JP3570930B2 - ロードロックチャンバーへのガス導入装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，処理基板が搬入，搬出されるロードロックチャンバーにガスを導入する導入装置に関し，とくに半導体製造装置に使用されるロードロックチャンバーにガスを導入する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
半導体基板のような処理基板は，一枚または数枚，基板処理チャンバーに搬入され処理され，処理後はそこから搬出される。その基板処理チャンバーには，処理基板をその中に搬入，搬出するための真空搬送装置が内部に設置された基板搬送チャンバーがバルブ機構を介して連結されている。さらに，外部から処理基板を収納し，その真空搬送装置により，その基板を基板処理チャンバーへ移送するためのロードロックチャンバーがバルブ機構を介して基板搬送チャンバーに連結されている。これらのチャンバーにより，半導体デバイスの高度集積化を達成できるようになってきた。
【０００３】
この典型的なロードロックチャンバー１０が，図１および図２に示されている。
【０００４】
図示のように，処理基板Ｗは外部（大気圧下）から，たとえばそれを収納するカセットから外部基板搬送装置（図示せず）により，開放されたバルブ機構１１を通って，内部に収納される。収納後，バルブ機構１１が閉じられ，真空排気（ガス排出管ａにより）される。
【０００５】
次に，ロードロックチャンバー１０と真空搬送チャンバー１２とを連結するバルブ機構１３が開く。真空搬送チャンバー１２は真空下にあり，その中に設置された真空搬送装置１４がロードロックチャンバー１０内に収納された処理基板を保持して，処理チャンバー１５と真空搬送チャンバー１２とを連結する，開放されたバルブ機構１６を通って，真空の基板処理チャンバー１５へと搬送する。搬送後，バルブ機構１６は閉じられる。
【０００６】
基板処理チャンバー１５内で，処理された処理基板の温度は，処理の種類，形態により種々異なるが通常は４００℃以上となる。
【０００７】
処理後は，上記工程を逆にたどり，処理基板はロードロックチャンバー１０へと搬送される。ロードロックチャンバー１０は減圧状態から，ガス導入管ｂにより，ガスが導入され大気圧に戻される。上記のように，処理基板は高温状態にあり，外部搬送装置に使用される検出センサーやカセットの耐熱性の問題から，搬送に適した温度まで冷却する必要がある。その冷却のために，ロードロックチャンバー１０では，ガスがさらに続けて一定時間流れる。
【０００８】
冷却後は，処理基板Ｗは外部基板搬送装置により，カセットへと搬送される。
【０００９】
図２に示されているように，ロードロックチャンバーへのガスの導入は，ガス導入管ｂがロードロックチャンバーへと延び，ロードロックチャンバー１０の隔壁に埋め込まれたガス噴き出し部１０’に連結されている。このガス噴き出し部１０’は，内部でのごみの巻き上げを防止し，ガス流を拡散させるために，焼結金属製のガス噴き出し部からなる。この噴き出し部は，通常は，その濾過精度が１μｍ以下のものが使用されている（すなわち，焼結金属は多孔質であり，その孔の大きさが平均して１μｍ以下のものが使用されている）。
【００１０】
装置の生産性を高めるためには，このロードロックチャンバーでの処理基板の冷却時間を短くすることも重要な要素となる。
【００１１】
前述のように，従来は，ガスを導入するためのガス噴き出し部は基板から離れた位置（ロードロックチャンバーの隔壁内）に設けられている。さらに，ガス導入部は濾過精度の小さい焼結金属から構成されている。このようなガス導入装置は，ガス流が弱く，基板の冷却効果が悪い。そのため冷却時間が長く，装置の生産性を高めることができない。
【００１２】
処理基板の冷却は，ロードロックチャンバー内部にある基板保持部に冷却水を流すことで行うこともできるが，処理直後処理基板は高温状態にあり，このような冷却では，基板に割れが発生する危険がある。
【００１３】
このような危険性は，チラーユニットを用いて温度管理を行った冷媒を処理基板保持部に流すことで回避できるが，かかる冷却方法は，構造が複雑になり，それにともない製造，維持管理コストも高くなる。
【００１４】
本発明は，上記問題を解決するためになされたもので，ロードロックチャンバー内にゴミの巻き上げを生ずることなく，ガスを内部に導入できるガス導入装置を提供することを目的とする。
【００１５】
本発明の他の目的は，ロードロックチャンバー内の処理基板の周りに必要なガス流を形成し，効率よく処理基板を冷却できる上記ガス導入装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明のガス導入装置は，処理基板が搬入，搬出されるロードロックチャンバーへのガス導入装置であって，ガス源に連結され，ロードロックチャンバー内に先端が至るガス導入管と，ガス導入管の先端に連結され，搬入される処理基板の周囲の近傍で，その周囲に対向して位置するガス噴き出し部と，から成る。
【００１７】
このロードロックチャンバーは，半導体基板を処理基板とする半導体製造装置に使用することができる。
【００１８】
ガス噴き出し部は，好適に焼結金属体で構成される。
【００１９】
【実施例】
半導体製造装置に使用されたロードロックチャンバーに組み込んだ本発明のガス導入装置を図３に示す。この図に示されているように，従来のガス導入管Ｂと同様に，ガス源に連結されてガス導入管Ｂは，ロードロックチャンバー１０内へと伸張し，その先端に連結具２１（図４ａ）を介してガス噴き出し部２０が連結されている。
【００２０】
ガス噴き出し部２０は連結具２１から突き出たパイプに連結された円筒体２２を有する。
【００２１】
図４ｂに示されているように，円筒体２２は，その表面から噴き出したガスがより直接処理基板Ｗに到達するように，処理基板Ｗに接近して配置される。さらに，円筒体２２の軸線が，処理基板Ｗの面と平行になるように，円筒体２２は連結具２１に連結される。ここで，円筒体２２の外径をｄとその長さをｌとしたとき，ｄ／ｌが１／３より小さいことが望ましい。このようにすることで，処理基板の上方および下方を流れるガス流が容易に形成されるからである。
【００２２】
この円筒体２２は，焼結金属で構成されることが望ましい。焼結金属は多孔質体であることから，ガス導入管から円筒体２２に入ったガスは，円筒体２２の表面が噴き出ることができる。円筒体２２から噴き出たガスは，ゴミを巻き上げることなく，ロードロックチャンバーへ導入され得る。
【００２３】
かくして，ガス源から供給されたガスはガス導入管Ｂを経て円筒体２２に至り，その表面から図４ｂに示されているように，その表面からロードロックチャンバー内に噴き出て，そして，処理基板Ｗの上方および下方においてガス流となり，処理基板からの熱を奪いながら流れる。
【００２４】
前述したように，円筒体２２は焼結金属からなるが，処理基板からの熱を奪う冷却効果を高めるために，その濾過精度を１０μｍ以上とすることが望ましい。１０μｍ以上としても，円筒体２２は処理基板に接近し，その表面から噴き出すガス流が処理基板の面にそって流れ易いことから，ゴミの巻き上げといったことが実際上問題とならない。
【００２５】
図５は本発明の他の実施例を示す。この実施例と図４で示した実施例との違いは，円筒体２２の，処理基板に面する側と反対の側を覆うカバー２３を設けた点である。このようにカバー２３を設けることにより，円筒体２２から噴き出したガスが処理基板へと流れ，より冷却効果を高めることができる。
【００２６】
図６は本発明の他の実施例を示す。この実施例の噴き出し部２０は，処理基板に面する側が平坦な面ともつ焼結金属からなる噴き出し体２２’を有する。さらに，処理基板に面する側以外がカバー２３’で覆われている。したがって，噴き出し体２２’から噴き出したガスは処理基板へと流れ，より冷却効果を高めることができる。
【００２７】
図７はさらに他の実施例の円筒体の斜示図を示す。この実施例では，円筒体２４は，焼結金属ではなく，他の金属，たとえばステンレススチールからなるものである。このような金属は，焼結金属のように多孔質ではないため，ガス噴き出しのための多数のスリット２５（図６ａ），小孔２６（図６ｂ）が，処理基板に面する側に形成され，そこからガスが噴き出す。スリット，小孔からガスが噴き出ても，その流れが処理基板に向いていることから，ゴミの巻き上げの問題は実質的に生じない。
【００２８】
上記説明してきた実施例において噴き出し部は円筒状のものから構成されるが，ガスが処理基板にそった流れを形成することができればよく，たとえば断面が多角形であっても，長円形であってもよい。さらに，噴き出し部は，処理基板の外形にそった円弧に伸長したものでもよい。
【００２９】
本発明のガス導入装置は，半導体製造装置に組み込まれたロードロックチャンバーに取り付けられるものであるが，これに限定されず，チャンバー内に収納された平坦な基板を冷却するためのガス導入手段として利用することができる。
【００３０】
【効果】
本発明のガス導入装置により，ガスは，処理基板の近傍で噴き出すために，ロードロックチャンバー内にゴミの巻き上げを生ずることなく，ガス流が形成することができる。
【００３１】
さらに，ガス導入装置からのガスは，処理基板の上方および下方において流れを形成するため，効率よく処理基板を冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は，ロードロックチャンバーが組み込まれた，半導体製造装置の一部断面となった側面図を示す。
【図２】図２は，従来のガス導入装置が組み込まれたロードロックチャンバーの横断面図を示す。
【図３】図３は，本発明のガス導入装置が組み込まれたロードロックチャンバーの横断面図を示す。
【図４】図４ａは，本発明のガス導入装置の斜示図を示し，図４ｂは，本発明のガス導入装置が取り付けられたロードロックチャンバーの，部分拡大断面図を示す。
【図５】図５ａは，本発明の他のガス導入装置の斜示図を示し，図５ｂは，本発明の他のガス導入装置が取り付けられたロードロックチャンバーの，部分拡大断面図を示す
【図６】図６ａは，本発明のさらに他のガス導入装置の斜示図を示し，図６ｂは，本発明の他のガス導入装置が取り付けられたロードロックチャンバーの，部分拡大断面図を示す
【図７】図７ａは，スリットが設けられた本発明のガス導入装置の斜示図を示し，図７ｂは，小孔が設けられた本発明のガス導入装置の斜示図を示す。
【符号の説明】
１０ ロードロックチャンバー
２０ ガス導入装置
２１ 連結具
２２ 円筒体
Ａ ガス排出管
Ｂ ガス導入管
Ｗ 処理基板

Claims (10)

1. 処理基板が搬入、搬出されるロードロックチャンバーへのガス導入装置であって、
   ガス源に連結され、前記ロードロックチャンバー内に、先端が至るガス導入管と、
   前記ガス導入管の先端に連結され、搬入される処理基板の周囲の近傍で、その周囲に対向して位置する、伸長したガス噴き出し部と、
   から成り、
   前記伸長したガス噴き出し部の、前記処理基板に面する側が平坦である、
   ことを特徴とする、ガス導入装置。
2. 前記ロードロックチャンバーは半導体製造装置に使用され、前記処理基板が半導体基板である、請求項1に記載のガス導入装置。
3. 前記伸長したガス噴き出し部は円筒形状であって、前記伸長したガス噴き出し部の、前記処理基板に面する側が平坦である、請求項1に記載のガス導入装置。
4. 前記伸長したガス噴き出し部の軸線方向が、前記処理基板の面と平行となる、請求項１に記載のガス導入装置。
5. 前記伸長したガス噴き出し部が、焼結金属体で構成される請求項1に記載のガス導入装置。
6. 前記円筒形状の伸長したガス噴き出し部の外径dとその長さlが、
   d：l≦1：3
   の関係を満たす、請求項３に記載のガス導入装置。
7. 前記伸長したガス噴き出し部は、平坦である前記処理基板に面する側を除き、カバーで覆われている、請求項１または３に記載のガス導入装置。
8. 前記焼結金属体の濾過精度が10μm以上である、請求項５に記載のガス導入装置。
9. 前記伸長したガス噴き出し部の、前記処理基板に面する側に、ガスが噴き出る複数の小孔が設けられている、請求項１に記載のガス導入装置。
10. 前記伸長したガス噴き出し部の、前記処理基板に面する側に、ガスが噴き出る複数のスリットが設けられている、請求項１に記載のガス導入装置。

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