를 폐쇄하는 폐쇄 위치(PB)와, 폐쇄 위치(PB)의 측방의 대기 위치(PA) 사이에서 직선적으로 이동시킨다.
처리실, 로드 포트, 셔터 디바이스, 포트 커버, 신축 아암
Description
본 발명은 복수의 피처리 기판에 대해 함께 열 처리를 실시하기 위한 종형 열 처리 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 처리실로부터 피처리 기판이 취출되어 있을 때에 처리실의 로드 포트를 차폐하기 위한 개량된 셔터 디바이스를 갖는 종형 열 처리 장치에 관한 것이다.
또, 상기 종형 열 처리 장치는 전형적으로는 반도체 처리 시스템으로 조립되어 사용된다. 여기서, 반도체 처리라 함은, 반도체 웨이퍼나 유리 기판 등의 피처리 기판 상에 반도체층, 절연층, 도전층 등을 소정의 패턴으로 형성함으로써, 상기 피처리 기판 상에 반도체 디바이스나, 반도체 디바이스에 접속되는 배선, 전극 등을 포함하는 구조물을 제조하기 위해 실시되는 다양한 처리를 의미한다.
반도체 디바이스의 제조에 있어서는 피처리 기판, 예를 들어 반도체 웨이퍼에 막 퇴적, 산화, 확산, 개질, 어닐, 에칭 등의 처리를 실시하기 위해 각종 처리 장치가 이용된다. 이러한 종류의 처리 장치로서는 다수매의 웨이퍼를 한 번에 열 처리하는 종형 열 처리 장치가 알려져 있다.
통상, 종형 열 처리 장치는 웨이퍼를 수납하기 위한 기밀한 종형의 처리실(반응관)을 갖는다. 처리실의 바닥부에는 로드 포트가 형성되고, 이는 엘리베이터 에 의해 승강되는 덮개 부재에 의해 선택적으로 개방 및 폐쇄된다. 처리실 내에 있어서 웨이퍼는 웨이퍼 보트라 불리우는 보유 지지구에 의해 서로 간격을 두고 적층된 상태에서 보유 지지된다. 웨이퍼 보트는 웨이퍼를 탑재하는 동시에 덮개 부재 상에 지지된 상태에서 엘리베이터에 의해 로드 포트를 통해 처리실 내로 로드 및 언로드된다.
처리실의 하측에는 로드 포트로부터 덮개 부재 상에 지지된 웨이퍼 보트가 취출되었을 때에 로드 포트를 차폐하기 위한 셔터 디바이스가 배치된다. 셔터 디바이스에 의해 덮개 부재를 개방하였을 때에 처리실 내의 고온의 열이 로드 포트로부터 릴리프되어 하방에 열 영향을 끼치는 것이 방지된다.
도10은 이러한 종류의 종래의 셔터 디바이스와 처리실(반응관)의 관계를 나타내는 사시도이다. 도10에 도시한 바와 같이, 이 셔터 디바이스(110)는 처리실(103)의 로드 포트(104)를 덮는 포트 커버(118)를 갖는다. 포트 커버(118)는 수평 선회 아암(116)의 선단부에 부착되어 있다. 아암(116)은 그 기단부에 배치된 수평 회전 기구(114) 및 상하 이동 기구(112)에 의해 수평 선회 및 상하 이동 가능해진다.
도10 중에 실선으로 나타낸 바와 같이, 로드 포트 개방시에는 포트 커버(118)는 로드 포트(104)의 측방의 대기 위치로 이동된다. 로드 포트 폐쇄시에는 포트 커버(118)를 로드 포트(104)의 하부까지 이동하도록 아암(116)이 약 60도 정도 수평으로 선회된다. 그리고, 또한 포트 커버(118)가 로드 포트(104)에 접촉하도록 아암(116)이 상승되어 로드 포트(104)가 폐쇄된다.
또, 셔터 디바이스의 다른 예로서, 수직 선회 아암의 선단부에 포트 커버를 부착한 것도 있다(도시하지 않음). 이 경우, 수직 선회 아암은 그 기단부의 수직 회전 기구에 의해 수직 선회된다. 포트 커버는 아암의 수직 선회에 의해 로드 포트에 접촉할 때까지 상승되고, 이에 의해 로드 포트가 폐쇄된다.
도10에 도시한 셔터 디바이스에서는 아암(116)을 수평 선회시켜 포트 커버(118)를 이동한다. 포트 커버(118)는 비교적 큰 중량을 가지므로, 도10에 도시한 셔터 디바이스에서는 포트 커버(118)의 개폐 조작시에 있어서의 위치 제어에 많은 시간이 걸린다. 예를 들어, 12인치 웨이퍼용 종형 열 처리 장치의 경우 폐쇄 조작을 할 때, 아암(116)의 회전에 약 25초, 아암(116)의 상승에 약 2초, 합계 약 27초 정도 걸린다. 셔터 디바이스의 긴 동작 시간은 처리량을 저하시키는 원인이 된다. 포트 커버(118)의 치수는 웨이퍼의 치수에 따라서 처리실의 직경이 증가하는 데 수반하여 커진다. 이로 인해, 보다 큰 웨이퍼를 처리하기 위한 차세대의 종형 열 처리 장치에 있어서는, 상술한 문제는 보다 현저해진다고 생각된다.
본 발명의 목적은 종형 열 처리 장치에 있어서, 셔터 디바이스의 개폐 조작의 시간을 단축하여 처리량의 향상을 도모하는 데 있다.
본 발명의 어떠한 시점에 따르면, 복수의 피처리 기판에 대해 함께 열 처리를 실시하기 위한 종형 열 처리 장치가 제공되고, 이는
상기 피처리 기판을 수납하며, 바닥부에 로드 포트를 갖는 기밀한 처리실과,
상기 처리실의 상기 로드 포트를 선택적으로 개방 및 폐쇄하는 덮개 부재와,
상기 처리실 내에서 상기 피처리 기판을 서로 간격을 두고 적층한 상태에서 보유 지지하는 보유 지지구와,
상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하는 공급 시스템과,
상기 처리실 내를 배기하는 배기 시스템과,
상기 처리실의 내부 분위기를 가열하는 가열 수단과,
상기 피처리 기판을 보유 지지한 상기 보유 지지구를 상기 덮개 부재 상에 지지한 상태에서 상기 덮개 부재를 승강시키는 엘리베이터와,
상기 처리실의 상기 로드 포트로부터 상기 피처리 기판이 취출되었을 때에 상기 로드 포트를 차폐하는 셔터 디바이스를 구비하고, 상기 셔터 디바이스는,
상기 처리실의 상기 로드 포트를 선택적으로 폐쇄하는 포트 커버와,
상기 포트 커버를 지지하는 동시에 이동시키는 신축 아암을 구비하는 구동부와, 상기 구동부는 상기 신축 아암을 거쳐서 상기 포트 커버를, 상기 로드 포트를 폐쇄하는 폐쇄 위치와, 상기 폐쇄 위치의 측방의 대기 위치 사이에서 직선적으로 이동시키는 것을 구비한다.
상기 종형 열 처리 장치에 있어서, 상기 신축 아암은 베이스부와 상기 베이스부에 지지되면서 또한 상기 포트 커버를 지지하는 복수의 아암 소자를 구비하고, 상기 복수의 아암 소자는 상기 베이스부에 대해 왕복 동작 가능한 제1 아암 소자와, 상기 제1 아암 소자에 대해 왕복 동작 가능한 제2 아암 소자를 구비할 수 있다.
상기 종형 열 처리 장치에 있어서, 상기 셔터 디바이스는 상기 포트 커버 및 상기 신축 아암을 수납하는 케이싱을 더 구비하고, 상기 대기 위치에 있어서 상기 신축 아암이 상기 케이싱 내에 수납되도록 할 수 있다.
상기 종형 열 처리 장치에 있어서, 상기 셔터 디바이스는 상기 신축 아암의 동작을 제어하는 제어기를 더 구비하고, 상기 제어기는 상기 제1 아암 소자에 대한 상기 제2 아암 소자의 왕복 동작을 상기 제1 아암 소자가 상기 케이싱 내에 있는 상태에 있어서만 행하도록 할 수 있다.
상기 종형 열 처리 장치에 있어서, 상기 케이싱은 상기 폐쇄 위치에 대향하는 상기 케이싱의 제1 측면에 형성된 제1 개구와, 상기 제1 측면과는 다른 상기 케이싱의 제2 측면에 형성된 제2 개구를 구비하고, 상기 종형 열 처리 장치는 상기 제1 개구로부터 유입하면서 또한 상기 제2 개구로부터 유출하는 기류를 형성하는 기구를 더 구비할 수 있다.
도1은 본 발명의 실시 형태에 관한 종형 열 처리 장치를 개략적으로 도시하는 구성도.
도2는 도1에 도시한 장치에서 사용되는 셔터 디바이스의 내부 구조를 개략적으로 도시하는 평면도.
도3은 도2에 도시한 셔터 디바이스의 내부 구조를 개략적으로 도시하는 정면도.
도4는 도2에 도시한 셔터 디바이스의 내부 구조를 개략적으로 도시하는 측면도.
도5a, 도5b는 도2에 도시한 셔터 디바이스를 제1 및 제2 아암 소자가 모두 수축된 상태(수납 상태)로 도시하는 평면도 및 측면도.
도5c, 도5d는 도2에 도시한 셔터 디바이스를 제2 아암 소자만이 신장한 상태로 도시하는 평면도 및 측면도.
도6a, 도6b는 도2에 도시한 셔터 디바이스를 제1 및 제2 아암 소자가 모두 신장된 상태(신장 상태)로 도시하는 평면도 및 측면도.
도6c, 도6d는 도2에 도시한 셔터 디바이스를 제1 아암 소자만이 수축된 상태로 도시하는 평면도 및 측면도.
도7은 도1에 도시한 장치의 작업 영역에 있어서의 환기 구조를 개략적으로 도시하는 사시도.
도8은 도1에 도시한 장치의 작업 영역에 있어서의 환기 구조를 개략적으로 도시하는 단면도.
도9는 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 셔터 디바이스를 개략적으로 도시하는 측면도.
도10은 종형 열 처리 장치에 있어서의 종래의 셔터 디바이스와 처리실과의 관계를 나타내는 사시도.
본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 이하에 설명한다. 또, 이하의 설명에 있어서 대략 동일한 기능 및 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 붙이고, 중복 설명은 필요한 경우에만 행한다.
도1은 본 발명의 실시 형태에 관한 종형 열 처리 장치를 개략적으로 도시하는 구성도이다. 도1에 도시한 바와 같이, 이 종형 열 처리 장치(1)의 외곽은 하우징(2)에 의해 형성된다. 하우징(2) 내의 상방에 복수의 피처리 기판, 예를 들어 반도체 웨이퍼(W)에 대해 소정의 처리, 예를 들어 산화 처리를 실시하기 위한 종형의 열 처리로(3)가 배치된다. 열 처리로(3)는 하부가 로드 포트(4)로서 개구된 세로로 긴 처리실, 예를 들어 석영으로 된 반응관(5)을 포함한다.
반응관(처리실)(5)의 로드 포트(4)는 승강 가능한 덮개 부재(6)에 의해 선택적으로 개방 및 폐쇄된다. 덮개 부재(6)는 로드 포트(4)의 개구단부에 접촉하여 로드 포트(4)를 밀폐하도록 구성된다. 덮개 부재(6) 상에는 간격을 두고 적층된 상태에서 복수의 웨이퍼(W)를 보유 유지하는 웨이퍼 보트(9)가 배치된다. 덮개 부재(6)의 하부에는 웨이퍼 보트(9)를 회전하기 위한 회전 기구(11a)가 배치된다.
반응관(5)의 주위에는 히터(7)가 배치된다. 히터(7)는 반응관(처리실)(5) 내의 분위기를 소정의 온도, 예를 들어 300 내지 1200 ℃로 가열하도록 제어된다. 반응관(5)에는 반응관(5) 내에 처리 가스나 퍼지용 불활성 가스를 도입하기 위해 복수의 가스 도입관을 포함하는 가스 공급 시스템(GS)이 접속된다. 반응관(5)에는 또한 반응관(5) 내를 배기하는 배기 시스템(ES)이 접속된다.
웨이퍼(W)는 반응관(5) 내에서 처리될 때, 수평 상태이면서 또한 서로 간격을 두고 적층된 상태에서 웨이퍼 보트(9)에 보유 유지된다. 웨이퍼 보트(9)는 대구경, 예를 들어 직경 300 ㎜의 다수, 예를 들어 25 내지 150매 정도의 웨이퍼(W)를 보유 지지하는 석영으로 된 보트 본체(9a)를 갖는다. 보트 본체(9a)의 바닥부 에는 보트 본체(9a)와 일체적으로 다리부(9b)가 형성된다. 다리부(9b)는 덮개 부재(6)에 배치된 웨이퍼(W)를 주위 방향으로 회전시키기 위한 회전 기구(11a)의 회전축에 연결된다. 덮개 부재(6) 상에는 또한 가열 기구 또는 보온통(도시하지 않음)이 배치된다.
하우징(2) 내에는 열 처리로(3)를 구성하는 반응관(5)이나 히터(7)를 설치하기 위해, 예를 들어 SUS제의 베이스 플레이트(8)가 수평으로 배치된다. 베이스 플레이트(8)에는 반응관(5)을 하방으로부터 상방으로 삽입하기 위한 개구부(도시하지 않음)가 형성된다. 반응관(5)의 하단부에는 외측 방향의 플랜지부가 형성되고, 이 플랜지부가 플랜지 보유 지지 부재를 거쳐서 베이스 플레이트(8)에 보유 지지된다. 반응관(5)은 세정 등을 위해 베이스 플레이트(8)로부터 하방으로 제거할 수 있다.
하우징(2) 내에서, 열 처리로(3)의 하방에는 웨이퍼 보트(9)에 대한 웨이퍼(W)의 이동 적재를 행하기 위한 작업 영역(로딩 영역)(10)이 배치된다. 작업 영역(10)에는 덮개 부재(6)를 승강시키기 위한 승강 기구(엘리베이터)(11)가 배치된다[도1에서는 덮개 부재(6)를 지지하는 엘리베이터(11)의 아암만을 도시함]. 웨이퍼 보트(9)는 덮개 부재(6) 상에 지지된 상태에서 엘리베이터(11)에 의해 작업 영역(10)과 반응관(5) 사이를 반송된다. 즉, 웨이퍼 보트(9)는 엘리베이터(11)에 의해 반응관(5)에 대해 로드 및 언로드된다.
하우징(2)의 전방부에는 웨이퍼(W)를 수납하는 캐리어(카세트라고도 함)(12)를 복수개 적재하기 위한 적재대(13)가 배치된다. 각 캐리어(12) 내에는 복수, 예를 들어 25매 정도의 웨이퍼가 수납된다. 캐리어(12)는 전방면에 덮개(도시하지 않음)를 착탈 가능하게 구비한 밀폐형 운반 용기로서 구성된다.
작업 영역(10) 내의 전방부에는 캐리어(12)를 적재하는 동시에, 캐리어(12)의 전방면을 작업 영역(10)측에 접촉시키는 적재 포트 구조(13a)가 배치된다. 작업 영역(10)과 적재 포트 구조(13a)를 구획하는 격벽에는 개구가 형성되고, 이는 도어(14)에 의해 개폐된다. 도어(14)에는 캐리어(12)의 덮개 부재를 착탈하기 위한 기구가 부설된다. 또한, 도어(14)의 근방에는 적재 포트 구조(13a) 상의 캐리어(12) 내의 분위기를 불활성 가스로 치환하는 치환 수단(도시하지 않음)이 배치된다.
작업 영역(10) 내에는 캐리어(12)와 웨이퍼 보트(9) 사이에서 웨이퍼(W)의 이동 탑재를 행하는 이동 탑재 디바이스(15)가 배치된다. 작업 영역(10) 외의 전방부 상측에는 상하에 2개씩 캐리어를 적층해 두기 위한 보관 선반(16)과, 적재대(13)로부터 보관 선반(16)으로 또는 그 반대로 캐리어를 반송하기 위한 반송 디바이스(도시하지 않음)가 배치된다.
작업 영역(10) 내의 상부에는 반응관(5)의 로드 포트(4)로부터 덮개 부재(6)가 제거되었을 때에 로드 포트(4)를 차폐하기 위한 셔터 디바이스(17)가 배치된다. 셔터 디바이스(17)는 반응관(5) 내의 고온의 열이 로드 포트(4)로부터 릴리프되어 하방에 열 영향을 끼치는 것을 방지하기 위해 사용된다. 이로 인해, 셔터 디바이스(17)는 로드 포트(4)를 선택적으로 개방 및 폐쇄하는 포트 커버(18)를 갖는다.
포트 커버(18)는 신축 아암(19)의 선단부에 지지된다. 아암(19)의 베이스부는 지지 구조(20)를 거쳐서 하우징(2)에 부착된다. 포트 커버(18)는 아암(19)의 신축에 의해 로드 포트(4)를 폐쇄하는 폐쇄 위치(PB)와 그 측방의 대기 위치(PA) 사이를 직선적으로 이동된다.
대기 위치(PA)에 있어서, 포트 커버(18), 아암(19) 및 아암(19)의 구동부(상세한 것은 후술함)의 전체는 하우징(2)에 대해 고정된 케이싱(21) 내에 수납된다. 케이싱(21) 내는 작업 영역(10) 내에 있어서 하기의 태양으로 환기된다. 도7 및 도8은 작업 영역(10) 및 케이싱(21)에 대한 환기 구조를 개략적으로 도시하는 사시도 및 단면도이다.
케이싱(21)의 개폐 위치(PB)에 대향하는 측면에는 포트 커버(18) 및 아암(19)이 출입할 수 있는 치수의 정면 개구(52)가 형성된다. 또한, 케이싱(21)의 다른 측면(도7 및 도8 중 좌측)에는 환기용 개구(54)가 형성된다. 케이싱(21)의 그 밖의 부분은 기밀하지 않지만, 실질적으로 기류가 생기지 않을 정도로 폐쇄된다. 또한, 케이싱(21)의 외측에서 작업 영역(10)의 측면(도7 및 도8 중 좌측)에도 환기용 개구(56)가 형성된다.
개구(54, 56)는 본 장치(1)의 하우징(2)의 측부에 따라서 배치된 덕트(58)를 포함하는 환기 통로(62)에 접속된다. 환기 통로(62)는 하우징(2)의 바닥부를 통해 열 교환기(64) 및 팬(기체 흡입부)(66)을 거쳐서 필터 유닛(68)에 접속된다. 필터 유닛(68)은 덕트(58)와 대향하는 하우징(2)의 측부 상에서 작업 영역(10)에 대면하도록 배치된다.
즉, 작업 영역(10) 내에는 팬(66)에 의한 송풍 작용에 의해 필터 유닛(68)으로부터 청정 기체가 공급된다. 이 청정 기체는 작업 영역(10) 및 케이싱(21) 내에 기류(FG)를 형성하고, 반대측의 측부에 형성된 개구(54, 56)로부터 배기측의 덕트(58)로 유입한다. 덕트(58)로 유입된 사용 후의 청정 기체는 팬(66)에 의한 송풍 작용에 의해 다시 필터 유닛(68)으로 복귀되고, 필터 유닛(68)에서 정화되면서 순환 사용된다.
특히, 케이싱(21)에 대해 청정 공기의 일부가 케이싱(21)의 정면 개구(52)로부터 케이싱(21) 내로 유입하고, 측면의 개구(54)로부터 배기측의 덕트(58)로 유입한다. 이와 같이, 케이싱(21)의 정면 개구(52)를 통해 케이싱(21)의 외측으로부터 내측을 향하는 기류(FG)를 형성함으로써, 케이싱(21) 내[특히, 신축 아암(19)의 아암 소자끼리가 서로 슬라이드 접촉하는 부분]에서 발생하는 더스트(미세한 입자)가 작업 영역(10)측으로 유출되는 일이 없어진다. 이에 의해, 후술하는 태양에서 동작하는 셔터 디바이스(17)에 있어서 발생하는 더스트에 의해 작업 영역(10) 내에서 취급되는 웨이퍼(W)가 오염되는 것을 방지할 수 있다.
도2 내지 도4는 셔터 디바이스(17)의 내부 구조를 개략적으로 도시하는 평면도, 정면도 및 측면도이다. 도2 내지 도4에 도시한 바와 같이, 신축 아암(19)을 지지하는 지지 구조(20)는 전방부 지지체(20a)와 후방부 지지체(20b)를 갖는다. 좌우 한 쌍의 전방부 지지체(20a)는 베이스 플레이트(8)의 하부에 고정된다. 후방부 지지체(20b)는 하우징(2)의 가대(2a)에 고정된다.
아암(19)은 베이스부 아암 소자(22)와, 제1 아암 소자(중간 아암 소자)(24)와, 제2 아암 소자(선단부 아암 소자)(26)를 갖는다. 제1 아암 소자(24)는 베이스부 아암 소자(22) 상에 선형 가이드(23)를 거쳐서 길이 방향으로 슬라이드 가능하 게 배치된다. 제2 아암 소자(26)는 제1 아암 소자(24) 상에 선형 가이드(25)를 거쳐서 길이 방향으로 슬라이드 가능하게 배치된다.
제1 및 제2 아암 소자(24, 26)는 제1 및 제2 실린더(27, 28)에 의해 진퇴 구동된다. 제1 및 제2 실린더(27, 28)는 이른바 무부하 실린더로 이루어진다. 이 무부하 실린더에 있어서, 실린더 튜브(27a, 28a) 내에 자석이 달린 피스톤이 미끄럼 이동 가능하게 끼움 삽입된다. 또한, 실린더 튜브(27a, 28a)의 외주에 피스톤과 연동하는 자석이 달린 작동 링부(27b, 28b)가 미끄럼 이동 가능하게 끼움 장착된다.
제1 실린더(27)는 베이스부 아암 소자(22)에 부착되고, 그 작동 링부(27b)가 제1 아암 소자(24)에 연결된다. 제2 실린더(28)는 제1 아암 소자(24)에 부착되고, 그 작동 링부(28b)가 제2 아암 소자(26)에 연결된다. 베이스부 아암 소자(22)의 하면에는 케이싱(21)의 바닥부를 구성하는 바닥판(30)이 부착된다. 바닥판(30)은 신축 아암(19)과 함께 선택적으로 하방으로 경사 가능해진다.
즉, 도4에 도시한 바와 같이 신축 아암(19)은 기단부측의 축부를 중심으로 하여 선회 가능하게 지지된다. 이에 의해, 신축 아암(19)은 폐쇄 위치(PB) 및 대기 위치(PA) 사이를 이동하는 수평한 세트 상태와, 운전자가 액세스하기 위해 하방으로 경사지는 보수 상태(PC) 사이에서 절환 가능해진다. 보다 구체적으로는, 베이스부 아암 소자(22)의 기단부가 후방부 지지체(20b)의 하단부에 지지축(31)을 거쳐서 수직 회전 가능하게 지지된다. 지지체(20a)에는 링크로 이루어지는 스테이(32)를 거쳐서 바닥판(30)이 연결된다. 스테이(32)에 의해 바닥판(30)을 거 쳐서 아암(19)이 하부 방향으로 경사진 보수 상태(PC)로 보유 지지 가능해진다.
바닥판(30)은 전방부 지지체(20a)에 나사(도시하지 않음)로 고정됨으로써 수평 상태로 보유 지지된다. 이 나사의 체결을 해제함으로써, 바닥판(30)을 전방부 지지체(20a)로부터 분리하여 하방으로 경사지게 할 수 있다. 본 실시 형태에서는 바닥판(30)을 포함하는 아암(19)의 오르내림[즉, 셔터 디바이스(17)의 통상의 수평한 세트 상태와 보수 상태 사이의 이동]은 운전자가 수작업으로 행한다.
포트 커버(18)는 제2 아암 소자(26)의 선단부측 상부에 부착된다. 포트 커버(18)는 예를 들어 SUS제이고, 내부에 냉각수 통로(33)가 예를 들어 소용돌이형으로 형성된 수냉 구조(냉각 구조)를 갖는다. 제2 아암 소자(26)의 일측부에는 포트 커버(18)의 냉각수 통로(33)와 연통하는 금속으로 된 도수관(34)이 돌출 설치된다. 도수관(34)에는, 예를 들어 테플론(등록상표)제 등의 내열성 및 가요성을 갖는 도수 튜브(35)가 접속되어 케이싱(21)측으로 유도된다.
도수 튜브(35)를 로드 포트(4)로부터 방출되는 열로부터 보호하기 위해, 도수관(34)의 선단부측에는 선단부 커버(36)가 배치된다. 제1 아암 소자(24)의 일측부에는 선단부 커버(36)의 이동을 허용하는 단면 역ㄷ자형의 중간 커버(37)가 배치된다. 제2 실린더(28)에 압력 기체를 공급하는 가요성을 갖는 튜브를 느슨하지 않도록 안내하기 위해 튜브 베어(38)가 배치된다.
셔터 디바이스(17)를 개폐 조작하는 경우, 신축 아암(19)의 동작은 제어기에 의해, 예를 들어 시퀀스 제어에 의해 제어된다. 제어기는 제1 아암 소자(24)에 대한 제2 아암 소자(26)의 왕복 동작을 제1 아암 소자(24)가 케이싱(21) 내에 있는 상태에 있어서만 행하도록 제어한다. 이에 의해, 아암(19)의 슬라이드에서 발생하는 더스트가 작업 영역(10) 내로 유출되지 않는 구조가 된다.
구체적으로는, 포트 커버(18)를 대기 위치(PA)[케이싱(21) 내]로부터 폐쇄 위치(PB)로 이동(폐쇄 이동)시킬 때, 우선 도5a, 도5b, 도5c, 도5d에 도시한 바와 같이 제2 아암 소자(26)를 전진시키고, 다음에 도6a, 도b에 도시한 바와 같이 제1 아암 소자(24)를 전진시킨다. 한편, 포트 커버(18)를 폐쇄 위치(PB)로부터 대기 위치(PA)[케이싱(21) 내]로 이동(개방 이동)시킬 때, 우선 도6a, 도6b, 도6c, 도6d에 도시한 바와 같이 제1 아암 소자(24)를 후퇴시키고, 다음에 도5a, 도5b에 도시한 바와 같이 제2 아암 소자(26)를 후퇴시킨다.
아암(19)의 신축시의 슬라이드가 케이싱(21) 내에서 행해짐으로써, 슬라이드에서 발생한 더스트는 케이싱(21) 내의 기류에 의해 배출된다. 따라서, 작업 영역(10)에의 더스트의 유출을 방지할 수 있다.
아암(19)의 제1 아암 소자(24) 및 제2 아암 소자(26)의 신축 위치(스트로크 엔드)는 로드 포트(4)로부터의 열 영향을 받기 어려운 케이싱(21) 내에서, 게다가 가능한 한 적은 수의 센서로 검지한다. 이로 인해, 베이스부 아암 소자(22) 상에는 그 길이 방향에 소정의 배치로 3개의 센서, 예를 들어 리미트 스위치(38a, 38b, 38c)가 부착된다.
이들 리미트 스위치(38a 내지 38c)를 차례로 온(ON), 오프(OFF)하기 위해, 키커(39)가 베이스부 아암 소자(22) 상에 가이드 레일(40)을 거쳐서 미끄럼 이동 가능하게 배치된다. 키커(39)에는 전후로 떨어진 위치에 걸림부(39a, 39b)가 배치 된다. 제1 및 제2 아암 소자(24, 26)에는 걸림부(39a, 39b)에 걸려 키커(39)를 조작하기 위한 조작 막대(41a, 41b)가 각각 측부로부터 돌출되어 배치된다.
예를 들어, 포트 커버(18)를 대기 위치(PA)[케이싱(21) 내]로부터 폐쇄 위치(PB)로 폐쇄 이동시키면, 리미트 스위치(38a 내지 38c)는 이하와 같이 동작한다. 우선, 도5a, 도5b에 도시한 바와 같이 아암(19)을 수축시킨 상태로부터 제1 아암 소자(24)에 대해 제2 아암 소자(26)를 전진시킨다. 이에 의해, 도5c, 도5d에 도시한 바와 같이 제2 아암 소자(26)의 조작 막대(41b)가 키커(39)의 전방측 걸림부(39a)를 걸어 키커(39)를 중간의 리미트 스위치(38b)의 위치까지 이동시킨다. 이로 인해, 리미트 스위치(38b)가 온하여 제2 아암 소자(26)가 신축된 것을 검지한다.
다음에, 베이스부 아암 소자(22)에 대해 제1 아암 소자(24)를 전진시킨다. 이로 인해, 도6a, 도6b에 도시한 바와 같이 제2 아암(26)의 조작 막대(41b)가 키커(39)의 전방측 걸림부(39a)를 걸어 키커(139)를 전방부의 리미트 스위치(38c)의 위치까지 이동시킨다. 이로 인해, 리미트 스위치(38c)가 온하여 제1 아암 소자(24)가 신장된 것, 즉 포트 커버(18)가 폐쇄 위치(PB)에 온 것을 검지한다.
한편, 포트 커버(18)를 폐쇄 위치(PB)로부터 대기 위치(PA)[케이싱(21) 내]로 개방 이동시키면, 리미트 스위치(38a 내지 38c)는 이하와 같이 동작한다. 우선, 도6a, 도6b에 도시한 바와 같이 아암(19)을 신장시킨 상태로부터 베이스부 아암 소자(22)에 대해 제1 아암 소자(24)를 후퇴시킨다. 이에 의해, 도6c, 도6d에 도시한 바와 같이 제1 아암 소자(24)의 조작 막대(41a)가 키커(39)의 후방측 걸림 부(39b)를 걸어 키커(39)를 중간의 리미트 스위치(38b)의 위치까지 이동시킨다. 이로 인해, 리미트 스위치(38b)가 온하여 제1 아암 소자(24)가 수축된 것을 검지한다.
다음에, 제1 아암 소자(24)에 대해 제2 아암 소자(26)를 후퇴시킨다. 이에 의해, 도5a, 5도b에 도시한 바와 같이 제2 아암 소자(26)의 조작 막대(41b)가 키커(39)의 후방측 걸림부(39b)를 걸어 키커(39)를 후방부의 리미트 스위치(38a)의 위치까지 이동시킨다. 이로 인해, 리미트 스위치(38a)가 온하여 제2 아암 소자(26)가 수축된 것, 즉 포트 커버(18)가 대기 위치(PA)에 온 것을 검지한다.
다음에, 이상의 구성으로 이루어지는 셔터 디바이스(17)의 동작을 설명한다. 통상시에는 셔터 디바이스(17)는 열 처리로(3) 내에의 웨이퍼 보트(9)의 반입 및 반출 작업이 방해되지 않는 상태에 있다. 즉, 신축 아암(19)은 포트 커버(18)가 대기 위치(PA)에 오도록 수축되고, 포트 커버(18)와 함께 케이싱(21) 내에 수납된다.
엘리베이터(승강 기구)(11)에서 덮개 부재(6)를 하방으로 개방하였을 때, 즉 열 처리 후에 웨이퍼 보트(9)를 작업 영역(10)으로 반출하였을 때, 셔터 디바이스(17)는 아암(19)을 신장시켜 포트 커버(18)를 폐쇄 위치(PB)로 이동하고, 포트 커버(18)로 로드 포트(4)를 덮는다. 이에 의해, 로드 포트(4)로부터 노 내의 고온의 열이 작업 영역(10)으로 방출되는 것을 억제 내지 방지할 수 있다.
셔터 디바이스(17)의 보수를 행하는 경우에는, 아암(19)을 수평으로 보유 지지하기 위해 바닥판(30)을 전방부 지지체(20a)에 고정하고 있는 나사의 체결을 해 제한다. 다음에, 셔터 디바이스(17)를 베이스부의 지지축(31)을 지지점에서 하방으로 회전시켜 스테이(32)에 의해 경사 상태로 보유 지지될 때까지 내린다. 이 경우, 아암(19)은 수축시켜 두는 것이 바람직하지만, 도4에 도시한 바와 같이 아암(19)을 신장시킨 상태에서 경사 하방으로 경사지도록 해도 좋다.
셔터 디바이스(17)를 기울여 하방으로 경사지게 하면, 셔터 디바이스(17)의 상방에 보수 작업용의 넓은 공간이 형성된다. 이로 인해, 셔터 디바이스(17)의 보수, 예를 들어 포트 커버(18)나 아암(19)의 보수 작업을 용이하게 행할 수 있다.
반응관(5)의 로드 포트(4)를 개폐하는 셔터 디바이스(17)의 포트 커버(18)는 신축 아암(19)에 의해 폐쇄 위치(PB)와 측방의 대기 위치(PA) 사이에서 직선적으로 이동된다. 이로 인해, 구동시에 있어서의 정지 제어가 용이해져 셔터 디바이스(17)의 개폐 조작의 시간을 단축할 수 있다. 즉, 무거운 포트 커버(18)를 직선 운동으로 이동시키므로, 무거운 포트 커버(18)를 선회 운동으로 이동시키는 경우에 비해 포트 커버(18)를 단시간(예를 들어 폐쇄 동작 또는 개방 동작에 10초 정도)에 또한 작은 공간에서 이동할 수 있다. 이에 의해, 종형 열 처리 장치(1)에 있어서의 처리량의 향상 및 공간 절약화를 도모할 수 있다.
포트 커버(18)는 냉각수를 순환시키는 냉각수 통로(33)가 형성된 수냉 구조(냉각 구조)를 갖는다. 이로 인해, 포트 커버(18) 자체의 열 변형이나 열 열화를 억제 내지 방지할 수 있다. 또한, 포트 커버(18)로부터의 열 전도에 의한 아암(19)의 열 변형이나 열 열화를 억제 내지 방지할 수 있다. 이에 의해, 셔터 디바이스(17)의 내구성의 향상을 도모할 수 있다.
아암(19)은 베이스부측을 지지점에 수평인 세트 상태로부터 하방으로 경사지는 보수 상태(PC)에서 회전 가능하게 구성된다. 이로 인해, 포트 커버(18)나 아암(19)의 보수 작업을 쉽게 행할 수 있어 작업성의 향상을 도모할 수 있다.
셔터 디바이스(17)를 개폐 조작하는 경우, 제어기는 제1 아암 소자(24)에 대한 제2 아암 소자(26)의 왕복 동작을 제1 아암 소자(24)가 케이싱(21) 내에 있는 상태에 있어서만 행하도록 제어한다. 즉, 포트 커버(18)를 대기 위치(PA)로부터 폐쇄 위치(PB)로 개폐 이동시킬 때에는 제2 아암 소자(26)를 전진시킨 후, 제1 아암 소자(24)를 전진시킨다. 포트 커버(18)를 폐쇄 위치(PB)로부터 대기 위치(PA)로 개방 이동시킬 때에는 제1 아암 소자(24)를 후퇴시킨 후, 제2 아암 소자(26)를 후퇴시킨다. 이에 의해, 아암(19)의 슬라이드에서 발생하는 더스트가 작업 영역(10) 내로 유출되지 않게 된다.
또한, 케이싱(21)의 정면 개구(52)를 통해 케이싱(21)의 외측으로부터 내측을 향하는 기류가 형성된다. 이로 인해, 케이싱(21) 내로부터 더스트가 작업 영역(10)측으로 유출되는 일이 없어진다. 이에 의해, 셔터 디바이스(17)에 있어서 발생하는 더스트에 의해 작업 영역(10) 내에서 취급되는 웨이퍼(W)가 오염되는 것을 방지할 수 있다.
도9는 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 셔터 디바이스를 개략적으로 도시하는 측면도이다. 이 셔터 디바이스(17X)는 포트 커버(18)를 폐쇄 위치(PB)에 있어서 상승시켜 로드 포트(4)에 밀착시키기 위한 압박 기구(42)를 갖는다. 압박 기구(42)는 포트 커버(18)를 신축 아암(19)의 전체와 함께 상하 방향으로 이동시키 도록 구성된다. 또, 본 실시 형태에 있어서도, 신축 아암(19)은 포트 커버(18)를 직선적으로 이동시켜 개폐 조작을 행한다.
베이스 플레이트(8)의 하부에 아암(19)을 사이에 두고 배치된 좌우 한 쌍의 지지(20)에 가동 프레임(43)이 상하 이동 가능하게 부착된다. 가동 프레임(43)은 압박 기구(42)의 실린더(42a)에 의해 구동된다. 가동 프레임(43)에 신축 아암(19)의 베이스부 아암 소자(22)의 후단부측이 지지축(44)을 거쳐서 수직 선회 가능하게 지지된다. 베이스부 아암 소자(22)의 전단부측은 가동 프레임(43)에 대해 나사(도시하지 않음)에 의해 착탈 가능하게 연결된다.
아암(19)은 대기 위치(PA)[케이싱(21) 내]에서 수축될 때에는 압박 기구(42)에 의해 하강된 상태에 있다. 이 상태로부터 아암(19)이 신장함으로써 포트 커버(18)를 로드 포트(4)의 폐쇄 위치(PB)로 이동한다. 다음에, 압박 기구(42)가 작동하여 아암(19)을 상승시키고, 포트 커버(18)를 로드 포트(4)의 개구단부에 밀착시켜 로드 포트(4)를 폐쇄한다.
이와 같이 도9에 도시한 셔터 디바이스(17X)에 따르면, 도4에 도시한 셔터 디바이스(17)와 같은 작용 효과를 얻을 수 있다. 또한, 셔터 디바이스(17X)에 따르면, 아암(19)을 상하 방향으로 이동하기 위한 압박 기구(42)가 배치되므로, 포트 커버(18)를 상승시켜 로드 포트(4)에 접촉시킬 수 있다. 따라서, 로드 포트(4)를 포트 커버(18)로 기밀하게 막음으로써 로드 포트(4)로부터의 방열을 충분히 방지할 수 있는 동시에, 노 내를 감압 상태로 하는 것도 가능해진다.
상술한 실시 형태에 관한 종형 열 처리 장치는 본 발명을 적용하는 예로, 본 발명은 다른 타입의 종형 열 처리 장치에도 마찬가지로 적용할 수 있다. 또한, 상술한 실시 형태에서는 피처리 기판으로서 반도체 웨이퍼를 예로 들어 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 유리 기판, LCD 기판 등에도 본 발명을 적용할 수 있다.
Claims (17)
- 복수의 피처리 기판에 대해 함께 열 처리를 실시하기 위한 종형 열 처리 장치이며,상기 피처리 기판을 수납하며, 바닥부에 로드 포트를 갖는 기밀한 처리실과,상기 처리실의 상기 로드 포트를 선택적으로 개방 및 폐쇄하는 덮개 부재와,상기 처리실 내에서 상기 피처리 기판을 서로 간격을 두고 적층된 상태로 보유 지지하는 보유 지지구와,상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하는 공급 시스템과,상기 처리실 내를 배기하는 배기 시스템과,상기 처리실의 내부 분위기를 가열하는 가열 수단과,상기 피처리 기판을 보유 지지한 상기 보유 지지구를 상기 덮개 부재 상에 지지한 상태에서 상기 덮개 부재를 승강시키는 엘리베이터와,상기 처리실의 상기 로드 포트로부터 상기 피처리 기판이 취출되었을 때에 상기 로드 포트를 차폐하는 셔터 디바이스를 구비하고,상기 셔터 디바이스는,상기 처리실의 상기 로드 포트를 선택적으로 폐쇄하는 포트 커버와,상기 포트 커버를 지지하는 동시에 이동시키는 신축 아암을 구비하는 구동부를 구비하고,상기 구동부는 상기 신축 아암을 거쳐서 상기 포트 커버를, 상기 로드 포트를 폐쇄하는 폐쇄 위치와, 상기 폐쇄 위치의 측방의 대기 위치 사이에서 직선적으로 이동시키고, 여기서,상기 신축 아암은 베이스부와 상기 베이스부에 지지되면서 또한 상기 포트 커버를 지지하는 복수의 아암 소자를 구비하고, 상기 복수의 아암 소자는 상기 베이스부에 대해 왕복 동작 가능한 제1 아암 소자와, 상기 제1 아암 소자에 대해 왕복 동작 가능한 제2 아암 소자를 구비하고,상기 셔터 디바이스는 상기 포트 커버 및 상기 신축 아암을 수납하는 케이싱을 더 구비하고, 상기 대기 위치는 상기 케이싱 내에 배치되는 종형 열 처리 장치.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 제1 아암 소자는 선형 가이드를 구비하고, 상기 제2 아암 소자는 상기 제1 아암 레일의 상기 선형 가이드 상을 슬라이드하는 종형 열 처리 장치.
- 제3항에 있어서, 상기 베이스부는 선형 가이드를 구비하고, 상기 제1 아암 소자는 상기 베이스부의 상기 선형 가이드 상을 슬라이드하는 종형 열 처리 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 신축 아암은 기단부측의 축부를 중심으로 하여 선회 가능하게 지지되고, 상기 폐쇄 위치 및 대기 위치 사이를 이동하는 세트 상태와, 하방으로 경사지는 보수 상태 사이에서 절환 가능한 종형 열 처리 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 셔터 디바이스는 상기 포트 커버를 상기 로드 포트에 밀착시키는 압박 기구를 더 구비하는 종형 열 처리 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 압박 기구는 상기 신축 아암의 전체를 상승시키는 종형 열 처리 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 셔터 디바이스는 상기 포트 커버 내에 형성된 냉매 통로와, 상기 냉매 통로 내에 냉매를 공급하는 공급 시스템을 더 구비하는 종형 열 처리 장치.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 셔터 디바이스는 상기 신축 아암의 동작을 제어하는 제어기를 더 구비하고, 상기 제어기는 상기 제1 아암 소자에 대한 상기 제2 아암 소자의 왕복 동작을 상기 제1 아암 소자가 상기 케이싱 내에 있는 상태에 있어서만 행하는 종형 열 처리 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 셔터 디바이스는 상기 신축 아암의 동작을 제어하는 제어기를 더 구비하고, 상기 제어기는 상기 포트 커버를 상기 대기 위치로부터 상기 폐쇄 위치로 이동시킬 때에는 상기 제2 아암 소자를 전진시킨 후에 상기 제1 아암 소자를 전진시키고, 상기 포트 커버를 상기 개폐 위치로부터 상기 대기 위치로 이동시킬 때에는 상기 제1 아암 소자를 후퇴시킨 후에 상기 제2 아암 소자를 후퇴시키는 종형 열 처리 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 케이싱은 상기 폐쇄 위치에 대향하는 상기 케이싱의 제1 측면에 형성된 제1 개구와, 상기 제1 측면과는 다른 상기 케이싱의 제2 측면에 형성된 제2 개구를 구비하고, 상기 장치는 상기 제1 개구로부터 유입되면서 또한 상기 제2 개구로부터 유출되는 기류를 형성하는 기구를 더 구비하는 종형 열 처리 장치.
- 제12항에 있어서, 상기 제2 개구는 덕트를 거쳐서 기체 흡입부에 접속되는 종형 열 처리 장치.
- 복수의 피처리 기판에 대해 함께 열 처리를 실시하기 위한 종형 열 처리 장치이며,상기 피처리 기판을 수납하며, 바닥부에 로드 포트를 갖는 기밀한 처리실과,상기 처리실의 상기 로드 포트를 선택적으로 개방 및 폐쇄하는 덮개 부재와,상기 처리실 내에서 상기 피처리 기판을 서로 간격을 두고 적층된 상태로 보유 지지하는 보유 지지구와,상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하는 공급 시스템과,상기 처리실 내를 배기하는 배기 시스템과,상기 처리실의 내부 분위기를 가열하는 가열 수단과,상기 피처리 기판을 보유 지지한 상기 보유 지지구를 상기 덮개 부재 상에 지지한 상태에서 상기 덮개 부재를 승강시키는 엘리베이터와,상기 처리실의 상기 로드 포트로부터 상기 피처리 기판이 취출되었을 때에 상기 로드 포트를 차폐하는 셔터 디바이스를 구비하고,상기 셔터 디바이스는,상기 처리실의 상기 로드 포트를 선택적으로 폐쇄하는 포트 커버와,상기 포트 커버를 지지하는 동시에 이동시키는 신축 아암을 구비하는 구동부를 구비하고,상기 구동부는 상기 신축 아암을 거쳐서 상기 포트 커버를, 상기 로드 포트를 폐쇄하는 폐쇄 위치와, 상기 폐쇄 위치의 측방의 대기 위치 사이에서 직선적으로 이동시키고, 여기서,상기 신축 아암은 기단부측의 축부를 중심으로 하여 선회 가능하게 지지되어 상기 폐쇄 위치 및 대기 위치 사이를 이동하는 세트 상태와, 하방으로 경사지는 보수 상태 사이에서 절환 가능한 종형 열 처리 장치.
- 제14항에 있어서, 상기 신축 아암은 베이스부와 상기 베이스부에 지지되면서 또한 상기 포트 커버를 지지하는 복수의 아암 소자를 구비하고, 상기 복수의 아암 소자는 상기 베이스부에 대해 왕복 동작 가능한 제1 아암 소자와, 상기 제1 아암 소자에 대해 왕복 동작 가능한 제2 아암 소자를 구비하는 종형 열 처리 장치.
- 제15항에 있어서, 상기 제1 아암 소자는 선형 가이드를 구비하고, 상기 제2 아암 소자는 상기 제1 아암 레일의 상기 선형 가이드 상을 슬라이드하는 종형 열 처리 장치.
- 제16항에 있어서, 상기 베이스부는 선형 가이드를 구비하고, 상기 제1 아암 소자는 상기 베이스부의 상기 선형 가이드 상을 슬라이드하는 종형 열 처리 장치.
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