JP6347560B2 - 基板処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、基板処理装置に関する。
一般に、半導体装置の製造工程で用いられる縦型基板処理装置は、ウエハを処理する処理室の下方側に配設された移載室内にて、処理室内へ搬入する基板保持体(ボート)への未処理ウエハの装填(ウエハチャージ)、および、処理室内から搬出された基板保持体からの処理済ウエハの脱装(ウエハディスチャージ)を行う。そして、移載室内では、処理室内から搬出された高温の処理済ウエハを所定温度まで冷却するために、クリーンエアによるエアフローを形成する。このエアフローは、フィルタとブロアを内蔵したクリーンユニットを移載室の一側の側壁に沿って設け、そのクリーンユニットから移載室内にクリーンエアを吹き出すことで形成するようになっている(例えば特許文献1参照)。
特開2002−175999号公報
しかしながら、上述した従来技術による移載室内のエアフローでは、移載室内に基板保持体下部の断熱領域からの熱による上昇気流が発生し、熱が移載室上部に拡散して、基板の冷却に時間がかかってしまうことがある。
本発明の目的は、基板の冷却時間を短縮することが可能な技術を提供することにある。
本発明の一態様によれば、
基板を保持する基板保持体と、
前記基板保持体の下方に位置する断熱部と、
前記基板保持体に前記基板を移載する移載室と、
前記移載室内にガスを供給するガス供給機構と、を備え、
前記ガス供給機構は、
前記移載室内の前記基板保持体が位置する上部領域にガスを供給し、前記基板に対し水平方向のガスの流れを形成する第1ガス供給機構と、
前記移載室内の前記断熱部が位置する下部領域にガスを供給し、前記断熱部に対し鉛直方向下向きのガスの流れを形成する第2ガス供給機構と、を有し、
前記第1ガス供給機構および前記第2ガス供給機構は前記移載室の一側面に設置され、かつ、前記第2ガス供給機構は前記第1ガス供給機構の下方に設置される技術が提供される。
本発明によれば、基板の冷却時間を短縮することが可能となる。
本発明の一実施形態で好適に用いられる基板処理装置の概略構成例を示す斜透視図である。 本発明の一実施形態にかかる基板処理装置に用いられる処理炉の構成例を示す縦断面図である。 本発明の第1実施形態で好適に用いられる基板処理装置の移載室の構成例とガスの流れを示す縦断面図である。 本発明の第1実施形態で好適に用いられる基板処理装置の移載室の下部空間の構成例を示す平面図である。 (a)本発明の第1実施形態で好適に用いられる基板処理装置の移載室のガス供給機構の構成例を示す平面図である。(b) ガス供給機構の構成例を示す側面図である。 本発明の第2実施形態で好適に用いられる基板処理装置の移載室の構成例とガスの流れを示す縦断面概略図である。 本発明の第2実施形態で好適に用いられる基板処理装置のシャッター収納部の構成例とガスの流れを示す平面図である。 一般的な移載室内のガスの流れを示す概略図である。 本発明の第3実施形態で好適に用いられる基板処理装置の移載室の構成例とガスの流れを示す縦断面概略図である。 本発明の第3実施形態で好適に用いられる基板処理装置の移載室の構成例を示す平面図である。
<本発明の一実施形態> 以下に、本発明の一実施形態について、主に図1〜5を用いて説明する。
(1)基板処理装置の構成 図1に示すように、基板処理装置10は、内部に処理炉40等の主要部が配置される筐体12を備えている。筐体12の正面側には、ポッドステージ18が配置されている。ポッドステージ18上には、ウエハ(基板)14を収納する基板収納具としてのフープ(ポッド)16が搬送されて載置される。ポッド16は、その内部に例えば25枚のウエハ14が収納される。
筐体12内の正面側であって、ポッドステージ18に対向する位置には、ポッド搬送装置20が配置されている。ポッド搬送装置20の近傍には、ポッド棚22、ポッドオープナ24がそれぞれ配置されている。ポッド搬送装置20は、ポッドステージ18とポッド棚22とポッドオープナ24との間でポッド16を搬送するように構成されている。
ポッド棚22は、複数段の棚板を有し、ポッド16を複数個載置した状態で保持するように構成されている。ポッドオープナ24は、ポッド16の蓋を開閉するように構成されている。
ポッドオープナ24よりも筐体12内の背面側には、当該筐体12内において一つの部屋として区画される移載室50が形成されている。この移載室50については、詳細を後述する。
移載室50内には、基板保持具としてのボート30とが配置されている。移載室50とポッドオープナ24との間には基板移載機28が設置される。基板移載機28は、例えば5枚のウエハ14を取り出すことができるアーム(ツィーザ)32を有している。図示しない駆動手段によりアーム32を上下回転動作させることにより、基板移載機28はポッドオープナ24に載置されたポッド16とボート30との間で、ウエハ14を搬送させることが可能なように構成されている。ボート30は、複数枚(例えば、25枚〜150枚程度)のウエハ14を、水平姿勢で、縦方向に多段保持するように構成されている。ウエハ14を保持したボート30は、昇降機構としてのボートエレベータ34によって、昇降させることが可能なように構成されている。
ボート30の下方には、断熱効果を有する断熱部が設置されている。断熱部は、例えば石英やSiC等の耐熱性材料からなる断熱板74が水平姿勢で多段に支持されて構成される。
移載室50内において、ボート30の位置を上部領域60、断熱部の位置を下部領域61とする。なお、下部領域61においては断熱板74を設けずに、石英やSiC等の耐熱性材料からなる筒状の部材である断熱筒を断熱部として設けてもよい。また、ボート30を、上方に基板14を保持し、下方に断熱板74を保持する構成としても良い。この場合、ボート30は、基板14を保持する上部領域31と、断熱板74を保持する下部領域32とで構成される。
移載室50の上方側には、処理炉40が配置されている。処理炉40内には、複数枚のウエハ14を装填したボート30が、下方から搬入されるように構成されている。
(処理炉) 続いて、上述した処理炉40について簡単に説明する。
図2に示すように、処理炉40は、反応管41を備えている。反応管41は、例えば石英(SiO)や炭化珪素(SiC)等の耐熱性を有する非金属材料から構成され、上端が閉塞され、下端が開放された円筒形状となっている。
反応管41の筒内には、ボート30を内部に収容して処理する処理室42が形成されている。ボート30は、回転機構43によって回転させることで、処理室42内の気密を保持したまま、複数のウエハ14を搭載した状態で回転可能に構成されている。
反応管41の下方には、この反応管41と同心円状にマニホールド45が配設されている。マニホールド45は、例えばステンレス鋼等の金属材料から構成され、上端部および下端部が開放された円筒形状となっている。このマニホールド45により、反応管41は、下端部側から縦向きに支持される。
マニホールド45の下端部は、ボートエレベータ34が上昇した際に、シールキャップ46により気密に封止されるように構成されている。マニホールド45の下端部とシールキャップ46との間には、処理室42内を気密に封止するOリング等の封止部材46aが設けられている。
また、マニホールド45には、処理室42内に原料ガスやパージガス等を導入するためのガス導入管47と、処理室42内のガスを排気するための排気管48とが、それぞれ接続されている。
ガス導入管47には上流方向から順に、原料ガスやパージガス等の各種ガスの流量を制御する流量制御器(流量制御部)であるマスフローコントローラ(MFC)および開閉弁であるバルブが設けられている。ガス導入管47の先端にはノズルが接続され、各種ガスはMFC、バルブ、ノズルを介して処理室42内に各種ガスが供給されるように構成されている。
排気管48には処理室42内の圧力を検出する圧力検出器(圧力検出部)としての圧力センサおよび圧力調整器(圧力調整部)としてのAPC(Auto Pressure Controller)バルブを介して、真空排気装置としての真空ポンプが接続されている。
反応管41の外周には、反応管41と同心円状に加熱手段(加熱機構)としてのヒータユニット49が配されている。ヒータユニット49は、処理室42内が全体にわたって均一または所定の温度分布となるように、処理室42内に対する加熱を行うように構成されている。
反応管41内には、温度検出器としての温度センサが設置されている。温度センサにより検出された温度情報に基づきヒータ49への通電具合を調整することで、処理室42内の温度が所望の温度分布となるように構成されている。
MFC、バルブ、圧力センサ、APCバルブ、真空ポンプ、ヒータ49、温度センサ、回転機構43、ボートエレベータ34、後述するファン56a、56b等には、これらを制御するコントローラ121が接続される。コントローラ121は、例えば、CPUを備えたマイクロプロセッサ(コンピュータ)からなり、基板処理装置10の動作を制御するよう構成される。コントローラ121には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置122が接続されている。
コントローラ121には記憶媒体としての記憶部123が接続されている。記憶部123には、基板処理装置10の動作を制御する制御プログラムや、処理条件に応じて基板処理装置10の各構成部に処理を実行させるためのプログラム(レシピとも言う)が、読み出し可能に格納される。
記憶部123は、コントローラ121に内蔵された記憶装置(ハードディスクやフラッシュメモリ)であってもよいし、可搬性の外部記録装置(磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、CDやDVD等の光ディスク、MO等の光磁気ディスク、USBメモリやメモリカード等の半導体メモリ)であってもよい。また、コンピュータへのプログラムの提供は、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。プログラムは、必要に応じて、入出力装置122からの指示等にて記憶部123から読み出され、読み出されたレシピに従った処理をコントローラ121が実行することで、基板処理装置10は、コントローラ121の制御のもと、所望の処理を実行する。
(2)基板処理工程 次に、本実施形態にかかる基板処理装置10を用いて、半導体デバイス製造の一工程として、ウエハ14に対する処理を行う場合の動作手順について説明する。以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ121により制御される。
(ウエハ移載工程) 基板移載機28が、ポッドオープナ24に載置されたポッド16からウエハ14を取り出し、移載室50内に位置するボート30に移載する(ウェハチャージ)。
(ボート搬入工程) 処理室42下部のウエハ搬入出口51を閉塞しているシャッター64をシャッター64が収納される収納部65へ退避させ、処理室42のウエハ搬入出口51を開ける。続いて、ボートエレベータにより、ウエハ14を保持したボート30を上昇させ、移載室50内から処理室42内へ搬入する(ボートローディング)。
(ウエハ処理工程) 処理室42内に搬入されたボート30が保持するウエハ14に対して、所定の処理を行う。例えば、熱CVD反応による成膜処理を行う場合、排気管48を用いて排気を行い、処理室42内が所望の圧力(真空度)となるようにする。そして、ヒータユニット49を用いて処理室42内に対する加熱を行うとともに、回転機構43を動作させてボート30を回転させる。これに伴いウエハ14も回転される。さらに、ガス導入管47により処理室42内へ原料ガスやパージガス等を供給する。これにより、ボート30に保持されたウエハ14の表面には、熱による分解反応や化学反応等を利用した薄膜形成が行われる。
ウエハ14への薄膜形成完了後は、処理室42内へのガス供給を停止するとともに、当該処理室42内への不活性ガスの供給を開始する。これにより、処理室42内を不活性ガスで置換するとともに、処理室42内の圧力を常圧に復帰させる。
(ボート搬出工程) 処理室42内の圧力が常圧に復帰した後、ボートエレベータ34により、シールキャップ46を下降させてマニホールド45の下端を開口させるとともに、ボート30を処理室42内から移載室50内へ搬出する(ボートアンローディング)。その後、処理室42下部のウエハ搬入出口51をシャッター64で閉塞する。そして、ウエハ14が冷えるまで、ボート30を移載室50内の所定位置で待機させる。
(移載工程) ウエハ14が所定温度(例えば室温程度)まで冷えた後、基板移載機28によって、ボート30が保持するウエハ14を当該ボート30から取り出してポッド16へ移載する(ウエハディスチャージ)。
このようにして、本実施形態にかかる基板処理装置10による基板処理工程の一連の処理動作が完了する。
(3)移載室の構成 次に、本実施形態にかかる移載室50の構成について図3〜5を用いて説明する。
(移載室) 図3に示すように、移載室50は、天井、床および四方を囲う側壁によって、平面四角形状に構成された一つの部屋として区画形成されている。ただし、移載室50の形状は平面四角形状に限定されることはなく、平面多角形状(例えば、平面三角形状、平面五角形状等)に構成されていればよい。また、移載室50内は、ロードロック室や窒素パージボックス等の真空又は不活性ガスの雰囲気に限らず、大気雰囲気でもよい。
移載室50の天井には、ウエハ14を保持したボート30が通過し得る形状および大きさで、ウエハ搬入出口51に連通する孔が設けられている。
このような移載室50およびその周囲に位置する空間には、ボート30、ボートエレベータ34、クリーンユニットとしてのガス供給機構52a、52b、排気部53a、53bおよび循環路81、82が配置されている。また、移載室50の周囲に位置する空間には、後述する循環路81、82が形成されている。
移載室50の側面のうち、少なくともガス供給機構52a、52bが設置されている側面と排気部53aが設置されている側面との下方部分は、移載室50内側に傾斜してせり出すよう構成されている。すなわち、ボート30の最下段である断熱領域の下端の高さ位置以下の下方部分の側面が、断面図において漏斗形に形成されている。言い換えれば、断熱領域における移載室50の平面断面積よりも、排気部53bにおける移載室50の平面断面積の方が小さく形成されており、ボート30の最下段と同位置以下の下方部分の側面おける平面断面積が排気部53bに近づくにつれて徐々に小さくなるよう構成されている。好ましくは、ガス供給機構52a、52bが設置されている側面下方の斜面の勾配の方が、排気部53aが設置されている側面下方の斜面の勾配よりも小さい。また、好ましくは、ガス供給機構52a、52bが設置されている側面下方の斜面の長さの方が、排気部53aが設置されている側面下方の斜面の長さよりも長くなるよう形成される。このような構成とすることにより、断熱領域において、鉛直方向下向きのガスの流れを形成しやすくなる。
(ガス供給機構) 移載室50内にクリーンエアとしてのガスを供給するガス供給機構52a、52bは、移載室50内の一側面において、上下方向に隣り合うように配置されている。ガス供給機構52aは、移載室50内の上部空間であり、ボート30のウエハ載置領域である、上部領域60にガスを供給するよう構成される。ガス供給機構52bは、移載室50内の下部空間であり、ウエハ載置領域の下部であって断熱領域である下部領域61にガスを供給するよう構成される。
本実施形態においては、ガスとして不活性ガスを用いるが、外部雰囲気をガスとして用いても良い。外部雰囲気を用いたとしても、外部雰囲気を後述するフィルタ59a、59bに通すことで清浄雰囲気とすることができる。本明細書においてガス供給機構という言葉を用いた場合は、ガス供給機構52aのみを含む場合、ガス供給機構52bのみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。
(ガス供給機構) 移載室50内にクリーンエアとしてのガスを供給するガス供給機構52a、52bは、移載室50内の一側面において、上下方向に隣り合うように配置されている。ガス供給機構52aは、移載室50内の上部空間であり、ボート30のウエハ載置領域である、上部領域31にガスを供給するよう構成される。ガス供給機構52bは、移載室50内の下部空間であり、ウエハ載置領域の下部であって断熱領域である下部領域32にガスを供給するよう構成される。
ガス供給機構52bは、上流側から順に、ガスを送風する送風部としてのファン56bと、ファン56bから送風されたガスをバッファエリア58bへ流すガス経路であるダクト90eと、ダクト90eに連通し、ガスを下部領域61に均一に供給するための拡散空間であるバッファエリア58bと、ガスに含まれるパーティクルを取り除くフィルタ部59bと、フィルタ部59bを経由したガスを下部領域61に吹き出す図示しないガス供給口とで構成される。ダクト90eはバッファエリア58bの下面に形成された空間であり、バッファエリア58bの下面からガスを供給するように構成されている。ファン56bはガス供給機構52bの下端部にファン56aと隣接して設置されている。
このように、ガス供給機構を上部領域60と下部領域61との境界部分において上下に分割し、それぞれが独立したガス経路を有するように構成することにより、上部領域60と下部領域61とにそれぞれ異なるガスフローを形成したり、異なる流量や流速でガスを供給したりすることができる。ここで、フィルタ部59a、59bは、例えばケミカルとPTFEの2層から構成されている。
(排気部) 図3に示すように、ガス供給機構が配置されている一側面とは別の側面には、排気部53a、53bが配置されている。排気部53a、53bは移載室50内のガス(パーティクルが混在するガスを含む。)を、移載室50外へ排気するように構成されている。
排気部53aは上部領域60に供給されたガスを排気する側面排気部であって、ガス供給機構52aとボート30を挟んで対面する一側面のうち上部領域60に対応する高さ領域に設置されている。本実施形態においては、排気部53aが設けられる一側面の中央付近にはボートエレベータ34が上下方向に延びて設置されており、一側面はボートエレベータ34によって左右の側面に分割されている。そのため、排気部53aは一側面の横幅全体にわたって設置されるのではなく、ボートエレベータ34によって分割された左右の側面のうちどちらか一方の側面に設置されている。排気部53aは、例えば上部領域60に対応する位置に形成された複数の縦長の開口形状を有している。ただし、排気部53aは複数の縦長の開口形状に限らず、パンチングパネルによって形成されていても良い。また、ボートエレベータ34を挟んで左右両面に設置されていても良い。
排気部53bは、下部領域61に供給されたガスを排気する底部排気部であって、ガス供給機構52bの設置されている一側面と直交する下面、すなわち、移載室50の底部に設けられている。排気部56bの横幅はシールキャップ46の直径よりも小さく、また、排気部56bは排気部53aが設置されている側面に片寄って設置されている。すなわち、排気部56bは、ガス供給機構を横から見た時の移載室の縦断面図の横幅の中心線から排気部53b側へずれて設置されている。このように、排気部53bが設置された側面側に寄せて設置することにより、断熱板74と排気部53bが設置された側面との間の空間のガスの垂直方向下向きの直線的な排気を促進することができる。排気部53bはパンチングパネルで形成されており、下部領域61に供給されたガスを速やかに排気できるよう構成されている。
(循環路) 移載室50内から排気されたガスは、循環路81、82を経由して再び移載室50内に供給される。循環路81は、排気部53aによって上部領域60から排気されたガスを、ガス供給機構52aから再び上部領域60へ供給するガス経路である。循環路82は、排気部53bによって下部領域61から排気されたガスをガス供給機構52bから再び下部領域61へ供給するガス経路である。本明細書において循環路という言葉を用いた場合は、循環路81のみを含む場合、循環路82のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。
循環路81は、ダクト90а、90b、ガス供給機構52aにより構成されている。ダクト90aは、排気部53aとダクト90bとを連通する経路であって、排気部53aが設置された一側面の背面に形成された空間である。ダクト90bはダクト90aとガス供給機構52aとを連通する経路であって、移載室50底部下方に形成された空間である。ここでは、ダクト90bはファン56aに連通している。排気部53aを循環路81に加えて考えても良い。
循環路82は、ダクト90d、90b、ガス供給機構52bにより構成されている。ダクト90dは、排気部53bとダクト90bとを連通する経路であって、排気部53bが設置されている下面の下側に形成された空間である。ここで、ダクト90dはダクト90аの下部に連通していても良い。ダクト90bはダクト90dとガス供給機構52bとを連通する経路であって、移載室50底部下方に形成された空間である。ここでは、ダクト90bはファン56aに連通している。排気部53bを循環路81に加えて考えても良い。
ダクト90bにおいて、循環路81と循環路82とは一時的に合流している。すなわち、それぞれの経路の途中においてその一部分が同一経路(合流経路)を取るよう構成されている。つまり、ダクト90bは、ダクト90aおよびダクト90dとガス供給機構52aおよびガス供給機構52bとを連通するよう構成されている。循環路82は、下部領域61内およびダクト90d、ガス供給機構52bにおいて、循環路81から独立したガス経路が形成されており、また、循環路81よりも総経路の長さが短くなっている。
図4に示すように、ダクト90bにはガスを冷却する冷却ユニット(ラジエータ)55が配置されている。また、ダクト90bとガス供給機構52a、52bとの連通部分、すなわち、ダクト90bの端部であってガス供給機構52a、52bの下端部には、ファン56a、56bが左右に並んで設置されている。ファン56a、56bの出力を調整することで、各ガス供給機構に供給するガスの流量や流速を調整することが可能となる。本実施例においては、ファン56aの出力の方がファン56bも出力よりも大きくなっている。
循環路81、82には、そのガス経路中に、図示せぬガスダンパが設けられている。ガスダンパは、循環路81、82を流れるガスの流量調整を行うことが可能に構成されている。具体的には、ガスダンパは、バタフライ弁やニードル機構等といった公知の流量調整機構を利用して構成することが考えられる。ただし、ガスダンパは、流量調整をオート制御できる機能を有しており、ファン56a、56bとの連動制御が可能なものであることが望ましい。
(移載室内におけるガスフロー形成) 次に、以上のような構成の移載室50内において形成されるガスフローであるガスの流れについて説明する。
(比較例) ここで、本実施形態における移載室50内のガスの流れ形成の説明に先立ち、その比較例となる従来構成によるガスの流れ形成について図8を用いて説明する。
従来構成の基板処理装置における移載室50内では、フィルタとファンを内蔵したガス供給機構66を、当該移載室50の一側の側面に沿って設けている。そして、移載室50の下部には、移載室50内のガスをガス供給機構66により移載室50内へ再供給するための循環経路を配している。このような構成により、移載室50内に形成されるガスの流れは、移載室50の上下方向全体にわたってガス供給機構66からのサイドフロー(水平方向のガスの流れ)となる。
一般に、断熱板の方が基板よりも冷えにくいため、断熱領域と基板領域との間に温度差が生じてしまい、移載室50内に基板領域よりも高温である断熱領域から上昇気流が発生してしまう。従来構成によるガスの流れ形成では、断熱領域もサイドフローであるが故に、加熱された断熱領域からの上昇気流を抑制することができない。上昇気流は熱及びパーティクルを含んで移載室50上部へと舞い上がり、基板領域にまで達するため、基板の冷却効率が悪化し、また、パーティクルが基板に付着しやすくなる。さらに、熱容量の高い断熱板74から移載室50内のセンサ類へ輻射による熱影響が大きく、例えセンサ類にカバー等したとしても熱影響を十分に抑制できずに誤作動や故障が生じてしまう。
(本実施形態におけるガスの流れ形成) 上述のような従来構造の移載室50内において最適なガスの流れ形成を行うために鋭意研究を重ねた結果、本願発明者は、断熱領域に上昇気流を抑制するためのダウンフロー(鉛直方向下向きのガスの流れ)を形成し、ガスを循環させることがよいのではないかという知見に至った。そして、本願発明者は、基板領域である上部領域にはサイドフローを形成し、断熱領域である下部領域にはダウンフローを形成する、という従来とは異なる構成に想到したのである。
図3を用いて、本実施形態におけるガスの流れについて詳細する。図中、黒矢印は循環路81によるガスの流れを、点線矢印は循環路82によるガスの流れを示している。
まず、循環路81によるガスの流れについて説明する。ガス供給機構52aの供給口から上部領域60へ水平方向に供給されたガスは、ウエハと水平(平行)方向に流れる。ウエハ14を冷却したガスは、対面する排気部53aに水平の流れを保ったまま排気され、ダクト90a内を垂直下向きに流れる。次に、ダクト90aとダクト90bとの連通部分において、下向きから水平方向へ流れの向きを変え、ダクト90b内をガス供給機構52aのファン56aの設置されている方向に向けて流れる。この時、ガスはダクト90bに設置された冷却ユニット55を通過し、冷却される。その後、ガスはファン56aによってダクト90c内に送風され、ダクト90c内を垂直上向きに流れる。ダクト90c内を上向きに流れたガスは、ダクト90cとバッファエリア58aの連通部を水平方向に通過してバッファエリア58a内に拡散し、フィルタ部59aと供給口とを介して再び上部領域60へ供給される。
次に、ガス循環路82によるガスの流れについて説明する。ガス供給機構52bの供給口から下部領域61へ水平方向に供給されたガスは、排気部53bより下部方向へ排気されることにより、下部領域61内にて流れの向きを変え、断熱板74に対して垂直下向きに流れる。具体的には、複数の断熱板74の間を水平に流れた後、断熱板74と移載室50側面との空間に流れ出た時に鉛直方向下向きの流れとなる。一部のガスは断熱板74間を通過することなく、断熱板74と移載室0側面との空間を下向きに流れて排気される。
断熱板74を冷却したガスは、排気部53bより下向きに排気され、ダクト90dで下向きから水平方向へ流れの向きを変える。ダクト90dを水平に流れたガスはダクト90bにて循環路81を流れるガスと合流し、ダクト90d内を流れるガスとは逆の水平方向の向きにダクト90b内を流れる。この時、ガスはダクト90bに設置された冷却ユニット55を通過し、冷却される。その後、ガスはファン56bによってダクト90e内に送風され、ダクト90e内を垂直上向きに流れる。ダクト90e内を垂直上向きに流れたガスは、ダクト90eとバッファエリア58bの連通部を上向きに通過してバッファエリア58b内に拡散し、フィルタ部59bと供給口とを介して再び下部領域61へ供給される。
ガス供給機構52a、52bによる風量と各排気部53a、53bによる総風量との風量バランスは、それぞれを同等であることが望ましいが、処理室42での処理内容(成膜する膜種等)によってウエハ温度も変わってくるので、ケースバイケースで適宜決定すればよい。
次に、本実施形態における移載室50内の熱の流れを説明する。
上部領域60におけるウエハ14からの熱は、ガス供給機構52aから供給されたガスにより冷却され、サイドフローに乗って排気部53aより移載室50から排気される。
下部領域61における断熱板74からの熱は、ガス供給機構52bから供給されたガスにより冷却される。この時、下部領域61にはダウンフローが形成されているため、熱せられたガスはダウンフローによって強制的に移載室50の下方向の排気部53bより排気される。すなわち、上昇気流とは逆方向のガスの流れを、上昇気流の発生元である下部領域61に形成することにより、上昇気流の発生を抑制することが可能となる。
(本実施形態にかかる効果) 本実施形態によれば、以下に挙げる一つ又は複数の効果を奏する。
(a)移載室の一側面のガス供給機構を、基板を冷却する上部領域と断熱部を冷却する下部領域との2つの領域に分割した。これにより、基板領域と断熱領域とに異なるガスの流れを形成することが可能となる。
(b)上部領域の排気部はガス供給機構に対面する側面に形成し、下部領域の排気部は移載室の底部に設置するより、上部領域にはサイドフローを、下部領域にはダウンフローを形成することができる。これにより、上部領域に比べて高温の雰囲気となる下部領域の雰囲気を下方向へ強制的に排気することが可能となり、下部領域からの上昇気流の発生を抑制することができる。また、熱容量の高い断熱部の熱が基板領域へ流れること抑制し、基板冷却時間の短縮が可能となる。さらに、熱の上昇気流によるパーティクルの巻き上げも抑制することができるため、基板へのパーティクルの付着も抑制することが可能となる。
(c)断熱部の下端の高さ位置以下の下方部分における移載室の平面断面積を断熱部における移載室の平面断面積よりも小さくすることにより、排気部方向へ向かうガスの流速を向上させることができ、ガスの淀みを抑制することが可能となる。
(d)下部領域の排気部を上部領域の排気部が設置されている側面に片寄って設置することにより、複数の断熱板の間を水平方向に流れた後、ガス供給機構の反対側の断熱板と移載室側面との間の空間に流れ出る熱せられたガスを下方向へ直線的に排気することを促進することが可能となる。これにより、上昇気流の発生を抑制し、また、ガスが下部領域内に滞留することを抑制できるため、基板および断熱部の冷却をより効率的に行うことが可能となる。さらに、排気部を片寄って設置させることによって、反対側にスペースを作ることができるため、このスペースにガス供給機構のファン等を設置することが可能となり、省フットプリントを達成することができる。
(e)ガス供給機構が設置されている側面下方の斜面の勾配を、上部領域の排気部が設置されている側面下方の斜面の勾配よりも小さくすることにより、ガスの淀みの発生を抑制でき、下部領域全体におけるガスフローの流速のバランスを向上させることができる。ガス供給機構下方の傾斜をなだらかな傾斜とすることにより、ガスの流速を損なうことなく、傾斜に沿った滑らかなガスの流れを形成することができ、ガスが滞留しやすい移載室内の角部であっても澱みを抑制することができる。また、ガス供給機構に近いガスの流速をガス供給機構の対面側は断熱部を経由することによりガスの流速が低下するが、排気部へ流れる流路の傾斜を付けることにより、下方向へ直線的な流路を形成しやすくなり、ガスの流速の低下を補うことができる。
(f)送風部をバッファエリア背面ではなくガス供給機構の下端部に設置することにより、筐体幅が大きくなることを抑制でき、省フットプリントが可能となる。
(g)下部領域の循環路は上部領域の循環路よりも総経路が短くなるよう形成することにより、下部領域に供給するガスの循環サイクルを短縮し、断熱部の冷却効率を向上させることが可能となる。
(h)移載室に複数の排気部を設ける場合において、各排気部による総排気風量とガス供給機構による総供給風量とが同等となる風量バランスにしているので、バランス良くガスの流れを形成することができる。
(i)基板領域の循環路のファンと断熱領域の循環路のファンとの出力を調整することにより、各ガス供給機構から供給するガスの流量を調整することが可能となる。
次に、第2実施形態について、図6、図7を用いて説明する。
第2実施形態における第1実施形態との相違点は、シャッター64を収納する収納部65に供給されたガスを排気する排気部53cが収納部65の側面に設置され、収納部65に対して循環路83が形成される点である。ガス循環経路83は、ウエハ搬入出口51の近傍にて、収納部65内に供給されたガスを排気口53cより排気するように構成され、上部領域60よりさらに上方の収納部65を通るガスの流れを形成している。ここで、循環路83は循環路81の経路の一部を使用する。つまり、循環路83は循環路81より分岐して形成されていると考えることができる。言い換えれば、循環路83は循環路81に含まれると考えることができる。
収納部65は、上部領域に供給されたガスを排気部53cから吸い出すことにより、収納部65内をパージするよう構成されている。図7に示すように、収納部65は、移載室50の側面の上端に前記移載室の外側に突出して形成されている。収納部65は上面図において平面多角形状の一角が曲面を描く形状である。本実施例においては、長方形の四角のうち一角が湾曲した形状となっている。すなわち、収納部65の一側面において直線部と湾曲部とが構成される。排気部53cは収納部65の一側面である直線部と湾曲部とに沿うように形成され、複数の排気口76によって構成されている。複数の排気口76は直線部及び湾曲部に同数形成されており、本実施例においてはそれぞれ2つずつ形成されている。また、湾曲部の排気口76は、直線部と連結する方向に寄って形成されている。言い換えれば、排気口76は駆動部92に近い位置に寄せて形成されている。すなわち、湾曲部において連通口94から遠ざかる位置に排気口76を設置するよう構成される。
ここで、排気部53cは、ボートエレベータ34を挟んで排気部53aが設置されていない他方の側面に上下方向に沿って延長して設置されていても良い。排気部53cによって他方の側面からも排気(局所排気)を行うことにより、移載室角部に滞留するガスを効率よく排気することが可能となる。
収納部65の循環排気を行う循環路83は、ダクト90f、90b、90cにより構成されている。ダクト90fは、排気部53cに連通し、排気部53cの背面に形成された空間である。ダクト90fはダクト90bに連通している。ダクト90bより下流については、循環路81と同様の経路を通過する。
次に、図6を用いて循環路83によるガスの流れ形成を説明する。移載室50の上部領域60に供給されたガスの一部は移載室50と収納部65の連通部分である連通口94を介して収納部65内に流入する。収納部65に流入したガスは、シャッターと水平方向に排気口76に向かって流れる。収納部65内を冷却またはパージしたガスは、排気口76を介して排気され、ダクト90fを流れる。ダクト90f内を垂直方向下向きに流れたガスは、ダクト90bとの連通部分で水平方向に流れの向きを変える。ダクト90bで水平方向に流れを変えた後は循環路81と同様に流れる。すなわち、ガスは冷却ユニット55aで冷却され、ファン56aによってダクト90c内に吹出され、ダクト90cに連通するバッファエリア内に拡散し、フィルタ部59aと供給口とを介して上部領域60へ供給された後、再び連通口94から収納部65内に供給される。
本実施形態にかかる効果 本実施形態によれば、以下に挙げる一つ又は複数の効果を奏する。
(a)熱やパーティクルが溜まりやすいシャッター収納部にガスを循環供給することにより、移載室内のクリーン度を向上させることが可能となる。
(b)ガスの滞留が生じやすい移載室角部を局所排気することにより、移載室内のガスの滞留を抑制するとともにガスの循環をスムースにすることが可能となる。
(c)排気口をシャッター駆動部に近い位置に寄せて形成することにより、シャッター駆動部に近い領域にガスの流れの主流を形成することができる。これにより、駆動部付近に発生しやすいパーティクルを効率的に排気することができ、移載室内のクリーン度を向上させることができる。
(d)収納部の側面を湾曲に形成することにより、湾曲部に沿ったガスの流れを形成できるため、収納部内でガスが滞留することを抑制することができる。また、湾曲部の開口に近い位置に排気口を設けると、開口から流入したガスがすぐに排気されてしまうが、開口から遠ざかる位置に排気口を設けることにより、開口から流入したガスがすぐに排気されることなく、湾曲部に沿ったガスの流れをより効率的に形成することが可能となる。
次に、第3実施形態について、図9、11を用いて説明する。
第3実施形態における第1実施形態との相違点は、移載室50内の上部領域60と下部領域61との境界に仕切部としての仕切板54を設置した点である。図9に示すように、仕切板54は移載室50内の空間を上下に分割するように、移載室50内に配置されている。詳しくは、仕切板54は移載室50の略中央部に上部領域60と下部領域61とを隔てるように配置されている。図10に示すように、仕切板54は、略中央部分にシールキャップ46の寸法より大きい開口部7を有している。また、ボートエレベータとシールキャップ46とを接続しているボートアーム36が通過できる寸法の切欠きが仕切板5のボートエレベータ34に面する側に形成されている。また、基板移載機28によって基板が移載される際に、基板移載機28がボート30に接近できるように、基板移載機28の基台が通過できる寸法の切欠きが仕切板54の基板移載機28に面する側に形成されている。すなわち、仕切板54には、ボートアーム36および基板移載機28に干渉しないように、それぞれの動作位置に切欠きが形成されている。
本実施形態にかかる効果 本実施形態によれば、移載室内の上部領域と下部領域との境界に仕切板を設置することにより、ガス供給機構による上部領域のガスの流れと下部領域のガスの流れとを物理的に分離することができ、第1実施形態における効果をより向上させることが可能となる。
<本発明の他の実施形態> 次に、本発明の他の実施形態を説明する。
上述した実施形態では、1ボート装置における移載室を例に挙げたが、本発明がこれに限定されることはない。つまり、本発明は、2つのボート30を処理室42内に対して搬入出する、いわゆる2ボート装置にも適用可能であることは勿論である。
なお、上述した各実施形態以外にも、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、種々様々に変形して実施可能なことは勿論である。
<本発明の好ましい形態> 以下に、本実施形態にかかる好ましい形態を付記する。
[付記1]
本発明の一態様によれば、移載室内で、下部領域に断熱部を有する基板保持具の上部領域に基板を移載する工程と、
その一側面の上方に前記上部領域にガスを供給する第1ガス供給機構と、前記一側面であって前記第1ガス供給機構の下方に前記下部領域にガスを供給する第2ガス供給機構とが設置された前記移載室に隣接する処理室に前記基板保持具を搬送する工程と、
前記処理室内で前記基板を処理する工程と、を有し、
少なくとも前記基板を移載する工程では、前記上部領域に前記基板に水平方向のガスの流れを形成するように前記第1ガス供給機構によって前記ガスを供給し、前記下部領域に鉛直方向下向きのガスの流れを形成するように前記第2ガス供給機構によって前記ガスを供給する半導体装置の製造方法、または、基板処理方法が提供される。
[付記2]
本発明の他の態様によれば、
その一側面の上方に下部領域に断熱部を有する基板保持具の上部領域にガスを供給する第1ガス供給機構が設置され、前記一側面であって前記第1ガス供給機構の下方に前記基板保持具の下部領域にガスを供給する第2ガス供給機構が設置された移載室内で、前記上部領域に前記基板に水平方向のガスの流れを形成するように前記第1ガス供給機構によって前記ガスを供給し、前記下部領域に鉛直方向下向きのガスの流れを形成するように前記第2ガス供給機構によって前記ガスを供給しつつ前記基板保持具の上部領域に基板を移載する手順と、
前記基板保持具を前記移載室に隣接する処理室に搬送する手順と、前記処理室内で前記基板を処理する手順と、をコンピュータに実行させるプログラム、または、該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
この出願は、2015年1月21日に出願された日本出願特願2015−0093394を基礎として優先権の利益を主張するものであり、その開示の全てを引用によってここに取り込む。
10・・・基板処理装置 30・・・ボート 50・・・移載室 52a、52b・・・ガス供給機構 54・・・仕切部 81、82・・・循環路

Claims (16)

  1. 基板を保持する基板保持体と、
    前記基板保持体の下方に位置する断熱部と、
    前記基板保持体に前記基板を移載する移載室と、
    前記移載室内にガスを供給するガス供給機構と、を備え、
    前記ガス供給機構は、
    前記移載室内の前記基板保持体が位置する上部領域にガスを供給し、前記基板に対し水平方向のガスの流れを形成する第1ガス供給機構と、
    前記移載室内の前記断熱部が位置する下部領域にガスを供給し、前記断熱部に対し鉛直方向下向きのガスの流れを形成する第2ガス供給機構と、を有し、
    前記第1ガス供給機構および前記第2ガス供給機構は前記移載室の一側面に設置され、かつ、前記第2ガス供給機構は前記第1ガス供給機構の下方に設置される基板処理装置。
  2. 前記第1ガス供給機構が設置される一側面と前記基板保持体を挟んで対面する側面に、前記第1ガス供給機構によって供給された前記ガスを排気する第1排気部を有する請求項1に記載の基板処理装置。
  3. 前記移載室の底部に前記第2ガス供給機構によって供給された前記ガスを排気する第2排気部を有する請求項2に記載の基板処理装置。
  4. 前記第2排気部は前記移載室の断面視における中心線に対して前記第1排気部が設置されている側面側に片寄って設置される請求項3に記載の基板処理装置。
  5. 前記下部領域における前記移載室の平面断面積よりも前記第2排気部における前記移載室の平面断面積の方が狭い請求項3に記載の基板処理装置。
  6. 前記移載室の側面であって、少なくとも前記ガス供給機構が設置されている側面と前記第1排気部が設置されている側面との下方部分の側面は、前記移載室の内側に傾斜する斜面が形成されている請求項5に記載の基板処理装置。
  7. 前記下方部分は前記断熱部の下端の高さ位置以下の部分である請求項6に記載の基板処理装置。
  8. 前記ガス供給機構が設置されている側面の下方部分の斜面の勾配は、前記第1排気部が設置されている側面の下方部分の斜面の勾配よりも小さくなるよう構成されている請求項7に記載の基板処理装置。
  9. 前記上部領域から排気された前記ガスを、前記第1ガス供給機構を介して前記上部領域に再供給する第1循環路と、
    前記下部領域から排気された前記ガスを、前記第2ガス供給機構を介して前記下部領域に再供給する第2循環路と、をさらに有し、
    前記第1循環路と前記第2循環路とはそれぞれの一部経路が合流経路にて一度合流した後、再び分離するよう構成される請求項3に記載の基板処理装置。
  10. 前記合流経路は前記ガスを冷却する冷却ユニットを有する請求項9に記載の基板処理装置。
  11. 前記第1ガス供給機構は前記ガスを送風する第1送風部を有し、
    前記第2ガス供給機構は前記ガスを送風する第2送風部を有し、
    前記合流経路から再び分離する位置に、前記第1送風部と前記第2送風部とが互いに隣接して設置され、前記第1送風部の出力の方が前記第2送風部の出力より大きくなるよう構成される請求項10に記載の基板処理装置。
  12. 前記移載室内の前記上部領域と前記下部領域との境界部分に、前記移載室内の空間を上下に分割する仕切部をさらに有する請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の基板処理装置。
  13. 前記移載室の上に設けられる処理室と、
    前記基板保持体を収容した前記処理室を閉塞するシールキャップと、
    前記シールキャップを昇降する昇降機構と、
    前記シールキャップと前記昇降機構とを接続するアームと、
    前記基板保持体に前記基板を搬送する基板搬送機構と、をさらに有し、
    前記仕切部は、前記シールキャップの寸法よりも大きい開口部と、前記アームに干渉しないように設けられた第1切欠部と、前記板搬送機構に干渉しないように設けられた第2切欠部と、を有する請求項12に記載の基板処理装置。
  14. 前記移載室の上に設けられる処理室と、
    前記基板保持体が前記処理室内に搬入されていないときに前記処理室を閉塞するシャッターと、
    前記基板保持体が前記処理室内に搬入されている時に前記シャッターを収納する収納部と、
    前記収納部内を排気する第3排気部と、をさらに有し、
    前記収納部は、前記移載室の側面の上端に前記移載室の外側に突出して形成され、その一側面は直線部と湾曲部とで構成されており、前記第3排気部は前記直線部と前記湾曲部に沿って形成される請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の基板処理装置。
  15. 前記第3排気部は、前記移載室内の前記第排気部が設置されていない側面に延在する請求項14に記載の基板処理装置。
  16. 移載室の上に隣接する処理室内で、下方に断熱部が配置された基板保持体に保持された基板を処理する工程と、
    その一側面の上方で前記基板保持体にガスを供給する第1ガス供給機構と、前記一側面であって前記第1ガス供給機構の下方で前記断熱部にガスを供給する第2ガス供給機構とが設置された前記移載室内で、前記基板保持体に保持された基板に対し水平方向のガスの流れを形成するように前記第1ガス供給機構によって前記ガスを供給し、前記断熱部に対し下向きのガスの流れを形成するように前記第2ガス供給機構によって前記ガスを供給する工程と、を有する半導体装置の製造方法。
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