JP2952748B2

JP2952748B2 - 熱処理装置

Info

Publication number: JP2952748B2
Application number: JP6289537A
Authority: JP
Inventors: 智行石橋; 義治福山
Original assignee: KOYO RINDOBAAGU KK
Current assignee: KOYO RINDOBAAGU KK
Priority date: 1994-11-24
Filing date: 1994-11-24
Publication date: 1999-09-27
Anticipated expiration: 2014-09-27
Also published as: JPH08148503A; TW263604B; KR960019593A; KR100204942B1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、薄板状被処理物、た
とえば半導体ウェハに、酸化膜の形成、ドーパントの拡
散、アニールあるいはＣＶＤ等の熱処理を施す装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来、こ
の種熱処理装置として、密閉ケーシング内に、密閉ケー
シングの壁に形成されたカセット出入口を通して搬入さ
れる半導体ウェハ保持カセットを受け取るとともに、熱
処理済半導体ウェハを保持したカセットを搬出のために
待機させるカセット受け渡し手段と、同一垂直軸線上に
上下方向に所定間隔をおいて配置された複数のカセット
載置用ターンテーブルを備えているカセットストッカ
と、カセット受け渡し手段とカセットストッカとの間で
カセットを移載するとともにカセットストッカのターン
テーブル間でカセットを移載するカセット移載手段と、
下端が開口するとともに上端が閉鎖された１つの縦型熱
処理炉、および複数の半導体ウェハを保持するようにな
されておりかつ縦型熱処理炉の下方に配置されて上昇時
に熱処理炉内に挿入される昇降自在のボートよりなる熱
処理手段と、カセットストッカと熱処理手段のボートと
の間で半導体ウェハを移載するウェハ移載手段とが設け
られており、カセットストッカのすべてのターンテーブ
ルが１つの垂直回転軸に固定され、同時に駆動されて回
転するようになされているものが知られている。この従
来の熱処理装置では、カセットストッカが同一垂直軸線
上に上下方向に所定間隔をおいて配置された複数のカセ
ット載置用ターンテーブルを備えているので、床面積を
小さくしても数多くのカセットをストックしておくこと
が可能になる。

【０００３】カセットに保持されて密閉ケーシング内に
搬入され、カセットストッカに蓄えられる半導体ウェハ
には、製品用半導体ウェハの他に、モニタ用半導体ウェ
ハ、補充用半導体ウェハ、ダミー用半導体ウェハがあ
り、それぞれ別々のカセットに保持されている。モニタ
用半導体ウェハは、製品用半導体ウェハと一緒に熱処理
を行なった後、製品用半導体ウェハとは別個に熱処理を
評価するために用いられるものである。補充用半導体ウ
ェハは、カセットに所定数の製品用半導体ウェハが保持
されていないことがあり、この場合ボートに所定数の製
品用半導体ウェハを搭載して熱処理を施すことができな
くなるとともに、熱処理炉内での熱処理の均一性の保証
ができなくなるため、ボートに補充されるものである。
ダミー用半導体ウェハは、熱処理炉の上端部および下端
部では温度が不均一になって所望の熱処理を施すことが
できなくなるため、これを防止する目的でボートの上端
部および下端部に搭載されるものである。

【０００４】このような熱処理装置を用いての半導体ウ
ェハの熱処理は次のようにして行なわれる。すなわち、
まず、複数の半導体ウェハ保持カセットを、順次密閉ケ
ーシングの壁に形成されたカセット出入口を通してその
内部に搬入し、カセット受け渡し手段に受け取らせた
後、カセット移載手段によりカセットストッカの最下段
のターンテーブルを除いた他のターンテーブル上に移載
する。

【０００５】ついで、最初にボートに搭載すべき半導体
ウェハを保持している第１のカセットがカセット移載手
段への受け渡し位置にくるようにカセットストッカの垂
直回転軸を回転させてすべてのターンテーブルを同時に
回転させ、第１のカセットをカセット移載手段により最
下段のターンテーブルに移載する。

【０００６】ついで、すべてのターンテーブルを回転さ
せて最下段のターンテーブルに載置された第１のカセッ
トをウェハ移載手段への受け渡し位置に来させる。そし
て、ウェハ移載手段により半導体ウェハをボートに移載
する。また、第１のカセットからボートへの半導体ウェ
ハの移載時に、２番目にボートに搭載すべき半導体ウェ
ハを保持している第２のカセットがカセット移載手段へ
の受け渡し位置にあれば、第１のカセットからボートへ
の半導体ウェハの移載と同時に第２のカセットをカセッ
ト移載手段により最下段のターンテーブルに移載する。
第２のカセットがカセット移載手段への受け渡し位置に
なければ、第１のカセットからボートへの半導体ウェハ
の移載が終了した後にすべてのターンテーブルを回転さ
せ、第２のカセットをカセット移載手段への受け渡し位
置に来させた後カセット移載手段により最下段のターン
テーブルに移載させる。

【０００７】ついで、すべてのターンテーブルを回転さ
せて第２のカセットをウェハ移載手段への受け渡し位置
に来させた後、ウェハ移載手段により半導体ウェハを第
２のカセットからボートに移載する。このとき、空にな
った第１のカセットはカセット移載手段への受け渡し位
置にくるので、最下段以外のターンテーブルにおけるカ
セット移載手段への受け渡し位置に臨んだ部分がカセッ
トが載せられていない空き部分となっていれば、第２の
カセットからウェハ移載手段によりボートに半導体ウェ
ハを移載するのと同時に第１のカセットをカセット移載
手段により上記ターンテーブルの空き部分に移載する。
また、最下段以外のターンテーブルにおけるカセット移
載手段への受け渡し位置に臨んだ部分がカセットが載せ
られていない空き部分となっていなければ、第２のカセ
ットからウェハ移載手段によりボートに半導体ウェハを
移載する作業が終了した後に、カセット移載手段で空に
なった第１のカセットを保持しておいてすべてのターン
テーブルを回転させ、最下段以外のターンテーブルの空
き部分をカセット移載手段への受け渡し位置に来させ、
第２のカセットをこの空き部分にのせる。このような作
業を繰返して、所定数の半導体ウェハをボートに搭載し
た後、ボートを上昇させて熱処理炉内に挿入し、熱処理
を行なう。

【０００８】熱処理が施された半導体ウェハのカセット
への搭載および密閉ケーシング内からの搬出は、ほぼ上
記と逆の態様で行なわれる。

【０００９】しかしながら、上述した従来の熱処理装置
では、次のような問題があった。すなわち、カセットス
トッカのすべてのターンテーブルが１つの垂直回転軸に
固定され、同時に駆動されて回転するようになされてい
るので、上述したように、第１のカセットからのボート
への半導体ウェハの移載時に、第２のカセットがカセッ
ト移載手段への受け渡し位置にない場合や、最下段以外
のターンテーブルにおけるカセット移載手段への受け渡
し位置に臨んだ部分がカセットが載せられていない空き
部分となっていない場合には、最下段のターンテーブル
と他のターンテーブルとの間のカセットの移載作業を、
カセットとボートとの間の半導体ウェハの移載作業と同
時に行うことができない。したがって、これらの作業に
時間がかかり、ひいては密閉ケーシング内への搬入から
搬出までの間に多くの時間がかかって、スループットが
低くなるという問題があった。

【００１０】また、従来、この種熱処理装置として、密
閉ケーシング内に、密閉ケーシングの壁に形成されたカ
セット出入口を通して搬入される半導体ウェハ保持カセ
ットを受け取るとともに、熱処理済半導体ウェハを保持
したカセットを搬出のために待機させるカセット受け渡
し手段と、同一垂直軸線上に上下方向に所定間隔をおい
て配置された複数のカセット載置用ターンテーブルを備
えているカセットストッカと、カセット受け渡し手段と
カセットストッカとの間でカセットを移載するとともに
カセットストッカのターンテーブル間でカセットを移載
するカセット移載手段と、下端が開口するとともに上端
が閉鎖された１つの縦型熱処理炉、および複数の半導体
ウェハを保持するようになされておりかつ縦型熱処理炉
の下方に配置されて上昇時に熱処理炉内に挿入される昇
降自在のボートよりなる熱処理手段と、カセットストッ
カと熱処理手段のボートとの間で半導体ウェハを移載す
るウェハ移載手段とが設けられており、ウェハ移載手段
が、上下動自在であるとともに水平面内で移動自在であ
り、かつ上下方向に所定間隔をおいて並列状に設けられ
てそれぞれ１枚の半導体ウェハを載せうる複数のフィン
ガを有する移載部材だけを備えているものが考えられて
いる。

【００１１】しかしながら、この従来の熱処理装置で
は、次のような問題があった。すなわち、モニタ用半導
体ウェハや補充用半導体ウェハをボートに移載するとき
には、複数のフィンガのうちのいずれか１つのフィンガ
にこれらの半導体ウェハを載せてボートに移載する必要
がある。ところが、ボートのこれらに隣り合う部分には
既に半導体ウェハが搭載されているので、他のフィンガ
がこれらの半導体ウェハに干渉し、作業を迅速に行えな
くなってスループットが低くなる。しかも、他のフィン
ガが既に搭載されている半導体ウェハに触れたりする
と、半導体ウェハが傷付いたり、発塵を起こしたりす
る。

【００１２】この発明の目的は、上記問題を解決した熱
処理装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明による熱処理装
置は、密閉ケーシング内に、密閉ケーシングの壁に形成
されたカセット出入口を通して搬入される薄板状被処理
物保持カセットを受け取るとともに、熱処理済薄板状被
処理物を保持したカセットを搬出のために待機させるカ
セット受け渡し手段と、同一垂直軸線上に上下方向に所
定間隔をおいて配置された複数のカセット載置用ターン
テーブルを備えているカセットストッカと、カセット受
け渡し手段とカセットストッカとの間でカセットを移載
するとともにカセットストッカのターンテーブル間でカ
セットを移載するカセット移載手段と、下端が開口する
とともに上端が閉鎖された１つの縦型熱処理炉、および
複数の薄板状被処理物を保持するようになされておりか
つ縦型熱処理炉の下方に配置されて上昇時に熱処理炉内
に挿入される昇降自在のボートよりなる熱処理手段と、
カセットストッカと熱処理手段のボートとの間で薄板状
被処理物を移載する被処理物移載手段とが設けられてお
り、密閉ケーシング内が、仕切り壁により、カセット受
け渡し手段、カセットストッカおよびカセット移載手段
が配されている第１室と、第１室の上部側方に位置し、
かつ縦型熱処理炉が配されている第２室と、第２室の下
方で第１室の側方に位置し、かつ被処理物移載手段が配
されるとともに下降位置にあるボートが位置させられる
第３室とに仕切られ、第１室と第３室とを仕切る垂直仕
切り壁に被処理物移載用の開口が形成されるとともに、
この開口に、開口を気密状に閉鎖しうるドアが設けら
れ、ドアを開いた状態で、被処理物移載手段によりカセ
ットストッカのカセットと下降位置にあるボートとの間
で被処理物の移載が行われるようになされている熱処理
装置において、カセットストッカのすべてのターンテー
ブルが上下２つの群に分けられ、上側の群に２以上のタ
ーンテーブルがあり、下側の群に１以上のターンテーブ
ルがあり、両群のターンテーブルがそれぞれ同時に駆動
されて回転するようになされるとともに、上側の群のタ
ーンテーブルと下側の群のターンテーブルとが別個に駆
動されて回転するようになされており、下側の群のター
ンテーブルが複数のカセット載置部を備え、下側の群の
ターンテーブルにおける１つのカセット載置部が被処理
物移載手段との受け渡し位置に位置しているときに、他
の１つのカセット載置部がカセット移載手段との受け渡
し位置に位置するようになされているものである。

【００１４】上記熱処理装置において、カセットストッ
カの上側のターンテーブル群に、ボートに積載可能な薄
板状被処理物の数の２倍以上の数の薄板状被処理物を保
持しうる数のカセットを収容しうるようになされている
ことがある。

【００１５】

【作用】上述のように構成された熱処理装置によれば、
薄板状被処理物の熱処理は次のようにして行なわれる。

【００１６】すなわち、まず、複数の薄板状被処理物保
持カセットを、順次密閉ケーシングの壁に形成されたカ
セット出入口を通してその内部に搬入してカセット受け
渡し手段に受け取らせた後、カセット移載手段によりカ
セットストッカの上側のターンテーブル群の各ターンテ
ーブル上に移載する。

【００１７】ついで、最初にボートに搭載すべき薄板状
被処理物を保持している第１のカセットがカセット移載
手段への受け渡し位置にくるように上側の群のすべての
ターンテーブルを回転させ、第１のカセットをカセット
移載手段により下側の群のターンテーブルに移載する。

【００１８】ついで、下側の群のすべてのターンテーブ
ルを回転させて第１のカセットをウェハ移載手段への受
け渡し位置に来させた後、ウェハ移載手段により薄板状
被処理物をボートに移載する。このとき、２番目にボー
トに搭載すべき薄板状被処理物を保持している第２のカ
セットがカセット移載手段への受け渡し位置になけれ
ば、第１のカセットからボートへの半導体ウェハの移載
の間に、上側の群のすべてのターンテーブルを回転さ
せ、第２のカセットをカセット移載手段への受け渡し位
置に来させてからカセット移載手段により下側の群のタ
ーンテーブルに移載させる。

【００１９】ついで、第１のカセットからボートへの半
導体ウェハの移載が終了した後、下側の群のターンテー
ブルを回転させて第２のカセットをウェハ移載手段への
受け渡し位置に来させ、ウェハ移載手段により薄板状被
処理物をボートに移載する。このとき、空になった第１
のカセットはカセット移載手段への受け渡し位置にく
る。そして、上側の群のいずれかのターンテーブルにお
けるカセット移載手段への受け渡し位置に臨んだ部分が
カセットが載せられていない空き部分となっていなけれ
ば、第２のカセットからウェハ移載手段によりボートに
薄板状被処理物を移載している間に、上側の群のターン
テーブルを回転させてそのいずれかのターンテーブルの
空き部分をカセット移載手段への受け渡し位置に来さ
せ、カセット移載手段により第１のカセットをこの空き
部分にのせる。このような作業を繰返して、所定数の半
導体ウェハをボートに搭載した後、ボートを上昇させて
熱処理炉内に挿入し、熱処理を行なう。

【００２０】したがって、第１のカセットからのボート
への半導体ウェハの移載時に、第２のカセットがカセッ
ト移載手段への受け渡し位置にない場合や、上側の群の
いずれかのターンテーブルにおけるカセット移載手段へ
の受け渡し位置に臨んだ部分がカセットが載せられてい
ない空き部分となっていない場合にも、下側の群のター
ンテーブルと上側の群のターンテーブルとの間のカセッ
トの移載作業を、カセットとボートとの間の半導体ウェ
ハの移載作業と同時に行うことができる。

【００２１】カセットストッカの上側のターンテーブル
群に、ボートに積載可能な薄板状被処理物の数の２倍以
上の数の薄板状被処理物を保持しうる数のカセットを収
容しうるようになされていると、熱処理炉中での熱処理
作業を２度続けて行うことができ、その結果熱処理済半
導体ウェハを保持したカセットの次の工程への搬送を、
たとえば自動誘導台車で行なう場合、自動誘導台車が密
閉ケーシングに来るまでの待ち時間をなくしたり、ある
いは短縮したりすることができる。すなわち、自動誘導
台車は他の用途にも供されているので、密閉ケーシング
に来るのに時間がかかることがあるが、熱処理炉中での
熱処理作業を２度続けて行うことができると、自動誘導
台車が密閉ケーシングに来るまでの時間を熱処理に利用
することができる。

【００２２】

【実施例】以下、この発明の実施例を、図面を参照して
説明する。

【００２３】この実施例は、この発明による熱処理装置
を、半導体ウェハの熱処理に適用したものである。

【００２４】図１〜図３は熱処理装置の全体構成を示
し、図４〜図７はその要部の構成を示す。以下の説明に
おいて、図２の上下、左右をそれぞれ上下、左右という
ものとする。また、図３の下側を前、上側を後というも
のとする。

【００２５】図１〜図３において、熱処理装置は、左側
壁における高さの中央部よりも若干下方の位置に複数、
たとえば２つのカセット(C) が横に並んで通過しうるカ
セット出入口(2) が形成された直方体状密閉ケーシング
(1) を備えている。密閉ケーシング(1) のカセット出入
口(2) には、上下動自在でかつカセット出入口(2) を気
密状に閉鎖しうるドア(3) が設けられている。密閉ケー
シング(1) には、その内部を左右に区切る垂直仕切り壁
(4) と、垂直仕切り壁(4) よりも右方の部分を上下に区
切る水平仕切り壁(5) とが設けられている。ここで、密
閉ケーシング(1) 内における垂直仕切り壁(4) よりも左
側の部分を第１室(6) 、垂直仕切り壁(4) よりも右方で
かつ水平仕切り壁(5) よりも上方の部分を第２室(7) 、
垂直仕切り壁(4) よりも右方でかつ水平仕切り壁(5) よ
りも下方の部分を第３室(8) というものとする。垂直仕
切り壁(4) における第１室(6) と第３室(8) とを区切る
部分に、ウェハ移載用の小さな開口(9) が形成され、こ
の開口(9) に、開口(9) を気密状に閉鎖しうるアイソレ
ーションドア(11)が設けられている。

【００２６】密閉ケーシング(1) の第１室(6) 内の下部
に、カセット出入口(2) を通して搬入される複数、たと
えば２つの半導体ウェハ保持カセット(C) を受け取ると
ともに、熱処理済半導体ウェハ(W) （薄板状被処理物）
を保持した複数、たとえば２つのカセット(C) を搬出の
ために待機させるカセット受け渡し手段(12)が設けられ
ている。カセット受け渡し手段(12)は、カセット出入口
(2) の近傍に設けられた回動自在の受け渡し部材(12a)
と、受け渡し部材(12a) の下方に配置されているハウジ
ング(10)内に設けられた受け渡し部材(12a) の駆動源
（図示略）とを備えている。受け渡し部材(12a) は、カ
セット出入口(2) を通して搬入され、かつ複数の半導体
ウェハ(W) を垂直状態で保持している複数、たとえば２
つのカセット(C) を、半導体ウェハ(W) が水平となるよ
うに９０度回転させて姿勢を変えうるようになってい
る。これとは逆に、受け渡し部材(12a) は、熱処理の施
された複数の半導体ウェハ(W) を水平状態で保持してい
る複数、たとえば２つのカセット(C) を半導体ウェハ
(W) が垂直となるように９０度回転させて姿勢を変えて
搬出のために待機させうるようになっている。また、カ
セット受け渡し手段(12)は、カセット出入口(2) を通し
て搬入されてきたカセット(C) に保持されている半導体
ウェハ(W) の枚数を検出し、設定されているデータと比
較してから後述するカセットストッカ(15)に送り出すよ
うになっている。

【００２７】カセット受け渡し手段(12)には、その上方
に配置されたフィルタ(14)を通してクリーンエアが下向
きに吹付けられるようになっており、垂直状態となって
いる半導体ウェハ(W) にパーティクルが付着しないよう
になされている。なお、熱処理装置はクリーンルームに
設置されるものであり、フィルタ(14)を通して下向きに
吹付けられるクリーンエアの働きにより、ドア(3) を開
いたさいのクリーンルーム内のエアの密閉ケーシング
(1) 内への流入を防止している。また、カセット受け渡
し手段(12)の駆動源が収納されているハウジング(10)内
は強制排気されており、駆動源で発生したパーティクル
がハウジング(10)の外側に飛散することがないようにな
っている。

【００２８】カセット受け渡し部材(12a) の駆動源のハ
ウジング(10)内には、搬入されてきたカセット(C) に保
持されている半導体ウェハ(W) のオリエンテーションフ
ラットを合わせるオリエンテーションフラット合わせ装
置(13)が上下動自在に配置されている。

【００２９】密閉ケーシング(1) の第１室(6) 内におけ
るカセット受け渡し手段(12)の右方の部分に、カセット
ストッカ(15)が設けられている。カセットストッカ(15)
は、同一垂直軸線上に上下方向に所定間隔をおいて配置
された複数のターンテーブル(16A)(16B)を備えている。
カセットストッカ(15)のすべてのターンテーブル(16A)
(16B)は上下２つの群に分けられており、上側の群に５
つのターンテーブル(16A) があり、下側の群に１つのタ
ーンテーブル(16B) がある。上側の群のすべてのターン
テーブル(16A) は１つの垂直回転軸(17)に固定されてい
る。図４に示すように、垂直回転軸(17)の下端部には小
径部(17a) が形成されており、小径部(17a) はベルト伝
動機構を介してサーボモータ(18)に連結されている。す
なわち、垂直回転軸(17)の小径部(17a) およびサーボモ
ータ(18)の駆動軸にそれぞれプーリ(19)(21)が固定さ
れ、両プーリ(19)(21)にベルト(22)が掛けられている。
また、垂直回転軸(17)の小径部(17a) の周囲に間隔をお
いて、短円筒状垂直回転軸(23)が小径部(17a) と同軸上
に配置され、上下２つの軸受(24)を介して小径部(17a)
に回転自在に支持されている。短円筒状垂直回転軸(23)
に下側の群のターンテーブル(16B) が固定されている。
短円筒状垂直回転軸(23)はベルト伝動機構を介してサー
ボモータ(25)に連結されている。すなわち、短円筒状垂
直回転軸(23)およびサーボモータ(25)の駆動軸にそれぞ
れプーリ(26)(27)が固定され、両プーリ(26)(27)にベル
ト(28)が掛けられている。このようにして、各群のター
ンテーブル(16A)(16B)が同時に駆動されて回転するよう
になされるとともに、上側の群のターンテーブル(16A)
と下側の群のターンテーブル(16B) とが別個に駆動され
て回転するようになされている。

【００３０】なお、サーボモータ(18)(25)、プーリ(19)
(21)(26)(27)、ベルト(22)(28)等の垂直回転軸(17)およ
び短円筒状垂直回転軸(23)の駆動源を収納したハウジン
グ(29)内は強制排気されており、駆動源で発生したパー
ティクルがハウジング(29)の外部に飛散することがない
ようになっている。

【００３１】上側の群の各ターンテーブル(16A) の周縁
には円周方向に等角度間隔で４つの切欠き(31A) が形成
されており、これらの切欠き(31A) と対応する位置がそ
れぞれカセット載置部となされている。また、下側の群
のターンテーブル(16B) の周縁には円周方向に１８０度
の間隔をおいて２つの切欠き(31B) が形成されており、
これらの切欠き(31B) と対応する位置がそれぞれカセッ
ト載置部となされている。そして、上側の群の各ターン
テーブル(16A) においては、左方を向いているカセット
載置部が後述するカセット移載手段(33)との受け渡し位
置に位置していることになる。また、下側の群のターン
テーブル(16B) においては、左方を向いているカセット
載置部がカセット移載手段(33)との受け渡し位置に位置
していることになり、右方を向いているカセット載置部
が後述するウェハ移載手段(46)との受け渡し位置に位置
していることになる。

【００３２】また、カセットストッカ(15)には、その後
方に配置されたフィルタ(32)を通してクリーンエアが前
向きに吹付けられるようになっており、水平状態となっ
ている半導体ウェハ(W) にパーティクルが付着しないよ
うになされている。

【００３３】密閉ケーシング(1) の第１室(6) 内におけ
るカセット受け渡し手段(12)とカセットストッカ(15)と
の間の部分に、カセット受け渡し手段(12)とカセットス
トッカ(15)との間でカセット(C) を移載するとともにカ
セットストッカ(15)の上側の群のターンテーブル(16A)
と下側の群のターンテーブル(16B) との間でカセット
(C) を移載するカセット移載手段(33)が設けられてい
る。カセット移載手段(33)は、上下動するエレベータ(3
4)と、エレベータ(34)上に前後方向に移動自在に設けら
れ、かつ垂直軸線の周りに回転自在であるとともに水平
方向に伸縮しうるアーム(35a) を有するカセット移載ロ
ボット(35)とを備えている。図５に示すように、カセッ
ト移載ロボット(35)のアーム(35a) の先端にはカセット
保持部材(36)が取付けられている。カセット保持部材(3
6)の上面には、カセット(C) 位置を決めるための複数の
突起(37)が上方突出状に設けられている。カセット移載
手段(33)には、その上方に配置されたフィルタ(38)を通
してクリーンエアが下向きに吹付けられるようになって
おり、パーティクルが半導体ウェハ(W) に付着しないよ
うになされている。また、図示は省略したが、カセット
移載手段(33)の駆動源はハウジングに収納されており、
ハウジング内が強制排気されることによって駆動源で発
生したパーティクルがハウジングの外部に飛散すること
はないようになっている。

【００３４】なお、密閉ケーシング(1) の第１室(6) 内
には、３つのフィルタ(14)(32)(38)を通してクリーンエ
アが吹付けられるようになっているが、これらのクリー
ンエアの流れが干渉しないように、それぞれの吹付け圧
力が調整されている。

【００３５】密閉ケーシング(1) 内の垂直仕切り壁(4)
よりも右方の部分に、下端が開口するとともに上端が閉
鎖された１つの縦型熱処理炉(41)、および複数の半導体
ウェハ(W) を保持するようになされておりかつ縦型熱処
理炉(41)の下方に配置されて上昇時に熱処理炉(41)内に
挿入される昇降自在のボート(42)よりなる熱処理手段が
設けられている。

【００３６】縦型熱処理炉(41)は、下端が開口するとと
もに上端が閉鎖された石英製プロセスチューブ(43)と、
プロセスチューブ(43)の周囲に配置されたヒータ（図示
略）とを備えており、密閉ケーシング(1) の第２室(7)
内に配置されている。プロセスチューブ(43)の下端部は
水平仕切り壁(5) を貫通してその下方の第３室(8) 内に
突出している。また、プロセスチューブ(43)の下端に
は、ボート(42)が下降位置にあるときにプロセスチュー
ブ(43)の下端開口を閉鎖するシャッタ(44)が設けられて
いる。ボート(42)は上下動するエレベータ(45)上に設け
られており、下降位置において密閉ケーシング(1) の第
３室(8) 内に位置するようになっている。なお、ボート
(42)には、たとえば１７０枚の半導体ウェハ(W) が搭載
可能である。

【００３７】密閉ケーシング(1) の第３室(8) 内におけ
る下降位置にあるボート(42)よりも左方の部分に、カセ
ットストッカ(15)の下側の群のターンテーブル(16B) と
熱処理手段のボート(42)との間で半導体ウェハ(W) を移
載するウェハ移載手段(46)（薄板状被処理物移載手段）
が設けられている。ウェハ移載手段(46)は、上下動する
エレベータ(47)と、エレベータ(47)上に設けられたウェ
ハ移載ロボット(48)とを備えている。図６に示すよう
に、ウェハ移載ロボット(48)は、１つの垂直軸線の周り
に回転自在であるとともに水平方向に伸縮しうる第１お
よび第２の２つのアーム(48a)(48b)（移載部材）を有し
ている。第１のアーム(48a) の先端には上下方向に所定
間隔をおいて並べられてそれぞれ１枚の半導体ウェハ
(W) を載せうる複数、たとえば５つのフィンガ(49)が設
けられ、第２のアーム(48b) の先端には１枚の半導体ウ
ェハ(W) を載せうる１つのフィンガ(51)が設けられてい
る（図７参照）。第２のアーム(48b) 先端のフィンガ(5
1)は、第１のアーム(48a) 先端の複数のフィンガ(49)の
うちの上端のものよりも若干上方に位置しており、互い
に干渉しないようになされている。また、ウェハ移載ロ
ボット(48)の両アーム(48a)(48b)は、半導体ウェハ(W)
の移載を行なわない待機状態では、図３に示すように、
第２のアーム(48b) 先端のフィンガ(51)が、平面から見
て第１のアーム(48a) 先端の複数のフィンガ(49)の真上
の位置に来るようになされている。さらに、両アーム(4
8a)(48b)のうちのいずれか一方のアームが半導体ウェハ
(W) の移載に用いられている場合には、同他方のアーム
は上述した待機状態のときの状態のまま保持されてい
る。なお、両アーム(48a)(48b)先端のすべてのフィンガ
(49)(51)の上面には、図６および図７に示すように、そ
れぞれ半導体ウェハ(W) の位置を決めるための複数の突
起(52)が上方突出状に設けられている。

【００３８】第３室(8) 内にはその後方に配置されたフ
ィルタ(53)を通して窒素ガスが前向きに吹出されて第３
室(8) 内が正圧となるようになされており、ウェハ移載
手段(46)のフィンガ(49)(51)に保持された半導体ウェハ
(W) にパーティクルが付着せず、しかも熱処理炉(41)内
での熱処理終了後ボート(42)が下降したさいに半導体ウ
ェハ(W) に自然酸化膜が形成されないようになされてい
る。

【００３９】このような熱処理装置を用いての半導体ウ
ェハ(W) の熱処理は次のようにして行なわれる。すなわ
ち、まず、ドア(3) を移動させてカセット出入口(2) を
開いておき、たとえば自動誘導台車により、複数、たと
えば２つの半導体ウェハ保持カセット(C) を、半導体ウ
ェハ(W) が垂直となる状態でカセット出入口(2) を通し
て密閉ケーシング(1) の第１室(6) 内に搬入し、カセッ
ト受け渡し手段(12)の受け渡し部材(12a) に受け取らせ
る。ついで、オリエンテーションフラット合わせ装置(1
3)によりカセット(C) に保持されている半導体ウェハ
(W) のオリエンテーションフラットを合わせる。その
後、受け渡し部材(12a) を回動させて半導体ウェハ(W)
が水平となるようにカセット(C) の姿勢を変え、カセッ
ト移載手段(33)によりカセットストッカ(15)の上側の群
の各ターンテーブル(16A) 上に移載する。なお、カセッ
ト受け渡し手段(12)において、カセット出入口(2) を通
して搬入されてきたカセット(C) に保持されている半導
体ウェハ(W) の枚数を検出し、設定されているデータと
比較してから、カセット移載手段(33)によりカセットス
トッカ(15)の上側の群の各ターンテーブル(16A) 上に移
載する。

【００４０】各カセット(C) には、たとえば２５枚の半
導体ウェハ(W) が保持される。また、密閉ケーシング
(1) の第１室(6) 内に搬入するカセット(C) の数は、た
とえば製品用半導体ウェハ(W) を保持したカセット(C)
が６個、補充用半導体ウェハ(W) を保持したカセット
(C) が２個、ダミー用半導体ウェハ(W) を保持したカセ
ット(C) が１個、モニター用半導体ウェハ(W) を保持し
たカセット(C) が１個の計１０個を１組としたものを２
組、合計２０個である。そして、上述した第１室(6) 内
への搬入からカセットストッカ(15)の上側の群のターン
テーブル(16A) への移載を２つずつ順次行なう。なお、
上記作業中は、開口(9) はアイソレーションドア(11)に
より閉鎖しておく。

【００４１】ついで、カセット出入口(2) をドア(3) で
閉鎖した後、アイソレーションドア(11)を開き、最初に
ボート(42)に搭載すべき半導体ウェハ(W) を保持してい
る第１のカセット(C) がカセット移載手段(33)への受け
渡し位置にくるようにカセットストッカ(15)の上側の群
のターンテーブル(16A) を回転させ、第１のカセット
(C) をカセット移載手段(33)により下側の群のターンテ
ーブル(16B) に移載する。ついで、下側の群のターンテ
ーブル(16B) を回転させてこのターンテーブル(16B) に
載置された第１のカセット(C) をウェハ移載手段(46)へ
の受け渡し位置に来させる。そして、ウェハ移載手段(4
6)により半導体ウェハ(W) を開口(9) を通してボート(4
2)に移載する。このとき、ウェハ移載手段(46)のウェハ
移載ロボット(48)の第１のアーム(48a) 先端の複数のフ
ィンガ(49)を用いて、複数の半導体ウェハ(W) を一挙に
ボート(42)に移載する。

【００４２】半導体ウェハ(W) の移載時に、２番目にボ
ート(42)に搭載すべき半導体ウェハ(W) を保持している
第２のカセット(C) がカセット移載手段(33)への受け渡
し位置にあれば、半導体ウェハ(W) のボート(42)への移
載と同時に第２のカセット(C) をカセット移載手段(33)
により下側の群のターンテーブル(16B) に移載する。第
２のカセット(C) がカセット移載手段(33)への受け渡し
位置になければ、第１のカセット(C) からボート(42)へ
の半導体ウェハ(W) の移載の間に、上側の群のすべての
ターンテーブル(16A) を回転させ、第２のカセット(C)
をカセット移載手段(33)への受け渡し位置に来させてか
らカセット移載手段(33)により下側の群のターンテーブ
ル(16B) に移載する。

【００４３】ついで、第１のカセット(C) からボート(4
2)への半導体ウェハ(W) の移載が終了すれば、下側の群
のターンテーブル(16B) を回転させて第２のカセット
(C) をウェハ移載手段(46)への受け渡し位置に来させ、
ウェハ移載手段(46)により半導体ウェハ(W) をボート(4
2)に移載する。このとき、空になった第１のカセット
(C) はカセット移載手段(33)への受け渡し位置にくる。
そして、上側の群のいずれかのターンテーブル(16A) に
おけるカセット移載手段(33)への受け渡し位置に臨んだ
部分がカセット(C) が載せられていない空き部分となっ
ていれば、第２のカセット(C) からウェハ移載手段(46)
によりボート(42)に半導体ウェハ(W) を移載するのと同
時に、第１のカセット(C) をカセット移載手段(33)によ
り上記ターンテーブル(16A) の空き部分に移載する。ま
た、上側の群のいずれかのターンテーブル(16A) におけ
るカセット移載手段(33)への受け渡し位置に臨んだ部分
がカセット(C) が載せられていない空き部分となってい
なければ、第２のカセット(C)からウェハ移載手段(46)
によりボート(42)に半導体ウェハ(W) を移載している間
に、上側の群のターンテーブル(16A) を回転させてその
いずれかのターンテーブル(16A) の空き部分をカセット
移載手段(33)への受け渡し位置に来させ、カセット移載
手段(33)により第１のカセット(C) をこの空き部分にの
せる。このような作業を繰返して、半導体ウェハ(W) を
ボート(42)に搭載する。なお、補充用半導体ウェハ(W)
やモニター用半導体ウェハ(W) は、ウェハ移載手段(46)
のウェハ移載ロボット(48)の第２のアーム(48a) 先端の
１つのフィンガ(51)を用いてボート(42)に搭載する。そ
して、所定数の半導体ウェハ(W) をボート(42)に搭載し
た後、アイソレーションドア(11)により開口(9) を閉鎖
し、ボート(42)を上昇させて熱処理炉(41)内に挿入し、
熱処理を行なう。

【００４４】熱処理が施された半導体ウェハ(W) のカセ
ット(C) への搭載および密閉ケーシング(1) 内からの搬
出は、ほぼ上記と逆の態様で行なわれる。

【００４５】上記実施例は、この発明による熱処理装置
が半導体ウェハの熱処理に適用されたものであるが、こ
れに限るものではなく、他の薄板状被処理物の熱処理に
も適用可能である。

【００４６】また、上記実施例においては、カセットス
トッカの下側の群のターンテーブルの数は１つである
が、これに限るものではなく、２以上であってもよい。
この場合、下側の群のすべてのターンテーブルを、同時
に駆動されて回転するようにしておく。

【００４７】

【発明の効果】この発明の熱処理装置によれば、上述の
ように、上側の群のターンテーブルと下側の群のターン
テーブルとの間のカセットの移載作業を、常にカセット
とボートとの間の半導体ウェハの移載作業と同時に行う
ことができる。したがって、これらの作業時間を短縮す
ることができ、ひいては密閉ケーシング内への搬入から
搬出までの間の時間を短縮することが可能となって、ス
ループットが向上する。

【００４８】また、カセットストッカの上側のターンテ
ーブル群に、ボートに積載可能な薄板状被処理物の数の
２倍以上の数の薄板状被処理物を保持しうる数のカセッ
トを収容しうるようになされていると、熱処理炉中での
熱処理作業を２度続けて行うことができ、その結果熱処
理済半導体ウェハを保持したカセットの次の工程への搬
送を、たとえば自動誘導台車で行なう場合、自動誘導台
車が密閉ケーシングに来るまでの待ち時間をなくした
り、あるいは短縮したりすることができる。したがっ
て、スループットが向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の熱処理装置の全体を示す一部を省略
した斜視図である。

【図２】この発明の熱処理装置の全体を示す垂直縦断面
図である。

【図３】この発明の熱処理装置の全体を示す水平断面図
である。

【図４】カセットストッカの下部を拡大して示す一部切
欠き正面図である。

【図５】カセット移載手段のカセット移載ロボットを示
す拡大平面図である。

【図６】ウェハ移載手段のウェハ移載ロボットを示す拡
大平面図である。

【図７】ウェハ移載手段のウェハ移載ロボットの一部分
を示す拡大側面図である。

【符号の説明】

(1) 密閉ケーシング (2) カセット出入口 (12) カセット受け渡し手段 (15) カセットストッカ (16A) ターンテーブル (16B) ターンテーブル (33) カセット移載手段 (41) 縦型熱処理炉 (42) ボート (46) ウェハ移載手段（薄板状被処理物移載
手段） (C) カセット (W) 半導体ウェハ（薄板状被処理物）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０１Ｌ 21/22 ５１１Ｈ０１Ｌ 21/22 ５１１Ｊ 21/68 21/68 ＡＴ (56)参考文献特開平６−151556（ＪＰ，Ａ) 特開平３−48439（ＪＰ，Ａ) 特開平２−139947（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−117130（ＪＰ，Ａ) 特開平２−151049（ＪＰ，Ａ) 特開平３−227036（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01L 21/324 H01L 21/22 511 H01L 21/68

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】密閉ケーシング内に、密閉ケーシングの
壁に形成されたカセット出入口を通して搬入される薄板
状被処理物保持カセットを受け取るとともに、熱処理済
薄板状被処理物を保持したカセットを搬出のために待機
させるカセット受け渡し手段と、同一垂直軸線上に上下
方向に所定間隔をおいて配置された複数のカセット載置
用ターンテーブルを備えているカセットストッカと、カ
セット受け渡し手段とカセットストッカとの間でカセッ
トを移載するとともにカセットストッカのターンテーブ
ル間でカセットを移載するカセット移載手段と、下端が
開口するとともに上端が閉鎖された１つの縦型熱処理
炉、および複数の薄板状被処理物を保持するようになさ
れておりかつ縦型熱処理炉の下方に配置されて上昇時に
熱処理炉内に挿入される昇降自在のボートよりなる熱処
理手段と、カセットストッカと熱処理手段のボートとの
間で薄板状被処理物を移載する被処理物移載手段とが設
けられており、密閉ケーシング内が、仕切り壁により、
カセット受け渡し手段、カセットストッカおよびカセッ
ト移載手段が配されている第１室と、第１室の上部側方
に位置し、かつ縦型熱処理炉が配されている第２室と、
第２室の下方で第１室の側方に位置し、かつ被処理物移
載手段が配されるとともに下降位置にあるボートが位置
させられる第３室とに仕切られ、第１室と第３室とを仕
切る垂直仕切り壁に被処理物移載用の開口が形成される
とともに、この開口に、開口を気密状に閉鎖しうるドア
が設けられ、ドアを開いた状態で、被処理物移載手段に
よりカセットストッカのカセットと下降位置にあるボー
トとの間で被処理物の移載が行われるようになされてい
る熱処理装置において、カセットストッカのすべてのターンテーブルが上下２つ
の群に分けられ、上側の群に２以上のターンテーブルが
あり、下側の群に１以上のターンテーブルがあり、両群
のターンテーブルがそれぞれ同時に駆動されて回転する
ようになされるとともに、上側の群のターンテーブルと
下側の群のターンテーブルとが別個に駆動されて回転す
るようになされており、下側の群のターンテーブルが複
数のカセット載置部を備え、下側の群のターンテーブル
における１つのカセット載置部が被処理物移載手段との
受け渡し位置に位置しているときに、他の１つのカセッ
ト載置部がカセット移載手段との受け渡し位置に位置す
るようになされている熱処理装置。
【請求項２】カセットストッカの上側のターンテーブ
ル群に、ボートに積載可能な薄板状被処理物の数の２倍
以上の数の薄板状被処理物を保持しうる数のカセットを
収容しうるようになされている請求項１記載の熱処理装
置。