KR102012557B1 - 기판 처리 장치, 프로그램, 유체 순환 기구 및 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

기판 처리 장치, 프로그램, 유체 순환 기구 및 반도체 장치의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 이동 탑재실 및 보트에 보유 지지된 기판의 냉각 시간을 단축할 수 있는 기술을 제공한다. 복수매의 기판이 적재된 기판 보유 지지구가 반입 및 반출되는 반응 로와, 반응 로의 하측에 설치되고, 기판 보유 지지구가 소정 위치에 배치되는 예비실과, 반응 로와 예비실의 사이에 기판 보유 지지구를 승강시키는 승강 기구와, 예비실의 유체를 흡인하는 흡기부와, 해당 흡기부에서부터 공급부까지의 유체가 흐르는 유로를 구성하는 배관부와, 유로에 설치되고, 유체를 냉각하는 냉각 기구를 구비한 유체 순환 기구와, 기판 보유 지지구를 반응 로로부터 강하시켜 소정 위치에 도달시키고, 흡기부로부터 흡인된 유체를 유로에 순환시켜, 공급부로부터 예비실에 공급시키도록 유체 순환 기구, 승강 기구를 각각 제어하는 제어부를 포함하고, 흡기부와 냉각 기구를 인접하도록 설치하여, 흡기부로부터 도입된 유체를 유로에 순환시키기 전에 냉각 기구로 냉각하는 구성이 제공된다.

Description

기판 처리 장치, 프로그램, 유체 순환 기구 및 반도체 장치의 제조 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, PROGRAM, FLUID CIRCULATION MECHANISM, AND MANUFACTURING METHOD OF SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은, 기판 처리 장치, 프로그램 및 유체 순환 기구 및 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 장치의 제조 공정에서 사용되는 종형의 기판 처리 장치는, 웨이퍼를 처리하는 처리실의 하방측에 배치된 이동 탑재실(예비실) 내에서, 처리실 내에 반입하는 기판 보유 지지체(보트)에의 미처리 웨이퍼의 장전(웨이퍼 차지), 및 처리실 내로부터 반출된 기판 보유 지지체로부터의 처리가 끝난 웨이퍼의 탈장(웨이퍼 디스차지)을 행한다. 그리고, 이동 탑재실 내에서는, 처리실 내로부터 반출된 고온의 처리가 끝난 웨이퍼를 소정 온도까지 냉각하는 것이 행하여진다. 예를 들어, 국제 공개 제2006/103978호(특허문헌 1)에서는, 예비실에 보트를 둘러싸도록 냉각 벽을 설치하고, 냉각 벽의 내부에 냉매를 유통시켜 웨이퍼를 냉각하도록 하고 있다. 일본 특허 공개 제2014-060327호 공보(특허문헌 2)에서는, 냉각 벽과, 냉각 벽과 보트를 사이에 두고 냉각 벽과 대향하는 위치에 설치된 냉각 가스 공급부를 예비실에 설치하여, 냉각 가스 공급부로부터 냉각 가스를 보트에 공급해서 웨이퍼를 냉각하고 있다. 일본 특허 공개 제2012-079907호 공보(특허문헌 3)에서는, 이동 탑재실에 클린에어를 분출하는 클린 유닛과, 클린 유닛과 대향하는 위치에 배치하는 배기부를 설치하여, 이들에 의해 형성된 에어 플로우에 의해 웨이퍼를 냉각하고 있다.
국제 공개 제2006/103978호 일본 특허 공개 제2014-060327호 공보 일본 특허 공개 제2012-079907호 공보
본 발명의 과제는, 이동 탑재실 및 보트에 보유 지지된 기판의 냉각 시간을 단축할 수 있는 기술을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 형태에 의하면, 복수매의 기판이 적재된 기판 보유 지지구가 반입 및 반출되는 반응 로와, 반응 로의 하측에 설치되고, 기판 보유 지지구가 소정 위치에 배치되는 예비실과, 반응 로와 예비실의 사이에서 기판 보유 지지구를 승강시키는 승강 기구와, 예비실의 유체를 흡인하는 흡기부와, 해당 흡기부에서부터 공급부까지의 유체가 흐르는 유로를 구성하는 배관부와, 유로에 설치되고, 유체를 냉각하는 냉각 기구를 구비한 유체 순환 기구와, 기판 보유 지지구를 반응 로로부터 강하시켜 소정 위치에 도달시키고, 흡기부로부터 흡인된 유체를 유로에 순환시켜, 공급부로부터 예비실에 공급시키도록 유체 순환 기구, 승강 기구를 각각 제어하는 제어부를 갖고, 흡기부와 냉각 기구를 인접하도록 설치하여, 흡기부로부터 도입된 유체를 유로에 순환시키기 전에 냉각 기구로 냉각하는 구성이 제공된다.
본원 발명의 기판 처리 장치에 의하면, 웨이퍼 및 이동 탑재실의 내부 분위기의 온도 제어가 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 경사 투시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치 내의 개략 경사 투시도이다.
도 3은 도 2의 이동 탑재실의 유체 순환 기구를 도시하는 개략 사시도이다.
도 4는 도 2의 유체 순환 기구를 도시하는 개략 측면도이다.
도 5는 도 2의 이동 탑재실 내 에어 플로우를 도시하는 개략 평면도이다.
도 6a는 본 발명의 실시 형태에서 적합하게 사용되는 냉각 벽의 구조를 설명하는 개략도이다.
도 6b는 본 발명의 실시 형태에서 적합하게 사용되는 냉각 벽의 구조를 설명하는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 컨트롤러의 개략 구성을 도시하는 블록도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 형태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치 내의 개략 경사 투시도이다.
도 9는 도 8의 이동 탑재실 내 에어 플로우를 도시하는 개략 평면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 형태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 이동 탑재실 내의 개략 평면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시 형태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 이동 탑재실 도어의 개략 사투시도이다.
도 12는 본 발명의 실시 형태의 효과를 설명하기 위한 것이다.
도 13은 본 발명의 실시 형태의 냉각 벽의 효과를 설명하기 위한 것이다.
도 14는 본 발명의 실시 형태의 냉각 벽의 효과를 설명하기 위한 것이다.
<본 발명의 일 실시 형태>
이하에, 본 발명의 일 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.
(1) 기판 처리 장치의 개요
본 실시 형태에서 설명하는 기판 처리 장치는, 반도체 장치의 제조 공정에서 사용되는 것으로, 처리 대상이 되는 기판을 처리실에 수용한 상태에서 당해 기판을 히터에 의해 가열하여 처리를 실시하는 것이다. 더욱 상세하게는, 복수의 기판을 연직 방향으로 소정의 간격으로 적층한 상태에서 동시에 처리를 행하는 종형의 기판 처리 장치이다.
기판 처리 장치가 처리 대상으로 하는 기판으로서는, 예를 들어, 반도체 장치(반도체 디바이스)가 만들어 넣어지는 반도체 웨이퍼 기판(이하, 간단히 「웨이퍼」라고 함)을 들 수 있다. 또한, 기판 처리 장치가 행하는 처리로서는, 예를 들어 산화 처리, 확산 처리, 이온 도핑 후의 캐리어 활성화나 평탄화를 위한 리플로우나 어닐, 열 CVD(Chemical Vapor Deposition) 반응에 의한 성막 처리 등을 들 수 있다.
(2) 기판 처리 장치의 개략 구성
이어서, 본 발명의 실시 형태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 개략 구성예에 대해서 설명한다.
(장치 전체)
이 기판 처리 장치(1)에서는, 웨이퍼(6)는, 기판 수납 용기로서의 카세트(2)에 수용되어, 반출입된다.
기판 처리 장치(1)는, 하우징(3)을 구비하고, 하우징(3)의 정면 벽에는 카세트 반입 반출구(4)가 프론트 셔터(도시하지 않음)에 의해 개폐되도록 설치되어 있다. 하우징(3)의 내부에, 카세트 반입 반출구(4)에 인접해서 카세트 스테이지(5)가 설치되어 있다.
카세트(2)는, 카세트 스테이지(5) 상에 공정 내 반송 장치(도시하지 않음)에 의해 반입되고, 또한 카세트 스테이지(5) 상으로부터 반출되도록 되어 있다. 카세트 스테이지(5)는, 공정 내 반송 장치에 의해, 카세트(2) 내의 웨이퍼(6)가 수직 자세로 되어, 카세트(2)의 웨이퍼 출입구가 상측 방향(Z축 +방향)을 향하도록 배치되고, 카세트 스테이지(5)는, 카세트(2)의 웨이퍼 출입구가 하우징(3) 후방을 향하도록 회전한다.
하우징(3) 내의 전후 방향(X축 방향)의 대략 중앙부에는, 카세트 선반(7)이 설치되어 있고, 카세트 선반(7)은, 복수 단 복수 열로 각 복수개의 카세트(2)를 보관하도록 구성되어 있다. 카세트 선반(7)에는 웨이퍼 이동 탑재 장치(8)의 반송 대상이 되는 카세트(2)가 수납되는 이동 탑재 선반(9)이 설치되어 있다. 또한, 카세트 스테이지(5)의 상방에는 예비 카세트 선반(11)이 설치되어, 예비적으로 카세트(2)를 보관하도록 구성되어 있다.
카세트 스테이지(5)와 카세트 선반(7)과의 사이에는, 카세트 반송 장치(12)가 설치되어 있다. 카세트 반송 장치(12)는, 카세트(2)를 카세트 스테이지(5), 카세트 선반(7), 예비 카세트 선반(11)과의 사이에서 반송하도록 구성되어 있다.
카세트 선반(7)의 후방(X축 -방향)에는, 웨이퍼 이동 탑재 장치(8)가 설치되어 있다. 웨이퍼 이동 탑재 장치(8)는, 웨이퍼(6)를 수평 방향으로 회전 내지 직동 가능한 웨이퍼 이동 탑재 기구(8a)와, 웨이퍼 이동 탑재 기구(8a)를 승강시키기 위한 승강 기구(8b)와, 웨이퍼 이동 탑재 기구(8a) 상에 설치되어 웨이퍼(6)를 픽업하기 위한 트위저(8c)로 구성되어 있다.
웨이퍼 이동 탑재 장치(8)의 후방에는, 웨이퍼(6)를 열처리하는 반응 로로서의 처리 로(14)와, 열처리 전후의 웨이퍼(6)를 일시적으로 수용하는 예비실로서의 이동 탑재실(15)이 상하로 인접해서 설치되어 있다. 이동 탑재실(15) 내에는, 보트(기판 보유 지지구)(13)를 처리 로(14)에 승강시키는 보트 엘리베이터(승강 기구)(16)가 설치되어 있다. 보트(13)는 복수의 보유 지지 부재를 구비하고 있고, 복수매(예를 들어, 50 내지 150매 정도)의 웨이퍼(6)를 그 중심을 맞춰서 수직 방향으로 정렬시킨 상태로, 각각 수평하게 보유 지지하도록 구성되어 있다.
승강 기구(16)는, 승강 아암(17)을 구비하고, 승강 아암(17)에는 덮개로서의 시일 캡(18)이 수평으로 설치되어 있고, 덮개(18)는, 보트(13)를 수직으로 지지하고, 처리 로(14)의 노구부를 개폐하도록 구성되어 있다.
카세트 선반(7)의 상방에는, 청정화한 분위기인 클린에어를 공급하는 클린 유닛(19)이 설치되고, 클린 유닛(19)은, 클린에어를 하우징(3)의 내부에 유통시키도록 되어 있다.
(이동 탑재실)
도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 기판 처리 장치(1)는, 미처리 상태의 웨이퍼(6)를 보트(13)에 보유 지지시키는 차지 동작, 및 처리가 끝난 상태의 웨이퍼(6)를 보트(13)로부터 취출하는 디스차지 동작이 행하여지는 이동 탑재실(15)을 구비한다. 이동 탑재실(15)은, 천장벽(21a), 바닥(21b) 및 사방을 둘러싸는 측벽(21c, 21d, 21e, 21f)에 의해, 평면 사각 형상으로 구성되어 있다. 단, 반드시 평면 사각 형상에 한정되지는 않으며, 평면 다각 형상(예를 들어, 평면 삼각 형상, 평면 오각 형상 등)으로 구성되어 있으면 된다. 천장벽(21a), 바닥(21b) 및 측벽(21c, 21d, 21e, 21f)의 내측에는, 도시하지 않은 반사 패널(이동 탑재실 패널)을 구비한다.
이동 탑재실(15)의 정면측(X축 +방향측)의 측벽(21d)에는, 웨이퍼 이동 탑재 장치(8)와 이동 탑재실(15) 내의 보트(13)와의 사이에서의 웨이퍼(6)의 반송을 위해서, 기판 수용 부재측 연통구로서의 웨이퍼 반입출구(22)가 설치되어 있다. 또한, 이동 탑재실(15)의 천장벽(21a)에는, 웨이퍼(6)를 보유 지지한 보트(13)가 통과할 수 있는 형상 및 크기로, 처리 로(14)의 처리실(42) 내에 연통하는 개구(23)가 형성되어 있다. 이동 탑재실(15)의 배면측(X축 -방향측)의 측벽(21f)에는, 도시하지 않은 이동 탑재실 도어가 설치되어 있다.
이러한 이동 탑재실(15)에는, 보트(13) 및 보트(13)를 승강시키는 승강 기구(16) 외에도, 유체 순환 기구(25) 및 냉각 벽(냉각부)(27)이 배치되어 있다. 보트(13)는, 이동 탑재실(15)의 중심보다도 배면측의 측벽(21f)측 및 정면에서 보아 우측의 측벽(21e)측에 가깝게 배치된다. 유체 순환 기구(25)는, 이동 탑재실(15) 내의 유체로서의 분위기(에어)를 흡인해서 냉각하고 청정하게 하여 이동 탑재실(15) 내에 공급한다.
(유체 순환 기구)
유체 순환 기구(25)는, 상방으로부터 하방으로 Z축 방향을 따라서 신장되는 제1 덕트(25a)와, 바닥 위를 Y축 방향을 따라서 신장되는 제2 덕트(25b)와, 바닥 위를 X축 방향을 따라서 신장되는 제3 덕트(25c)와, 바닥 위를 Y축 방향을 따라서 신장되는 제4 덕트(25d)를 구비한다. 제1 덕트(25a), 제2 덕트(25b), 제3 덕트(25c), 제4 덕트(25d)는, 각각 단면이 사각 형상을 하고 있다. 제1 덕트(25a)는 이동 탑재실(15)의 배면측(X축 -방향측)에 설치되어 있다. 제1 덕트(25a)는, 예를 들어 보트(13)(또는 이동 탑재실(15))의 최상부(상단부)에 흡입구인 흡기부(25g)를 구비하고, 이동 탑재실(15)에서 고온의 유체를 국소적으로 흡기하도록 구성된다. 또한, 보트(13)의 중앙부(수직 방향에서 중간 부분) 부근에 흡입구인 흡기부(25h)를 배치하여, 웨이퍼(6)의 열 릴리프에 대비한다. 이것은, 흡기부(25g, 25h)는, 보트(13) 중심부에 적재된 웨이퍼(6)의 근방에 배치된다. 즉, 처리 완료된 웨이퍼(6)의 열 릴리프가 발생하기 어려운 부분에 흡기부(25h)를 배치하여, 보트(13)의 하단부에 적재된 웨이퍼(6)와 마찬가지로 온도를 저하시킬 수 있다. 이와 같이, 흡기부(25g, 25h)는, 이동 탑재실(15)이나 웨이퍼(6)의 온도를 효율적으로 저하시키기 위해서, 보트 로드 후, 이동 탑재실(15)의 고온이 되는 부분이나 웨이퍼(6)의 열 릴리프가 발생하기 어려운 부분에 배치된다. 제1 덕트(25a)는, 흡기부(25g, 25h)로부터 들어온 유체의 일종으로서의 기체를 바로 냉각할 수 있도록, 제1 덕트(25a)의 흡기부(25g, 25h)의 하류측에 인접시켜서 냉각 기구인 열교환기(25i, 25j)를 구비한다. 제1 덕트(25a)는, 측벽(21e)의 근방에 배치되고, 열교환기(25i, 25j)는 냉매가 통과하고 있는 배관을 구비하여, 그 주변을 고온의 기체(예를 들어, 흡기부(25g, 25h)로부터 도입된 고온의 유체)가 통과함으로써, 기체로부터 냉매에 열을 이동시켜 나가, 냉매(매체)를 이동 탑재실(15)(기판 처리 장치(1))의 밖으로 내보냄으로써 열을 방출한다. 흡기부(25g)를 이동 탑재실(15)의 상부, 흡기부(25h)를 보트(13) 상의 웨이퍼 적재 영역의 중심부 등의 장소에 배치하여, 흡기부(25g, 25h)로부터 국소적으로 분위기를 흡기함으로써, 고온의 기체를 빠르게 효율적으로 열교환기(25i, 25j) 내로 보낼 수 있다. 제4 덕트(25d)는, 순환용 팬(25k)을 내장하고 있다. 이와 같이, 본 실시 형태에서, 유체 순환 기구(25)는, 흡기부(25g, 25h)와 열교환기(25i, 25j)를 인접하게 설치하므로, 고온의 기체를 효율적으로 냉각할 수 있다. 또한, 유체 순환 기구(25)는, 흡기부(25g, 25h)로부터 도입된 유체를 유로에 순환시키기 전에 열교환기(25i, 25j)에서 냉각할 수 있으므로, 열교환기(25i, 25j)를 통과해서 냉각된 유체가 유로를 순환하므로, 방열에 의한 이동 탑재실(15)의 분위기의 온도 저하를 방해하지 않는다.
유체 순환 기구(25)는, 또한 제4 덕트(25d)에 접속되어 냉각 기구인 열교환기(25l)를 갖는 제5 덕트(25e)와, 제5 덕트(25e)에 접속되어 필터(25m)를 갖는 제6 덕트(25f)를 구비한다. 제5 덕트(25e)는, 이동 탑재실(15) 내의 정면에서 보아 좌측의 측벽(21c)을 따라 배치되어, 측벽(21c)에 대향하는 측면이 저면, 상면, 배면측 측면, 정면측 측면보다도 큰 직육면체 형상을 하고 있다. 열교환기(25l)는, 냉매가 통과하고 있는 배관을 구비하여, 열교환기(25i, 25j)와 마찬가지로, 그 주변을 고온의 기체(예를 들어, 흡기부(25g, 25h)로부터 도입된 유체가 열교환기(25i, 25j)를 통과한 유체)가 통과함으로써, 기체로부터 냉매에 열을 이동시켜 나가, 냉매(매체)를 이동 탑재실(15)(기판 처리 장치(1))의 밖으로 내보냄으로써 열을 방출한다. 이와 같이, 흡기부(25g, 25h)로부터 도입된 유체가 각각 열교환기를 두 번 통과하는 구성으로 되어 있으므로, 보다 냉각된 유체가 순환되게 된다. 제6 덕트(25f)는, 제5 덕트(25e)의 상방에 측벽(21c)을 따라 배치되어, 제5 덕트(25e)와 마찬가지의 직육면체 형상을 하고 있다. 공급부로서의 제6 덕트(25f)는, 필터(25m)를 통과한 청정 에어를 공급하는 분출구(25n)를 구비하고, 이동 탑재실(15) 내에 클린에어를 분출하는 클린 유닛으로서 기능한다. 또한, 제1 덕트(25a), 제2 덕트(25b), 제3 덕트(25c), 제4 덕트(25d)와, 제5 덕트(25e)와, 제6 덕트(25f)는, 배관부로서 흡기부(25g, 25h)와 공급부(25f)의 사이의 유체가 흐르는 유로를 구성한다. 또한, 본 명세서에서, 「순환 덕트」라는 말을 사용한 경우, 제1 덕트(25a), 제2 덕트(25b), 제3 덕트(25c), 제4 덕트(25d)와, 제5 덕트(25e)와, 제6 덕트(25f)의 총칭이다.
제6 덕트(25f)로부터 Y축 방향으로 배기된 에어는, 도 4, 5에 도시한 바와 같이, 보트(13)에 적재된 복수의 웨이퍼(6)의 사이나 웨이퍼(6)의 주변을 통과해서 흡기부(25g, 25h)에 흡입된다.
본 실시 형태에서, 이동 탑재실(15)에는 외부로부터 냉각 가스를 공급하는 특별한 급기용 덕트를 설치하지 않아, 이 흡기 덕트를 이용한 급기(분사)로 냉각하지 않고, 고온의 유체 흡기(흡입)에 의해 이동 탑재실(15)을 냉각하고 있다. 따라서, 파티클의 날아오름이나 이동 탑재실(15)의 온도의 치우침(어떤 특정 부분만 냉각되지 않고 고온으로 되는 상태)을 억제할 수 있다.
이동 탑재실(15)을 외계와 격리하기 위해서, 이동 탑재실(15)의 분위기 대부분은 유체 순환 기구(25)를 거쳐서 이동 탑재실(15)을 순환하고 있다. 그 때문에, 이동 탑재실(15)의 온도를 유지하기 위해서는 충분한 방열 능력을 가진 열교환기의 설치가 필요하다. 그래서, 효율적으로 열교환을 행하기 위해서, 도 3, 4에 도시한 바와 같이 제1 덕트(25a)의 흡기부(25g, 25h)보다 하류에 인접해서 열교환기(25i, 25j)를 설치하여, 흡기부(25g, 25h)에서 흡기된 유체를 바로 냉각함으로써, 제1 덕트(25a) 이후의 순환 덕트 내를 통과할 때 주변의 부재로부터 장치 내에 축적되어 있던 열을 저감하고 있다. 이에 의해, 제5 덕트(25e)에 매우 큰 사이즈의 열교환기가 필요 없게 되어, 열교환기(25l)의 사이즈를 억제할 수 있다. 또한, 열교환기(25l)를 설치하지 않도록 하는 것도 가능하다.
(냉각 벽)
냉각 벽(27)은, 주로 처리실(42)(처리 로(14) 내)로부터의 복사열을 흡수시킬 목적으로 사용된다. 냉각 벽(27)은, 이동 탑재실(15) 내의 장치 배면측의 측벽(21f)에 근접해서 설치되어 있다. 냉각 벽(27)은, 도 6a, 6b에 도시하는 바와 같이 열 전도성이 양호한 재질, 예를 들어 알루미늄제의 금속판(27x)으로 이루어지고, 그 금속판(27x)의 내부에 냉매(예를 들어 물)를 흘리는 유통로(27y)를 배치해서 구성되어 있다. 냉각 벽(27)의 설치에 의해 보트(13)의 승강 시에 처리 로(14) 내로부터의 복사열에 의한 이동 탑재실 패널의 온도 상승을 경감함으로써, 이동 탑재실(15) 내에 축적되는 열을 저감시킬 수 있다. 또한, 금속판(27x)의 표면은, 예를 들어 흑색 알루마이트 등의 가공을 가해서 열 흡수성이 좋은 표면 색(예를 들어 흑색)으로 되어 있는 것이 바람직하다. 냉각 벽(27)의 표면에 흑색 알루마이트 등의 가공을 가함으로써, 냉각 벽(27)에 의한 복사열의 흡수 효율을 향상시킴으로써, 웨이퍼(6)의 냉각 시간 단축과 이동 탑재실(15) 내 온도 상승 방지의 효과를 더욱 좋게 할 수 있다.
본 실시 형태에서, 유체 순환 기구(25)와 냉각 벽(27)을 조합함으로써, 또한 이동 탑재실(15) 내 온도의 상승을 대폭 경감해서 웨이퍼(6)로부터의 방열을 촉진할 수 있다.
이후 성막 시간의 단축이 진행되는 점, 보다 엄밀한 산화막의 관리가 요구되는 점에서, 장치에 축적되는 열은 극한까지 배제할 필요가 있다.
(컨트롤러)
도 7에 도시한 바와 같이, 제어부(제어 수단)인 컨트롤러(121)는, CPU(Central Processing Unit)(121a), RAM(Random Access Memory)(121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)를 구비한 컴퓨터로서 구성되어 있다. RAM(121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)는, 내부 버스(121e)를 통해서, CPU(121a)와 데이터 교환 가능하도록 구성되어 있다. 컨트롤러(121)에는, 예를 들어 터치 패널 등으로서 구성된 입출력 장치(122)가 접속되어 있다.
기억 장치(121c)는, 예를 들어 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive) 등으로 구성되어 있다. 기억 장치(121c) 내에는, 기판 처리 장치의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 후술하는 박막 형성 등의 기판 처리의 수순이나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피 등이, 판독 가능하게 저장되어 있다. 프로세스 레시피는, 후술하는 박막 형성 공정 등의 기판 처리 공정에서의 각 수순을 컨트롤러(121)에 실행시켜, 소정의 결과를 얻을 수 있게 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 이 프로세스 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여, 간단히, 프로그램이라고도 한다. 본 명세서에서 프로그램이라는 말을 사용한 경우에는, 프로세스 레시피 단체만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양쪽을 포함하는 경우가 있다. RAM(121b)은, CPU(121a)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 유지되는 메모리 영역(워크 에리어)으로서 구성되어 있다.
I/O 포트(121d)는, MFC 밸브 압력 센서, APC 밸브, 진공 펌프, 온도 센서, 히터, 회전 기구, 승강 기구(16), 유체 순환 기구(25) 등에 접속되어 있다.
CPU(121a)는, 기억 장치(121c)로부터 제어 프로그램을 판독해서 실행함과 함께, 입출력 장치(122)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라서 기억 장치(121c)로부터 프로세스 레시피를 판독하도록 구성되어 있다. 그리고, CPU(121a)는, 판독한 프로세스 레시피의 내용을 따르도록, MFC에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브의 개폐 동작, APC 밸브의 개폐 동작 및 압력 센서에 기초하는 APC 밸브에 의한 압력 조정 동작, 진공 펌프의 기동 및 정지, 온도 센서에 기초하는 히터의 온도 조정 동작, 회전 기구에 의한 보트(13)의 회전 및 회전 속도 조절 동작, 승강 기구(16)에 의한 보트(13)의 승강 동작 등을 제어하도록 구성되어 있다. 또한, 본 실시 형태에 따르면, CPU(121a)는, 보트(13)를 처리 로(14)로부터 강하시켜서 소정 위치에 도달한 후, 보트(13)의 근방에 배치된 흡기부(25g, 25h)로부터 이동 탑재실(15)의 유체를 유로에 흡인시키고, 흡기부(25g, 25h)의 근방에 설치된 열교환기(25i, 25j)에 유체를 냉각시켜, 해당 냉각된 유체를 유로에 흘려 공급부(25f)로부터 이동 탑재실(15)에 배출시키도록 유체 순환 기구(25)를 제어하게 구성되어 있다. 이 처리 후의 웨이퍼(6)의 냉각(또는 이동 탑재실(15) 내의 온도 조정) 제어는, 프로세스 레시피에 내장되도록 구성되어 있지만, 프로세스 레시피에 내장하는 형태에 한정되지 않는다.
컨트롤러(121)는, 전용의 컴퓨터로서 구성되어 있는 경우에 한하지 않고, 범용의 컴퓨터로서 구성되어 있어도 된다. 예를 들어, 상술한 프로그램을 저장한 외부 기억 장치(예를 들어, 자기 테이프, 플렉시블 디스크나 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD나 DVD 등의 광디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리나 메모리 카드 등의 반도체 메모리)(123)를 준비하고, 이러한 외부 기억 장치(123)를 사용해서 범용의 컴퓨터에 프로그램을 인스톨하는 것 등에 의해, 본 실시 형태에 따른 컨트롤러(121)를 구성할 수 있다. 또한, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 사용하여, 외부 기억 장치(123)를 통하지 않고 프로그램을 공급하도록 해도 된다. 기억 장치(121c)나 외부 기억 장치(123)는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성된다. 이하, 이들을 총칭하여, 간단히, 기록 매체라고도 한다. 본 명세서에서 기록 매체라는 말을 사용한 경우에는, 기억 장치(121c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(123) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양쪽을 포함하는 경우가 있다.
(3) 기판 처리 공정
이어서, 상술한 기판 처리 장치를 사용하여, 반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서, 기판 상에 막을 형성하는 처리(이하, 성막 처리라고도 함)의 시퀀스 예에 대해서 설명한다. 여기에서는, 기판으로서의 웨이퍼(6)에 대하여, 제1 처리 가스(원료 가스)와 제2 처리 가스(반응 가스)를 교대로 공급함으로써, 웨이퍼(6) 상에 막을 형성하는 예에 대해서 설명한다.
이하, 원료 가스로서 헥사클로로디실란(Si2Cl6, 약칭: HCDS) 가스를 사용하고, 반응 가스로서 암모니아(NH3) 가스를 사용하여, 기판 상에 실리콘 질화막(Si3N4막, 이하, SiN막이라고도 함)을 형성하는 예에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 설명에서, 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(121)에 의해 제어된다.
본 실시 형태에서의 성막 처리에서는, 처리실(42)의 기판(6)에 대하여 HCDS 가스를 공급하는 공정과, 처리실로부터 HCDS 가스(잔류 가스)를 제거하는 공정과, 처리실(42)의 기판(6)에 대하여 NH3 가스를 공급하는 공정과, 처리실(42)로부터 NH3 가스(잔류 가스)를 제거하는 공정을 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수(1회 이상) 행함으로써, 기판(6) 상에 SiN막을 형성한다.
또한, 본 명세서에서 「기판」이라는 말을 사용한 경우도, 「웨이퍼」라는 말을 사용한 경우와 동의이다.
(웨이퍼 공급 공정)
기판 처리 장치(1)에서 기판(6)에 대한 처리를 행하는 경우에는, 우선, 카세트 스테이지(5)에 복수매의 기판(6)을 수용한 카세트(2)를 적재한다. 그리고, 카세트 반송 장치(12)에 의해 카세트(2)를 카세트 스테이지(5)로부터 카세트 선반(7) 상에 이동 탑재한다.
(반입전 이동 탑재 공정)
웨이퍼 이동 탑재 장치(8)의 웨이퍼 이동 탑재 기구(8a)가, 카세트(2)로부터 기판(6)을 취출한다. 그리고, 카세트(2)로부터 취출한 미처리 상태의 기판(6)을, 이동 탑재실(15) 내에 위치하는 보트(13)에 이동 탑재한다. 즉, 웨이퍼 이동 탑재 장치(8)는, 처리 로(14) 내에 반입하기 전의 보트(13)에 미처리 상태의 기판(6)을 장전하는 웨이퍼 차지 동작을 행한다. 이에 의해, 보트(13)는, 복수매의 기판(6)을 연직 방향으로 각각이 간격을 이루는 적층 상태로 보유 지지하게 된다. 보트(13)가 보유 지지해서 일괄 처리하는 기판(6)의 매수는, 예를 들어 25매 내지 100매이다. 이에 의해, 양산성을 높일 수 있다.
(반입 공정)
웨이퍼 차지 동작 후에는, 승강 기구(16)의 승강 동작에 의해, 미처리 상태의 기판(6)을 복수매 보유 지지한 보트(13)를 처리 로(14) 내에 반입(보트 로딩)한다. 즉, 승강 기구(16)를 동작시켜서, 미처리 상태의 기판(6)을 보유 지지한 보트(13)를, 이동 탑재실(15) 내로부터 처리 로(14) 내에 반입한다. 이때, 냉각 벽(27)에 의해 처리 로(14) 내로부터의 복사열에 의한 이동 탑재실 패널의 온도 상승을 저감하여, 이동 탑재실(15) 내의 온도 유지 및 리커버리 시간의 단축을 도모할 수 있다.
(압력 조정 및 온도 조정)
처리 로(14) 내, 즉, 기판(6)이 존재하는 공간(이후, 처리실이라고도 함)이 소정의 압력(진공도)으로 되도록 진공 배기(감압 배기)된다.
또한, 처리실(42)의 기판(6)이 소정의 온도로 되도록, 히터에 의해 가열된다. 이때, 처리실이 소정의 온도 분포가 되도록, 온도 센서가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터에의 통전 상태가 피드백 제어된다. 히터에 의한 처리실(42)의 가열은, 적어도 기판(6)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안에는 계속해서 행하여진다.
또한, 회전 기구에 의한 보트(13) 및 기판(6)의 회전을 개시한다. 회전 기구에 의해, 보트(13)가 회전됨으로써, 기판(6)이 회전된다. 회전 기구에 의한 보트(13) 및 기판(6)의 회전은, 적어도, 기판(6)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안에는 계속해서 행하여진다.
(성막 처리)
처리실의 온도가 미리 설정된 처리 온도로 안정되면, 다음 2개의 스텝, 즉, 스텝 1 내지 2를 순차 실행한다.
[스텝 1]
이 스텝에서는, 처리실의 기판(6)에 대하여 HCDS 가스를 공급한다.
웨이퍼(6)에 대하여 HCDS 가스를 공급함으로써, 기판(6)의 최표면 상에, 제1층으로서 실리콘(Si) 함유층이 형성된다.
제1층이 형성된 후, HCDS 가스의 공급을 정지한다. 이때, 진공 펌프에 의해 처리실(42)을 진공 배기하여, 처리실(42) 내에 잔류하는 미반응 또는 제1층의 형성에 기여한 후의 HCDS 가스를 처리실(42)로부터 배출한다. 이때, N2 가스의 처리실(42)에의 공급을 유지한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용하여, 이에 의해, 처리실(42)에 잔류하는 가스를 처리실(42)로부터 배출하는 효과를 높일 수 있다.
[스텝 2]
스텝 1이 종료된 후, 기판(6)에 대하여 공급된 NH3 가스는, 스텝 1에서 기판(6) 상에 형성된 제1층, 즉 Si 함유층의 적어도 일부와 반응한다. 이에 의해 제1층은, 논 플라스마로 열적으로 질화되어, Si 및 N을 포함하는 제2층, 즉, 실리콘 질화층(SiN층)으로 변화된다(개질된다).
제2층이 형성된 후, NH3 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 스텝 1과 마찬가지의 처리 수순에 의해, 처리실 내에 잔류하는 미반응 또는 제2층의 형성에 기여한 후의 NH3 가스나 반응 부생성물을 처리실 내로부터 배출한다.
(소정 횟수 실시)
상술한 2개의 스텝을 비동시에, 즉, 동기시키지 않고 행하는 사이클을 소정 횟수(n회) 행함으로써, 기판(6) 상에 소정 조성 및 소정 막 두께의 SiN막을 형성할 수 있다. 또한, 상술한 사이클은 복수회 반복하는 것이 바람직하다. 즉, 상술한 사이클을 1회 행할 때 형성되는 제2층(SiN층)의 두께를 소정의 막 두께보다도 작게 하여, 제2층(SiN층)을 적층함으로써 형성되는 SiN막의 막 두께가 소정의 막 두께로 될 때까지, 상술한 사이클을 복수회 반복하는 것이 바람직하다.
(퍼지 및 대기압 복귀)
성막 처리가 완료된 후, 히터에 의한 가열을 정지하고, 처리가 끝난 상태의 기판(6)의 온도를 소정 온도까지 강온시킨다. 그리고, 미리 설정된 시간이 경과하면, N2 가스를 처리실(42) 내에 공급하고, 배기관으로부터 배기한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용한다. 이에 의해, 처리실(42) 내가 퍼지되어, 처리실(42) 내에 잔류하는 가스나 반응 부생성물이 처리실(42) 내로부터 제거된다(퍼지). 그 후, 처리실(42) 내의 분위기가 불활성 가스로 치환되고(불활성 가스 치환), 처리실(42) 내의 압력이 상압으로 복귀된다(대기압 복귀).
(반출 공정)
그 후에는, 승강 기구(16)의 승강 동작에 의해, 시일 캡(18)을 하강시켜서 매니폴드의 하단을 개구시킴과 함께, 처리가 끝난 상태의 기판(6)을 보유 지지한 보트(13)를 매니폴드의 하단으로부터 처리실(42) 밖으로 반출(보트언로딩)한다. 즉, 승강 기구(16)를 동작시켜서, 처리가 끝난 상태의 기판(6)을 보유 지지한 보트(13)를, 처리실(42) 내로부터 이동 탑재실(15) 내에 반출한다. 승강 기구(16)의 하강 중에는, 처리실(42) 내와 이동 탑재실(15)을 차폐하는 것이 없어지기 때문에, 냉각 벽(27)에 의해 이동 탑재실(15)의 패널의 온도 상승을 억제하면서, 보트(13)나 기판(6)으로부터 방출되는 대류 열을 유체 순환 기구(25)의 흡기부(25g, 25h)의 근방의 열교환기(25i, 25j)에 의해 효율적으로 장치 밖으로 방출한다. 이에 의해, 예기하지 못한 온도 분포의 치우침이 없어지고, 이동 탑재실(15) 내의 가장 고온이 되는 부분은 흡기부(25g, 25h) 주변이 되기 때문에, 제어 부재를 흡기부(25g, 25h)로부터 멀리 떨어뜨리거나, 또는 제어 부재로부터 흡입구(25g, 25h)를 멀리 떨어뜨림으로써, 제어 부재의 열에 의한 파손을 방지할 수 있다.
그리고, 보트(13)에 지지된 모든 기판(6)이 냉각될 때까지, 보트(13)를 소정 위치(후술하는 홈 위치)에서 대기시킨다. 또한, 보트(13)가 승강 기구(16)에 의해 처리실(42)로부터 반출하고 있는 동안에, 가스 공급관의 밸브(개폐 밸브)를 열어서 N2 가스(불활성 가스)를 공급하도록 해도 된다.
(반출 후 이동 탑재 공정)
대기시킨 보트(13)의 기판(6)이 소정 온도(예를 들어 실온 정도)까지 차가워진 후에는, 웨이퍼 이동 탑재 장치(8)가, 보트(13)로부터의 기판(6)의 탈장을 행한다. 그리고, 보트(13)로부터 탈장한 처리가 끝난 상태의 기판(6)을, 카세트 선반(7)에 적재되어 있는 빈 카세트(2)에 반송해서 수용한다. 즉, 웨이퍼 이동 탑재 장치(8)는, 보트(13)가 보유 지지하는 처리가 끝난 상태의 웨이퍼(6)를, 당해 보트(13)로부터 취출해서 카세트(2)에 이동 탑재하는 웨이퍼 디스차지 동작을 행한다.
그 후에는, 카세트 반송 장치(12)에 의해, 처리가 끝난 상태의 기판(6)을 수용한 카세트(2)를, 카세트 선반(7) 상으로부터 카세트 스테이지(5) 상에 반송한다.
이와 같이 하여, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1)에 의한 기판 처리 공정의 일련의 처리 동작이 완료한다.
<본 발명의 다른 실시 형태>
유체 순환 기구의 형상이 변형되어도 흡입구의 근방에 열교환기를 설치함으로써 마찬가지의 효과를 얻을 수 있고, 냉각 벽에 대해서도 설치 장소나 형상을 변경해도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
도 8의 기판 처리 장치는, 도입부로서의 덕트(25o, 25p)를 제외하고, 도 2의 기판 처리 장치와 마찬가지이다. 도 8에 도시한 바와 같이, 흡기부(25g, 25h)에 추가의 덕트(25o, 25p)를 설치하고, 도입구를 기판(6)에 보다 근접시킴으로써, 기판(6)으로부터의 방열의 촉진과 열교환 효율의 향상을 더욱 좋게 할 수 있다. 도 9에 도시한 바와 같이, 에어 플로우는 도 5와 거의 동일하고, 에어 플로우에의 영향은 거의 없다. 또한, 도 8, 도 9의 유체 순환 기구(25)에 있어서, 도입구를 기판(6)에 근접시킴으로써, 보다 고온의 기체를 흡입할 수 있어, 열교환기(25i, 25j)를 흡기부(25g, 25h)의 바로 근처에 둠으로써, 더욱 열교환의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 10에 도시한 바와 같이, 고 스루풋화를 위해서, 2개의 보트(13)를 처리실에 대하여 교대로 반출입하는, 소위 2 보트 장치(보트 체인저)(29)가 이동 탑재실(15)에 구비된다. 장치에 보트 체인저(29)를 구비해도, 보트 가동 영역(ROM)의 밖에 추가 덕트(25o, 25p)의 설치가 가능하여, 보트(13)와의 간섭은 피할 수 있다.
도 11에 도시한 바와 같이, 이동 탑재실(15)은, 냉각 벽(27) 대신에 후방(X축 -방향)에 이동 탑재실 도어(30)를 구비한다. 이동 탑재실 도어(30)는, 도 3의 기판 처리 장치의 이동 탑재실 도어와 달리, 이동 탑재실(15)로부터 이동 탑재실(15) 밖으로 이어지는 덕트(31)와, 이동 탑재실(15)로부터의 흡입구(32a, 32b), 그 덕트(31) 내에 설치된 열교환기(33a, 33b)와, 전동 배기 팬(34a, 34b)과, 토출구(35a, 35b)를 구비한다.
도 11에 도시한 바와 같이, 이동 탑재실 도어(30) 등을 도 2의 기판 처리 장치로부터 대폭 개조를 행해도 장치 성능에 큰 영향을 미치지 않는 부분에 전동 배기 팬(34a, 34b)을 추가함으로써, 웨이퍼(6)로부터의 방열의 촉진과 열교환 효율의 향상을 더욱 좋게 할 수 있다.
도 12에서는 도 2에 도시한 기판 처리 장치의 형태로, 보트(13)에 기판(6)을 31매 장전한 상태에서 행한 평가 결과를 나타내고 있다. 「직근 라디에이터」란, 흡기부(25g, 25h)의 근방의 열교환기(25i, 25j)를 말한다. 「수냉판」이란, 냉각 벽(27)을 말한다. 「강제 배기 덕트」는, 도 11의 이동 탑재실 도어(30)의 전동 배기 팬(34a, 34b)에 의해 이동 탑재실(15) 밖으로 배기하는 것을 말한다. 「이동 탑재실 내 최고온도」란, 이동 탑재실(15)에서의 순간적인 가장 높은 온도를 말하며, 가장 높은 온도가 되는 포인트에 고정하여, 분위기 온도를 측정한다.
No.00은, 노멀 상태(유체 순환 기구(25)로부터 열교환기(25i, 25j)를 제외한 경우에, 80℃에 도달하는 시간(냉각 시간)은 11분 11초, 이동 탑재실 내 최고 온도는 97.6℃이다.
No.01은, No.00의 노멀 상태에 냉각 벽(27)을 추가한 경우에, 냉각 시간은 노멀 상태보다도 36초 단축되고, 이동 탑재실 내 최고 온도는 노멀 상태보다도 5.3℃ 낮아져 있다.
No.03은, No.00의 노멀 상태에 직근 라디에이터(열교환기(25i, 25j))를 추가한 경우에, 냉각 시간은 노멀 상태보다도 3분 3초 단축되고, 이동 탑재실 내 최고 온도는 노멀 상태보다도 9.3℃ 낮아진다.
No.04는, No.00의 노멀 상태에 냉각 벽(27)과 직근 라디에이터(열교환기(25i, 25j))를 추가한 경우에, 냉각 시간은 노멀 상태보다도 2분 54초 단축되고, 이동 탑재실 내 최고 온도는 노멀 상태보다도 23.9℃ 낮아진다. 냉각판과 직근 라디에이터 중 어느 한쪽보다도, 함께 사용하는 것이 보다 바람직하다.
No.02는, No.00의 노멀 상태에 강제 배기 덕트를 추가한 경우에, 냉각 시간은 노멀 상태의 절반으로 단축되지만, 이동 탑재실 내 최고 온도는 노멀 상태보다도 11.1℃ 높아진다. 단, 이동 탑재실 내 산소 농도는 19.8％ 증가한다. 기판(6)의 에지와 이동 탑재실 도어(30)의 덕트(흡입구(32a, 32b))를 140mm까지 근접시킴으로써, 냉각 시간이 절반으로 되어 있다. 이로부터, 도 8에 도시하는 바와 같이 유체 순환 기구(25)에 추가 덕트(25o, 25p)를 추가하는 것만으로도 효과가 있다.
도 13에서는 도 2에 도시한 기판 처리 장치의 형태로, 보트(13)에 기판(6)을 143매 장전한 상태에서 행한 평가 결과를 나타내고 있다. 도 14에서는 냉각 벽의 표면 온도 추이를 나타내고 있다.
No.00은, 노멀 상태(유체 순환 기구(25)로부터 열교환기(25i, 25j))를 제외한)의 경우에, 80℃에 도달하는 시간(냉각 시간)은 32분 43초, 이동 탑재실 내 최고 온도는 129.4℃이다.
No.01은, No.00의 노멀 상태에 냉각 벽(27)을 추가한 경우에, 냉각 시간은 노멀 상태보다도 2분 49초 단축되고, 이동 탑재실 내 최고 온도는 노멀 상태보다도 5.3℃ 낮아져 있다.
도 14에 도시한 바와 같이, Unload로부터 home의 동안(처리 로(14) 내로부터 보트(13)의 언로드가 개시되고(Unload), 이동 탑재실(15) 내의 홈(home) 위치로 복귀되는 동안)이 처리 로(14) 내와 이동 탑재실(15)이 동일 공간이 되는 시간으로, 최대 60℃/분으로 반사 패널 표면 온도(RP)가 상승한다. 냉각 벽 표면 온도(CW)도 상승한다. 이것은, 반사 패널 및 냉각 벽(27)은 복사열을 수취하고 있는 것을 나타내고 있다.
보트(13)가 이동 탑재실(15)의 소정 위치로서의 홈 위치로 복귀되고, 처리 로(14) 내와 이동 탑재실(15)이 차단됨으로써 온도 상승이 정지된다. 냉각 벽 표면 온도(CW) 및 이동 탑재실(15) 내의 분위기 온도보다도 반사 패널 표면 온도(RP)가 더 높아, 처리 로(14) 내와 이동 탑재실(15)이 차단된 후, 반사 패널은 열을 방출하는 열원으로 되어 있다고 생각된다.
본 실시 형태에서는, 유체 순환 기구(25)로 냉각하기 때문에, 냉각 속도를 빠르게 하기 위해서 냉각 매체의 분출 유속을 높여서 기판(6)에 냉각 매체(에어/N2)의 분사에 의한 기판(6)을 냉각하는 방법과는 달리, 냉각 매체의 유속을 높일 필요가 없으므로, 웨이퍼 주변의 파티클이 날아 올라가거나, 기판(6)을 진동시켜 파티클을 발생시키거나, 또한 이동 탑재실(15)에의 온도 분포의 치우침을 발생시켜 제어 부품을 파손되게 하거나 하지 않는다.
본 실시 형태에서는 냉각 벽(27)에 의해 이동 탑재실(15)에의 복사에 의한 열 누설을 저감할 수 있기 때문에, 처리 로(14) 내로부터의 기판(6)의 반입(반출)에 많은 시간이 걸려 처리 로(14) 내와 이동 탑재실(15)이 동일 공간으로 되어 있는 시간이 길어져버리는 종형 장치이어도, 이동 탑재실(15)의 온도 분포의 치우침을 저감할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 흡입구(흡기부)(25g, 25h) 근방에 열교환기(25i, 25j)를 구비하므로, 덕트 내(유로)를 기체가 이동하는 동안에 덕트 자체(배관)로 열이 이동하여, 열교환기(25i, 25j)를 통과할 때까지 이동 탑재실(15)(장치 내의 기타 부재를 포함) 내에 열이 확산되어버리는 것을 억제할 수 있다.
본 실시 형태에 따르면, 웨이퍼 근방에 급 배기구를 설치하는 것이 아니므로, 장치의 메인터넌스성이 나빠져 장치 운용 후의 생산 능력 저하를 야기할 가능성이 적다. 즉, 기판(6)을 처리한 후, 보트(13)의 기판(6)을 소정 온도(예를 들어 실온 정도)까지 빠르게 냉각시킬 수 있으므로, 보트(13)로부터 처리 완료 기판(6)을 당해 보트(13)로부터 취출해서 카세트(2)에 이동 탑재하는 웨이퍼 디스차지 동작으로 바로 이행할 수 있다.
본 실시 형태에 따르면, 효율적인 장치 밖으로의 방열을 행할 수 있기 때문에, 이동 탑재실(15)의 온도를 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 이동 탑재실(15)의 온도를 일정하게 유지할 수 있음으로써, 기판(6)으로부터의 방열을 촉진해서 냉각 시간을 단축할 수 있다. 또한, 이동 탑재실(15)의 온도를 일정하게 유지할 수 있음으로써, 이동 탑재실(15)에서의 자연 산화막 성장의 리스크를 경감할 수 있다. 또한, 이동 탑재실(15)의 온도 분포에 예기하지 못한 치우침이 일어나는 리스크를 현저하게 경감할 수 있기 때문에, 제어 부재의 열에 의한 파손을 방지할 수 있다. 또한, 순환 덕트 내에 열교환기(25i, 25j, 25l)를 설치하고, 이동 탑재실 도어에 냉각 벽(27)을 설치하는 것이기 때문에, 장치의 메인터넌스나 이동 탑재실(15) 환경(에어 플로우, 산소 농도 등)에의 영향을 적게 할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태를 구체적으로 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다.
본 실시 형태는, 반도체 제조 장치뿐만 아니라 LCD 장치와 같은 유리 기판을 처리하는 장치에서도 적용할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 기판에 막을 퇴적시키는 예에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이러한 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 산화 처리, 확산 처리, 어닐 처리 등의 처리를 행하는 경우에도, 적합하게 적용 가능하다.
1 : 기판 처리 장치 6 : 웨이퍼
13 : 보트 14 : 처리 로
15 : 이동 탑재실 16 : 승강 기구
25 : 유체 순환 기구 25g, 25h : 흡입구
25i, 25j, 25l : 열교환기 121 : 컨트롤러

Claims (11)

  1. 복수매의 기판이 적재된 기판 보유 지지구가 반입 및 반출되는 반응 로와,
    상기 반응 로의 하측에 설치되고, 상기 기판 보유 지지구가 소정 위치에 배치되는 예비실과,
    상기 반응 로와 상기 예비실의 사이에 상기 기판 보유 지지구를 승강시키는 승강 기구와,
    상기 예비실의 유체를 흡인하는 흡기부와, 상기 흡기부에서부터 공급부까지의 상기 유체가 흐르는 유로를 구성하는 배관부와, 상기 유로에 설치되어 상기 유체를 냉각하는 냉각 기구를 구비한 유체 순환 기구와,
    상기 기판 보유 지지구를 상기 반응 로로부터 강하시켜 상기 소정 위치에 도달시키고, 상기 흡기부로부터 흡인된 상기 유체를 상기 유로에 순환시켜, 상기 공급부로부터 상기 예비실에 공급시키도록 상기 유체 순환 기구, 상기 승강 기구를 각각 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 예비실은, 상기 기판 보유 지지구가 상기 소정 위치에 배치될 때 상기 흡기부가 상기 예비실의 고온으로 되는 부분에 배치되도록 구성되고,
    상기 유체 순환 기구는, 상기 흡기부와 상기 냉각 기구를 인접하도록 설치되어, 상기 흡기부로부터 도입된 상기 유체를 상기 유로에 순환시키기 전에 상기 냉각 기구로 냉각시켜, 상기 냉각 기구에 의해 냉각된 상기 유체를 순환시키도록 구성되어 있는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 흡기부는, 상기 고온으로 되는 부분을 국소적으로 흡인 가능하게 구성되어 있는, 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 흡기부는, 상기 기판 보유 지지구가 상기 소정 위치에 배치될 때 상기 기판 보유 지지구의 최상부 및 중심부에 배치되도록 구성되는, 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 흡기부는, 상기 예비실의 상부에 설치되도록 구성되는, 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유체 순환 기구는, 상기 흡기부 및 상기 냉각 기구가 각각 복수 설치되도록 구성되어 있는, 기판 처리 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 예비실의 각 측벽에 설치되는 패널 부근에 내부에 냉매를 흘리는 유통로가 배치되어 있는 냉각부를 더 포함하고,
    상기 냉각부는, 상기 기판 보유 지지구의 승강 시에, 상기 반응 로 내로부터의 복사열에 의한 상기 패널의 온도 상승을 경감하도록 구성되어 있는, 기판 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 흡기부에 설치되는 도입부를 더 포함하고,
    상기 유체 순환 기구는, 상기 도입부의 도입구를 상기 기판에 접근시키도록 구성되어 있는, 기판 처리 장치.
  9. 복수매의 기판이 적재된 기판 보유 지지구가 반입 및 반출되는 반응 로와,
    상기 반응 로의 하측에 설치되고, 상기 기판 보유 지지구가 소정 위치에 배치되는 예비실과,
    상기 반응 로와 상기 예비실의 사이에 상기 기판 보유 지지구를 승강시키는 승강 기구와,
    상기 예비실의 유체를 흡인하는 흡기부와, 상기 흡기부에서부터 공급부까지의 상기 유체가 흐르는 유로를 구성하는 배관부와, 상기 유로에 설치되어 상기 유체를 냉각하는 냉각 기구를 갖도록 구성되어 있는 유체 순환 기구를 포함하는 기판 처리 장치를 제어하는 컴퓨터에서 실행되는 프로그램으로서,
    상기 기판 보유 지지구에 적재된 기판을 처리하는 단계와,
    상기 기판 보유 지지구를 상기 반응로로부터 강하시켜 소정 위치에 도달하는 단계와,
    상기 기판 보유 지지구가 상기 소정 위치에 배치될 때 상기 흡기부가 상기 예비실의 고온으로 되는 부분에 배치되도록 구성되는 상기 예비실의 유체를 상기 유로에 흡인시키는 단계와,
    상기 흡기부로부터 도입된 유체를 상기 유로에 순환시키기 전에 상기 흡기부와 상기 냉각 기구를 인접하도록 설치된 상기 냉각 기구로 상기 유체를 냉각시켜, 상기 냉각된 유체를 상기 유로에 순환시켜서 상기 공급부로부터 상기 예비실에 배출시키는 단계,
    를 상기 컴퓨터에 의해 기판 처리 장치에 실행시키기 위하여 매체에 기록된 프로그램.
  10. 예비실의 유체를 흡인하는 흡기부와,
    상기 흡기부에서부터, 상기 유체를 상기 예비실에 공급하도록 구성된 공급부까지의 상기 유체가 흐르는 유로를 구성하는 배관부와,
    상기 배관부 내에 설치되어 상기 유체를 냉각하는 냉각 기구를 포함하고,
    상기 흡기부와 상기 냉각 기구를 인접하도록 설치되어, 상기 흡기부로부터 도입된 상기 유체를 상기 유로에 순환시키기 전에 상기 냉각 기구로 냉각시켜, 상기 냉각 기구에 의해 냉각된 상기 유체를 순환시키도록 구성되어 있고,
    상기 예비실은, 기판 보유 지지구가 소정 위치에 배치될 때 상기 흡기부가 상기 예비실의 고온으로 되는 부분에 배치되도록 구성되는 유체 순환 기구.
  11. 복수매의 기판이 적재된 기판 보유 지지구가 반응 로를 반입하는 반입 공정과,
    상기 기판 보유 지지구에 적재된 기판을 처리하는 처리 공정과,
    상기 기판 보유 지지구에 적재된 기판을 반응 로로부터 예비실에 반출하는 반출 공정과,
    예비실의 유체를 흡인하는 흡기부와, 상기 흡기부에서부터 공급부까지의 상기 유체가 흐르는 유로를 구성하는 배관부와, 상기 배관부 내에 설치되어 상기 유체를 냉각하는 냉각 기구를 구비한 유체 순환 기구에 의해, 상기 예비실 및 상기 예비실에 반출된 상기 기판 보유 지지구에 보유 지지된 기판을 냉각하는 냉각 공정
    을 포함하는 기판 처리 방법으로서,
    상기 냉각 공정은,
    상기 기판 보유 지지구가 소정 위치에 배치될 때 상기 흡기부가 상기 예비실의 고온으로 되는 부분에 배치되도록 구성되는 상기 예비실의 유체를 상기 유로에 흡인시키는 공정과,
    상기 흡기부로부터 도입된 유체를 상기 유로에 순환시키기 전에 상기 흡기부와 상기 냉각 기구를 인접하도록 설치된 상기 냉각 기구로 상기 유체를 냉각시켜, 상기 냉각된 상기 유체를 상기 유로에 순환시켜서 상기 공급부로부터 상기 예비실에 배출시키는 공정,
    을 포함하는 기판 처리 방법.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7357660B2 (ja) * 2021-07-09 2023-10-06 株式会社Kokusai Electric 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014060327A (ja) * 2012-09-19 2014-04-03 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置、基板処理方法及び半導体装置の製造方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0569943U (ja) * 1991-12-25 1993-09-21 株式会社ディスコ 熱処理装置
JP3593025B2 (ja) * 2000-12-06 2004-11-24 東京エレクトロン株式会社 熱処理装置及びローディング室の冷却方法
JP2003282446A (ja) * 2002-03-27 2003-10-03 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体製造装置
JPWO2006103978A1 (ja) 2005-03-28 2008-09-04 株式会社日立国際電気 基板処理装置および半導体装置の製造方法
KR101458195B1 (ko) * 2009-09-25 2014-11-05 주식회사 티지오테크 배치식 에피택셜층 형성장치 및 그 형성방법
KR20110112074A (ko) * 2010-04-06 2011-10-12 삼성전자주식회사 기판 처리 장치 및 방법
JP5806811B2 (ja) 2010-10-01 2015-11-10 株式会社日立国際電気 基板処理装置、基板処理方法および半導体装置の製造方法
JP5625981B2 (ja) * 2011-02-10 2014-11-19 東京エレクトロン株式会社 熱処理装置及び熱処理方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014060327A (ja) * 2012-09-19 2014-04-03 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置、基板処理方法及び半導体装置の製造方法

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