(57)【要約】【課題】真空下での冷却効率の低下を補う。【解決手段】ウエハ１にＣＶＤするＣＶＤチャンバと、ウエハ移載装置１８が設置された搬送チャンバ１１とを備えたマルチチャンバ型ＣＶＤ装置において、高温のウエハ１をＣＶＤチャンバからクーリングチャンバ１４へ搬送チャンバ１１を経由してウエハ移載装置１８のツィーザ１８ａで搬送する際にはウエハ１を搬送チャンバ１１の天井面に近接させて搬送することでウエハの熱を輻射だけで効率よく天井面に放出させ、ウエハ１を搬送中に効率よく冷却する。【効果】ウエハを搬送中に高い冷却効率で予め冷却することで輻射だけによる冷却能力の不足分を補い、クーリングチャンバが搬送チャンバと同じ真空の場合でも所望の温度に冷却させる迄の時間を短縮でき、スループットや性能および信頼性等が低下するのを防止できる。【選択図】　　　図３
2004128383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、基板移載装置が設置された搬送室とを備えている基板処理装置であって、前記処理室にて処理された前記基板が前記基板移載装置によって搬送される際には、前記基板が前記搬送室の内面に近接された状態で搬送されることを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板処理装置、特に、被処理基板の冷却技術に関し、例えば、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）の製造方法において、ＩＣが作り込まれる半導体ウエハ（以下、ウエハという。）に酸化シリコン（ＳｉＯ２　）や窒化シリコン（ＳｉＮｘ）および金属等を成膜するのに使用されるマルチチャンバ型ＣＶＤ装置に利用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣの製造方法において、ウエハに酸化シリコンや窒化シリコンおよび金属等を成膜するのに、次のようなマルチチャンバ型ＣＶＤ装置が使用されることがある。すなわち、このマルチチャンバ型ＣＶＤ装置は、ウエハに酸化シリコンや窒化シリコンおよび金属等を成膜するための二基のＣＶＤチャンバと、ウエハを冷却するための二基のクーリングチャンバと、複数枚のウエハを保持したカセットを収容するための二基のカセットチャンバとを備えており、これらのチャンバがウエハを搬送して各チャンバに搬入搬出するためのウエハ移載装置が設置された搬送チャンバの周りに配置されて構成されている。そして、従来のこの種のマルチチャンバ型ＣＶＤ装置においては、クーリングチャンバの壁体の内部に冷却水を流通させてチャンバ自体を強制冷却させつつ、クーリングチャンバに冷媒としての窒素ガスを流してウエハを強制冷却させるウエハ冷却構造が、採用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２８４３３４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記したマルチチャンバ型ＣＶＤ装置のウエハ冷却構造においては、冷却室が搬送室と同程度の真空度に維持される場合には、ウエハは熱伝達のうちの輻射だけで冷却される状況になるために、冷却効率が低下し、その結果、ウエハの冷却時間が長くなり、スループットが低下してしまうという問題点がある。
【０００５】
本発明の目的は、真空下での冷却効率の低下を補うことができる基板処理装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するための手段は、基板を処理する処理室と、基板移載装置が設置された搬送室とを備えている基板処理装置であって、前記処理室にて処理された前記基板が前記基板移載装置によって搬送される際には、前記基板が前記搬送室の内面に近接された状態で搬送されることを特徴とする。
【０００７】
前記した手段によれば、基板の搬送中に基板の熱を搬送室の壁面によって効率よく吸収することができるため、基板を効果的に冷却することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【０００９】
本実施の形態において、本発明に係る基板処理装置は、ＩＣの製造方法においてウエハに酸化シリコンや窒化シリコン等の絶縁膜を成膜したり、ウエハに五酸化タンタル（Ｔａ２　Ｏ５　）やルテニウム（Ｒｕ）等の金属膜を成膜する工程に使用されるマルチチャンバ型ＣＶＤ装置として構成されている。
【００１０】
図１および図２に示されているように、マルチチャンバ型ＣＶＤ装置１０は上下が閉塞した五角形筒形状の筐体によって形成された搬送チャンバ（室）１１を備えており、五角形の底辺に対応した側面には第一カセットチャンバ１２および第二カセットチャンバ１３が隣接してそれぞれ配置されている。第一カセットチャンバ１２および第二カセットチャンバ１３と搬送チャンバ１１との間には、ゲートバルブ１９がそれぞれ介設されている。搬送チャンバ１１の五角形の一対の斜辺に対応した側面には、第一ＣＶＤチャンバ１６および第二ＣＶＤチャンバ１７がそれぞれ配置されており、第一ＣＶＤチャンバ１６および第二ＣＶＤチャンバ１７の内部にはウエハ１を一枚ずつ成膜処理する枚葉式減圧ＣＶＤ装置（以下、枚葉式ＣＶＤ装置という。）がそれぞれ設置されている。搬送チャンバ１１の内部にはスカラ形ロボット（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ　　ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ　ａｓｓｅｍｂｌｙ　ｒｏｂｏｔ　ａｒｍ　　ＳＣＡＲＡ）によって構成されたウエハ移載装置（ｗａｆｅｒ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）１８が設備されており、ウエハ移載装置１８はツィーザ１８ａによってウエハ１を一枚ずつ保持して搬送するように構成されている。搬送チャンバ１１は内部の圧力を所定の真空度（０〜数１００Ｐａ）に維持し得るように構成されている。
【００１１】
搬送チャンバ１１の五角形の一対の対辺に対応した側面には、第一クーリングチャンバ１４および第二クーリングチャンバ１５がそれぞれ配置されており、第一クーリングチャンバ１４および第二クーリングチャンバ１５の内部にはいずれも図３に示された冷却装置３０が設置されている。第一クーリングチャンバ１４および第二クーリングチャンバ１５に設置された冷却装置３０は同一に構成されて左右対称形に配置されているので、その構成は第一クーリングチャンバ１４を代表にして説明する。すなわち、図３に示されているように、冷却装置３０は第一クーリングチャンバ１４の筐体を兼ねる筐体３１を備えており、筐体３１は平面視がウエハ１の外径よりも大径の正方形（図１参照）の箱形状に形成されている。したがって、筐体３１の内部室３２によって第一クーリングチャンバ（第一冷却室）が形成されている。筐体３１の一側壁にはウエハ１を出し入れするためのウエハ搬入搬出口３３が開設されており、搬入搬出口３３は搬送チャンバ１１と第一クーリングチャンバ１４である内部室３２とを連通させるようになっている。筐体３１の壁体３４内には冷却水が循環する冷却水路３５が敷設されており、第一クーリングチャンバ１４である内部室３２は冷却水路３５を循環する冷却水によって冷却されるようになっている。冷却水路３５は搬送チャンバ１１の筐体の壁体１１ａの内部にも敷設されている。また、搬送チャンバ１１の筐体の壁体１１ａの天井面には、赤外線（熱線）の吸収効率の良好な表面処理、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２　）膜のコーティング処理やマルマイト処理が施されてなる赤外線吸収表面処理膜３７が形成されている。
【００１２】
内部室３２の内部には図４に示された三段の保持棚３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃが同一の垂直軸上において上中下段に整列されており立設されている。上中下段の保持棚３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃはウエハ１をその下面外周辺の一部に下から係合することによってそれぞれ一枚ずつ保持するように構成されている。
【００１３】
次に、前記構成に係るマルチチャンバ型ＣＶＤ装置１０の作用を説明する。なお、説明の便宜上、第一ＣＶＤチャンバ１６および第二ＣＶＤチャンバ１７のいずれにおいてもゲート用絶縁膜としての五酸化タンタル（Ｔａ２　Ｏ５　）膜がウエハ１に形成される場合であって、第一カセットチャンバ１２、第一クーリングチャンバ１４および第一ＣＶＤチャンバ１６が使用される場合について代表的に説明する。
【００１４】
これから五酸化タンタルを成膜されるウエハ１は二十五枚がキャリア治具としてのカセット２に収納された状態で、第一カセットチャンバ１２に搬入される。カセット２が搬入されると、第一カセットチャンバ１２は搬送チャンバ１１と同等の真空度に排気され、ゲートバルブ１９が開かれる。第一カセットチャンバ１２のカセット２に収納されたウエハ１はウエハ移載装置１８によってピックアップされて搬出され、第一ＣＶＤチャンバ１６に搬送される。すなわち、カセット２に保持された二十五枚のウエハのうち一枚のウエハ１がウエハ移載装置１８のツィーザ１８ａによってピックアップされて、移載装置サブコントローラ（図示せず）の制御によるウエハ移載装置１８の作動によって第一ＣＶＤチャンバ１６に搬送される。この際、ウエハ１は最短のルートを経由して第一カセットチャンバ１２から第一ＣＶＤチャンバ１６に搬送される。
【００１５】
ウエハ移載装置１８によって第一ＣＶＤチャンバ１６に搬送されたウエハ１は、第一ＣＶＤチャンバ１６に設置された枚葉式ＣＶＤ装置（図示せず）の処理室に炉口から搬入されて、ツィーザ１８ａから保持治具に受け渡され、保持治具によって水平に保持される。この際、搬送チャンバ１１は第一ＣＶＤチャンバ１６と同等の真空度に維持されている。
【００１６】
ウエハ１が搬入されると、枚葉式ＣＶＤ装置においては、処理室の内部が所定の処理時の真空度（例えば、５０〜５００Ｐａ）に排気装置によって排気される。また、処理室の内部がヒータによって所定の温度（例えば、約４００℃）に全体にわたって均一に加熱される。次いで、Ｔａ２　Ｏ５　膜を形成するための原料ガスとして、ペンタエトキシタンタル〔Ｔａ（ＯＣ２　Ｈ５　）５　〕と酸素（Ｏ２　）との混合ガスが、処理室の内部に原料ガス供給装置によって供給される。処理室に流入した原料ガスは保持治具に保持されたウエハ１に接触しながら処理室を流れて、排気口から排気される。ウエハ１に接触した原料ガスは熱エネルギーによって化学反応が進んだ状態になっているため、原料成分によるＣＶＤ反応によってＴａ２　Ｏ５　膜がウエハ１に堆積（デポジション）される。
【００１７】
所定の時間が経過すると、原料ガス供給装置の原料ガスの供給が停止され、ゲートバルブが開放される。保持治具上の成膜されたウエハ１は移載装置サブコントローラの制御によるウエハ移載装置１８のツィーザ１８ａの作動によって保持治具からピックアップされて第一ＣＶＤチャンバ１６から搬出される。
【００１８】
第一ＣＶＤチャンバ１６からウエハ移載装置１８のツィーザ１８ａによって搬出されたウエハ１はそのままの状態で、第一ＣＶＤチャンバ１６から第一クーリングチャンバ１４に移載装置サブコントローラの制御によるウエハ移載装置１８の作動によって搬送される。この際、図３に示されているように、ウエハ移載装置１８はウエハ１を搬送チャンバ１１の壁体１１ａの天井面に例えば１ｍｍ程度まで近接させた状態で、第一クーリングチャンバ１４まで搬送する。ここで、搬送チャンバ１１が低い圧力に維持されていることにより、搬送中のウエハ１は熱伝達のうちの輻射だけで冷却される状況になる。しかし、ウエハ１が搬送チャンバ１１の壁体１１ａの天井面に近接されて搬送されると、ウエハ１の熱は輻射だけであっても効率よく壁体１１ａに放出されるために、ウエハ１は搬送中に効率よく冷却されることになる。しかも、搬送チャンバ１１の天井面には赤外線吸収表面処理膜３７が形成されているので、このウエハ１の輻射はより一層効果的に起こる。さらに、搬送チャンバ１１の壁体１１ａには冷却水路３５が敷設されているので、壁体１１ａがウエハ１から吸収した熱を直ちに放出して効率良く吸収することにより、ウエハ１はより一層効果的に冷却されることになる。
【００１９】
第一クーリングチャンバ１４にウエハ移載装置１８によって搬送されたウエハ１は、例えば、図３に示されているように、空の上段保持棚３６Ａに移載される。上段保持棚３６Ａによって保持されたウエハ１は中段保持棚３６Ｂおよび下段保持棚３６Ｃに保持されたウエハ１、１と共に、冷却装置３０によって熱交換されることにより冷却される。
【００２０】
この際、第一クーリングチャンバ１４がウエハ搬入搬出口３３を通じて搬送チャンバ１１に連通されて低い圧力に維持されていることにより、冷却装置３０によって冷却されるウエハ１は熱伝達のうちの輻射だけで冷却される状況になるので、輻射による冷却に加えて第一クーリングチャンバ１４に冷媒としての窒素ガスを流してウエハを対流および熱伝導によっても冷却される場合に比べて、冷却効率が低下し、ウエハをカセットに収容可能な所定の温度（約８０℃）に冷却させる迄の時間が延長してしまう。しかし、本実施の形態においては、ウエハ１は搬送の途中において高い冷却効率をもって予め冷却されていることにより、輻射だけによる冷却能力の不足分が補われるために、所定の温度（約８０℃）に冷却させる迄の時間は短縮することができる。
【００２１】
そして、上中下段の保持棚３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃに保持されたウエハ１のうち、カセットに収納可能な所定の温度に冷却させるために予め設定された所定の総時間が経過したウエハ１は、移載装置サブコントローラの制御によるウエハ移載装置１８のツィーザ１８ａの作動によってピックアップされて第一クーリングチャンバ１４から搬出される。第一クーリングチャンバ１４からウエハ移載装置１８のツィーザ１８ａによって搬出されたウエハ１はそのままの状態で、第一クーリングチャンバ１４から第一カセットチャンバ１２に移載装置サブコントローラの制御によるウエハ移載装置１８の作動によって搬送される。
【００２２】
第一カセットチャンバ１２に搬送されたウエハ１は、第一カセットチャンバ１２の元のカセット２における元のスロットにツィーザ１８ａから受け渡される。以降、前述した作動が繰り返される。
【００２３】
前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。
【００２４】
１）　ウエハをＣＶＤチャンバ（処理室）からクーリングチャンバ（冷却室）へ搬送チャンバ（搬送室）を経由してウエハ移載装置によって搬送するに際して、ウエハを搬送チャンバの天井面に近接させた状態で搬送することにより、ウエハの熱を輻射だけであっても効率よく搬送チャンバの天井面に放出させることができるので、ウエハを搬送中に効率よく冷却することができる。
【００２５】
２）　ウエハを搬送の途中において高い冷却効率をもって予め冷却することにより、輻射だけによる冷却能力の不足分を補うことができるので、クーリングチャンバが搬送チャンバと同様に真空雰囲気の場合であっても、予め設定された所望の温度に冷却させる迄の時間を短縮することができる。
【００２６】
３）　予め設定された所望の温度に冷却させる迄の時間を短縮することにより、クーリングチャンバが搬送チャンバと同程度の真空度に維持されるマルチチャンバ型ＣＶＤ装置であっても、スループットや性能および信頼性等が低下するのを防止することができる。
【００２７】
４）　搬送チャンバの内面に赤外線の吸収効率の良好な表面処理を施すことにより、ウエハの輻射による冷却をより一層効果的に起こさせることができるので、ウエハの搬送途中の冷却をより一層向上させることができる。
【００２８】
５）　搬送チャンバの壁体の内部に冷却水路を敷設することにより、壁体がウエハから吸収した熱を直ちに放出して効率良く吸収することができるので、ウエハの搬送途中の冷却効果をより一層向上させることができる。
【００２９】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
【００３０】
例えば、ウエハは搬送チャンバの天井面に近接させて搬送するに限らず、搬送チャンバの床面に近接させて搬送させてもよい。
【００３１】
クーリングチャンバは二基設置するに限らず、一基でもよいし三基以上設置してもよい。
【００３２】
処理チャンバには枚葉式ＣＶＤ装置を設置するに限らず、二枚葉式ＣＶＤ装置やプラズマＣＶＤ装置、スパッタリング装置、ドライエッチング装置等を設置してもよい。
【００３３】
マルチチャンバ型ＣＶＤ装置に限らず、枚葉クラスタ式スパッタリング装置やマルチチャンバ型ドライエッチング装置等の基板処理装置全般に適用することができる。
【００３４】
前記実施の形態においては、ＩＣの製造方法に使用される場合について説明したが、ＬＣＤの製造方法に使用される場合にも適用することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板を搬送チャンバ（搬送室）の壁面に近接して搬送することにより、真空下での冷却効率の低下を補うことができるので、冷却時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であるマルチチャンバ型ＣＶＤ装置を示す概略平面図である。
【図２】その側面図である。
【図３】図１のＩＩＩ　−ＩＩＩ　線に沿う正面断面図である。
【図４】冷却装置の主要部の斜視図である。
【符号の説明】
１…ウエハ（基板）、２…カセット、１０…マルチチャンバ型ＣＶＤ装置（基板処理装置）、１１…搬送チャンバ（搬送室）、１１ａ…壁体、１２…第一カセットチャンバ、１３…第二カセットチャンバ、１４…第一クーリングチャンバ、１５…第二クーリングチャンバ、１６…第一ＣＶＤチャンバ（処理室）、１７…第二ＣＶＤチャンバ（処理室）、１８…ウエハ移載装置、１８ａ…ツィーザ、１９…ゲートバルブ、３０…冷却装置、３１…筐体、３２…内部室、３３…ウエハ搬入搬出口、３４…壁体、３５…冷却水路、３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ…保持棚、３７…赤外線吸収表面処理膜。
【図１】
2004128383.tif 000003
【図２】
2004128383.tif 000004
【図３】
2004128383.tif 000005
【図４】
2004128383.tif 000006