JPH0618178B2 - ウエーハ搬送装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は複数枚の半導体ウエーハを炉芯管内に搬入−搬
出する為の搬送装置に係り、特に往復駆動可能なウエー
ハ搬送体を利用して前記ウエーハを炉芯管内に搬入−搬
出する為の搬送装置に関する。

「従来の技術」 複数枚の半導体ウエーハを搭載したボートを非接触の状
態で炉芯管内に搬入−搬出させる為に、従来より、基側
に設けた駆動部により片持支持され、該駆動部により炉
芯管の軸線方向に沿って往復動可能に構成したウエーハ
搬送体を用意し、該搬送体（アーム）先側上面にボート
を搭載した状態で炉芯管内に装入した後、そのままアー
ムと半導体ウエーハを炉芯管に対し非接触の状態を維持
しながら熱処理を行う、いわゆるボート中空加熱処理方
式と、前記炉芯管内に装入したアームを所定量下降させ
てボートを炉芯管内周面上に載置させた後、前記ウエー
ハ搬送体のみを炉芯管より抜き出して熱処理を行う、い
わゆるソフトランディング（ボート設置加熱処理）方式
が提案されているが、いずれの熱処理方式においても、
片持支持されたウエーハ搬送体の先側に複数枚の半導体
ウエーハを搭載する構成を採る為に重量負担が大であ
り、而も前記搬送体は高温雰囲気下に曝される為に、耐
熱性も必要とされる。

かかる条件を満足させる為に、従来より高強度であり而
も高温で変形する事がないSiC （炭化珪素）材又はAl₂
O₃ （アルミナ）等の耐熱性セラミック材を用いて前記
搬送体を作ることが検討され、例えば基側を管体とし先
側アーム部を樋状としたSiC 製搬送体が使用されてい
る。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながらかかる構成による場合は、セラミック搬送
体自体の熱伝導率が良く、しかも近年の大径、多数の高
重量のウエーハを処理するために搬送体が厚肉、大径と
なり必然的に熱容量が大となって、搬入搬出の際の搬送
体自体の熱吸収・放出が大となることから、炉内の温度
分布、ウエーハ面内の温度分布が乱される結果となる。
又、搬送体自体の高い熱伝導率により、ウエーハ処理区
域における熱の炉外への放出が大となり、ウエーハ面内
の温度分布が乱され、ウエーハの処理が不均一となる不
利も起る。

更に、この温度不均一及び炉外への熱放出を防止ないし
抑制しようとすると、多大な電力消費となり、加熱−冷
却時間も大になり、全体として処理時間が増大する問題
がある。

他方また、炭化珪素やアルミナは焼結セラミックスであ
るために、多数の気孔を含み、不純物を取り込み易く、
洗浄が困難であるので、不純物成分の介在を避け難く、
ウエーハ汚染の問題がある。

又、セラミック搬送体の先側樋状部は石英ガラスボート
等の繰り返しの搭載作業により、摩耗や劣化が起って、
有害なパーテイクルを発生し、ウエーハに悪影響を与え
る問題もある。

又ソフトランディング方式においてはボートを炉芯管内
周面に設置した後搬送体を炉芯管に対し非接触の状態で
抜出させる構成を取る為に、ボート底側に脚を突設し、
該脚によりボート底面と炉芯管間に搬送体が侵入及び抜
出可能な空隙を確保する必要があり、この為前記空隙分
だけ炉芯管外径を大にせねばならず、結果として装置が
大型化するとともに、加熱エネルギも大になり消費電力
が増大する。

かかる欠点を解消する為に前記空隙を極力小にしようと
すると、搬送体が炉芯管内周面に摺擦する恐れが出てく
る。

一方搬送体の構造についても、前記脚の間に挿入される
搬送体先端部形状及び支持幅が脚幅によって規制されて
いる為に、ボートの短手幅に比して搬送体支持幅が相対
的に挟小となり、結果として横断面方向における単位面
積当たりの重量負担が大になるとともに搬送体が必要以
上にたわみ、又近年のように前記搬送体に搭載されるウ
エーハ口径及び処理枚数が大になるに連れ前記問題点は
一層増大し、搬送体先端が炉芯管内周面に接触したり、
最悪の場合には破損等の事故につながる場合もある。

かかる欠点を解消する為に、搬送体基側を太径化又は厚
肉化にしたりしているが尚完全なる解決には至らない。

本発明はかかる従来技術の欠点を解消する事を目的とす
る。

本発明の目的は、耐熱性セラミック材を用いて前記搬送
体を形成するも、該耐熱性セラミック材が高温下に曝さ
れた場合においても不純物の発生を防止又は抑制し得る
ウエーハ搬送装置を提供する事にあり、これにより前記
従来技術における種々の問題点を一挙に解消出来る。

本発明の他の目的とする所は、ボート又はマザーボート
を有効に利用して耐熱性セラミック材からなる搬送体が
高温下に曝された場合における不純物の発生を防止又は
抑制し得るウエーハ搬送装置を提供する事にあり、これ
により部品点数の低減と省熱容量化を図る事が可能であ
る。

又、本発明の他の目的とする所は、ボート又はマザーボ
ートが、搬送体アーム先側に着脱可能に構成し、これに
よりソフトランディング方式の適用容易化とともに、搬
送工程の一層の自動化を図る事が可能である。

更に本発明の他の目的は、ボート底面を炉芯管内周面に
直接接触させた場合においても、ボート内への搬送体の
侵入及び抜出を可能にしたウエーハ搬送装置を提供する
事にあり、これによりソフトランディング方式を取る熱
処理装置の各種問題点を完全に解消し得る。

「課題を解決する為の手段」 本発明は、ボートを炉心管内で中空維持しながら加熱処
理を行なう構造のウエーハ搬送装置にも適用可能で、マ
ザーボート又はボートとして機能する保持治具１を炉心
管内に残置させた状態で加熱処理を行なった後、該保持
治具1 を炉芯管内3 内外に搬出入させるウエーハ搬送体
2 とを備えたウエーハ搬送装置のいずれにも適用される
もので、その特徴とする所は、請求項１記載の発明にお
いて、前記先側部位が炉心管内に侵入する耐熱セラミッ
ク製のウエーハ搬送体と、該搬送体の先側部位を被嵌可
能に構成した石英ガラス体とを備え、該石英ガラス体上
に、複数のウエーハが直接又は間接的に整列保持させた
状態で炉芯管内に搬出入させるウエーハ搬送装置よりな
り、 前記石英ガラス体を、入口端が開口されその内形を前記
搬送体が遊嵌可能な断面略円弧状の中空鞘状体で形成
し、前記搬送体の先側部位に前記中空鞘状体が嵌入出可
能に構成し、 前記中空鞘状体の嵌入出方向とウエーハ搬送体の往復動
方向を一致させ、いずれも炉芯管軸線方向に設定した事
にある。

そして請求項２記載の発明においては、前記中空鞘状体
及び搬送体先側部位を夫々断面略円弧状に形成して搬送
体上面側で面接触状態で前記鞘状体を支持可能に構成す
ると共に、前記鞘状体に直接又は間接的に整列保持させ
たウエーハ下縁との間に処理ガスが流れる通過域を形成
した事を特徴とする。そしてこの様な通過域の形成は前
記石英ガラス体を、カセットボートを搭載させるマザー
ボートとして機能させた場合において 前記石英ガラス体の上面側を断面略円弧状に形成すると
共に、該円弧部の左右両縁側にカセットボートを搭載す
る支持部を設け、該支持部に挟まれる凹弧状空間をボー
ト下面側に処理ガスが流れる通過域とするように構成す
るのがよい。

又前記石英ガラス体が、ウエーハが整列配置可能な保持
溝を刻設したウエーハボートとして機能させる場合は、 前記石英ガラス体の上面側を断面略円弧状に形成すると
共に、該ガラス体の上面側に保持溝を刻設したウエーハ
支持部を固着し、該保持溝上に整列配置したウエーハ下
縁と石英ガラス体上面との間に処理ガスが流れる通過域
を形成するのがよい。

「作用」 かかる発明によれば、ウエーハ搬送体2 全体を耐熱性セ
ラミック材で形成したが故に、高強度と高耐熱性を維持
することができ、高温の炉芯管内に入る搬送体先側部位
（ウエーハ搭載部）は熱伝導率が低い石英ガラスで被嵌
しているので、それだけ耐熱セラミックを伝導して外部
へもれる熱ロスが低減する。この結果炉芯管内のウエー
ハ搭載部区域の熱安定性が維持され、ウエーハの熱処理
が均一に行われる。

而も本発明は、ボート中空加熱処理構造のウエーハ搬送
装置に適用した場合において、ウエーハ搬送体2 のウエ
ーハ搭載部位20の、特に高温雰囲気下に曝される部分に
石英ガラス体1 を被嵌させた為に、高温下に曝された場
合に不純物を発生し易い耐熱性セラミック材の欠点を低
減出来るとともに、セラミック材の摩耗等によるミクロ
パーテイクルの発生を効果的に防止することが出来る。

又前記石英ガラス体1 は、マザーボート又はボートとし
て機能するものである為に、言い換えれば前記ウエーハ
搭載部位20を被嵌する為の独立の部材が不要である為
に、これにより重量負担になる事がなく且つ部品点数の
低減と省熱容量化が達成される。

又前記マザーボート等として機能する石英ガラス体1
は、単にウエーハ搭載部位20に被嵌させているのみなら
ず、 前記中空鞘状体の嵌入出方向のウエーハ搬送体の往復動
方向を一致させ、いずれも炉芯管軸線方向に設定した為
に、前記ウエーハ搬送体2 の往復動により前記石英ガラ
ス体を脱着自在に構成する事により、熱処理終了毎にボ
ートを交換しながら順次新しいウエーハを搭載したボー
トを自動的に炉芯管内に搬出入させる事が容易であり、
搬送工程の自動化と無人化を図る事が出来る。

又マザーボート又はボートとして機能する保持治具１を
炉心管内に残置させた状態で加熱処理を行う装置におい
ては、該保持治具を断面略円弧状の中空鞘状体1 で形成
したが故に、ボート底部と炉芯管3 間にウエーハ搬送体
2 を挿入する為の空隙が不要になる為に、ボート底部の
弧状形を炉芯管3 内周径に近づける事が出来、結果とし
てその分ウエーハ5 口径に対する炉芯管3 口径を小さく
する事が出来、省電力、省スペース化につながる。

又ソフトランデイング方式を採用した場合においても、
ボート底部と炉芯管3 間に空隙を設ける事なく直接ボー
トを炉芯管3 内周面に載置した状態での搬送体2 の挿入
及び抜出が可能となり、言い換えれば脚部を設けずにボ
ート底部が直接炉芯管3 に設置される為に、結果として
ボートと炉芯管3 間の受圧面積が大（炉芯管3 に印加さ
れるボートの単位面積当たりの受圧力の低減）になり、
その分ボートと炉芯管3 間の溶着、ボート設置部分の炉
芯管3 の変形等が防止される。

更にウエーハ搬送体2 の形状を脚部に制約される事がな
い為に（中空鞘状体に脚部を設ける必要がない為に）、
ウエーハ搬送体2 の短手幅を拡げる事が出来、これによ
り搬送体2 先側部位のボートと接触する面をボートの短
手幅とほぼ同一か僅かに小に設定し得、そして特にウエ
ーハ搬送体2 とボート間が実質的に面接触した状態で搬
送可能に構成する事により、搬送体2 の単位面積当たり
の重量負担を小にする事が可能となり、結果として搬送
体2 の薄肉化と搬送体2 破損等の事故を防止する事が出
来る。

又前記中空鞘状体及び搬送体を夫々断面略円弧状に形成
して搬送体上面側で面接触状態で前記鞘状体を支持可能
に構成したために、前記搬送体を片持ち支持状態で支持
させた場合においても該搬送体の先側部位の応力集中を
分散させる事が出来る。

又本発明は前記石英ガラス体を、カセットボートを搭載
させるマザーボートとして機能させた場合には第１図に
示すように、前記石英ガラス体の上面側を断面略円弧状
に形成すると共に、該円弧部の左右両縁側にカセットボ
ートを搭載する支持部を設け、該支持部に挟まれる凹弧
状空間をボート下面側に処理ガスが流れる通過域とし、 又前記石英ガラス体を、ウエーハが整列配置可能な保持
溝を刻設したウエーハボートとして機能させる場合には
第５図に示すように、 前記石英ガラス体の上面側を断面略円弧状に形成すると
共に、該ガラス体の上面側に保持溝を刻設したウエーハ
支持部を固着し、該保持溝上に整列配置したウエーハ下
縁と石英ガラス体上面との間に処理ガスが流れる通過域
を形成しために、炉心管底部を流れる処理ガスが併せて
ウエーハ下縁側にも流れ、円滑な熱処理を行なう事が出
来る。

「実施例」 以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に
詳しく説明する。ただしこの実施例に記載されている構
成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特
定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみに
限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

第１図は、本発明の実施例に係る熱処理装置を示し、そ
の全体構成を簡単に説明するに、1Aは高純度石英ガラス
材で形成されたマザーボートで、複数枚のウエーハ5 整
列保持する一又は複数のカセットボート4 を搭載可能に
構成している。

2は炭化珪素材で形成されたウエーハ搬送体で、第6 図
に示す如く、基側をガイドレール8 に沿って移動可能な
駆動部7 に取付け、片持支持状態で炉芯管3 軸線方向に
往復動可能に構成されている。

炉芯管3 は公知のように周囲に発熱体9 が囲繞され、炉
芯管3 内に収納したウエーハ5 に所定の熱処理を施すよ
うに構成されている。

次に前記ウエーハ搬送体2 及びマザーボート1Aの形状に
ついて詳細に説明する。

ウエーハ搬送体2 は、基側の駆動部7 取付け位置より直
線状に伸びる円管状の筒部21と、その先側に前記筒部21
の弧状部位を徐々に拡幅化して形成される連接部22を介
して直線方向に延設する断面円弧状の先側部位23が形成
されている。尚、前記連接部22は、その上面側を開口す
る事なく封止して強度性の向上を図っている。

先側部位23は、炉芯管3 内径よりやや小径にして且つウ
エーハ5 直径より大なる曲率半径で断面円弧状に形成す
るとともに、該挿入部23の長さをマザーボート1A長さと
同等か僅かに大に設定し、更にその短手幅を後記するマ
ザーボート1Aに対応させて幅広に形成し、その筒部21及
び連接部22を除く全ての部位をウエーハ搭載部位20とし
て機能させるとともに、必要に応じてマザーボート1A開
口部11内への挿入容易化を図る為にその先端側をＲ状に
形成する。

一方マザーボート1Aは炉芯管3 軸線方向に沿って直線状
に延設する断面略円弧状の中空鞘状体で形成するととも
に、入口端側を開口し、該開口部11よりボート中空部12
内に前記搬送体先側部位23が侵入可能に形成する。

この場合マザーボート1Aの上面側両側縁1aを平面状に形
成しカセットボート4 がガタつく事なく搭載可能に構成
するとともに、前記ボート中空部12の上面側を搬送体先
側部位23上面と面接触可能に同径の円弧で形成する。

第２図乃至第４図は前記マザーボート1Bの入口端と出口
端に円形もしくは円形に近い形の板状体を取付けた前記
実施例の変形例で、マザーボート1B外径より僅かに大に
して且つ炉芯管3 内径より小なる一対の略円形の板状体
6,6′を用意し、一の板状体6 はその下側周縁をマザー
ボート1B外径に沿って削成し、該板状体6 を前記マザー
ボート1Bの上面及び側面に沿って直立状態に固設する。
又前記出口端側に位置する板状体6′はその下側周縁を
ボート1A底端形状に沿って削成し、ボート1B出口端側を
封止可能に固着している。

そしてかかる板状体6,6′は、いわゆるガス流緩衝板と
しても機能するとともに、ボート1Bとともにウエーハ収
納域25を実質的に閉鎖し、ウエーハ搬送体2 の入口側露
出部等から発生する不純物が該ウエーハ収納域25内に侵
入するのを防止している。

尚板状体6′、第４図に示すように円板の両側を僅かに
削成して長円状に形成してもよく、これによりウエーハ
搬送体2 先端部分においては、僅かな重量負担の増加で
もたわみ量が多くなる為に、これを解消する事が可能と
なる。

第５図は第１図に示す中空石英ガラス体1Aの上面両側縁
及び上面中央部に、長手方向に平行に延設する３本の支
持棒14を固設し、該支持棒14に多段状にウエーハ保持溝
15を刻設し、ウエーハボート1Cとして機能させた他の実
施例である。

次に上記第１図に示した処理装置の作用を第６図及び第
７図に基づいて簡単に説明する。

第６図はボート中空加熱処理方式の動作手順を示し、先
ずウエーハ5 を整列保持したカセットボート4 を搭載し
たマザーボート1Aを図示しない炉芯管3 入口側延長線上
の任意個所に載置した後、前記ボート中空部12内にウエ
ーハ搬送体2 の先側部位23を挿入させた後、次に前記ボ
ート及びウエーハ5 が炉芯管3 内周面に接触しない状態
でガイドレール8 に沿って搬送体2 を炉芯管3 内に装入
して搬送体基側に取付けた蓋体10により閉塞させた後、
そのまま搬送体2 と半導体ウエーハ5 群を炉芯管3 に対
し中空保持状態を維持しながら熱処理を行う。

そして熱処理終了後前記と逆に搬送体2 を炉芯管3 軸線
方向に沿って退出させ、前記搬送体2 をマザーボート1A
より抜出させて次の動作に移る。以下これを繰り返す。

第７図はソフトランディング方式を採用した他の動作手
順で、前記動作手順との差異を中心に説明すると、炉芯
管3 内に装入した搬送体2 を所定量下降させて前記ボー
トを炉芯管3 内周面上に載置させた後、前記ウエーハ搬
送体2 のみをそのまま退出させて炉芯管3 より抜き出し
蓋体10により閉塞させた後、所定の熱処理を行う。そし
て前記熱処理終了後、搬送体2 を再度ボート中空部12内
に挿入した後昇動させ、炉芯管3 に対し中空保持状態を
維持しながら搬送体2 を退出させる。

従ってかかる実施例によれば、前述した本発明の効果が
円滑に達成し得る事が理解される。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第４図は、本発明の実施例に係る熱処理装置
を示す斜視図、第２図及び第３図は第４図に示したマザ
ーボートの形状を示す正面図と側面図である。第５図は
本発明に係る石英ガラス体をウエーハボートとして機能
させた実施例を示す斜視図である。 第６図及び第７図は第１図に示した処理装置の作用を示
す動作説明図である。 １：石英ガラス体、２：ウエーハ搬送体 ３：炉芯管、４：カセットボード ５：ウエーハ、20：ウエーハ搭載部位

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宇野 英一 東京都新宿区西新宿１丁目22番２号 (56)参考文献 特開 昭61−42153（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−200431（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−78969（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−44836（ＪＰ，Ｕ)

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】先側部位が炉心管内に侵入する耐熱セラミ
   ック製のウエーハ搬送体と、該搬送体の先側部位を被嵌
   可能に構成した石英ガラス体とを備え、該石英ガラス体
   上に、複数のウエーハが直接又は間接的に整列保持させ
   た状態で炉芯管内に搬出入させるウエーハ搬送装置より
   なり、 前記石英ガラス体を、入口端が開口されその内形を前記
   搬送体が遊嵌可能な断面略円弧状の中空鞘状体で形成
   し、前記搬送体の先側部位に前記中空鞘状体が嵌入出可
   能に構成し、 前記中空鞘状体の嵌入出方向とウエーハ搬送体の往復動
   方向を一致させ、いずれも炉芯管軸線方向に設定した事
   を特徴とするウエーハ搬送装置
2. 【請求項２】請求項１記載のウエーハ搬送装置におい
   て、 前記中空鞘状体及び搬送体先側部位を夫々断面略円弧状
   に形成して搬送体上面側で面接触状態で前記鞘状体を支
   持可能に構成すると共に、前記鞘状体に直接又は間接的
   に整列保持させたウエーハ下縁との間に処理ガスが流れ
   る通過域を形成した事を特徴とするウエーハ搬送装置
3. 【請求項３】前記石英ガラス体を、カセットボートを搭
   載させるマザーボートとして機能させた請求項1)記載の
   ウエーハ搬送装置において 前記石英ガラス体の上面側を断面略円弧状に形成すると
   共に、該円弧部の左右両縁側にカセットボートを搭載す
   る支持部を設け、該支持部に挟まれる凹弧状空間をボー
   ト下面側に処理ガスが流れる通過域とした事を特徴とす
   るウエーハ搬送装置
4. 【請求項４】前記石英ガラス体が、ウエーハが整列配置
   可能な保持溝を刻設したウエーハボートである請求項1)
   記載のウエーハ搬送装置において 前記石英ガラス体の上面側を断面略円弧状に形成すると
   共に、該ガラス体の上面側に保持溝を刻設したウエーハ
   支持部を固着し、該保持溝上に整列配置したウエーハ下
   縁と石英ガラス体上面との間に処理ガスが流れる通過域
   を形成した事を特徴とするウエーハ搬送装置