(57)【要約】【課題】配管に配管加熱手段を取り付ける場合に、施工者の技能差による配管加熱性能差を防止し、かつ配管に配管加熱手段を取り付ける時間を短縮する。【解決手段】上記問題を解決するため、本発明は、気体又は液体が流通する配管を有する基板処理装置において、前記配管の管壁に前記配管を加熱するヒータを挿入するヒータ挿入穴を設け、前記ヒータ挿入穴に前記ヒータを挿入したこと、を特徴とするものである。また、好ましくは、配管の加熱斑をさらに抑制するために、前記配管の外周を覆う均熱部材を設けてもよい。また、配管の加熱斑をさらに抑制するために、前記均熱部材の外周を覆う断熱部材を設けてもよい。【選択図】　　　　図１
2004146508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体又は液体が流通する配管を有する基板処理装置において、
前記配管の管壁に前記配管を加熱するヒータを挿入するヒータ挿入穴を設け、
前記ヒータ挿入穴に前記ヒータを挿入したこと、
を特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はウエハ等の基板に薄膜の生成、不純物の拡散、エッチング等の処理を行う基板処理装置に関するものであり、特に気体又は液体を流通する配管の加熱方法に係わる。
【０００２】
【従来技術】
従来の基板処理装置では、気化器で気化された液体原料（原料ガス）を処理室へ流通するとき使用する配管や、基板処理の過程で生成する排気ガスや未反応の原料ガスを処理室から排気するとき使用する配管などに、配管内壁に原料ガスや排気ガスが凝縮し、又は化学反応により付着しないように、前記配管を加熱しているものがある。また、前記液体原料の粘性が高く、配管内を前記液体原料が流通しにくい場合、前記液体原料の粘性を下げ、前記配管内を液体原料が流通し易いようにするため、前記配管を加熱しているものもある。
【０００３】
上述のような様々な理由により、配管を加熱する場合、従来の配管加熱手段では、配管にテープヒータ、又はリボンヒータのような帯状のヒータを沿わせた後、或いは螺旋状に巻き付けた後、耐熱性を有するテープを前記配管に前記ヒータが密着するように貼り付ける。そして、前記テープの上を断熱材で覆い、耐熱バンドにより、前記断熱材を配管に固定していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の配管加熱手段は、配管にヒータを沿わせ（或いは螺旋状に巻き付け）てテープでヒータを配管に密着させる作業を行うとき、前記作業を行う施工者の技能差によって、前記ヒータの前記配管へ密着性に差が出る。その結果、配管に伝わる熱量に差が生じ、配管に加熱斑が生じる。前記加熱斑によって、配管に低温の場所が生じ、その場所に原料ガスや排気ガスが凝縮し、配管閉塞、又はパーティクル発生の原因となる。従って、前記加熱斑が生じないように、慎重に前記作業を行う必要があり、その結果、作業工数が増え、基板処理装置のコストが増加する。本発明の目的は、施工者の技能差により生じる配管の加熱斑を防止し、配管にヒータを取り付ける作業を簡素化して、作業工数を減少させ、基板処理装置のコスト削減を図る配管加熱手段を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明は、気体又は液体が流通する配管を有する基板処理装置において、前記配管の管壁に前記配管を加熱するヒータを挿入するヒータ挿入穴を設け、前記ヒータ挿入穴に前記ヒータを挿入したこと、を特徴とするものである。また、好ましくは、配管の加熱斑をさらに抑制するために、前記配管の外周を覆う均熱部材を設けてもよい。また、配管の加熱斑をさらに抑制するために、前記均熱部材の外周を覆う断熱部材を設けてもよい。
【０００６】
【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。
【０００７】
図３および図４に於いて、本発明が適用される基板処理装置の概要を説明する。
【０００８】
なお、本発明が適用される基板処理装置においてはウエハ搬送用キャリヤとしては、ＦＯＵＰ（ｆｒｏｎｔ　ｏｐｅｎｉｎｇ　ｕｎｉｆｉｅｄ　ｐｏｄ　。以下、ポッドという。）が使用されている。また、以下の説明において、前後左右は図３を基準とする。すなわち、図３が示されている紙面に対して、前は紙面の下、後ろは紙面の上、左右は紙面の左右とする。
【０００９】
図３および図４に示されているように、基板処理装置は真空状態などの大気圧未満の圧力（負圧）に耐えるロードロックチャンバ構造に構成された第一の搬送室１０３を備えており、第一の搬送室１０３の筐体１０１は平面視が六角形で上下両端が閉塞した箱形状に形成されている。第一の搬送室１０３には負圧下でウエハ２００を移載する第一のウエハ移載機１１２が設置されている。前記第一のウエハ移載機１１２は、エレベータ１１５によって、第一の搬送室１０３の気密性を維持しつつ昇降できるように構成されている。
【００１０】
筐体１０１の六枚の側壁のうち前側に位置する二枚の側壁には、搬入用予備室１２２と搬出用予備室１２３とがそれぞれゲートバルブ２４４，１２７を介して連結されており、それぞれ負圧に耐え得るロードロックチャンバ構造に構成されている。さらに、搬入用予備室１２２には搬入室用基板仮置き台１４０が設置され、搬出用予備室１２３には搬出室用基板仮置き台１４１が設置されている。
【００１１】
搬入用予備室１２２および搬出用予備室１２３の前側には、略大気圧下で用いられる第二の搬送室１２１がゲートバルブ１２８、１２９を介して連結されている。第二の搬送室１２１にはウエハ２００を移載する第二のウエハ移載機１２４が設置されている。第二のウエハ移載機１２４は第二の搬送室１２１に設置されたエレベータ１２６によって昇降されるように構成されているとともに、リニアアクチュエータ１３２によって左右方向に往復移動されるように構成されている。
【００１２】
図３に示されているように、第二の搬送室１２１の左側にはオリフラ合わせ装置１０６が設置されている。また、図４に示されているように、第二の搬送室１２１の上部にはクリーンエアを供給するクリーンユニット１１８が設置されている。
【００１３】
図３および図４に示されているように、第二の搬送室１２１の筐体１２５には、ウエハ２００を第二の搬送室１２１に対して搬入搬出するためのウエハ搬入搬出口１３３、１３４、１３５と、それぞれの前記ウエハ搬入搬出口を閉塞する蓋（図示しない）が設けられ、ポッドオープナ１０８がそれぞれ設置されている。ポッドオープナ１０８は、ＩＯステージ１０５に載置されたポッド１００のキャップ及びウエハ搬入搬出口１３４を閉塞する蓋を開閉するキャップ開閉機構とを備えており、ＩＯステージ１０５に載置されたポッド１００のキャップ及びウエハ搬入搬出口１３４を閉塞する蓋をキャップ開閉機構によって開閉することにより、ポッド１００のウエハ出し入れを可能にする。また、ポッド１００は図示しない工程内搬送装置（ＲＧＶ）によって、前記ＩＯステージ１０５に、供給および排出されるようになっている。
【００１４】
図３に示されているように、筐体１０１の六枚の側壁のうち背面側に位置する二枚の側壁には、ウエハに所望の処理を行う第一の処理室２０１と、第二の処理室１３７とがそれぞれ隣接して連結されている。第一の処理室２０１および第二の処理室１３７はいずれもコールドウオール式の処理室によってそれぞれ構成されている。また、筐体１０１における六枚の側壁のうちの残りの互いに対向する二枚の側壁には、第三の処理室としての第一のクーリングユニット１３８と、第四の処理室としての第二のクーリングユニット１３９とがそれぞれ連結されており、第一のクーリングユニット１３８および第二のクーリングユニット１３９はいずれも処理済みのウエハ２００を冷却するように構成されている。
【００１５】
以下、前記構成をもつ基板処理装置を使用した成膜工程を説明する。
【００１６】
未処理のウエハ２００は２５枚がポッド１００に収納された状態で、成膜工程を実施する基板処理装置へ工程内搬送装置によって搬送されて来る。図２および図３に示されているように、搬送されて来たポッド１００はＩＯステージ１０５の上に工程内搬送装置から受け渡されて載置される。ポッド１００のキャップ及びウエハ搬入搬出口１３４を開閉する蓋がキャップ開閉機構によって取り外され、ポッド１００のウエハ出し入れ口が開放される。
【００１７】
ポッド１００がポッドオープナ１０８により開放されると、第二の搬送室１２１に設置された第二のウエハ移載機１２４はポッド１００からウエハ２００をピックアップし、搬入用予備室１２２に搬入し、ウエハ２００を搬入室用基板仮置き台１４０に移載する。この移載作業中には、第一の搬送室１０３側のゲートバルブ２４４は閉じられており、第一の搬送室１０３の負圧は維持されている。ウエハ２００の搬入室用基板仮置き台１４０への移載が完了すると、ゲートバルブ１２８が閉じられ、搬入用予備室１２２が排気装置（図示せず）によって負圧に排気される。
【００１８】
搬入用予備室１２２が予め設定された圧力値に減圧されると、ゲートバルブ２４４、１３０が開かれ、搬入用予備室１２２、第一の搬送室１０３、第１の処理室２０１が連通される。続いて、第一の搬送室１０３の第一のウエハ移載機１１２は搬入室用基板仮置き台１４０からウエハ２００をピックアップして第一の処理室２０１に搬入する。そして、第１の処理室２０１内に反応ガスが供給され、所望の処理がウエハ２００に行われる。
【００１９】
第一の処理室２０１で前記処理が完了すると、処理済みウエハ２００は第一の搬送室１０３の第一のウエハ移載機１１２によって第一の搬送室１０３に搬出される。
【００２０】
そして、第一のウエハ移載機１１２は第一の処理室２０１から搬出したウエハ２００を第一のクーリングユニット１３８の処理室（冷却室）へ搬入し、処理済みのウエハを冷却する。
【００２１】
第一のクーリングユニット１３８にウエハ２００を移載すると、第一のウエハ移載機１１２は搬入用予備室１２２の搬入室用基板仮置き台１４０に予め準備されたウエハ２００を第一の処理室２０１に前述した作動によって移載し、第１の処理室２０１内に反応ガスが供給され、所望の処理がウエハ２００に行われる。
【００２２】
第一のクーリングユニット１３８において予め設定された冷却時間が経過すると、冷却済みのウエハ２００は第一のウエハ移載機１１２によって第一のクーリングユニット１３８から第一の搬送室１０３に搬出される。
【００２３】
冷却済みのウエハ２００が第一のクーリングユニット１３８から第一の搬送室１０３に搬出されたのち、ゲートバルブ１２７が開かれる。そして、第１のウエハ移載機１１２は第一のクーリングユニット１３８から搬出したウエハ２００を搬出用予備室１２３へ搬送し、搬出室用基板仮置き台１４１に移載した後、搬出用予備室１２３はゲートバルブ１２７によって閉じられる。
【００２４】
搬出用予備室１２３がゲートバルブ１２７によって閉じられると、前記排出用予備室１２３内が不活性ガスにより略大気圧に戻される。前記搬出用予備室１２３内が略大気圧に戻されると、ゲートバルブ１２９が開かれ、第二の搬送室１２１の搬出用予備室１２３に対応したウエハ搬入搬出口１３４を閉塞する蓋と、ＩＯステージ１０５に載置された空のポッド１００のキャップがポッドオープナ１０８によって開かれる。続いて、第二の搬送室１２１の第二のウエハ移載機１２４は搬出室用基板仮置き台１４１からウエハ２００をピックアップして第二の搬送室１２１に搬出し、第二の搬送室１２１のウエハ搬入搬出口１３４を通してポッド１００に収納して行く。処理済みの２５枚のウエハ２００のポッド１００への収納が完了すると、ポッド１００とウエハ搬入搬出口１３４がポッドオープナ１０８によって閉じられる。閉じられたポッド１００はＩＯステージ１０５の上から次の工程へ工程内搬送装置によって搬送されて行く。
【００２５】
以上の作動が繰り返されることにより、ウエハが、順次、処理されて行く。以上の作動は第一の処理室２０１および第一のクーリングユニット１３８が使用される場合を例にして説明したが、第二の処理室１３７および第二のクーリングユニット１３９が使用される場合についても同様の作動が実施される。
【００２６】
次に、図２により、本発明で用いる基板処理装置において、処理室への原料供給システムの構成を説明する。
【００２７】
図２に示すように基板処理装置には、基板（ウエハ）２００を処理する処理室２０１が設けられる。基板処理に用いる室温で液体の液体原料１６（例えば、テトラエトキシタンタル）は原料タンク１０に貯蔵される。前記原料タンク１０は密閉構造となっており、液体原料１６を流通させるための第１の原料供給管１５と、前記原料タンク１０に圧送ガス（例えばヘリウム）を供給するための圧送ガス供給管１４が設けられる。
【００２８】
前記第１の原料供給管１５には、前記液体原料１６を気化する気化器３０、前記第１の原料供給管１５を流れる前記液体原料１６の流量を制御する液体流量制御手段３１が設けられる。また、前記気化器３０で気化した液体原料を、処理室２０１に供給するための第２の原料供給管４２が、前記気化器３０と前記処理室２０１を連結するよう設けられる。また、前記圧送ガス供給管１４には、第１のガス流量制御手段３２を介して、圧送ガス供給源３３が接続される。前記圧送ガス供給源３３より供給される圧送ガスを、前記原料タンク１０に供給することで、前記液体原料１６を、前記液体流量制御手段３１、前記気化器３０、ひいては前記処理室２０１に供給することができる。
【００２９】
前記第１の原料供給管１５、及び前記液体流量制御手段３１、前記気化器３０には、後述するヒータと断熱材から成る第１の配管加熱手段１７が設けられる。前記第１の配管加熱手段１７は、前記第１の原料供給管１５を、略４０℃に維持し、前記液体原料１６の粘性を下げて流れやすくしている。また、前記第２の原料供給管４２には、後述するヒータと断熱材からなる第２の配管加熱手段４３が設けられる。前記第２の配管加熱手段４３は、前記気化器３０で気化した液体原料が再度液化、又は熱分解しないように、前記第２の原料供給管４２を略１８０℃に加熱している。
【００３０】
さらに、前記処理室２０１には、原料ガス供給管４１と排気管５０が接続される。前記原料ガス供給管４１は、第２のガス流量制御手段４０を介して原料ガス供給源３９に接続されており、気体の原料ガス（例えば酸素）を処理室２０１に供給できるようになっている。そして、前記原料ガスと前記気化器３０で気化された液体原料を用いて、基板２００に所望の処理（例えば酸化タンタルの成膜）を行うことができるようになっている。前記排気管５０は、前記真空排気手段５２（例えば真空ポンプ）に接続され、前記処理室２１０内の雰囲気を排気することができる。ここで、前記排気管５０には、後述するヒータと断熱材から成る第３の配管加熱手段５１が設けられ、前記排気管５０を流通する排気ガスや未反応の原料ガスが前記排気管５０の内壁に付着するのを防止している。
【００３１】
次に、図１を用いて、上述の第１〜３の配管加熱手段の構成を説明する。
【００３２】
図１に本発明による配管加熱手段を設けた配管の断面図を示す。図１に示すように、例えば、ステンレススチールよりなる管壁が肉厚の円筒状の配管１を、ステンレススチールのブロックから削り出す。そして、前記肉厚の管壁に、ヒータ挿入穴２を穿設する。配管１を加熱するＬ字形で棒状のカートリッジヒータ４を、前記ヒータ挿入穴２に挿入する。前記Ｌ字形のカートリッジヒータ４の一端には、前記カートリッジヒータ４に電流を供給するための端子７が設けられる。そして、前記配管１の外周を覆うように、例えばアルミニウムからなる熱伝導性の高い均熱部材５を設ける。さらに、前記均熱部材５を覆うように、断熱部材６を設ける。また、前記配管１には、他の配管と気密に接合させるためのガスケットシール用端子３が、ステンレススチールのブロックから配管１を削り出すときに作られる。
【００３３】
なお、上記説明では、配管１を円筒形であるとして説明したが、円筒形でなくとも、内部にガス又は液体が流れる管が存在すれば多角筒形状でもよい。
【００３４】
【本発明の効果】
本発明によれば、加熱する必要のある配管に、上述のような配管加熱手段を設けたので、以下のような効果がある。第１に、配管の管壁に穴を開け、そこにヒータを挿入するようにしたので、ヒータの取り付け方や、ヒータの配管への密着性などの施工者によるばらつきが解消され、配管に加熱斑が生じるのを防止する。第２に、配管の外周を覆うように熱伝導性の高い均熱部材を設けることで、ヒータから発生した熱が配管全体に素早く伝わり、配管全体の均熱性が向上する。その結果、配管に生じる加熱斑をさらに防止することができる。第３に、配管にヒータを密着させるために慎重にテープを取り付ける作業がなくなり、配管にヒータを取り付ける作業が簡略化される。したがって、作業工数が減少でき、ひいては基板処理装置のコストダウンが図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における配管加熱手段を示す模式図。
【図２】本発明が適用される基板処理装置の原料供給システムを示す模式図。
【図３】本発明が適用される基板処理装置の全体構成の水平断面図を表す模式図。
【図４】本発明が適用される基板処理装置の全体構成の垂直断面図を表す模式図。
【符号の説明】
１　　　　　配管
２　　　　　ヒータ挿入穴
４　　　　　カートリッジヒータ
５　　　　　均熱部材
６　　　　　断熱部材
１０　　　　　原料タンク
１６　　　　　液体原料
３０　　　　　気化器
３１　　　　　流量制御手段
３３　　　　　圧送ガス供給源
２００　　　　　基板
２０１　　　　　処理室
【図１】
2004146508.tif 000003
【図２】
2004146508.tif 000004
【図３】
2004146508.tif 000005
【図４】
2004146508.tif 000006