(57)【要約】【課題】処理室の温度を均一にして処理を行うことができる基板処理装置を得る。【解決手段】チャンバ２２３の円筒カップ２２５上端部及び下端部の外周部に沿って円状の溝５を形成し、溝５には、処理室２０１を冷却するための冷却水を流通可能な冷却装置２をそれぞれ配設し、冷却装置２を、第１冷却水パイプ２ａ及び第２冷却水パイプ２ｂを上下方向に並設して一対として構成し、第１冷却水パイプ２ａと第２冷却水パイプ２ｂとを冷却水が供給される供給口２ｃと、冷却水が排出される排出口２ｄとが互いに逆になるように互い違いに構成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
前記処理室に隣接し前記基板を搬送する搬送手段を具備する搬送室とを備え、
前記処理室に反応ガスを供給し、及び排気しつつ前記基板の処理を行う基板処理装置において、
前記処理室の外周部には、少なくとも隣接する第１の流路と第２の流路を一対として形成し、前記第１及び第２の流路は、供給口と排出口が互い違いに形成されてい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、基板を処理する処理室と、処理室に隣接し前記基板を搬送する搬送手段を具備する搬送室とを備え、処理室に反応ガスを供給し、及び排気しつつ基板の処理を行う基板処理装置に関し、特に、基板を処理する処理室を冷却可能とした基板処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の基板処理装置の処理室の冷却構造を図９及び図１０に基づいて説明する。
この冷却構造においては、基板を処理可能な処理室１の上面及び下面に略円環状の溝５がそれぞれ掘られており、これらの溝５にそれぞれ１本ずつパイプ１０が埋め込まれている。それぞれのパイプ１０には、これらの入り口１０ａからパイプ１０内に水が供給され、パイプ１０内を流れて出口１０ｂから水が排出されることにより処理室１の冷却が行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の基板処理装置では、処理室１内に配設されているヒータ３が加熱されると、それぞれのパイプ１０内を流れる冷却水も加熱され、パイプ１０の入り口１０ａ側と出口１０ｂ側とでは温度差が生じることになる。このため、処理室１の各位置によって冷却効率に差が生じ、処理室１内の温度分布を乱すことになり、基板の温度不均一の原因となる。
【０００４】
本発明は、上記のような従来の課題を解決するためのものであり、処理室の冷却を行う冷却媒体の供給側と排出側との温度差による冷却効率の不均等を解消し、処理室内を均等に冷却することができる基板処理装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明は、基板を処理する処理室と、前記処理室に隣接し前記基板を搬送する搬送手段を具備する搬送室とを備え、前記処理室に反応ガスを供給し、及び排気しつつ前記基板の処理を行う基板処理装置において、前記処理室の外周部には、少なくとも隣接する第１の流路と第２の流路を一対として形成し、前記第１及び第２の流路は、供給口と排出口が互い違いに形成されていることを特徴とする。
【０００６】
なお、実施の形態においては、処理室に反応ガスを供給及び排気しつつ処理室内に配置された基板を処理する基板処理装置において、前記処理室の外周部には、該処理室を冷却するための冷却媒体が流通可能な流路であるとともに、冷却媒体が供給される供給口と、冷却媒体が排出される排出口とが互い違いに構成される隣接する第１の流路及び第２の流路を一対の流路とし具備する冷却装置が設けられており、前記冷却装置は、一対以上の流路を有し、複数対の場合、すべての隣接する流路の供給口と排出口とが互い違いになるように対毎に隣接配置されて構成される基板処理装置が開示されている。
【０００７】
また、実施の形態においては、基板を処理する処理室と、前記処理室に隣接し、前記基板を搬送する搬送手段を具備する搬送室とを備え、前記処理室の外周部には、少なくとも互いに隣接された第１の流路と第２の流路を一対として形成し、前記第１及び第２の流路は、供給口と排出口が互い違いに形成されている基板処理装置を用いて処理を行う半導体装置の製造方法であって、前記搬送室から前記処理室へ前記基板を前記搬送手段により搬送する工程と、前記第１及び第２のそれぞれの流路に流体を流す工程と、前記処理室内にガスを流す工程と、前記処理室内において前記基板を処理する工程と、前記処理室内を排気する工程とを有する半導体装置の製造方法が開示されている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態の基板処理装置のチャンバの構造を示す斜視図である。図２は同チャンバの構造を示す断面図である。図３は、本発明の基板処理装置を示す概略図である。図４は、同基板処理装置を示す断面図である。図５は、本発明の基板処理装置の処理炉の概略を示す略断面図である。
【０００９】
まず、図３及び図４に基づ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。この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には負圧下で基板２００を移載する第一のウエハ移載機１１２が設置されている。第一の搬送室１０３は、第一の搬送室１０３へ基板２００を搬入する搬入用の予備室１２２及び第一の搬送室１０３からの基板２００を搬出する搬出用の予備室１２３とゲートバルブ２４４及び１２７を介してそれぞれ連結されており、予備室１２２及び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及び１２９を介して連結されている。
【００１０】
第二の搬送室１２１には基板２００を移載する第二の基板移載機１２４が設置されており、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。第二の搬送室１２１には、基板２００を第二の搬送室１２１に対して搬入出するためのウエハ（基板）搬入搬出口１３４と、ウエハ搬入搬出口１３４を閉塞する蓋１４２と、ポッドオープナ１０８とがそれぞれ設置されている。
【００１１】
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１４２を開閉することにより、ポッド１００に対して基板２００の出し入れを可能にする。第一の搬送室１０３には、ゲートバルブ１３０を介してコールドウォール式の処理炉によってそれぞれ構成されている第一の処理炉２０２及び第二の処理炉１３７と、処理済の基板２００を冷却するようにそれぞれ構成されている第一のクーリングユニット１３８及び第二のクーリングユニット１３９とがそれぞれ連結されている。
【００１２】
次に、図５に基づいて処理炉２０２を説明する。
処理炉２０２は、枚葉式ＣＶＤ炉（枚葉式コールドウォール型ＣＶＤ炉）として構成されており、基板２００を処理する処理室２０１を形成したチャンバ２２３を備えている。チャンバ２２３は、上側キャップ２２４と円筒カップ２２５と下側キャップ２２６とが組み合わされて、上下の端面がいずれも閉塞した円筒形状に形成されており、複数本の支柱２８０によって水平に支持されている。
【００１３】
チャンバ２２３の円筒カップ２２５にはゲートバルブ２４４によって開閉されるウエハ搬入搬出口２５０が開設されており、基板２００は第一のウエハ移載機１１２によってウエハ搬入搬出口２５０を介して処理室２０１内に搬入出される。
【００１４】
円筒カップ２２５のウエハ搬入出口２５０と対向する壁面の上部には、処理室２０１内の排気を行う排気口２３５が処理室２０１に連通するように開設されており、円筒カップ２２５の上部には排気口２３５に連通する排気バッファ空間２４９が円環状に形成され、カバープレート２４８と共に基板２００の全面に対し、均一に排気が行われる。
【００１５】
チャンバ２２３の上側キャップ２２４には処理ガスを供給するシャワーヘッド２３６が一体に組み込まれており、チャンバ２２３の下側キャップ２２６の中心には挿通孔２７８が円形に開設され、挿通孔２７８の中心線上には円筒形状に形成された支持軸２７６が昇降機構２６８によって昇降可能に挿通されている。
【００１６】
支持軸２７６の上端には加熱ユニット２５１が同心に配されて水平に固定されており、加熱ユニット２５１は支持軸２７６によって昇降されるようになっている。加熱ユニット２５１は、円板状に形成された支持板２５８と、支持板２５８の上面に垂直に立脚された複数本の電極２５３と、電極２５３の上端間に架橋されて固定され、複数領域に分割制御される円板形状のヒータ２０７とを具備している。また、ヒータ２０７の下方には反射板２５２が支持板２５８に設けられており、ヒータ２０７から発せられた熱をサセプタ２１７側に反射させて効率の良い加熱を行うことが可能とされている。
【００１７】
支持軸２７６内には、放射温度計２６４が配設されており、放射温度計２６４の先端がサセプタ２１７の裏面に対し所定間隙を設けて設置されている。これにより、放射温度計２６４はサセプタ２１７の裏面から発せられる放射光を検出し、サセプタ２１７の裏面温度を算出して、この算出結果に基づいてヒータ２０７の加熱具合を制御する。
【００１８】
支持軸２７６の外側には、サセプタ回転機構２６７により回転可能な回転軸２７７が同心円に配置されて挿通孔２７８を通って処理室２０１内に配設されており、回転軸２７７は昇降機構２６８によって支持軸２７６と共に昇降される。回転軸２７７の上端には、上部にサセプタ２１７を具備する回転ドラム２２７が同心に配されて水平に固定されており、回転ドラム２２７は回転軸２７７によって回転される。
【００１９】
回転ドラム２２７内には、前述の加熱ユニット２５１と、突上げピン２６６と回転側ピン２７４とを具備するウエハ昇降装置２７５とが配設されており、突上げピン２６６の上端はヒータ２０７及びサセプタ２１７の挿通孔２５６を挿通可能とされている。回転ドラム２２７の昇降に伴い、下側キャップ２２６に押し上げられたり離隔したりする回転側ピン２７４が、突上げピン２６６を昇降させることにより、突上げピン２６６の上端が挿通孔２５６を挿通してサセプタ２１７に載置された基板２００を昇降させる。
【００２０】
図１及び図２に示されるように、チャンバ２２３の円筒カップ２２５の上端部及び下端部の外周部（処理室の外周部）には、この外周部に沿って略円環状の溝５がそれぞれ形成されており、溝５には処理室２０１を冷却するための冷却水を流通可能な冷却装置２がそれぞれ埋め込まれている。冷却装置２は第１冷却水パイプ（第１の流路）２ａ及び第２冷却水パイプ（第２の流路）２ｂを上下方向に並設して一対として構成されており、第１冷却水パイプ２ａと第２冷却水パイプ２ｂとは冷却水が供給される供給口２ｃと、冷却水が排出される排出口２ｄとが互いに逆になるように互い違いに構成されている。第１冷却水パイプ２ａ及び第２冷却水パイプ２ｂに流す冷却水はそれぞれ別系統であり、第１冷却水パイプ２ａ及び第２冷却水パイプ２ｂの供給口２ｃに供給される水温はほぼ同温である。
【００２１】
次に、本実施の形態の製造方法について一例を説明する。図３及び４に示されるように、複数枚の基板２００を収納した状態でポッド１００がＩＯステージ１０５上に載置され、ポッドオープナ１０８により開放されて、第二の搬送室１２１の第二のウエハ移載機１２４により基板２００がピックアップされ、開放されたゲートバルブ１２８から予備室１２２に搬入される。次に、ゲートバルブ１２８が閉じられ、図示してない排気装置により予備室１２２が負圧に排気され、予め設定された圧力値に減圧されると、ゲートバルブ２４４及び１３０が開かれて、予備室１２２、第一の搬送室１０３及び第一の処理炉２０２が連通する。第一のウエハ移載機１１２により予備室１２２からウエハ搬入搬出口２５０を介して第１の処理炉２０２（図５の処理室２０１）に基板２００が搬入される。
【００２２】
図５に示されるように、基板２００はサセプタ２１７上に移載され、第一のウエハ移載機１１２が処理室２０１から退出した後、ウエハ搬入搬出口２５０がゲートバルブ２４４によって閉じられる。この後、処理室２０１に対して加熱ユニット２５１が上昇し、突上げピン２６６が相対的に下降することにより基板２００がサセプタ２１７に完全に載置されるとともに、処理室２０１が排気口２３５に接続された図示してない排気装置により排気される。
【００２３】
次に、第１冷却水パイプ２ａ及び第２冷却水パイプ２ｂに冷却水が流されるとともに、ヒータ２０７が加熱される。基板２００の温度が処理温度まで上昇し、排気口２３５の排気量及び基板２００を回転させる回転ドラム２２７の回転動作が安定した時点で、シャワーヘッド２３６を介して処理室２０１内に処理ガス２３０が供給され、所望の処理が基板２００に行われる。
【００２４】
ヒータ２０７が加熱されると、第１冷却水パイプ２ａ及び第２冷却水パイプ２ｂを流れる冷却水も加熱されるが、第１冷却水パイプ２ａ及び第２冷却水パイプ２ｂ内を通過中に冷却水がチャンバ２２３から奪う熱量の差は、上下に並べた第１冷却水パイプ２ａ及び第２冷却水パイプ２ｂの各同位置において相殺されるので、冷却装置２としては各位置でほぼ同温となり、均一にチャンバ２２３を冷却することができる。このように、チャンバ２２３の温度分布の乱れを防止することができるので、基板２００の温度均一性を向上させることができる。
【００２５】
予め設定された処理時間が経過すると、回転ドラム２２７が停止するとともに、処理室２０１が排気口２３５に接続された排気装置により排気される。次に、ゲートバルブ２４４によりウエハ搬入搬出口２５０が開かれ、第一のウエハ移載機１１２により処理済の基板２００が第一の搬送室１０３に搬送された後、第一のクーリングユニット１３８へ搬入され、冷却される。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、基板２００は第一のウエハ移載機１１２により第一のクーリングユニット１３８から第一の搬送室１０３へ搬送される。この後、ゲートバルブ１２７が開き、基板２００は第一のウエハ移載機１１２により予備室１２３へ搬送され、ゲートバルブ１２７が閉じられ、予備室１２３内が不活性ガスにより略大気圧に戻される。次に、ポッドオープナ１０８により蓋１４２とポッド１００のキャップが開かれ、第二のウエハ移載機１２４によって基板２００が空のポッド１００に収納される。以上の動作が繰り返されることにより、基板２００が順次処理されていく。
【００２６】
なお、他の形態として、図６に示すように、チャンバ２２３のシャワーヘッド２３６の周縁部処理室の外周部に沿って一対の冷却水パイプ２ａ´、２ｂ´を設けるようにしても良い。
【００２７】
以上、上述した実施の形態においては、２本の冷却水パイプ２ａ及び２ｂを１セットとして構成される冷却装置２を配設したが、これに限定されるものではなく、全ての隣り合う冷却水パイプ２ａ及び２ｂを流れる冷却水の方向が互い違いであるならば、複数のセットを隣接配置した冷却装置２とすることもできる。
【００２８】
また、上述した実施の形態においては、第１冷却水パイプ２ａ及び第２冷却水パイプ２ｂに流す冷却水を別系統としたが、これに限定されるものではなく、直列配管としても良い。さらに、上述した実施の形態においては、冷却水パイプ２ａ及び２ｂはその全周において隣り合うようにしたが、一部分が離れていても良く、一部分のみ隣り合えば良い。
【００２９】
さらには、上述した実施の形態においては、第１冷却水パイプ２ａ及び第２冷却水パイプ２ｂに冷却水を流したが、他の冷却媒体を流しても良い。他の冷却媒体としては、フレキシブルチューブを一対処理室の外周面に巻きつけるようにして良い。また、処理室の外周部及びシャワーヘッド等の冷却水の供給口及び排出口のみパイプとし、図７に示すように、処理室の外周部及びシャワーヘッドの周縁部内はそれぞれの通路を溝加工し、蓋及びパイプを溶接することにより通路を形成するようにしても良い。さらには、図８に示すように、蓋にＯリング等の密閉部材を介してネジ止め又はボルト止めしても良い。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、すべての隣接する流路の供給口と排出口とが互い違いになるように対毎に隣接配置されるため、流路内を通過中に冷却媒体が処理室から奪う熱量の差は、隣接配置した流路の各同位置において互いに相殺される。これにより、冷却装置全体としては各位置でほぼ同温となり、処理室をほぼ均等に冷却することができる。したがって、処理室温度の均一性の向上が図れるので、基板温度の均一性が向上するとともに冷却効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のチャンバの構造を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態のチャンバの構造を示す断面図である。
【図３】本発明を実施した基板処理装置を示す概略図である。
【図４】本発明を実施した基板処理装置を示す断面図である。
【図５】本発明を実施した処理炉の概略を示す略断面図である。
【図６】本発明の他の冷却構造を示す図である。
【図７】本発明の他の冷却媒体通路構造を示す図である。
【図８】本発明の他の冷却媒体通路構造を示す図である。
【図９】従来技術を示す正面図である。
【図１０】従来技術を示す断面図である。
【符号の説明】
２  冷却装置
２ａ  第１冷却水パイプ
２ｂ  第２冷却水パイプ
２ｃ  供給口
２ｄ  排出口
２００  基板
２０１  処理室
２２３  チャンバ（処理室の外周部）
【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】
2004311550.tif 000009
【図８】
2004311550.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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