JPH0348438A - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、熱処理装置に関する． （従来の技術〉 一般に、半導体製造工程においては、半導体ウエハ等の
基板を搬送する場合、カセット或いはキャリア等と称さ
れる搬送用基板保持具を用いることが多い．即ち、この
搬送用基板保持具は、半導体ウエハを複数枚例えば２５
枚規則的に収納可能に構威されている． 一方、熱処理装置によって多数の半導体ウエハをバッチ
処理するような場合、上述したような搬送用基板保持具
をそのまま用いることができないため、化学的安定性及
び耐熱性に優れた石英ガラス等から成り、複数例えば１
００〜２００枚程度の半導体ウエハを収納可能に構威さ
れた熱処理用基板保持具例えばボートを用いる必要があ
る．このため、上述したキャリアとボートとの間で半導
体ウエハの移替えを行う必要があり、従来からこのよう
な移載を行うための基板移戦機が．例えば．特開昭６０
−２３１３３７号．特開昭６１−５４６３９号公報等に
より提案されている． 近年，クリーンルーム内の無人化及び自動化が行われ．
各装置間におけるキャリアの搬送を無人搬送車により行
われることが多い．そのため．各装置には上記キャリア
の受け渡しを自動的に行う搬入搬出ボートが設けられて
いる． 一方．近年は．クリーンルームの有効利用．設置面積が
小さく且つ反応管内壁に非接触で容易にボートを搬入出
できる等の利点を有する縦型熱処理装置が多く用いられ
るようになってきた．さらに縦型熱処理装置によって処
理を行う場合ウエハの移替えを行った後、ボートを水平
から垂直に変換するための装置及び空間が必要となり、
装置が大型化、複雑化するので、ボートを垂直に設置し
たまま、キャリアからウエハ移載装置によリウエハを移
載するようになってきた．（発明が解決しようとする課
題） しかしながら、上記ウエハ移載装置をさらに小型化、簡
素化するためには、移載動作の方向を極力少なくする必
要があり、ウエハキャリアを装置内へ移載するための搬
入搬出口にウエハキャリアを置く場合は、通常ウエハの
取り出し口が上向にむいているので、この方向で装置内
ヘウエハキャリアを取り込むと、ウエハ移載装置にはア
ーム方向を９０度変換する機構を設けなければならず、
ウエハ移載装置が大型化、複雑化する問題があった．ま
た摺動部が多くなると摺動部分より塵埃の発生も多くな
るので、被処理体の処理へ悪影響をおよぼす問題が生じ
る． 本発明は、上記点に対処してなされたもので、被処理体
を熱処理装置内に取り込み且つウエハを移載する移載装
置の構造を小型化、簡素化することができ、ひいては装
置の小型化及び塵埃の発生を少なくすることができる熱
処理装置を提供しようとするものである． 〔発明の構或〕 （課題を解決するための手段） 本発明は、装置内へ被処理体を搬入出する際に、被処理
体を垂直状態と水平状態とで収納方向を変える搬入搬出
機構を設けたことを特徴とする熱処理装置を得るもので
ある． （作用効果） 即ち本発明は、搬入搬出機構上でウエハの方向を変える
ことが可能なので、被処理体を熱処理装置内に取り込み
且つウエハを移載する移載装置の構造を小型化、簡素化
することができ、ひいては装置の小型化及び塵埃の発生
を少なくすることができる． （実施例） 以下、本発明装置を半導体ウエハの熱処理工程に使用し
たー実施例を図面を参照して説明する．まず、熱処理装
置の構或を説明する． この装置は、例えば第ｌ図及び第２図に示すように、縦
型熱処理炉で、軸方向を垂直軸とする反応管（１）から
威る処理部（２）と、この処理部（２）に設定可能な基
板例えば半導体ウエハ（３）を板厚方向に複数枚例えば
１００〜１５０枚所定間隔を設けて収納可能なボート（
４）　と、このボート（４）を上記反応管（１）内に搬
入出する如く昇降可能な昇降機構（５）と、この昇降機
構（５）が下降した位置及びウエハ移替え位置の間で上
記ボート（４）を支持して移動可能なボート移動機構（
６）と、上記ウエハ（３）を複数枚例えば２５枚単位に
収納可能なキャリア（７）を複数個設置可能なキャリア
設置台（８）と、キャリア設置台（８）に設置されたキ
ャリア（７）及び上記ボート（４）間でウエハ（３）の
移替えを行なう移戦機（９）と、上記キャリア（７）を
この装置と外部の搬送ロボットとの間で受け渡しを行な
う搬人出機構例えば搬入搬出ボート（１０）と、この搬
入搬出ポート（１０）及び上記キャリア設置台（８）の
間でキャリア（７）の搬送を行なう搬送機（１１）と反
応ガスを供給する処理ガス供給部（７０）と真空ポンプ
等より構威される真空排気部（６０）と熱処理工程及ヒ
ウエハ移載等ヲコントロールするプロセスコントロール
部（５０）とから構威されている．上記処理部（２）に
は第３図に示すように、耐熱性を有し処理ガスに対して
反応しにくい材質例えば石英ガラスから成る上面が封止
された筒状反応管（１）が設けられ、この反応管（１）
内に上記ボート（４）を設置可能な如くボート（４）よ
り大口径で縦長に形威されている．このような反応管（
１）の周囲には、この反応管（１）内部を所望する温度
例えば６００〜１２００℃程度に加熱可能な加熱機構例
えばコイル状ヒータ（１２）が上記反応管（１）と所定
の間隔を設けて非接触状態で巻回されている．このよう
な反応管（１）には、図示はしないが反応管（１）内壁
に沿って下部から上方に延びたガス供給管が配設されて
おり、処理ガス供給部（７０）内の図示しないマスフロ
ーコントローラ等を介してガス供給源に接続されている
．そして、上記反応管（１）の下部には排気管（ｌ４）
が接続され、この排気管〈ｌ４）には、上記反応管（１
〉内を所望の圧力に減圧及び処理ガスを排出可能な真空
排気部（６０）内の真空ポンプ（図示せず）に接続され
ている． 上記のように構成された処理部（２）の反応管（１）内
を気密に設定する如く、反応管（１）下端部と当接可能
な蓋体（１５〉が設けられている．この蓋体（ｌ５）は
上記昇降機構（５）上に載置され、駆動機構例えばボー
ルネジ（１６）の駆動によるガイド（ｌ７）に沿った昇
降により、上記反応管（１）下端部との当接が可能とさ
れている．この蓋体（１５）の上部には、保温筒（ｌ８
）が載置され、更にこの保温筒（１８〉上に耐熱性及び
耐腐食性材質例えば石英ガラス製のボー　ト（４）がほ
ぼ垂直状態で載置可能とされている．上記ボート移動機
構（６）は、半円環状のアーム（１９）が回転軸（２０
）に軸着し、この回転軸（２０〉を中心に回転が可能と
されている．この回転により、上記昇降機構（５）が下
降した位置及びウエハ移替え位置（２ｌ）の間で上記ボ
ート（４）を支持して移動可能と戒っている． 上記搬送機（１１）と上述した移戦機（９）は同一基台
（図示せず〉に搭載され、回転軸に袖着し、ボールネジ
（図示せず）の駆動により昇陣する．この移戦機（９）
の両端にはガイドレール（３６〉に沿ってスライド移動
可能な一対のキャリア支持アーム（３７ａ）　（３７ｂ
）が設けられている．このキャリア支持アーム（３７ａ
）　（３７ｂ）は互いに平行状態に設けられて連動駆動
するようになっており、このキャリア支持アーム（３？
ａ）　（３７ｂ）は、図示しない駆動機構例えばモータ
によりスライド移動可能とされている．上記キャリア設
置台（８）は、縦方向に複数個例えば４個のキャリア（
７）を夫々載置可能であり、このキャリア設置台（８）
及び上記移戦機（９）及び搬送機（１１）の上方には、
ファン（５３〉を備えた例えばＨＥＰＡフィルター或い
はＵＬＰＡフィルター等のフィルター（５４）が設けら
れており、上記ウェハ移替え時にウエハ（３）上に清浄
化されたエアーのみを供給することにより、上記ウェハ
（３）の汚染を防止する構造と戒っている． また、第３図（ａ）に示すように、搬入搬出ポートベー
ス（３０）　　（以下ベースと称す．）にはウエハキャ
リアをベースに保持するための互いに向かい合うクラン
ブ（３１ａ）　（３ｌｂ）が設けられている．該クラン
プはエアーシリンダ（３２）によってウエハキャリア（
７）を扶持する方向に駆動し、クランプ（３１ａ）の先
端にはウエハキャリア（７）の凸部に嵌合する凹部が設
けられている．ベース（３０）は回転軸（３３）により
９０度回転可能な構造になっている．また、搬入搬出ボ
ート（１０）内部にはウエハキャリア（７）内のウエハ
（３）のオリエンテーシッンフラットの方向を同一にす
るための回転ローラー（３４）が設けられている．この
回転ローラー（３４）はウエハキャリア（７〉の底部に
露出したウエハ端面と接触するように該ローラ一部分が
移動機構（図示せず）により移動可能になっている． 上記回転ローラー（３４）と同様に、ウエハキャリア（
７）内のウエハの枚数を数えるウェハカウンター　（３
５）が設けられており、上記ウエハカウンター（３５）
には投受光センサ（３８）が配列されウエハキャリア（
７）の底部近傍へ移動機構（図示せず）により移動可能
になっている．このようにして熱処理装置が構威されて
いる。

次に、上述した熱処理装置の動作作用、及びウエハの移
替え方法を説明する． 第３図（ａ）に示すように、無人搬送ロボット（図示せ
ず）より搬入搬出ボー｝　（１０）に搬送されたウエハ
キャリア（７）は上記クランプ（３１ａ）　（３ｌｂ）
により扶持され、上記回転ローラー（３４）によりウエ
ハのオリエンテーシッンフラットが揃えられる．さらに
ウエハカウンター（３５）によりウエハの枚数及びウエ
ハキャリア内のウエハの有無が確認される．上記確認後
、第３図（ｂ）に示すように、べ−ス（３０）は回転軸
（３３）を中心に９０度下向に回転し、位置固定される
．次にキャリア支持アーム（３７ａ）（３７ｂ）が先め
プログラムされた距離分、水平に移動してアーム先端に
設けられたキャリア保持具により、ウエハキャリア（７
）の側面が保持される．保持された後に、クランブ（３
１ａ）　（３ｌｂ）がエアーシリングー（３２）によっ
て、ウエハキャリア（７〉側面より離れる方向に駆動す
る．この時にウエハキャリア（７）の荷重はキャリア支
持アーム（３７ａ）　（３７ｂ）により支えられる．第
３図（ｃ）に示すようにキャリア支持アーム（３７ａ）
　（３７ｂ）は装置本体側にウエハキャリア（７）と共
に水平移動して、ウエハキャリア（７）を装置内に取り
込む．この時、装置への取り込み口（４０）周辺には光
学センサ（３９〉が該開口部の縦方向に沿って数箇所設
けられ、該開口部を塞ぐようにセンサ光が設定されてい
るので、キャリア支持アーム（３７ａ）　（３７ｂ）の
稼働中に例えばオペレータ等が該開口部内を誤って横切
る場合には該センサ（３９）が感知し、移載動作を自動
的に抑止状態にしてオペレータ及び装置等への障害を未
然に防止できる． そして、上記搬入搬出ボート（１０）のキャリア（７）
を、搬送機（１ｌ）によりキャリア設置台（８）に搬送
する．次に、上記移戦機・（９）の５枚用の支持機構或
いは１枚用の支持機構により、キャリア（７）内に収納
されているウエハ（３）を５枚ずつ或いは１枚ずつ上記
ボート（４）に移替える．この時、必要に応じてモニタ
用ウエハ或いはダａ−ウエハを移替えても良い．この移
替えを行なうに際し、上記ボート（４）はボート移動機
構（６）のアーム（１９）上に載置され、このアーム（
ｌ９）の回転により上記ボート（４）はウエハ移替え位
置（２１）に設定されており、この位置にて移替えが行
なわれる．そして、上記移替えが終了すると、ウエハ（
３〉等が収納されたボート（４）を、昇降機構（５〉の
蓋体（１５）上の保温ｔｌｉ　（１８）に載置する．こ
れは、上記昇降機構（５）が下降した状態でポート移動
機構（６）が回転し、ボート（４）の中心軸と上記保温
筒（ｌ８）の中心軸が一致した位置で上記アーム（１９
）を停止させ、そして上記昇降機構（５）を多少上昇さ
せることでアーム（１９）からボート（４）を浮上させ
て載せ替える．そして、上記アーム（１９）を昇降機構
（５）上から退避させて、この昇降機構（５）を上昇さ
せる．この上昇により上記蓋体（１５）を反応管（１）
下端部に当接させ、反応管（１）内部を気密に設定する
と同時に、上記ボート（４）を反応管（１）内に設置す
る．そして、ヒータ（ｌ２）により反応管（１）内を所
望する温度及び温度分布で加熱制御し、この状態で所定
の処理ガスをガス供給管（図示せず）から反応管（１）
内に供給し、所定の酸化、拡散、ＣＶＤ処理等を施す． この処理終了後、処理ガスの供給を停止し、必要に応じ
て上記反応管（１）内を不活性ガス例えばＮ３ガスに置
換した後、上記昇降機構（５）によりボート（４）を下
降させる．そして、このボート（４）をボート移動機構
（６）により移替え位置に移動させ、移戦機（９）によ
り上記とは逆にボート（４）からキャリア（７）内に処
理済のウエハ（３）を移替える．そして、上述した搬入
搬出ボー｝　（１０）から上記キャリア（７）を無人搬
送車等により外部に搬送して処理が終了する． 向上記実施例においては、縦型熱処理装置に適用したが
これに限定するものではなく、例えば横型熱処理装置に
適用しても同様な効果を得ることができる． また、上記実施例においては被処理体に半導体ウエハを
用いたが、これに限定するものではなく例えば液晶ガラ
ス基板やセラミック基板等を処理する装置に適用しても
よいことは言うまでもない．以上述べたように、この実
施例によれば、搬入搬出ボート上でウェハの方向を変え
ることが可能なので、被処理体を熱処理装置内に取り込
み且つウエハを移載する移載装置の構造を小型化、簡素
化することができ、ひいては装置の小型化及び塵埃の発
生を少なくすることができる．

【図面の簡単な説明】

第ｌ図及び第２図は本発明装置の一実施例を説明するた
めの熱処理装置の構威図、第３図（ａ）　（ｂ）（ｃ）
は第ｌ図の搬入搬出ポートの動作説明図である． ３・・・ウエハ　　　　　４・・・ボート７・・・キャ
リア　　　　３０・・・べ，−ス３１ａ．３ｌｂ・・・
クランブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被処理体を処理用ボートに設け、このボートを熱処理炉
   内にローディングして熱処理する装置において、装置内
   へ被処理体を搬入出する際に、被処理体を垂直状態と水
   平状態との収納方向を変える搬入搬出機構を設けたこと
   を特徴とする熱処理装置。