KR20100029043A

KR20100029043A - 종형 열처리 장치 및 기판 지지구

Info

Publication number: KR20100029043A
Application number: KR1020090083222A
Authority: KR
Inventors: 사또시 아사리; 가쯔야 도바; 이즈미 사또오; 유우이찌로오 사세
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2008-09-05
Filing date: 2009-09-04
Publication date: 2010-03-15
Also published as: JP2010062446A; JP5042950B2; US20100058982A1; TW201025491A; KR101287656B1; CN101667531B; US8940096B2; CN101667531A; TWI509729B

Abstract

본 발명은 복수매의 피처리 기판을 상하 방향으로 소정의 간격으로 지지 가능한 기판 지지구와, 복수매의 피처리 기판을, 상기 기판 지지구와 복수의 피처리 기판을 수납 가능한 수납 용기 사이에서 이동 적재하는 이동 적재 기구와, 상기 기판 지지구채로 내부로 반입되는 피처리 기판을 열처리하는 열처리노를 구비하고, 상기 기판 지지구는 피처리 기판을 둘러싸도록 간격을 두고 배치된 복수의 지주와, 상기 복수의 지주에 상하 방향으로 다단으로 설치된, 피처리 기판 및 환상판의 주연부를 소정의 간격으로 교대로 지지하기 위한 기판용 지지부 및 환상판용 지지부와, 상기 환상판용 지지부에 의해 지지되는 복수의 환상판을 갖고 있고, 상기 환상판의 각각은 피처리 기판의 이동 적재 방향으로부터 볼 때, 상기 지주에 지지되는 부분의 두께보다도 중간부의 두께가 얇게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 종형 열처리 장치이다.

종형 열처리 장치, 기판 지지구, 환상판, 피처리 기판, 열처리노

Description

종형 열처리 장치 및 기판 지지구 {VERTICAL HEAT TREATMENT APPARATUS AND SUBSTRATE HOLDER}

본 발명은 피처리 기판에 열처리를 실시하는 종형 열처리 장치에 관한 것이다.

반도체 장치의 제조에 있어서는, 피처리 기판, 예를 들어 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라고도 함)에 산화, 확산, CVD(Chemical Vapor Deposition) 등의 처리를 실시하기 위해, 각종 처리 장치(반도체 제조 장치)가 사용되고 있다. 그리고, 그 중 하나로서, 한번에 다수매의 피처리 기판의 열처리가 가능한 뱃치식 종형 열처리 장치가 알려져 있다.

이 종형 열처리 장치는 열처리노와, 복수매의 웨이퍼를 상하 방향으로 소정 간격(피치)으로 지지하여 상기 열처리노로 반입 반출되는 기판 지지구(보트라고도 함)와, 승강 가능 및 선회 가능한 베이스 및 당해 베이스 상으로 진퇴 이동 가능하게 설치된 웨이퍼를 지지하는 복수매의 이동 적재판(포크라고도 함)을 갖고, 복수매의 웨이퍼를 소정 간격으로 수납하는 수납 용기(후프라고도 함)와 상기 보트 사이에서 웨이퍼의 이동 적재를 행하는 이동 적재 기구를 구비하고 있다(예를 들어, 일본 특허 출원 공개 제2001-223254호 공보 참조).

상기 이동 적재 기구에 의해 웨이퍼를 이동 적재하는 방식으로서는, 얼라이닝(위치 결정) 기능을 갖지 않는 소프트랜딩 방식(소프트하게 이동 적재하는 방식)이나, 얼라이닝 기능을 갖는 에지 그립 방식(웨이퍼의 테두리부를 파지하여 정확하고 신속한 이동 적재를 행하는 방식) 등이 있다.

또한, 보트로서는, 복수개의 지주에 형성된 다단의 홈 또는 돌기에 직접 웨이퍼를 지지하는 타입의 보트가 아니라, 웨이퍼보다도 대경의 환상판(링 플레이트) 상에 복수의 기판 지지편을 통해 웨이퍼를 지지하는 타입의 보트도 알려져 있다(예를 들어, 일본 특허 출원 공개 평4-133417호 공보 참조). 이와 같은 보트에 따르면, 박막 형성 시에 지주의 영향을 받지 않고, 막 두께의 면내 균일성의 향상이 도모되고, 또한 이동 적재 기구에 의한 이동 적재 작업의 용이화ㆍ신속화도 도모된다.

전술한 바와 같은 종래의 보트에 있어서는, 환상판의 상면에 기판 지지편을 설치하는 구조로 인해, 웨이퍼의 탑재 피치를 좁게 하는 것이 곤란했다. 특히, 링 보트를 사용하는 경우에는, 한정된 처리 매수의 웨이퍼밖에 처리할 수 없어, 즉 처리 매수에 원하지 않는 한계가 있었다(약 75매 정도가 한계였음). 종래의 링 보트의 경우, 지주에 환상판이 용접되어 있으므로, 열영향 등에 의한 변형에 기인하여, 클리어런스의 저하를 초래하기 쉽다. 이로 인해, 협소 피치를 실현하는 것이 어렵다.

본 발명은 이상과 같은 사정 하에 이루어진 것이다. 본 발명의 목적은 협소 피치를 실현할 수 있고, 결과적으로 처리 매수를 증대시킬 수 있다고 하는 종형 열처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따르면, 협소 피치를 실현할 수 있어, 결과적으로 처리 매수를 증대시킬 수 있다.

혹은, 본 발명은 복수매의 피처리 기판을 상하 방향으로 소정의 간격으로 지 지 가능한 기판 지지구이며, 피처리 기판을 둘러싸도록 간격을 두고 배치된 복수의 지주와, 상기 복수의 지주에 상하 방향으로 다단으로 설치된, 피처리 기판 및 환상판의 주연부를 소정의 간격으로 교대로 지지하기 위한 기판용 지지부 및 환상판용 지지부와, 상기 환상판용 지지부에 의해 지지되는 복수의 환상판을 구비하고, 상기 환상판의 각각은 피처리 기판의 이동 적재 방향으로부터 볼 때, 상기 지주에 지지되는 부분의 두께보다도 중간부의 두께가 얇게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 지지구이다.

바람직하게는, 상기 복수의 지주는 피처리 기판의 이동 적재 방향에 대해, 전방측의 좌우의 지주와, 안측의 좌우의 지주로 이루어져 있고, 상기 전방측의 좌우의 지주에는 각 환상판용 지지부의 안측부의 상방에, 단차가 있는 가이드 홈이 형성되어 있고, 상기 환상판의 각각에는 당해 환상판을 상기 가이드 홈 상을 슬라이드시켜 상기 안측 좌우의 지주의 환상판용 지지부의 안측부에 닿게 하였을 때에, 당해 환상판을 상기 가이드 홈으로부터 상기 환상판용 지지부로 떨어뜨리기 위한 절결부가 형성되어 있다.

이 경우, 더욱 바람직하게는, 상기 절결부에는 이동 적재 방향의 여유가 형성되어 있고, 상기 환상판용 지지부는 상기 여유분만큼 상기 환상판을 전방으로 당김으로써, 당해 환상판을 위치 결정하도록 구성되어 있다.

또한, 바람직하게는, 상기 환상판의 직경은 상기 좌우의 지주의 양 가이드 홈 사이의 폭보다도 큰 한편, 상기 환상판의 양측부에 상기 양 가이드 홈 사이의 폭보다 작은 폭을 유지하는 절결 평행부가 형성되어 있다.

또한, 바람직하게는, 상기 지주는 상기 환상판 지지부에 지지되는 환상판의 둘레 방향의 길이보다도, 반경 방향의 길이가 짧은 대략 사각형의 단면을 갖고 있고, 상기 기판용 지지부와 상기 지주를 맞춘 구조체의 단면의 형상은 대략 L자 형상이다.

또한, 바람직하게는, 상기 지주와는 반대측의 환상판의 내측 테두리부에는 절입부가 형성되어 있다.

본 발명에 따르면, 협소 피치를 실현할 수 있고, 결과적으로 처리 매수를 증대시킬 수 있다고 하는 종형 열처리 장치를 제공할 수 있다.

이하에, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태를, 첨부 도면에 기초하여 상세하게 서술한다. 도 1은 본 발명의 일 실시 형태인 종형 열처리 장치를 개략적으로 도시하는 종단면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 이 종형 열처리 장치(1)는 외곽을 형성하는 하우징(2)을 갖고 있다. 이 하우징(2) 내의 상방에, 피처리 기판, 예를 들어 박판 원판상의 반도체 웨이퍼(w)를 수용하여 소정의 처리, 예를 들어 CVD 처리 등을 실시하기 위한 종형의 열처리노(3)가 설치되어 있다. 이 열처리노(3)는 하부가 노구(4)로서 개방된 세로로 긴 처리 용기인, 예를 들어 석영제의 반응관(5)과, 이 반 응관(5)의 노구(4)를 개폐하는 승강 가능한 덮개체(6)와, 상기 반응관(5)의 주위를 덮도록 설치되어 당해 반응관(5) 내를 소정의 온도, 예를 들어 300 내지 1200℃로 가열 제어 가능한 히터(가열 장치)(7)로 주로 구성되어 있다.

상기 하우징(2) 내에는 열처리노(3)를 구성하는 반응관(5)이나, 히터(7)를 설치하기 위한, 예를 들어 SUS제의 베이스 플레이트(8)가 수평으로 설치되어 있다. 베이스 플레이트(8)에는 반응관(5)을 하방으로부터 상방으로 삽입하기 위한 도시하지 않은 개구부가 형성되어 있다.

반응관(5)의 하단부에는 외향의 플랜지부가 형성되어 있다. 이 플랜지부를 플랜지 유지 부재에 의해 베이스 플레이트(8)에 유지시킴으로써(고정함으로써), 반응관(5)이 베이스 플레이트(8)의 개구부를 하방으로부터 상방으로 삽입 관통된 상태로 설치되어 있다. 반응관(5)은 세정 등을 위해, 베이스 플레이트(8)로부터 하방으로 제거하도록 되어 있다. 반응관(5)에는 반응관(5) 내에 처리 가스나 퍼지용 불활성 가스를 도입하는 복수의 가스 도입관이나, 반응관(5) 내를 감압 제어 가능한 진공 펌프나 압력 제어 밸브 등을 갖는 배기관이 접속되어 있다(도시는 생략되어 있음). 또한, 반응관(5)의 하단부에, 가스 도입관이나 배기관을 접속하기 위한 가스 도입 포트나 배기 포트를 갖는 원통 형상의 매니폴드가 접속되어 있어도 좋다. 이 경우, 이 매니폴드가 노구를 형성한다.

상기 하우징(2) 내에 있어서의 베이스 플레이트(8)보다 하방에는, 덮개체(6) 상에 보온통(9)을 통해 적재되는 보트(기판 지지구)(10)를 열처리노(3)[즉, 반응관(5)] 내로 반입(로드)하거나, 열처리노(3)로부터 반출(언로드)하거나, 보트(10) 에 대한 웨이퍼(w)의 이동 적재를 행하는 것 등을 하기 위한 로딩 에어리어(작업 영역)(11)가 설치되어 있다. 이 로딩 에어리어(11)에는 보트(10)의 반입, 반출을 행하기 위해 덮개체(6)를 승강시키기 위한 승강 기구(12)가 설치되어 있다.

상기 덮개체(6)는 노구(4)의 개구 단부에 접촉하여 당해 노구(4)를 밀폐하도록 구성되어 있다. 덮개체(6)의 상부는 노구(4)로부터의 방열을 방지하는 수단인 보온통(9)을 통해, 보트(10)가 적재되도록 되어 있다. 또한, 덮개체(6)의 상부에는 보온통(9)이 적재되어 회전하는 도시되지 않은 턴테이블이 설치되어 있다. 또한, 덮개체(6)의 하부에는 그 턴테이블을 회전시키기 위한 도시되지 않은 회전 기구가 설치되어 있다.

하우징(2)의 전방부에는 하우징(2) 내로의 웨이퍼의 반입 반출을 행하기 위해, 복수, 예를 들어 25매 정도의 웨이퍼를 소정 간격으로 수납 가능한 수납 용기(13)가 적재되는 적재대(로드 포트)(14)가 설치되어 있다. 수납 용기(13)는 전방면에 덮개가 착탈 가능하게 설치된 밀폐형의 수납 용기(후프라고도 함)로 되어 있다. 로딩 에어리어(11) 내의 전방부에는 수납 용기(13)의 덮개를 제거하여 수납 용기(13) 내를 로딩 에어리어(11) 내에 연통 개방시키는 도어 기구(15)가 설치되어 있다. 또한, 로딩 에어리어(11)에는 수납 용기(13)와 보트(10) 사이에서 웨이퍼(w)의 이동 적재를 행하는 복수매의 포크(이동 적재판)(16)를 소정 간격으로 갖는 이동 적재 기구(17)가 설치되어 있다.

로딩 에어리어(11) 외부의 전방부 상측에는 수납 용기(13)를 저장해 두기 위한 보관 선반부(18)와, 적재대(14)로부터 보관 선반부(18)로, 또는 그 반대로 수납 용기(13)를 반송하기 위한 도시하지 않는 반송 기구가 설치되어 있다. 또한, 로딩 에어리어(11)의 상방에는 덮개체(6)가 하강하여 노구(4)가 개방되었을 때에 당해 노구(4)로부터 노 내의 고온의 열이 하방의 로딩 에어리어(11)로 방출되는 것을 억제 내지 방지하기 위해 노구(4)를 덮는(또는 막는) 셔터 기구(19)가 설치되어 있다. 또한, 적재대(14)의 하방에는 이동 적재 기구(17)에 의해 이동 적재되는 웨이퍼(w)의 외주에 설치된 절결부(예를 들어, 노치)를 일방향으로 정렬시키기 위한 정렬 장치(얼라이너)(20)가 설치되어 있다.

이동 적재 기구(17)는 복수매, 예를 들어 5매의 웨이퍼(w)를 상하 방향으로 소정 간격으로 지지하는, 복수매, 예를 들어 5매의 이동 적재판(포크라고도 함)(16)을 갖고 있다. 이 경우, 중앙의 포크는 단독으로 전후 방향으로 진퇴 이동 가능하게 되고, 중앙 이외의 포크(1매째, 2매째, 4매째 및 5매째)는 서로 일체로 전후 방향으로 진퇴 이동 가능하게 되는 한편, 상하 방향에는 피치 변환 기구에 의해 중앙의 포크를 기준으로 하여 무단계로 피치 변환 가능하게 되어 있다. 이는, 수납 용기(13) 내의 웨이퍼의 수납 피치와 보트(10) 내의 웨이퍼의 탑재 피치가 상이한 경우에 대응하기 위해서이다. 그와 같은 경우라도, 상기 피치 변환 기능에 의해, 수납 용기(13)와 보트(10) 사이에서 웨이퍼를 복수매씩 이동 적재 가능하다.

이동 적재 기구(17)는 승강 및 선회 가능한 베이스(21)를 갖고 있다. 구체적으로는, 이동 적재 기구(17)는 볼 나사 등에 의해 상하 방향으로 이동 가능(승강 가능)한 승강 아암(22)을 구비하고, 이 승강 아암(22)에 상자형의 베이스(21)가 수평 선회 가능하게 설치되어 있다. 이 베이스(21) 상에 중앙의 1매의 포크(16)를 전후 방향으로 이동 가능하게 하는 제1 이동체(23)와, 중앙의 포크(16)를 사이에 두고 상하에 2매씩 배치된 합계 4매의 포크(16)를 전후 방향으로 이동 가능하게 하는 제2 이동체(24)가, 수평 방향인 베이스(21)의 길이 방향을 따라서 설치되어 있다. 이에 의해, 제1 이동체(23)의 단독 동작에 의해 1매의 웨이퍼를 이동 적재하는 매엽 이동 적재와, 제1 및 제2 이동체(23, 24)가 같이 동작함으로써 5매의 웨이퍼를 동시에 이동 적재하는 일괄 이동 적재를 선택적으로 행할 수 있도록 되어 있다. 제1 및 제2 이동체(23, 24)를 각각 동작시키기 위해, 베이스(21)의 내부에는 도시되지 않은 이동 기구가 설치되어 있다. 이 이동 기구와, 상기 피치 변환 기능을 담당하는 기구는, 예를 들어 일본 특허 출원 공개 제2001-44260호 공보에 기재된 타입의 것이 사용될 수 있다.

이동 적재 기구(17)는 상하축(z축), 선회축(θ축) 및 전후축(X축)으로 이루어지는 좌표(좌표축)를 갖고 있다. 또한, 이동 적재 기구(17)는 베이스(21)를 상하축 방향으로 이동시키거나, 선회축 주위로 선회시키거나, 포크(16)를 제1ㆍ제2 이동체(23, 24)를 통해 전후 방향으로 이동시키거나, 포크(16)의 피치 변환을 행하기 위한 각 구동계를 갖고 있다.

도 2a는 포크(이동 적재판)의 평면도이다. 도 2b는 포크(이동 적재판)의 측면도이다. 포크(16)는, 도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이, 전후 방향으로 기단부(도면의 좌측)로부터 선단부(도면의 우측)를 향해 수평으로 연장되는 외팔보 지지 구조를 갖고 있다. 포크(16)의 상면에는 웨이퍼(w)를 전후 방향의 그 대략 중앙부 및 후방부에서 수평으로 지지하는 복수의 지지 돌기부(25)가 설치되어 있다. 포크(16)의 선단측에서는 웨이퍼(w)의 하중이 지지되고 있지 않다.

포크(16)에 있어서의 대략 중앙부의 지지 돌기부(25)보다 선단측의 영역의 하면에는 단차(26)가 형성되어 있다. 이에 의해, 그 영역의 두께(tc)가, 다른 부분, 예를 들어 기부측의 두께(ta)보다도 얇게 형성되어 있다. 도시예의 포크(16)는 기단부(기단부측)(16a)의 두께(ta), 중간부(대략 중앙부의 지지 돌기부와 후방부의 지지 돌기부 사이)(16b)의 두께(tb), 선단부(선단부측)(16c)의 두께(tc)가 당해 순서로 단계적으로 얇아지도록 형성되어 있다. 예를 들어, ta ＝ 2.3㎜, tb ＝ 1.2㎜, tc ＝ 0.8㎜이다.

포크(16)는, 예를 들어 알루미나 세라믹에 의해 세로로 긴 박판 형상으로 형성되어, 중간부로부터 선단부측이 두갈래로 분기된 평면 대략 U자 형상으로 형성되어 있다. 그 중간부 상면의 좌우의 2개소에 상기 대략 중앙의 지지 돌기부(25)가 설치되어 있고, 기단부측의 중앙 1개소에 상기 후방부의 지지 돌기부(25)가 설치되어 있다. 지지 돌기부(25)는 내열성 수지, 예를 들어 PEEK(Poly Ether Ether Ketone)재에 의해, 편평(포크 상면으로부터의 돌출 높이 0.3㎜ 정도)한 소원 형상(직경 2㎜ 정도)으로 형성되어 있다.

포크(16)의 선단 상면에는 웨이퍼의 주연부를 선단 방향(도 2a의 우측 방향) 및 좌우 방향(도 2a의 상하 방향)으로 이동하지 않도록 규제하는 규제편(27)이 설치되어 있다. 또한, 포크(16)의 기단부측에는 웨이퍼를 후방 방향으로 이동하지 않도록 규제하여, 상기 규제편(27)과의 사이에서 웨이퍼(w)를 파지하는 진퇴 이동 가능한 파지 기구(28)가 설치되어 있다. 규제편(27)은 내열성 수지, 예를 들어 PEEK재에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다.

파지 기구(28)는 웨이퍼(w)의 후방 테두리부에 접촉되는 접촉 부재(28a)와, 당해 접촉 부재(28a)를 진퇴 구동하는 구동 수단인 에어 실린더(28b)를 구비하고 있다. 또한, 포크(16)의 선단부에는 보트 내의 웨이퍼의 위치를 검출하여 매핑을 행하기 위한 매핑 센서가 설치되어 있어도 좋다.

도 3은 보트의 상부를 도시하는 부분적 정면도이다. 도 4는 보트의 하부를 도시하는 부분적 사시도이다. 도 5a는 도 4의 A부 확대도이다. 도 5b는 도 4의 B부 확대도이다. 도 6의 (a)는 환상판의 평면도이다. 도 6의 (b)는 환상판의 정면도이다. 도 7a는 보트의 지주에 대한 환상판의 설치 방법을 설명하기 위한 설명도이다. 도 7b는 보트의 지주에 대한 환상판의 설치 방법을 설명하기 위한 설명도이다. 도 8a는 위치 결정 전의 도 7b의 C부의 확대 평면도이다. 도 8b는 위치 결정 후의 도 7b의 C부의 확대 평면도이다. 도 8c는 위치 결정 후의 도 8b의 사시도이다.

도 3 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 보트(10)는, 예를 들어 석영제이고, 대구경, 예를 들어 직경 300㎜의 웨이퍼(w)를, 환상판(링 플레이트)(30)을 통해, 수평 상태로 상하 방향으로 소정 간격(P), 예를 들어 9 내지 15㎜ 피치, 바람직하게는 9.4㎜ 피치로 다단 형상으로 지지하도록 되어 있다. 보트(10)는 웨이퍼(w)를 둘러싸도록 간격을 두고 배치된 복수, 예를 들어 4개의 지주(31a, 31a, 31b, 31b)와, 당해 복수의 지주에 상하 방향으로 다단으로 설치된, 웨이퍼(w) 및 환상판(30)을 소정의 간격으로 교대로 지지하기 위한 기판용 지지부(32) 및 환상판 용 지지부(33)를 갖고 있다.

지주(31a, 31b)는 원판상 또는 원환상의 바닥판(34)과, 원판상 또는 원환상의 천장판(35) 사이에 개재 설치되어 있다. 복수개의 지주(31a, 31b) 중, 웨이퍼의 이동 적재 방향의 전방측(정면측)에 위치되는 좌우 한 쌍의 지주(31b)의 환상판용 지지부(33)의 간격은 웨이퍼의 이동 적재 방향의 안측(배면측)에 위치되는 좌우 한 쌍의 지주(31a)의 환상판용 지지부(33)의 간격보다도 넓게 설정되어 있다. 이에 의해, 환상판(30)의 탈착 작업이, 보트(10)의 정면측으로부터 용이하게 행할 수 있도록 되어 있는 한편, 안측의 지주(31a)에 의해 웨이퍼(w)의 안측으로의 이동이 규제되도록 되어 있다.

도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 예를 들어 환상판(30)의 외경(직경)(da)은 328㎜로 되고, 환상판(30)의 내경(db)은 290㎜로 된다. 또한, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 환상판(30)의 상면에는 웨이퍼(w)의 이동 적재 작업을 행하는 이동 적재 기구(17)의 포크(16)와의 간섭을 회피하기 위해, 이동 적재 방향을 따라서 소정 폭(wa)(250㎜) 및 소정 깊이(1㎜)를 갖는 간섭 회피 홈(36)이 형성되어 있다. 이에 의해, 환상판(30)은 웨이퍼(w)의 이동 적재 방향의 정면측으로부터 볼 때, 지주(31a, 31b)에 지지되는 좌우 양측부의 두께(td)보다도 중간부의 두께(te)가 보다 얇게 되어 있다. 구체적으로는, 양측부의 두께(td)가 2㎜, 중간부의 두께(te)가 1㎜로 되어 있다. 또한, 경우에 따라서, 환상판(30)의 내경은 웨이퍼(w)의 직경보다도 약간 커도, 작아도 좋다.

환상판(30)의 양측부는 후술하는 양 가이드 홈(37) 사이의 폭(wb)(324㎜)을 초과하는 부분이 절단되어, 절결 평행부(평행한 양측부)(38)가 형성되어 있다. 또한, 지주(31a, 31b)는 환상판 지지부(33)에 지지되는 환상판(30)의 둘레 방향의 길이(tf)보다도, 반경 방향의 길이(tg)의 쪽이 짧은 대략 사각형의 단면을 갖고 있다(도 5a 참조). 이에 의해, 한정된 설계 치수 내에서, 강도 및 내구성의 향상이 도모되어 있다. 또한, 강도 및 내구성의 확보를 위한 것만이라면, 상기 단면의 치수는 tg ＞ tf라도 좋고, tg ＝ tf라도 좋다. 또한, 지주(31a, 31b)에 기인하는 처리 가스류의 불균일을 해소하기 위해, 부호 31a , 부호 31b와는 반대측의 환상판(30)의 내측 테두리부에는 반원형의 절입부(39)가 형성되어 있다(도 6 참조). 당연히, 절입부(39)의 형상은 반원형 이외에, 삼각형이나 사각형 등이라도 좋다.

지주(31a, 31b)는, 도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이 대략 사각형의 단면의 지주 본체부(31x)와, 이 지주 본체부(31x)로부터 보트(10)의 반경 방향 내측으로 연장된 사다리꼴 평면 형상의 환상판 지지면(33a)을 갖는 복수의 환상판용 지지부(33)와, 각 환상판 지지면(33a)으로부터 보트(10)의 반경 방향 내측으로 더욱 연장된 기판 지지면(32a)을 갖는 복수의 기판용 지지부(32)를 구비하고 있다. 웨이퍼(w)를 지지하는 갈고리부인 기판용 지지부(32)까지를 포함시킨 지주(31a, 31b)의 단면 형상은 대략 L자 형상이다. 웨이퍼 표면의 면내 균일성을 확보하기 위해, 기판용 지지부(32)와 웨이퍼 이면 사이의 접촉 면적은 가능한 한 작게 할 필요가 있다. 이로 인해, 지주(31a, 31b)의 단면 형상은 상기와 같은 대략 L자 형상으로 되어 있는 것이다. 당연히, 기판용 지지부(32)까지를 포함시킨 지주(31a, 31b)의 단면 형상은 대략 L자 형상 외에, 대략 T자 형상이라도 좋다.

전방측의 좌우의 지주(31b)에는 각 환상판용 지지부(33)의 안측부의 상방에 단차가 있는 가이드 홈(37)이 형성되어 있다. 구체적으로는, 환상판 지지면(33a)보다도 약간(1㎜ 정도) 높은 위치에 가이드면(37a)이 형성되도록 가이드 홈(37)이 형성되어 있다. 그리고, 좌우의 양 가이드 홈(37, 37) 사이의 폭은 환상판(30)의 직경(da)보다도 작게 되어 있고, 이에 대응하기 위해, 환상판(30)의 양측부에는, 상기와 같이 양 가이드 홈(37, 37) 사이의 폭(wb)으로 절단된 절결 평행부(38)가 형성되어 있다. 바꾸어 말하면, 환상판(30)의 양측의 절결 평행부(38)가, 양 가이드 홈(37)의 안측부에 의해 미끄럼 이동 가능하게 규제됨으로써, 환상판(30)이 이동 적재 방향(전후 방향)으로 안내되는 동시에, 환상판(30)의 회전도 방지 되도록 되어 있다.

또한, 도 6 내지 도 8c에 도시한 바와 같이, 환상판(30)의 각각에는 당해 환상판(30)을 안측 좌우의 지주(31a)의 환상판용 지지부(33)의 안측부에 닿게 하였을 때에, 당해 환상판(30)을 가이드 홈(37)으로부터 환상판용 지지부(33)로 떨어뜨리기 위한 절결부(40)가 형성되어 있다. 보다 구체적으로는, 환상판(30)의 절결 평행부(38)의 후단부에 가이드 홈(37)으로부터의 이탈(낙하)을 허용하는 절결부(40)가 형성되어 있다(도 6 참조). 환상판(30)이 절결부(40)의 존재에 의해, 가이드 홈(37)으로부터 환상판용 지지부(33)로 자중에 의해 낙하되면, 절결부(40)에 있어서의 돌출 부분인 걸림부(40a)가, 지주(31b)의 일부[가이드 홈(37)의 후방 테두리부](37x)에 결합하여, 환상판(30)이 유지되도록(환상판의 탈락이 방지되도록) 되어 있다. 이 경우, 도 7a의 화살표 F로 나타낸 바와 같이 환상판(30)을 좌우의 지 주(31b) 사이에 위치시켜 가이드 홈(37)을 따라서 이동 적재 방향의 전방측으로부터 안측으로 수평으로 이동시키면, 환상판(30)이 안측의 지주(31a)의 환상판용 지지부(33)의 안측부에 닿게 되었을 때에, 절결부(40)가 가이드 홈(37)의 가이드면(37a)과 부합되어, 환상판(30)이 가이드면(37a)으로부터 환상판 지지면(33a) 상으로 떨어진다.

이 경우, 도 8a에 도시한 바와 같이, 절결부(40)의 걸림부(40a)와 가이드 홈(37)의 후방 테두리부(37x) 사이에는 이동 적재 방향의 이동을 허용하는 여유(간극, 1㎜ 정도)(41)가 형성되어 있다. 그리고, 그 여유분만큼 환상판(30)을 전방 방향(화살표 R 방향)으로 당김으로써, 절결부(40)의 걸림부(40a)가 가이드 홈(37)의 후방 테두리부(37x)에 결합하여, 환상판(30)이 위치 결정되도록 구성되어 있다.

다음에, 이상의 구성으로 이루어지는 종형 열처리 장치(1)의 작용을 서술한다. 우선, 수납 용기(13)로부터 보트(10)로 웨이퍼(w)가 이동 적재된다. 이 경우, 이동 적재 기구(17)가 포크(16)를 전진시켜, 수납 용기(13) 내로 삽입한다. 각 포크(16)의 상면에 웨이퍼(w)가 적재되면, 이를 파지한 상태로 포크(16)가 수납 용기(13)로부터 취출된다. 다음에, 이동 적재 기구(17)가 포크(16)의 방향을 수납 용기(13)측으로부터 보트(10)측으로 바꾸고, 각 포크(16)를 전진시켜 상하의 환상판(30) 사이에 삽입한다. 그리고, 각 포크(16)를 하강시킴으로써, 웨이퍼(w)가 기판 지지면(32a) 상에 적재된다. 그 후, 포크(16)는 후퇴된다.

특히, 상기 종형 열처리 장치(1)에 따르면, 보트(10)가 웨이퍼(w)를 둘러싸도록 간격을 두고 배치된 복수의 지주(31a, 31b)와, 이들 지주(31a, 31b)에 상하 방향으로 다단으로 설치된, 웨이퍼(w)와 환상판(30)을 소정의 간격으로 교대로 지지하기 위한 기판용 지지부(32) 및 환상판용 지지부(33)와, 상기 환상판용 지지부(33)에 의해 지지되는 복수의 환상판(30)을 갖고 있고, 상기 환상판(30)의 각각은 웨이퍼(w)의 이동 적재 방향의 정면측으로부터 볼 때, 상기 지주(31a, 31b)에 지지되는 좌우 양측부의 두께(td)보다도 중간부의 두께(te)가 얇게 형성되어 있으므로, 이동 적재 기구(17)의 포크(16)와의 간섭을 회피하는 것이 가능해, 그만큼 협폭 피치를 실현할 수 있다. 구체적으로는, 링 보트이면서 100매의 웨이퍼(w)를 탑재하여 처리하는 것이 가능하다. 즉, 처리 매수를 현저하게 증대시킬 수 있다.

이 경우, 좌우 양측부의 두께(td)와 중간부의 두께(te)의 갭은 환상판(30)의 상면에 형성된 간섭 회피 홈(36)에 의해 실현되어 있다. 또한, 환상판(30)의 양측부의 두께(td)가 중간부의 두께(te)보다도 두꺼워 강도가 확보되어 있으므로, 환상판(30)의 중간부의 휨을 억제 내지 방지할 수 있다.

또한, 복수의 지주(31a, 31b)는 웨이퍼(w)의 이동 적재 방향에 대해, 전방측의 좌우의 지주(31b)와, 안측의 좌우의 지주(31a)로 이루어져 있고, 전방측의 좌우의 지주(31b)에는 환상판용 지지부(33)의 안측부의 상방에 단차가 있는 가이드 홈(37)이 형성되어 있고, 각 환상판(30)의 직경은 양 가이드 홈(37) 사이의 폭(wb)보다도 큰 한편, 각 환상판(30)의 양측부에는 양 가이드 홈(37) 사이의 폭(wb)으로 절단된 절결 평행부(38)가 형성되어 있고, 각 환상판(30)에는 당해 환상판(30)을 안측 좌우의 지주(31a)의 환상판용 지지부(33)의 안측부에 닿게 하였을 때에, 당해 환상판(30)을 가이드 홈(37)으로부터 환상판용 지지부(33)로 떨어뜨리기 위한 절결 부(40)가 형성되어 있다. 이로 인해, 환상판(30)을 지주(31a, 31b)에 대해 착탈 가능하게 용이하게 설치하여 유지할 수 있고, 진동 등에 의해 지주(31a, 31b)로부터 환상판(30)이 탈락되는 것도 방지할 수 있다.

지주(31a, 31b)에 환상판(30)이 착탈 가능하게 설치되어 있으므로, 지주에 환상판을 용접으로 설치한 것과 달리, 열영향(변형)을 받기 어렵고, 따라서 협소 피치를 용이하게 실현할 수 있다. 또한, 절결부(40)에는 이동 적재 방향의 여유(41)가 형성되어 있어, 그 여유분만큼 환상판(30)을 전방으로 당김으로써 환상판(30)이 위치 결정되는 구성이 채용되어 있으므로, 환상판(30)의 설치 정밀도를 높게 확보할 수 있다.

여기서, 포크(16)의 상면에는 웨이퍼(w)를 그 대략 중앙부와 후방부만으로 수평으로 지지하는 지지 돌기부(25)가 설치되어 있어, 포크(16)의 선단부에서는 웨이퍼(w)의 하중이 지지되고 있지 않다. 이에 의해, 포크(16)의 선단부측의 휨량이 저감된다. 따라서, 당해 휨을 억제하기 위해 포크(16)의 두께를 두껍게 해 둘 필요가 없고, 즉 포크의 두께도 저감시킬 수 있다. 이와 같이, 포크(16)의 휨량 및 두께를 저감시킬 수 있음으로써, 보다 좁은 피치의 보트로의 이동 적재가 가능해지므로, 종형 열처리 장치(1)에 있어서의 1보트당의 웨이퍼의 처리 매수를 대폭으로 증대시킬 수 있다.

또한, 포크(16)에 있어서의 대략 중앙부의 지지 돌기부(25)보다 선단부측의 하면에 단차를 형성하여, 당해 선단부측의 영역의 두께(tc)를 다른 부분의 두께(ta, tb)보다도 얇게 형성한 것에 의해서도, 포크(16)의 두께가 저감되어 있다. 또한, 본 예에서는 포크(16)의 중간부의 하면에도 단차(42)를 설치하여, 포크(16)의 두께를 기단부측으로부터 단계적으로 얇게 형성한 것에 의해서도, 포크(16)의 두께가 더욱 저감되어 있다. 이에 의해, 더욱 협소 피치의 보트로의 이동 적재가 가능하게 되어 있다.

또한, 지지 돌기부(25)가 PEEK재에 의해 편평한 소원 형상으로 형성되어 있으므로, 포크(16)의 실질적 두께의 증대를 수반하지 않고, 웨이퍼(w)를 소면적 또는 점접촉으로 안정적으로 지지하는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 포크(16)가 평면 대략 U자 형상이고, 그 상면의 좌우의 2개소에 대략 중앙의 지지 돌기부(25)가 설치되고, 기단부측의 중앙 1개소에 후방부의 지지 돌기부(25)가 설치되어 있음으로써, 웨이퍼(w)를 3점 지지에 의해 안정적으로 지지할 수 있도록 되어 있다.

포크(16)의 선단 상면에 웨이퍼(w)의 주연부를 선단 방향 및 좌우 방향으로 이동하지 않도록 규제하는 규제편(27)이 설치되어 있고, 포크(16)의 기단부측에 규제편(27)과의 사이에서 웨이퍼(w)를 파지하는 진퇴 이동 가능한 파지 기구(28)가 설치되어 있음으로써, 두께가 얇은 포크이면서도 웨이퍼(w)를 확실하게 파지하여 고속으로 반송할 수 있다. 이에 의해, 처리 능력의 향상이 도모된다.

이상과 같이 하여, 보트(10)로의 웨이퍼(w)의 이동 적재가 종료되면, 덮개체(6)의 상승에 의해 당해 보트(10)가 열처리노(3) 내로 반입된다. 그리고, 소정의 온도, 소정의 압력 및 소정의 가스 분위기 하에서 웨이퍼에 열처리가 실시된다. 열처리가 종료되면, 덮개체(6)의 하강에 의해 보트(10)가 열처리노(3) 내로부터 로딩 에어리어(11) 내로 반출된다. 그리고, 이동 적재 기구(17)에 의해, 상기와는 반대의 수순으로 보트(10)로부터 수납 용기(13)로 처리 완료된 웨이퍼가 이동 적재된다.

이상, 본 발명의 일 실시 형태를, 도면을 참조하면서 상세하게 서술해 왔지만, 본 발명은 상기 실시 형태로 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서의 다양한 설계 변경 등이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태인 종형 열처리 장치를 개략적으로 도시하는 종단면도.

도 2a는 이동 적재판의 평면도.

도 2b는 이동 적재판의 측면도.

도 3은 보트의 상부를 도시하는 부분적 정면도.

도 4는 보트의 하부를 도시하는 부분적 사시도.

도 5a는 도 4의 A부 확대도.

도 5b는 도 4의 B부 확대도.

도 6의 (a)는 환상판의 평면도.

도 6의 (b)는 환상판의 정면도.

도 7a는 보트의 지주에 대한 환상판의 설치 방법을 설명하기 위한 설명도.

도 7b는 보트의 지주에 대한 환상판의 설치 방법을 설명하기 위한 설명도.

도 8a는 위치 결정 전의 도 7b의 C부의 확대 평면도.

도 8b는 위치 결정 후의 도 7b의 C부의 확대 평면도.

도 8c는 위치 결정 후의 도 8b의 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 종형 열처리 장치

2 : 하우징

3 : 열처리노

4 : 노구

5 : 반응관

6 : 덮개

7 : 히터

8 : 베이스 플레이트

9 : 보온통

10 : 보트

11 : 로딩 에어리어

12 : 승강 기구

13 : 수납 용기

14 : 적재대

15 : 도어 기구

16 : 포크

17 : 이동 적재 기구

18 : 보관 선반부

19 : 셔터 기구

20 : 정렬 장치

22 : 승강 아암

23, 24 : 이동체

Claims

복수매의 피처리 기판을 상하 방향으로 소정의 간격으로 지지 가능한 기판 지지구와,

복수매의 피처리 기판을, 상기 기판 지지구와 복수의 피처리 기판을 수납 가능한 수납 용기 사이에서 이동 적재하는 이동 적재 기구와,

상기 기판 지지구채로 내부로 반입되는 피처리 기판을 열처리하는 열처리노를 구비하고,

상기 기판 지지구는,

피처리 기판을 둘러싸도록 간격을 두고 배치된 복수의 지주와,

상기 복수의 지주에 상하 방향으로 다단으로 설치된, 피처리 기판 및 환상판의 주연부를 소정의 간격으로 교대로 지지하기 위한 기판용 지지부 및 환상판용 지지부와,

상기 환상판용 지지부에 의해 지지되는 복수의 환상판을 갖고 있고,

상기 환상판의 각각은 피처리 기판의 이동 적재 방향으로부터 볼 때, 상기 지주에 지지되는 부분의 두께보다도 중간부의 두께가 얇게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 종형 열처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 복수의 지주는 피처리 기판의 이동 적재 방향에 대해, 전방측의 좌우의 지주와, 안측의 좌우의 지주로 이루어져 있고,

상기 전방측의 좌우의 지주에는 각 환상판용 지지부의 안측부의 상방에, 단차가 있는 가이드 홈이 형성되어 있고,

상기 환상판의 각각에는 당해 환상판을 상기 가이드 홈 상을 슬라이드시켜 상기 안측 좌우의 지주의 환상판용 지지부의 안측부에 닿게 하였을 때에, 당해 환상판을 상기 가이드 홈으로부터 상기 환상판용 지지부로 떨어뜨리기 위한 절결부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 종형 열처리 장치.
제2항에 있어서, 상기 절결부에는 이동 적재 방향의 여유가 형성되어 있고,

상기 환상판용 지지부는 상기 여유분만큼 상기 환상판을 전방으로 당김으로써, 당해 환상판을 위치 결정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 종형 열처리 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 환상판의 직경은 상기 좌우의 지주의 양 가이드 홈 사이의 폭보다도 큰 한편, 상기 환상판의 양측부에, 상기 양 가이드 홈 사이의 폭보다 작은 폭을 유지하는 절결 평행부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 종형 열처리 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지주는 상기 환상판 지지부에 지지되는 환상판의 둘레 방향의 길이보다도, 반경 방향의 길이의 쪽이 짧은 대략 사각형의 단면을 갖고 있고,

상기 기판용 지지부와 상기 지주를 맞춘 구조체의 단면의 형상은 대략 L자 형상인 것을 특징으로 하는, 종형 열처리 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지주와는 반대측의 환상판의 내측 테두리부에는 절입부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 종형 열처리 장치.
복수매의 피처리 기판을 상하 방향으로 소정의 간격으로 지지 가능한 기판 지지구이며,

피처리 기판을 둘러싸도록 간격을 두고 배치된 복수의 지주와,

상기 복수의 지주에 상하 방향으로 다단으로 설치된, 피처리 기판 및 환상판의 주연부를 소정의 간격으로 교대로 지지하기 위한 기판용 지지부 및 환상판용 지지부와,

상기 환상판용 지지부에 의해 지지되는 복수의 환상판을 구비하고,

상기 환상판의 각각은 피처리 기판의 이동 적재 방향으로부터 볼 때, 상기 지주에 지지되는 부분의 두께보다도 중간부의 두께가 얇게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 기판 지지구.
제7항에 있어서, 상기 복수의 지주는 피처리 기판의 이동 적재 방향에 대해, 전방측의 좌우의 지주와, 안측의 좌우의 지주로 이루어져 있고,

상기 전방측의 좌우의 지주에는 각 환상판용 지지부의 안측부의 상방에, 단차가 있는 가이드 홈이 형성되어 있고,

상기 환상판의 각각에는 당해 환상판을 상기 가이드 홈 상을 슬라이드시켜 상기 안측 좌우의 지주의 환상판용 지지부의 안측부에 닿게 하였을 때에, 당해 환상판을 상기 가이드 홈으로부터 상기 환상판용 지지부로 떨어뜨리기 위한 절결부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 기판 지지구.
제8항에 있어서, 상기 절결부에는 이동 적재 방향의 여유가 형성되어 있고,

상기 환상판용 지지부는 상기 여유분만큼 상기 환상판을 전방으로 당김으로써, 당해 환상판을 위치 결정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 기판 지지구.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 환상판의 직경은 상기 좌우의 지주의 양 가이드 홈 사이의 폭보다도 큰 한편, 상기 환상판의 양측부에, 상기 양 가이드 홈 사이의 폭보다 작은 폭을 유지하는 절결 평행부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 기판 지지구.
제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지주는 상기 환상판 지지부에 지지되는 환상판의 둘레 방향의 길이보다도, 반경 방향의 길이의 쪽이 짧은 대략 사각형의 단면을 갖고 있고,

상기 기판용 지지부와 상기 지주를 맞춘 구조체의 단면의 형상은 대략 L자 형상인 것을 특징으로 하는, 기판 지지구.
제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지주와는 반대측의 환상판의 내측 테두리부에는 절입부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 기판 지지구.