(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開閉可能な扉を有し、複数枚の被処理物をそれぞれの相互間に隙間を設けた状態で積み重ねて保持する保持部材を備えた熱処理槽と、前記熱処理槽の背後の区画室に配置された耐熱フィルタと、前記耐熱フィルタの上部の区画室に配置され、熱処理槽への雰囲気を加熱する加熱器と、前記熱処理槽の上部の区画室に配置され、前記加熱器と熱処理槽との間で熱風を循環させる熱風循環装置と、前記熱処理槽から前記各区画室をこの順に連通して再び熱処理槽に戻り、前記熱処理槽においてはその一側部から他側部に向かって熱風が流れるように構成された一つの熱風循環経路を形成する４つの連通路と、を筺体内に配置した熱処理炉と、
前記扉を開閉させる第１の開閉装置と、
前記熱処理炉に隣設され、前記扉で熱処理槽と隔てられたロード室と、
前記ロード室の雰囲気を清浄化する清浄装置と、
前記ロード室に臨ませて設けられ、被処理物を収容した開閉可能な密閉容器を装着するとともに、当該密閉容器を開いた状態で、その内部を前記ロード室に対して気密性を有して連通させる開閉可能な密閉容器装着部を有し、前記密閉容器が密閉容器装着部に装着された状態で当該密閉容器及び密閉容器装着部を開き、前記密閉容器を密閉容器装着部から取り外す際にこれらを閉じる第２の開閉装置と、
前記ロード室に配置され、前記密閉容器と前記保持部材との間で被処理物を一方から他方へ移載する移載装置と
を備えたことを特徴とする縦型熱処理装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウェハ等を熱処理する熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体ウェハの表面に塗布された樹脂等の膜に、キュア、硬化、アニール、及び乾燥等の熱処理を施すために、例えば図５に示すような熱処理装置が使用されている。
この熱処理装置は、筐体１０１内に、加熱ヒータＨや石英製のプロセスチューブＴ等を有する縦型の熱処理炉１０２が設けられており、この熱処理炉１０２の下方に半導体ウェハをウェハボート１０７に供給するためのロード室１０３が設けられている。また、前記ロード室１０３内には、複数枚の半導体ウェハを保持する前記ウェハボート１０７、このウェハボート１０７を熱処理炉１０２のプロセスチューブＴ内に導入するためのリフト機構１０８、図示しない搬送装置から供給される半導体ウェハをウェハボート１０７に移載するためのウェハ移載ロボット１１０等が配置されている。
【０００３】
この熱処理装置において、ウェハボート１０７に移載された複数枚の半導体ウェハは、リフト機構１０８によってウェハボート１０７とともに上昇して、熱処理炉１０２のプロセスチューブＴ内に導入され、当該プロセスチューブＴ内にて所定の熱処理が行われる。
ところが、前記従来の熱処理装置は、プロセスチューブＴ内の雰囲気をヒータＨからの輻射熱によって加熱するものであるので、半導体ウェハのサイズが大きくなるほど、またその加熱温度が低くなるほど、その中心部と周辺部とで加熱温度に差が生じ易く、全体を均一に熱処理することが困難であるという問題があった。
そこで、半導体ウェハを、例えば液晶基板処理に用いられているクリーンオーブンと呼ばれる熱風循環方式の熱処理装置によって熱処理することが検討されている。このクリーンオーブンによれば、被処理物をそのサイズにかかわらず４００〜５００℃以下の比較的低い温度でも均一に加熱することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記クリーンオーブンは、被処理物の搬入搬出部の気密性が不十分であるため、装置内と同様な高いクリーン度のクリーンルーム内に設置するか、または前記搬入搬出部の周囲を衝立等の簡易な構造物で囲み、その内部にクリーンエアーを大量に供給して、壁下等の連通部から埃が拡散侵入するのを防ぐことにより、当該搬入搬出部を局部的に装置内と同様なクリーン度に維持することが行われている。しかし、何れにしても、設備費やランニングコストが高くつくという問題がある。
【０００５】
前記のような従来の問題点に鑑み、この発明は、半導体ウェハ等の被処理物を均一に熱処理することができるとともに、設備費及びランニングコストを安くすることができる縦型熱処理装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の縦型熱処理装置は、開閉可能な扉を有し、複数枚の被処理物をそれぞれの相互間に隙間を設けた状態で積み重ねて保持する保持部材を備えた熱処理槽と、前記熱処理槽の背後の区画室に配置された耐熱フィルタと、前記耐熱フィルタの上部の区画室に配置され、熱処理槽への雰囲気を加熱する加熱器と、前記熱処理槽の上部の区画室に配置され、前記加熱器と熱処理槽との間で熱風を循環させる熱風循環装置と、前記熱処理槽から前記各区画室をこの順に連通して再び熱処理槽に戻り、前記熱処理槽においてはその一側部から他側部に向かって熱風が流れるように構成された一つの熱風循環経路を形成する４つの連通路と、を筺体内に配置した熱処理炉と、
前記扉を開閉させる第１の開閉装置と、
前記熱処理炉に隣設され、前記扉で熱処理槽と隔てられたロード室と、
前記ロード室の雰囲気を清浄化する清浄装置と、
前記ロード室に臨ませて設けられ、被処理物を収容した開閉可能な密閉容器を装着するとともに、当該密閉容器を開いた状態で、その内部を前記ロード室に対して気密性を有して連通させる開閉可能な密閉容器装着部を有し、前記密閉容器が密閉容器装着部に装着された状態で当該密閉容器及び密閉容器装着部を開き、前記密閉容器を密閉容器装着部から取り外す際にこれらを閉じる第２の開閉装置と、
前記ロード室に配置され、前記密閉容器と前記保持部材との間で被処理物を一方から他方へ移載する移載装置と
を備えたものである。
【０００７】
このように構成された縦型熱処理装置によれば、密閉容器に収容されている被処理物が、移載装置により、複数枚の被処理物をそれぞれの相互間に隙間を設けた状態で積み重ねて保持する保持部材に移載され、熱処理槽内において、その一側部から他側部に向かって熱風が流れるように形成された熱風循環路を経由して循環させた熱風により加熱されて熱処理される。このように、循環させた熱風によって被処理物を加熱するので、当該被処理物を均一に加熱することができる。また、密閉容器の清浄化された密閉内部空間内とロード室との間で、被処理物を気密性を有した状態で直接搬送することができるので、装置外から埃等がロード室や熱処理炉の内部に侵入するのが防止される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１、図２及び図３はそれぞれ、この発明の一実施形態による縦型熱処理装置を示す内部側面図、内部正面図及び内部平面図である。
前記熱処理装置は、筐体１内に、開閉可能な扉２ａを有する熱処理槽２と、熱処理槽２の雰囲気を加熱するための加熱器３と、前記熱処理槽２と加熱器３との間で熱風を循環させる熱風循環装置４と、半導体ウェハ等の被処理基板Ｗを熱処理槽２内に保持するボート（保持部材）５等を備える熱処理炉Ｈと、前記扉２ａを開閉させる第１の開閉装置６と、前記熱処理炉Ｈに隣設され、熱処理槽２に対して前記扉２ａで隔てられたロード室７と、このロード室７内の雰囲気を清浄化する清浄装置（クリーンユニット）８と、被処理基板Ｗを収容する密閉容器としてのＦＯＵＰ（Front-Opening Unified Pod）９を装着可能とし、且つ開閉可能な搬入搬出口１０ａを有し、この搬入搬出口１０ａ及び前記ＦＯＵＰを開閉する第２の開閉装置１０と、前記ＦＯＵＰ９とボート５の間で被処理基板Ｗを一方から他方へ移載する移載装置１１とにより主要部が構成されている。
【０００９】
前記熱処理炉Ｈの筐体１は、前方（図１において左側）上、前方下、後方下、後方上の４つの区画室Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤに区画されている。区画室Ａは筐体１の一側部に沿って設けられた第１の連通路Ｒ１を介して区画室Ｂに連通されており（図２参照）、区画室Ｂは筐体１の他側部に沿って設けられた第２の連通路Ｒ２を介して区画室Ｃに連通されている（図３参照）。また、区画室Ｃは区画室Ｄとの境界壁に設けられた第３の連通路Ｒ３を介して当該区画室Ｄに連通されており（図１参照）、区画室Ｄは区画室Ａとの境界壁に設けられた第４の連通路Ｒ４を介して区画室Ａに連通されている。すなわち前記筐体１には、区画室Ａから区画室Ｂ，Ｃ及びＤをこの順に経由して区画室Ａに戻る熱風循環経路Ｘが形成されている。なお、これら各区画室Ａ〜Ｄ及び各連通路Ｒ１〜Ｒ４を含む熱風循環路Ｘは、全体が断熱壁により覆われている（図１〜図３参照）。
【００１０】
前記区画室Ａには、前記熱風循環経路Ｘとともに熱風循環装置４を構成する送風ファン４ａが配置されている。この送風ファン４ａは、加熱器３で加熱された気体を吸入し、熱風循環経路Ｘを経由させて加熱器３に還流させる。
前記区画室Ｂには前記熱処理槽２が構成されている。この熱処理槽２は矩形の熱処理空間を構成しており、その前方側の断熱壁に前記扉２ａが設けられている。この扉２ａを開閉させる前記第１の開閉装置６は、図示しない空圧シリンダ等によって扉２ａを開閉させるものである。また、前記ボート５は熱処理槽２の内部に配置されている。このボート５は複数枚の被処理基板Ｗを、それぞれの相互間に隙間を設けた状態で積み重ねるものである。
【００１１】
前記区画室Ｃには、熱処理槽２を通過した熱風を冷却させるための冷却コイル１３が設けられており、この冷却コイル１３の下流側には、当該冷却コイル１３を通過した熱風を清浄化するための耐熱フィルタ１４が配置されている（図３参照）。
前記区画室Ｄには、前記加熱器３が配置されている。この加熱器３の加熱源は例えばシーズヒータで構成されている。
【００１２】
ロード室７には、前記扉２ａに対向する隔壁に、被処理基板Ｗをボート５に対して供給したり、ボート５から取り出したりするための開口部７ｂが設けられており、この開口部７ｂの反対側の隔壁に前記搬入搬出口１０ａに臨む開口部７ｃが設けられている。
清浄装置８は、ロード室７の上面に配置されており、当該ロード室７内の気体をフィルタによって清浄化した後、再びロード室７内に還流する。
【００１３】
ＦＯＵＰ９は、清浄化された密閉内部空間内に複数枚の被処理基板Ｗを収容しており、前記密閉内部空間を開閉するための扉９ａを有し、この扉９ａを搬入搬出口１０ａに臨ませた状態で、第２の開閉装置１０の上部に取外し可能に装着されている。
第２の開閉装置（ＦＯＵＰオープナー）１０は、ロード室７に臨ませた状態で当該ロード室７の前面下部に気密性を有して取り付けられており、その一部は前方へ突出している。前記第２の開閉装置１０は、ＦＯＵＰ９をローディングさせるための、当該ＦＯＵＰ９とセットの専用装置であり、ロード室７に取り付けられた部分に、ＦＯＵＰ９を搬入又は搬出するための開閉可能な前記搬入搬出口１０ａを備えている。
前記第２の開閉装置１０は、ＦＯＵＰ９が装着されていない状態では搬入搬出口１０ａを塞ぎ、ＦＯＵＰ９が装着されると、ＦＯＵＰ９の扉９ａ及び搬入搬出口１０ａを開いて、ＦＯＵＰ９の内部空間をロード室７に気密性を有して連通させる。また、アンローディングされると、扉９ａ及び搬入搬出口１０ａを閉じる。
【００１４】
移載装置１１は移載ロボット１１ａに走行用のスライドユニット１１ｂを取り付けたものである。移載ロボット１１ａは当該技術分野において多用されているものであり、被処理基板Ｗを保持し、搬送するためのフィンガ１１ｄと、このフィンガ１１ｄを水平に移動させるＸ軸ユニット１１ｅとを備えている。このＸ軸ユニット１１ｅは、移載ロボット１１ａに内蔵された軸により旋回、昇降が可能である。
前記移載装置１１は、フィンガ１１ｄをＦＯＵＰ９の内部に対して進退させて被処理基板Ｗを取り出し、Ｘ軸ユニット１１ｅをほぼ半回転させた後、ボート５の内部に進出させて当該ボート５に被処理基板Ｗを載せる動作、及びボート５に載っている被処理基板Ｗを取り出してＦＯＵＰ９に戻す動作を行う。
なお、前記熱処理装置には熱処理炉Ｈ内の熱風を排気するための排気装置１５が設けられている。また、前記熱処理装置はクリーンルーム内に設置される。
【００１５】
以上のように構成された縦型熱処理装置における処理工程について説明する。
まず、図示しないローディング装置により自動的に、ＦＯＵＰ９が第２の開閉装置１０上の所定位置に装着される。これにより、第２の開閉装置１０はＦＯＵＰ９の扉９ａと、搬入搬出口１０ａとを開く。これと同時に第１の開閉装置６が動作して熱処理槽２の扉２ａを開く。続いて、移載装置１１がＦＯＵＰ９から被処理基板Ｗを取り出してボート５に載せる。移載装置１１が１回の動作で運ぶ被処理基板Ｗの枚数は通常５枚（又は１枚）である。従って、移載ロボット１１ａのフィンガ１１ｄは、スライドユニット１１ｂによって適宜昇降しながら、必要な回数だけ往復してＦＯＵＰ９内の全ての被処理基板Ｗをボート５に搬送する。その後、第１の開閉装置６により扉２ａが閉じられ、被処理基板Ｗが加熱されて所定の熱処理が行われる。この際、熱風循環経路Ｘを循環する清浄な熱風により被処理基板Ｗを加熱するので、全ての被処理基板Ｗの全面を均一に加熱することができる。
【００１６】
熱処理完了後は、移載装置１１が被処理基板Ｗを抜き取って、ＦＯＵＰ９に戻す。ここでも同様に、移載装置１１は必要な回数だけ動作して全ての被処理基板Ｗを搬送する。その後、ＦＯＵＰ９はアンローディングされ、次工程に送られる。こうして、バッチ処理１回分が完了する。なお、前記動作は各動作の検出センサやタイマーを用いることにより、容易に全自動で実行させることができる。
【００１７】
前記のような縦型熱処理装置は、ＦＯＵＰ９とロード室７との間における被処理基板Ｗの搬入、搬出を、扉９ａ及び搬入搬出口１０ａを通して気密性を確保した状態で行うことができるので、ロード室７及び熱処理炉Ｈの内部にクリーンルーム内の埃等が侵入するのが防止される。このため、当該クリーンルームの清浄度を、ロード室７及び熱処理炉Ｈに要求される清浄度よりも低くすることができる。このため、クリーンルームを安価に製造することができる。
【００１８】
なお、前記熱処理装置は、１個の熱処理槽２に対して移載装置１１、ＦＯＵＰ９、及び第２の開閉装置１０等をそれぞれ１個ずつ配置する場合の他、これらを連続的に複数個並列に配置してもよい（図４参照）。また、この場合においては、隣接する２個の熱処理槽２毎に１個の移載装置１１を配置して、被処理基板Ｗを各熱処理槽２に対して選択的に搬入、搬出するようにしてもよい。
また、この発明の縦型熱処理装置は、前記半導体ウェハの他、サイズの大きい各種基板、及びその基板上の塗膜等の熱処理に好適に用いることができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上のようにこの発明の縦型熱処理装置によれば、熱処理槽において、その一側部から他側部に向かって熱風が流れるように形成された熱風循環路を経由して循環させた熱風によって、それぞれの相互間に隙間を設けた状態で積み重ねて保持された複数枚の被処理物を加熱するので、複数枚の被処理物全体を均一に熱処理することができる。また、密閉容器の清浄化された内部空間とロード室との間で、被処理物を気密性を有した状態で直接搬送、搬出するので、熱処理装置を設置したクリーンルームに滞流する埃等がロード室及び熱処理炉の内部に侵入するのが防止される。このため、前記クリーンルームを高いクリーン度にする必要がなく、その分、設備費及びランニングコストを安くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態による縦型熱処理装置の内部側面図である。
【図２】前記縦型熱処理装置の内部正面図である。
【図３】前記縦型熱処理装置の内部平面図である。
【図４】複数の熱処理槽を設けた縦型熱処理装置の平面図である。
【図５】従来例を示す内部側面図である。
【符号の説明】
１    筐体
２    熱処理槽
２ａ  扉
３    加熱器
４    熱風循環装置
５    ボート（保持部材）
６    第１の開閉装置
７    ロード室
８    清浄装置
９    ＦＯＵＰ（密閉容器）
９ａ  扉
１０  第２の開閉装置
１０ａ  搬入搬出口
１１  移載装置
Ｈ    熱処理炉
Ｗ    被処理基板（被処理物）
Ｘ    熱風循環経路
【図１】
0003714416.tif 000002
【図２】
0003714416.tif 000003
【図３】
0003714416.tif 000004
【図４】
0003714416.tif 000005
【図５】
0003714416.tif 000006