JP4047826B2 - 縦型熱処理装置及び移載機構の自動教示方法 - Google Patents
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Description
本発明は、縦型熱処理装置及び移載機構の自動教示方法に係り、特に被処理体を移載する移載機構が自ら動作目標点を見つける自動教示システムを備えた縦型熱処理装置及び移載機構の自動教示方法に関する。
半導体装置の製造においては、被処理体例えば半導体ウエハに例えば酸化、拡散、ＣＶＤ、アニール等の各種の熱処理を施す工程があり、これらの工程を実行するための熱処理装置の一つとして多数枚のウエハを一度に熱処理することが可能な縦型熱処理装置が用いられている。
この縦型熱処理装置は、熱処理炉と、多数枚のウエハを上下方向に所定間隔で多段に保持して前記熱処理炉に搬入搬出される保持具（ウエハボートともいう）と、昇降可能及び旋回可能な基台上に被処理体を支持する複数枚の基板支持具を進退移動可能に有し、複数枚のウエハを所定間隔で収納する収納容器（キャリア、カセットともいう）と前記保持具との間でウエハの移載を行う移載機構とを備えている（例えば、特開２００２−１６４４０６号公報）。
前記移載機構は、移載ロボットとして自動化され、制御部に予め設定したプログラミングに基いて所定の移載作業を行うように構成されている。この場合、作業者が遠隔操作で移載機構を操作しながら保持具内又は収納容器内にウエハを移載する所定の目標位置（目標点）を教示（ティーチング）する作業が行われている。
しかしながら、前記縦型熱処理装置においては、移載機構のティーチング作業において、作業者が手動で目標位置のティーチングを行っているため、ティーチングにバラツキがあり、ウエハの移載に位置ずれが生じ易い。また、保持具の所定箇所に配置されているダミーウエハにおいては、通常のウエハと異なり、処理毎に移載されるようなことはなく、長期間同じ位置に載置されたままであるため、振動等で位置ずれが生じ易く、ダミーウエハの定期補正時のスループットを悪化させている。また、処理前後の保持具内のウエハの状態によっては、例えば保持具内からのウエハの飛び出しに起因するウエハの落下や破損等の事故を引き起こす恐れがある。
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、目標位置のティーチングを自動で行うことができ、ティーチングのバラツキを解消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。また、本発明の目的は、ダミーウエハの定期補正時のスループットを改善し得る縦型熱処理装置を提供することである。また、本発明の目的は、処理前後の保持具内の被処理体の状態を監視して被処理体の破損等の事故を未然に防止し得る縦型熱処理装置及び移載機構の自動教示方法を提供することである。
本発明のうち、請求項１の発明は、熱処理炉と、複数枚の被処理体を所定間隔で収納する収納容器に収納される枚数よりも多数枚の被処理体を上下方向に所定間隔で保持して前記熱処理炉に搬入搬出される保持具と、昇降及び旋回可能な基台上に無段階で上下方向にピッチ変換可能な複数枚の基板支持具を前記基台の長手方向に沿って進退移動可能に有し、各基板支持具下に進退移動方向の前後から被処理体を上掴みする掴み機構が設けられ、前記収納容器と前記保持具との間で被処理体の移載を行う移載機構と、前記保持具内又は収納容器内の被処理体を移載する所定の目標位置に設置される目標部材と、前記基台に設けられ、該基台の延長線上に光線を出射しその反射光により目標部材を検出する第１センサと、前記基板支持具の左右に二股に分岐された先端部に設けられ、両先端部間に張られた光線を遮ることで目標部材を検出する第２センサと、第１センサ及び第２センサの検出信号と移載機構の駆動系のエンコーダ値により目標位置を割出して認識する制御部とを備えたことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１記載の縦型熱処理装置において、前記目標部材は、前記被処理体と同形状の基板部と、該基板部上の中心部に突設され、周面に前記第１センサから出射される光線を反射させる反射面を有する第１被検出部と、該第１被検出部の上部に一つ又は第１被検出部を挟む基板部上の対称位置に二つ突設され、前記第２センサにより検出される第２被検出部とを備えていることを特徴とする
請求項３の発明は、請求項１又は２記載の縦型熱処理装置において、前記制御部が、前記基台の上下軸を動作させて第１センサの検出信号が反転する位置を探し、該反転位置のエンコーダ値から目標部材の中心を割出す第１工程と、基台の旋回軸を動作させて第１センサの検出信号が反転する位置を探し、該反転位置のエンコーダ値から目標部材の中心を割出す第２工程と、基板支持具の前後軸を動作させて第２センサの検出信号が反転する位置を探し、該反転位置のエンコーダ値から目標部材の中心を割出す第３工程とを実行して目標位置を認識することを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１記載の縦型熱処理装置において、前記掴み機構は、基板支持具の先端部に設けられ被処理体の前縁部を係止する固定係止部と、基板支持具の後端側に設けられ被処理体の後縁部を着脱可能に係止する可動係止部と、該可動係止部を駆動する駆動部とを備え、上記基板支持具には該基板支持具の下面と被処理体の上面との間に隙間を存するように被処理体の前後周縁部を受ける受け部が設けられていることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１記載の縦型熱処理装置において、前記第２センサが、保持具内に保持された被処理体に沿って上下方向に走査することにより保持具内の各段における被処理体の有無を検出可能に構成されていることを特徴とする。
請求項６の発明は、熱処理炉と、複数枚の被処理体を所定間隔で収納する収納容器に収納される枚数よりも多数枚の被処理体を上下方向に所定間隔で保持して前記熱処理炉に搬入搬出される保持具と、昇降及び旋回可能な基台上に無段階で上下方向にピッチ変換可能な複数枚の基板支持具を前記基台の長手方向に沿って進退移動可能に有し、各基板支持具下に進退移動方向の前後から被処理体を上掴みする掴み機構が設けられ、前記収納容器と前記保持具との間で被処理体の移載を行う移載機構と、前記保持具内又は収納容器内の被処理体を移載する所定の目標位置に設置される目標部材と、前記基台に設けられ、該基台の延長線上に光線を出射しその反射光により目標部材を検出する第１センサと、前記基板支持具の左右に二股に分岐された先端部に設けられ、両先端部間に張られた光線を遮ることで目標部材を検出する第２センサとを備え、前記基台の上下軸を動作させて第１センサの検出信号が反転する位置を探し、該反転位置のエンコーダ値から目標部材の中心を割出す第１工程と、基台の旋回軸を動作させて第１センサの検出信号が反転する位置を探し、該反転位置のエンコーダ値から目標部材の中心を割出す第２工程と、基板支持具の前後軸を動作させて第２センサの検出信号が反転する位置を探し、該反転位置のエンコーダ値から目標部材の中心を割出す第３工程とを実行して目標位置を認識することを特徴とする。
請求項１の発明によれば、熱処理炉と、複数枚の被処理体を所定間隔で収納する収納容器に収納される枚数よりも多数枚の被処理体を上下方向に所定間隔で保持して前記熱処理炉に搬入搬出される保持具と、昇降及び旋回可能な基台上に無段階で上下方向にピッチ変換可能な複数枚の基板支持具を前記基台の長手方向に沿って進退移動可能に有し、各基板支持具下に進退移動方向の前後から被処理体を上掴みする掴み機構が設けられ、前記収納容器と前記保持具との間で被処理体の移載を行う移載機構と、前記保持具内又は収納容器内の被処理体を移載する所定の目標位置に設置される目標部材と、前記基台に設けられ、該基台の延長線上に光線を出射しその反射光により目標部材を検出する第１センサと、前記基板支持具の左右に二股に分岐された先端部に設けられ、両先端部間に張られた光線を遮ることで目標部材を検出する第２センサと、第１センサ及び第２センサの検出信号と移載機構の駆動系のエンコーダ値により目標位置を割出して認識する制御部とを備えているため、目標位置のティーチングを自動で行うことができ、ティーチングのバラツキを解消することができる。
請求項２の発明によれば、前記目標部材は、前記被処理体と同形状の基板部と、該基板部上の中心部に突設され、周面に前記第１センサから出射される光線を反射させる反射面を有する第１被検出部と、該第１被検出部の上部に一つ又は第１被検出部を挟む基板部上の対称位置に二つ突設され、前記第２センサにより検出される第２被検出部とを備えているため、簡単な構造で目標位置のティーチングが可能となる。
請求項３の発明によれば、前記制御部が、前記基台の上下軸を動作させて第１センサの検出信号が反転する位置を探し、該反転位置のエンコーダ値から目標部材の中心を割出す第１工程と、基台の旋回軸を動作させて第１センサの検出信号が反転する位置を探し、該反転位置のエンコーダ値から目標部材の中心を割出す第２工程と、基板支持具の前後軸を動作させて第２センサの検出信号が反転する位置を探し、該反転位置のエンコーダ値から目標部材の中心を割出す第３工程とを実行して目標位置を認識するため、ティーチングを自動で精度良く容易に行うことができる。
請求項４の発明によれば、前記掴み機構は、基板支持具の先端部に設けられ被処理体の前縁部を係止する固定係止部と、基板支持具の後端側に設けられ被処理体の後縁部を着脱可能に係止する可動係止部と、該可動係止部を駆動する駆動部とを備え、上記基板支持具には該基板支持具の下面と被処理体の上面との間に隙間を存するように被処理体の前後周縁部を受ける受け部が設けられているため、被処理体を上掴みで容易に位置補正でき、ダミーウエハの定期補正時のスループットを改善し得ると共に、前記基板支持具には該基板支持具の下面と被処理体の上面との間に隙間を存するように被処理体の前後周縁部を受ける受け部が設けられているため、被処理体を上掴みする際に基板支持具の下面で被処理体の上面を擦って傷付けるのを防止することができる。
請求項５の発明によれば、前記第２センサが、保持具内に保持された被処理体に沿って上下方向に走査することにより保持具内の各段における被処理体の有無を検出可能に構成されているため、処理前後の保持具内の被処理体の有無を監視して被処理体の破損等の事故を未然に防止でき、信頼性の向上が図れる。
請求項６の発明によれば、熱処理炉と、複数枚の被処理体を所定間隔で収納する収納容器に収納される枚数よりも多数枚の被処理体を上下方向に所定間隔で保持して前記熱処理炉に搬入搬出される保持具と、昇降及び旋回可能な基台上に無段階で上下方向にピッチ変換可能な複数枚の基板支持具を前記基台の長手方向に沿って進退移動可能に有し、各基板支持具下に進退移動方向の前後から被処理体を上掴みする掴み機構が設けられ、前記収納容器と前記保持具との間で被処理体の移載を行う移載機構と、前記保持具内又は収納容器内の被処理体を移載する所定の目標位置に設置される目標部材と、前記基台に設けられ、該基台の延長線上に光線を出射しその反射光により目標部材を検出する第１センサと、前記基板支持具の左右に二股に分岐された先端部に設けられ、両先端部間に張られた光線を遮ることで目標部材を検出する第２センサとを備え、前記基台の上下軸を動作させて第１センサの検出信号が反転する位置を探し、該反転位置のエンコーダ値から目標部材の中心を割出す第１工程と、基台の旋回軸を動作させて第１センサの検出信号が反転する位置を探し、該反転位置のエンコーダ値から目標部材の中心を割出す第２工程と、基板支持具の前後軸を動作させて第２センサの検出信号が反転する位置を探し、該反転位置のエンコーダ値から目標部材の中心を割出す第３工程とを実行して目標位置を認識するため、目標位置のティーチングを自動で精度良く容易に行うことができる。
以下に、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を基に詳述する。図１は本発明の実施の形態である縦型熱処理装置を概略的に示す縦断面図、図２は移載機構を示す図、図３は図２の移載機構を一側から見た図、図４は移載機構の要部を示す図である。
図１に示すように、この縦型熱処理装置１は外郭を形成する筐体２を有し、この筐体２内の上方に被処理体例えば薄板円板状の半導体ウエハｗを収容して所定の処理例えばＣＶＤ処理等を施すための縦型の熱処理炉３が設けられている。この熱処理炉３は、下部が炉口４として開口された縦長の処理容器例えば石英製の反応管５と、この反応管５の炉口４を開閉する昇降可能な蓋体６と、前記反応管５の周囲を覆うように設けられ、反応管５内を所定の温度例えば３００〜１２００℃に加熱制御可能なヒータ（加熱機構）７とから主に構成されている。
前記筐体２内には、熱処理炉３を構成する反応管５やヒータ７を設置するための例えばＳＵＳ製のベースプレート８が水平に設けられている。ベースプレート８には反応管５を下方から上方に挿入するための図示しない開口部が形成されている。
反応管５の下端部には外向きのフランジ部が形成され、このフランジ部をフランジ保持部材にてベースプレート８に保持することにより、反応管５がベースプレート８の開口部を下方から上方に挿通された状態に設置されている。反応管５は、洗浄等のためにベースプレート８から下方に取外せるようになっている。反応管５には反応管５内に処理ガスやパージ用の不活性ガスを導入する複数のガス導入管や反応管５内を減圧制御可能な真空ポンプや圧力制御弁等を有する排気管が接続されている（図示省略）。
前記筐体２内におけるベースプレート８より下方には、蓋体６上に設けられた保持具（ボート）９を熱処理炉３（すなわち反応管５）内に搬入（ロード）したり、熱処理炉３から搬出（アンロード）したり、或いは保持具９に対するウエハｗの移載を行うための作業領域（ローディングエリア）１０が設けられている。この作業領域１０にはボート９の搬入、搬出を行うべく蓋体６を昇降させるための昇降機構１１が設けられている。蓋体６は炉口４の開口端に当接して炉口４を密閉するように構成されている。蓋体６の下部には保持具を回転するための図示しない回転機構が設けられている。
図示例の保持具９は、例えば石英製であり、大口径例えば直径３００ｍｍの多数例えば７５枚程度のウエハｗをリング状支持板１５を介して水平状態で上下方向に所定間隔例えば１１ｍｍピッチで多段に支持する本体部９ａと、この本体部９ａを支持する脚部９ｂとを備え、脚部９ｂが回転機構の回転軸に接続されている。本体部９ａと蓋体６との間には炉口４からの放熱による温度低下を防止するための図示しない下部加熱機構が設けられている。なお、保持具９としては、本体部９ａのみを有し、脚部９ｂを有せず、蓋体６上に保温筒を介して載置されるものであってもよい。前記保持具９は複数本の支柱１２と、この支柱１２の上端及び下端に設けられた天板１３及び底板１４と、支柱１２に所定間隔で設けられた凹部又は凸部に係合させて多段に配置されたリング状支持板１５と備えている。リング状支持板１５は、例えば石英製又はセラミック製であり、厚さが２〜３ｍｍ程度であり、ウエハｗの外径よりも若干大きい外径に形成されている。
筐体２の前部には、複数例えば２５枚程度のウエハｗを所定間隔で収納した収納容器（キャリア、カセットともいう）１６を載置して筐体２内への搬入搬出を行うための載置台（ロードポート）１７が設置されている。収納容器１６は前面に図示しない蓋を着脱可能に備えた密閉型収納容器とされている。作業領域１０内の前後には収納容器１６の蓋を取外して収納容器内を作業領域１０内に連通開放するドア機構１８が設けられ、作業領域１０には収納容器１６と保持具９の間でウエハｗの移載を行う複数枚の基板支持具２０を所定間隔で有する移載機構２１が設けられている。
作業領域１０外の前部上側には、収納容器１６をストックしておくための保管棚部２２と、載置台１７から保管棚部２２へ又はその逆に収納容器１６を搬送するための図示しない搬送機構とが設けられている。なお、作業領域１０の上方には蓋体６を開けた時に炉口４から高温の炉内の熱が下方の作業領域１０に放出されるのを抑制ないし防止するために炉口４を覆う（又は塞ぐ）シャッター機構２３が設けられている。また、載置台１７の下方には移載機構により移載されたウエハｗの外周に設けられた切欠部（例えばノッチ）を一方向に揃えるための整列装置（アライナ）４３が設けられている。
前記移載機構２１は、複数枚例えば５枚のウエハｗを上下方向に所定間隔で支持する複数枚例えば５枚の基板支持具（フォーク、支持板ともいう）２０（２０ａ〜２０ｅ）を有している。この場合、中央の基板支持具２０ａは単独で前方に進退移動可能とされ、中央以外の基板支持具（一枚目、二枚目、四枚目及び五枚目）２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅは図示しないピッチ変換機構により中央の基板支持具２０ａを基準として上下方向に無段階でピッチ変換可能とされている。これは、収納容器１６内のウエハの収納ピッチと、保持具９内のウエハの搭載ピッチとが異なる場合があるので、その場合でも収納容器１６と保持具９との間でウエハｗを複数枚ずつ移載可能とするためである。
移載機構２１は、昇降及び旋回可能な基台２５を有している。具体的には、移載機構２１は、ボールネジ等により上下方向に移動可能（昇降可能）な昇降アーム２４を備え、この昇降アーム２４に箱型の基台２５が水平旋回可能に設けられている。この基台２５上には中央の１枚の基板支持具２０ａを前方へ移動可能とする第１の移動体２６と、中央の基板支持具２０ａを挟んで上下に２枚ずつ配された計４枚の基板支持具２０ｂ〜２０ｅを前方へ移動可能とする第２の移動体２７とが基台２５の長手方向に沿って進退移動可能に設けられている。これにより、第１の移動体２６の単独動により１枚のウエハを移載する枚葉移載と、第１及び第２の移動体２６，２７の共動により複数枚例えば５枚のウエハを同時に移載する一括移載とを選択的に行えるようになっている。第１及び第２の移動体２６，２７を移動操作するために、基台２５の内部には図示しない移動機構が設けられている。この移動機構及び前記ピッチ変換機構は、例えば特開２００１−４４２６０号公報に記載のものが用いられる。
移載機構２１は、上下軸（ｚ軸）、旋回軸（θ軸）及び前後軸（ｘ軸）の座標（座標軸）と、基台２５を上下軸方向に移動させたり、旋回軸回りに旋回させたり、基板支持具２０を前後軸方向に移動させたりする駆動系と、各駆動系の駆動部の回転角度を検出するエンコーダとを有している（図示省略）。このエンコーダによる検出値は、エンコーダ値（ＥＮＣ値）として、後述するように移載機構（移載ロボット）２１が自ら動作目標点を見つける自動教示システムに利用される。
すなわち、縦型熱処理装置１は、移載機構２１の自動教示システムとして、図１１ないし図１２に示すように、前記保持具９内又は収納容器１６内のウエハｗを移載(載置)する所定の目標位置に設置される目標部材（ターゲット治具）４４と、前記基台２５に設けられ、その延長線上に光線例えばレーザ光を出射しその反射光により目標部材４４を検出する反射型センサ例えばレーザセンサ（レーザ変位計）からなる第１センサ４５と、前記基板支持具（中央の基板支持具）２０ａの先端部に設けられ、その両側間に張られた光線を遮ることで目標部材４４を検出する例えば光電スイッチからなる第２センサ（マッピングセンサ）４０と、第１センサ４５及び第２センサ４０の検出信号と移載機構２１の駆動系のエンコーダ値により目標位置を割出して認識する制御部４７とを備えている。第１センサ４５は基台２５の一端に設けられている。
基板支持具２０は例えばアルミナセラミックにより縦長薄板状に形成されている。基板支持具２０は先端が左右に二股に分岐された平面略Ｕ字状に形成されていることが好ましい（図４，図６，図７参照）。移載機構２１は、各基板支持具２０下にウエハｗを一枚ずつ進退移動方向の前後から保持（図示例では上掴み）することが可能な掴み機構２８を具備している。この掴み機構２８は、図８〜図１０にも示すように基板支持具２０の先端部に設けられウエハｗの前縁部を係止する固定係止部３０と、基板支持具２０の後端側に設けられウエハｗの後縁部を着脱可能に係止する可動係止部３１と、この可動係止部３１を駆動する駆動部例えばエアシリンダ３２とを備えている。
エアシリンダ３２で可動係止部３１を前進させることにより固定係止部３０との間でウエハｗを前後から挟む（掴む）ことができ、可動係止部３１を後退させることによりウエハｗを解放することができるようになっている。基板支持具２０の基端部には可動係止部３１との干渉を避けるための切欠部３３が設けられていることが好ましい。
固定係止部３０及び可動係止部３１はウエハｗの周縁部を自重で離脱しないように支えるために傾斜面３０ａ、３１ａを有していることが好ましい。また、前記基板支持具２０には該基板支持具２０の下面とウエハｗの上面との間に隙間ｇを存するようにウエハｗの前後周縁部を受けるスぺーサとしての受け部３４，３５が設けられていることが好ましい。図示例の場合、前部の受け部３４と後部の受け部３５が左右２個ずつ設けられている。また、前部の受け部３４と前記固定係止部３０が一体的に形成されており、コンパクト化が図られている。固定係止部３０、可動係止部３１、受け部３４，３５の材質としては、耐熱性樹脂例えばＰＥＥＫ（Poly Ether Ether Ketone）材が好ましい。
前記リング状支持板１５においては、ウエハｗよりも外径が大きい場合には、図４ないし図５に示すように前記固定係止部３０及び可動係止部３１、場合によっては基部側の受け部３５との干渉を避けるための切欠部３６，３７が設けられていることが好ましい。なお、リング状支持板１５は、ウエハｗよりも外径が小さい場合には、必ずしも切欠部３６，３７を設ける必要はない。
上下のリング状支持板１５，１５間の隙間に１枚の基板支持具２０を挿入し得るように、前記基板支持具２０の上面と前部の固定係止部３０の下面との間の厚さ寸法ｈは、上部のリング状支持板１５の下面と下部のリング状支持板１５上のウエハｗ上面との間の隙間寸法ｋ（７．７ｍｍ程度）よりも小さい寸法例えば５．９５ｍｍ程度に形成されていることが好ましい。なお、枚葉移載が可能な基板支持具２０ａの先端部には、前記第２センサ（マッピングセンサ）４０が設けられている。
図示例では、基板支持具２０ａの一方の先端部に赤外光線の出入光が可能な第２センサ４０のセンサヘッド４０ａが設けられ、他方の先端部には第２センサ４０のセンサヘッド４０ａから出光された赤外光線を反射させて第２センサ４０のセンサヘッド４０ａに入光させる反射鏡４１が設けられており、移載機構２１のティーチング移動時に被検出部である目標部材により赤外光線が遮られることによりその目標部材の位置を検出できるようになっている。図示例の第２センサ４０は、センサヘッド４０ａと図示しない検出機構側の発光素子及び受光素子を光ファイバ４２で接続して構成されている。移載機構２１は、図５に示すように前記第２センサ４０を、保持具９内に多段に保持されたウエハｗに沿って上下方向（図５の紙面垂直方向）に走査することにより、保持具９内の各段におけるウエハｗの有無を検出して位置情報として記録（マッピング）することができると共に、処理前後のウエハｗの状態（例えば飛び出しの有無）を検出可能に構成されている。
前記目標部材４４は、例えば図１１に示すようにウエハと同形状の基板部４８と、該基板部４８上の中心部に突設され、周面に前記第１センサ４５から出射される光線例えばレーザ光を反射させる反射面４９ａを有する第１被検出部４９と、該第１被検出部４９の上部に一つ突設され、前記第２センサ４０により検出される小軸（ピン）状の第２被検出部５０とを備えている。なお、目標部材４４としては、例えば図１３に示すように、第１被検出部４９の上部に一つの第２被検出部５０を突設する代わりに、第１被検出部４９を挟む基板部４８上の対称位置に第２被検出部５０を二つ突設し、第２センサ４０とｘ軸のエンコーダ値により二つの第２被検出部５０，５０間の中心位置を割出すようにしても良い。この図１３の目標部材４４によれば、図１１の目標部材４４よりも高さ寸法を低く抑えることができるので、保持具９よりも容量の小さい収納容器１６内や整列装置４３内の設置用として好適である。
前記制御部４７は、図１１に示すように前記基台２５の上下軸（ｚ軸）を動作させて第１センサ４５の検出信号（ＯＮ，ＯＦＦ）が反転する位置（第１被検出部４９の上下方向両端）を探し、該反転位置のエンコーダ値から目標部材４４の中心（すなわち、第１被検出部４９の上下方向中心）を割出す第１工程と、基台の旋回軸（θ軸）を動作させて第１センサ４５の検出信号（ＯＮ，ＯＦＦ）が反転する位置（第１被検出部４９の左右方向両端）を探し、該反転位置のエンコーダ値から目標部材４４の中心（すなわち、第１被検出部４９の左右方向中心）を割出す第２工程と、図１２に示すように中央の基板支持具２０ａの前後軸を動作させて第２センサ４０の検出信号（ＯＮ，ＯＦＦ）が反転する位置（第２被検出部５０の前後方向両端）を探し、該反転位置のエンコーダ値から目標部材４４の中心（第２被検出部の前後方向中心）を割出す第３工程とを実行して目標位置（目標点）を認識（記録ないし記憶）するようになっている。保持具内の所定位置例えば６箇所（６ポイント）に目標部材を置き、各ポイントのｘ，ｚ，θを割出し、所定位置以外の位置のｘ，ｚ，θは上下のポイント間をピッチ分で割ることにより求めることができる。
図１４により移載機構２１の動きを概略的に説明すると、先ず基板支持具２０を収納容器内に挿入して基板支持具２０下の掴み機構２８の固定係止部３０に対して可動係止部３１を閉じることによりウエハｗを掴み、収納容器から搬出し、この状態で基板支持具２０をリング状支持板１５の上方に挿入する〔図１４の（ａ）〕。次に、掴み機構２８の固定係止部３０に対して可動係止部３１を開くことによりウエハｗを解放してリング状支持板１５上に配置する〔図１４の（ｂ）〕。次に、この状態で基板支持具２０を上昇させ、更に基板支持具２０を保持具９から退去させればよい〔図１４の（ｃ）〕。
前記縦型熱処理装置１によれば、複数枚例えば５枚の基板支持具２０（２０ａ〜２０ｅ）を有する移載機構２１が各基板支持具２０下にウエハｗを上掴みする掴み機構２８を具備しているため、リング状支持板１５を有する保持具９に対してウエハｗを複数枚例えば５枚ずつ移載することができ、移載時間の大幅な短縮が図れると共に、保持具９のリング状支持板１５間のピッチを従来の１６ｍｍ程度から１１ｍｍ程度に小さくして処理枚数を従来の５０枚程度からその１．５倍の７５枚程度に増大することができ、もってスループットの向上が図れる。
また、前記掴み機構２８が、基板支持具２０の先端部に設けられウエハｗの前縁部を係止する固定係止部３０と、基板支持具２０の後端側に設けられウエハｗの後縁部を着脱可能に係止する可動係止部３１と、この可動係止部３１を進退駆動する駆動部３２とを備えているため、簡単な構造でウエハｗを容易に上掴みすることができる。更に、前記基板支持具２０には該基板支持具２０の下面とウエハｗの上面との間に隙間を存するようにウエハｗの前後周縁部を受ける受け部３４，３５が設けられているため、ウエハｗを上掴みする際に基板支持具２０の下面でウエハｗの上面を擦って傷付けるのを防止することができる。また、前記リング状支持板１５には前記固定係止部３０及び可動係止部３１との干渉を避けるための切欠部３６，３７が設けられているため、掴み機構２８がリング状支持板１５と干渉することなくウエハｗを確実に上掴みすることができる。
特に、前記縦型熱処理装置１又は縦型熱処理装置１における移載機構２１の自動教示方法によれば次のような作用効果が得られる。熱処理炉３と、多数枚のウエハｗを上下方向に所定間隔で多段に保持して前記熱処理炉３に搬入搬出される保持具９と、昇降及び旋回可能な基台２５上にウエハｗを支持する複数枚の基板支持具２０を進退可能に有し、複数枚のウエハｗを所定間隔で収納する収納容器１６と前記保持具９との間でウエハｗの移載を行う移載機構２１と、前記保持具９内又は収納容器１６内のウエハｗを移載する所定の目標位置に設置される目標部材４４と、前記基台２５に設けられ、その延長線上に光線例えばレーザ光を出射しその反射光により目標部材４４を検出する第１センサ４５と、前記基板支持具２０ａの左右に二股に分岐された先端部に設けられ、両先端部間に張られた光線を遮ることで目標部材４４を検出する第２センサ４０と、第１センサ４５及び第２センサ４０の検出信号と移載機構２１の駆動系のエンコーダ値により目標位置を割出して認識・記録する制御部４７とを備えているため、目標位置（目標点）のティーチングを自動で行うことができ、ティーチングのバラツキを解消することができる。
また、前記目標部材４４が、ウエハｗと略同形状の基板部４８と、該基板部４８上の中心部に突設され、周面に前記第１センサ４５から出射される光線例えばレーザ光を反射させる反射面４９ａを有する第１被検出部４９と、該第１被検出部４９の上部に一つ又は第１被検出部４９を挟む基板部４８上の対称位置に二つ突設され、前記第２センサ４０により検出される第２被検出部５０とを備えているため、簡単な構造で目標位置のティーチングが可能となる。
更に、前記制御部４７又は制御部４７による自動教示方法は、前記基台２５の上下軸（ｚ軸）を動作させて第１センサ４５の検出信号が反転する位置を探し、該反転位置のエンコーダ値から目標部材４４の中心を割出す第１工程と、基台２５の旋回軸（θ軸）を動作させて第１センサ４５の検出信号が反転する位置を探し、該反転位置のエンコーダ値から目標部材４４の中心を割出す第２工程と、基板支持具２０ａの前後軸（ｘ軸）を動作させて第２センサ４０の検出信号が反転する位置を探し、該反転位置のエンコーダ値から目標部材４４の中心を割出す第３工程とを実行して目標位置を認識するため、ティーチングを自動で精度良く容易に行うことができる。
また、前記基板支持具２０が、ウエハｗを前後から保持可能な掴み機構２８を備えているため、ウエハｗを掴んで容易に位置補正でき、ダミーウエハの定期補正時のスループットを改善し得る。ウエハｗを掴んで搬送するため、基板支持具２０の上に載せてウエハｗを搬送する場合（搬送速度が速いとウエハが脱落する恐れがある）よりも搬送速度を速めて搬送することができ、スループットの向上が図れる。また、前記第２センサ４０が、保持具９内に多段に保持されたウエハｗに沿って上下方向に走査することにより処理前後のウエハｗの状態を検出可能に構成されているため、処理前後の保持具９内のウエハｗの状態を監視してウエハｗの破損等の事故を未然に防止でき、信頼性の向上が図れる。
以上、本発明の実施の形態ないし実施例を図面により詳述してきたが、本発明は前記実施の形態ないし実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の設計変更等が可能である。例えば、前記実施例では、保持具としてリング状支持板を有するリングボートが用いられているが、保持具はリング状支持板を使用しない通常のボート（ラダーボートともいう）であっても良い。
１ 縦型熱処理装置
３ 熱処理炉
９ 保持具
１６ 収納容器
２０ 基板支持具
２１ 移載機構
２５ 基台
２８ 掴み機構
４４ 目標部材
４５ 第１センサ
４０ 第２センサ
４７ 制御部
４８ 基板部
４９ａ 反射面
４９ 第１被検出部
５０ 第２被検出部
３ 熱処理炉
９ 保持具
１６ 収納容器
２０ 基板支持具
２１ 移載機構
２５ 基台
２８ 掴み機構
４４ 目標部材
４５ 第１センサ
４０ 第２センサ
４７ 制御部
４８ 基板部
４９ａ 反射面
４９ 第１被検出部
５０ 第２被検出部
Claims (6)
- 熱処理炉と、複数枚の被処理体を所定間隔で収納する収納容器に収納される枚数よりも多数枚の被処理体を上下方向に所定間隔で保持して前記熱処理炉に搬入搬出される保持具と、昇降及び旋回可能な基台上に無段階で上下方向にピッチ変換可能な複数枚の基板支持具を前記基台の長手方向に沿って進退移動可能に有し、各基板支持具下に進退移動方向の前後から被処理体を上掴みする掴み機構が設けられ、前記収納容器と前記保持具との間で被処理体の移載を行う移載機構と、前記保持具内又は収納容器内の被処理体を移載する所定の目標位置に設置される目標部材と、前記基台に設けられ、該基台の延長線上に光線を出射しその反射光により目標部材を検出する第１センサと、前記基板支持具の左右に二股に分岐された先端部に設けられ、両先端部間に張られた光線を遮ることで目標部材を検出する第２センサと、第１センサ及び第２センサの検出信号と移載機構の駆動系のエンコーダ値により目標位置を割出して認識する制御部とを備えたことを特徴とする縦型熱処理装置。
- 前記目標部材は、前記被処理体と同形状の基板部と、該基板部上の中心部に突設され、周面に前記第１センサから出射される光線を反射させる反射面を有する第１被検出部と、該第１被検出部の上部に一つ又は第１被検出部を挟む基板部上の対称位置に二つ突設され、前記第２センサにより検出される第２被検出部とを備えていることを特徴とする請求項１記載の縦型熱処理装置。
- 前記制御部は、前記基台の上下軸を動作させて第１センサの検出信号が反転する位置を探し、該反転位置のエンコーダ値から目標部材の中心を割出す第１工程と、基台の旋回軸を動作させて第１センサの検出信号が反転する位置を探し、該反転位置のエンコーダ値から目標部材の中心を割出す第２工程と、基板支持具の前後軸を動作させて第２センサの検出信号が反転する位置を探し、該反転位置のエンコーダ値から目標部材の中心を割出す第３工程とを実行して目標位置を認識することを特徴とする請求項１又は２記載の縦型熱処理装置。
- 前記掴み機構は、基板支持具の先端部に設けられ被処理体の前縁部を係止する固定係止部と、基板支持具の後端側に設けられ被処理体の後縁部を着脱可能に係止する可動係止部と、該可動係止部を駆動する駆動部とを備え、上記基板支持具には該基板支持具の下面と被処理体の上面との間に隙間を存するように被処理体の前後周縁部を受ける受け部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の縦型熱処理装置。
- 前記第２センサは、保持具内に保持された被処理体に沿って上下方向に走査することにより保持具内の各段における被処理体の有無を検出可能に構成されていることを特徴とする請求項１記載の縦型熱処理装置。
- 熱処理炉と、複数枚の被処理体を所定間隔で収納する収納容器に収納される枚数よりも多数枚の被処理体を上下方向に所定間隔で保持して前記熱処理炉に搬入搬出される保持具と、昇降及び旋回可能な基台上に無段階で上下方向にピッチ変換可能な複数枚の基板支持具を前記基台の長手方向に沿って進退移動可能に有し、各基板支持具下に進退移動方向の前後から被処理体を上掴みする掴み機構が設けられ、前記収納容器と前記保持具との間で被処理体の移載を行う移載機構と、前記保持具内又は収納容器内の被処理体を移載する所定の目標位置に設置される目標部材と、前記基台に設けられ、該基台の延長線上に光線を出射しその反射光により目標部材を検出する第１センサと、前記基板支持具の左右に二股に分岐された先端部に設けられ、両先端部間に張られた光線を遮ることで目標部材を検出する第２センサとを備え、前記基台の上下軸を動作させて第１センサの検出信号が反転する位置を探し、該反転位置のエンコーダ値から目標部材の中心を割出す第１工程と、基台の旋回軸を動作させて第１センサの検出信号が反転する位置を探し、該反転位置のエンコーダ値から目標部材の中心を割出す第２工程と、基板支持具の前後軸を動作させて第２センサの検出信号が反転する位置を探し、該反転位置のエンコーダ値から目標部材の中心を割出す第３工程とを実行して目標位置を認識することを特徴とする縦型熱処理装置における移載機構の自動教示方法。
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