JP7345403B2 - 基板処理装置及びパージ方法 - Google Patents

Description

本開示は、基板処理装置及びパージ方法に関する。

複数の基板に対して一度に処理を行うバッチ式の熱処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この装置においては、キャリア内の基板をウエハボートに移載するための基板搬送室が設けられている。基板搬送室は、窒素ガスが供給されることで内部が窒素ガス雰囲気に置換される。

特開２００２－２９９２６２号公報

本開示は、基板搬送室内を不活性ガスで置換する時間を短縮できる技術を提供する。

本開示の一態様による基板処理装置は、大気雰囲気と不活性ガス雰囲気とを切り替え可能な基板搬送室と、前記基板搬送室内に設けられ、ガスが導入されることにより膨張し、ガスが排出されることにより収縮する袋体と、前記基板搬送室内で不活性ガスを循環させる循環流形成部と、を有し、前記袋体は、循環する前記不活性ガスが導入されることにより膨張する。

本開示によれば、基板搬送室内を不活性ガスで置換する時間を短縮できる。

第１の実施形態の基板処理装置の構成例を示す斜視図（１） 第１の実施形態の基板処理装置の構成例を示す斜視図（２） 第１の実施形態の基板処理装置の構成例を示す断面図（１） 第１の実施形態の基板処理装置の構成例を示す断面図（２） 第１の実施形態の基板処理装置の動作の一例を示すフローチャート 第２の実施形態の基板処理装置の構成例を示す断面図（１） 第２の実施形態の基板処理装置の構成例を示す断面図（２） 第３の実施形態の基板処理装置の構成例を示す断面図（１） 第３の実施形態の基板処理装置の構成例を示す断面図（２） 第４の実施形態の基板処理装置の構成例を示す断面図（１） 第４の実施形態の基板処理装置の構成例を示す断面図（２） 第４の実施形態の基板処理装置の動作の一例を示すフローチャート

以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。

〔第１の実施形態〕
（基板処理装置）
図１から図４を参照し、第１の実施形態の基板処理装置の構成例について説明する。図１及び図２は、第１の実施形態の基板処理装置の構成例を示す斜視図である。図３及び図４は、第１の実施形態の基板処理装置の構成例を示す断面図である。なお、図１及び図３は袋体が収縮した状態を示し、図２及び図４は袋体が膨張した状態を示す。

基板処理装置１は、基板に対して半導体製造プロセスを実行するように構成される。基板は、例えば半導体ウエハを含む。半導体製造プロセスは、例えば酸化処理、アニール処理、成膜処理を含む。

基板処理装置１は、装置の外装体を構成する筐体２に収容されて構成される。筐体２内には、キャリア搬送室１０、基板搬送室２０及び熱処理室３０が形成されている。キャリア搬送室１０と基板搬送室２０とは、隔壁３により仕切られている。隔壁３には、キャリア搬送室１０と基板搬送室２０とを連通させ、基板を搬送するための搬送口４が設けられている。搬送口４は、ＦＩＭＳ（Front-Opening Interface Mechanical Standard）規格に従ったドア機構（図示せず）により開閉される。

キャリア搬送室１０は、内部が大気雰囲気の領域である。キャリア搬送室１０は、基板が収納されたキャリアＣを、基板処理装置１内の後述する要素間で搬送する、外部から基板処理装置１内に搬入する、又は基板処理装置１から外部へと搬出する領域である。キャリアＣは、例えばＦＯＵＰ（Front-Opening Unified Pod）であってよい。

キャリア搬送室１０には、ロードポート１１、ＦＩＭＳポート１２、ストッカ１３及びキャリア搬送機構１４が設けられる。

ロードポート１１は、筐体２の前面において壁が開放された箇所に設けられ、外部から基板処理装置１へのアクセスが可能となっている。具体的には、基板処理装置１の外部に設けられた搬送装置（図示せず）によって、ロードポート１１上へのキャリアＣの搬入及び載置と、ロードポート１１から外部へのキャリアＣの搬出が可能となっている。ロードポート１１は、例えば左右に２つ設けられる。ロードポート１１は、キャリアＣが基板処理装置１に搬入されたときに、キャリアＣを受け入れる搬入用の載置台である。

ＦＩＭＳポート１２は、キャリア搬送室１０内の隔壁３側に設けられる。ＦＩＭＳポート１２は、キャリアＣ内の基板を、基板搬送室２０内の後述する処理容器３１に対して搬入及び搬出する際に、キャリアＣを保持する保持台である。

ストッカ１３は、キャリア搬送室１０内のロードポート１１の上方及びＦＩＭＳポート１２の上方に設けられる。ストッカ１３は、複数のキャリアＣを保管するための保管棚である。

キャリア搬送機構１４は、キャリア搬送室１０内に設けられる。キャリア搬送機構１４は、ロードポート１１、ＦＩＭＳポート１２及びストッカ１３の間でキャリアＣを搬送する。キャリア搬送機構１４は、昇降機構１４ａ、昇降アーム１４ｂ、アーム１４ｃ及び搬送アーム１４ｄを含む。昇降機構１４ａは、キャリア搬送室１０の一側に上下方向に延びるように設けられる。昇降アーム１４ｂは、昇降機構１４ａに接続され、昇降機構１４ａにより昇降移動する。アーム１４ｃは、昇降アーム１４ｂの先端に回転自在に接続される。搬送アーム１４ｄは、アーム１４ｃの先端に回転自在に接続され、キャリアＣの底部を支持して搬送する。

基板搬送室２０は、キャリア搬送室１０の後方に配置される。基板搬送室２０は、大気雰囲気と不活性ガス雰囲気との間で切り替え可能に構成される。基板搬送室２０内を不活性ガス雰囲気にすることで、基板に酸化膜が形成されることを抑制する。不活性ガスは、例えば窒素（Ｎ_２）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガスであってよい。基板搬送室２０は、キャリアＣから基板を取り出し、基板を熱処理室３０に搬送する。

基板搬送室２０には、循環流形成部２１、Ｎ_２ガス供給部２２、容積調整部２３、蓋体２４、昇降機構２５、酸素濃度計２６及び基板搬送機構２７が設けられる。

循環流形成部２１は、基板搬送室２０内において不活性ガスを循環させる。循環流形成部２１は、フィルタ２１ａ、送風ファン２１ｂ、側面区画壁２１ｃ、底面区画壁２１ｄ及び熱交換器２１ｅを含む。

フィルタ２１ａは、基板搬送室２０の一側に設けられる。フィルタ２１ａは、例えばＨＥＰＡフィルタ（High Efficiency Particulate Air Filter）、ＵＬＰＡフィルタ（Ultra-Low Penetration Air Filter）等を含む。

送風ファン２１ｂは、不活性ガスを循環させるためのファンである。送風ファン２１ｂは、フィルタ２１ａを介して清浄化した気体（例えば不活性ガス）を基板搬送室２０に供給する。

側面区画壁２１ｃは、基板搬送室２０におけるフィルタ２１ａの取り付け面と対向する面側に、基板搬送室２０の側壁と間隔を有して設けられる。側面区画壁２１ｃは、多数の通気孔（図示せず）を有する。側面区画壁２１ｃは、基板搬送室２０の側壁との間に側部循環路Ｆ１を形成する。

底面区画壁２１ｄは、基板搬送室２０の底部と間隔を有して設けられる。底面区画壁２１ｄは、基板搬送室２０の底部との間に底部循環路Ｆ２を形成する。

熱交換器２１ｅは、底部循環路Ｆ２に設けられる。熱交換器２１ｅは、底部循環路Ｆ２を流れる不活性ガスを冷却する。

係る循環流形成部２１では、送風ファン２１ｂによりフィルタ２１ａを介して水平方向へ送風された不活性ガスは、基板搬送室２０内を通過した後に側面区画壁２１ｃに形成された複数の通気孔から側部循環路Ｆ１へ流入する。そして、該不活性ガスは、側部循環路Ｆ１から底部循環路Ｆ２へ流れ込み、熱交換器２１ｅにより冷却され、再びフィルタ２１ａへ流入するように循環する。なお、図３及び図４においては、循環する不活性ガスの流れを矢印Ｆで示す。

Ｎ_２ガス供給部２２は、基板搬送室２０内にＮ_２ガスを供給する。Ｎ_２ガス供給部２２は、供給配管２２ａ、Ｎ_２ガス供給バルブ２２ｂ、水平配管２２ｃ及び垂直配管２２ｄを含む。

供給配管２２ａは、一端がＮ_２ガス供給源（図示せず）に接続され、他端が水平配管２２ｃ及び垂直配管２２ｄに接続される。これにより、Ｎ_２ガス供給源から供給されるＮ_２ガスが水平配管２２ｃ及び垂直配管２２ｄに導入される。

Ｎ_２ガス供給バルブ２２ｂは、供給配管２２ａに介設される。Ｎ_２ガス供給バルブ２２ｂを開くと、水平配管２２ｃ及び垂直配管２２ｄにＮ_２ガスが導入され、Ｎ_２ガス供給バルブ２２ｂを閉じると、水平配管２２ｃ及び垂直配管２２ｄへのＮ_２ガスの導入が遮断される。

水平配管２２ｃは、基板搬送室２０の底面の４つの辺に沿って延びるように配置される。垂直配管２２ｄは、基板搬送室２０の底面の４つの角部において水平配管２２ｃに接続され、水平配管２２ｃから高さ方向に延びるように配置される。水平配管２２ｃ及び垂直配管２２ｄには、複数のガス吐出孔２２ｈが設けられる。複数のガス吐出孔２２ｈは、少なくとも基板搬送室２０内の８つの角部に設けられることが好ましい。これにより、循環流形成部２１により形成される循環流が到達しにくい領域における不活性ガスによる置換を促進できる。

容積調整部２３は、基板搬送室２０内の容積を調整する。容積調整部２３は、袋体２３ａ、板状部材２３ｂ、エア導入管２３ｃ、エア導入バルブ２３ｄ、エア排出管２３ｅ、エア排出バルブ２３ｆ、流量制御器２３ｇ及び圧力計２３ｈを有する。

袋体２３ａは、基板搬送室２０内に設けられる。袋体２３ａは、気密性を有する。袋体２３ａは、空気が導入されることにより膨張し（図２及び図４）、空気が排出されることにより収縮する（図１及び図３）。袋体２３ａの下部は、基板搬送室２０の底部に固定される。袋体２３ａは、例えば伸縮部材により形成される。ただし、袋体２３ａは、ベローズ等の伸縮構造により形成されてもよい。

板状部材２３ｂは、袋体２３ａの上部に取り付けられる。板状部材２３ｂは、例えばステンレスにより形成される。板状部材２３ｂが設けられることで、エア排出バルブ２３ｆを開いた際に袋体２３ａが板状部材２３ｂの重さで収縮する。そのため、袋体２３ａ内を強制的に吸引する機構を設けなくてもよい。

エア導入管２３ｃは、基板搬送室２０の外部から空気を取り込み、袋体２３ａ内に空気を導入する。これにより、袋体２３ａが膨張する。

エア導入バルブ２３ｄは、エア導入管２３ｃに介設される。エア導入バルブ２３ｄを開くと、エア導入管２３ｃから袋体２３ａ内に空気が導入され、エア導入バルブ２３ｄを閉じると、エア導入管２３ｃから袋体２３ａ内への空気の導入が遮断される。エア導入バルブ２３ｄは、例えば後述する制御部１００により開閉動作が制御される。

エア排出管２３ｅは、袋体２３ａ内から基板搬送室２０の外部に空気を排出する。これにより、袋体２３ａが収縮する。エア排出管２３ｅには、袋体２３ａ内から空気を強制的に排出するポンプ等が介設されていてもよい。これにより、袋体２３ａ内から空気を排出する時間を短縮できる。

エア排出バルブ２３ｆは、エア排出管２３ｅに介設されている。エア排出バルブ２３ｆを開くと、袋体２３ａ内の空気がエア排出管２３ｅを介して排出され、エア排出バルブ２３ｆを閉じると、エア排出管２３ｅを介した袋体２３ａ内の空気の排出が遮断される。エア排出バルブ２３ｆは、例えば後述する制御部１００により開閉動作が制御される。

流量制御器２３ｇは、エア排出管２３ｅに介設される。流量制御器２３ｇは、エア排出管２３ｅから排出される空気の流量を制御する。言い換えると、流量制御器２３ｇは、エア排出管２３ｅからの空気の排出速度を制御する。流量制御器２３ｇは、例えば後述する制御部１００により動作が制御される。

圧力計２３ｈは、エア排出管２３ｅに介設される。圧力計２３ｈは、袋体２３ａ内の圧力を検出する。圧力計２３ｈが検出した圧力は、後述する制御部１００に送信される。

蓋体２４は、基板搬送室２０内に昇降可能に設けられる。蓋体２４は、基板保持具３６の下方に基板保持具３６と一体として設けられる。これにより、蓋体２４が上昇位置に移動すると、基板保持具３６が処理容器３１内に搬入される。一方、蓋体２４が下降位置に移動すると、基板保持具３６が処理容器３１内から搬出される。

昇降機構２５は、蓋体２４の下面を支持し、蓋体２４を昇降させる。昇降機構２５は、例えば昇降部２５ａ、ボールネジ２５ｂ及びモータ２５ｃを含む。昇降部２５ａは、基板搬送室２０内において昇降することにより、蓋体２４の下面を支持し、蓋体２４を昇降させる。ボールネジ２５ｂ及びモータ２５ｃは、昇降部２５ａを昇降させる。

酸素濃度計２６は、基板搬送室２０内の酸素（Ｏ_２）濃度を検出する。酸素濃度計２６は、検出値を制御部１００へ送信する。

基板搬送機構２７は、基板搬送室２０内に設けられる。基板搬送機構２７は、ＦＩＭＳポート１２上に保持されたキャリアＣと基板保持具３６との間で基板の移載を行う。

熱処理室３０は、基板搬送室２０の上方に配置される。熱処理室３０は、基板に対して半導体製造プロセスを実行する領域である。熱処理室３０には、処理容器３１、ヒータ３２、処理ガス導入部３３、処理ガス排出部３４及び排気ダクト３５が設けられる。

処理容器３１は、下端が炉口として開口された縦長の反応管である。処理容器３１は、円筒形状を有し、内部に基板保持具３６を収容する。

ヒータ３２は、処理容器３１の周囲に設けられる。ヒータ３２は、例えば円筒形状を有する。ヒータ３２は、処理容器３１内に収容される基板を加熱する。

処理ガス導入部３３は、処理容器３１内に処理ガスを導入する。処理ガス導入部３３は、ガス供給管、バルブ、流量制御器等を含む。処理ガスは、半導体製造プロセスに応じて選択される。

処理ガス排出部３４は、処理容器３１内の処理ガスを排出する。処理ガス排出部３４は、ガス排気管、バルブ、圧力制御器、真空ポンプ等を含む。

排気ダクト３５は、第１の垂直ダクト３５ａ、第２の垂直ダクト３５ｂ及び水平ダクト３５ｃを含む。

第１の垂直ダクト３５ａは、一端が基板搬送室２０内に設けられ、他端が水平ダクト３５ｃに接続される。第１の垂直ダクト３５ａは、基板搬送室２０内を排気する。第１の垂直ダクト３５ａには、例えばニードルバルブ３５ｄが設けられる。ニードルバルブ３５ｄの開度を調整することにより、基板搬送室２０内の圧力を制御できる。

第２の垂直ダクト３５ｂは、一端が処理ガス導入部３３内に設けられ、他端が水平ダクト３５ｃに接続される。第２の垂直ダクト３５ｂは、処理ガス導入部３３内を排気する。

基板保持具３６は、例えば石英製であり、基板を上下方向に所定間隔を有して略水平に保持するように構成される。基板保持具３６に収容される基板の枚数は、特に限定されないが、例えば５０～２００枚であってよい。基板保持具３６は、保温筒３７を介して蓋体２４の上に載置される。言い換えると、蓋体２４は、基板保持具３６の下方に、基板保持具３６と一体として設けられる。

また、基板処理装置１には、制御部１００が設けられる。制御部１００は、基板処理装置１の各部を制御する。制御部１００は、例えばコンピュータ等であってよい。また、基板処理装置１の各部の動作を行うコンピュータのプログラムは、記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＤＶＤ等であってよい。

（パージ方法）
図５を参照し、第１の実施形態の基板処理装置１の動作の一例について説明する。図５は、第１の実施形態の基板処理装置１の動作の一例を示すフローチャートである。以下では、基板処理装置１の動作の一例として、基板処理装置１の基板搬送室２０内をパージするパージ方法について説明する。また初期状態として、処理容器３１の炉口が蓋体２４により密閉され、Ｎ_２ガス供給バルブ２２ｂ、エア導入バルブ２３ｄ及びエア排出バルブ２３ｆが閉じられ、基板搬送室２０内の圧力が一定になるようにニードルバルブ３５ｄの開度が調整されているものとする。

まず、制御部１００は、エア導入バルブ２３ｄを開く（ステップＳ１１）。これにより、袋体２３ａ内に空気が導入され、袋体２３ａが膨張する。その結果、基板搬送室２０内におけるＮ_２ガスにより置換する容積（以下「Ｎ_２置換容積」ともいう。）が小さくなる。

続いて、制御部１００は、Ｎ_２ガス供給バルブ２２ｂを開く（ステップＳ１２）。これにより、基板搬送室２０内にＮ_２ガスが導入され、基板搬送室２０内に残留する酸素等のガスが排気ダクト３５から排気されることにより、基板搬送室２０内が大気雰囲気からＮ_２ガス雰囲気に置換される。このとき、基板搬送室２０内で袋体２３ａが膨張しているので、Ｎ_２置換容積が小さくなっている。そのため、基板搬送室２０内の置換に要する時間を短縮できる。なお、ステップＳ１２は、ステップＳ１１と並行して行ってもよい。

続いて、制御部１００は、袋体２３ａが満タンであるか否かを判定する（ステップＳ１３）。該判定は、例えば圧力計２３ｈにより検出される袋体２３ａ内の圧力が予め設定した圧力以上であるか否かにより判定される。圧力計２３ｈにより検出される袋体２３ａの圧力が予め定めた圧力以上である場合、制御部１００は袋体２３ａが満タンであると判定する。一方、圧力計２３ｈにより検出される袋体２３ａの圧力が予め定めた圧力未満である場合、制御部１００は袋体２３ａが満タンでないと判定する。ステップＳ１３において、袋体２３ａが満タンでないと判定した場合、制御部１００はステップＳ１３を再び実行する。一方、ステップＳ１３において、袋体２３ａが満タンであると判定した場合、制御部１００は、エア導入バルブ２３ｄを閉じる（ステップＳ１４）。これにより、袋体２３ａ内への空気の導入が遮断され、袋体２３ａは膨張した状態を維持する。

続いて、制御部１００は、袋体２３ａ内の圧力が低下したか否かを判定する（ステップＳ１５）。該判定は、例えば圧力計２３ｈにより検出される袋体２３ａ内の圧力が予め定めた圧力以下であるか否かにより判定される。圧力計２３ｈにより検出される袋体２３ａ内の圧力が予め定めた圧力以下である場合、制御部１００は、袋体２３ａ内の圧力が低下していると判定し、処理をステップＳ１１へ戻す。すなわち、制御部１００は、エア導入バルブ２３ｄを開いて袋体２３ａ内に空気を導入する。一方、圧力計２３ｈにより検出される袋体２３ａ内の圧力が予め定めた圧力より大きい場合、制御部１００は、袋体２３ａ内の圧力が低下していないと判定する。そして、制御部１００は、酸素濃度計２６により検出される基板搬送室２０内の酸素濃度が予め定めた管理値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。

ステップＳ１６において、酸素濃度計２６により検出される基板搬送室２０内の酸素濃度が予め定めた管理値以下でない場合、制御部１００は処理をステップＳ１５へ戻す。一方、ステップＳ１６において、酸素濃度計２６により検出される基板搬送室２０内の酸素濃度が予め定めた管理値以下である場合、制御部１００はエア排出バルブ２３ｆを開く（ステップＳ１７）。これにより、袋体２３ａ内の空気が排出され、袋体２３ａが収縮し始める。

続いて、制御部１００は、袋体２３ａが十分に収縮したか否かを判定する（ステップＳ１８）。該判定は、圧力計２３ｈにより検出される袋体２３ａ内の圧力が予め定めた圧力に到達したか否かにより判定される。該圧力は、例えば大気圧であってよい。圧力計２３ｈにより検出される袋体２３ａ内の圧力が予め定めた圧力に到達していない場合、制御部１００は袋体２３ａが十分に収縮していないと判定し、ステップＳ１８を再び実行する。圧力計２３ｈにより検出される袋体２３ａ内の圧力が予め定めた圧力に到達した場合、制御部１００は袋体２３ａが十分に収縮したと判定し、エア排出バルブ２３ｆを閉じ（ステップＳ１９）、処理を終了する。

以上に説明したように、第１の実施形態の基板処理装置１は、大気雰囲気と不活性ガス雰囲気とを切り替え可能な基板搬送室２０と、基板搬送室２０内に設けられ、ガスが導入されることにより膨張し、ガスが排出されることにより収縮する袋体２３ａとを有する。これにより、基板搬送室２０内において袋体２３ａを膨張させて、Ｎ_２置換容積を小さくできる。そのため、Ｎ_２置換容積が大きい状態では循環流形成部２１により形成される循環流が到達しにくい基板搬送室２０内の隅の部分に循環流が到達しやすくなる。その結果、基板搬送室２０内を大気雰囲気から不活性ガス雰囲気に切り替えるのに要する時間を短縮できる。

また、第１の実施形態の基板処理装置１によれば、基板搬送室２０内を大気雰囲気から不活性ガス雰囲気に切り替える際に一時的に袋体２３ａを膨張させて、Ｎ_２置換容積を小さくする。そのため、常にＮ_２置換容積を小さくする場合と異なり、基板保持具３６の昇降動作、基板搬送機構２７による基板の移載動作等の障害とならない。

なお、第１の実施形態の基板処理装置１では、基板搬送室２０内に袋体２３ａが１つ設けられる場合を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、袋体２３ａは２つ以上であってもよい。

〔第２の実施形態〕
図６及び図７を参照し、第２の実施形態の基板処理装置の構成例について説明する。図６及び図７は、第２の実施形態の基板処理装置の構成例を示す断面図である。なお、図６は袋体が収縮した状態を示し、図７は袋体が膨張した状態を示す。

第２の実施形態の基板処理装置１Ａは、袋体２３ａの上部が基板搬送室２０の天井部に固定され、袋体２３ａの下部に板状部材２３ｂが設けられている。また、エア排出管２３ｅには、袋体２３ａ内から空気を強制的に排出する真空ポンプ２３ｐ等の排気装置が接続されている。なお、その他の構成については、第１の実施形態の基板処理装置１と同様である。

第２の実施形態の基板処理装置１Ａは、基板処理装置１と同様、大気雰囲気と不活性ガス雰囲気とを切り替え可能な基板搬送室２０と、基板搬送室２０内に設けられ、ガスが導入されることにより膨張し、ガスが排出されることにより収縮する袋体２３ａとを有する。これにより、基板搬送室２０内において袋体２３ａを膨張させて、Ｎ_２置換容積を小さくできる。そのため、Ｎ_２置換容積が大きい状態では循環流形成部２１により形成される循環流が到達しにくい基板搬送室２０内の隅の部分に循環流が到達しやすくなる。その結果、基板搬送室２０内を大気雰囲気から不活性ガス雰囲気に切り替えるのに要する時間を短縮できる。

また、第２の実施形態の基板処理装置１Ａによれば、基板処理装置１と同様、基板搬送室２０内を大気雰囲気から不活性ガス雰囲気に切り替える際に一時的に袋体２３ａを膨張させて、Ｎ_２置換容積を小さくする。そのため、常にＮ_２置換容積を小さくする場合と異なり、基板保持具３６の昇降動作、基板搬送機構２７による基板の移載動作等の障害とならない。

なお、第２の実施形態の基板処理装置１Ａでは、基板搬送室２０内に袋体２３ａが２つ設けられる場合を説明した、本開示はこれに限定されない。例えば、袋体２３ａは１つであってもよく、３つ以上であってもよい。

また、第２の実施形態の基板処理装置１Ａの動作については、第１の実施形態の基板処理装置１の動作と同様であってよい。ただし、第２の実施形態の基板処理装置１Ａでは、ステップＳ１７において、制御部１００がエア排出バルブ２３ｆを開くと、真空ポンプ２３ｐの吸引によりエア排出管２３ｅを介して袋体２３ａ内の空気が排出され、袋体２３ａが収縮し始める。

〔第３の実施形態〕
図８及び図９を参照し、第３の実施形態の基板処理装置の構成例について説明する。図８及び図９は、第３の実施形態の基板処理装置の構成例を示す断面図である。なお、図８は袋体が収縮した状態を示し、図９は袋体が膨張した状態を示す。

第３の実施形態の基板処理装置１Ｂでは、エア導入管２３ｃが循環流形成部２１の送風ファン２１ｂにより送風される気体を取り込むことができるように配置されている。エア導入管２３ｃには、エア導入バルブ２３ｄが介設される。

また、第３の実施形態の基板処理装置１Ｂでは、エア排出管２３ｅが袋体２３ａの内部と排気ダクト３５とを接続するように設けられる。エア排出管２３ｅには、エア排出バルブ２３ｆ及び流量制御器２３ｇが介設される。なお、その他の構成については、第１の実施形態の基板処理装置１と同様である。

第３の実施形態の基板処理装置１Ｂは、基板処理装置１と同様、大気雰囲気と不活性ガス雰囲気とを切り替え可能な基板搬送室２０と、基板搬送室２０内に設けられ、ガスが導入されることにより膨張し、ガスが排出されることにより収縮する袋体２３ａとを有する。これにより、基板搬送室２０内において袋体２３ａを膨張させて、Ｎ_２置換容積を小さくできる。そのため、Ｎ_２置換容積が大きい状態では循環流形成部２１により形成される循環流が到達しにくい基板搬送室２０内の隅の部分に循環流が到達しやすくなる。その結果、基板搬送室２０内を大気雰囲気から不活性ガス雰囲気に切り替えるのに要する時間を短縮できる。

また、第３の実施形態の基板処理装置１Ｂによれば、基板処理装置１と同様、基板搬送室２０内を大気雰囲気から不活性ガス雰囲気に切り替える際に一時的に袋体２３ａを膨張させて、Ｎ_２置換容積を小さくする。そのため、常にＮ_２置換容積を小さくする場合と異なり、基板保持具３６の昇降動作、基板搬送機構２７による基板の移載動作等の障害とならない。

なお、第３の実施形態の基板処理装置１Ｂの動作については、第１の実施形態の基板処理装置１の動作と同様であってよい。

〔第４の実施形態〕
（基板処理装置）
図１０及び図１１を参照し、第４の実施形態の基板処理装置の構成例について説明する。図１０及び図１１は、第４の実施形態の基板処理装置の構成例を示す断面図である。なお、図１０は袋体が収縮した状態を示し、図１１は袋体が膨張した状態を示す。

第４の実施形態の基板処理装置１Ｃは、袋体２３ａの上部が昇降機構２５の昇降部２５ａに固定され、袋体２３ａの下部が基板搬送室２０の底部に固定される点で、第１の実施形態の基板処理装置１と異なる。以下、第１の実施形態の基板処理装置１と異なる点を中心に説明する。

容積調整部２３は、基板搬送室２０内の容積を調整する。容積調整部２３は、袋体２３ａ、貫通配管２３ｉ及びバルブ２３ｊを有する。

袋体２３ａは、基板搬送室２０内に設けられる。袋体２３ａは、上部が昇降機構２５の昇降部２５ａに固定され、下部が基板搬送室２０の底部に固定される。袋体２３ａは、気密性を有する。袋体２３ａは、昇降部２５ａの上昇に伴い貫通配管２３ｉを介して内部に大気が導入されて膨張し（図１１）、昇降部２５ａの下降の伴い貫通配管２３ｉを介して内部の大気が排出されて収縮する（図１０）。袋体２３ａは、例えば伸縮部材により形成される。ただし、袋体２３ａは、ベローズ等の伸縮構造により形成されてもよい。

貫通配管２３ｉは、袋体２３ａ内と外部空間とを連通させる。貫通配管２３ｉには、バルブ２３ｊが介設される。

（パージ方法）
図１２を参照し、第４の実施形態の基板処理装置１Ｃの動作の一例について説明する。図１２は、第４の実施形態の基板処理装置１Ｃの動作の一例を示すフローチャートである。以下では、基板処理装置１Ｃの動作の一例として、基板処理装置１Ｃの基板搬送室２０内をパージするパージ方法について説明する。また初期状態として、処理容器３１の炉口が蓋体２４により密閉され、基板搬送室２０内の圧力が一定になるようにニードルバルブ３５ｄの開度が調整され、昇降部２５ａが下端まで下降しているものとする。

まず、制御部１００は、昇降機構２５の昇降部２５ａを上昇させる（ステップＳ４１）。これにより、貫通配管２３ｉを介して、袋体２３ａ内に空気が導入され、袋体２３ａが膨張する。その結果、Ｎ_２置換容積が小さくなる。

昇降機構２５の昇降部２５ａを上昇させることにより、袋体２３ａが膨張した後、制御部１００は、貫通配管２３ｉに介設されたバルブ２３ｊを閉じる（ステップＳ４２）。

続いて、制御部１００は、Ｎ_２ガス供給バルブ２２ｂを開く（ステップＳ４３）。これにより、基板搬送室２０内にＮ_２ガスが導入され、基板搬送室２０内に残留する酸素等のガスが排気ダクト３５から排気されることにより、基板搬送室２０内が大気雰囲気からＮ_２ガス雰囲気に置換される。このとき、基板搬送室２０内で袋体２３ａが膨張しているので、Ｎ_２置換容積が小さくなっている。そのため、基板搬送室２０内の置換に要する時間を短縮できる。また、基板搬送室２０内にＮ_２ガスが導入されると、導入されたＮ_２ガスのガス圧力により袋体２３ａが収縮するおそれがあるが、ステップＳ４３においてバルブ２３ｊが閉じられているので、貫通配管２３ｉを介して袋体２３ａ内の空気が排出されることがない。そのため、基板搬送室２０内に導入されるＮ_２ガスのガス圧力により袋体２３ａが収縮することを抑制できる。

続いて、制御部１００は、酸素濃度計２６により検出される基板搬送室２０内の酸素濃度が予め定めた管理値以下であるか否かを判定する（ステップＳ４４）。ステップＳ４４において、酸素濃度計２６により検出される基板搬送室２０内の酸素濃度が予め定めた管理値以下でない場合、制御部１００はステップＳ４４を再び実行する。一方、ステップＳ４４において、酸素濃度計２６により検出される基板搬送室２０内の酸素濃度が予め定めた管理値以下である場合、制御部１００は、貫通配管２３ｉに介設されたバルブ２３ｊを開く（ステップＳ４５）。

続いて、制御部１００は昇降機構２５の昇降部２５ａを下降させ（ステップＳ４６）、処理を終了する。このとき、昇降部２５ａの下降に伴って、貫通配管２３ｉを介して、袋体２３ａ内の空気が排出され、袋体２３ａが収縮する。

以上に説明したように、第４の実施形態の基板処理装置１Ｃは、大気雰囲気と不活性ガス雰囲気とを切り替え可能な基板搬送室２０と、基板搬送室２０内に設けられ、ガスが導入されることにより膨張し、ガスが排出されることにより収縮する袋体２３ａとを有する。これにより、基板搬送室２０内において袋体２３ａを膨張させて、Ｎ_２置換容積を小さくできる。そのため、Ｎ_２置換容積が大きい状態では循環流形成部２１により形成される循環流が到達しにくい基板搬送室２０内の隅の部分に循環流が到達しやすくなる。その結果、基板搬送室２０内を大気雰囲気から不活性ガス雰囲気に切り替えるのに要する時間を短縮できる。

また、第４の実施形態の基板処理装置１Ｃによれば、基板搬送室２０内を大気雰囲気から不活性ガス雰囲気に切り替える際に一時的に袋体２３ａを膨張させて、Ｎ_２置換容積を小さくする。そのため、常にＮ_２置換容積を小さくする場合と異なり、基板保持具３６の昇降動作、基板搬送機構２７による基板の移載動作等の障害とならない。

以上、第１～第４の実施形態について説明したが、本開示はこれに限定されず、例えば第１～第４の実施形態の２つ以上を組み合わせてもよい。

なお、上記の実施形態において、エア導入管２３ｃ及びエア導入バルブ２３ｄはガス導入部の一例であり、エア排出管２３ｅ、エア排出バルブ２３ｆ及び流量制御器２３ｇはガス排出部の一例である。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

１、１Ａ～１Ｃ 基板処理装置
２０ 基板搬送室
２１ 循環流形成部
２３ 容積調整部
２３ａ 袋体
２３ｂ 板状部材
２３ｃ エア導入管
２３ｄ エア導入バルブ
２３ｅ エア排出管
２３ｆ エア排出バルブ
２３ｇ 流量制御器
２３ｈ 圧力計
２５ 昇降機構
２５ａ 昇降部
２６ 酸素濃度計

Claims (15)

1. 大気雰囲気と不活性ガス雰囲気とを切り替え可能な基板搬送室と、
   前記基板搬送室内に設けられ、ガスが導入されることにより膨張し、ガスが排出されることにより収縮する袋体と、
   前記基板搬送室内で不活性ガスを循環させる循環流形成部と、
   を有し、
   前記袋体は、循環する前記不活性ガスが導入されることにより膨張する、
   基板処理装置。
2. 前記袋体は、少なくとも一部が前記基板搬送室に固定される、
   請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記袋体は、下部が前記基板搬送室の底部に固定される、
   請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記袋体の上部に取り付けられる板状部材を更に有する、
   請求項３に記載の基板処理装置。
5. 前記袋体は、上部が前記基板搬送室の天井部に固定される、
   請求項２に記載の基板処理装置。
6. 前記袋体の下部に取り付けられる板状部材を更に有する、
   請求項５に記載の基板処理装置。
7. 前記袋体内に前記ガスを導入するガス導入部と、
   前記袋体内から前記ガスを排出するガス排出部と、
   を更に有する、
   請求項１乃至６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
8. 大気雰囲気と不活性ガス雰囲気とを切り替え可能な基板搬送室と、
   前記基板搬送室内に設けられ、ガスが導入されることにより膨張し、ガスが排出されることにより収縮する袋体と、
   前記基板搬送室内で昇降する昇降部と、
   を有し、
   前記袋体は、少なくとも一部が前記昇降部に固定される、
   基板処理装置。
9. 前記袋体は、伸縮部材により形成される、
   請求項１乃至８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
10. 前記袋体は、伸縮構造により形成される、
    請求項１乃至８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
11. 前記袋体内の圧力を検出する圧力計を更に有する、
    請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の基板処理装置。
12. 大気雰囲気と不活性ガス雰囲気とを切り替え可能な基板搬送室と、
    前記基板搬送室内に設けられ、ガスが導入されることにより膨張し、ガスが排出されることにより収縮する袋体と、
    前記基板搬送室内の酸素濃度を検出する酸素濃度計と、
    制御部と、
    を有し、
    前記制御部は、前記酸素濃度計により検出される前記基板搬送室内の酸素濃度が管理値以下になった場合、前記袋体を収縮させる、
    基板処理装置。
13. 基板搬送室内に設けられ、ガスが導入されることにより膨張し、ガスが排出されることにより収縮する袋体内にガスを導入するステップと、
    前記袋体を膨張させた状態で、前記基板搬送室内に不活性ガスを導入することにより、前記基板搬送室内を大気雰囲気から不活性ガス雰囲気に切り替えるステップと、
    を有し、
    前記袋体内に導入される前記ガスは、前記基板搬送室内で不活性ガスを循環させる循環流形成部が供給する不活性ガスである、
    パージ方法。
14. 基板搬送室内に設けられ、ガスが導入されることにより膨張し、ガスが排出されることにより収縮する袋体内にガスを導入するステップと、
    前記袋体を膨張させた状態で、前記基板搬送室内に不活性ガスを導入することにより、前記基板搬送室内を大気雰囲気から不活性ガス雰囲気に切り替えるステップと、
    を有し、
    前記袋体は、少なくとも一部が前記基板搬送室内で昇降する昇降部に固定される、
    パージ方法。
15. 基板搬送室内に設けられ、ガスが導入されることにより膨張し、ガスが排出されることにより収縮する袋体内にガスを導入するステップと、
    前記袋体を膨張させた状態で、前記基板搬送室内に不活性ガスを導入することにより、前記基板搬送室内を大気雰囲気から不活性ガス雰囲気に切り替えるステップと、
    酸素濃度計により検出される前記基板搬送室内の酸素濃度が管理値以下になった場合、前記袋体を収縮させるステップと、
    を有する、
    パージ方法。

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