(57)【要約】【課題】短時間にて処理室内を低酸素濃度雰囲気に置換することができる基板処理装置および雰囲気置換方法を提供する。【解決手段】半導体ウェハーＷの位置合わせを行うアライメントチャンバー１３１には吹き出しチューブ２３１から窒素ガスが大流量または小流量にて供給される。また、工場の排気ユーティリティ３３７を利用してアライメントチャンバー１３１内を強排気状態または弱排気状態のいずれかにおくことができる。アライメントチャンバー１３１内に窒素ガスを供給して低酸素濃度雰囲気に置換するときに、吹き出しチューブ２３１から毎分アライメントチャンバー１３１の内容積の４倍以上５倍以下の大流量にて窒素ガスを供給するとともに強排気状態とすれば約２分程度の短時間にてアライメントチャンバー１３１内を酸素濃度が１０ｐｐｍ以下の低酸素濃度雰囲気に置換することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低酸素濃度雰囲気中にて基板に所定の処理を行う基板処理装置であって、
基板を収容して前記所定の処理を施す内容積Ｖの処理室と、
前記処理室に不活性ガスを供給するガス供給手段と、
前記処理室内からガスを排出するための排出口と、
前記ガス供給手段から供給される不活性ガスの流量を調整する供給流量調整手段と、
を備え、
前記処理室内に不活性ガスを供給して低酸素濃度雰囲気に置換するときに、前記供給流量調整手段は前記ガス供給手段に毎分４Ｖ以上５Ｖ以下の第１の流量にて不活性ガスを供給させることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の基板処理装置において、
前記処理室から排出されるガスの流量を調整する排気流量調整手段をさらに備え、
前記排出口は、前記排気流量調整手段を介して前記基板処理装置が設置される工場の排気ユーティリティに連通接続されることを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の基板処理装置において、
前記第１の流量による不活性ガス供給を開始してから所定時間が経過した後に、前記供給流量調整手段は前記ガス供給手段に毎分４Ｖ未満の第２の流量にて不活性ガスを供給させることを特徴とする基板処理装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の基板処理装置において、
基板の搬送を行う搬送部と、
前記搬送部に接続され、基板の位置合わせを行うアライメント部と、
前記搬送部に接続され、基板の熱処理を行う熱処理部と、
前記搬送部に接続され、基板の冷却処理を行う冷却部と、
を有し、
前記処理室は、前記アライメント部および／または前記冷却部に設けられていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項５】
基板を収容する内容積Ｖの処理室内の雰囲気を低酸素濃度雰囲気に置換する雰囲気置換方法であって、
前記処理室に毎分４Ｖ以上５Ｖ以下の第１の流量にて不活性ガスを供給することを特徴とする雰囲気置換方法。
【請求項６】
請求項５記載の雰囲気置換方法において、
前記処理室が設置される工場の排気ユーティリティを用いて前記処理室からの排気を行うことを特徴とする雰囲気置換方法。
【請求項７】
請求項５または請求項６記載の雰囲気置換方法において、
前記第１の流量による不活性ガス供給を開始してから所定時間が経過した後に、前記処理室に毎分４Ｖ未満の第２の流量にて不活性ガスを供給することを特徴とする雰囲気置換方法。
【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）を収容して所定の処理を行う処理室内を不活性ガスにより低酸素濃度雰囲気に置換する基板処理装置および雰囲気置換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、上記基板に対しては、洗浄、成膜、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、熱処理などの諸処理が複数行程施され、半導体装置や液晶表示装置等のデバイスが作成されている。これらの諸処理のうち特に熱処理や成膜処理を行うときには、処理中の基板の酸化を防止すべく低酸素濃度雰囲気中における処理が必要となる場合も多い。また、極力パーティクルを低減した雰囲気中にて基板に上記諸処理を行うことが強く要求されている。
【０００３】
一方、近年、基板を搬送する搬送ロボットを内蔵した多角形の搬送チャンバの周囲に上記諸処理を個別に行う複数の処理チャンバを配列したマルチチャンバシステム、あるいはクラスターツールと称されるシステム構成が多く用いられている。このようなクラスターツールにおいても、低酸素濃度やパーティクルフリー等の雰囲気管理がシステム全体として求められている。この目的のため、例えば特許文献１には、ドライポンプによって各チャンバを強制排気した後に窒素ガスなどの不活性ガスを供給して雰囲気置換を行い、システム稼働中は工場ユーティリティ排気と不活性ガスの連続供給とを続けることにより雰囲気管理を行うことが開示されている。また、特許文献２には、最も厳しい雰囲気管理が要求されるチャンバ内の圧力が高くなるようにチャンバ間に圧力差を設けることが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２７７３４号公報
【特許文献２】特開平１０−３３５４０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来のシステムにおいては、チャンバ内を真空ポンプによって強制排気することにより雰囲気管理を行っている。例えば、特許文献１開示のシステムにおいても、装置立ち上げ時にはドライポンプが強制排気することにより一旦各チャンバ内を真空状態としている。
【０００６】
しかしながら、真空ポンプによってチャンバ内を一旦真空にした後に不活性ガスを供給して充填するときには、パーティクルの舞い上がりを防止するために緩やかに排気するとともに緩やかに不活性ガスを供給することが必須となり、雰囲気置換に相当な時間を要することとなっていた。雰囲気置換に長時間を要することはスループットの低下につながる。また、半導体デバイス等の製造装置に使用するオイルレスの真空ポンプは比較的高価である。さらに、クラスターツールのシステム全体を真空ポンプによって強制排気する場合には、各チャンバを真空時の外部大気圧に耐えられる耐圧チャンバとしなければならないだけでなく、チャンバ内の搬送ロボット、アライメント部品、各種センサ、ケーブル継手等も真空対応のものとしなければならずコスト上昇の原因となっていた。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、短時間にて処理室内を低酸素濃度雰囲気に置換することができる基板処理装置および雰囲気置換方法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】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、低酸素濃度雰囲気中にて基板に所定の処理を行う基板処理装置において、基板を収容して前記所定の処理を施す内容積Ｖの処理室と、前記処理室に不活性ガスを供給するガス供給手段と、前記処理室内からガスを排出するための排出口と、前記ガス供給手段から供給される不活性ガスの流量を調整する供給流量調整手段と、を備え、前記処理室内に不活性ガスを供給して低酸素濃度雰囲気に置換するときに、前記供給流量調整手段をして前記ガス供給手段に毎分４Ｖ以上５Ｖ以下の第１の流量にて不活性ガスを供給させている。
【０００９】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る基板処理装置において、前記処理室から排出されるガスの流量を調整する排気流量調整手段をさらに備え、前記排出口を、前記排気流量調整手段を介して前記基板処理装置が設置される工場の排気ユーティリティに連通接続している。
【００１０】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係る基板処理装置において、前記第１の流量による不活性ガス供給を開始してから所定時間が経過した後に、前記供給流量調整手段をして前記ガス供給手段に毎分４Ｖ未満の第２の流量にて不活性ガスを供給させている。
【００１１】
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基板処理装置において、基板の搬送を行う搬送部と、前記搬送部に接続され、基板の位置合わせを行うアライメント部と、前記搬送部に接続され、基板の熱処理を行う熱処理部と、前記搬送部に接続され、基板の冷却処理を行う冷却部と、を有し、前記処理室を、前記アライメント部および／または前記冷却部に設けている。
【００１２】
また、請求項５の発明は、基板を収容する内容積Ｖの処理室内の雰囲気を低酸素濃度雰囲気に置換する雰囲気置換方法において、前記処理室に毎分４Ｖ以上５Ｖ以下の第１の流量にて不活性ガスを供給している。
【００１３】
また、請求項６の発明は、請求項５の発明に係る雰囲気置換方法において、前記処理室が設置される工場の排気ユーティリティを用いて前記処理室からの排気を行う。
【００１４】
また、請求項７の発明は、請求項５または請求項６の発明に係る雰囲気置換方法において、前記第１の流量による不活性ガス供給を開始してから所定時間が経過した後に、前記処理室に毎分４Ｖ未満の第２の流量にて不活性ガスを供給している。
【００１５】
なお、本明細書において「処理」とは冷却処理や位置合わせ等の基板に何らかの作用を及ぼすことの他に基板の搬送をも含む。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明によれば、内容積Ｖの処理室内に不活性ガスを供給して低酸素濃度雰囲気に置換するときに、毎分４Ｖ以上５Ｖ以下の第１の流量にて不活性ガスを供給しているため、短時間にて処理室内を低酸素濃度雰囲気に置換することができる。
【００１７】
また、請求項２の発明によれば、排出口が排気流量調整手段を介して基板処理装置が設置される工場の排気ユーティリティに連通接続されているため、真空ポンプが不要となり、処理室内の部品等を真空対応のものとする必要がなくなりコスト上昇を抑制することができる。
【００１８】
また、請求項３の発明によれば、第１の流量による不活性ガス供給を開始してから所定時間が経過した後に、処理室に毎分４Ｖ未満の第２の流量にて不活性ガスを供給しているため、不活性ガスの消費量を抑制しつつ処理室内の低酸素濃度雰囲気を維持することができる。
【００１９】
また、請求項４の発明によれば、上記処理室をアライメント部および／または冷却部に設けているため、アライメント部および／または冷却部の処理室内を短時間にて低酸素濃度雰囲気に置換することができる。
【００２０】
また、請求項５の発明によれば、内容積Ｖの処理室に毎分４Ｖ以上５Ｖ以下の第１の流量にて不活性ガスを供給しているため、短時間にて処理室内を低酸素濃度雰囲気に置換することができる。
【００２１】
また、請求項６の発明によれば、処理室が設置される工場の排気ユーティリティを用いて処理室からの排気を行うため、真空ポンプが不要となり、処理室内の部品等を真空対応のものとする必要がなくなりコスト上昇を抑制することができる。
【００２２】
また、請求項７の発明によれば、第１の流量による不活性ガス供給を開始してから所定時間が経過した後に、処理室に毎分４Ｖ未満の第２の流量にて不活性ガスを供給しているため、不活性ガスの消費量を抑制しつつ処理室内の低酸素濃度雰囲気を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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。
【００２４】
＜１．基板処理装置の全体構成＞
図１は本発明にかかる基板処理装置１００を示す平面図であり、図２は正面図である。なお、図１および図２においては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直交座標系を付している。
【００２５】
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部１１０、インデクサ部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部１３０、処理済みの半導体ウェハーＷの冷却を行う冷却部（クーラ）１４０、アライメント部１３０、冷却部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部１６０を有する。
【００２６】
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、アライメント部１３０、冷却部１４０および加熱処理部１６０が搬送室１７０の周囲に連結されて配置されている。
【００２７】
インデクサ部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に対して搬入出される。また、インデクサ部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。
【００２８】
受渡ロボット１２０は、矢印１２０Ｓにて示すようにスライド移動可能であるとともに矢印１２０Ｒにて示すように回動可能とされており、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、アライメント部１３０および冷却部１４０に対して半導体ウェハーＷの受け渡しを行う。
【００２９】
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とアライメント部１３０または冷却部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、ピン（アライメント部１３０や冷却部１４０において半導体ウェハーＷを突き上げるピン）による半導体ウェハーＷの昇降移動により行われる。
【００３０】
受渡ロボット１２０からアライメント部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、アライメント部１３０は半導体ウェハーＷを回転させて半導体ウェハーＷを適切な向きに向ける。
【００３１】
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。
【００３２】
搬送ロボット１５０がアライメント部１３０、加熱処理部１６０または冷却部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。
【００３３】
加熱処理部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部位である。加熱処理部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により冷却部１４０に載置されて冷却される。冷却部１４０にて冷却された半導体ウェハーＷは処理済みの半導体ウェハー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。
【００３４】
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にアライメント部１３０、冷却部１４０および加熱処理部１６０が接続される。受渡ロボット１２０とアライメント部１３０および冷却部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とアライメント部１３０、冷却部１４０および加熱処理部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、アライメント部１３０、冷却部１４０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源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工場の排気ユーティリティに排気される。また、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。なお、アライメント部１３０などの雰囲気管理についてはさらに後述する。
【００３５】
また、アライメント部１３０および冷却部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、アライメント部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、冷却部１４０では処理済の半導体ウェハー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。
【００３６】
また、基板処理装置１００には、装置全体の各部動作を制御するコントローラ１０１が設けられている。コントローラ１０１は、一般的なコンピュータと同様の構成を備えており、演算処理を行うＣＰＵ１０２、所定の処理プログラムやデータを格納するメモリ１０３の他に計時機能を有するタイマ１０４や図示を省略する固定ディスクや入出力インターフェース等を備える。コントローラ１０１は、メモリ１０３に格納されている処理プログラムに従ってアライメント部１３０等の各部の機構を制御する。
【００３７】
＜２．アライメント部の構成＞
図３および図４は、それぞれアライメント部１３０の概略構成を示す側断面図および斜視図である。アライメント部１３０は、半導体ウェハーＷの向きを一定方向に向けて位置合わせを行う処理部であり、アライメントチャンバー１３１の内部にアライメントヘッド１３２とウェハーステージ１３３とを備えて構成されている。アライメントチャンバー１３１には、受渡ロボット１２０から半導体ウェハーＷが渡されるための開口１３６および搬送ロボット１５０が半導体ウェハーＷを搬出するための開口１３７が形成され、それぞれの開口１３６，１３７にはゲートバルブ１８１，１８３が設けられている。ゲートバルブ１８１，１８３が閉じることによって、アライメントチャンバー１３１内が密閉空間となる。
【００３８】
アライメントヘッド１３２は、一対の投光部および受光部からなるセンサを備えており、該センサによって半導体ウェハーＷのノッチを検出する（φ３００ｍｍの半導体ウェハーＷの場合）。なお、φ２００ｍｍの半導体ウェハーＷでは位置合わせのためのオリフラが形成されており、アライメントヘッド１３２のセンサはそのオリフラを検出する。
【００３９】
ウェハーステージ１３３にはピン１３４が立設されている。ピン１３４は図示を省略する昇降機構によってウェハーステージ１３３に対して昇降自在に構成されている。なお、ピン１３４をウェハーステージ１３３に固定し、ウェハーステージ１３３自体を昇降させるようにしても良い。また、ウェハーステージ１３３はモータ１３５によって鉛直方向に沿った軸を中心に回転され、それに伴ってピン１３４も回転する。
【００４０】
また、アライメント部１３０には、アライメントチャンバー１３１に例えば窒素ガスなどの不活性ガスを供給するガス供給機構２３０とアライメントチャンバー１３１からガスを排出するためのガス排出機構３３０とが付設されている。ガス供給機構２３０は、２本の吹き出しチューブ２３１、大流量ニードルバルブ２３３、小流量ニードルバルブ２３２、エアーバルブ２３４およびマスフローメーター２３５を備える。アライメントチャンバー１３１の底面を貫通して２本の吹き出しチューブ２３１が立設されている。２本の吹き出しチューブ２３１は、その長手方向が鉛直方向に沿うように立設されている。また、２本の吹き出しチューブ２３１は、平面視でアライメントチャンバー１３１の隅位置に設けられている。すなわち、平面視でアライメントチャンバー１３１は多角形であり、２本の吹き出しチューブ２３１はその角のうち開口１３６の両端近傍の角の付近にそれぞれ立設されている。さらに、位置合わせ時にウェハーステージ１３３に保持される半導体ウェハーＷよりも吹き出しチューブ２３１の上端が上方となるように、２本の吹き出しチューブ２３１は立設されている。これら２本の吹き出しチューブ２３１の上端のそれぞれがガス吐出口となる。
【００４１】
吹き出しチューブ２３１の下端はガス配管２３６に連通接続されている。ガス配管２３６の基端部は装置外部に設けられた窒素ガス供給源２３７に連通接続されている。ガス配管２３６は経路途中にて分岐されていて、一方の分岐配管２３６ａには大流量ニードルバルブ２３３およびエアーバルブ２３４が介設され、他方の分岐配管２３６ｂには小流量ニードルバルブ２３２が介設されている。
【００４２】
エアーバルブ２３４が閉鎖されているときには、窒素ガス供給源２３７から供給された窒素ガスは分岐配管２３６ａを通過せずに分岐配管２３６ｂのみを通過し、小流量ニードルバルブ２３２によって流量が規制されて２本の吹き出しチューブ２３１に流れ込み、それらの上端部から上方に向けて吐出される。一方、エアーバルブ２３４が開放されているときには、窒素ガス供給源２３７から供給された窒素ガスは分岐配管２３６ａおよび分岐配管２３６ｂの双方に流れ込み、吹き出しチューブ２３１を通過してその上端部から吐出される。大流量ニードルバルブ２３３は小流量ニードルバルブ２３２に比較して相当に大きな通過流量を許容するため、ガスが分岐配管２３６ｂを通過する抵抗よりも分岐配管２３６ａを通過する抵抗の方が著しく小さくなり、その結果吹き出しチューブ２３１を通過する窒素ガスの流量は大流量ニードルバルブ２３３によって支配されることとなる。
【００４３】
このように本実施形態のアライメント部１３０においては、エアーバルブ２３４の開閉によって吹き出しチューブ２３１から供給される窒素ガスの流量が調整される。本実施形態のアライメント部１３０では、エアーバルブ２３４を開放しているときには２本の吹き出しチューブ２３１から毎分合計６０Ｌ（リットル）の大流量にて窒素ガスが供給され、エアーバルブ２３４を閉鎖しているときには毎分合計１５Ｌ（リットル）の小流量にて窒素ガスが供給される。２本の吹き出しチューブ２３１から供給される窒素ガスの流量はマスフローメーター２３５によって計測される。
【００４４】
一方、ガス排出機構３３０は、ガス排出口３３１、大流量ニードルバルブ３３３、小流量ニードルバルブ３３２、エアーバルブ３３４およびマスフローメーター３３５を備える。アライメントチャンバー１３１からガスを排出するためのガス排出口３３１は、アライメントチャンバー１３１の底面に形成された開口である。ガス排出口３３１は開口１３７の近傍に形成されており、排気管３３６に連通接続されている。排気管３３６の基端部は基板処理装置１００が設置される工場の排気ユーティリティ３３７に連通接続されている。排気管３３６は経路途中にて分岐されていて、一方の分岐配管３３６ａには大流量ニードルバルブ３３３およびエアーバルブ３３４が介設され、他方の分岐配管３３６ｂには小流量ニードルバルブ３３２が介設されている。
【００４５】
エアーバルブ３３４が閉鎖されているときには、分岐配管３３６ｂのみを介して工場の排気ユーティリティ３３７の吸引力がアライメントチャンバー１３１内に作用する。アライメントチャンバー１３１から排気されたガスは分岐配管３３６ａを通過せずに分岐配管３３６ｂのみを通過し、小流量ニードルバルブ３３２によって流量が規制されて工場の排気ユーティリティ３３７に吸引排出される。一方、エアーバルブ３３４が開放されているときには、分岐配管３３６ａ，３３６ｂの双方を介して排気ユーティリティ３３７の吸引力がアライメントチャンバー１３１内に作用する。アライメントチャンバー１３１から排気されたガスは分岐配管３３６ａおよび分岐配管３３６ｂの双方を通過して排気ユーティリティ３３７に吸引排出される。大流量ニードルバルブ３３３は小流量ニードルバルブ３３２に比較して相当に大きな通過流量を許容するため、ガスが分岐配管３３６ｂを通過する抵抗よりも分岐配管３３６ａを通過する抵抗の方が著しく小さくなり、その結果アライメントチャンバー１３１から排気されるガスの流量は大流量ニードルバルブ３３３によって支配されることとなる。
【００４６】
このように本実施形態のアライメント部１３０においては、アライメントチャンバー１３１から排出されるガスの流量を調整する流量調整機構を介してガス排出口３３１と工場の排気ユーティリティ３３７とが連通接続されている。すなわち、本実施形態のアライメント部１３０では、真空ポンプを使用せずに工場排気ユーティリティ３３７を利用してアライメントチャンバー１３１内の排気を行っているのである。そして、エアーバルブ３３４を開放しているときには外部（通常はクリーンルーム）に対してアライメントチャンバー１３１内の圧力が（−０．５ＫＰａ）〜（−０．３ＫＰａ）となる強排気状態が実現され、エアーバルブ３３４を閉鎖しているときには外部に対してアライメントチャンバー１３１内の圧力が（−０．２ＫＰａ）〜（−０．１ＫＰａ）となる弱排気状態が実現される。つまり、エアーバルブ３３４を開放することによってアライメントチャンバー１３１内に高い負圧が作用する強排気状態となり、閉鎖することによってより低い負圧が作用する弱排気状態となるのである。なお、アライメントチャンバー１３１から排気ユーティリティ３３７に排出されるガスの流量はマスフローメーター３３５によって計測される。
【００４７】
以上のような構成により、ゲートバルブ１８１，１８３を閉じてアライメントチャンバー１３１内を密閉空間とするとともに、２本の吹き出しチューブ２３１から窒素ガスを供給してガス排出口３３１からガス排気を行うことにより、アライメントチャンバー１３１内の雰囲気を清浄な窒素ガス雰囲気、つまりパーティクルの無い低酸素濃度雰囲気に置換することができる。
【００４８】
また、２本の吹き出しチューブ２３１を開口１３６の近傍に立設するとともに、ガス排出口３３１を開口１３７の近傍に形成している。すなわち、アライメントチャンバー１３１の両端部に吹き出しチューブ２３１およびガス排出口３３１をそれぞれ配置しているため、窒素ガス供給流量の大小や排気の強弱に関わらずアライメントチャンバー１３１内部の全域を水平方向に横断するように吹き出しチューブ２３１からガス排出口３３１に向けて窒素ガスが流れることとなる。具体的には、図３に示すように、吹き出しチューブ２３１から噴出された窒素ガスはアライメントチャンバー１３１の天井に当たってその流れが大きく２つに分かれ、一方の流れはそのまま天井に沿って流れ、他方の流れは側壁に沿って下向きに下降した後に底面に沿って流れる。いずれの流れも水平方向に沿ってアライメントチャンバー１３１内部の全域を横断した後にガス排出口３３１から吸引排気される。このため、アライメントチャンバー１３１の内部全域にわたってガス滞留部分が生じることなく効率良く窒素ガス雰囲気に置換されることとなる。
【００４９】
さらに、ガス吐出口たる吹き出しチューブ２３１の上端が位置合わせ時のウェハーステージ１３３に保持される半導体ウェハーＷよりも上方となるように構成されているため、吹き出しチューブ２３１から窒素ガスを大流量にて噴出したとしてもそのガスはそのままアライメントチャンバー１３１の天井に当たることとなり、底面近傍に滞留しているパーティクルを舞い上げることが防止される。
【００５０】
以上、アライメント部１３０の構成について特に不活性ガスの給排機構を中心に説明したが、これと同様の不活性ガス給排機構が冷却部１４０にも設けられている。すなわち、冷却部１４０には半導体ウェハーＷを載置して冷却するクールプレートの他に、上記のガス供給機構２３０およびガス排出機構３３０と同様の給排機構が設けられている。従って、冷却部１４０のチャンバーに毎分合計６０Ｌ（リットル）の大流量にて窒素ガスを供給する状態と毎分合計２５Ｌ（リットル）の小流量にて窒素ガスを供給する状態とを切り替えることが出来るとともに、当該チャンバー内の圧力が外部に対して（−０．５ＫＰａ）〜（−０．３ＫＰａ）となる強排気状態と（−０．２ＫＰａ）〜（−０．１ＫＰａ）となる弱排気状態を切り替えることができる。これにより、冷却部１４０においてもアライメント部１３０とは独立してチャンバー内の雰囲気を清浄な窒素ガス雰囲気に置換することができる。
【００５１】
＜３．搬送室の構成＞
次に、搬送ロボット１５０を内蔵する搬送室１７０の構成について説明する。図５および図６は、それぞれ搬送室１７０の概略構成を示す側断面図および平面図である。既述したように、搬送ロボット１５０は鉛直方向に沿った軸を中心にして旋回動作を行うこと、、２つの搬送アーム１５１ａ，１５１ｂをそれぞれ独立して水平方向に直線的に進退移動させることおよび２つの搬送アーム１５１ａ，１５１ｂを同時に昇降移動させることが可能である。そして、搬送ロボット１５０は上記の各種動作を行って搬送アーム１５１ａ，１５１ｂをアライメント部１３０、加熱処理部１６０および冷却部１４０にアクセスさせることにより、これらの処理部に対して半導体ウェハーＷの受け渡しを行う。
【００５２】
搬送室１７０には、アライメント部１３０から半導体ウェハーＷを受け取るための開口１７１と、冷却部１４０に半導体ウェハーＷを渡すための開口１７２と、加熱処理部１６０との間で半導体ウェハーＷの受け渡しを行うための開口１７３とが形成されている。３つの開口１７１，１７２，１７３のそれぞれにはゲートバルブ１８３，１８４，１８５が設けられている。ゲートバルブ１８３，１８４，１８５が閉じることによって、搬送室１７０内が密閉空間となる。
【００５３】
搬送室１７０には、その内部に例えば窒素ガスなどの不活性ガスを供給するガス供給機構２７０と内部空間ガスを排出するためのガス排出機構３７０とが付設されている。ガス供給機構２７０は、２本の吹き出しチューブ２７１およびマスフローコントローラ２７２を備える。２本の吹き出しチューブ２７１は、搬送室１７０の底面を貫通し、その長手方向が鉛直方向に沿うように立設されている。また、２本の吹き出しチューブ２７１は、平面視で搬送室１７０の隅位置に設けられている。すなわち、平面視で搬送室１７０は多角形であり、２本の吹き出しチューブ２７１はその角のうち開口１７１，１７２の近傍の角の付近にそれぞれ立設されている。さらに、搬送ロボット１５０に保持される半導体ウェハーＷよりも吹き出しチューブ２７１の上端が上方となるように、２本の吹き出しチューブ２７１は立設されている。これら２本の吹き出しチューブ２７１の上端のそれぞれがガス吐出口となる。
【００５４】
吹き出しチューブ２７１の下端はガス配管２７３に連通接続されている。ガス配管２７３の基端部は装置外部に設けられた窒素ガス供給源２７４に連通接続されている。この窒素ガス供給源２７４は上述した窒素ガス供給源２３７と同じであっても良い。また、ガス配管２７３の経路途中にはマスフローコントローラ２７２が介設されている。マスフローコントローラ２７２は、ガス配管２７３を通過する窒素ガスの流量を計測して設定値に調整する機能を有する。従って、本実施形態の搬送室１７０においては、マスフローコントローラ２７２によって吹き出しチューブ２７１から供給される窒素ガスの流量が調整される。マスフローコントローラ２７２は、２本の吹き出しチューブ２７１から毎分合計８０Ｌ（リットル）の大流量にて窒素ガスが供給される状態と、毎分合計３０Ｌ（リットル）の小流量にて窒素ガスが供給される状態とを切り替える。
【００５５】
一方、ガス排出機構３７０は、ガス排出口３７１およびオートダンパー３７２を備える。搬送室１７０からガスを排出するためのガス排出口３７１は、搬送室１７０の底面に形成された開口である。ガス排出口３７１は開口１７３の近傍に形成されており、排気管３７３に連通接続されている。排気管３７３の基端部は基板処理装置１００が設置される工場の排気ユーティリティ３３７に連通接続されている。排気管３７３の経路途中にはオートダンパー３７２が介設されている。オートダンパー３７２はガス配管３７３を通過する気体の流量を調整する機能を有する。
【００５６】
このように本実施形態の搬送室１７０においては、オートダンパー３７２を介してガス排出口３７１と工場の排気ユーティリティ３３７とが連通接続され、真空ポンプを使用せずに工場排気ユーティリティ３３７を利用して搬送室１７０内の排気を行っている。そして、オートダンパー３７２は、搬送室１７０内の圧力が外部に対して（−０．５ＫＰａ）〜（−０．３ＫＰａ）となる強排気状態と、（−０．２ＫＰａ）〜（−０．１ＫＰａ）となる弱排気状態とを切り替える。
【００５７】
このような構成により、ゲートバルブ１８３，１８４，１８５を閉じて搬送室１７０内を密閉空間とするとともに、２本の吹き出しチューブ２７１から窒素ガスを供給してガス排出口３７１からガス排気を行うことにより、搬送室１７０内の雰囲気を清浄な窒素ガス雰囲気、つまりパーティクルの無い低酸素濃度雰囲気に置換することができる。
【００５８】
また、２本の吹き出しチューブ２７１を開口１７１，１７２の近傍に立設するとともに、ガス排出口３７１を開口１７３の近傍に形成している。すなわち、搬送室１７０の両端部に吹き出しチューブ２７１およびガス排出口３７１をそれぞれ配置しているため、上述したアライメントチャンバー１３１と同様に、窒素ガス供給流量の大小や排気の強弱に関わらず搬送室１７０内部の全域を水平方向に横断するように吹き出しチューブ２７１からガス排出口３７１に向けて窒素ガスが流れることとなる。このため、搬送室１７０の内部全域にわたってガス滞留部分が生じることなく効率良く窒素ガス雰囲気に置換されることとなる。
【００５９】
さらに、ガス吐出口たる吹き出しチューブ２７１の上端が搬送ロボット１５０に保持される半導体ウェハーＷよりも上方となるように構成されているため、吹き出しチューブ２７１から窒素ガスを大流量にて噴出したとしてもそのガスはそのまま搬送室１７０の天井に当たることとなり、底面近傍に滞留しているパーティクルを巻き上げることが防止される。
【００６０】
なお、搬送室１７０のガス供給機構２７０をアライメント部１３０のガス供給機構２３０のように構成しても良いし、逆にアライメント部１３０のガス供給機構２３０を搬送室１７０のガス供給機構２７０のようにマスフローコントローラを用いた構成としても良い。また、搬送室１７０のガス排出機構３７０をアライメント部１３０のガス排出機構３３０のように構成しても良いし、逆にアライメント部１３０のガス排出機構３３０を搬送室１７０のガス排出機構３７０のようにオートダンパーを用いた構成としても良い。
【００６１】
＜４．加熱処理部の構成＞
次に、加熱処理部１６０の構成について説明する。図７および図８は、加熱処理部１６０を示す側断面図である。この加熱処理部１６０において、半導体ウェハーＷ等の基板のフラッシュ加熱が行われる。
【００６２】
加熱処理部１６０は、透光板６１、底板６２および円筒形の側板６３（６４）からなり、その内部に半導体ウェハーＷを収容して加熱処理を行うためのチャンバー６５を備える。チャンバー６５の上部を構成する透光板６１は、例えば、石英等の光透過性を有する材料から構成されており、フラッシュランプ６９から出射された光を透過してチャンバー６５内に導くチャンバー窓として機能している。また、チャンバー６５を構成する底板６２には、後述するウェハ支持部材７３および加熱プレート７４からなる保持手段を貫通して半導体ウェハーＷをその下面から支持するための支持ピン７０が立設されている。
【００６３】
また、チャンバー６５を構成する側板６４には、半導体ウェハーＷの搬入および搬出を行うための開口部６６が形成されている。開口部６６は、軸６７を中心に回動するゲートバルブ６８により開閉可能となっている。半導体ウェハーＷは、開口部６６が開放された状態で、搬送ロボット１５０によりチャンバー６５内に搬入される。また、チャンバー６５内にて半導体ウェハーＷの熱処理が行われるときには、ゲートバルブ６８により開口部６６が閉鎖される。
【００６４】
チャンバー６５は光源５の下方に設けられている。光源５は、複数（本実施形態においては３０本）のフラッシュランプ６９と、リフレクタ７１とを内蔵する。複数のフラッシュランプ６９は、それぞれが長尺の円筒形状を有する棒状ランプであり、それぞれの長手方向が水平方向に沿うようにして互いに平行に列設されている。リフレクタ７１は、複数のフラッシュランプ６９の上方にそれらの全体を被うように配設されている。
【００６５】
キセノンフラッシュランプ６９は、その内部にキセノンガスが封入されその両端部にコンデンサーに接続された陽極および陰極が配設されたガラス管と、該ガラス管の外局部に巻回されたトリガー電極とを備える。キセノンガスは電気的には絶縁体であることから、通常の状態ではガラス管内に電気は流れない。しかしながら、トリガー電極に高電圧を印加して絶縁を破壊した場合には、コンデンサーに蓄えられた電気がガラス管内に瞬時に流れ、そのときのジュール熱でキセノンガスが加熱されて光が放出される。このキセノンフラッシュランプ６９においては、予め蓄えられていた静電エネルギーが０．１ミリセカンドないし１０ミリセカンドという極めて短い光パルスに変換されることから、連続点灯の光源に比べて極めて強い光を照射し得るという特徴を有する。なお、キセノンフラッシュランプ６９に代えて、他の希ガスを封入したフラッシュランプ、例えばクリプトンフラッシュランプを使用するようにしても良い。
【００６６】
光源５と透光板６１との間には、光拡散板７２が配設されている。この光拡散板７２は、光透過材料としての石英ガラスの表面に光拡散加工を施したものが使用される。なお、光拡散板７２を使用しないかわりに、透光板６１に光拡散のための表面加工を施すようにしても良い。
【００６７】
チャンバー６５内には、加熱プレート７４と半導体ウェハーＷを保持するウェハ支持部材（サセプタ）７３とが設けられている。ウェハ支持部材７３は加熱プレート７４の上面に設置されている。また、ウェハ支持部材７３の表面には、半導体ウェハーＷの位置ずれ防止ピン７５が付設されている。
【００６８】
加熱プレート７４は、半導体ウェハーＷを予備加熱（アシスト加熱）するためのものである。この加熱プレート７４は、窒化アルミニウムにて構成され、その内部にヒータと該ヒータを制御するためのセンサとを収納した構成を有する。一方、ウェハ支持部材７３は、加熱プレート７４からの熱エネルギーを拡散して半導体ウェハーＷを均一に予備加熱するためのものである。このウェハ支持部材７３の材質としては、高純度セラミックスや石英等が採用される。なお、ウェハ支持部材７３を加熱プレート７４と同様に、窒化アルミニウムにて構成するようにしても良い。
【００６９】
ウェハ支持部材７３および加熱プレート７４は、モータ４０の駆動により、図７に示す半導体ウェハーＷの搬入・搬出位置と図８に示す半導体ウェハーＷの熱処理位置との間を昇降する構成となっている。
【００７０】
すなわち、加熱プレート７４は、筒状体４１を介して移動板４２に連結されている。この移動板４２は、チャンバー６５の底板６２に釣支されたガイド部材４３により案内されて昇降可能となっている。また、ガイド部材４３の下端部には、固定板４４が固定されており、この固定板４４の中央部にはボールネジ４５を回転駆動するモータ４０が配設されている。そして、このボールネジ４５は、移動板４２と連結部材４６、４７を介して連結されたナット４８と螺合している。このため、ウェハ支持部材７３および加熱プレート７４は、モータ４０の駆動により、図７に示す半導体ウェハーＷの搬入・搬出位置と図８に示す半導体ウェハーＷの熱処理位置との間を昇降することができる。
【００７１】
図７に示す半導体ウェハーＷの搬入・搬出位置は、搬送ロボット１５０を使用して開口部６６から搬入した半導体ウェハーＷを支持ピン７０上に載置し、あるいは、支持ピン７０上に載置された半導体ウェハーＷを開口部６６から搬出することができるように、ウェハ支持部材７３および加熱プレート７４が下降した位置である。一方、図８に示す半導体ウェハーＷの熱処理位置は、半導体ウェハーＷに対して熱処理を行うために、ウェハ支持部材７３および加熱プレート７４が支持ピン７０の上端より上方に上昇した位置である。
【００７２】
半導体ウェハーＷを支持するウェハ支持部材７３および加熱プレート７４が熱処理位置に上昇した状態においては、それらに保持された半導体ウェハーＷと光源５との間に透光板６１が位置することとなる。なお、このときのウェハ支持部材７３と光源５との間の距離についてはモータ４０の回転量を制御することにより任意の値に調整することが可能となっている。
【００７３】
また、チャンバー６５の底板６２と移動板４２との間には筒状体４１の周囲を取り囲むようにしてチャンバー６５を気密状体に維持するための伸縮自在の蛇腹７７が配設されている。ウェハ支持部材７３および加熱プレート７４が熱処理位置まで上昇したときには蛇腹７７が収縮し、ウェハ支持部材７３および加熱プレート７４が搬入・搬出位置まで下降したときには蛇腹７７が伸長してチャンバー６５内の雰囲気と外部雰囲気とを遮断する。
【００７４】
チャンバー６５における開口部６６と反対側の側板６３には、開閉弁８０に連通接続された導入路７８が形成されている。この導入路７８は、チャンバー６５内に例えば窒素ガス等の不活性ガスを導入するためのものである。一方、側板６４における開口部６６には、開閉弁８１に連通接続された排出路７９が形成されている。この排出路７９は、チャンバー６５内の気体を排出するためのものであり、開閉弁８１を介して工場排気ユーティリティ３３７と接続されている。従って、開閉弁８０および開閉弁８１を開放することによりチャンバー６５内を窒素ガス雰囲気とすることができる。
【００７５】
＜５．基板処理装置の動作＞
次に、本発明にかかる基板処理装置１００の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。ここでは、基板処理装置１００全体におけるウェハーフローについて説明した後、装置内の雰囲気管理について説明する。
【００７６】
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部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、アライメント部１３０に載置する。
【００７７】
アライメント部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が加熱処理部１６０を向くように旋回する。
【００７８】
搬送ロボット１５０が加熱処理部１６０に向くと、下側の搬送アーム１５１ｂが加熱処理部１６０から先行する処理済みの半導体ウェハー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を加熱処理部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。
【００７９】
次に、搬送ロボット１５０は冷却部１４０に向くように旋回し、下側の搬送アーム１５１ｂが処理済の半導体ウェハーＷを冷却部１４０内に載置する。冷却部１４０にて冷却された半導体ウェハーＷは受渡ロボット１２０によりキャリア９１へと返却される。
【００８０】
加熱処理部１６０での熱処理動作について簡単に説明しておく。加熱処理部１６０においては、ウェハ支持部材７３および加熱プレート７４が図７に示す半導体ウェハーＷの搬入・搬出位置に配置された状態にて、搬送ロボット１５０により開口部６６を介して半導体ウェハーＷが搬入され、支持ピン７０上に載置される。半導体ウェハーＷの搬入が完了すれば、開口部６６がゲートバルブ６８により閉鎖される。しかる後、ウェハ支持部材７３および加熱プレート７４がモータ４０の駆動により図８に示す半導体ウェハーＷの熱処理位置まで上昇し、半導体ウェハーＷを水平姿勢にて保持する。なお、予め開閉弁８０および開閉弁８１が開放されてチャンバー６５内は窒素ガス雰囲気とされている。
【００８１】
ウェハ支持部材７３および加熱プレート７４は、加熱プレート７４に内蔵されたヒータの作用により予め所定温度に加熱されている。このため、ウェハ支持部材７３および加熱プレート７４が半導体ウェハーＷの熱処理位置まで上昇した状態においては、半導体ウェハーＷが加熱状態にあるウェハ支持部材７３と接触することにより予備加熱され、半導体ウェハーＷの温度が次第に上昇する。
【００８２】
この状態においては、半導体ウェハーＷはウェハ支持部材７３を介して継続して加熱される。そして、半導体ウェハーＷの温度上昇時には、図示しない加熱プレート７４内部の温度センサにより、半導体ウェハーＷの表面温度が予備加熱温度Ｔ１になるように加熱プレート７４の内部温度をモニタし、設定温度に到達したか否かを常に監視する。
【００８３】
なお、この予備加熱温度Ｔ１は、例えば２００℃ないし６００℃程度の温度である。半導体ウェハーＷをこの程度の予備加熱温度Ｔ１まで加熱したとしても、半導体ウェハーＷに打ち込まれたイオンが拡散してしまうことはない。
【００８４】
やがて、半導体ウェハーＷの表面温度が予備加熱温度Ｔ１に到達すると、フラッシュランプ６９を点灯してフラッシュ加熱を行う。このフラッシュ加熱工程におけるフラッシュランプ６９の点灯時間は、０．１ミリセカンドないし１０ミリセカンド程度の時間である。このように、フラッシュランプ６９においては、予め蓄えられていた静電エネルギーがこのように極めて短い光パルスに変換されることから、極めて強い閃光が照射されることになる。
【００８５】
このようなフラッシュ加熱により、半導体ウェハーＷの表面温度は瞬間的に温度Ｔ２に到達する。この温度Ｔ２は、１０００℃ないし１１００℃程度の半導体ウェハーＷのイオン活性化処理に必要な温度である。半導体ウェハーＷの表面がこのような処理温度Ｔ２にまで昇温されることにより、半導体ウェハーＷ中に打ち込まれたイオンが活性化される。
【００８６】
このとき、半導体ウェハーＷの表面温度が０．１ミリセカンドないし１０ミリセカンド程度の極めて短い時間で処理温度Ｔ２まで昇温されることから、半導体ウェハーＷ中のイオン活性化は短時間で完了する。従って、半導体ウェハーＷに打ち込まれたイオンが拡散することはなく、半導体ウェハーＷに打ち込まれたイオンのプロファイルがなまるという現象の発生を防止することが可能となる。なお、イオン活性化に必要な時間はイオンの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イオン活性化は完了する。
【００８７】
また、フラッシュランプ６９を点灯して半導体ウェハーＷを加熱する前に、加熱プレート７４を使用して半導体ウェハーＷの表面温度を２００℃ないし６００℃程度の予備加熱温度Ｔ１まで加熱していることから、フラッシュランプ６９により半導体ウェハーＷを１０００℃ないし１１００℃程度の処理温度Ｔ２まで速やかに昇温させることが可能となる。
【００８８】
フラッシュ加熱工程が終了した後に、ウェハ支持部材７３および加熱プレート７４がモータ４０の駆動により図７に示す半導体ウェハーＷの搬入・搬出位置まで下降するとともに、ゲートバルブ６８により閉鎖されていた開口部６６が解放される。そして、支持ピン７０上に載置された半導体ウェハーＷが搬送ロボット１５０により搬出される。以上のようにして、一連の熱処理動作が完了する。
【００８９】
次に、基板処理装置１００における雰囲気管理について説明する。ここでは、特にアライメント部１３０の雰囲気管理ついて説明する。図９は、初期パージの手順を示すフローチャートである。「初期パージ」とは、装置立ち上げ時やメンテナンス完了後に大気雰囲気となっているチャンバー内を窒素ガスを導入して低酸素濃度雰囲気に置換する工程である。
【００９０】
まず、アライメントチャンバー１３１に付設された全ゲートバルブ、つまりゲートバルブ１８１，１８３を閉鎖してアライメントチャンバー１３１内を密閉空間とする（ステップＳ１）。初期パージの場合、この時点では未だアライメントチャンバー１３１内は大気雰囲気である。
【００９１】
次に、コントローラ１０１がエアーバルブ２３４を開放して２本の吹き出しチューブ２３１からアライメントチャンバー１３１内に毎分合計６０Ｌの大流量にて窒素ガスを供給するとともに、エアーバルブ３３４を開放してアライメントチャンバー１３１内の圧力が外部に対して（−０．５ＫＰａ）〜（−０．３ＫＰａ）となる強排気状態とする（ステップＳ２）。これにより、アライメントチャンバー１３１内の全域にわたって吹き出しチューブ２３１からガス排出口３３１に向けた窒素ガス流が形成され、アライメントチャンバー１３１内の大気雰囲気が窒素ガス雰囲気に置換される。
【００９２】
ここで、アライメントチャンバー１３１の内容積は概ね１２Ｌ〜１５Ｌである。従って、吹き出しチューブ２３１からは毎分アライメントチャンバー１３１の内容積の４倍以上５倍以下の流量にて窒素ガスが供給されることとなる。このような大流量にて窒素ガスを供給するとともに強排気状態とすると、アライメントチャンバー１３１内の雰囲気置換が迅速に進行する。
【００９３】
本実施形態では、アライメントチャンバー１３１内の酸素濃度が１０ｐｐｍ以下となるを目標にして雰囲気置換を行っている。本発明者等の実験によれば吹き出しチューブ２３１から毎分アライメントチャンバー１３１の内容積の４倍以上５倍以下の流量にて窒素ガスを供給するとともに強排気状態とした場合には、エアーバルブ２３４およびエアーバルブ３３４を開放してから約２分でアライメントチャンバー１３１内の酸素濃度が１０ｐｐｍ以下に到達することが判明した。このため、コントローラ１０１のタイマ１０４の計時によって窒素ガス大流量および強排気状態としてから（つまりエアーバルブ２３４およびエアーバルブ３３４を開放してから）２分が経過するまでその状態を継続する（ステップＳ３）。
【００９４】
そして、窒素ガス大流量および強排気状態を開始してから２分が経過した時点でステップＳ４に進み、コントローラ１０１がエアーバルブ２３４を閉鎖して２本の吹き出しチューブ２３１からアライメントチャンバー１３１内に毎分合計１５Ｌの小流量にて窒素ガスを供給するとともに、エアーバルブ３３４を閉鎖してアライメントチャンバー１３１内の圧力が外部に対して（−０．２ＫＰａ）〜（−０．１ＫＰａ）となる弱排気状態とする。一旦アライメントチャンバー１３１内の酸素濃度が１０ｐｐｍ以下にまで到達した後は、ゲートバルブ１８１，１８３を開放しない限り窒素ガス小流量および弱排気状態としてもアライメントチャンバー１３１内の低酸素濃度雰囲気は維持される。
【００９５】
また、図１０は、搬送中パージの手順を示すフローチャートである。「搬送中パージ」とは基板処理装置１００の稼働中において半導体ウェハーＷを搬送するときにチャンバー内を低酸素濃度雰囲気に維持する工程である。
【００９６】
上述の如く、ゲートバルブ１８１，１８３が閉鎖され、アライメントチャンバー１３１内の酸素濃度が１０ｐｐｍ以下のときにはエアーバルブ２３４およびエアーバルブ３３４を閉鎖して窒素ガス小流量および弱排気状態としている（ステップＳ１１）。インデクサ部１１０からアライメント部１３０に半導体ウェハーＷを搬送するときには、まずインデクサ部１１０側のゲートバルブ１８１が開放される（ステップＳ１２）。それとほぼ同時に、コントローラ１０１がエアーバルブ２３４を開放して２本の吹き出しチューブ２３１からアライメントチャンバー１３１内に毎分合計６０Ｌの大流量にて窒素ガスを供給する（ステップＳ１３）。なお、エアーバルブ３３４については閉鎖されたままであり、弱排気状態が継続される。すなわち、ゲートバルブ１８１が開放されているときには、窒素ガス大流量および弱排気状態とされており、大流量にて供給された窒素ガスはガス排出口３３１から排気されるだけでなく開口１３６からも吹き出すこととなる。これにより、インデクサ部１１０からアライメントチャンバー１３１への大気流入がある程度抑制される。しかしながら、ゲートバルブ１８１を開放しながらインデクサ部１１０からの大気流入を完全に防ぐことは不可能であり、アライメントチャンバー１３１内の酸素濃度は最大７％程度まで上昇する。
【００９７】
次に、受渡ロボット１２０が半導体ウェハーＷをアライメント部１３０に搬入してウェハーステージ１３３上に載置する（ステップＳ１４）。続いて、受渡ロボット１２０がアライメントチャンバー１３１から退出した後、インデクサ部１１０側のゲートバルブ１８１が閉鎖される（ステップＳ１５）。これにより、アライメントチャンバー１３１内は再び密閉空間となる。
【００９８】
そして、毎分６０Ｌの大流量の窒素ガス供給を継続するとともに、コントローラ１０１がエアーバルブ３３４を開放してアライメントチャンバー１３１内の圧力が外部に対して（−０．５ＫＰａ）〜（−０．３ＫＰａ）となる強排気状態とする（ステップＳ１６）。これにより、吹き出しチューブ２３１からは毎分アライメントチャンバー１３１の内容積の４倍以上５倍以下の流量にて窒素ガスが供給されることとなり、アライメントチャンバー１３１内の全域にわたって吹き出しチューブ２３１からガス排出口３３１に向けた窒素ガス流が形成され、一旦上昇した酸素濃度が再度低下する。
【００９９】
ゲートバルブ１８１を開放したときにある程度酸素濃度が上昇してもアライメントチャンバー１３１内が完全に大気雰囲気になるわけではないため、吹き出しチューブ２３１から毎分アライメントチャンバー１３１の内容積の４倍以上５倍以下の流量にて窒素ガスを供給するとともに強排気状態とすれば、エアーバルブ２３４およびエアーバルブ３３４を開放してから約１分でアライメントチャンバー１３１内が酸素濃度１０ｐｐｍ以下となる低酸素濃度雰囲気が回復する。このため、コントローラ１０１のタイマ１０４の計時によって窒素ガス大流量および強排気状態としてから（つまりエアーバルブ３３４を開放してから）１分が経過するまでその状態を継続する（ステップＳ１７）。
【０１００】
そして、窒素ガス大流量および強排気状態を開始してから１分が経過した時点でステップＳ１８に進み、コントローラ１０１がエアーバルブ２３４を閉鎖して２本の吹き出しチューブ２３１からアライメントチャンバー１３１内に毎分合計１５Ｌの小流量にて窒素ガスを供給するとともに、エアーバルブ３３４を閉鎖してアライメントチャンバー１３１内の圧力が外部に対して（−０．２ＫＰａ）〜（−０．１ＫＰａ）となる弱排気状態とする。上述したように、アライメントチャンバー１３１内の酸素濃度が１０ｐｐｍ以下にまで到達した後は、ゲートバルブ１８１，１８３を開放しない限り窒素ガス小流量および弱排気状態としてもアライメントチャンバー１３１内の低酸素濃度雰囲気は維持される。なお、このような「搬送中パージ」はインデクサ部１１０とアライメント部１３０または冷却部１４０との間で半導体ウェハーＷを受け渡すときの手順であって、搬送室１７０とアライメント部１３０または冷却部１４０との間で半導体ウェハーＷを受け渡すときには両チャンバー内がいずれも低酸素濃度雰囲気とされているため、窒素ガス小流量および弱排気状態のままゲートバルブを開放してウェハー受け渡しを行う。
【０１０１】
以上のように、アライメントチャンバー１３１内に窒素ガスを供給して低酸素濃度雰囲気に置換するときに、吹き出しチューブ２３１から毎分アライメントチャンバー１３１の内容積の４倍以上５倍以下の大流量にて窒素ガスを供給するとともに強排気状態とすれば約２分程度の短時間にてアライメントチャンバー１３１内を酸素濃度が１０ｐｐｍ以下の低酸素濃度雰囲気に置換することができる。なお、毎分の窒素ガス供給量をアライメントチャンバー１３１の内容積の４倍以上５倍以下としているのは、４倍未満だと長時間を要することとなり、また５倍を超えると供給量が過大となってアライメントチャンバー１３１内の風圧が高まり部品等に大きな負荷を与えることとなるためである。
【０１０２】
また、アライメントチャンバー１３１からのガス排気には真空ポンプを使用せずに工場の排気ユーティリティ３３７を利用しているため、装置構成を安価なものとすることができ、しかもアライメントチャンバー１３１内の部品等も耐圧構造とする必要がない。
【０１０３】
そして、アライメントチャンバー１３１内の酸素濃度が１０ｐｐｍ以下にまで到達した後は、吹き出しチューブ２３１から毎分アライメントチャンバー１３１の内容積の４倍未満の小流量にて窒素ガスを供給するとともに弱排気状態とすることにより、アライメントチャンバー１３１内の低酸素濃度雰囲気を維持しつつ窒素ガスの消費量を抑制している。
【０１０４】
このような雰囲気管理は冷却部１４０においても全く同様に行われる。すなわち、冷却部１４０のチャンバー内に窒素ガスを供給して低酸素濃度雰囲気に置換するときに、毎分チャンバー内容積の４倍以上５倍以下の大流量にて窒素ガスを供給するとともに強排気状態としている。このようにすることによって、雰囲気置換を開始してから約２分程度の短時間にてチャンバー内を酸素濃度が１０ｐｐｍ以下の低酸素濃度雰囲気に置換することができる。そして、チャンバー１３１内の酸素濃度が１０ｐｐｍ以下にまで到達した後は、毎分チャンバー内容積の４倍未満の小流量にて窒素ガスを供給するとともに弱排気状態とすることにより、チャンバー内の低酸素濃度雰囲気を維持しつつ窒素ガスの消費量を抑制している。
【０１０５】
また、搬送室１７０の雰囲気管理については、窒素ガス大流量および強排気状態として雰囲気置換を行って室内酸素濃度が１０ｐｐｍ以下となった後に窒素ガス小流量および弱排気状態に切り替える手順は上記と同じであるが、搬送室１７０の内容積は１６５Ｌと比較的大きい。一方、搬送室１７０の吹き出しチューブ２７１から大流量にて窒素ガスを供給するときには毎分合計８０Ｌの流量である。このため、雰囲気置換を開始してから搬送室１７０内の酸素濃度が１０ｐｐｍ以下に到達するまでに約２０分程度を要する。搬送室１７０においても吹き出しチューブ２７１から毎分約８００Ｌの流量にて窒素ガスを供給するとともに強排気状態とすれば約２分程度の短時間にて搬送室１７０内を酸素濃度が１０ｐｐｍ以下の低酸素濃度雰囲気に置換することができる。但し、毎分約８００Ｌという相当な大流量にて窒素ガスを供給する場合には、ガス配管やマスフローメーターをそれに対応したものにするとともに搬送ロボット１５０も大きな風圧に耐えられる構造のものにする必要がある。
【０１０６】
一方、加熱処理部１６０においても、チャンバー６５内に毎分約４０Ｌの大流量にて窒素ガスを供給することと毎分約３０Ｌの小流量にて窒素ガスを供給することとが切り替えて行われる。但し、加熱処理部１６０では熱処理プロセスに応じたガス供給がなされるため上記とは異なる雰囲気管理となる。
【０１０７】
また、上述した通り、各部のチャンバー内の酸素濃度が１０ｐｐｍ以下に到達した後は窒素ガス小流量および弱排気状態としており、それぞれのチャンバーへの窒素ガス供給量はアライメント部１３０が毎分１５Ｌ、冷却部１４０が毎分２５Ｌ、搬送室１７０が毎分３０Ｌ、加熱処理部１６０が毎分３０Ｌである。半導体ウェハーＷに対する搬送を含む定常処理を行っているときに、各部のチャンバーへの窒素ガス供給量をこのように調整するとともに工場排気ユーティリティ３３７を使用した弱排気状態とすると、いずれのチャンバーも外部に対して（−０．１５ＫＰａ）までの微負圧となり、ＮＨ3やＮ2Ｏ等のガスが外部にリークするおそれがない。
【０１０８】
さらに、各部のチャンバーへの窒素ガス供給量を上記のように調整するとともに工場排気ユーティリティ３３７を使用した弱排気状態とすると、各部のチャンバー間の差圧が０．１ＫＰａ以下と十分に小さくすることができ、特別な圧力調整機構にて圧調整を行うことなくそのままチャンバー間のゲートバルブを開放しても差圧による気体移動に起因したパーティクルの舞い上がりを防止することができる。
【０１０９】
＜６．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明は上記の例に限定されるものではない。例えば、上記各実施形態においては光源５に３０本のフラッシュランプ６９を備えるようにしていたが、これに限定されずフラッシュランプ６９の本数は任意のものとすることができる。
【０１１０】
また、光源５にフラッシュランプ６９に代えて他の種類のランプ（例えばハロゲンランプ）を備え、当該ランプからの光照射によって半導体ウェハーＷの加熱を行う熱処理装置であっても本発明に係る技術を適用することができる。さらに、ＣＶＤ装置等の他の枚葉式熱処理装置にも本発明に係る技術を適用することができる。
【０１１１】
また、上記実施の形態では、基板収容部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。
【０１１２】
また、上記実施形態においては、アライメント部１３０および冷却部１４０の双方にて毎分チャンバー内容積の４倍以上５倍以下の大流量にて窒素ガスを供給するとともに強排気状態としていたが、いずれか一方にて当該給排気を行うようにしても良い。
【０１１３】
また、上記実施形態においては、半導体ウェハーに光を照射してイオン活性化処理を行うようにしていたが、本発明にかかる基板処理装置による処理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い。例えば、窒化シリコン膜や多結晶シリコン膜等の種々のシリコン膜が形成されたガラス基板に対して本発明にかかる基板処理装置による処理を行っても良い。一例として、ＣＶＤ法によりガラス基板上に形成した多結晶シリコン膜にシリコンをイオン注入して非晶質化した非晶質シリコン膜を形成し、さらにその上に反射防止膜となる酸化シリコン膜を形成する。この状態で、本発明にかかる基板処理装置により非晶質のシリコン膜の全面に光照射を行い、非晶質のシリコン膜が多結晶化した多結晶シリコン膜を形成することもできる。
【０１１４】
また、ガラス基板上に下地酸化シリコン膜、アモルファスシリコンを結晶化したポリシリコン膜を形成し、そのポリシリコン膜にリンやボロン等の不純物をドーピングした構造のＴＦＴ基板に対して本発明にかかる基板処理装置により光照射を行い、ドーピング工程で打ち込まれた不純物の活性化を行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明にかかる基板処理装置を示す平面図である。
【図２】本発明にかかる基板処理装置を示す正面図である。
【図３】図１の基板処理装置のアライメント部の概略構成を示す側断面図である。
【図４】図１の基板処理装置のアライメント部の概略構成を示す斜視図である。
【図５】図１の基板処理装置の搬送室の概略構成を示す側断面図である。
【図６】図１の基板処理装置の搬送室の概略構成を示す平面図である。
【図７】図１の基板処理装置の加熱処理部を示す側断面図である。
【図８】図１の基板処理装置の加熱処理部を示す側断面図である。
【図９】初期パージの手順を示すフローチャートである。
【図１０】搬送中パージの手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１６】
５  光源
６５  チャンバー
６９  フラッシュランプ
１００  基板処理装置
１１０  インデクサ部
１３０  アライメント部
１３１  アライメントチャンバー
１４０  冷却部
１５０  搬送ロボット
１６０  加熱処理部
１７０  搬送室
１８１，１８２，１８３，１８４，１８５  ゲートバルブ
２３０，２７０  ガス供給機構
２３１，２７１  吹き出しチューブ
２３２，３３２  小流量ニードルバルブ
２３３，３３３  大流量ニードルバルブ
２３４，３３４  エアーバルブ
２３５，３３５  マスフローメーター
２７２  マスフローコントローラ
３３０，３７０  ガス排出機構
３３１，３７１  ガス排出口
３７２  オートダンパー
３３７  排気ユーティリティ
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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【図１０】
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