(57)【要約】【課題】簡素な構造で基板を効果的に冷却することができる基板冷却部材を提供する。【解決手段】ロードロック室１３の内部の天井部にはガス噴射部材２５がウエハＷに対向して配置され、ガス噴射部材２５はウエハＷに対向する対向面２９と、対向面２９に配置されてウエハＷに向けてガスを噴射する複数のガス孔３１と、対向面２９からウエハＷへ向けて突出する複数の円板状の渦流発生部材３２とを備え、各渦流発生部材３２は側方３２ａから先端３２ｂにかけて絞り込まれるように成形される。【選択図】図２
2016063032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に対向して配置される基板冷却部材であって、
前記基板に対向する対向面と、
前記対向面に配置されて前記基板に向けてガスを噴射するガス噴射機構と、
前記対向面から前記基板へ向けて突出する凸部とを備え、
前記凸部は側方から先端にかけて絞り込まれるように成形されることを特徴とする基板冷却部材。
【請求項２】
前記凸部は前記側方から前記先端にかけて曲面を形成することを特徴とする請求項１記載の基板冷却部材。
【請求項３】
前記対向面に複数の前記凸部が均等に分布するように配置されることを特徴とする請求項１又は２記載の基板冷却部材。
【請求項４】
前記凸部は前記側方から前記先端にかけて斜面を形成することを特徴とする請求項１記載の基板冷却部材。
【請求項５】
前記ガス噴射機構は前記対向面において開口するガス孔からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板冷却部材。
【請求項６】
前記ガス孔は前記凸部に隣接して配置されることを特徴とする請求項５記載の基板冷却部材。
【請求項７】
前記ガス孔は前記凸部から離間して配置されることを特徴とする請求項５記載の基板冷却部材。
【請求項８】
前記ガス噴射機構は前記対向面において開口するスリットからなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板冷却部材。
【請求項９】
真空雰囲気に保持され、内部に収容された基板に対して基板温度の上昇を伴う所定の処理を行う基板処理室と、大気圧雰囲気に保持され、外部から前記基板処理室で処理する基板が搬入される基板搬入室と、前記基板処理室及び前記基板搬入室の間で前記基板を搬送するために内部が選択的に前記大気圧雰囲気又は前記真空雰囲気に切り替え可能に構成される中間搬送室とを備える基板処理装置であって、
前記中間搬送室は、前記基板を支持する支持部材と、前記基板に対向して配置される基板冷却部材とを有し、
前記基板冷却部材は、前記基板に対向する対向面と、前記対向面に配置されて前記基板に向けてガスを噴射するガス噴射機構と、前記対向面から前記基板へ向けて突出する凸部とを備え、前記凸部は側方から先端にかけて絞り込まれるように成形されることを特徴とする基板処理装置。
【請求項１０】
前記支持部材は前記基板を載置し、該載置された基板を冷却する冷却機構を有することを特徴とする請求項９記載の基板処理装置。
【請求項１１】
基板に対向する対向面と、該対向面に配置されてガスを噴射するガス噴射機構と、前記対向面から前記基板へ向けて突出する凸部とを備え、前記凸部は側方から先端にかけて絞り込まれるように成形される基板冷却部材を前記基板に対向するように配置し、
前記ガス噴射機構から前記基板に向けて前記ガスを噴出することを特徴とする基板冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板冷却部材、基板処理装置及び基板冷却方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）から半導体デバイスを製造するために、複数の真空処理室と、真空搬送室と、ロードロック室と、ローダーモジュールと、ロードポートとを備える基板処理装置が用いられている。
【０００３】
基板処理装置では、各真空処理室で真空処理、例えば、プラズマエッチング処理が施されたウエハが真空搬送室、ロードロック室及びローダーモジュールを経由してロードポートに接続された容器、例えば、フープ（ＦＯＵＰ）に格納される。ところで、プラズマエッチング処理が施されたウエハの温度は高く、そのままではフープに格納することができないため、ロードロック室においてウエハが冷却される。
【０００４】
従来、ロードロック室はウエハを載置するステージに内蔵される冷却通路によってウエハを冷却していたが、近年、構造の簡素化を目的としてステージに冷却通路を設けること無く、大気開放のためのパージガスを用いてウエハを空冷することが本出願人によって提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
図１６に示すように、特許文献１では、ロードロック室においてウエハに対向するように円板状のガス噴射部材１７０を配置し、該ガス噴射部材１７０におけるウエハと対向する主面１７１に多数のガス噴射ノズル１７２を配置する。各ガス噴射ノズル１７２はウエハに向けて開口する円柱状の空間部である渦流生成室１７３と、該渦流生成室１７３の底面において開口するノズル孔１７４とを有し、渦流生成室１７３の内部においてノズル孔１７４から噴射されるパージガスから渦流を生じさせ、該渦流によってウエハを冷却する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１１２６３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のガス噴射部材１７０でウエハを冷却する際、各渦流生成室１７３の内部で生じる渦流にウエハを接触させる必要があるため、ウエハをガス噴射部材１７０へ近づけてガス噴射部材１７０及びウエハの間の距離を５ｍｍ以下にする必要があり、ウエハを載置するステージをガス噴射部材１７０へ向けて移動させる移動機構、例えば、アクチュエータが必要となる。その結果、ロードロック室の構造が複雑となるという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、簡素な構造で基板を効果的に冷却することができる基板冷却部材、基板処理装置及び基板冷却方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の基板冷却部材は、基板に対向して配置される基板冷却部材であって、前記基板に対向する対向面と、前記対向面に配置されて前記基板に向けてガスを噴射するガス噴射機構と、前記対向面から前記基板へ向けて突出する凸部とを備え、前記凸部は側方から先端にかけて絞り込まれるように成形されることを特徴とする。
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の基板処理装置は、真空雰囲気に保持され、内部に収容された基板に対して基板温度の上昇を伴う所定の処理を行う基板処理室と、大気圧雰囲気に保持され、外部から前記基板処理室で処理する基板が搬入される基板搬入室と、前記基板処理室及び前記基板搬入室の間で前記基板を搬送するために内部が選択的に前記大気圧雰囲気又は前記真空雰囲気に切り替え可能に構成される中間搬送室とを備える基板処理装置であって、前記中間搬送室は、前記基板を支持する支持部材と、前記基板に対向して配置される基板冷却部材とを有し、前記基板冷却部材は、前記基板に対向する対向面と、前記対向面に配置されて前記基板に向けてガスを噴射するガス噴射機構と、前記対向面から前記基板へ向けて突出する凸部とを備え、前記凸部は側方から先端にかけて絞り込まれるように成形されることを特徴とする。
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の基板冷却方法は、基板に対向する対向面と、該対向面に配置されてガスを噴射するガス噴射機構と、前記対向面から前記基板へ向けて突出する凸部とを備え、前記凸部は側方から先端にかけて絞り込まれるように成形される基板冷却部材を前記基板に対向するように配置し、前記ガス噴射機構から前記基板に向けて前記ガスを噴出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、対向面から基板へ向けて突出する凸部は側方から先端にかけて絞り込まれるように成形されるので、ガス噴射機構から噴射されたガスが凸部の側方を流れる際、コアンダ効果によって凸部の側方から先端に沿うように流れる。これにより、基板へ向けてガスの流れが斜めに入射するため、反射したガスの流れが入射するガスの流れと別方向に反射し、さらに反射したガスの流れは、同様に反射した他のガスの流れと協働して渦流を形成する。その結果、基板を基板冷却部材に近づけることなく、渦流を基板に接触させることができ、もって、基板を移動させる移動機構を設ける必要をなくすことができ、簡素な構造で基板を効果的に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る基板処理装置としてのプラズマ処理装置の構成を概略的に示す平面図である。
【図２】図１におけるロードロック室の構成を概略的に示す断面図である。
【図３】図２におけるガス噴射部材を対向面から眺めた場合の平面図である。
【図４】図２における渦流発生部材及びガス孔の近傍の構成を示す拡大断面図である。
【図５】図４におけるガス孔から噴出したパージガスの流れのシミュレーションの結果を示す断面図である。
【図６】図４におけるガス孔から噴出したパージガスの流れのシミュレーションの結果を示す斜視図である。
【図７】渦流発生部材を除去した場合のパージガスの流れのシミュレーションの結果を示す斜視図である。
【図８】渦流発生部材の先端から載置ウエハまでの距離が３０ｍｍに変更された場合のパージガスの流れのシミュレーションの結果を示す斜視図である。
【図９】渦流発生部材の先端から載置ウエハまでの距離が４０ｍｍに変更された場合のパージガスの流れのシミュレーションの結果を示す斜視図である。
【図１０】ガス孔が渦流発生部材から離間して開口する変形例の構成を示す拡大断面図である。
【図１１】対向面における複数の渦流発生部材の分布の変形例としてのガス噴射部材を対向面から眺めた場合を示す平面図である。
【図１２】対向面において各渦流発生部材の曲面の曲率半径が変化する変形例としてのロードロック室の構成を概略的に示す断面図である。
【図１３】側方から先端へかけて斜面が形成される渦流発生部材の変形例を示す拡大断面図である。
【図１４】回りにスリットが開口する渦流発生部材の変形例を示す拡大斜視部分断面図である。
【図１５】図１４におけるスリットから噴出したパージガスの流れのシミュレーションの結果を示す斜視図である。
【図１６】従来のガス噴射部材を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本実施の形態に係る基板処理装置としてのプラズマ処理装置の構成を概略的に示す平面図である。
【００１６】
図１において、プラズマ処理装置１０は、例えば、直径がφ３００ｍｍのウエハＷを所定枚数収容した不図示のキャリアであるフープを載置するために設けられた３つのロードポート１６を備える。
【００１７】
このプラズマ処理装置１０には、ロードポート１６に隣接し、フープに対してウエハＷの搬入出を行うためのローダーモジュール１４（基板搬入室）が配置され、ローダーモジュール１４には、ウエハＷの位置合わせを行う位置合わせ機構１７が隣接して配置されている。また、ローダーモジュール１４を挟んでロードポート１６の反対側には、２つのロードロック室１３が配置されている。ローダーモジュール１４の内部は常に大気圧雰囲気にあり、ローダーモジュール１４内にはウエハ搬送装置１８が配置されている。ウエハ搬送装置１８は、ロードポート１６に載置されたフープ、位置合わせ機構１７及びロードロック室１３の間でウエハＷを搬送する。
【００１８】
ロードロック室１３は、その内部が選択的に真空雰囲気又は大気圧雰囲気に切り換え可能に構成され、ロードロック室１３の内部は、ローダーモジュール１４と連通する際には大気圧雰囲気とされ、後述の真空搬送室１１と連通する際には真空雰囲気とされる。なお、ロードロック室１３の詳細な構造については後述する。
【００１９】
ロードロック室１３を挟んで、ローダーモジュール１４の反対側には、例えば、平面視八角形を呈する真空搬送室１１が配置され、真空搬送室１１の周りには、放射状に配置されて真空搬送室１１に接続される５つの真空処理室１２（基板処理室）が配置されている。真空搬送室１１の内部は常に所定の真空度に保たれ、ウエハＷを搬送するスカラロボット１５が配置されている。また、真空処理室１２の内部も所定の真空度に真空に保たれ、ウエハＷを内部に収容して、ウエハＷに所定のプラズマ処理、例えば、プラズマエッチング処理を施す。
【００２０】
なお、図１には図示しないが、各ユニット（真空搬送室１１、真空処理室１２、ロードロック室１３、ローダーモジュール１４、ロードポート１６及び位置合わせ機構１７）の間にはゲートバルブが配置され、ゲートバルブは必要に応じて開閉動作を行う。また、プラズマ処理装置１０では、ロードロック室１３が、ローダーモジュール１４と真空搬送室１１との間でウエハＷを搬送するための中間搬送室としての役割と、真空処理室１２で処理されたウエハＷを冷却するための基板冷却室としての役割を担う。
【００２１】
プラズマ処理装置１０では、概略、以下の順序で、ウエハＷにプラズマ処理が施される。なお、プラズマ処理装置１０では、複数のウエハＷが同時に処理されるが、ここでは１枚のウエハＷの処理について、時系列に従って説明する。
【００２２】
先ず、フープがロードポート１６に載置されると、ロードポート１６に設けられたゲートバルブがフープの蓋を保持して開き、ウエハ搬送装置１８がフープからウエハＷを取り出し、該ウエハＷを位置合わせ機構１７に搬入する。位置合わせ機構１７にて位置合わせされたウエハＷは、ウエハ搬送装置１８によって大気圧雰囲気に保持されたロードロック室１３に搬入される。このとき、ロードロック室１３の真空搬送室１１側のゲートバルブは閉じられている。ロードロック室１３のローダーモジュール１４側のゲートバルブを閉じた後、ロードロック室１３は所定の真空度に減圧される。
【００２３】
ロードロック室１３の内部が所定の真空度に到達すると、真空搬送室１１側のゲートバルブが開き、スカラロボット１５がロードロック室１３からウエハＷを搬出して、保持したウエハＷを真空処理室１２に搬入し、真空処理室１２においてウエハＷに所定のプラズマ処理が施される。このとき、所定のプラズマ処理が施されたウエハＷの温度が上昇する。
【００２４】
その後、所定のプラズマ処理が施されて温度が上昇したウエハＷは、スカラロボット１５によって真空処理室１２から搬出され、ロードロック室１３に搬入される。次いで、ロードロック室１３の真空搬送室１１側のゲートバルブが閉じ、ロードロック室１３を大気圧雰囲気にするために、ロードロック室１３に窒素ガス等のパージガスが導入される。本実施の形態では、このパージガスをウエハＷの冷却に用いる。その詳細については後述する。
【００２５】
ロードロック室１３の内部が大気圧雰囲気となり、且つ、ウエハＷが所定温度まで下げられると、ロードロック室１３のローダーモジュール１４側のゲートバルブが開いて、ウエハ搬送装置１８がロードロック室１３からウエハＷを取り出し、フープの所定位置へ搬入する。
【００２６】
次に、ロードロック室１３の構造について説明する。図２は、図１におけるロードロック室の構成を概略的に示す断面図である。
【００２７】
図２において、ロードロック室１３の真空搬送室１１側にはゲートバルブ２１が配置され、ロードロック室１３のローダーモジュール１４側にはゲートバルブ２２が配置されている。ロードロック室１３の底壁には排気管２４が接続され、排気管２４には真空ポンプ等の排気装置（図示しない）が接続され、排気装置を駆動することにより、排気管２４を通してロードロック室１３の内部を所定の真空度に減圧する。
【００２８】
ロードロック室１３の底部には円板状部材と支柱からなるステージ２３（支持部材）が配置され、該ステージ２３はウエハＷを載置する。ステージ２３は冷却通路２７（冷却機構）を円板状部材に内蔵し、該冷却通路２７に冷媒、例えば、水を流すことにより、ウエハＷを冷却する。なお、ステージ２３は冷却通路２７の代わりに冷却機構としてペルチェ素子を内蔵してもよい。
【００２９】
ロードロック室１３の内部の天井部には、ガス噴射部材２５（基板冷却部材）が配置されている。ガス噴射部材２５にはガス供給源（不図示）から窒素ガス等のパージガスがガス供給管２６を通じて供給される。
【００３０】
ガス噴射部材２５は円板状の本体２８からなり、本体２８は、ステージ２３に載置されたウエハ（以下、「載置ウエハ」という。）Ｗに対向する対向面２９と、内部に形成されたバッファ空間３０と、対向面２９において開口し、バッファ空間３０及びロードロック室１３の内部を連通する複数のガス孔３１（ガス噴射機構）と、対向面２９において載置ウエハＷへ向けて突出する凸状部材からなる複数の渦流発生部材３２（凸部）とを有する。ガス供給管２６はバッファ空間３０と連通し、パージガスがガス供給管２６を通じてバッファ空間３０へ供給されると、供給されたパージガスは各ガス孔３１から載置ウエハＷへ向けて噴出される。
【００３１】
図３は、図２におけるガス噴射部材を対向面から眺めた場合の平面図である。
【００３２】
図３に示すように、複数の渦流発生部材３２は対向面２９において均等に分布するように配置され、各渦流発生部材３２の間において各ガス孔３１が開口する。また、一の渦流発生部材３２の回りにおいて複数、例えば、６つのガス孔３１が円周上に沿って均等、且つ当該渦流発生部材３２に隣接して開口する。
【００３３】
図２に戻り、ロードロック室１３では、真空処理室１２で処理されたウエハＷがロードロック室１３に搬入されてステージ２３に載置され、ゲートバルブ２１が閉じられると、ガス噴射部材２５がウエハＷに向けてパージガスを噴射する。これにより、パージガスとウエハＷとの間で熱交換が行われて、ウエハＷが所定温度に冷却されると同時に、ロードロック室１３の内部は真空雰囲気から大気圧雰囲気へと切り替えられる。
【００３４】
図４は、図２における渦流発生部材及びガス孔の近傍の構成を示す拡大断面図である。
【００３５】
図４において、各渦流発生部材３２は、各ガス孔３１に隣接する側方３２ａから、載置ウエハＷに対向する先端３２ｂへかけて絞り込まれるように成形され、側方３２ａから先端３２ｂへかけて曲率半径ｒの曲面が形成される。
【００３６】
渦流発生部材３２は概略円板形状を呈し、直径はＲで示され、高さ（対向面２９から載置ウエハＷへ向けての突出量）はｈで示される。また、渦流発生部材３２の先端３２ｂから載置ウエハＷまでの距離はＨで示される。
【００３７】
ガス噴射部材２５がウエハＷに向けてパージガスを噴射する際、各ガス孔３１から噴出されたパージガスは粘性を有するため、パージガスは渦流発生部材３２の側方３２ａを流れる際、そのまま載置ウエハＷへ向けて図中下方へ直進せず、流体に作用するコアンダ効果によって側方３２ａから３２ｂに沿うように流れる。これにより、パージガスの流れは、図中矢印で示すように、図中斜め下方へ向けて進み、やがて載置ウエハＷの表面へ斜めに入射する。このとき、載置ウエハＷの表面においてパージガスの流れは、入射するパージガスの流れとは別方向且つ図中斜め上方へ向けて反射するが、反射したパージガスの流れは、他のガス孔３１から噴出された他のパージガスの流れであって、載置ウエハＷの表面において斜め上方へ向けて反射した他のパージガスの流れと衝突し、進路を変更されて巻回する。これにより、反射したパージガスの流れは載置ウエハＷの上において渦流を形成する。また、ガス孔３１から噴出されたパージガスの流れはコアンダ効果によって側方３２ａから先端３２ｂへかけての曲面に沿って流れるため、巻回するようなベクトル成分を付与される。その結果、パージガスの流れから自然と渦流が発生しやすくなり、もって、載置ウエハＷの上において形成される渦流の渦度が大きくなる。
【００３８】
ところで、本発明者は、本発明をなすにあたり、図２のロードロック室１３において内部にガス噴射部材２５からパージガスを噴射したときのパージガスの流れのシミュレーションを行った。
【００３９】
図５は、図４におけるガス孔から噴出したパージガスの流れのシミュレーションの結果を示す断面図であり、図６は、図５のシミュレーションにおける渦流発生部材の直径及び渦流発生部材の先端から載置ウエハまでの距離を変更したときのシミュレーションの結果を示す斜視図である。
【００４０】
図５のシミュレーションでは、各渦流発生部材３２の直径Ｒを６０ｍｍ、高さｈを１０ｍｍに、側方３２ａから先端３２ｂへの曲面の曲率半径ｒを１０ｍｍに設定し、渦流発生部材３２の先端３２ｂから載置ウエハＷまでの距離Ｈを２５ｍｍに設定し、さらに、孔径が１ｍｍの各ガス孔３１から流量が０．１４ｌ／分、且つ流速が３ｍ／秒で窒素ガスからなるパージガスを噴出した。また、図６のシミュレーションは、図５のシミュレーションにおける各渦流発生部材３２の直径Ｒを８０ｍｍに変更し、渦流発生部材３２の先端３２ｂから載置ウエハＷまでの距離Ｈを２０ｍｍに変更した上で行った。
【００４１】
このとき、図５及び図６に示すように、各ガス孔３１から噴出されたパージガスはコアンダ効果によって側方３２ａから先端３２ｂへの曲面に沿って流れ、パージガスの流れは当該曲面から載置ウエハＷへ向けて斜め下方へ進み、載置ウエハＷの表面へ斜めに入射した後に反射し、同様に載置ウエハＷの表面へ斜めに入射した後に反射した他のパージガスの流れと衝突して渦流を形成することが確認された。
【００４２】
また、本発明者は、図５のシミュレーションにおける距離Ｈを変更した上で、図２のロードロック室１３において内部にガス噴射部材２５からパージガスを噴射したときのパージガスの流れの複数のシミュレーションを行った。
【００４３】
図７は、渦流発生部材を除去した場合のパージガスの流れのシミュレーションの結果を示す斜視図であり、図８は、距離Ｈが３０ｍｍに変更された場合のパージガスの流れのシミュレーションの結果を示す斜視図であり、図９は、距離Ｈが４０ｍｍに変更された場合のパージガスの流れのシミュレーションの結果を示す斜視図である。
【００４４】
このとき、図７に示すように、各渦流発生部材３２を除去すると、各ガス孔３１から噴出されたパージガスはそのまま載置ウエハＷへ向けて下方へ直進し、パージガスの流れは載置ウエハＷの表面へほぼ垂直に入射されるため、パージガスの流れは斜め上方へ向けて反射することなく、載置ウエハＷの表面に沿って分散する。その結果、パージガスの流れは、載置ウエハＷの表面上において殆ど渦流を形成しないことが確認された。
【００４５】
一方、図８や図９に示すように、距離Ｈを変更しても、各ガス孔３１から噴出されたパージガスはコアンダ効果によって側方３２ａから先端３２ｂへの曲面に沿って流れ、パージガスの流れは当該曲面から載置ウエハＷへ向けて斜め下方へ進み、載置ウエハＷの表面へ斜めに入射した後に反射して渦流を形成することが確認された。
【００４６】
また、図６（距離Ｈが２０ｍｍ）、図８（距離Ｈが３０ｍｍ）及び図９（距離Ｈが４０ｍｍ）のシミュレーション結果を比較したところ、図８の場合が最も渦流の渦度が大きいことが確認された。一方で、図６の場合や図９の場合でも、載置ウエハＷの冷却に十分な渦度が得られることが確認された。これらの確認結果から、渦流発生部材３２の半径（直径Ｒの半分）及び距離Ｈの比率が１対０．５（図６の場合に相当）乃至１対１．３３（図９の場合に相当）であることが好ましく、１対１（図８の場合に相当）であることがより好ましいことが分かった。
【００４７】
なお、本発明者は、例えば、図６の場合において、各ガス孔３１から噴出するパージガスの流速を変化させてパージガスの流れのシミュレーションを行ったところ、流速が３〜１０ｍ／秒であれば、パージガスの流れは載置ウエハＷの表面上において載置ウエハＷの冷却に効果的な渦流を形成することを確認した。これは、パージガスの流れの流速が低すぎる（３ｍ／秒未満である）とパージガスの運動エネルギーが小さくなるため、ウエハＷの表面に入射してもパージガスの流れは反射せずに分散し、パージガスの流れの流速が高すぎる（１０ｍ／秒よりも大である）とパージガスの流れの直進成分が強くなりすぎるため、反射した他のパージガスの流れと衝突してもパージガスの流れの進路が大きく変更されないためだと推察された。
【００４８】
本実施の形態に係る基板冷却部材としてのガス噴射部材２５によれば、対向面２９から載置ウエハＷへ向けて突出する渦流発生部材３２は側方３２ａから先端３２ｂにかけて絞り込まれるように成形されるので、ガス孔３１から噴射されたパージガスが渦流発生部材３２の側方３２ａを流れる際、コアンダ効果によって渦流発生部材３２の側方３２ａから先端３２ｂに沿うように流れる。これにより、載置ウエハＷの表面へ向けてパージガスの流れが斜めに入射するため、反射したパージガスの流れが入射するパージガスの流れと別方向に反射し、さらに反射したパージガスの流れは、同様に反射した他のパージガスの流れと協働して渦流を形成する。その結果、載置ウエハＷをガス噴射部材２５に近づけることなく、渦流を載置ウエハＷに接触させることができ、もって、ステージ２３等を移動させる移動機構を設ける必要をなくすことができ、簡素な構造で載置ウエハＷを効果的に冷却することができる。
【００４９】
上述したガス噴射部材２５では、渦流発生部材３２は側方３２ａから先端３２ｂにかけて曲面を形成するので、パージガスの流れが巻回しやすくなり、自然と渦流が発生しやすくなる。その結果、載置ウエハＷに接触する渦流の渦度を大きくすることができる。
【００５０】
また、上述したガス噴射部材２５では、対向面２９において複数の渦流発生部材３２が均等に分布するように配置されるので、載置ウエハＷ上において均等に渦流を分布させることができ、もって、載置ウエハＷを均等に冷却することができる。
【００５１】
さらに、上述したガス噴射部材２５では、ガス孔３１は渦流発生部材３２に隣接して配置されるので、パージガスを渦流発生部材３２の側方３２ａに沿って確実に流すことができ、もって、パージガスの流れにコアンダ効果を確実に作用させることができる。
【００５２】
上述したロードロック室１３では、ガス噴射部材２５に対向してウエハＷを載置するステージ２３は冷却通路２７を内蔵するので、冷却通路２７における冷媒の循環及びガス噴射部材２５からパージガスの噴射による渦流の形成の協働により、載置ウエハＷを迅速に冷却することができ、もって、ロードロック室１３における処理のスループットを向上することができる。
【００５３】
また、上述したロードロック室１３では、渦流の形成に従来から用いられる大気開放用のパージガスを用いるため、新たなガス供給機構を設ける必要が無く、ロードロック室１３の構成が複雑化するのを防止することができる。なお、パージガスとしては窒素ガスだけでなく大気も用いることができる。
【００５４】
上述したガス噴射部材２５では、図３に示すように、１つの渦流発生部材３２の周りに５つ又は６つのガス孔３１が円周上において均等に配置されるが、１つの渦流発生部材３２の周りに配置されるガス孔３１の数はこれらに限られず、少なくとも４つのガス孔３１が円周上において均等に配置されればよい。また、各ガス孔３１の孔径は１ｍｍに限られず、例えば、噴出されるパージガスの流速が３ｍ／秒を下回らないように設定されていればよい。
【００５５】
上述したガス噴射部材２５では、各ガス孔３１が渦流発生部材３２に隣接して開口するが、図１０に示すように、各ガス孔３１が渦流発生部材３２から離間して開口してもよい。但し、ガス孔３１が噴出したパージガスに渦流発生部材３２における曲面に起因するコアンダ効果を作用させるため、渦流発生部材３２からガス孔３１の縁までの距離ｔはガス孔３１の直径以下であることが好ましい。
【００５６】
さらに、上述したガス噴射部材２５では、図３に示すように、複数の渦流発生部材３２は対向面２９において均等に分布するように配置されるが、図１１に示すように、載置ウエハＷの中心部に対向する複数の渦流発生部材３２の配置密度が、載置ウエハＷの周縁部に対向する複数の渦流発生部材３２の配置密度よりも高くてもよい。これにより、載置ウエハＷの中心部に接触する渦流の密度を向上させることができ、もって、中心部の温度が高くなる傾向がある載置ウエハＷの温度分布を平準化することができる。また、複数の渦流発生部材３２の配置密度を変化させるために、位置に応じて各渦流発生部材３２の直径Ｒを変更してもよい。なお、図１１では各ガス孔３１の図示を省略している。
【００５７】
上述したガス噴射部材２５では、図４に示すように、各渦流発生部材３２の側方３２ａから先端３２ｂへかけて形成される曲面の曲率半径ｒは同じであるが、図１２に示すように、載置ウエハＷの中心部に対向する複数の渦流発生部材３２の曲面の曲率半径ｒを、載置ウエハＷの周縁部に対向する複数の渦流発生部材３２の曲面の曲率半径ｒよりも大きくしてもよい。これにより、載置ウエハＷの中心部に対向する複数の渦流発生部材３２の曲面のコアンダ効果によって当該曲面を沿うパージガスの流れは大きく進路を変更され、載置ウエハＷの表面へ確実に斜め上方から入射するので、載置ウエハＷの表面上に生じて載置ウエハＷの中心部に接触する渦流の渦度を大きくすることができ、もって、中心部の温度が高くなる傾向がある載置ウエハＷの温度分布を平準化することができる。
【００５８】
また、上述したガス噴射部材２５では、各渦流発生部材３２において側方３２ａから先端３２ｂへかけて曲面が形成されたが、図１３に示すように、側方３２ａから先端３２ｂへかけて斜面が形成されてもよい。この場合も、コアンダ効果によってパージガスが渦流発生部材３２の側方３２ａから先端３２ｂに沿うように流れるため、パージガスの流れを載置ウエハＷの表面へ向けて確実に斜めに入射することができ、これにより、載置ウエハＷの表面上で確実に渦流を生じさせることができる。
【００５９】
さらに、上述したガス噴射部材２５では、図４に示すように、一の渦流発生部材３２の回りにおいて複数のガス孔３１が配置されたが、図１４に示すように、一の渦流発生部材３２の回りにおいて開口し、バッファ空間３０及びロードロック室１３の内部を連通するスリット３３を配置してもよい。
【００６０】
図１５は、図１４におけるスリットから噴出したパージガスの流れのシミュレーションの結果を示す斜視図である。
【００６１】
図１５のシミュレーションの結果に示すように、各スリット３１から噴出されたパージガスもコアンダ効果によって側方３２ａから先端３２ｂへの曲面に沿って流れ、パージガスの流れは当該曲面から載置ウエハＷへ向けて斜め下方へ進み、載置ウエハＷの表面へ斜めに入射した後に反射し、同様に載置ウエハＷの表面へ斜めに入射した後に反射した他のパージガスの流れと衝突して渦流を形成することが確認された。
【００６２】
以上、本発明について、上記実施の形態を用いて説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００６３】
Ｗ  ウエハ
１０  プラズマ処理装置
１２  真空処理室
１３  ロードロック室
１４  ローダーモジュール
２３  ステージ
２５  ガス噴射部材
２７  冷却通路
２９  対向面
３１  ガス孔
３２  渦流発生部材
３２ａ  側方
３２ｂ  先端
３３  スリット
【図１】
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【図２】
2016063032.tif 000004
【図３】
2016063032.tif 000005
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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