JP2010219228A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】処理後のウエハの冷却時間を短くし、スループットを向上させることができる基板処理装置を提供する。
【解決手段】熱遮蔽板５０は、ボート３８に保持されたウエハに冷却ガスを吹き付ける冷却ガス吹出部備え、この冷却ガス吹出部には、冷却ガスの吹き出し口である吹出孔が複数設けられている。熱遮蔽板５０は、ウエハ移載装置３６ａとボート３８との間でウエハが授受される際には、これを干渉しない位置に退避されており（退避位置）、ウエハ（及びボート３８）を冷却する際には、ウエハ（及びボート３８）からの放熱を吸収及び遮断するように、ウエハ移載装置３６ａとボート３８との間に移動する（冷却位置）。
【選択図】図５

Description

本発明は、基板処理装置に関する。

ウエハ処理室で高温処理されたウエハを、そのまま移載室へアンロードすると、ウエハからの放熱により、ウエハ移載室内の耐熱の低い部品が溶融、故障、有機成分等の脱ガス等を起こし、これにより装置停止あるいはウエハ汚染等の問題が生じる。このため、従来の縦型半導体製造装置では、処理済みのウエハは、ある程度の温度に下がるまでウエハ処理室内で放置され、その後、ウエハ移載室へ、アンロードされていた。ウエハの放置時間は、スループットに影響を及ぼすので、この放置時間を短くするために、ウエハ処理室全体から熱を奪うために大量の空気を排出する機構を設けたり、ウエハ処理室内に不活性ガスを流したりする等の対策がなされている。

しかし、わずかな熱容量のウエハの熱を奪うために、圧倒的に熱容量の大きいウエハ処理室全体から熱を奪う事は容易ではなく、設備的及びエネルギー的にも無駄が多い。また、ウエハ処理室内で、不活性ガスを大量に流すことによる成膜パーティクルあるいは副生成物パーティクルの飛散は、歩留まり悪化の原因となる。

特許文献１では、処理後のボート、ウエハと昇降駆動部間の熱遮蔽性を向上させるために、昇降駆動部のアーム支持部が熱遮蔽板を迂回して水平方向に延出する形状となっており、熱遮蔽板はアーム支持部の内部を非接触で上下に貫通した状態となっている半導体製造装置が開示されている。

特開２００５−２８５９２６号公報

しかしながら、従来の技術においては、処理後のウエハの冷却時間が長く、スループットが低下するという問題があった。

本発明は、処理後のウエハの冷却時間を短くし、スループットを向上させることができる基板処理装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る基板処理装置は、基板を処理する処理室と、基板を支持し、前記処理室内へ支持した基板を搬送する基板支持具と、前記基板支持具に基板を搬送する移載機と、前記基板支持具と前記移載機との間に設けられた非密閉型の遮蔽部とを有する。これにより処理後のウエハの冷却時間を短くすることができる。

好適には、前記遮蔽部は、清浄気体を吹出す吹出部を有する。

好適には、前記遮蔽部は、前記基板支持具により支持された基板を冷却する冷却位置と、この冷却位置から退避した退避位置との間で移動可能に設けられており、前記遮蔽部は、前記基板支持具が前記処理室内へ搬入した基板を前記処理室内から搬出する前に冷却位置へ移動し、冷却位置における前記遮蔽部の前記吹出部から吹出す清浄気体の流量は、退避位置における流量よりも大きい。これによりパーティクルが飛散するのを防止することができる。

好適には、前記吹出し部から前記基板支持具により支持された基板へ吹き出される清浄気体の流量は徐々に増大する。これにより、基板が急冷により破損するのを防止することができる。

好適には、前記吹出し部から前記基板支持具により支持された基板へ吹き出される清浄気体の温度は徐々に低温となる。これにより、基板が急冷により破損するのを防止することができる。

好適には、前記遮蔽部と対向する位置に排気装置が設けられている。

好適には、前記吹出部から常時、清浄気体が吹き出されている。これにより、ごみ等により吹出部が詰まるのを防止することができる。

好適には、前記遮蔽部は、前記基板支持具により支持された基板周辺の雰囲気気体を吸引する。

好適には、前記遮蔽板は、前記基板支持具の基板載置領域全体へ清浄気体を吹出す供給部を備える。これにより、前記基板支持具全体を同時に冷却できる。

本発明によれば、処理後のウエハの冷却時間を短くし、スループットを向上させることができる基板処理装置を提供することができる。

本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の斜透視図である。 本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の側面断面図である。 本発明の一実施形態に用いられる熱遮蔽板の背面図である。 本発明の一実施形態に用いられる熱遮蔽板の正面図である。 本発明の一実施形態に用いられる熱遮蔽板の説明図であり、図５（ａ）は、熱遮蔽板が退避位置にある際の上面図であり、図５（ｂ）は、熱遮蔽板が冷却位置にある際の上面図である。 本発明の一実施形態に用いられる熱遮蔽板の説明図であり、図６（ａ）は、熱遮蔽板が退避位置にある際の上面図であり、図６（ｂ）は、熱遮蔽板が冷却位置にある際の上面図である。

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明の実施形態にかかる基板処理装置１０は、例えば、半導体装置の製造方法における処理工程を実施する半導体製造装置として構成されている。図１は、本発明の一実施形態としての基板処理装置１０の斜透視図を示す。図２は、基板処理装置１０の側面透視図を示す。
この基板処理装置１０は、バッチ式縦型半導体製造装置であり、主要部が配置される筺体１２を有する。基板処理装置１０には、例えばシリコンからなる基板としてのウエハ１４を収納したカセット１６が、ウエハキャリアとして使用される。筺体１２の正面壁１２ａの下方には、メンテナンス可能なように設けられた開口部であるメンテナンス口１８が配置され、このメンテナンス口１８には、開閉するメンテナンス扉２０が設けられている。メンテナンス扉２０には、カセット１６を搬入出するカセット搬入出口２２が筺体１２内外を連通するように設けられており、このカセット搬入出口２２はフロントシャッタ２４によって開閉されるようになっている。カセット搬入出口２２の筺体１２内側には、カセットステージ２６が設置されている。

カセット１６は、図示しない工程内搬送装置とカセットステージ２６との間で授受される。カセットステージ２６上には、カセット１６内のウエハ１４が垂直姿勢となり、また、カセット１６のウエハ出し入れ口が上方向となるようにして、工程内搬送装置によってカセット１６が載置される。カセットステージ２６は、カセット１６を筺体１２後方側へ右周り縦方向９０度回転させるようになっており、カセット１６内のウエハ１４が水平姿勢となり、カセット１６のウエハ出し入れ口が筺体１２後方となるように動作する構成となっている。

筺体１２内の前後方向略中央部には、カセット棚２８が設置されており、このカセット棚２８は複数段複数列にて、複数個のカセット１６を保管するように構成されている。カセット棚２８には、後述するウエハ移載機構３６の搬送対象となるカセット１６が収納される移載棚３０が設けられている。
カセットステージ２６の上方には、予備カセット棚３２が設置されており、予備的にカセット１６を保管するように構成されている。

カセットステージ２６とカセット棚２８との間には、カセット搬送装置３４が設置されている。カセット搬送装置３４は、カセット１６を保持したまま昇降可能なカセットエレベータ３４ａと、カセット１６を搬送するカセット搬送機構３４ｂとで構成されている。カセット搬送装置３４は、カセットエレベータ３４ａとカセット搬送機構３４ｂとの連動動作により、カセットステージ２６、カセット棚２８及び予備カセット棚３２の間で、カセット１６を搬送するように構成されている。

カセット棚２８の後方には、ウエハ移載機構３６が設置されており、このウエハ移載機構３６は、ウエハ１４を水平方向に回転または直動可能なウエハ移載装置３６ａ及び、ウエハ移載装置３６ａを昇降させるためのウエハ移載装置エレベータ３６ｂとで構成されている。ウエハ移載装置エレベータ３６ｂは筺体１２の右側端部に設置されている。ウエハ移載機構３６は、これらウエハ移載装置３６ａ及びウエハ移載装置エレベータ３６ｂの連動動作により、ウエハ移載装置３６ａのツイーザ３６ｃをウエハ１４の載置部として、ウエハ１４を水平姿勢で多段に保持する基板支持具としてのボート３８に対して、ウエハ１４を装填または脱装するように構成されている。

筺体１２の後部上方には、処理室としての処理炉４０が設けられている。処理炉４０の下端部は、炉口シャッタ４２により開閉されるように構成されている。処理炉４０の下方には、ボート３８を処理炉４０に昇降させる昇降機構としてのボートエレベータ４４が設けられ、このボートエレベータ４４の昇降台に連結された連結具としてのアーム４６には蓋体としてのシールキャップ４８が水平に据え付けられており、このシールキャップ４８はボート３８を垂直に支持し、処理炉４０の下端部を閉塞可能なように構成されている。

ボート３８は、複数本の保持部材を備えており、複数枚（例えば５０枚〜１５０枚程度）のウエハ１４を、その中心を揃えて垂直方向に整列させた状態で、それぞれ水平に保持するように構成されている。

ウエハ移載機構３６とボート３８の昇降位置との間には、非密閉型の遮蔽部としての可動する熱遮蔽板５０が設けられている。熱遮蔽板５０は、ウエハ移載装置３６ａとボート３８との間でウエハ１４が授受される際、これを干渉しない位置に退避されている。また、筺体１２後方側で熱遮蔽板５０と対向する位置には、排気装置５２が設けられている。

カセット棚２８の上方には、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを供給するように供給ファン及び防塵フィルタを備えた第１のクリーンユニット５４が設けられており、この第１のクリーンユニット５４は、クリーンエアを筺体１２内部に流通させるように構成されている。

ウエハ移載装置エレベータ３６ｂ及びボートエレベータ４４と対向する側である筺体１２の左側端部には、クリーンエアを供給するように供給ファン及び防塵フィルタを備えた第２のクリーンユニット５６が設けられている。この第２のクリーンユニット５６から吹き出されたクリーンエアは、ウエハ移載装置３６ａ及びボート３８を流通した後、排気装置５２に吸い込まれ、筺体１２の外部へ排気される

次に、熱遮蔽板５０について説明する。
図３及び図４は、熱遮蔽板５０の構成を示す。図３は、熱遮蔽板５０の背面図を示し、図４は、熱遮蔽板５０の正面図を示す。熱遮蔽板５０は、例えば熱伝導率が高く、耐熱性のあるアルミニウム合金からなり、熱吸収率を高めるために、表面に黒色アルマイト処理を施してもよい。
熱遮蔽板５０は、この熱遮蔽板５０を冷却するための冷却水が流れる流路６２と、この流路６２に冷却水を導入する冷却水導入口６４と、流路６２を流れた冷却水を排出する冷却水排出口６６と、ボート３８に保持されたウエハ１４に清浄気体である冷却ガス６８を吹き付ける冷却ガス吹出部７０及び、この冷却ガス６８を熱遮蔽板５０に導入する冷却ガス導入口７２を備える。冷却ガス吹出部７０には、冷却ガス６８の吹き出し口である吹出孔７０ａが複数設けられている。

流路６２は、例えば２枚の張り合わせ構造であり、片面に流路を掘り込んだ後、張り合わせ溶接することで形成される。

冷却ガス吹出部７０には、例えばパンチングパネルや、フィルタを兼ねたポーラスアルミを用いることができる。また、所望するガス流量に合わせて、吹出孔７０ａの径及び形状を変更することができる。
例えば、ボート３８に保持されたウエハ１４を下段側から順に払い出し搬送する場合、ボート３８下段側に保持され先に搬送されるウエハ１４を、ボート３８上段側に保持されたウエハ１４よりも急速に冷却するように、冷却ガス吹出部７０の上側に配置された吹出孔７０ａの径よりも、下側に配置された吹出孔７０ａの径を大きくすることもできる。
また、例えば、ボート３８に保持されたウエハ１４に冷却ガス６８を均等に吹き出すように、冷却ガス導入口７２に近い位置から離れるに従い、吹出孔７０ａの径を大きくするような構成とすることもできる。

熱遮蔽板５０の冷却ガス吹出部７０から吹き出される冷却ガス６８の流量を徐々に多くし、ウエハ１４が急冷により破損しないような構成とすることもできる。また、冷却ガス吹出部７０から吹き出される冷却ガス６８の温度を徐々に下げ、ウエハ１４が急冷により破損しないような構成とすることもできる。

図５は、熱遮蔽板５０の移動について説明する基板処理装置１０の上面図である。図５（ａ）は、熱遮蔽板５０が退避位置にある状態を示し、図５（ｂ）は、熱遮蔽板５０が冷却位置にある状態を示す。熱遮蔽板５０は、ウエハ移載装置３６ａとボート３８との間でウエハ１４が授受される際には、これを干渉しない位置に退避されており（退避位置）、ウエハ１４を冷却する際には、ウエハ１４からの放熱を吸収及び遮断するように、ウエハ移載装置３６ａとボート３８との間に移動する（冷却位置）。

図６は、熱遮蔽板５０、冷却ガス６８の流れ及びその周辺構造の上面図を示す。図６（ａ）は、熱遮蔽板５０が退避位置にある状態を示し、図６（ｂ）は、熱遮蔽板５０が冷却位置にある状態を示す。
熱遮蔽板５０が退避位置にある際は、第２のクリーンユニット５６から吹き出されたクリーンエア７４が、ボート３８昇降位置を通過して排気装置５２へ到達する。
熱遮蔽板５０が冷却位置にある際は、第２のクリーンユニット５６から吹き出されたクリーンエア７４に加え（図６（ｂ）において非図示）、熱遮蔽板５０の冷却ガス吹出部７０から吹き出された冷却ガス６８が、ボート３８昇降位置を通過して排気装置５２へ到達する。このように、熱遮蔽板５０がウエハ１４に近づいた位置から冷却ガス６８を吹き出すため、ウエハ１４へより速いガス流速の冷却ガス６８を多く到達させることができ、急速にウエハ１４を冷却することができる。また、熱遮蔽板５０は、ウエハ１４に近づくため、ウエハ１４からの輻射熱を吸熱し、急速にウエハ１４を冷却することができる。
なお、上記に限らず、冷却ガス吹出部７０からは常に冷却ガス６８が吹き出しているようにすることもできる。これにより、冷却ガス吹出部７０のゴミ詰まりが防止される。また、熱遮蔽板５０に、ボート３８のウエハ１４載置領域全体に向けて冷却ガス６８を吹き出す供給部を設ける構成とすることもできる。これにより、ボート３８に載置されたウエハ１４全体を同時に冷却することができる。

本発明は、上記実施形態に限られず、複数のボート３８が搭載されている基板処理装置にあっては、ボート３８を処理炉４０の下方でなく他の処理装置等に搬送する場合があるが、その搬送先に熱遮蔽板５０を設けるようにすることもできる。

また、上記実施形態では熱遮蔽板５０から冷却ガス６８を吹き出す場合について説明したが、これに限られず、冷却ガス導入口７２から冷却ガス６８を導入するのに代えて、この冷却ガス導入口７２を排気系とつなぎ、高温となった雰囲気のガスを吸引及び排気し、ウエハ１４等を冷却することもできる。

次に、基板処理装置１０の動作について説明する。
カセット１６がカセットステージ２６に供給されるのに先立ち、カセット搬入出口２２がフロントシャッタ２４によって開放される。その後、カセット１６はカセット搬入出口２２から搬入され、ウエハ１４が垂直姿勢であり、カセット１６のウエハ出し入れ口が上方向となるように、カセットステージ２６上に載置される。カセット１６は、カセットステージ２６によってカセット１６内のウエハ１４が水平姿勢となり、カセット１６のウエハ出し入れ口が筺体１２後方を向くように、筺体１２後方側へ右周り縦方向９０度回転される。
続いて、カセット１６は、カセットステージ２６から、カセット棚２８または予備カセット棚３２の指定された位置へ、カセット搬送装置３４によって自動的に搬送されて受け渡され、一時的に保管される。その後、カセット棚２８または予備カセット棚３２から、カセット搬送装置３４によって移載棚３０に搬送される。もしくは、カセット１６は、カセットステージ２６から直接、カセット搬送装置３４によって、移載棚３０へ搬送される。

カセット１６が移載棚３０に搬送されると、ウエハ１４は、カセット１６からウエハ移載装置３６ａのツイーザ３６ｃによってウエハ出し入れ口を通じてピックアップされ、ボート３８に装填される。ボート３８にウエハ１４を受け渡したウエハ移載装置３６ａは、移載棚３０上のカセット１６の位置へ戻り、次のウエハ１４をボート３８に装填する。

あらかじめ指定された枚数のウエハ１４がボート３８に装填されると、炉口シャッタ４２により閉じられていた処理炉４０の下端部が開放される。続いて、シールキャップ４８がボートエレベータ４４によって上昇され、ウエハ１４を保持したボート３８は処理炉４０内へ搬入される。搬入後、ウエハ１４は処理炉４０にて処理される。ウエハ１４の処理が完了すると、熱遮蔽板５０は、冷却位置に移動され、その後、ボート３８が処理炉４０から搬出（ボートダウン）される。

処理炉４０から搬出されたボート３８（ウエハ１４）は、熱遮蔽板５０により冷却される。ウエハ１４が所定の温度まで下がると、熱遮蔽板５０は、退避位置へ移動される。その後、ウエハ１４は、上述した動作と逆の手順により、ボート３８から移載棚３０のカセット１６に搬送される。カセット１６はカセット搬送機構３４ｂにより移載棚３０からカセットステージ２６に搬送され、図示しない工程内搬送装置により筺体１２の外部に搬出される。

１０ 基板処理装置
１２ 筺体
１４ ウエハ
１６ カセット
３６ ウエハ移載機構
３８ ボート
４０ 処理炉
５０ 熱遮蔽板
５２ 排気装置
６８ 冷却ガス
７０ 冷却ガス吹出部
７０ａ 吹出孔

Claims (3)

1. 基板を処理する処理室と、
   基板を支持し、前記処理室内へ支持した基板を搬送する基板支持具と、
   前記基板支持具に基板を搬送する移載機と、
   前記基板支持具と前記移載機との間に設けられた非密閉型の遮蔽部と
   を有する基板処理装置。
2. 前記遮蔽部は、清浄気体を吹出す吹出部を有する
   請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記遮蔽部は、前記基板支持具により支持された基板を冷却する冷却位置と、この冷却位置から退避した退避位置との間で移動可能に設けられており、前記遮蔽部は、前記基板支持具が前記処理室内へ搬入した基板を前記処理室内から搬出する前に冷却位置へ移動し、冷却位置における前記遮蔽部の前記吹出部から吹出す清浄気体の流量は、退避位置における流量よりも大きい
   請求項２記載の基板処理装置。

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