(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、該処理室で基板を保持する基板保持具と、該基板保持具を載置する載置部と、該載置部に対して相対回転可能に設けられ相対回転により前記基板保持具に係合解除可能なロック部材と、該ロック部材と前記載置部とを相対回転させる回転部とを具備することを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
基板を多段に保持する複数の基板保持具と、該基板保持具に保持された基板を処理する処理室と、前記基板保持具を載置部に載置し前記処理室に前記基板保持具を装入、引出しする昇降手段と、前記基板保持具を載置する載置部を有する少なくとも１つの置き台と、該置き台と前記基板保持具昇降手段との間で基板保持具の交換を行う交換装置とを具備し、前記基板保持具昇降手段の載置部及び前記置き台の載置部の少なくとも１つに、該載置部に対して相対回転可能に設けられ相対回転により前記基板保持具に係合解除可能なロック部材と、該ロック部材と前記載置部とを相対回転させる回転部とを設けたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
請求項１の基板処理装置を用いて処理する基板の処理方法であって、基板が保持された前記基板保持具を前記載置部に載置する工程と、前記ロック部材により前記基板保持具を前記載置部にロックする工程と、基板が保持された前記基板保持具を前記処理室に装入する工程と、前記回転部が前記ロック部材と前記載置部とを前記処理室内で相対回転させる工程と、該処理室内で基板を処理する工程とを有することを特徴とする基板の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７、図８に於いて、従来の縦型反応炉を具備する基板処理装置、特に２ボート交換式の基板処理装置を説明する。
【０００３】
筐体１の前面にはカセットステージ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。
【０００４】
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ー４が設けられ、該カセットオープナー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ー４と前記カセットステージ２間にはカセットローダ６が設けられている。
【０００５】
前記筐体１の内部後方一側にボート昇降手段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、処理室を形成する反応炉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基板保持具（以下ボート）１３が載置され、前記ボート載置部１２は前記ボート１３を回転可能となっている。
【０００６】
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ー４との間に基板移載機１５が設けられている。
【０００７】
前記カセットステージ２は図示しない外部搬送装置及び前記カセットローダ６間でカセット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ー４、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ー４は、前記カセット１６の蓋を開閉する。
【０００８】
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ー４上のカセット１６と前記ボート交換装置１４に保持されたボート１３間で前記ウェーハ１０の移載を行う。
【０００９】
前記ボート交換装置１４は２本のボート支持アーム１７，１８を有し、該ボート支持アーム１７，１８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及びウェーハクーリング位置Ｃにはボート置き台１９，２０が設けられ、それぞれに前記ボート１３が載置される。
【００１０】
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が前記反応炉１１の処理室に装入される。
【００１１】
該反応炉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。
【００１２】
処理が完了すると前記ボートエレベータ７は前記反応炉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。
【００１３】
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により前記反応炉１１に装入される。
【００１４】
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。
【００１５】
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ー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。
【００１６】
前記カセットローダ６により前記カセットオープナー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。
【００１７】
而して、前記ウェーハ１０の処理が繰返し実行される。
【００１８】
上記基板処理装置では２つのボートを交換するという工程があり、前記ボート載置部１２、前記ボート置き台１９，２０は前記ボート１３が容易に授受できる様、該ボート１３が単に載置されるのみの構造となっている。
【００１９】
図９により前記ボート載置部１２の構造について説明する。
【００２０】
前記シールキャップ９は前記昇降アーム８に設けられ、前記ボート１３を前記反応炉１１に装入時は該反応炉１１の炉口を気密に閉塞する。前記昇降アーム８の下面にボート回転用モータ２１が設けられている。該ボート回転用モータ２１の回転軸２２は前記昇降アーム８、シールキャップ９を気密に貫通し、上端部が前記ボート載置部１２に固着されている。該ボート載置部１２の中心には凹部２３が形成されている。前記ボート１３のボート底板２４には短円筒状のボート座２５が形成され、該ボート座２５の中央には前記凹部２３と契合する凸部２６が形成されている。
【００２１】
而して、前記ボート１３が前記ボート載置部１２に載置され、前記凸部２６が前記凹部２３に契合することで、前記ボート１３が前記ボート載置部１２に対して芯合せされる。前記ボート回転用モータ２１を駆動することで、前記回転軸２２、ボート載置部１２を介して前記ボート１３が回転される。
【００２２】
図１０により前記ボート置き台１９の構造を説明する。尚、前記ボート置き台２０の構造は前記ボート置き台１９と同一である。
【００２３】
前記筐体１の床面に固着される座板２７に複数の支柱２８が立設され、該支柱２８にボート受座２９が支持されている。該ボート受座２９の上面には前記ボート底板２４の凸部２６と契合する凹部３１が形成されている。
【００２４】
前記ボート１３は前記ボート受座２９に載置され、前記凸部２６が前記凹部３１に契合することで、位置合せされる。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した基板処理装置では２つのボート１３，１３により処理が実行されるので、１つのボートに対してウェーハの処理が行われている時に、もう１つのボートに対してウェーハの移載作業が行われるので、時間的に無駄がなく、スループットが向上するという長所がある。その一方で、前記ボート１３の交換作業が必要であり、前記した様に該ボート１３は前記ボート載置部１２に単に載置されるのみの構造となっている。又、同様に前記ボート置き台１９，２０についても単に載置するのみの構造となっている。
【００２６】
従って、メンテナンス時に作業者が誤って前記ボート１３にぶつかった場合には、倒れてしまう可能性があり、又地震等大きな外力が作用した場合倒れてしまう可能性もあった。
【００２７】
ボートは石英製で壊れ易く、精密加工品で高価であり、倒れて損傷することは大きな損害となる。
【００２８】
本発明は斯かる実情に鑑み、ボートが簡単に倒れない様にし、ボートの破損を防止するものである。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板を処理する処理室と、該処理室で基板を保持する基板保持具と、該基板保持具を載置する載置部と、該載置部に対して相対回転可能に設けられ相対回転により前記基板保持具に係合解除可能なロック部材と、該ロック部材と前記載置部とを相対回転させる回転部とを具備する基板処理装置に係り、又基板を多段に保持する複数の基板保持具と、該基板保持具に保持された基板を処理する処理室と、前記基板保持具を載置部に載置し前記処理室に前記基板保持具を装入、引出しする昇降手段と、前記基板保持具を載置する載置部を有する少なくとも１つの置き台と、該置き台と前記基板保持具昇降手段との間で基板保持具の交換を行う交換装置とを具備し、前記基板保持具昇降手段の載置部及び前記置き台の載置部の少なくとも１つに、該載置部に対して相対回転可能に設けられ相対回転により前記基板保持具に係合解除可能なロック部材と、該ロック部材と前記載置部とを相対回転させる回転部とを設けた基板処理装置に係るものである。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【００３１】
尚、本実施の形態に於いて、本発明が実施される基板処理装置の基本的な構成は図７、図８と同様であるので説明を省略する。又、図１はボートエレベータのボート載置部１２を示しており、図１に於いて図９で示したものと同等のものには同符号を付してある。
【００３２】
ボートエレベータ７（図７参照）から水平方向に延びた昇降アーム８（図７参照）にシールキャップ３３が設けられている。該シールキャップ３３の下側にはボートロック機構を具備したボート回転機構３２が設けられている。
【００３３】
前記シールキャップ３３に下面にモータホルダ３４が固着され、該モータホルダ３４の下面に減速器３５が取付けられている。該減速器３５、前記モータホルダ３４を貫通する中空の外回転軸３６が軸受３７を介して回転自在に設けられ、ボート回転軸３８が前記シールキャップ３３を気密に貫通し、前記ボート回転軸３８の上端にはボート載置盤３９が固着されている。該ボート載置盤３９の上面には放射状３方向にテーパ溝４１が穿設され、ボート底板２４の下面の円周三等分した位置に位置決めピン４２が突設され、該位置決めピン４２と前記テーパ溝４１とが嵌合し、前記ボート載置盤３９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２４の底面には後述する様にロック穴４０が設けられている。
【００３４】
前記外回転軸３６の前記軸受３７，３７間にはウォームホイール４３が嵌着され、該ウォームホイール４３にはウォーム４４が噛合され、該ウォーム４４は図示しないボート回転モータ（図示せず）の出力軸４５に軸着されている。前記外回転軸３６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３６のシールキャップ３３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３６、即ち前記ボート載置盤３９の基準位置を検出可能となっている。
【００３５】
前記外回転軸３６、前記ボート回転軸３８の内部にボートロック軸４６が軸受４７を介して回転自在に設けられ、又前記ボートロック軸４６は気密にシールされている。該ボートロック軸４６は前記ボート載置盤３９より突出しており、突出端にはロック部材として図２に見られる様な略矩形状のロックプレート５０が固着されている。前記ボートロック軸４６の下端部は半円柱状に一部が切除され、平坦面４８が形成されている。該平坦面４８は前記減速器３５の下面より下方に突出している。
【００３６】
前記ボートロック軸４６の下端部には捩りコイルバネであるロックバネ４９が外嵌され、該ロックバネ４９の一端は中心側に折曲げられ、前記平坦面４８に係合され、他端は接線方向に延出し、前記外回転軸３６に係合されている。特に図示していないが、前記ボートロック軸４６と前記外回転軸３６間には機械的にストッパが設けられ、前記ロックバネ４９は前記ボートロック軸４６と前記外回転軸３６とが確実に当接する様に初期撓みが与えられている。
【００３７】
前記減速器３５の下面にはスライド軸受５１を介してロックロッド５２が前記ボートロック軸４６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５２の先端は前記平坦面４８に当接可能となっており、前記ロックロッド５２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５３に連結されている。
【００３８】
而して、該ロックアクチュエータ５３により前記ロックロッド５２が進退され、該ロックロッド５２の先端が前記平坦面４８に当接離反する様になっており、前記ロックロッド５２が前記平坦面４８に当接した状態では、前記ボートロック軸４６の回転が拘束される。
【００３９】
前記ロックプレート５０、ボートロック軸４６、ロックバネ４９、ロックロッド５２、ロックアクチュエータ５３等はボートロック機構を構成する。
【００４０】
尚、前記ボートロック軸４６の回転を拘束する方法としては、前記ボートロック軸４６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。
【００４１】
前記ボート底板２４には前記ロックプレート５０と係合離脱可能な前記ロック穴４０が形成されている。
【００４２】
該ロック穴４０は図３に見られる様に、前記ボート底板２４の内部に円板状の袋穴５４が形成され、該袋穴５４は鍵孔５５によって開口されている。該鍵孔５５は前記袋穴５４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５０とは相似形状となっている。
【００４３】
而して、前記ロックプレート５０が前記鍵孔５５を通して前記袋穴５４に挿入され（図３（Ａ）、図３（Ｂ）参照）、前記ボート底板２４に対して前記ボートロック軸４６が相対回転される（図３（Ｃ）参照）ことで、前記ロックプレート５０が前記鍵孔５５と係合し、前記ボート載置盤３９と前記ボート底板２４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。
【００４４】
上記した様に、前記テーパ溝４１と前記位置決めピン４２との嵌合により、前記ボート載置盤３９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５２が前記平坦面４８に当接していない状態では、前記ボートロック軸４６は前記ロックバネ４９の初期バネ力と、前記ボートロック軸４６と前記外回転軸３６間のストッパにより前記ボートロック軸４６と前記ボート載置盤３９との回転方向の位置は決定される。
【００４５】
而して、該ボート載置盤３９に載置された前記ボート１３のボート底板２４の前記鍵孔５５の方向と前記ロックプレート５０の方向とは、前記ボートロック軸４６に前記ロックロッド５２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１参照）。
【００４６】
図４により、前記ボート載置部１２のボートのロック、解除作動について説明する。
【００４７】
先ず、前記ボート載置盤３９に前記ボート１３を載置する場合を説明する。
【００４８】
載置する準備として、前記ロックアクチュエータ５３が駆動され、前記ロックロッド５２が突出され、前記平坦面４８に当接する。前記ロックロッド５２が前記平坦面４８に当接することで、前記ボートロック軸４６の回転がロックされる。
【００４９】
該ボートロック軸４６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４４、前記ウォームホイール４３、前記外回転軸３６、前記ボート回転軸３８を介して前記ボート載置盤３９が前記ロックプレート５０に対して９０°相対回転される。回転方向は前記ロックバネ４９を更に撓ませる方向である。前記ボート載置盤３９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のボート底板２４の鍵孔５５の方向は前記ロックプレート５０の方向と合致している（図４（Ａ）参照）。
【００５０】
前記ボート１３を前記ボート載置盤３９に載置する。前記ロックプレート５０が前記鍵孔５５を通って前記袋穴５４に挿入される（図４（Ｂ）参照）。
【００５１】
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４６は前記ロックロッド５２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３９が前記ロックプレート５０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４９を復元させる方向である。前記ボート載置盤３９が９０°逆方向に回転されると前記ロックアクチュエータ５３により前記ロックロッド５２が後退され、前記ボートロック軸４６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５０と鍵孔５５とは９０°方向が異なり、該鍵孔５５に前記ロックプレート５０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４（Ｃ）参照）。
【００５２】
前記ロックロッド５２による前記ボートロック軸４６のロックが解除された状態では、前記ボートロック軸４６と前記ボート底板２４とは前記ロックバネ４９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２４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。
【００５３】
従って、前記ボート交換装置１４によるボートの搬送、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ロック状態が維持される。
【００５４】
前記ボート載置部１２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。
【００５５】
ここで、前記ロックプレート５０を前記ボート載置盤３９に対して相対復帰させる為には、前記ロックロッド５２を後退させ、前記ロックバネ４９の復元力により、前記ボートロック軸４６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４６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。
【００５６】
尚、別の実施形態として、前記ロックバネ４９、ロックロッド５２、ロックアクチュエータ５３等を省略し、直接前記ボートロック軸４６を前記モータホルダ３４、又は減速器３５に固定してもよい。この場合、前記ボートロック軸４６は回転できなくなり、ボート載置盤３９のみが回転することとなる。つまり、前記ボート１３を前記反応炉１１に装入した状態で前記ボート１３を回転すると、回転中は、前記ロックプレート５０と前記鍵孔５５との方向は相対的に変化し、前記ボート１３が１回転する間に瞬間的には２回、前記ロックプレート５０と前記鍵孔５５の方向が同じとなり、ロックされていない状態となる。この場合、構造を簡単にでき低コストで実現できるという利点がある。
【００５７】
図５、図６によりボート置き台１９について説明する。尚、ボート置き台２０はボート置き台１９と同一構造である。
【００５８】
筐体１に取付けられるベース５６に座板５７が固定され、該座板５７に立設された支柱５８を介してボート受座５９が取付けられる。該ボート受座５９の上面には放射状に３本の前記テーパ溝４１が刻設され、該テーパ溝４１は前記ボート１３の前記位置決めピン４２と嵌合する様になっている。
【００５９】
前記ボート受座５９の中心を貫通するロックシャフト６１が設けられ、該ロックシャフト６１の突出する上端には前記ロックプレート５０と同形状のロックプレート６２が固着されている。前記ロックシャフト６１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６３に連結されている。該ロータリアクチュエータ６３により前記ロックシャフト６１を介して前記ロックプレート６２が９０°回転する様になっている。
【００６０】
前記ボート受座５９に前記ボート１３が載置される。前記ボート受座５９に対する前記ボート１３の姿勢は前記テーパ溝４１と前記位置決めピン４２の嵌合により決定される。この状態での前記鍵孔５５の向きと前記ロックプレート６２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６２は前記鍵孔５５を通して前記袋穴５４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６３の駆動により、前記ロックプレート６２が９０°回転され、前記ボート１３が前記ボート受座５９に転倒防止の為のロックがされる。
【００６１】
而して、前記ボート１３はボートエレベータ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。
【００６２】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、基板を処理する処理室と、該処理室で基板を保持する基板保持具と、該基板保持具を載置する載置部と、該載置部に対して相対回転可能に設けられ相対回転により前記基板保持具に係合解除可能なロック部材と、該ロック部材と前記載置部とを相対回転させる回転部とを具備するので、又基板を多段に保持する複数の基板保持具と、該基板保持具に保持された基板を処理する処理室と、前記基板保持具を載置部に載置し前記処理室に前記基板保持具を装入、引出しする昇降手段と、前記基板保持具を載置する載置部を有する少なくとも１つの置き台と、該置き台と前記基板保持具昇降手段との間で基板保持具の交換を行う交換装置とを具備し、前記基板保持具昇降手段の載置部及び前記置き台の載置部の少なくとも１つに、該載置部に対して相対回転可能に設けられ相対回転により前記基板保持具に係合解除可能なロック部材と、該ロック部材と前記載置部とを相対回転させる回転部とを設けたので、基板保持具を複数有する基板処理装置に於いて、基板保持具が載置部に載置された状態での転倒が防止され、基板保持具の破損が防止されるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の要部を示し、ボート載置部の立断面である。
【図２】同前実施の形態の要部を示すボート載置部のロックプレートの平面図である。
【図３】（Ａ）は同前ボート載置部のロックプレートとボート底板との関係を示す側断面図、（Ｂ）（Ｃ）は同前ボート載置部のロックプレートとボート底板との関係を示す平面図である。
【図４】同前ボート載置部のボートロック作動を示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態のボート置き台の斜視図である。
【図６】同前ボート置き台とボートとの関係を示す断面図である。
【図７】基板処理装置の全体斜視図である。
【図８】同前基板処理装置の平面図である。
【図９】従来の基板処理装置のボート載置部の立断面図である。
【図１０】該従来の基板処理装置のボート置き台の立断面図である。
【符号の説明】
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
１１        反応炉
１２        ボート載置部
１３        ボート
１４        ボート交換装置
１９        ボート置き台
２０        ボート置き台
３９        ボート載置盤
４０        ロック穴
４３        ウォームホイール
４４        ウォーム
４６        ボートロック軸
４９        ロックバネ
５０        ロックプレート
５２        ロックロッド
５３        ロックアクチュエータ
５９        ボート受座
６１        ロックシャフト
６２        ロックプレート
６３        ロータリアクチュエータ
【図１】
0003934439.tif 000002
【図２】
0003934439.tif 000003
【図３】
0003934439.tif 000004
【図４】
0003934439.tif 000005
【図５】
0003934439.tif 000006
【図６】
0003934439.tif 000007
【図７】
0003934439.tif 000008
【図８】
0003934439.tif 000009
【図９】
0003934439.tif 000010
【図１０】
0003934439.tif 000011