(57)【要約】【課題】大気搬送室内にて被処理体を効率的に冷却することが可能なクーリング機構である。【解決手段】  ダウンフロー２８が形成されている大気搬送室６に設けられた被処理体Ｗのクーリング機構において、上下方向に複数段に亘って設けられた複数の支持台５４と、各支持台に設けられて被処理体の裏面と接して被処理体を支持する複数の支持ピン５６と、支持台に、該支持台の下段に位置する支持台に支持された被処理体をダウンフロー２８により冷却するために設けられた導風板５８とを備える。この導風板によりダウンフローを下段に支持されている被処理体に案内することにより、大気搬送室内にて被処理体を効率的に冷却することができる。【選択図】図５
2013258389.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダウンフローが形成されている大気搬送室に設けられた被処理体のクーリング機構において、
上下方向に複数段に亘って設けられた複数の支持台と、
前記各支持台に設けられて前記被処理体の裏面と接して前記被処理体を支持する複数の支持ピンと、
前記支持台に、該支持台の下段に位置する支持台に支持された前記被処理体を前記ダウンフローにより冷却するために設けられた導風板と、
を備えたことを特徴とするクーリング機構。
【請求項２】
前記導風板は、前記被処理体の面内方向へ前記ダウンフローを導くために傾斜された状態で前記支持台に支持アームを介して取り付けられていることを特徴とする請求項１記載のクーリング機構。
【請求項３】
前記導風板は、上下方向に重ならないように上下方向から見て水平方向へ設置位置を異ならせて設けられていることを特徴とする請求項２記載のクーリング機構。
【請求項４】
前記支持台には、前記被処理体の中央部に対応させて冷却手段として熱伝導性が良好な金属材料よりなる熱交換促進凸部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のクーリング機構。
【請求項５】
前記支持ピンは、前記熱交換促進凸部の上面に設けられていることを特徴とする請求項４記載のクーリング機構。
【請求項６】
大気搬送室に設けられた被処理体のクーリング機構において、
上下方向に複数段に亘って設けられた複数の支持台と、
前記各支持台に設けられて前記被処理体の裏面と接して前記被処理体を支持する複数の支持ピンと、
前記被処理体の中央部を冷却するための冷却手段と、
を備えたことを特徴とするクーリング機構。
【請求項７】
前記冷却手段は、前記被処理体の中央部に対応させて冷却気体を吹き付ける冷却気体射出部を有することを特徴とする請求項６記載のクーリング機構。
【請求項８】
前記冷却手段は、上面が平面状になされて前記被処理体の裏面に接近された中央冷却面を有することを特徴とする請求項６記載のクーリング機構。
【請求項９】
前記冷却手段は、前記被処理体の中央部に対応させて配置されて、上面が前記中央冷却面として形成されている熱伝導性が良好な金属材料よりなる熱交換促進凸部を有することを特徴とする請求項８記載のクーリング機構。
【請求項１０】
前記冷却手段は、前記支持台自体が周辺部から中央部に行くに従って次第に厚くなって傾斜面になると共に、中央が前記中央冷却面となるように構成されていることを特徴とする請求項８記載のクーリング機構。
【請求項１１】
前記大気搬送室にはダウンフローが形成されており、前記支持台には、該支持台の下段に位置する支持台に支持された前記被処理体を前記ダウンフローにより冷却するための導風板が設けられていることを特徴とする請求項６乃至１０のいずれか一項に記載のクーリング機構。
【請求項１２】
ダウンフローが形成されている大気搬送室に設けられた被処理体のクーリング機構において、
上下方向に複数段に亘って設けられた複数の支持台と、
前記各支持台に設けられて前記被処理体の裏面と接して前記被処理体を支持する複数の支持ピンと、
前記支持台に支持された前記被処理体の側部から冷却気体を放出して前記被処理体の面に沿って前記冷却気体を流す側部冷却手段と、
を備えたことを特徴とするクーリング機構。
【請求項１３】
前記側部冷却手段は、
前記冷却気体を流す冷却気体通路と、
前記冷却気体通路の出口側に設けられて前記被処理体の側方に位置された気体出口部と、
有することを特徴とする請求項１２に記載のクーリング機構。
【請求項１４】
前記冷却気体通路は、上下に延びていると共に上端が前記ダウンフローを取り込む取込口として形成されており、前記ダウンフローを前記冷却気体として用いることを特徴とする請求項１３記載のクーリング機構。
【請求項１５】
前記気体出口部は、前記被処理体に対応させて横方向に延びるように形成された複数の気体放出口を有しており、各気体放出口を仕切るように前記冷却気体通路内に沿って延びる複数の案内仕切板が設けられていることを特徴とする請求項１４記載のクーリング機構。
【請求項１６】
前記案内仕切板は、垂直部分と曲面部分と水平部分とにより形成されていることを特徴とする請求項１５記載のクーリング機構。
【請求項１７】
前記気体放出口の開口面積は、前記気体放出口からの前記冷却気体の流速が同一になるように設定されていることを特徴とする請求項１５又は１６記載のクーリング機構。
【請求項１８】
前記冷却気体の流速は、０．３〜１．５ｍ／ｓｅｃの範囲内であることを特徴とする請求項１７記載のクーリング機構。
【請求項１９】
前記各気体放出口の高さ位置は、上下方向に複数段に亘って支持された前記被処理体間に位置するように設定されていることを特徴とする請求項１５乃至１８のいずれか一項に記載のクーリング機構。
【請求項２０】
前記冷却気体通路は、不活性ガスを流す通路であることを特徴とする請求項１２記載のクーリング機構。
【請求項２１】
被処理体に対して所定の処理を行う処理システムにおいて、
横長になされた大気圧雰囲気の大気搬送室と、
前記大気搬送室に連結されて大気圧雰囲気で前記処理を行う複数の処理室と、
前記被処理体を冷却するための請求項１乃至２０のいずれか一項に記載のクーリング機構と、
前記処理室と前記クーリング機構との間で前記被処理体を搬送する搬送機構と、
を備えたことを特徴とする処理システム。
【請求項２２】
前記搬送機構は、高温の前記被処理体を保持する高温用ピックと、低温の前記被処理体を保持する低温用ピックとを有することを特徴とする請求項２１記載の処理システム。
【請求項２３】
前記ピックには、前記被処理体の有無を検出するための検出センサが設けられていることを特徴とする請求項２２記載の処理システム。
【請求項２４】
前記検出センサは、発光素子と受光素子とを有し、前記発光素子の光軸は、前記被処理体の平面を通過すると共に平面方向に対して僅かに傾斜するように設定されていることを特徴とする請求項２３記載の処理システム。
【請求項２５】
前記大気搬送室には、清浄気体のダウンフローが形成されていることを特徴とする請求項２１乃至２４のいずれか一項に記載の処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の被処理体を冷却するクーリング機構及びこれを用いた処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体デバイスを製造するには、半導体ウエハに対して成膜処理、酸化拡散処理、改質処理、エッチング処理、アニール処理等の各種の処理が繰り返し行われる。そして、上記各種の処理を効率的に行うために、例えば特許文献１等に開示されているような、いわゆるクラスターツール型の処理システムが知られている。この処理システムでは、真空雰囲気になされた共通搬送室に対して複数の枚葉式の処理室を連結し、この共通搬送室を介して半導体ウエハを各処理室に向けて搬送しながら順次必要な処理を行うようになっている。
【０００３】
この場合、上記共通搬送室には、真空雰囲気状態と大気圧雰囲気状態とを選択的に実現できる１個又は複数個の小容量のロードロック装置が連結されている。そして、真空雰囲気の上記共通搬送室と略大気圧の外部との間で半導体ウエハを搬入、搬出させるために、上記ロードロック装置内を真空雰囲気状態、或いは大気圧雰囲気状態に選択的に設定することにより、上記共通搬送室内の真空雰囲気を破ることなく、半導体ウエハの搬入及び搬出操作を行うようになっている。ここで、上記ロードロック装置には、上記処理室における各種の熱処理により高温状態になっている半導体ウエハを安全な温度、例えば１００℃程度まで冷却するための冷却機構、例えば冷却プレート等を有しており、半導体ウエハを１００℃以下に冷却した後に外部に取り出すようになっている。
【０００４】
またその他には、上記半導体ウエハを冷却する手法としては、大気圧雰囲気の搬送室に形成したダウンフローを用いて冷却したり（特許文献２等）、大気圧雰囲気の搬送室に冷却ステーションを設けたりすることも提案されている（特許文献３等）。更には、半導体ウエハの冷却機構としては、冷却配管を配設したコールドプレートを設けた提案（特許文献４）やクーリングプレートの中央部に凸状の吸着部を設けてウエハの特に中央部を効率的に冷却するようにした提案（特許文献５）もなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−０２７３７８号公報
【特許文献２】特開２００６−２５３６８３号公報
【特許文献３】特表２００５−５１８６５５号公報
【特許文献４】特開２００２−０５７０９２号公報
【特許文献５】特開平１１−３３０２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、最近にあっては、処理システムの簡略化のために半導体ウエハを真空雰囲気中ではなく、大気圧雰囲気中で処理する処理室のみを集合させた処理システムが提案されている。尚、本明細書中で「大気圧雰囲気」とは正確に大気の圧力を指すものではなく、減圧された真空雰囲気に対立する用語であり、実際には大気圧に対して±０．０１Ｔｏｒｒ程度の圧力範囲を「大気圧雰囲気」と称する。このような大気圧雰囲気中で処理される処理としては、例えばアニール処理、酸化拡散処理、改質処理当が対応する。
【０００７】
上述したような大気圧雰囲気で熱処理する場合には、真空雰囲気状態と大気圧雰囲気状態とを選択的に実現する上記ロードロック装置は不要となり、処理室を大気圧雰囲気の搬送室に直に連結することが可能となる。この場合、ウエハをハンドリング温度まで冷却するために上記ロードロック装置に設けられていた冷却機構を別途独立させて設ける必要があるが、上述した特許文献２〜４に示すような冷却機構は複雑な構成であり、より簡単な構造の冷却機構が求められている。
【０００８】
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明は、大気搬送室内にて被処理体を効率的に冷却することが可能なクーリング機構及びこれを用いた処理システムである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、ダウンフローが形成されている大気搬送室に設けられた被処理体のクーリング機構において、上下方向に複数段に亘って設けられた複数の支持台と、前記各支持台に設けられて前記被処理体の裏面と接して前記被処理体を支持する複数の支持ピンと、前記支持台に、該支持台の下段に位置する支持台に支持された前記被処理体を前記ダウンフローにより冷却するために設けられた導風板と、を備えたことを特徴とするクーリング機構である。
【００１０】
このように、ダウンフローが形成されている大気搬送室に設けられた被処理体のクーリング機構において、複数段に亘って設けた支持台に設置した導風板によりダウンフローを被処理体に向けて案内するようにしたので、大気搬送室内にて被処理体を効率的に冷却することができる。
【００１１】
請求項６に係る発明は、大気搬送室に設けられた被処理体のクーリング機構において、上下方向に複数段に亘って設けられた複数の支持台と、前記各支持台に設けられて前記被処理体の裏面と接して前記被処理体を支持する複数の支持ピンと、前記被処理体の中央部を冷却するための冷却手段と、を備えたことを特徴とするクーリング機構である。
【００１２】
このように、大気搬送室に設けられた被処理体のクーリング機構において、複数段に亘って設けた支持台のそれぞれに被処理体の中央部を冷却するための冷却手段を設けるようにしたので、大気搬送室内にて被処理体を効率的に冷却することができ、しかも周辺部と比較して冷却が遅くなる傾向にある被処理体の中央部を効率的に冷却するこができ、被処理体に反り等の変形が発生することを防止することができる。
【００１３】
請求項１２に係る発明は、ダウンフローが形成されている大気搬送室に設けられた被処理体のクーリング機構において、上下方向に複数段に亘って設けられた複数の支持台と、前記各支持台に設けられて前記被処理体の裏面と接して前記被処理体を支持する複数の支持ピンと、前記支持台に支持された前記被処理体の側部から冷却気体を放出して前記被処理体の面に沿って前記冷却気体を流す側部冷却手段と、を備えたことを特徴とするクーリング機構である。
【００１４】
このように、ダウンフローが形成されている大気搬送室に設けられた被処理体のクーリング機構において、側部冷却手段により被処理体の側部から冷却気体を放出して被処理体の面に沿って冷却気体を流すようにしたので、大気搬送室内にて被処理体を効率的に冷却することができる。
【００１５】
請求項２１に係る発明は、被処理体に対して所定の処理を行う処理システムにおいて、横長になされた大気圧雰囲気の大気搬送室と、前記大気搬送室に連結されて大気圧雰囲気で前記処理を行う複数の処理室と、前記被処理体を冷却するための請求項１乃至２０のいずれか一項に記載のクーリング機構と、前記処理室と前記クーリング機構との間で前記被処理体を搬送する搬送機構と、を備えたことを特徴とする処理システムである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るクーリング機構及び処理システムによれば、次のような優れた作用効果を発揮することができる。
請求項１及びこれを引用する請求項に係る発明によれば、ダウンフローが形成されている大気搬送室に設けられた被処理体のクーリング機構において、複数段に亘って設けた支持台に設置した導風板によりダウンフローを被処理体に向けて案内するようにしたので、大気搬送室内にて被処理体を効率的に冷却することができる。
請求項６及びこれを引用する請求項に係る発明によれば、大気搬送室に設けられた被処理体のクーリング機構において、複数段に亘って設けた支持台のそれぞれに被処理体の中央部を冷却するための冷却手段を設けるようにしたので、大気搬送室内にて被処理体を効率的に冷却することができ、しかも周辺部と比較して冷却が遅くなる傾向にある被処理体の中央部を効率的に冷却するこができ、被処理体に反り等の変形が発生することを防止することができる。
請求項１２及びこれを引用する請求項に係る発明によれば、ダウンフローが形成されている大気搬送室に設けられた被処理体のクーリング機構において、側部冷却手段により被処理体の側部から冷却気体を放出して被処理体の面に沿って冷却気体を流すようにしたので、大気搬送室内にて被処理体を効率的に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のクーリング機構を有する処理システムの一例を示す概略構成図である。
【図２】大気搬送室を示す縦断面図である。
【図３】搬送機構の低温用ピックを示す平面図である。
【図４】搬送機構の高温用ピックを示す平面図である。
【図５】本発明のクーリング機構の第１実施例を示す拡大平面図である。
【図６】本発明のクーリング機構の一例を示す拡大側面図である。
【図７】クーリング機構の第２実施例を示す側面図である。
【図８】クーリング機構の第２実施例の動作説明図である。
【図９】クーリング機構の第３及び第４実施例の一部を示す図である。
【図１０】本発明のクーリング機構の第５実施例の一部を示す部分断面図である。
【図１１】第５実施例の側部冷却手段と半導体ウエハとの位置関係を示す拡大縦断面図である。
【図１２】側部冷却手段の気体出口部を示す部分拡大平面図である。
【図１３】本発明の第５実施例の評価結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明に係るクーリング機構と処理システムの一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
＜処理システム＞
まず、本発明のクーリング機構を有する処理システムについて説明する。図１は本発明のクーリング機構を有する処理システムの一例を示す概略構成図、図２は大気搬送室を示す縦断面図、図３は搬送機構の低温用ピックを示す平面図（部分拡大側面図を併記）、図４は搬送機構の高温用ピックを示す平面図（検出センサ部分の側面図を併記）、図５は本発明のクーリング機構の第１実施例を示す拡大平面図、図６は本発明のクーリング機構の一例を示す拡大側面図である。
【００１９】
まず、図１に示すように、この処理システム２は、複数、例えば３つの大気圧雰囲気で熱処理を行う第１〜第３の大気処理室４Ａ、４Ｂ、４Ｃと、矩形の大気圧雰囲気の大気搬送室６と、被処理体を搬送するための搬送機構８と、被処理体を冷却するクーリング機構１０とを主に有している。
【００２０】
上記３つの大気処理室４Ａ〜４Ｃ内には、被処理体である半導体ウエハＷを載置する載置台１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃがそれぞれ設けられており、各大気処理室４Ａ〜４Ｃ内で、大気圧雰囲気の処理を行うようになっている。この処理には、常温程度で行う処理や高温で行う熱処理も含まれ、例えば必要なガスを供給しつつアニール処理、酸化拡散処理、改質処理等を行うようになっている。この処理により、半導体ウエハＷの温度は処理態様にもよるが、例えば常温（室温）〜６００℃程度に達することになる。
【００２１】
上記大気搬送室６は矩形の箱状になされており、長辺の一方の側壁には、３つの開口１２が形成されると共に、この開口１２に上記３つの大気処理室４Ａ〜４Ｃがそれぞれ開閉可能になされたゲートバルブＧを介して横並びで接合されている。これにより、この開口１２を介して大気搬送室６と各大気処理室４Ａ〜４Ｃとの間でウエハＷの搬出入ができるようになっている。
【００２２】
また、上記大気搬送室６の長辺の他方の側壁には、複数、ここでは３つの搬出入口１４が形成されると共に、この搬出入口１４にそれぞれ開閉可能になされた開閉ドア１６がスライド可能に設けられている。そして、この各搬出入口１６に対応させて導入ポート１８がそれぞれ設けられ、この導入ポート１８にそれぞれ１つずつカセット容器２０を載置できるようになっている。各カセット容器２０には、複数枚、例えば２５枚の半導体ウエハＷを等ピッチで多段に載置して収容できるようになっている。この半導体ウエハＷの直径は例えば３００ｍｍである。
【００２３】
このカセット容器２０内は、例えば密閉状態になされており、内部には清浄空気やＮ２ ガス等の不活性ガスよりなる清浄気体の雰囲気に満たされている。上記カセット容器２０は、これを開閉する蓋が設けられており、上記開閉ドア１６にはカセット容器２０の蓋を開閉する蓋開閉機構（図示せず）が取り付けられている。
【００２４】
この大気搬送室６の天井部には、ＨＥＰＡフィルタ等よりなるフィルタ２４や送風ファン２６が設けられており、この大気搬送室６内の全域に天井から下方向へ降下する清浄気体のダウンフロー２８を形成できるようになっている（図２参照）。この大気搬送室６の底部には、多数の排気口３０が形成されており、各排気口３０から上記ダウンフロー２８を排出できるようになっている。このダウンフロー２８は、その一部が、或いは全部が循環使用される。ダウンフロー２８の清浄気体としては、清浄空気やＮ２ 等の不活性ガスを用いることができる。
【００２５】
また、大気搬送室６内の短辺の一方の端部には、半導体ウエハの位置合わせを行なうオリエンタ２２が設けられる。上記オリエンタ２２は、駆動モータによって回転される回転台２２Ａを有しており、この上に半導体ウエハＷを載置した状態で回転するようになっている。この回転台２２Ａの外周には、半導体ウエハＷの周縁部を検出するための図示しない光学センサが設けられ、これにより半導体ウエハＷの位置決め切り欠き、例えばノッチやオリエンテーションフラットの位置方向や半導体ウエハＷの中心の位置ずれ量を検出できるようになっている。
【００２６】
また、この大気搬送室６内の短辺の他方の端には、本発明に係る上記クーリング機構１０が設けられている。このクーリング機構１０の詳細については後述する。そして、この大気搬送室６内の中央部には、ウエハＷを搬送するための上記搬送機構８が設けられている。この搬送機構８は、ここでは個別独立して操作できる２つのピックを有しており、搬送機構８の全体は、屈伸及び旋回可能になされている。
【００２７】
具体的には、この搬送機構８は、第１アーム３０及び第２アーム３２を順次直列的に互いに旋回可能に連結して設けられており、この第２アーム３２の先端部に、２つのピック３０Ｄ、３２Ｄを同軸状に個別に旋回可能に設けている。また、第１アーム３０の基端部は、２軸機構の回転軸３４に取り付け固定されている。
【００２８】
そして、この回転軸３４を正逆方向へ回転させることにより、この搬送機構８の方向付けと屈伸（前進後退）と各ピック３０Ｄ、３２Ｄの個別旋回とを行うようになっている。また、この回転軸３４は、上下方向（Ｚ軸方向）へ昇降できるようになっており、搬送機構８の全体の高さレベルを変化させることができるようになっている。この搬送機構８により、上記導入ポート１８、オリエンタ２２、各大気処理室４Ａ〜４Ｃ及びクーリング機構１０との間でウエハＷを搬送できるようになっている。
【００２９】
また上記２つのピック３０Ｄ、３２Ｄの内、一方のピック３０Ｄは、低温のウエハＷを搬送する低温用ピック（図３参照）となり、他方のピック３２Ｄは、主に高温のウエハＷを搬送する高温用ピック（図４参照）となる。具体的には、図３に示す上記低温用ピック３０Ｄは、例えばアルミニウム合金板により２股状に形成され、その上面の先端側に２つの横長の保持突起３８を設け、基端側に２つの横長の保持突起４０を設けている。そして、この各保持突起３８、４０上にウエハＷの周辺部の裏面を当接させて保持するようになっている。上記先端側の保持突起３８は、その部分拡大側面図に示すように、傾斜されたテーパ面３８Ａと、上方へ突出した突部３８Ｂとを有している。
【００３０】
そして、この低温用ピック３０Ｄの基端部側には、前進及び後退が可能になされて先端が２股状に分かれたプッシャーアーム４２が設けられており、このプッシャーアーム４２の先端にはウエハＷの外周端面と接するダンパ４４が取り付けられている。そして、ウエハＷを上記保持突起３８、４０上に保持した状態で上記プッシャーアーム４２でウエハＷを先端側に押して保持突起３８の突部３８Ｂとの間でウエハＷを挟持することにより、ウエハＷを低温用ピック３０Ｄから脱落することなく搬送できるようになっている。
【００３１】
ここで上記保持突起３８、４０及びダンパ４４は、合成樹脂、例えばポリベンゾイミダゾールよりなり、この合成樹脂の耐熱温度は、設計温度で例えば３００℃程度に設定されている。この場合、使用時の上限温度は１１０℃程度ある。このプッシャーアーム４２の基端部には、プッシャーアーム４２の前進及び後退を検出する図示しないセンサ部が設けられている。尚、上記低温用ピック３０Ｄの材料としてセラミック材、例えばアルミナ等を用いるようにしてもよい。
【００３２】
また、図４に示す高温用ピック３２Ｄは、例えば高温耐熱性材料よりなる板材により２股状に形成され、その上面側の先端に２つ、基端に１つというように略三角形状の頂点に配置された高温耐熱性材料よりなる３つの保持突起４６が設けられており、この保持突起４６上にウエハＷの周辺部の裏面を当接させて保持するようになっている。
【００３３】
上記高温用ピック３２Ｄ及び保持突起４６を形成する高温耐熱性材料としては、セラミック材、例えばアルミナを用いることができる。このような搬送機構として例えば特開２０１１−２０５０４４号公報に開示されるような搬送アームを用いることができる。尚、上記保持突起４６の配置位置は、上記した位置に限定されない。そして、上記高温用ピック３２Ｄの基端部には、この高温用ピック３２Ｄ上のウエハＷの有無を検出するための検出センサ４８が設けられている。この検出センサ４８は、ウエハ側に向けて斜めほぼ水平方向へ延びるセンサ取付アーム５０を有しており、このセンサ取付アーム５０の両端に、発光素子４８Ａと受光素子４８Ｂとをそれぞれ設けている。
【００３４】
この場合、図４中の検出センサ部分の側面図に示すように、発光素子４８Ａと受光素子４８Ｂとは、ウエハＷの水平レベルの上下に跨ぐように配置されており、上記発光素子４８Ａの光軸５２は、ウエハＷの平面を通過すると共にウエハＷの平面方向に対して僅かに傾斜するように設定されている。この光軸５２をウエハＷの周辺部が遮断するか否かを検出することによりウエハＷの有無を検知できるようになっている。このように検出センサ４８の全体の高さを制限する理由は、この高温用ピック３２Ｄが大気処理室４Ａ〜４Ｃやクーリング機構１０に対してアクセスする際に他の部材と干渉することを防止するためである。
【００３５】
＜クーリング機構の第１実施例の説明＞
次にクーリング機構１０について説明する。図５及び図６にも示すようにこのクーリング機構１０は、上下方向に複数段に亘って設けられた複数の支持台５４と、この支持台５４に設けられてウエハＷの裏面と接してウエハＷを支持する複数の支持ピン５６と、上記支持台５４に設けられて、下段に位置する支持台５４に支持されたウエハＷを上記ダウンフローにより冷却するための導風板５８とにより、主に構成されている。
【００３６】
具体的には、上記支持台５４は、ここでは４つ設けられており、その上段より下段に向けて第１〜第４の支持台５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ、５４Ｄとなっている。各支持台５４は、例えばアルミニウム合金により板状に成形されている。上記各支持台５４の基端部は、大気搬送室６を区画する壁面６Ａ側に取り付け固定されている。この支持台５４相互間の距離Ｌ１（図６参照）は、例えば４０ｍｍ程度に設定されている。また支持台５４の幅Ｗ１（図５参照）は、先の２股状のピック３０Ｄ、３２Ｄの開き幅よりも小さくなされており、ピック３０Ｄ、３２Ｄが支持台５４にアクセスする時に２股状のピック３０Ｄ、３２Ｄの内側に支持台５４が侵入できるようになっている。
【００３７】
そして、各支持台５４の先端側には、冷却手段として熱伝導性が良好な金属材料よりなる熱交換促進凸部６２が設けられており、この上面側に上記支持ピン５６が設けられている。この熱伝導性が良好な金属材料としては例えばアルミニウム合金（アルミニウムを含む）を用いることができる。上記支持ピン５６は、１つの熱交換促進凸部６２に対して３個設けられ、正三角形状に配置されている。この支持ピン５６は、例えば先端に自由に転動する石英球が設けられた、いわゆるボールペンのような構造になっており、ウエハＷの裏面にスクラッチが形成されることを防止するようになっている。この場合、上記ウエハＷの裏面と熱交換促進凸部６２の表面との間の距離Ｌ２（図６参照）は例えば０．３ｍｍ程度である。
【００３８】
上記熱交換促進凸部６２は、例えば直径が１００ｍｍ程度、高さが１０ｍｍ程度の円板状に成形されており、ウエハＷの中央部からの熱交換を促進させて効率的に冷却するようになっている。尚、上記熱交換促進凸部６２を設けないで、支持台５４上に直接的に支持ピン５６を設けるようにしてもよい。
【００３９】
そして、最下段の第４の支持台５４Ｄを除き、これより上方の第１〜第３の支持台５４Ａ〜５４Ｃには、上記導風板５８が設けられている。この導風板５８は、上方より下方に向けて第１の導風板５８Ａ、第２の導風板５８Ｂ及び第３の導風板５８Ｃとなっている。各導風板５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃは、それぞれ対応する第１〜第３の支持台５４Ａ〜５４Ｃから延びる２本の支持アーム６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃの先端に取り付けられている。上記各導風板５８Ａ〜５８Ｃは、ウエハＷの平面よりも大部分が外側に位置するように配置されており、ウエハＷのほぼ外周端の接線方向に沿って設けられている。この各導風板５８Ａ〜５８Ｃの外側端部の輪郭はほぼ円弧状になされている。
【００４０】
しかも、各導風板５８Ａ〜５８Ｃは、ウエハＷの面内方向へダウンフロー２８を多く導いて取り込むために、下段（直下）に位置するウエハＷの中心方向へ向けて傾斜された状態で取り付けられており、下段に位置するウエハＷの表面に向けて多くのダウンフローを供給して冷却できるようになっている。この導風板５８の傾斜角度θは、例えば１０〜２０度程度の範囲内である。この場合、各導風板５８は、このクーリング機構１０にアクセスする両ピック３０Ｄ、３２Ｄと干渉しないような高さ位置に設定されている。
【００４１】
ここで上記各導風板５８は、上下方向に重ならないように上下方向から見て水平方向へ設置位置を異ならせて設けられている。例えば、図５において第１の導風板５８Ａは支持台５４の左側に配置し（図中では下方）、第２の導風板５８Ｂは支持台５４の先端側に配置し、第３の導風板５８Ｃは支持台５４の右側に配置（図中では上方）しており、各導風板５８Ａ〜５８Ｃに対してダウンフロー２８がそれぞれ直接当たるようになっている。
【００４２】
そして、最上段の支持台である第１の支持台５４Ａと最下段の支持台である第４の支持台５４Ｄとの間に位置する第２及び第３の支持台５４Ｂ、５４Ｃに支持される各ウエハＷは、その上下に位置する熱いウエハ間に位置されていることになるので、ダウンフローによって最も冷却され難い状態となっている。そこで、ここでは最下段の支持台である第４の支持台５４Ｄの直上に位置する第３の支持台５４Ｃに支持されるウエハＷを冷却する第２の導風板５８Ｂは、大気搬送室６内では、これを区画する壁面側よりも離れた中央部側でより多くのダウンフロー２８が形成されているので、この多くのダウンフロー２８を導くために、第２の導風板５８Ｂを支持台５４の先端側に配置している。
【００４３】
これにより、４段に支持されたウエハＷの内で最も冷却がされ難い支持台の１つである第３の支持台５４Ｃに支持されたウエハＷの冷却を促進させるようになっている。尚、多くのダウンフローを導く第２の導風板５８Ｂを第１の支持台５４Ａに設けて、この直下の第２の支持台５４Ｂに支持されたウエハＷの冷却を促進させるようにしてもよい。
【００４４】
上記の結果、各導風板５８Ａ〜５８Ｃは、平面的に見てウエハ中心に対してそれぞれ９０度ずつ異ならせて配置された状態となっており、各導風板５８Ａ〜５８Ｃの長さは例えば５０ｍｍ程度、幅は２００ｍｍ程度である。この導風板５８の材料としては、例えばステンレススチール等が用いられ、また支持アーム６０Ａ〜６０Ｃの材料としては、例えばステンレススチール等が用いられることになる。
【００４５】
ここで上記支持台５４の設置台数は、４台に限定されず、２以上ならばいくつでもよい。例えば設置台数をｎ（２以上の正の整数）としたならば、導風板５８の設置台数は、最下段の支持台を除いた”ｎ−１”台となる。
【００４６】
図１へ戻って、この処理システム２はシステム全体の動作を制御するために、例えばコンピュータ等よりなるシステム制御部７０を有している。そして、この処理システム全体の動作制御に必要なプログラムはフレキシブルディスクやＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）やハードディスクやフラッシュメモリ等の記憶媒体７２に記憶されている。具体的には、このシステム制御部７０からの指令により、各ガスの供給の開始、停止や流量制御、プロセス温度（半導体ウエハ温度）及びプロセス圧力（処理室内の圧力）の制御、各ゲートバルブＧの開閉、搬送機構８の制御による半導体ウエハの搬送作業等が行われる。
【００４７】
＜処理システム及びクーリング機構の動作の説明＞
このように、構成された処理システム２及びクーリング機構１０における動作について説明する。まず、導入ポート１８に設置されたカセット容器２０の蓋は、開閉ドア１６を開くときに取り外され、このカセット容器２２からは、未処理の例えばシリコン基板よりなる半導体ウエハＷが搬送機構８の低温用ピック３０Ｄを用いて大気搬送室６内に取り込まれる。低温用ピック３０Ｄ上にウエハＷを保持する時には、ウエハＷはプッシャーアーム４２（図３参照）によりピック先端側に押されて保持突起３８との間で挟持され、搬送時におけるウエハＷの脱落が防止される。この取り込まれた半導体ウエハＷは大気搬送室６の一端に設けたオリエンタ２２へ搬送されて、ここで位置決めがなされる。
【００４８】
位置決めがなされた半導体ウエハＷは、上記低温用ピック３０Ｄにより取り上げられ、第１〜第３の大気処理室４Ａ〜４Ｃの内のいずれか１つの大気処理室内へ搬入される。この大気処理室内では、ゲートバルブＧを閉じて大気処理室内を密閉した後に、大気圧雰囲気下で所定の熱処理、例えばアニール処理や改質処理等が行われる。処理後のウエハＷは高温状態、例えば熱処理の種類にもよるが、最大６００℃程度になっており、この高温状態のウエハＷは搬送機構８の高温用ピック３２Ｄを用いて取り上げられる。
【００４９】
そして、この高温状態のウエハＷは、更に連続して熱処理を行う必要がある場合には、他の大気処理室内へ搬送される。ここで高温用ピック３２Ｄ上にウエハＷを保持した時には、例えばウエハＷが熱により反り等の変形が発生しても、光軸５２が僅かに斜めに設定されている検出センサ４８（図４参照）によりウエハＷの有無を確実に検出することができる。
【００５０】
また、この処理システム２での熱処理が完了した場合には、上記高温状態のウエハＷは、高温用ピック３２Ｄを用いて取り上げられ、大気搬送室６内の他端に設けたクーリング機構１０へアクセスされ、このクーリング機構１０の４台ある第１〜第４の支持台５４Ａ〜５４Ｄの内の空状態の支持台５４に高温状態のウエハＷは移載される。
【００５１】
この支持台５４上に保持された高温状態のウエハＷは、この状態で大気搬送室６内に形成されている清浄気体のダウンフロー２８（図２参照）により低温用ピック３０Ｄでハンドリングすることができる温度、例えば１００℃以下まで冷却される。
【００５２】
そして、このように冷却されたウエハＷは、次に搬送機構８の低温用ピック３０Ｄを用いて取り上げて保持され、導入ポート１８に載置されている処理済みのウエハＷを収容するカセット容器２０内へ搬入されることになる。ここで支持台５４とピック３０Ｄ、３２Ｄとの間でウエハＷを移載するには、ピック３０Ｄ、３２Ｄを支持台５４間に侵入させた状態で、ピック３０Ｄ、３２Ｄを上下方向へ僅かに昇降させればよく、これによりウエハＷの移載が行われる。尚、上記低温用ピック３０Ｄを用いた搬送は、これに替えて高温用ピック３２Ｄを用いることができるのは勿論である。
【００５３】
ここで上記クーリング機構１０におけるウエハＷの冷却態様について詳しく説明する。大気搬送室６内には、上述のように清浄気体のダウンフロー２８（図２参照）が形成されており、図６に示すように各支持台５４に支持されている高温状態の各ウエハＷは上記ダウンフロー２８によって冷却されることになる。この場合、最上段である第１の支持台５４Ａに支持されているウエハＷには、その上方に障害物が何ら位置していないので、ウエハＷの上面の全面にダウンフロー２８が直接当たることになり、このウエハＷを効率的に冷却することができる。
【００５４】
これに対して、上記第１の支持台５４Ａを除いた第２〜第４の支持台５４Ｂ〜５４Ｄに支持されている各ウエハＷは、その上方に支持されているウエハＷが障害物となってダウンフロー２８を遮ることになるので、ダウンフロー２８がウエハＷに直接的に当たることが殆どなくなり、この第２〜第４の支持台５４Ｂ〜５４Ｄに支持されている各ウエハＷの冷却が阻害される原因となる。
【００５５】
しかしながら、本発明においては、最下段の支持台５４Ｄを除いた第１〜第３の支持台５４Ａ〜５４Ｃには、第１〜第３の導風板５８（５８Ａ〜５８Ｃ）が設けられているので、上記ダウンフロー２８をウエハＷの表面に取り込んで、ウエハＷを効率的に冷却することができる。すなわち、上記導風板５８は、ウエハＷの外周端の外側の領域において斜めに傾斜させて設けられているので、上方で形成されたダウンフロー２８がこの導風板５８に当たると、図６中の矢印７４に示すようにこのダウンフロー２８の向きが変わって斜め下方のウエハ中心側に向けて案内されて流れることになり、この結果、上記導風板５８の下段に位置するウエハＷ、すなわち下段の支持台５４に支持されるウエハＷの上面に当たることになってこのウエハＷを効率的に冷却することになる。
【００５６】
すなわち、第１の支持台５４Ａに設けた第１の導風板５８Ａで案内されたダウンフロー２８は、その直下の第２の支持台５４Ｂに支持されているウエハＷを冷却し、第２の支持台５４Ｂに設けた第２の導風板５８Ｂで案内されたダウンフロー２８は、その直下の第３の支持台５４Ｃに支持されているウエハＷを冷却し、第３の支持台５４Ｃに設けた第３の導風板５８Ｃで案内されたダウンフロー２８は、その直下の第４の支持台５４Ｄに支持されているウエハＷを冷却することになる。
【００５７】
この場合、上記各導風板５８Ａ〜５８Ｃは、上下方向から見て重なっていないで異なる位置に設置されているので、各導風板５８Ａ〜５８Ｃには十分な量のダウンフロー２８が当たることになる。このように、ダウンフローが形成されている大気搬送室６に設けられた被処理体Ｗのクーリング機構において、複数段に亘って設けた支持台５４に設置した導風板５８によりダウンフローを被処理体に向けて案内するようにしたので、大気搬送室６内にて被処理体を効率的に冷却することができる。また、ウエハＷを効率的に冷却することができる結果、処理速度が向上して生産性を向上させることが可能となる。
【００５８】
更に、この実施例では、各支持台５４には、ウエハＷの中央部に対応させて熱伝導性の良好な材料よりなる熱交換促進凸部６２を設けてあるので、この熱交換促進凸部６２の上面とウエハＷの中央部の裏面とが非常に接近した状態となって両者の距離Ｌ２（図６参照）が０．３ｍｍ程度になっている。この結果、この部分での熱交換が促進されてウエハＷの中央部を積極的に冷却することができる。一般的に、ウエハＷの周辺部は冷却され易いのに対して、ウエハＷの中央部は周辺部と比較して冷却され難いので、上述のようにウエハＷの中央部を積極的に冷却することにより、ウエハＷの中央部と周辺部との温度差を小さく維持したままウエハ全体を冷却することができる。
【００５９】
従って、ウエハＷの中央部と周辺部との間で温度差が大きい場合には反り等のウエハＷの変形を生ずる原因となるが、上述のようにウエハＷの中央部と周辺部との温度差を小さく維持したままウエハ全体を冷却することができる結果、ウエハＷに反り等の変形が発生することも防止することができる。
【００６０】
＜クーリング機構の第２実施例の説明＞
次に、本発明のクーリング機構の第２実施例について図７及び図８も参照して説明する。図７はクーリング機構の第２実施例を示す側面図、図８はクーリング機構の第２実施例の動作説明図である。尚、図５及び図６に示す構成部分と同一構成部分については同一参照符号を付してその説明を省略する。
【００６１】
図５及び図６に示す先の第１実施例にあっては、支持台５４の基端部を直接的に壁面６Ａ側に取り付け、且つ導風板５８を用いたが、この第２実施例では導風板５８を用いないで、しかも支持台５４自体の大きさを、ウエハＷ全体をカバーできるように大きく設定している。
【００６２】
具体的には、上記支持台５４の大きさをウエハＷの大きさと、ほぼ同じ大きさ、或いはそれ以上の大きさの円板状としてウエハＷの全面をカバーできるようにし、この支持台５４を壁面６Ａ側に取付部材８０により取り付け固定している。ここでも支持台５４は上下方向に複数個、ここでは４段に亘って設けており、上から下に向けて第１の支持台５４Ａ、第２の支持台５４Ｂ、第３の支持台５４Ｃ、第４の支持台５４Ｄとしている。この支持台５４の材料としては、熱伝導性が良好な金属材料を用いる。
【００６３】
そして、この円板状の支持台５４の周辺部に等間隔で３つの支持ピン５６（図７では２本のみ記す）を正三角形状に設けており、この支持ピン５６の先端をウエハＷの裏面に当接させることにより、ウエハＷを支持するようになっている。この第２実施例の支持ピン５６は、図６に示す支持ピン５６よりも長く設定されている。そして、この円板状の支持台５４の中央部に、冷却手段８２として図６において説明したものと同様の熱伝導性が良好な金属材料よりなる熱交換促進凸部６２が設けられている。上記熱交換促進凸部６２及び先の支持台５４を構成する熱伝導性が良好な金属材料としては、例えばアルミニウム合金（アルミニウムを含む）を用いることができる。この場合、上記ウエハＷの裏面と熱交換促進凸部６２の表面との間の距離Ｌ３は図６に示す場合と同様に、例えば０．３ｍｍ程度である。
【００６４】
図６に示す場合と同様に、上記熱交換促進凸部６２は、例えば直径が１００ｍｍ程度、高さが１０ｍｍ程度の円板状に成形されており、ウエハＷの中央部からの熱交換を促進させて効率的に冷却するようになっている。この熱交換促進凸部６２の上面は、平面状になされてウエハＷの裏面に接近して中央冷却面９４となっている。そして、上記支持台５４には、ウエハＷを移載する時に用いるリフタ機構８４が設けられている。このリフタ機構８４は、昇降可能になされた昇降ロッド８６の先端に、水平方向に延びるピン支持アーム８８を取り付け、このピン支持アーム８８に３つのリフトピン９０（図示例では２本のみ記す）を取り付けて構成されている。
【００６５】
上記ピン支持アーム８８は、一部を切り欠いたリング状に成形されており、このリング状のピン支持アーム８８に正三角形状に配置して固定されている。そして、上記ピン支持アーム８８に対応させて上記支持台５４にはピン挿通孔９２が形成されており、このピン挿通孔９２に上記リフトピン９０を挿通させている。そして、図８に示すように、このリフトピン９０をピン挿通孔９２から出没させることにより、ウエハＷを上下方向へ移動できるようになっている。すなわち、ピック３０Ｄ、３２Ｄに保持したウエハＷを支持台５４に移載するには、リフトピン９０を下方へ降下させた状態でウエハＷを支持した支持台５４上に侵入させ、この状態でリフトピン９０を上昇させることによってウエハＷが支持ピン５６に受け渡される（図８（Ａ））。
【００６６】
そして、この状態で図８（Ｂ）に示すようにリフトピン９０を降下させることにより、ウエハＷは支持ピン５６上に受け渡されることになる。そして、支持ピン５６上のウエハＷをピック３０Ｄ、３２Ｄに受け渡すには、上記とは逆の操作を行う。すなわち、図８（Ｃ）に示すようにリフトピン９０を上昇させることによりウエハＷを持ち上げ、この状態で空状態のピック３０Ｄ、３２ＤをウエハＷの下方へ侵入させ、リフトピン９０を降下させることによってウエハＷはピック３０Ｄ、３２Ｄへ受け渡されることになる。
【００６７】
本実施例の場合には、各ウエハＷはダウンフロー２８（図２参照）によってウエハＷが冷却されると同時に、支持台５４が熱伝導性が良好な材料により構成されているので、ウエハＷの温度が支持台５４に放熱されて冷却される。この際、先の図６に示す実施例と同様に、この第２実施例の場合にも、各支持台５４には、ウエハＷの中央部に対応させて熱伝導性の良好な材料よりなる熱交換促進凸部６２を設けてあるので、この熱交換促進凸部６２の上面とウエハＷの中央部の裏面とが非常に接近した状態となって両者の距離Ｌ３（図７参照）が０．３ｍｍ程度になっている。
【００６８】
この結果、この部分での熱交換が促進されてウエハＷの中央部を積極的に冷却することができる。一般的に、ウエハＷの周辺部は冷却され易いのに対して、ウエハＷの中央部は周辺部と比較して冷却され難いので、上述のようにウエハＷの中央部を積極的に冷却することにより、ウエハＷの中央部と周辺部との温度差を小さく維持したままウエハ全体を冷却することができる。
【００６９】
従って、ウエハＷの中央部と周辺部との間で温度差が大きい場合には反り等のウエハＷの変形を生ずる原因となるが、上述のようにウエハＷの中央部と周辺部との温度差を小さく維持したままウエハ全体を冷却することができる結果、ウエハＷに反り等の変形が発生することも防止することができる。
【００７０】
以上のように、この第２実施例によれば、大気搬送室６に設けられた被処理体Ｗのクーリング機構において、複数段に亘って設けた支持台５４のそれぞれに被処理体の中央部を冷却するための冷却手段８２を設けるようにしたので、大気搬送室６内にて被処理体を効率的に冷却することができ、しかも周辺部と比較して冷却が遅くなる傾向にある被処理体の中央部を効率的に冷却するこができ、被処理体に反り等の変形が発生することを防止することができる。尚、この第２実施例において、図６に示す第１実施例で用いた導風板５８を取り付けて用いるようにしてもよい。
【００７１】
＜クーリング機構の第３及び第４実施例の説明＞
次に、本発明のクーリング機構の第３実施例及び第４実施例について説明する。図９はクーリング機構の第３及び第４実施例の一部を示す図であり、図９（Ａ）は第３実施例を示し、図９（Ｂ）は第４実施例を示す。尚、図６乃至図８に示す構成部分と同一構成部分については同一参照符号を付して、その説明を省略する。
【００７２】
ここでは記載を簡略化して支持台５４をそれぞれ一台しか記載していないが、複数台、例えば４台設けられているのは、先の実施例と同様である。図７に示す冷却手段８２である熱交換促進凸部６２は、支持台５４に対して段部状に成形されているが、これに限らず、両者を一体に成形し、しかも、周辺部から中央部に向かって厚さが増すような傾斜面としてもよい。このような第３実施例は、図９（Ａ）に示されている。
【００７３】
すなわち、図９（Ａ）に示すように、ここでは円板状の支持台５４と冷却手段８２である熱交換促進凸部６２とが一体化されて成形されており、しかも、支持台５４自体が周辺部から中央部に行くに従って次第にその厚さが大きくなって厚さが増大して水平冷却面９４に至るまでの面が傾斜面９６となっている。すなわち、支持台５４全体が円錐台形状になされている。この場合にも、先に図７及び図８を用いて説明した第３実施例と同様な作用効果を発揮することができる。
【００７４】
また、図９（Ｂ）に示す第４実施例の場合には、図７及び図８に示す第２実施例の冷却手段８２である熱交換促進凸部６２に替えて、冷却手段８２として支持台５４の上方に、冷却気体を吹き付ける冷却気体射出部９８を設けている。具体的には、この冷却気体射出部９８は、上記ウエハＷの中央部の上方に対応させて設けられており、この冷却気体射出部９８に設けた噴射ノズル９８ＡよりウエハＷの上面の中央部に向けて冷却気体を噴射して、この中央部を特別に冷却するようになっている。この冷却気体としては、例えば窒素ガスを用いることができるが、これに限定されない。
【００７５】
この場合にも、ウエハＷの中央部を冷却気体により効率的に冷却することができるので、ウエハＷの周辺部と中央部との間の温度差を抑制して小さくすることができ、先の第２及び第３実施例と同様な作用効果を発揮することができる。
【００７６】
＜クーリング機構の第５実施例の説明＞
次に、本発明のクーリング機構の第５実施例について図１０乃至図１２も参照して説明する。図１０は本発明のクーリング機構の第５実施例の一部を示す部分断面図、図１１は第５実施例の側部冷却手段と半導体ウエハとの位置関係を示す拡大縦断面図（支持台の記載は省略）、図１２は側部冷却手段の気体出口部を示す部分拡大平面図である。尚、図１乃至図９に示す構成部分と同一構成部分については同一参照符合を付してその説明を省略する。
【００７７】
図５に示す第１実施例にあっては、支持台５４に導風板５８を設けたが、これに替えて（或いは併用してもよい）、この第５実施例にあっては、側部冷却手段１００を設けている。この側部冷却手段１００は、搬送機構８の動作と干渉しない位置に設けられている。この側部冷却手段１００は、上記支持台５４に支持された被処理体である半導体ウエハＷの側部から冷却気体１０２を放出してウエハＷの面に沿って冷却気体１０２を流すようになっている。
【００７８】
具体的には、この側部冷却手段１００は、上記冷却気体１０２を流すための冷却気体通路１０４と、この冷却気体通路１０４の出口側に設けられて上記ウエハＷの側方に位置された気体出口部１０６とを有している。ここでは、上記冷却気体通路１０４は、例えば断面が四角形状になされて内部が中空の通路ダクト１０８により形成されている。この通路ダクト１０８は、例えばステンレススチールにより形成されており、上記支持台５４の側部において、高さ方向、すなわち上下方向に延びるように起立させて設けられている。
【００７９】
そして、この通路ダクト１０８は、支持アーム１１０によって大気搬送室６の側壁６Ａに取り付け固定されている。この通路ダクト１０８の平面の縦横の寸法は、例えば３００ｍｍ×３００ｍｍ程度に設定され、その上下方向の長さは、例えば３００ｍｍ程度に設定されている。
【００８０】
上記通路ダクト１０８の上端は、天井より降下してくるダウンフロー２８を取り込む取込口１１２として形成されており、ここではこのダウンフロー２８を上記冷却気体１０２として用いている。この場合、上記取込口１１２の周辺部の区画壁を上方に向けて逆末広がり状に拡大するように傾斜させて形成し、取込口１１２の面積を拡大するようにして多量のダウンフロー２８を取り込むようにしてもよい。
【００８１】
上記気体出口部１０６は、通路ダクト１０８の下端部の側壁に開口を形成することにより設けられている。具体的には、この気体出口部１０６は、ウエハＷに対応させて横方向（水平方向）に延びるように形成された複数、図示例では４つの気体放出口１１４を有している。そして、上記各気体放出口１１４を仕切るように冷却気体通路１０４内に沿って延びる複数の案内仕切板１１６が設けられている。この気体放出口１１４は、上段より下段に向けて第１〜第４の気体放出口１１４Ａ、１１４Ｂ、１１４Ｃ、１１４Ｄとなっている。
【００８２】
この場合、最上段の第１の気体放出口１１４Ａを除いて、他の第２〜第４の各気体放出口１１４Ｂ〜１１４Ｄの高さ位置は、第１〜第４の各支持台５４Ａ〜５４Ｄによって上下方向に４段に亘って支持された各ウエハＷ間に位置するように設定されている。すなわち、第２〜第４の気体放出口１１４Ｂ〜１１４Ｄは、最上段のウエハを除いた他の３枚のウエハに対応させて設けた状態となっている。
【００８３】
これにより、第２〜第４の各気体放出口１１４Ｂ〜１１４Ｄから水平方向へ放出された冷却気体１０２が重力により僅かに下方向へ曲げられて矢印１１５（図１１参照）に示すように斜め下方に向けて流れた時にウエハＷの表面上に沿って効果的に流れようにしている。
【００８４】
この場合、最上段の第１の支持台５４Ａに支持されているウエハＷの上面には、天井部より降下してくるダウンフロー２８が直接的に当たって効率的に冷却されるので、側部冷却手段１００からの冷却気体は特に必要としない。このため、上記第１の気体放出口１１４Ａは、第２の気体放出口１１４Ｂと同様に、最上段の第１の支持台５４Ａと第２の支持台５４Ｂとに支持されるウエハＷ間の水平レベルに位置するように設定されている。この第１の気体放出口１１４Ａの機能は、後述するように通路ダクト１０８内で冷却気体の乱流が生ずるのを防止するものである。
【００８５】
上記各気体放出口１１４Ａ〜１１４Ｄを仕切る案内仕切板１１６としては、第１、第２及び第３の３つの案内仕切板１１６Ａ、１１６Ｂ、１１６Ｃが設けられている。従って、通路ダクト１０８内は縦方向に４つに分割されて仕切られている。上記第１〜第３の各案内仕切板１１６Ａ〜１１６Ｃは、ほぼ断面Ｌ字状に成形されており、その角部は曲線状になされて下方向へ流れてくるダウンフローの向きを円滑に水平方向へ向けて流すようにしている。従って、第１〜第３の各案内仕切板１１６Ａ〜１１６Ｃは、垂直方向（上下方向）へ延びる垂直部分と円弧形状になされた曲面部分と水平方向に延びる水平部分とにより形成されることになる。
【００８６】
第１の案内仕切板１１６Ａの下部先端は、第１と第２の気体放出口１１４Ａ、１１４Ｂ間の通路ダクト１０８の側壁に接続され、第２の案内仕切板１１６Ｂの下部先端は、第２と第３の気体放出口１１４Ｂ、１１４Ｃ間の通路ダクト１０８の側壁に接続され、第３の案内仕切板１１６Ｃの下部先端は、第３と第４の気体放出口１１４Ｃ、１１４Ｄ間の通路ダクト１０８の側壁に接続されている。
【００８７】
また通路ダクト１０８の気体出口部１０６とは反対側の下端部の区画壁の角部１１８も断面円弧形状に成形されており、ダウンフローの方向を円滑に９０度変更できるようになっている。ここで、第１〜第３の各案内仕切板１１６Ａ〜１１６Ｃ及び通路ダクト１０８の表面側、背面側の区画壁の相互間の距離Ｌ５は７０〜８０ｍｍ程度の範囲内である。また、第１の案内仕切板１１６Ａと通路ダクト１０８の表面側の区画壁との間の領域１２０には、取り込まれてきたダウンフローが滞留する傾向となるので、これを防止するために上述したように第１の気体放出口１１４Ａを形成して冷却気体を放出するようにしている。
【００８８】
また上記各気体放出口１１４Ａ〜１１４Ｄの幅Ｌ６（図１２参照）は、ウエハＷの半径から直径の範囲内に設定するのがよく、例えば直径が３００ｍｍのウエハの場合には、幅Ｌ６を１５０〜３００ｍｍの範囲内に設定し、ウエハを効率的に冷却できるようにする。また、第１〜第４の各気体放出口１１４Ａ〜１１４Ｄから放出される冷却気体の流速がほぼ同一になるように各気体放出口１１４Ａ〜１１４Ｄの開口面積が設定されている。
【００８９】
そのために、各気体放出口１１４Ａ〜１１４Ｄの高さＬ７（図１２参照）は、例えば１５〜２５ｍｍの範囲内に設定し、ここから放出される冷却気体の流速が０．３〜１．５ｍ／ｓｅｃの範囲内になるようにする。この時の天井部から降下するダウンフロー２８の流速は、例えば０．２〜０．４ｍ／ｓｅｃ程度の範囲内である。
【００９０】
尚、乱流の発生を防止する上記第１の気体放出口１１４Ａの高さＬ７は、他の第２〜第４の気体放出口１１４Ｂ〜１１４Ｄの高さＬ７よりも短く設定してもよい。また、各気体放出口１１４Ａ〜１１４Ｄの部分に、各開口面積を調整できる調整板を設けるようにしてもよい。
【００９１】
以上のように形成された第５実施例の場合には、第１の支持台５４Ａ（図６参照）により最上段に支持されたウエハは、ダウンフロー２８がその上面全体に直接当たることになるので、先の各実施例と同様に効率的に冷却されることになる。
【００９２】
これに対して、上から第２段目以下の支持台５４Ｂ〜５４Ｄに支持された各ウエハＷは、これには上方からのダウンフロー２８が直接的には当たらないが、この側部に設けられた側部冷却手段１００より放出される冷却気体によって効率的に冷却されることになる。すなわち、天井部からのダウンフロー２８の一部は、側部冷却手段１００の通路ダクト１０８の上端に設けた取込口１１２より通路ダクト１０８内に取り込まれることになる。この取り込まれたダウンフロー２８は、各案内仕切板１１６Ａ〜１１６Ｃ及び通路ダクト１０８の区画壁に案内されて流れて行き、その方向を下方向から水平方向へ円滑に曲げられて行く。
【００９３】
そして、流れ方向が水平方向へ曲げられたダウンフローは、冷却気体１０２となって気体出口部１０６の第１〜第４の各気体放出口１１４Ａ〜１１４Ｄから水平方向へ向けて放出されて行く。放出された冷却気体１０２は、最上段に支持されたウエハ以外の第２〜第４段目に支持された各ウエハＷの表面と接触してこの表面に沿ってウエハＷを冷却しつつ水平方向に流れて行くことになる。この場合、一部の冷却気体１０２は、第１〜第３段目に支持されたウエハＷの下面（裏面）とも接触して冷却することになる。
【００９４】
これにより、ウエハＷを所定の温度まで効率的に且つ迅速に冷却することが可能となる。例えばウエハ移載時に搬送機構８のピック３０Ｄが接触するウエハエッジの温度を、ピック３０Ｄの耐熱温度、例えば８０℃以下まで迅速に冷却することができる。
【００９５】
＜第５実施例の評価結果＞
次に、上記第５実施例について実験を行ったので、その時の評価結果について説明する。ここでは処理室からの搬出時の温度が６００℃の４枚のウエハの冷却の速度を測定している。比較例として、支持台しか設けていない従来例（図５において導風板を設けていない構造）についても同じ実験を行った。その時の結果を図１３に示す。図１３は本発明の第５実施例の評価結果を示す図である。この実験では、４枚のウエハをクーリング機構に支持させてからウエハエッジが７８℃まで冷却される時間、支持させてから１４７秒後のウエハセンタ及びウエハエッジの各温度を測定した。
【００９６】
図１３によれば、エッジ温度が７８℃まで冷却される時間は、従来例の場合は最上段のウエハを除き１７７〜１８６秒を要している。これに対して、この第５実施例の場合には上記よりも短い時間である１０７〜１４０秒を要しているだけであり、効率的に冷却できることが判る。
【００９７】
尚、最上段に支持されたウエハの冷却速度も速くなっているが、この理由はこのウエハの裏面（下面）に接触した冷却気体が寄与したものと考えられる。また、ウエハをクーリング機構に支持させてから１４７秒後のウエハセンタの温度については、従来例の場合は最上段のウエハを除き８１．５〜１０２．５℃の範囲内である。これに対して、この第５実施例の場合には５４〜８４℃の範囲内であり、効率的にウエハを冷却できることが判る。
【００９８】
更に、ウエハをクーリング機構に支持させてから１４７秒後のウエハエッジの温度については、従来例の場合は最上段のウエハを除き９２〜１０４℃の範囲内である。これに対して、この第５実施例の場合には５５〜７４℃の範囲内であり、効率的にウエハを冷却できることが判る。特に、ピック３０Ｄと接触することになるウエハエッジに関しては、ピック３０Ｄの耐熱温度である例えば８０℃よりも低くなっていることが判る。
【００９９】
上記第５実施例にあっては、乱流防止のために第１の気体放出口１１４Ａを設けたが、これを設けなくてもよい。また、各気体放出口１１４Ａ〜１１４Ｄの水平レベルが、ウエハＷ間に位置するように設定したが、これに限定されず、第１の気体放出口１１４Ａを除いた他の気体放出口１１４Ｂ〜１１４Ｄの水平レベルと最上段のウエハを除く他の各ウエハの水平レベルと同一になるように設定してもよい。更には、通路ダクト１０８内に案内仕切板１１６Ａ〜１１６Ｃを設けたが、これを設けなくてもよい。
【０１００】
また、この第５実施例では、冷却気体としてダウンフローを用いたが、これに限定されず、冷却気体通路１０４である通路ダクト１０８に、Ｎ２ ガス源やＨｅ等の希ガス源を接続してＮ２ やＨｅ等の不活性ガスを冷却気体として用いるようにしてもよい。また、上記第５実施例の側部冷却手段１００を先の第１〜第４実施例に組み合わせて設けるようにしてもよい。
【０１０１】
尚、以上の各実施例において各支持台５４に冷媒を流す冷却パイプを設けてウエハを強制的に冷却するようにしてもよい。また、ここでは被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、この半導体ウエハにはシリコン基板やＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＧａＮなどの化合物半導体基板も含まれ、更にはこれらの基板に限定されず、液晶表示装置に用いるガラス基板やセラミック基板等にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【０１０２】
２  処理システム
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ  大気処理室
６  大気搬送室
８  搬送機構
１０  クーリング機構
２８  ダウンフロー
３０  第１アーム
３２  第２アーム
３０Ｄ  低温用ピック
３２Ｄ  高温用ピック
４８  検出センサ
４８Ａ  発光素子
４８Ｂ  受光素子
５２  光軸
５４（５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ）  支持台
５６  支持ピン
５８（５８Ａ，５８Ｂ，５８Ｃ）  導風板
６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ  支持アーム
６２  熱交換促進凸部
８２  冷却手段
９４  中央冷却面
９６  傾斜面
９８  冷却気体射出部
１００  側部冷却手段
１０２  冷却気体
１０４  冷却気体通路
１０６  気体出口
１０８  通路ダクト
１１２  取込口
１１４，１１４Ａ〜１１４Ｄ  気体放出口
１１６，１１６Ａ〜１１６Ｃ  案内仕切板
Ｗ  半導体ウエハ（被処理体）
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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