JP2010165841A

JP2010165841A - 基板冷却ステージ及び半導体製造装置

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Publication number: JP2010165841A
Application number: JP2009006662A
Authority: JP
Inventors: Hidetada Kanamaru; 秀忠金丸
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2009-01-15
Filing date: 2009-01-15
Publication date: 2010-07-29

Abstract

【課題】基板を冷却するにあたり、その基板の変形を抑えることができる基板冷却ステージを提供すること。
【解決手段】本発明の基板冷却ステージは、基板の裏面がその表面に接するかまたは近接する台座部と、基板を冷却するために前記台座部の表面を冷却する冷却手段と、前記台座部にて前記基板に接するかまたは近接する領域の全周に亘って、あるいはその周方向に沿った複数箇所に設けられ、上方外方側へ向かって傾斜するように伸びると共に基板の周縁を下方にガイドするための傾斜ガイド部材とを備えており、所定の温度になるまで放熱されていない基板が台座部に近接することが防がれるので、基板が急激に冷却されて変形してしまうことを抑えることができる。また、前記冷却手段の他にガスを供給して基板を冷却する場合、そのガス供給レシピを基板に形成されている膜に応じて設定する必要が無くなるので有利である。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板冷却ステージ及びその基板冷却ステージを備えた半導体製造装置に関する。

半導体デバイスの製造工程においては、基板である半導体ウエハ（以下、ウエハという）をフープと呼ばれる密閉型のキャリアに収納して半導体製造装置の搬入ポートに搬入し、この装置内の搬送アームによりキャリアから基板を取り出して処理モジュールに搬送することが行われている。

前記半導体製造装置の一例として、前記搬入ポートに接続された大気雰囲気の第１の搬送室と、エッチング処理やＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)による成膜処理を行う複数の処理モジュールと、その処理モジュールに接続された当該処理モジュールに共通の真空雰囲気の第２の搬送室と、第１の搬送室と第２の搬送室との間に設けられた、真空雰囲気及び大気雰囲気を切り替えてウエハを待機させるためのロードロック室と、を備えたマルチチャンバシステムと呼ばれる装置がある。前記第１の搬送室、第２の搬送室にはウエハの裏面を保持する多関節の搬送アームが設けられており、キャリアと各搬送室とロードロック室と処理モジュールとの間でウエハが受け渡される。特許文献１にはこのマルチチャンバシステムについて記載されている。

ところで、処理モジュールにてウエハＷは、そこで行われるガス処理に応じて夫々異なる温度、例えば４００℃〜８００℃の範囲で加熱される。キャリアへの影響や装置の外部環境への影響を抑えるために、処理モジュールで処理されたウエハはロードロック室で室内の気圧が変化する間に例えば７０℃〜８０℃にまで冷却される。

このロードロック室の構成について簡単に説明する。ロードロック室はウエハを載置するためのステージを備えている。ステージの表面にはウエハの裏面を支持する支持ピンが設けられており、ウエハの裏面がステージの表面に直接接触すると、そのウエハの裏面にパーティクルが付着しやすくなるため、前記支持ピンによりウエハの裏面はステージ表面から浮いた状態で支持される。そして、このステージはその支持ピンに支持されたウエハを冷却するための冷媒の流路を備えている。また、ロードロック室内にはウエハを冷却し且つ室内の圧力を調整するための雰囲気ガスを供給できるようになっている。

ところで、ロードロック室内で高温のウエハを急激に冷却すると、支持ピン上で当該ウエハに反りなどの変形が大きく起こる。そうなるとウエハの裏面がステージの表面に接触し、こすれてしまい傷が付きパーティクル発生の原因になってしまう。また、このマルチチャンバシステムにより処理を行った後、ウエハについて露光処理を行う場合がある。一般に露光処理ではウエハＷをステージ上に高い水平度で支持する必要があるが、その傷によって処理中にウエハが僅かに傾き、露光位置がずれてしまうおそれがある。

このような事情から、ロードロック室内へのウエハの搬入直後は前記雰囲気ガスを少量供給して、徐々に室内の圧力を上げると共に低い冷却率でウエハを冷却し、その後ガスの供給量を増やしてウエハの冷却率を上げている。このようなガス供給を行うにあたり事前に実験を行い、処理モジュールにて処理を終えてロードロック室に搬入されたときの各種のウエハの温度に対して、そのウエハの変形が抑えられるようにガスの供給開始から所定の時間毎にその流量が設定されたレシピを決定していた。

ところが、ロードロック室に搬入された当初は互いに同じ温度になっているウエハであっても、そのウエハに成膜されている膜質及び膜厚によって当該ウエハの熱容量は夫々異なっているので、上記のようにウエハの変形を抑えるために適切なレシピは夫々異なる。そして、微細加工が進むにつれて、上述の露光位置のずれやパーティクルの発生はより大きな問題となってきており、従ってウエハの処理温度だけを考慮してレシピを決定することでは十分にこの問題に対処できないおそれがある。しかし、ウエハのロードロック室内への搬入時における加熱温度に加えて、膜質及び膜厚の違いまで考慮して実験を行ってレシピを決定するのは手間であるし、時間がかかる。

ところで、ロードロック室内の問題について説明してきたが、これに限られず半導体製造工程において、例えば熱処理装置でウエハにポリシラザンなどの絶縁膜を成膜した後、大気雰囲気で冷却することが必要になる。そこでも種類の異なるウエハを用いたり、膜質及び膜厚を変更したときに、そのウエハの変形を抑えることができれば有利である。

特許文献１にはこのような問題を解決する手段については記載されていない。また、特許文献２ではウエハの反り変形を抑えるための構成について記載されているが、材質や膜の性質による違いは考慮されておらず、上記の問題を解決できるものではない。

特開２０００−２０８５８９特開２００６−９３５４３

本発明はこのような事情に基づいて行われたものであり、その目的は基板を冷却するにあたり、その基板の変形を抑えることができる基板冷却ステージ及びその基板冷却ステージを備えた半導体製造装置を提供することである。

本発明の基板冷却ステージは、基板の裏面がその表面に接するかまたは近接する台座部と、
基板を冷却するために前記台座部の表面を冷却する冷却手段と、
前記台座部にて前記基板に接するかまたは近接する領域の全周に亘って、あるいはその周方向に沿った複数箇所に設けられ、上方外方側へ向かって傾斜するように伸びると共に基板の周縁を下方にガイドするための傾斜ガイド部材と、
を備えたことを特徴とする。

前記台座部は、例えばその表面に基板を水平に載置するための複数の支持ピンを備え、基板が台座部の表面に近接したときには、これら複数の支持ピンに支持される。前記台座部の表面と、傾斜ガイド部材とに囲まれる空間を排気する排気手段を備えていてもよい。

本発明の半導体製造装置基板を含んだキャリアが搬入される大気雰囲気のロードポートと、
基板に加熱を伴うガス処理を行う真空雰囲気の処理モジュールと、
前記ロードポートと処理モジュールとの間に設けられ、室内へのガス供給手段と、室内の排気手段とを備え、その室内の雰囲気を大気雰囲気と真空雰囲気との間で切り替えるロードロック室と、
を備え、
前記ロードロック室には請求項１ないし３のいずれか一つに記載の基板冷却ステージが設けられ、
前記ロードポートと、前記処理モジュールと、前記基板冷却ステージとの間で基板の搬送を行うための基板搬送手段を備えたことを特徴とする。

本発明の基板冷却ステージは、基板を冷却するために台座部の表面を冷却する冷却手段と、前記台座部にて前記基板に接するかまたは近接する領域の全周に亘って、あるいはその周方向に沿った複数箇所に設けられ、上方外方側へ向かって傾斜するように伸びると共に基板の周縁を下方にガイドするための傾斜ガイド部材と、を備えている。従って加熱されて膨張した基板は、放熱され所定の温度になって縮径するまで、前記傾斜ガイド部によって台座部へ近接あるいは台座部に接して冷却されることが防がれる。その結果として、基板が急激に冷却されて変形してしまうことを抑えることができる。また、例えば前記冷却手段の他にガスを供給して基板を冷却する場合に、そのガスの供給レシピを基板に形成されている膜に応じて設定する必要が無くなるので有利である。

本発明に係るウエハ冷却ステージを含んだ半導体製造装置の平面図である。前記半導体製造装置に設けられたロードロック室の縦断側面図である。前記ウエハ冷却ステージの斜視図及び平面図である。前記半導体製造装置に設けられた処理モジュールの一例である成膜モジュールの縦断側面図である。前記成膜モジュールにより成膜されるウエハの上面図及び側面図である。前記ウエハ冷却ステージでウエハが冷却される様子を示した工程図である。前記ウエハ冷却ステージでウエハが冷却される様子を示した工程図である。ウエハ冷却ステージに設けられる傾斜ガイド部材の他の例を示した説明図である。傾斜ガイド部材の更に他の例を示した説明図である。傾斜ガイド部材の更に他の例を示した縦断側面図である。

本発明の基板冷却ステージを含んだ、マルチチャンバシステムをなす半導体製造装置１の構成について、その平面図である図１を参照しながら説明する。半導体製造装置１は、ウエハＷのロード、アンロードを行うローダモジュールを構成する第１の搬送室１１と、ロードロック室２Ａ及び２Ｂと、真空搬送室モジュールである第２の搬送室１２と、を備えている。第１の搬送室１１の正面には例えば２５枚のウエハＷを収納するキャリアＣが載置されるロードポート１３が設けられており、第１の搬送室１１の正面壁には、前記ロードポート１３に載置されたキャリアＣが接続されて、当該キャリアＣの蓋と一緒に開閉されるゲートドアＧＴが設けられている。

そして、第２の搬送室１２には、ウエハＷに処理モジュールとしてＣＶＤによる成膜処理を行う成膜モジュール５Ａ〜５Ｄが気密に接続されており、また、第１の搬送室１１の側面には、ウエハＷの向きや偏心の調整を行うアライメント室１４が設けられている。

ロードロック室２Ａ，２Ｂでは、室内の圧力を変化させ、大気雰囲気と真空雰囲気とを切り替えられるように構成されている。つまり、第１の搬送室１１及び第２の搬送室１２の雰囲気がそれぞれ大気雰囲気及び真空雰囲気に保たれているため、ロードロック室２Ａ，２Ｂは、夫々の搬送室間において、ウエハＷを搬送する時に雰囲気を調整するためのものである。ロードロック室２Ａ、２Ｂの構成については後に詳述する。

図中Ｇ１〜Ｇ８は、ロードロック室２Ａ，２Ｂと第１の搬送室１１または第２の搬送室１２との間、あるいは第２の搬送室１２と前記処理モジュール５Ａ〜５Ｄとの間を夫々仕切るゲートバルブ（仕切り弁）である。

第１の搬送室１１、第２の搬送室１２には、夫々第１の搬送手段１５、第２の搬送手段１６Ａ，１６Ｂが設けられている。第１の搬送手段１５は、キャリアＣとロードロック室２Ａ，２Ｂとの間及び第１の搬送室１１とアライメント室１４との間でウエハＷの受け渡しを行うための搬送アームである。

第２の搬送手段１６Ａ，１６Ｂは、第２の搬送室１２内をその長さ方向に移動することができる基台１７上に支持された搬送アームであり、ロードロック室２Ａ、２Ｂと成膜モジュール５Ａ〜５Ｄとの間でウエハＷの受け渡しを行うことができる。

続いてロードロック室２Ａの構成についてその縦断面図である図２を参照しながら説明する。ロードロック室２Ａには成膜モジュール５Ａ〜５Ｄにて処理を受けたウエハＷが搬送される。ロードロック室２Ａ，２Ｂは筐体２０を備えている。筐体２０において第１の搬送室１１に向かう側、第２の搬送室１２に向かう側には夫々搬送口２１，２２が設けられており、ゲートバルブＧ１，Ｇ２により開閉自在とされる。

筐体２０の底面には筐体２０内を排気するための排気口２３が開口している。排気口２３には排気管２４の一端が接続され、排気管２４の他端はバルブＶ１を介して真空ポンプなどにより構成される真空排気手段２５に接続されている。

また、筐体２０の底面にはＮ₂ガスの供給口２６Ａ，２６Ｂが開口している。このＮ2ガスは筐体２０内の圧力を上昇させると共に筐体２０内に搬入されたウエハＷを冷却する役割を有する雰囲気ガスである。供給口２６Ａには供給管２７Ａの一端が接続され、供給管２７Ａの他端は上流側に向かって流量制御部２８、バルブＶ２を介してＮ₂ガスが貯留されたガス供給源２９に接続されている。供給口２６Ｂには供給管２７Ｂの一端が接続され、供給管２７Ｂの他端は上流側に向かってバルブＶ３を介して前記Ｎ2ガス供給源２９に接続されている。流量制御部２８は例えば後述の制御部１８からの制御信号に応じて下流側へのＮ₂ガスの流量を調整する。それによって分岐管２７Ｂから下流側へ供給されるＮ₂ガスの流量は分岐管２７Ａから下流側へ供給されるＮ₂ガスの流量に比べて大きくなる。

筐体２０内には例えばすり鉢状に構成されたウエハ冷却ステージ３が設けられている。図３（ａ）、図３（ｂ）は夫々この冷却ステージ３の斜視図、上面図であり、これらの図３（ａ）、（ｂ）も参照しながら説明する。ウエハ冷却ステージ３は、そのすり鉢形状の底面部、側壁部を夫々構成する台座部３１と、傾斜ガイド部材３２と、を備えている。台座部３１及び傾斜ガイド部材３２は例えばアルミニウムにより構成されている。

台座部３１は扁平な円形状に構成されており、その表面３１Ａは水平に形成されている。また、その表面３１ＡにはウエハＷの裏面を支持してウエハＷを水平に保持するための多数の支持ピン３３が分散して設けられている。これらの支持ピン３３の前記表面３１Ａからの高さは例えば０．３ｍｍである。また、台座部３１の内部には冷却水などの冷媒が流通する冷媒流路３４が冷却手段として設けられており、それによって前記表面３１Ａが冷却される。

傾斜ガイド部材３２は台座部３１の周縁から上方外方側に向かって傾斜するようにその内周壁３２Ａが伸びたリング状部材である。つまり内周壁３２Ａはテーパー状に形成されている。この傾斜ガイド部材３２は、後述の半導体製造装置１の作用でも説明するように処理モジュール５Ａ〜５Ｄで加熱されて熱膨張したウエハＷの下面側の周縁をその内周壁３２Ａで支持し、そして冷却され、その直径が小さくなったウエハＷを下方へとガイドする役割を有しており、この傾斜ガイド部材３２の各部の寸法はウエハＷの各温度における直径の大きさに応じて設計され、例えばシリコンにより構成されたウエハＷの温度が２００℃〜３００℃程度になったときにウエハＷは台座部３１へとすり落ちて、その支持ピン３３に支持されるようになっている。そして、支持ピン３３に支持されると、台座部３１からの距離が十分に近づいたことで、ウエハＷの冷却される速度が上昇する。

ウエハＷの直径が７００℃で３００．５３ｍｍである場合の傾斜ガイド部材３２の寸法の一例を示すと、図２中Ｈ１で示す傾斜ガイド部材３２の高さは１０ｍｍ〜２０ｍｍである。また、この場合に図２中Ｌ１で示す傾斜ガイド部材３２の上端の開口径は３０１．５３ｍｍ、Ｌ２で示すその下端の開口径は２９９．８ｍｍ〜３００．２ｍｍである。また、図２中θで示す台座部３１の表面３１Ａと内周壁３２Ａとのなす角は例えば９４．４°である。

また、台座部３１の周縁部には例えば周方向に沿って複数の光センサ３５が埋設されている。図示の例では４つの光センサ３５が台座部３１の周方向に沿って等間隔に設けられており、ウエハＷが冷却ステージ３に搬送されたときに、各光センサ３５は上方へ向けて光を照射し、その反射光に基づいてウエハＷの裏面との距離を測定する。後述するようにウエハＷは傾斜ガイド部材３２内を揺動しながら下方へとすり落ちることがあるが、すべての光センサ３５でウエハＷとの距離が所定の基準値以下と測定されると、制御部１８がその時点でウエハＷが支持ピン３３上に載置されたものと判断する。そして前記制御部１８がこの判断した時点に応じて、つまり例えば判断した時点から所定の時間経過後に、第１の搬送手段１５によりウエハＷをロードロック室２Ａから搬出する。

台座部３１の表面中央部には例えば排気口３６が開口しており、ウエハＷと台座部３１と傾斜ガイド部材３２とにより囲まれる空間を排気する。これによってウエハＷが台座部３１へガイドされる際に傾斜ガイド部材３２に擦れてパーティクルが発生しても、そのパーティクルを除去することができる。排気口３６には排気管３７の一端が接続され、排気管３７の他端は流量制御部３８、バルブＶ４をこの順に介して真空排気手段２５に接続されている。

台座部３１にはその台座部３１を厚さ方向に貫通する３つの貫通孔４１が穿孔されており、搬送手段１５，１６Ａ，１６Ｂとウエハ冷却ステージ３との間でウエハＷを受け渡すための３本の昇降ピン４２がこの貫通孔４１を介して台座部３１上にて突没する。図中４３はこの昇降ピン４２を昇降させるための駆動部である。

上述のロードロック室２Ａには、第２の搬送室１２から処理モジュール５Ａ〜５Ｄで処理済みのウエハＷが搬入されるのに対して、ロードロック室２Ｂには第１の搬送室１１から処理前のウエハＷが搬入される。ロードロック室２Ｂは冷却ステージ３に傾斜ガイド部材３２が設けられていないことを除いて、ロードロック室２Ａと略同様の構成を有している。

続いて成膜モジュール５Ａ〜５Ｄについて説明する。この例では成膜モジュール５Ａ〜５Ｄは互いに同様に構成されているので、代表して成膜モジュール５Ａについてその縦断側面図である図４を参照しながら説明する。成膜モジュール５Ａは処理容器５０を備えており、処理容器５０内には、ウエハＷを水平に載置するためのステージ５１が設けられている。ステージ５１内にはウエハＷの加熱手段であるヒータ５２が設けられている。更にステージ５１には、昇降機構５３により昇降自在な３本の昇降ピン５４（便宜上２本のみ図示）が設けられており、この昇降ピン５４を介して第２の搬送手段１６Ａ，１６Ｂとステージ５１との間でウエハＷの受け渡しが行われる。

また、ステージ５１上にはステージ５１の周縁部から斜め上方内側に向かって伸びたリング部材５５が設けられている。リング部材５５は昇降機構５６によりステージ５１上で昇降し、図５（ａ）、（ｂ）に示すようにステージ５１に載置されたウエハＷの周縁を覆う。図中５５Ａはリング部材５５の開口部である。図５（ｂ）ではウエハＷに供給される成膜ガスの流れを矢印で示しており、このようにリング部材５５がウエハＷを覆い、当該成膜ガスの流れを規制することで、そのウエハＷの周縁に成膜ガスが供給されることを防ぎ、膜Ｍがこの周縁にまで形成されることを防ぐ。このようにウエハＷの周縁に成膜されるのを防ぐのは、ウエハ冷却ステージ３をウエハＷがすり落ちる際にウエハＷの周縁が傾斜ガイド部材３２の内周壁３２Ａにこすれて、膜Ｍが剥がれてパーティクルが発生することを防ぐためである。

処理容器５０の底部には排気管５７Ａを介して真空排気手段５７が接続されている。また、図中５８はゲートバルブＧ５により開閉される搬送口である。

さらに処理容器５０の天井部にステージ５１に対向するようにガスシャワーヘッド６１が設けられている。ガスシャワーヘッド６１は、互いに区画されたガス室６２Ａ，６２Ｂを備え、ガス室６２Ａ，６２Ｂに供給されたガスは夫々ガス供給孔６３Ａ，６３Ｂから処理容器５０内に供給される。ガス室６２Ａ，６２Ｂには夫々成膜ガス供給源６４Ａ，６４Ｂが接続されており、各成膜ガス供給源６４Ａ，６４Ｂ夫々独立して成膜ガスがウエハＷに供給される。

半導体製造装置１には例えばコンピュータからなる制御部１８が設けられており、この制御部１８はプログラムを備えている。前記プログラムには半導体製造装置１の各部に制御信号を送り、各搬送手段の動作を制御し、各室間でウエハＷを搬送して当該ウエハＷに処理を行うように命令が組み込まれている。このプログラムは、記憶媒体例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）などに格納されて制御部１８にインストールされる。

続いて半導体製造装置１の作用について説明する。先ず、キャリアＣがロードポート１３に載置され、第１の搬送室１１に接続される。次いでゲートドアＧＴおよびキャリアＣの蓋が同時に開かれて、キャリアＣ内のウエハＷは第１の搬送手段１５によって第１の搬送室１１に搬入される。然る後、ウエハＷはアライメント室１４に搬送されて、その向きや偏心の調整が行われた後、ゲートバルブＧ３が開いて大気雰囲気に保たれたロードロック室２Ｂに搬送される。そして、ゲートバルブＧ３が閉じ、このロードロック室２Ｂの圧力が調整されて、室内が真空雰囲気になるとゲートバルブＧ４が開かれ、第２の搬送手段１６Ａまたは１６Ｂによって第２の搬送室１２に搬入される。

次いでゲートバルブＧ５〜Ｇ８のいずれかが開き、その開いたバルブの成膜モジュールにウエハＷが搬送され、例えば８００℃に加熱されて成膜処理を受ける。成膜処理を受けたウエハＷは第２の搬送手段１６Ａあるいは１６Ｂにより第２の搬送室１２に搬送され、然る後ゲートバルブＧ２が開いて、ロードロック室２Ａに搬入される。このときロードロック室２Ａ内は排気口２３，３６により排気され、例えば２６Ｐａ〜１８５Ｐａとなっている。

以下、ウエハ冷却ステージ３にウエハＷが載置されて冷却される様子を示した図６及び図７を参照しながら説明する。昇降ピン４２が上昇し、ウエハＷの裏面を支持すると（図６（ａ））、第２の搬送手段１６Ａ，１６Ｂがロードロック室２Ａ内から退避し、ゲートバルブＧ２が閉じられ室内が密閉される。

昇降ピン４２が下降し、熱により膨張しているウエハＷは傾斜ガイド部材３２の内周壁３２Ａにその裏面側の周縁が保持される（図６（ｂ））。その後、バルブＶ２が開かれて室内にＮ₂ガスが供給され、室内の圧力が緩やかに上昇すると共にウエハＷが徐々に冷却される。冷却されたウエハＷは次第に収縮し、傾斜ガイド部材３２にガイドされて下方へ徐々にすり落ちてゆく（図６（ｃ）、（ｄ））。そしてウエハＷが７０℃〜８０℃に冷却され、その直径が２９９．８ｍｍ〜３００．２ｍｍになると、ウエハＷは支持ピン３３上に落下し、冷却ステージ３の台座部３１の表面３１Ａとの熱交換によってさらに冷却される（図６（ｅ））。

支持ピン３３上のウエハＷが冷却される間にバルブＶ２が閉じる一方で、バルブＶ３が開いて供給されるＮ₂ガスの流量が増加し、圧力の上昇率が大きくなる。然る後、バルブＶ３が閉じ、再びバルブＶ２が開き、供給されるＮ₂ガスの流量が低下し、室内の圧力の上昇率が小さくなる。このようにして圧力が次第に上昇し、また室内へのＮ₂ガスの蓄積に伴ってウエハＷの冷却率も次第に上昇する。そして例えば室内の圧力が大気圧に達すると、室内の圧力がその大気圧に維持されるようにＮ₂ガスの流量が制御される。

ウエハＷが支持ピン３３に載置されてから所定の時間経過すると（図７（ａ））、ゲートバルブＧ１が開き、第１の搬送手段１５がロードロック室２Ａ内に進入し、昇降ピン４２が上昇して第１の搬送手段１５にウエハＷが受け渡される（図７（ｂ））。このときのウエハＷの温度は例えば７０℃〜８０℃程度である。そして、第１の搬送手段１５がロードロック室２Ａ内から退避し（図７（ｃ））、然る後、ゲートバルブＧ１が閉じられ、ロードロック室２Ａ内へのＮ2ガスの供給が停止して、ロードロック室２Ａが真空雰囲気となる。そして、第１の搬送手段１５によりウエハＷはキャリアＣに戻される。

上記のウエハ冷却ステージ３は、ウエハＷを冷却するために台座部３１の表面３１Ａを冷却する冷媒流路３４と、前記台座部３１にて前記ウエハＷが載置される領域の全周に亘って上方外方側へ向かって傾斜するように伸びると共にウエハＷの周縁を下方にガイドするための内周壁３２Ａを備えた傾斜ガイド部材３２と、を備えている。従って処理モジュール５Ａ〜５Ｄで加熱されて膨張したウエハＷは、放熱され所定の温度になって縮径するまで、台座部３１に載置されて冷却されることが防がれる。従って、ウエハＷが急激に冷却されて変形してしまうことを抑えることができる。また、ウエハＷに形成する膜の種類及び膜厚を変更して、ウエハＷの熱容量が異なった場合でも、このようにウエハＷ自身の温度が所定の温度になるまで、ウエハＷは傾斜ガイド部材３２に支持されるので、その膜の種類及び膜厚の変更を行う毎にＮ₂ガスの供給レシピを設定する必要が無くなるので装置のユーザの手間が軽減される。

処理モジュールとしては上記のような成膜モジュールの他にエッチングモジュールとして構成してもよい。また処理モジュール５Ａ〜５Ｄのいずれか一つに搬送されて処理を受けるのではなく、処理モジュール５Ａ〜５Ｄのうち複数のモジュール間を所定の順序で搬送されて夫々異なる処理を受けた後、ロードロック室２Ａに搬送されてもよい。

また、上記の例では、その周縁に成膜していないウエハＷを冷却する例について説明しているが、膜が周縁に掛かるように形成されたウエハＷについても上記のロードロック室２Ａで冷却することができる。その場合には、パーティクルの発生を抑える目的で上記のように傾斜ガイド部材３２と台座部３１とに囲まれる空間の排気を行う他に、ウエハＷとの接触面積が少なくなるように傾斜ガイド部材を構成することが好ましい。図８（ａ）、（ｂ）はそのような傾斜ガイド部材の一例を示している。図８（ａ）はこの傾斜ガイド部材６１の斜視図であり、図８（ｂ）はその傾斜ガイド部材６１を備えたウエハ冷却ステージ３の上面図である。傾斜ガイド部材６１における傾斜ガイド部材３との差異点としては、その内周壁６２の周方向に間隔をおいて、外方側に向かって窪んだ３つの凹部６３が設けられており、図８（ｂ）に示すようにその凹部６３にウエハＷの周縁は接触しない。

また、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）にもウエハＷの周縁との接触面積が少なくなるように構成された傾斜ガイド部材６４について示している。この傾斜ガイド部材６４の内周壁６５は、その周方向に間隔をおいて内方側に向かって突出した例えば３つの凸部６６を備えている。図９（ｃ）に示すように各凸部６６は、下方側から上方側に向かって斜めに形成された傾斜面６７を備えており、各傾斜面６７にウエハＷの周縁がガイドされ、内周壁６５へのウエハＷの接触は防がれる。凸部６６は、ウエハＷとの摩擦を抑えてパーティクルの発生を低減するために例えば石英により構成される。なお、既述の実施形態において各傾斜ガイド部材のウエハＷに接する内周壁についても石英により構成してよい。

また、上記の例ではＮ2ガスにより所定の温度に冷却されたウエハＷは、傾斜ガイド部材３２から離れて支持ピン３３に支持されるが、この支持ピン３３が設けられていなくてもよい。その場合、ウエハ冷却ステージ３に搬送されてからウエハＷは台座部３１に近接し、台座部３１による冷却が始まった後もその周縁が傾斜ガイド部材３２に支持され、その中央部が台座部３１から浮いていてもよい。このような寸法に傾斜ガイド部材３２を構成することで、支持ピン３３上でウエハＷが収縮し、その収縮により傾斜ガイド部材３２の裏面に傷が付くことを防ぐことができるので好ましい。また、支持ピン３３が設けられない場合、ウエハＷの裏面は台座部３１の表面に接してもよい。

ウエハ冷却ステージ３は、上記のように真空雰囲気と大気雰囲気とが入れ替わるロードロック室で用いられることに限られない。例えばウエハＷに絶縁膜を形成するために加熱処理を行った後、大気雰囲気でウエハＷを冷却する場合にも用いることができる。その場合、傾斜ガイド部材３２に支持されたウエハＷはその大気雰囲気中で自然冷却されて、台座部３１へとすり落ちる。

また傾斜ガイド部材３２としては図１０に示すようにその断面が階段状に形成され、下方へ向かうに従ってその開口径が小さくなるように構成してもよい。

Ｗウエハ
１半導体製造装置
１８制御部
２Ａ、２Ｂロードロック室
３ウエハ冷却ステージ
３１台座部
３２傾斜ガイド部材
３２Ａ内周壁
３３支持ピン
３４冷媒流路
３５光センサ
３６排気口

Claims

基板の裏面がその表面に接するかまたは近接する台座部と、
基板を冷却するために前記台座部の表面を冷却する冷却手段と、
前記台座部にて前記基板に接するかまたは近接する領域の全周に亘って、あるいはその周方向に沿った複数箇所に設けられ、上方外方側へ向かって傾斜するように伸びると共に基板の周縁を下方にガイドするための傾斜ガイド部材と、
を備えたことを特徴とする基板冷却ステージ。
前記台座部は、その表面に基板を水平に載置するための複数の支持ピンを備え、基板が台座部の表面に近接したときには、これら複数の支持ピンに支持されることを特徴とする請求項１記載の基板冷却ステージ。
前記台座部の表面と、傾斜ガイド部材とに囲まれる空間を排気する排気手段を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の基板冷却ステージ。
基板を含んだキャリアが搬入される大気雰囲気のロードポートと、
基板に加熱を伴うガス処理を行う真空雰囲気の処理モジュールと、
前記ロードポートと処理モジュールとの間に設けられ、室内へのガス供給手段と、室内の排気手段とを備え、その室内の雰囲気を大気雰囲気と真空雰囲気との間で切り替えるロードロック室と、
を備え、
前記ロードロック室には請求項１ないし３のいずれか一つに記載の基板冷却ステージが設けられ、
前記ロードポートと、前記処理モジュールと、前記基板冷却ステージとの間で基板の搬送を行うための基板搬送手段を備えたことを特徴とする半導体製造装置。