【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体ウエハなどを熱処理する縦型熱処理装置に関し、特にその装置内部をクリーンに保つことができる構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、近年の半導体製造装置では、素子の高密度化が進むに連れ、より緻密な処理が要求されるようになっている。 そして、緻密処理の歩留まりを確保する上で、処理前後の半導体ウエハへの不純物の付着をより低減する要求が高まっている。 半導体ウエハは、
クリーンな雰囲気で処理されることに加えて、半導体ウエハの搬送、その待機雰囲気をもクリーン雰囲気に保つ必要があり、特に搬送，待機位置では半導体ウエハの保持状態に応じてダウンフロー，サイドフローとクリーンエアの送風を実現している。

【０００３】この種の装置としては、特開昭６１−１１
１５２４、特開昭６２−１４６２６５、実開昭６２−８
６３３、特開昭６２−３６８１７、実開昭６４−２６８
３３号公報などに開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】縦型熱処理装置の場合、縦型熱処理炉の下方領域にて、熱処理炉に搬入される処理用容器としてのボートと、搬送用容器としてのキャリアとの間でウエハの移し換えを行う必要がある。 このとき、半導体ウエハはその主面が水平状態になっているので、この熱処理炉の下方領域においてはサイドフローを実現する必要がある。

【０００５】一方、この縦型熱処理内に、複数個のキャリアを搭載したストッカを内蔵することがある。 このストッカに搭載されたキャリア内のウエハにクリーンエアの送風を実現することで、熱処理に至る前に半導体ウエハのクリーン度を維持することができる。

【０００６】従来より、この種のストッカは、縦型熱処理炉の側方、すなわち縦型熱処理装置の上部領域に配置されている。 その理由は、縦型熱処理装置の下部領域では、ウエハの移載，キャリアの搬送等のために空きスペースが少ない一方で、縦型熱処理装置の上部領域では、
熱処理炉の側方の領域に比較的広いスペースを確保できるからである。

【０００７】ところで、縦型熱処理装置の上部領域に存在するストッカへのキャリアの搬入出路を除けば、キャリアおよびウエハの搬送路はほとんど縦型熱処理装置の下部領域に形成される。 そして、ストッカを上部領域に配置した場合には、キャリアの搬入出のためのエレベータ機構などを要し、上部領域に発塵源が存在することになる。 装置の上部領域にて発生した塵，埃は装置の下部領域に存在するウエハまたはキャリアの搬送途上に落下し、ウエハに不純物が付着しやすい傾向がある。

【０００８】従って、ストッカを装置内部の下部領域に配置することが好ましいが、この装置の下部領域にはウエハあるいはキャリアの搬送路が存在し、しかもその領域をクリーンにするためのエアの送風通路を確保しなければならないことを考慮すると、比較的大きな体積を占めるストッカの配置場所は、縦型熱処理装置の設置面積を拡大しないかぎり確保することができない。 しかし、
単位面積のコストの高いクリーンルーム内に、縦型熱処理装置を設置することを考慮すると、その設置面積の拡大は半導体装置製造のランニングコストを高めてしまう。

【０００９】また、ウェハへの不純物の付着に関しては、キャリアやウェハの移載機からの発塵がある。

【００１０】つまり、キャリアやウェハの移載機は、各移載対象毎に設けた場合には、機構部品の組合せも多くなり、機構部品の可動部や格納部に堆積した塵、埃が飛散する機会も多くなる。

【００１１】そこで、本発明の目的とするところは、搬送用容器を貯えるストッカを装置内部の下部領域に配置して上部領域の発塵源をなくしながらも、既存のエリアに対するクリーンエアの送風経路をストッカのための送風経路に共用することで、設置面積の拡大を最小限に止どめることのできる縦型熱処理装置を提供することにある。

【００１２】また、本発明の目的とする所は、装置内部での発塵を押さえることのできる構造を備えた縦型熱処理装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る縦型熱処理装置は、被処理体を熱処理する縦型熱処理炉と、この熱処理炉の下方領域と前記熱処理炉内との間を昇降可能であり、前記被処理体を搭載して熱処理に供される処理用容器と、未処理又は処理済みの前記被処理体を搭載した搬送用容器と、前記熱処理炉の下方領域に搬出された前記処理用容器と前記搬送用容器との間で被処理体を移し換える移載機と、前記熱処理炉の下方領域の側方に配置され、複数の前記搬送用容器を搭載したストッカと、
前記ストッカの側方より、前記ストッカを通過して前記熱処理炉の下方領域に向けてクリーンエアを吹き出す吹出口を備えたエアフィルタと、を有することを特徴とする。

【００１４】請求項２に係る縦型熱処理装置は、請求項１において、前記ストッカに搭載された搬送用容器内の被処理体と、前記処理用容器内の被処理体とは、前記各容器内にてその主面を水平にして支持されていることを特徴とする。

【００１５】請求項３に係る縦型熱処理装置は、請求項１又は２において、前記第１、第２の移載機は、それぞれ被処理体、搬送用容器を移載する伸縮可能な載置部を有し、各載置部が同一の支持体により支持され、この支持体が同一の駆動源により少なくとも回転または昇降されることを特徴としている。

【００１６】

【作用】請求項１の発明によれば、搬送用容器を貯えるためのストッカは、縦型熱処理炉の下方領域の側方に配置される。 このストッカのさらに側方にはエアフィルタが設けられ、このエアフィルタから吹き出されたクリーンエアは、ストッカを通過するとともに、さらに熱処理路の下方領域に向けてサイドフローを実現し、２つのエリアでのクリーン度の維持を１つのクリーンエアの流れにより可能としている。

【００１７】請求項２の発明によれば、ストッカに搭載された搬送用容器内の被処理体の主面が水平であり、エアフィルタから吹き出されたサイドフローを阻害することなく、熱処理炉の下方領域に向けてのサイドフローの円滑な流れを確保できる。

【００１８】請求項３の発明によれば、同一支持体によって被処理体、キャリアをまとめることにより、構成部品を共通化して少なくすることができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明を適用した半導体の縦型熱処理装置の一実施例について、図面を参照して具体的に説明する。

【００２０】図１から図３において、装置筐体１０の一側面には、複数枚例えば２５枚の半導体ウエハ１２を搭載した搬送用容器の一例であるキャリア１４を搬入出するためのオートドア１６が設けられている。 このウエハ１２は、搬入出時にはキャリア１４内に設けられたウエハ収納用溝（図示せず）に挿入され、垂直状態に立て掛けられる。 筐体１０内に搬入されたキャリア１４は、入出力ポート１８（例えば２個のキャリア１４を載置できる）に載置される。 この入出力ポート１８には姿勢変換機構２０が設けられ、図３に示すようにキャリア１４を９０°位置変換する。 位置変換されたキャリア１４内のウエハ１２は、その主面が水平状態に支持されることになる。 このキャリア１４をさらに内部に搬入するために、第１，第２の搬送アーム２２，２４が設けれている。 第２の搬送アーム２４はエレベータ２６に沿って昇降可能であり、この第２の搬送アーム２４の昇降移動およびアーム駆動により、例えば２段にわたって設けられた移載ステージ２８上にキャリア１４を載置することができる。

【００２１】装置筐体１０内部の上部領域には、縦型熱処理炉３０が設けられている。 この熱処理炉３０の下端開口（図示せず）を密閉するフランジキャップ３２が、
揺動および昇降可能に設けられている。 熱処理炉３０の下方の領域３４には、処理用容器の一例である石英製ボート３６が配置されている。 このボート３６は、ボートエレベータ３８により、熱処理炉３０内部とその下方領域３４とにわたって昇降可能である。

【００２２】移載ステージ２８と、熱処理炉３０の下方領域３４との間に移載機４０が設けられている。 この移載機４０のアーム４２は伸縮可能であるとともに、昇降および回転が可能であり、移載ステージ２８上のキャリア１４と、熱処理炉３０によりアンロードされたボート３６との間で、ウエハ１２を１枚ずつまたは複数枚同時に移し換えが可能である。

【００２３】さらに本実施例では、筐体１０内部の入出力ポート１８および移載ステージ２８以外の領域にて、
最大８個分のキャリア１４を２列４段にて保管できるストッカ５０が設けられている。 このストッカ５０は熱処理炉３０の下方領域３４と対向する側方に配置されている。 このストッカ５０は、キャリア１４を載置可能な棚板５２を縦方向にて等間隔に配列したものである。

【００２４】次に装置筐体１０内部におけるクリーンエアのフローについて説明する。

【００２５】装置筐体１０の天面には、フレッシュエアの取入口６０が例えばメッシュ状に設けられている。 このエア取入口６０より筐体１０内部に導入されたエア流路途中であって、エア取入口６０と入出力ポート１８との間に第１のエアフィルタ６２が設けられている。 従って、筐体１０外部のフレッシュエア流は、エア取入口６０を介して筐体内部に導入されてダウンフローとなり、さらに第１のエアフィルタ６２を介して入出力ポート１８上に載置されたキャリア１４に向けて、クリーンエアのダウンフローを形成することになる。 ここで、
入出力ポート１８に投入されたキャリア１４は、姿勢変換機構２０により９０°位置変換する前にあっては、このキャリア１４に搭載されたウエハ１２は、ダウンフローと平行な状態となる。 従って、ダウンフローの流れを阻害せず、キャリア１４に搭載されたウエハ１２の周囲の空間をクリーンに保つことができると共に、キャリア１４を通過後も層流状態を維持できる。

【００２６】装置筐体１０の底部には床フード６４が設けられ、その一側面にエア吸引口６４ａが設けられている。 従って、入出力ポート１８上のキャリア１４を通過したクリーンエアは、図１に示すエアフローを形成して床フード６４に取り込まれることになる。 ストッカ５
０の外側には、少なくともストッカ５０の幅および高さの範囲にわたるエア吹出口を有する第２のエアフィルタ６６が設けられている。 この第２エアフィルタ６６は、
床フード６４内に連通するエア取入口６６ａを有する。
この第２のエアフィルタ６６は、その内部にてエアフローを形成することでフィルタを通過させてエアをクリーンとし、ストッカ５０側に臨むエア吹出口より、ストッカ５０を介して熱処理炉３０の下方領域３４に向けてクリーンエアによるサイドフローを形成することになる。

【００２７】ここで、ストッカ５０に搭載された各キャリア１４内のウエハ１２は、その主面が水平状態に置かれているので、サイドフローの流れを阻害することがなく、層流状態の流れを維持することで、ストッカ５０
の配置領域におけるエア雰囲気をクリーンに保つことが可能となる。 ストッカ５０の内側の領域である下方領域３４では、移載ステージ２８上のキャリア１４と熱処理炉３０よりアンロードされたボート３６との間で、移載機４０によるウエハ１２の移し換えが行われる。 このとき、この移載動作中にわたって、サイドフローが熱処理炉３０の下方領域３４に形成されているので、駆動部からの発塵が生じたとしてもサイドフローにより塵などを運び去ることができ、未処理または処理済みのウエハ１２に不純物が付着することを低減することができる。 また、キャリア１４およびボート３６との間のウエハ１２の移し換えも、ウエハが水平状態にて行われるので、サイドフローの層流状態での流れを阻害することが少なくなる。 このため、サイドフローは、ストッカ５０に向けて逆流することがないので、移載時に例え塵などが生じても、これがストッカ５０内のウエハ１２に付着することがない。

【００２８】このように本実施例によれば、第２のエアフィルタ６６より形成されるサイドフローにより、ストッカ５０および熱処理炉３０の下方領域３４をクリーン雰囲気に保つことができる。 このとき、サイドフローの上流側のストッカ５０に配置されたキャリア１４
は、ここに搬入される以前に必ず入出力ポート１８にてダウンフローを受けており、比較的クリーンな状態になっている。 従って、熱処理炉３０の下方領域３４の上流側より、サイドフローに沿って塵などが運ばれてくることを防止でき、下方領域３４をクリーンに保つことが可能となる。 さらに、縦型熱処理炉３０よりボート３
６をアンロードした直後は、ボート３６およびそれに搭載されたウエハ１２がある程度の高温状態となっているが、ストッカ５０側を上流としてサイドフローを形成することで、ストッカ５０に搭載されたキャリア１４内のウエハ１２が熱による悪影響を受けることがない。

【００２９】ストッカ５０および下方領域３４を通過したサイドフローは、第２のエアフィルタ６６と対向する位置に配置された側面フード６８のエア吸引口６８ａ
より側面フード６８内に取り込まれる。 取り込まれたエアの一部は、床フード６４を介して再度第２のエアフィルタ６６の取入口６６ａに導かれ、他の一部はエア排気口６８ｂを介して外部に排出される。 このようにすることで、装置筐体１０内部におけるエアの消費量を極力減らし、エア取入口６０を介して外部から新たに取り入れられるエア量を低減することで、装置筐体１０内部のエア清浄度を保持できるようにしている。

【００３０】このように本実施例によればストッカ５０
を熱処理炉３０の下方領域３４の側方に設けることで、
第２のエアフィルタ６６からのサイドフローを、上記各領域におけるサイドフローとして兼用することができる。 このようにストッカ５０を下方領域３４の側方に設けることで従来のようにストッカ５０を縦型熱処理炉３
０の側方である装置筐体１０内の上部領域に配置した場合と比較して、装置筐体１０内部における上部領域での駆動部が少なくなるため、上部領域での発塵源がなくなり、装置筐体１０内部全体でのクリーン度を高めることができる。 なお、ストッカ５０にキャリア１４を搬入出するためには、ボート３６がロード，アンロードされる下方領域３４の近傍に搬入出路７０（図２参照）が形成されることになる。 この場合、ストッカ５０へのキャリア１４の搬入出を、ボート３６およびキャリア１４との間でウエハ１２の移載を行っていないとき、すなわちボート３６を熱処理炉３０内に搬入した後に行うとよい。
そうすれば、第２のエアフィルタ６６から常時サイドフローが形成されているので、ストッカ５０に対するキャリア１４の搬入出時に生ずる塵，埃はサイドフローに沿って流れ、このとき下方領域３４にはボート３６が存在しないので、ボート３６に搭載されたウエハ１２に不純物が付着することがない。

【００３１】なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施例が可能である。 上記実施例によれば、エア取入口６０から取り込まれたフレッシュエアを、最初に入出力ポート１８上のキャリア１４を通過させ、その後このエアを第２のフィルタ６６に取り込み、ストッカ５０および熱処理炉３０の下方領域３４におけるサイドフローの形成に共用していた。 しかし、必ずしも入出力ポート１８におけるダウンフローと、下方領域３４におけるサイドフローのエア源を共用するものに限らず、図１の第２
のエアフィルタ６６に独立したエア供給路を設けるものでもよい。

【００３２】また、上記実施例に用いられた移載機の構造として、例えば、図４に示す構造を採用することも可能である。

【００３３】図４に示されている移載機４００は、入出力ポートとストッカ間でのキャリアの受渡しと、ストッカとボート間でのウエハの搬出入とを行なえる機能が備えられている点で上記実施例に示した移載機と異なっている。 なお、図４において、図１乃至図３に示したものと同じ構成部品については、同符号を用いて説明する。

【００３４】すなわち、移載機４００は、前記実施例と同様にアーム４０２を備えており、このアーム４０２
は、支持体４０４に設けられている。

【００３５】そして、このアーム４０２には、その延長方向一方にウエハ１２を載置するための例えば複数枚のフォーク４０２Ａが、また、アーム４０２の延長方向他方にキャリア１４を載置するための載置板４０２Ｂが設けられている。 移載機４００は、アーム４０２が支持されている支持体４０４が、回転、昇降駆動されるとともに、例えば支持体４０４自体からの往復駆動あるいは支持体４０４による往復駆動により、アーム４０２を回転、昇降、伸縮させることができ、その動作態位によって、入出力ポート１８（図２参照）、ストッカ５０及びボート３６に対してキャリア１４あるいはウエハ１２を搬入出することができる。

【００３６】また、移載機４００の動作において、昇降動作はストッカ５０の棚板５２へのキャリア１４の載置およびボート３６での所定位置にウエハ１２を載置するために行われる。 このため、移載機４００の昇降ストロークは、ストッカ５０の棚板５２の１段当りの高さに相当する量およびキャリア１４から取り出した数のウエハ１２を一括してボート３６に搬入できる場合と一枚のウエハを搬入する場合とに応じた量が選択される。 なお、
このストッカ５０側に昇降機能が設定されている場合には、キャアリア１４を搬入出する場合の移載機４００での昇降は行われない。

【００３７】また、ボート３６の上面に位置するロッド支持板の上方には、ボート倒れ防止装置４１０が設けられている。 このボート倒れ防止装置４１０は、ロッド支持板上に設けられている突起に着脱可能なアームを備えており、ボート１２の搬出時にこのアームによってロッド支持板を押えてボート３６の傾きを防止するようになっている。 さらに、縦型熱処理炉３０の下端開口付近にはオートシャッター４２０が設けられ、図示のように揺動・昇降することで、ボート３６の搬出後に炉３０の下端開口からの熱放出を防止している。

【００３８】このような構成の移載機４００を備えた縦型熱処理装置においては、入出力ポート１８からキャリア１４を取り出す場合、移載機４００のアーム４０２を伸ばしてキャリア載置板４０２Ｂをキャリア下面に差し入れる。 そして、アーム４０２は僅かに上昇してキャリア１４を浮すと、この状態で縮められてストッカ５０に向け回転させられる。 アーム４０２がストッカ５０に対向すると、アーム４０２は、キャリア１４を載置すべき棚板５２の位置に合せて昇降され、その昇降位置で再度キャリア載置板４０２Ｂが伸ばされてストッカ５０の載置台上にキャリア１４を位置させ、僅かに下降することによりキャリア１４をストッカ５０の棚板５２に置く。
なお、ストッカ５０側が昇降する形式である場合には、
アーム４０２の昇降が行われず、ストッカ５０に向けて回転及び伸縮するのみである。

【００３９】一方、ストッカ５０からボート３６に向けキャリア１４内のウエハ１２を搬入する場合には、移載機４００が回転してフォーク４０２Ａをキャリア１４に対向させる。 そして、複数枚のフォーク４０２Ａが同時に伸ばされてキャリア１４内のウエハ１２下面にフォーク４０２Ａが差し入れられ、キャリア１４の搬入出と同じ動作により、ボート３６に複数枚のウエハを載置する。 ボート３６へのウエハ１２の搬入に際しては、ウエハ１２の同時搬入枚数に応じてフォーク４０２Ａの昇降量が決められる。

【００４０】このような移載機を設けた構成によれば、
１台の移載機のみでキャリアの搬入出およびキャリアの搬入出を行えるので搬入出機構の構造を簡単なものにすることが可能である。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、縦型熱処理路の下方領域と、そこをサイドフローするためのエアフィルタとの間に、搬送用容器を貯えるストッカを配置することで、装置の上部領域における発塵源を少なくしながらも、上記サイドフローを２つの領域にクリーンエアを送風する手段として兼用することができ、縦型熱処理装置内のクリーンエア送風通路を複雑化することなく、装置の設置面積を最小限に止どめることが可能となる。

【００４２】また本発明によれば、被処理体及びキャリアの載置部を備えたアームを設け、このアームを同一の支持体で支持して同一の駆動源により駆動することができるので、被処理体及びキャリアに対する搬出入構造を簡単にして、構成部品からの発塵機会を少なくすることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した半導体の縦型熱処理装置内におけるクリーンエアの流れを説明するための概略斜視図である。

【図２】図１に示す縦型熱処理装置内の駆動部材を説明するための概略斜視図である。

【図３】図１に示す縦型熱処理装置の内部を側方から見た概略説明図である。

【図４】本発明による縦型熱処理装置内の駆動部材の変形例を説明するための概略斜視図である。

【符号の説明】

１０ 装置筐体 １２ 半導体ウエハ（被処理体） １４ キャリア（搬送用容器） ３０ 縦型熱処理炉 ３４ 下方領域 ３６ ボート（処理用容器） ４０ 移載機 ５０ ストッカ ６６ 第２のエアフィルタ ４００ 移載機 ４０２ アーム ４０２Ａ ウェハ載置用フォーク ４０２Ｂ キャリア載置用載置板 ４０４ 支持体