JP3645115B2 - Substrate processing equipment - Google Patents

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JP3645115B2 JP04007199A JP4007199A JP3645115B2 JP 3645115 B2 JP3645115 B2 JP 3645115B2 JP 04007199 A JP04007199 A JP 04007199A JP 4007199 A JP4007199 A JP 4007199A JP 3645115 B2 JP3645115 B2 JP 3645115B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気が行われるチャンバ内にて半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等(以下、単に「基板」と称する)に所定の処理を行う基板処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、基板の処理工程において、基板にガスを供給しつつ処理を行う場合がある。例えば、光照射型熱処理装置(ランプアニール)もそのような処理を行うものの一つである。
【0003】
図5は、従来の基板処理装置の一例である光照射型熱処理装置の概略構成を示す図である。この光照射型熱処理装置は、基板Wを収容して光照射熱処理を行うためのチャンバ110を備えている。チャンバ110の内部には、基板Wを支持するための支持部115が設けられている。また、チャンバ110の上方には光照射を行うためのランプが複数設けられている(図示省略)。
【0004】
さらに、チャンバ110の側方にはゲートバルブ120が設けられている。ゲートバルブ120は、チャンバ110に当接することと、離間することとが可能である。ゲートバルブ120がチャンバ110から離れているときには、チャンバ110内部が開放され、図示を省略する搬出入ロボットがチャンバ110に基板Wを搬入し、またはチャンバ110から基板Wを搬出する。一方、ゲートバルブ120がチャンバ110の炉口に当接しているときには(図5の状態)、チャンバ110が閉鎖され、その内部は密閉された閉空間となる。
【0005】
また、図5に示すように、この装置はチャンバ110にガスを供給するガス供給部130と、チャンバ110からガス排気を行うガス排気機構とを備えている。ガス供給部130は、ガス供給源、供給バルブおよびマスフロコントローラ等から構成されており、窒素ガス、アンモニアガス等の所定のガスを一定の流量にてチャンバ110に供給することができる。一方、ガス排気機構は、排気ダンパ140によって構成されている。排気ダンパ140は、装置外部の排気ライン(一般に工場に設置されている負圧のライン)と装置とを連結する排気経路中に設けられている。排気ダンパ140は、バタフライバルブを用いて構成されており、該バタフライバルブを開放する程度によって、排気ラインからチャンバ110に供給する排気用力を調整、すなわち、チャンバ110からの排気流量を調整することができる。
【0006】
図5に示す従来の基板処理装置において基板Wの熱処理を行うときには、まず、ゲートバルブ120がチャンバ110を開放し、搬出入ロボットがチャンバ110内部に基板Wを搬入し、支持部115に基板Wを渡す。次に、ゲートバルブ120がチャンバ110を閉鎖し、その内部を閉空間とした後、ガス供給部130からチャンバ110に所定のガスを供給してガス置換を行う。その後、ランプから光照射を行い、基板Wに光照射加熱処理を施す。熱処理終了後は、ゲートバルブ120がチャンバ110を再び開放し、搬出入ロボットがチャンバ110から処理後の基板Wを搬出することにより一連の処理を終了する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の基板処理装置において排気ダンパ140を排気経路中に設けている目的は、チャンバ110に供給する排気用力の変動を平坦化するためである。すなわち、工場に設置されている排気ラインの圧力は、他の装置の動作状況等によって変動することもあり、そのような場合であっても圧力の変動を排気ダンパ140によって緩和し、チャンバ110にある程度安定した排気用力を供給できるようにしているのである。
【0008】
しかしながら、このような排気ダンパ140を排気経路中に設けた場合、以下のような問題が生じる。
【0009】
まず、排気ダンパ140によって規定されるチャンバ110に供給される排気用力は、ゲートバルブ120がチャンバ110を開放している状態においてチャンバ110内への外気の進入を低減できる程度の弱い排気圧である。これは、基板Wの搬出入時にチャンバ110に巻き込む外気を最小限とするためである。従って、ゲートバルブ120がチャンバ110を閉鎖した状態にて行われるガス置換においては排気用力が弱く、積極的な排気を行うことができないため、置換効率が低く、その結果ガス置換に要する時間も長くなる傾向が生じていた。
【0010】
一方、ゲートバルブ120がチャンバ110を開放している状態においては、チャンバ110に供給される排気用力は弱い排気圧であるといえども、僅かながらチャンバ110の炉口近傍において空気の流れを生じさせる。そして、このような空気の流れは、チャンバ110の炉口から内部に外気が進入しようとする状態を助長するのである。チャンバ110の内部に外気が進入すると、その外気とともにパーティクル等の汚染物質も流入し、基板Wの汚染源となるおそれがある。
【0011】
以上のように、従来の排気ダンパ140では、ゲートバルブ120がチャンバ110を開放している状態または閉鎖している状態のいずれにおいても、最適な排気用力を規定しているものではなかった。すなわち、チャンバ110を開放している状態においては排気用力が強過ぎ、またチャンバ110を閉鎖している状態においては排気用力が弱過ぎたのである。
【0012】
これを解決するために、排気ダンパ140のバタフライバルブを圧力センサに連動したステッピングモータによって駆動させ、チャンバ110の開閉状態によって排気用力を変化させる技術の利用が考えられる。しかし、排気用力の変化に必要な動作時間が長く、チャンバ110の開閉状態に適切に追随できないという問題があった。特に、枚葉式の光照射型熱処理装置等では、基板Wの処理時間が短く、チャンバ110の開閉状態が短時間で変化するため、排気用力の変化に必要な動作時間が長い場合は実用化に耐えられるものではない。
【0013】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、チャンバに供給する排気用力を、チャンバの開閉状態に応じて迅速に変化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。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1の発明は、基板に所定の処理を行う基板処理装置であって、基板に前記処理を行うための処理空間および基板の搬出入を行うための開口部を形成するチャンバと、前記開口部を開閉する開口部開閉手段と、前記チャンバに連結され、前記チャンバに排気用力を供給する排気経路と、前記排気経路中に設けられ、前記チャンバに対する排気圧を切り換えるガス圧式のシリンダと、前記チャンバにガスを供給するガス供給手段と、を備え、前記ガス圧式のシリンダに、基板の搬出入時に前記開口部が開放されているときには前記チャンバに対する排気圧を小排気圧とし、前記チャンバ内のガス置換時に前記開口部が閉鎖されて前記チャンバに前記ガス供給手段からガス供給が行われているときには前記チャンバに対する排気圧を前記小排気圧よりも大きい大排気圧とさせている。
【0015】
また、請求項2の発明は、請求項1の発明に係る基板処理装置において、前記チャンバ内のガス置換を基板の搬入後に行っている
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【0017】
図1は、本発明に係る基板処理装置の構成を示す概念図である。この基板処理装置10は光照射によって基板Wの加熱処理を行う光照射型熱処理装置である。基板処理装置10は、基板Wに光照射熱処理を行うための処理空間を形成するチャンバ11を有している。チャンバ11の上面は光を透過する性質の材料(石英等)を用いて構成されており、その上方にはランプを利用した加熱源が設けられている(図示省略)。チャンバ11に搬入された基板Wには当該加熱源からの光を用いてアニール、CVD(Chemical Vapor Deposition)等の熱処理が施される。
【0018】
チャンバ11の側面には基板Wの搬出入を行うための開口部12が形成されるとともに、基板処理装置10は開口部12を開閉する開口部開閉手段としてゲートバルブ13を備えている。ゲートバルブ13が開口部12から離間しているときには、チャンバ11が開放され、図示を省略する搬出入ロボットが開口部12を介してチャンバ11に基板Wを搬入し、またはチャンバ11から基板Wを搬出する。一方、ゲートバルブ13が開口部12に当接しているときには(図1の状態)、開口部12が閉鎖され、チャンバ11内部が密閉された状態となる。
【0019】
チャンバ11に基板Wを搬入するときには、基板Wを保持する搬出入ロボットが開口部12からチャンバ11内に進入し、その基板Wがチャンバ11内の複数のピン14により突き上げられるようにして受け取られる。その後、搬出入ロボットがチャンバ11から退出した後、ピン14が下降して支持部15上に基板Wが載置される。基板Wが搬出される際には搬入とは逆の動作が行われる。
【0020】
基板処理装置10は、基板Wが所定の処理ガス中にて処理されるようにチャンバ11に処理ガスを供給するガス供給部20を備えている。ガス供給部20は、チャンバ11へのガスの供給路となるガス供給管21、種々のガスの供給源であるガス供給源22、および、各ガス供給源22からのガスを適宜選択あるいは混合し、所定の流量にてガス供給管21へと導く供給制御部23を有する。
【0021】
また、基板処理装置10は、チャンバ11内部からガスを排気するガス排気部30を備えている。ガス排気部30は、排気管31および排気圧切換部40を有する。排気管31は、装置外部の排気ラインとチャンバ11の下部とを連結し、チャンバ11に排気ラインからの排気用力を供給する排気経路としての役割を有する。また、排気圧切換部40は、その排気管31の途中に設けられ、チャンバ11への排気用力、すなわちチャンバ11に対する排気圧を切り換える排気圧切換手段としての役割を有する。
【0022】
排気圧切換部40について更に説明を続ける。図2および図3は、排気圧切換部40の構成の一例を示す図である。本実施形態における排気圧切換部40としては、任意の2点に排気用力を制御することが可能な排気圧レギュレータを用いている。
【0023】
排気圧切換部40は、弁座41,42,43、シリンダ44、バネ46、弁体47を備えている。3つの弁座41,42,43は、ガスの流路を規定するとともに、弁体47に係合される。なお、3つの弁座41,42,43は、図示の便宜上分離して描いているが、これらは1体に形成されて1つの弁座を構成しているものである。
【0024】
弁座42と弁座43とによって形成される流路48は、排気管31に接続され、チャンバ11に連通されている。また、弁座41と弁座42とによって形成される流路49は、排気管31に接続され、上記排気ラインに連通されている。従って、チャンバ11から排気されたガスは流路48から排気圧切換部40に流入して流路49から流出し、排気ラインへと排出されるのである。
【0025】
一方、弁座41と弁座43とによって規定される通路には、弁体47が摺動自在に嵌合されている。そして、図示の如く、弁体47はバネ46を介してシリンダ44のピストン45に接続されている。ここで、シリンダ44は窒素ガスによって駆動されるガス圧式のシリンダである。よって、シリンダ44は、窒素ガスが供給されピストン45を伸張させた状態と、窒素ガスが排出されピストン45を収縮させた状態との2態様のみを採り得る。
【0026】
図2に示すのは、シリンダ44がピストン45を伸張させた状態である。この状態においては、ピストン45が伸張することによってバネ46および弁体47が押出され、弁体47が流路48と流路49との間を遮断するようになる。但し、弁体47は、流路48と流路49との間を完全に遮断するのではなく、図2に示すように、微小な隙間を残した状態で遮断する。従って、流路48と流路49とはその微小な隙間を介して連通されている。これにより、排気ラインから排気圧切換部40を介してチャンバ11に供給される排気用力は微小なものとなり、換言すれば、チャンバ11に対する排気圧が微小なもの(小排気圧)となるのである。
【0027】
一方、図3に示すのは、シリンダ44がピストン45を収縮させた状態である。この状態においては、ピストン45が収縮することによってバネ46および弁体47が引き戻され、弁体47が流路48と流路49との連通を妨げることはない。従って、排気ラインから排気圧切換部40を介してチャンバ11に供給される排気用力は大きなものとなり、換言すれば、チャンバ11に対する排気圧が大きなもの(大排気圧;なお、小排気圧の方が大排気圧よりも小さいことは勿論である)となるのである。
【0028】
次に、本実施形態の基板処理装置10における基板処理の手順について説明する。まず、ゲートバルブ13が開口部12を開放し、搬出入ロボットが基板Wをチャンバ11に搬入する。この時点においては、排気圧切換部40は図2に示す状態、すなわち、ピストン45を伸張させた状態をとる。従って、上述の如くチャンバ11に対する排気圧は小排気圧となり、チャンバ11から微量の排気が行われる。チャンバ11から排気されたガスは、矢印A20、A21、A22、A23にて示すように流れ、排気ラインへと排出される。このときに、排気ラインの圧力が変動したとしても、その変動はバネ46によって吸収され、平坦化されるため、チャンバ11には微小な排気圧を安定して作用させることができる。
【0029】
チャンバ11には微小ながらも排気圧が作用しているため、その内部において空気の滞留が発生することはない。また、排気圧は微小であるため、排気に伴う空気流によってチャンバ11の開口部12から内部に外気が進入しようとする状態を助長することもない。言い換えれば、空気の滞留を発生させることはなく、かつ、外気の進入を助長しない程度の排気圧をチャンバ11に作用させるように、シリンダ44のピストン45が伸張した状態を調整する必要があるのである。
【0030】
また、開口部12を開放しているときには外気の進入を防止すべく、ガス供給部20からチャンバ11に窒素ガス等の供給を行っているのであるが、チャンバ11に対する排気圧を微小とし、排気流量を微量にしているため、供給されたガスが無駄に排気されることはほとんどなく、外気の巻き込みも防止し、ガス消費量を低減することができる。
【0031】
次に、基板Wの搬入が終了し、搬出入ロボットが待避すると、ゲートバルブ13が開口部12を閉鎖し、ガス置換が行われる。ガス置換は、ガス排気部30から排気を行いつつ、ガス供給部20から基板Wの処理雰囲気を形成するのに必要な処理ガス(例えば、窒素ガスの如き不活性なガスやアンモニアガスの如き活性なガス等)をチャンバ11に供給することによって行う。この段階においては、排気圧切換部40は図3に示す状態、すなわち、ピストン45を収縮させた状態をとる。従って、チャンバ11に対する排気圧は大排気圧となり、チャンバ11から大流量の排気が行われる。チャンバ11から排気されたガスは、矢印A30、A31、A32にて示すように流れ、排気ラインへと排出される。このときに、排気ラインの圧力が変動したとしても、その変動はバネ46によって吸収され、平坦化されるため、チャンバ11には大きな排気圧を安定して作用させることができる。
【0032】
チャンバ11に作用する排気圧は排気ラインの負圧と同程度にまで大きなものとなるため、その排気用力を利用して積極的な排気を行うことができる。従って、ガス置換の置換効率は高く、ガス置換に要する時間も短時間化することができる。
【0033】
ガス置換が終了すると、ランプからの光照射による加熱処理が行われ、さらにその熱処理終了後再びゲートバルブ13が開口部12を開放し、搬出入ロボットが基板Wをチャンバ11から搬出する。なお、基板Wの熱処理のために、アンモニア等の活性なガスの雰囲気を形成した場合には、開口部12を開放する前に活性なガスを窒素ガス等の不活性なガスに置換する必要がある。この場合も、排気圧切換部40を図3に示す状態とし、チャンバ11に大きな排気用力を供給することによって、効率良くガス置換を行うことができる。そして、開口部12が開放されたときには、排気圧切換部40を再び図2に示す状態とし、チャンバ11に微小な排気用力を供給することによって、チャンバ11内の空気の滞留の発生を防止するとともに、外気の進入を助長することも防止できる。
【0034】
以上のように、本実施形態の基板処理装置10は、シリンダ44を用いた排気圧切換部40によってチャンバ11に対する排気圧を適宜切り換えている。すなわち、開口部12が開放されているときにはチャンバ11に対する排気圧を小排気圧とし、開口部12が閉鎖されチャンバ11にガス供給部20からガス供給が行われているときにはチャンバ11に対する排気圧を大排気圧とすることにより、外気の巻き込み防止と効率的なガス置換とを両立しているのである。
【0035】
ここで、排気圧を切り換える駆動源として機能しているのはガス圧式のシリンダ44であるため、チャンバ11に対する排気圧を大排気圧および小排気圧の2点のみにしか管理できないものの、大排気圧と小排気圧とを短時間にて切り換えることができるのである。換言すれば、チャンバ11に対する排気圧を2点のみの単純な切換しか行えない代償として、切換時間の短時間化を得ているのである。
【0036】
このように、本実施形態の基板処理装置10は、チャンバ11に対する排気圧を大排気圧および小排気圧の2点のみに切り換えるようにしているため、切換時間が短くなり、その切換動作をチャンバ11の開閉状態(厳密には、チャンバ11の開口部12の開閉状態)に適切に追随させることができるのである。すなわち、チャンバ11に供給する排気用力を、チャンバ11の開閉状態に応じて迅速に変化させることができる。特に、本実施形態のような枚葉式の光照射型熱処理装置においては、基板Wの処理時間が短く、チャンバ11の開閉状態が短時間で変化するため、排気圧の切換時間を短くする意義は大きい。なお、排気圧の切換時間を短くするためには、シリンダ44の動作時間が短いほど良く、1秒以内であることが好ましいが、3秒以内であれば実用化可能である。
【0037】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明は上記の例に限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては、排気圧切換部40として任意の2点に排気用力を制御することが可能な排気圧レギュレータを用いていたが、これに限らず、図4に示すような形態としても良い。図4は、排気圧切換部40の構成の他の例を示す図である。図4の排気圧切換部40は、ニードルバルブ51とバイパスバルブ52とを備えている。バイパスバルブ52は、エアによって駆動されるエアバルブであり、全開と全閉との2態様のみを採り得ることができる。また、ニードルバルブ51は、通過可能な流量が微量となるように固定的に設定されている。
【0038】
この排気圧切換部40は、開口部12が開放されているときにはバイパスバルブ52を全閉とする。従って、排気ラインからチャンバ11に供給される排気用力はニードルバルブ51のみを介した微小なものとなり、上記実施形態と同様に、チャンバ11に対する排気圧が小排気圧となるのである。
【0039】
一方、開口部12が閉鎖されているときにはバイパスバルブ52を全開とする。これにより、排気ラインからチャンバ11に供給される排気用力は主としてバイパスバルブ52を介した大きなものとなり、上記実施形態と同様に、チャンバ11に対する排気圧が大排気圧となるのである。
【0040】
このようにしても、図2および図3の排気圧切換部40と同様に、チャンバ11に対する排気圧を適宜切り換えることによって、外気の巻き込み防止と効率的なガス置換とを両立することができる。そして、チャンバ11に対する排気圧を切り換える駆動源として機能しているのは全開と全閉との2態様のみを採り得ることができるエア駆動のバイパスバルブ52であるため、上記実施形態と同様、排気圧の切換時間が短くなり、その切換動作をチャンバ11の開閉状態に適切に追随させることができるのである。
【0041】
また、上記実施形態の基板処理装置10は光照射型熱処理装置であったが、これに限らず、排気圧の切換を行う基板処理装置であれば本発明に係る技術を適用することができる。
【0042】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ガス圧式のシリンダが、基板の搬出入時に前記開口部が開放されているときには前記チャンバに対する排気圧を小排気圧とし、前記チャンバ内のガス置換時に前記開口部が閉鎖されて前記チャンバに前記ガス供給手段からガス供給が行われているときには前記チャンバに対する排気圧を前記小排気圧よりも大きい大排気圧としているため、チャンバに供給する排気用力をチャンバの開閉状態に応じて迅速に変化させつつ開口部解放時におけるチャンバへの外気巻き込み防止と開口部閉鎖時における効率的なガス置換とを両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る基板処理装置の構成を示す概念図である。
【図2】図1の基板処理装置の排気圧切換部の構成の一例を示す図である。
【図3】図1の基板処理装置の排気圧切換部の構成の一例を示す図である。
【図4】図1の基板処理装置の排気圧切換部の構成の他の例を示す図である。
【図5】従来の基板処理装置の一例の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
10 基板処理装置
11 チャンバ
12 開口部
13 ゲートバルブ
20 ガス供給部
30 ガス排気部
31 排気管
40 排気圧切換部
44 シリンダ
51 ニードルバルブ
52 バイパスバルブ
W 基板
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention provides a substrate processing for performing a predetermined process on a semiconductor substrate, a glass substrate for a liquid crystal display device, a glass substrate for a photomask, a substrate for an optical disk (hereinafter simply referred to as “substrate”) in a chamber in which exhaust is performed Relates to the device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a substrate processing step, processing may be performed while supplying a gas to the substrate. For example, a light irradiation type heat treatment apparatus (lamp annealing) is one of such processes.
[0003]
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a light irradiation type heat treatment apparatus which is an example of a conventional substrate processing apparatus. This light irradiation type heat treatment apparatus includes a chamber 110 for accommodating the substrate W and performing light irradiation heat treatment. A support part 115 for supporting the substrate W is provided inside the chamber 110. A plurality of lamps for performing light irradiation are provided above the chamber 110 (not shown).
[0004]
Further, a gate valve 120 is provided on the side of the chamber 110. The gate valve 120 can abut against the chamber 110 and can be separated. When the gate valve 120 is away from the chamber 110, the interior of the chamber 110 is opened, and a loading / unloading robot (not shown) loads the substrate W into the chamber 110 or unloads the substrate W from the chamber 110. On the other hand, when the gate valve 120 is in contact with the furnace port of the chamber 110 (the state shown in FIG. 5), the chamber 110 is closed and the inside becomes a sealed closed space.
[0005]
Further, as shown in FIG. 5, the apparatus includes a gas supply unit 130 that supplies gas to the chamber 110 and a gas exhaust mechanism that exhausts gas from the chamber 110. The gas supply unit 130 includes a gas supply source, a supply valve, a mass flow controller, and the like, and can supply a predetermined gas such as nitrogen gas or ammonia gas to the chamber 110 at a constant flow rate. On the other hand, the gas exhaust mechanism is configured by an exhaust damper 140. The exhaust damper 140 is provided in an exhaust path that connects an exhaust line outside the apparatus (generally a negative pressure line installed in a factory) and the apparatus. The exhaust damper 140 is configured using a butterfly valve, and the exhaust force supplied from the exhaust line to the chamber 110 can be adjusted according to the degree to which the butterfly valve is opened, that is, the exhaust flow rate from the chamber 110 can be adjusted. it can.
[0006]
When performing the heat treatment of the substrate W in the conventional substrate processing apparatus shown in FIG. 5, first, the gate valve 120 opens the chamber 110, the loading / unloading robot loads the substrate W into the chamber 110, and the substrate W enters the support portion 115. give. Next, after the chamber 110 is closed by the gate valve 120 and the inside thereof is closed, a predetermined gas is supplied from the gas supply unit 130 to the chamber 110 to perform gas replacement. Thereafter, the lamp is irradiated with light, and the substrate W is subjected to light irradiation heat treatment. After the heat treatment is completed, the gate valve 120 opens the chamber 110 again, and the loading / unloading robot unloads the processed substrate W from the chamber 110 to complete the series of processes.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the purpose of providing the exhaust damper 140 in the exhaust path in the above-described conventional substrate processing apparatus is to flatten the fluctuation of the exhaust force supplied to the chamber 110. That is, the pressure in the exhaust line installed in the factory may fluctuate depending on the operating conditions of other devices. Even in such a case, the fluctuation of the pressure is alleviated by the exhaust damper 140 and the pressure in the chamber 110 is reduced. This makes it possible to supply exhaust power that is stable to some extent.
[0008]
However, when such an exhaust damper 140 is provided in the exhaust path, the following problems occur.
[0009]
First, the exhaust force supplied to the chamber 110 defined by the exhaust damper 140 is an exhaust pressure that is weak enough to reduce the ingress of outside air into the chamber 110 when the gate valve 120 opens the chamber 110. . This is for minimizing the outside air entrained in the chamber 110 when the substrate W is carried in and out. Therefore, in the gas replacement performed with the gate valve 120 closed with the chamber 110, the exhaust force is weak and active exhaust cannot be performed, so that the replacement efficiency is low, and as a result, the time required for the gas replacement is long. There was a tendency to become.
[0010]
On the other hand, in the state where the gate valve 120 opens the chamber 110, although the exhaust force supplied to the chamber 110 is a weak exhaust pressure, a slight air flow is generated in the vicinity of the furnace port of the chamber 110. . Such a flow of air promotes a state in which the outside air is about to enter from the furnace port of the chamber 110 to the inside. When outside air enters the inside of the chamber 110, contaminants such as particles flow in along with the outside air, which may become a contamination source of the substrate W.
[0011]
As described above, in the conventional exhaust damper 140, the optimum exhaust force is not defined in either the state where the gate valve 120 is open or the state where the chamber 110 is closed. That is, the exhaust force is too strong when the chamber 110 is open, and the exhaust force is too weak when the chamber 110 is closed.
[0012]
In order to solve this, it is conceivable to use a technique in which the butterfly valve of the exhaust damper 140 is driven by a stepping motor linked to a pressure sensor, and the exhaust force is changed depending on the open / close state of the chamber 110. However, there is a problem that the operation time required for changing the exhaust force is long, and the open / close state of the chamber 110 cannot be appropriately followed. In particular, in a single wafer light irradiation type heat treatment apparatus or the like, since the processing time of the substrate W is short and the open / close state of the chamber 110 changes in a short time, it is practically used when the operation time required for changing the exhaust force is long. It cannot withstand.
[0013]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of rapidly changing the exhaust force supplied to the chamber according to the open / close state of the chamber.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 is a substrate processing apparatus that performs a predetermined process on a substrate, and has a processing space for performing the process on the substrate and an opening for carrying in and out the substrate. A chamber to be formed; an opening / closing means for opening / closing the opening; an exhaust passage connected to the chamber for supplying exhaust force to the chamber; and an exhaust pressure provided to the chamber for switching an exhaust pressure to the chamber A gas pressure cylinder and a gas supply means for supplying gas to the chamber. When the opening is opened when the substrate is carried in and out of the gas pressure cylinder , the exhaust pressure to the chamber is reduced. When the gas is supplied from the gas supply means to the chamber when the gas is replaced, the opening is closed at the time of gas replacement in the chamber. And is greater atmospheric exhaust pressure than the small exhaust pressure of exhaust pressure against.
[0015]
According to a second aspect of the present invention, in the substrate processing apparatus according to the first aspect of the present invention, gas replacement in the chamber is performed after the substrate is loaded .
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0017]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration of a substrate processing apparatus according to the present invention. The substrate processing apparatus 10 is a light irradiation type heat treatment apparatus that heats the substrate W by light irradiation. The substrate processing apparatus 10 includes a chamber 11 that forms a processing space for performing light irradiation heat treatment on the substrate W. The upper surface of the chamber 11 is made of a material that transmits light (quartz or the like), and a heating source using a lamp is provided above it (not shown). The substrate W carried into the chamber 11 is subjected to heat treatment such as annealing and CVD (Chemical Vapor Deposition) using light from the heating source.
[0018]
An opening 12 for carrying in / out the substrate W is formed on the side surface of the chamber 11, and the substrate processing apparatus 10 includes a gate valve 13 as an opening / closing means for opening / closing the opening 12. When the gate valve 13 is separated from the opening 12, the chamber 11 is opened, and a loading / unloading robot (not shown) loads the substrate W into the chamber 11 through the opening 12, or removes the substrate W from the chamber 11. Take it out. On the other hand, when the gate valve 13 is in contact with the opening 12 (state of FIG. 1), the opening 12 is closed and the inside of the chamber 11 is sealed.
[0019]
When the substrate W is loaded into the chamber 11, a loading / unloading robot that holds the substrate W enters the chamber 11 through the opening 12, and the substrate W is received by being pushed up by the plurality of pins 14 in the chamber 11. . Thereafter, after the carry-in / out robot leaves the chamber 11, the pins 14 are lowered and the substrate W is placed on the support portion 15. When the substrate W is unloaded, an operation opposite to the loading is performed.
[0020]
The substrate processing apparatus 10 includes a gas supply unit 20 that supplies a processing gas to the chamber 11 so that the substrate W is processed in a predetermined processing gas. The gas supply unit 20 appropriately selects or mixes gas supply pipes 21 serving as gas supply paths to the chamber 11, gas supply sources 22 serving as various gas supply sources, and gases from the respective gas supply sources 22. And a supply control unit 23 that leads to the gas supply pipe 21 at a predetermined flow rate.
[0021]
In addition, the substrate processing apparatus 10 includes a gas exhaust unit 30 that exhausts gas from the inside of the chamber 11. The gas exhaust unit 30 includes an exhaust pipe 31 and an exhaust pressure switching unit 40. The exhaust pipe 31 connects the exhaust line outside the apparatus and the lower part of the chamber 11, and has a role as an exhaust path for supplying exhaust force from the exhaust line to the chamber 11. The exhaust pressure switching unit 40 is provided in the middle of the exhaust pipe 31 and has a role as exhaust pressure switching means for switching exhaust force to the chamber 11, that is, exhaust pressure to the chamber 11.
[0022]
The description of the exhaust pressure switching unit 40 will be further continued. 2 and 3 are diagrams illustrating an example of the configuration of the exhaust pressure switching unit 40. FIG. As the exhaust pressure switching unit 40 in the present embodiment, an exhaust pressure regulator capable of controlling the exhaust force at two arbitrary points is used.
[0023]
The exhaust pressure switching unit 40 includes valve seats 41, 42, 43, a cylinder 44, a spring 46, and a valve body 47. The three valve seats 41, 42, and 43 define gas flow paths and are engaged with the valve body 47. The three valve seats 41, 42, and 43 are drawn separately for convenience of illustration, but these are formed as a single body to constitute one valve seat.
[0024]
A flow path 48 formed by the valve seat 42 and the valve seat 43 is connected to the exhaust pipe 31 and communicated with the chamber 11. A flow path 49 formed by the valve seat 41 and the valve seat 42 is connected to the exhaust pipe 31 and communicated with the exhaust line. Therefore, the gas exhausted from the chamber 11 flows into the exhaust pressure switching unit 40 from the flow path 48, flows out from the flow path 49, and is discharged to the exhaust line.
[0025]
On the other hand, a valve body 47 is slidably fitted in a passage defined by the valve seat 41 and the valve seat 43. As shown in the figure, the valve body 47 is connected to the piston 45 of the cylinder 44 via a spring 46. Here, the cylinder 44 is a gas pressure type cylinder driven by nitrogen gas. Therefore, the cylinder 44 can take only two modes: a state in which the nitrogen gas is supplied and the piston 45 is extended, and a state in which the nitrogen gas is discharged and the piston 45 is contracted.
[0026]
FIG. 2 shows a state where the cylinder 44 extends the piston 45. In this state, when the piston 45 extends, the spring 46 and the valve body 47 are pushed out, so that the valve body 47 blocks between the flow path 48 and the flow path 49. However, the valve body 47 does not completely block between the flow path 48 and the flow path 49, but blocks it with a minute gap left as shown in FIG. Therefore, the flow channel 48 and the flow channel 49 are communicated with each other through the minute gap. As a result, the exhaust force supplied from the exhaust line to the chamber 11 via the exhaust pressure switching unit 40 becomes minute, in other words, the exhaust pressure with respect to the chamber 11 becomes minute (small exhaust pressure). .
[0027]
On the other hand, FIG. 3 shows a state in which the cylinder 44 contracts the piston 45. In this state, when the piston 45 contracts, the spring 46 and the valve body 47 are pulled back, and the valve body 47 does not hinder the communication between the flow path 48 and the flow path 49. Therefore, the exhaust force supplied from the exhaust line to the chamber 11 via the exhaust pressure switching unit 40 becomes large. In other words, the exhaust pressure with respect to the chamber 11 is large (large exhaust pressure; Is of course smaller than the large exhaust pressure).
[0028]
Next, a substrate processing procedure in the substrate processing apparatus 10 of the present embodiment will be described. First, the gate valve 13 opens the opening 12, and the loading / unloading robot loads the substrate W into the chamber 11. At this time, the exhaust pressure switching unit 40 takes the state shown in FIG. 2, that is, the piston 45 is extended. Therefore, as described above, the exhaust pressure with respect to the chamber 11 becomes a small exhaust pressure, and a small amount of exhaust is performed from the chamber 11. The gas exhausted from the chamber 11 flows as indicated by arrows A20, A21, A22, A23 and is exhausted to the exhaust line. At this time, even if the pressure in the exhaust line fluctuates, the fluctuation is absorbed by the spring 46 and flattened, so that a minute exhaust pressure can be stably applied to the chamber 11.
[0029]
Since the exhaust pressure is applied to the chamber 11 even though it is minute, no stagnation of air occurs in the chamber 11. Further, since the exhaust pressure is very small, the air flow accompanying the exhaust does not promote a state in which the outside air is about to enter from the opening 12 of the chamber 11. In other words, it is necessary to adjust the state in which the piston 45 of the cylinder 44 is extended so that the air pressure does not occur and the exhaust pressure that does not promote the entry of outside air is applied to the chamber 11. is there.
[0030]
In addition, when the opening 12 is opened, nitrogen gas or the like is supplied from the gas supply unit 20 to the chamber 11 in order to prevent the outside air from entering. Since the flow rate is made very small, the supplied gas is hardly exhausted unnecessarily, and the entrainment of outside air can be prevented and the gas consumption can be reduced.
[0031]
Next, when the loading of the substrate W is completed and the loading / unloading robot is retracted, the gate valve 13 closes the opening 12 and gas replacement is performed. In the gas replacement, a processing gas (for example, an inert gas such as nitrogen gas or an active gas such as ammonia gas) necessary for forming a processing atmosphere of the substrate W from the gas supply unit 20 while exhausting from the gas exhausting unit 30 is used. Gas or the like) is supplied to the chamber 11. At this stage, the exhaust pressure switching unit 40 takes the state shown in FIG. 3, that is, the piston 45 is contracted. Therefore, the exhaust pressure with respect to the chamber 11 becomes a large exhaust pressure, and a large flow rate is exhausted from the chamber 11. The gas exhausted from the chamber 11 flows as indicated by arrows A30, A31, A32 and is exhausted to the exhaust line. At this time, even if the pressure in the exhaust line fluctuates, the fluctuation is absorbed by the spring 46 and flattened, so that a large exhaust pressure can be stably applied to the chamber 11.
[0032]
Since the exhaust pressure acting on the chamber 11 is as large as the negative pressure of the exhaust line, positive exhaust can be performed using the exhaust force. Therefore, the replacement efficiency of gas replacement is high, and the time required for gas replacement can be shortened.
[0033]
When the gas replacement is completed, a heat treatment is performed by irradiating light from the lamp. Further, after the heat treatment is completed, the gate valve 13 opens the opening 12 again, and the loading / unloading robot unloads the substrate W from the chamber 11. When an atmosphere of an active gas such as ammonia is formed for the heat treatment of the substrate W, it is necessary to replace the active gas with an inert gas such as nitrogen gas before opening the opening 12. is there. Also in this case, gas replacement can be performed efficiently by setting the exhaust pressure switching unit 40 to the state shown in FIG. 3 and supplying a large exhaust force to the chamber 11. When the opening 12 is opened, the exhaust pressure switching unit 40 is brought into the state shown in FIG. 2 again, and a minute exhaust force is supplied to the chamber 11 to prevent the air from staying in the chamber 11. In addition, it is possible to prevent the outside air from entering.
[0034]
As described above, the substrate processing apparatus 10 of this embodiment appropriately switches the exhaust pressure for the chamber 11 by the exhaust pressure switching unit 40 using the cylinder 44. That is, when the opening 12 is opened, the exhaust pressure with respect to the chamber 11 is set to a small exhaust pressure, and when the opening 12 is closed and gas is supplied from the gas supply unit 20 to the chamber 11, the exhaust pressure with respect to the chamber 11 is set. By using a large exhaust pressure, both prevention of outside air entrapment and efficient gas replacement are achieved.
[0035]
Here, since the gas pressure type cylinder 44 functions as a driving source for switching the exhaust pressure, the exhaust pressure for the chamber 11 can be managed only at two points of the large exhaust pressure and the small exhaust pressure. The atmospheric pressure and the small exhaust pressure can be switched in a short time. In other words, the switching time is shortened as a price that allows only simple switching of the exhaust pressure to the chamber 11 at only two points.
[0036]
As described above, since the substrate processing apparatus 10 of the present embodiment switches the exhaust pressure for the chamber 11 to only two points of the large exhaust pressure and the small exhaust pressure, the switching time is shortened, and the switching operation is performed in the chamber. Therefore, it is possible to appropriately follow the open / close state of 11 (strictly speaking, the open / close state of the opening 12 of the chamber 11). That is, the exhaust force supplied to the chamber 11 can be quickly changed according to the open / closed state of the chamber 11. In particular, in the single wafer type light irradiation type heat treatment apparatus as in the present embodiment, the processing time of the substrate W is short, and the open / close state of the chamber 11 changes in a short time. Is big. In order to shorten the switching time of the exhaust pressure, the shorter the operation time of the cylinder 44 is, the better it is within 1 second, but it is possible to put it into practical use within 3 seconds.
[0037]
While the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above examples. For example, in the above embodiment, an exhaust pressure regulator capable of controlling the exhaust force at any two points is used as the exhaust pressure switching unit 40. However, the present invention is not limited to this, and the form shown in FIG. Also good. FIG. 4 is a diagram illustrating another example of the configuration of the exhaust pressure switching unit 40. The exhaust pressure switching unit 40 in FIG. 4 includes a needle valve 51 and a bypass valve 52. The bypass valve 52 is an air valve that is driven by air, and can adopt only two modes of fully open and fully closed. Further, the needle valve 51 is fixedly set so that the flow rate that can be passed is very small.
[0038]
The exhaust pressure switching unit 40 fully closes the bypass valve 52 when the opening 12 is open. Therefore, the exhaust force supplied from the exhaust line to the chamber 11 is very small only through the needle valve 51, and the exhaust pressure with respect to the chamber 11 becomes a small exhaust pressure as in the above embodiment.
[0039]
On the other hand, when the opening 12 is closed, the bypass valve 52 is fully opened. As a result, the exhaust force supplied from the exhaust line to the chamber 11 mainly becomes large via the bypass valve 52, and the exhaust pressure with respect to the chamber 11 becomes a large exhaust pressure as in the above embodiment.
[0040]
Even in this case, similarly to the exhaust pressure switching unit 40 of FIGS. 2 and 3, by appropriately switching the exhaust pressure with respect to the chamber 11, it is possible to achieve both prevention of outside air entrainment and efficient gas replacement. Since the air-driven bypass valve 52 that can take only two modes of fully open and fully closed functions as a drive source for switching the exhaust pressure with respect to the chamber 11, as in the above-described embodiment. The switching time of the atmospheric pressure is shortened, and the switching operation can appropriately follow the open / close state of the chamber 11.
[0041]
Moreover, although the substrate processing apparatus 10 of the said embodiment was a light irradiation type heat processing apparatus, it is not restricted to this, The technique which concerns on this invention is applicable if it is a substrate processing apparatus which switches an exhaust pressure.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the gas pressure type cylinder opens the substrate during loading / unloading of the substrate, the exhaust pressure with respect to the chamber is set to a small exhaust pressure, and when the gas in the chamber is replaced. When the opening is closed and gas is supplied from the gas supply means to the chamber, the exhaust pressure for the chamber is set to a large exhaust pressure larger than the small exhaust pressure, so the exhaust force supplied to the chamber is While changing quickly according to the open / close state of the chamber, it is possible to achieve both prevention of outside air entrainment into the chamber when the opening is released and efficient gas replacement when the opening is closed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration of a substrate processing apparatus according to the present invention.
2 is a diagram illustrating an example of a configuration of an exhaust pressure switching unit of the substrate processing apparatus of FIG. 1;
3 is a diagram showing an example of a configuration of an exhaust pressure switching unit of the substrate processing apparatus of FIG. 1;
4 is a diagram showing another example of the configuration of the exhaust pressure switching unit of the substrate processing apparatus of FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of an example of a conventional substrate processing apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Substrate processing apparatus 11 Chamber 12 Opening part 13 Gate valve 20 Gas supply part 30 Gas exhaust part 31 Exhaust pipe 40 Exhaust pressure switching part 44 Cylinder 51 Needle valve 52 Bypass valve W Substrate

Claims (2)

基板に所定の処理を行う基板処理装置であって、
基板に前記処理を行うための処理空間および基板の搬出入を行うための開口部を形成するチャンバと、
前記開口部を開閉する開口部開閉手段と、
前記チャンバに連結され、前記チャンバに排気用力を供給する排気経路と、
前記排気経路中に設けられ、前記チャンバに対する排気圧を切り換えるガス圧式のシリンダと、
前記チャンバにガスを供給するガス供給手段と、
を備え、
前記ガス圧式のシリンダは、
基板の搬出入時に前記開口部が開放されているときには前記チャンバに対する排気圧を小排気圧とし、前記チャンバ内のガス置換時に前記開口部が閉鎖されて前記チャンバに前記ガス供給手段からガス供給が行われているときには前記チャンバに対する排気圧を前記小排気圧よりも大きい大排気圧とすることを特徴とする基板処理装置。
A substrate processing apparatus for performing predetermined processing on a substrate,
A chamber for forming a processing space for performing the processing on the substrate and an opening for carrying the substrate in and out;
An opening and closing means for opening and closing the opening;
An exhaust path coupled to the chamber for supplying exhaust force to the chamber;
A gas pressure type cylinder provided in the exhaust path and switching an exhaust pressure to the chamber;
Gas supply means for supplying gas to the chamber;
With
The gas pressure cylinder is
When the opening is opened during loading / unloading of the substrate, the exhaust pressure with respect to the chamber is set to a small exhaust pressure, and when the gas in the chamber is replaced, the opening is closed and gas is supplied from the gas supply means to the chamber. When being performed, the substrate processing apparatus is characterized in that the exhaust pressure with respect to the chamber is set to a large exhaust pressure larger than the small exhaust pressure.
請求項1記載の基板処理装置において、
前記チャンバ内のガス置換は基板の搬入後に行われることを特徴とする基板処理装置。
The substrate processing apparatus according to claim 1,
2. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the gas replacement in the chamber is performed after the substrate is loaded.
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