JP2002093715A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】冷却効率のよい冷却方法、冷却装置を実現し、
半導体製造装置のスループットの向上を図る。 【解決手段】気密な搬送室１と該搬送室に連設する気密
な処理室を少なくとも具備する半導体製造装置に於い
て、前記搬送室内部の空間に連通する内冷却室１９を設
けると共に該内冷却室を気密に閉塞可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体製造装置、枚
葉式のＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＶａｐｏｒＤｅｐｏ
ｓｉｔｉｏｎ）装置、エッチング装置、アッシング装置
等、熱或はプラズマを利用してウェーハ等の被処理基板
を処理する半導体製造装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８は半導体製造装置の内、クラスタ構
造の枚葉式のＣＶＤ装置の位置例を示したものである。

【０００３】真空搬送室１の周囲に放射状に２組のロー
ドロック室２，２、２組の反応処理室４，４、２組の冷
却処理室６，６が気密に設けられ、前記真空搬送室１と
ロードロック室２との間、及び前記真空搬送室１と反応
処理室４との間にはそれぞれゲートバルブ（図示せず）
が設けられている。前記反応処理室４、冷却処理室６の
数は半導体製造装置に要求されるスループットによって
必要数が設置される。

【０００４】又、前記真空搬送室１内には前記ロードロ
ック室２と前記反応処理室４間、該反応処理室４と前記
冷却処理室６間、該冷却処理室６と前記ロードロック室
２間でウェーハの搬送を行う真空搬送ロボット８が設け
られている。

【０００５】上記半導体製造装置に於けるウェーハの処
理工程の概略を説明する。

【０００６】図示しない外部搬送装置により、前記ロー
ドロック室２に被処理基板（ウェーハ）９が搬入され
る。該ロードロック室２が真空引きされた後、前記真空
搬送ロボット８により前記ウェーハ９が前記反応処理室
４に搬送される。

【０００７】尚、前記冷却処理室６にはウェーハのアラ
イメント機能を具備させることもある。この場合は、ウ
ェーハ９を前記反応処理室４への搬送前に前記冷却処理
室６に一旦搬入し、該冷却処理室６でアライメント処理
をした後、前記反応処理室４に搬入する。

【０００８】前記反応処理室４で処理がなされた後、処
理済のウェーハ９は前記真空搬送ロボット８により前記
冷却処理室６に搬入される。該冷却処理室６に於いて、
前記処理済ウェーハ９が所要の温度迄冷却された後、前
記ロードロック室２を経て搬出される。

【０００９】前記ウェーハ９の冷却処理は、前記ロード
ロック室２にアンロードする際の酸化を抑制し膜質を維
持する為に重要であり、又ロードロック室２は耐熱性の
材料、例えば耐熱樹脂、金属等で構成されているが、高
分子汚染、金属汚染を防止する為にもウェーハを充分に
冷却することが重要な処理となっている。従って、前記
冷却処理室６では酸化抑制、高分子汚染、金属汚染が問
題視されない温度の、８０℃から１００℃以下となる迄
冷却する必要がある。

【００１０】図９、図１０は従来の冷却処理室を示して
いる。

【００１１】冷却処理室６はウェーハ９が載置される冷
却ステージ１１を有し、又該冷却ステージ１１を上下方
向に貫通するウェーハ支持ピン１２が昇降可能に設けら
れている。該ウェーハ支持ピン１２が上昇した状態で、
前記ウェーハ９が前記真空搬送ロボット８により前記ウ
ェーハ支持ピン１２に載置される。前記真空搬送ロボッ
ト８が後退した後、前記ウェーハ支持ピン１２が降下
し、前記ウェーハ９を前記冷却ステージ１１上に載置す
る。

【００１２】前記ウェーハ９は前記冷却ステージ１１と
の接触熱伝導により冷却される。ウェーハ９は前記冷却
ステージ１１上で所要温度となる迄放置される。冷却後
前記ウェーハ支持ピン１２が上昇し、前記真空搬送ロボ
ット８が前記ウェーハ９を受載し、搬送する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記した様に、従来の
冷却処理室に於けるウェーハの冷却は、冷却ステージ１
１上に載置した状態で放置する放置冷却である。真空状
態では気体による対流がないので、放熱は前記冷却ステ
ージ１１との接触熱伝導或は輻射放熱によるものであ
り、冷却効率は極めて悪く、冷却に長時間を要してい
た。この冷却時間はスループットに大きく影響し、スル
ープットの向上を妨げる大きな要因となっていた。

【００１４】本発明は斯かる実情に鑑み、冷却効率のよ
い冷却方法、冷却装置を実現し、半導体製造装置のスル
ープットの向上を図るものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、気密な搬送室
と該搬送室に連設する気密な処理室を少なくとも具備す
る半導体製造装置に於いて、前記搬送室内部の空間に連
通する内冷却室を設けると共に該内冷却室を気密に閉塞
可能とした半導体製造装置に係り、更に前記内冷却室が
前記搬送室の上部又は下部に設けられた半導体製造装置
に係るものである。

【００１６】

【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。

【００１７】図１〜図３に於いて本発明の第１の実施の
形態を説明する。尚、平面の各処理室等の配置は図８と
同様であり、同等のものには同符号を付しその説明を省
略する。

【００１８】図１は図８のＡ−Ａ矢視相当図であり、冷
却処理室６の断面が示されている。

【００１９】上端が開放された内チャンバ１５を前記冷
却処理室６内に配設し、前記冷却処理室６の外側底面に
昇降機構部１６を設ける。該昇降機構部１６は昇降可能
な昇降ロッド１７及び該昇降ロッド１７とは独立して昇
降可能なウェーハ支持ピン１８を具備している。前記昇
降ロッド１７は前記冷却処理室６の底部を気密に貫通
し、前記内チャンバ１５と連結し、前記内チャンバ１５
は前記昇降機構部１６により昇降可能であり、ウェーハ
冷却ステージを兼ねると共に上昇位置では前記冷却処理
室６の天井と密着し、気密な内冷却室１９を形成する。
又、前記ウェーハ支持ピン１８は前記内チャンバ１５の
底部を気密に貫通し、上端にウェーハ９を受載可能とな
っている。

【００２０】前記内チャンバ１５が密着する冷却処理室
６の天井部分には冷却不活性ガス供給室２０が設けら
れ、該冷却不活性ガス供給室２０は不活性ガス溜２１を
画成し、該不活性ガス溜２１は不活性ガス供給ポート２
２を介して不活性ガス冷却源（図示せず）と連通してい
る。又前記冷却不活性ガス供給室２０の底面は分散孔が
多数穿設されたシャワー板２３となっており、該シャワ
ー板２３を介して不活性ガス溜２１は前記内冷却室１９
と連通する。該内冷却室１９は排気ポート２４を介して
図示しない排気装置に連通している。

【００２１】尚、図中２５は真空搬送室１の天井に設け
られた天井開口部を閉塞する天井蓋である。

【００２２】以下、冷却処理室６に於けるウェーハ９の
冷却処理について説明する。

【００２３】真空搬送ロボット８によるウェーハ搬送状
態では、前記内チャンバ１５は降下した状態である（図
１の右側に示される内チャンバ１５及び図２）。又、降
下した状態で、前記内チャンバ１５は前記真空搬送ロボ
ット８と干渉しない様な高さとなっている。

【００２４】ウェーハ支持ピン１８を上昇させ待機し、
前記真空搬送ロボット８によるウェーハ９の搬入を待
ち、該ウェーハ９が前記ウェーハ支持ピン１８の受載位
置となったところで更に前記ウェーハ支持ピン１８が上
昇し、ウェーハ９を受載する。前記真空搬送ロボット８
が後退し、前記内チャンバ１５が上昇する。該内チャン
バ１５が前記冷却処理室６の天井に密着すると前記ウェ
ーハ支持ピン１８が降下し、ウェーハ９が前記内チャン
バ１５に載置される（図１の左側に示される内チャンバ
１５及び図３）。

【００２５】前記不活性ガス供給ポート２２から冷却用
の不活性ガス（好ましくは窒素ガス）が供給され、該不
活性ガスは不活性ガス溜２１を経て前記内冷却室１９に
流入し、更に前記排気ポート２４から排気される。更
に、前記不活性ガスの供給流量、排気流量を制御し、前
記内冷却室１９が真空搬送室１内より所要圧高くなる様
にする。前記内冷却室１９の制御圧力としては、１００
０Ｐａ以上が好ましい。

【００２６】前記ウェーハ９は内チャンバ１５との接触
熱伝導で冷却されると共に、前記不活性ガスにより効率
よく冷却される。更に、内冷却室１９の圧力を高く維持
することで、冷却ガスと内冷却室１９間の熱伝達率が高
くなり、冷却効率は一層向上する。

【００２７】冷却が完了したウェーハ９は、上記搬入動
作と逆動作により前記真空搬送ロボット８により搬出さ
れる。

【００２８】図４は接触熱伝導による冷却を積極的に行
う様にした例である。

【００２９】前記内チャンバ１５のウェーハ９が載置さ
れる部分に冷却板２７を配設する。該冷却板２７には冷
却媒体を循環させる様にし、冷却媒体は冷却器２８によ
って冷却する。斯かる冷却板２７を併用することで、冷
却能力が増大し、一層短時間で冷却が可能となる。

【００３０】図５、図６に於いて、第２の実施の形態に
ついて説明する。

【００３１】該第２の実施の形態では、冷却処理室６を
省略し、内チャンバ１５を前記真空搬送室１内に設けた
ものである。

【００３２】内チャンバ１５を図６に見られる様に、ロ
ードロック室２，２及び反応処理室４，４と対向した位
置に配設したものである。前記内チャンバ１５が昇降機
構部１６により昇降し、又ウェーハ支持ピン１８の昇降
動作で真空搬送ロボット８からウェーハ９を授受し、更
に内チャンバ１５の上昇位置で気密な内冷却室１９を形
成する機構、更に不活性ガスの給排機構については第１
の実施の形態と同様であるので説明を省略する。

【００３３】尚、前記内チャンバ１５、ウェーハ支持ピ
ン１８が降下した状態では、前記真空搬送ロボット８と
干渉しない高さとなっていることは言う迄もない。又、
内チャンバ１５が配置される位置は、ロードロック室
２，２及び反応処理室４，４と対向した位置に限らず、
設置するだけのスペースが有ればどこの位置でもよい。

【００３４】図７に於いて、第３の実施の形態について
説明する。

【００３５】真空搬送室１の底部に内冷却室３５を凹設
する。該内冷却室３５は、図６で示されるロードロック
室２，２及び反応処理室４，４と対向した位置に配設し
たものである

【００３６】前記内冷却室３５は前記ウェーハ９を収納
するに充分な大きさを有する。前記真空搬送室１の底部
外側に昇降機構部３０を設ける。該昇降機構部３０は内
部に昇降シリンダ、昇降ガイド等（図示せず）を具備
し、昇降ベース３１を昇降可能に支持している。該昇降
ベース３１には所要数の昇降シャフト３２、所要数のウ
ェーハ支持ピン３４を立設する。

【００３７】前記昇降シャフト３２は前記真空搬送室１
の底部を気密に且つ摺動自在に貫通し、上端に蓋３３が
固着されている。該蓋３３は降下位置で前記内冷却室３
５を気密に閉塞する。

【００３８】前記ウェーハ支持ピン３４は前記真空搬送
室１の底部を気密に且つ摺動自在に貫通し、上端にウェ
ーハ９を受載可能であり、降下位置で前記内冷却室３５
の底面より更に下方の位置にある。

【００３９】前記内冷却室３５には不活性ガス供給ライ
ン３６、排気ライン３７が連通されている。

【００４０】以下、ウェーハ９の冷却処理について説明
する。

【００４１】真空搬送ロボット８によりウェーハ９をロ
ードロック室２、反応処理室４に搬送する状態では、前
記昇降シャフト３２、ウェーハ支持ピン３４、蓋３３は
下降位置（前記内冷却室３５を閉塞した状態）にある
（図７の左側に示される内冷却室３５）。又、降下した
状態では前記蓋３３の上面は前記真空搬送室１の底面と
面一、若しくは略面一の状態である。従って、前記真空
搬送ロボット８は蓋３３、内冷却室３５の存在に関係な
く自在に動作可能である。

【００４２】ウェーハ９を内冷却室３５に搬入する場合
は、昇降ベース３１を介し前記昇降シャフト３２、ウェ
ーハ支持ピン３４を上昇させ、真空搬送ロボット８によ
りウェーハ９を前記ウェーハ支持ピン３４の直上迄移動
する。前記ウェーハ支持ピン３４が更に上昇し、ウェー
ハ９を受載する。

【００４３】尚、前記昇降シャフト３２、ウェーハ支持
ピン３４は真空搬送ロボット８の搬入搬出動作と干渉し
ない位置となっていることは言う迄もない。

【００４４】前記真空搬送ロボット８が後退し、前記昇
降ベース３１を介し、昇降シャフト３２、ウェーハ支持
ピン３４、蓋３３、及びウェーハ９が降下する。

【００４５】降下した位置では、前記ウェーハ９は前記
内冷却室３５の底面に載置され、前記蓋３３は前記内冷
却室３５を気密に閉塞する。

【００４６】前記不活性ガス供給ライン３６から冷却用
の不活性ガス（好ましくは窒素ガス）が供給され、前記
内冷却室３５に流入し、更に前記排気ライン３７から排
気される。更に、前記不活性ガスの供給流量、排気流量
を制御し、前記内冷却室３５が真空搬送室１内より所要
圧高くなる様にする。前記内冷却室３５の制御圧力とし
ては、前述した様に１０００Ｐａ以上が好ましい。

【００４７】前記ウェーハ９は真空搬送室１との接触熱
伝導で冷却される。該真空搬送室１は熱容量も大きく、
又底部は露出しているので放熱効果が大きく、接触熱伝
導での冷却効果は大きい。更に、前記不活性ガスによる
冷却は、前述した様に大きな冷却効果を発揮する。又、
前記内冷却室３５の圧力を高く維持することで、冷却ガ
スとウェーハ９間の熱伝達率が高くなり、冷却効率は一
層向上する。

【００４８】尚、本実施の形態に於いても、図４に示す
様に真空搬送室１のウェーハ９が載置される部分に冷却
板２７を配設して或は真空搬送室１の底部全体を更に積
極的に冷却する様にしてもよい。

【００４９】本発明では真空搬送室１内の空間を有効利
用し、内冷却室を設けているが、内チャンバをロードロ
ック室２、反応処理室４と対向した位置とすることで、
内チャンバに対するウェーハ９の搬送方向とロードロッ
ク室２、反応処理室４とが同一方向となり、真空搬送ロ
ボット８の動作制御が簡略となる。

【００５０】

【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、気密な
搬送室と該搬送室に連設する気密な処理室を少なくとも
具備する半導体製造装置に於いて、前記搬送室内部の空
間に連通する内冷却室を設けると共に該内冷却室を気密
に閉塞可能としたので、被処理基板の冷却効果が向上
し、冷却時間が短縮し、スループットが向上するという
優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す立断面図であ
り、図８のＡ−Ａ矢視相当図である。

【図２】同前第１の実施の形態の要部断面図である。

【図３】同前第１の実施の形態の要部断面図である。

【図４】同前第１の実施の形態に於ける他の冷却手段を
示す説明図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態を示す立断面図であ
る。

【図６】同前第２の実施の形態を示す平面図である。

【図７】本発明の第３の実施の形態を示す立断面図であ
る。

【図８】従来の半導体製造装置の平面図である。

【図９】従来例の要部説明図である。

【図１０】従来例の要部説明図である。

【符号の説明】

１ 真空搬送室 ４ 反応処理室 ６ 冷却処理室 ８ 真空搬送ロボット ９ ウェーハ １５ 内チャンバ １６ 昇降機構部 １８ ウェーハ支持ピン １９ 内冷却室 ２１ 不活性ガス溜 ２３ シャワー板 ３０ 昇降機構部 ３１ 昇降ベース ３３ 蓋 ３４ ウェーハ支持ピン ３６ 不活性ガス供給ライン ３７ 排気ライン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江藤 謙次 東京都中野区東中野三丁目14番20号 国際 電気株式会社内 Ｆターム(参考） 4K030 GA12 KA26 5F004 BC03 BC05 BC06 BD01 BD04 5F031 CA02 FA01 FA11 FA12 GA43 MA02 MA04 MA09 MA23 MA28 MA32 NA04 NA05 NA09 5F045 BB08 DQ17 EB08 EB11 EJ02 EN04

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気密な搬送室と該搬送室に連設する気密
   な処理室を少なくとも具備する半導体製造装置に於い
   て、前記搬送室内部の空間に連通する内冷却室を設ける
   と共に該内冷却室を気密に閉塞可能としたことを特徴と
   する半導体製造装置。
2. 【請求項２】 前記内冷却室が前記搬送室の上部又は下
   部に設けられた請求項１の半導体製造装置。