JP2005243775A - Substrate processing device and atmosphere substituting method - Google Patents

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Hideo Nishihara
英夫 西原
Hiromi Murayama
博美 村山
Katsuichi Akiyoshi
克一 秋吉
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate processing device which can substitute the inside of a processing chamber by a low oxygen concentration atmosphere in a short time, and an atmosphere substituting method. <P>SOLUTION: Nitrogen gas is supplied to an alignment chamber 131 which performs the alignment of a semiconductor wafer W by a large flow rate or a small flow rate from a blowing-out tube 231. The inside of the alignment chamber 131 can be set in either a strong exhaust state or a weak exhaust state by using the exhaust utility 337 of a factory. When supplying nitrogen gas in the alignment chamber 131 and substituting by the low oxygen concentration atmosphere, if the substrate processing device supplies nitrogen gas per minute from the blowing tube 231 by a large flow rate with 4 times or more and 5 times or less of the internal volume of the alignment chamber 131, and is set in the strong exhaust state, the inside of the alignment chamber 131 can be substituted by the low oxygen concentration atmosphere of 10ppm or less in a short time for about 2 minutes. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等(以下、単に「基板」と称する)を収容して所定の処理を行う処理室内を不活性ガスにより低酸素濃度雰囲気に置換する基板処理装置および雰囲気置換方法に関する。   The present invention contains a semiconductor substrate, a glass substrate for a liquid crystal display device, a glass substrate for a photomask, a substrate for an optical disk (hereinafter simply referred to as a “substrate”), and a processing chamber in which a predetermined processing is performed by an inert gas. The present invention relates to a substrate processing apparatus and an atmosphere replacement method for replacing with a low oxygen concentration atmosphere.

一般に、上記基板に対しては、洗浄、成膜、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、熱処理などの諸処理が複数行程施され、半導体装置や液晶表示装置等のデバイスが作成されている。これらの諸処理のうち特に熱処理や成膜処理を行うときには、処理中の基板の酸化を防止すべく低酸素濃度雰囲気中における処理が必要となる場合も多い。また、極力パーティクルを低減した雰囲気中にて基板に上記諸処理を行うことが強く要求されている。   In general, the substrate is subjected to a plurality of processes such as cleaning, film formation, resist coating, exposure, development, etching, and heat treatment to produce devices such as semiconductor devices and liquid crystal display devices. Of these various treatments, particularly when performing heat treatment or film formation treatment, treatment in a low oxygen concentration atmosphere is often required to prevent oxidation of the substrate during the treatment. In addition, there is a strong demand to perform the above-described processes on the substrate in an atmosphere in which particles are reduced as much as possible.

一方、近年、基板を搬送する搬送ロボットを内蔵した多角形の搬送チャンバの周囲に上記諸処理を個別に行う複数の処理チャンバを配列したマルチチャンバシステム、あるいはクラスターツールと称されるシステム構成が多く用いられている。このようなクラスターツールにおいても、低酸素濃度やパーティクルフリー等の雰囲気管理がシステム全体として求められている。この目的のため、例えば特許文献1には、ドライポンプによって各チャンバを強制排気した後に窒素ガスなどの不活性ガスを供給して雰囲気置換を行い、システム稼働中は工場ユーティリティ排気と不活性ガスの連続供給とを続けることにより雰囲気管理を行うことが開示されている。また、特許文献2には、最も厳しい雰囲気管理が要求されるチャンバ内の圧力が高くなるようにチャンバ間に圧力差を設けることが開示されている。   On the other hand, in recent years, there are many system configurations called a multi-chamber system or a cluster tool in which a plurality of processing chambers for individually performing the above-described various processes are arranged around a polygonal transfer chamber containing a transfer robot for transferring a substrate. It is used. Even in such a cluster tool, atmosphere management such as low oxygen concentration and particle free is demanded as a whole system. For this purpose, for example, Patent Document 1 discloses that each chamber is forcibly evacuated by a dry pump and then an inert gas such as nitrogen gas is supplied to replace the atmosphere. It is disclosed that atmosphere management is performed by continuing continuous supply. Further, Patent Document 2 discloses that a pressure difference is provided between the chambers so that the pressure in the chamber that requires the strictest atmosphere management is increased.

特開平10−27734号公報JP-A-10-27734 特開平10−335407号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-335407

上述した従来のシステムにおいては、チャンバ内を真空ポンプによって強制排気することにより雰囲気管理を行っている。例えば、特許文献1開示のシステムにおいても、装置立ち上げ時にはドライポンプが強制排気することにより一旦各チャンバ内を真空状態としている。   In the above-described conventional system, the atmosphere is managed by forcibly exhausting the chamber with a vacuum pump. For example, even in the system disclosed in Patent Document 1, each chamber is once evacuated by forcibly evacuating the dry pump when the apparatus is started up.

しかしながら、真空ポンプによってチャンバ内を一旦真空にした後に不活性ガスを供給して充填するときには、パーティクルの舞い上がりを防止するために緩やかに排気するとともに緩やかに不活性ガスを供給することが必須となり、雰囲気置換に相当な時間を要することとなっていた。雰囲気置換に長時間を要することはスループットの低下につながる。また、半導体デバイス等の製造装置に使用するオイルレスの真空ポンプは比較的高価である。さらに、クラスターツールのシステム全体を真空ポンプによって強制排気する場合には、各チャンバを真空時の外部大気圧に耐えられる耐圧チャンバとしなければならないだけでなく、チャンバ内の搬送ロボット、アライメント部品、各種センサ、ケーブル継手等も真空対応のものとしなければならずコスト上昇の原因となっていた。   However, when the inside of the chamber is once evacuated by a vacuum pump and then filled with an inert gas, it is essential to gently exhaust and supply the inert gas gently to prevent the particles from rising, It took considerable time to replace the atmosphere. It takes a long time to replace the atmosphere, leading to a decrease in throughput. In addition, oilless vacuum pumps used for manufacturing devices such as semiconductor devices are relatively expensive. Furthermore, when the entire cluster tool system is forcibly evacuated by a vacuum pump, not only must each chamber be a pressure-resistant chamber that can withstand the external atmospheric pressure during vacuum, but also a transfer robot, alignment parts, Sensors, cable joints, etc. had to be vacuum-compatible, which caused an increase in cost.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、短時間にて処理室内を低酸素濃度雰囲気に置換することができる基板処理装置および雰囲気置換方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a substrate processing apparatus and an atmosphere replacement method capable of replacing a processing chamber with a low oxygen concentration atmosphere in a short time.

上記課題を解決するため、請求項1の発明は、低酸素濃度雰囲気中にて基板に所定の処理を行う基板処理装置において、基板を収容して前記所定の処理を施す内容積Vの処理室と、前記処理室に不活性ガスを供給するガス供給手段と、前記処理室内からガスを排出するための排出口と、前記ガス供給手段から供給される不活性ガスの流量を調整する供給流量調整手段と、を備え、前記処理室内に不活性ガスを供給して低酸素濃度雰囲気に置換するときに、前記供給流量調整手段をして前記ガス供給手段に毎分4V以上5V以下の第1の流量にて不活性ガスを供給させている。   In order to solve the above-mentioned problems, a first aspect of the present invention is a substrate processing apparatus for performing a predetermined process on a substrate in a low oxygen concentration atmosphere. A gas supply means for supplying an inert gas to the processing chamber, a discharge port for discharging the gas from the processing chamber, and a supply flow rate adjustment for adjusting a flow rate of the inert gas supplied from the gas supply means Means for supplying an inert gas into the processing chamber and replacing the atmosphere with a low oxygen concentration atmosphere, the supply flow rate adjusting means is used to supply the gas supply means with a first of 4 V or more and 5 V or less per minute. An inert gas is supplied at a flow rate.

また、請求項2の発明は、請求項1の発明に係る基板処理装置において、前記処理室から排出されるガスの流量を調整する排気流量調整手段をさらに備え、前記排出口を、前記排気流量調整手段を介して前記基板処理装置が設置される工場の排気ユーティリティに連通接続している。   The substrate processing apparatus according to a second aspect of the present invention is the substrate processing apparatus according to the first aspect of the present invention, further comprising an exhaust flow rate adjusting means for adjusting a flow rate of the gas discharged from the processing chamber, wherein the exhaust port includes the exhaust flow rate. It is connected to an exhaust utility of a factory where the substrate processing apparatus is installed via an adjusting means.

また、請求項3の発明は、請求項1または請求項2の発明に係る基板処理装置において、前記第1の流量による不活性ガス供給を開始してから所定時間が経過した後に、前記供給流量調整手段をして前記ガス供給手段に毎分4V未満の第2の流量にて不活性ガスを供給させている。   According to a third aspect of the present invention, in the substrate processing apparatus according to the first or second aspect of the present invention, the supply flow rate is determined after a predetermined time has elapsed from the start of the inert gas supply at the first flow rate. An adjusting means is used to supply the gas supply means with an inert gas at a second flow rate of less than 4 V per minute.

また、請求項4の発明は、請求項1から請求項3のいずれかの発明に係る基板処理装置において、基板の搬送を行う搬送部と、前記搬送部に接続され、基板の位置合わせを行うアライメント部と、前記搬送部に接続され、基板の熱処理を行う熱処理部と、前記搬送部に接続され、基板の冷却処理を行う冷却部と、を有し、前記処理室を、前記アライメント部および/または前記冷却部に設けている。   According to a fourth aspect of the present invention, in the substrate processing apparatus according to any one of the first to third aspects of the present invention, a substrate is conveyed and connected to the conveyance unit to align the substrate. An alignment unit; a heat treatment unit that is connected to the transfer unit and that performs heat treatment of the substrate; and a cooling unit that is connected to the transfer unit and performs a cooling process on the substrate, and the processing chamber includes the alignment unit and / Or provided in the cooling section.

また、請求項5の発明は、基板を収容する内容積Vの処理室内の雰囲気を低酸素濃度雰囲気に置換する雰囲気置換方法において、前記処理室に毎分4V以上5V以下の第1の流量にて不活性ガスを供給している。   According to a fifth aspect of the present invention, in the atmosphere replacement method for replacing the atmosphere in the processing chamber of the internal volume V accommodating the substrate with a low oxygen concentration atmosphere, the processing chamber has a first flow rate of 4 V to 5 V per minute. Inert gas is supplied.

また、請求項6の発明は、請求項5の発明に係る雰囲気置換方法において、前記処理室が設置される工場の排気ユーティリティを用いて前記処理室からの排気を行う。   According to a sixth aspect of the present invention, in the atmosphere replacement method according to the fifth aspect of the present invention, exhaust from the processing chamber is performed using an exhaust utility of a factory where the processing chamber is installed.

また、請求項7の発明は、請求項5または請求項6の発明に係る雰囲気置換方法において、前記第1の流量による不活性ガス供給を開始してから所定時間が経過した後に、前記処理室に毎分4V未満の第2の流量にて不活性ガスを供給している。   The invention according to claim 7 is the atmosphere replacement method according to claim 5 or 6, wherein the processing chamber is provided after a predetermined time has elapsed since the supply of the inert gas at the first flow rate was started. The inert gas is supplied at a second flow rate of less than 4 V per minute.

なお、本明細書において「処理」とは冷却処理や位置合わせ等の基板に何らかの作用を及ぼすことの他に基板の搬送をも含む。   Note that in this specification, “processing” includes transporting a substrate in addition to some effect on the substrate such as cooling processing and alignment.

請求項1の発明によれば、内容積Vの処理室内に不活性ガスを供給して低酸素濃度雰囲気に置換するときに、毎分4V以上5V以下の第1の流量にて不活性ガスを供給しているため、短時間にて処理室内を低酸素濃度雰囲気に置換することができる。   According to the first aspect of the present invention, when the inert gas is supplied into the processing chamber having the internal volume V and replaced with the low oxygen concentration atmosphere, the inert gas is supplied at a first flow rate of 4 V or more and 5 V or less per minute. Since it is supplied, the processing chamber can be replaced with a low oxygen concentration atmosphere in a short time.

また、請求項2の発明によれば、排出口が排気流量調整手段を介して基板処理装置が設置される工場の排気ユーティリティに連通接続されているため、真空ポンプが不要となり、処理室内の部品等を真空対応のものとする必要がなくなりコスト上昇を抑制することができる。   According to the second aspect of the present invention, since the discharge port is connected to the exhaust utility of the factory where the substrate processing apparatus is installed via the exhaust flow rate adjusting means, a vacuum pump becomes unnecessary, and the components in the processing chamber It is not necessary to make vacuum etc. compatible with vacuum, and cost increase can be suppressed.

また、請求項3の発明によれば、第1の流量による不活性ガス供給を開始してから所定時間が経過した後に、処理室に毎分4V未満の第2の流量にて不活性ガスを供給しているため、不活性ガスの消費量を抑制しつつ処理室内の低酸素濃度雰囲気を維持することができる。   According to the invention of claim 3, the inert gas is supplied to the processing chamber at the second flow rate of less than 4 V / min after a predetermined time has passed since the supply of the inert gas at the first flow rate was started. Since it supplies, the low oxygen concentration atmosphere in a process chamber can be maintained, suppressing the consumption of an inert gas.

また、請求項4の発明によれば、上記処理室をアライメント部および/または冷却部に設けているため、アライメント部および/または冷却部の処理室内を短時間にて低酸素濃度雰囲気に置換することができる。   According to the invention of claim 4, since the processing chamber is provided in the alignment unit and / or the cooling unit, the processing chamber of the alignment unit and / or the cooling unit is replaced with a low oxygen concentration atmosphere in a short time. be able to.

また、請求項5の発明によれば、内容積Vの処理室に毎分4V以上5V以下の第1の流量にて不活性ガスを供給しているため、短時間にて処理室内を低酸素濃度雰囲気に置換することができる。   Further, according to the invention of claim 5, since the inert gas is supplied to the processing chamber having the internal volume V at the first flow rate of 4 V or more and 5 V or less per minute, the processing chamber is reduced in oxygen in a short time. It can be replaced with a concentration atmosphere.

また、請求項6の発明によれば、処理室が設置される工場の排気ユーティリティを用いて処理室からの排気を行うため、真空ポンプが不要となり、処理室内の部品等を真空対応のものとする必要がなくなりコスト上昇を抑制することができる。   According to the invention of claim 6, since the exhaust from the processing chamber is performed using the exhaust utility of the factory where the processing chamber is installed, a vacuum pump is unnecessary, and the components in the processing chamber are vacuum-compatible. It is not necessary to do so, and cost increase can be suppressed.

また、請求項7の発明によれば、第1の流量による不活性ガス供給を開始してから所定時間が経過した後に、処理室に毎分4V未満の第2の流量にて不活性ガスを供給しているため、不活性ガスの消費量を抑制しつつ処理室内の低酸素濃度雰囲気を維持することができる。   According to the invention of claim 7, the inert gas is supplied to the processing chamber at a second flow rate of less than 4 V after a predetermined time has elapsed since the supply of the inert gas at the first flow rate was started. Since it supplies, the low oxygen concentration atmosphere in a process chamber can be maintained, suppressing the consumption of an inert gas.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

<1.基板処理装置の全体構成>
図1は本発明にかかる基板処理装置100を示す平面図であり、図2は正面図である。なお、図1および図2においては適宜部分的に断面図としており、細部については適宜簡略化している。また、図1および図2においては、それらの方向関係を明確にするためZ軸方向を鉛直方向とし、XY平面を水平面とするXYZ直交座標系を付している。
<1. Overall configuration of substrate processing apparatus>
FIG. 1 is a plan view showing a substrate processing apparatus 100 according to the present invention, and FIG. 2 is a front view. 1 and FIG. 2 are partially sectional views as appropriate, and details are simplified as appropriate. 1 and 2, an XYZ orthogonal coordinate system in which the Z-axis direction is a vertical direction and the XY plane is a horizontal plane is attached in order to clarify the directional relationship.

図1および図2に示すように基板処理装置100は、未処理の半導体ウェハーWを装置内に搬入するとともに処理済みの半導体ウェハーWを装置外に搬出するためのインデクサ部110、インデクサ部110に対して半導体ウェハーWの出し入れを行う受渡ロボット120、未処理の半導体ウェハーWの位置決めを行うアライメント部130、処理済みの半導体ウェハーWの冷却を行う冷却部(クーラ)140、アライメント部130、冷却部140等に対して半導体ウェハーWの出し入れを行う搬送ロボット150、および、半導体ウェハーWにフラッシュ加熱処理を施す加熱処理部160を有する。   As shown in FIGS. 1 and 2, the substrate processing apparatus 100 includes an indexer unit 110 and an indexer unit 110 for loading an unprocessed semiconductor wafer W into the apparatus and unloading the processed semiconductor wafer W outside the apparatus. On the other hand, the delivery robot 120 that takes in and out the semiconductor wafer W, the alignment unit 130 that positions the unprocessed semiconductor wafer W, the cooling unit (cooler) 140 that cools the processed semiconductor wafer W, the alignment unit 130, and the cooling unit A transfer robot 150 that takes in and out the semiconductor wafer W with respect to 140 and the like, and a heat treatment unit 160 that performs flash heat treatment on the semiconductor wafer W are included.

また、搬送ロボット150による半導体ウェハーWの搬送空間として搬送ロボット150を収容する搬送室170が設けられており、アライメント部130、冷却部140および加熱処理部160が搬送室170の周囲に連結されて配置されている。   In addition, a transfer chamber 170 that houses the transfer robot 150 is provided as a transfer space for the semiconductor wafer W by the transfer robot 150, and the alignment unit 130, the cooling unit 140, and the heat treatment unit 160 are connected to the periphery of the transfer chamber 170. Is arranged.

インデクサ部110は2つのキャリア91が無人搬送車(AGV)等により搬送されて載置される部位であり、半導体ウェハーWはキャリア91に収容された状態で基板処理装置100に対して搬入出される。また、インデクサ部110では、受渡ロボット120による任意の半導体ウェハーWの出し入れを行うことができるようにキャリア91が矢印91Uにて示す如く昇降移動されるように構成されている。   The indexer unit 110 is a part on which two carriers 91 are transported and placed by an automatic guided vehicle (AGV) or the like, and the semiconductor wafer W is carried into and out of the substrate processing apparatus 100 while being accommodated in the carrier 91. . Further, the indexer unit 110 is configured such that the carrier 91 is moved up and down as indicated by an arrow 91U so that an arbitrary semiconductor wafer W can be taken in and out by the delivery robot 120.

受渡ロボット120は、矢印120Sにて示すようにスライド移動可能であるとともに矢印120Rにて示すように回動可能とされており、これにより、2つのキャリア91に対して半導体ウェハーWの出し入れを行い、さらに、アライメント部130および冷却部140に対して半導体ウェハーWの受け渡しを行う。   The delivery robot 120 is slidable as indicated by an arrow 120S and is rotatable as indicated by an arrow 120R. With this, the semiconductor wafer W is taken in and out of the two carriers 91. Further, the semiconductor wafer W is delivered to the alignment unit 130 and the cooling unit 140.

なお、受渡ロボット120によるキャリア91に対する半導体ウェハーWの出し入れは、ハンド121のスライド移動、および、キャリア91の昇降移動により行われる。また、受渡ロボット120とアライメント部130または冷却部140との半導体ウェハーWの受け渡しは、ハンド121のスライド移動、および、ピン(アライメント部130や冷却部140において半導体ウェハーWを突き上げるピン)による半導体ウェハーWの昇降移動により行われる。   In addition, the semiconductor wafer W is put in and out of the carrier 91 by the delivery robot 120 by the sliding movement of the hand 121 and the raising and lowering movement of the carrier 91. In addition, the semiconductor wafer W is transferred between the delivery robot 120 and the alignment unit 130 or the cooling unit 140 by sliding the hand 121 and a semiconductor wafer by a pin (a pin that pushes up the semiconductor wafer W in the alignment unit 130 or the cooling unit 140). This is done by moving W up and down.

受渡ロボット120からアライメント部130へは半導体ウェハーWの中心が所定の位置に位置するように半導体ウェハーWが渡される。そして、アライメント部130は半導体ウェハーWを回転させて半導体ウェハーWを適切な向きに向ける。   The semiconductor wafer W is delivered from the delivery robot 120 to the alignment unit 130 so that the center of the semiconductor wafer W is located at a predetermined position. Then, the alignment unit 130 rotates the semiconductor wafer W to direct the semiconductor wafer W in an appropriate direction.

搬送ロボット150は鉛直方向を向く軸を中心に矢印150Rにて示すように旋回可能とされるとともに、複数のアームセグメントからなる2つのリンク機構を有し、2つのリンク機構の末端にはそれぞれ半導体ウェハーWを保持する搬送アーム151a,151bが設けられる。これらの搬送アーム151a,151bは上下に所定のピッチだけ隔てて配置され、リンク機構によりそれぞれ独立して同一水平方向に直線的にスライド移動可能とされている。また、搬送ロボット150は2つのリンク機構が設けられるベースを昇降移動することにより、所定のピッチだけ離れた状態のまま2つの搬送アーム151a,151bを昇降移動させる。   The transfer robot 150 is turnable as indicated by an arrow 150R about a vertical axis, and has two link mechanisms composed of a plurality of arm segments, and a semiconductor is provided at each end of the two link mechanisms. Transfer arms 151 a and 151 b for holding the wafer W are provided. These transfer arms 151a and 151b are arranged vertically apart from each other by a predetermined pitch, and can be slid linearly in the same horizontal direction independently by a link mechanism. Further, the transfer robot 150 moves up and down the two transfer arms 151a and 151b while moving away from each other by a predetermined pitch by moving up and down a base provided with two link mechanisms.

搬送ロボット150がアライメント部130、加熱処理部160または冷却部140を受け渡し相手として半導体ウェハーWの受け渡し(出し入れ)を行う際には、まず、両搬送アーム151a,151bが受け渡し相手と対向するように旋回し、その後(または旋回している間に)昇降移動していずれかの搬送アームが受け渡し相手と半導体ウェハーWを受け渡しする高さに位置する。そして、搬送アーム151a(151b)を水平方向に直線的にスライド移動させて半導体ウェハーWの受け渡しを行う。   When the transfer robot 150 transfers (inserts / removes) the semiconductor wafer W as a transfer partner to the alignment unit 130, the heat processing unit 160, or the cooling unit 140, first, the transfer arms 151a and 151b are opposed to the transfer partner. It turns and then moves up and down (or while it is turning) so that one of the transfer arms is positioned at a height at which the semiconductor wafer W is delivered to the delivery partner. Then, the transfer arm 151a (151b) is slid linearly in the horizontal direction to deliver the semiconductor wafer W.

加熱処理部160はキセノンフラッシュランプ69(以下、単に「フラッシュランプ69」とも称する)からの閃光を半導体ウェハーWに照射して加熱処理を行う部位である。加熱処理部160にて処理が施された直後の半導体ウェハーWは温度が高いため、搬送ロボット150により冷却部140に載置されて冷却される。冷却部140にて冷却された半導体ウェハーWは処理済みの半導体ウェハーWとして受渡ロボット120によりキャリア91に返却される。   The heat treatment unit 160 is a part that performs heat treatment by irradiating the semiconductor wafer W with flash light from a xenon flash lamp 69 (hereinafter also simply referred to as “flash lamp 69”). Since the temperature of the semiconductor wafer W immediately after being processed by the heat processing unit 160 is high, the semiconductor wafer W is placed on the cooling unit 140 and cooled by the transfer robot 150. The semiconductor wafer W cooled by the cooling unit 140 is returned to the carrier 91 by the delivery robot 120 as a processed semiconductor wafer W.

また、既述のように、基板処理装置100では搬送ロボット150の周囲が搬送室170で覆われ、この搬送室170にアライメント部130、冷却部140および加熱処理部160が接続される。受渡ロボット120とアライメント部130および冷却部140との間にはそれぞれゲートバルブ181,182が設けられ、搬送室170とアライメント部130、冷却部140および加熱処理部160との間にはそれぞれゲートバルブ183,184,185が設けられる。そして、アライメント部130、冷却部140および搬送室170の内部が清浄に維持されるようにそれぞれに窒素ガス供給源から高純度の窒素ガスが供給され、余剰の窒素ガスは適宜工場の排気ユーティリティに排気される。また、半導体ウェハーWが搬送される際に適宜これらのゲートバルブが開閉される。なお、アライメント部130などの雰囲気管理についてはさらに後述する。   Further, as described above, in the substrate processing apparatus 100, the periphery of the transfer robot 150 is covered with the transfer chamber 170, and the alignment unit 130, the cooling unit 140, and the heat processing unit 160 are connected to the transfer chamber 170. Gate valves 181 and 182 are provided between the delivery robot 120 and the alignment unit 130 and the cooling unit 140, respectively, and gate valves are provided between the transfer chamber 170 and the alignment unit 130, the cooling unit 140, and the heat treatment unit 160, respectively. 183, 184, 185 are provided. Then, high-purity nitrogen gas is supplied from the nitrogen gas supply source so that the inside of the alignment unit 130, the cooling unit 140, and the transfer chamber 170 are kept clean, and the excess nitrogen gas is appropriately supplied to the factory exhaust utility. Exhausted. Further, when the semiconductor wafer W is transported, these gate valves are appropriately opened and closed. The atmosphere management of the alignment unit 130 and the like will be further described later.

また、アライメント部130および冷却部140は受渡ロボット120と搬送ロボット150との間の互いに異なる位置に位置し、アライメント部130では半導体ウェハーWの位置決めを行うために半導体ウェハーWが一時的に載置され、冷却部140では処理済の半導体ウェハーWを冷却するために半導体ウェハーWが一時的に載置される。   The alignment unit 130 and the cooling unit 140 are located at different positions between the delivery robot 120 and the transfer robot 150, and the alignment unit 130 temporarily places the semiconductor wafer W to position the semiconductor wafer W. In the cooling unit 140, the semiconductor wafer W is temporarily placed in order to cool the processed semiconductor wafer W.

また、基板処理装置100には、装置全体の各部動作を制御するコントローラ101が設けられている。コントローラ101は、一般的なコンピュータと同様の構成を備えており、演算処理を行うCPU102、所定の処理プログラムやデータを格納するメモリ103の他に計時機能を有するタイマ104や図示を省略する固定ディスクや入出力インターフェース等を備える。コントローラ101は、メモリ103に格納されている処理プログラムに従ってアライメント部130等の各部の機構を制御する。   Further, the substrate processing apparatus 100 is provided with a controller 101 that controls the operation of each part of the entire apparatus. The controller 101 has a configuration similar to that of a general computer, and includes a CPU 102 that performs arithmetic processing, a memory 103 that stores predetermined processing programs and data, a timer 104 that has a time measuring function, and a fixed disk that is not illustrated. And input / output interface. The controller 101 controls the mechanism of each unit such as the alignment unit 130 according to the processing program stored in the memory 103.

<2.アライメント部の構成>
図3および図4は、それぞれアライメント部130の概略構成を示す側断面図および斜視図である。アライメント部130は、半導体ウェハーWの向きを一定方向に向けて位置合わせを行う処理部であり、アライメントチャンバー131の内部にアライメントヘッド132とウェハーステージ133とを備えて構成されている。アライメントチャンバー131には、受渡ロボット120から半導体ウェハーWが渡されるための開口136および搬送ロボット150が半導体ウェハーWを搬出するための開口137が形成され、それぞれの開口136,137にはゲートバルブ181,183が設けられている。ゲートバルブ181,183が閉じることによって、アライメントチャンバー131内が密閉空間となる。
<2. Configuration of alignment unit>
3 and 4 are a side sectional view and a perspective view showing a schematic configuration of the alignment unit 130, respectively. The alignment unit 130 is a processing unit that aligns the semiconductor wafer W in a certain direction, and includes an alignment head 132 and a wafer stage 133 inside the alignment chamber 131. The alignment chamber 131 is formed with an opening 136 through which the semiconductor wafer W is delivered from the delivery robot 120 and an opening 137 through which the transfer robot 150 carries out the semiconductor wafer W. The gate valves 181 are formed in the openings 136 and 137, respectively. , 183 are provided. When the gate valves 181 and 183 are closed, the alignment chamber 131 becomes a sealed space.

アライメントヘッド132は、一対の投光部および受光部からなるセンサを備えており、該センサによって半導体ウェハーWのノッチを検出する(φ300mmの半導体ウェハーWの場合)。なお、φ200mmの半導体ウェハーWでは位置合わせのためのオリフラが形成されており、アライメントヘッド132のセンサはそのオリフラを検出する。   The alignment head 132 includes a sensor composed of a pair of light projecting portions and light receiving portions, and detects the notch of the semiconductor wafer W by the sensor (in the case of a semiconductor wafer W of φ300 mm). Note that an orientation flat for alignment is formed on the semiconductor wafer W having a diameter of 200 mm, and the sensor of the alignment head 132 detects the orientation flat.

ウェハーステージ133にはピン134が立設されている。ピン134は図示を省略する昇降機構によってウェハーステージ133に対して昇降自在に構成されている。なお、ピン134をウェハーステージ133に固定し、ウェハーステージ133自体を昇降させるようにしても良い。また、ウェハーステージ133はモータ135によって鉛直方向に沿った軸を中心に回転され、それに伴ってピン134も回転する。   Pins 134 are erected on the wafer stage 133. The pins 134 can be moved up and down with respect to the wafer stage 133 by a lifting mechanism (not shown). The pins 134 may be fixed to the wafer stage 133 and the wafer stage 133 itself may be moved up and down. Further, the wafer stage 133 is rotated around the axis along the vertical direction by the motor 135, and the pins 134 are also rotated accordingly.

また、アライメント部130には、アライメントチャンバー131に例えば窒素ガスなどの不活性ガスを供給するガス供給機構230とアライメントチャンバー131からガスを排出するためのガス排出機構330とが付設されている。ガス供給機構230は、2本の吹き出しチューブ231、大流量ニードルバルブ233、小流量ニードルバルブ232、エアーバルブ234およびマスフローメーター235を備える。アライメントチャンバー131の底面を貫通して2本の吹き出しチューブ231が立設されている。2本の吹き出しチューブ231は、その長手方向が鉛直方向に沿うように立設されている。また、2本の吹き出しチューブ231は、平面視でアライメントチャンバー131の隅位置に設けられている。すなわち、平面視でアライメントチャンバー131は多角形であり、2本の吹き出しチューブ231はその角のうち開口136の両端近傍の角の付近にそれぞれ立設されている。さらに、位置合わせ時にウェハーステージ133に保持される半導体ウェハーWよりも吹き出しチューブ231の上端が上方となるように、2本の吹き出しチューブ231は立設されている。これら2本の吹き出しチューブ231の上端のそれぞれがガス吐出口となる。   Further, the alignment unit 130 is provided with a gas supply mechanism 230 for supplying an inert gas such as nitrogen gas to the alignment chamber 131 and a gas discharge mechanism 330 for discharging gas from the alignment chamber 131. The gas supply mechanism 230 includes two blowing tubes 231, a large flow needle valve 233, a small flow needle valve 232, an air valve 234 and a mass flow meter 235. Two blowing tubes 231 are provided upright through the bottom surface of the alignment chamber 131. The two blowing tubes 231 are erected so that the longitudinal direction thereof is along the vertical direction. The two blow-out tubes 231 are provided at the corner positions of the alignment chamber 131 in plan view. That is, the alignment chamber 131 has a polygonal shape in plan view, and the two blow-out tubes 231 are respectively erected near the corners near both ends of the opening 136. Further, the two blowing tubes 231 are erected so that the upper end of the blowing tube 231 is higher than the semiconductor wafer W held on the wafer stage 133 during alignment. Each of the upper ends of these two blowing tubes 231 becomes a gas discharge port.

吹き出しチューブ231の下端はガス配管236に連通接続されている。ガス配管236の基端部は装置外部に設けられた窒素ガス供給源237に連通接続されている。ガス配管236は経路途中にて分岐されていて、一方の分岐配管236aには大流量ニードルバルブ233およびエアーバルブ234が介設され、他方の分岐配管236bには小流量ニードルバルブ232が介設されている。   The lower end of the blowing tube 231 is connected to the gas pipe 236 in communication. The base end portion of the gas pipe 236 is connected in communication with a nitrogen gas supply source 237 provided outside the apparatus. The gas pipe 236 is branched in the middle of the path. A large flow needle valve 233 and an air valve 234 are provided in one branch pipe 236a, and a small flow needle valve 232 is provided in the other branch pipe 236b. ing.

エアーバルブ234が閉鎖されているときには、窒素ガス供給源237から供給された窒素ガスは分岐配管236aを通過せずに分岐配管236bのみを通過し、小流量ニードルバルブ232によって流量が規制されて2本の吹き出しチューブ231に流れ込み、それらの上端部から上方に向けて吐出される。一方、エアーバルブ234が開放されているときには、窒素ガス供給源237から供給された窒素ガスは分岐配管236aおよび分岐配管236bの双方に流れ込み、吹き出しチューブ231を通過してその上端部から吐出される。大流量ニードルバルブ233は小流量ニードルバルブ232に比較して相当に大きな通過流量を許容するため、ガスが分岐配管236bを通過する抵抗よりも分岐配管236aを通過する抵抗の方が著しく小さくなり、その結果吹き出しチューブ231を通過する窒素ガスの流量は大流量ニードルバルブ233によって支配されることとなる。   When the air valve 234 is closed, the nitrogen gas supplied from the nitrogen gas supply source 237 does not pass through the branch pipe 236a but passes only through the branch pipe 236b, and the flow rate is regulated by the small flow needle valve 232 2. It flows into the blowing tube 231 of the book and is discharged upward from the upper end portions thereof. On the other hand, when the air valve 234 is opened, the nitrogen gas supplied from the nitrogen gas supply source 237 flows into both the branch pipe 236a and the branch pipe 236b, passes through the blowing tube 231 and is discharged from the upper end portion thereof. . Since the large flow rate needle valve 233 allows a considerably large flow rate compared to the small flow rate needle valve 232, the resistance through which the gas passes through the branch pipe 236a is significantly smaller than the resistance through which the gas passes through the branch pipe 236b. As a result, the flow rate of nitrogen gas passing through the blowing tube 231 is governed by the high flow needle valve 233.

このように本実施形態のアライメント部130においては、エアーバルブ234の開閉によって吹き出しチューブ231から供給される窒素ガスの流量が調整される。本実施形態のアライメント部130では、エアーバルブ234を開放しているときには2本の吹き出しチューブ231から毎分合計60L(リットル)の大流量にて窒素ガスが供給され、エアーバルブ234を閉鎖しているときには毎分合計15L(リットル)の小流量にて窒素ガスが供給される。2本の吹き出しチューブ231から供給される窒素ガスの流量はマスフローメーター235によって計測される。   As described above, in the alignment unit 130 of this embodiment, the flow rate of the nitrogen gas supplied from the blowing tube 231 is adjusted by opening and closing the air valve 234. In the alignment unit 130 of the present embodiment, when the air valve 234 is opened, nitrogen gas is supplied from the two blowing tubes 231 at a large flow rate of 60 L (liters) per minute, and the air valve 234 is closed. When it is, nitrogen gas is supplied at a small flow rate of 15 L (liters) per minute. The flow rate of nitrogen gas supplied from the two blowing tubes 231 is measured by a mass flow meter 235.

一方、ガス排出機構330は、ガス排出口331、大流量ニードルバルブ333、小流量ニードルバルブ332、エアーバルブ334およびマスフローメーター335を備える。アライメントチャンバー131からガスを排出するためのガス排出口331は、アライメントチャンバー131の底面に形成された開口である。ガス排出口331は開口137の近傍に形成されており、排気管336に連通接続されている。排気管336の基端部は基板処理装置100が設置される工場の排気ユーティリティ337に連通接続されている。排気管336は経路途中にて分岐されていて、一方の分岐配管336aには大流量ニードルバルブ333およびエアーバルブ334が介設され、他方の分岐配管336bには小流量ニードルバルブ332が介設されている。   On the other hand, the gas discharge mechanism 330 includes a gas discharge port 331, a large flow needle valve 333, a small flow needle valve 332, an air valve 334, and a mass flow meter 335. A gas discharge port 331 for discharging gas from the alignment chamber 131 is an opening formed on the bottom surface of the alignment chamber 131. The gas discharge port 331 is formed in the vicinity of the opening 137 and is connected in communication with the exhaust pipe 336. The base end portion of the exhaust pipe 336 is connected to an exhaust utility 337 in a factory where the substrate processing apparatus 100 is installed. The exhaust pipe 336 is branched in the middle of the path, and a large flow needle valve 333 and an air valve 334 are provided in one branch pipe 336a, and a small flow needle valve 332 is provided in the other branch pipe 336b. ing.

エアーバルブ334が閉鎖されているときには、分岐配管336bのみを介して工場の排気ユーティリティ337の吸引力がアライメントチャンバー131内に作用する。アライメントチャンバー131から排気されたガスは分岐配管336aを通過せずに分岐配管336bのみを通過し、小流量ニードルバルブ332によって流量が規制されて工場の排気ユーティリティ337に吸引排出される。一方、エアーバルブ334が開放されているときには、分岐配管336a,336bの双方を介して排気ユーティリティ337の吸引力がアライメントチャンバー131内に作用する。アライメントチャンバー131から排気されたガスは分岐配管336aおよび分岐配管336bの双方を通過して排気ユーティリティ337に吸引排出される。大流量ニードルバルブ333は小流量ニードルバルブ332に比較して相当に大きな通過流量を許容するため、ガスが分岐配管336bを通過する抵抗よりも分岐配管336aを通過する抵抗の方が著しく小さくなり、その結果アライメントチャンバー131から排気されるガスの流量は大流量ニードルバルブ333によって支配されることとなる。   When the air valve 334 is closed, the suction force of the factory exhaust utility 337 acts in the alignment chamber 131 only through the branch pipe 336b. The gas exhausted from the alignment chamber 131 does not pass through the branch pipe 336a but only through the branch pipe 336b. The flow rate is regulated by the small flow needle valve 332 and is sucked and discharged to the exhaust utility 337 in the factory. On the other hand, when the air valve 334 is opened, the suction force of the exhaust utility 337 acts in the alignment chamber 131 through both the branch pipes 336a and 336b. The gas exhausted from the alignment chamber 131 passes through both the branch pipe 336a and the branch pipe 336b and is sucked and discharged to the exhaust utility 337. Since the large flow rate needle valve 333 allows a considerably large flow rate compared to the small flow rate needle valve 332, the resistance through which the gas passes through the branch pipe 336a is significantly smaller than the resistance through which the gas passes through the branch pipe 336b. As a result, the flow rate of the gas exhausted from the alignment chamber 131 is controlled by the high flow rate needle valve 333.

このように本実施形態のアライメント部130においては、アライメントチャンバー131から排出されるガスの流量を調整する流量調整機構を介してガス排出口331と工場の排気ユーティリティ337とが連通接続されている。すなわち、本実施形態のアライメント部130では、真空ポンプを使用せずに工場排気ユーティリティ337を利用してアライメントチャンバー131内の排気を行っているのである。そして、エアーバルブ334を開放しているときには外部(通常はクリーンルーム)に対してアライメントチャンバー131内の圧力が(−0.5KPa)〜(−0.3KPa)となる強排気状態が実現され、エアーバルブ334を閉鎖しているときには外部に対してアライメントチャンバー131内の圧力が(−0.2KPa)〜(−0.1KPa)となる弱排気状態が実現される。つまり、エアーバルブ334を開放することによってアライメントチャンバー131内に高い負圧が作用する強排気状態となり、閉鎖することによってより低い負圧が作用する弱排気状態となるのである。なお、アライメントチャンバー131から排気ユーティリティ337に排出されるガスの流量はマスフローメーター335によって計測される。   As described above, in the alignment unit 130 of the present embodiment, the gas discharge port 331 and the factory exhaust utility 337 are connected in communication via the flow rate adjusting mechanism that adjusts the flow rate of the gas discharged from the alignment chamber 131. That is, in the alignment unit 130 of the present embodiment, the alignment chamber 131 is exhausted using the factory exhaust utility 337 without using a vacuum pump. When the air valve 334 is opened, a strong exhaust state in which the pressure in the alignment chamber 131 is (−0.5 KPa) to (−0.3 KPa) with respect to the outside (usually a clean room) is realized. When the valve 334 is closed, a weak exhaust state in which the pressure in the alignment chamber 131 is (−0.2 KPa) to (−0.1 KPa) with respect to the outside is realized. That is, opening the air valve 334 results in a strong exhaust state in which a high negative pressure acts in the alignment chamber 131, and closing results in a weak exhaust state in which a lower negative pressure acts. The flow rate of the gas discharged from the alignment chamber 131 to the exhaust utility 337 is measured by the mass flow meter 335.

以上のような構成により、ゲートバルブ181,183を閉じてアライメントチャンバー131内を密閉空間とするとともに、2本の吹き出しチューブ231から窒素ガスを供給してガス排出口331からガス排気を行うことにより、アライメントチャンバー131内の雰囲気を清浄な窒素ガス雰囲気、つまりパーティクルの無い低酸素濃度雰囲気に置換することができる。   With the above configuration, the gate valves 181 and 183 are closed to make the alignment chamber 131 a sealed space, and nitrogen gas is supplied from the two blow-out tubes 231 and gas is exhausted from the gas discharge port 331. The atmosphere in the alignment chamber 131 can be replaced with a clean nitrogen gas atmosphere, that is, a low oxygen concentration atmosphere without particles.

また、2本の吹き出しチューブ231を開口136の近傍に立設するとともに、ガス排出口331を開口137の近傍に形成している。すなわち、アライメントチャンバー131の両端部に吹き出しチューブ231およびガス排出口331をそれぞれ配置しているため、窒素ガス供給流量の大小や排気の強弱に関わらずアライメントチャンバー131内部の全域を水平方向に横断するように吹き出しチューブ231からガス排出口331に向けて窒素ガスが流れることとなる。具体的には、図3に示すように、吹き出しチューブ231から噴出された窒素ガスはアライメントチャンバー131の天井に当たってその流れが大きく2つに分かれ、一方の流れはそのまま天井に沿って流れ、他方の流れは側壁に沿って下向きに下降した後に底面に沿って流れる。いずれの流れも水平方向に沿ってアライメントチャンバー131内部の全域を横断した後にガス排出口331から吸引排気される。このため、アライメントチャンバー131の内部全域にわたってガス滞留部分が生じることなく効率良く窒素ガス雰囲気に置換されることとなる。   In addition, two blow-out tubes 231 are erected in the vicinity of the opening 136, and a gas discharge port 331 is formed in the vicinity of the opening 137. That is, since the blow-out tubes 231 and the gas discharge ports 331 are respectively arranged at both ends of the alignment chamber 131, the entire region inside the alignment chamber 131 is horizontally traversed regardless of the magnitude of the nitrogen gas supply flow rate or the strength of exhaust. As described above, nitrogen gas flows from the blowing tube 231 toward the gas outlet 331. Specifically, as shown in FIG. 3, the nitrogen gas blown out from the blow-out tube 231 hits the ceiling of the alignment chamber 131 and the flow is roughly divided into two, one flow flows along the ceiling as it is, The flow flows downward along the side wall and then flows along the bottom surface. Both flows are sucked and exhausted from the gas exhaust port 331 after traversing the entire region inside the alignment chamber 131 along the horizontal direction. For this reason, a nitrogen gas atmosphere is efficiently replaced without generating a gas retention portion over the entire interior of the alignment chamber 131.

さらに、ガス吐出口たる吹き出しチューブ231の上端が位置合わせ時のウェハーステージ133に保持される半導体ウェハーWよりも上方となるように構成されているため、吹き出しチューブ231から窒素ガスを大流量にて噴出したとしてもそのガスはそのままアライメントチャンバー131の天井に当たることとなり、底面近傍に滞留しているパーティクルを舞い上げることが防止される。   Further, since the upper end of the blowing tube 231 serving as a gas discharge port is configured to be higher than the semiconductor wafer W held on the wafer stage 133 during alignment, nitrogen gas is supplied from the blowing tube 231 at a large flow rate. Even if the gas is ejected, the gas hits the ceiling of the alignment chamber 131 as it is, and the particles staying in the vicinity of the bottom surface are prevented from flying up.

以上、アライメント部130の構成について特に不活性ガスの給排機構を中心に説明したが、これと同様の不活性ガス給排機構が冷却部140にも設けられている。すなわち、冷却部140には半導体ウェハーWを載置して冷却するクールプレートの他に、上記のガス供給機構230およびガス排出機構330と同様の給排機構が設けられている。従って、冷却部140のチャンバーに毎分合計60L(リットル)の大流量にて窒素ガスを供給する状態と毎分合計25L(リットル)の小流量にて窒素ガスを供給する状態とを切り替えることが出来るとともに、当該チャンバー内の圧力が外部に対して(−0.5KPa)〜(−0.3KPa)となる強排気状態と(−0.2KPa)〜(−0.1KPa)となる弱排気状態を切り替えることができる。これにより、冷却部140においてもアライメント部130とは独立してチャンバー内の雰囲気を清浄な窒素ガス雰囲気に置換することができる。   As described above, the configuration of the alignment unit 130 has been described with a focus on the inert gas supply / discharge mechanism, but the same inert gas supply / discharge mechanism is also provided in the cooling unit 140. That is, the cooling unit 140 is provided with a supply / discharge mechanism similar to the gas supply mechanism 230 and the gas discharge mechanism 330 in addition to the cool plate on which the semiconductor wafer W is placed and cooled. Accordingly, switching between a state in which nitrogen gas is supplied to the chamber of the cooling unit 140 at a large flow rate of 60 L (liter) per minute and a state in which nitrogen gas is supplied at a small flow rate of 25 L (liter) per minute is possible. A strong exhaust state where the pressure in the chamber is (−0.5 KPa) to (−0.3 KPa) and a weak exhaust state where the pressure in the chamber is (−0.2 KPa) to (−0.1 KPa). Can be switched. Thereby, also in the cooling unit 140, the atmosphere in the chamber can be replaced with a clean nitrogen gas atmosphere independently of the alignment unit 130.

<3.搬送室の構成>
次に、搬送ロボット150を内蔵する搬送室170の構成について説明する。図5および図6は、それぞれ搬送室170の概略構成を示す側断面図および平面図である。既述したように、搬送ロボット150は鉛直方向に沿った軸を中心にして旋回動作を行うこと、、2つの搬送アーム151a,151bをそれぞれ独立して水平方向に直線的に進退移動させることおよび2つの搬送アーム151a,151bを同時に昇降移動させることが可能である。そして、搬送ロボット150は上記の各種動作を行って搬送アーム151a,151bをアライメント部130、加熱処理部160および冷却部140にアクセスさせることにより、これらの処理部に対して半導体ウェハーWの受け渡しを行う。
<3. Configuration of transfer chamber>
Next, the configuration of the transfer chamber 170 that houses the transfer robot 150 will be described. 5 and 6 are a side sectional view and a plan view showing a schematic configuration of the transfer chamber 170, respectively. As described above, the transfer robot 150 performs the turning operation around the axis along the vertical direction, and the two transfer arms 151a and 151b are independently moved forward and backward in the horizontal direction. The two transfer arms 151a and 151b can be moved up and down simultaneously. Then, the transfer robot 150 performs the above-described various operations to allow the transfer arms 151a and 151b to access the alignment unit 130, the heat processing unit 160, and the cooling unit 140, thereby delivering the semiconductor wafer W to these processing units. Do.

搬送室170には、アライメント部130から半導体ウェハーWを受け取るための開口171と、冷却部140に半導体ウェハーWを渡すための開口172と、加熱処理部160との間で半導体ウェハーWの受け渡しを行うための開口173とが形成されている。3つの開口171,172,173のそれぞれにはゲートバルブ183,184,185が設けられている。ゲートバルブ183,184,185が閉じることによって、搬送室170内が密閉空間となる。   In the transfer chamber 170, the semiconductor wafer W is transferred between the opening 171 for receiving the semiconductor wafer W from the alignment unit 130, the opening 172 for passing the semiconductor wafer W to the cooling unit 140, and the heat treatment unit 160. An opening 173 for performing is formed. Gate valves 183, 184 and 185 are provided in the three openings 171, 172 and 173, respectively. By closing the gate valves 183, 184, 185, the inside of the transfer chamber 170 becomes a sealed space.

搬送室170には、その内部に例えば窒素ガスなどの不活性ガスを供給するガス供給機構270と内部空間ガスを排出するためのガス排出機構370とが付設されている。ガス供給機構270は、2本の吹き出しチューブ271およびマスフローコントローラ272を備える。2本の吹き出しチューブ271は、搬送室170の底面を貫通し、その長手方向が鉛直方向に沿うように立設されている。また、2本の吹き出しチューブ271は、平面視で搬送室170の隅位置に設けられている。すなわち、平面視で搬送室170は多角形であり、2本の吹き出しチューブ271はその角のうち開口171,172の近傍の角の付近にそれぞれ立設されている。さらに、搬送ロボット150に保持される半導体ウェハーWよりも吹き出しチューブ271の上端が上方となるように、2本の吹き出しチューブ271は立設されている。これら2本の吹き出しチューブ271の上端のそれぞれがガス吐出口となる。   The transfer chamber 170 is provided with a gas supply mechanism 270 for supplying an inert gas such as nitrogen gas and a gas discharge mechanism 370 for discharging the internal space gas. The gas supply mechanism 270 includes two blowing tubes 271 and a mass flow controller 272. The two blow-out tubes 271 pass through the bottom surface of the transfer chamber 170 and are erected so that the longitudinal direction thereof is along the vertical direction. The two blow-out tubes 271 are provided at the corner positions of the transfer chamber 170 in plan view. That is, in the plan view, the transfer chamber 170 is polygonal, and the two blow-out tubes 271 are erected near the corners near the openings 171 and 172, respectively. Further, the two blowing tubes 271 are erected so that the upper end of the blowing tube 271 is above the semiconductor wafer W held by the transfer robot 150. Each of the upper ends of these two blowing tubes 271 serves as a gas discharge port.

吹き出しチューブ271の下端はガス配管273に連通接続されている。ガス配管273の基端部は装置外部に設けられた窒素ガス供給源274に連通接続されている。この窒素ガス供給源274は上述した窒素ガス供給源237と同じであっても良い。また、ガス配管273の経路途中にはマスフローコントローラ272が介設されている。マスフローコントローラ272は、ガス配管273を通過する窒素ガスの流量を計測して設定値に調整する機能を有する。従って、本実施形態の搬送室170においては、マスフローコントローラ272によって吹き出しチューブ271から供給される窒素ガスの流量が調整される。マスフローコントローラ272は、2本の吹き出しチューブ271から毎分合計80L(リットル)の大流量にて窒素ガスが供給される状態と、毎分合計30L(リットル)の小流量にて窒素ガスが供給される状態とを切り替える。   The lower end of the blowing tube 271 is connected to the gas pipe 273. The base end portion of the gas pipe 273 is connected in communication with a nitrogen gas supply source 274 provided outside the apparatus. The nitrogen gas supply source 274 may be the same as the nitrogen gas supply source 237 described above. Further, a mass flow controller 272 is interposed in the middle of the path of the gas pipe 273. The mass flow controller 272 has a function of measuring the flow rate of nitrogen gas passing through the gas pipe 273 and adjusting it to a set value. Therefore, in the transfer chamber 170 of the present embodiment, the flow rate of nitrogen gas supplied from the blowing tube 271 is adjusted by the mass flow controller 272. The mass flow controller 272 is supplied with nitrogen gas from the two blow-out tubes 271 at a large flow rate of 80 L (liter) per minute, and at a small flow rate of 30 L (liter) per minute. Switch between different states.

一方、ガス排出機構370は、ガス排出口371およびオートダンパー372を備える。搬送室170からガスを排出するためのガス排出口371は、搬送室170の底面に形成された開口である。ガス排出口371は開口173の近傍に形成されており、排気管373に連通接続されている。排気管373の基端部は基板処理装置100が設置される工場の排気ユーティリティ337に連通接続されている。排気管373の経路途中にはオートダンパー372が介設されている。オートダンパー372はガス配管373を通過する気体の流量を調整する機能を有する。   On the other hand, the gas discharge mechanism 370 includes a gas discharge port 371 and an auto damper 372. The gas discharge port 371 for discharging gas from the transfer chamber 170 is an opening formed on the bottom surface of the transfer chamber 170. The gas exhaust port 371 is formed in the vicinity of the opening 173 and is connected to the exhaust pipe 373. A base end portion of the exhaust pipe 373 is connected to an exhaust utility 337 in a factory where the substrate processing apparatus 100 is installed. An auto damper 372 is interposed in the course of the exhaust pipe 373. The auto damper 372 has a function of adjusting the flow rate of the gas passing through the gas pipe 373.

このように本実施形態の搬送室170においては、オートダンパー372を介してガス排出口371と工場の排気ユーティリティ337とが連通接続され、真空ポンプを使用せずに工場排気ユーティリティ337を利用して搬送室170内の排気を行っている。そして、オートダンパー372は、搬送室170内の圧力が外部に対して(−0.5KPa)〜(−0.3KPa)となる強排気状態と、(−0.2KPa)〜(−0.1KPa)となる弱排気状態とを切り替える。   As described above, in the transfer chamber 170 of the present embodiment, the gas exhaust port 371 and the factory exhaust utility 337 are connected in communication via the auto damper 372, and the factory exhaust utility 337 is used without using a vacuum pump. The inside of the transfer chamber 170 is exhausted. The auto damper 372 includes a strong exhaust state in which the pressure in the transfer chamber 170 is (−0.5 KPa) to (−0.3 KPa) with respect to the outside, and (−0.2 KPa) to (−0.1 KPa). ) Is switched to the weak exhaust state.

このような構成により、ゲートバルブ183,184,185を閉じて搬送室170内を密閉空間とするとともに、2本の吹き出しチューブ271から窒素ガスを供給してガス排出口371からガス排気を行うことにより、搬送室170内の雰囲気を清浄な窒素ガス雰囲気、つまりパーティクルの無い低酸素濃度雰囲気に置換することができる。   With such a configuration, the gate valves 183, 184 and 185 are closed to make the inside of the transfer chamber 170 a sealed space, and nitrogen gas is supplied from the two blowing tubes 271 and gas is exhausted from the gas outlet 371. Thus, the atmosphere in the transfer chamber 170 can be replaced with a clean nitrogen gas atmosphere, that is, a low oxygen concentration atmosphere without particles.

また、2本の吹き出しチューブ271を開口171,172の近傍に立設するとともに、ガス排出口371を開口173の近傍に形成している。すなわち、搬送室170の両端部に吹き出しチューブ271およびガス排出口371をそれぞれ配置しているため、上述したアライメントチャンバー131と同様に、窒素ガス供給流量の大小や排気の強弱に関わらず搬送室170内部の全域を水平方向に横断するように吹き出しチューブ271からガス排出口371に向けて窒素ガスが流れることとなる。このため、搬送室170の内部全域にわたってガス滞留部分が生じることなく効率良く窒素ガス雰囲気に置換されることとなる。   In addition, two blow-out tubes 271 are erected in the vicinity of the openings 171 and 172, and a gas discharge port 371 is formed in the vicinity of the opening 173. That is, since the blow-out tubes 271 and the gas discharge ports 371 are respectively arranged at both ends of the transfer chamber 170, the transfer chamber 170, regardless of the magnitude of the nitrogen gas supply flow rate or the strength of the exhaust, as in the alignment chamber 131 described above. Nitrogen gas flows from the blowing tube 271 toward the gas discharge port 371 so as to cross the entire inner region in the horizontal direction. For this reason, it is efficiently replaced with the nitrogen gas atmosphere without generating a gas retention portion over the entire interior of the transfer chamber 170.

さらに、ガス吐出口たる吹き出しチューブ271の上端が搬送ロボット150に保持される半導体ウェハーWよりも上方となるように構成されているため、吹き出しチューブ271から窒素ガスを大流量にて噴出したとしてもそのガスはそのまま搬送室170の天井に当たることとなり、底面近傍に滞留しているパーティクルを巻き上げることが防止される。   Furthermore, since the upper end of the blowing tube 271 serving as the gas discharge port is configured to be higher than the semiconductor wafer W held by the transfer robot 150, even if nitrogen gas is blown out from the blowing tube 271 at a large flow rate. The gas hits the ceiling of the transfer chamber 170 as it is, and the particles staying near the bottom are prevented from being rolled up.

なお、搬送室170のガス供給機構270をアライメント部130のガス供給機構230のように構成しても良いし、逆にアライメント部130のガス供給機構230を搬送室170のガス供給機構270のようにマスフローコントローラを用いた構成としても良い。また、搬送室170のガス排出機構370をアライメント部130のガス排出機構330のように構成しても良いし、逆にアライメント部130のガス排出機構330を搬送室170のガス排出機構370のようにオートダンパーを用いた構成としても良い。   The gas supply mechanism 270 of the transfer chamber 170 may be configured as the gas supply mechanism 230 of the alignment unit 130. Conversely, the gas supply mechanism 230 of the alignment unit 130 may be configured as the gas supply mechanism 270 of the transfer chamber 170. Alternatively, a configuration using a mass flow controller may be used. In addition, the gas discharge mechanism 370 of the transfer chamber 170 may be configured as the gas discharge mechanism 330 of the alignment unit 130, or conversely, the gas discharge mechanism 330 of the alignment unit 130 may be configured as the gas discharge mechanism 370 of the transfer chamber 170. Alternatively, an auto damper may be used.

<4.加熱処理部の構成>
次に、加熱処理部160の構成について説明する。図7および図8は、加熱処理部160を示す側断面図である。この加熱処理部160において、半導体ウェハーW等の基板のフラッシュ加熱が行われる。
<4. Configuration of heat treatment unit>
Next, the configuration of the heat treatment unit 160 will be described. 7 and 8 are side sectional views showing the heat treatment unit 160. FIG. In the heat treatment unit 160, flash heating of a substrate such as a semiconductor wafer W is performed.

加熱処理部160は、透光板61、底板62および円筒形の側板63(64)からなり、その内部に半導体ウェハーWを収容して加熱処理を行うためのチャンバー65を備える。チャンバー65の上部を構成する透光板61は、例えば、石英等の光透過性を有する材料から構成されており、フラッシュランプ69から出射された光を透過してチャンバー65内に導くチャンバー窓として機能している。また、チャンバー65を構成する底板62には、後述するウェハ支持部材73および加熱プレート74からなる保持手段を貫通して半導体ウェハーWをその下面から支持するための支持ピン70が立設されている。   The heat treatment unit 160 includes a light transmitting plate 61, a bottom plate 62, and a cylindrical side plate 63 (64), and includes a chamber 65 for accommodating the semiconductor wafer W and performing heat treatment therein. The translucent plate 61 constituting the upper part of the chamber 65 is made of a material having optical transparency such as quartz, for example, and serves as a chamber window that transmits light emitted from the flash lamp 69 and guides it into the chamber 65. It is functioning. Further, on the bottom plate 62 constituting the chamber 65, support pins 70 are provided so as to pass through holding means including a wafer support member 73 and a heating plate 74, which will be described later, and support the semiconductor wafer W from its lower surface. .

また、チャンバー65を構成する側板64には、半導体ウェハーWの搬入および搬出を行うための開口部66が形成されている。開口部66は、軸67を中心に回動するゲートバルブ68により開閉可能となっている。半導体ウェハーWは、開口部66が開放された状態で、搬送ロボット150によりチャンバー65内に搬入される。また、チャンバー65内にて半導体ウェハーWの熱処理が行われるときには、ゲートバルブ68により開口部66が閉鎖される。   Further, an opening 66 for carrying in and out the semiconductor wafer W is formed in the side plate 64 constituting the chamber 65. The opening 66 can be opened and closed by a gate valve 68 that rotates about a shaft 67. The semiconductor wafer W is loaded into the chamber 65 by the transfer robot 150 with the opening 66 being opened. Further, when the semiconductor wafer W is heat-treated in the chamber 65, the opening 66 is closed by the gate valve 68.

チャンバー65は光源5の下方に設けられている。光源5は、複数(本実施形態においては30本)のフラッシュランプ69と、リフレクタ71とを内蔵する。複数のフラッシュランプ69は、それぞれが長尺の円筒形状を有する棒状ランプであり、それぞれの長手方向が水平方向に沿うようにして互いに平行に列設されている。リフレクタ71は、複数のフラッシュランプ69の上方にそれらの全体を被うように配設されている。   The chamber 65 is provided below the light source 5. The light source 5 includes a plurality of (30 in this embodiment) flash lamps 69 and a reflector 71. The plurality of flash lamps 69 are rod-shaped lamps each having a long cylindrical shape, and are arranged in parallel with each other such that the longitudinal direction thereof is along the horizontal direction. The reflector 71 is disposed above the plurality of flash lamps 69 so as to cover them entirely.

キセノンフラッシュランプ69は、その内部にキセノンガスが封入されその両端部にコンデンサーに接続された陽極および陰極が配設されたガラス管と、該ガラス管の外局部に巻回されたトリガー電極とを備える。キセノンガスは電気的には絶縁体であることから、通常の状態ではガラス管内に電気は流れない。しかしながら、トリガー電極に高電圧を印加して絶縁を破壊した場合には、コンデンサーに蓄えられた電気がガラス管内に瞬時に流れ、そのときのジュール熱でキセノンガスが加熱されて光が放出される。このキセノンフラッシュランプ69においては、予め蓄えられていた静電エネルギーが0.1ミリセカンドないし10ミリセカンドという極めて短い光パルスに変換されることから、連続点灯の光源に比べて極めて強い光を照射し得るという特徴を有する。なお、キセノンフラッシュランプ69に代えて、他の希ガスを封入したフラッシュランプ、例えばクリプトンフラッシュランプを使用するようにしても良い。   The xenon flash lamp 69 includes a glass tube in which xenon gas is sealed and an anode and a cathode connected to a capacitor at both ends thereof, and a trigger electrode wound around an external portion of the glass tube. Prepare. Since xenon gas is an electrical insulator, electricity does not flow into the glass tube under normal conditions. However, if the insulation is broken by applying a high voltage to the trigger electrode, the electricity stored in the capacitor instantaneously flows into the glass tube, and the xenon gas is heated by Joule heat at that time, and light is emitted. . In the xenon flash lamp 69, the electrostatic energy stored in advance is converted into an extremely short light pulse of 0.1 millisecond to 10 millisecond. It has the feature that it can. Instead of the xenon flash lamp 69, a flash lamp filled with other rare gas, for example, a krypton flash lamp may be used.

光源5と透光板61との間には、光拡散板72が配設されている。この光拡散板72は、光透過材料としての石英ガラスの表面に光拡散加工を施したものが使用される。なお、光拡散板72を使用しないかわりに、透光板61に光拡散のための表面加工を施すようにしても良い。   A light diffusing plate 72 is disposed between the light source 5 and the translucent plate 61. As this light diffusion plate 72, a surface of quartz glass as a light transmitting material subjected to light diffusion processing is used. Instead of using the light diffusing plate 72, the translucent plate 61 may be subjected to surface processing for light diffusion.

チャンバー65内には、加熱プレート74と半導体ウェハーWを保持するウェハ支持部材(サセプタ)73とが設けられている。ウェハ支持部材73は加熱プレート74の上面に設置されている。また、ウェハ支持部材73の表面には、半導体ウェハーWの位置ずれ防止ピン75が付設されている。   A heating plate 74 and a wafer support member (susceptor) 73 that holds the semiconductor wafer W are provided in the chamber 65. The wafer support member 73 is installed on the upper surface of the heating plate 74. Further, a position shift prevention pin 75 of the semiconductor wafer W is attached to the surface of the wafer support member 73.

加熱プレート74は、半導体ウェハーWを予備加熱(アシスト加熱)するためのものである。この加熱プレート74は、窒化アルミニウムにて構成され、その内部にヒータと該ヒータを制御するためのセンサとを収納した構成を有する。一方、ウェハ支持部材73は、加熱プレート74からの熱エネルギーを拡散して半導体ウェハーWを均一に予備加熱するためのものである。このウェハ支持部材73の材質としては、高純度セラミックスや石英等が採用される。なお、ウェハ支持部材73を加熱プレート74と同様に、窒化アルミニウムにて構成するようにしても良い。   The heating plate 74 is for preheating (assist heating) the semiconductor wafer W. The heating plate 74 is made of aluminum nitride and has a configuration in which a heater and a sensor for controlling the heater are housed. On the other hand, the wafer support member 73 diffuses the heat energy from the heating plate 74 and uniformly preheats the semiconductor wafer W. As a material of the wafer support member 73, high-purity ceramics or quartz is adopted. Note that the wafer support member 73 may be made of aluminum nitride in the same manner as the heating plate 74.

ウェハ支持部材73および加熱プレート74は、モータ40の駆動により、図7に示す半導体ウェハーWの搬入・搬出位置と図8に示す半導体ウェハーWの熱処理位置との間を昇降する構成となっている。   The wafer support member 73 and the heating plate 74 are configured to move up and down between the loading / unloading position of the semiconductor wafer W shown in FIG. 7 and the heat treatment position of the semiconductor wafer W shown in FIG. .

すなわち、加熱プレート74は、筒状体41を介して移動板42に連結されている。この移動板42は、チャンバー65の底板62に釣支されたガイド部材43により案内されて昇降可能となっている。また、ガイド部材43の下端部には、固定板44が固定されており、この固定板44の中央部にはボールネジ45を回転駆動するモータ40が配設されている。そして、このボールネジ45は、移動板42と連結部材46、47を介して連結されたナット48と螺合している。このため、ウェハ支持部材73および加熱プレート74は、モータ40の駆動により、図7に示す半導体ウェハーWの搬入・搬出位置と図8に示す半導体ウェハーWの熱処理位置との間を昇降することができる。   That is, the heating plate 74 is connected to the moving plate 42 via the cylindrical body 41. The moving plate 42 can be moved up and down by being guided by a guide member 43 supported by a bottom plate 62 of the chamber 65. A fixed plate 44 is fixed to the lower end portion of the guide member 43, and a motor 40 that rotationally drives a ball screw 45 is disposed at the central portion of the fixed plate 44. The ball screw 45 is screwed with a nut 48 connected to the moving plate 42 via connecting members 46 and 47. Therefore, the wafer support member 73 and the heating plate 74 can be moved up and down between the loading / unloading position of the semiconductor wafer W shown in FIG. 7 and the heat treatment position of the semiconductor wafer W shown in FIG. it can.

図7に示す半導体ウェハーWの搬入・搬出位置は、搬送ロボット150を使用して開口部66から搬入した半導体ウェハーWを支持ピン70上に載置し、あるいは、支持ピン70上に載置された半導体ウェハーWを開口部66から搬出することができるように、ウェハ支持部材73および加熱プレート74が下降した位置である。一方、図8に示す半導体ウェハーWの熱処理位置は、半導体ウェハーWに対して熱処理を行うために、ウェハ支持部材73および加熱プレート74が支持ピン70の上端より上方に上昇した位置である。   The semiconductor wafer W shown in FIG. 7 is loaded / unloaded by placing the semiconductor wafer W carried in from the opening 66 using the transfer robot 150 on the support pins 70 or on the support pins 70. The wafer support member 73 and the heating plate 74 are lowered so that the semiconductor wafer W can be unloaded from the opening 66. On the other hand, the heat treatment position of the semiconductor wafer W shown in FIG. 8 is a position where the wafer support member 73 and the heating plate 74 are raised above the upper ends of the support pins 70 in order to perform heat treatment on the semiconductor wafer W.

半導体ウェハーWを支持するウェハ支持部材73および加熱プレート74が熱処理位置に上昇した状態においては、それらに保持された半導体ウェハーWと光源5との間に透光板61が位置することとなる。なお、このときのウェハ支持部材73と光源5との間の距離についてはモータ40の回転量を制御することにより任意の値に調整することが可能となっている。   In a state where the wafer support member 73 and the heating plate 74 that support the semiconductor wafer W are raised to the heat treatment position, the translucent plate 61 is positioned between the semiconductor wafer W held by them and the light source 5. Note that the distance between the wafer support member 73 and the light source 5 at this time can be adjusted to an arbitrary value by controlling the rotation amount of the motor 40.

また、チャンバー65の底板62と移動板42との間には筒状体41の周囲を取り囲むようにしてチャンバー65を気密状体に維持するための伸縮自在の蛇腹77が配設されている。ウェハ支持部材73および加熱プレート74が熱処理位置まで上昇したときには蛇腹77が収縮し、ウェハ支持部材73および加熱プレート74が搬入・搬出位置まで下降したときには蛇腹77が伸長してチャンバー65内の雰囲気と外部雰囲気とを遮断する。   Further, between the bottom plate 62 of the chamber 65 and the moving plate 42, a telescopic bellows 77 is disposed so as to surround the cylindrical body 41 and maintain the chamber 65 in an airtight body. When the wafer support member 73 and the heating plate 74 are raised to the heat treatment position, the bellows 77 contracts, and when the wafer support member 73 and the heating plate 74 are lowered to the loading / unloading position, the bellows 77 is expanded and the atmosphere in the chamber 65 is increased. Shut off from outside atmosphere.

チャンバー65における開口部66と反対側の側板63には、開閉弁80に連通接続された導入路78が形成されている。この導入路78は、チャンバー65内に例えば窒素ガス等の不活性ガスを導入するためのものである。一方、側板64における開口部66には、開閉弁81に連通接続された排出路79が形成されている。この排出路79は、チャンバー65内の気体を排出するためのものであり、開閉弁81を介して工場排気ユーティリティ337と接続されている。従って、開閉弁80および開閉弁81を開放することによりチャンバー65内を窒素ガス雰囲気とすることができる。   In the side plate 63 opposite to the opening 66 in the chamber 65, an introduction path 78 connected to the on-off valve 80 is formed. The introduction path 78 is for introducing an inert gas such as nitrogen gas into the chamber 65. On the other hand, a discharge passage 79 connected to the on-off valve 81 is formed in the opening 66 in the side plate 64. The discharge path 79 is for discharging the gas in the chamber 65, and is connected to the factory exhaust utility 337 via the on-off valve 81. Therefore, by opening the on-off valve 80 and the on-off valve 81, the inside of the chamber 65 can be made a nitrogen gas atmosphere.

<5.基板処理装置の動作>
次に、本発明にかかる基板処理装置100の動作について説明する。この基板処理装置100において処理対象となる半導体ウェハーWは、イオン注入後の半導体ウェハーである。ここでは、基板処理装置100全体におけるウェハーフローについて説明した後、装置内の雰囲気管理について説明する。
<5. Operation of substrate processing apparatus>
Next, the operation of the substrate processing apparatus 100 according to the present invention will be described. A semiconductor wafer W to be processed in the substrate processing apparatus 100 is a semiconductor wafer after ion implantation. Here, after describing the wafer flow in the entire substrate processing apparatus 100, the atmosphere management in the apparatus will be described.

基板処理装置100では、まず、イオン注入後の半導体ウェハーWがキャリア91に複数枚収容された状態でインデクサ部110上に載置される。そして、受渡ロボット120がキャリア91から半導体ウェハーWを1枚ずつ取り出し、アライメント部130に載置する。   In the substrate processing apparatus 100, first, a plurality of semiconductor wafers W after ion implantation are placed on the indexer unit 110 in a state where a plurality of semiconductor wafers W are accommodated in the carrier 91. Then, the delivery robot 120 takes out the semiconductor wafers W one by one from the carrier 91 and places them on the alignment unit 130.

アライメント部130にて位置決めが行われた半導体ウェハーWは搬送ロボット150の上側の搬送アーム151aにより搬送室170内へと取り出され、搬送ロボット150が加熱処理部160を向くように旋回する。   The semiconductor wafer W positioned by the alignment unit 130 is taken out into the transfer chamber 170 by the transfer arm 151 a on the upper side of the transfer robot 150, and turns so that the transfer robot 150 faces the heat processing unit 160.

搬送ロボット150が加熱処理部160に向くと、下側の搬送アーム151bが加熱処理部160から先行する処理済みの半導体ウェハーWを取り出し、上側の搬送アーム151aが未処理の半導体ウェハーWを加熱処理部160へと搬入する。このときに搬送ロボット150は、フラッシュランプ69の長手方向と垂直に搬送アーム151a,151bをスライド移動させる。   When the transfer robot 150 faces the heat processing unit 160, the lower transfer arm 151b takes out the preceding processed semiconductor wafer W from the heat processing unit 160, and the upper transfer arm 151a heats the unprocessed semiconductor wafer W. It carries in to the part 160. At this time, the transfer robot 150 slides the transfer arms 151 a and 151 b perpendicular to the longitudinal direction of the flash lamp 69.

次に、搬送ロボット150は冷却部140に向くように旋回し、下側の搬送アーム151bが処理済の半導体ウェハーWを冷却部140内に載置する。冷却部140にて冷却された半導体ウェハーWは受渡ロボット120によりキャリア91へと返却される。   Next, the transfer robot 150 turns to face the cooling unit 140, and the lower transfer arm 151 b places the processed semiconductor wafer W in the cooling unit 140. The semiconductor wafer W cooled by the cooling unit 140 is returned to the carrier 91 by the delivery robot 120.

加熱処理部160での熱処理動作について簡単に説明しておく。加熱処理部160においては、ウェハ支持部材73および加熱プレート74が図7に示す半導体ウェハーWの搬入・搬出位置に配置された状態にて、搬送ロボット150により開口部66を介して半導体ウェハーWが搬入され、支持ピン70上に載置される。半導体ウェハーWの搬入が完了すれば、開口部66がゲートバルブ68により閉鎖される。しかる後、ウェハ支持部材73および加熱プレート74がモータ40の駆動により図8に示す半導体ウェハーWの熱処理位置まで上昇し、半導体ウェハーWを水平姿勢にて保持する。なお、予め開閉弁80および開閉弁81が開放されてチャンバー65内は窒素ガス雰囲気とされている。   A heat treatment operation in the heat treatment unit 160 will be briefly described. In the heat processing unit 160, the semiconductor wafer W is moved by the transfer robot 150 through the opening 66 in a state where the wafer support member 73 and the heating plate 74 are arranged at the loading / unloading position of the semiconductor wafer W shown in FIG. It is carried in and placed on the support pin 70. When the loading of the semiconductor wafer W is completed, the opening 66 is closed by the gate valve 68. Thereafter, the wafer support member 73 and the heating plate 74 are raised to the heat treatment position of the semiconductor wafer W shown in FIG. 8 by driving the motor 40, and hold the semiconductor wafer W in a horizontal posture. The opening / closing valve 80 and the opening / closing valve 81 are opened in advance, and the inside of the chamber 65 is in a nitrogen gas atmosphere.

ウェハ支持部材73および加熱プレート74は、加熱プレート74に内蔵されたヒータの作用により予め所定温度に加熱されている。このため、ウェハ支持部材73および加熱プレート74が半導体ウェハーWの熱処理位置まで上昇した状態においては、半導体ウェハーWが加熱状態にあるウェハ支持部材73と接触することにより予備加熱され、半導体ウェハーWの温度が次第に上昇する。   Wafer support member 73 and heating plate 74 are heated to a predetermined temperature in advance by the action of a heater built in heating plate 74. For this reason, in a state where the wafer support member 73 and the heating plate 74 are raised to the heat treatment position of the semiconductor wafer W, the semiconductor wafer W is preheated by coming into contact with the wafer support member 73 in a heated state, and the semiconductor wafer W The temperature gradually increases.

この状態においては、半導体ウェハーWはウェハ支持部材73を介して継続して加熱される。そして、半導体ウェハーWの温度上昇時には、図示しない加熱プレート74内部の温度センサにより、半導体ウェハーWの表面温度が予備加熱温度T1になるように加熱プレート74の内部温度をモニタし、設定温度に到達したか否かを常に監視する。   In this state, the semiconductor wafer W is continuously heated via the wafer support member 73. When the temperature of the semiconductor wafer W rises, the internal temperature of the heating plate 74 is monitored by a temperature sensor inside the heating plate 74 (not shown) so that the surface temperature of the semiconductor wafer W becomes the preheating temperature T1, and reaches the set temperature. Always monitor whether or not

なお、この予備加熱温度T1は、例えば200℃ないし600℃程度の温度である。半導体ウェハーWをこの程度の予備加熱温度T1まで加熱したとしても、半導体ウェハーWに打ち込まれたイオンが拡散してしまうことはない。   The preheating temperature T1 is, for example, about 200 ° C. to 600 ° C. Even if the semiconductor wafer W is heated to such a preheating temperature T1, ions implanted into the semiconductor wafer W will not diffuse.

やがて、半導体ウェハーWの表面温度が予備加熱温度T1に到達すると、フラッシュランプ69を点灯してフラッシュ加熱を行う。このフラッシュ加熱工程におけるフラッシュランプ69の点灯時間は、0.1ミリセカンドないし10ミリセカンド程度の時間である。このように、フラッシュランプ69においては、予め蓄えられていた静電エネルギーがこのように極めて短い光パルスに変換されることから、極めて強い閃光が照射されることになる。   Eventually, when the surface temperature of the semiconductor wafer W reaches the preheating temperature T1, the flash lamp 69 is turned on to perform flash heating. The lighting time of the flash lamp 69 in this flash heating process is a time of about 0.1 to 10 milliseconds. Thus, in the flash lamp 69, the electrostatic energy stored in advance is converted into such an extremely short light pulse, so that an extremely strong flash light is irradiated.

このようなフラッシュ加熱により、半導体ウェハーWの表面温度は瞬間的に温度T2に到達する。この温度T2は、1000℃ないし1100℃程度の半導体ウェハーWのイオン活性化処理に必要な温度である。半導体ウェハーWの表面がこのような処理温度T2にまで昇温されることにより、半導体ウェハーW中に打ち込まれたイオンが活性化される。   By such flash heating, the surface temperature of the semiconductor wafer W instantaneously reaches the temperature T2. This temperature T2 is a temperature necessary for the ion activation treatment of the semiconductor wafer W at about 1000 ° C. to 1100 ° C. When the surface of the semiconductor wafer W is heated to such a processing temperature T2, ions implanted into the semiconductor wafer W are activated.

このとき、半導体ウェハーWの表面温度が0.1ミリセカンドないし10ミリセカンド程度の極めて短い時間で処理温度T2まで昇温されることから、半導体ウェハーW中のイオン活性化は短時間で完了する。従って、半導体ウェハーWに打ち込まれたイオンが拡散することはなく、半導体ウェハーWに打ち込まれたイオンのプロファイルがなまるという現象の発生を防止することが可能となる。なお、イオン活性化に必要な時間はイオンの拡散に必要な時間に比較して極めて短いため、0.1ミリセカンドないし10ミリセカンド程度の拡散が生じない短時間であってもイオン活性化は完了する。   At this time, since the surface temperature of the semiconductor wafer W is raised to the processing temperature T2 in an extremely short time of about 0.1 to 10 milliseconds, ion activation in the semiconductor wafer W is completed in a short time. . Therefore, the ions implanted into the semiconductor wafer W do not diffuse, and it is possible to prevent the phenomenon that the profile of the ions implanted into the semiconductor wafer W is lost. Since the time required for ion activation is extremely short compared with the time required for ion diffusion, the ion activation is performed even for a short time in which no diffusion of about 0.1 millisecond to 10 millisecond occurs. Complete.

また、フラッシュランプ69を点灯して半導体ウェハーWを加熱する前に、加熱プレート74を使用して半導体ウェハーWの表面温度を200℃ないし600℃程度の予備加熱温度T1まで加熱していることから、フラッシュランプ69により半導体ウェハーWを1000℃ないし1100℃程度の処理温度T2まで速やかに昇温させることが可能となる。   Further, before the flash lamp 69 is turned on to heat the semiconductor wafer W, the surface temperature of the semiconductor wafer W is heated to the preheating temperature T1 of about 200 ° C. to 600 ° C. using the heating plate 74. The flash lamp 69 makes it possible to quickly raise the temperature of the semiconductor wafer W to the processing temperature T2 of about 1000 ° C. to 1100 ° C.

フラッシュ加熱工程が終了した後に、ウェハ支持部材73および加熱プレート74がモータ40の駆動により図7に示す半導体ウェハーWの搬入・搬出位置まで下降するとともに、ゲートバルブ68により閉鎖されていた開口部66が解放される。そして、支持ピン70上に載置された半導体ウェハーWが搬送ロボット150により搬出される。以上のようにして、一連の熱処理動作が完了する。   After the flash heating process is completed, the wafer support member 73 and the heating plate 74 are lowered to the loading / unloading position of the semiconductor wafer W shown in FIG. 7 by driving the motor 40 and the opening 66 closed by the gate valve 68. Is released. Then, the semiconductor wafer W placed on the support pins 70 is unloaded by the transfer robot 150. As described above, a series of heat treatment operations is completed.

次に、基板処理装置100における雰囲気管理について説明する。ここでは、特にアライメント部130の雰囲気管理ついて説明する。図9は、初期パージの手順を示すフローチャートである。「初期パージ」とは、装置立ち上げ時やメンテナンス完了後に大気雰囲気となっているチャンバー内を窒素ガスを導入して低酸素濃度雰囲気に置換する工程である。   Next, atmosphere management in the substrate processing apparatus 100 will be described. Here, the atmosphere management of the alignment unit 130 will be described in particular. FIG. 9 is a flowchart showing the procedure of the initial purge. “Initial purge” is a process of introducing nitrogen gas into a low oxygen concentration atmosphere in a chamber that is in an air atmosphere after the apparatus is started up or after maintenance is completed.

まず、アライメントチャンバー131に付設された全ゲートバルブ、つまりゲートバルブ181,183を閉鎖してアライメントチャンバー131内を密閉空間とする(ステップS1)。初期パージの場合、この時点では未だアライメントチャンバー131内は大気雰囲気である。   First, all the gate valves attached to the alignment chamber 131, that is, the gate valves 181 and 183 are closed to make the alignment chamber 131 a sealed space (step S1). In the case of the initial purge, the alignment chamber 131 is still in the atmosphere at this time.

次に、コントローラ101がエアーバルブ234を開放して2本の吹き出しチューブ231からアライメントチャンバー131内に毎分合計60Lの大流量にて窒素ガスを供給するとともに、エアーバルブ334を開放してアライメントチャンバー131内の圧力が外部に対して(−0.5KPa)〜(−0.3KPa)となる強排気状態とする(ステップS2)。これにより、アライメントチャンバー131内の全域にわたって吹き出しチューブ231からガス排出口331に向けた窒素ガス流が形成され、アライメントチャンバー131内の大気雰囲気が窒素ガス雰囲気に置換される。   Next, the controller 101 opens the air valve 234 to supply nitrogen gas from the two blow-out tubes 231 into the alignment chamber 131 at a large flow rate of 60 L per minute, and opens the air valve 334 to open the alignment chamber. A strong exhaust state in which the pressure in 131 is (−0.5 KPa) to (−0.3 KPa) with respect to the outside is set (step S <b> 2). As a result, a nitrogen gas flow from the blowing tube 231 toward the gas discharge port 331 is formed over the entire area in the alignment chamber 131, and the air atmosphere in the alignment chamber 131 is replaced with the nitrogen gas atmosphere.

ここで、アライメントチャンバー131の内容積は概ね12L〜15Lである。従って、吹き出しチューブ231からは毎分アライメントチャンバー131の内容積の4倍以上5倍以下の流量にて窒素ガスが供給されることとなる。このような大流量にて窒素ガスを供給するとともに強排気状態とすると、アライメントチャンバー131内の雰囲気置換が迅速に進行する。   Here, the internal volume of the alignment chamber 131 is approximately 12L to 15L. Therefore, nitrogen gas is supplied from the blow-out tube 231 at a flow rate of 4 to 5 times the internal volume of the alignment chamber 131 per minute. When nitrogen gas is supplied at such a large flow rate and a strong exhaust state is set, the atmosphere replacement in the alignment chamber 131 proceeds rapidly.

本実施形態では、アライメントチャンバー131内の酸素濃度が10ppm以下となるを目標にして雰囲気置換を行っている。本発明者等の実験によれば吹き出しチューブ231から毎分アライメントチャンバー131の内容積の4倍以上5倍以下の流量にて窒素ガスを供給するとともに強排気状態とした場合には、エアーバルブ234およびエアーバルブ334を開放してから約2分でアライメントチャンバー131内の酸素濃度が10ppm以下に到達することが判明した。このため、コントローラ101のタイマ104の計時によって窒素ガス大流量および強排気状態としてから(つまりエアーバルブ234およびエアーバルブ334を開放してから)2分が経過するまでその状態を継続する(ステップS3)。   In the present embodiment, the atmosphere replacement is performed with the goal that the oxygen concentration in the alignment chamber 131 is 10 ppm or less. According to the experiments by the present inventors, when nitrogen gas is supplied from the blowing tube 231 at a flow rate of 4 to 5 times the internal volume of the alignment chamber 131 per minute and the exhaust valve is in a strong exhaust state, the air valve 234 is used. It was found that the oxygen concentration in the alignment chamber 131 reached 10 ppm or less in about 2 minutes after the air valve 334 was opened. For this reason, the state is continued until 2 minutes elapses after the nitrogen gas large flow rate and the strong exhaust state are set by the timer 104 of the controller 101 (that is, after the air valve 234 and the air valve 334 are opened) (step S3). ).

そして、窒素ガス大流量および強排気状態を開始してから2分が経過した時点でステップS4に進み、コントローラ101がエアーバルブ234を閉鎖して2本の吹き出しチューブ231からアライメントチャンバー131内に毎分合計15Lの小流量にて窒素ガスを供給するとともに、エアーバルブ334を閉鎖してアライメントチャンバー131内の圧力が外部に対して(−0.2KPa)〜(−0.1KPa)となる弱排気状態とする。一旦アライメントチャンバー131内の酸素濃度が10ppm以下にまで到達した後は、ゲートバルブ181,183を開放しない限り窒素ガス小流量および弱排気状態としてもアライメントチャンバー131内の低酸素濃度雰囲気は維持される。   Then, when two minutes have elapsed since the start of the large flow rate of nitrogen gas and the strong exhaust state, the process proceeds to step S4, where the controller 101 closes the air valve 234 and enters the alignment chamber 131 from the two blowing tubes 231. Nitrogen gas is supplied at a small flow rate of 15 L in total, and the air valve 334 is closed so that the pressure in the alignment chamber 131 becomes (−0.2 KPa) to (−0.1 KPa) with respect to the outside. State. Once the oxygen concentration in the alignment chamber 131 reaches 10 ppm or less, the low oxygen concentration atmosphere in the alignment chamber 131 is maintained even if the nitrogen gas is at a low flow rate and a weak exhaust state unless the gate valves 181 and 183 are opened. .

また、図10は、搬送中パージの手順を示すフローチャートである。「搬送中パージ」とは基板処理装置100の稼働中において半導体ウェハーWを搬送するときにチャンバー内を低酸素濃度雰囲気に維持する工程である。   FIG. 10 is a flowchart showing a procedure for purging during conveyance. The “purge during transfer” is a process of maintaining the inside of the chamber in a low oxygen concentration atmosphere when the semiconductor wafer W is transferred while the substrate processing apparatus 100 is in operation.

上述の如く、ゲートバルブ181,183が閉鎖され、アライメントチャンバー131内の酸素濃度が10ppm以下のときにはエアーバルブ234およびエアーバルブ334を閉鎖して窒素ガス小流量および弱排気状態としている(ステップS11)。インデクサ部110からアライメント部130に半導体ウェハーWを搬送するときには、まずインデクサ部110側のゲートバルブ181が開放される(ステップS12)。それとほぼ同時に、コントローラ101がエアーバルブ234を開放して2本の吹き出しチューブ231からアライメントチャンバー131内に毎分合計60Lの大流量にて窒素ガスを供給する(ステップS13)。なお、エアーバルブ334については閉鎖されたままであり、弱排気状態が継続される。すなわち、ゲートバルブ181が開放されているときには、窒素ガス大流量および弱排気状態とされており、大流量にて供給された窒素ガスはガス排出口331から排気されるだけでなく開口136からも吹き出すこととなる。これにより、インデクサ部110からアライメントチャンバー131への大気流入がある程度抑制される。しかしながら、ゲートバルブ181を開放しながらインデクサ部110からの大気流入を完全に防ぐことは不可能であり、アライメントチャンバー131内の酸素濃度は最大7%程度まで上昇する。   As described above, when the gate valves 181 and 183 are closed and the oxygen concentration in the alignment chamber 131 is 10 ppm or less, the air valve 234 and the air valve 334 are closed so that the nitrogen gas has a small flow rate and a weak exhaust state (step S11). . When the semiconductor wafer W is transferred from the indexer unit 110 to the alignment unit 130, first, the gate valve 181 on the indexer unit 110 side is opened (step S12). At substantially the same time, the controller 101 opens the air valve 234 and supplies nitrogen gas from the two blowing tubes 231 into the alignment chamber 131 at a large flow rate of a total of 60 L per minute (step S13). Note that the air valve 334 remains closed and the weak exhaust state is continued. That is, when the gate valve 181 is opened, the nitrogen gas has a large flow rate and a weak exhaust state, and the nitrogen gas supplied at the large flow rate is not only exhausted from the gas exhaust port 331 but also from the opening 136. It will blow out. Thereby, the inflow of air from the indexer unit 110 to the alignment chamber 131 is suppressed to some extent. However, it is impossible to completely prevent the inflow of air from the indexer unit 110 while opening the gate valve 181, and the oxygen concentration in the alignment chamber 131 increases to a maximum of about 7%.

次に、受渡ロボット120が半導体ウェハーWをアライメント部130に搬入してウェハーステージ133上に載置する(ステップS14)。続いて、受渡ロボット120がアライメントチャンバー131から退出した後、インデクサ部110側のゲートバルブ181が閉鎖される(ステップS15)。これにより、アライメントチャンバー131内は再び密閉空間となる。   Next, the delivery robot 120 carries the semiconductor wafer W into the alignment unit 130 and places it on the wafer stage 133 (step S14). Subsequently, after the delivery robot 120 has left the alignment chamber 131, the gate valve 181 on the indexer unit 110 side is closed (step S15). Thereby, the inside of the alignment chamber 131 becomes a sealed space again.

そして、毎分60Lの大流量の窒素ガス供給を継続するとともに、コントローラ101がエアーバルブ334を開放してアライメントチャンバー131内の圧力が外部に対して(−0.5KPa)〜(−0.3KPa)となる強排気状態とする(ステップS16)。これにより、吹き出しチューブ231からは毎分アライメントチャンバー131の内容積の4倍以上5倍以下の流量にて窒素ガスが供給されることとなり、アライメントチャンバー131内の全域にわたって吹き出しチューブ231からガス排出口331に向けた窒素ガス流が形成され、一旦上昇した酸素濃度が再度低下する。   Then, the supply of nitrogen gas at a high flow rate of 60 L / min is continued, and the controller 101 opens the air valve 334 so that the pressure in the alignment chamber 131 is (−0.5 KPa) to (−0.3 KPa) to the outside. ) (Step S16). Thereby, nitrogen gas is supplied from the blowing tube 231 at a flow rate of 4 to 5 times the internal volume of the alignment chamber 131 per minute, and the gas discharging port is discharged from the blowing tube 231 over the entire area in the alignment chamber 131. A nitrogen gas flow toward 331 is formed, and the oxygen concentration once increased decreases again.

ゲートバルブ181を開放したときにある程度酸素濃度が上昇してもアライメントチャンバー131内が完全に大気雰囲気になるわけではないため、吹き出しチューブ231から毎分アライメントチャンバー131の内容積の4倍以上5倍以下の流量にて窒素ガスを供給するとともに強排気状態とすれば、エアーバルブ234およびエアーバルブ334を開放してから約1分でアライメントチャンバー131内が酸素濃度10ppm以下となる低酸素濃度雰囲気が回復する。このため、コントローラ101のタイマ104の計時によって窒素ガス大流量および強排気状態としてから(つまりエアーバルブ334を開放してから)1分が経過するまでその状態を継続する(ステップS17)。   Even if the oxygen concentration rises to some extent when the gate valve 181 is opened, the inside of the alignment chamber 131 does not completely become an atmospheric atmosphere. Therefore, the inner volume of the alignment chamber 131 is 4 to 5 times per minute from the blowing tube 231. If nitrogen gas is supplied at the following flow rate and a strong exhaust state is set, a low oxygen concentration atmosphere in which the oxygen concentration in the alignment chamber 131 becomes 10 ppm or less in about 1 minute after the air valve 234 and the air valve 334 are opened. Recover. For this reason, the state is continued until 1 minute elapses after the nitrogen gas large flow rate and the strong exhaust state are established by the timer 104 of the controller 101 (that is, after the air valve 334 is opened) (step S17).

そして、窒素ガス大流量および強排気状態を開始してから1分が経過した時点でステップS18に進み、コントローラ101がエアーバルブ234を閉鎖して2本の吹き出しチューブ231からアライメントチャンバー131内に毎分合計15Lの小流量にて窒素ガスを供給するとともに、エアーバルブ334を閉鎖してアライメントチャンバー131内の圧力が外部に対して(−0.2KPa)〜(−0.1KPa)となる弱排気状態とする。上述したように、アライメントチャンバー131内の酸素濃度が10ppm以下にまで到達した後は、ゲートバルブ181,183を開放しない限り窒素ガス小流量および弱排気状態としてもアライメントチャンバー131内の低酸素濃度雰囲気は維持される。なお、このような「搬送中パージ」はインデクサ部110とアライメント部130または冷却部140との間で半導体ウェハーWを受け渡すときの手順であって、搬送室170とアライメント部130または冷却部140との間で半導体ウェハーWを受け渡すときには両チャンバー内がいずれも低酸素濃度雰囲気とされているため、窒素ガス小流量および弱排気状態のままゲートバルブを開放してウェハー受け渡しを行う。   Then, when one minute has passed since the start of the large flow rate of nitrogen gas and the strong exhaust state, the process proceeds to step S18, where the controller 101 closes the air valve 234 and enters the alignment chamber 131 from the two blowing tubes 231. Nitrogen gas is supplied at a small flow rate of 15 L in total, and the air valve 334 is closed to weakly exhaust the pressure in the alignment chamber 131 to (−0.2 KPa) to (−0.1 KPa) with respect to the outside. State. As described above, after the oxygen concentration in the alignment chamber 131 reaches 10 ppm or less, the low oxygen concentration atmosphere in the alignment chamber 131 is maintained even if the nitrogen gas flow rate is low and the exhaust state is weak unless the gate valves 181 and 183 are opened. Is maintained. Such “purge during transfer” is a procedure for transferring the semiconductor wafer W between the indexer unit 110 and the alignment unit 130 or the cooling unit 140, and is a transfer chamber 170 and the alignment unit 130 or cooling unit 140. When the semiconductor wafer W is delivered between the two chambers, both chambers are in a low oxygen concentration atmosphere, so that the wafer is delivered by opening the gate valve with the nitrogen gas at a low flow rate and a weak exhaust state.

以上のように、アライメントチャンバー131内に窒素ガスを供給して低酸素濃度雰囲気に置換するときに、吹き出しチューブ231から毎分アライメントチャンバー131の内容積の4倍以上5倍以下の大流量にて窒素ガスを供給するとともに強排気状態とすれば約2分程度の短時間にてアライメントチャンバー131内を酸素濃度が10ppm以下の低酸素濃度雰囲気に置換することができる。なお、毎分の窒素ガス供給量をアライメントチャンバー131の内容積の4倍以上5倍以下としているのは、4倍未満だと長時間を要することとなり、また5倍を超えると供給量が過大となってアライメントチャンバー131内の風圧が高まり部品等に大きな負荷を与えることとなるためである。   As described above, when nitrogen gas is supplied into the alignment chamber 131 and replaced with a low oxygen concentration atmosphere, the flow rate from the blowing tube 231 is 4 to 5 times the internal volume of the alignment chamber 131 per minute. If nitrogen gas is supplied and a strong exhaust state is set, the alignment chamber 131 can be replaced with a low oxygen concentration atmosphere having an oxygen concentration of 10 ppm or less in a short time of about 2 minutes. Note that the amount of nitrogen gas supplied per minute is 4 to 5 times the internal volume of the alignment chamber 131. If it is less than 4 times, it takes a long time, and if it exceeds 5 times, the supply amount is excessive. This is because the wind pressure in the alignment chamber 131 is increased and a large load is applied to the components.

また、アライメントチャンバー131からのガス排気には真空ポンプを使用せずに工場の排気ユーティリティ337を利用しているため、装置構成を安価なものとすることができ、しかもアライメントチャンバー131内の部品等も耐圧構造とする必要がない。   Further, since the exhaust utility 337 of the factory is used for exhausting the gas from the alignment chamber 131 without using a vacuum pump, the apparatus configuration can be made inexpensive, and the components in the alignment chamber 131 can be reduced. There is no need for a pressure-resistant structure.

そして、アライメントチャンバー131内の酸素濃度が10ppm以下にまで到達した後は、吹き出しチューブ231から毎分アライメントチャンバー131の内容積の4倍未満の小流量にて窒素ガスを供給するとともに弱排気状態とすることにより、アライメントチャンバー131内の低酸素濃度雰囲気を維持しつつ窒素ガスの消費量を抑制している。   Then, after the oxygen concentration in the alignment chamber 131 reaches 10 ppm or less, nitrogen gas is supplied from the blowing tube 231 at a small flow rate less than four times the internal volume of the alignment chamber 131 per minute and a weak exhaust state is established. By doing so, consumption of nitrogen gas is suppressed while maintaining a low oxygen concentration atmosphere in the alignment chamber 131.

このような雰囲気管理は冷却部140においても全く同様に行われる。すなわち、冷却部140のチャンバー内に窒素ガスを供給して低酸素濃度雰囲気に置換するときに、毎分チャンバー内容積の4倍以上5倍以下の大流量にて窒素ガスを供給するとともに強排気状態としている。このようにすることによって、雰囲気置換を開始してから約2分程度の短時間にてチャンバー内を酸素濃度が10ppm以下の低酸素濃度雰囲気に置換することができる。そして、チャンバー131内の酸素濃度が10ppm以下にまで到達した後は、毎分チャンバー内容積の4倍未満の小流量にて窒素ガスを供給するとともに弱排気状態とすることにより、チャンバー内の低酸素濃度雰囲気を維持しつつ窒素ガスの消費量を抑制している。   Such atmosphere management is performed in the cooling unit 140 in the same manner. That is, when nitrogen gas is supplied into the chamber of the cooling unit 140 and replaced with a low oxygen concentration atmosphere, nitrogen gas is supplied at a large flow rate of 4 to 5 times the chamber volume per minute and strong exhaust is performed. State. By doing so, the inside of the chamber can be replaced with a low oxygen concentration atmosphere having an oxygen concentration of 10 ppm or less in a short time of about 2 minutes after the start of the atmosphere replacement. Then, after the oxygen concentration in the chamber 131 reaches 10 ppm or less, nitrogen gas is supplied at a small flow rate less than 4 times the volume of the chamber per minute and the exhaust gas is in a weakly exhausted state. The consumption of nitrogen gas is suppressed while maintaining an oxygen concentration atmosphere.

また、搬送室170の雰囲気管理については、窒素ガス大流量および強排気状態として雰囲気置換を行って室内酸素濃度が10ppm以下となった後に窒素ガス小流量および弱排気状態に切り替える手順は上記と同じであるが、搬送室170の内容積は165Lと比較的大きい。一方、搬送室170の吹き出しチューブ271から大流量にて窒素ガスを供給するときには毎分合計80Lの流量である。このため、雰囲気置換を開始してから搬送室170内の酸素濃度が10ppm以下に到達するまでに約20分程度を要する。搬送室170においても吹き出しチューブ271から毎分約800Lの流量にて窒素ガスを供給するとともに強排気状態とすれば約2分程度の短時間にて搬送室170内を酸素濃度が10ppm以下の低酸素濃度雰囲気に置換することができる。但し、毎分約800Lという相当な大流量にて窒素ガスを供給する場合には、ガス配管やマスフローメーターをそれに対応したものにするとともに搬送ロボット150も大きな風圧に耐えられる構造のものにする必要がある。   As for the atmosphere management of the transfer chamber 170, the procedure for switching to the nitrogen gas small flow rate and the weak exhaust state after the atmosphere substitution is performed with the nitrogen gas large flow rate and the strong exhaust state and the indoor oxygen concentration becomes 10 ppm or less is the same as above. However, the internal volume of the transfer chamber 170 is relatively large at 165L. On the other hand, when nitrogen gas is supplied at a large flow rate from the blowing tube 271 of the transfer chamber 170, the flow rate is 80 L in total per minute. For this reason, it takes about 20 minutes for the oxygen concentration in the transfer chamber 170 to reach 10 ppm or less after the atmosphere replacement is started. Also in the transfer chamber 170, if nitrogen gas is supplied from the blow-out tube 271 at a flow rate of about 800 L / min and a strong exhaust state is set, the oxygen concentration in the transfer chamber 170 is as low as 10 ppm or less in a short time of about 2 minutes. It can be replaced with an oxygen concentration atmosphere. However, when supplying nitrogen gas at a considerably large flow rate of about 800 L / min, it is necessary to make the gas piping and mass flow meter compatible with it and make the transport robot 150 have a structure capable of withstanding a large wind pressure. There is.

一方、加熱処理部160においても、チャンバー65内に毎分約40Lの大流量にて窒素ガスを供給することと毎分約30Lの小流量にて窒素ガスを供給することとが切り替えて行われる。但し、加熱処理部160では熱処理プロセスに応じたガス供給がなされるため上記とは異なる雰囲気管理となる。   On the other hand, in the heat treatment unit 160, the supply of nitrogen gas into the chamber 65 at a high flow rate of about 40 L / min and the supply of nitrogen gas at a low flow rate of about 30 L / min are switched. . However, since the gas is supplied according to the heat treatment process in the heat treatment unit 160, the atmosphere management is different from the above.

また、上述した通り、各部のチャンバー内の酸素濃度が10ppm以下に到達した後は窒素ガス小流量および弱排気状態としており、それぞれのチャンバーへの窒素ガス供給量はアライメント部130が毎分15L、冷却部140が毎分25L、搬送室170が毎分30L、加熱処理部160が毎分30Lである。半導体ウェハーWに対する搬送を含む定常処理を行っているときに、各部のチャンバーへの窒素ガス供給量をこのように調整するとともに工場排気ユーティリティ337を使用した弱排気状態とすると、いずれのチャンバーも外部に対して(−0.15KPa)までの微負圧となり、NH3やN2O等のガスが外部にリークするおそれがない。 Further, as described above, after the oxygen concentration in the chamber of each part reaches 10 ppm or less, the nitrogen gas has a small flow rate and a weak exhaust state, and the nitrogen gas supply amount to each chamber is 15 L / min. The cooling unit 140 is 25 L / min, the transfer chamber 170 is 30 L / min, and the heat treatment unit 160 is 30 L / min. When the nitrogen gas supply amount to the respective chambers is adjusted in this way and a weak exhaust state using the factory exhaust utility 337 is performed during steady processing including transfer to the semiconductor wafer W, all chambers are external. On the other hand, a slight negative pressure up to (−0.15 KPa) is obtained, and there is no possibility that gases such as NH 3 and N 2 O leak to the outside.

さらに、各部のチャンバーへの窒素ガス供給量を上記のように調整するとともに工場排気ユーティリティ337を使用した弱排気状態とすると、各部のチャンバー間の差圧が0.1KPa以下と十分に小さくすることができ、特別な圧力調整機構にて圧調整を行うことなくそのままチャンバー間のゲートバルブを開放しても差圧による気体移動に起因したパーティクルの舞い上がりを防止することができる。   Furthermore, if the nitrogen gas supply amount to the chambers of each part is adjusted as described above and a weak exhaust state using the factory exhaust utility 337 is used, the differential pressure between the chambers of each part should be sufficiently reduced to 0.1 KPa or less. Even if the gate valve between the chambers is opened as it is without adjusting the pressure with a special pressure adjusting mechanism, it is possible to prevent particles from rising due to gas movement due to the differential pressure.

<6.変形例>
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明は上記の例に限定されるものではない。例えば、上記各実施形態においては光源5に30本のフラッシュランプ69を備えるようにしていたが、これに限定されずフラッシュランプ69の本数は任意のものとすることができる。
<6. Modification>
While the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above examples. For example, in each of the above embodiments, the light source 5 is provided with 30 flash lamps 69, but the present invention is not limited to this, and the number of flash lamps 69 may be arbitrary.

また、光源5にフラッシュランプ69に代えて他の種類のランプ(例えばハロゲンランプ)を備え、当該ランプからの光照射によって半導体ウェハーWの加熱を行う熱処理装置であっても本発明に係る技術を適用することができる。さらに、CVD装置等の他の枚葉式熱処理装置にも本発明に係る技術を適用することができる。   Further, the technique according to the present invention can be applied to a heat treatment apparatus that includes another type of lamp (for example, a halogen lamp) instead of the flash lamp 69 in the light source 5 and heats the semiconductor wafer W by light irradiation from the lamp. Can be applied. Furthermore, the technique according to the present invention can be applied to other single wafer heat treatment apparatuses such as a CVD apparatus.

また、上記実施の形態では、基板収容部110にキャリア91が2つ載置されるが、キャリア91が1つだけ載置されてもよく、3つ以上であってもよい。また、受渡ロボット120が2つのキャリア91間を移動するようになっているが、受渡ロボット120が2つ設けられてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the two carriers 91 are mounted in the board | substrate accommodating part 110, only one carrier 91 may be mounted and three or more may be sufficient. Further, although the delivery robot 120 moves between the two carriers 91, two delivery robots 120 may be provided.

また、上記実施形態においては、アライメント部130および冷却部140の双方にて毎分チャンバー内容積の4倍以上5倍以下の大流量にて窒素ガスを供給するとともに強排気状態としていたが、いずれか一方にて当該給排気を行うようにしても良い。   In the above embodiment, both the alignment unit 130 and the cooling unit 140 supply nitrogen gas at a large flow rate of 4 to 5 times the chamber internal volume per minute and are in a strong exhaust state. Alternatively, the air supply / exhaust may be performed.

また、上記実施形態においては、半導体ウェハーに光を照射してイオン活性化処理を行うようにしていたが、本発明にかかる基板処理装置による処理対象となる基板は半導体ウェハーに限定されるものではない。例えば、窒化シリコン膜や多結晶シリコン膜等の種々のシリコン膜が形成されたガラス基板に対して本発明にかかる基板処理装置による処理を行っても良い。一例として、CVD法によりガラス基板上に形成した多結晶シリコン膜にシリコンをイオン注入して非晶質化した非晶質シリコン膜を形成し、さらにその上に反射防止膜となる酸化シリコン膜を形成する。この状態で、本発明にかかる基板処理装置により非晶質のシリコン膜の全面に光照射を行い、非晶質のシリコン膜が多結晶化した多結晶シリコン膜を形成することもできる。   In the above embodiment, the semiconductor wafer is irradiated with light to perform the ion activation process. However, the substrate to be processed by the substrate processing apparatus according to the present invention is not limited to the semiconductor wafer. Absent. For example, the glass substrate on which various silicon films such as a silicon nitride film and a polycrystalline silicon film are formed may be processed by the substrate processing apparatus according to the present invention. As an example, an amorphous silicon film made amorphous by ion implantation of silicon into a polycrystalline silicon film formed on a glass substrate by a CVD method is formed, and a silicon oxide film serving as an antireflection film is further formed thereon. Form. In this state, the entire surface of the amorphous silicon film can be irradiated with the substrate processing apparatus according to the present invention to form a polycrystalline silicon film in which the amorphous silicon film is polycrystallized.

また、ガラス基板上に下地酸化シリコン膜、アモルファスシリコンを結晶化したポリシリコン膜を形成し、そのポリシリコン膜にリンやボロン等の不純物をドーピングした構造のTFT基板に対して本発明にかかる基板処理装置により光照射を行い、ドーピング工程で打ち込まれた不純物の活性化を行うこともできる。   Further, a substrate according to the present invention is formed on a TFT substrate having a structure in which a base silicon oxide film and a polysilicon film obtained by crystallizing amorphous silicon are formed on a glass substrate, and the polysilicon film is doped with impurities such as phosphorus and boron. It is also possible to activate the impurities implanted in the doping process by irradiating light with a processing apparatus.

本発明にかかる基板処理装置を示す平面図である。It is a top view which shows the substrate processing apparatus concerning this invention. 本発明にかかる基板処理装置を示す正面図である。It is a front view which shows the substrate processing apparatus concerning this invention. 図1の基板処理装置のアライメント部の概略構成を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows schematic structure of the alignment part of the substrate processing apparatus of FIG. 図1の基板処理装置のアライメント部の概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of the alignment part of the substrate processing apparatus of FIG. 図1の基板処理装置の搬送室の概略構成を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows schematic structure of the conveyance chamber of the substrate processing apparatus of FIG. 図1の基板処理装置の搬送室の概略構成を示す平面図である。It is a top view which shows schematic structure of the conveyance chamber of the substrate processing apparatus of FIG. 図1の基板処理装置の加熱処理部を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the heat processing part of the substrate processing apparatus of FIG. 図1の基板処理装置の加熱処理部を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the heat processing part of the substrate processing apparatus of FIG. 初期パージの手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of an initial purge. 搬送中パージの手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the purge during conveyance.

符号の説明Explanation of symbols

5 光源
65 チャンバー
69 フラッシュランプ
100 基板処理装置
110 インデクサ部
130 アライメント部
131 アライメントチャンバー
140 冷却部
150 搬送ロボット
160 加熱処理部
170 搬送室
181,182,183,184,185 ゲートバルブ
230,270 ガス供給機構
231,271 吹き出しチューブ
232,332 小流量ニードルバルブ
233,333 大流量ニードルバルブ
234,334 エアーバルブ
235,335 マスフローメーター
272 マスフローコントローラ
330,370 ガス排出機構
331,371 ガス排出口
372 オートダンパー
337 排気ユーティリティ
W 半導体ウェハー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 Light source 65 Chamber 69 Flash lamp 100 Substrate processing apparatus 110 Indexer part 130 Alignment part 131 Alignment chamber 140 Cooling part 150 Transfer robot 160 Heat processing part 170 Transfer chamber 181,182,183,184,185 Gate valve 230,270 Gas supply mechanism 231,271 Blowing tube 232,332 Small flow rate needle valve 233,333 Large flow rate needle valve 234,334 Air valve 235,335 Mass flow meter 272 Mass flow controller 330,370 Gas exhaust mechanism 331,371 Gas exhaust port 372 Auto damper 337 Exhaust utility W Semiconductor wafer

Claims (7)

低酸素濃度雰囲気中にて基板に所定の処理を行う基板処理装置であって、
基板を収容して前記所定の処理を施す内容積Vの処理室と、
前記処理室に不活性ガスを供給するガス供給手段と、
前記処理室内からガスを排出するための排出口と、
前記ガス供給手段から供給される不活性ガスの流量を調整する供給流量調整手段と、
を備え、
前記処理室内に不活性ガスを供給して低酸素濃度雰囲気に置換するときに、前記供給流量調整手段は前記ガス供給手段に毎分4V以上5V以下の第1の流量にて不活性ガスを供給させることを特徴とする基板処理装置。
A substrate processing apparatus for performing predetermined processing on a substrate in a low oxygen concentration atmosphere,
A processing chamber having an internal volume V for accommodating the substrate and performing the predetermined processing;
Gas supply means for supplying an inert gas to the processing chamber;
An outlet for discharging gas from the processing chamber;
Supply flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the inert gas supplied from the gas supply means;
With
When supplying an inert gas into the processing chamber and replacing it with a low oxygen concentration atmosphere, the supply flow rate adjusting means supplies the gas supply means with an inert gas at a first flow rate of 4 V to 5 V per minute. A substrate processing apparatus.
請求項1記載の基板処理装置において、
前記処理室から排出されるガスの流量を調整する排気流量調整手段をさらに備え、
前記排出口は、前記排気流量調整手段を介して前記基板処理装置が設置される工場の排気ユーティリティに連通接続されることを特徴とする基板処理装置。
The substrate processing apparatus according to claim 1,
An exhaust flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the gas discharged from the processing chamber;
The substrate processing apparatus, wherein the discharge port is connected to an exhaust utility of a factory where the substrate processing apparatus is installed via the exhaust flow rate adjusting means.
請求項1または請求項2記載の基板処理装置において、
前記第1の流量による不活性ガス供給を開始してから所定時間が経過した後に、前記供給流量調整手段は前記ガス供給手段に毎分4V未満の第2の流量にて不活性ガスを供給させることを特徴とする基板処理装置。
In the substrate processing apparatus of Claim 1 or Claim 2,
After a predetermined time has elapsed since the start of the inert gas supply at the first flow rate, the supply flow rate adjusting means causes the gas supply means to supply an inert gas at a second flow rate of less than 4 V per minute. A substrate processing apparatus.
請求項1から請求項3のいずれかに記載の基板処理装置において、
基板の搬送を行う搬送部と、
前記搬送部に接続され、基板の位置合わせを行うアライメント部と、
前記搬送部に接続され、基板の熱処理を行う熱処理部と、
前記搬送部に接続され、基板の冷却処理を行う冷却部と、
を有し、
前記処理室は、前記アライメント部および/または前記冷却部に設けられていることを特徴とする基板処理装置。
In the substrate processing apparatus in any one of Claims 1-3,
A transport unit for transporting the substrate;
An alignment unit connected to the transport unit and performing alignment of the substrate;
A heat treatment unit connected to the transfer unit and performing a heat treatment of the substrate;
A cooling unit connected to the transfer unit and performing a cooling process on the substrate;
Have
The substrate processing apparatus, wherein the processing chamber is provided in the alignment unit and / or the cooling unit.
基板を収容する内容積Vの処理室内の雰囲気を低酸素濃度雰囲気に置換する雰囲気置換方法であって、
前記処理室に毎分4V以上5V以下の第1の流量にて不活性ガスを供給することを特徴とする雰囲気置換方法。
An atmosphere replacement method for replacing an atmosphere in a processing chamber having an internal volume V for accommodating a substrate with a low oxygen concentration atmosphere,
An atmosphere replacement method, wherein an inert gas is supplied to the processing chamber at a first flow rate of 4 V to 5 V per minute.
請求項5記載の雰囲気置換方法において、
前記処理室が設置される工場の排気ユーティリティを用いて前記処理室からの排気を行うことを特徴とする雰囲気置換方法。
In the atmosphere substitution method according to claim 5,
An atmosphere replacement method, wherein exhaust from the processing chamber is performed using an exhaust utility of a factory where the processing chamber is installed.
請求項5または請求項6記載の雰囲気置換方法において、
前記第1の流量による不活性ガス供給を開始してから所定時間が経過した後に、前記処理室に毎分4V未満の第2の流量にて不活性ガスを供給することを特徴とする雰囲気置換方法。
In the atmosphere substitution method according to claim 5 or 6,
Atmosphere replacement, wherein an inert gas is supplied to the processing chamber at a second flow rate of less than 4 V per minute after a predetermined time has passed since the supply of the inert gas at the first flow rate was started. Method.
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