JP2683595B2

JP2683595B2 - 縦型熱処理装置

Info

Publication number: JP2683595B2
Application number: JP25508988A
Authority: JP
Inventors: 勝美石井; 篤和田
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1988-10-11
Filing date: 1988-10-11
Publication date: 1997-12-03
Anticipated expiration: 2012-12-03
Also published as: JPH02101738A

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、縦型熱処理装置に関する。

（従来の技術）従来、半導体ウエハ等の被処理基板を加熱して薄膜形
成、熱拡散等の処理を施す加熱処理装置としては、反応
管をほぼ水平に配設した横型熱処理装置が主に用いられ
ていたが、近年は、反応管をほぼ垂直に配設した縦型熱
処理装置が用いられるようになってきた。

すなわち、このような縦型熱処理装置では、石英等か
らなる円筒状の反応管およびその周囲を囲繞する如く設
けられたヒータ、均熱管、断熱材等から構成された反応
炉本体はほぼ垂直に配設されている。そして、石英等か
らなる基板保持具、いわゆるウエハボートに間隔を設け
て積層する如く多数の半導体ウエハを配置して、例えば
上下動可能とされた搬送装置によって、反応管内へ下方
から半導体ウエハをロード・アンロードするよう構成さ
れている。

このような縦型熱処理装置では、反応管内壁とウエハ
ボートとを非接触でロード・アンロードが容易に可能で
ある、占有面積が少ない、処理半導体ウエハの大口径化
が容易である等の利点を有する。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、このような縦型熱処理装置に対して、
処理用ウエハを供給する効率面からはウエハボートに半
導体ウエハを移載する際ウエハボートを水平に支持し、
一度に多数枚（例えば25枚一括して）移載する方法が有
利になる。また、高温にさらされる石英製のウエハボー
トの熱変形を考慮した場合ウエハボートを水平に支持し
て半導体ウエハを移載する方が安全な方法となる。

本発明は、縦型熱処理装置にウエハボートを水平に支
持してウエハをウエハボートに移載する機構を組合せ、
処理能力の向上を実現可能とするシステムにおいて、必
要となるウエハボートの水平垂直（および垂直水平）変
換機構を提供しようとするものである。また、縦型熱処
理装置を複数配列するシステムのばあい、前記ウエハを
ウエハボートに移載する機構と、ウエハボートの水平垂
直変換機構を複数の縦型熱処理炉が共用することにより
設置面積の縮小化をも同時に実現しようとするものであ
る。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）すなわち本発明の縦型熱処理装置は、横方向にほぼ直
線状に配列され、複数の被処理基板を支持する基板保持
具をほぼ垂直な状態で内部に収容して熱処理を施す複数
の縦型熱処理炉と、前記縦型熱処理炉の前方に間隔を設けて配設され、ほ
ぼ水平状態の前記基板保持具に複数の前記被処理基板を
移載する移載装置と、前記縦型熱処理炉に沿って配設され、前記基板保持具
をほぼ垂直な状態で水平方向に搬送して各前記縦型熱処
理炉に供給する搬送装置と、この搬送装置と前記移載装置との間に設けられ、前記
基板保持具を水平−垂直に姿勢変換して搬送し、前記搬
送装置と前記移載装置との間で受け渡しを行う受け渡し
機構であって、前記基板保持具を夫々の方向に移動させ
るための、水平方向駆動軸、上下方向駆動軸、および２
つの回転駆動軸を有する渡し機構とを具備したことを特徴とする。

（作用）上記構成の本発明の縦型熱処理装置では、移載装置か
ら例えば半導体ウエハを載置されたウエハボート等の基
板保持具を垂直状態に変換し、基板保持具をほぼ垂直な
状態で水平方向に搬送する搬送装置に受け渡す。

したがって、例えば複数並列して設けられた熱処理炉
等に一台の移載装置から被処理半導体ウエハを供給した
り、処理済半導体ウエハを回収するよう構成することが
でき、複数が配列される縦型熱処理装置システムにおけ
る設置面積の縮小化あるいは処理能力の向上等を実現す
ることができる。

（実施例）以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第２図および第３図に示すように、筐体1a〜1cは、ク
リーンルーム２とメンテナンスルーム３との境界に沿っ
て一列に複数、例えば３つ並べて配列されている。これ
らの筐体1a〜1c内には、それぞれ例えば石英等から円筒
状に構成された反応管およびその周囲を囲繞する如く設
けられたヒータ、均熱管、断熱材等から構成された反応
炉本体4a〜4cがほぼ垂直に配設されている。また、これ
らの筐体1a〜1c内の反応炉本体4a〜4cの下部には、反応
炉本体4a〜4c内に被処理物例えばウエハボート上に配列
された半導体ウエハをロード・アンロードするための機
構としてボートエレベータ5a〜5cが設けられている。

また、これらの筐体1a〜1cの後方のメンテナンスルー
ム３内には、筐体1a〜1cと所定距離、例えば120cm隔て
て、反応炉本体4a〜4cに所定のガス、電力等反応炉を稼
働させるために必要な諸元を供給する装置、装置の電
源、制御を行うための関連機器、真空排気系の必要とな
る場合はこれも収納するユーティリティ収納部6a〜6cが
配設されている。なお、例えばヒータの交換、反応管の
交換等のメンテナンスおよびユーティリティ収納部6a〜
6cのメンテナンスは、各筐体1a〜1cとユーティリティ収
納部6a〜6cとの間に設けられた空間から行うことが可能
である。

一方、筐体1a〜1cの前方、すなわちクリーンルーム２
内には、ウエハカセット８内に収容された半導体ウエハ
をウエハボート９上に移載するための移載装置10、この
ウエハボート９を各筐体1a〜1cの前方へ搬送するボート
ライナー11、移載装置10からウエハボート９を搬送して
ボートライナー11上にほぼ垂直に載置する水平垂直変換
装置12が設けられている。

上記水平垂直変換装置12は、第１図に示すように構成
されている。すなわち、基台30上には例えばステッピン
グモータとボールスクリュー等によって駆動され図示矢
印Ｘ方向に移動可能とする如く可動台31および支柱32が
設けられている。また、支柱32は、例えばステッピング
モータとインターナルギヤー等によって駆動され図示矢
印θ_Ｚ方向に180度以上回動可能に構成されている。さ
らに、この支柱32には、例えばステッピングモータとボ
ールスクリュー等によって駆動され図示矢印Ｚ方向に移
動可能とする如く支持アーム33が設けられており、この
支持アーム33の先端には、例えばスチッピングモータと
ウォームギヤ等によって駆動され、図示矢印θ_Ｙ方向に
ほぼ90度以上回動自在に変換アーム34が設けられてい
る。

また、上記変換アーム34の両端には、それぞれ図示矢
印Y₁およびY₂方向に移動可能に構成された上部ボートハ
ンド35と下部ボートハンド36がそれぞれ設けられてい
る。

上記上部ボートハンド35は、第４図および第５図に示
すように、例えば駆動機構としてのエアシリンダ37によ
って上記Y₁方向に例えば数ミリ移動可能とされている。
そして、エアシリンダ37によって上部ボートハンド35を
押圧した状態では、この上部ボートハンド35の上記Y₁方
向の動きが制限されて固定され、エアシリンダ37を作動
させない状態では、外部からわずかに力を加えることに
より上部ボートハンド35がY₁方向に自在に移動可能に構
成されている。

一方、第４図および第６図に示すように下部ボートハ
ンド36も例えば駆動機構としてのエアシリンダ38によっ
て上記Y₂方向に例えば数ミリ移動可能とされており、上
記上部ボートハンド35と同様にこのエアシリンダ38によ
ってその動きが固定および解放されるよう構成されてい
る。また、この下部ボートハンド36には、第４図および
第６図に示すθ_Ｘ方向に±30分程度以下の回転バックク
ラッシュが設けられている。

上記構成のこの実施例の縦型熱処理装置では、移載装
置10により、ウエハカセット８内に収容された半導体ウ
エハをウエハボート９上に移載する。この時、水平垂直
変換装置12は、予め変換アーム34を移載装置10上の所定
の位置にあるウエハボート９の下側に挿入し、この状態
で待機している。そして、移載装置10による半導体ウエ
ハの移載が終了すると、次のようにして移載装置10から
のウエハボート９を受け取り、移載装置と10干渉しない
位置までウエハボート９をボートライナー11方向に搬送
した後ウエハボート９をほぼ垂直に立てて、ボートライ
ナー11に載置する。

まず、第７図ないし第９図に示すように、エアシリン
ダ37、38をOFFとし、上部ボートハンド35と下部ボート
ハンド36がそれぞれY₁およびY₂方向に自在に移動可能と
した状態で支持アーム33を上昇（Ｚ方向に移動）させ、
ウエハボート９両端の円柱部を上部ボートハンド35と下
部ボートハンド36によって支持させる。この時、上部ボ
ートハンド35と下部ボートハンド36によってウエハボー
ト９を支持する位置まで支持アーム33を上昇させる直前
で上昇を一旦停止させ、変換アーム34をθ_Ｙ方向であっ
て下部ボートハンド36を水平面内でわずかに回転させ
る。なお、この回転は、下部ボートハンド36に設けられ
ているウエハボートを垂直にした時の支持部41とウエハ
ボート９とを接触させ、後述するように水平垂直変換を
行った時にウエハボート９に落下による衝撃を与えるこ
となく支持部41上に支持させるために行うものである。
そして、上部ボートハンド35と下部ボートハンド36によ
ってウエハボート９を支持した後、直ちにエアシリンダ
37、38を作動させて上部ボートハンド35と下部ボートハ
ンド36を固定する。

すなわち、移載装置10からウエハボート９を受け取る
場合上部ボートハンド35および下部ボートハンド36をY₁
およびY₂方向に自在に移動可能な状態とし、上部ボート
ハンド35および下部ボートハンド36とウエハボート９と
の位置のずれがあった場合は、上部ボートハンド35およ
び下部ボートハンド36がずれを修正する様にY₁およびY₂
方向に移動してこのずれを吸収する。

なお、この時上部ボートハンド35および下部ボートハ
ンド36のY₁およびY₂方向への移動を円滑に行わせるため
には、第６図に示すように、上部ボートハンド35および
下部ボートハンド36内側のウエハボート９との接触面
（支持面）40の傾斜角度αが所定角度以下であることが
必要となる。すなわち、この傾斜角度αは上部ボートハ
ンド35および下部ボートハンド36と、ウエハボート９と
の接触部の摩擦係数によって適宜選択する必要があり、
上部ボートハンド35および下部ボートハンド36とウエハ
ボート９とがどちらも石英製である場合は、50度程度よ
り少なくすることが望ましく、この実施例では例えば30
度とされている。

上述のようにして移載装置10からウエハボート９を受
取った後、可動台31をＸ方向（ボートライナー11側）に
移動させ、この後、変換アーム34をボートハンド36が下
方に移動するように、θ_Ｙ方向にほぼ90度回転させ、ウ
エハボート９を垂直にする。なお、第６図に示すよう
に、下部ボートハンド36はウエハボート９の重心位置43
よりも外側の支持部41によってウエハボート９を支持す
る。したがって、上部ボートハンド35は水平支持時と同
様に支持部42によりウエハボート９上端部側面をウエハ
ボート９が倒れないよう支持するよう構成されている。
この時、前述のように移載装置10からウエハボート９を
受けとる時に予め変換アーム34をθ_Ｚ方向方向にわずか
に回転させ、下部ボートハンド36のウエハボートの垂直
方向支持部41とウエハボート９とを接触させてあるの
で、ウエハボート９は水平から垂直に変換させられる
時、すべり落ちまたは落下による衝撃なく支持部41上に
支持される。

しかる後、支柱32をθ_Ｚ方向にほぼ180度回転させ、
ウエハボート９をボートライナー11の搬送方向に向ける
とともに、可動台31をＸ方向（ボートライナー11側）に
移動させ、ウエハボート９をボートライナー11の搬送台
60上に位置させる。そして、変換アーム34を下降（Ｚ方
向に移動）させてウエハボート９をボートライナー11の
搬送台60に受け渡す。なお、搬送台60には、円形にくり
抜かれたボート支持部61が設けられており、このボート
支持部61にウエハボート９下側端部が挿入されるよう構
成されている。このボート支持部61の径はウエハボート
９下側端部径よりも若干大きく設定されており、例えば
ウエハボート９下側端部直径100mmに対してボート支持
部61直径はウエハボート搬送に係る多種位置ずれの集積
を考慮し少し大きめの102mmとされている。

このようにして、ウエハボート９を水平垂直変換して
移載装置10からボートライナー11に受け渡した後は、こ
のボートライナー11によってウエハボート９を各筐体1a
〜1cの前方へ搬送し、ボートエレベータ5a〜5cによって
反応炉本体4a〜4c内に挿入する。

また、半導体ウエハの処理を終えて、ウエハボート９
をボートライナー11から水平垂直変換装置12に受け渡す
際には、前述のようにウエハボート９の位置が、水平垂
直変換装置12がボート支持部61に載置した位置と若干ず
れた位置となる可能性がある。このため、ウエハボート
９をボートライナー11から水平垂直変換装置12に受け渡
す際は、前述の移載装置10から水平垂直変換装置12への
受け渡しと同様に、水平垂直変換装置12のエアシリンダ
37、38をOFFとしておき、上部ボートハンド35および下
部ボートハンド36がY₁およびY₂方向に自在に移動可能な
状態としておき、これらの上部ボートハンド35および下
部ボートハンド36のY₁およびY₂方向への移動によってこ
の位置ずれを吸収する。

さらに、この後、ウエハボート９を水平垂直変換装置
12から移載装置10へ受け渡す際も、前述の移載装置10か
ら水平垂直変換装置12への受け渡し時の逆の手順で、受
け渡し直前に水平垂直変換装置12のエアシリンダ37、38
をOFFとし、上部ボートハンド35および下部ボートハン
ド36がY₁およびY₂方向に自在に移動可能な状態とするこ
とにより、上部ボートハンド35および下部ボートハンド
36のY₁およびY₂方向への移動によって位置ずれを吸収す
る。

そして、ウエハボート９を移載装置10へ受け渡すと、
移載装置10は、処理済みの半導体ウエハをウエハカセッ
ト内に収容し、さらに処理を行う場合は、次の半導体ウ
エハをウエハカセット内からウエハボート９に移載す
る。

すなわち、上記説明のこの実施例では、反応炉本体4a
〜4cを収容する筐体1a〜1cが、クリーンルーム２とメン
テナンスルーム３との境界に沿って一列に配列されてお
り、その後方にメンテナンス用の空間を設けてユーティ
リティ収納部6a〜6cが配設されている。そして、一台の
移載装置10と一台の水平垂直変換装置12およびボートラ
イナー11によってウエハボート９を搬送し処理を行うよ
う構成されている。したがって、３つの反応炉本体4a〜
4cにより多数の半導体ウエハの処理を行うことができる
とともに、設置に必要となる床面積、特にクリーンルー
ム２内の設置面積を従来の縦型熱処理装置を３台設ける
場合に較べて大幅に縮小することができ、スペースを有
効に利用することができる。

また、搬送機構が、移載装置10、ボートライナー11、
水平垂直変換装置12によって構成されているので、例え
ばレイアウトの変更を行う場合等も柔軟に対応すること
ができる。

なお、上記実施例では、反応炉本体4a〜4cを３つ設け
た例につい説明したが、反応炉本体の数は、２あるいは
４以上としてもいくつでもよい。縦型熱処理装置は当然
のことながら拡散炉、酸化炉、エピタキシャル成長炉な
ど何れも含む。

［発明の効果］以上説明したように、本発明の縦型熱処理装置によれ
ば、複数の縦型熱処理装置における設置面積の縮小化あ
るいは処理能力の向上等を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の縦型熱処理装置を示す斜視
図、第２図は第１図の基板保持具の水平垂直変換装置を
設けた縦型熱処理装置を示す上面図、第３図は第２図の
側面図、第４図は第１図の水平垂直変換機構の要部を示
す下面図（変換アーム34を水平にして下から見た状
態）、第５図は第４図の要部を示す左側面図、第６図は
第４図の要部を示す矢視Ａ図、第７図、第８図、第９図
はそれぞれ移載装置上で水平垂直変換装置がウエハボー
トを水平に保持した状態を示す変換アームの正面図、上
面図、側面図である。 10……移載装置、11……ボートライナー、12……水平垂
直変換装置、30……基台、31……可動台、32……支柱、
33……支持アーム、34……変換アーム、35……上部ボー
トハンド、36……下部ボートハンド、60……搬送台、61
……ボート支持部。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】横方向にほぼ直線状に配列され、複数の被
処理基板を支持する基板保持具をほぼ垂直な状態で内部
に収容して熱処理を施す複数の縦型熱処理炉と、前記縦型熱処理炉の前方に間隔を設けて配設され、ほぼ
水平状態の前記基板保持具に複数の前記被処理基板を移
載する移載装置と、前記縦型熱処理炉に沿って配設され、前記基板保持具を
ほぼ垂直な状態で水平方向に搬送して各前記縦型熱処理
炉に供給する搬送装置と、この搬送装置と前記移載装置との間に設けられ、前記基
板保持具を水平−垂直に姿勢変換して搬送し、前記搬送
装置と前記移載装置との間で受け渡しを行う受け渡し機
構であって、前記基板保持具を夫々の方向に移動させる
ための、水平方向駆動軸、上下方向駆動軸、および２つ
の回転駆動軸を有する渡し機構とを具備したことを特徴とする縦型熱処理装置。