(57)【要約】【課題】支持ピンによって支持する基板に傷が付くのを防止することができるピンホルダを提供する。【解決手段】支持ピン５１は昇降棒５２に螺合されるピンホルダ５５に挿入されて保持される。ピンホルダ５５の先端には挿入孔が穿設された円筒状の装着部が形成されている。装着部の周壁面には９０°毎に４箇所のすり割り５８が形設されているため、支持ピン５１を比較的容易にピンホルダ５５に挿入することができる。また、支持ピン５１が挿入されることによって装着部の周壁面が外側に撓むこととなり、その撓みによって発生した弾性力によって支持ピン５１が安定して確実にピンホルダ５５に保持されることとなる。その結果、支持ピン５１のガタつきが抑制され、支持ピン５１によって支持される半導体ウェハーＷに傷が付くのを防止することができる。【選択図】図５
2008112801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を下方より支持する円柱形状の支持ピンを着脱可能に保持するピンホルダであって、
ホルダ本体部と、
前記ホルダ本体部の一端側に形成され、前記支持ピンが挿入される挿入孔が穿設された円筒状の挿着部と、
を備え、
前記挿着部の軸心方向に沿って前記挿着部の周壁面にすり割りを形設したことを特徴とするピンホルダ。
【請求項２】
請求項１記載のピンホルダにおいて、
前記挿着部の周方向に沿って９０°毎に４箇所にすり割りを形設したことを特徴とするピンホルダ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のピンホルダにおいて、
前記挿入孔は、
前記一端側が挿入口として開放され、第１の径を有する円筒状の第１孔部と、
前記一端側が前記第１孔部と連通されるとともに前記一端側と反対側の他端側が閉じられ、前記第１の径よりも大きな第２の径を有する円筒状の第２孔部と、
を備えることを特徴とするピンホルダ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のピンホルダにおいて、
少なくとも前記挿着部がポリエーテルエーテルケトンまたはポリイミドにて形成されていることを特徴とするピンホルダ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のピンホルダにおいて、
前記支持ピンは石英またはセラミックスにて形成されていることを特徴とするピンホルダ。
【請求項６】
基板を支持しつつ当該基板に所定の処理を行う基板処理装置であって、
請求項１から請求項５のいずれかに記載のピンホルダによって支持ピンを保持する基板支持部を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項７】
請求項６記載の基板処理装置において、
前記基板支持部はフラッシュランプからの閃光照射によって加熱された後の基板を支持し、
前記支持部によって受け取られた前記加熱後の基板を冷却する冷却部を備えることを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等（以下、単に「基板」と称する）、特に高温の半導体基板を下方より支持する円柱形状の支持ピンを着脱可能に保持するピンホルダおよび該ピンホルダを搭載した基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの高集積化が進展しており、ゲート長が短くなるにつれて接合深さも浅くすることが望まれている。このような浅い接合(shallow junction)への要望を満たすため、キセノンフラッシュランプを使用して半導体ウェハーの表面に閃光を照射することにより、イオンが注入された半導体ウェハーの表面のみを極めて短時間（数ミリセカンド以下）に昇温させる技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
キセノンフラッシュランプの放射分光分布は紫外域から近赤外域であり、従来のハロゲンランプよりも波長が短く、シリコンの半導体ウェハーの基礎吸収帯とほぼ一致している。よって、キセノンフラッシュランプから半導体ウェハーに閃光を照射したときには、透過光が少なく半導体ウェハーを急速に昇温することが可能である。また、数ミリセカンド以下の極めて短時間の閃光照射であれば、半導体ウェハーの表面近傍のみを選択的に昇温できることも判明している。このため、キセノンフラッシュランプによる極短時間の昇温であれば、イオンを深く拡散させることなく、イオン活性化のみを実行することができるのである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３１９７５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、キセノンフラッシュランプによって加熱処理された直後の半導体ウェハーの温度は５００℃以上もの高温になっている場合もある。これは、キセノンフラッシュランプそのものから受ける熱よりも、むしろ閃光照射前に加熱プレートから受ける予備加熱時の熱エネルギーによる影響である。すなわち、フラッシュランプによる閃光照射のみでは必要な熱処理温度が得られない場合に、加熱プレートを使用して予め所定の予備加熱温度にまで半導体ウェハーを昇温しておいてから閃光照射を行うことが多く、加熱処理後の半導体ウェハーは少なくとも予備加熱温度以上となっている。特許文献１記載の装置においても、閃光照射前に半導体ウェハーを２００℃ないし６００℃程度の予備加熱温度にまで昇温しており、予備加熱温度が高温である場合には加熱処理直後の半導体ウェハーの温度が５００℃以上となっていることもある。
【０００６】
従って、キセノンフラッシュランプによって加熱処理された半導体ウェハーは冷却部に搬送されて冷却されることとなる。このときに、高温の半導体ウェハーを直接金属に接触させると金属汚染が発生するおそれがあり、従来よりこのような冷却部では石英板上で冷却処理を行うとともに、石英製の支持ピンによって半導体ウェハーを支持するようにしていた。
【０００７】
ところが、加熱処理後に冷却部にて冷却処理を行うときに、石英製の支持ピンによって半導体ウェハーを支持すると、ウェハー裏面に傷が付くことがあった。半導体ウェハーの裏面に傷が付くと、パーティクルが発生するだけでなく、後工程の処理における種々の不具合の原因ともなる。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、支持ピンによって支持する基板に傷が付くのを防止することができるピンホルダおよび該ピンホルダを搭載した基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基板を下方より支持する円柱形状の支持ピンを着脱可能に保持するピンホルダにおいて、ホルダ本体部と、前記ホルダ本体部の一端側に形成され、前記支持ピンが挿入される挿入孔が穿設された円筒状の挿着部と、を備え、前記挿着部の軸心方向に沿って前記挿着部の周壁面にすり割りを形設したことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係るピンホルダにおいて、前記挿着部の周方向に沿って９０°毎に４箇所にすり割りを形設したことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係るピンホルダにおいて、前記挿入孔は、前記一端側が挿入口として開放され、第１の径を有する円筒状の第１孔部と、前記一端側が前記第１孔部と連通されるとともに前記一端側と反対側の他端側が閉じられ、前記第１の径よりも大きな第２の径を有する円筒状の第２孔部と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの発明に係るピンホルダにおいて、少なくとも前記挿着部がポリエーテルエーテルケトンまたはポリイミドにて形成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項５の発明は、請求項１から請求項４のいずれかの発明に係るピンホルダにおいて、前記支持ピンは石英またはセラミックスにて形成されていることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項６の発明は、基板を支持しつつ当該基板に所定の処理を行う基板処理装置において、請求項１から請求項５のいずれかの発明に係るピンホルダによって支持ピンを保持する基板支持部を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項７の発明は、請求項６の発明に係る基板処理装置において、前記基板支持部はフラッシュランプからの閃光照射によって加熱された後の基板を支持し、前記支持部によって受け取られた前記加熱後の基板を冷却する冷却部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１から請求光５の発明によれば、挿着部の周壁面にすり割りを形設しているため、支持ピンを容易にピンホルダに挿入できて、しかも支持ピンを確実に保持することができ、その結果支持ピンによって支持する基板に傷が付くのを防止することができる。
【００１７】
また、特に請求項２の発明によれば、挿着部の周方向に沿って９０°毎に４箇所にすり割りが形設されているため、支持ピンを安定して保持することができる。
【００１８】
また、特に請求項３の発明によれば、挿入孔が、一端側が挿入口として開放され、第１の径を有する円筒状の第１孔部と、一端側が第１孔部と連通されるとともに一端側と反対側の他端側が閉じられ、第１の径よりも大きな第２の径を有する円筒状の第２孔部と、を備えるため、第１孔部の内壁面によって支持ピンが確実に把持されることとなる。
【００１９】
また、請求項６および請求項７の発明によれば、請求項１から請求項５のいずれかの発明に係るピンホルダによって支持ピンを保持するため、支持ピンを確実に保持することができ基板に傷が付くのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２１】
まず、本発明に係るピンホルダを採用した基板処理装置全体の概略構成について説明する。図１は本発明に係るピンホルダを搭載した冷却処理ユニット１４０を組み込んだ基板処理装置１００を示す平面図であり、図２はその正面図である。この基板処理装置１００は、円板状の半導体ウェハーＷにキセノンフラッシュランプからフラッシュ光を照射してアニール処理を行う装置である。なお、図１および図２において適宜部分的に断面図としており、細部については適宜簡略化している。また、図１および図２においては、それらの方向関係を明確にするため必要に応じてＺ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系を適宜付している。
【００２２】
図１および図２に示すように基板処理装置１００は、未処理の半導体ウェハーＷを装置内に搬入するとともに処理済みの半導体ウェハーＷを装置外に搬出するためのインデクサユニット１１０、インデクサユニット１１０に対して半導体ウェハーＷの出し入れを行う受渡ロボット１２０、未処理の半導体ウェハーＷの位置決めを行うアライメントユニット１３０、加熱後の半導体ウェハーＷの冷却処理を行う冷却処理ユニット（クーラ）１４０、アライメントユニット１３０、冷却処理ユニット１４０等に対して半導体ウェハーＷの出し入れを行う搬送ロボット１５０、および、半導体ウェハーＷにフラッシュ加熱処理を施す加熱処理ユニット１６０を有する。
【００２３】
また、搬送ロボット１５０による半導体ウェハーＷの搬送空間として搬送ロボット１５０を収容する搬送室１７０が設けられており、アライメントユニット１３０、冷却処理ユニット１４０および加熱処理ユニット１６０が搬送室１７０の周囲に連結されて配置されている。
【００２４】
インデクサユニット１１０は２つのキャリア９１が無人搬送車（ＡＧＶ）等により搬送されて載置される部位であり、半導体ウェハーＷはキャリア９１に収容された状態で基板処理装置１００に対して搬出入される。また、インデクサユニット１１０では、受渡ロボット１２０による任意の半導体ウェハーＷの出し入れを行うことができるようにキャリア９１が図２の矢印９１Ｕにて示す如く昇降移動されるように構成されている。
【００２５】
受渡ロボット１２０は、矢印１２０Ｓにて示すようなスライド移動、矢印１２０Ｒにて示すような旋回動作および若干の昇降動作が可能とされており、これにより、２つのキャリア９１に対して半導体ウェハーＷの出し入れを行い、さらに、アライメントユニット１３０および冷却処理ユニット１４０に対して半導体ウェハーＷの受け渡しを行う。
【００２６】
なお、受渡ロボット１２０によるキャリア９１に対する半導体ウェハーＷの出し入れは、ハンド１２１のスライド移動、および、キャリア９１の昇降移動により行われる。また、受渡ロボット１２０とアライメントユニット１３０または冷却処理ユニット１４０との半導体ウェハーＷの受け渡しは、ハンド１２１のスライド移動、および、受渡ロボット１２０の昇降動作によって行われる。
【００２７】
受渡ロボット１２０からアライメントユニット１３０へは半導体ウェハーＷの中心が所定の位置に位置するように半導体ウェハーＷが渡される。そして、アライメントユニット１３０は半導体ウェハーＷを回転させて切り欠き部（ノッチまたはオリフラ）を検出することにより、当該半導体ウェハーＷを適切な向きに向ける。
【００２８】
搬送ロボット１５０は鉛直方向を向く軸を中心に矢印１５０Ｒにて示すように旋回可能とされるとともに、複数のアームセグメントからなる２つのリンク機構を有し、２つのリンク機構の末端にはそれぞれ半導体ウェハーＷを保持する搬送アーム１５１ａ，１５１ｂが設けられる。これらの搬送アーム１５１ａ，１５１ｂは上下に所定のピッチだけ隔てて配置され、リンク機構によりそれぞれ独立して同一水平方向に直線的にスライド移動可能とされている。また、搬送ロボット１５０は２つのリンク機構が設けられるベースを昇降移動することにより、所定のピッチだけ離れた状態のまま２つの搬送アーム１５１ａ，１５１ｂを昇降移動させる。
【００２９】
搬送ロボット１５０がアライメントユニット１３０、加熱処理ユニット１６０または冷却処理ユニット１４０を受け渡し相手として半導体ウェハーＷの受け渡し（出し入れ）を行う際には、まず、両搬送アーム１５１ａ，１５１ｂが受け渡し相手と対向するように旋回し、その後（または旋回している間に）昇降移動していずれかの搬送アームが受け渡し相手と半導体ウェハーＷを受け渡しする高さに位置する。そして、搬送アーム１５１ａ（１５１ｂ）を水平方向に直線的にスライド移動させて半導体ウェハーＷの受け渡しを行う。
【００３０】
加熱処理ユニット１６０はキセノンフラッシュランプ６９（以下、単に「フラッシュランプ６９」とも称する）からの閃光を半導体ウェハーＷに照射して加熱処理を行う処理部である。加熱処理ユニット１６０は、複数（本実施形態では３０本）のキセノンフラッシュランプ６９の他に、閃光照射前に半導体ウェハーＷを予備加熱して所定温度にまで昇温させておく予備加熱機構（アシスト加熱機構）を備えている。本実施形態においては、予備加熱機構として抵抗発熱体を使用した加熱プレートを使用しているが、ハロゲンランプを採用するようにしても良い。
【００３１】
加熱処理ユニット１６０にて処理が施された直後の半導体ウェハーＷは温度が高いため、搬送ロボット１５０により冷却処理ユニット１４０に載置されて冷却される。この冷却処理ユニット１４０の構成についてはさらに後述する。冷却処理ユニット１４０にて冷却された半導体ウェハーＷは処理済の半導体ウェハーＷとして受渡ロボット１２０によりキャリア９１に返却される。
【００３２】
また、既述のように、基板処理装置１００では搬送ロボット１５０の周囲が搬送室１７０で覆われ、この搬送室１７０にアライメントユニット１３０、冷却処理ユニット１４０および加熱処理ユニット１６０が接続される。受渡ロボット１２０とアライメントユニット１３０および冷却処理ユニット１４０との間にはそれぞれゲートバルブ１８１，１８２が設けられ、搬送室１７０とアライメントユニット１３０、冷却処理ユニット１４０および加熱処理ユニット１６０との間にはそれぞれゲートバルブ１８３，１８４，１８５が設けられる。そして、アライメントユニット１３０、冷却処理ユニット１４０、加熱処理ユニット１６０および搬送室１７０の内部が清浄に維持されるようにそれぞれに窒素ガス供給部（図示省略）から高純度の窒素ガスが供給され、余剰の窒素ガスは適宜排気管から排気される。なお、半導体ウェハーＷが搬送される際に適宜これらのゲートバルブが開閉される。
【００３３】
また、アライメントユニット１３０および冷却処理ユニット１４０は受渡ロボット１２０と搬送ロボット１５０との間の互いに異なる位置に位置し、アライメントユニット１３０では半導体ウェハーＷの位置決めを行うために半導体ウェハーＷが一時的に載置され、冷却処理ユニット１４０では加熱後の半導体ウェハーＷを冷却するために半導体ウェハーＷが一時的に載置される。
【００３４】
次に、冷却処理ユニット１４０の構成について説明する。図３は、冷却処理ユニット１４０の構成を示す側面図である。冷却処理ユニット１４０は、チャンバー１０の内側底面１０ａに石英板２０を敷設して構成されている。また、冷却処理ユニット１４０は、チャンバー１０内にて半導体ウェハーＷを支持するウェハー支持部５０と、チャンバー１０内の半導体ウェハーＷを冷却する冷却部３０と、ウェハー支持部５０をチャンバー１０に対して昇降させる昇降駆動部４０とを備えている。
【００３５】
チャンバー１０は、アルミニウム合金製の筐体である。チャンバー１０には、ウェハ搬出入口１１，１２が形成されており、これらはそれぞれゲートバルブ１８２，１８４によって開閉される（図３ではゲートバルブ１８２，１８４の記載を省略している）。加熱処理ユニット１６０にてフラッシュランプ６９からの閃光照射によって加熱された半導体ウェハーＷは、ウェハ搬出入口１２からチャンバー１０に搬入される。また、冷却処理ユニット１４０での冷却処理が終了した半導体ウェハーＷはウェハ搬出入口１１から搬出される。
【００３６】
チャンバー１０の底面１０ａの上側には石英板２０が敷設されている。石英板２０は、少なくとも半導体ウェハーＷよりも大きな平面サイズを有している。半導体ウェハーＷの冷却処理は、石英板２０の上面に載置されて行われることとなる。よって、石英板２０の上面はなるべく平坦であることが好ましい。
【００３７】
冷却部３０は、チャンバー１０の底面１０ａの下側（石英板２０とは反対側）に冷却配管３１を周回させて構成されている。冷却配管３１は、石英板２０のほぼ全域に対抗するように巡らされている。冷却配管３１には図外の冷却水供給源から冷却水が供給される。冷却配管３１に供給された冷却水はチャンバー１０の底面１０ａと熱交換を行った後、図外のドレインへと排出される。冷却配管３１に冷却水を供給することによって底面１０ａが所定温度に維持されることとなる。なお、冷却配管３１に冷却水を供給する冷却水供給源としては、基板処理装置１００が設置される工場のユーティリティを使用しても良いし、基板処理装置１００内に恒温水供給ユニットを設けるようにしても良い。
【００３８】
図４は、ウェハー支持部５０の近傍を拡大した部分拡大図である。また、図５は、ウェハー支持部５０の構成を示す分解斜視図である。ウェハー支持部５０は、同一円周の周上に沿って１２０°毎に３箇所設けられている。図４および図５は、３つのウェハー支持部５０のうちの１つを示したものであるが、他の２つの構成も全く同じである。ウェハー支持部５０の設置位置には、底面１０ａおよび石英板２０に支持ピン５１が挿通可能な挿通孔が穿設されている。また、ウェハー支持部５０の設置位置には、底面１０ａの下側にウェハー支持部５０を嵌通可能に案内するブロック１５が固設されている。なお、３箇所のウェハー支持部５０が配置される円周の中心点はウェハー支持部５０によって支持される半導体ウェハーＷの中心と一致することが好ましい。
【００３９】
図５に示すように、ウェハー支持部５０は、支持ピン５１、ピンホルダ５５および昇降棒５２を組み付けて構成されている。本実施形態の支持ピン５１は石英にて形成されている。支持ピン５１は、直径４ｍｍの円柱形状を有しており、その上端は球面状に加工されている。この支持ピン５１がピンホルダ５５によって着脱可能に保持される。ピンホルダ５５は昇降棒５２に螺合される。その結果、支持ピン５１を保持したピンホルダ５５が昇降棒５２に螺着されることとなる。
【００４０】
昇降棒５２の下端部には雄ネジ５３が形成されており、この雄ネジ５３が昇降台４２に螺合される（図３）。昇降台４２は、チャンバー１０の底面１０ａに固着されたエアシリンダ４１によって鉛直方向に沿って昇降される。エアシリンダ４１の昇降駆動によって昇降台４２に螺着されたウェハー支持部５０全体がチャンバー１０に対して昇降することとなる。エアシリンダ４１によってウェハー支持部５０が上昇されたときには、支持ピン５１の上端が石英板２０の上面よりも上方に突出する。また、エアシリンダ４１によってウェハー支持部５０が下降されたときには、支持ピン５１の上端が石英板２０および底面１０ａに形成された挿通孔内に没入する。なお、昇降台４２には３つのウェハー支持部５０が螺合されており、エアシリンダ４１および昇降台４２等からなる昇降駆動部４０は３つのウェハー支持部５０を一斉に連動して昇降させる。
【００４１】
図６は、ピンホルダ５５の外観図である。図６（ａ）は、ピンホルダ５５を上方から見た平面図であり、（ｂ）は側面図である。また、図７は、図６のＶ−Ｖ線から見た縦断面図である。ピンホルダ５５の外観は実質的に円柱形状である。ピンホルダ５５のホルダ本体部５５ａの上端側（一端側）には、支持ピン５１が挿入される挿入孔５７が穿設された円筒状の挿着部５６が形成されている。また、ホルダ本体部５５ａの下端側（他端側）には雄ネジ５４が付設されている。雄ネジ５４は昇降棒５２の上端に螺刻された雌ネジに螺合される。
【００４２】
ピンホルダ５５は、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）にて一体に形成されている。ＰＥＥＫは、半導体ウェハーＷへの汚染の影響がほとんど無い半結晶性の熱可塑性樹脂材料であり、強靱で耐熱性にも優れている。また、樹脂であるため、複雑な形状であっても比較的容易に加工を行うことができる。ピンホルダ５５の全長は３９．５ｍｍであり、そのうち雄ネジ５４の長さが１０ｍｍ、挿着部５６の長さが１５ｍｍである。また、ホルダ本体部５５ａ（雄ネジ５４を除く部分）の外径は８ｍｍである。
【００４３】
図７に示すように、挿入孔５７は径の異なる円筒状孔部を２段に積層した形状を有する。すなわち、挿入孔５７は、内径Ｄ１の第１孔部５７ａと内径Ｄ２の第２孔部５７ｂとによって構成されている。ここで、Ｄ１＜Ｄ２であり、本実施形態では内径Ｄ１が３．８ｍｍであり、内径Ｄ２が５ｍｍである。支持ピン５１の外径が４ｍｍであるため、第１孔部５７ａの内径Ｄ１は支持ピン５１の外径より小さく、第２孔部５７ｂの内径Ｄ２は支持ピン５１の外径より大きい。
【００４４】
第１孔部５７ａの円筒高さは６ｍｍであり、その上端側（一端側）は挿入孔５７全体の挿入口として外方に開放されている。第２孔部５７ｂの円筒高さは９ｍｍであり、その上端側（一端側）が第１孔部５７ａと連通されるとともに、下端側（他端側）は閉じられて挿入孔５７の底部を形成している。なお、第１孔部５７ａおよび第２孔部５７ｂが形成されている部位が挿着部５６を構成する。また、ピンホルダ５５全体、挿着部５６、第１孔部５７ａおよび第２孔部５７ｂの円筒軸心は全て一致している。
【００４５】
挿着部５６の周壁面には、挿着部５６の軸心方向（つまりピンホルダ５５の長手方向）に沿ってすり割り（スリット）５８が形設されている。すり割り５８は、挿着部５６の外壁面から内壁面（つまり挿入孔５７の外壁面）にかけて貫通しており、その幅は１ｍｍ、長さは１４ｍｍである。本実施形態においては、挿着部５６の周方向に沿って９０°毎に４箇所にすり割り５８が形設されている。
【００４６】
このような構成のピンホルダ５５に支持ピン５１を挿入すると図８に示す状態となる。第１孔部５７ａの内径Ｄ１は支持ピン５１の外径より小さいため、支持ピン５１をピンホルダ５５の挿入孔５７に挿入すると、挿着部５６の周壁面が外方へと若干撓む。このときに、装着部５６の周壁面にはすり割り５８が形成されているため、該周壁面は比較的容易に撓む。そして、装着部５６の周壁面が撓むことによって弾性力（復元力）が発生する。
【００４７】
支持ピン５１を挿入孔５７の底部（第２孔部５７ｂの底部）まで挿入すると、装着部５６の周壁面に生じた弾性力によって第１孔部５７ａの内壁面が支持ピン５１を周囲から把持することとなる。このため、支持ピン５１がピンホルダ５５によって安定して確実に保持されることとなり、支持ピン５１にガタつきが生じることは抑制され、その結果支持ピン５１のガタつきに起因した半導体ウェハーＷの裏面の傷発生を防止することができる。
【００４８】
ここで、挿入孔５７が単一の内径の１段の円筒によって構成されていたとすると、その内径が支持ピン５１の径と同等程度以上に大きいときには支持ピン５１を確実に保持することができずにガタつきが生じて半導体ウェハーＷに傷が付くこととなる。また、その内径が支持ピン５１の径よりも小さいと、支持ピン５１の挿入に大きな力を必要とするだけでなく、支持ピン５１を挿入孔の底部まで挿入したとしてもその先端部にわずかな把持力を作用させることしかできずに安定して支持ピン５１を保持することができない。
【００４９】
本実施形態のように、挿入孔５７を内径Ｄ１の第１孔部５７ａおよび内径Ｄ２の第２孔部５７ｂの２段に構成するとともに、内径Ｄ１＜支持ピン５１の径＜内径Ｄ２とし、さらに装着部５６の周壁面にすり割り５８を形成することにより、支持ピン５１を比較的容易に挿入孔５７に挿入することができるだけでなく、支持ピン５１を第１孔部５７ａの内壁面によって安定して確実に保持することができる。なお、支持ピン５１をより容易に挿入孔５７に挿入できるように第１孔部５７ａの内壁上端にテーパを形成するようにしても良い。
【００５０】
次に、基板処理装置１００における半導体ウェハーＷの熱処理動作について説明する。この基板処理装置１００において処理対象となる半導体ウェハーＷは、イオン注入後の半導体ウェハーである。半導体ウェハーＷの熱処理を行うのに先だって、予め冷却処理ユニット１４０の昇降台４２にピンホルダ５５を装着した昇降棒５２を螺合し、そのピンホルダ５５に支持ピン５１を挿入しておく。なお、支持ピン５１の上端高さ位置は昇降棒５２を昇降台４２に螺合させるときの回転量によって調整しておく。
【００５１】
基板処理装置１００では、まず、イオン注入後の半導体ウェハーＷがキャリア９１に複数枚収容された状態でインデクサユニット１１０上に載置される。そして、受渡ロボット１２０がキャリア９１から半導体ウェハーＷを１枚ずつ取り出し、アライメントユニット１３０に載置する。アライメントユニット１３０では、半導体ウェハーＷをその中心部を回転中心として鉛直方向軸まわりで回転させノッチ等を光学的に検出することによって半導体ウェハーＷの位置決めを行う。
【００５２】
アライメントユニット１３０にて位置決めが行われた半導体ウェハーＷは搬送ロボット１５０の上側の搬送アーム１５１ａにより搬送室１７０内へと取り出され、搬送ロボット１５０が加熱処理ユニット１６０を向くように旋回する。搬送ロボット１５０が加熱処理ユニット１６０に向くと、下側の搬送アーム１５１ｂが加熱処理ユニット１６０から先行する加熱処理済の半導体ウェハーＷを取り出し、上側の搬送アーム１５１ａが未処理の半導体ウェハーＷを加熱処理ユニット１６０へと搬入する。このときに搬送ロボット１５０は、フラッシュランプ６９の長手方向と垂直に搬送アーム１５１ａ，１５１ｂをスライド移動させる。
【００５３】
加熱処理ユニット１６０においては、まず半導体ウェハーＷが加熱プレートに載置されて約６０秒間の予備加熱が行われ、半導体ウェハーＷの温度が予め設定された予備加熱温度まで上昇する。この予備加熱温度は、半導体ウェハーＷに添加された不純物が熱により拡散する恐れのない、２００℃ないし６００℃程度、好ましくは３５０℃ないし５５０℃程度とされる。約６０秒間の予備加熱時間が経過した後、フラッシュランプ６９から半導体ウェハーＷへ向けてフラッシュ光が照射されることによってフラッシュ加熱が実行される。フラッシュ加熱は、フラッシュランプ６９からの閃光照射により行われるため、半導体ウェハーＷの表面温度を短時間で上昇することができる。
【００５４】
すなわち、フラッシュランプ６９から照射される光は、予め蓄えられていた静電エネルギーが極めて短い光パルスに変換された、照射時間が０．１ミリ秒ないし１０ミリ秒程度の極めて短く強い閃光である。そして、フラッシュランプ６９からの閃光照射によりフラッシュ加熱される半導体ウェハーＷの表面温度は、瞬間的に１０００℃ないし１１００℃程度の処理温度まで上昇し、半導体ウェハーＷに添加された不純物が活性化された後、表面温度が急速に下降する。このように、半導体ウェハーＷの表面温度を極めて短時間で昇降することができるため、半導体ウェハーＷに添加された不純物の熱による拡散を抑制しつつ不純物の活性化を行うことができる。なお、添加不純物の活性化に必要な時間はその熱拡散に必要な時間に比較して極めて短いため、０．１ミリセカンドないし１０ミリセカンド程度の拡散が生じない短時間であっても活性化は完了する。フラッシュ加熱が終了し、約１０秒間の待機の後、加熱後の半導体ウェハーＷが搬送ロボット１５０の搬送アーム１５１ｂにより搬出される。
【００５５】
次に、搬送ロボット１５０は冷却処理ユニット１４０に向くように旋回し、下側の搬送アーム１５１ｂが加熱後の半導体ウェハーＷを冷却処理ユニット１４０内に搬入する。フラッシュランプ６９からの閃光照射によって加熱された後の半導体ウェハーＷは約１０秒程度の待機では十分に降温せず、冷却処理ユニット１４０に搬入される時点での半導体ウェハーＷの温度は依然として５００℃以上の高温の場合もある。このような高温となっているのは、主として半導体ウェハーＷを加熱プレートによって予備加熱していることによるものである。この閃光照射によって加熱された後の高温の半導体ウェハーＷを保持する搬送アーム１５１ｂが冷却処理ユニット１４０内に進入して、石英板２０の上方に位置する。そして、３箇所のウェハー支持部５０が昇降駆動部４０によって一斉に上昇して支持ピン５１が搬送ロボット１５０から半導体ウェハーＷを受け取る。
【００５６】
続いて、搬送ロボット１５０が搬送アーム１５１ｂを冷却処理ユニット１４０から退出させた後、３つのウェハー支持部５０が昇降駆動部４０によって下降することにより、半導体ウェハーＷは石英板２０の上面に載置されることとなる。チャンバー１０の底面１０ａは、冷却部３０によって所定温度に維持されており、加熱後の半導体ウェハーＷの熱が石英板２０を介して底面１０ａに伝達されることにより冷却処理が進行することとなる。なお、石英板２０を介して冷却処理を行うのは、半導体ウェハーＷへの金属汚染を防止するためである。
【００５７】
やがて、半導体ウェハーＷが約５０℃以下にまで冷却されると、３つのウェハー支持部５０が昇降駆動部４０によって再度上昇して石英板２０から冷却後の半導体ウェハーＷを受け取って突き上げる。そして、受渡ロボット１２０がハンド１２１を支持ピン５１に支持された半導体ウェハーＷの下方に進出させ、次いでウェハー支持部５０が下降することによって半導体ウェハーＷがハンド１２１に渡される。その後、受渡ロボット１２０がハンド１２１を冷却処理ユニット１４０から退出させることによって、半導体ウェハーＷを搬出する。冷却処理ユニット１４０から搬出された半導体ウェハーＷを受渡ロボット１２０がキャリア９１へと返却することによって、一連のフラッシュ加熱処理が完了する。
【００５８】
このようにすれば、ピンホルダ５５にすり割り５８を形成しているため、支持ピン５１を比較的容易に挿入孔５７に挿入することができるとともに、支持ピン５１を安定して確実に保持することができる。そして、フラッシュランプ６９からの閃光照射によって加熱された後の半導体ウェハーＷを、ピンホルダ５５によって確実に保持した支持ピン５１にて下方から支持することとなるため、半導体ウェハーＷに傷が付くのを防止することができる。
【００５９】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態においては、幅１ｍｍのすり割り５８を９０°毎に４箇所形設していたが、すり割り５８の形設態様はこれに限定されるものではなく、任意の幅および形設数とすることができる。もっとも、すり割り５８の幅を大きくして個数を多くするほど支持ピン５１を容易に挿入できるものの、保持力が低下する。逆に、すり割り５８の幅を小さくして個数を少なくするほど支持ピン５１の挿入は困難になるが保持力は高まるため、これらのバランスを考慮すると上記実施形態の態様が好ましい。
【００６０】
また、第１孔部５７ａの内径Ｄ１および第２孔部５７ｂの内径Ｄ２についても上記実施形態に示した値以外に適宜変更を行うことが可能であるが、適当な支持ピン５１の挿入力および保持力を得るためには内径Ｄ１＜支持ピン５１の径＜内径Ｄ２の関係を満たすようにすることが好ましい。
【００６１】
また、ピンホルダ５５の材質はＰＥＥＫに限定されるものではなく、耐熱性と弾性力とに富み汚染のおそれのない材質であればよく、例えばポリイミドで形成するようにしても良いし、ＰＢＩ（ポリベンゾイミダール）、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等の樹脂材料にて形成するようにしても良い。さらに、ピンホルダ５５を金属材料にて形成するようにしても良い。
【００６２】
また、上記実施形態のピンホルダ５５および昇降棒５２を一体のピンホルダとして形成するようにしても良い。
【００６３】
また、ピンホルダ５５の形状は図９のようなものであっても良い。図９に示す支持ピン８１には断面くの字形状の凹部８３が形成されている。一方、ピンホルダ８２の挿入孔の上端には凸部８４が形成されている。ピンホルダ８２には上記実施形態と同様のすり割りが形成されている。支持ピン８１をピンホルダ８２の挿入孔に挿入すると、凸部８４が凹部８３に係合することによって、ピンホルダ８２は支持ピン８１を安定して確実に保持することができ、その結果支持ピン８１のガタつきを抑制して支持ピン８１によって支持される半導体ウェハーＷに傷が付くのを防止することができる。
【００６４】
また、支持ピン５１の材質は石英に限定されるものではなく、ＳｉＣ等のセラミックスであっても良い。
【００６５】
また、本発明に係るピンホルダ５５は冷却処理ユニット１４０以外にも半導体ウェハーＷを下方から支持する種々の処理ユニットに適用することができる。特に、５００℃以上もの高温となる半導体ウェハーＷを支持する場合には金属汚染防止のために石英の支持ピンを使用する必要があり、そのような石英製の支持ピン５１を保持する処理ユニットであれば本発明に係るピンホルダ５５を使用する技術的意義は大きい。例えば、基板処理装置１００の加熱処理ユニット１６０も石英製の支持ピンを使用しており、その支持ピンを保持するピンホルダとして本発明に係るピンホルダ５５を使用しても良い。
【００６６】
また、上記実施形態では、インデクサユニット１１０にキャリア９１が２つ載置されるが、キャリア９１が１つだけ載置されてもよく、３つ以上であってもよい。また、受渡ロボット１２０が２つのキャリア９１間を移動するようになっているが、受渡ロボット１２０が２つ設けられてもよい。
【００６７】
また、搬送ロボット１５０の上側の搬送アーム１５１ａを未処理の半導体ウェハーＷを保持する専用のアームとして設計し、下側の搬送アーム１５１ｂを処理済の半導体ウェハーＷを保持する専用のアームとして設計することにより、搬送ロボット１５０の小型化、および搬送の信頼性の向上を図ることができる。
【００６８】
また、本発明に係る冷却処理装置によって処理の対象となる基板は半導体ウェハーに限定されるものではなく、液晶ガラス基板であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明に係るピンホルダを採用した基板処理装置全体の平面図である。
【図２】図１の基板処理装置の正面図である。
【図３】冷却処理ユニットの構成を示す側面図である。
【図４】ウェハー支持部の近傍を拡大した部分拡大図である。
【図５】ウェハー支持部の構成を示す分解斜視図である。
【図６】ピンホルダの外観図である。
【図７】図６のＶ−Ｖ線から見た縦断面図である。
【図８】ピンホルダに支持ピンを挿入した状態を示す図である。
【図９】ピンホルダの他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
３０  冷却部
５０  ウェハー支持部
５１  支持ピン
５５  ピンホルダ
５５ａ  ホルダ本体部
５６  装着部
５７  挿入孔
５７ａ  第１孔部
５７ｂ  第２孔部
５８  すり割り
６９  フラッシュランプ
１００  基板処理装置
１４０  冷却処理ユニット
１６０  加熱処理ユニット
Ｗ  半導体ウェハー
【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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【図９】
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