(57)【要約】本発明による基板冷却装置（１）は、処理の済んだ基板の冷却を行う基板冷却装置であって、内部に基板を収納する空間を有する筐体（１０）と、前記筐体（１０）の内壁（１０ａ）に互いに対向するように設けられ、前記基板の端部近傍を支持する溝部（４）を有する一対の保持部（３）と、前記保持部（３）が互いに対向する方向と交差する方向に前記一対の保持部（３）を挟んで設けられた冷却手段を有する一対の冷却部（５）と、を備えたことを特徴とする。本発明によれば、処理の済んだ基板を冷却する時間を短縮することができる。
2010067544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理の済んだ基板の冷却を行う基板冷却装置であって、
内部に基板を収納する空間を有する筐体と、
前記筐体の内壁に互いに対向するように設けられ、前記基板の端部近傍を支持する溝部を有する一対の保持部と、
前記保持部が互いに対向する方向と交差する方向に前記一対の保持部を挟んで設けられた冷却手段を有する一対の冷却部と、
を備えたことを特徴とする基板冷却装置。
【請求項２】
前記一対の冷却部によって仕切られた空間の内部に前記基板が保持されること、を特徴とする請求項１記載の基板冷却装置。
【請求項３】
前記筐体の一方の端面側から前記一対の冷却部によって仕切られた空間の内部にガスを導入するガス導入手段と、
前記ガス導入手段が設けられた前記端面側と対向する側の端面に設けられ、前記導入されたガスを排出するガス排出手段と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の基板冷却装置。
【請求項４】
前記ガス導入手段は、前記冷却部の主面に沿うように前記ガスを前記一対の冷却部によって仕切られた空間の内部に導入すること、を特徴とする請求項３記載の基板冷却装置。
【請求項５】
前記ガス導入手段は、収納された基板の主面に沿うように前記ガスを前記一対の冷却部によって仕切られた空間の内部に導入すること、を特徴とする請求項３記載の基板冷却装置。
【請求項６】
前記保持部が互いに対向する方向とは交差する方向に、前記一対の保持部と、前記冷却部と、が交互に設けられたことを特徴とする請求項２記載の基板冷却装置。
【請求項７】
前記一対の冷却部によって仕切られた空間の内部には、前記一対の保持部が複数設けられたことを特徴とする請求項２記載の基板冷却装置。
【請求項８】
基板の処理を行う処理装置と、
前記基板を収納する収納装置と、
請求項１記載の基板冷却装置と、
前記処理装置と、前記収納装置と、前記基板冷却装置と、の間の前記基板の搬送を行う搬送装置と、
を備えることを特徴とする基板処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板冷却装置および基板処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ウェーハやガラス基板などの基板にプラズマ処理や熱処理などを施す基板処理装置が知られている。この場合、例えば、電子デバイスの製造などにおいては、基板に対する処理をパーティクル数が抑制されたクリーンルーム内で行うようにしている。また、近年においては、クリーンルーム内における基板搬送の際に基板にパーティクルなどが付着することを抑制するために、フープ（ＦＯＵＰ：Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ 
Ｐｏｄ）と呼ばれる密閉型の容器が用いられるようになってきている。  
ここで、一般的には、フープは樹脂材料から形成される場合が多く耐熱温度が低いものとなっている。そのため、処理直後の温度の高い基板をそのまま収納すると、フープが変形したり破損したりするおそれがある。【０００３】
そこで、処理の済んだ基板の温度を低下させるための冷却装置が提案されている（特許文献１、２を参照）。  
特許文献１には、基板に向けてガスを噴射する冷却ガス噴射ノズルを備えた基板処理装置が開示されている。この基板処理装置によれば、処理の済んだ基板の温度を低下させることができる。しかしながら、噴射されたガスが基板の主面上を沿うように流れる間にガスの温度が上昇し、下流側における冷却効果が低下するおそれがある。そのため、冷却時間の短縮を図ることができないおそれがある。【０００４】
また、特許文献２には、内部に冷媒を流入させることで載置された基板の冷却を行う冷却台が開示されている。この冷却台によれば、処理の済んだ基板の温度を低下させることができる。しかしながら、冷却台が基板の片方の主面側にしか設けられておらず冷却効果が低下するおそれがある。そのため、冷却時間の短縮を図ることができないおそれがある。この場合、冷却台と基板との間の接触面積を増加させれば、熱伝導による熱交換を増加させることができる。ところが、熱伝導による熱交換を増加させるようにすれば、冷却速度が速くなりすぎるために基板に損傷が生ずるおそれがある。また、接触面積を増加させれば、傷やパーティクルなどの発生原因となるおそれもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−５０９５５号公報
【特許文献２】特開２０００−３２３５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、処理の済んだ基板を冷却する時間を短縮することができる基板冷却装置および基板処理システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、処理の済んだ基板の冷却を行う基板冷却装置であって、内部に基板を収納する空間を有する筐体と、前記筐体の内壁に互いに対向するように設けられ、前記基板の端部近傍を支持する溝部を有する一対の保持部と、前記保持部が互いに対向する方向と交差する方向に前記一対の保持部を挟んで設けられた冷却手段を有する一対の冷却部と、を備えたことを特徴とする基板冷却装置が提供される。【０００８】
また、本発明の他の一態様によれば、基板の処理を行う処理装置と、前記基板を収納する収納装置と、上記の基板冷却装置と、前記処理装置と、前記収納装置と、前記基板冷却装置と、の間の前記基板の搬送を行う搬送装置と、を備えることを特徴とする基板処理システムが提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、処理の済んだ基板を冷却する時間を短縮することができる基板冷却装置および基板処理システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る基板冷却装置を例示するための模式図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る基板冷却装置を例示するための模式図である。
【図４】図３におけるＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る基板処理システムを例示するための模式図である。
【図６】処理室の構成を例示するための模式断面図である。
【図７】基板処理システムの作用を例示するための模式図である。
【図８】基板処理システムの作用を例示するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について例示をする。尚、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。  
図１は、本発明の第１の実施形態に係る基板冷却装置を例示するための模式図である。なお、図１中の矢印Ｘ、矢印Ｙ、矢印Ｚは互いに直交する三方向を表しており、矢印Ｘ、矢印Ｙは水平方向、矢印Ｚは鉛直方向を表している。    
また、図２は、図１におけるＡ−Ａ矢視断面図である。  
図１、図２に示すように、基板冷却装置１は、Ｙ方向における一方の端部側が、内部に基板Ｗを挿入するために開口され、内部に基板Ｗを収納する空間２を有する筐体１０を備えている。また、筐体１０の内壁１０ａに互いに対向するように設けられ、基板Ｗの端部近傍を支持する溝部４を有する一対の保持部３が設けられている。また、保持部３に設けられている溝部４も互いに対向するようにして一対ずつ設けられている。
【００１２】
また、溝部４のＸ方向寸法（溝部４の深さ寸法）は、基板Ｗを安定して支持することができる寸法とされている。この場合、溝部４のＸ方向寸法を大きくしすぎると、傷の発生原因となったり、熱衝撃による損傷の原因となるおそれがある。そのため、溝部４のＸ方向寸法は基板Ｗを安定して支持するのに必要となる最小限寸法とすることが好ましい。
【００１３】
また、一対の保持部３（溝部４）は、Ｚ方向に所定の間隔をあけて複数設けられている。また、Ｚ方向に一対の保持部３と冷却部５とが交互に設けられている。すなわち、保持部３が互いに対向する方向（Ｘ方向）とは交差する方向（Ｚ方向）に、一対の保持部３と、冷却部５と、が交互に設けられている。そのため、溝部４に基板Ｗの相対向する側の端部近傍を支持させることができるとともに、複数の基板Ｗを空間２内にそれぞれ離隔させた状態で保持することができるようになっている。
【００１４】
また、一対の保持部３（溝部４）をＺ方向に挟むようにして冷却部５が設けられている。すなわち、保持部３が互いに対向する方向（Ｘ方向）と交差する方向（Ｚ方向）に一対の保持部３を挟んで設けられた冷却手段を有する一対の冷却部５が設けられている。また、冷却部５は、空間２の内部をＸＹ方向に延在するようにして設けられている。そのため、一対の冷却部５毎に空間２ａが形成され、空間２ａ毎に基板Ｗを保持することができるようになっている。
【００１５】
また、冷却部５には、冷却手段が設けられている。冷却手段としては、例えば、図１、図２に例示したもののように、冷却部５の内部に設けられた流路６内に冷媒Ｒを流入させるようなものを例示することができる。また、この様なものの場合には、冷媒Ｒを流入させるための図示しない供給手段（例えば、ポンプなど）が流路６に接続されている。そして、例えば、ループ状に形成された流路６内を冷媒Ｒが循環することができるようになっている。なお、流路は例示をしたもの以外でも、渦巻状や格子状等、自由に構成可能である。ただし、冷却部５の面内温度ができるだけ均一となるような、流路の配置、形状などとすることが好ましい。また、冷媒Ｒを貯蔵する図示しないタンクや、冷媒Ｒの温度制御を行う図示しない温度制御手段などを適宜設けるようにすることができる。
【００１６】
冷媒Ｒとしては、例えば、窒素や空気などの気体、水やフッ素系液体などの液体、ゲル状の流動体などを例示することができる。ただし、冷媒Ｒは例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。  
また、冷却手段は、流路６内に冷媒Ｒを流入させるようなものに限定されるわけではなく、冷却部５の冷却を行うことができるものを適宜選択することができる。例えば、冷却手段としてペルチェ素子などを設けるようにすることができる。なお、ペルチェ素子などの他の冷却手段を設ける場合にも、冷却部５の面内温度ができるだけ均一となるような、配置、形状、数などとすることが好ましい。
【００１７】
基板冷却装置１の材料としては特に限定されるものではないが、少なくとも冷却部５は熱伝導性に優れた材料で形成するようにすることが好ましい。そのようなものとしては、例えば、アルミニウム合金やステンレスなどの金属材料を例示することができる。ただし、例示をしたものに限定されるわけではなく適宜選択することができる。
【００１８】
次に、基板冷却装置１の作用について例示をする。  
プラズマ処理や熱処理などの処理が済んだ基板Ｗが図示しない搬送装置により搬送され、搬送されてきた基板Ｗが基板冷却装置１に設けられた空間２ａ内に収納される。この際、保持部３に設けられた溝部４に基板Ｗを挿入することで基板Ｗの端部近傍が支持され、基板Ｗが空間２ａ内に保持される。
一方、図示しない供給手段により冷却部５の内部に設けられた流路６内に冷媒Ｒが供給され、流路６内を冷媒Ｒが循環することで冷却部５の冷却が行われる。  
ここで、空間２ａ内に保持された基板Ｗの熱は、輻射および空間２ａ内の対流により冷却部５に伝達されるので、基板Ｗの冷却が行われることになる。  
そして、冷却が済んだ基板Ｗは、図示しない搬送装置により搬出されて、フープ（ＦＯＵＰ：Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）内に収納される。なお、基板Ｗの冷却が終了したか否かは、基板Ｗの温度を測定することで知ることができる。また、予め実験などで求められた冷却時間により冷却の終了時期を決定するようにすることもできる。
【００１９】
本実施の形態によれば、フープに収納する前に基板Ｗの温度を低下させることができるので、処理直後の温度の高い基板Ｗがそのままフープに収納されることで生じ得るフープの変形や破損などを抑制することができる。
【００２０】
ここで、処理直後の温度の高い基板Ｗを単に空気中に放置して冷却を行うようにすれば、冷却に長時間を要することになるため生産効率が低下するおそれがある。  
本実施の形態によれば、冷却部５の作用により基板Ｗの熱を積極的に奪うことができる。また、一対の保持部３（溝部４）をＺ方向に挟むようにして冷却部５が設けられているので、基板Ｗの両側の主面（表面および裏面）から熱を奪うことができる。そのため、冷却時間を短縮することができる。その結果、生産効率を向上させることができることになる。
【００２１】
また、冷却部５に設けられた冷却手段の作用により冷却部５を略均一に冷却することができる。例えば、冷却部５の内部には流路６が設けられ、流路６内を冷媒Ｒが循環するようになっている。または、冷却部５にはペルチェ素子などの他の冷却手段が設けられている。そのため、冷却手段の作用により冷却部５における温度勾配を少なくすることができるので、冷却部５を略均一に冷却することができる。  
そして、このように略均一に冷却された冷却部５により、基板Ｗの両側の主面を略均一に冷却することができる。そのため、基板Ｗの両側の主面（表面および裏面）間における温度差や基板Ｗの面内温度分布を小さくすることができる。その結果、基板Ｗの反りや歪みの発生を抑制することができる。
特に、冷却部５の面内温度ができるだけ均一となるような、冷却手段の配置、形状、数などとされている場合には、冷却部５における温度勾配をより少なくすることができる。そのため、冷却部５をさらに均一に冷却することができるので、基板Ｗの両側の主面をさらに均一に冷却することができる。その結果、基板Ｗの両側の主面（表面および裏面）間における温度差や基板Ｗの面内温度分布をさらに小さくすることができるので、基板Ｗの反りや歪みの発生をさらに抑制することができる。
【００２２】
ここで、生産効率を向上させるために単に複数の基板Ｗを収納するようなものの場合には、基板同士の熱的干渉により冷却時間が長くなったり、温度にバラツキが生じたりするおそれがある。特に、下方に収納された基板Ｗの熱が対流により上方に収納された基板Ｗに伝わるので、上方に収納された基板Ｗの冷却時間が長くなるおそれがある。  
本実施の形態においては、空間２の内部をＸＹ方向に延在するようにして冷却部５を設けるようにしているので、Ｚ方向に収納された基板同士の熱的干渉を抑制することができる。すなわち、Ｚ方向の両端を冷却部５により仕切られた空間２ａの内部に基板Ｗを保持するようにしているので、下方に収納された基板Ｗの熱が対流により上方に収納された基板Ｗに伝わることを抑制することができる。そのため、冷却時間の均一化、短縮化を図ることができ、また、収納される位置（Ｚ方向の収納位置）により温度に差が生ずることも抑制することができる。
【００２３】
なお、図１、図２には、各空間２ａ内に１枚ずつ基板Ｗを収納する場合を例示したが、各空間２ａ内に複数枚の基板Ｗを収納することもできる。すなわち、一対の冷却部５の間に一対の保持部３が複数設けられるようにすることもできる。ただし、冷却時間の短縮や基板Ｗの温度の均一化の観点からは、各空間２ａ内に収納される基板Ｗの数を少なくするようにすることが好ましい。
【００２４】
図３は、本発明の第２の実施形態に係る基板冷却装置を例示するための模式図である。なお、図３中の矢印Ｘ、矢印Ｙ、矢印Ｚは互いに直交する三方向を表しており、矢印Ｘ、矢印Ｙは水平方向、矢印Ｚは鉛直方向を表している。    
また、図４は、図３におけるＢ−Ｂ矢視断面図である。  
図３、図４に示すように、基板冷却装置１１は、前述した基板冷却装置１と同様に、内部に基板Ｗを収納する空間２を有する筐体１０を備えている。また、筐体１０の内壁１０ａには、基板Ｗの端部近傍を支持する溝部４を有する一対の保持部３が設けられている。また、一対の保持部３（溝部４）をＺ方向に挟むようにして冷却部５が設けられている。すなわち、保持部３が互いに対向する方向（Ｘ方向）とは交差する方向（Ｚ方向）に一対の保持部３を挟んで設けられた冷却手段を有する一対の冷却部５が設けられている。なお、冷却手段としては、前述した基板冷却装置１と同様とすることができる。
【００２５】
基板冷却装置１１（筐体１０）のＹ方向における一方の端部側は、筐体１０の内部に基板Ｗを挿入するために開口されている。そして、この開口された端部側には空間２に向けてガスＧを導入するためのガス導入手段１４が設けられている。すなわち、筐体１０の一方の端面側から一対の冷却部５の間に形成された空間２ａにガスを導入するガス導入手段１４が設けられている。また、ガス導入手段１４は、基板Ｗの搬入（挿入）、搬出を阻害しないような位置に設けるようにすることができるが、例えば、図示しない移動手段を設けて搬入（挿入）、搬出の際に退避させるようにすることもできる。また、ガス導入手段１４が設けられる側と対向する側には空間２ａに向けて導入されたガスＧを排気するためのガス排出手段１２が設けられている。すなわち、ガス導入手段１４が設けられた端面側と対向する側の端面に設けられ、導入されたガスＧを排出するガス排出手段１２が設けられている。
【００２６】
ガス導入手段１４は、例えば、図３、図４に示すように噴出口１４ａを備えたノズルとすることができる。ガス導入手段１４は、管状を呈し、一方の端部が塞がれている。また、他方の端部には、図示しないガス供給手段が接続されている。図示しないガス供給手段としては、例えば、高圧ガスボンベや工場に設けられたガス供給設備などを例示することができる。また、ガス導入手段１４に供給するガスＧの流量や圧力などを制御する図示しない制御手段を適宜設けるようにすることができる。
【００２７】
また、ガス導入手段１４に設けられた複数の噴出口１４ａは、各空間２ａにガスＧが導入できるように、各空間２ａに面する部分に設けられている。また、保持部３（溝部４）に保持された基板Ｗの両側の主面（基板Ｗの表面と裏面）と冷却部５との間に形成される空間にガスＧが導入できるような位置に設けられている。すなわち、ガス導入手段１４は、冷却部５の主面に沿うようにガスＧを一対の冷却部５の間に形成された空間２ａに導入する。また、ガス導入手段１４は、収納された基板Ｗの主面に沿うようにガスＧを一対の冷却部５の間に形成された空間２ａに導入する。
【００２８】
図４に示すように、ガス導入手段１４が設けられる側と対向する側の端部には、ガス排出口１３が設けられている。ガス排出口１３は、空間２ａ毎に設けられている。  
ガス排出手段１２は、ガス排出口１３を覆うようにして設けられ、内部に形成された空間１２ａと空間２ａとがガス排出口１３を介して連通されている。また、ガス排出手段１２のＺ方向の一端には図示しない排気装置に接続するための排気口１２ｂが設けられている。図示しない排気装置としては、工場に設けられた排気設備などを例示することができる。なお、図示しない排気装置は必ずしも必要ではないが、図示しない排気装置を設けるようにすれば、空間２ａにおけるガスＧの流れの円滑化を図ることができる。
【００２９】
ガス導入手段１４により導入されるガスＧは特に限定されないが、高温の基板Ｗと化学反応を起こしにくいものとすることが好ましい。そのようなものとしては、例えば、窒素ガスなどの不活性ガスを例示することができる。
【００３０】
次に、基板冷却装置１１の作用について例示をする。  
プラズマ処理や熱処理などの処理が済んだ基板Ｗが図示しない搬送装置により搬送され、搬送されてきた基板Ｗが基板冷却装置１１に設けられた空間２ａ内に収納される。この際、保持部３に設けられた溝部４に基板Ｗを挿入することで基板Ｗの端部近傍が支持され、基板Ｗが空間２ａ内に保持される。  
一方、図示しない供給手段により冷却部５の内部に設けられた流路６内に冷媒Ｒが供給され、流路６内を冷媒Ｒが循環することで冷却部５の冷却が行われる。  
また、ガス導入手段１４から各空間２ａにガスＧが導入される。導入されたガスＧは、基板Ｗの両側の主面（基板Ｗの表面と裏面）と冷却部５との間に形成された空間内を基板Ｗや冷却部５の主面に沿うようにして流れ、ガス排出口１３を介してガス排出手段１２の内部に形成された空間１２ａに排出される。そして、空間１２ａに排出されたガスＧは、排気口１２ｂを介して図示しない排気装置に向けて排出される。
【００３１】
そして、冷却が済んだ基板Ｗは、図示しない搬送装置により搬出されて、フープ（ＦＯＵＰ：Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）内に収納される。なお、基板Ｗの冷却が終了したか否かは、基板Ｗの温度を測定することで知ることができる。また、予め実験などで求められた冷却時間により冷却の終了時期を決定するようにすることもできる。
【００３２】
本実施の形態によれば、フープに収納する前に基板Ｗの温度を低下させることができるので、処理直後の温度の高い基板Ｗがそのままフープに収納されることで生じ得るフープの変形や破損などを抑制することができる。
【００３３】
ここで、空間２ａ内に保持された基板Ｗの熱は、一部は輻射により冷却部５に伝達されるが、主にガスＧに伝達される。基板Ｗからの熱が伝達されることで温度の上昇したガスＧは、ガス排出口１３を介してガス排出手段１２へと排出される。そのため、空間２ａ内のガスＧの温度上昇が抑制されるので、ガスＧへの熱伝達を向上させることができる。また、温度の上昇したガスＧが冷却部５により冷却されるので、ガスＧへの熱伝達をさらに向上させることができる。その結果、冷却時間をさらに短縮することができる。また、生産効率もさらに向上させることができる。
【００３４】
また、冷却部５によりガスＧが冷却されるので、空間２ａ内を流れるガスＧの温度勾配を小さくすることができる。すなわち、ガスＧが導入される部分の近傍と、ガスＧが排出されるガス排出口１３の近傍とにおけるガスＧの温度差を小さくすることができる。そのため、基板Ｗの温度の均一化を図ることができ、反りや歪みの発生を抑制することができる。
【００３５】
また、前述した基板冷却装置１の場合と同様に、Ｚ方向の両端を冷却部５により仕切られた空間２ａの内部に基板Ｗを保持するようにしているので、下方に収納された基板Ｗの熱が対流により上方に収納された基板Ｗに伝わることを抑制することができる。そのため、冷却時間の均一化、短縮化を図ることができ、また、収納される位置により温度に差が生ずることも抑制することができる。
【００３６】
なお、図３、図４には、各空間２ａ内に１枚ずつ基板Ｗを収納する場合を例示したが、各空間２ａ内に複数枚の基板Ｗを収納することもできる。すなわち、一対の冷却部５の間に一対の保持部３が複数設けられるようにすることもできる。この場合においても、基板Ｗと基板Ｗとの間に形成される空間内にガスＧを導入することで、迅速な冷却と基板Ｗの温度の均一化を図ることができる。また、各空間２ａ内に複数枚の基板Ｗを収納することで、生産効率やスペース効率の向上を図ることができる。  
ただし、冷却時間の短縮や基板Ｗの温度の均一化の観点からは、各空間２ａ内に収納される基板Ｗの数を少なくするようにすることが好ましい。
【００３７】
次に、本実施の形態に係る基板処理システム１００について例示をする。
図５は、本発明の第３の実施形態に係る基板処理システムを例示するための模式図である。
図５に示すように、基板処理システム１００には、基板Ｗの処理を行う処理装置２１と、基板Ｗを収納する収納装置１０３と、基板冷却装置１１と、が設けられている。また、処理装置２１と、収納装置１０３と、基板冷却装置１１と、の間の基板Ｗの搬送を行う搬送装置１０１が設けられている。なお、図５に例示をしたものの場合には、基板冷却装置１１が設けられているが、基板冷却装置１であってもよい。
【００３８】
処理装置２１は、例えば、基板Ｗのプラズマ処理や熱処理などを行うものを例示することができる。また、処理装置２１の構成は、基板Ｗやその処理の内容により適宜変更することができる。基板Ｗのプラズマ処理としては、例えば、半導体装置のウェーハのアッシング処理、エッチング処理、成膜処理を行うものや、液晶表示装置のガラス基板のエッチング処理、成膜処理などを行うものを例示することができる。  
ここでは処理装置２１の一例として、ウェーハのプラズマ処理を行うものについて説明をする。なお、処理装置２１は複数の処理室を備える、いわゆるマルチチャンバ方式の処理装置である。
【００３９】
処理装置２１は、内部が減圧可能なロードロック室２２、トランスファー室２３、処理室２４ａ、２４ｂを備えている。ロードロック室２２とトランスファー室２３、トランスファー室２３と処理室２４ａ、２４ｂ、との間の壁面には複数（図５に例示したものでは計４箇所）の受け渡し口２５ａ〜２５ｄが並列に形成されており、各受け渡し口２５ａ〜２５ｄを介してロードロック室２２とトランスファー室２３、トランスファー室２３と処理室２４ａ、２４ｂ、とがその内部空間を連通させるようにして接続されている。
【００４０】
また、各受け渡し口２５ａ〜２５ｄの下方には、それぞれゲートバルブ２６が突出可能に設けられ、このゲートバルブ２６により各受け渡し口２５ａ〜２５ｄが気密に閉鎖可能となっている。  
ロードロック室２２の他方の壁面（トランスファー室２３側に対向する側の壁面）にも受け渡し口２７が設けられており、大気バルブ２７ａにより受け渡し口２７が気密に閉鎖可能となっている。
【００４１】
図６は、処理室２４ａ、２４ｂの構成を例示するための模式断面図である。    
処理室２４ａ、２４ｂには、処理容器４０と、この処理容器４０の上面に設けられた平板状の誘電体板からなる導波体（透過窓）５４と、導波体５４の外側に設けられた導入導波管５０と、が設けられている。また、導入導波管５０の導波体５４と当接する部分には、導波体５４にマイクロ波Ｍを導入するためのスロットアンテナ５２が設けられている。また、処理容器４０の内部には、ウェーハなどの基板Ｗを載置、保持するためのステージ１６が設けられている。
【００４２】
処理容器４０は、減圧排気系Ｅにより形成される減圧雰囲気を維持可能であり、プラズマＰが発生する空間に処理ガスを導入するためのガス導入管（図示せず）が適宜設けられている。  
処理容器４０の一方の側壁には、前述したように受け渡し口２５ｃ、２５ｄが設けられ、また、ゲートバルブ２６により各受け渡し口２５ｃ、２５ｄが気密に閉鎖可能となっている。
【００４３】
搬送装置１０１には、関節を有するアーム１０１ａが上下に離間されて設けられている。アーム１０１ａの先端には、基板Ｗを載置、保持可能な図示しない保持手段が設けられている。また、アーム１０１ａが備えられるアーム基台１０１ｃは移動手段１０１ｂと接続されており、アーム基台１０１ｃは矢印Ｆ１３の方向に移動可能となっている。そのため、アーム１０１ａを屈曲させるようにして伸縮させ、２枚の基板Ｗをアーム１０１ａの先端に載置、保持し、その状態のまま矢印Ｆ１３の方向に移動可能となっている。また、図示しない基板Ｗの回転方向や上下方向の位置を調整する手段や、アーム１０１ａの基部を回転させてアーム１０１ａの方向を変換させる手段が設けられている。
【００４４】
収納装置１０３は、プラズマ処理前、プラズマ処理済みの基板Ｗを収納するためのものであり、例えば、基板Ｗを積層状（多段状）に収納可能なウェーハキャリアなどを例示することができる。具体的には、ミニエンバイロメント方式の半導体工場で使われる基板Ｗの搬送、保管を目的とした正面開口式キャリアであるフープ（ＦＯＵＰ：Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）などを挙げることができる。なお、キャリアの正面にある扉の開閉装置なども適宜設けるようにすることができる。
【００４５】
基板冷却装置１１は、プラズマ処理が終了した基板Ｗを冷却するためのものである。プラズマ処理を行うと、被処理物である基板Ｗの温度は高温になる。そのため、これを樹脂製のキャリアなどに収納する際には冷却して温度を下げる必要がある。前述したように、本実施の形態に係る基板冷却装置１１によれば、冷却時間を短縮することができるので、生産効率を向上させることができる。また、基板Ｗの反りや歪みの発生を抑制することもできる。
【００４６】
次に、図５〜図８を参照して基板処理システム１００の作用について例示をする。  
図７、図８は、基板処理システム１００の作用を例示するための模式図である。  
まず、図５に示すように、搬送装置１０１のアーム基台１０１ｃを所定の収納装置１０３の正面まで移動させる。なお、収納装置１０３の扉は図示しない開閉装置により開かれている。次に、アーム１０１ａを屈曲させるようにして矢印Ｆ２の方向に伸ばし、２枚の基板Ｗを上下に所定の間隔を持った状態で受け取る。そして、アーム１０１ａを屈曲させるようにして矢印Ｆ１の方向に縮め収納装置１０３から基板Ｗを搬出する。
【００４７】
次に、図７に示すように、アーム１０１ａを１８０°回転させ、その向きを処理装置２１の方向に向ける。なお、その際、処理装置２１の正面に来るようにアーム基台１０１ｃの位置が適宜調整される。
【００４８】
次に、アーム１０１ａを屈曲させるようにして矢印Ｆ３の方向に伸ばし、２枚の基板Ｗを上下に所定の間隔を持った状態でロボット装置のフィンガ６２ａ、６２ｂに受け渡す。その後、アーム１０１ａを屈曲させるようにして矢印Ｆ４の方向に縮めロードロック室２２から退避させ、ロードロック室２２を大気バルブ２７ａで気密に密閉し、その内部を所定の圧力まで減圧する。
【００４９】
次に、フィンガ６２ａ、６２ｂを矢印Ｆ５、Ｆ６の方向に９０°回転させて、２枚の基板Ｗを第１の受け渡し位置２８ａと第２の受け渡し位置２８ｂとに振り分ける。第１の受け渡し位置２８ａと第２の受け渡し位置２８ｂにおいては、図示しない押上げピンで基板Ｗを所定の高さまで押し上げる。
【００５０】
次に、押し上げられた基板Ｗの下方に、トランスファー室２３に設けられたロボット装置１１ａ、１１ｂの図示しないフィンガを差し入れる。その後、押上げピンを下降させ、ロボット装置１１ａ、１１ｂの図示しないフィンガの上に基板Ｗを受け渡す。
【００５１】
次に、ロボット装置１１ａ、１１ｂを回転させ、トランスファー室２３内を矢印Ｆ７、Ｆ９の方向（処理室２４ａ、２４ｂの方向）に搬送し、処理室２４ａ、２４ｂ内に基板Ｗを搬入する。なお、トランスファー室２３もゲートバルブ２６で気密に密閉し、その内部を所定の圧力まで減圧している。
【００５２】
次に、図示しない押上げピンなどにより基板Ｗを処理室２４ａ、２４ｂ内のステージ１６に受け渡す。ロボット装置１１ａ、１１ｂの退避後、ゲートバルブ２６で処理室２４ａ、２４ｂを気密に密閉し、プラズマ処理が行われる。
【００５３】
図６に示すように、プラズマ処理においては、まず、減圧排気系Ｅによって処理容器４０内が所定の圧力まで減圧され、処理容器４０内のプラズマＰが発生する空間に向けて所定の処理ガスが導入される。  
一方、図示しないマイクロ波電源から、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波Ｍが導入導波管５０に導入される。導波管５０を伝搬したマイクロ波Ｍは、スロットアンテナ５２を介して導波体５４に導入される。導波体５４は、石英やアルミナなどの誘電体からなり、マイクロ波Ｍは、表面波として導波体５４の表面を伝搬し、処理容器４０内のプラズマＰが発生する空間に向けて放射される。
【００５４】
このようにしてプラズマＰが発生する空間に放射されたマイクロ波Ｍのエネルギーにより、処理ガスのプラズマＰが形成される。こうして発生したプラズマＰ中の電子密度が、導波体５４を透過して導入されるマイクロ波Ｍを遮蔽できる密度（カットオフ密度）以上になると、マイクロ波Ｍは導波体５４の下面からチャンバ内のプラズマＰが発生する空間に向けて一定距離（スキンデプス）だけ入るまでの間に反射され、マイクロ波Ｍの定在波が形成されるようになる。
【００５５】
すると、マイクロ波Ｍの反射面がプラズマ励起面となって、このプラズマ励起面において安定的にプラズマＰが励起されるようになる。このプラズマ励起面で励起されたプラズマＰ中においては、イオンや電子が処理ガスの分子と衝突することにより、励起された原子や分子、遊離原子（ラジカル）などの励起活性種（プラズマ生成物）が生成される。これらのプラズマ生成物が、矢印Ｃで表したように処理容器４０内を拡散して基板Ｗの表面に飛来し、プラズマ処理が行われる。  
なお、プラズマ処理の条件などについては既知の技術を適用することができるので、その説明は省略する。
【００５６】
プラズマ処理後の基板Ｗは、前述の場合と逆の手順で搬送装置１０１のアーム１０１ａに受け渡される。すなわち、図７中の矢印Ｆ８・Ｆ１０、Ｆ５・Ｆ６、Ｆ４の方向に搬送されて搬送装置１０１のアーム１０１ａに受け渡される。
【００５７】
次に、図８に示すように、アーム基台１０１ｃを基板冷却装置１１の正面まで移動させる。そして、アーム１０１ａを屈曲させるようにして矢印Ｆ１１の方向に伸ばし、基板Ｗを基板冷却装置１１に受け渡す。なお、基板冷却装置１１が各空間２ａ内に複数枚の基板Ｗを収納することができるものの場合には、２枚の基板Ｗを上下に所定の間隔を持った状態で基板冷却装置１１に受け渡すようにすることができる。
【００５８】
そして、冷却が済んだ基板Ｗがある場合には、それを受取り、アーム１０１ａを屈曲させるようにして矢印Ｆ１２の方向に縮め基板冷却装置１１から退避させる。  
なお、基板Ｗの冷却に関しては、基板冷却装置１１の作用において例示をしたものと同様のため省略する。
【００５９】
次に、アーム基台１０１ｃを収納装置１０３の正面まで移動させる。そして、アーム１０１ａを１８０°回転させ、屈曲させるようにして矢印Ｆ２の方向に伸ばし、基板Ｗを収納装置１０３に受け渡す。なお、基板冷却装置１１が各空間２ａ内に複数枚の基板Ｗを収納することができるものの場合には、２枚の基板Ｗを上下に所定の間隔を持った状態で基板冷却装置１１から受け取り、収納装置１０３に受け渡すようにすることができる。  
また、収納装置１０３から搬出された基板Ｗは、同じ収納装置１０３の同じ場所に収納されるように制御されている。その後、必要があれば、前述の手順が繰り返されて基板Ｗの処理が連続的に行われる。
【００６０】
以上、本発明の実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。  
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。    
例えば、基板冷却装置１、基板冷却装置１１、基板処理システム１００が備える各要素の形状、寸法、材料、配置などは、例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。  
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上詳述したように、本発明によれば、処理の済んだ基板を冷却する時間を短縮することができる基板冷却装置および基板処理システムを提供することができ、産業上のメリットは多大である。
【符号の説明】
【００６２】
１      基板冷却装置
２      空間
２ａ    空間
３      保持部
４      溝部
５      冷却部
６      流路
１０    筐体
１０ａ  内壁
１１    基板冷却装置
１２    ガス排出手段
１２ａ  空間
１２ｂ  排気口
１３    ガス排出口
１４    ガス導入手段
１４ａ  噴出口
２１    処理装置
１００  基板処理システム
１０１  搬送装置
１０３  収納装置
Ｇ      ガス
Ｒ      冷媒
Ｗ      基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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