JP2002373890A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加熱された基板の冷却効率並びに処理速度の
向上を図ると共に、大気圧下又は減圧下にあっても有効
に冷却を行うこと 【解決手段】 基板６０の成膜処理を行う反応室とは別
個独立して設けた冷却対象物たる前記基板６０の出入用
の開口部１０ａを有する冷却室１０と、この冷却室１０
の内部に配設し且つ搬入された基板６０を少なくとも一
つ載置保持する基板載置手段２０と、この基板載置手段
２０に載置された基板６０の外殻部側から当該基板６０
の面に対して略平行に冷却ガスを供給するブレークフィ
ルタ３２を備えたガス供給手段３０と、基板６０を挟ん
でガス供給手段３０の略反対側に配設する排気手段４０
と、冷却室１０の開口部１０ａを閉塞する移動自在なゲ
ートバルブ５０とを備えること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱されたウエハ
の冷却を行う基板処理装置に係り、特にそのウエハの冷
却効率並びに処理速度の向上に好適な基板処理装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばウエハ上に酸化膜や窒化膜
等のＣＶＤ膜の成膜を行う反応室にあっては、その反応
室内にウエハを供給し、成膜ガスを導入した後、ヒータ
で減圧下の反応室内を成膜に要する温度（例えば６００
℃位）まで加熱して薄膜の成膜が行われている。そし
て、この反応室での成膜処理が終了すると、加熱された
ウエハは、冷却装置に送られて所望の温度（例えば５０
℃位）まで冷却される。以下に、この従来の反応室と冷
却装置の一例について図４を用いて説明する。

【０００３】この図４の符号１００は前述したが如き反
応室を、符号１０１は前述したが如き冷却装置を示す。
図４に示すように、反応室１００と冷却装置１０１との
間には真空用のウエハ搬送ロボット１０２が配設されて
おり、このウエハ搬送ロボット１０２が加熱されたウエ
ハを反応室１００から冷却装置１０１まで搬送する。

【０００４】ここで、反応室１００と冷却装置１０１と
ウエハ搬送ロボット１０２とは各々が内部で連通してお
り、その連通部分にてウエハの授受が行われる。具体的
には、反応室１００の内部とウエハ搬送ロボット１０２
の内部空間とが連通しており、これにより加熱されたウ
エハがその内部空間に具備された図示しないアームによ
って反応室内から取り出され、その内部空間に移送され
る。また、ウエハ搬送ロボット１０２の内部空間と冷却
装置１０１の内部とが連通しており、その内部空間に移
送されたウエハが上述したアームによって冷却装置１０
１に搬入される。この場合、反応室１００とウエハ搬送
ロボット１０２との間，冷却装置１０１とウエハ搬送ロ
ボット１０２との間には、各々例えば上下移動可能なゲ
ート１０３が設けられており、成膜処理時に反応室内
を，冷却処理時に冷却装置内を閉塞するよう構成されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例における反応室１００は減圧下で成膜処理を行うも
のであり、スループット向上等の問題から冷却装置内を
前述したが如く反応室内に連通させているので、その冷
却装置１０１での冷却は、減圧下にて行われていた。そ
して、このように減圧下で冷却が行われているので冷却
ガスがウエハの表面上を有効に流れず、その冷却効率が
著しく悪化してしまう、という不都合があった。また、
冷却効率が悪いので冷却処理に時間がかかり、結果的に
はスループットを有効に向上させることができない、と
いう不都合もあった。

【０００６】本発明は、かかる従来例の有する不都合を
改善し、加熱された基板の冷却効率並びに処理速度の向
上を図ると共に、大気圧下又は減圧下にあっても有効に
冷却を行うことのできる基板処理装置を提供すること
を、その目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為、
請求項１記載の発明では、基板の成膜処理を行う反応室
とは別個独立して設けた冷却対象物たる前記基板の出入
用の開口部を有する冷却室と、この冷却室の内部に配設
し且つ搬入された基板を少なくとも一つ載置保持する基
板載置手段と、この基板載置手段に載置された基板の外
殻部側から当該基板の面に対して略平行に冷却ガスを供
給するブレークフィルタを備えたガス供給手段と、基板
を挟んでガス供給手段の略反対側に配設する排気手段
と、冷却室の開口部を閉塞する移動自在なゲートバルブ
とを有している。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明に係る基板処理装置の一実
施形態について図１から図３に基づいて説明する。

【０００９】この基板処理装置は、図１及び図２に示す
ように、冷却対象物たるウエハ６０の出入用の開口部１
０ａを側面に設けた箱状の冷却室１０と、この冷却室内
に搬入されたウエハ６０を載置保持するウエハ載置手段
２０と、冷却ガスを冷却室内に供給する二つのガス供給
手段３０と、冷却処理後の冷却ガスを排気する排気手段
４０と、冷却室１０の開口部１０ａを閉塞する上下移動
自在なゲートバルブ５０とで構成される。以下、これら
各構成について詳述する。

【００１０】先ず、冷却室１０について説明する。本実
施形態の冷却室１０は、前述したウエハ６０の出入用の
開口部１０ａと、ウエハ載置手段２０を固定する為の底
部１０ｂに設けた図示しない雌螺子部と、冷却室１０の
外部に配設された図示しない冷却ガス供給装置にガス供
給手段３０を延設する為の底部１０ｂに設けた図示しな
い第一貫通孔と、排気手段４０を固定する為の底部１０
ｂに設けた図示しない第二貫通孔とを有する。

【００１１】次に、前述したウエハ載置手段２０につい
て説明する。本実施形態のウエハ載置手段２０は、図１
及び図２に示すように、所定の間隔を設け且つ対向して
配設された略同等形状のアルミニウムから成る五枚の遮
熱板２１と、これら遮熱板２１各々の上面に配設された
ウエハ６０を載置保持する為の石英から成る四つのウエ
ハ載置台２２と、各遮熱板２１を冷却室内で保持する円
柱状の脚２３と、遮熱板２１並びに脚２３を冷却室内に
固定する螺子部材２４とで構成される。

【００１２】ここで、その遮熱板２１は、図２に示すよ
うに、略矩形であって後述するが如く配設されたガス供
給手段３０側の角部を切除した形状に成形される。この
ように角部を切除した形状とすることによってガス供給
手段３０をウエハ６０に近づけて配設することができ、
これが為、冷却室１０の小型化を図ることができる。更
には、供給された冷却ガスを冷却室内の雰囲気温度で温
められる前にウエハ６０に到達させることができる。

【００１３】また、このような形状から成る各遮熱板２
１の四隅には、螺子部材２４を挿通する為の図示しない
略円形の貫通孔が形成される。この場合、その貫通孔の
径は、螺子部材２４の軸径よりも僅かに大きく設定され
る。尚、貫通孔相互間の位置バラツキ（形成時の誤差）
を考慮して、四つの貫通孔の内の何れかを長孔や更に大
きな丸孔としてもよい。

【００１４】以上のように成形された相互に対向する遮
熱板２１は、少なくとも冷却室１０の中にウエハ６０を
出入する図示しないウエハ搬送ロボットのアーム（ウエ
ハ６０を保持して搬送するアーム）が動作できるだけの
間隔に設定される。

【００１５】続いて、前述したウエハ載置台２２は、図
３に示すように、遮熱板２１上に固設する断面略矩形の
載置台主体２２ａと、この載置台主体２２ａ上に突設し
てウエハ６０の周縁部下面を保持するウエハ保持部２２
ｂとで構成され、本実施形態においては一体的に成形さ
れる。ここで、ウエハ保持部２２ｂは、図２に示すよう
に、その断面（図２の紙面と平行な断面）がウエハ６０
の周縁部形状と略同等の円周状に成形される。これが
為、ウエハ６０を必要最低限の面積で保持することがで
き、保持面積増大によって発生するパーティクルを防止
することができる。更には、ウエハ６０とウエハ載置台
２２との間の急激な熱移動によって発生するスリップを
防止することができる。このように成形されたウエハ載
置台２２は、図２に示すように、ウエハ６０の周縁部に
対応し且つ略等間隔で周方向に四つ配設される。尚、図
２は最上部のウエハ６０の載置状態を示しているが、他
のウエハ６０にあっても同様の形態で四つのウエハ載置
台２２に載置されている。

【００１６】このように載置された各ウエハ６０の間に
は前述した遮熱板２１が介在しているので、本実施形態
に係るウエハ載置手段２０は、ウエハ６０からの輻射熱
に起因するウエハ６０相互間の熱干渉を防止することが
でき、これが為、冷却効率の向上を図ることが可能とな
る。

【００１７】続いて、前述した脚２３には、円柱の軸方
向に螺子部材２４を挿通する為に、その螺子部材２４の
軸径よりも大きな径の図示しない貫通孔が形成されてい
る。ここで、この脚２３は、その貫通孔を前述した各遮
熱板２１の四隅の貫通孔に対応させて配設される。この
場合、一番下側に配設された四つの脚２３の下端面は、
前述したが如く冷却室１０の底部１０ｂに形成された雌
螺子部に対応させて配設される。

【００１８】以上の如く構成され且つ配設されたウエハ
載置手段２０は、螺子部材２４を一番上側の遮熱板２１
の上方から各遮熱板２１並びに各脚２３の貫通孔に挿通
し、冷却室１０の雌螺子部に螺合することによって冷却
室内に固定される。

【００１９】次に、前述したガス供給手段３０について
説明する。本実施形態のガス供給手段３０は、冷却ガス
供給装置から送出された冷却ガスを冷却室内に導入する
ガス導入管３１と、このガス導入管３１に連通接続し且
つ冷却ガスをウエハ６０に向けて供給するブレークフィ
ルタ３２とで構成される。

【００２０】ここで、そのガス導入管３１は、前述した
冷却室１０の底部１０ｂに形成された第一貫通孔を介し
て冷却室内に立設され、その一端がブレークフィルタ３
２の内部に連通接続される。

【００２１】また、ブレークフィルタ３２は、その内部
に例えばアルミナから成る多孔質部材が具備された柱状
のものであり、前述したガス導入管３１の一端に連通接
続されて立設される。このようなブレークフィルタ３２
は、ガス導入管３１から冷却ガスが導入されると、多孔
質部材にて冷却ガス中の不純物を濾過してその冷却ガス
を外殻部に設けられた例えば供給孔等のガス供給部から
ウエハ６０に供給する。ここで、ブレークフィルタ３２
は、その外殻部が図１に示すが如く冷却室内に搬入され
た全てのウエハ６０の外殻部と対向した位置に配設され
ているので、全てのウエハ６０の表面上に均一に冷却ガ
スが流れ、これにより各ウエハ６０を均等に冷却するこ
とができる。

【００２２】以上の如く構成されたガス供給手段３０
は、図２に示すが如く前述したウエハ載置手段２０の一
方側に所定の間隔を設けて二つ配設される。ここで、本
実施形態にあっては各ガス供給手段３０を冷却室１０の
開口部１０ａ側に配設しているので、その開口部１０ａ
からウエハ６０を搬入する為に、各ガス供給手段３０間
の配設間隔をウエハ６０の直径よりも大きく設定してい
る。

【００２３】次に、前述した排気手段４０について説明
する。本実施形態の排気手段４０は、断面環状の筒体か
ら成る排気管であって、図１及び図２に示すが如くウエ
ハ載置手段２０を挟んでガス供給手段３０の反対側に配
設される。また、その一端は前述した冷却室１０の底面
に形成された第二貫通孔に嵌合され、他端は冷却室１０
の外部に配設される。このように排気手段４０を設ける
ことによって、冷却室内での冷却ガスの滞留を防止する
ことができ，且つウエハ６０の表面上にてブレークフィ
ルタ３２から供給された冷却ガスの流れ（ラミナフロ
ー）を形成することができる。更には、このようにして
ウエハの表面上での冷却ガスの流速を稼ぐことができる
ので、冷却効率の向上を図ることができる。

【００２４】次に、前述したゲートバルブ５０について
説明する。本実施形態のゲートバルブ５０は、略矩形の
板状体から成り、ウエハ６０が搬入された後で冷却室１
０の開口部１０ａを閉塞するものである。このゲートバ
ルブ５０は、開口部１０ａを開放若しくは閉塞する為、
上下方向（図１に示す矢印Ｘ方向）に移動自在に構成さ
れる。例えば、ゲートバルブ５０の側部上下方向にラッ
クを設け、モータの駆動力で回転するピニオンをラック
に係合させることによって、ゲートバルブ５０の上下移
動を可能にする。

【００２５】以上の如く構成された基板処理装置は、大
気圧下でのウエハ搬送路に反応室とは別体で（具体的に
は反応室内と連通させずに）設けられ、その反応室から
取り出されたウエハ６０を受け取って冷却処理を行う。

【００２６】以下に、その基板処理装置によるウエハ６
０の冷却動作を説明する。本実施形態では、冷却ガスと
して不活性ガス、具体的には窒素ガスを用いる。

【００２７】ここでは冷却室内が大気圧下にある場合の
冷却処理を例示する。

【００２８】この基板処理装置は、先ずゲートバルブ５
０を下降させて冷却室１０の開口部１０ａを開放する。
そして、図示しないウエハ搬送ロボットがその開口部１
０ａから加熱されたウエハ６０を搬入し、ウエハ載置手
段２０のウエハ保持部２２ｂに載置する。ここで、本実
施形態にあってはウエハ載置手段２０に五枚のウエハ６
０を載置することができるので、ウエハ搬送ロボット
は、ウエハ６０の搬入動作を五回繰り返して冷却室内に
五枚のウエハ６０を収納する。このようにして全てのウ
エハ６０が搬入されると、基板処理装置は、ゲートバル
ブ５０を上昇させて開口部１０ａを閉塞する。

【００２９】しかる後、冷却ガス供給装置から冷却ガス
が送出され、この冷却ガスがガス導入管３１，ブレーク
フィルタ３２を通って冷却室内に供給される。そして、
供給された冷却ガスが図１に示す矢印Ｇの如く各ウエハ
６０の表面上を流れて加熱された各ウエハ６０の冷却が
行われる。この場合、冷却後の冷却ガスは、排気手段４
０から排気されて図示しない排気ダクトへと導かれる。

【００３０】ここで、冷却ガスの排気経路（例えば排気
手段４０）に図示しない排気ポンプを設けて冷却室内を
減圧状態（即ち前述した従来例と同等の減圧状態）にし
た場合について例示する。前述した従来例にあっては冷
却室内が減圧下にある為、冷却ガスが有効に流れず、ウ
エハ６０を冷却するのに時間を要した。しかしながら、
このように排気ポンプを設けて冷却後の冷却ガスを強制
的に排出することによって、前述した大気圧下での冷却
処理のようにウエハ６０表面上でのラミナフローを形成
することができるので、好適な冷却効率を得ることがで
きる。即ち、減圧下であっても高い冷却効率を維持する
ことができる。

【００３１】以上の如く冷却処理が終了したウエハ６０
は、ゲートバルブ５０を下降させて開放した開口部１０
ａからウエハ搬送ロボットによって搬出され、次工程に
移送される。

【００３２】ここで、本実施形態の如く基板処理装置が
反応室とは別個に設けられているので、例えば冷却処理
工程に係る時間と次工程に係る時間とに差がある場合
（特に次工程に係る時間の方が長い場合）には、本実施
形態の基板処理装置内にウエハ６０を貯めておき、次工
程にて冷却処理後のウエハ６０の受け入れが可能になっ
たときに搬出することができる。また同様に、ウエハ搬
送ロボットが他工程にて使用されている場合にあって
も、そのウエハ搬送ロボットが空くまで基板処理装置内
にウエハ６０を貯めておくことができる。このように基
板処理装置自体を、ウエハ６０を貯留する為のウエハバ
ッファとしても使用することができ、反応室等の他の装
置の停滞時間を短縮することができるので、成膜処理，
冷却処理等の各工程全体での処理時間を短縮することが
可能となる。

【００３３】尚、本実施形態においては冷却室内に五枚
のウエハ６０全てを収納して冷却処理を行ったが、必ず
しもこれに限定するものではなく、適宜ウエハ６０の収
納枚数を変えてもよい。また、冷却室内に収納するウエ
ハ６０は、最大五枚に限定するものではなく、適宜好適
なウエハ載置手段２０を装備して収納枚数を設定すれば
よい。

【００３４】ここで、そのウエハ載置手段２０は、必ず
しも本実施形態のものに限定するものではなく、例えば
遮熱板２１は円盤状のものでもよく、またウエハ載置台
２２はウエハ保持部２２ｂのみで構成してもよい。

【００３５】続いて、ガス供給手段３０並びに排気手段
４０は、必ずしも本実施形態の数量に限定するものでは
なく、更にはその配設位置にあっても本実施形態の態様
に限定するものではない。

【００３６】ここで、本実施形態においては冷却ガスと
して窒素ガスを用いたが、必ずしもこれに限定するもの
ではなく、ヘリウムガス等の他の冷却ガスを用いてもよ
い。例えばヘリウムガスを用いた場合には、窒素ガスと
比して更なる熱置換効率の向上を図ることが可能とな
り、各ウエハ６０の冷却効率をより向上させることがで
きる。

【００３７】

【発明の効果】本発明に係る基板処理装置は、反応室の
内部に連通していないので、装置内が大気圧下にある
か，若しくは減圧下にあるかに拘らず冷却処理を行うこ
とができ、またウエハバッファとしても使用でき、反応
室等の他の装置の停滞時間を短縮することが可能となる
ので、成膜処理，冷却処理等の各工程全体での処理時間
を短縮することができる。更に、基板を間に置いてガス
供給手段と排気手段とを配設しているので、基板表面上
でのラミナフローの形成が可能となり、急速に冷却する
ことができる、という従来にない優れた基板処理装置を
得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る基板処理装置の一実施形態の構成
を示す図であって、側面から見た部分断面側面図であ
る。

【図２】本実施形態の基板処理装置を示す図であって、
冷却室の上部を除いて見た上面図である。

【図３】図２に示すＡ−Ａ線から見た断面図である。

【図４】従来の冷却装置の概念を示す部分断面図であ
る。

【符号の説明】

１０ 冷却室 １０ａ 開口部 ２０ ウエハ載置手段（基板載置手段） ３０ ガス供給手段 ３２ ブレークフィルタ ４０ 排気手段 ５０ ゲートバルブ ６０ ウエハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K030 DA08 EA06 EA11 KA08 KA26 5F031 CA02 DA17 HA02 HA09 HA12 HA38 NA04 NA09 5F045 BB08 DP19 EB08 EJ02 EN04

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の成膜処理を行う反応室とは別個独
   立して設けた冷却対象物たる前記基板の出入用の開口部
   を有する冷却室と、該冷却室の内部に配設し且つ搬入さ
   れた前記基板を少なくとも一つ載置保持する基板載置手
   段と、該基板載置手段に載置された基板の外殻部側から
   当該基板の面に対して略平行に冷却ガスを供給するブレ
   ークフィルタを備えたガス供給手段と、前記基板を挟ん
   で前記ガス供給手段の略反対側に配設する排気手段と、
   前記冷却室の開口部を閉塞する移動自在なゲートバルブ
   とを有することを特徴とした基板処理装置。