JPWO2016117588A1 - 基板処理装置 - Google Patents

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Abstract

基板の冷却時間を短縮できる基板処理装置を提供する。基板を保持する基板保持体と、基板保持体の下方に位置する断熱部と、基板保持体に基板を移載する移載室と、移載室内にガスを供給するガス供給機構と、を備え、ガス供給機構は、移載室内の基板保持体が位置する上部領域にガスを供給し、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、移載室内の断熱部が位置する下部領域にガスを供給し、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、第１ガス供給機構および第２ガス供給機構は移載室の一側面に設置され、かつ、第２ガス供給機構は第１ガス供給機構の下方に設置される。

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６０と、断熱板７４を保持する下部領域６１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（ＳｉＯ２）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。
図５（ａ）に示すように、ガス供給機構５２ａ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５６ａと、ファン５６ａから送風されたガスをバッファエリア５８ａへ流すガス経路であるダクト９０ｃと、ダクト９０ｃに連通し、ガスを上部領域６０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５６ａと、ガスに含まれるパーティクルを取り除くフィルタ部５９ａと、フィルタ部５９ａを経由したガスを上部領域６０に吹き出す図示しないガス供給口とで構成される。
図５（ｂ）に示すように、ダクト９０ｃは、バッファエリア５８ａ、５８ｂの側面に沿って上下方向に延びて形成された空間であり、バッファエリア５８ａの側方からガスを供給するように構成されている。ファン５６ａはガス供給機構５２ａの下端部に設置されている。
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６０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５７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５７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 (15)

  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に記載の基板処理装置。
  13. 前記処理室を閉塞し、その上部に前記基板保持体を載置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、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、
    前記基板保持体に前記基板を搬送する前記基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２排気部が設置されていない側面の上下方向に延在し、前記移載室内の角部を排気する請求項１４に記載の基板処理装置。
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