JPH10242237A - ウエハ移載装置および移載方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ウエハを縦型炉内で熱処理する際、ウエハ面内
の温度や応力の分布にムラが生じないようにするための
ウエハ保持板を備えたリングボ−ト及びそのリングボ−
トを用いたウエハ移載装置と移載方法を提供する。 【解決手段】ウエハ保持板１が着脱可能なリングボ−ト
６を用いて、ウエハの移載をボ−ト上ではなく動作機構
を有しない固定ブロック９と固定ピン１０からなるプリ
セット部８を設けて行う。ウエハ２は、このプリセット
部８の固定ブロック９にウエハ保持板１を置くだけで固
定ピン１０に突き上げられ、ウエハ２とウエハ保持板１
との間に移載用フォ−ク３を挿入する隙間ができる。こ
こに移載用フォ−ク３を挿入してウエハ２を持ち上げ、
プリセット部８とキャリア１１間の搬送を行う。また、
リングボ−ト６とプリセット部８間の搬送は、移載用フ
ォ−ク３にてウエハ保持板１を持ち上げて行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハの熱処理や
化学気相成長を行う際に縦型炉とキャリアとの間でウエ
ハの移載を行うウエハ移載装置および移載方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に半導体ウエハの熱処理用縦型炉に
おいては、熱処理での耐熱性や汚染防止のためにウエハ
を高純度の石英や炭化珪素からなるボ−トに移載し、こ
のボ−トを炉内にセットして処理する。また、処理時間
が長いことから複数枚のウエハを同時に処理するため、
ボ−トは上下方向に等ピッチで配列した複数のウエハ保
持板を有し、このウエハ保持板はウエハの面内均一性を
向上させるためにリング状や円盤状にしている。

【０００３】このようなボ−トを用いた従来の縦型炉用
ウエハ移載装置は、ウエハの工程間の搬送に用いるプラ
スチック製のキャリアと呼ばれるウエハ収納容器から、
上下、前後、旋回動作が可能な移載ロボットに装着され
た移載用フォ−クによって、ウエハを直接ボ−トのウエ
ハ保持板に移載するようになっている。

【０００４】図１３，図１４および図１５の斜視図を用
いて前記ボ−ト形状に対応した従来装置のウエハ移載動
作の一例を説明する。図１３は、リング状のウエハ保持
板１ａ上に３〜４点の爪１６を有した爪付きリングボ−
ト１４を示している。この爪１６は、上下、前後、旋回
可能な移載用フォ−ク３をウエハ２の下に挿入し搬送を
可能にするために設けたもので、ウエハ２はリング上面
から爪１６の高さ分の隙間をおいて爪１６の上にセット
される。この爪付きリングボ−ト１４を用いた移載装置
としては、たとえば特開平３−２６３３１７がある。

【０００５】図１４は、リングの一部に切り欠き１７を
設けた切り欠きリング状のウエハ保持板１ｂを有する切
り欠きリング付きリングボ−ト１５を示している。この
リングの切り欠き１７も、図１３と同様に移載用フォ−
ク３をウエハ２の下に挿入し搬送を可能にするために設
けたものであり、前記の爪付きリングボ−ト１４のよう
にウエハ２をリング面から離す必要が無く、そのままリ
ング上面にセットされる。この切り欠きリング状のウエ
ハ保持板１ｂについては、たとえば特開平７−７８７７
７に示されている。

【０００６】図１５は、切り欠きのない連続したリング
状のウエハ保持板１ｃを有するリングボ−ト６を示して
いる。このボ−トの場合、移載用フォ−ク３をウエハ２
の下に直接挿入できないため、移載用フォ−ク３とは別
にリングの下からウエハ２を突き上げる機構１８を有す
る突き上げ用フォ−ク４を設けている。これによってウ
エハ２をリング上面から移載用フォ−ク３が挿入できる
高さまで持ち上げた状態で移載用フォ−ク３との受け渡
しを行い、この突き上げ用フォ−ク４が下降することに
よってウエハ２がリング上面にセットされる。このリン
グボ−ト６を用いた移載装置としては、たとえば特開平
５−１３５４７がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】第１の問題点は、図１
３及び図１４に示す従来のリングボ−トを扱う移載装置
では、ウエハ１ａ、１ｂをリング形状にして面内均一性
の向上を図るという本来のウエハ熱処理の効果を完全に
満たせないことである。特に大口径のウエハでは、熱処
理の際に結晶のスリップ現象が発生する。これらの理由
としては、爪や切り欠きなど、ウエハとの接触が不均一
となる特異点ができるため、ウエハ面内の温度や応力の
分布にムラが生じるからである。

【０００８】第２の問題点は、図１５に示す従来のリン
グボ−トを扱う移載装置では、前述のような問題点がな
いかわりに移載装置の機構が複雑になることである。そ
の理由は、ウエハを突き上げる機構を有する突き上げ用
フォ−ク４が移載用フォ−ク３とは別に必要となるから
である。

【０００９】本発明の目的は、ウエハの面内均一性の向
上を図ることができるように特異点のないリングボ−ト
を採用すると同時に、機構を簡素化したウエハ移載装置
及び移載方法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のウエハ移載装置
および移載方法は、ウエハ保持板が着脱可能なリングボ
−トを用いて、キャリアとの間のウエハの移載をボ−ト
上ではなく動作機構を備えない固定ブロックと固定ピン
からなるプリセット部を設けて行うものである。また、
リングボ−トのウエハ保持板は、切り欠きのない連続し
たリング形状もしくはプリセット部の固定ピンの通し穴
のみあいている中空円盤状のものを採用する。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると本発
明の最良の実施の形態は、まず固定ブロック９と複数の
固定ピン１０からなるプリセット部８を、上下、前後及
び旋回動作可能な移載ロボット５の移載用フォ−ク３の
動作範囲内に配置する。またプリセット部８の固定ブロ
ック９と固定ピン１０は、耐熱性を有し金属汚染の少な
い高純度の石英、炭化珪素、窒化珪素、アルミナ、ジル
コニア等のセラミックスからなることが望ましい。さら
に固定ブロック９の上面は、ウエハ保持板１の重量に耐
えうる強度を有し、固定ピン１０の先端面はウエハ２の
重量に耐えうる最小の接触面積とし、ピンの先端は水平
に揃える。

【００１２】リングボ−ト６は、上下で一体に支持され
た支柱７と、支柱７から個々に分離可能な複数のウエハ
保持板１からなる。支柱７は、ウエハ保持板１が等間隔
で配置及び脱着可能なように溝または突起を有する。ウ
エハ保持板１はリング状とし、支柱７との接触による特
異点がウエハ面内の温度や応力の分布ムラとして影響し
ない距離までウエハ２より外形を大きくする。また内径
は、ウエハ２の全周形状がすべて乗り、処理されるプロ
セスでの面内均一性が得られるレベルで最大の大きさが
望ましい。

【００１３】移載用フォ−ク３は、上下、前後および旋
回動作可能な移載ロボット５に装着され、工程間搬送の
際ウエハ収納容器として用いるプラスチック製のキャリ
ア１１と前記プリセット部８との間で行うウエハ２の搬
送移載と、このプリセット部８とリングボ−ト６の支柱
７との間で行うウエハ保持板１の搬送移載とを実行す
る。この移載用フォ−ク３もまた、耐熱性を有し金属汚
染の少ない高純度の石英、炭化珪素、窒化珪素、アルミ
ナまたはジルコニア等のセラミックスからなることが望
ましい。

【００１４】また移載用フォ−ク３の形状は、プリセッ
ト部８において固定ピン１０上に乗ったウエハ２と固定
ブロック９に乗ったウエハ保持板１の上面との隙間に挿
入できることと、リングボ−トの支柱７に等間隔に配置
したウエハ保持板１間の隙間に挿入できることが必要な
ため、ウエハ２を載せたウエハ保持板１を持ち上げて搬
送できる精度と強度を有する範囲での薄板とし、さらに
この薄板上にウエハ２またはウエハ保持板１を載せるた
めの接触部をそれぞれ異にする凹状の段差または突起を
有することが望ましい。

【００１５】さらにその平面形状は、プリセット部８に
挿入するときに固定ブロック９及び固定ピン１０と干渉
しない範囲で任意形状をとり得るが、降下塵の堆積を少
なくする意味では強度の許す範囲で小面積にすることが
望ましい。

【００１６】次に本発明の実施の形態の動作について図
１，図２を参照して詳細に説明する。まずキャリア１１
からリングボ−ト６へウエハ２を移載するロ−ディング
動作〜について説明する。

【００１７】ウエハ保持板１が組み立てられた状態のリ
ングボ−ト６に移載用フォ−ク３が前進移動し、移載対
象のウエハ保持板１の下の隙間に挿入される。次に上
昇動作により対象ウエハ保持板１を持ち上げた後、後
退、旋回してプリセット部８にウエハ保持板１を搬送す
る。プリセット部８では、ウエハ保持板１がゆっくり
と下降して固定ブロック９の上に載せられる。このと
き、固定ピン１０はウエハ保持板１の上面より突き出し
た状態となる。

【００１８】移載用フォ−ク３はプリセット部８から後
退し、次にウエハ２が収納してあるキャリア１１の方向
に旋回して移載対象のウエハ２を取りに行く。このとき
の移載用フォ−ク３の動作は、リングボ−ト６に対象ウ
エハ保持板１を取りに行った動作と同じである。

【００１９】ウエハ２を載せた移載用フォ−ク３は、プ
リセット部８にセットされたウエハ保持板１の上に搬送
され、その上面より突き出した固定ピン１０の上にゆ
っくりと下降してウエハ２を載せた後、ウエハ保持板１
に当たらない位置まで後退してからその場で下降し、そ
の後ウエハ保持板１の下に前進挿入する。ここで移載
用フォ−ク３の上昇動作によりウエハ保持板１を持ち上
げると、固定ピン１０上のウエハ２はウエハ保持板１に
すくい上げられ、ウエハ保持板１上に移載される。

【００２０】ウエハ保持板１を載せた移載用フォ−ク３
は、旋回、前進動作によりリングボ−ト６の支柱７へと
向かい、先に取り出したウエハ保持板１の位置にこのウ
エハ２を載せたウエハ保持板１をセットする。このと
き移載用フォ−ク３の動作は、前進挿入後下降してウエ
ハ保持板１をリングボ−ト６の支柱７に設けられた溝ま
たは突起に載せるものである。その後、移載用フォ−ク
３は後退し、次の対象ウエハ保持板１へと向かう。

【００２１】次に、熱処理後のウエハ２をリングボ−ト
６からキャリア１１に戻すアンロ−ディング動作〜
について説明する。リングボ−ト６からウエハ２が載っ
ているウエハ保持板１をプリセット部８まで移載用フォ
−ク３で搬送する動作は、前述のロ−ディング時の動作
と同じである。

【００２２】プリセット部８の固定ブロック９上でウエ
ハ２が載っているウエハ保持板１を下降させると，前
述と同じく固定ピン１０がウエハ保持板１の上面まで突
き出し、載っていたウエハ２を持ち上げる。移載用フ
ォ−ク３はウエハ保持板１の下から後退後上昇し、この
ウエハ保持板１と固定ピン１０で持ち上げられたウエハ
２の間の隙間に前進挿入する。その後、上昇により固定
ピン１０上のウエハ２を移載用フォ−ク３に載せ、後
退、旋回してキャリア１１へと向かう。

【００２３】キャリア１１へのウエハ２の収納動作につ
いては、リングボ−ト６にウエハ保持板１をセットした
動作と同じである。プリセット部８にウエハ保持板１が
残るが、このウエハ保持板１をリングボ−ト６に戻す動
作はロ−ディング時の動作と同じである。ただし、次の
処理工程が連続してある場合は、前記ロ−ディング時の
キャリア１１からプリセット部８までウエハ２を搬送
し、ウエハ２をウエハ保持板１に載せた状態でリングボ
−ト６にセットするロ−ディング動作となる。

【００２４】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。図３は本発明の実施例に用いるプリ
セット部８の断面図である。図４はこのプリセット部８
にリングボ−ト６より分離したウエハ保持板１をセット
したときの断面図であり、図５はさらにこのプリセット
部８にウエハ２をセットしたときの断面図である。

【００２５】まず図３を参照すると、本発明の実施例の
プリセット部８は、１つの固定ブロック９と４本の固定
ピン１０により構成される。固定ブロック９は高純度の
アルミナ、固定ピン１０は高純度の石英からなり、それ
ぞれの先端上面は同一水平面上にある。４本の固定ピン
１０の上面を結ぶ水平面は、固定ブロック９上面に対し
１０〜１５ｍｍ上に突き出している。

【００２６】この固定ブロック９には、移載用フォ−ク
３が挿入できる溝１９が形成され、この溝１９をまたい
で固定ブロック９の上面にウエハ保持板１を載置する円
弧状凹部２０を設け、この凹部２０内でかつウエハ保持
板１の内径よりも内側に、固定ピン１０が立てられてい
る。

【００２７】図４を参照すると、このプリセット部８の
固定ブロック９上にウエハ保持板１が図１における移載
用フォ−ク３にて搬送されセットされている。ウエハ保
持板１は高純度の石英からなり、厚さが１〜３ｍｍのリ
ング状のものである。従って、この状態でも４本の固定
ピン１０の上面は、ウエハ保持板１の上面より７〜１４
ｍｍ上に突き出している。図５を参照すると、さらにこ
のプリセット部８の固定ピン１０上にウエハ２が図１に
おける移載用フォ−ク３にて搬送されセットされてい
る。このとき、ウエハ２とウエハ保持板１上面との隙間
は、前述の突き出し分である７〜１４ｍｍである。

【００２８】図６はプリセット部８を１つの固定ブロッ
ク９のみで構成した断面図である。

【００２９】図７は図１における本発明の実施例の移載
用フォ−ク３の断面図であり、ウエハ保持板１が載って
いる状態を想像線で示したものである。図８は同様にウ
エハ２が載っている状態を想像線で示したものである。

【００３０】この移載用フォ−ク３は高純度の石英また
はアルミナからなり、厚さが３〜５ｍｍの平板である。
ただし、上面に深さ０．３〜０．５ｍｍの円弧状の段差
を設け、ウエハ２とウエハ保持板１を載せる接触部を別
々にしている。また発明の実施の形態の項でも述べたと
おり、移載用フォ−ク３は上下、前後、旋回動作か可能
な移載ロボット５に装着され、工程間搬送に用いるウエ
ハ収納容器であるプラスチック製のキャリア１１とプリ
セット部８との間でのウエハ２の搬送移載と、プリセッ
ト部８とリングボ−ト６の支柱７との間でのウエハ保持
板１の搬送移載を行う往復動作を可能とする。

【００３１】図９は、図１における本発明の実施例のリ
ングボ−ト６の支柱７にウエハ保持板１をセットした状
態の断面図である。また想像線で示した部分は、ウエハ
保持板１を支柱７より離脱した状態を示している。リン
グボ−ト６の支柱７には、ウエハ保持板１を位置決めし
支持する溝が等ピッチで設けられている。

【００３２】図１０は、図９におけるＡ−Ａ断面矢視図
であり、リングボ−ト６の横断面図である。リングボ−
ト６は支柱７も含めウエハ保持板１同様、高純度の石英
からなる。リングボ−ト６の支柱７に設けた溝のピッチ
は、処理するプロセスによっても異なるが通常１０〜１
５ｍｍであり、ウエハ保持板１をセットすると各々のウ
エハ保持板１の間の隙間は７〜１４ｍｍとなる。

【００３３】次に、本発明の実施例の動作について説明
する。基本的には図２を参照して説明した発明の実施の
形態における動作の説明と全く同じであり、ここでは図
４及び図５を参照してプリセット部８におけるウエハ２
とウエハ保持板１との受け渡し動作後の状態について説
明する。

【００３４】まず、ウエハ２をウエハ保持板１に移載す
るロ−ディング動作後の状態について説明する。リング
ボ−ト６から移載用フォ−ク３にて分離搬送されてきた
ウエハ保持板１は、図４のようにプリセット部の固定ブ
ロック９上に置かれる。その後、キャリア１１からウエ
ハ２が移載用フォ−ク３にて搬送され、図５のようにプ
リセット部の固定ピン１０上に置かれる。この状態で、
次にウエハ保持板１を移載用フォ−ク３にて持ち上げる
と、ウエハ２は持ち上げられたウエハ保持板１上にその
まま搭載され、リングボ−ト６へと搬送される。

【００３５】次に、ウエハ２が載ったウエハ保持板１か
らウエハ２を取り出すアンロ−ディング動作について説
明する。リングボ−ト６から移載用フォ−ク３にて分離
搬送されウエハ２を載せたウエハ保持板１は、図５のよ
うにプリセット部の固定ブロック９上に置かれるが、ウ
エハ保持板１上に載ったウエハ２は固定ピン１０に突き
上げられ、ウエハ保持板１から離れる。その後、この隙
間に移載用フォ−ク３を挿入し、ウエハ２のみキャリア
１１へと搬送される。

【００３６】次に、本発明の他の実施の形態について図
面を参照して説明する。図１１は本発明の他の実施の形
態における２段のプリセット部１２の構成斜視図であ
る。また、図１２は図１１で示した２段のプリセット部
１２に対応した２段の移載用フォ−クの構成斜視図であ
る。本構成によれば、プリセット部及び移載用フォ−ク
が２段になっており、２段の移載用フォ−ク１３が前述
の一連の動作と同様に同時に２枚のウエハあるいはウエ
ハ保持板の移載が可能となる。

【００３７】

【発明の効果】本発明のウエハ移載装置及び移載方法に
よれば、爪や切り欠きのないリング状のウエハ保持板を
用いているので、ウエハ面上にウエハ保持板との接触が
不均一となるような特異点が発生しない。その結果、ウ
エハ面内の温度や応力の分布にムラが生じなくなり、面
内均一性が向上し、特に大口径ウエハの熱処理では、特
異点のないリングボ−トを採用することでウエハの支持
応力を分散させることができ、結晶スリップ現象を防止
できる。

【００３８】また、図１５に示したような従来のリング
ボ−トを扱うウエハ移載装置では、ウエハを突き上げる
機構を有する突き上げ用フォ−クが移載用フォ−クとは
別に必要になるが、本発明によれば、動作機構を備えな
い単純な固定ブロックと固定ピンからなるプリセット部
を設けるだけで対応できるので、移載装置の機構が簡単
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す斜視図である。

【図２】本発明の実施の形態の動作を示す断面図であ
る。

【図３】本発明の実施例に用いるプリセット部の断面図
である。

【図４】図３のプリセット部にウエハ保持板をセットし
たときの断面図である。

【図５】図４のプリセット部にウエハをセットしたとき
の断面図である。

【図６】本発明の他の実施例に用いるプリセット部の断
面図である。

【図７】本発明の実施例に用いる移載用フォ−クにウエ
ハ保持板を搭載した断面図である。

【図８】本発明の実施例に用いる移載用フォ−クにウエ
ハを搭載した断面図である。

【図９】本発明の実施例に用いるリングボ−トにウエハ
保持板をセットした断面図である。

【図１０】図９におけるＡ−Ａ矢視図である。

【図１１】本発明の他の実施例に用いる２段プリセット
部の斜視図である。

【図１２】本発明の他の実施例に用いる２段移載用フォ
−クの斜視図である。

【図１３】従来の爪付きリングボ−トを使用したウエハ
移載方法を示す斜視図である。

【図１４】従来の切り欠きリングのリングボ−トを使用
したウエハ移載方法を示す斜視図である。

【図１５】従来の連続したリングのリングボ−トを使用
したウエハ移載方法を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ ウエハ保持板 １ａ 爪付きリング状ウエハ保持板 １ｂ 切り欠きリング状ウエハ保持板 １ｃ リング状ウエハ保持板 ２ ウエハ ３ 移載用フォ−ク ４ 突き上げ用フォ−ク ５ 移載ロボット ６ リングボ−ト ７ 支柱 ８ プリセット部 ９ 固定ブロック １０ 固定ピン １１ キャリア １２ ２段のプリセット部 １３ ２段の移載用フォ−ク １４ 爪付きリングボ−ト １５ 切り欠き付きリングボ−ト １６ 爪 １７ 切り欠き １８ 突き上げ機構 １９ 溝 ２０ 円弧状凹部

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウエハを水平等間隔に収納するキャリア
   と、ウエハを水平等間隔に収納し縦型炉に出し入れする
   リングボ−トと、前記キャリアと前記リングボ−トとの
   間でウエハの受け渡しを行う上下、前後、旋回動作可能
   な移載用フォ−クとを有するウエハ移載装置において、
   前記キャリアと前記リングボ−トとの中間位置にウエハ
   の移載を行うプリセット部を設けたことを特徴とするウ
   エハ移載装置。
2. 【請求項２】 前記リングボ−トは、複数本の支柱と、
   ウエハを載置するリング状のウエハ保持板とを有し、こ
   のウエハ保持板は前記支柱に設けた溝または突起に水平
   等間隔かつ着脱自在に支持されている請求項１記載のウ
   エハ移載装置。
3. 【請求項３】 前記ウエハ保持板のリング内径はウエハ
   の載置に必要な最大限の大きさを有する請求項２記載の
   ウエハ移載装置。
4. 【請求項４】 前記ウエハ保持板のリング外径は、ウエ
   ハが前記支柱との接触による影響を受けない最小限の大
   きさを有する請求項２記載のウエハ移載装置。
5. 【請求項５】 前記プリセット部は固定ブロックと固定
   ピンからなり、この固定ブロック上面側に前記移載用フ
   ォ−クが挿入可能な溝を設け、この溝をまたいで固定ブ
   ロック上面に前記ウエハ保持板を載置する円弧状凹部を
   設け、この凹部内でかつ前記ウエハ保持板の内径よりも
   内側に、前記溝をはさんで前記固定ピンが立てられてい
   る請求項１記載のウエハ移載装置。
6. 【請求項６】 前記固定ピンの高さは、前記移載用フォ
   −クの厚さより大きい請求項５記載のウエハ移載装置。
7. 【請求項７】 前記プリセット部は、固定ブロックと固
   定ピンが一体成形されている請求項１記載のウエハ移載
   装置。
8. 【請求項８】 前記プリセット部は、それぞれに固定ピ
   ンを有する複数段の固定ブロックからなる請求項１記載
   のウエハ移載装置。
9. 【請求項９】 前記移載用フォ−クが複数段に構成され
   ている請求項１記載のウエハ移載装置。
10. 【請求項１０】 前記移載用フォ−クは、前記ウエハ保
    持板を載置する第１の円弧状凹部と、この凹部の内側で
    かつこの凹部と同心円状に形成されウエハを載置する第
    ２の円弧状凹部とを有する請求項１記載のウエハ移載装
    置。
11. 【請求項１１】 前記リングボ−トからウエハ保持板を
    前記プリセット部の固定ブロック上に移載する工程と、
    前記キャリアからウエハを前記プリセット部の固定ピン
    上に移載する工程と、前記固定ブロックの前記溝に前記
    ウエハ移載用フォ−クを挿入しウエハ保持板を持ち上げ
    る工程と、さらにウエハ保持板を上昇させて前記固定ピ
    ン上のウエハをそのままウエハ保持板に移載する工程
    と、このウエハを載置したウエハ保持板を前記プリセッ
    ト部から前記リングボ−トに搬送し収納する工程とを有
    することを特徴とするウエハ移載方法。
12. 【請求項１２】 熱処理終了後の前記リングボ−トから
    ウエハを載置したウエハ保持板を前記プリセット部に搬
    送する工程と、このプリセット部においてウエハ保持板
    を固定ブロック上に降下させ、ウエハ保持板を固定ブロ
    ック上に載置するとともにウエハを固定ピン上に載置す
    る工程と、固定ピン間にウエハ移載用フォ−クを挿入し
    そのまま上昇させてウエハをウエハ移載用フォ−クに載
    置し前記キャリアに搬送して収納することを特徴とする
    ウエハ移載方法。