JPH03248418A - 縦型熱処理装置 - 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） 本発明は縦型熱処理装置に関する。

（従来の技術） 一方の処理用ボートに収容された被処理体を所定の熱処
理を行っている間、他方の処理用ボートとキャリア間で
被処理体を移替える技術は特開昭６１−２９１３３５号
公報に記載されている。複数の処理炉と被処理体移載部
の間処理用ボートを搬送する技術は特開昭６３−２４４
８５６号公報に記載されている。

（発明が解決しようとする課題） 前者の文献の技術は回転アームの両端に処理用ボートを
載置可能に構成したものであり、被処理体を上記ボート
に移替る際このボートは回転アームに載置されており位
置精度を確保することが困難で、被処理体をボートに搬
入搬出時被処理体とボートが接触してゴミが発生したり
、場合によっては被処理体やボートを破損させてしまう
という改善点を有する。

また、ボート移動を行う回転アームが旋回し多大のスペ
ースを必要とするため装置が大型化し、クリーンルーム
のスペースを不要に専有するという改善点を有する。

後者の文献では、複数の処理炉に対して１つの被処理体
移替部が設けられているため、１つの処理用ボートに被
処理体の移替えを行っている量刑のボートに被処理体を
移替えすることができず処理効率が低いという改善点を
有する。

また、被処理体移替部と処理炉間が離れているため被処
理体にゴミが付着する割合が大きいという改善点を有す
る。

（発明の目的） この発明は上記点に鑑みなされたもので、低発塵で被処
理体の移替えを行い、設置スペースが小さく小型な熱処
理装置を提供することにある。

（発明の概要） この発明は複数のキャリアが載置されるキャリアステー
ションとこのキャリアステーションからボートへ被処理
体を移換える際ボートを収容するボートステーション部
と、被処理体が収納された上記ボートを収容し縦型熱処
理炉へ搬入搬出する如く設けられた昇降機構部と、ボー
トを一時待機可能に設けられたボート待機部とからなる
熱処理装置において、１つのロボットアームによってボ
ートを予め定められたプログラムに基づいて移動できる
ように上記ボートステーション部、昇降機構部、ボート
待機部を配置したものである。

（実施例） 以下、本発明装置を半導体ウェハの熱処理工程に使用し
た一実施例を図面を参照して説明する。

まず、熱処理装置の構成を説明する。

この装置は、例えば第１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から成る
処理部２と、この処理部２に設定可能な基板例えば半導
体ウェハ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、この昇降機構部５が下降した位置とウェハ移替部
２２とボート載置部４２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、上記ウェハ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間でウェハ３の移替え
を行なう移載機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は渡しを行なう搬入出機構例
えば搬入搬出ボート１０と、この搬入搬出ボート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成される真空排気部６０と熱処理
工程及びウェハ移載等をコントロールするプロセスコン
トロール部５０とから構成されている。

上記処理部２には第７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
大口径で縦長に形成されている。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６０
０〜１２００℃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１４が接続され、この排気管１４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１５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１７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１８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、回転軸２０は図示しない移動機構によ
り上下移動と図示しない回転機構により回転軸２０を中
心に回転が可能とされている。ボート移動機構６の回転
と上下移動により上記昇降機構５が下降した位置とウェ
ハ移替部２２とボート載置部４２の間で上記ボート４を
支持して移載可能と成っている。

上記搬送機１１と上述した移載機９は同一基台（図示せ
ず）に搭載され、回転軸に軸着し、ボールネジ（図示せ
ず）の駆動により昇降する。この移載機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３７
ａ、　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３７ａ、
　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及び上記移載機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ェハ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
構造と成っている。

また、第３図（ａ）に示すように、搬入搬出ボートベー
ス３０（以下ベースと称す。）にはウェハキャリアをベ
ースに保持するための互いに向かい合うクランプ３１ａ
、　３１ｂが設けられている。該クランプはエアーシリ
ンダ３２によってウェハキャリア７を挟持する方向に駆
動し、クランプ３１ａの先端にはウェハキャリア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内部にはウェハキャリア７内
のウェハ３のオリエンテーショ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はウェハキャリア７の底部に露出した
ウェ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、ウェハキャリア７内の
ウェハの枚数を数えるウェハカウンター３５が設けられ
ており、上記ウェハカウンター３５には投受光センサ３
８が配列されウェハキャリア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。上記ボート載
置部４２にはボート４の下部と嵌合してこのボート４を
垂直に保持する載置台４４が設けられており、二〇載置
台４４は図示しないモータとボールネジの駆動によりレ
ール４６上を平行に移動可能なように構成されている。

上記ウェハ移替部２２には載置台４４と同様にボート４
を垂直に保持する載置台２４が設けられており、この載
置台２４は図示しない移動機構により上下移動可能なよ
うに構成されている。

上記載置台２４上部には第４図に示すように、ボート４
の上端部を保持する支持部材２６が図示しない移動機構
により上下移動可能に設けられている。

このようにして熱処理装置が構成されている。

次に、上述した熱処理装置の動作作用、及びウェハの移
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）より搬入搬出ボート１０に搬送されたウェハキャリ
ア７は上記クランプ３１ａ、　３１ｂにより挟持され、
上記回転ローラー３４によりウェハのオリエンテーショ
ンフラットが揃えられる。さらにウェハカウンター３５
によりウェハの枚数及びウェハキャリア内のウェハの有
無が確認される６上記確認後、第３図（ｂ）に示すよう
に、ベース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、ウェ
ハキャリア７の側面が保持される。保持された後に、ク
ランプ３１ａ、　３１ｂがエアーシリンダー３２によっ
て。

ウェハキャリアフ側面より離れる方向に駆動する。

この時にウェハキャリア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
体側にウェハキャリア７と共に水平移動して、つエバキ
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１７を、搬
送機１１によりキャリア設置台８に搬送する。次に、上
記移載機９の５枚用の支持機構成いは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ェハ３を５枚
づつ或いは１枚づつ上記ボート４に移替える。この時、
必要に応じてモニタ用ウェハ或いはダミーウェハを移替
えても良い。この移替えを行なうに際し、上記ボート４
はウェハ移替部２２の載置台２４に垂直に保持され、こ
の載置台２４は図示しない上下移動機構により上方へ移
動され、又は支持部材２６が図示しない上下機構により
下方へ移動し、ボート４の上端部が支持部材２６によっ
て保持され、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載置台２４は上記上下移動機
構により下方へ移動され、または支持部材２６が上方へ
移動し、ボート４の上端部は支持部材２６より開放され
た状態となる６次にボート移動機構６が回転しアーム１
９がボート４の下部凹部に嵌合される。

第４図に示すようにボート移動機構６のアーム１９を上
方に移動、またはウェハ移替部２２の載置台２４の図示
しない上下機構を下方に移動し、ボート４をウェハ移替
部２２の載置台２４より離脱させる。

次にアーム１９を回転しボート載置部４２の上方へボー
ト４を移動し、アーム１９を下方へ移動しボート４をボ
ート載置部４２へ移載する。

次にボート載置部４２の載置台４２を平行に移動しアー
ム１９がボート４から開放される状態とする。

次に反応管１内にあり、所定の熱処理をほどこされたウ
ェハ３を収容する上記説明とは別のボート４は昇降機構
５により下方に移動される。

第４図に示すように昇降機構５上の保温筒１８に載置さ
れたボート４の下部凹部にアーム１９を回転装置しアー
ムを上方へ移動、または昇降機構５を下方へ移動し保温
筒１８からボート４を離脱させる。

このボート４をアーム１９の回転によりウェハ移替部２
２へ移動し上記と同様の方法により載置台２４に載置し
、移載機９により上記とは逆にボート４からキャリア７
内に処理済みのウェハ３を移替える。そして、上述した
搬入搬出ボート１０から上記キャリア７を無人搬送車等
により外部に搬送する。

次にアーム１９はボート載置部４２へ旋回し待機し、載
置台４４上に載置されたキャリア７から移替えられたウ
ェハ３を収納したボート４がレール４６上を移動し、上
記ボート４の下部凹部にアーム１９が嵌合される。

アーム１９を上方に移動しボート４を載置台から離脱さ
せ、アーム１９を回転させ昇降機構５上に載置された保
温筒１８上に移動し、ボート４と保温筒１８の軸心が一
致した状態でアーム１９を下げ、または昇降機構５を上
方に移動し、ボート４を保温筒１８に載置し、アーム１
９をボート載置部４２上方に退避させ昇降機構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１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
１２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Ｎ２ガスに置換し
た後、上記昇降機構５によりボート４を下降させ処理が
終了する。

以上説明したようにボート４を専用のウェハ移替部２２
に載置し、ボート４の上端部を支持部材２６により保持
しておリポート４が所定の位置に正確に保持されるため
、ウェハ３を移載機９により移替える時、ボート４やキ
ャリア７と不用に接触することがなく、ウェハ３のカケ
や膜ハガレによるゴミの発生がなくまたウェハ３やボー
ト４が破損するということもなく半導体素子の不良率を
大幅に低減できる。

処理済み被処理体をボート４からキャリア７へ移換え、
このキャリア７を未処理の被処理体が収容されたキャリ
ア７と交換し、次の被処理体をキャリア７からボート４
へ移換えるという一連の作業には比較的長時間を必要と
する。

従って、ボート４が２組熱処理装置内に収容されており
一方のボート４が被処理体を収容して所定の熱処理中に
、他方のボート４に被処理体の移替えを行うように構成
しているため、熱処理装置の稼働率が高く効率の良い処
理が可能である。

また、アーム１９によって移載されるボート４の移動範
囲はウェハ移替部２２、昇降機構５、ボート載置部の間
であり、アーム１９が旋回するのに要するスペースは最
小に構成されているため装置を小型化することができク
リーンルームのスペースの専有面積が少なく、クリーン
ルームにかかる費用を安価にすることができる。

また、被処理体移替部と処理炉間が装置内に近接して配
置されておりこの間にクリーンエアーが供給されている
ため、被処理体へのゴミ付着が少なく半導体素子の不良
率を大幅に低減できる。

また、ウェハ移替部２２に収容されるボート４の長さが
、例えば１００枚用とか１５０枚用等のように、異なる
場合にはウェハ移替部２４の上下移動機構により所定の
ウェハ移替え位置にボートを移動しボートの上端部を支
持する支持部材２６の位置も移動機構を設けて移動すれ
ば良い。

尚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ェハを
用いたが、これに限定するものど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。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば低発塵で被処理体
の移換えを行うことができるとともに設置スペースが小
さく小型な縦型熱処理装置を構成することができるとい
う顕著な効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１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成図、第３図は（ａ）。 （ｂ）、（ｃ）は第１図の搬入搬出ボートの動作説明図
、第４図はボート移載説明図である。 ３・・・ウェハ　　　　　　４・・・ボート５・・昇降
機構　　　　　６・・・ボート移動機構７・・・キャリ
ア　　　　　２２・・・ウェハ移替部３０・・・ベース
　　　　　　３１ａ、３１ｂ・・・クランプ３７ａ、３
７ｂ・・・キャリア支持アーム４２・・・ボート載置部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数のキャリアが載置されるキャリアステーションとこ
   のキャリアステーションからボートへ被処理体を移換え
   る際ボートを収容するボートステーション部と、被処理
   体が収納された上記ボートを収容し縦型熱処理炉へ搬入
   搬出する如く設けられた昇降機構部と、ボートを一時待
   機可能に設けられたボート待機部とからなる熱処理装置
   において、１つのロボットアームによってボートを予め
   定められたプログラムに基づいて移動できるように上記
   ボートステーション部、昇降機構部、ボート待機部を配
   置したことを特徴とする縦型熱処理装置。