JP2003037107A - 処理装置及び処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多段に配置された複数の処理室内で複数の被
処理基板に所定の処理を同時に施す枚葉方式において被
処理基板配置管理のフレキシビリティや搬送効率を向上
させ、スループットの改善をはかること。 【解決手段】 この熱処理装置において、ロードロック
・モジュール１４は、未処理の半導体ウエハＷを一時的
に留め置くための上下２段のロードロック室（２８Ｈ，
２８Ｌ）と，処理済の半導体ウエハＷを一時的に留め置
くための上下２段のロードロック室（３０Ｈ，３０Ｌ）
とを左右に並置している。トランスファ・モジュール１
６内の搬送アーム４２は、上下一対のピンセット４４
Ｈ，４４Ｌで２枚の半導体ウエハＷ，Ｗを多段に支持し
てロードロック・モジュール１４とプロセス・モジュー
ル１８との間で搬送動作を行う。プロセス・モジュール
１８では、２つのプロセスチャンバ５４Ｈ，５４Ｌが上
下２段に配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスや
ＬＣＤ（液晶表示ディスプレイ）等の製造プロセスにお
いて密閉可能な処理室内で所定の処理ガスを用いて被処
理基板（半導体ウエハ、ＬＣＤ基板等）に所定の処理を
施すための処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の処理装置では、処理
室の前後またはその一方にロードロック室等の真空室ま
たは不活性ガス雰囲気室を設けることにより、処理室を
大気中に開放することなく被処理基板の処理室への搬入
または処理室からの搬出を行えるようにしている。特
に、マルチチャンバ方式においては、密閉可能な搬送室
の周りに複数の処理室またはプロセスチャンバを配置
し、この搬送室を通って各プロセスチャンバへ任意に被
処理基板を搬入／搬出できるようになっている。一般
に、マルチチャンバ方式では、チャンバの１つにクーリ
ングチャンバを充て、処理済みの被処理基板を該クーリ
ングチャンバで所定温度まで冷やしてから、カセット
（基板搬送容器）を収容または配置しているロードロッ
ク室またはカセットステーションへ搬送室を通って搬送
するようにしている。

【０００３】また、従来より、複数の被処理基板に枚葉
式の処理を同時に施すために、複数のプロセスチャンバ
を多段に配置し、それらのプロセスチャンバに複数の被
処理基板を同時または並列に出し入れする装置構成も知
られている。従来のこの種の処理装置では、カセットと
処理室との間で複数の被処理基板を搬送アームに多段に
載せて並列搬送する搬送形態が採られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにカセット
と処理室との間で複数の被処理基板を始終同時に並列搬
送する従来の装置構成では、ロードロック室またはカセ
ットステーション側で複数の被処理基板を常に一定の基
板収納位置間隔でカセットより取り出し、またはカセッ
トへ挿入しなければならず、カセットにおける基板の出
し入れや基板収納管理の面で自由度が制限されるという
問題がある。また、処理済の被処理基板を冷却専用の特
別なクーリングチャンバで所定温度たとえば常温まで冷
やしてからカセットへ戻す方式であるため、クーリング
チャンバの分の装置コストおよびフットプリントの割増
を伴なうだけでなく、クーリングチャンバに基板を出し
入れする操作の煩雑性のためにスループットが低下する
といった問題もある。

【０００５】本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み
てなされたもので、多段に配置された複数の処理室内で
複数の被処理基板に所定の処理を同時に施す枚葉方式に
おいて被処理基板配置管理のフレキシビリティや搬送効
率を向上させ、スループットの改善をはかる処理装置お
よび処理方法を提供することを目的とする。

【０００６】本発明の別の目的は、処理後の被処理基板
を所定温度に冷却するための専用のチャンバまたはステ
ージを不要にして、コストダウン、フットプリントの減
少およびスループットの向上を実現する処理装置および
処理方法を提供することにある。

【０００７】本発明の他の目的は、急速熱処理をより短
時間で効率的に行えるようにした処理装置および処理方
法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の処理装置は、複数の被処理基板を基板搬
送容器に収納して置いておくためのステーションと、密
閉可能な室内で前記被処理基板に所定の処理ガスを用い
て所定の処理を施すための処理室を複数多段に設けてな
る処理部と、前記ステーションと前記処理部との間で前
記被処理基板を複数多段に配置した状態で一時的に留め
置くための基板多段配置部と、前記ステーションと前記
基板多段配置部との間で前記被処理基板を１枚ずつ搬送
するための第１の搬送手段と、前記基板多段配置部と前
記処理部との間で前記被処理基板を複数多段に支持した
状態で同時に搬送するための第２の搬送手段とを有する
構成とした。

【０００９】上記の構成において、第１の搬送手段は、
ステーションに対して被処理基板を一時に１枚単位で搬
入出すればよいため、任意の基板搬送容器内の任意の基
板収納位置をアクセス先に選択することが可能であり、
基板搬送容器内のウエハ収納位置間隔が比較的狭くても
ウエハの取り出しおよび挿し込みを迅速かつ正確に行う
ことができる。また、第１の搬送手段は、基板多段配置
部に対しても被処理基板を一時に１枚単位で搬入出すれ
ばよいため、各段の基板配置部に対して時分割的にフレ
キシブルなタイミングでアクセスして被処理基板の搬入
出を行うことができる。一方で、第２の搬送手段は、基
板多段配置部と処理部との間で未処理または処理済の被
処理基板を複数多段に支持して搬送することにより、複
数の被処理基板に同時的な枚葉処理を効率的かつ正確に
受けさせることができる。

【００１０】本発明の処理装置の好ましい一態様は、処
理部の各々の処理室内に被処理基板を熱処理するための
熱処理手段を設けて熱処理装置であり、さらには該熱処
理手段を急速加熱手段で構成して急速熱処理装置とする
のも好ましい。

【００１１】急速熱処理装置として構成する場合、好ま
しい態様として、該急速加熱手段が被処理基板の被処理
面全体にほぼ垂直に放射熱を与えるための放熱手段を有
してよく、該放熱手段がジュール熱を発生する抵抗発熱
体を有してよい。また、好ましくは、各々の処理室内に
被処理基板を搬入してから搬出するまでの間当該被処理
基板に対する加熱温度をほぼ一定に維持する温度制御手
段を有する構成としてよい。

【００１２】また、被処理基板を所定の向きに合わせる
ためのアライメント手段を第１の搬送手段によりアクセ
ス可能な位置に設ける構成も可能である。この場合、ア
ライメント手段は、被処理基板を１枚単位で位置合わせ
する構成であってもよい。

【００１３】本発明の処理装置における基板多段配置部
の好ましい一態様は、被処理基板を１枚ずつ収容する複
数のロードロック室を有する構成である。この場合、基
板多段配置部の全てのロードロック室に結合され、かつ
処理部の全ての処理室に結合される搬送室内に第２の搬
送手段を設ける構成としてよい。

【００１４】より好ましくは、基板多段配置部が、処理
部で処理を受ける前の被処理基板を複数多段に配置した
状態で一時的に留め置くための未処理基板多段配置部
と、処理部で処理を受けた後の被処理基板を複数多段に
配置した状態で一時的に留め置くための処理済基板多段
配置部とを含む構成であってよい。かかる構成によれ
ば、未処理基板搬送操作と処理済基板搬送操作とを並列
的または同時的に行って、スループットを向上させるこ
とができる。

【００１５】また、好ましくは、処理済基板多段配置部
が被処理基板を所定温度まで冷却するための冷却機構を
有する構成としてよい。かかる構成においては、処理済
の被処理基板を処理済基板多段配置部に留め置きながら
所定温度まで冷却することが可能であり、特別な占有ス
ペースを必要とする専用のクーリングチャンバを不要に
することができる。

【００１６】本発明の処理方法は、未処理の複数の被処
理基板を所定のステーションに待機させておく第１のス
テップと、未処理の複数の前記被処理基板を前記ステー
ションから多段に設定された複数の基板置場へ別々に搬
送する第２のステップと、前記多段の基板置場で処理前
の複数の前記被処理基板を一時的に留め置く第３のステ
ップと、前記多段の基板置場から処理前の複数の前記被
処理基板を多段に配置された複数の処理室に同時に搬送
する第４のステップと、前記複数の処理室内でそれぞれ
前記複数の被処理基板に所定の処理ガスを用いて所定の
処理を同時に施す第５のステップと、前記複数の処理室
から前記複数の被処理基板を同時に取り出して前記多段
の基板置場へ搬送する第６のステップと、前記多段の基
板置場で処理済の前記複数の被処理基板を一時的に留め
置く第７のステップと、処理済の複数の前記被処理基板
を前記多段の基板置場から前記ステーション別々に搬送
する第８のステップとを有する。

【００１７】本発明の処理方法でも、好ましい一態様は
第５のステップにおいて複数の処理室内で被処理基板を
同時に熱処理する工程であり、さらに好ましい態様はこ
の熱処理を被処理基板を短時間で熱処理する工程であ
る。

【００１８】また、好ましい一態様は、第６のステップ
において、各々の処理室内に被処理基板を搬入してから
搬出するまでの間処理室内の被処理基板に対する加熱温
度をほぼ一定に維持する工程としてよい。

【００１９】また、好ましい一態様として、多段の基板
置場を複数組設け、処理前の一組の被処理基板を第１組
の多段の基板置場に留め置く一方で、処理後の別の組の
被処理基板を第２組の多段の基板置場に留め置く工程と
してよい。この場合、複数の処理済の被処理基板を第２
組の多段の基板置場で所定温度に冷却することにより、
第２組の多段の基板置場にクーリングチャンバまたはス
テージを兼用させることが可能である。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、添付図を参照して本発明の
好適な実施形態を説明する。

【００２１】図１および図２に本発明の一実施形態によ
る処理装置の全体構成を示す。この処理装置は、半導体
デバイスやＬＣＤ等の製造プロセスにおいて酸化、拡
散、アニール、熱ＣＶＤ（Chemical Vapor Depositio
n）等の熱処理を急速加熱方式で行う熱処理装置として
構成されている。

【００２２】この熱処理装置は、５つのセクション、つ
まりカセットステーション１０、ローダ／アンローダ部
１２、ロードロック・モジュール１４、トランスファ・
モジュール１６およびプロセス・モジュール１８を有し
ている。

【００２３】カセットステーション１０には１つまたは
複数のカセット載置台２０が水平方向たとえばＹ方向に
並べて設けられ、各カセット載置台２０の上にカセット
（またはキャリア）ＣＲが１個載置される。カセットＣ
Ｒは、被処理基板たとえば半導体ウエハＷを垂直方向に
所定の間隔を空けて水平姿勢で複数多段に収容し、一側
面の開口から任意に出し入れできるように構成されてい
る。たとえばＡＧＶ（Automatic Guided Vehicle）また
はＲＧＶ（Rail Guided Vehicle）等の無人搬送車（図
示せず）がカセットステーション１０にアクセスして、
処理前の半導体ウエハＷを収容するカセットＣＲを所定
のカセット載置台２０にセットし、あるいは処理済の半
導体ウエハＷを収容するカセットＣＲを所定のカセット
載置台２０から搬出するようになっている。

【００２４】ローダ／アンローダ部１２は、カセットス
テーション１０とロードロック・モジュール１４との間
で半導体ウエハＷを１枚ずつ搬送するためのウエハ搬送
機構２２を備えている。このウエハ搬送機構２２は、カ
セットステーション１０のカセット配列方向（Ｙ方向）
に沿って移動可能な搬送体２４と、この搬送体２４に搭
載されＺ方向、θ方向およびＸ方向に移動可能な搬送ア
ーム２６とを有している。搬送アーム２６は、所望のカ
セットＣＲに所望の高さ位置で正面からアクセスして、
カセットＣＲ内の該当のウエハ収納位置から１枚の半導
体ウエハＷを取り出し、または該当のウエハ収納位置に
１枚の半導体ウエハＷを挿し込みできるようになってい
る。

【００２５】ロードロック・モジュール１４は、鉛直方
向で上下に多段配置された複数たとえば一対のロードロ
ック室を左右に２組（２８Ｈ，２８Ｌ），（３０Ｈ，３
０Ｌ）設けている。より詳細には、ローダ／アンローダ
部１２側から見て左方に上下に多段配置された一対のロ
ードロック室２８Ｈ，２８Ｌは未処理の半導体ウエハＷ
を一時的に留め置くための未処理基板多段配置部を構成
し、右方に上下に多段配置された一対のロードロック室
３０Ｈ，３０Ｌは処理済の半導体ウエハＷを一時的に留
め置くための処理済基板多段配置部を構成する。この実
施形態において、処理済基板多段配置部のロードロック
室３０Ｈ，３０Ｌは、処理済の半導体ウエハＷを所定温
度まで冷却するためのクーリングチャンバまたはステー
ジを兼ねている。

【００２６】各ロードロック室２８Ｈ，２８Ｌ，３０
Ｈ，３０Ｌの室内には複数本たとえば３本の支持ピン３
２からなるウエハ載置部が設けられている。また、各ロ
ードロック室に真空ポンプ（図示せず）や不活性ガス供
給部（図示せず）が接続されており、室内空間を真空ま
たは不活性ガス雰囲気にすることも可能となっている。
さらに、クーリングチャンバとして機能する処理済基板
多段配置部のロードロック室３０Ｈ，３０Ｌには、たと
えば水冷または空冷式の冷却機構（図示せず）を設けて
もよい。

【００２７】未処理基板多段配置部のロードロック室２
８Ｈ，２８Ｌにおいては、ローダ／アンローダ部１２と
向き合う側面に設けられた開閉扉３４付きの開口が入口
（ウエハ搬入口）を形成し、トランスファ・モジュール
１６とゲートバルブ３６を介して連結される開口が出口
（ウエハ搬出口）を形成している。ローダ／アンローダ
部１２のウエハ搬送機構２２は、開閉扉３４が開いてい
るロードロック室２８Ｈ，２８Ｌ内に未処理の半導体ウ
エハＷを１枚ずつ別々のタイミングで搬入するようにな
っている。

【００２８】処理済基板多段配置部のロードロック室３
０Ｈ，３０Ｌにおいては、ローダ／アンローダ部１２と
向き合う側面に設けられた開閉扉３４付きの開口が出口
（ウエハ搬出口）を形成し、トランスファ・モジュール
１６にゲートバルブ３６を介して連結される開口が入口
（ウエハ搬入口）を形成している。ローダ／アンローダ
部１２のウエハ搬送機構２２は、開閉扉３４が開いてい
るロードロック室３０Ｈ，３０Ｌから処理済の半導体ウ
エハＷを１枚ずつ別々のタイミングで搬出するようにな
っている。

【００２９】ロードロック室２８Ｈ，２８Ｌ，３０Ｈ，
３０Ｌに隣接して、ローダ／アンローダ部１２のウエハ
搬送機構２２によりアクセス可能なアライメントユニッ
ト３８が設けられている。このアライメントユニット３
８の中には、半導体ウエハＷのノッチまたはオリフラを
所定の向きに合わせるためのアライメント機構（図示せ
ず）が設けられている。

【００３０】トランスファ・モジュール１６は、上面お
よび下面が閉塞された円筒状の搬送室４０を有し、この
搬送室４０の中に回転可能かつ進退または伸縮可能な搬
送アーム４２を設けている。この搬送アーム４２は、所
定の高さ位置で水平に平行移動する上下２段または一対
のピンセット４４Ｈ，４４Ｌを有しており、２枚の半導
体ウエハＷ，Ｗを両ピンセット４４Ｈ，４４Ｌで上下２
段に保持して並列的に同時搬送するようになっている。
搬送アーム４２を駆動するための駆動源を収容する機械
室４６は搬送室４０の下に設けられている。

【００３１】搬送室４０の側面には、ロードロック室２
８Ｈ，２８Ｌ，３０Ｈ，３０Ｌにそれぞれゲートバルブ
３６を介して連結するための開口と、後述するプロセス
・モジュール１８の各プロセスチャンバ５４Ｈ，５４Ｌ
にゲートバルブ５２を介して連結するための開口が形成
されている。

【００３２】搬送室４０は好ましくは密閉可能に構成さ
れてよく、さらには真空ポンプ（図示せず）や不活性ガ
ス供給部（図示せず）に接続され、室内空間を真空また
は不活性ガス雰囲気にすることも可能となっている。

【００３３】図３、図４および図５に、搬送室４０内に
設けられる搬送アーム４２のピンセット４４（４４Ｈ，
４４Ｌ）の構成を示す。

【００３４】ピンセット４４は、水平方向に延在するＹ
字状のベース部４６と、このベース部４６の一対の先端
部より前方へ水平かつ平行に延びる一対の管状アーム部
４８，４８と、両アーム部４８，４８の中間部ないし先
端部にて適当な間隔を置いて内側に向ってほぼ水平に突
出するウエハ保持用の複数のつめ部５０とで構成され
る。このピンセット４４の各部（４６，４８，５０）は
高耐熱性の材質たとえば石英ガラスからなっている。

【００３５】各つめ部５０は、板厚ｄがたとえば０．８
ｍｍ程度の板片からなり、板面を垂直にしてアーム部４
８に溶接されている。各つめ部５０の上端面は基端部か
ら先端部に向って幾らか凸面状の丸みをもって下降傾斜
し、この丸みをもった傾斜面の中腹にコンタクト部５０
ａが設定されている。図４および図５に示すように、各
つめ部５０のコンタクト部５０ａにほぼ線接触で半導体
ウエハＷの周縁部が水平に載るようになっている。

【００３６】搬送アーム４２は、半導体ウエハＷをピン
セット４４の両アーム部４８，４８の間に支持して搬送
する。その際、半導体ウエハＷはウエハ周縁部つまり周
辺部除外領域にてつめ部５０と接触する。このことによ
り、後述するプロセス・モジュール１８でたとえば１０
００゜Ｃ以上の高温急速熱処理を受けた直後の半導体ウ
エハＷを搬送アーム４２によって搬出しても該ウエハＷ
にスリップ等の結晶欠陥が発生し難くなっている。

【００３７】プロセス・モジュール１８において、各プ
ロセスチャンバ５４（５４Ｈ，５４Ｌ）は急速加熱用の
熱処理部として構成されており、たとえば直方体形状の
箱型ハウジング５６を有し、このハウジング５６に後述
する反応管５８および抵抗加熱ヒータ６０を内蔵してい
る。この反応管５８は石英で構成されている。

【００３８】図６および図７に、プロセスチャンバ５４
における抵抗加熱ヒータ６０の構成を模式的に示す。こ
の実施形態の抵抗加熱ヒータ６０は、扁平な略六面体形
状に形成された反応管５８の上面、下面、左右両側面に
それぞれ隣接して対向する面状の上面抵抗加熱部６２、
下面抵抗加熱部６４、左側面抵抗加熱部６６および右側
面抵抗加熱部６８を有している。各面状抵抗加熱部６２
〜６８は、ジュール熱により放射熱を発生して、反応管
５８内の半導体ウエハＷを加熱する。なお、各面状抵抗
加熱部６２〜６８の放熱面の前にたとえば高純度炭化ケ
イ素（ＳｉＣ）からなる均熱板または熱拡散板（図示せ
ず）を設ける構成も可能である。

【００３９】上面抵抗加熱部６２および下面抵抗加熱部
６４の各々はチャンバ入口側から見て前後方向（Ｘ方
向）に複数のゾーンたとえばフロントゾーン６２ａ，６
４ａ、ミドルゾーン６２ｂ，６４ｂおよびリアゾーン６
２ｃ，６４ｃの３つのゾーンに分割されており、各ゾー
ン別に独立した通電制御が行われるようになっている。
これら３つのゾーンの中、ミドルゾーン６２ｂ，６４ｂ
が反応管５８内に収容される半導体ウエハＷのほぼ全域
をカバーし、フロントゾーン６２ａ，６４ａおよびリア
ゾーン６２ｃ，６４ｃが半導体ウエハＷの前後周辺部を
カバーするようにゾーン設定がなされている。左側面抵
抗加熱部６６および右側面抵抗加熱部６８はそれぞれ単
一のサイドゾーンとして機能する。

【００４０】かかる構成においては、反応管５８内の半
導体ウエハＷに対して、上面抵抗加熱部６２および下面
抵抗加熱部６４のミドルゾーン６２ｂ，６４ｂがウエハ
全面にほぼ垂直に放射熱を与える。しかし、ミドルゾー
ン６２ｂ，６４ｂだけの加熱では、半導体ウエハＷの中
心部よりも周辺部の方で相対的に温度が低くなりやす
く、ウエハ全体にわたって均一な温度分布を得るのが難
しい。

【００４１】この実施形態では、上面抵抗加熱部６２お
よび下面抵抗加熱部６４のフロントゾーン６２ａ，６４
ａおよびリアゾーン６２ｃ，６４ｃによって前後方向
（Ｘ方向）のウエハ周辺部への放射熱を補強するととも
に、左側面抵抗加熱部６６および右側面抵抗加熱部６８
によって左右横方向（Ｙ方向）のウエハ周辺部への放射
熱を補強することにより、ミドルゾーン６２ｂ，６４ｂ
だけの加熱による温度分布の不均一性を効果的に補正
し、ウエハ全体にわたって均一な温度分布を得ることが
できる。

【００４２】特に、左側面抵抗加熱部６６および右側面
抵抗加熱部６８は、半導体ウエハＷのウエハ面と直交す
る面状の抵抗加熱部として左右両側に設けられるため、
必要最小限の占有スペースで足り、プロセスチャンバ５
４の大型化を伴なうことなく高精度な温度均一性を実現
することが可能であり、半導体ウエハの大口径化に有利
に対応することができる。

【００４３】図８および図９に一実施例による抵抗加熱
ヒータ６０の具体的な構成を示す。この実施例では、た
とえばステンレス鋼からなるハウジング５６と抵抗加熱
ヒータ６０の各面状抵抗加熱部６２，６４，６６，６８
との間にたとえばセラミックからなる断熱部材７０を挿
んでいる。各面状抵抗加熱部６２，６４，６６，６８
は、たとえばセラミックからなる芯棒（コア）にたとえ
ば二ケイ化モリブデン（ＭoＳi2）からなる抵抗発熱線
や、鉄（Ｆe）とクロム（Ｃr）とアルミニウム（Ａl）
の合金線であるカンタル（商品名）線等の抵抗発熱線を
一定のピッチまたはリードで巻き付けたコイル状の抵抗
発熱素子ＰＥを平面状（二次元方向）に多数配列してな
るものである。

【００４４】より詳細には、上面抵抗加熱部６２および
下面抵抗加熱部６４では、各々の抵抗発熱素子ＲＥを左
右横方向（Ｙ方向）に延在するように設け、前後方向
（Ｘ方向）に抵抗発熱素子ＲＥを複数本並べて敷き詰め
ている。また、左側面抵抗加熱部６６および右側面抵抗
加熱部６８では、各々の抵抗発熱素子ＲＥを前後方向
（Ｘ方向）に上面抵抗加熱部６２および下面抵抗加熱部
６４の端から端まで延在するように設け、縦方向（Ｚ方
向）に抵抗発熱素子ＲＥを上面抵抗加熱部６２と下面抵
抗加熱部６４との隙間を埋めるように複数本並べて敷き
詰めている。

【００４５】各ゾーン６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６４
ａ，６４ｂ，６４ｃ，６６，６８内では全ての抵抗発熱
素子ＲＥが電気的に直列に接続されてよい。異なるゾー
ン間では、基本的には電気的に分離または並列接続され
てよい。もっとも、上面抵抗加熱部６２および下面抵抗
加熱部６４のそれぞれ相対向するフロントゾーン６２
ａ，６４ａ、ミドルゾーン６２ｂ，６４ｂおよびリアゾ
ーン６２ｃ，６４ｃ同士を電気的に直列接続する構成と
してもよい。また、左右のサイドゾーンとして相対向す
る左側面抵抗加熱部６６および右側面抵抗加熱部６８の
間でも、相互に直列接続して共通の通電制御を行っても
よいが、好ましくは左右の空間的偏差を補正できるよう
に両者（６６，６８）を電気的に分離または並列接続し
て各々独立した通電制御を行ってよい。

【００４６】独立した通電制御が行われるゾーン毎に、
発熱温度を温度制御回路へフィードバックするための温
度センサたとえば熱電対ＴＣが取り付けられる。この実
施例では、フロントゾーン（６２ａ，６４ａ）、ミドル
ゾーン（６２ｂ，６４ｂ）およびリアゾーン（６２ｃ，
６４ｃ）にそれぞれ熱電対ＴＣa，ＴＣb，ＴＣcが取り
付けられ、左右のサイドゾーン６６，６８にそれぞれ熱
電対ＴＣL，ＴＣRが取り付けられる。

【００４７】図８および図９において、トランスファ・
チャンバ４０側から見てハウジング５６の前面には、半
導体ウエハＷを出し入れするための口（開口）５６ａが
形成されている。また、ハウジング５６の背面には、後
述する反応管５８に接続される処理ガス供給管８８およ
び排気管９０（図１１〜図１３）をそれぞれ通すための
貫通孔５６ｂ，５６ｃと、反応管５８に取付される熱電
対ＴＣd，ＴＣe，ＴＣf，ＴＣg（図１１、図１３、図１
４）をそれぞれ通すための貫通孔５６ｄ，５６ｅとが形
成されている。

【００４８】図１０に、抵抗加熱ヒータ６０の通電制御
系統の構成例を示す。この実施例では、フロントゾーン
（６２ａ，６４ａ）、ミドルゾーン（６２ｂ，６４
ｂ）、リアゾーン（６２ｃ，６４ｃ）、左サイドゾーン
６６および右サイドゾーン６８毎に別個の温調用スイッ
チング回路たとえばＳＳＲ（ソリッド・ステート・リレ
ー）７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７４，７６が充てられ
る。各ＳＳＲは、制御回路７８の制御の下でスイッチン
グ（オン・オフ）動作して、交流電源８０からの電力を
各ゾーンに供給する。制御回路７８は、各ゾーン（６２
ａ，６４ａ）、（６２ｂ，６４ｂ）、（６２ｃ，６４
ｃ）、６６、６８の発熱温度（制御量）を各熱電対ＴＣ
a，ＴＣb，ＴＣc，ＴＣL，ＴＣRを通じてフィードバッ
クし、各設定値に一致するように各ＳＳＲ７２ａ，７２
ｂ，７２ｃ，７４，７６をオン・オフ制御する。一方
で、制御回路７８は、メインコントローラ（図示せず）
と抵抗加熱ヒータ６０の通電制御に関係する所要の信号
またはデータをやりとりする。

【００４９】図１１〜図１４に一実施例における反応管
５８の構成を示す。この反応管５８は全体が高耐熱性の
材質たとえば石英からなり、扁平な略直方体形状に形成
されているが、より正確には垂直方向に延在する左右両
側壁部５８ｃ，５８ｄの間で上部外側壁部５８ａおよび
下部外側壁部５８ｂがそれぞれアーチ状に形成されてい
る。つまり、上部外側壁部５８ａは上に弧を描くような
アーチ状に形成され、下部外側壁部５８ｂは下に弧を描
くようなアーチ状に形成されている。上部外側壁部５８
ａおよび下部外側壁部５８ｂの内側には左右両側壁部５
８ｃ，５８ｄの間で水平方向に面状に延在する上部内側
壁部５８ｅおよび下部内側壁部５８ｆがそれぞれ天井部
および床板部として形成されている。これら天井部５８
ｅおよび床板部５８ｆと左右両側壁部５８ｃ，５８ｆｄ
で扁平な直方体形状の処理空間または処理室８２が形成
されている。左右両側壁部５８ｃ，５８ｄの両端部には
脚部８３が設けられている。

【００５０】上部外側壁部５８ａおよび下部外側壁部５
８ｂと天井部５８ｅおよび床板部５８ｆとの間に形成さ
れる空間８４，８６は、それぞれ処理ガスまたは排気ガ
スに対してバッファ室として機能する。上部バッファ室
８４には、反応管背面に形成されたガス導入口を介して
たとえば石英管からなる処理ガス供給管８８が接続され
る。下部バッファ室８６には、反応管背面に形成された
排気口を介してたとえば石英管からなる排気管９０が接
続される。処理ガス供給管８８は処理ガス供給部（図示
せず）に通じており、排気管９０は排気ダクトまたは真
空ポンプ（図示せず）に通じている。

【００５１】天井部５８ｅおよび床板部５８ｆにはそれ
ぞれ処理ガスおよび排気ガスを通すための１つまたは複
数の通気孔またはスリットが形成される。図示の構成例
では、天井部５８ｅの反応管背面寄りの端部つまり処理
ガス供給管８８の出口付近の部位に左右横方向（Ｙ方
向）に延在するスリット９２が形成され、床板部５８ｆ
の反応管前面開口つまりウエハ出し入れ口９６付近の部
位に左右横方向（Ｙ方向）に延在するスリット９４が形
成されている。

【００５２】かかるガス流通機構において、処理ガス供
給管８８より供給される処理ガスは、先ず上部バッファ
室８４に導入された後、反応管背面側の上部スリット９
２から処理室８２へ導入され、処理室８２内ではウエハ
出し入れ口９６側へ向って流れる。処理室８２内の排気
ガスは、ウエハ出し入れ口９６側の下部スリット９４か
ら下部バッファ室８６へ引き込まれた後、反応管背面側
の排気口を通って排気管９０へ排出されるようになって
いる。

【００５３】なお、一変形例として、図１５に示すよう
に、天井部５８ｅおよび床板部５８ｆにおいてそれぞれ
処理ガスおよび排気ガスを通すための通気孔９２’，９
４’を広く分散させて多数形成する構成も可能である。
このような多孔板構造によれば、上部バッファ室８４よ
り処理室８２内の半導体ウエハＷに向けて処理ガスをシ
ャワー状に均一に降り注ぐことが可能であり、さらには
処理室８２内の排気ガスを床板部５８ｆの全域を通じて
均一かつ速やかに排出することができる。

【００５４】処理室８２において、床板部５８ｆには、
半導体ウエハＷをほぼ水平に支持するためのたとえば石
英からなる複数本たとえば３本の突状支持部９８が離散
的に所定位置に設けられている。上記搬送室４０内の搬
送アーム４２は、ウエハ搬入出口９６からピンセット４
４を処理室８２に挿入して、未処理の半導体ウエハＷを
突状支持部９８の上に載置するか、あるいは処理済の半
導体ウエハＷを突状支持部９８から引き取るようになっ
ている。

【００５５】上部バッファ室８４および／または下部バ
ッファ室８６には、処理室８２の室内温度を近似値とし
て測定するための温度センサを取り付けることができ
る。この実施例では、下部バッファ室８６において反応
管背面側から長短２本の石英管１００，１０２を挿し込
んで床板部５８ｆの下面にたとえば溶接で取付し、これ
らの石英管１００，１０２に１本または複数本の熱電対
ＴＣd〜ＴＣgを挿入している。

【００５６】より詳細には、左右横方向の中心線から少
しずらした位置（つまりガス管８８，９０を避けた位
置）で石英管１００を反応管背面から前部付近までＸ方
向に延在させ、その管の中に長さの異なる３本の熱電対
ＴＣd，ＴＣe，ＴＣfを挿入している。これら３本の熱
電対ＴＣd，ＴＣe，ＴＣfの感温部（測温接点）は、上
記抵抗加熱ヒータ６０におけるフロントゾーン（６２
ａ，６４ａ）、ミドルゾーン（６２ｂ，６４ｂ）、リア
ゾーン（６２ｃ，６４ｃ）のエリアにそれぞれ位置し、
前後方向（Ｘ方向）において３つのゾーンから受ける放
射熱の影響をそれぞれモニタするために用いられる。

【００５７】また、処理室８２の左側または右側端部位
置で石英管１０２を反応管背面から中心部付近までＸ方
向に延在させ、その管の中に１本の熱電対ＴＣgを挿入
している。この熱電対ＴＣgは，横方向（Ｙ方向）のウ
エハ周辺部付近でサイドゾーン（この例では左サイドゾ
ーン６６）から受ける放射熱の影響をモニタするために
用いられる。なお、反対側のサイドゾーン（右サイドゾ
ーン６８）から受ける放射熱の影響をモニタするための
熱電対を追加してもよい。

【００５８】各熱電対ＴＣd，ＴＣe，ＴＣf，ＴＣgの出
力信号はたとえばメインコントローラに与えられ、必要
に応じてメインコントローラから抵抗加熱ヒータ６０の
制御回路７８にフィードバック信号または補正信号とし
て与えられてよい。

【００５９】この実施例の反応管５８では、上記のよう
に扁平な略六面体構造において、上部外側壁部５８ａお
よび下部外側壁部５８ｂを左右両側壁部５８ｃ，５８ｄ
の間でアーチ型に形成するとともに、上部外側壁部５８
ａおよび下部外側壁部５８ｂの内側に左右両側壁部５８
ｃ，５８ｄの間で上部外側壁部（天井部）５８ｅ，下部
外側壁部（床板部）５８ｆを水平方向に延在する面状の
梁部として形成しているため、管の上面および下面が２
重構造となっており、たとえば反応管５８の中を減圧す
る際に管の内外の圧力差で応力が発生しても破損するお
それはない。

【００６０】図１６および図１７に、この実施形態にお
いて反応管５８のウエハ搬入出口９６に設けられるゲー
トバルブ５２の構成を示す。図１６に示すように、この
ゲートバルブ５２は、反応管５８のウエハ搬入出口９６
を閉塞・開口するための板状の弁体１１０と、この弁体
１１０をロッド状の支持軸または駆動軸１１２を介して
閉塞位置（図１６の(C)）と退避位置（図１６の(A)）と
の間で駆動する駆動部１１４とを有する。ウエハ搬入出
口９６と対向する弁体１１０の内側面にはシール部材た
とえばＯリング１１６が取付されており、閉塞状態（図
１６の(C)）ではＯリング１１６が反応管５８の前端面
５９を弁座としてこれに加圧接触して密着することによ
りウエハ搬入出口９６が気密に閉塞されるようになって
いる。駆動部１１４は、たとえばエアシリンダやカム機
構等を有し、弁体１１０をウエハ搬入出口９６付近では
反応管５８の軸（長手）方向に移動させ、ウエハ搬入出
口９６から離れた場所では鉛直方向に昇降移動させるよ
うになっている。

【００６１】図１７に、一実施例によるゲートバルブ５
２の弁体１１０の構成を示す。このゲートバルブ５２の
弁体１１０は、駆動軸１１２に結合される板状のベース
または背板１２０と、このベース１２０の内側面に枠状
の保持部材またはリテーナ１２２を介して固定される板
状の内側蓋部１１８とを有する。ベース１２０およびリ
テーナ１２２は熱伝導率の高い材質たとえばＳＵＳから
なり、内側蓋部１１８は石英からなる。

【００６２】内側蓋部１１８の外周面は底面（ベース）
側から上面側に向って先細りになるテーパ面に形成さ
れ、これと対応してリテーナ１２２の内周面が内側蓋部
１１８の外周面と平行に対向する逆テーパ面に形成され
ている。内側蓋部１１８のテーパ状外周面にリテーナ１
２２の逆テーパ状内周面が密着して被さることで、内側
蓋部１１８はベース１２０に押し付けられるようにして
固定される。リテーナ１２２はボルト１２８によってベ
ース１２０に固定される。

【００６３】ベース１２０はボルト１２６によって駆動
軸１１２に結合される。ベース１２０の内部には冷却媒
体としてたとえば冷却水を通す通路１２０ａが設けられ
ている。この通路１２０ａには配管（図示せず）を介し
て冷却水供給部（図示せず）からの冷却水が循環供給さ
れるようになっている。

【００６４】内側蓋部１１８とベース１２０およびリテ
ーナ１２２との間には高耐熱性および熱反射率の高い材
質たとえば四フッ化エチレンからなる好ましくは白色の
シート１２４が挿入されている。内側蓋部１１８の上面
（内側面）周縁部にはＯリング１１６を収容するための
切欠き溝１１８ａが形成されている。Ｏリング１１６
は、内側蓋部１１８の上面（内側面）よりも一部突出し
た状態でこの溝１１８ａとリテーナ１２２との間に保持
される。Ｏリング１１６の色は輻射熱に対して反射率の
高い色、好ましくは白色ないし灰色が好ましい。

【００６５】上記の構成において、弁体１１０がウエハ
搬入出口９６を閉塞している間は、反応管５８の内部が
たとえば１１００゜Ｃ程度の高温に加熱されるととも
に、腐食性ガスを含む各種プロセスガスが流れる。この
実施例では、反応管５８の内部と直接向き合う弁体１１
０の内側蓋部１１８が石英で構成されるため、反応管５
８側からの高温雰囲気や各種プロセスガスに対する耐性
に優れ、反応管５８内で高温処理される半導体ウエハＷ
に対して各種汚染を生じることなく、ウエハ搬入出口９
６を安全に密閉することができる。

【００６６】また、Ｏリング１１６は、上記のように非
黒色系の色（好ましくは白色ないし灰色）を帯びている
ので、それ自体の耐熱性が向上している。さらに、Ｏリ
ング１１６を外周側から保持するリテーナ１２２がＯリ
ング１１６付近の熱をベース１２０側へ効率良く放熱す
る。また、内側蓋部１１８も冷却ジャケット型のベース
１２０を背にしてＯリング１１６に対し効果的な冷却な
いし放熱作用を奏する。かかる冷却機構により、Ｏリン
グ１１６は反応管５８側からの高温雰囲気の中で溶融す
ることなく、シーリング機能を安定に維持することがで
きる。

【００６７】シート１２４は、反応管５８側からの輻射
熱を効率良く反射して弁体の温度上昇を抑制する。ま
た、シート１２４は、ベース１２０と内側蓋部（石英）
１１８との間の直接接触を避けることにより、直接接触
による内側蓋部（石英）１１８の強度低下を防ぐという
作用も奏する。

【００６８】次に、この実施形態の処理装置における全
体的な動作を説明する。一例として、プロセス・モジュ
ール１８の両プロセスチャンバ５４Ｈ，５４Ｌにおいて
は、高温たとえば１１５０゜Ｃで酸化、拡散等の急速加
熱処理を行うものとする。なお、以下に説明する装置全
体の動作はメインコトローラまたはシステムコントロー
ラによって制御される。

【００６９】カセットステーション１０には、未処理の
半導体ウエハＷを収納し、または収納可能なカセットＣ
Ｒが搬入され、搬入されたカセットＣＲはいずれかのカ
セット載置台２０の上に載置される。ローダ／アンロー
ダ部１２のウエハ搬送機構２２は、カセットステーショ
ン１０に搬入されている任意のカセットＣＲ内の任意の
カセット収納位置にアクセスして、そのカセット収納位
置から未処理の半導体ウエハＷを取り出すことができ
る。

【００７０】ローダ／アンローダ部１２のウエハ搬送機
構２２は、カセットステーション１０より未処理の半導
体ウエハＷをほぼ水平に１枚取り出すと、搬送アーム２
６を約１８０゜旋回させてから、アライメントユニット
３８の前に移動して、該半導体ウエハＷをアライメント
ユニット３８に搬入する。アライメントユニット３８内
で該半導体ウエハＷはノッチまたはオリフラ合わせとセ
ンタリングを受ける。

【００７１】ウエハ搬送機構２２は、位置合わせを終え
た半導体ウエハＷをアライメントユニット３８から搬出
し、次いで未処理基板多段配置部のロードロック室２８
Ｈ，２８Ｌの前までＹ方向に移動し、搬送アーム２６を
搬入先であるロードロック室２８Ｈ，２８Ｌの片方たと
えばロードロック室２８Ｈの高さ位置に昇降移動させ
る。ロードロック室２８Ｈは、ウエハ搬入口の開閉扉３
４を開けた状態でウエハ搬送機構２２を迎える。ウエハ
搬送機構２２は、搬送アーム２６を前進または伸張させ
てロードロック室２８Ｈ内に入れ、室内の支持ピン３２
に半導体ウエハＷを所定の向きで移載する。

【００７２】しかる後、ウエハ搬送機構２２は、カセッ
トステーション１０へ戻り、上記と同様の手順および動
作で、未処理の別の半導体ウエハＷを任意のカセットＣ
Ｒ内の任意のウエハ収納位置から取り出してきて、今度
は他方のロードロック室２８Ｌに搬入する。こうして、
両ロードロック室２８Ｈ，２８Ｌには２枚の未処理半導
体ウエハＷ，Ｗが別々のタイミングで搬入され、そこで
両半導体ウエハＷ，Ｗは水平姿勢で上下２段に配置され
た状態で留め置かれる。なお、各ロードロック室２８
Ｈ，２８Ｌにおいては、半導体ウエハＷの搬入完了後に
搬入口側の扉３４が閉じて、必要に応じて室内を減圧し
たり、あるいは不活性ガス雰囲気に置換してもよい。

【００７３】一方、プロセス・モジュール１８では、各
プロセスチャンバ５４Ｈ，５４Ｌにおいて上記抵抗加熱
ヒータ６０により加熱炉内の温度、より正確には反応管
５８内の温度を設定温度（１１５０゜Ｃ）に維持するた
めの温度制御が行われる。

【００７４】上記のようにして未処理基板多段配置部の
ロードロック室２８Ｈ，２８Ｌ内に２枚の半導体ウエハ
Ｗが上下２段に収容配置されると、またはそれに先立っ
て、トランスファ・モジュール１６の搬送室４０内で搬
送アーム４２が移動動作して両ピンセット４４Ｈ，４４
Ｌをそれぞれロードロック室２８Ｈ，２８Ｌの前に附け
る。そして、両ロードロック室２８Ｈ，２８Ｌの搬出口
側のゲートバルブ３６，３６が開くと、搬送アーム４２
は、両ピンセット４４Ｈ，４４Ｌを前進または伸張させ
て両ロードロック室２８Ｈ，２８Ｌ内に挿入し、支持ピ
ン３２，３２から半導体ウエハＷ，Ｗを上下２段配置状
態のまま取り出す。次いで、両ピンセット４４Ｈ，４４
Ｌで半導体ウエハＷ，Ｗを上下２段に支持した状態で所
定角度旋回して、プロセス・モジュール１８の両プロセ
スチャンバ５４Ｈ，５４Ｌの前にそれぞれ両ピンセット
４４Ｈ，４４Ｌを附けて待機する。

【００７５】そして、両プロセスチャンバ５４Ｈ，５４
Ｌの手前で両ゲートバルブ５４，５４が同時に開くと、
搬送アーム４２は間を置かず即座に両プロセスチャンバ
５４Ｈ，５４Ｌ内に未処理の半導体ウエハＷ，Ｗを同時
に搬入する。より詳細には、両ピンセット４４Ｈ，４４
Ｌを両プロセスチャンバ５４Ｈ，５４Ｌの反応室５８，
５８内に挿入し、それぞれの突状支持部９８，９８に未
処理の半導体ウエハＷを移載したなら、すばやく両ピン
セット４４Ｈ，４４Ｌを引いて両プロセスチャンバ５４
Ｈ，５４Ｌからそれぞれ退出させる。この直後に両ゲー
トバルブ５４，５５が閉じる。

【００７６】両プロセスチャンバ５４Ｈ，５４Ｌにおい
て、両反応室５８，５８内にそれぞれ搬入された未処理
の半導体ウエハＷ，Ｗはそのまま直ちに設定温度（１１
５０゜Ｃ）下に置かれて高温の急速熱処理を受ける。な
お、搬入のタイミングに合わせて、たとえば搬入直後
に、両反応室５８，５８への処理内容に応じた所定の処
理ガスの供給を開始してよい。

【００７７】ところで、上記のようにして未処理基板多
段配置部のロードロック室２８Ｈ，２８Ｌより未処理の
半導体ウエハＷが上下２段の状態で搬送室４０側へ搬出
されると、両ロードロック室２８Ｈ，２８Ｌは空にな
る。すると、ローダ／アンローダ部１２のウエハ搬送機
構２２が適当なタイミングを見計らい、上記と同様の手
順および動作で、カセットステーション１０の所望のカ
セットＣＲから２枚の未処理の波導体ウエハＷ，Ｗを１
枚ずつ別々に両ロードロック室２８Ｈ，２８Ｌに搬入し
ておく。

【００７８】両プロセスチャンバ５４Ｈ，５４Ｌにおい
ては、上記のようにして未処理の半導体ウエハＷ，Ｗが
搬入された時点から予め設定した処理時間が経過する
と、ウエハ出し入れ口側で両ゲートバルブ５４，５４が
同時に開く。この時、トランスファ・モジュール１６側
の搬送アーム４２は両プロセスチャンバ５４Ｈ，５４Ｌ
４の前で待機している。したがって、熱処理終了直後に
両ゲートバルブ５４，５４が同時に開くと、搬送アーム
４２は間を置かず即座に両プロセスチャンバ５４Ｈ，５
４Ｌから高温状態の半導体ウエハＷ，Ｗを同時に搬出す
る。より詳細には、両ピンセット４４Ｈ，４４Ｌを両プ
ロセスチャンバ５４Ｈ，５４Ｌの反応室５８，５８内に
挿入し、それぞれの突状支持部９８，９８から処理済の
半導体ウエハＷ，Ｗを取ったなら、すばやく両ピンセッ
ト４４Ｈ，４４Ｌを引いて両プロセスチャンバ５４Ｈ，
５４Ｌからそれぞれ退出させる。この直後に両ゲートバ
ルブ５４，５５は閉じてよい。

【００７９】各プロセスチャンバ５４から処理済の半導
体ウエハＷを搬出するに際して、搬送アーム４２は比較
的低い温度たとえば常温で高温状態の半導体ウエハＷと
接触する。この実施形態では、上記のように搬送アーム
４２はピンセット４４の両アーム部４８，４８に取り付
けたつめ部５０にて半導体ウエハＷの周辺部除外領域と
線接触で接触するので、該半導体ウエハＷにスリップ等
の結晶欠陥を招くおそれはない。

【００８０】トランスファ・モジュール１６において、
搬送アーム４２は、上記のようにして両プロセスチャン
バ５４Ｈ，５４Ｌから高温急速熱処理を施された直後の
両半導体ウエハＷ，Ｗを搬出すると、それらの半導体ウ
エハＷ，Ｗを両ピンセット４４Ｈ，４４Ｌで上下２段に
支持した状態で所定角度旋回して、処理済基板多段配置
部のロードロック室つまりクーリングチャンバ３０Ｈ，
３０Ｌ側へ附ける。この時、両クーリングチャンバ３０
Ｈ，３０Ｌのウエハ搬入口側で両ゲートバルブ５２，５
２が開いた状態になっていてよい。

【００８１】したがって、搬送アーム４２は、すみやか
に両ピンセット４４Ｈ，４４Ｌを両クーリングチャンバ
３０Ｈ，３０Ｌの中に挿入し、両チャンバ３０Ｈ，３０
Ｌ内の支持ピン３２の上に処理直後でまだ高温状態の両
半導体ウエハＷ，Ｗを載置することができる。そして、
両ピンセット４４Ｈ，４４Ｌがクーリングチャンバ３０
Ｈ，３０Ｌから退出すると、両ゲートバルブ５２，５２
が閉じる。

【００８２】こうして、両プロセスチャンバ５４Ｈ，５
４Ｌで同時に高温急速熱処理を施された両半導体ウエハ
Ｗ，Ｗは、搬送室４０とカセットステーション１０との
間の処理済ウエハ搬送経路の途中に設置された両クーリ
ングチャンバ３０Ｈ，３０Ｌの中で同時に所定温度たと
えば常温までそれぞれ冷却される。

【００８３】そして、両クーリングチャンバ３０Ｈ，３
０Ｌの中で処理済の両半導体ウエハＷ，Ｗが所定温度ま
で冷却された後に、ローダ／アンローダ部１２のウエハ
搬送機構２２が両クーリングチャンバ３０Ｈ，３０Ｌに
ウエハ搬出口側からアクセスし、処理済の両半導体ウエ
ハＷ，Ｗを１つずつ別々に搬出する。

【００８４】ウエハ搬送機構２２は、各クーリングチャ
ンバ３０Ｈ，３０Ｌより処理済の半導体ウエハＷを１枚
単位で取り出すと、搬送アーム２６を約１８０゜旋回さ
せてから、カセットステーション１０の所望のカセット
ＣＲの前に移動し、該カセットＣＲの任意のウエハ収納
位置に該処理済の半導体ウエハＷを挿し込む。必要に応
じて、カセットＣＲに収納する前にアライメントユニッ
ト３８で処理済の半導体ウエハＷのアライメントを行っ
てもよい。

【００８５】一方、トランスファ・モジュール１６にお
いて、搬送アーム４２は、上記のようにして処理済の両
半導体ウエハＷ，Ｗを両クーリングチャンバ３０Ｈ，３
０Ｌに搬入し終えると、好ましくはその直後に、両ピン
セット４４Ｈ，４４Ｌを空にした状態（無負荷状態）で
所定角度旋回して、未処理基板多段配置部の両ロードロ
ック室２８Ｈ，２８Ｌ側へ附けてよい。この時点で、両
ロードロック室２８Ｈ，２８Ｌ内には新たな未処理の半
導体ウエハＷ，Ｗが上下２段に配置されている。したが
って、両ゲートバルブ３６，３６が開くと、上記と同様
にして、搬送アーム４２は両半導体ウエハＷ，Ｗを上下
２段状態のまま両ロードロック室２８Ｈ，２８Ｌから両
ピンセット４４Ｈ，４４Ｌに載せて搬出し、次いで両プ
ロセスチャンバ５４Ｈ，５４Ｌへ搬入する。

【００８６】以後も、上記と同様にして、カセットステ
ーション１０とロードロック・モジュール１４との間で
はローダ／アンローダ部１２を介して未処理または処理
済の半導体ウエハＷを１枚ずつ搬送し、ロードロック・
モジュール１４とプロセス・モジュール１８との間では
トランスファ・モジュール１６を介して未処理または処
理済の半導体ウエハＷを上下２段で一対ずつ搬送する。

【００８７】この実施形態の処理装置において、ローダ
／アンローダ部１２のウエハ搬送機構２２は、カセット
ステーション１０に対して半導体ウエハＷを一時に１枚
単位で搬入出すればよいため、任意のカセットＣＲ内の
任意のウエハ収納位置をアクセス先に選択することが可
能であり、カセットＣＲ内のウエハ収納位置間隔が比較
的狭くてもウエハの取り出しおよび挿し込みを迅速かつ
正確に行うことができる。また、アライメントユニット
３８をウエハ１枚分のアライメント機構で構成できるた
め、ユニット３８を小型化できるうえ、ウエハ搬送機構
２２からも迅速にアクセスしやすいという利点がある。
もっとも、複数枚の半導体ウエハＷを多段で同時に位置
合わせするアライメント機構をアライメントユニット３
８に設ける構成も可能である。

【００８８】また、ウエハ搬送機構２２は、ロードロッ
ク・モジュール１４に対しても半導体ウエハＷを一時に
１枚単位で搬入出すればよいため、各ロードロック室に
対して時分割的にフレキシブルなタイミングでアクセス
してウエハＷの搬入出を行うことができる。

【００８９】一方、トランスファ・モジュール１６の搬
送アーム４２は、プロセス・モジュール１８に直結され
た搬送室４０内で未処理または処理済の半導体ウエハＷ
を上下に複数多段に支持して搬送することにより、複数
の半導体ウエハＷに同時的な枚葉処理を効率的かつ正確
に受けさせることができる。

【００９０】特に、この実施形態では、プロセス・モジ
ュール１８において上下２段の両プロセス・チャンバ５
４Ｈ，５４Ｌの反応室５８，５８内を熱処理用の高温に
維持しておいて、上下２段型の一対のピンセット４４
Ｈ，４４Ｌを用いて未処理または処理済の２枚の半導体
ウエハＷ，Ｗを同時に搬入または搬出するため、高温急
速加熱処理において半導体ウエハの被処理面をより高速
に昇温し、より高速に除温することができる。

【００９１】さらに、この処理装置では、ロードロック
・モジュール１４に、未処理の半導体ウエハＷを複数多
段に配置して留め置くためのロードロック室２８Ｈ，２
８Ｌと、処理済の半導体ウエハＷを複数多段に配置して
留め置くためのロードロック室３０Ｈ，３０Ｌとを並列
に設置している。かかる構成によって、未処理基板搬送
操作と処理済基板搬送操作とを並列的または同時的に行
って、スループットを向上させることができる。

【００９２】そして、処理済基板多段配置部の両ロード
ロック室３０Ｈ，３０Ｌをクーリングチャンバとして使
用し、両プロセスチャンバ５４Ｈ，５４Ｌで高温急速熱
処理を施された両半導体ウエハＷ，Ｗを搬送室４０とカ
セットステーション１０との間の処理済ウエハ搬送経路
の途中に設置された両クーリングチャンバ３０Ｈ，３０
Ｌの中に留め置きながら所定温度まで冷却するようにし
ている。このことにより、特別な占有スペースを必要と
する専用のクーリングチャンバは不要となっており、装
置コストの低減やフットプリントの縮小を実現すること
ができる。

【００９３】上記した実施形態では、プロセス・モジュ
ール１８において両プロセスチャンバ５４Ｈ，５４Ｌを
急速熱処理用のチャンバとして構成した。しかし、他の
処理チャンバとして構成することも可能であり、たとえ
ばプラズマ処理やエッチング処理用の処理室として構成
してもよい。

【００９４】本発明の処理方法は常圧のプロセス、減圧
プロセス、真空プロセスのいずれにも適用することがで
きる。被処理基板としては、半導体ウエハに限らず、Ｌ
ＣＤ基板、ガラス基板、ＣＤ基板、フォトマスク、プリ
ント基板等も可能である。

【００９５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数多段に配置された処理室内で複数の被処理基板に所
定の処理を同時に施す枚葉方式において被処理基板配置
管理のフレキシビリティや搬送効率を向上させ、スルー
プットの改善をはかることができる。また、処理後の被
処理基板を所定温度に冷却するための専用のチャンバま
たはステージを不要にして、コストダウン、フットプリ
ントの減少およびスループットの向上を実現することが
できる。さらには、急速熱処理をより短時間で効率的に
行うこともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における処理装置の全体構
成を示す一部断面略側面図である。

【図２】実施形態による処理装置の全体構成を示す略平
面図である。

【図３】実施形態のトランスファ・モジュールにおける
搬送アームのピンセットの構成を示す平面図である。

【図４】実施形態における搬送アームのピンセットの要
部の構成を示す部分斜視図である。

【図５】実施形態における搬送アームのピンセットのつ
め部の構成を示す部分拡大側面図である。

【図６】実施形態のプロセス・チャンバにおける抵抗加
熱ヒータの構成を模式的に示す分解斜視図である。

【図７】実施形態における抵抗加熱ヒータの構成（組立
体）を模式的に示す斜視図である。

【図８】実施形態における抵抗加熱ヒータの具体的構成
を示す縦断平面図である。

【図９】実施形態における抵抗加熱ヒータの具体的構成
を示す横断平面図である。

【図１０】実施形態における抵抗加熱ヒータの通電制御
部の回路構成を示す図である。

【図１１】実施形態のプロセス・チャンバにおける反応
管の構成を示す平面図である。

【図１２】実施形態における反応管の構成を示す縦断面
図である。

【図１３】実施形態における反応管の構成を示す背面図
である。

【図１４】実施形態における反応管の構成を示す横断面
図である。

【図１５】実施形態の一変形例による反応管の構成を示
す横断面図である。

【図１６】実施形態におけるゲートバルブの構成を示す
一部断面側面図である。

【図１７】実施形態におけるゲートバルブの要部の構成
を示す断面図である。

【符号の説明】

１０ カセットステーション １２ ローダ／アンローダ １４ ロードロック・モジュール １６ トランスファ・モジュール １８ プロセス・モジュール ２２ ウエハ搬送機構 ２８Ｈ，２８Ｌ ロードロック室（未処理基板多段配
置部） ３０Ｈ，３０Ｌ ロードロック室（処理済基板多段配
置部） ３２ 支持ピン ３４ 開閉蓋 ３６ ゲートバルブ ４０ 搬送室 ４２ 搬送アーム ４４Ｈ，４４Ｌ ピンセット ５２ ゲートバルブ ５４（５４Ｈ，５４Ｌ） プロセスチャンバ ５８ 反応管 ６０ 抵抗加熱ヒータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F031 CA02 CA05 FA01 FA02 FA07 FA11 FA12 FA15 GA04 GA06 GA45 GA48 GA50 HA37 HA38 JA19 JA46 JA51 MA02 MA03 MA09 MA28 NA04 NA09 PA02 PA04 PA11 5F045 AA06 AB32 AD15 AF01 BB08 DP03 DQ10 DQ14 EB03 EB09 EJ01 EK07 EK22 EK24 EM10 EN04 GB05

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の被処理基板を基板搬送容器に収納
   して置いておくためのステーションと、 密閉可能な室内で前記被処理基板に所定の処理ガスを用
   いて所定の処理を施すための処理室を複数多段に設けて
   なる処理部と、 前記ステーションと前記処理部との間で前記被処理基板
   を複数多段に配置した状態で一時的に留め置くための基
   板多段配置部と、 前記ステーションと前記基板多段配置部との間で前記被
   処理基板を１枚ずつ搬送するための第１の搬送手段と、 前記基板多段配置部と前記処理部との間で前記被処理基
   板を複数多段に支持した状態で同時に搬送するための第
   ２の搬送手段とを有する処理装置。
2. 【請求項２】 前記基板搬送容器が、前記被処理基板を
   複数多段に収容し、一側面の開口から出し入れ可能な容
   器である請求項１に記載の処理装置。
3. 【請求項３】 各々の前記処理室内に前記被処理基板を
   熱処理するための熱処理手段が設けられる請求項１また
   は２に記載の処理装置。
4. 【請求項４】 前記熱処理手段が、前記被処理基板を短
   時間で熱処理するための急速加熱手段を含む請求項３に
   記載の処理装置。
5. 【請求項５】 前記急速加熱手段が、前記被処理基板の
   被処理面全体にほぼ垂直に放射熱を与えるための放熱手
   段を有する請求項４に記載の処理装置。
6. 【請求項６】 前記放熱手段が、ジュール熱を発生する
   抵抗発熱体を有する請求項５に記載の処理装置。
7. 【請求項７】 各々の前記処理室内に前記被処理基板を
   搬入してから搬出するまでの間前記被処理基板に対する
   加熱温度をほぼ一定に維持する温度制御手段を有する請
   求項５または６に記載の処理装置。
8. 【請求項８】 前記第１の搬送手段によりアクセス可能
   な位置に配置され、前記被処理基板を所定の向きに合わ
   せるアライメント手段を有する請求項１〜７のいずれか
   に記載の処理装置。
9. 【請求項９】 前記基板多段配置部が、前記被処理基板
   を１枚ずつ収容する複数のロードロック室を有する請求
   項１〜８のいずれかに記載の処理装置。
10. 【請求項１０】 前記第２の搬送手段が、前記基板多段
    配置部の全ての前記ロードロック室に結合され、かつ前
    記処理部の全ての前記処理室に結合される搬送室内に設
    けられる請求項９に記載の処理装置。
11. 【請求項１１】 前記基板多段配置部が、前記処理部で
    処理を受ける前の前記被処理基板を複数多段に配置した
    状態で一時的に留め置くための未処理基板多段配置部
    と、前記処理部で処理を受けた後の前記被処理基板を複
    数多段に配置した状態で一時的に留め置くための処理済
    基板多段配置部とを含む請求項１〜１０のいずれかに記
    載の処理装置。
12. 【請求項１２】 前記処理済基板多段配置部が、前記被
    処理基板を所定温度まで冷却するための冷却機構を有す
    る請求項１１に記載の処理装置。
13. 【請求項１３】 複数の未処理の被処理基板を所定のス
    テーションに待機させておく第１のステップと、 複数の未処理の被処理基板を前記ステーションから多段
    に設定された複数の基板置場へ別々に搬送する第２のス
    テップと、 前記多段の基板置場で複数の未処理の被処理基板を一時
    的に留め置く第３のステップと、 前記多段の基板置場から複数の未処理の被処理基板を多
    段に配置された複数の処理室に同時に搬送する第４のス
    テップと、 前記複数の処理室内でそれぞれ前記複数の被処理基板に
    所定の処理ガスを用いて所定の処理を同時に施す第５の
    ステップと、 前記複数の処理室から複数の処理済の被処理基板を同時
    に取り出して前記多段の基板置場へ搬送する第６のステ
    ップと、 前記多段の基板置場で複数の処理済の被処理基板を一時
    的に留め置く第７のステップと、 複数の処理済の被処理基板を前記多段の基板置場から前
    記ステーションへ別々に搬送する第８のステップとを有
    する処理方法。
14. 【請求項１４】 前記第５のステップにおいて、前記複
    数の処理室内で前記被処理基板を同時に熱処理する請求
    項１３に記載の処理方法。
15. 【請求項１５】 前記熱処理が、前記被処理基板を短時
    間で熱処理する急速加熱処理である請求項１４に記載の
    処理方法。
16. 【請求項１６】 前記第６のステップにおいて、各々の
    前記処理室内に前記被処理基板を搬入してから搬出する
    までの間前記処理室内の前記被処理基板に対する加熱温
    度をほぼ一定に維持する請求項１３〜１５のいずれかに
    記載の処理方法。
17. 【請求項１７】 前記多段の基板置場を複数組設け、処
    理前の一組の被処理基板を第１組の前記多段の基板置場
    に留め置く一方で、処理後の別の組の被処理基板を第２
    組の前記多段の基板置場に留め置く請求項１３〜１６の
    いずれかに記載の処理方法。
18. 【請求項１８】 複数の処理済の前記被処理基板を前記
    第２組の多段の基板置場で所定温度に冷却する請求項１
    ７に記載の処理方法。