KR19990076901A - 열처리 장치 - Google Patents
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Abstract
반도체 웨이퍼(W)를 위한 수직형 열처리 장치는, 내부 분위기가 600℃ 이상으로 가열되는 열처리로(19)를 갖는다. 열처리로(19)내에서 웨이퍼(W)는 보트(16)에 탑재된 상태에서 일괄식으로 처리된다. 열처리로(19)의 하측에는 진공 예비실(102)이 기밀하게 접속된다. 진공 예비실(102)내에는 보트(16)를 반송하기 위한 수평 반송 기구(201) 및 수직 반송 기구(202)가 배치된다. 양 반송 기구(201, 202)는 진공 예비실(102)의 열 변형으로부터 독립되도록, 기계적 베이스(28)에 장착된 지지 부재(29a, 33a)에 지지된다. 진공 예비실(102)과 지지 부재(29a, 33a)는 벨로우즈(31b, 40b)에 의해 기밀하게 접속된다.
Description
반도체 장치의 제조에 있어서는, 피처리 기판인 반도체 웨이퍼에 산화, 확산, CVD 등의 각종 처리를 실시하기 위해서, 여러가지 열처리 장치가 사용되고 있다. 이러한 열처리 장치의 하나로서, 예를 들면 낱장식 등에서는 처리실, 즉 열처리로(熱處理爐)에 로드록실, 즉 진공 예비실을 연이어 마련하고, 이 진공 예비실내에 웨이퍼 반송 기구를 구비한 것이 공지되어 있다. 이 열처리 장치에 있어서는, 상기 진공 예비실내를 미리 열처리로 내부와 거의 동일한 압력으로 해 둠으로써, 열처리로 내부의 압력을 대기압(大氣壓)으로 복원시키는 일 없이 노(爐) 입구를 개방하여 웨이퍼를 반입 반출시킬 수 있기 때문에, 시간의 단축이나 스루풋(throughput) 향상 등을 도모할 수 있다.
그런데, 상기 반송 기구 등은 진공 예비실에 직접 장착되어 있다. 열처리로가 램프 가열 등에 의해 직접 웨이퍼를 가열하는, 이른바 콜드월형(cold-wall type)인 경우에는 상기 진공 예비실이 열처리로로부터의 열의 영향을 받기 어렵다. 이 때문에, 진공 예비실에 반송 기구가 직접 장착되어 있다고 하더라도 그다지 문제로 되지 않는다.
그러나, 상기 열처리 장치에 있어서는, 특히 열처리로가 반응관 주위를 히터선 및 단열층으로 둘러싸 노 내부 전체를 가열하는, 이른바 핫월형인 경우, 진공 예비실은 열처리로가 개방되었을 때의 방사열에 의한 열 영향을 받는다. 그 때문에, 진공 예비실에 반송 기구가 직접 장착되어 있으면, 열 영향에 따른 진공 예비실의 휘어짐이나 변형에 의해 반송 기구의 축심 위치가 어긋나게 되어 정밀도가 불량하게 될 우려가 있다. 또한, 반송 기구를 정밀도 있게 하기 위하여 진공 예비실을 고정밀도로 가공할 필요가 있어, 제조 비용의 증대를 초래한다고 하는 문제도 있다.
발명의 개시
그래서, 본 발명의 목적은, 상기 과제를 해결하여 진공 예비실에 휘어짐이나 변형이 발생하였다고 하더라도, 반송 기구의 정밀도가 불량하게 될 우려가 없으며, 진공 예비실을 고정밀도로 가공할 필요도 없는 열처리 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 제 1 시점은, 피처리 기판에 대하여 열처리를 실시하기 위한 열처리 장치에 있어서, 상기 피처리 기판을 수납하기 위한 기밀(氣密)한 처리실과, 상기 처리실내에서 상기 피처리 기판을 유지하기 위한 유지구와, 상기 처리실내에 처리 가스를 공급하기 위한 공급계와, 상기 처리실의 내부 분위기를 400℃ 이상으로 가열하기 위한 가열 수단과, 상기 처리실에 기밀하게 접속된 진공 예비실과, 상기 처리실과 상기 진공 예비실의 연통(連通)을 선택적으로 차단하기 위한 폐쇄 수단과, 상기 처리실 및 상기 진공 예비실을 배기함과 동시에 상기 처리실 및 상기 진공 예비실을 서로 독립하여 진공으로 설정하기 위한 배기계와, 상기 진공 예비실내에서 상기 피처리 기판을 반송하기 위한 반송 기구와, 상기 진공 예비실의 열 변형으로부터 실질적으로 독립되도록 상기 반송 기구를 지지하는 지지 부재와, 상기 진공 예비실과 상기 지지 부재를 기밀하게 접속하는 플렉서블 조인트 밀봉(seal)을 구비한다.
본 발명의 제 2 시점은, 실질적으로 동일한 윤곽 치수를 갖는 기판군에 속하는 복수의 피처리 기판에 대하여 한꺼번에 열처리를 실시하기 위한 수직형 열처리 장치에 있어서, 상기 피처리 기판을 수납하기 위한 기밀한 처리실과, 상기 처리실내에서 상기 피처리 기판을 서로 간격을 두고 적층한 상태로 유지하기 위한 유지구와, 상기 처리실내에 처리 가스를 공급하기 위한 공급계와, 상기 처리실의 내부 분위기를 600℃ 이상으로 가열하기 위한 가열 수단과, 상기 처리실에 기밀하게 접속된 진공 예비실과, 상기 처리실과 상기 진공 예비실의 연통을 선택적으로 차단하기 위한 폐쇄 수단과, 상기 처리실 및 상기 진공 예비실을 배기함과 동시에 상기 처리실 및 상기 진공 예비실을 서로 독립하여 진공으로 설정하기 위한 배기계와, 상기 처리실내의 로드 위치와, 상기 처리실 바로 아래이면서, 또한 상기 진공 예비실내의 대기 위치 사이에서 상기 유지구를 수직 방향으로 반송하기 위한 수직 반송 기구와, 상기 대기 위치와 상기 진공 예비실 외부 위치 사이에서 상기 유지구를 수평 방향으로 반송하기 위한 수평 반송 기구와, 상기 진공 예비실의 열 변형으로부터 실질적으로 독립되도록 상기 수평 반송 기구를 지지하는 제 1 지지 부재와, 상기 진공 예비실과 상기 제 1 지지 부재를 기밀하게 접속하는 플렉서블 조인트 밀봉을 구비한다.
본 발명의 제 3 시점은, 실질적으로 동일한 윤곽 치수를 갖는 기판군에 속하는 복수의 피처리 기판에 대하여 한꺼번에 열처리를 실시하기 위한 수직형 열처리 장치에 있어서, 상기 피처리 기판을 수납하기 위한 기밀한 처리실과, 상기 처리실내에서 상기 피처리 기판을 서로 간격을 두고 적층한 상태로 유지하기 위한 유지구와, 상기 처리실내에 처리 가스를 공급하기 위한 공급계와, 상기 처리실의 내부 분위기를 600℃ 이상으로 가열하기 위한 가열 수단과, 상기 처리실에 기밀하게 접속된 진공 예비실과, 상기 처리실과 상기 진공 예비실의 연통을 선택적으로 차단하기 위한 폐쇄 수단과, 상기 처리실 및 상기 진공 예비실을 배기함과 동시에 상기 처리실 및 상기 진공 예비실을 서로 독립하여 진공으로 설정하기 위한 배기계와, 상기 처리실내의 로드 위치와, 상기 처리실의 바로 아래이면서, 또한 상기 진공 예비실내의 대기 위치 사이에서 상기 유지구를 수직 방향으로 반송하기 위한 수직 반송 기구와, 상기 대기 위치와 상기 진공 예비실 외부 위치 사이에서 상기 유지구를 수평 방향으로 반송하기 위한 수평 반송 기구와, 상기 진공 예비실의 열 변형으로부터 실질적으로 독립되도록 상기 수직 반송 기구를 지지하는 지지 부재와, 상기 진공 예비실과 상기 지지 부재를 기밀하게 접속하는 플렉서블 조인트 밀봉을 구비한다.
처리실의 내부 분위기가 400℃ 이상, 특히 600℃ 이상으로 가열되면, 열 전달에 있어서 방사(放射)가 지배적으로 된다. 이 경우, 처리실에 직접 접속된 진공 예비실은 처리실이 개방되었을 때 열의 영향을 받아 열 변형을 일으키기 쉽다. 진공 예비실내의 반송 기구가 이 열 변형의 영향에 의해 위치가 어긋나게 되면, 피처리체를 유지하는 유지구를 정확하게 반송할 수 없게 된다. 따라서, 플렉서블 조인트 밀봉을 거쳐서 진공 예비실에 접속된 지지 부재에 반송 기구를 지지시켜, 반송 기구를 진공 예비실의 열 변형으로부터 독립시키는 것이 유효하게 된다.
본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 피처리 기판에 열처리를 실시하기 위한 열처리 장치에 관한 것으로, 특히 핫월형(hot-wall type)의 수직형(vertical type) 열처리 장치에 관한 것이다.
도 1은 도 2에 도시한 열처리 장치의 진공 예비실을 개략적으로 나타내는 종단 측면도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열처리 장치를 나타내는 측면 배치도,
도 3은 도 2에 도시한 열처리 장치를 나타내는 평면 배치도,
도 4는 도 2에 도시한 열처리 장치의 열처리로 및 진공 예비실을 나타내는 종단 측면도,
도 5는 도 2에 도시한 열처리 장치에서 사용되는 플렉서블 조인트 밀봉의 변경예를 나타내는 종단 측면도,
도 6은 도 2에 도시한 열처리 장치에서 사용되는 플렉서블 조인트 밀봉의 다른 변경예를 나타내는 종단 측면도.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하에, 본 발명의 실시예를 첨부 도면에 근거하여 상세히 설명한다.
도 2 내지 도 3에 있어서, 참조부호 (1)은 열처리 장치로서 예시한 핫월형으로서 일괄식(batch type)의 수직형 열처리 장치의 프레임 본체이다. 참조부호 (2)는 피처리 기판인 반도체 웨이퍼 W를 여러장, 예를 들면 25장 정도 수직으로 세운 상태로 소정의 피치로 수납하는 상부에 수납구(2a)를 갖는 운반용 용기인 카셋트이다. 프레임 본체(1)의 한쪽 단부에는, 카셋트(2)를 반입 반출하기 위한 개폐 게이트를 갖는 반출 입구(3)가 배치된다. 프레임 본체(1)내에 있어서의 반출 입구(3) 근방에는 카셋트(2)를 수납구(2a)가 위에 있는 수직 상태로 탑재하기 위한 탑재대(4)가 배치된다.
탑재대(4)에는 카셋트(2)를 앞뒤에서 누르는 가압부(5, 6), 카셋트(2)내의 웨이퍼 W의 오리엔테이션 플랫 정합을 실시하는 오리엔테이션 플랫 정합기 등(도시를 생략함)이 배치된다. 또한, 탑재대(4)는 수직으로 회동 가능하게 배치되어, 카셋트(2)내의 웨이퍼 W를 수직 상태로부터 수평 상태로 하기 위해 카셋트(2)를 거의 90。 회동시킬 수 있다. 프레임 본체(1)내에는, 승강 및 회전이 가능한 기대(base plate)(7)를 갖는 탑재 이송 기구(8)가 배치된다. 기대(7) 주위에 탑재대(4)와, 카셋트(2)를 배치하기 위한 배치대(9)와, 후술하는 제 1 진공 예비실(로드록실이라고도 함)(101)이 배치된다.
탑재 이송 기구(8)는, 볼나사 등을 이용한 승강 기구에 의해 승강 가능하도록 배치된 승강 아암(11)을 갖는다. 승강 아암(11) 상에 기대(7)가 수평으로 회전 가능하도록 장착된다. 승강 아암(11)내에는, 기대(7)를 위치 결정할 수 있도록 회전 구동하기 위한 회전 구동부가 배치된다(도시하지 않음).
기대(7) 상에는 웨이퍼 W를 지지하는 수평으로 연장된 직사각형의 웨이퍼 지지부(포크라고도 함)(12)를 복수단, 예를 들면 5단 갖는 웨이퍼 핸들러(wafer handler)(13)가 배치된다. 또한, 기대(7) 상에는 카셋트(2)를 탑재하여 지지하는 수평으로 연장된 카셋트 지지부(14)를 갖는 카셋트 핸들러(15)가 배치된다. 웨이퍼 핸들러(13)와 카셋트 핸들러(15)는 서로 대향하여 왕복 이동이 가능해진다. 카셋트 핸들러(15)에 의해 카셋트(2)가 탑재대(4)와 배치대(9) 사이에서 이동된다. 웨이퍼 핸들러(13)에 의해 웨이퍼 W가 배치대(9)의 카셋트(2)내와 제 1 진공 예비실(101)내의 후술하는 보트(16) 사이에서 이동된다.
웨이퍼 핸들러(13) 및 카셋트 핸들러(15)가 기대(7) 상의 대기 위치에 있는 상태에 있어서, 카셋트 지지부(14)는 웨이퍼 핸들러(13) 바로 위에 배치된다. 이에 따라 카셋트(2)를 기대(7)로부터 외측으로 돌출시키지 않은 상태로 선회시킬 수 있어, 선회 반경 R을 축소화할 수 있다. 배치대(9)는 높이 방향으로 카셋트(2)를 복수개 설치할 수 있도록 선반부(17)를 복수단, 예를 들면 4단 갖는다.
프레임 본체(1)의 후단측 상부에는, 하부에 노 입구(18)를 갖는 기밀한 처리실, 즉 수직형 열처리로(19)가 배치된다. 열처리로(19)에는 그 열처리시의 진공도, 예를 들면 1Torr와 거의 동일한 진공도로 이루어지는 진공 예비부(10)가 기밀하게 연이어 마련된다. 진공 예비부(10)내에는 후술하는 반송 기구(20)가 배치된다. 진공 예비부(10)는 반출 입구(3)측의 제 1 로드록실, 즉 진공 예비실(101)과, 열처리로(19)측의 제 2 로드록실, 즉 진공 예비실(102)로 이루어진다. 제 1 및 제 2 진공 예비실(101, 102) 사이에는 이들 사이를 개폐하는 게이트 밸브(21)가 끼워져 있다.
열처리로(19) 및 제 1 및 제 2 진공 예비실(101, 102)은 공통의 진공 배기 기구(103)에 접속된다. 진공 배기 기구(103)는 열처리로(19) 및 제 1 및 제 2 진공 예비실(101, 102)을 서로 독립적으로 배기하고, 또한 각각의 임의의 진공도로 설정할 수 있다. 열처리로(19)에는 처리 가스, 예를 들면 산화 처리인 경우 수증기를 공급하기 위한 처리 가스 공급 기구(111)와, 치환 가스, 예를 들면 질소나 아르곤 등의 불활성 가스를 공급하기 위한 치환 가스 공급 기구(112)가 접속된다. 또한, 치환 가스 공급 기구(112)는 제 1 및 제 2 진공 예비실(101, 102)에 접속된다.
제 1 진공 예비실(101)은 기판 유지구인 석영제 보트(16)를 수용하여 웨이퍼 W의 탑재 이송과 예비 진공을 실행하기 위해 사용된다. 보트(16)는 열처리로(19)내에 여러장, 예를 들면 30장의 웨이퍼 W를 장입하기 위해 이용된다. 제 1 진공 예비실(101)은 기대(7)를 사이에 두고 탑재대(4)와 대향하는 위치에 배치된다. 제 1 진공 예비실(101)의 기대(7)측으로 면하는 전면부(前面部)는 개구되어 있으며, 이 전 면부에는 그 개구부를 개폐하는 로드록 도어(22)가 배치된다.
제 1 진공 예비실(101)은 게이트 밸브(21)를 열어 제 2 진공 예비실(102)과 연통하는 데 있어서 제 2 진공 예비실(102)과 동일한 압력으로 제어된다. 또한, 제 1 진공 예비실(101)은 게이트 밸브(21)를 닫은 상태에서 제 1 진공 예비실(101)의 로드록 도어(22)를 열어 프레임 본체(1)내와 연통하는 데 있어서 프레임 본체(1)내와 동일한 압력(대기압)으로 제어된다.
제 2 진공 예비실(102)은 서로 연통하는 3개의 영역, 즉 로딩 영역(10a), 버퍼 영역(10b) 및 트랜스퍼 영역(10c)을 갖는다. 로딩 영역(10a)은 열처리로(19)의 아래쪽에 있어서 노 내부로의 보트(16)의 반입 반출을 위해 사용된다. 버퍼 영역(10b)은 보트(16)를 2개 사용하는 경우에 보트(16)끼리가 간섭하지 않도록 열처리로(19)로부터 반출된 보트(16)를 임시로 거치(据置)하기 위하여 사용된다. 트랜스퍼 영역(10c)에는 보트(16)의 수평 방향 반송을 행하는 후술하는 수평 반송 기구(201)가 배치된다.
로딩 영역(10a)내에는 열처리로(19)의 노 입구(18)를 개폐하는 덮개(23)가 후술하는 수직 반송 기구(승강 기구)(202)의 승강 아암(24)에 의해 승강 가능하도록 배치된다. 덮개(23) 위에는, 석영제의 보온통(25)을 거쳐 보트(16)가 탑재된다. 수직 반송 기구(202)에 의해 보트(16)가 수직 방향으로 반송되어, 열처리로(19)내로의 보트(16) 반입 또는 열처리로(19)내로부터의 보트(16) 반출이 실행된다.
트랜스퍼 영역(10c)내에는, 보트(16)를 제 1 진공 예비실(101)로부터 보온통(25) 상에, 또는 보온통(25) 상에서부터 버퍼 영역(10b)을 거쳐 제 1 진공 예비실(101)로 반송하기 위한 다관절 아암 구조의 반송 아암(26)을 갖는 수평 반송 기구(201)가 배치된다. 또, 보온통(25)은 세정 등을 위해 수평 반송 기구(201)에 의해 덮개(23) 위로부터 제 1 진공 예비실(101)로 반송되어, 프레임 본체(1) 밖으로 반출 가능하도록 되어 있다.
수평 반송 기구(201)는 보트(16)를 승강시키는 기능을 갖고 있지 않다. 그렇기 때문에, 제 1 진공 예비실(101) 및 버퍼 영역(10b)에는 반송 아암(26)과의 사이에서 보트(16)를 수수할 수 있도록 하기 위한 보트(16)를 상하 이동이 가능하게 배치하기 위한 기판 유지구 배치대(보트 스탠드라고도 함)(27)가 배치된다. 또, 수평 반송 기구(201)는 반송 아암(26)을 거쳐 보트(16)를 승강시키는 기능을 가질 수 있다. 이 경우, 보트 스탠드(27)는 상하 이동 가능하게 구성되어 있지 않아도 무방하다.
반송 기구(20)는, 진공 예비부(10)의 열 변형으로부터 독립되도록, 진공 예비부(10)로부터 독립된 기계적 베이스(mechanical base)(28)에 지지된다. 기계적 베이스(28)는 진공 예비부(10)의 아래쪽에 배치된 제 1 베이스부(281)와, 진공 예비부(10)의 윗쪽에 배치된 제 2 베이스부(282)를 포함한다. 또한, 반송 기구(20)는 제 1 베이스부(281)에 지지되는 수평 반송 기구(201)와, 제 2 베이스부(282)에 지지되는 수직 반송 기구(202)를 포함한다. 제 1 베이스부(281)는, 도 1에 도시하는 바와 같이 제 1 진공 예비실(101) 및 제 2 진공 예비실(102)(단, 로딩 영역(10a)을 제외한 부분)의 아래쪽에 이들로부터 분리되어 독립된 상태로 설치된다. 제 1 베이스부(281)에 수평 반송 기구(201)와 보트 스탠드(27)가 제 1 및 제 2 진공 예비실(101, 102)로부터 독립적으로 설치된다. 제 1 베이스부(281)는, 예를 들면 알루미늄 합금으로 형성된다.
수평 반송 기구(201)는 작동부인 반송 아암(26)과, 반송 아암(26)을 구동하는 구동부(29)로 이루어지며, 구동부(29)가 플랜지(29a)를 거쳐 제 1 베이스부(281)에 장착된다. 또한, 보트 스탠드(27)는 보트(16)를 탑재하는 탑재부(27a)와, 탑재부(27a)를 승강 구동하는, 예를 들면 에어 실린더 등의 구동부(27b)로 이루어지며, 구동부(27b)가 플랜지(27c)를 거쳐 제 1 베이스부(281)에 장착된다. 제 1 및 제 2 진공 예비실(101, 102)의 바닥부에는, 보트 스탠드(27) 및 수평 반송 기구(201)를 각 진공 예비실(101, 102)로 향하게 하기 위한 개구부(30a, 30b)가 각각 형성된다. 각 개구부(30a, 30b)의 가장자리와 플랜지(29a, 27c) 사이에는, 기밀 진공 밀봉용 플렉서블 조인트 밀봉, 보다 구체적으로는 수직 방향으로 신축 축(軸)을 갖는 통 형상의 신축 가능한 벨로우즈(31a, 31b)가 기밀하게 장착된다.
또, 벨로우즈(31a, 31b)의 한쪽 단부는 제 1 베이스부(281), 혹은 수평 반송 기구(201) 및 보트 스탠드(27)의 각 구동부(29, 27b)에 기밀하게 직접 접속되어 있어도 무방하다. 제 1 베이스부(281)로서는, 도 2에 도시하는 바와 같이 수평 반송 기구(201)를 설치하는 부분(28a)과 보트 스탠드(27)를 설치하는 부분(28b)으로 분할되어 있어도 무방하다.
한편, 제 2 베이스부(282)는, 도 4에 도시하는 바와 같이 제 2 진공 예비실(102)의 윗쪽에 그것과는 분리되어 독립된 상태로 설치된다. 수직 반송 기구(202) 및 열처리로(19)는 진공 예비부(10)의 열 변형으로부터 독립적으로 제 2 베이스부(282)에 지지된다. 제 2 베이스부(282)는, 예를 들면 스테인레스강(stainless steel)의 판 형상으로 형성되고, 프레임 본체(1)에 가로로 걸쳐 장착된다. 수직 반송 기구(202)는 승강 아암(24)과, 승강 아암(24)에 접속된 수직의 승강 로드(32)를 갖는다. 승강 로드(32)는 이를 승강 구동하기 위한 구동부(33)의 가동 프레임(33a)에 접속되고, 구동부(33)가 제 2 베이스부(282) 상에 장착된다.
제 2 진공 예비실(102)의 상부 및 제 2 베이스부(282)에는 열처리로(19)의 노 입구(18)와 대응한 개구부(34a, 34b)와, 수직 반송 기구(202)의 승강 로드(32)를 관통시키는 개구부(34c, 34d)가 형성된다. 열처리로(19)는 제 2 베이스부(282)의 노 입구용 개구부(34b) 상단에 설치되는, 예를 들면 스테인레스강으로 된 원환상의 다기관(manifold)(35)을 갖는다. 다기관(35)의 상단에, 예를 들면 석영제의 반응관(36)이 장착된다. 또한, 다기관(35)의 상단에는 히터 베이스(37)가 장착된다. 히터 베이스(37) 상에는 반응관(36)을 피복하는 원통형 단열재(38)의 내주에 히터선(39a)를 배선하여 이루어지는 가열 히터(39)가 장착된다. 이에 따라 내부 분위기가 400℃ 이상, 통상은 600℃ 이상으로 가열되는 핫월형의 열처리로(19)가 구성된다.
다기관(35)이 열처리로(19)의 노 입구(18)를 형성하고, 그 개구단이 덮개(23)에 의해 아랫쪽에서부터 폐쇄된다. 또한, 제 2 진공 예비실(102)의 노 입구용 개구부(34a) 가장자리와 다기관(35) 사이에는, 기밀 진공 밀봉용 플렉서블 조인트 밀봉, 보다 구체적으로는 수직 방향으로 신축 축을 갖는 벨로우즈(40a)가 기밀하게 장착된다. 승강 로드용 개구부(34c)의 가장자리와 승강 로드(32) 상단에 접속된 가동 프레임(33a) 사이에도, 마찬가지로 기밀 진공 밀봉용 플렉서블 조인트 밀봉, 보다 구체적으로는 수직 방향으로 신축 축을 갖는 벨로우즈(40b)가 기밀하게 장착된다. 또, 다기관(35)에는 처리 가스를 도입하거나, 노 내부를 감압 배기하기 위하여 진공 배기 기구(103), 처리 가스 공급 기구(111) 및 치환 가스 공급 기구(112)에 연통하는 각종 배관이 접속된다. 열처리로(19)로서는 반응관(36) 상부에 배기관을 갖는 것이어도 무방하다. 다기관(35)은 유지 보수상, 상하로 분할할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
가열 히터(39)에 의해 열처리로(19)의 내부 분위기가 400℃ 이상, 특히 600℃ 이상으로 가열되면, 열의 전달에 있어서 방사가 지배적으로 된다. 이 경우 진공 예비부(10), 특히 제 2 진공 예비실(102)은 열처리로(19)가 개방되었을 때 열 영향을 받아 열 변형을 일으키기 쉽다. 수평 및 수직 반송 기구(201, 202)가 이 열 변형의 영향에 의해 위치가 어긋나게 되면, 보트(16)를 정확하게 반송할 수 없게 된다. 따라서, 본 실시예와 같이, 수평 및 수직 반송 기구(201, 202)를 진공 예비부(10)의 열 변형으로부터 독립되도록, 진공 예비부(10)로부터 독립된 기계적 베이스(28)(281,282)에 지지시키는 것이 효율적으로 된다.
다음에 상기 실시예에 의한 작용을 설명한다.
웨이퍼 W를 수직으로 세워 수납한 카셋트(2)를 반출 입구(3)로부터 열처리 장치의 프레임 본체(1)내에 반입하여 탑재대(4) 상에 탑재하면, 카셋트(2)가 가압부(5, 6)에 의해 앞뒤에서 가압된다. 오리엔테이션 플랫 정합후, 카셋트(2)가 웨이퍼 W를 수평으로 하기 위해 탑재대(4)와 함께 거의 90。 회동된다. 이에 따라 카셋트(2)는 상부에 수납구(2a)가 있는 수직 상태로부터 수납구(2a)가 수평으로 향한 수평 상태로 된다.
탑재 이송 기구(8)에 있어서의 승강 아암(11)의 승강, 기대(7)의 선회 및 카셋트 핸들러(15)의 이동에 의해 카셋트(2)가 탑재대(4)로부터 배치대(9)의 선반부(17)에 탑재 이송된다. 소정수의 카셋트(2)가 배치대(9)의 각 선반부(17)에 탑재 이송되면, 탑재 이송 기구(8)에 있어서의 승강 아암(11)의 승강, 기대(7)의 선회 및 웨이퍼 핸들러(13)의 이동에 의해 배치대(9)의 카셋트(2)내에서 웨이퍼 W가 미리 제 1 진공 예비실(101)내의 보트 스탠드(27)에 설치된, 앞으로 처리될 보트(16)에 탑재 이송된다.
웨이퍼 W의 탑재 이송에 있어서, 제 1 진공 예비실(101)과 제 2 진공 예비실(102) 사이의 게이트 밸브(21)는 폐쇄되고, 제 1 진공 예비실(101)의 로드록 도어(22)는 개방된다. 소정 매수의 웨이퍼 W가 보트(16)에 탑재 이송되면, 로드록 도어(22)가 폐쇄되어 제 1 진공 예비실(101)내가 소정의 진공도로 진공된다.
한편, 동시 진행으로 실행되고 있는 열처리로(19)에 있어서의 열처리가 종료되면, 수직 반송 기구(202)의 승강 아암(24)에 의한 덮개(23)의 하강에 의해 열처리로(19)의 노 입구(18)가 개방된다. 또한, 처리가 완료된 보트(16) 및 보온통(25)이 열처리로(19)내에서부터 제 2 진공 예비실(102)의 로딩 영역(10a)내로 강하된다. 다음에, 수평 반송 기구(201)의 반송 아암(26)에 의해 처리가 완료된 보트(16)가 보온통(25) 상에서 버퍼 영역(10b)내의 보트 스탠드(27) 상으로 반송되어 임시 거치되게 된다. 다음에, 제 1 진공 예비실(101)과 제 2 진공 예비실(102) 사이의 게이트 밸브(21)가 개방되고, 반송 아암(26)에 의해 제 1 진공 예비실(101)내의, 앞으로 처리될 보트(16)가 로딩 영역(10a)내의 승강 아암(24)의 보온통(25) 상으로 탑재 이송된다. 또한, 버퍼 영역(10b)내의 처리가 완료된 보트(16)가 제 1 진공 예비실(101)내로 탑재 이송된다.
양 보트(16)의 탑재 이송후에 게이트 밸브(21)가 폐쇄된다. 다음에, 수직 반송 기구(202)의 승강 아암(24)에 의한 덮개(23)의 상승에 의해 앞으로 처리될 보트(16) 및 보온통(25)이 열처리로(19)내에 장입된다. 또한, 노 입구(18)가 덮개(23)에 의해 폐쇄된 다음 소정의 열처리가 개시된다. 한편, 제 1 진공 예비실(101)내로 옮겨진 처리가 완료된 보트(16)로부터 배치대(9) 상의 빈 카셋트(2)내에 처리가 완료된 웨이퍼 W가 탑재 이송된다. 이 카셋트(2)는 배치대(9)로부터 탑재대(4)로 반송되어 반출 입구(3)로부터 반출된다.
상기 열처리 장치에 있어서는 열처리로(19)에 마련된 진공 예비부(10)내에 반송 기구(20)를 구비하고 있다. 그러나, 반송 기구(20)는 진공 예비부(10)로부터 독립된 기계적 베이스(28)에 의해 진공 예비부(10)의 열 변형으로부터 독립적으로 지지된다. 이 때문에, 진공 예비부(10)에 열처리로(19)로부터의 열 영향에 의해 휘어짐이나 변형이 발생하였다고 하더라도, 반송 기구(20)에 정밀도 불량이 발생할 우려가 없다. 또한, 이와 같이 반송 기구(20)의 정밀도가 유지되기 때문에, 진공 예비부(10)를 고정밀도로 가공할 필요도 없다.
보다 구체적으로, 반송 기구(20)는 진공 예비부(10)에는 반송 기구(20)를 위한 개구부(30a, 30b, 34c)가 배치되고, 이 개구부(30a, 30b, 34c)의 가장자리와, 기계적 베이스(28)에 지지된 반송 기구(20)의 지지 부재 사이에 기밀 진공 밀봉용 플렉서블 조인트 밀봉, 보다 구체적으로는 벨로우즈(31a, 31b, 40b)가 배치된다. 이 때문에, 진공 예비부(10)에 열처리로(19)로부터의 열 영향에 의해 휘어짐이나 변형이 발생하였다고 하더라도, 벨로우즈(31a, 31b, 40b)에 의해 개구부(30a, 30b, 34c)를 진공 밀봉하면서 진공 예비부(10)와 기계적 베이스(28) 또는 반송 기구(20)와의 사이의 상대적 변위를 흡수할 수 있다. 또한, 벨로우즈(40a)에 의해서 열처리로(19)의 노 입구(18)와 진공 예비부(10)의 개구부(34a) 가장자리를 기밀하게 연결하면서 열처리로(19)와 진공 예비부(10) 사이의 상대적 변위를 흡수할 수 있다.
기계적 베이스(28)는 진공 예비부(10)의 아래쪽에 배치된 제 1 베이스부(281)를 포함한다. 제 1 베이스부(281)에, 보트(16)를 수평 방향으로 반송하는 수평 반송 기구(201)와, 보트(16)를 배치하기 위한 보트 스탠드(27)가 지지된다. 이 때문에, 진공 예비부(10)에 열처리로(19)로부터의 열 영향에 의해 휘어짐이나 변형이 발생하였다고 하더라도, 보트 스탠드(27)에 대한 수평 반송 기구(201)의 정밀도불량이 발생할 우려가 없다.
또한, 기계적 베이스(28)는 진공 예비부(10)의 윗쪽에 배치된 제 2 베이스부(282)를 포함한다. 제 2 베이스부(282)에, 하부에 노 입구(18)를 갖는 수직형의 열처리로(19)와, 열처리로(19)에 보트(16)를 반입 반출하는 수직 반송 기구(202)가 지지된다. 이 때문에, 진공 예비부(10)에 열처리로(19)로부터의 열 영향에 의해 휘어짐이나 변형이 발생하였다고 하더라도, 열처리로(19)에 대한 수직 반송 기구(202)의 정밀도 불량이 발생할 우려가 없다. 따라서, 노 입구(18)를 형성하는 다기관(35)과, 그 노 입구(18)를 막는 덮개(23)의 정밀도 불량이 발생할 우려가 없다. 즉, 덮개(23)의 승강에 의해 보트(16) 및 보온통(25)을 열처리로(19)내에 확실히 반입하거나, 혹은 열처리로(19)내로부터 반출할 수 있으며, 또한 덮개(23)로 노 입구(18)를 확실히 폐쇄시킬 수 있다.
도 5 및 도 6은 각각 도 2에 도시한 열처리 장치에서 사용되는 플렉서블 조인트 밀봉의 변경예를 나타내는 종단 측면도이다.
도 5에 나타낸 변경예에 있어서, 제 2 진공 예비실(102)의 개구부(30b) 가장자리와, 수평 반송 기구(201)의 지지 부재로서 기능하는 구동부(29) 사이가, 수평 방향으로 신축 축을 갖는 기밀 진공 밀봉용 벨로우즈(45)에 의해 밀봉된다. 또한, 수평 반송 기구(201)의 하중이 제 1 베이스부(282)에 의해 지지되도록, 구동부(29)가 벨로우즈(45)의 하측에서 제 1 베이스부(282)에 고정된다.
도 6에 나타낸 변경예에 있어서, 제 2 진공 예비실(102)의 개구부(30b) 가장자리와, 수평 반송 기구(201)의 지지 부재로서 기능하는 구동부(29) 사이가, 수평으로 놓여진 칸막이(diaphragm)(46)에 의해 밀봉된다. 또한, 수평 반송 기구(201)의 하중이 제 1 베이스부(282)에 의해 지지되도록 구동부(29)가 칸막이(46)의 하측에서 제 1 베이스부(282)에 고정된다.
또, 도 5 및 도 6에 나타낸 변경예에서는, 수평 반송 기구(201)와 관련하여 변경예를 나타내었지만, 다른 부분의 벨로우즈(31a, 40a, 40b)에 대해서도 마찬가지의 변경을 실행할 수 있다. 단, 구동 샤프트가 상하로 이동할 수 있도록 관통하는 개구부(30a, 34a)에 있어서는, 구동 샤프트의 관통부를 밀봉시키기 위하여 자성 유체 밀봉 등의 밀봉 구조를 플렉서블 조인트 밀봉의 중심에 배치할 것이 요구된다.
이상, 본 발명의 실시예를 도면에 따라 상술하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서의 여러가지 설계 변경 등이 가능하다.
예컨대, 본 발명은 낱장식 열처리 장치에도 적용이 가능하다.
Claims (20)
- 피처리 기판에 대하여 열처리를 실시하기 위한 열처리 장치에 있어서,상기 피처리 기판을 수납하기 위한 기밀한 처리실과,상기 처리실내에서 상기 피처리 기판을 유지하기 위한 유지구와,상기 처리실내에 처리 가스를 공급하기 위한 공급계와,상기 처리실의 내부 분위기를 400℃ 이상으로 가열하기 위한 가열 수단과,상기 처리실에 기밀하게 접속된 진공 예비실과,상기 처리실과 상기 진공 예비실의 연통을 선택적으로 차단하기 위한 폐쇄 수단과,상기 처리실 및 상기 진공 예비실을 배기함과 동시에 상기 처리실 및 상기 진공 예비실을 서로 독립하여 진공으로 설정하기 위한 배기계와,상기 진공 예비실내에서 상기 피처리 기판을 반송하기 위한 반송 기구와,상기 진공 예비실의 열 변형으로부터 실질적으로 독립되도록 상기 반송 기구를 지지하는 지지 부재와,상기 진공 예비실과 상기 지지 부재를 기밀하게 접속하는 플렉서블 조인트 밀봉을 포함하는 열처리 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 가열 수단이 상기 처리실의 내부 분위기를 600℃ 이상으로 가열하는 열처리 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 반송 기구가, 상기 유지구가 상기 피처리 기판을 유지한 상태로 상기 유지구와 함께 상기 피처리 기판을 반송하는 열처리 장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 유지구가, 상기 피처리 기판과 실질적으로 동일한 윤곽 치수를 갖는 복수의 기판을 서로 간격을 두고 적층한 상태로 유지하는 열처리 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 진공 예비실의 열 변형으로부터 실질적으로 독립되도록 상기 처리실을 지지하는 기계적 베이스를 구비하는 열처리 장치.
- 제 5 항에 있어서,상기 처리실과 상기 진공 예비실을 기밀하게 접속하는 플렉서블 조인트 밀봉을 구비하는 열처리 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 지지 부재를 고정 상태로 지지하는 기계적 베이스를 포함하는 열처리 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 지지 부재를 가동 상태로 지지하는 기계적 베이스를 포함하는 열처리 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 플렉서블 조인트 밀봉이 벨로우즈인 열처리 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 플렉서블 조인트 밀봉이 칸막이인 열처리 장치.
- 실질적으로 동일한 윤곽 치수를 갖는 기판군에 속하는 복수의 피처리 기판에 대하여 한꺼번에 열처리를 실시하기 위한 수직형 열처리 장치에 있어서,상기 피처리 기판을 수납하기 위한 기밀한 처리실과,상기 처리실내에서 상기 피처리 기판을 서로 간격을 두고 적층한 상태로 유지하기 위한 유지구와,상기 처리실내에 처리 가스를 공급하기 위한 공급계와,상기 처리실의 내부 분위기를 600℃ 이상으로 가열하기 위한 가열 수단과,상기 처리실에 기밀하게 접속된 진공 예비실과,상기 처리실과 상기 진공 예비실의 연통을 선택적으로 차단하기 위한 폐쇄 수단과,상기 처리실 및 상기 진공 예비실을 배기함과 동시에 상기 처리실 및 상기 진공 예비실을 서로 독립하여 진공으로 설정하기 위한 배기계와,상기 처리실내의 로드 위치와, 상기 처리실 바로 아래이면서, 또한 상기 진공 예비실내의 대기 위치 사이에서 상기 유지구를 수직 방향으로 반송하기 위한 수직 반송 기구와,상기 대기 위치와 상기 진공 예비실 외부의 위치 사이에서 상기 유지구를 수평 방향으로 반송하기 위한 수평 반송 기구와,상기 진공 예비실의 열 변형으로부터 실질적으로 독립되도록 상기 수평 반송 기구를 지지하는 제 1 지지 부재와,상기 진공 예비실과 상기 제 1 지지 부재를 기밀하게 접속하는 플렉서블 조인트 밀봉을 포함하는 수직형 열처리 장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 제 1 지지 부재를 고정 상태로 지지하는 기계적 베이스를 포함하는 수직형 열처리 장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 진공 예비실의 열 변형으로부터 실질적으로 독립되도록 상기 처리실을 지지하는 기계적 베이스와, 상기 처리실과 상기 진공 예비실을 기밀하게 접속하는 플렉서블 조인트 밀봉을 포함하는 수직형 열처리 장치.
- 제 13 항에 있어서,상기 진공 예비실의 열 변형으로부터 실질적으로 독립되도록 상기 수직 반송 기구를 지지하는 제 2 지지 부재와, 상기 진공 예비실과 상기 제 2 지지 부재를 기밀하게 접속하는 플렉서블 조인트 밀봉을 포함하는 수직형 열처리 장치.
- 제 14 항에 있어서,상기 진공 예비실에 게이트를 거쳐 접속된 부(副)진공 예비실과, 상기 부진공 예비실내에 배치된 상기 유지구를 탑재하기 위한 배치대와, 상기 부진공 예비실의 열 변형으로부터 실질적으로 독립되도록 상기 배치대를 지지하는 제 3 지지 부재와, 상기 부진공 예비실과 상기 제 3 지지 부재를 기밀하게 접속하는 플렉서블 조인트 밀봉을 포함하는 수직형 열처리 장치.
- 제 15 항에 있어서,상기 배치대가 승강 가능한 수직형 열처리 장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 폐쇄 수단이, 상기 수직 반송 기구에 의해 승강되는 덮개를 포함하는 수직형 열처리 장치.
- 실질적으로 동일한 윤곽 치수를 갖는 기판군에 속하는 복수의 피처리 기판에 대하여 한꺼번에 열처리를 실시하기 위한 수직형 열처리 장치에 있어서,상기 피처리 기판을 수납하기 위한 기밀한 처리실과,상기 처리실내에서 상기 피처리 기판을 서로 간격을 두고 적층된 상태로 유지하기 위한 유지구와,상기 처리실내에 처리 가스를 공급하기 위한 공급계와,상기 처리실의 내부 분위기를 600℃ 이상으로 가열하기 위한 가열 수단과,상기 처리실에 기밀하게 접속된 진공 예비실과,상기 처리실과 상기 진공 예비실의 연통을 선택적으로 차단하기 위한 폐쇄 수단과,상기 처리실 및 상기 진공 예비실을 배기함과 동시에 상기 처리실 및 상기 진공 예비실을 서로 독립하여 진공으로 설정하기 위한 배기계와,상기 처리실내의 로드 위치와, 상기 처리실 바로 아래이면서, 또한 상기 진공 예비실내의 대기 위치 사이에서 상기 유지구를 수직 방향으로 반송하기 위한 수직 반송 기구와,상기 대기 위치와 상기 진공 예비실 외부의 위치 사이에서 상기 유지구를 수평 방향으로 반송하기 위한 수평 반송 기구와,상기 진공 예비실의 열 변형으로부터 실질적으로 독립되도록 상기 수직 반송 기구를 지지하는 지지 부재와,상기 진공 예비실과 상기 지지 부재를 기밀하게 접속하는 플렉서블 조인트 밀봉을 포함하는 수직형 열처리 장치.
- 제 18 항에 있어서,상기 지지 부재를 가동(可動) 상태로 지지하는 기계적 베이스를 포함하는 수직형 열처리 장치.
- 제 18 항에 있어서,상기 진공 예비실의 열 변형으로부터 실질적으로 독립되도록 상기 처리실을 지지하는 기계적 베이스와, 상기 처리실과 상기 진공 예비실을 기밀하게 접속하는 플렉서블 조인트 밀봉을 포함하는 수직형 열처리 장치.
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