JPH09181154A - 基板熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板の熱処理を行うとともに、横ずれした基
板の位置の矯正が可能な基板熱処理装置を提供すること
である。 【解決手段】 基板保持プレート１の下方において、固
定軸８に固定された固定ガイド４と回動可能に取り付け
られた回転ガイド５を配置する。固定ガイド４には半径
方向に延びる第１の長孔１３が形成されており、回転ガ
イド５には半径方向に対して傾斜した方向に延びる第２
の長孔１４が形成されている。基板１５の横ずれを矯正
する場合には、回転ガイド５が回転され、当接ピン１０
が第１の長孔１３と第２の長孔１４とによって基板１５
を水平方向に移動させ、基板の中心を所定の基準位置に
一致させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ等の
基板に所定の熱処理を行うための基板熱処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図７は、ベークプレートと称される従来
の基板熱処理装置の構成図である。基板熱処理装置は、
基板３３を保持するための基板保持台３０を備える。基
板保持台３０の表面にはプロキシミティボール３１が形
成されている。プロキシミティボール３１は、基板３３
の裏面が基板保持台３０に接触しないように基板保持台
３０の表面から一定のギャップをもって基板３３を保持
するために設けられている。

【０００３】また、基板熱処理装置は、基板３３を上下
移動させるための受け渡しピン３２を備えている。基板
３３は、搬送アームに保持された状態で基板熱処理装置
に供給される。基板３３が供給されると、受け渡しピン
３２が上昇して基板３３の裏面を支持し、搬送アームか
ら基板３３を受け取る。そして、受け渡しピン３２は基
板３３を水平に支持した状態で下降し、プロキシミティ
ボール３１上に基板３３を載置する。その後、基板３３
に対して加熱や降温等の熱処理が施される。熱処理が終
了後、受け渡しピン３２が上昇して基板３３を上方の所
定位置に持ち上げ、搬送アームに引き渡して基板３３が
排出される。排出された基板３３は搬送アームに保持さ
れた状態で次の処理ユニットへ搬送される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の基板熱処理装置
では、基板３３は受け渡しピン３２によって上下方向に
のみ移動するように構成されている。したがって、搬送
アームの正規の位置に保持された基板３３は、基板熱処
理装置での処理中に水平方向へのずれが生じない限り、
基板３３の排出時においても搬送アームの正規の位置に
基板３３を引き渡すことができる。

【０００５】ところが、上記の基板熱処理装置では、次
のような要因によって基板３３の横滑りが生じるという
問題がある。その一つの要因は、基板３３を保持して受
け渡しピン３２が下降する際、基板３３と基板保持台３
０とに挟まれた空気層が緩衝層として基板３３の下降を
阻害して基板３３を横方向に滑らせることである。特
に、処理効率を向上させるために基板３３の下降動作を
早めたり、あるいはプロキシミティボール３１を小さく
して基板３３を基板保持台３０にできる限り近接して保
持させる場合には、基板３３と基板保持台３０との間の
空気の排出が遅れ、基板３３によって圧縮された空気層
上を横滑りしやすくなる。

【０００６】また、図７に示すように、基板保持台３０
の表面の溝をなくして基板３３を均一に加熱するように
構成された場合にも、基板３３と基板保持台３０の間の
空気の逃げ道が減少し、基板３３の横滑りが生じやすく
なる。

【０００７】また、他の要因として、基板保持台３０の
水平面が傾いて設定されていたり、あるいは基板熱処理
装置がユニットとして組み込まれた基板処理装置の他の
処理ユニットからの振動が原因となる場合もある。

【０００８】基板３３の水平方向の位置が正規の位置か
らずれていると、受け渡しピン３２から搬送アームに基
板３３を受け渡す際に搬送アームの正規の位置に基板３
３を受け渡すことができない。また、横ずれ量が大きい
場合には搬送アームから落下してしまうという問題が生
じる。

【０００９】さらに、正規の位置からずれて搬送アーム
に保持された基板が次の処理ユニットに搬送されると、
次の処理ユニットにおける基板を保持すべき正規の位置
に基板を受け渡すことができない。このため、次の処理
ユニットでは正常な処理が行われないという問題も生じ
る。

【００１０】本発明の目的は、基板の熱処理を行うとと
もに、横ずれした基板の位置の矯正が可能な基板熱処理
装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段および発明の効果】第１の
発明に係る基板熱処理装置は、基板保持プレート上に水
平に基板を保持し、基板に対して所定の熱処理を行うと
ともに、基板の中心軸が所定の基準軸に一致するように
基板を水平方向に移動させて基板の位置合わせを行う基
板熱処理装置であって、基板保持プレートを貫通して形
成されており、基準軸を中心とする円の円周上に分散配
置されかつ円の半径方向に移動自在に案内される少なく
とも３本の当接ピンと、少なくとも３本の当接ピンを基
準軸に向かって等距離ずつ移動させて基板の外周端面に
当接させる当接ピン駆動手段とを備えたものである。

【００１２】なお、本書において「基板の中心軸」は、
水平面内に置かれた基板の中心点を通り、鉛直方向に延
びる直線を指すものとする。第２の発明にかかる基板熱
処理装置は、第１の発明にかかる基板熱処理装置の構成
において、当接ピン駆動手段が、少なくとも３本の当接
ピンがそれぞれ挿入されかつ半径方向に延びる少なくと
も３個の第１の長孔を有する第１のガイド部材と、少な
くとも３本の当接ピンがそれぞれ挿入されかつ円の半径
方向に対して傾斜した方向に延びる少なくとも３個の第
２の長孔を有する第２のガイド部材と、第２のガイド部
材を第１のガイド部材に対して基準軸を中心として回動
させる回動手段とを備えたことを特徴としている。

【００１３】第３の発明にかかる基板熱処理装置は、第
１および第２の発明に係る基板熱処理装置の構成におい
て、回動手段が、第２のガイド部材に回転力を付与する
回転力付与手段と、第２のガイド部材に付与する回転力
が所定値を越えないように規制する規制手段を有するこ
とを特徴としている。

【００１４】第４の発明に係る基板熱処理装置は、第２
および第３の発明に係る基板熱処理装置の構成におい
て、第１のガイド部材および前記第２のガイド部材が取
り付けられた回転軸と、回転軸を回転させる駆動モータ
と、基板保持プレート上に保持された基板の回転基準部
の位置を検出する検出手段と、検出手段から出力された
基板の回転基準部の位置に基づき基板の回転基準部が位
置すべき正規の位置に基板を回転移動させるための回転
量を算出して駆動モータに出力する位置制御部とをさら
に備えたことを特徴としている。

【００１５】第１〜第４の発明に係る基板熱処理装置に
おいては、少なくとも３本の当接ピンが基板の外周端面
に当接して移動する。この当接ピンの移動により、基板
は水平方向に移動され、基板の中心軸が所定の基準軸に
一致するように位置合わせが行われる。少なくとも３本
の当接ピンは、等距離ずつ基準軸に向かって移動され
る。このため、基板を基板保持プレート上に載置する際
に基板の横ずれが生じた場合でも、基板を所定の基準位
置に再び位置合わせすることができる。これにより、次
の処理ユニットに対して、基板を正規の基準位置に位置
合わせした状態で受け渡すことが可能となる。それゆ
え、次の処理ユニットにおいて基板の位置ずれによる処
理むらが発生するのを防止することができる。

【００１６】特に、第２の発明に係る基板熱処理装置に
おいては、第２の長穴が形成された第２のガイド部材を
回動することによって当接ピンに押圧力を与え、第１の
長穴に沿って当接ピンを所定の基準軸方向に移動させる
ように構成されている。このため、第２のガイド部材を
回動させる一つの動作によって複数の当接ピンを同時に
かつ一様に移動させることができ、簡単な構成で精度よ
く基板の位置合わせ動作を行わせることができる。

【００１７】特に、第３の発明に係る基板熱処理装置に
おいては、回動手段に規制手段を設け、第２のガイド部
材に付与する回転力が所定値を越えないように制御して
いる。したがって、当接ピンから過度の押圧力を受けて
基板が損傷するといった不都合を防止することができ
る。

【００１８】さらに、第４の発明に係る基板熱処理装置
においては、基板の回転基準部の位置を検出する検出手
段と、検出手段の検出結果に基づいて基板の回転基準部
の回転方向の位置を矯正する位置制御部とをさらに設け
たことにより、基板の水平方向の位置ずれを矯正すると
ともに、回転基準部の回転方向の位置ずれをも矯正する
ことができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施例に
よる基板熱処理装置の断面構造図であり、図２は、その
平面構造図である。さらに、図３は、図１中のＸ−Ｘ線
断面図である。

【００２０】基板熱処理装置は、基板１５を保持するた
めの基板保持プレート１を備えている。基板保持プレー
ト１の表面には複数のプロキシミティボール２が形成さ
れている。プロキシミティボール２は基板保持プレート
１の上面からわずかに隔たった上方位置に基板１５を水
平に保持する。これにより、基板１５の裏面が基板保持
プレート１の上面に接触して基板１５の裏面が汚染され
るのを防止している。

【００２１】また、基板保持プレート１には、受け渡し
ピン９を通過させる貫通孔１６と、当接ピン１０を通過
させる貫通孔３が形成されている。受け渡しピン９は、
貫通孔１６を通して昇降し、基板１５を上下移動させ
る。当接ピン１０は、貫通孔３を通して上方に突出して
おり、基板１５の外周端面を保持する。

【００２２】基板保持プレート１の下方には、基板１５
の位置合わせを行うための機構部が設けられている。こ
の基板熱処理装置では、固定軸８の軸芯を基準軸Ｑと
し、基板１５の中心を通る鉛直線（中心軸Ｐ）が基準軸
Ｑに一致するように位置合わせが行なわれる。

【００２３】固定軸８には固定ガイド４と回転ガイド５
が取り付けられている。固定ガイド４は円板状に形成さ
れ、固定軸８に固定されている。また、回転ガイド５
は、固定ガイド４の下方に配置され、固定軸８に対して
軸受７を介して回動可能に取り付けられている。固定ガ
イド４の下面と回転ガイド５の上面との間には軸受６が
挿入されている。軸受６の動作によって回転ガイド５は
静止した固定ガイド４に対して滑らかに回動する。

【００２４】回転ガイド５の外周端面には回転ガイド駆
動部２０が取り付けられている。回転ガイド駆動部２０
は、回転ガイド５の外周端面に当接して回転する駆動円
板２１と、駆動円板２１に回転力を与える駆動モータ２
３と、駆動モータ２３と駆動円板２１との間に介在する
トルクコントローラ２２から構成されている。

【００２５】トルクコントローラ２２は、トーションバ
ーやコイルばねを用いたトルク調整機構と、変速機とを
備えている。そして、駆動円板２１に加わる負荷が一定
値に達すると、駆動モータ２３の回転を駆動円板２１に
伝達するのを停止する。これにより、駆動円板２１が回
転ガイド５に対して一定値以上のトルクを伝達しないよ
うにトルクコントローラ２２によってトルクの伝達量が
制御される。

【００２６】また、固定ガイド４には半径方向に延びる
第１の長孔１３が複数箇所（図示の例では６箇所）形成
されている。回転ガイド５には、半径方向に対して傾斜
した方向に延びる第２の長孔１４が同数箇所形成されて
いる。固定ガイド４の第１の長孔１３と回転ガイド５の
第２の長孔１４とは各々の一部分が重なり合うように配
置される。そして、両者の重なり部分に当接ピン１０が
挿入されている。

【００２７】当接ピン１０は回転ガイド５の第２の長孔
１４、固定ガイド４の第１の長孔１３および基板保持プ
レート１の貫通孔３を貫通し、その上端が基板保持プレ
ート１の上面から突出している。当接ピン１０は、固定
ガイド４および回転ガイド５を挟み込むように取り付け
られた樹脂製の座金１１，１２によって鉛直方向に姿勢
が保持されている。

【００２８】さらに、基板熱処理装置は、基板１５を上
下移動させるための受け渡しピン９を備えている。受け
渡しピン９は、基板保持プレート１、固定ガイド４、回
転ガイド５にそれぞれ形成された貫通孔１６，１７，１
８を通過して上下移動する。

【００２９】本実施例では、固定ガイド４が第１のガイ
ド部材を構成し、回転ガイド５が第２のガイド部材を構
成し、さらに、回転ガイド駆動部２０が回動手段を構成
する。また、トルクコントローラ２２が規制手段を構成
する。

【００３０】次に、上記のような構成を有する基板熱処
理装置における基板位置合わせ動作について説明する。
図４は、基板位置合わせ時における当接ピンの移動状態
を示す要部平面図であり、図５は基板の移動状態を示す
平面図である。図５（ａ）において、種々の横滑りの要
因によって基板１５の中心軸Ｐが、正規の基準軸Ｑから
距離ｄだけずれて基板保持プレート１に保持されている
ものとする。

【００３１】この状態から回転ガイド駆動部２０（図１
参照）の駆動モータ２３が駆動され、基板１５の位置合
わせ動作が開始される。駆動モータ２３は駆動円板２１
を通して回転ガイド５を所定の方向（図示の場合は反時
計回り）に回転させる。回転ガイド５が回転すると、当
接ピン１０は第２の長孔１４の内部側面１４ａに押され
ながら第１の長孔１３の内部側面１３ａに案内されて基
準軸Ｑに向かって移動する。

【００３２】そして、図５（ａ）に示すように、まずい
くつかの当接ピン１０が基板１５の外周端面に当接し、
基板１５を水平方向に押しながら移動させる。これによ
って、基板１５の中心軸Ｐが徐々に基準軸Ｑに近づくよ
うに基板１５が移動する。

【００３３】そして、図５（ｂ）に示すように、全ての
当接ピン１０が基板１５の外周端面に当接した時点で基
板１５の中心軸Ｐは基準軸Ｑに一致する。当接ピン１０
がこれ以上基板１５側へ移動できなくなると、トルクコ
ントローラ２２が駆動円板２１に回転力を伝達するのを
制限する。したがって、当接ピン１０にはこれ以上の移
動力が与えられず、基板１５は位置合わせされた状態に
保持される。

【００３４】例えば図３において、固定ガイド４および
回転ガイド５にそれぞれ形成された第１の長孔１３およ
び第２の長孔１４は、基準軸Ｑを中心として点対称の位
置に形成されている。このため、第１の長孔１３と第２
の長孔１４とによってその位置が規定される複数の当接
ピン１０は、同様に基準軸Ｑに対して常に点対称の位置
に保持される。したがって、図５（ａ）に示すように全
ての当接ピン１０は基準軸Ｑを中心とする仮想円１９上
に位置する。そして、回転ガイド５が回動すると、複数
の当接ピン１０はこの仮想円１９の径を縮めるように移
動する。その結果、基板１５は、基板１５の中心が仮想
円１９の中心上に移動させられることになる。それによ
って、基板１５の中心軸Ｐが基準軸Ｑに一致する。

【００３５】さらに、図６は、本発明の第２の実施例に
よる基板熱処理装置の断面構造図である。第２の実施例
による基板熱処理装置は、第１の実施例による基板熱処
理装置に対し、基板１５の回転基準部、例えばオリエン
テーションフラットやノッチ部を一定の向き（回転方向
の位置）に揃える回転位置調整機構をさらに備えるもの
である。なお、第１の実施例と同様の符号を付した構成
要素は第１の実施例の場合と同様であるため、ここでの
説明は省略する。

【００３６】第２の実施例による基板熱処理装置は、固
定ガイド４および回転ガイド５が回転軸２５に取り付け
られており、回転軸２５にはさらにモータ２６が接続さ
れている。モータ２６を回転させると、当接ピン１０が
基板１５の外周端面を保持した状態で固定ガイド４、回
転ガイド５、当接ピン１０、基板１５および回転ガイド
駆動部２０がモータ２６の回転方向に沿って回転する。

【００３７】基板１５の周縁部上方には位置検出器２７
が設けられている。基板１５は基板熱処理装置に搬入さ
れる際に回転基準部がほぼ一定の向きに揃えられて供給
されている。したがって、位置検出器２７は、ほぼ揃え
られた基板１５の回転基準部上に配置されている。

【００３８】位置検出器２７は、基板１５が基板保持プ
レート１上に載置される場合に生じた横ずれによって発
生した回転基準部の回転方向のずれ量を検出する。検出
されたずれ量は位置制御部２８に出力される。

【００３９】位置制御部２８は、位置検出器２７から与
えられたずれ量に基づき、モータ２６の回転量を算出
し、モータ２６に対して位置調整用の回転命令を出力す
る。位置制御部２８からの命令を受けてモータ２６は回
転し、当接ピン１０に保持された基板１５をわずかに回
転させて回転基準部の回転方向の位置を正規の位置に矯
正する。

【００４０】一例として８インチウエハの場合、基板１
５は左右回りに±３°、外周縁部における距離にして±
５ｍｍの範囲で矯正できるように構成されている。な
お、基板１５の回転基準部の位置の矯正のために基板１
５を回転させる機構としては、上記のように当接ピン１
０で基板１５を保持して回転する機構のみならず、基板
保持プレート１のプロキシミティボール２を含む部分を
他の基板保持プレート１の部分から回動可能に円板状に
独立して形成し、この円板状の部分を回転させるように
構成してもよい。

【００４１】また、上記第１および第２の実施例におけ
る基板１５の横ずれの位置合わせ動作は、熱処理中に行
ってもよく、熱処理の前後のいずれかのときにおいて行
ってもよい。熱処理中に行った場合には、熱処理時以外
に行った場合に比べて処理時間が短縮される。

【００４２】さらに、上記第１および第２の実施例で
は、固定ガイド４および回転ガイド５をそれぞれ一枚ず
つ組み合わせて基板の位置合わせを行っているが、回転
ガイド５を２枚の固定ガイド４で上下方向から挟み込む
ように構成してもよい。

【００４３】なお、特に図示していないが、上記実施例
による基板熱処理装置は、装置を構成する本体部、加熱
装置、熱処理空間を構成するための蓋部材等、熱処理に
必要な他の構成を備えるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による基板熱処理装置の
断面構造図である。

【図２】図１に示す基板熱処理装置の平面構造図であ
る。

【図３】図１中のＸ−Ｘ線方向の断面構造図である。

【図４】基板熱処理装置の当接ピンの動作説明図であ
る。

【図５】基板熱処理装置の基板位置合わせ動作の説明図
である。

【図６】本発明の第２の実施例による基板熱処理装置の
断面構造図である。

【図７】従来の基板熱処理装置の断面構造図である。

【符号の説明】

１ 基板保持プレート ２ プロキシミティボール ３ 貫通孔 ４ 固定ガイド ５ 回転ガイド ８ 固定軸 ９ 受け渡しピン １０ 当接ピン １３ 第１の長孔 １４ 第２の長孔 １５ 基板 ２０ 回転ガイド駆動部 ２１ 駆動円板 ２２ トルクコントローラ ２３ 駆動モータ ２５ 回転軸 ２６ モータ ２７ 位置検出器 ２８ 位置制御部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板保持プレート上に水平に基板を保持
   し、前記基板に対して所定の熱処理を行うとともに、前
   記基板の中心軸が所定の基準軸に一致するように前記基
   板を水平方向に移動させて前記基板の位置合わせを行う
   基板熱処理装置であって、 前記基板保持プレートを貫通して形成されており、前記
   基準軸を中心とする円の円周上に分散配置されかつ前記
   円の半径方向に移動自在に案内される少なくとも３本の
   当接ピンと、 前記少なくとも３本の当接ピンを前記基準軸に向かって
   等距離ずつ移動させて前記基板の外周端面に当接させる
   当接ピン駆動手段とを備えたことを特徴とする基板熱処
   理装置。
2. 【請求項２】 前記当接ピン駆動手段は、 前記少なくとも３本の当接ピンがそれぞれ挿入されかつ
   前記半径方向に延びる少なくとも３個の第１の長孔を有
   する第１のガイド部材と、 前記少なくとも３本の当接ピンがそれぞれ挿入されかつ
   前記円の半径方向に対して傾斜した方向に延びる少なく
   とも３個の第２の長孔を有する第２のガイド部材と、 前記第２のガイド部材を前記第１のガイド部材に対して
   前記基準軸を中心として回動させる回動手段とを備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の基板熱処理装置。
3. 【請求項３】 前記回動手段は、 前記第２のガイド部材に回転力を付与する回転力付与手
   段と、 前記第２のガイド部材に付与する回転力が所定値を越え
   ないように規制する規制手段を有することを特徴とする
   請求項１または２記載の基板熱処理装置。
4. 【請求項４】 前記第１のガイド部材および前記第２の
   ガイド部材が取り付けられた回転軸と、 前記回転軸を回転させる駆動モータと、 前記基板保持プレート上に保持された前記基板の回転基
   準部の位置を検出する検出手段と、 前記検出手段から出力された前記基板の回転基準部の位
   置に基づき前記基板の回転基準部が位置すべき正規の位
   置に前記基板を回転移動させるための回転量を算出して
   前記駆動モータに出力する位置制御部とをさらに備えた
   ことを特徴とする請求項２または３記載の基板熱処理装
   置。