(57)【要約】【課題】高温の基板を効率良く冷却して基板処理のスループットを高くすることができるロードロック装置を提供すること。【解決手段】容器３１と、容器３１内にパージガスを供給するパージガス供給源４８と、容器３１内を排気する排気機構４４と、容器３１内の圧力を真空に保持された搬送室５に対応する圧力と大気圧との間で調整する圧力調整機構４９と、容器３１内で基板Ｗを支持する基板支持部材５４と、基板Ｗの上面および／または下面に対向して設けられ、パージガスを基板Ｗの上面および／または下面に向けて吐出する、多孔質体またはシャワー構造からなるガス吐出部材５１，５２と、ガス吐出部材５１，５２を挟んだ両側の圧力差がほぼ保たれて、吐出した後のガスの温度が低下する効果が得られるように圧力調整機構４９を制御する制御部２０とを具備する。【選択図】図２
2013191782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気雰囲気から真空に保持された真空室へ基板を搬送し、前記真空室から高温の基板を前記大気雰囲気に搬送する際に用いられるロードロック装置であって、
真空室に対応する圧力と大気圧との間で圧力を変動可能に設けられた容器と、
前記容器内にパージガスを供給するパージガス供給機構と、
前記容器内を排気する排気機構と、
前記パージガス供給機構と前記排気機構を制御することにより、前記容器内が前記真空室と連通した際に前記容器内の圧力を前記真空室に対応する圧力に調整し、前記容器内が前記大気雰囲気の空間と連通した際に前記容器内の圧力を大気圧に調整する圧力調整機構と、
前記容器内で基板を支持する基板支持部材と、
前記基板支持部材に支持された基板の上面および／または下面に対向して設けられ、前記パージガス供給機構から供給されたパージガスを基板の上面および／または下面に向けて吐出する、多孔質体またはシャワー構造からなるガス吐出部材と、
前記容器内の圧力を上昇させる際または前記容器内が大気圧になった際に、前記ガス吐出部材を挟んだ両側の圧力差がほぼ保たれて、前記ガス吐出部材から吐出した後のガスの温度が低下する効果が得られるように前記圧力調整機構を制御する制御部と
を具備することを特徴とするロードロック装置。
【請求項２】
大気雰囲気から真空に保持された真空室へ基板を搬送し、前記真空室から高温の基板を前記大気雰囲気に搬送する際に用いられるロードロック装置であって、
真空室に対応する圧力と大気圧との間で圧力を変動可能に設けられた容器と、
前記容器内にパージガスを供給するパージガス供給機構と、
前記容器内を排気する排気機構と、
前記パージガス供給機構と前記排気機構を制御することにより、前記容器内が前記真空室と連通した際に前記容器内の圧力を前記真空室に対応する圧力に調整し、前記容器内が前記大気雰囲気の空間と連通した際に前記容器内の圧力を大気圧に調整する圧力調整機構と、
前記容器内で基板を支持する基板支持部材と、
前記基板支持部材に支持された基板の上面および／または下面、ならびに側面に対向して設けられ、前記パージガス供給機構から供給されたパージガスを基板の上面および／または下面、ならびに側面に向けて吐出する、多孔質体またはシャワー構造からなるガス吐出部材と、
前記容器内の圧力を上昇させる際または前記容器内が大気圧になった際に、前記ガス吐出部材を挟んだ両側の圧力差がほぼ保たれて、前記ガス吐出部材から吐出した後のガスの温度が低下する効果が得られるように前記圧力調整機構を制御する制御部と
を具備し、
前記ガス吐出部材を挟んだ両側の圧力差がほぼ保たれることによる基板の温度低下に加え、基板の上面および／または下面に向けて吐出されたパージガスと、基板の側面に向けて吐出したパージガスとが衝突することによる基板の温度低下が生じることを特徴とするロードロック装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記容器内の圧力を上昇させる際または前記容器内が大気圧になった際に、ジュール＝トムソン効果が得られるように前記圧力調整機構を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のロードロック装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記容器内の圧力を上昇させる際に、断熱圧縮による温度上昇を抑制するように、前記圧力調整機構を制御することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のロードロック装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記容器内の圧力を上昇させる際に、前記圧力調整機構が前記容器内へのパージガスの供給および前記容器内の排気を交互に行って前記容器内の圧力を調整するように前記圧力調整機構を制御することを特徴とする請求項４に記載のロードロック装置。
【請求項６】
前記ガス吐出部材は、多孔質セラミックで構成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のロードロック装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体ウエハ等の被処理基板に真空処理を施す真空処理装置に用いられるロードロック装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程においては、被処理基板である半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）に対し、成膜処理やエッチング処理等の真空雰囲気で行われる真空処理が多用されている。最近では、このような真空処理の効率化の観点、および酸化やコンタミネーション等の汚染を抑制する観点から、複数の真空処理ユニットを真空に保持される搬送室に連結し、この搬送室に設けられた搬送装置により各真空処理ユニットにウエハを搬送可能としたクラスターツール型のマルチチャンバタイプの真空処理システムが用いられている（例えば特許文献１）。
【０００３】
このようなマルチチャンバ処理システムにおいては、大気中に置かれているウエハカセットから真空に保持された搬送室へウエハを搬送するために、搬送室とウエハカセットとの間にロードロック装置（ロードロック室）を設け、このロードロック装置を介してウエハが搬送される。
【０００４】
ところで、このようなマルチチャンバ処理システムを成膜処理のような高温処理に適用する場合には、ウエハは例えば５００℃を超える高温のまま真空処理ユニットから取り出され、ロードロック装置の容器内に搬送されるが、このような高温状態でウエハを大気に曝露するとウエハが酸化してしまう。また、このような高温のままウエハを収納容器に収納させると、通常樹脂製である収納容器が溶ける等の不都合が生じる。
【０００５】
このような不都合を回避するため、ロードロック装置の容器内にウエハを冷却する冷却機構を備えたクーリングプレートを配置し、ウエハをクーリングプレートに近接した状態でロードロック装置の容器内にガスを導入して容器内を真空から大気圧に戻す間にウエハを冷却することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２０８５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ウエハがロードロック装置の容器内に搬入されて冷却が開始される時点では、容器内の圧力が低い状態（１０Ｐａ以下）であるため、冷却初期の伝導伝熱の効果が発揮される圧力域（数千Ｐａ以上）までは、クーリングプレートによる冷却が行われ難い。また、容器内にパージガスを急激に流すと、パーティクルを巻き上げることが懸念されるため、１０００Ｐａになるまで１０ｓｅｃ程度の間はガス導入を緩やかに行う必要がある（スローベント）。
【０００８】
このようなことから、降温レートが低くなって、ウエハの冷却に長時間を要し、ロードロック装置のウエハの冷却時間が処理システム全体の処理を律速し、スループットが低下してしまう。
【０００９】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、高温の基板を効率良く冷却して基板処理のスループットを高くすることができるロードロック装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は、大気雰囲気から真空に保持された真空室へ基板を搬送し、前記真空室から高温の基板を前記大気雰囲気に搬送する際に用いられるロードロック装置であって、真空室に対応する圧力と大気圧との間で圧力を変動可能に設けられた容器と、前記容器内にパージガスを供給するパージガス供給機構と、前記容器内を排気する排気機構と、前記パージガス供給機構と前記排気機構を制御することにより、前記容器内が前記真空室と連通した際に前記容器内の圧力を前記真空室に対応する圧力に調整し、前記容器内が前記大気雰囲気の空間と連通した際に前記容器内の圧力を大気圧に調整する圧力調整機構と、前記容器内で基板を支持する基板支持部材と、前記基板支持部材に支持された基板の上面および／または下面に対向して設けられ、前記パージガス供給機構から供給されたパージガスを基板の上面および／または下面に向けて吐出する、多孔質体またはシャワー構造からなるガス吐出部材と、前記容器内の圧力を上昇させる際または前記容器内が大気圧になった際に、前記ガス吐出部材を挟んだ両側の圧力差がほぼ保たれて、前記ガス吐出部材から吐出した後のガスの温度が低下する効果が得られるように前記圧力調整機構を制御する制御部とを具備することを特徴とするロードロック装置を提供する。
【００１１】
本発明はまた、大気雰囲気から真空に保持された真空室へ基板を搬送し、前記真空室から高温の基板を前記大気雰囲気に搬送する際に用いられるロードロック装置であって、真空室に対応する圧力と大気圧との間で圧力を変動可能に設けられた容器と、前記容器内にパージガスを供給するパージガス供給機構と、前記容器内を排気する排気機構と、前記パージガス供給機構と前記排気機構を制御することにより、前記容器内が前記真空室と連通した際に前記容器内の圧力を前記真空室に対応する圧力に調整し、前記容器内が前記大気雰囲気の空間と連通した際に前記容器内の圧力を大気圧に調整する圧力調整機構と、前記容器内で基板を支持する基板支持部材と、前記基板支持部材に支持された基板の上面および／または下面、ならびに側面に対向して設けられ、前記パージガス供給機構から供給されたパージガスを基板の上面および／または下面、ならびに側面に向けて吐出する、多孔質体またはシャワー構造からなるガス吐出部材と、前記容器内の圧力を上昇させる際または前記容器内が大気圧になった際に、前記ガス吐出部材を挟んだ両側の圧力差がほぼ保たれて、前記ガス吐出部材から吐出した後のガスの温度が低下する効果が得られるように前記圧力調整機構を制御する制御部とを具備し、前記ガス吐出部材を挟んだ両側の圧力差がほぼ保たれることによる基板の温度低下に加え、基板の上面および／または下面に向けて吐出されたパージガスと、基板の側面に向けて吐出したパージガスとが衝突することによる基板の温度低下が生じることを特徴とするロードロック装置を提供する。
【００１２】
本発明において、前記制御部は、前記容器内の圧力を上昇させる際または前記容器内が大気圧になった際に、ジュール＝トムソン効果が得られるように前記圧力調整機構を制御することができる。
【００１３】
また、前記制御部は、前記容器内の圧力を上昇させる際に、断熱圧縮による温度上昇を抑制するように、前記圧力調整機構を制御することが好ましい。この場合に、前記制御部は、前記容器内の圧力を上昇させる際に、前記圧力調整機構が前記容器内へのパージガスの供給および前記容器内の排気を交互に行って前記容器内の圧力を調整するように前記圧力調整機構を制御することが好ましい。
【００１４】
さらに、前記ガス吐出部材は、多孔質セラミックで構成することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、基板支持部材に支持された基板の上面および／または下面に対向して設けられ、または基板の上面および／または下面、ならびに側面に対向して設けられた、多孔質体またはシャワー構造からなるガス吐出部材から、パージガスを基板の上面および／または下面に向けて吐出するか、それに加えて基板の側面に向けて吐出し、制御部により、容器内の圧力を上昇させる際または容器内が大気圧になった際に、多孔質体またはシャワー構造からなるガス吐出部材を挟んだ両側の圧力差がほぼ保たれて、ガス吐出部材から吐出した後のガスの温度が低下する効果が得られるように圧力調整機構を制御するので、パージガスにより基板を効率良く冷却することができる。また、基板の上面および／または下面に向けて吐出されたパージガスと、基板の側面に向けて吐出したパージガスとが衝突することにより、より一層効率良く基板を冷却することができる。さらに、ガス吐出部材は多孔質体またはシャワー構造からなっており、そのフィルター機能によりパージガスが緩やかに吐出されるため、基板に直接パージガスを供給してもパーティクルの巻き上げが生じ難い。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係るロードロック装置が搭載されたマルチチャンバタイプの真空処理システムの概略構造を示す水平断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るロードロック装置を示す垂直断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るロードロック装置を示す水平断面図である。
【図４】圧力調整機構によるパージガス供給および排気を繰り返すシーケンスの例を示すタイミングチャートである。
【図５】図４のシーケンスにより容器内の圧力を上昇させた際のウエハの温度低下を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るロードロック装置を示す垂直断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るロードロック装置を示す水平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明する。
【００１８】
＜本発明に係るロードロック装置が適用される真空処理システム＞
図１は、本発明の実施形態に係るロードロック装置が搭載されたマルチチャンバタイプの真空処理システムの概略構造を示す水平断面図である。
【００１９】
真空処理システムは、例えば成膜処理のような高温処理を行う４つの真空処理ユニット１、２、３、４を備えており、これらの各真空処理ユニット１〜４は六角形をなす搬送室５の４つの辺にそれぞれ対応して設けられている。また、搬送室５の他の２つの辺にはそれぞれ本実施形態に係るロードロック装置６、７が設けられている。これらロードロック装置６、７の搬送室５と反対側には搬入出室８が設けられており、搬入出室８のロードロック装置６、７と反対側には被処理基板としてのウエハＷを収容可能な３つのフープＦを取り付けるポート９、１０、１１が設けられている。フープＦは載置台Ｓに載置されている。真空処理ユニット１、２、３、４は、その中で処理プレート上に被処理基板であるウエハＷを載置した状態で所定の真空処理、例えばエッチングや成膜処理を行うようになっている。
【００２０】
真空処理ユニット１〜４は、同図に示すように、搬送室５の各辺にゲートバルブＧを介して接続され、これらは対応するゲートバルブＧを開放することにより搬送室５と連通され、対応するゲートバルブＧを閉じることにより搬送室５から遮断される。また、ロードロック装置６，７は、搬送室５の残りの辺のそれぞれに、第１のゲートバルブＧ１を介して接続され、また、搬入出室８に第２のゲートバルブＧ２を介して接続されている。そして、ロードロック装置６，７は、第１のゲートバルブＧ１を開放することにより搬送室５に連通され、第１のゲートバルブＧ１を閉じることにより搬送室５から遮断される。また、第２のゲートバルブＧ２を開放することにより搬入出室８に連通され、第２のゲートバルブＧ２を閉じることにより搬入出室８から遮断される。
【００２１】
搬送室５内には、真空処理ユニット１〜４、ロードロック装置６，７に対して、ウエハＷの搬入出を行う搬送装置１２が設けられている。この搬送装置１２は、搬送室５の略中央に配設されており、回転および伸縮可能な回転・伸縮部１３と、その先端に設けられたウエハＷを支持する２つの支持アーム１４ａ，１４ｂとを有しており、これら２つの支持アーム１４ａ，１４ｂは互いに反対方向を向くように回転・伸縮部１３に取り付けられている。この搬送室５内は所定の真空度に保持されるようになっている。
【００２２】
搬入出室８のウエハ収納容器であるポート９，１０、１１にはそれぞれ図示しないシャッターが設けられており、これらポート９，１０，１１にウエハＷを収容した、または空のフープＦが直接取り付けられ、取り付けられた際にシャッターが外れて外気の侵入を防止しつつ搬入出室８と連通するようになっている。また、搬入出室８の側面にはアライメント室１５が設けられており、そこでウエハＷのアライメントが行われる。
【００２３】
搬入出室８内には、フープＦに対するウエハＷの搬入出およびロードロック装置６，７に対するウエハＷの搬入出を行う搬送装置１６が設けられている。この搬送装置１６は、多関節アーム構造を有しており、フープＦの配列方向に沿ってレール１８上を走行可能となっていて、その先端の支持アーム１７上にウエハＷを載せてその搬送を行う。
【００２４】
この真空処理システムにおける各構成部、例えば、真空処理ユニット１〜４、搬送室５、ロードロック装置６，７におけるガス供給系や排気系、搬送装置１２、１６、ゲートバルブ等は、マイクロプロセッサ（コンピュータ）を備えた制御部２０により制御されるようになっている。制御部２０は真空処理システムのプロセスシーケンスおよび制御パラメータであるプロセスレシピを記憶した記憶部や、入力手段およびディスプレイ等を備えており、選択されたプロセスレシピに従って真空処理システムを制御するようになっている。
【００２５】
以上のように構成される真空処理システムにおいては、搬送装置１６により搬入出室８に接続されたフープＦからウエハＷを取り出し、ロードロック装置６（または７）の容器３１（図２参照）に搬入する。このとき、ロードロック装置６の容器３１内は大気雰囲気にされ、その後第２のゲートバルブＧ２が開放された状態でウエハＷが搬入される。
【００２６】
そして、容器３１内を搬送室５に対応する圧力になるまで真空排気し、第１のゲートバルブＧ１を開放して搬送装置１２により容器３１内からウエハＷを受け取って、いずれかの真空処理ユニットのゲートバルブＧを開いてその中にウエハＷを搬入し、ウエハＷに対して成膜等の高温での真空処理を行う。
【００２７】
真空処理が終了した時点で、ゲートバルブＧを開放し、搬送装置１２が対応する真空処理ユニットからウエハＷを搬出し、第１のゲートバルブＧ１を開放してウエハＷをロードロック装置６および７のいずれかの容器３１内に搬入し、容器３１内にパージガスを導入し、容器３１内のウエハＷをパージガスにより冷却しつつその中を大気圧とする（ウエハ冷却期間）。そして、第２のゲートバルブＧ２を開け、搬送装置１６により、フープＦに処理後のウエハＷを収納する。
【００２８】
なお、２つのロードロック装置６、７について、ロードロック装置６を搬入専用にし、ロードロック装置７を搬出専用にしてもよい。
【００２９】
＜ロードロック装置の第１の実施形態＞
次に、本発明の第１の実施形態に係るロードロック装置について説明する。
図２は本発明の第１の実施形態に係るロードロック装置を示す垂直断面図、図３はその水平断面図である。本実施形態において、ロードロック装置６（７）は、容器３１を有している。この容器３１は、上部が開口した容器本体３１ａと、容器本体３１ａの上部開口を塞ぐ蓋体３１ｂとを有している。容器３１内の底部には、ウエハＷが近接された状態で配置されてウエハＷを冷却するクーリングプレート（冷却部材）３２が設けられている。容器３１およびクーリングプレート３２は、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金で構成されている。
【００３０】
容器３１の一方の側壁には真空に保持された搬送室５と連通可能な開口３４が設けられており、これと対向する側壁には大気圧に保持された搬入出室８と連通可能な開口３５が設けられている。そして、開口３４は第１のゲートバルブＧ１により開閉可能となっており、開口３５は第２のゲートバルブＧ２により開閉可能となっている。
【００３１】
クーリングプレート３２には、ウエハ搬送用の複数のウエハ昇降ピン（図示せず）がクーリングプレート３２の表面（上面）に対して突没可能に設けられている。これらウエハ昇降ピンは、エアシリンダ等の駆動機構（図示せず）により昇降され、ウエハＷを、クーリングプレート３２の表面（上面）から突出した受け渡し位置と、クーリングプレート３２内に没した冷却位置との間で移動させることができるようになっている。クーリングプレート３２の上面には、３個（図２では２個のみ図示）のウエハ支持ピン（ウエハ支持部材）５４が取り付けられており、これらウエハ支持ピン５４により、冷却位置にあるウエハＷがクーリングプレート３２から離隔した位置に位置されるようになっている。このようにウエハＷがクーリングプレート３２から離隔していることにより、ウエハＷ裏面へのパーティクルの付着を低減することができる。
【００３２】
クーリングプレート３２の表面には、ウエハＷ下面と対向するようにパージガスと冷却ガスを兼ねたガスを吐出する多孔質セラミック等の多孔質体またはシャワー構造からなる棒状をなす下側ガス吐出部材５２が設けられている。
【００３３】
一方、容器３１の蓋体３１ｂの下面には、クーリングプレート３２上のウエハＷ上面に対向するように、パージガスと冷却ガスを兼ねたガスを吐出する多孔質セラミック等の多孔質体またはシャワー構造からなる棒状をなす上側ガス吐出部材５１が設けられている。
【００３４】
本実施形態では上側ガス吐出部材５１と下側ガス吐出部材５２とはウエハＷの上下面の中央部に対向するように配置されている。
【００３５】
上側ガス吐出部材５１には容器３１の側方から延びる上側配管４５ａが接続され、下側ガス吐出部材５２には容器３１の側方から延びる下側配管４５ｂが接続されている。これら上側配管４５ａおよび下側配管４５ｂは、パージガス供給配管４５から分岐しており、パージガス供給配管４５にはパージガス源４８が接続されている。パージガス供給配管４５には開閉バルブ４６および流量調節バルブ４７が設けられている。また、上側配管４５ａおよび下側配管４５ｂにはそれぞれ開閉バルブ５５および５６が設けられている。これにより、流量調節バルブ４７により流量を調節しつつパージガス源４８からパージガス供給配管４５および上側配管４５ａおよび下側配管４５ｂを通って供給された冷却ガスを兼ねたパージガスを上側ガス吐出部材５１および下側ガス吐出部材５２からウエハＷの上面および下面に向けて供給するか、または開閉バルブ５５、５６の操作により、上側ガス吐出部材５１および下側ガス吐出部材５２のいずれかから、ウエハＷの上面および下面に向けて供給するようになっている。
【００３６】
容器３１の底部には、容器３１内を真空排気するための排気口３６が設けられている。排気口３６には排気管４１が接続されており、この排気管４１には、開閉バルブ４２、排気速度調整バルブ４３および真空ポンプ４４が設けられている。したがって、排気速度調整バルブ４３および真空ポンプ４４により、容器３１内を所定の速度で真空排気可能となっている。
【００３７】
真空側の搬送室５との間でウエハＷの搬送を行う場合には、開閉バルブ４６を閉じ、開閉バルブ４２を開けた状態として、排気速度調整バルブ４３を調節して所定速度で真空ポンプ４４により排気管４１を介して容器３１内を排気し、容器３１内の圧力を搬送室５内の圧力に対応する圧力とし、その状態で第１のゲートバルブＧ１を開けて容器３１と搬送室５との間を連通する。また、大気側の搬入出室８との間でウエハＷの搬送を行う場合には、開閉バルブ４２を閉じ、開閉バルブ４６を開けた状態とし、流量調節バルブ４７を調節して、窒素ガス等のパージガスを、パージガス源４８からパージガス供給配管４５、ならびに上側配管４５ａおよび下側配管４５ｂを介して多孔質体またはシャワー構造からなる上側ガス吐出部材５１および下側ガス吐出部材５２に供給し、これらからウエハＷの上下面に吐出するとともに、吐出されたパージガスにより容器３１内の圧力を上昇させて大気圧近傍にし、その状態で第２のゲートバルブＧ２を開けて容器３１と搬入出室８との間を連通する。なお、圧力を上昇させる際に、圧力の上昇速度を調整するために、パージガスの供給と排気とを併用してもよい。また、開閉バルブ５５、５６の操作により、上側配管４５ａまたは下側配管４５ｂから上側ガス吐出部材５１または下側ガス吐出部材５２にパージガスを供給し、ウエハＷの上面または下面に吐出させるようにしてもよい。
【００３８】
容器３１内の圧力は、圧力調整機構４９により大気圧と所定の真空雰囲気との間で調整される。この圧力調整機構４９は、圧力計５９により測定された容器３１内の圧力に基づいて、開閉バルブ４２、排気速度調整バルブ４３、流量調節バルブ４７および開閉バルブ４６を制御することにより容器３１内の圧力を調整する。圧力調整機構４９は上述の制御部２０により制御される。制御部２０は、多孔質体またはシャワー構造である上側ガス吐出部材５１および下側ガス吐出部材５２の両側の圧力差がほぼ保たれ、吐出した後のパージガスの温度が低下する条件となるように、圧力調整機構４９を制御して容器３１内の圧力を制御するようになっている。
【００３９】
次に、本実施形態におけるロードロック装置６、７の動作について説明する。
まず、搬送装置１６によりフープＦから取り出されたウエハＷを、容器３１に搬入する。このとき、容器３１内は大気雰囲気にされ、その後第２のゲートバルブＧ２が開放された状態でウエハＷが搬入される。
【００４０】
そして、ゲートバルブＧ２を閉じ、容器３１内を搬送室５に対応する所定の真空度になるまで真空排気し、次いで、第１のゲートバルブＧ１を開放して搬送装置１２の支持アーム１４ａまたは１４ｂにより容器３１内からウエハＷを搬出する。搬出されたウエハＷは、いずれかの真空処理ユニットにより成膜等の高温（例えば５００℃を超える温度）での真空処理が行われる。
【００４１】
次いで、容器３１内の圧力を搬送室５に対応する所定の真空度に調整し、第１のゲートバルブＧ１を開けて処理後の高温のウエハＷを容器３１内に搬入した後、容器３１内にパージガスを導入して容器３１内の圧力を大気圧に上昇させる過程でウエハＷを冷却する。そして、容器３１内が大気圧になりかつウエハＷが１００℃程度以下の所定の温度まで冷却された時点で、第２のゲートバルブＧ２を開けて容器３１内のウエハＷを搬送装置１６の支持アーム１７により取り出して所定のフープＦに収容する。
【００４２】
このときのウエハＷの冷却は、従来、クーリングプレート３２に冷却媒体を通流させることにより行っていた。しかし、ウエハＷがロードロック装置６，７の容器３１内に搬入されて冷却が開始される時点では、容器３１内の圧力が低い状態（１０Ｐａ以下）であるため、冷却初期の伝導伝熱の効果が発揮される圧力域（数千Ｐａ以上）までは、冷却媒体を通流させたクーリングプレート３２による冷却が行われ難い。また、容器内にパージガスを急激に流すと、パーティクルを巻き上げることが懸念されるため、１０００Ｐａになるまで１０ｓｅｃ程度の間はスローベントを行う必要がある。このようなことから、降温レートが低くなって、ウエハの冷却に長時間を要する。
【００４３】
そこで、本実施形態では、処理後の高温のウエハＷを搬入してウエハを冷却しつつ大気雰囲気に戻す際に、ウエハＷ上面の中央部に対向するように設けられた多孔質体またはシャワー構造からなる上側ガス吐出部材５１、またはウエハＷ下面の中央部に対向するように設けられた多孔質体またはシャワー構造からなる下側ガス吐出部材５２から、またはこれらの両方から、冷却ガスを兼ねたパージガスを、ウエハＷの上面または下面、またはこれらの両方に向けて吐出し、制御部２０により、これらを挟んだ両側の圧力差がほぼ保たれ、吐出された後のパージガスの温度が低下する効果が得られるように圧力調整機構４９を制御する。すなわち、多孔質体またはシャワー構造を通して圧力差を保ちながら圧力の高い領域から圧力の低い領域に気体を吐出して気体を膨張させた場合には、ジュール＝トムソン効果により気体の温度を低下させることができるため、ジュール＝トムソン効果が成り立つようにほぼ圧力差が保持される条件でパージガスを供給する。これにより、パージガスによりウエハＷを効率良く冷却することができる。また、上側ガス吐出部材５１および下側ガス吐出部材５２は多孔質体またはシャワー構造からなっており、そのフィルター機能によりパージガスが緩やかに吐出されるため、ウエハＷに直接パージガスを供給してもパーティクルの巻き上げが生じ難い。
【００４４】
パージガス供給による圧力の上昇速度が大きくなると、上側ガス吐出部材５１および下側ガス吐出部材５２から吐出されたパージガスが断熱圧縮されて温度が上昇してしまうため、断熱圧縮が抑制されるように、例えば、圧力調整機構４９により、パージガス供給配管４５に設けられたパージガス用の開閉バルブ４６と、排気管４１に設けられた開閉バルブ４２を制御し、パージガスの供給と排気とを短時間で繰り返しながら徐々に圧力を上げていき、圧力差が大きくならないようにする手法を採用することができる。
【００４５】
実際に、図４に示すように、パージガス供給配管４５に設けられたパージガス用の開閉バルブ４６と、排気管４１に設けられた開閉バルブ４２を０．５ｓｅｃ間隔でオン・オフすることにより、図５に示すように１サイクルで２０℃以上の冷却効果が得られることが確認された。
【００４６】
また、流量調節バルブ４７によりパージガスの流量を小さくすることによっても、断熱圧縮による温度上昇を抑制することができる。
【００４７】
容器３１内にパージガスを導入して圧力を上昇させる局面では、断熱圧縮による温度上昇の懸念があるため、上記のように、パージガスの供給と真空排気とを繰り返す等の比較的複雑な制御を行わざるを得ない場合があるが、圧力が大気圧になった時点では多孔質体またはシャワー構造である上側ガス吐出部材５１および下側ガス吐出部材５２の両側の圧力差は一定に保ちやすくなるので、ジュール＝トムソン効果を有効に発揮しやすくなり、良好な冷却効果を得ることができる。
【００４８】
＜ロードロック装置の第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態に係るロードロック装置について説明する。
図６は本発明の第２の実施形態に係るロードロック装置を示す垂直断面図、図７はその水平断面図である。本実施形態において、第１の実施形態と同じものには同じ符号を付して説明を省略する。
【００４９】
本実施形態では、上側ガス吐出部材５１および下側ガス吐出部材５２に加えて、容器３１の開口３４、３５以外の側壁、図では排気口３６と反対側の側面に、クーリングプレート３２上のウエハＷの側面に、パージガスと冷却ガスを兼ねたガスを吐出する多孔質セラミック等の多孔質体またはシャワー構造からなる棒状をなす側面側ガス吐出部材５３が設けられている。側面側ガス吐出部材５３はウエハＷの端面に対向するように配置されている。側面側ガス吐出部材５３には容器３１の側方から延びる側面側配管４５ｃが接続され、この側面側配管４５ｃも上側配管４５ａおよび下側配管４５ｂと同様、パージガス配管４５から分岐している。
【００５０】
これにより、冷却ガスを兼ねたパージガスを、流量調節バルブ４７により流量を調節しつつパージガス源４８からパージガス供給配管４５を通り、さらに上側配管４５ａおよび下側配管４５ｂおよび側面側配管４５ｃに分岐させて、これらから上側ガス吐出部材５１および下側ガス吐出部材５２および側面側ガス吐出部材５３からウエハＷの上面および下面および側面に向けて供給することが可能となっている。開閉バルブ５５、５６の存在により、冷却ガスを兼ねたパージガスを、上側ガス吐出部材５１および下側ガス吐出部材５２および側面側ガス吐出部材５３から吐出させることもできるし、上側ガス吐出部材５１と側面側ガス吐出部材５３、または下側ガス吐出部材５２と側面側ガス吐出部材５３から吐出させることもできる。
【００５１】
本実施形態においても、真空側の搬送室５との間でウエハＷの搬送を行う場合には、開閉バルブ４６を閉じ、開閉バルブ４２を開けた状態として、排気速度調整バルブ４３を調節して所定速度で真空ポンプ４４により排気管４１を介して容器３１内を排気し、容器３１内の圧力を搬送室５内の圧力に対応する圧力とし、その状態で第１のゲートバルブＧ１を開けて容器３１と搬送室５との間を連通する。また、大気側の搬入出室８との間でウエハＷの搬送を行う場合には、開閉バルブ４２を閉じ、開閉バルブ４６を開けた状態とし、流量調節バルブ４７を調節して、窒素ガス等のパージガスをパージガス源４８からパージガス供給配管４５を通り、さらに上側配管４５ａおよび下側配管４５ｂおよび側面側配管４５ｃに分岐させて、多孔質体またはシャワー構造からなる上側ガス吐出部材５１および下側ガス吐出部材５２および側面側ガス吐出部材５３に供給し、これらからウエハＷの上下面および側面に吐出するとともに、吐出されたパージガスにより容器３１内の圧力を上昇させて大気圧近傍にし、その状態で第２のゲートバルブＧ２を開けて容器３１と搬入出室８との間を連通する。なお、圧力を上昇させる際に、圧力の上昇速度を調整するために、パージガスの供給と排気とを併用してもよい。また、開閉バルブ５５、５６の操作により、上側配管４５ａまたは下側配管４５ｂから上側ガス吐出部材５１または下側ガス吐出部材５２にパージガスを供給し、側面側ガス吐出部材５３からウエハＷの側面およびウエハＷの上面へパージガスを吐出させるか、または側面側ガス吐出部材５３からウエハＷの側面および下面に吐出させるようにしてもよい。
【００５２】
容器３１内の圧力は、圧力調整機構４９により大気圧と所定の真空雰囲気との間で調整される。この圧力調整機構４９は、圧力計５９により測定された容器３１内の圧力に基づいて、開閉バルブ４２、排気速度調整バルブ４３、流量調節バルブ４７および開閉バルブ４６を制御することにより容器３１内の圧力を調整する。圧力調整機構４９は上述の制御部２０により制御される。制御部２０は、多孔質体またはシャワー構造である上側ガス吐出部材５１および下側ガス吐出部材５２および側面側ガス吐出部材５３の両側の圧力差がほぼ保たれ、吐出した後のパージガスの温度が低下する条件となるように、圧力調整機構４９を制御して容器３１内の圧力を制御するようになっている。
【００５３】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様、まず、搬送装置１６によりフープＦから取り出されたウエハＷを、容器３１に搬入する。このとき、容器３１内は大気雰囲気にされ、その後第２のゲートバルブＧ２が開放された状態でウエハＷが搬入される。
【００５４】
そして、ゲートバルブＧ２を閉じ、容器３１内を搬送室５に対応する所定の真空度になるまで真空排気し、次いで、第１のゲートバルブＧ１を開放して搬送装置１２の支持アーム１４ａまたは１４ｂにより容器３１内からウエハＷを搬出する。搬出されたウエハＷは、いずれかの真空処理ユニットにより成膜等の高温（例えば５００℃を超える温度）での真空処理が行われる。
【００５５】
次いで、容器３１内の圧力を搬送室５に対応する所定の真空度に調整し、第１のゲートバルブＧ１を開けて処理後の高温のウエハＷを容器３１内に搬入した後、容器３１内にパージガスを導入して容器３１内の圧力を大気圧に上昇させる過程でウエハＷを冷却する。そして、容器３１内が大気圧になりかつウエハＷが１００℃程度以下の所定の温度まで冷却された時点で、第２のゲートバルブＧ２を開けて容器３１内のウエハＷを搬送装置１６の支持アーム１７により取り出して所定のフープＦに収容する。
【００５６】
本実施形態では、処理後の高温のウエハＷを搬入してウエハを冷却しつつ大気雰囲気に戻す際に、ウエハＷ上面の中央部に対向するように設けられた多孔質体またはシャワー構造からなる上側ガス吐出部材５１およびウエハＷ下面の中央部に対向するように設けられた多孔質体またはシャワー構造からなる下側ガス吐出部材５２の両方またはいずれか一方と、ウエハＷ側面に設けられた多孔質体またはシャワー構造からなる側面側ガス吐出部材５３とから、冷却ガスを兼ねたパージガスを、ウエハＷの上面および下面、またはこれらの一方と、ウエハＷ側面とに向けて吐出し、制御部２０により、これらを挟んだ両側の圧力差がほぼ保たれ、吐出された後のパージガスの温度が低下する効果が得られるように圧力調整機構４９を制御する。すなわち、本実施形態でも第１の実施形態と同様、多孔質体またはシャワー構造を通して圧力差を保ちながら圧力の高い領域から圧力の低い領域に気体を吐出して気体を膨張させた場合には、ジュール＝トムソン効果により気体の温度を低下させることができるため、ジュール＝トムソン効果が成り立つようにほぼ圧力差が保持される条件でパージガスを供給する。これにより、パージガスによりウエハＷを効率良く冷却することができる。また、側面側ガス吐出部材５３による側方から供給されるパージガスと、上側ガス吐出部材５１および／または下側ガス吐出部材５２から供給される上方および／または下方から供給されたパージガスとが、効率よくウエハ面上で衝突するように、パージガスを供給することで衝突冷却効果が得られる。さらに、上側ガス吐出部材５１および下側ガス吐出部材５２および側面側ガス吐出部材５３は多孔質体またはシャワー構造からなっており、そのフィルター機能によりパージガスが緩やかに吐出されるため、ウエハＷに直接パージガスを供給してもパーティクルの巻き上げが生じ難い。
【００５７】
本実施形態においても第１の実施形態と同様、断熱圧縮が抑制されるように、例えば、圧力調整機構４９により、パージガス供給配管４５に設けられたパージガス用の開閉バルブ４６と、排気管４１に設けられた開閉バルブ４２を制御し、パージガスの供給と排気とを短時間で繰り返しながら徐々に圧力を上げていき、圧力差が大きくならないようにする手法を採用することができる。
【００５８】
＜他の適用＞
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、真空処理ユニットを４つ、ロードロック装置を２つ設けたマルチチャンバタイプの真空処理システムを例にとって説明したが、これらの数に限定されるものではない。また、本発明のロードロック装置は、このようなマルチチャンバタイプの真空処理装置に限らず、真空処理ユニットが１個のシステムであっても適用可能である。
【００５９】
また、上記実施形態においては、ウエハの上面および下面に対向するように多孔質体またはシャワー構造からなるガス吐出部材を設けたが、いずれか一方のみに設けてもよい。さらに、ガス吐出部材の形状は棒状のものに限らず平面状のもの等他の形状であってもよく、ウエハの上面側または下面側または側面側に複数のガス吐出部材を設けてもよい。
【００６０】
さらに、上記実施形態では断熱膨張による温度上昇を回避するために、圧力上昇過程で、パージガスの供給と真空引きとを交互に複数回行うシーケンスを用いたが、断熱膨張とならずにジュール＝トムソン効果が有効に発揮することができれば、これに限るものではない。
【００６１】
さらにまた、被処理基板についても、半導体ウエハに限らず、ＦＰＤ用ガラス基板などの他の基板を対象にすることができることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００６２】
１〜４；真空処理ユニット
５；搬送室
６，７；ロードロック装置
８；搬入出室
１２，１６；搬送装置
２０：制御部
３１：容器
３２：クーリングプレート
３６；排気口
４２；開閉バルブ
４４；真空ポンプ
４６；開閉バルブ
４７；流量調節バルブ
４８；パージガス源
４９；圧力調整機構
５１；上側ガス吐出部材
５２；下側ガス吐出部材
５３；側面側ガス吐出部材
５４；ウエハ支持ピン
Ｗ；半導体ウエハ
【図１】
2013191782.tif 000003
【図２】
2013191782.tif 000004
【図３】
2013191782.tif 000005
【図４】
2013191782.tif 000006
【図５】
2013191782.tif 000007
【図６】
2013191782.tif 000008
【図７】
2013191782.tif 000009