【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板処理装置に関し、特に、被処理基板の冷却技術に係り、例えば、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）の製造方法において、ＩＣが作り込まれる半導体ウエハ（以下、ウエハという。）に不純物を拡散したり絶縁膜や金属膜等のＣＶＤ膜を形成したりするのに利用して有効なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の基板処理装置が述べられた文献としては、例えば、特許文献１がある。この特許文献１には次の縦型拡散・ＣＶＤ装置が開示されている。すなわち、この縦型拡散・ＣＶＤ装置は、複数枚のウエハを収納したカセット（ウエハキャリア）を収納しウエハを出し入れする気密構造のカセット室と、このカセット室内のカセットとボートとの間でウエハを移載するウエハ移載装置を有するロードロック室（ウエハ移載室）と、このロードロック室内のボートが搬入搬出される反応室（処理室）とを備えており、カセット室とロードロック室との間およびロードロック室と反応室との間がそれぞれ仕切弁を介して接続されており、ロードロック室は真空排気せずに窒素ガスによりロードロック室内の雰囲気が置換されるように構成されている。
【０００３】
【特許文献１】
特公平７−１０１６７５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記した縦型拡散・ＣＶＤ装置においては、高温になった処理済みのウエハは室温まで降温させてからカセットに収納する必要があるため、スループットが低いという問題点がある。すなわち、プロセスチューブからの搬出時における処理済みウエハの温度は約５００〜６００℃であり、この高温度の処理済みウエハをカセットへ収納可能な温度、例えば２５〜６０℃に自然冷却によって降温させるには多大の時間が浪費されるため、スループットが低下してしまう。そこで、ウエハの待機室でもあるウエハ移載室に処理後のウエハを冷却する冷却用ストッカを設置し、処理済みのウエハを冷却用ストッカにおいて強制的に冷却することにより、処理済みウエハの冷却待ち時間を大幅に短縮させて、縦型拡散・ＣＶＤ装置のスループットを高めることが、考えられる。
【０００５】
しかし、ウエハ移載室に冷却用ストッカを設置する場合においては、冷却待ち時間を短縮させることができても、ウエハの待機室であるウエハ移載室内の雰囲気を窒素ガスによってパージするか真空に排気する必要があるために、窒素ガスパージ時間や真空引き時間によるスループットの低下の問題点が残る。
【０００６】
本発明の目的は、スループットを充分に向上させることができる基板処理装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る基板処理装置は、複数枚の基板を処理する処理室と、この処理室に隣接した第一密閉室と、この第一密閉室に隣接した第二密閉室と、この第二密閉室に設備されて前記基板を移載する基板移載装置とを備えており、前記第二密閉室には前記基板を保持する複数の基板保持体が水平に並べられて設置されているとともに、隣合う前記基板保持体の間には遮蔽手段が設置されており、前記基板保持体のそれぞれの近傍にはガスを吹き付けるガス吹出手段が設置されていることを特徴とする。
【０００８】
前記した手段によれば、処理室から搬出された処理済みの基板を処理室に隣接した第二密閉室において強制的に冷却することができるので、処理済みウエハの冷却待ち時間を大幅に短縮することができ、しかも、第一密閉室の減圧および解除の繰り返しを省略することができるので、基板処理装置のスループットを大幅に高めることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【００１０】
本実施の形態において、本発明に係る基板処理装置は、ＩＣの製造方法にあってウエハに不純物を拡散したり絶縁膜や金属膜等のＣＶＤ膜を形成したりする工程に使用されるバッチ式縦形拡散・ＣＶＤ装置（以下、バッチ式ＣＶＤ装置という。）として構成されている。このバッチ式ＣＶＤ装置１においてはウエハ搬送用のキャリアとしてはＦＯＵＰ（front opening unified pod 。以下、ポッドという。）が使用されている。なお、以下の説明において、前後左右は図１を基準とする。すなわち、フロント筐体５１側が前側、その反対側である耐圧筐体３側が後側、ボートエレベータ２０側が左側、その反対側であるシールキャップ２３側が右側とする。
【００１１】
バッチ式ＣＶＤ装置１は略直方体形状に構築された筐体２を備えており、筐体２の下側には大気圧未満の圧力（以下、負圧という。）を維持可能な気密性能を有する筐体（以下、耐圧筐体という。）３が設置されており、この耐圧筐体３によりボートを収納可能な容積を有するロードロック方式の待機室４が形成されている。なお、ロードロック方式とは、ゲートバルブ等の隔離バルブを用いて処理室と搬入搬出室とを隔離し、処理室への空気の流入を防止したり、温度や圧力等の外乱を小さくして処理を安定化させる方式、である。耐圧筐体３の前面壁にはウエハ搬入搬出口５が開設されており、耐圧筐体３の一対の側壁には待機室４へ窒素（Ｎ2 ）ガスを給気するためのガス供給管６と、待機室４を負圧に排気するための排気管７とがそれぞれ接続されている。
【００１２】
図２および図３に示されているように、待機室４の天井壁にはボート搬入搬出口８が開設されており、ボート搬入搬出口８はシャッタ９によって開閉されるように構成されている。耐圧筐体３の上に構築された筐体２の内部にはヒータユニット１０が垂直方向に設置されており、ヒータユニット１０の内部には処理室１１を形成するプロセスチューブ１２が設置されている。プロセスチューブ１２は石英（ＳｉＯ2 ）が使用されて上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されたアウタチューブ１３と、石英または炭化シリコン（ＳｉＣ）が使用されて上下両端が開口した円筒形状に形成されたインナチューブ１４とを備えており、アウタチューブ１３がインナチューブ１４に同心円に被せられている。アウタチューブ１３とインナチューブ１４との間には環状の排気路１５が両者の間隙によって形成されている。プロセスチューブ１２は耐圧筐体３の天井壁の上にマニホールド１６を介して支持されており、マニホールド１６はボート搬入搬出口８に同心円に配置されている。マニホールド１６には処理室１１に原料ガスやパージガス等を導入するためのガス導入管１７と、プロセスチューブ１２の内部を排気するための排気管１８とがそれぞれ接続されており、排気管１８は排気路１５に連通するようになっている。なお、プロセスチューブ１２には熱電対１９が挿入されており、熱電対１９の側温によってヒータユニット１０のフィードバック制御が実施されるようになっている。
【００１３】
待機室４にはボートを昇降させるためのボートエレベータ２０が設置されており、ボートエレベータ２０は送りねじ装置やベローズ等によって構成されている。ボートエレベータ２０の昇降台２１の側面にはアーム２２が水平に突設されており、アーム２２の先端にはシールキャップ２３が水平に据え付けられている。シールキャップ２３はプロセスチューブ１２の炉口になる耐圧筐体３のボート搬入搬出口８を気密シールするように構成されているとともに、ボート２４を垂直に支持するように構成されている。ボート２４は複数枚（例えば、２５枚、５０枚、１００枚、１２５枚、１５０枚ずつ等）のウエハＷをその中心を揃えて水平に支持した状態で、ボートエレベータ２０によるシールキャップ２３の昇降に伴ってプロセスチューブ１２の処理室１１に対して搬入搬出するように構成されている。また、ボート２４はシールキャップ２３に設置されたロータリーアクチュエータ２５によって回転されるように構成されている。
【００１４】
耐圧筐体３の前面壁の中間高さには負圧を維持可能な気密性能を有する第二の耐圧筐体２６が連設されており、この第二の耐圧筐体２６によって第二密閉室としてのウエハ移載室２７が形成されている。ウエハ移載室２７にはウエハ搬入搬出口２８が待機室４側のウエハ搬入搬出口５に対応するように開設されており、ウエハ搬入搬出口２８およびウエハ搬入搬出口５はゲートバルブ２９によって開閉されるように構成されている。ウエハ移載室２７には負圧下でウエハＷを移載するウエハ移載装置３０が水平に設置されており、ウエハ移載装置３０はスカラ形ロボット（selective compliance assembly robot arm 。ＳＣＡＲＡ）によって構成されている。異物がウエハ移載室２７および待機室４に侵入するのを防止するために、ウエハ移載装置３０の駆動部であるモータ３１はウエハ移載室２７の底壁の外部に設置されている。第二の耐圧筐体２６の側壁にはウエハ移載室２７を負圧に排気する排気管３２が接続されている。
【００１５】
ウエハ移載室２７のウエハ移載装置３０と反対側には、基板保持体としての一対のストッカ３３Ａ、３３Ｂが前後に並べられて設置されている。一対のストッカ３３Ａ、３３Ｂはボート２４と同様な構造に構成されており、複数枚のウエハＷを保持溝によって水平に保持するようになっている。ウエハ移載室２７の前側ストッカ３３Ａと後側ストッカ３３Ｂとの間には遮蔽手段としての遮蔽板３４が垂直に設置されており、遮蔽板３４は前側ストッカ３３Ａと後側ストッカ３３Ｂとの間の熱を遮断するように構成されている。前側ストッカ３３Ａおよび後側ストッカ３３Ｂのウエハ移載装置３０と反対側の近傍のそれぞれには、窒素ガスを吹き出す前側ガス吹出管３５Ａおよび後側ガス吹出管３５Ｂが設置されており、前側ガス吹出管３５Ａおよび後側ガス吹出管３５Ｂは前側ストッカ３３Ａおよび後側ストッカ３３Ｂに窒素ガスをそれぞれ吹き付けるように構成されている。
【００１６】
例えば、ガス吹出管は図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示されているように構成することができる。図４（ａ）に示されたガス吹出管は、複数個の円形吹出口が直管に一列に並べられて開設されている。図４（ｂ）に示されたガス吹出管は、複数個の円形吹出口がエルボ管の縦管に一列に並べられて開設されている。なお、吹出口はストッカ３３Ａ、３３Ｂのウエハを装填する位置に合わせて開設してもよい。また、吹出口は四角形でもよい。図４（ｃ）に示されたガス吹出管は、細長いスリット形状の吹出口が直管の略全長にわたって開設されている。図４（ｄ）に示されたガス吹出管は、細長いスリット形状の吹出口がエルボ管の縦管に略全長にわたって開設されている。
【００１７】
第二の耐圧筐体２６の正面壁にはウエハ搬入搬出口３６が開設されており、ウエハ搬入搬出口３６はウエハＷをウエハ移載室２７に対して搬入搬出し得るように構成されている。第二の耐圧筐体２６の正面壁にはポッドオープナ４０が設置されている。ポッドオープナ４０はウエハ搬入搬出口３６に対向するウエハ搬入搬出口４２が開設された筐体４１と、ウエハ搬入搬出口４２を開閉するゲートバルブ４３と、筐体４１の正面に敷設されてウエハ搬入搬出口４５が開設されたベース４４と、ベース４４の正面のウエハ搬入搬出口４５の下端辺に水平に突設されてポッドＰを載置する載置台４６と、載置台４６に載置されたポッドＰのキャップを着脱するキャップ着脱機構４７とを備えており、載置台４６に載置されたポッドＰのキャップをキャップ着脱機構４７によって着脱することにより、ポッドＰのウエハ出し入れ口を開閉するようになっている。
【００１８】
ポッドオープナ４０の前側には大気圧を維持可能な気密性能を有するフロント筐体５１が構築されており、フロント筐体５１によって第三の密閉室としてのポッド保管室５２が形成されている。フロント筐体５１の正面壁にはポッド搬入搬出口５３が開設されており、フロント筐体５１のポッド搬入搬出口５３の手前にはポッドステージ５４が構築されている。ポッドステージ５４にはポッドＰがＲＧＶ等の工程内搬送装置によって供給および排出されるようになっている。フロント筐体５１内の上部には前側ポッド棚５５と後側ポッド棚５６とがそれぞれ設置されており、これらポッド棚５５、５６は複数台のポッドＰを一時的に保管し得るように構成されている。フロント筐体５１の前側部分にはソニアアクチュエータやエレベータおよびスカラ形ロボット等によって構成されたポッド搬送装置５７が設置されており、ポッド搬送装置５７はポッドステージ５４、前後のポッド棚５５、５６およびポッドオープナ４０の載置台４６の間でポッドＰを搬送するように構成されている。
【００１９】
以下、前記構成に係るバッチ式ＣＶＤ装置を使用したＩＣの製造方法における成膜工程を説明する。なお、本実施の形態においては、一台のポッドＰに収納された二十五枚以内のプロダクトウエハＷをバッチ処理（一括処理）する場合について説明する。
【００２０】
成膜すべきプロダクトウエハＷは二十五枚以内がポッドＰに収納された状態で、バッチ式ＣＶＤ装置１のポッドステージ５４へ工程内搬送装置によって搬送されて来る。搬送されて来たポッドＰはポッドステージ５４から前側ポッド棚５５または後側ポッド棚５６の指定された場所にポッド搬送装置５７によって搬送されて保管される。
【００２１】
プロダクトウエハＷが収納されたポッドＰはポッドオープナ４０の載置台４６の上へポッド搬送装置５７によって搬送されて載置される。載置されたポッドＰのキャップがポッドオープナ４０のキャップ着脱機構４７によって取り外され、ポッドＰのウエハ出し入れ口が開放される。また、ウエハ搬入搬出口４２、３６がゲートバルブ４３によって開放される。このとき、ウエハ移載室２７には窒素ガスが充満（窒素ガスパージ）されている。
【００２２】
ポッドＰがポッドオープナ４０により開放されると、ウエハＷはポッドＰからウエハ移載装置３０によってウエハ搬入搬出口４２、３６を通してピックアップされ、ウエハ移載室２７に搬入される。ウエハ移載室２７に搬入されたウエハＷはウエハ移載室２７の一方のストッカである前側ストッカ３３Ａへウエハ移載装置３０によって移載される。ポッドＰの全てのウエハＷが前側ストッカ３３Ａへ移載されて装填（ウエハチャージング）されると、ウエハ搬入搬出口４２、３６がゲートバルブ４３によって閉じられる。ちなみに、空になったポッドＰはポッドオープナ４０の載置台４６からポッド棚５５または５６にポッド搬送装置５７によって一時的に戻される。
【００２３】
ウエハ搬入搬出口４２、３６がゲートバルブ４３によって閉じられると、ウエハ移載室２７は排気管３２によって真空引きされることにより、ウエハ移載室２７の圧力が待機室４の圧力と等しく減圧される。この際、ウエハ移載室２７の容積は待機室４のそれに比べて小さいので、減圧時間は短くて済む。ウエハ移載室２７が待機室４と等しく減圧されると、ウエハ搬入搬出口２８、５がゲートバルブ２９によって開放される。続いて、前側ストッカ３３Ａに装填されたウエハＷがウエハ移載装置３０によってピックアップされて、待機室４にウエハ搬入搬出口２８、５を通じて搬入され、待機室４のボート２４へ移載される。以降、ウエハＷのポッドＰからボート２４へのウエハ移載装置３０による移載作業が繰り返される。この間、ウエハ移載室２７および待機室４は負圧に減圧されているので、装填途中のウエハＷが自然酸化される現象を防止することができる。また、ボート搬入搬出口８がシャッタ９によって閉鎖されることにより、プロセスチューブ１２の高温雰囲気が待機室４に流入することは防止されている。このため、装填途中のウエハＷおよび装填されたウエハＷが高温雰囲気に晒されることはなく、ウエハＷが高温雰囲気に晒されることによる自然酸化等の弊害の派生は防止されることになる。
【００２４】
前側ストッカ３３Ａに装填された全てのウエハＷがボート２４へ装填されると、ボート搬入搬出口８がシャッタ９によって開放される。続いて、シールキャップ２３がボートエレベータ２０の昇降台２１によって上昇されて、図３に想像線で示されているように、シールキャップ２３に支持されたボート２４がプロセスチューブ１２の処理室１１に搬入（ボートローディング）される。ボート２４が上限に達すると、ボート２４を支持したシールキャップ２３の上面の周辺部がボート搬入搬出口８をシール状態に閉塞するため、処理室１１は気密に閉じられた状態になる。このボート２４の処理室１１への搬入に際して、待機室４は負圧に維持されているため、ボート２４の処理室１１への搬入に伴って外部の酸素や水分が処理室１１に侵入することは確実に防止される。しかも、前側ストッカ３３ＡのウエハＷをボート２４に装填した後に、待機室４を真空引きしたり窒素ガスパージしたりせずに、ボート２４を処理室１１へ搬入することができるので、スループットを大幅に向上させることができる。
【００２５】
その後、プロセスチューブ１２の処理室１１は気密に閉じられた状態で、所定の圧力となるように排気管１８によって排気され、ヒータユニット１０によって所定の温度に加熱され、所定の原料ガスがガス導入管１７によって所定の流量だけ供給される。これにより、予め設定された処理条件に対応する所望の膜がウエハＷに形成される。
【００２６】
翻って、前側ストッカ３３Ａに装填された全てのウエハＷがボート２４へ装填されると、ウエハ搬入搬出口２８、５がゲートバルブ２９によって閉鎖され、ウエハ移載室２７がガス吹出管３５Ａ、３５Ｂによって窒素ガスパージされる。一方、次のバッチのプロダクトウエハＷが収納されたポッドＰは、ポッドオープナ４０の載置台４６の上へポッド搬送装置５７によって搬送されて載置される。その後に、載置されたポッドＰのキャップがポッドオープナ４０のキャップ着脱機構４７によって取り外され、ポッドＰのウエハ出し入れ口が開放される。続いて、ウエハ搬入搬出口４２、３６がゲートバルブ４３によって開放される。
【００２７】
ポッドＰがポッドオープナ４０により開放されると、ウエハＷはポッドＰからウエハ移載装置３０によってウエハ搬入搬出口４２、３６を通してピックアップされ、ウエハ移載室２７に搬入される。ウエハ移載室２７に搬入されたウエハＷはウエハ移載室２７の他方のストッカである後側ストッカ３３Ｂへウエハ移載装置３０によって移載される。ポッドＰの全てのウエハＷが後側ストッカ３３Ｂへ移載されて装填されると、ウエハ搬入搬出口４２、３６がゲートバルブ４３によって閉じられる。ウエハ搬入搬出口４２、３６がゲートバルブ４３によって閉じられると、ウエハ移載室２７は排気管３２によって真空引きされることにより、ウエハ移載室２７の圧力が待機室４の圧力と等しく減圧される。以上の次のバッチのポッドＰに対するウエハＷ群の後側ストッカ３３Ｂへの装填ステップおよび窒素ガスパージステップは、前回のバッチの成膜ステップと同時進行することができるので、スループットの低下を防止することができる。
【００２８】
他方、前回のバッチに対するウエハＷに対しての成膜ステップについて設定された処理時間が経過すると、図２および図３に示されているように、ボート２４がボートエレベータ２０によって下降されることにより、処理済みウエハＷを保持したボート２４が待機室４に搬出（ボートアンローディング）される。
【００２９】
ボート２４が待機室４に排出されると、ボート搬入搬出口８がシャッタ９によって閉鎖され、待機室４のウエハ搬入搬出口５がゲートバルブ２９によって開放される。続いて、搬出されたボート２４の処理済みウエハＷがウエハ移載装置３０によって脱装（ディスチャージング）されて、予め減圧されたウエハ移載室２７に搬入され、前側ストッカ３３Ａへ装填される。ボート２４の全ての処理済みウエハＷが前側ストッカ３３Ａへウエハ移載装置３０によって装填されると、続いて、後側ストッカ３３Ｂに予め装填された次のバッチのウエハＷが、ボート２４にウエハ移載装置３０によって移載されて装填される。このようにして、大きな容量を有する待機室４を窒素ガスパージせずに、処理室１１から待機室４に搬出された処理済みウエハＷを待機室４と同圧に減圧されたウエハ移載室２７へ待機室４に搬出された直後に移送して前側ストッカ３３Ａに装填し、続いて、次のバッチのウエハＷをウエハ移載室２７の後側ストッカ３３Ｂから待機室４のボート２４に装填すると、大きな容量を有する待機室４を窒素ガスパージする時間を省略することができるので、スループットを大幅に高めることができる。
【００３０】
後側ストッカ３３Ｂに装填された次のバッチのウエハＷがボート２４へ全て装填されると、ボート搬入搬出口８がシャッタ９によって開放される。続いて、シールキャップ２３がボートエレベータ２０の昇降台２１によって上昇されて、図３に想像線で示されているように、シールキャップ２３に支持されたボート２４がプロセスチューブ１２の処理室１１に搬入される。ボート２４が上限に達すると、ボート２４を支持したシールキャップ２３の上面の周辺部がボート搬入搬出口８をシール状態に閉塞するため、プロセスチューブ１２の処理室１１は気密に閉じられた状態になる。このボート２４の処理室１１への搬入に際しても、待機室４は負圧に維持されているため、ボート２４の処理室１１への搬入に伴って外部の酸素や水分が処理室１１に侵入することは確実に防止される。また、後側ストッカ３３ＢのウエハＷをボート２４に装填した後に、待機室４を真空引きしたり窒素ガスパージしたりせずに、ボート２４を処理室１１へ搬入することができるので、スループットを大幅に向上させることができる。
【００３１】
その後に、前回のバッチのウエハＷに対する場合と同様にして、プロセスチューブ１２の処理室１１は気密に閉じられた状態で、所定の圧力となるように排気管１８によって排気され、ヒータユニット１０によって所定の温度に加熱され、所定の原料ガスがガス導入管１７によって所定の流量だけ供給される。これにより、前回のバッチのウエハＷに対する処理条件に対応する所望の膜がウエハＷに形成される。
【００３２】
他方、後側ストッカ３３Ｂに装填された全てのウエハＷがボート２４へ装填されると、ウエハ搬入搬出口２８、５がゲートバルブ２９によって閉鎖され、冷却媒体としての冷えた新鮮な窒素ガスが前側ストッカ３３Ａに装填された処理済みウエハＷにガス吹出管３５Ａによって直接的に吹き付けられる。この窒素ガスの吹き付けにより、前側ストッカ３３Ａに装填された高温のウエハＷはきわめて効果的に強制冷却される。この前側ストッカ３３Ａに装填された処理済みウエハＷに対する強制冷却時間は、次のバッチに対する成膜ステップの処理時間に対応して充分に確保することができるので、処理済みウエハＷを充分に冷却することができる。しかも、この処理済みウエハＷの強制冷却ステップは次回のバッチのウエハＷについての成膜ステップと同時に進行されていることにより、冷却待ち時間は吸収されることになるため、バッチ式ＣＶＤ装置１の全体としてのスループットを低下させることにはならない。この際、前側ストッカ３３Ａと後側ストッカ３３Ｂとの間には遮蔽板３４が介設されているので、後側ストッカ３３Ｂに装填された処理前のウエハＷが、前側ストッカ３３Ａの処理済みの高温のウエハＷによって加熱されるのを防止することができる。
【００３３】
前側ストッカ３３Ａに装填された処理済みウエハＷが窒素ガスの吹き付けによって強制的に冷却されて、ポッドＰに収納可能な温度（例えば、室温の２５℃）に降温したところで、ウエハ搬入搬出口４２、３６がゲートバルブ４３によって開放される。このとき、ウエハ移載室２７には窒素ガスが充満（窒素ガスパージ）されている。続いて、ポッドオープナ４０の載置台４６に載置された空のポッドＰがポッドオープナ４０のキャップ着脱機構４７によって取り外され、ポッドＰのウエハ出し入れ口が開放される。空のポッドＰが開放されると、前側ストッカ３３Ａの処理済みのウエハＷはポッドオープナ４０の空のポッドＰにウエハ移載装置３０によって収納される。この際、処理済みウエハＷはポッドＰに収納可能な温度に降温されているため、ポッドＰが樹脂によって製作されている場合であっても、処理済みウエハＷをポッドＰに安全に収納することができる。
【００３４】
前側ストッカ３３Ａに装填された処理済みウエハＷがポッドＰに全て収納されると、ポッドＰはポッドオープナ４０のキャップ着脱機構４７によってキャップを装着された後に、載置台４６から前側ポッド棚５５または後側ポッド棚５６にポッド搬送装置５７によって搬送される。その後に、処理済みウエハＷを収納したポッドＰは前側ポッド棚５５または後側ポッド棚５６からポッドステージ５４に搬送され、ポッドステージ５４から次の処理工程へ工程内搬送装置によって搬送されて行く。この処理済みウエハＷの空のポッドＰへの収納作業は、次のバッチのウエハＷに対する成膜ステップの間に同時に進行することができる。
【００３５】
以降、前述した作用が繰り返されて、ウエハＷが例えば２５枚ずつ、バッチ式ＣＶＤ装置１によってバッチ処理されて行く。
【００３６】
前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。
【００３７】
1) プロセスチューブの処理室に隣接した待機室と、この待機室に隣接したウエハ移載室とをゲートバルブによって流体的に隔離するとともに、ウエハ移載室を開閉するゲートバルブを設置することにより、待機室の減圧を常に維持した状態で、ウエハのボートへの装填および脱装を実施することができるので、大きな容量を有する待機室の真空引きおよび窒素ガスパージを省略することにより、バッチ式ＣＶＤ装置のスループットを大幅に向上させることができる。
【００３８】
2) ウエハ移載室に一対のストッカを設置することにより、処理後のウエハをボートから一方のストッカへ移載した後に、他方のストッカの処理前のウエハをボートへ移載することができるので、スループットをより一層向上させることができる。
【００３９】
3) 隣合うストッカの間に遮蔽板を介設することにより、両ストッカ間の輻射熱を遮断することができるので、一方のストッカに装填された処理前のウエハが他方のストッカに装填された処理後の高温のウエハによって加熱されるのを防止することができる。
【００４０】
4) ストッカのそれぞれの近傍にガスを吹き付けるガス吹出管を設置することにより、処理後の高温のウエハに冷えた新鮮なガスを直接的に吹き付けることができるので、熱交換効率を高めることができ、ウエハの降温時間を短縮することができる。
【００４１】
5) ウエハ移載室を窒素ガスパージするための供給源や供給配管をガス吹出管のガス供給源や供給配管に利用することにより、冷却用ガス吹出管のための専用のガス供給源や供給配管を増設しなくても済むために、バッチ式ＣＶＤ装置のイニシャルコストやランニングコスト等の増加を抑制することができる。
【００４２】
6) ウエハ移載室のストッカに対するウエハの装填および脱装を前回のバッチのウエハに対する成膜ステップと同時に進行させることにより、ウエハの装填時間、脱装時間および冷却待ち時間を吸収させることができるので、バッチ式ＣＶＤ装置のスループットの低下を防止することができる。
【００４３】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
【００４４】
例えば、ストッカにはプロダクトウエハだけを装填するに限らず、ダミーウエハをも装填してもよい。
【００４５】
前記実施の形態ではバッチ式ＣＶＤ装置の場合について説明したが、本発明はこれに限らず、基板処理装置全般に適用することができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、処理済みウエハを強制的に冷却することができるため、処理済みウエハの冷却待ち時間を大幅に短縮することができ、また、処理室に隣接した第二密閉室の減圧および解除の繰り返しを省略することができるので、基板処理装置のスループットを高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であるバッチ式ＣＶＤ装置を示す平面断面図である。
【図２】側面断面図である。
【図３】図１のIII-III 線に沿う断面図である。
【図４】ガス吹出管の変形例を示す各斜視図である。
【符号の説明】Ｗ…ウエハ（基板）、１…バッチ式ＣＶＤ装置（基板処理装置）、２…筐体、３…耐圧筐体、４…待機室（第一密閉室）、５…ウエハ搬入搬出口、６…ガス供給管、７…排気管、８…ボート搬入搬出口、９…シャッタ、１０…ヒータユニット、１１…処理室、１２…プロセスチューブ、１３…アウタチューブ、１４…インナチューブ、１５…排気路、１６…マニホールド、１７…ガス導入管、１８…排気管、１９…熱電対、２０…ボートエレベータ、２１…昇降台、２２…アーム、２３…シールキャップ、２４…ボート、２５…ロータリーアクチュエータ、２６…耐圧筐体、２７…ウエハ移載室（第二密閉室）、２８…ウエハ搬入搬出口、２９…ゲートバルブ、３０…ウエハ移載装置、３１…モータ、３２…排気管、３３Ａ、３３Ｂ…ストッカ（基板保持体）、３４…遮蔽板（遮蔽手段）、３５Ａ、３５Ｂ…ガス吹出管（ガス吹出手段）、３６…ウエハ搬入搬出口、４０…ポッドオープナ、４１…筐体、４２…ウエハ搬入搬出口、４３…ゲートバルブ、４４…ベース、４５…ウエハ搬入搬出口、４６…載置台、４７…キャップ着脱機構、５１…フロント筐体、５２…ポッド保管室、５３…ポッド搬入搬出口、５４…ポッドステージ、５５、５６…ポッド棚、５７…ポッド搬送装置。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate processing apparatus, and more particularly to a cooling technique for a substrate to be processed. For example, in a manufacturing method of a semiconductor integrated circuit device (hereinafter referred to as an IC), a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) in which an IC is fabricated. )) Is effective for diffusing impurities or forming a CVD film such as an insulating film or a metal film.
[0002]
[Prior art]
As a document describing this type of conventional substrate processing apparatus, for example, there is Patent Document 1. This Patent Document 1 discloses the following vertical diffusion / CVD apparatus. That is, this vertical diffusion / CVD apparatus stores a cassette (wafer carrier) containing a plurality of wafers and stores a wafer between the cassette and the boat in an airtight structure for storing and removing the wafers. A load lock chamber (wafer transfer chamber) having a wafer transfer device for transfer, and a reaction chamber (processing chamber) into which a boat in the load lock chamber is loaded and unloaded; a cassette chamber, a load lock chamber, And the load lock chamber and the reaction chamber are connected to each other through a gate valve, and the load lock chamber is configured to replace the atmosphere in the load lock chamber with nitrogen gas without evacuation. Yes.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. 7-101675
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The above-described vertical diffusion / CVD apparatus has a problem that throughput is low because a processed wafer that has been heated needs to be cooled to room temperature and then stored in a cassette. That is, the temperature of the processed wafer at the time of unloading from the process tube is about 500 to 600 ° C., and this high temperature processed wafer is lowered by natural cooling to a temperature that can be stored in the cassette, for example, 25 to 60 ° C. Since a great deal of time is wasted, throughput is reduced. Therefore, a cooling stocker that cools the processed wafer is installed in the wafer transfer chamber, which is also a wafer standby chamber, and the processed wafer is forcibly cooled in the cooling stocker, thereby waiting for cooling of the processed wafer. It is conceivable to significantly shorten the time and increase the throughput of the vertical diffusion / CVD apparatus.
[0005]
However, when a cooling stocker is installed in the wafer transfer chamber, the atmosphere in the wafer transfer chamber, which is a wafer standby chamber, can be purged with nitrogen gas or evacuated even if the cooling waiting time can be shortened. Since it is necessary to evacuate, there remains a problem of a decrease in throughput due to a nitrogen gas purge time and a vacuuming time.
[0006]
An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of sufficiently improving the throughput.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A substrate processing apparatus according to the present invention includes a processing chamber for processing a plurality of substrates, a first sealed chamber adjacent to the processing chamber, a second sealed chamber adjacent to the first sealed chamber, and the second sealed chamber. And a substrate transfer device that is installed in a chamber and transfers the substrate, and a plurality of substrate holders that hold the substrate are horizontally arranged in the second sealed chamber, A shielding means is installed between the adjacent substrate holders, and gas blowing means for blowing gas is installed in the vicinity of each of the substrate holders.
[0008]
According to the above-described means, the processed substrate unloaded from the processing chamber can be forcibly cooled in the second sealed chamber adjacent to the processing chamber, so that the waiting time for cooling the processed wafer is greatly reduced. In addition, since the repetition of decompression and release of the first sealed chamber can be omitted, the throughput of the substrate processing apparatus can be significantly increased.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0010]
In this embodiment, the substrate processing apparatus according to the present invention is a batch type used in a process of diffusing impurities on a wafer or forming a CVD film such as an insulating film or a metal film in an IC manufacturing method. It is configured as a vertical diffusion / CVD apparatus (hereinafter referred to as a batch type CVD apparatus). In the batch type CVD apparatus 1, a FOUP (front opening unified pod, hereinafter referred to as a pod) is used as a carrier for wafer transfer. In the following description, front, rear, left and right are based on FIG. That is, the front housing 51 side is the front side, the pressure-resistant housing 3 side, which is the opposite side, is the rear side, the boat elevator 20 side is the left side, and the seal cap 23 side, which is the opposite side, is the right side.
[0011]
The batch type CVD apparatus 1 includes a housing 2 constructed in a substantially rectangular parallelepiped shape, and has a hermetic performance capable of maintaining a pressure below atmospheric pressure (hereinafter referred to as negative pressure) on the lower side of the housing 2. A casing 3 (hereinafter referred to as a pressure-resistant casing) 3 is installed, and a load-lock type standby chamber 4 having a volume capable of storing a boat is formed by the pressure-resistant casing 3. Note that the load lock method uses an isolation valve such as a gate valve to isolate the processing chamber from the loading / unloading chamber to prevent inflow of air into the processing chamber and to reduce disturbances such as temperature and pressure. This is a method for stabilizing the processing. A wafer loading / unloading port 5 is opened on the front wall of the pressure-resistant housing 3, and nitrogen (N 2 ) A gas supply pipe 6 for supplying gas and an exhaust pipe 7 for exhausting the standby chamber 4 to a negative pressure are connected to each other.
[0012]
As shown in FIGS. 2 and 3, a boat loading / unloading port 8 is opened on the ceiling wall of the waiting room 4, and the boat loading / unloading port 8 is configured to be opened and closed by a shutter 9. . A heater unit 10 is installed in the vertical direction inside the casing 2 constructed on the pressure-resistant casing 3, and a process tube 12 forming a processing chamber 11 is installed inside the heater unit 10. . The process tube 12 is made of quartz (SiO 2 2 The outer tube 13 is formed in a cylindrical shape whose upper end is closed and the lower end is opened, and the inner tube 14 is formed in a cylindrical shape using quartz or silicon carbide (SiC) and opened at both upper and lower ends. The outer tube 13 is concentrically covered with the inner tube 14. An annular exhaust passage 15 is formed between the outer tube 13 and the inner tube 14 by a gap therebetween. The process tube 12 is supported on the ceiling wall of the pressure-resistant housing 3 via a manifold 16, and the manifold 16 is concentrically arranged at the boat loading / unloading port 8. A gas introduction pipe 17 for introducing a raw material gas, a purge gas, and the like into the processing chamber 11 and an exhaust pipe 18 for exhausting the inside of the process tube 12 are connected to the manifold 16. The exhaust pipe 18 is exhausted. It communicates with the road 15. A thermocouple 19 is inserted into the process tube 12, and feedback control of the heater unit 10 is performed by the side temperature of the thermocouple 19.
[0013]
The waiting room 4 is provided with a boat elevator 20 for raising and lowering the boat, and the boat elevator 20 is constituted by a feed screw device, a bellows or the like. An arm 22 is horizontally provided on the side surface of the elevator 21 of the boat elevator 20, and a seal cap 23 is horizontally installed at the tip of the arm 22. The seal cap 23 is configured to hermetically seal the boat loading / unloading port 8 of the pressure-resistant housing 3 that serves as the furnace port of the process tube 12 and is configured to support the boat 24 vertically. The boat 24 moves up and down the seal cap 23 by the boat elevator 20 in a state where a plurality of wafers W (for example, 25, 50, 100, 125, 150, etc.) are horizontally supported with their centers aligned. Accordingly, the process tube 12 is configured to be carried into and out of the processing chamber 11. Further, the boat 24 is configured to be rotated by a rotary actuator 25 installed on the seal cap 23.
[0014]
A second pressure-resistant casing 26 having airtightness capable of maintaining a negative pressure is connected to the middle height of the front wall of the pressure-resistant casing 3, and the second sealed chamber is provided by the second pressure-resistant casing 26. A wafer transfer chamber 27 is formed. In the wafer transfer chamber 27, a wafer carry-in / out port 28 is opened so as to correspond to the wafer carry-in / out port 5 on the standby chamber 4 side, and the wafer carry-in / out port 28 and the wafer carry-in / out port 5 are opened and closed by a gate valve 29. It is configured to be. In the wafer transfer chamber 27, a wafer transfer device 30 for transferring the wafer W under a negative pressure is horizontally installed, and the wafer transfer device 30 is configured by a SCARA robot (selective compliance assembly robot arm). ing. In order to prevent foreign matter from entering the wafer transfer chamber 27 and the standby chamber 4, a motor 31 that is a drive unit of the wafer transfer device 30 is installed outside the bottom wall of the wafer transfer chamber 27. An exhaust pipe 32 that exhausts the wafer transfer chamber 27 to a negative pressure is connected to the side wall of the second pressure-resistant housing 26.
[0015]
On the opposite side of the wafer transfer chamber 27 from the wafer transfer device 30, a pair of stockers 33 </ b> A and 33 </ b> B serving as substrate holders are arranged side by side. The pair of stockers 33A and 33B are configured in the same structure as the boat 24, and hold a plurality of wafers W horizontally by holding grooves. A shielding plate 34 as a shielding means is vertically installed between the front stocker 33A and the rear stocker 33B of the wafer transfer chamber 27, and the shielding plate 34 is provided between the front stocker 33A and the rear stocker 33B. It is configured to block heat. A front gas outlet pipe 35A and a rear gas outlet pipe 35B for blowing out nitrogen gas are installed in the vicinity of the front stocker 33A and the rear stocker 33B on the opposite side of the wafer transfer device 30, respectively. The 35A and the rear gas outlet pipe 35B are configured to blow nitrogen gas to the front stocker 33A and the rear stocker 33B, respectively.
[0016]
For example, the gas blowing pipe can be configured as shown in FIGS. 4 (a), (b), (c), and (d). The gas outlet pipe shown in FIG. 4 (a) is opened by arranging a plurality of circular outlets in a straight line. The gas outlet pipe shown in FIG. 4 (b) is opened with a plurality of circular outlets arranged in a line on the vertical pipe of the elbow pipe. In addition, you may open a blower outlet according to the position which loads the wafer of stocker 33A, 33B. The air outlet may be square. In the gas blowing pipe shown in FIG. 4 (c), an elongated slit-shaped blowing outlet is opened over substantially the entire length of the straight pipe. In the gas outlet pipe shown in FIG. 4 (d), an elongated slit-shaped outlet is formed in the vertical pipe of the elbow pipe over substantially the entire length.
[0017]
A wafer loading / unloading port 36 is opened on the front wall of the second pressure-resistant casing 26, and the wafer loading / unloading port 36 is configured to load / unload the wafer W into / from the wafer transfer chamber 27. . A pod opener 40 is installed on the front wall of the second pressure-resistant casing 26. The pod opener 40 includes a housing 41 having a wafer loading / unloading opening 42 facing the wafer loading / unloading port 36, a gate valve 43 for opening / closing the wafer loading / unloading port 42, and a wafer loading / unloading laid on the front of the housing 41. A base 44 having a loading / unloading port 45, a mounting table 46 that horizontally projects from the lower end side of the wafer loading / unloading port 45 in front of the base 44, and a mounting table 46 on which the pod P is mounted. A cap attaching / detaching mechanism 47 for attaching / detaching the cap of the pod P is provided. By attaching / detaching the cap of the pod P mounted on the mounting table 46 by the cap attaching / detaching mechanism 47, the wafer loading / unloading port of the pod P is opened and closed. It has become.
[0018]
A front casing 51 having an airtight performance capable of maintaining atmospheric pressure is constructed on the front side of the pod opener 40, and a pod storage chamber 52 as a third sealed chamber is formed by the front casing 51. A pod loading / unloading port 53 is opened on the front wall of the front housing 51, and a pod stage 54 is constructed in front of the pod loading / unloading port 53 of the front housing 51. The pod P is supplied to and discharged from the pod stage 54 by an in-process transfer device such as RGV. A front pod shelf 55 and a rear pod shelf 56 are respectively installed in the upper portion of the front casing 51, and these pod shelves 55 and 56 are configured to temporarily store a plurality of pods P. ing. A pod transfer device 57 configured by a sonia actuator, an elevator, a SCARA robot, or the like is installed in the front portion of the front casing 51. The pod transfer device 57 includes a pod stage 54, front and rear pod shelves 55 and 56, and a pod. The pod P is transported between the mounting tables 46 of the opener 40.
[0019]
Hereinafter, a film forming process in an IC manufacturing method using the batch type CVD apparatus according to the above configuration will be described. In the present embodiment, a case will be described in which batch processing (batch processing) of up to 25 product wafers W stored in one pod P is described.
[0020]
The product wafers W to be deposited are transported to the pod stage 54 of the batch type CVD apparatus 1 by the in-process transport device in a state where up to 25 product wafers are stored in the pod P. The pod P that has been transported is transported from the pod stage 54 to a designated place on the front pod shelf 55 or the rear pod shelf 56 by the pod transport device 57 and stored.
[0021]
The pod P in which the product wafer W is stored is transferred and mounted on the mounting table 46 of the pod opener 40 by the pod transfer device 57. The cap of the placed pod P is removed by the cap attaching / detaching mechanism 47 of the pod opener 40, and the wafer loading / unloading port of the pod P is opened. Further, the wafer loading / unloading ports 42 and 36 are opened by the gate valve 43. At this time, the wafer transfer chamber 27 is filled with nitrogen gas (nitrogen gas purge).
[0022]
When the pod P is opened by the pod opener 40, the wafer W is picked up from the pod P by the wafer transfer device 30 through the wafer loading / unloading ports 42 and 36 and loaded into the wafer transfer chamber 27. The wafer W loaded into the wafer transfer chamber 27 is transferred by the wafer transfer device 30 to the front stocker 33A, which is one stocker of the wafer transfer chamber 27. When all the wafers W in the pod P are transferred to the front stocker 33A and loaded (wafer charging), the wafer loading / unloading ports 42 and 36 are closed by the gate valve 43. Incidentally, the empty pod P is temporarily returned from the mounting table 46 of the pod opener 40 to the pod shelf 55 or 56 by the pod transfer device 57.
[0023]
When the wafer loading / unloading ports 42 and 36 are closed by the gate valve 43, the wafer transfer chamber 27 is evacuated by the exhaust pipe 32, whereby the pressure of the wafer transfer chamber 27 is reduced to be equal to the pressure of the standby chamber 4. The At this time, since the volume of the wafer transfer chamber 27 is smaller than that of the standby chamber 4, the decompression time can be short. When the wafer transfer chamber 27 is decompressed in the same manner as the standby chamber 4, the wafer loading / unloading ports 28 and 5 are opened by the gate valve 29. Subsequently, the wafer W loaded in the front stocker 33 </ b> A is picked up by the wafer transfer device 30, loaded into the standby chamber 4 through the wafer loading / unloading ports 28, 5, and transferred to the boat 24 in the standby chamber 4. Thereafter, the transfer operation of the wafer W from the pod P to the boat 24 by the wafer transfer device 30 is repeated. During this time, since the wafer transfer chamber 27 and the standby chamber 4 are depressurized to a negative pressure, it is possible to prevent a phenomenon in which the wafer W being loaded is naturally oxidized. Further, since the boat loading / unloading port 8 is closed by the shutter 9, the high temperature atmosphere of the process tube 12 is prevented from flowing into the standby chamber 4. For this reason, the wafer W in the middle of loading and the loaded wafer W are not exposed to the high temperature atmosphere, and the derivation of harmful effects such as natural oxidation due to the exposure of the wafer W to the high temperature atmosphere is prevented.
[0024]
When all the wafers W loaded in the front stocker 33A are loaded into the boat 24, the boat loading / unloading port 8 is opened by the shutter 9. Subsequently, the seal cap 23 is raised by the elevator 21 of the boat elevator 20, and the boat 24 supported by the seal cap 23 enters the processing chamber 11 of the process tube 12 as indicated by an imaginary line in FIG. 3. Carry in (boat loading). When the boat 24 reaches the upper limit, the periphery of the upper surface of the seal cap 23 that supports the boat 24 closes the boat loading / unloading port 8 in a sealed state, so that the processing chamber 11 is hermetically closed. When the boat 24 is loaded into the processing chamber 11, the standby chamber 4 is maintained at a negative pressure, so that external oxygen and moisture enter the processing chamber 11 as the boat 24 is loaded into the processing chamber 11. Is definitely prevented. Moreover, after loading the wafer W of the front stocker 33A into the boat 24, the boat 24 can be loaded into the processing chamber 11 without evacuating the standby chamber 4 or purging with nitrogen gas, so that the throughput is greatly increased. Can be improved.
[0025]
Thereafter, the processing chamber 11 of the process tube 12 is closed in an airtight manner, is exhausted by the exhaust pipe 18 so as to have a predetermined pressure, heated to a predetermined temperature by the heater unit 10, and a predetermined source gas is introduced into the gas. A predetermined flow rate is supplied by the pipe 17. As a result, a desired film corresponding to preset processing conditions is formed on the wafer W.
[0026]
In turn, when all the wafers W loaded in the front stocker 33A are loaded into the boat 24, the wafer loading / unloading ports 28 and 5 are closed by the gate valve 29, and the wafer transfer chamber 27 is filled with the gas blowing pipes 35A and 35B. Is purged with nitrogen gas. On the other hand, the pod P storing the next batch of product wafers W is transported and mounted on the mounting table 46 of the pod opener 40 by the pod transport device 57. Thereafter, the cap of the placed pod P is removed by the cap attaching / detaching mechanism 47 of the pod opener 40, and the wafer inlet / outlet opening of the pod P is opened. Subsequently, the wafer loading / unloading ports 42 and 36 are opened by the gate valve 43.
[0027]
When the pod P is opened by the pod opener 40, the wafer W is picked up from the pod P by the wafer transfer device 30 through the wafer loading / unloading ports 42 and 36 and loaded into the wafer transfer chamber 27. The wafer W loaded into the wafer transfer chamber 27 is transferred by the wafer transfer device 30 to the rear stocker 33B, which is the other stocker of the wafer transfer chamber 27. When all the wafers W in the pod P are transferred and loaded into the rear stocker 33B, the wafer loading / unloading ports 42 and 36 are closed by the gate valve 43. When the wafer loading / unloading ports 42 and 36 are closed by the gate valve 43, the wafer transfer chamber 27 is evacuated by the exhaust pipe 32, whereby the pressure of the wafer transfer chamber 27 is reduced to be equal to the pressure of the standby chamber 4. The Since the loading step and the nitrogen gas purging step of the wafer W group to the rear stocker 33B for the pod P of the next batch as described above can proceed simultaneously with the film formation step of the previous batch, a reduction in throughput is prevented. Can do.
[0028]
On the other hand, when the processing time set for the film formation step on the wafer W for the previous batch has elapsed, the boat 24 is lowered by the boat elevator 20 as shown in FIGS. Then, the boat 24 holding the processed wafer W is unloaded into the standby chamber 4 (boat unloading).
[0029]
When the boat 24 is discharged to the standby chamber 4, the boat loading / unloading port 8 is closed by the shutter 9, and the wafer loading / unloading port 5 of the standby chamber 4 is opened by the gate valve 29. Subsequently, the processed wafer W of the unloaded boat 24 is unloaded (discharged) by the wafer transfer device 30, loaded into the wafer transfer chamber 27 that has been decompressed in advance, and loaded into the front stocker 33 </ b> A. When all the processed wafers W in the boat 24 are loaded into the front stocker 33A by the wafer transfer device 30, the next batch of wafers W preloaded in the rear stocker 33B is transferred to the boat 24. It is transferred and loaded by the loading device 30. In this way, the wafer transfer chamber 27 in which the processed wafer W carried out from the processing chamber 11 to the standby chamber 4 is decompressed to the same pressure as the standby chamber 4 without purging the standby chamber 4 having a large capacity with nitrogen gas purge. Immediately after being transferred to the standby chamber 4, it is transferred to the front stocker 33 </ b> A, and then the next batch of wafers W is loaded from the rear stocker 33 </ b> B of the wafer transfer chamber 27 to the boat 24 of the standby chamber 4. Since the time for purging the standby chamber 4 having a large capacity with nitrogen gas can be omitted, the throughput can be greatly increased.
[0030]
When all the wafers W of the next batch loaded in the rear stocker 33B are loaded into the boat 24, the boat loading / unloading port 8 is opened by the shutter 9. Subsequently, the seal cap 23 is raised by the elevator 21 of the boat elevator 20, and the boat 24 supported by the seal cap 23 enters the processing chamber 11 of the process tube 12 as indicated by an imaginary line in FIG. 3. It is brought in. When the boat 24 reaches the upper limit, the periphery of the upper surface of the seal cap 23 that supports the boat 24 closes the boat loading / unloading port 8 in a sealed state, so that the processing chamber 11 of the process tube 12 is hermetically closed. Become. Even when the boat 24 is carried into the processing chamber 11, the standby chamber 4 is maintained at a negative pressure, so that external oxygen and moisture enter the processing chamber 11 as the boat 24 is carried into the processing chamber 11. This is definitely prevented. Further, after loading the wafer W of the rear stocker 33B into the boat 24, the boat 24 can be carried into the processing chamber 11 without evacuating the standby chamber 4 or purging with nitrogen gas. Can be improved.
[0031]
Thereafter, similarly to the case of the wafer W of the previous batch, the processing chamber 11 of the process tube 12 is airtightly closed and is exhausted by the exhaust pipe 18 so as to have a predetermined pressure. Heated to a predetermined temperature, a predetermined source gas is supplied by the gas introduction pipe 17 by a predetermined flow rate. Thereby, a desired film corresponding to the processing conditions for the wafer W of the previous batch is formed on the wafer W.
[0032]
On the other hand, when all the wafers W loaded in the rear stocker 33B are loaded into the boat 24, the wafer loading / unloading ports 28 and 5 are closed by the gate valve 29, and the cooled fresh nitrogen gas as the cooling medium is fed to the front side. The processed wafer W loaded in the stocker 33A is directly blown by the gas blowing pipe 35A. By blowing this nitrogen gas, the hot wafer W loaded in the front stocker 33A is forcibly cooled very effectively. Since the forced cooling time for the processed wafer W loaded in the front stocker 33A can be sufficiently secured corresponding to the processing time of the film forming step for the next batch, the processed wafer W is sufficiently cooled. be able to. In addition, since the forced cooling step of the processed wafer W is performed simultaneously with the film forming step for the next batch of wafers W, the cooling waiting time is absorbed. It does not reduce the overall throughput. At this time, since the shielding plate 34 is interposed between the front stocker 33A and the rear stocker 33B, the unprocessed wafer W loaded in the rear stocker 33B is processed at a high temperature after the front stocker 33A has been processed. It is possible to prevent the wafer W from being heated.
[0033]
When the processed wafer W loaded in the front stocker 33A is forcibly cooled by blowing nitrogen gas and cooled to a temperature (for example, 25 ° C. of room temperature) that can be stored in the pod P, the wafer loading / unloading port 42, 36 is opened by the gate valve 43. At this time, the wafer transfer chamber 27 is filled with nitrogen gas (nitrogen gas purge). Subsequently, the empty pod P mounted on the mounting table 46 of the pod opener 40 is removed by the cap attaching / detaching mechanism 47 of the pod opener 40, and the wafer loading / unloading opening of the pod P is opened. When the empty pod P is opened, the processed wafer W in the front stocker 33A is stored in the empty pod P of the pod opener 40 by the wafer transfer device 30. At this time, since the processed wafer W is cooled to a temperature that can be stored in the pod P, the processed wafer W can be safely stored in the pod P even if the pod P is made of resin. Can do.
[0034]
When all the processed wafers W loaded in the front stocker 33A are stored in the pod P, the pod P is mounted with a cap by the cap attaching / detaching mechanism 47 of the pod opener 40, and then the front pod shelf 55 or the rear from the mounting table 46. It is transported to the side pod shelf 56 by a pod transport device 57. Thereafter, the pod P containing the processed wafers W is transferred from the front pod shelf 55 or the rear pod shelf 56 to the pod stage 54 and is transferred from the pod stage 54 to the next processing step by the in-process transfer device. The operation of storing the processed wafer W in the empty pod P can proceed simultaneously during the film forming step for the wafer W of the next batch.
[0035]
Thereafter, the above-described operation is repeated, and for example, 25 wafers W are batch processed by the batch type CVD apparatus 1.
[0036]
According to the embodiment, the following effects can be obtained.
[0037]
1) By isolating the standby chamber adjacent to the process chamber of the process tube and the wafer transfer chamber adjacent to this standby chamber by a gate valve, and installing a gate valve for opening and closing the wafer transfer chamber The wafer can be loaded and unloaded from the boat in a state where the decompression of the standby chamber is always maintained. By omitting evacuation and nitrogen gas purge of the standby chamber having a large capacity, batch-type CVD can be performed. The throughput of the apparatus can be greatly improved.
[0038]
2) By installing a pair of stockers in the wafer transfer chamber, it is possible to transfer the processed wafers from the boat to one stocker and then transfer the wafers from the other stocker before processing to the boat. Throughput can be further improved.
[0039]
3) Since the radiant heat between both stockers can be blocked by interposing a shielding plate between adjacent stockers, the wafers loaded in one stocker are loaded in the other stocker. It can be prevented from being heated by a later high-temperature wafer.
[0040]
4) By installing gas blowing pipes to blow gas in the vicinity of each stocker, it is possible to blow cold fresh gas directly on the high-temperature wafer after processing, so the heat exchange efficiency can be improved. The temperature lowering time of the wafer can be shortened.
[0041]
5) Dedicated gas supply source and supply pipe for cooling gas supply pipe by using supply source and supply pipe for purging nitrogen gas in wafer transfer chamber as gas supply source and supply pipe for gas supply pipe Therefore, it is possible to suppress an increase in initial cost and running cost of the batch type CVD apparatus.
[0042]
6) Wafer loading / unloading time and cooling waiting time can be absorbed by allowing wafer loading / unloading to / from the wafer transfer chamber stocker to proceed simultaneously with the film formation step for wafers in the previous batch. Therefore, it is possible to prevent the throughput of the batch type CVD apparatus from being lowered.
[0043]
Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
[0044]
For example, the stocker is not limited to loading only product wafers, but may also be loaded with dummy wafers.
[0045]
In the above embodiment, the case of a batch type CVD apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this and can be applied to all substrate processing apparatuses.
[0046]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the processed wafer can be forcibly cooled, the cooling waiting time of the processed wafer can be greatly shortened, and the first adjacent to the processing chamber can be reduced. Since the repeated depressurization and release of the two sealed chambers can be omitted, the throughput of the substrate processing apparatus can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan sectional view showing a batch type CVD apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side sectional view.
3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
FIG. 4 is a perspective view showing a modification of the gas blowing pipe.
[Description of Symbols] W ... wafer (substrate), 1 ... batch type CVD apparatus (substrate processing apparatus), 2 ... housing, 3 ... pressure-resistant housing, 4 ... standby chamber (first sealed chamber), 5 ... wafer loading Unloading port, 6 ... gas supply pipe, 7 ... exhaust pipe, 8 ... boat loading / unloading port, 9 ... shutter, 10 ... heater unit, 11 ... processing chamber, 12 ... process tube, 13 ... outer tube, 14 ... inner tube, DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 ... Exhaust path, 16 ... Manifold, 17 ... Gas introduction pipe, 18 ... Exhaust pipe, 19 ... Thermocouple, 20 ... Boat elevator, 21 ... Lifting platform, 22 ... Arm, 23 ... Seal cap, 24 ... Boat, 25 ... Rotary actuator, 26 ... pressure-resistant housing, 27 ... wafer transfer chamber (second sealed chamber), 28 ... wafer loading / unloading port, 29 ... gate valve, 30 ... wafer transfer device, 31 ... motor, 32 ... exhaust pipe, 33A, 3B ... Stocker (substrate holder), 34 ... Shielding plate (shielding means), 35A, 35B ... Gas blowing pipe (gas blowing means), 36 ... Wafer loading / unloading port, 40 ... Pod opener, 41 ... Housing, 42 ... Wafer loading / unloading port, 43 ... gate valve, 44 ... base, 45 ... wafer loading / unloading port, 46 ... mounting table, 47 ... cap attaching / detaching mechanism, 51 ... front housing, 52 ... pod storage room, 53 ... pod loading / unloading port 54 ... Pod stage, 55, 56 ... Pod shelf, 57 ... Pod carrier.
