JP2007100188A - 基板処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】基板保持具交換装置による基板保持具搬送途中、或は基板保持具を受渡している途中に、基板保持具に地震等による外的衝撃が作用した場合等、基板保持具の転倒、破損を防止できる様にする。
【解決手段】基板処理室内で基板保持具13を載置し、また、移動する載置部と、該載置された前記基板保持具13の転倒を防止する第1の基板保持具転倒防止機構と、前記載置部より前記基板保持具13を移動する基板保持具移動機構14と、該基板保持具移動機構14の前記基板保持具13の転倒を防止する第2の基板保持具転倒防止機構と、前記第1、第2の基板保持具転倒防止機構の係合離脱を制御する転倒防止制御部とを具備し、該転倒防止制御部は、前記基板保持具が前記載置部と前記基板保持具移動機構との間で授受が為される間中、前記第1、第2の基板保持具転倒防止機構の内少なくとも一方が前記基板保持具と係合し、該基板保持具の転倒を防止する様制御する。
【選択図】図1
【解決手段】基板処理室内で基板保持具13を載置し、また、移動する載置部と、該載置された前記基板保持具13の転倒を防止する第1の基板保持具転倒防止機構と、前記載置部より前記基板保持具13を移動する基板保持具移動機構14と、該基板保持具移動機構14の前記基板保持具13の転倒を防止する第2の基板保持具転倒防止機構と、前記第1、第2の基板保持具転倒防止機構の係合離脱を制御する転倒防止制御部とを具備し、該転倒防止制御部は、前記基板保持具が前記載置部と前記基板保持具移動機構との間で授受が為される間中、前記第1、第2の基板保持具転倒防止機構の内少なくとも一方が前記基板保持具と係合し、該基板保持具の転倒を防止する様制御する。
【選択図】図1
Description
本発明はシリコンウェーハ等の被処理基板に対して、CVD、ドライエッチング、スパッタ等所要の処理を行う基板処理装置に関し、特にボート等の基板保持具を搬送する搬送装置を具備する基板処理装置に関するものである。
シリコンウェーハ等の基板にCVD、ドライエッチング、スパッタ等所要の処理を行い半導体装置を製造する装置として基板処理装置があり、基板処理装置には基板を一枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置、或は所定枚数を一度に処理するバッチ式の基板処理装置とがある。
バッチ式の基板処理装置では所定数の基板(以下、ウェーハ)が基板保持具(以下、ボート)に水平姿勢で多段に保持され、該ボートをボート装脱手段(以下、ボートエレベータ)により処理室内に装入、引出しする様にし、前記ボートエレベータによりボートを処理室内に収納させ、基板をボートに保持させた状態で、所要の処理を行い、処理後はボートエレベータによりボートを処理室から引出している。
更に、ウェーハ処理の効率を向上させる為、ウェーハが処理室で処理されている間に、ボートに対する未処理ウェーハの装填、処理後のウェーハの冷却、ボートからの処理済ウェーハの払出しを行える様にする為、複数のボートを用い、未処理ウェーハが装填されたボートと処理済ウェーハが装填されたボートとを交換しながら処理を進行している。
従来複数のボートを用い、未処理ウェーハが装填されたボートと処理済ウェーハが装填されたボートとをボート交換装置を用い、処理の進行に合せて交換する様にした基板処理装置が、特許文献1に示されている。
特許文献1の基板処理装置では、3のボート載置位置を有し、該3のボート載置位置にボート交換装置がボートを移替えている。又3のボート載置位置の内、第1のボート載置位置では前記ボートエレベータがボートを載置し、第2のボート載置位置ではボートに対して基板の装填、払出しが行われ、第3のボート載置位置では未処理ウェーハが装填されたボート、又処理済ウェーハが装填されたボートを交換作業途中で待機させている。
前記ボートは前記3のボート載置位置に容易に受渡し可能に載置されるが、前記ボートはウェーハを水平姿勢で多段に保持するものであり、底面積に比較して背が高くなっている。この為、地震等により前記ボートに水平力が作用した場合、ボートが転倒する虞れがある。
特許文献2に示される基板処理装置では、上記した第1のボート載置位置、第2のボート載置位置、第3のボート載置位置でのボート転倒防止手段が示され、特許文献3に示される基板処理装置ではボート交換装置でのボート転倒防止手段がそれぞれ示されている。
然し乍ら、特許文献2に示される基板処理装置、特許文献3に示される基板処理装置それぞれ個々にボートの転倒防止について考慮されているが、ボート交換装置によるボート搬送途中、ボート交換装置がボートをボート移載位置に受渡している途中の転倒防止について考慮されていない。
地震等は何時発生するか予測できず、基板処理装置の基板処理中、ボート交換装置によるボート搬送途中、ボート交換装置がボートをボート移載位置に受渡している途中に地震が発生した場合、ボートが転倒し、或は損傷する虞れがある。
本発明は斯かる実情に鑑み、基板処理装置の基板処理中、基板保持具交換装置による基板保持具搬送途中、或は基板保持具交換装置が基板保持具を受渡している途中に、基板保持具に地震等による外的衝撃が作用した場合にも、基板保持具の転倒、破損を防止できる様にするものである。
本発明は、基板を収納し処理する処理室と、該処理室内で基板を保持する基板保持具と、該基板保持具を載置し前記処理室内外に前記基板保持具を移動可能な載置部と、該載置部に載置された前記基板保持具の転倒を防止する様係合離脱可能な第1の基板保持具転倒防止機構と、前記載置部とは異なる箇所に前記基板保持具を移動可能な基板保持具移動機構と、該基板保持具移動機構に載置された前記基板保持具の転倒を防止する様係合離脱可能な第2の基板保持具転倒防止機構と、前記第1、第2の基板保持具転倒防止機構の係合離脱を制御する転倒防止制御部とを具備し、該転倒防止制御部は、前記基板保持具が前記載置部と前記基板保持具移動機構との間で授受が為される間中、前記第1、第2の基板保持具転倒防止機構の内少なくとも一方が前記基板保持具と係合し、該基板保持具の転倒を防止する様制御する基板処理装置に係り、又基板を収納し処理する処理室と、該処理室内で基板を保持する基板保持具と、該基板保持具を載置し前記処理室内外に前記基板保持具を移動可能な載置部と、該載置部とは異なる箇所に配置され前記基板保持具を保持可能な保持台と、該保持台に載置された前記基板保持具の転倒を防止する様係合離脱可能な第1の基板保持具転倒防止機構と、前記載置部と前記保持台との間で前記基板保持具を移動可能な基板保持具移動機構と、該基板保持具移動機構に載置された前記基板保持具の転倒を防止する様係合離脱可能な第2の基板保持具転倒防止機構と、前記第1、第2の基板保持具転倒防止機構の係合離脱を制御する転倒防止制御部とを具備し、該転倒防止制御部は、前記基板保持具が前記保持台と前記基板保持具移動機構との間で授受が為される間中、前記第1、第2の基板保持具転倒防止機構の内少なくとも一方が前記基板保持具と係合し、該基板保持具の転倒を防止する様制御する基板処理装置に係るものである。
本発明によれば、基板を収納し処理する処理室と、該処理室内で基板を保持する基板保持具と、該基板保持具を載置し前記処理室内外に前記基板保持具を移動可能な載置部と、該載置部に載置された前記基板保持具の転倒を防止する様係合離脱可能な第1の基板保持具転倒防止機構と、前記載置部とは異なる箇所に前記基板保持具を移動可能な基板保持具移動機構と、該基板保持具移動機構に載置された前記基板保持具の転倒を防止する様係合離脱可能な第2の基板保持具転倒防止機構と、前記第1、第2の基板保持具転倒防止機構の係合離脱を制御する転倒防止制御部とを具備し、該転倒防止制御部は、前記基板保持具が前記載置部と前記基板保持具移動機構との間で授受が為される間中、前記第1、第2の基板保持具転倒防止機構の内少なくとも一方が前記基板保持具と係合し、該基板保持具の転倒を防止する様制御するので、基板処理装置が稼働している状態では、前記基板保持具にはいずれかの前記基板保持具転倒防止機構が係合し、前記基板保持具の非係合状態は存在しないので、該基板保持具に予期しない外力が作用した場合にも該基板保持具の転倒が防止される。
又本発明によれば、基板を収納し処理する処理室と、該処理室内で基板を保持する基板保持具と、該基板保持具を載置し前記処理室内外に前記基板保持具を移動可能な載置部と、該載置部とは異なる箇所に配置され前記基板保持具を保持可能な保持台と、該保持台に載置された前記基板保持具の転倒を防止する様係合離脱可能な第1の基板保持具転倒防止機構と、前記載置部と前記保持台との間で前記基板保持具を移動可能な基板保持具移動機構と、該基板保持具移動機構に載置された前記基板保持具の転倒を防止する様係合離脱可能な第2の基板保持具転倒防止機構と、前記第1、第2の基板保持具転倒防止機構の係合離脱を制御する転倒防止制御部とを具備し、該転倒防止制御部は、前記基板保持具が前記保持台と前記基板保持具移動機構との間で授受が為される間中、前記第1、第2の基板保持具転倒防止機構の内少なくとも一方が前記基板保持具と係合し、該基板保持具の転倒を防止する様制御するので、基板処理装置が稼働している状態では、前記基板保持具にはいずれかの前記基板保持具転倒防止機構が係合し、該基板保持具の非係合状態は存在しないので、該基板保持具に予期しない外力が作用した場合にも該基板保持具の転倒が防止される等の優れた効果を発揮する。
以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。
先ず、図1、図2に於いて、本発明が実施される基板処理装置の概略について説明する。
筐体1の前面には外部搬送装置(図示せず)と基板搬送容器(以下、カセットと称す。本実施の形態では密閉式のカセットが使用されている)の授受を行うカセットステージ2が設けられ、該カセットステージ2はシャッタ3を介して前記筐体1の内部と連通している。
該筐体1の内部前方に、前記カセットステージ2と対向してカセットオープナ4が設けられ、該カセットオープナ4の上方にはカセットストッカ5が設けられ、該カセットストッカ5、前記カセットオープナ4と前記カセットステージ2間にはカセット搬送手段であるカセットローダ6が設けられている。
前記筐体1の内部後方一側にボート移動機構であるボートエレベータ7が設けられ、該ボートエレベータ7から水平に延びる昇降アーム8にはシールキャップ9が設けられ、該シールキャップ9は、処理室、加熱機構を有する処理炉11の炉口を閉塞する。前記シールキャップ9にはボート載置部12(後述)が設けられ、該ボート載置部12に被処理基板(以下ウェーハ)10を水平姿勢で多段に保持するボート(基板保持具)13が載置され、前記ボート載置部12はボート載置盤44(後述)を有し、該ボート載置盤44を介して前記ボート13を回転可能となっている。
前記ボートエレベータ7に対向して、前記筐体1の内部後方他側にはボート交換装置14が設けられ、該ボート交換装置14、前記ボートエレベータ7と前記カセットオープナ4との間に基板移載機15が設けられている。
前記カセットステージ2は図示しない外部搬送装置とカセット16の授受を行うと共に前記カセットローダ6との間で前記カセット16の授受を行うものであり、前記カセットローダ6は横行、昇降、進退可能であり、前記カセットステージ2のカセット16を前記カセットオープナ4、前記カセットストッカ5に移載するものである。前記カセットオープナ4は、前記カセット16の蓋を開閉する。
前記基板移載機15は昇降、進退、回転可能であり、前記カセットオープナ4上のカセット16とボート13間で前記ウェーハ10の移載を行う。
前記ボート交換装置14は2本の左ボート支持アーム17、右ボート支持アーム18を有し、該左ボート支持アーム17と右ボート支持アーム18とは独立して回転可能且つ昇降可能となっており、ウェーハ移載位置A、ボート授受位置B、ウェーハクーリング位置C間で前記ボート13の移動を行う様になっている。前記ウェーハ移載位置A及び前記ウェーハクーリング位置Cにはボート置き台19及びボート置き台20が設けられ、それぞれに前記ボート13が載置される。
前記ボート載置部12は前記ボート授受位置Bで未処理ウェーハ10を保持したボート13を前記ボート交換装置14から受取り、前記ボートエレベータ7により前記ボート13が前記処理炉11の処理室に装入される。
該処理炉11では前記ウェーハ10が加熱され、所要の処理ガスが処理室に導入され基板処理される。又、前記ボート13はウェーハ処理中成膜の均一性を向上させる為回転される。
処理が完了すると前記ボートエレベータ7は前記処理炉11から前記ボート13を前記ボート授受位置Bに引出し、前記ボート13を前記ボート交換装置14に受渡す。
処理済ウェーハ10を保持するボート13は前記ウェーハクーリング位置Cに移動され、前記ボート置き台20に載置され、所定の温度となる迄冷却される。その間、未処理ウェーハ10を保持するボート13が前記ウェーハ移載位置Aより前記ボート授受位置Bに移動され、前記ボート載置部12に受渡され、前記ボートエレベータ7により前記処理炉11に装入される。
前記ウェーハクーリング位置Cで処理済ウェーハ10が所定の温度迄冷却されると、前記ボート交換装置14は処理済ウェーハ10を保持するボート13を前記ウェーハ移載位置A迄移動し、前記ボート置き台19に載置する。
前記基板移載機15は前記ウェーハ移載位置Aにあるボート13から処理済ウェーハ10を前記カセットオープナ4上のカセット16に払出す。処理済ウェーハ10が前記カセット16に装填されると該カセット16は前記カセットローダ6により前記カセットステージ2へ搬送され、更に外部搬送装置により搬出される。
前記カセットローダ6により前記カセットオープナ4に未処理ウェーハ10が装填されたカセット16が移載され、前記基板移載機15は前記カセット16から未処理ウェーハ10を前記ウェーハ移載位置Aにある空のボート13に移載する。
而して、前記ウェーハ10の処理が繰返し実行される。
次に、前記ウェーハ10の処理を行う前記処理炉11について図3を参照して説明する。
該処理炉11は加熱機構としてのヒータ21を有する。該ヒータ21は円筒形状であり、ヒータベース22に垂直に設けられている。
前記ヒータ21の内部には、該ヒータ21と同心に反応管23が配設されている。該反応管23は内部反応管24と、その外側に同心に設けられた外部反応管25とから構成されている。
前記内部反応管24は、例えば石英(SiO2 )又は炭化シリコン(SiC)等の耐熱性材料からなり、上端及び下端が開口した円筒形状となっている。前記内部反応管24は処理室26を画成し、該処理室26はウェーハ10が装填されたボート13を収納可能となっている。前記外部反応管25は、例えば石英又は炭化シリコン等の耐熱性材料からなり、下端が開口した有天円筒形状をしており、前記内部反応管24との間に円筒状の空間27を形成する。
前記外部反応管25は前記ヒータベース22に支持された(支持構造は図示せず)マニホールド28に気密に立設されている。該マニホールド28は、例えばステンレス等からなり、内筒面に内フランジ29が形成され、該内フランジ29に前記内部反応管24が立設されている。
後述するシールキャップ9にはガス導入部としてのノズル32が前記処理室26内に連通する様に接続されており、前記ノズル32にはガス供給管33が接続されている。該ガス供給管33の上流側には、ガス流量制御器としてのMFC(マスフローコントローラ)34を介して図示しない処理ガス供給源や不活性ガス供給源が接続されている。該MFC34には、ガス流量制御部35が電気的に接続されており、該ガス流量制御部35により供給するガスの流量が所望の量、ガス供給タイミングが所望の時期になる様に前記MFC34が制御される。
前記マニホールド28には、前記処理室26の雰囲気を排気する排気管36が設けられている。該排気管36は、前記空間27の下端部に連通する様前記マニホールド28に設けられている。前記排気管36には圧力検出器としての圧力センサ37が設けられ、前記排気管36は圧力制御弁等の圧力調整装置38を介して真空ポンプ等の真空排気装置39に接続されており、前記処理室26の圧力が所定の圧力(真空度)となる様、真空排気し得る様に構成されている。前記圧力センサ37、前記圧力調整装置38には圧力制御部41が電気的に接続されており、該圧力制御部41は前記圧力センサ37により検出された圧力に基づいて前記圧力調整装置38により前記処理室26の圧力が所望の圧力となる様、所望のタイミングにて制御する様に構成されている。
前記マニホールド28の下端開口は炉口部を構成し、前記マニホールド28の下方には炉口蓋体としての前記シールキャップ9が設けられ、該シールキャップ9は前記マニホールド28の下端に垂直方向下側から当接され、前記炉口部を気密に閉塞可能となっている。前記シールキャップ9は、例えばステンレス等の金属からなり、円盤状に形成されている。該シールキャップ9にはボートを回転させるボート回転機構42が、前記シールキャップ9と同心に設置されている。
前記ボート回転機構42のボート回転軸43は前記シールキャップ9を貫通して、前記ボート載置盤44に連結されており、該ボート載置盤44には前記ボート13が載置される様になっている。前記ボート回転機構42は前記ボート回転軸43、前記ボート載置盤44を介して前記ボート13を回転させる。
前記シールキャップ9は前記昇降アーム8(図1参照)に支持され、該昇降アーム8を介して前記ボートエレベータ7によって昇降され、該ボートエレベータ7によって前記ボート13は前記処理室26に装脱可能となっている。前記ボートエレベータ7及び前記ボート回転機構42には、駆動制御部45が電気的に接続されており、該駆動制御部45は前記ボート回転機構42、前記ボートエレベータ7を所望の動作をする様所望のタイミングにて制御する。
前記ボート13は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなり、上記した様に所定枚数のウェーハ10を水平姿勢で多段に保持する様に構成されている。又、前記ボート13の下部には、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなる円板形状をした断熱部材としての断熱板46が水平姿勢で多段に複数枚配置されており、前記処理室26からの熱が前記マニホールド28側に伝わりにくくなる様になっている。
前記反応管23内には温度センサ47が設置されている。前記ヒータ21と前記温度センサ47には、温度制御部48が電気的に接続されており、該温度制御部48は、前記温度センサ47により検出された温度情報に基づき前記処理室26の温度が所望の温度分布となる様、前記ヒータ21の加熱状態を制御する。
前記ガス流量制御部35、前記圧力制御部41、前記駆動制御部45、前記温度制御部48及び後述する転倒防止制御部49、前記ボート交換装置14を制御するボート交換制御部50等は主制御部51を構成し、該主制御部51は基板処理装置全体を統括して制御する。
次に、図4〜図7により、前記ボート回転機構42について説明する。
前記シールキャップ9の下面にモータホルダ54が固着され、該モータホルダ54の下面に減速器55が取付けられている。該減速器55、前記モータホルダ54を貫通する中空の外回転軸56が軸受57を介して回転自在に設けられ、前記外回転軸56と一体に設けられた前記ボート回転軸43が前記シールキャップ9を気密に貫通し、前記ボート回転軸43の上端には前記ボート載置盤44が固着されている。該ボート載置盤44の上面には放射状3方向にテーパ溝58が穿設され、ボート底板59の下面の円周三等分した位置に位置決めピン61が突設され、該位置決めピン61と前記テーパ溝58とが嵌合し、前記ボート載置盤44に対するボート13の位置決めがなされる様になっている。又前記ボート底板59の底面には後述する様にロック穴62が設けられている。
前記外回転軸56の前記軸受57,57間にはウォームホイール63が嵌着され、該ウォームホイール63にはウォーム64が噛合され、該ウォーム64は図示しないボート回転モータ(図示せず)の出力軸65に軸着されている。前記外回転軸56の回転位置を検出する回転検出器(図示せず)が設けられ、前記外回転軸56の前記シールキャップ9に対する回転位置が検出される様になっており、又前記回転検出器は前記外回転軸56、即ち前記ボート載置盤44の基準位置を検出可能となっている。
前記外回転軸56、前記ボート回転軸43の内部にボートロック軸66が軸受67を介して同心に回転自在に設けられ、又前記ボートロック軸66は気密にシールされている。該ボートロック軸66は前記ボート載置盤44より突出しており、突出端にはロック部材として図5に見られる様な略矩形状のロックプレート68が固着されている。前記ボートロック軸66の下端部は半円柱状に一部が切除され、平坦面69が形成されている。該平坦面69は前記減速器55の下面より下方に突出している。
前記ボートロック軸66の下端部には捩りコイルバネであるロックバネ71が外嵌され、該ロックバネ71の一端は中心側に折曲げられ、前記平坦面69に係合され、他端は接線方向に延出し、前記外回転軸56に係止されている。特に図示していないが、前記ボートロック軸66と前記外回転軸56間には機械的にストッパが設けられ、前記ロックバネ71は前記ボートロック軸66と前記外回転軸56とが確実に当接する様に初期撓みが与えられている。
前記減速器55の下面にはスライド軸受72を介してロックロッド73が前記ボートロック軸66の軸心に直交する方向に摺動自在に設けられ、前記ロックロッド73の先端は前記平坦面69に当接可能となっており、前記ロックロッド73の基端はシリンダ、ソレノイド等、リニア駆動器であるロックアクチュエータ74に連結されている。
而して、該ロックアクチュエータ74により前記ロックロッド73が進退され、該ロックロッド73の先端が前記平坦面69に当接離反する様になっており、前記ロックロッド73が前記平坦面69に当接した状態では、前記ボートロック軸66の回転が拘束される。
前記ロックプレート68、前記ボートロック軸66、前記ロックバネ71、前記ロックロッド73、前記ロックアクチュエータ74等はボート転倒防止機構77を構成する。
尚、前記ボートロック軸66の回転を拘束する方法としては、該ボートロック軸66の下端に水平方向に延びるピンを設け、該ピンの回転面に対して係合部材を出入りさせる様にしてもよい。
前記ボート底板59には前記ロックプレート68と係合離脱可能な前記ロック穴62が形成されている。
該ロック穴62は図6に見られる様に、前記ボート底板59の内部に円板状の袋穴75が形成され、該袋穴75は鍵孔76によって開口されている。該鍵孔76は前記袋穴75と同半径の2つの円弧と対向する平行な直線で形成された略矩形形状となっており、前記ロックプレート68とは相似形状となっている。
而して、前記ロックプレート68が前記鍵孔76を通して前記袋穴75に挿入され(図6(A)、図6(B)参照)、前記ボート底板59に対して前記ボートロック軸66が所要角度(図示で90°)相対回転される(図6(C)参照)ことで、前記ロックプレート68が前記鍵孔76と係合し、前記ボート載置盤44と前記ボート底板59とが離反しない様にロック、即ち前記ボート13が転倒しない様にロックされる。
上記した様に、前記テーパ溝58と前記位置決めピン61との嵌合により、前記ボート載置盤44に対するボート13の回転方向の位置は決定される。又、前記ロックロッド73が前記平坦面69に当接していない状態では、前記ボートロック軸66は前記ロックバネ71の初期バネ力と、前記ボートロック軸66と前記外回転軸56間のストッパにより前記ボートロック軸66と前記ボート載置盤44との回転方向の位置が決定される。
而して、該ボート載置盤44に載置された前記ボート13の前記ボート底板59の前記鍵孔76の方向と前記ロックプレート68の方向とは、前記ボートロック軸66に前記ロックロッド73が係合していない状態では、90°方向が異なる様になっている(図6参照)。
図7により、前記ボート載置盤44のボートのロック、解除作動について説明する。
先ず、前記ボート載置盤44に前記ボート13を載置する場合を説明する。
載置する準備として、前記ロックアクチュエータ74が駆動され、前記ロックロッド73が突出され、前記平坦面69に当接する。前記ロックロッド73が前記平坦面69に当接することで、前記ボートロック軸66の回転がロックされる。
該ボートロック軸66の回転がロックされた状態で、前記ボート回転モータ(図示せず)が駆動され、前記ウォーム64、前記ウォームホイール63、前記外回転軸56、前記ボート回転軸43を介して前記ボート載置盤44が前記ロックプレート68に対して90°相対回転される。回転方向は前記ロックバネ71を更に撓ませる方向である。前記ボート載置盤44に対して一義的に前記ボート13の位置、方向が決定されるが、この時の該ボート13の前記ボート底板59の前記鍵孔76の方向は前記ロックプレート68の方向と合致している(図7(A)参照)。
前記ボート13を前記ボート載置盤44に載置する。前記ロックプレート68が前記鍵孔76を通って前記袋穴75に挿入される(図7(B)参照)。
前記ボート回転モータ(図示せず)が上記回転方向とは逆の方向に駆動される。前記ボートロック軸66は前記ロックロッド73により依然として回転が拘束されており、前記ボート載置盤44が前記ロックプレート68に対して90°逆方向に相対回転される。回転方向は前記ロックバネ71を復元させる方向である。前記ボート載置盤44が90°逆方向に回転されると前記ロックアクチュエータ74により前記ロックロッド73が後退され、前記ボートロック軸66はストッパ(図示せず)で回転方向の位置が決定される。この状態では、上記した様に前記ロックプレート68と前記鍵孔76とは90°方向が異なり、該鍵孔76に前記ロックプレート68が係合した状態、即ち前記ボート13がロックされた状態となる(図7(C)参照)。
前記ロックロッド73による前記ボートロック軸66のロックが解除された状態では、前記ボートロック軸66と前記ボート底板59とは前記ロックバネ71を介して一体化された状態であり、前記ボート回転モータ(図示せず)により前記ボート底板59を回転することで前記ボート13はロック状態が維持されて回転する。
従って、前記ボート交換装置14による他のボートの搬送中、ウェーハの交換動作中、更に前記ボート13を前記反応炉11内に装入し、ウェーハを処理中、前記ボート13を回転させている状態で前記ボート載置部12上の前記ボート13はロック状態が維持される。
前記ボート載置盤44に於けるロック解除の作動としては上記作動の逆の作動により行われる。
ここで、前記ロックプレート68を前記ボート載置盤44に対して相対復帰させる為には、前記ロックロッド73を後退させ、前記ロックバネ71の復元力により、前記ボートロック軸66を逆方向に回転させることもできるが、前記ボートロック軸66の急激な回転、停止は発塵を誘発する可能性があり、上記した様に、ボート回転モータによりゆっくり戻すのが好ましい。
図8、図9により前記ボート置き台19について説明する。尚、前記ボート置き台20は前記ボート置き台19と同一構造である。
前記筐体1に取付けられるベース78に座板79が固定され、該座板79に立設された支柱81を介してボート受座82が取付けられる。該ボート受座82の上面には放射状に3本のテーパ溝80が刻設され、該テーパ溝80は前記ボート13の前記位置決めピン61と嵌合する様になっている。
前記ボート受座82の中心を貫通するロックシャフト83が設けられ、該ロックシャフト83の突出する上端には前記ロックプレート68と同形状のロックプレート84が固着されている。前記ロックシャフト83の下端は、例えば回転シリンダ、モータ、ロータリソレノイド等のロータリアクチュエータ85に連結されている。該ロータリアクチュエータ85により前記ロックシャフト83を介して前記ロックプレート84が90°回転する様になっている。
前記ボート受座82に前記ボート13が載置される。前記ボート受座82に対する前記ボート13の姿勢は前記テーパ溝80と前記位置決めピン61の嵌合により決定される。この状態での前記鍵孔76の向きと前記ロックプレート84の向きとは一致する様にしておく。従って、前記ロックプレート84は前記鍵孔76を通して前記袋穴75に挿入される。前記ボート13の載置後、前記ロータリアクチュエータ85の駆動により、前記ロックプレート84が90°回転され、前記ボート13が前記ボート受座82に転倒防止の為のロックがされる。前記ロータリアクチュエータ85、前記ロックシャフト83、前記ロックプレート84等はボート転倒防止機構86を構成する。
而して、前記ボート13は前記ボートエレベータ7に保持された状態、前記ボート置き台19,20に保持された状態のいずれの状態でも、ロックされ、転倒防止が施された状態となる。尚、前記ボート13のロックは前記ボートエレベータ7に保持された状態、或は前記ボート置き台19,20に保持された状態のいずれか一方についてロックする様にしてもよい。
次に、図10〜図13により前記ボート交換装置14、及び該ボート交換装置14に於けるボート転倒防止機構98について説明する。
前記筐体1のベース(図示せず)に立断面がコの字状のフレーム87を立設し、該フレーム87の上下に掛渡ってガイドシャフト88が垂直に設けられ、該ガイドシャフト88に右昇降ブロック89、左昇降ブロック90が摺動自在に嵌合している。
前記右昇降ブロック89に螺合するスクリューシャフト91が前記ガイドシャフト88と平行に回転自在に設けられ、前記スクリューシャフト91の下端は前記フレーム87に固着された軸受部材92に回転自在に支持され、該軸受部材92には右昇降モータ93が取付けられ、該右昇降モータ93によって前記スクリューシャフト91が回転される様になっている。
前記右昇降ブロック89の前面にはL字形状のブラケット94が固着され、該ブラケット94にはロータリシリンダ等のロータリアクチュエータ95が取付けられ、該ロータリアクチュエータ95の回転軸96に前記右ボート支持アーム18が固着され、該右ボート支持アーム18は前記右昇降モータ93により昇降、前記ロータリアクチュエータ95により回転される様になっている。
前記右ボート支持アーム18の先端部は、右ボート載置部97となっており、該右ボート載置部97は後述する様に、前記ボート転倒防止機構98を具備している。
前記左ボート支持アーム17も前記右ボート支持アーム18と同様な機構により、昇降、回転される様になっている。
即ち、前記左昇降ブロック90は左昇降モータ99によって回転されるスクリューシャフト100と螺合し、又前記左昇降ブロック90にブラケット101を介してロータリアクチュエータ102が取付けられ、該ロータリアクチュエータ102に前記左ボート支持アーム17が取付けられている。該左ボート支持アーム17も先端部が左ボート載置部103となっており、該左ボート載置部103は前記右ボート載置部97と同様ボート転倒防止機構98を具備している。尚、前記左ボート載置部103と前記右ボート載置部97とは対称な形状を有している。
又、前記右昇降モータ93、前記ロータリアクチュエータ95、前記左昇降モータ99、前記ロータリアクチュエータ102は、前記ボート交換制御部50によって、動作速度、動作タイミング等駆動が制御される様になっている。
前記ボート転倒防止機構98、前記左ボート載置部103について、図11、図12により説明する。尚、図は前記左ボート支持アーム17に設けられた前記ボート転倒防止機構98を示している。
前記左ボート載置部103は略半円弧形状であり、断面形状は水平な棚部104と垂直な壁部105から構成されている。前記棚部104は更に前記ボート13が載置する段差部106を有している。
前記左ボート載置部103の円弧形状の略中央の位置に前記ボート転倒防止機構98が設けられている。
前記段差部106に垂直係止ピン107が突設され、該垂直係止ピン107に臨接する様に前記壁部105に通孔108が穿設されている。該通孔108の中心線は前記垂直係止ピン107の中心を通過する様な位置関係となっている。
前記通孔108の中心線と同心にエアシリンダ等のリニアアクチュエータ109が設けられ、該リニアアクチュエータ109は前記左ボート載置部103の中心に向ってピストンロッド111を進退させる様になっており、該ピストンロッド111の先端には水平係止ピン112が突設されている。
前記リニアアクチュエータ109、前記ロータリアクチュエータ102は前記転倒防止制御部49により、駆動、動作タイミングが制御される様になっている。
尚、前記ボート13の底部には、前記垂直係止ピン107に嵌合する垂直凹部115が穿設され、前記水平係止ピン112に嵌合する水平凹部116が穿設されている。
前記ボート転倒防止機構98の作動について図1、図2、図13を参照して説明する。
例えば、前記左ボート支持アーム17がウェーハクーリング位置Cで受載する場合、前記ロータリアクチュエータ102により前記ボート置き台20の位置に前記左ボート支持アーム17が回転される。この時、該左ボート支持アーム17と受載すべきボート13が干渉しない様に、前記左ボート支持アーム17は前記左昇降モータ99により降下されている。
前記左ボート載置部103の中心と前記ボート13の中心とが合致した状態では、前記垂直凹部115と前記垂直係止ピン107の芯が合致し、同時に前記水平係止ピン112と前記水平凹部116の芯が合致する様になっている。尚、前記ピストンロッド111は後退した状態である。
先ず前記左ボート支持アーム17が上昇し、前記左ボート載置部103にボート13を受載する(図13(A))。該ボート13が前記左ボート載置部103に載置されることで、前記垂直係止ピン107が前記垂直凹部115に嵌合する(図13(B))。
次に、前記リニアアクチュエータ109が駆動され、前記ピストンロッド111が突出され、前記水平係止ピン112が前記水平凹部116に嵌合する(図13(C))。
前記垂直係止ピン107が前記垂直凹部115に嵌合することで、ボート13の水平係止ピン112嵌合部での水平移動が拘束され、前記水平係止ピン112が前記水平凹部116に嵌合することで、嵌合部の上下移動が拘束される。更に、前記ボート13は前記段差部106に載置されているので、前記垂直係止ピン107を中心とする回転移動も拘束される。
而して、前記ボート転倒防止機構98が作動した状態では、前記ボート13に水平力が作用した場合、垂直、水平、回転の3方向の移動が拘束される。尚、回転の拘束は前記壁部105を前記ボート13に近接させ、前記壁部105を前記ボート13に当接させることで行っても良い。
次に、上記構成に係る処理炉11を用いて、半導体デバイスの製造工程の1工程として、CVD法によりウェーハ10上に薄膜を形成する方法について説明する。尚、以下の説明に於いて、基板処理装置を構成する各部の動作は前記主制御部51により制御される。
前記基板移載機15により前記ボート置き台19に載置された(ウェーハ移載位置A)ボート13に対して所定枚数のウェーハ10が装填(ウェーハチャージ)される。前記ボート置き台19に載置された前記ボート13は前記ロックプレート84が前記ロック穴62に係合され、前記ボート転倒防止機構86によりロックされた状態となっている。
前記ボート13へのウェーハ10の装填が完了すると、ウェーハ移載位置Aで前記ボート13が前記ボート置き台19から前記左ボート支持アーム17へ受渡され、該左ボート支持アーム17により前記ボート載置部12(ボート授受位置B)への前記ボート13の搬送が行われる。
ボート13が前記ボート置き台19から前記左ボート支持アーム17へ受渡しの過程に於いて、前記ボート置き台19の前記ボート転倒防止機構86がボート13をロックした状態で、前記左ボート支持アーム17の前記ボート転倒防止機構98が作動してボート13をロックする。前記ボート転倒防止機構98がボート13のロックを完了した後、前記ボート転倒防止機構86のロックが解除される。従って、前記ボート13の受渡し時に、前記ボート転倒防止機構98と前記ボート転倒防止機構86が同時にボート13をロックしている状態が存在し、前記ボート13が非ロック状態となることがない様に、前記ボート転倒防止機構86、前記ボート転倒防止機構98の作動タイミングが、前記転倒防止制御部49によって制御される。
前記ボート授受位置Bで、前記左ボート支持アーム17から前記ボート載置部12へのボート13の移換えも同様であり、前記ボート転倒防止機構98がボート13をロックした状態で前記ボート載置盤44がボート13を載置し、更に前記ボート転倒防止機構77が作動しボート13をロックする。前記ボート転倒防止機構77によるボート13のロックが完了した後に、前記ボート転倒防止機構98のロックが解除される。この場合でも、前記ボート13が非ロック状態となることがない様に、前記ボート転倒防止機構98、前記ボート転倒防止機構77の作動タイミングが、前記転倒防止制御部49によって制御される。
前記ボート載置部12への移換えが完了すると、前記ボート13は、前記ボートエレベータ7によって上昇され、前記処理室26に装入(ボートローディング)される。
該処理室26内が所望の圧力(真空度)となる様に前記真空排気装置39によって真空排気される。この際、前記処理室26の圧力は、前記圧力センサ37で測定され、この測定された圧力に基づき前記圧力調節器38により調節される。又、前記処理室26が所望の温度となる様に前記ヒータ21によって加熱される。この際、前記処理室26が所望の温度分布となる様に前記温度センサ47が検出した温度情報に基づき前記ヒータ21への通電具合がフィードバック制御される。続いて、前記ボート回転機構42により、ボート13が回転されることで、ウェーハ10が回転される。
次いで、処理ガス供給源から供給され、前記MFC34にて所望の流量となる様に制御されたガスは、前記ガス供給管33を流通して前記ノズル32から前記処理室26内に導入される。導入されたガスは該処理室26内を上昇し、前記内部反応管24の上端開口から前記空間27に流出して前記排気管36から排気される。ガスは前記処理室26内を通過する際にウェーハ10の表面と接触し、この際に熱CVD反応によってウェーハ10の表面上に薄膜が堆積(デポジション)される。
予め設定された処理時間が経過すると、不活性ガス供給源から不活性ガスが供給され、前記処理室26内が不活性ガスに置換されると共に、該処理室26内の圧力が常圧に復帰される。
その後、前記ボートエレベータ7により前記シールキャップ9が下降されて、前記マニホールド28の下端が開口されると共に、処理済ウェーハ10がボート13に保持された状態で前記マニホールド28の下端から前記反応管23の外部に搬出(ボートアンローディング)される。その後、処理済ウェーハ10はボート13より取出される(ウェーハディスチャージ)。
尚、一例迄、本発明の実施の形態の処理炉についてウェーハを処理する際の処理条件としては、例えば、SiN膜の成膜に於いては、処理温度760℃、処理圧力20〜25Pa、ガス種、ガス供給流量、アンモニア(NH3 )ガス 480sccm、ジクロロシラン(BCS)ガス 120sccmが例示され、それぞれの処理条件を、それぞれの範囲内のある値で一定に維持することでウェーハに処理がなされる。
処理が完了すると、前記ボートエレベータ7により前記ボート13が降下され、前記ボート授受位置Bで前記ボート載置部12から前記右ボート支持アーム18へのボート13の移換えが行われる。この場合、前記ボート転倒防止機構77によりボート13がロックされた状態で、該ボート13が前記右ボート支持アーム18に載置され、更に前記ボート転倒防止機構98がロック完了した後、前記ボート転倒防止機構77のロックが解除される。従って、前記ボート13が非ロック状態となることがない様に、前記ボート転倒防止機構77、前記ボート転倒防止機構98の作動タイミングが、前記転倒防止制御部49によって制御される。
同様にして、前記右ボート支持アーム18から前記ボート置き台20にボート13が移換えられる場合も、ボート13に非ロック状態が存在しない様に、前記転倒防止制御部49によって前記ボート転倒防止機構98、前記ボート転倒防止機構86の作動タイミングが制御される。
上述した様に、ボート13は処理中どの様な状態でも、非ロック状態となることはなく、地震等により前記ボートに水平力が作用した場合も、ボートが転倒することはない。
尚、上記実施の形態に示される基板保持具は、一体型のボート13を示したが、その他下部が分割されたもの、ボートが保持部材を介してボート載置部12に載置される構造となったもの等を含むことは言う迄もない。
1 筐体
7 ボートエレベータ
8 昇降アーム
9 シールキャップ
10 ウェーハ
11 処理炉
12 ボート載置部
13 ボート
14 ボート交換装置
15 基板移載機
17 左ボート支持アーム
18 右ボート支持アーム
19 ボート置き台
20 ボート置き台
21 ヒータ
23 反応管
26 処理室
42 ボート回転機構
44 ボート載置盤
45 駆動制御部
49 転倒防止制御部
50 ボート交換制御部
51 主制御部
59 ボート底板
62 ロック穴
66 ボートロック軸
68 ロックプレート
73 ロックロッド
74 ロックアクチュエータ
76 鍵孔
77 ボート転倒防止機構
82 ボート受座
83 ロックシャフト
84 ロックプレート
85 ロータリアクチュエータ
86 ボート転倒防止機構
88 ガイドシャフト
91 スクリューシャフト
93 右昇降モータ
97 右ボート載置部
98 ボート転倒防止機構
99 左昇降モータ
100 スクリューシャフト
103 左ボート載置部
106 段差部
107 垂直係止ピン
109 リニアアクチュエータ
112 水平係止ピン
115 垂直凹部
116 水平凹部
7 ボートエレベータ
8 昇降アーム
9 シールキャップ
10 ウェーハ
11 処理炉
12 ボート載置部
13 ボート
14 ボート交換装置
15 基板移載機
17 左ボート支持アーム
18 右ボート支持アーム
19 ボート置き台
20 ボート置き台
21 ヒータ
23 反応管
26 処理室
42 ボート回転機構
44 ボート載置盤
45 駆動制御部
49 転倒防止制御部
50 ボート交換制御部
51 主制御部
59 ボート底板
62 ロック穴
66 ボートロック軸
68 ロックプレート
73 ロックロッド
74 ロックアクチュエータ
76 鍵孔
77 ボート転倒防止機構
82 ボート受座
83 ロックシャフト
84 ロックプレート
85 ロータリアクチュエータ
86 ボート転倒防止機構
88 ガイドシャフト
91 スクリューシャフト
93 右昇降モータ
97 右ボート載置部
98 ボート転倒防止機構
99 左昇降モータ
100 スクリューシャフト
103 左ボート載置部
106 段差部
107 垂直係止ピン
109 リニアアクチュエータ
112 水平係止ピン
115 垂直凹部
116 水平凹部
Claims (2)
- 基板を収納し処理する処理室と、該処理室内で基板を保持する基板保持具と、該基板保持具を載置し前記処理室内外に前記基板保持具を移動可能な載置部と、該載置部に載置された前記基板保持具の転倒を防止する様係合離脱可能な第1の基板保持具転倒防止機構と、前記載置部とは異なる箇所に前記基板保持具を移動可能な基板保持具移動機構と、該基板保持具移動機構に載置された前記基板保持具の転倒を防止する様係合離脱可能な第2の基板保持具転倒防止機構と、前記第1、第2の基板保持具転倒防止機構の係合離脱を制御する転倒防止制御部とを具備し、該転倒防止制御部は、前記基板保持具が前記載置部と前記基板保持具移動機構との間で授受が為される間中、前記第1、第2の基板保持具転倒防止機構の内少なくとも一方が前記基板保持具と係合し、該基板保持具の転倒を防止する様制御することを特徴とする基板処理装置。
- 基板を収納し処理する処理室と、該処理室内で基板を保持する基板保持具と、該基板保持具を載置し前記処理室内外に前記基板保持具を移動可能な載置部と、該載置部とは異なる箇所に配置され前記基板保持具を保持可能な保持台と、該保持台に載置された前記基板保持具の転倒を防止する様係合離脱可能な第1の基板保持具転倒防止機構と、前記載置部と前記保持台との間で前記基板保持具を移動可能な基板保持具移動機構と、該基板保持具移動機構に載置された前記基板保持具の転倒を防止する様係合離脱可能な第2の基板保持具転倒防止機構と、前記第1、第2の基板保持具転倒防止機構の係合離脱を制御する転倒防止制御部とを具備し、該転倒防止制御部は、前記基板保持具が前記保持台と前記基板保持具移動機構との間で授受が為される間中、前記第1、第2の基板保持具転倒防止機構の内少なくとも一方が前記基板保持具と係合し、該基板保持具の転倒を防止する様制御することを特徴とする基板処理装置。
Priority Applications (6)
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