JP2008103707A - Substrate processor and method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板処理装置および半導体装置の製造方法に係り、特に熱処理前の基板予備加熱及び熱処理後の基板冷却に関するものである。 The present invention relates to a substrate processing apparatus and a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to substrate preheating before heat treatment and substrate cooling after heat treatment.
図12を用いて従来の縦型熱処理装置における熱処理後のウェハ冷却方法について説明する。
図12に示すように、従来の縦型熱処理装置は、ウェハ39を移載するための移載室6内に、ボートエレベータ34により昇降されるボート35と、ウェハ39をボート35に搬送するためのウェハ移載機4とを備える。ボート35には、ウェハ39が多段に支持され、ボート35ごと処理炉(図示略)内に挿入されることにより、熱処理される。熱処理後、ウェハ39は、ウェハ移載機4によりボート35から取り出され、ウェハキャリアに回収される。移載室6には、ボート35やウエハ移載機4の他に、移載室6内のボート35とウェハ移載機4との両方に、空気もしくは窒素ガス(N2ガス)を吹き付けるクーリングユニット5、5が設置される。ボート35に支持された熱処理後の高温のウェハ39は、主にボート35側方に設置した一方のクーリングユニット5から空気やN2ガスを吹きかけることで対流を発生させ、その対流による熱伝達により冷却されている。
A wafer cooling method after heat treatment in a conventional vertical heat treatment apparatus will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 12, in the conventional vertical heat treatment apparatus, a
また図13に示すように、処理炉(図示せず)の下部にロードロックチャンバ8により構成される減圧可能なロードロック室7を有する縦型熱処理装置では、ロードロック室7内にN2ガスなどの不活性ガスを導入するためのガス供給ポート10が数ケ所(図13では一箇所のみ表示している)設けられており、ガス供給ポート10からN2ガスをウェハ39に吹き付けることにより、ボート35に支持された熱処理後の高温のウェハ39を冷却している。この縦型熱処理装置では、ロードロック室7内には、処理炉(図示せず)にボート35を搬送するためのボートエレベータ34が設けられ、ロードロック室7に隣接してウェハ39を移載するための移載室6が設けられている。移載室6にはウェハ39をボート35に搬送するためのウェハ移載機4が設けられ、ロードロック室7には移載室6とロードロック室7との間を開閉するためのゲートバルブ25が設けられている。又、移載室6には、空気もしくは窒素ガスを吹き付けるクリーニングユニット5が設置される。
As shown in FIG. 13, in a vertical heat treatment apparatus having a
しかし、空気やN2ガスをウェハ39に吹きかけることで冷却する従来のウェハ冷却方法では、ウェハ冷却のために吹きかけられた空気やN2ガスは高温となり、高温となったガスが伝播して移載室6やロードロック室7内にある搬送機構部、例えばボートエレベータ34やウェハ移載機4、またセンサ類やケーブル類などの樹脂製品と接触し、これらの部品が高温に加熱されてしまい、これにより、搬送機構部の潤滑剤や、その他の樹脂部材から有機物が発生し、発生した有機物がウェハ39を汚染してしまうという問題がある。
このような有機物によるウェハ39への汚染は今後の半導体技術の微細化に伴う問題点として挙げられる。また装置内に空気やN2ガスを吹出すことは、装置内の塵埃を舞い上げてしまい、この塵埃がウェハ39にダメージを与えるという問題もある。
さらに、熱処理後の高温のウェハ39に空気やN2ガスを吹きかけて対流により冷却するウェハ冷却方法は、冷却速度が遅いという問題がある。
However, in the conventional wafer cooling method in which air or N 2 gas is cooled by blowing air or N 2 gas onto the
Such contamination of the
Furthermore, the wafer cooling method in which air or N 2 gas is blown onto the high-
また、前記処理室の下方で移載室の上方に冷却室を設け、熱処理後、冷却室でウェハ39をボートごと冷却するようにしたウェハ冷却装置も提案されている(例えば、特許文献1参照)。
図25はこの冷却装置を示す断面図である。冷却室21は、冷却室チャンバ20により構成されており、ボート35を収容できる程度の最小の大きさに設定されている。冷却室
チャンバ20の外壁には、冷却室配管22が巻き付けられており、ウェハ39からの輻射熱により冷却室チャンバ20の表面が温度上昇するのを防止している。また冷却室21内に不活性ガスを導入するガス供給配管23が設置される場合もある。
There has also been proposed a wafer cooling apparatus in which a cooling chamber is provided below the transfer chamber and above the transfer chamber, and the
FIG. 25 is a sectional view showing the cooling device. The
この装置にて、ウェハ39を冷却する場合、熱処理の終了したウェハ39を保持したボート35は、ボートエレベータ34により、処理室100から冷却室21に搬出される。冷却室21にボート35が搬出されると、ウェハ39から冷却室チャンバ20への熱輻射によりウェハ39が冷却される。この時、冷却室チャンバ20には、冷却室配管22が巻き付けられているので、冷却室チャンバ20の温度上昇が抑制される。また冷却室21内に不活性ガスを導入するガス供給配管23が接続されている場合は、ガス供給配管23からのガスの流れによるウェハ39の強制冷却も実施される。
When the
しかし、特許文献1記載の技術には、次に述べるような問題がある。
(1)構造的な面では、処理室100の下部にウェハ冷却のための冷却室21を設けているため、冷却室21の高さ分、装置の高さが高くなる。ボート35の動作範囲を考えると、ボート35は熱処理が実施される処理室100からウェハ39の搬送が実施される移載室6の間を移動する必要がある。
ここで処理室100と移載室6の間に冷却室21が設置されることで、ボート35の動作範囲も大きくなり、ボート35を上下動させるボートエレベータ34もその分大きくする必要がある。ボート35の動作範囲の増加分、すなわち冷却室21の大きさ分だけボートエレベータ34は大きくなる。ボートエレベータ34が大きくなれば、それを配置している移載室6も大きくなることになり、最終的な装置高さは冷却室21のおよそ2倍分高くなる。
However, the technique described in Patent Document 1 has the following problems.
(1) In terms of structure, since the
Here, since the
(2)方法的な面では、冷却室チャンバ20への熱輻射によりウェハ39を冷却する場合、本来、冷却すべきなのは、ウェハ39であるのに、冷却室チャンバ20全体を冷却しなければならず、冷却効率が悪い。また、冷却室21内に不活性ガスを導入する場合、塵埃を舞い上げるため、この塵埃がウェハ39にダメージを与える。また、後述する壁面での輻射熱伝達熱抵抗の式(1)より、冷却速度を高めるためには、壁面材質の輻射率が大きく、壁面の表面積が大きい方が良い。しかし、冷却室チャンバ20は、上部にヒータユニット107を載せる構造のため、アルミニウムやステンレス等の金属部材で製作する必要があるが、それらの金属材料は輻射率が小さく、熱輻射による冷却には適していない。
(3)一方、冷却室チャンバ壁面に処理を施すことにより輻射率を大きくする方法もある。しかし、この方法では、冷却室チャンバ壁面の有機汚染や水分吸着などをもたらし、結果的にはウェハ39へのダメージの要因となってしまうことがある。また、壁面の表面粗さを粗くすることにより冷却室チャンバ壁面の表面積を大きくする方法もあるが、(2)と同様に有機汚染や水分吸着などがウェハ39にダメージを与えることとなるので、単に冷却効率をあげることのみを考慮して実用に供することは困難である。
(4)これら(1)〜(3)の問題は、ウェハを冷却する場合に限らず、処理室に搬入する前に、ウェハを予備加熱する場合でも同様である。
(3) On the other hand, there is a method of increasing the emissivity by processing the wall surface of the cooling chamber. However, this method may cause organic contamination or moisture adsorption on the wall surface of the cooling chamber, resulting in damage to the
(4) The problems (1) to (3) are not limited to the case of cooling the wafer, but are the same even when the wafer is preheated before being carried into the processing chamber.
このように上述した特許文献1の技術には、容器、すなわち、冷却室21自体の壁面を冷却するようになっているため、基板が汚染される等の問題がある。また、容器全体を冷却しなければならないので、冷却が非効率的であり、基板の高速冷却が困難となる。
As described above, the technique of Patent Document 1 described above has a problem that the substrate is contaminated because the container, that is, the wall surface of the
本発明の目的は、上述した従来技術の問題点を解消して、基板の汚染を低減しながら基板を高速に冷却または加熱することが可能な基板処理装置および半導体装置の製造方法を
提供することにある。
An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus and a semiconductor device manufacturing method capable of solving the above-described problems of the prior art and cooling or heating the substrate at high speed while reducing contamination of the substrate. It is in.
前記目的を達成するため第1の発明は、複数の基板を保持する基板保持具と、前記基板保持具により前記複数の基板を保持しつつ熱処理する処理室と、前記処理室に隣接して設けられる予備室と、前記予備室で少なくとも前記基板保持具に保持された複数の基板間に、熱交換部を挿入可能とする熱交換部駆動機構と、を備えたものである。 In order to achieve the above object, a first invention provides a substrate holder for holding a plurality of substrates, a processing chamber for heat treatment while holding the plurality of substrates by the substrate holder, and provided adjacent to the processing chamber. And a heat exchange unit drive mechanism that allows a heat exchange unit to be inserted between the plurality of substrates held at least by the substrate holder in the reserve chamber.
また、第2の発明は、基板を保持する基板保持具により保持された複数の基板を、予備室から該予備室に隣接した処理室に搬入する工程と、前記処理室内で前記基板保持具により複数の基板を保持しつつ熱処理する工程と、前記熱処理後、前記基板保持具に保持された複数の基板を、前記処理室に隣接した前記予備室に搬出する工程と、を有し、少なくとも前記搬入工程前若しくは前記搬出工程後のうちのいずれかで前記予備室で少なくとも前記基板保持具に保持された複数の基板板間に、熱交換部駆動機構により熱交換部を挿入し、基板との熱交換を行う工程を有するものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a step of carrying a plurality of substrates held by a substrate holder holding a substrate from a preliminary chamber into a processing chamber adjacent to the preliminary chamber, and the substrate holder in the processing chamber. Heat treatment while holding a plurality of substrates, and after the heat treatment, carrying out the plurality of substrates held by the substrate holder to the preliminary chamber adjacent to the processing chamber, and at least the Between the plurality of substrate plates held at least by the substrate holder in the preliminary chamber either before the carry-in step or after the carry-out step, a heat exchange unit is inserted by a heat exchange unit drive mechanism, It has the process of performing heat exchange.
本発明によれば、熱処理後、基板を冷却する際に、汚染を低減しながら基板を高速に冷却することができ、基板の搬入から搬出までの全体の処理時間の短縮化に寄与することができる。また、熱処理前の段階で基板を予備加熱することができる。 According to the present invention, when the substrate is cooled after the heat treatment, the substrate can be cooled at a high speed while reducing the contamination, which contributes to shortening of the entire processing time from loading to unloading of the substrate. it can. In addition, the substrate can be preheated before the heat treatment.
以下、本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態では基板処理装置を、複数のウェハ(基板)を一括して処理する縦型熱処理装置に適用した場合について述べる。
<実施の形態1>
Embodiments of the present invention will be described below. In the present embodiment, a case will be described in which the substrate processing apparatus is applied to a vertical heat treatment apparatus that collectively processes a plurality of wafers (substrates).
<Embodiment 1>
図1は縦型基板処理装置の内部構成を示す縦断面図、図2は同平面図、図3はヒートシンク51aとウェハ39との重なり状態を示す平面図、図4は前記ボート39に支持されたウェハ39との熱交換により冷却するヒートシンク51aの設置位置を示す平面図である。
1 is a longitudinal sectional view showing an internal configuration of a vertical substrate processing apparatus, FIG. 2 is a plan view thereof, FIG. 3 is a plan view showing an overlapping state of a
図1及び図2に示すように、基板処理装置には例えばアルミニウムやステンレスからなる筐体40によって密閉可能な予備室として移載室6が形成され、移載室6の一側部に移載室6に隣接させて処理炉32が形成される。
移載室6では大気圧下でウェハ39が移載され、処理炉32では多数枚のウェハ39が熱処理される。移載室6には排気口41、42が設けられていて、移載室6内のウェハ移載機4側に設けられたクーリングユニット5により移載室6内に清浄空気又は窒素(N2)の流れを形成する。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
In the
処理炉32には処理室100を形成する石英チューブ120と、石英チューブ120の外周を覆うヒータユニット107とで構成される。
処理炉32の炉口部は下向きに開口しており、炉口シャッタ33によって開閉される。また、前記移載室6には、基板保持具としてのボート35を昇降するボートエレベータ34と、移載室6内でウェハ39を移載するためのウェハ移載機4と、ウェハ移載機4を昇降するための移載機エレベータ31と、処理室100からボート35ごと搬出したウェハ39をボート35に支持されたままの状態で冷却するための冷却機構51とが設けられる。
The
The furnace port portion of the
前記ボートエレベータ34は処理炉32の下方に設置されており、ウェハ移載機4を昇降するための移載機エレベータ31は移載室6の他側部側に設置される。
ボートエレベータ34にはボート35を昇降するための昇降台としてエレベータアーム67が取り付けられており、エレベータアーム67には処理室100の炉口部を気密に閉鎖するための炉口蓋71aが設けられている。
炉口蓋71aは、ボート35を支持する機能を有し、ボート35が着脱自在に支持される。ボート35を炉口蓋71aに支持した状態でエレベータアーム67が上昇し、炉口部が炉口蓋71aにより密閉されると、処理室100に対するボート35の挿入、すなわち、搬入が終了する。
The
An
The
なお、前記基板処理装置の前記ヒータ107、炉口シャッタ33、ウェハ移載機4、ボートエレベータ34、移載機エレベータ31等の各種デバイス、メカニズムは、一つ又は複数のコントローラの連携によりレシピの対応する設定値と、各設定値に対応する実検出値とのフィードバック制御によって制御される。なお、実検出値はセンサによって検出される値である。
以下、基板処理装置に備えられている各種デバイス、メカニズムはこのような一又は複数のコントローラの連携により制御されるものとする。また、エレベータアーム67の昇降位置については、エレベータアーム67が上昇して炉口蓋71aが炉口部を閉鎖する位置をローディング位置といい、エレベータアーム67が下降してボート35からウェハ39を取り出したりチャージしたりすることができる位置をエレベータアーム67のアンローディング位置という。
Various devices and mechanisms such as the
Hereinafter, it is assumed that various devices and mechanisms provided in the substrate processing apparatus are controlled by such cooperation of one or more controllers. As for the lift position of the
図1を参照して発明を実施するための最良の形態に係るボート35の一例について詳述すると、ボート35は、本体となる円形の支持台35aと、支持台35aに設けられた複数本の支持部材35bとを主要部として構成されている。
各支持部材35bは、ウェハ39の挿入のため支持台35aの外周の半分に設けられており、ウェハ39の外周部を部分的に嵌めこませることによってウェハ39を支持させるための溝部(スロットともいう)126が設けられている。
溝部126は、多数のウェハ39を多段に且つ、各ウェハ39を水平に支持させるため、支持部材35bの軸方向に沿って所定間隔を隔てて設けられており、それぞれ、支持部材35bの全周に及ぶリング状の溝又は複数の支持部材35b側と反対側から支持部材35b側に向かって半径方向に窪んだ円弧状の溝となっている。
Referring to FIG. 1, an example of the
Each
The
前記基板処理装置による基板処理工程では、チャージ工程、予備加熱工程、ウェハ39の搬入工程及び熱処理工程、ウェハ39の搬出工程、ウェハ39の冷却工程の工程がこの順に実施される。
In the substrate processing process by the substrate processing apparatus, a charging process, a preheating process, a
ウェハ39の最初のチャージ工程では、前記ウェハ移載機4の前後左右の移動と前記移載機エレベータ31の昇降とを組み合わせたチャージ制御により、カセット(図示せず)からウェハ39を取り出して、順次、ボート35の各支持部材35bの同じ高さの溝を一組としてウェハ39を一枚ずつ挿入する操作が繰り返される。
In the first charging process of the
予備加熱工程では、後述する熱交換部駆動機構によりボート35のウェハ39,39間に熱交換部が挿入され、ウェハ39と熱交換部との熱交換によってウェハ39が予備加熱温度、すなわち、処理室100内に挿入可能な温度に昇温される。
In the preheating step, a heat exchanging unit is inserted between the
ウェハ39搬入工程では、エレベータアーム67がローディング位置に上昇され、炉口蓋71aにより処理炉32の炉口部が密閉される。
そして、処理室100内の所定の高温減圧雰囲気下で酸化、拡散、成膜などのウェハ39の熱処理工程が実施される。
In the
Then, a heat treatment process of the
熱処理工程が成膜工程の場合は、処理室100が所定の高温減圧雰囲気に保持された状
態で処理室100に半導体装置の製造のための原料ガス(基板処理ガスともいう)が導入される。
所定時間の熱処理工程を終了すると、次に、エレベータアーム67の下降によりボート35がアンロード位置に下降される。
In the case where the heat treatment step is a film formation step, a source gas (also referred to as a substrate processing gas) for manufacturing a semiconductor device is introduced into the
When the heat treatment process for a predetermined time is completed, the
ウェハ冷却工程では、ボート35にウェハ39を支持した状態で前記熱交換部の挿入によるウェハ39と熱交換部との熱交換によってウェハ39の冷却が実施される。
In the wafer cooling step, the
二回目以降のチャージ工程では、前記ボート35のアンロード位置で前記ウェハ移載機4の前後左右の移動と前記移載機エレベータ31の昇降との組み合わせにより、ボート35からのウェハ39を順次取り出してこれを搬出用のカセットへ格納するウェハ取出し作業と、この後、次のバッチ熱処理のためのカセットからウェハ39を順次取り出して順次ボート35にチャージするチャージ作業が実施される。
In the second and subsequent charging steps, the
次に熱交換部駆動機構の構成と作用について詳述する。
熱交換機構の一例としての冷却機構51には、熱交換部としての冷却部(熱交換部)と、冷却部を所定位置に駆動する熱交換部駆動機構としての冷却部駆動機構とが備えられる。
図1及び図2に示されるように、冷却部はウェハ39と同形状又は形状が同一で直径がやや小さい多数のヒートシンク51aによって構成される。
前記冷却部駆動機構は、多数のヒートシンク51aを上下方向に所定間隔を隔てて支持する支持部(アーム部)51cと、アーム部51cを鉛直軸回りに回転する回転軸51bと、回転軸51bに回転駆動力を伝達し、アーム部51c及び回転軸51bと一体の各ヒートシンク51aを鉛直軸回りに回転させるアクチュエータ51dと、アクチュエータ51dの駆動角を制御する制御部(制御手段)51eとを備えて構成される。
前記回転軸51bは、前記ボート35の側方側で前記ボート35の支持部材35b側と反対側に、ボート35の軸芯線と平行に設けられており、各ヒートシンク51aはアーム部51cを介して回転軸51bの外周面に外向き水平に且つ互いに平行に設けられている。
回転軸51bの軸方向におけるヒートシンク51a間の間隔は、前記支持台35aの支持部材35bの軸方向における溝部126の設置間隔と同じ間隔である。
また、支持部材35b一本あたりの溝部126の設置数は、回転軸51bのヒートシンク51aの設置数よりも一つ多くなっており、回転軸51bの軸方向におけるヒートシンク51a間の間隔と支持部材35bの軸方向における溝部126の設置間隔とは、ボート35のアンロード位置において、互いに半ピッチずれている。
Next, the configuration and operation of the heat exchange unit drive mechanism will be described in detail.
The
As shown in FIGS. 1 and 2, the cooling unit is configured by a number of
The cooling unit driving mechanism includes a support unit (arm unit) 51c that supports a number of
The
The interval between the
Further, the number of
このような構成とすると、各ヒートシンク51aは、前記ボート35のアンロード位置で、前記回転軸51bによって回転されたときに、ボート35外側の退避位置からボート35側に回転されてボート35及びボート35に支持されているウェハ39に非接触の状態でそれぞれ上下のウェハ間の冷却位置に挿入される。
ここで、「退避位置」とは、回転軸51bに多段に取り付けられたヒートシンク51aがボート35より所定距離離れており、ボート35に接触することがない位置をいい、「冷却位置」とは、図3及び図4に示すように、上下のウェハ39の軸心に対してヒートシンク51aの軸心位置が略合致する位置をいう。
With such a configuration, each
Here, the “retraction position” refers to a position where the
各ヒートシンク51aがそれぞれ隣接する上下のウェハ39間の冷却位置に配置されると、大気圧、清浄空気又はN2ガス雰囲気でも上下のウェハ39からヒートシンク51aへの熱輻射がなされる。熱輻射がなされるとウェハ39が高速に冷却される。
なお、前記アクチュエータ51dとしては、電気又は油圧又は空圧により、回転軸51bを駆動するアクチュエータが用いられる。
この場合、アクチュエータ51dは、ステッピングモータと減速機とを組み合わせたモータでもよいし、回転軸51bに一体化したレバーを介して回転軸51bを回転させる直線的なアクチュエータで構成してもよい。
そして、回転軸51b、アーム部51c、ヒートシンク51aのうち、少なくともヒートシンク51aは、ウェハ39からの熱輻射により前記ウェハ39を高速に冷却するために、予備室としての前記移載室6の壁面、言い換えると壁面を構成している材料よりも放射率の高い材料、例えば、後述するように、石英で構成されている。
When each
As the
In this case, the
Of the
前記冷却機構51によるウェハ39の冷却について説明する。
ウェハ39の冷却は制御部51eが前記アンロード位置を検知することにより開始される。制御部51eは前記レシピ及びセンサの信号に基づくか又は他のコントローラによりアンロード位置を検知するとボート35に支持されているウェハ39の冷却を実施する。
この場合、制御部51eは、前記アクチュエータ51dの駆動回路(図示せず)に駆動制御信号を出力する。アクチュエータ51dの制御回路は、制御部51eからの駆動制御信号に含まれる回転軸51bの回転方向と回転量とに基づいて回転軸51bをボート35側に回転させ、回転軸51bと一体のヒートシンク51aをボート35に支持されている上下のウェハ39間に挿入し、このヒートシンク51aをウェハ39間の冷却位置に停止させる。
そして、アクチュエータ51dが停止されると、制御部51eは、予め設定された設定時間をカウントし所定時間に到達したとき又は放射温度センサ等、ウェハ39の温度を測定するための温度計測器によってウェハ39の温度を検出し、ウェハ39の温度が、予め、設定された所定温度に降温したときに、ヒートシンク51aの冷却が終了したものとして、前記冷却位置から退避位置にヒートシンク51aを回転させるための駆動制御信号がアクチュエータ51dの駆動回路に出力される。
アクチュエータ51dは、駆動制御信号に含まれる回転軸51bの回転方向と回転量に基づいて回転軸51bをホームポジションに復帰させヒートシンク51a退避位置に復帰させる。
アクチュエータ51dの回転制御によって各ヒートシンク51aが上下のウェハ39間の冷却位置に停止し、各ヒートシンク51aの被輻射面はそれぞれボート35及びウェハ39に非接触の状態で上下のウェハ39の間、すなわち、ウェハ39の熱輻射面に対峙すると、高温側である上下のウェハ39から低温側であるヒートシンク51aへの熱が輻射され、ウェハ39が高速に冷却されていく。
熱輻射によりヒートシンク51aに吸収された熱は、アーム部51c及び回転軸51b及びアクチュエータ51dからなる熱伝導経路から機外へと搬送され、機外の冷却装置、又は機外の冷却部による放熱により機外に廃棄される。熱輻射(好ましくは、高温領域で
の熱輻射)による冷却は対流による熱伝達と比べて高速な冷却であるので、基板処理全体
の時間が短縮される。なお、前記アクチュエータ51dが油圧で作動する油圧式のアクチュエータ51dの場合、熱輻射によって移動した熱は油圧駆動系の作動油に放熱され、油圧系の冷却装置によって機外に廃棄される。
The cooling of the
The cooling of the
In this case, the
Then, when the
The
Each
The heat absorbed by the
ここで、前記熱輻射、すなわち、ウェハ39とヒートシンク51aの熱交換により前記ウェハ39を高速に冷却するには、前記ヒートシンク51aの材質に、熱移動のしやすい材質、すなわち放射熱抵抗の小さい材質を用いることがよい。
放射熱抵抗Rradは下記(1)で表される。
Rrad=1/(ε×A×hrad)…(1)
ただし、ε:ヒートシンク51aの放射率、A:ヒートシンク51aの表面積、hrad:放射熱伝達率
式(1)から放射熱抵抗Rradを小さくするには、ヒートシンク51aの放射率εが大きければよい。
この点、石英、すなわち、石英ガラスの放射率εは、ステンレスなどの研磨面に比べ、
10倍以上の値であるのでこのような条件を満足する。また、石英は高温に対する特性やウェハ39への汚染という観点からも移載室6内に用いられる材料として適している。また、本実施の形態において、ヒートシンク51aは、移載室6などの構造体とは別に単独の機能を有する要素として用いられるので、ウェハ39へのダメージを与えない限り自由な形状に形成できる利点もある。このように、放射熱抵抗Rradの小さい石英で各ヒートシンク51aを構成した場合は、ウェハ39からの熱輻射によるウェハ39の高速冷却が実現されるので、熱処理終了後の次バッチの熱処理の再開までの時間が大幅に短縮される。なお、各ヒートシンク51を、好ましくは、不透明石英で構成するとより一層熱交換しやすくなる。
Here, in order to cool the
The radiant heat resistance Rrad is expressed by the following (1).
Rrad = 1 / (ε × A × hrad) (1)
However, ε: emissivity of the
In this respect, the emissivity ε of quartz, that is, quartz glass, is higher than that of polished surfaces such as stainless steel.
Since the value is 10 times or more, such a condition is satisfied. Quartz is also suitable as a material used in the
以下、他の実施の形態について詳述する。なお、以下の実施の形態の説明において、実施の形態1と同様な構成については、基本的に同一符号を付して説明する。 Hereinafter, other embodiments will be described in detail. In the following description of the embodiment, the same components as those in the first embodiment will be basically described with the same reference numerals.
<実施の形態2>
前記した実施の形態1では、各ヒートシンク51aの熱を回転軸51bやアーム部51c等の熱伝導経路から機外に搬送し廃棄する構成としたがウェハ39の熱処理温度の高温化に対応した高速な冷却のためには、ヒートシンク51aにおける出熱量が入熱量より大きくなるようにヒートシンク51aの温度を調節することが望ましい。
<Embodiment 2>
In the first embodiment described above, the heat of each
図5はこのような実施の形態を示すヒートシンク51a及び回転軸51bの解説図である。
FIG. 5 is an explanatory view of the
この例では、ヒートシンク51aの内部にパイプにより複数回折り返された熱交換通路51fが形成され、回転軸51b内に、供給側通路51iと、排出側通路51jとが、それぞれ接続される。熱交換通路51fは、熱交換通路51fの入口と出口とに接続される。
供給側通路51iには供給手段であるポンプP(図示せず)を通じて熱交換媒体が連続的に供給され、排出側通路51jは貯槽(図示せず)に熱交換後の熱交換媒体を排出する。熱交換通路51fには、所定温度、例えば、30℃の工業用用水やチラー水が一定流量で供給される。
なお、供給側通路51i、排出側通路51jのいずかれか一方には、熱交換媒体の流量を調節するための流量制御弁や熱交換媒体の供給、停止をするため、必要に応じて開閉弁を設けてもよい。
In this example, a
A heat exchange medium is continuously supplied to the
Note that either the supply-
前記熱交換媒体によるヒートシンク51aによるウェハ39の冷却について説明すると、まず、前記ウェハ39の熱処理前又は熱処理の際に、供給側通路51i、熱交換通路51f、排出側通路51jに熱交換媒体を流すことにより、予めヒートシンク51aを30℃程度に冷却しておき、例えば、500〜1100℃で処理された後、処理室100から搬出したボート35上のウェハ39と、これに対峙されるヒートシンク51aの間に大きな温度差を設定しておく。
この後、前記制御部51eにレシピやセンサの検出値に基づいて前記ボート35の搬出(アンロード)に対応する信号が出力されると、制御部51eが実施の形態1で説明したように、前記アクチュエータ51dを制御し、回転軸51bの回転角を制御し、回転軸51bの回転により各ヒートシンク51aを上下のウェハ39間の冷却位置に挿入する。
このとき、ヒートシンク51aの温度は30℃であり、ボート35に支持されているウェハ39との温度差が大きいので、ウェハ39からヒートシンク51aへの熱輻射によりウェハ39が高速に冷却されていく。
この場合、熱交換媒体の流量を最大にすると、熱交換通路51fを流れる熱交換媒体によるヒートシンク51aからの熱の輸送量が最大となるので、ウェハ39の熱処理温度の高温化に対応した高速な冷却がなされる。また、熱処理温度が通常の場合にも熱交換媒体
の流量を最大にするとヒートシンク51aの冷却速度が大幅に増加し、短時間でのウェハ39の冷却が実現される。そして、前記供給側通路51i又は排出側通路51jに流量制御弁を設けた場合は、供給側のポンプの流量、圧力を規定流量、規定圧力とした状態で、流量制御弁の開度の調節により、熱交換通路51fでの流量を調節することができるので、ウェハ39の温度に対応したヒートシンク51aの温度の調節により、両者に冷却速度に対応した温度差を設定することができる。
なお、温度が異なる2種類の熱交換媒体をそれぞれ供給側通路に接続してこの接続箇所に切り換え弁を設けて切換弁(図示せず)の切換えによって、前記ヒートシンク51aに処理前のウェハ39より高温の熱交換媒体又は処理後のウェハ39より低温の熱交換媒体を通流するように構成してもよい。これにより、ウェハ39の熱処理の前に、ヒートシンク51aを昇温してボート35内のウェハ39間に挿入することができ、ウェハ39の予備加熱をすることができる。
The cooling of the
Thereafter, when a signal corresponding to the unloading of the
At this time, the temperature of the
In this case, when the flow rate of the heat exchange medium is maximized, the amount of heat transported from the
It should be noted that two types of heat exchange media having different temperatures are connected to the supply-side passages, and a switching valve is provided at this connection location. By switching the switching valve (not shown), the
<実施の形態3>
前記したように、実施の形態2では、熱交換媒体をヒートシンク51aに連続的に通流し、熱交換後の熱交換媒体を貯槽に排出するので、ヒートシンク51aの温度が調節され、ウェハ39が高速に冷却されるが、冷却のために使用する熱交換媒体の使用量が増大し、ユーティティの費用が大幅に増大する虞がある。
そこで、この実施の形態3では、熱交換通路51fに熱交換媒体の循環通路を接続し、熱交換通路51fの上流側又は下流側で熱交換媒体を冷却することにより、熱交換媒体の使用量を低減する。
<Embodiment 3>
As described above, in the second embodiment, the heat exchange medium is continuously passed through the
Therefore, in the third embodiment, the heat exchange medium circulation path is connected to the
図6にこのようなヒートシンク51aの冷却装置の一例を示す。
FIG. 6 shows an example of such a cooling device for the
この例では、ヒートシンク51a内にパイプにより前記熱交換通路51fが形成され、熱交換通路51fの入口と出口に熱交換媒体循環通路51kが接続される。
熱交換媒体循環通路51kは、前記回転軸51b内を通じて接続されている。これら熱交換媒体循環通路51kには熱交換媒体を循環させるためのポンプPが設けられており、熱交換媒体循環通路51kは、機外又は屋外に設置された熱交換器51lとの熱交換により冷却される。
熱交換器51l内を循環する冷媒は、サーモスタットTHにより、一定の温度、例えば、30℃に保持される。
熱交換器51lは、周知の熱交換機、例えば、冷媒方式の熱交換器でもよいし、ヒートポンプ式の熱交換器でもよい。
従って、この実施の形態では、熱交換媒体を無駄にすることなく、一定量の熱交換媒体で各ヒートシンク51aが所定温度(この例では30℃)に保持され、ウェハ39の高速な冷却が実現される。
In this example, the
The heat exchange
Refrigerant circulating in the heat exchanger 51l is thermostatically T H, a constant temperature, for example, is held in the 30 ° C..
The heat exchanger 51l may be a known heat exchanger, for example, a refrigerant heat exchanger or a heat pump heat exchanger.
Therefore, in this embodiment, each
<実施の形態4>
この実施の形態では、実施の形態2で説明したように熱輻射でウェハ39を冷却し、その熱を熱交換媒体で回収するだけでなく、強制対流も併用して前記ボート35のウェハ39を冷却する。
図7及び図8はこのような熱交換機構としての冷却機構の一例を示す。
図7、図8に示すように、第1実施形態、第2の実施形態又は第3の実施の形態で説明したヒートシンク51aを用い、このヒートシンク51a内に、熱交換通路51fとは別にパイプによりガス通路51mを形成し、ヒートシンク51aの上面に、ガス通路51mに連通するガスの噴出口51nを開口している。
ガス通路51mは、前記回転軸51b内を通じてガス供給通路51oに接続され、機外又は機内のガス供給源に接続される。図7ではガス供給源の一例として空気供給手段(ポンプ)P1を設けている。
ガス供給通路51oには、ガスの供給、遮断を可能とするため開閉弁(図示せず)が設けられる。
また、前記冷却ガスは、予め、所定温度に冷却された清浄な空気又は不活性ガス(例えば、N2ガス)が用いられる。
この冷却機構によれば、ヒートシンク51aがボート35のウェハ39の冷却位置に作動された際に、前記制御部51eにより、前記空気供給ポンプP1が作動され、ガス供給通路51o、ガス通路51mに供給された冷却ガスが噴出口51nから直上のウェハ39の裏面に噴出されるので、強制対流による熱伝達によっても各ウェハ39が冷却される。このため、ヒートシンク51aへの熱輻射と強制対流の両方により、各ウェハ39が高速に冷却される。なお、下向きの噴出口51nをガス通路51mに接続し、下方のウェハの上面に冷却ガスを吹き付けることで、表裏を均等に冷却させるように構成してもよい。
<
In this embodiment, as described in the second embodiment, the
7 and 8 show an example of a cooling mechanism as such a heat exchange mechanism.
As shown in FIGS. 7 and 8, the
The
The gas supply passage 51o is provided with an open / close valve (not shown) in order to enable supply and shutoff of gas.
Further, as the cooling gas, clean air or an inert gas (for example, N 2 gas) cooled in advance to a predetermined temperature is used.
According to this cooling mechanism, when the
<実施の形態5>
以下、実施の形態1〜4の形態で説明したヒートシンク51aの他の実施の形態について説明する。
ここで、第1〜第4の実施に係る熱交換機構としての冷却機構51は、ウェハ39からヒートシンク51aへの熱輻射によってウェハ39を冷却する。しかし、このような冷却機構は、ウェハ39とヒートシンク51aとの間の距離が等しく、ヒートシンク間ピッチやボート35のウェハ間ピッチ(ボート35のスロット(溝部)間ピッチと同じ)にバラツキがないか、又は、バラツキが無視できるほど小さい場合に用いることを前提としている。このため、ヒートシンク間ピッチやボート35のウェハ間ピッチ(ボートのスロット(溝部)間ピッチと同じ)のバラツキに対応した冷却が必要となった場合は、大きなバラツキを予測した上で、バラツキの中で最も悪い値に合わせてウェハ39の冷却時間を決定することになるが、これでは、冷却期間が過度に長くなり、スループットが低下してしまう。
<
Hereinafter, other embodiments of the
Here, the
そこで、前記ヒートシンク51aの上面部に、ウェハ39を載置するウェハ支持部材(後述する)を取り付けて各ヒートシンク51aをボート35のウェハ39間に挿入した後、ボート35とヒートシンク51aとの相対的な昇降によりボート35に保持されているウェハ39をヒートシンク51aのウェハ支持部材に載置させることによって、ヒートシンク51aの上面とウェハ39の下面との間隙を面内一定とし、各ヒートシンク51aへの均一な輻射によってボート35におけるウェハ39間の温度偏差を解消する。
Therefore, a wafer support member (to be described later) for mounting the
図14はこのようなヒートシンク51aの一例を示す。図14(a)は平面図、図14(b)は図14(a)のA−A線断面図、図14(c)は、ヒートシンク51aを分解した状態を示す解説図である。
FIG. 14 shows an example of such a
図14に示すように、複数のウェハ支持部材60が、ヒートシンク51aの上面部少なくとも一部を埋設させて設けられる。ウェハ支持部材60は、ヒートシンク51aの上面の各点において、ウェハ下面までの距離を一定とするため、ウェハ39の撓みに基づいて間隔を隔てて配置される。各ウエハ支持部材60の少なくとも一部がヒートシンク51aに埋設されると、ヒートシンク51aの下面からウエハ支持部材60の頂点までの高さが低くなるので、ボート35のウエハ間にヒートシンク51aを挿入して冷却する際に、ウェハ39との接触を防止することができる。また、ウェハ支持部材60は、石英又は反応性の低い(例えば、純度の高い)セラミックス等の断熱材で形成されると共に、ウェハ39との接点部が球面状に形成される。このようにすると、前記ウェハ39とヒートシンク51aとの間が断熱され、熱伝導が防止されるので、ウエハ面内の熱伝導に起因した冷却むらが防止される。
ところで、前記ウエハ支持部材60の少なくとも一部をヒートシンク51aに埋設して厚み方向の高さを薄くしてもボート35のスロット間ピッチによっては、対応できないことも想定される。
そこで、このような場合にも対応できるようにする必要がある。
このような場合には、前記ウェハ支持部材60は、ヒートシンク51aの厚みよりも大きい球状乃至ボール状に形成され、ヒートシンク51aのウェハ支持部材取付け部に、このボール状のウェハ支持部材60を挿入するため、取付孔61が設けられる。また、ウェハ支持部材固定部材としての皿ねじ62により、ウェハ支持部材60を挟み込んで固定するためのねじ孔63がヒートシンク51aの取付孔61の周囲に少なくとも一対、設けられる。
一方の皿ねじ62の頭部座面の全てをヒートシンク51aの下面に着座させ、これを基準として反対側から他方の皿ねじ62を螺入して締結すると、各ヒートシンク51aにおいて、ヒートシンク51aの上面とウエハ支持部材60の頂点までの高さが同じになり、各ヒートシンク51aへの輻射によるウエハ39の冷却具合が、ウエハ全面の各点において均等になる。これにより、ヒートシンク51aの厚みを最小としながら、各ヒートシンク51aにおいてウエハ39を同一温度に冷却することができ、温度偏差によるスループットの低下を防止することができる。また、皿ねじ62を取り付けることにより、ウェハ支持部材60をヒートシンク51aに容易に固定することができるし、反対に、皿ねじ62を取り外すことにより、ウェハ支持部材60をヒートシンク51aから容易に取り外すことができる。
なお、前記ウェハ支持部材60が石英で形成されると、石英が反応ガスに対して非反応であるし、耐熱性に優れるのでウェハ支持部材60の反応に起因する汚染も防止することができる。
As shown in FIG. 14, a plurality of
By the way, it is assumed that even if at least a part of the
Therefore, it is necessary to be able to cope with such a case.
In such a case, the
When all the head seating surfaces of one countersunk
If the
次に、図1及び図14を参照して、複数のウェハ支持部材60を有するヒートシンク51aを複数備える冷却機構51によるウェハ冷却について説明する。
ウェハ39の冷却は前記制御部51e(図2参照)により制御される。
制御部51eは、前記ボート35のアンロード指示を受信したとき、すなわち、熱処理後のウェハキャリア回収前に実施される。
前記ボート35に支持されたウェハ39の枚数(スロット数でもよい)よりヒートシンク51aの枚数が少ない場合について例示して説明する。
この場合、制御部51eは、冷却機構51の各ヒートシンク51aの位置を基準として、前記ボートエレベータ34の下降位置を段階的に制御し、ボート35のウェハ39を段階的に冷却する。
例えば、ボート35のウェハ39を、下方から上方に三段階に分けて冷却する場合、下段、中段、上段の順にボート39上のウェハ39を冷却する。
下段の複数のウェハ39の冷却に際しては、まず、ボートエレベータ34の下降の制御により、ボート35の下段のウェハ39,39間を冷却機構51の各ヒートシンク51aに臨ませて停止する。
次に、この停止状態で前記アクチュエータ51dの駆動回路(図示せず)に駆動制御信号を出力する。
アクチュエータ51dの制御回路は、制御部51eからの駆動制御信号に含まれる回転軸51bの回転方向と回転量とに基づいて回転軸51bをボート35側に回転させ、回転軸51bと一体のヒートシンク51aをボート35の下段に支持されている各ウェハ39,39間(最下位置のウェハ39の場合、ウェハ39の下側)に挿入し、続いて、ボート35の溝部126の溝幅(スロット幅)の範囲内でボートエレベータ34をさらに下降させる。そして、ボート35とヒートシンク51aとの相対的な移動によって、各ヒートシンク51aのウェハ支持部材60に、ボート35のウェハ39を載置させる。
各ウェハ39がヒートシンク51aのウェハ支持部材60に支持されると、それぞれヒートシンク51aの上面とウェハ39の下面とが平行になるので、ウェハ39からヒートシンク51aへの均一な熱輻射によって各ウェハ39がバラツキなく同一温度に冷却される。
このとき、前記したように熱交換媒体によりヒートシンク51aを冷却すると、ウェハ
39の冷却効率が向上し、さらに、前記したように、冷却ガスの吹き付けによる対流も利用するとさらに冷却効率が向上する。
制御部51eは、各ヒートシンク51aにウェハ39を載置した後は、予め、設定された設定時間をカウントする。その後、所定時間に到達したとき又は放射温度センサ等、ウェハ39の温度を測定する温度計測器(図示せず)によってウェハ39の温度を検出し、ウェハ39の温度が、予め、設定された所定温度に降温したときに、ヒートシンク51aによる冷却が終了したものとする。
そして、冷却が終了すると、ボート35の溝部126の溝幅の範囲でボートエレベータ34を上昇させてウェハ支持部材60に載置されているウェハ39をボート35の溝部126に載置させる。
制御部51eは、この後、前記アクチュエータ51dの駆動回路にヒートシンク51aを冷却位置から退避位置に回転させる駆動制御信号を出力する。
アクチュエータ51dは、駆動制御信号に含まれる回転軸51bの回転方向と回転量に基づいて回転軸51bをホームポジションに復帰させ、ヒートシンク51aを退避位置に復帰させて、ボート下段の複数のウェハ39の冷却を終了する。
このように、制御部51eは、ボートエレベータ34の下降、ヒートシンク51aのウェハ39間への挿入、ボートエレベータ34の上昇、ヒートシンク51aのウェハ39間からの退避を、ボート下段、中段、上段の順に繰り返し、全てのウェハ39を冷却する。
ボート35に保持されているウェハ39の冷却の終了後は、前記ウェハ移載機4により、ボート35のウェハ39がウェハキャリア(図示せず)に回収され、機外へと搬出される。
なお、上述の説明では、前記ボート35に支持されたウェハ39の枚数よりヒートシンク51aの枚数が少ない場合について説明したが、例えば、前記ボート35に支持されたウェハの枚数とヒートシンク51aの枚数が同じかもしくはウェハ39の枚数が少ない場合には、段階的に冷却せずに、一括で全てのウェハ39を一括で冷却するように制御するとよい。
Next, referring to FIG. 1 and FIG. 14, wafer cooling by the
The cooling of the
The
An example in which the number of
In this case, the
For example, when the
In cooling the plurality of
Next, in this stopped state, a drive control signal is output to the drive circuit (not shown) of the
The control circuit of the
When each
At this time, when the
After placing the
When the cooling is completed, the
Thereafter, the
The
As described above, the
After the cooling of the
In the above description, the case where the number of the
<実施の形態6>
次に、図15乃至図17を参照して実施の形態5で説明した前記ウェハ支持部材60を有するヒートシンク51aを昇降装置によって昇降させることにより、ボート35に保持されているウェハ39を冷却する冷却部駆動機構の実施の形態について説明する。
参照する図面において、図15はヒートシンクが取り付けられている冷却部駆動機構125を示す解説図、図16は同じくヒートシンクを取り付けた冷却部駆動機構125の平面図、正面図及び右側面図を示す。図17は図16(a)のD−D線断面図である。
<
Next, the
In the drawings to be referred to, FIG. 15 is an explanatory diagram showing the cooling
図15乃至図17に示すように、冷却部駆動機構125には、台座71と、複数のウェハ39を台座71に多段に支持させるための二対の支持部材72,72とが設けられる。台座71には、台座71を鉛直軸回り回転させるためアクチュエータ(図示せず)、例えば、図2で説明したアクチュエータ51dが連結される。
アクチュエータと台座71とは昇降装置(図示せず)に支持され、昇降装置により上下に昇降される。
二対の支持部材72,72は、それぞれ台座71に一体的に設けられおり、支持部材72,72は上下方向に延びている。
二対の支持部材72,72には、ヒートシンク51aのアーム部51cを嵌合させて支持させるための複数の溝部76が支持部材同士の互いの対抗面に多段に設けられている。
また、二対の支持部材72,72の複数の溝部76の溝部間ピッチは、ボート35の支持部材35bの軸方向における溝部間ピッチと同じ間隔であり、ボート35の支持部材35bの数と同じ数になくなっている。
二対の支持部材72の上端部同士はこれら支持部材72,72間の間隔を保持するため連結部材73により連結されている。
また、図17に示すように、二対の支持部材72,72内が両端に開口する中空の通路74となっており、二対の支持部材72,72の各通路74と、ヒートシンク51aの入口と出口とが、螺子付きのキャップにより、連結する管継手75によって連結され、熱交換媒体を通流する一連の通路を構成している。
この一連の通路は、図示されてはいないが、図7にて説明したように、ヒートシンク51aの内部に設けられた熱交換通路の入口と出口とに接続されており、ヒートシンク51aの熱交換通路に通流する熱交換媒体によってヒートシンク51aを冷却するようになっている。
なお、各管継手75と、二対の支持部材72,72連結部との接続部にはシールのためのシール部材78が設けられる。
As shown in FIGS. 15 to 17, the cooling
The actuator and the
The two pairs of
In the two pairs of
Further, the pitch between the
The upper ends of the two pairs of
Further, as shown in FIG. 17, the two pairs of
Although not shown in the figure, this series of passages is connected to the inlet and outlet of the heat exchange passage provided inside the
A
このように、冷却部駆動機構125には、アクチュエータと、昇降装置が設けられているので、台座71の回転によって複数のヒートシンク51aを鉛直軸回りに回転することができ、昇降装置によって、台座71、アクチュエータを昇降させることによって、ヒートシンク51aを昇降させることができる。従って、この冷却部駆動機構の昇降装置の昇降制御と、アクチュエータによる台座71の回転位置の制御とを、前記実施の形態5で説明したボートエレベータ34と同様に制御することによって、各ウェハ39をバラツキなく同じ温度に冷却することが可能となる。また、ウェハ39の冷却後においても、ボート35の溝部126にウェハ39を移載した後、ボート35から各ヒートシンク51aを抜き取って、退避位置に戻すことができる。
なお、上述の説明では、前記ボート35に支持されたウェハの枚数(スロット数でもよ
い)とヒートシンク51aの数が同じ場合について説明したが、前記ボート35に支持さ
れたウェハ39の枚数よりヒートシンク51aの枚数が少ない場合には、実施の形態5で説明したように、段階的にウェハ39を冷却するように昇降装置を制御してもよい。
Thus, since the cooling
In the above description, the case where the number of wafers (may be the number of slots) supported by the
<実施の形態7>
<
次に、前記ボート35に保持されている各ウェハ39を前記処理室100で熱処理する前に、ボート35内で予備加熱するための加熱部(熱交換部)を有する加熱部駆動機構(熱交換部駆動機構)について説明する。
Next, before each
まず、図18及び図19を参照して加熱部について説明する。図18は加熱部の一例を示し、図18(a)は加熱部の上面図、図18(b)は加熱部の底面図、図19は加熱部の分解図である。 First, a heating part is demonstrated with reference to FIG.18 and FIG.19. 18 shows an example of the heating unit, FIG. 18A is a top view of the heating unit, FIG. 18B is a bottom view of the heating unit, and FIG. 19 is an exploded view of the heating unit.
図18及び図19に示すように、熱交換部としての加熱部127は、ウェハ39と同形状又は形状が同一で直径がやや小さいプレート80と、プレート80に支持されるヒータ81と、プレート80とヒータ81との間に設けられる反射板82とを備えて構成される。
ヒータ81は、プレート80の下面に設けられ、プレート80の外周部には取り付けのためのアーム部51cが一体に設けられる。
ヒータ81をプレート80の下面に取り付けてボート35のウェハ39,39内に挿入すると、下方のウェハ39を面内均一に加熱することができる。
なお、ヒータ81をプレート80の上面に取り付けるか、又はプレート80及び反射板82を取り除くと、上方のウェハ39又は両方のウェハ39を均一に加熱することもできる。
ヒータ81としては、例えば、ハロゲンランプヒータやカーボンランプヒータ等のランプヒータが用いられる。
ハロゲンランプヒータは、ヒータ自身の昇温時間が最も短く、周囲に逃げる熱よりも加熱されるのが速いという特長があるので、短時間のうちに、ウェハ39を予備加熱温度に
昇温するヒータとして最も適している。
ヒータ81とプレート80との間に反射板82を設けると、赤外線をウェハ側に効率よく反射させることができるので、効率のよい加熱を行うことができる。
なお、好ましくは、加熱部をウェハ39,39間に挿入した際に、ウェハ39の中心部付近に配置可能となるようにヒータ81を設けるとよい。このようにすることにより、処理室100内でウェハ39を処理する際には、処理室100外周のヒータユニット107によりウェハ39は周辺部から加熱されるため、ウェハ39の中心部はウェハ39の周縁部に比べて加熱されにくいが、予めウェハ39の中心部を予備加熱することによって、短時間の所定温度へのウエハ39の昇温を可能とする。
As shown in FIGS. 18 and 19, the
The
When the
If the
As the
The halogen lamp heater has a feature that the heating time of the heater itself is the shortest and is heated faster than the heat escaping to the surroundings. Therefore, the heater that raises the temperature of the
If the
Preferably, a
図20は加熱部を駆動するための加熱部駆動機構83の一例を示す。図20(a)は上方側から加熱部駆動機構を見た解説図、図20(b)は加熱部駆動機構を底面側から見た解説図である。
FIG. 20 shows an example of the heating
図20に示すように、加熱部駆動機構83には、前記プレート80を水平且つ多段に支持する一対の支持部材84,84と、一対の支持部材84,84を支持する台座85aとが設けられる。台座85aには、台座85aを鉛直軸回り回転させるためアクチュエータ(図示せず)、例えば、図2で説明したアクチュエータ51dが連結される。
アクチュエータと台座85aとは互いに連結された状態で昇降装置(図示せず)に支持され、昇降装置の昇降により上下に昇降される。
一対の支持部材84,84は台座85aに互いに間隔を隔てて並設されており、それぞれ鉛直方向に沿って上方に延びている。
これら支持部材84,84の対峙面には、加熱部127と一体のプレート80のアーム部51cを挿入させて支持するための溝部84aが設けられる。また、支持部材84,84の複数の溝部84aの溝部間ピッチは、ボート35の支持部材35bの軸方向における溝部間ピッチと同じ間隔であり、ボート35の支持部材35bの数と同じになっている。
また、一対の支持部材84,84の一方と他方には、相対峙する溝部84,84同士を一組として加熱部127のアーム部51cが挿入される際に、ヒータ81の陽極部85と陰極部87とを挿入して、各支持部材84内部の配線(図示せず)と接続するための電極挿入孔86,88が設けられる。
この配線はそれぞれ支持部材84内から外部と引き出され、ヒータ81に電力を供給するための電源回路(図示せず)に接続される。
なお、前記アクチュエータとしては、電気又は油圧又は空圧により、台座85a及び台座85aと一体の一対の支持部材84,84を鉛直軸回り回転させ、一対の支持部材84,84に支持される複数の加熱部127をボート35外の退避位置からボート35内の加熱位置に挿入するアクチュエータ、例えば、ステッピングモータと減速機とを組み合わせたモータ、レバーを介して回転駆動力を伝達する直線的なアクチュエータが設けられる。
ここで、加熱位置とは、複数の加熱部127が、ボート35のスロット間にそれぞれ挿入(最上スロットの場合、スロットの上側に挿入)され、各ヒータ81により下方のウェハ39を面内均一に加熱することができる位置をいう。
As shown in FIG. 20, the heating
The actuator and the
The pair of
Further, when the
Each of these wires is drawn out from the
As the actuator, a plurality of
Here, the heating position means that a plurality of
次に、ウェハ39を前記加熱部駆動機構51によって予備加熱する際の工程について説明する。
ウェハ39の加熱はこの実施の形態でも前記制御部51e(図2参照)により制御される。
まず、制御部51eは、プロセスレシピのシーケンスを参照し、ウェハの熱処理、すなわち、酸化、拡散、成膜処理前の予備加熱処理を実行するか否かを判定する。
予備加熱の際は、次に、ボート35がアンロードされているか否かをセンサの検出信号により判定する。
そして、制御部51eは、ボート35がアンロード位置に停止されていると判定すると
、ボート35の加熱すべきウェハ39の位置情報に基づいて昇降装置の昇降位置を制御して、各加熱部127が、それぞれ対応する高さのウェハ39,39間に臨む位置に停止する。
続いて、制御部51eは、前記台座85aを前記加熱位置に回転させるための信号を前記アクチュエータの駆動回路に出力する。
アクチュエータの駆動回路は、このアクチュエータの制御により台座71を鉛直軸回り回転させることにより、台座85aと一体の一対の支持部材84,84を鉛直軸回りに回転させて、加熱すべきウェハ39の上方の加熱位置に複数の加熱部127を配置する。
次に、制御部51eは、電源回路をONとして各加熱部127のヒータ81に通電し、予備加熱を開始する。
また、制御部51eは、予備加熱の開始と同時に、加熱時間のカウント、又は、ウェハ39の温度を検出する放射温度センサの温度検出計の計測値に基づいてウェハ39の温度を計測する。ウェハ39の温度が予備加熱温度に到達すると、制御部51eは、前記電源回路をOFFとして予備加熱を終了した後、前記アクチュエータの駆動回路に、前記台座71を前記退避位置に回転させるための信号を出力する。これにより、台座85a及び台座85aに支持されている複数の加熱部127は、前記退避位置に戻される。
このように、前記制御部51eは、前記昇降装置の昇降により、ボート35に保持されている加熱すべき、ウェハ39,39間に、加熱位置に各加熱部127を挿入した後、ヒータ81の通電によりウェハ39の予備加熱を行う。
予備加熱後は、ボート35に保持されている全てのウェハ39の予備加熱が終了した後は、ボートエレベータ34の上昇によって、処理室100にボート35が挿入され、炉口蓋71aにより処理室100が閉鎖された状態で、酸化、拡散、成膜等の熱処理が行われる。
Next, a process for preheating the
The heating of the
First, the
At the time of preheating, next, it is determined from the detection signal of the sensor whether or not the
When the
Subsequently, the
The actuator drive circuit rotates the
Next, the
The
As described above, the
After the preliminary heating, after the preliminary heating of all the
なお、本実施の形態では、昇降装置により台座85a及びアクチュエータの昇降位置を制御する説明をしたが、昇降装置は未使用もしくは設置せずに、移載室6に備えられているボートエレベータ34によりボート35の上昇、停止、下降を実施の形態5のボートエレベータ34と同様に制御することによって、ボート35のウェハ39の予備加熱を行うようにしてもよい。
In the present embodiment, the lifting position of the
<実施の形態8> <Eighth embodiment>
次に、前記ボート35に保持されている各ウェハ39を前記処理室100で熱処理する前に、ボート35内で予備加熱するための加熱部(熱交換部)127と、ボート35のアンロード後、ウェハキャリアに回収される前に、ボート35内でウェハ39を冷却するための冷却部との両方を備えた熱交換部駆動機構について説明する。
Next, before each
図21はこのような加熱部(熱交換部)と冷却部との間に反射板を設けた熱交換部89の一例を示す。
冷却部は、実施の形態5で説明したヒートシンク51a(図14参照)で構成される。すなわち、ヒートシンク51aには、実施の形態5で説明したようにウェハ39を支持させるウェハ支持部材60が取り付けられている。ヒートシンク51aの下面と、ヒータ81との間には、反射板82が設けられる。なお、この実施の形態では、実施の形態7で説明したプレート80は、熱交換部89の厚みをより薄くするため取り除かれている。ヒートシンク51aとヒータ81とは同時に使用されることがないので、加熱、冷却を行う熱交換部として使用することができる。
FIG. 21 shows an example of a
The cooling unit includes the
次に、図21乃至図24を参照して前記熱交換部89を有する熱交換部駆動機構90の詳細について説明する。
図21(a)は熱交換部駆動機構90を上方側から見た解説図、図21(b)は熱交換
部駆動機構90を底面側から見た解説図である。
また、図23は同じく熱交換部駆動機構90を示し、図23(a)は正面図、図23(b)は上面図、図23(c)は図23(b)のF−F線断面図、図23(d)は図23(c)のE−E線矢視断面図である。
Next, the details of the heat exchanging
FIG. 21A is an explanatory diagram of the heat exchanging
23 also shows the heat exchange
図示されるように、熱交換部駆動機構90には、前記熱交換部89を水平且つ多段に支持する二対の支持部材91,91,91,91と、二対の支持部材91,91,91,91を支持する台座92とが設けられる。
台座92には、台座92を鉛直軸回り回転させるためアクチュエータ(図示せず)、例えば、図2で説明したアクチュエータ51dが連結される。
台座92とアクチュエータとは互いに連結された状態で昇降装置(図示せず)に支持され、昇降装置によって上下に昇降される。
前記支持部材91,91,91,91は、前記台座92に前後左右方向に間隔を隔てて並設されており、それぞれ鉛直方向に沿って上方に延びている。
これらの支持部材91,91,91,91は、その上端部において連結部材99によって連結され、互いの間隔が保持される。
二対の支持部材91,91,91,91には、複数のヒートシンク51aのアーム部51c及び反射板82のアーム部82aが支持されることにより、台座92に熱交換部89を多段に支持するため、相対峙する対峙面に複数の溝部93が設けられる。各溝部93は、具体的には、前記ボート35の支持部材35bの軸方向における溝部126の溝部間ピッチと同じに設けられる。
また、前記ヒートシンク51aに冷却用として熱交換媒体を通流してウェハ39を冷却する場合は、図24に示すように、二対の支持部材91,91,91,91の一組に、前記回転軸51bと同様に冷却媒体を通流する供給側通路51iと排出側通路51jとが設けられ、支持部材91,91,91,91の残りの一組には、各ヒータの陽極部86、陰極部87に接続された配線98を配線するための配線孔97が設けられる。配線孔97は支持部材91内に形成され、ヒータ81の陽極部86、陰極部87を支持部材91内に挿入させるための陽極部挿入孔95、陰極部挿入孔96とに連通しており、配線引き回し管128と接続される。また、供給側通路51i、排出側通路51jは継手129を介して接続され、各ヒートシンク51a内の熱交換通路の入口と出口とは、配管(図示せず)を介して支持部材91の供給側通路51iと排出側通路51jに接続される。また、冷却ガスの対流を併用してウェハ39を冷却する場合には、一対の支持部材91,91の一方に冷却ガス供給通路51mが設けられる。
As shown in the figure, the heat exchanging
An actuator (not shown) for rotating the
The
The
These
The two pairs of
Also, when the
配線98は、前記引き回し管128内を通って電源回路(図示せず)に接続される。なお、前記アクチュエータとしては、電気又は油圧又は空圧により、台座92及び台座92と一体の二対の支持部材91,91,91,91を鉛直軸回り回転させ、二対の支持部材91,91,91,91に支持される複数の熱交換部89をボート35外の退避位置からボート35内の熱交換位置(熱処理位置)に挿入するアクチュエータ、例えば、ステッピングモータと減速機とを組み合わせたモータ、レバーを介して回転駆動力を伝達する直線的なアクチュエータが設けられる。ここで、熱交換位置とは、熱交換部が、ボート35のスロット間にそれぞれ挿入され、各ヒータ81により下方のウェハ39が面内均一に加熱する位置又はヒートシンク51aにより、上方のウェハ39を面内均一に冷却する位置をいう。
なお、好ましくは、冷却媒体を通流する供給側通路51iと排出側通路51jを熱交換部89の主要部側に近い支持部材91,91を用い、配線用を熱交換部の主要部側から離れた支持部材91,91となるように配置するとよい。このようにすることにより、配線の熱劣化を抑制できる。
なお、ヒートシンク51aに熱交換媒体を供給する熱交換媒体の配管や、ヒータ81への配線は、適宜、変更され、この実施の形態に限定されるものではない。
The
Preferably, the supply-
The piping of the heat exchange medium that supplies the heat exchange medium to the
前記熱交換部駆動機構90によるウェハ39の予備加熱について説明する。なお、ボート35に支持されたウェハ39の枚数(スロット数でもよい)と、熱交換部の枚数が同数もしくはウェハ枚数が少ない場合であって、一括で全てのウェハ39を予備加熱および冷却する場合を例外して説明する。
この実施の形態でもウェハ39の加熱は前記制御部51e(図2参照)により制御される。
まず、制御部51eは、プロセスレシピのシーケンスを参照し、ウェハの熱処理、すなわち、酸化、拡散、成膜処理前の予備加熱処理を実行するか否かを判定する。
次に、予備加熱のときは、次に、ボート35がアンロードされているか否かをセンサの検出信号により判定する。
そして、ボート35がアンロード位置に停止していると判定すると、ボート35の加熱すべきウェハ39の位置情報に基づいて昇降装置の昇降位置を制御し、予備加熱の対象となるウェハ39,39間に、熱交換部89を臨ませ、続いて、前記台座92を前記加熱位置に回転させる信号を前記アクチュエータの駆動回路に出力する。
アクチュエータの駆動回路は、アクチュエータの制御により台座92を鉛直軸回り回転させることにより、台座92と一体の二対の支持部材91,91,91,91を鉛直軸回りに回転させて、加熱すべきウェハ39の上方の加熱位置にそれぞれ熱交換部89のヒータ81を配置する。
次に、制御部51eは、ヒータ81に電力を供給するための電源回路をONとして各熱交換部89のヒータ81に通電し、ボートに格納されているウェハ39の予備加熱を開始する。
そして、予備加熱の開始と同時に、予備加熱時間のカウント、又は、ウェハ39の温度を検出する放射温度センサの温度検出計の計測値に基づいてウェハ39の温度を計測する。
温度の検出により、ウェハ39の温度が予備加熱温度、すなわち、処理室室内挿入可能温度に到達すると、前記電源回路をOFFとして、予備加熱を、一旦、終了し、前記アクチュエータの駆動回路に、前記台座92を前記退避位置に回転させるための信号を出力し、台座92及び台座92に二対の支持部材91,91,91,91を介して支持されている複数の熱交換部89を一時、退避位置に復帰させる。
このように、前記制御部51eは、前記昇降装置の昇降制御、加熱部のボート内挿入、ヒータ81の加熱、停止、加熱部の退避をすることにより、ボート35上のウェハの全てを予備加熱温度に加熱する。
そして、予備加熱を終了すると、ボートエレベータの上昇により、処理室100にボート35が挿入され、酸化、拡散、成膜等の熱処理が行われる。
予備加熱終了後は、供給側通路51iおよび排出側通路51jに供給されている冷却媒体によってプレート80は加熱状態から冷却状態と変化し、次工程の冷却に備える。
The preheating of the
Also in this embodiment, the heating of the
First, the
Next, at the time of preheating, next, it is determined by the detection signal of the sensor whether or not the
When it is determined that the
The actuator drive circuit should heat the
Next, the
Simultaneously with the start of the preheating, the temperature of the
When the temperature of the
In this way, the
When the preheating is completed, the
After the preheating is completed, the
処理室100での熱処理が終了し、ボート35が処理室100からアンロードされると、ボート35上のウェハ39を冷却してウェハキャリアに回収する。
この場合、制御部51eは、ヒータ81の加熱の場合と同様に、昇降装置の昇降制御、アクチュエータの制御を行なって、熱交換部89をボート35のウェハ39,39間の冷却位置に挿入した後、第5の実施の形態で説明したように、ボート35の溝部126の溝幅の範囲内で昇降装置又は、昇降装置の上昇を制御することによって、ウェハ39をヒートシンク51aのウェハ支持部材60に支持させる。
これにより、ヒートシンク51aの上面の各点において、ウェハ下面の位置が面内均一となり、ウェハ間での偏差のない冷却が行われる。
制御部51eは、ウェハ支持部材60にウェハ39が支持されると、冷却時間をカウントすると共に、放射温度計によりウェハ39の温度を検知する。
そして、ウェハ39の温度が、所定の冷却温度、すなわち、キャリア回収温度(搬送可
能温度)となると、ボート35の溝部126の溝幅の範囲内で、加熱部を下降させ、下降により、ウェハ39をボートの支持溝126に受け渡す。そして、この後、アクチュエータの駆動回路に、熱交換部89を退避位置に復帰させる指示を出力し、アクチュエータにより、熱交換部89を退避位置に復帰させる。
制御部51eは、冷却の際に、このような制御により、ボート35に支持されている全てのウェハ39を冷却する。
ボート35の全てのウェハ39について冷却が終了すると、前記ウェハ移載機4により、ボート35のウェハ39がウェハキャリア(図示せず)に回収され、機外へと搬出される。
なお、上述の説明では、前記ボート35に支持されたウェハ39の枚数と熱項幹部の枚数が同数もしくはウェハ39の枚数が少ない場合を例示して説明したが、前記ボート35に支持されたウェハ39の枚数より熱交換部の枚数が少ない場合には、実施の形態5で説明したように、段階的に上述のような制御を繰り返して全てのウェハ39を予備加熱および冷却するようにしてもよい。
また、ウェハ39の予備加熱、冷却の際に、ボートエレベータ34を前記昇降装置と同様に制御する場合は、昇降装置の昇降とボートエレベータ34の上昇、下降が逆になるが、このようにすると、昇降装置を使用せずにもしくは設けずに、ウェハ39の予備加熱、冷却を行うことができる。
When the heat treatment in the
In this case, the
As a result, at each point on the upper surface of the
When the
When the temperature of the
The
When all the
In the above description, the case where the number of
Further, when the
以下、図9を参照して実施の形態1〜8が適用される上述した処理炉32を具体的に説明する。
前記移載室6の筐体40上部の開口部に炉口フランジ101が設けられ、炉口フランジ101の上端に有天筒状の外管102が立設され、外管102と同心に処理室100を画成する内管103が配設され、内管103は上端が開放され、下端が炉口フランジ101に支持されている。上記した外管102と内管103とから石英チューブ120を構成する。
Hereinafter, the above-described
A
内管103の下方には、処理ガス導入ノズル104が連通され、処理ガス導入ノズル104はガス供給ライン105を介して処理ガス供給源(図示せず)、或は窒素ガス等不活性ガス供給源(図示せず)に接続されている。又、炉口フランジ101の内管103の下端より上方に排気管106が連通されている。排気管106は排気ライン122を介して図示しない排気装置に接続され、排気ライン122には圧力制御弁123が設けられている。
A processing
外管102と同心に筒状のヒータユニット107が配設され、ヒータユニット107はヒータベース108に立設される。
A
前述したようにエレベータアーム67には炉口蓋71aが設けられ、炉口蓋71aは炉口フランジ101の下端開口部(炉口部)を気密に閉塞する。炉口蓋71aの下面にはボート回転装置109が設けられ、ボート回転装置109の回転軸111が炉口蓋71aを気密に貫通している。回転軸111の上端に設けられたボート受台112にボート35が載置され、ボート35を内管103内で回転できるようになっている。
As described above, the
処理炉32で熱処理されるウェハ39の処理状態は、主制御部113によって制御される。主制御部113は、炉内の温度を制御する温度制御部114、処理ガス等の流量を制御するガス流量制御部115、外管102内の圧力を制御する圧力制御部116、ボート回転装置109等を制御する駆動制御部117を備えている。
The processing state of the
内管103と外管102との間には温度検出器118が設けられ、温度検出器118により検出された温度信号は温度制御部114に入力され、温度制御部114はヒータユニ
ット107を制御して内管103内の温度の制御を行う。ガス供給ライン105にガス流量制御器119が設けられ、ガス流量制御部115により制御された所要のガス流量が内管103内に供給される。排気管106には圧力検出器121が設けられ、圧力検出器121により検出された排気圧力の圧力検出信号は圧力制御部116に入力され、圧力制御部116は圧力制御弁123を制御して外管102内の圧力の制御を行う。
A
以下、実施の形態1〜8が適用される上述した処理炉32を備えた縦型熱処理装置の作用について説明する。なお、ここでは、一例として冷却機構51を設けた場合について説明する。
移載室6内は、大気圧に維持され、エアフロー又はN2フローにより清浄化されている。ボートエレベータ34には、処理炉32からアンローディングされた状態の空のボート35が載置される。ウェハ移載機4により、移載室6外の図示しないカセットから複数枚のウェハ39、例えば5枚のウェハ39を一括して取り出し、移載室6内の待機位置にあるボート35に移載し、この移載を繰り返す(チャージ)。
Hereinafter, the operation of the vertical heat treatment apparatus including the above-described
The inside of the
炉口シャッタ33により炉口部を閉じられている処理炉32では、図9に示す温度検出器118からの検出結果に基づき温度制御部114がヒータユニット107を制御することで、石英チューブ120内の温度が予備加熱される。
In the
予定したバッチ枚数のウェハ39がボート35に移載されたら、炉口シャッタ33が開放され、ボートエレベータ34によりボート35が処理炉32内に搬入され(ローディング)、炉口シャッタ33に代わって炉口蓋71aによって処理炉32の炉口部が気密に閉塞される。
When a predetermined number of batches of
処理炉32を閉塞後、排気装置により排気ライン122を介して石英チューブ120内を真空引きする。ボート回転装置109により回転軸111を介してボート35が回転する。また、温度制御部114によりヒータユニット107を制御して石英チューブ120内のウェハ39温度を目標の処理温度にする。ウェハ39の温度が安定した状態で、ガス供給ライン105からガス流量制御器119により供給量を制御された処理ガスが、処理ガス導入ノズル104を介して内管103内に導入される。処理ガスは、内管103内を上昇し、ウェハ39に対して均一に供給され、ウェハ39に所要の熱処理がなされる。熱処理中の内管103内は、圧力制御部116により圧力制御弁123を制御することにより、所定処理圧に維持される。
After the
ウェハ39の熱処理が完了すると、石英チューブ120内にガス供給ライン105を介して不活性ガスを供給して、石英チューブ120内を移載室6内と同じ大気圧とする。その後、ボートエレベータ34によりボート35を処理炉32から移載室6に搬出する(アンローディング)。搬出後、炉口シャッタ33をスライドして処理炉32の炉口部を閉じる。
When the heat treatment of the
ボート35を処理炉32から移載室6へ搬出したローディング位置では、回転式アクチュエータにより、冷却機構51の冷却部駆動手段としての回転軸51bがその待機位置から冷却位置に回転され、回転軸51bと一体の多数のヒートシンク51aがウェハ39の冷却位置、すなわち、上下のウェハ39間に、ウェハ39と同心に配置される。ヒートシンク51aがこのような冷却位置で停止されると、各ウェハ39の熱は、熱輻射により相対峙するヒートシンク51aに移動するので、ヒートシングに対峙するウェハ39は高速に冷却される(例えば、実施形態1、図1及び図2参照)。
At the loading position where the
前記したように実施形態2では各ヒートシンク51aには前記熱交換通路51fが設けられ、熱交換媒体との冷却によりヒートシンク51aが冷却される(例えば、実施形態2
、図5参照)。熱交換媒体が屋外の熱交換器51lにより冷却される場合(実施形態3、図6参照)は、一定量の熱交換媒体で各ヒートシンク51aが冷却されるので、ユーティティ費用を低減できる。また、熱交換媒体が流通する場合でも同様である(例えば、実施形態2、図5参照)。また、ガス噴出口51nから空気又は不活性ガスを上位のウェハ39裏面、具体的には、ウェハ39裏面の中央部に向けて噴出させる場合は、強制対流によってもウェハ39が冷却される(例えば、実施形態4、図7及び図8参照)。このため、熱交換後の熱交換媒体の温度を、例えば、30℃前後に設定した場合には、それぞれ各ウェハ39が高速に冷却される。ここで、熱輻射による冷却は、空気などの強制冷却のみの場合と比較して高速に冷却されるので、ウェハ39の冷却時間が大幅に短縮され、バッチ処理における全体の処理時間が大幅に短縮される。このとき、処理炉32の炉口部を閉じた炉口シャッタ33は、処理室100内からの熱の遮断を行っているので、処理室100内からの熱によって、ウェハ39の冷却が妨げられることがない。また、ウェハ39は処理室100に隣接した移載室6で冷却されるので、隣接していない他の室、例えばクーリング室等で冷却される場合と比べて、冷却に要する移動距離が短くなり冷却時間が短縮し、スループットが向上する。また、熱処理後のウェハ39はボート35に保持されたまま冷却されるので冷却が容易になる。
As described above, in the second embodiment, each
FIG. 5). When the heat exchange medium is cooled by the outdoor heat exchanger 51l (see Embodiment 3, FIG. 6), each
熱処理後のウェハ39が所定温度まで冷却されると、前記したように、ウェハ移載機4によりボート35から空のカセットに熱処理後のウェハ39が5枚一括で移載され、ウェハ39の移載が繰返され、ボート35に保持された多数のウェハ39の全てをカセットに移載する(ディスチャージ)。
When the heat-treated
このようにして、カセットからボート35へのウェハ39のチャージ、処理炉32へのボート35のローディング、処理炉32での熱処理、処理炉32からのボート35のアンローディング、ボート35からカセットへのウェハ39のディスチャージが繰り返され、ウェハ39の処理が繰返される。
In this manner, the
上述したように第1〜第6の実施の形態は、熱処理後の高温のウェハ39を上下のヒートシンク51aへの熱輻射及び熱輻射と強制対流により冷却するので、ボートエレベータ34やウェハ移載機4、またセンサ類やケーブル類などの樹脂製品が高温に加熱されることがなくなり、搬送機構部の潤滑剤や、その他の樹脂部材から発生する有機物の汚染を大幅に低減できる。また、ヒートシンク51aでウェハ39の輻射面が遮断されるので、ボート35ないしウェハ39から熱が移載室6内に伝播しにくく、この点からもウェハ39汚染を低減できる。多数のウェハ39を一括処理する縦型熱処理装置の場合、特に搬送機構部等が大掛かりとなるので汚染の問題が生じやすいが、本実施の形態によれば、このような問題を解決できる。
As described above, in the first to sixth embodiments, the high-
また、ヒートシンク51aは、移載室6の壁面26や壁中に設けられているのではなく、移載室6の内側に移載室6とは独立して設けられているため、各ヒートシンク51aから熱伝導により移載室6に奪われる冷熱エネルギーが大幅に低減し、各ヒートシンク51aへの熱輻射によるウェハ冷却の効率が向上する。このため、ウェハ39の冷却速度が大幅に向上し、高速な冷却が達成される。縦型熱処理装置の場合、特に、移載室6が大きくなるので移載室6に奪われる熱エネルギーが大きく、ウェハ冷却の効率が大幅に低下するという問題が生じやすいが、本実施の形態によれば、このような問題も解決される。
Moreover, since the
また、前記ヒートシンク51aは、移載室6の壁面26自体から構成されるのではなく、移載室6の内側に独立して配置されたものであるため、その形状や材質はウェハ39への汚染などのダメージを与えない限り、自由に選定することができる。したがって、ヒートシンク51aは、アルミニウムやステンレスからなる移載室6の壁面26よりも輻射率の高い材質、具体的には石英により、冷却に対して最適な形状に形成することができる。
The
また、冷却部としてのヒートシンク51aがボート35及びウェハ39とは非接触であるため、接触によるパーティクルの発生を低減することができ、ウェハ39のパーティクル汚染を低減できる。
Further, since the
また、冷却機構の他に、実施の形態7で説明した加熱機構を設けると、基板処理前にウエハの予備加熱を行なうことができ、加熱部と冷却部とを備える熱交換機構を設けると、移載室6のスペースを有効に利用してウエハ60の冷却と予備加熱とを行うことができる。
In addition to the cooling mechanism, if the heating mechanism described in
<実施の形態9>
実施の形態9は、図10に示すように、ロードロック室7を備えた縦型熱処理装置に実施の形態1〜実施の形態8で説明した熱交換機構として冷却機構の一つを設けたものであるが、冷却機構及び/又は加熱機構を設け、ウェハ39の冷却及び/又は加熱を行なうようにしてもよい。
この実施の形態において、実施の形態1と異なる点は、前記冷却機構のいずれか一つが予備室としてのロードロック室7に配置される点にある。ここでは、一例として冷却機構51を設けた場合について説明する。
<Embodiment 9>
In the ninth embodiment, as shown in FIG. 10, the vertical heat treatment apparatus provided with the
This embodiment is different from the first embodiment in that any one of the cooling mechanisms is disposed in a
筐体40には、移載室6とロードロック室7とが隣接して設けられる。移載室6は、ゲートバルブ25を介してロードロック室7と開閉自在に連通される。ロードロック室7は、減圧および真空状態を維持可能なロードロックチャンバ8により構成される。ロードロック室7の上面には、処理炉32が立設され、処理炉32は炉口シャッタ33を介してロードロック室7と連通している。ロードロック室7には、N2ガス等の不活性ガスの供給源(図示せず)と連通するガス供給ポート10が設けられる。また、ロードロック室7には、排気ポンプ(図示せず)に通じる排気口43が設けられる。ロードロック室7の内部には、処理炉32の下方にボートエレベータ34が設けられ、ボートエレベータ34はボート35を昇降して処理炉32に対してローディング/アンローディングすることが可能となっている。
The
炉口シャッタ33を閉めて処理炉32との連通を断った状態で、ロードロック室7内にガス供給ポート10からN2ガスを導入し、ロードロック室7内をパージして大気圧と同圧化する。ゲートバルブ25を開けて、ウェハ移載機4によりボート35にウェハ39をチャージする。ボート35に所要枚数のウェハ39がチャージされると、ゲートバルブ25が閉じられ、ロードロック室7内が排気口43を介して排気され真空状態にされる。一方、処理炉32内を排気装置により真空引きして、処理炉32内の圧力がロードロック室7内と同じ真空状態になったら、炉口シャッタ33が開放され、ボートエレベータ34により多数枚のウェハ39が多段に保持されたボート35は、石英チューブ120内にローディングされる。そして、所定温度、所定圧力の処理炉32内で多数枚のウェハ39を一括して熱処理する。ウェハ39の熱処理中、ロードロック室7内は真空排気された状態を維持する。
With the
処理炉32でウェハ39の熱処理が完了すると、石英チューブ120内が真空排気され、ロードロック室7内と同圧化される。同圧化されると、熱処理後のウェハ39はボートエレベータ34により、処理炉32から真空雰囲気に保たれたロードロック室7にアンローディングされる。アンローディング時にはロードロック室7は真空状態にあるので、熱処理直後の高温となった熱処理後のウェハ39が酸化されたり、或はパーティクルに汚染されたりするのが大幅に低減される。
When the heat treatment of the
アンローディング後、実施の形態1〜6と同様に、制御部51eによるアクチュエータ
51dの上下のウェハ39間の冷却位置にヒートシンク51aが配置される。複数のヒートシンク51a間のウェハ39は、ヒートシンク51aに対するウェハ39からの熱輻射により冷却される。
ここで、ウェハ39の冷却は、熱輻射(矢印)が支配的であり、ロードロック室7内が真空雰囲気であっても、その影響を受けることなく、ウェハ39が冷却される(実施の形態1〜3参照)。また、ガス噴出口51nによりウェハ39の裏面に空気又はN2ガスを流して強制対流を発生させる場合(実施の形態4参照)には、供給される空気又はN2ガスにより真空状態から大気圧に復帰させることもできる。さらに、ヒートシンク51aがロードロック室7の内部に独立して配置されているので、ロードロック室7自体を冷却する構造に比べて、冷却速度、冷却効率を向上することができ、ウェハ39の高速冷却が達成される。
After unloading, the
Here, the cooling of the
ウェハ39の冷却後、ロードロック室7内にガス供給ポート10からN2ガスを導入して、ロードロック室7を大気圧に復帰させる。ロードロック室7の大気圧復帰が完了すると、ゲートバルブ25が開放され、ウェハ移載機4によりボート35からウェハ39がディスチャージされ、カセットに搬送される。
After the
このように実施の形態9によれば、ヒートシンク51aをロードロック室7の内部に独立して配置しているので、ロードロック室7自体を冷却するものと比べて冷却効率をあげることができ、ウェハ39を高速冷却することができる。また、熱処理後の高温のウェハ39は高清浄な真空雰囲気に滞在させたまま冷却されることになるので、ウェハ39の汚染を一層低減できる。
As described above, according to the ninth embodiment, since the
<実施の形態10>
実施の形態10は図11に示すように、移載室6内に設けた複数ボートシステムに実施の形態1〜実施の形態6の冷却機構のいずれか一つを配置した縦型熱処理装置を示す。ここでは、一例として冷却機構51を設けた場合について説明する。なお、2ボートシステムとは、ウェハ冷却及びウェハ搬送処理を次バッチの熱処理と並列に実施するシステムをいう。
<
As shown in FIG. 11, the tenth embodiment shows a vertical heat treatment apparatus in which any one of the cooling mechanisms of the first to sixth embodiments is arranged in a plurality of boat systems provided in the
図11では、2つのボート35(第1ボート35A、第2ボート35B)を搭載した2ボートシステムの簡略図を示している。この縦型熱処理装置の場合、熱処理後のウェハ39を保持したボート35(これを第1ボート35Aという)は、ボートエレベータ34により処理室100から移載室6にアンロードされた後、移動手段としてのボート交換機構14の第1ボート交換アーム15の旋回動作により、第1の位置としてのロードポジション19から第2の位置としてのウェハの冷却ポジション17に運ばれる。ウェハ39の冷却ポジション17には、実施の形態1〜実施の形態6で説明した冷却機構のいずれか一つが設置されている。また、ウェハ搬送ポジション18にある第2ボート35Bには、第1ボート35Aの熱処理中に、ウェハ移載機4の動作により、次バッチのウェハ39がチャージされている。
FIG. 11 shows a simplified diagram of a two-boat system equipped with two boats 35 (
第1ボート35Aがウェハの冷却ポジション17に運ばれた後、第2ボート35Bはボート交換機構14の第2ボート交換アーム16の旋回動作により、処理室100直下にあるロードポジション19に運ばれる。その後、ボートエレベータ34の上昇動作により処理室100にロードされ、所定の熱処理が実施される。
After the
ウェハの冷却ポジション17に移動した第1ボート35A上の熱処理後のウェハ39は、前記冷却機構51がウェハ39間にヒートシンク51aが配置させることでヒートシンク51aへのウェハ39からの熱輻射により冷却される。ウェハ39が所定の温度まで冷却がされたら、前記冷却機構51がヒートシンク51aを退避させた後、ボート交換機構
14の第1ボート交換アーム15の動作により、第1ボート35Aはウェハ搬送ポジション18に運ばれる。ウェハ39は、ウェハ移載機4の動作により第1ボート35Aからディスチャージされ、装置外に搬出される。また、熱処理後のウェハ39が第1ボート35Aからディスチャージされたら、新しい処理待ちウェハ39が第1ボート35Aにチャージされ、第2ボート35Bの熱処理が終了するまで待機することになる。
The heat-treated
このように実施の形態10によれば、前記冷却機構51が処理室100直下のロードポジション19とは別の位置であるウェハの冷却ポジション17のボート35に保持されたウェハ39間にヒートシンク51aを挿入可能なように配置されており、熱処理後のボート35に保持したウェハ39は、ウェハの冷却ポジション17に移動した後に冷却される。その間に、別のウェハ39を保持した別のボート35を移載室6のロードポジション19から処理室100に搬入することにより、処理室100で別のウェハ39を熱処理することができるので、スループットが一層向上する。
As described above, according to the tenth embodiment, the
なお、この実施の形態10では、移載室型2ボートシステムの縦型熱処理装置について説明したが、ロードロック室7の内部にボート交換機構14を有するロードロック室型2ボートシステムの縦型熱処理装置にも適用可能である。また、冷却機構の他に、実施の形態7で説明した加熱機構を設け、基板処理前にウエハの予備加熱を行なつてもよいし、加熱部と冷却部とを備える熱交換機構を設けるようにしてもよい。加熱部と冷却部を備える熱交換機構を設けると、移載室6のスペースを有効に利用してウエハ60の冷却と予備加熱とを行うことができる。
In the tenth embodiment, the vertical heat treatment apparatus of the transfer chamber type two boat system has been described. However, the vertical heat treatment of the load lock chamber type two boat system having the
また、実施の形態1〜7では、複数の基板を一括して処理する縦型熱処理装置について述べたが、本発明は、単数の基板を処理する枚葉式熱処理装置にも適用可能である。また、前記回転軸51bに回転位置を検出するためのセンサ(図示せず)を設け、制御部51eによって回転軸51bの回転位置を制御部51eに基づいてアクチュエータの駆動回路をフィードバック制御することによってヒートシンク51aの回転制御の精度を向上してもよい。
また、アーム部51c及び回転軸51bを石英で構成した場合には、熱輻射によるウェハ39の冷却効率をさらに向上させることができる。
In the first to seventh embodiments, the vertical heat treatment apparatus that collectively processes a plurality of substrates has been described. However, the present invention can also be applied to a single wafer heat treatment apparatus that processes a single substrate. Further, a sensor (not shown) for detecting the rotational position is provided on the
Moreover, when the
[付記]
以下、本発明の好ましい形態を付記する。
[Appendix]
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be additionally described.
<実施の態様1>
実施の態様1は、複数の基板を保持する基板保持具と、前記基板保持具により前記複数の基板を保持しつつ熱処理する処理室と、前記処理室に隣接して設けられる予備室と、前記予備室で前記基板保持具により保持された複数の基板間に、熱交換部を挿入可能とする熱交換部駆動機構と、を備えた基板処理装置を提供する。
<Embodiment 1>
Embodiment 1 includes a substrate holder that holds a plurality of substrates, a processing chamber that performs heat treatment while holding the plurality of substrates by the substrate holder, a spare chamber that is provided adjacent to the processing chamber, Provided is a substrate processing apparatus comprising: a heat exchanging unit driving mechanism that allows a heat exchanging unit to be inserted between a plurality of substrates held by the substrate holder in a preliminary chamber.
<実施の態様2>
実施の態様2は、基板を保持する基板保持具により保持された複数の基板を、予備室から該予備室に隣接した処理室に搬入する工程と、前記処理室内で前記基板保持具により複数の基板を保持しつつ熱処理する工程と、前記熱処理後、前記基板保持具により保持された複数の基板を、前記処理室に隣接した前記予備室に搬出する工程と、を有し、少なくとも前記搬入工程前若しくは前記搬出工程後のうちいずれかで前記予備室で前記基板保持具により保持された複数の基板間に、熱交換部駆動機構により熱交換部を挿入し基板との熱交換を行う工程を有する半導体装置の製造方法を提供する。
<Embodiment 2>
Embodiment 2 includes a step of carrying a plurality of substrates held by a substrate holder holding a substrate from a preliminary chamber into a processing chamber adjacent to the preliminary chamber, and a plurality of substrates by the substrate holder in the processing chamber. A step of performing heat treatment while holding the substrate, and a step of carrying out the plurality of substrates held by the substrate holder after the heat treatment to the preliminary chamber adjacent to the processing chamber, and at least the loading step A step of inserting a heat exchanging unit by a heat exchanging unit driving mechanism to exchange heat with the substrate between the plurality of substrates held by the substrate holder in the preliminary chamber either before or after the unloading step. A method for manufacturing a semiconductor device is provided.
<実施の態様3>
実施の態様3は、複数の基板を保持する基板保持具と、前記基板保持具により前記複数
の基板を保持しつつ熱処理する処理室と、前記処理室に隣接して設けられる予備室と、熱処理前後に、前記処理室から前記予備室に搬出される前記基板保持具により保持された複数の基板間に、加熱された加熱部又は冷却された冷却部ないし前記加熱部及び前記冷却部を挿入可能とする駆動機構と、を備えた基板処理装置を提供する。
<Embodiment 3>
Embodiment 3 includes a substrate holder that holds a plurality of substrates, a processing chamber that performs heat treatment while holding the plurality of substrates by the substrate holder, a preliminary chamber that is provided adjacent to the processing chamber, and a heat treatment A heated heating unit or a cooled cooling unit or the heating unit and the cooling unit can be inserted between a plurality of substrates held by the substrate holder carried out from the processing chamber to the preliminary chamber before and after. A substrate processing apparatus comprising: a drive mechanism;
<実施の態様4>
実施の態様4は、複数の基板を保持する基板保持具と、前記基板保持具により前記複数の基板を保持しつつ熱処理する処理室と、前記処理室に隣接して設けられる予備室と、熱処理前に、前記予備室から前記処理室に搬入される前記基板保持具により保持された複数の基板の間に、加熱された加熱部を挿入可能とする加熱部駆動機構と、を備えた基板処理装置を提供する。
<
<実施の態様5>
実施の態様5は、前記熱交換部には、基板を支持する断熱材を設けることを特徴とする実施の態様1記載の基板処理装置を提供する。
<
<実施の態様6>
実施の態様6は、前記断熱材は石英製の球状であり、前記熱交換部に前記断熱材の一部が埋め込まれている実施の態様5記載の基板処理装置を提供する。
<
<実施の態様7>
実施の態様7は、前記熱交換部の表面(上面)が冷却部で裏面(下面)が加熱部であり、前記冷却部と前記加熱部の間に反射板を設ける実施の態様1記載の基板処理装置を提供する。
<
<実施の態様8>
実施の態様8は、予備室内で基板を保持する基板保持具により保持された複数の基板間に、加熱された加熱部を駆動機構にて挿入する工程と、前記加熱部が前記基板保持具により保持された複数の基板を加熱する工程と、前記基板保持具により保持された複数の基板間から、前記加熱部を前記駆動機構にて取り出す工程と、前記基板保持具により保持された複数の基板を前記予備室に隣接した処理室に搬入する工程と、前記処理室内で前記基板保持具により複数の基板を保持しつつ熱処理する工程と、前記熱処理後、前記基板保持具により保持された複数の基板を前記処理室に隣接した前記予備室に搬出する工程と、前記予備室に搬出された前記基板保持具により保持された複数の基板間に、冷却された冷却部を駆動機構にて挿入する工程と、前記冷却部が前記基板保持具により保持された複数の基板を冷却する工程と、前記基板保持具により保持された複数の基板間から、前記冷却部を前記駆動機構にて取り出す工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
<実施の態様9>
<
<Embodiment 9>
実施の態様9は、予備室内で基板を保持する基板保持具により保持された複数の基板間に、加熱された加熱部を駆動機構にて挿入する工程と、前記加熱部が前記基板保持具により保持された複数の基板を加熱する工程と、前記基板保持具により保持された複数の基板間から、前記加熱部を前記駆動機構にて取り出す工程と、前記基板保持具により保持された複数の基板を前記予備室に隣接した処理室に搬入する工程と、前記処理室内で前記基板保持具により複数の基板を保持しつつ熱処理する工程と、前記熱処理後、前記基板保持具により保持された複数の基板を前記処理室に隣接した前記予備室に搬出する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。 Embodiment 9 includes a step of inserting a heated heating unit with a driving mechanism between a plurality of substrates held by a substrate holder holding a substrate in a preliminary chamber, and the heating unit is moved by the substrate holder A step of heating the plurality of held substrates, a step of taking out the heating unit by the drive mechanism from among a plurality of substrates held by the substrate holder, and a plurality of substrates held by the substrate holder A step of carrying the substrate into the processing chamber adjacent to the preliminary chamber, a step of performing heat treatment while holding the plurality of substrates by the substrate holder in the processing chamber, and a plurality of steps held by the substrate holder after the heat treatment. And a step of unloading the substrate to the preliminary chamber adjacent to the processing chamber.
<実施の態様10>
実施の態様10は、複数の基板を基板保持部により保持しつつ熱処理する処理室と、前
記処理室に隣接して設けられる予備室と、前記処理室から前記予備室に搬出される熱処理後の前記保持具により保持された複数の基板の間に冷却された冷却部を挿入可能とする冷却部駆動機構と、を備えた基板処理装置を提供する。
処理室で熱処理された基板は基板保持具により保持されたまま、処理室から処理室に隣接した予備室に搬出される。
予備室に搬出された基板は、基板保持具に保持された状態のままで、冷却された冷却部が基板間に挿入される。
基板間に冷却部が挿入されると、高温側である基板と低温側である冷却部との間に熱輻射が発生する。
熱輻射は対流による熱伝達と比較して高速な冷却であるので、基板は対流によって冷却される場合よりも短時間で冷却される。
<
The substrate heat-treated in the processing chamber is carried out from the processing chamber to a preliminary chamber adjacent to the processing chamber while being held by the substrate holder.
The cooled cooling unit is inserted between the substrates while the substrate carried out to the preliminary chamber is held by the substrate holder.
When the cooling unit is inserted between the substrates, heat radiation is generated between the substrate on the high temperature side and the cooling unit on the low temperature side.
Since heat radiation is faster cooling compared to heat transfer by convection, the substrate is cooled in a shorter time than if cooled by convection.
<実施の態様11>
実施の態様11は、処理室内で基板保持具により複数の基板を保持しつつ熱処理する工程と、基板保持具により保持しつつ前記熱処理後の前記基板保持具により保持された複数の基板を前記処理室に隣接した予備室に搬出する工程と、前記処理室から前記予備室に搬出された前記基板保持具により保持された複数の基板の間に冷却された冷却部を冷却部駆動機構にて挿入する工程と、前記冷却部が前記基板保持具により保持された複数の基板を冷却する工程と、前記冷却部を前記冷却部駆動機構にて前記基板保持具により保持された複数の基板の間から取り出す工程と、を有する半導体装置の製造方法を提供する。
複数の基板を基板保持具に保持したまま処理室に搬入し、熱処理後、複数の基板を保持ごと処理室から搬出すると、複数の基板が一度に熱処理されるのでスループットが向上する。
基板保持部に複数の基板を保持させたままで、冷却部駆動機構により冷却部を基板間に挿入し、基板から冷却部への熱輻射により基板を高速に冷却した後は、冷却部駆動機構により冷却部を基板間から取り出すと、この基板保持具により次の基板の熱処理が可能となる。
<Embodiment 11>
Embodiment 11 includes a step of performing heat treatment while holding a plurality of substrates with a substrate holder in a processing chamber, and a plurality of substrates held by the substrate holder after the heat treatment while being held by the substrate holder. A cooling unit that is cooled between a plurality of substrates held by the substrate holder carried out from the processing chamber to the preliminary chamber and inserted into the preliminary chamber adjacent to the chamber by the cooling unit driving mechanism The cooling unit cooling the plurality of substrates held by the substrate holder, and the cooling unit between the plurality of substrates held by the substrate holder by the cooling unit driving mechanism. And a step of taking out the semiconductor device.
When a plurality of substrates are carried into the processing chamber while being held by the substrate holder, and after the heat treatment, the plurality of substrates are carried out of the processing chamber together with the holding, whereby the plurality of substrates are heat treated at a time, thereby improving the throughput.
With the substrate holding unit holding a plurality of substrates, the cooling unit drive mechanism inserts the cooling unit between the substrates, and after cooling the substrate at high speed by heat radiation from the substrate to the cooling unit, the cooling unit driving mechanism When the cooling unit is taken out between the substrates, the substrate holder can heat-treat the next substrate.
<実施の態様12>
実施の態様12は、多数枚の基板を基板保持部により保持しつつ熱処理する処理室と、該処理室に隣接して設けられる予備室と、該処理室の壁面より内側に設けられる前記基板と略同形状の冷却部と、前記処理室から前記予備室に搬出される熱処理後の前記基板に保持された複数の基板の間に前記基板保持具及び前記基板とは非接触で前記冷却部を挿入するように該冷却部に連結され、該冷却部を水平移動動作可能な冷却部駆動機構と、を備えた基板処理装置を提供する。
基板と略同形状の冷却部を冷却部駆動機構により水平移動させ、基板保持具に保持された複数の基板の基板間に、基板保持具及び基板と非接触状態で挿入すると、基板と冷却部との接触に起因するパーティクルの発生が低減され、パーティクルによる基板の汚染が防止される。
<Embodiment 12>
Embodiment 12 includes a processing chamber that heat-treats a large number of substrates while being held by a substrate holder, a spare chamber that is provided adjacent to the processing chamber, and the substrate that is provided on the inner side of the wall surface of the processing chamber. The substrate holder and the substrate are not in contact with the cooling unit between the cooling unit having substantially the same shape and the plurality of substrates held on the substrate after the heat treatment carried out from the processing chamber to the preliminary chamber. Provided is a substrate processing apparatus including a cooling unit driving mechanism coupled to the cooling unit so as to be inserted and capable of horizontally moving the cooling unit.
When the cooling unit having substantially the same shape as the substrate is horizontally moved by the cooling unit driving mechanism and inserted between the substrates of the plurality of substrates held by the substrate holder in a non-contact state with the substrate holder and the substrate, the substrate and the cooling unit Generation of particles due to contact with the substrate is reduced, and contamination of the substrate by the particles is prevented.
<実施の態様13>
実施の態様13は、実施の態様10又は実施の態様12において、前記冷却部は、前記予備室の壁面の放射率よりも放射率の高い材料で構成された基板処理装置を提供する。
熱輻射によりウェハを高速に冷却するには、冷却部の材質に、熱移動のしやすい材質、すなわち放射熱抵抗の小さい材質を用いることがよい。
<Embodiment 13>
Embodiment 13 provides the substrate processing apparatus according to
In order to cool the wafer at high speed by thermal radiation, it is preferable to use a material that can easily transfer heat, that is, a material having a small radiant heat resistance, as the material of the cooling unit.
<実施の態様14>
実施の態様14は、実施の態様10、実施の態様12又は実施の態様13記載の基板処
理装置において、前記冷却部は、石英から構成される基板処理装置を提供する。
石英で冷却部を構成した場合、石英は、放射熱抵抗の小さい材料なので、高速な基板の冷却が可能となり、熱処理終了後の次バッチの熱処理の再開までの時間が大幅に短縮される。
また、石英は、耐熱温度が高く、反応物との非反応であるので、冷却部を原因としたパーティクル等の汚染が低減される。
<
When the cooling unit is made of quartz, quartz is a material having a low radiant heat resistance, so that the substrate can be cooled at high speed, and the time until the heat treatment of the next batch after the heat treatment is completed is greatly shortened.
In addition, since quartz has a high heat-resistant temperature and does not react with the reactant, contamination such as particles caused by the cooling part is reduced.
<実施の態様15>
実施の態様15は、実施の態様10、実施の態様12、実施の態様13又は実施の態様14記載の基板処理装置において、前記冷却部の主面には、前記基板の裏面側に冷却ガスを噴出する噴出口が設けられる基板処理装置を提供する。
このようにすると、基板から冷却部への熱輻射だけでなく、基板の裏面に吹き付けられた冷却ガスの対流による熱伝達により基板が冷却されるので、基板がより高速で冷却される。
<
In this case, the substrate is cooled not only by heat radiation from the substrate to the cooling unit but also by heat transfer by convection of the cooling gas blown to the back surface of the substrate, so that the substrate is cooled at a higher speed.
6 移載室(予備室)
26 移載室の壁面(予備室の壁面)
39 ウェハ(基板)
35 ボート(基板保持具)
51 冷却機構
51a ヒートシンク(冷却部)
100 処理室
6 Transfer room (spare room)
26 Wall of transfer room (wall of spare room)
39 Wafer (Substrate)
35 boat (substrate holder)
51
100 treatment room
Claims (2)
前記基板保持具により前記複数の基板を保持しつつ熱処理する処理室と、
前記処理室に隣接して設けられる予備室と、
前記予備室で少なくとも前記基板保持具に保持された複数の基板間に、熱交換部を挿入可能とする熱交換部駆動機構と、
を備えた基板処理装置。 A substrate holder for holding a plurality of substrates;
A processing chamber for performing heat treatment while holding the plurality of substrates by the substrate holder;
A preliminary chamber provided adjacent to the processing chamber;
A heat exchanging unit drive mechanism capable of inserting a heat exchanging unit between a plurality of substrates held by at least the substrate holder in the preliminary chamber;
A substrate processing apparatus comprising:
前記処理室内で前記基板保持具により複数の基板を保持しつつ熱処理する工程と、
前記熱処理後、前記基板保持具に保持された複数の基板を、前記処理室に隣接した前記予備室に搬出する工程と、を有し、
少なくとも前記搬入工程前若しくは前記搬出工程後のうちのいずれかで前記予備室で少なくとも前記基板保持具に保持された複数の基板間に、熱交換部駆動機構により熱交換部を挿入し、基板との熱交換を行う工程を有する半導体装置の製造方法。
Carrying a plurality of substrates held by a substrate holder holding a substrate from a preliminary chamber into a processing chamber adjacent to the preliminary chamber;
Heat treatment while holding a plurality of substrates by the substrate holder in the processing chamber;
Carrying out the plurality of substrates held by the substrate holder after the heat treatment to the preliminary chamber adjacent to the processing chamber;
At least before the carry-in process or after the carry-out process, a heat exchange unit is inserted between the plurality of substrates held at least by the substrate holder in the preliminary chamber by a heat exchange unit drive mechanism, and the substrate and A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of performing heat exchange.
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