(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を載置して加熱する加熱プレートと、
前記加熱プレートを収容するチャンバと、
前記チャンバ内に所定のガスを供給するガス供給機構と、
前記チャンバ内を排気する排気機構と、
前記ガス供給機構からのガスをチャンバ内に導入するガス導入部と、
前記チャンバ内のガスを排出するガス排出部と
を具備し、
前記ガス導入部は、前記チャンバの天壁にガスを導入するガス導入口と、
前記ガス導入口から前記天壁内を水平方向に直線的に延びる主ガス導入路と、
前記主ガス導入路から前記チャンバの天壁内を同心円状に延び、複数の給気口が設けられた副ガス導入路とを有し、
前記ガス排出部は、前記チャンバの天壁からチャンバ内のガスを排出するガス排出口と、
前記ガス排出口に連通するガス通路から前記天壁内を水平方向に延びる主排気路と、
前記主排気路から前記チャンバの天壁内を同心円状に延び、複数の排気口が設けられた副排気路とを有し、
前記副ガス導入路と前記副排気路とは交互に配置されていることを特徴とする加熱処理装置。
【請求項２】
前記ガス導入口は、前記チャンバの天壁の周辺部に設けられ、前記主ガス導入路は、前記ガス導入口から前記チャンバの天壁の略中央まで延び、
前記ガス排出口に連通するガス通路は、前記チャンバの天壁の略中央に設けられ、前記主排気路は、前記チャンバの天壁の周辺部から前記ガス通路まで延びていることを特徴とする請求項１に記載の加熱処理装置。
【請求項３】
前記給気口は、前記副ガス導入路の先端に行くに従って、その径が大きくなっていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の加熱処理装置。
【請求項４】
前記給気口は、前記副ガス導入路の先端に行くに従って、その間隔が狭くなってい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項に記載の加熱処理装置。
【請求項５】
前記排気口は前記給気口よりも大きいことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の加熱処理装置。
【請求項６】
前記ガス排出部に着脱自在に設けられたトラップ機構をさらに具備す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項に記載の加熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等の基板に例えば層間絶縁膜を形成する際のキュア処理のような加熱処理を施す熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、半導体デバイスの製造工程においては、ＳＯＤ（Ｓｐｉｎ  ｏｎ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）システムを用いて層間絶縁膜等の誘電体膜を形成することが行われている。このＳＯＤシステムでは、半導体ウエハ上に塗布膜をスピンコートした後、スピンコートされた塗布膜に対して硬化（キュア）処理を行って誘電体膜を得ており、このようなキュア処理には加熱処理が用いられている。
【０００３】
このような加熱処理は、通常、チャンバ内に加熱プレートを配置して構成された加熱処理装置によって行われており、この加熱プレートの表面にウエハを載置し、加熱プレートをヒーターにより加熱することによってウエハを加熱処理する。この際に、塗布膜に対して均一な処理が行えるようにパージガスを筐体内に導入するとともに、加熱処理中に塗布膜から生じる揮発分を排出しながら加熱処理を行う必要があることから、このような加熱処理装置として、筐体上部中央から排気し、筐体の外周からパージガスまたは処理ガスを供給する構造を有するものが採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような加熱処理装置では加熱プレートが加熱されて筐体内において熱対流が発生するため、筐体内に供給されたパージガスが上昇気流とともに筐体上部中央の排気口から排出されてしまい、筐体内が均一なパージガス雰囲気とはならず、均一な膜を得難いという問題点がある。
【０００５】
また、排気には昇華物が含まれているため、排気配管に昇華物をトラップするためのトラップ機構が取り付けられているが、メンテナンスの際にはトラップ機構までの配管等まで洗浄が必要となり、メンテナンス性が悪いという問題点がある。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、筐体内での熱対流の影響を受け難く、パージガスや処理ガスを筐体内に均一に供給することができる加熱処理装置を提供することを目的とする。また、トラップ機構のメンテナンス性が高い加熱処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点では、基板を載置して加熱する加熱プレートと、
前記加熱プレートを収容するチャンバと、
前記チャンバ内に所定のガスを供給するガス供給機構と、
前記チャンバ内を排気する排気機構と、
前記ガス供給機構からのガスをチャンバ内に導入するガス導入部と、
前記チャンバ内のガスを排出するガス排出部と
を具備し、
前記ガス導入部は、前記チャンバの天壁にガスを導入するガス導入口と、
前記ガス導入口から前記天壁内を水平方向に直線的に延びる主ガス導入路と、
前記主ガス導入路から前記チャンバの天壁内を同心円状に延び、複数の給気口が設けられた副ガス導入路とを有し、
前記ガス排出部は、前記チャンバの天壁からチャンバ内のガスを排出するガス排出口と、
前記ガス排出口に連通するガス通路から前記天壁内を水平方向に延びる主排気路と、
前記主排気路から前記チャンバの天壁内を同心円状に延び、複数の排気口が設けられた副排気路とを有し、
前記副ガス導入路と前記副排気路とは交互に配置されていることを特徴とする加熱処理装置を提供する。
【０００８】
このような構成によれば、チャンバの天壁に設けられた複数の給気口からガスが供給され、この給気口と交互的に設けられた複数の排気口から排気されるので、ガスの供給および排気を局所的な領域毎に行うことができ、熱対流の影響が少なく、チャンバ内に均一にガスを供給することができる。
また、ガス導入部は、チャンバの天壁にガスを導入するガス導入口と、ガス導入口から天壁内を水平方向に直線的に延びる主ガス導入路と、主ガス導入路からチャンバの天壁内を同心円状に延び、複数の給気口が設けられた副ガス導入路とを有し、ガス排出部は、チャンバの天壁からチャンバ内のガスを排出するガス排出口と、ガス排出口に連通するガス通路から天壁内を水平方向に延びる主排気路と、主排気路からチャンバの天壁内を同心円状に延び、複数の排気口が設けられた副排気路とを有し、副ガス導入路と副排気路とは交互に配置されている構成としたので、チャンバ内へのガスの供給をより均一に行うことができ、さらに、チャンバからの排気をより均一かつ速やかに行うことができる。
【０００９】
この場合に、前記ガス導入口は、前記チャンバの天壁の周辺部に設けられ、前記主ガス導入路は、前記ガス導入口から前記チャンバの天壁の略中央まで延び、前記ガス排出口に連通するガス通路は、前記チャンバの天壁の略中央に設けられ、前記主排気路は、前記チャンバの天壁の周辺部から前記ガス通路まで延びている構成とすることができる。
【００１０】
上記のような主ガス導入路と副ガス導入路とを有する構成において、給気口が、前記副ガス導入路の先端に行くに従ってその径が大きくなっていること、および／または前記副ガス導入路の先端に行くに従ってその間隔が狭くなっていることが好ましい。これによりガスの供給が少なくなりやすい副ガス導入路の先端部においてガスを多く供給することが可能となるので、ガスの供給をより均一に行うことができる。
【００１１】
また、前記ガス排出部に着脱自在に設けられたトラップ機構をさらに具備することにより、チャンバ内に均一にガスを供給することができることに加えて、メンテナンス性を高くすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る加熱処理装置を搭載したＳＯＤシステムを概略的に示す平面図、図２は図１に示したＳＯＤシステムを概略的に示す正面図、図３は図１に示したＳＯＤシステム内に装着された２個のユニット積層体および主搬送機構を示す側面図である。このＳＯＤシステムは、大略的に、処理ステーション１と、サイドキャビネット２と、キャリアステーション（ＣＳＢ）３とを有しており、処理ステーション１の両側にサイドキャビネット２およびキャリアステーション（ＣＳＢ）３が設けられている。
【００１３】
処理ステーション１は、サイドキャビネット２側に主処理部１ａ、およびキャリアステーション（ＣＳＢ）３側に副処理部１ｂを有している。
【００１４】
主処理部１ａは、中央に半導体ウエハ（以下、単にウエハという）Ｗを搬送するための主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）１８が設けられ、その前面側には、図１および図２に示すように、上段に設けられた２つの塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１１，１２と、下段に設けられた薬品等を内蔵した２つのケミカル室１３，１４とを有している。また、主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）１８を挟んでサイドキャビネット２側およびキャリアステーション（ＣＳＢ）３側には、それぞれ複数の処理ユニットを多段に積層してなる処理ユニット群１６および１７が設けられている。
【００１５】
主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）１８は、図３に示すように、Ｚ方向に延在し、垂直壁５１ａ，５１ｂおよびこれらの間の側面開口部５１ｃを有する筒状支持体５１と、その内側に筒状支持体５１に沿ってＺ方向に昇降自在に設けられたウエハ搬送体５２とを有している。筒状支持体５１はモータ５３の回転駆動力によって回転可能となっており、それに伴ってウエハ搬送体５２も一体的に回転されるようになっている。ウエハ搬送体５２は、搬送基台５４と、搬送基台５４に沿って前後に移動可能な３本のウエハ搬送アーム５５，５６，５７とを備えており、ウエハ搬送アーム５５〜５７は、筒状支持体５１の側面開口部５１ｃを通過可能な大きさを有している。これらウエハ搬送アーム５５〜５７は、搬送基台５４内に内蔵されたモータおよびベルト機構によりそれぞれ独立して進退移動することが可能となっている。ウエハ搬送体５２は、モータ５８によってベルト５９を駆動させることにより昇降するようになっている。なお、符号４０は駆動プーリー、４１は従動プーリーである。
【００１６】
処理ユニット群１６は、図３に示すように、その上側から順に低温用の加熱処理ユニット（ＬＨＰ）１９と、２個の硬化（キュア）処理ユニット（ＤＬＣ）２０と、２個のエージングユニット（ＤＡＣ）２１とが積層されて構成されている。また、処理ユニット群１７は、その上から順に２個のベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２と、低温用の加熱処理ユニット（ＬＨＰ）２３と、２個の冷却処理ユニット（ＣＰＬ）２４と、受渡部（ＴＲＳ）２５と、冷却処理ユニット（ＣＰＬ）２６とが積層されて構成されている。なお、受渡部（ＴＲＳ）２５は、クーリングプレートの機能を兼ね備えることが可能である。なお、加熱処理ユニット（ＬＨＰ）１９，２３、キュア処理ユニット（ＤＬＣ）２０およびベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２は、いずれも、加熱プレート上でのウエハＷの加熱処理を伴うものであり、冷却処理ユニット（ＣＰＬ）２４，２６はクーリングプレートにて冷却を行うものである。また、キュア処理ユニット（ＤＬＣ）２０およびベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２は、窒素ガス等の不活性ガスを供給しながら加熱処理を行うものである。
【００１７】
副処理部１ｂは、処理ユニット群１７からキャリアステーション（ＣＳＢ）３に向けて延びる搬送路３２に沿って移動可能に設けられた副搬送機構３３と、搬送路３２の両側に２段ずつ積層して設けられた本実施形態に係る加熱処理装置としての４個の冷却機能付き高温加熱処理ユニット（ＨＨＰ）３１を有している。
【００１８】
サイドキャビネット２は、その上段に薬液を供給するためのバブラー（Ｂｕｂ）２７と、排気ガスの洗浄のためのトラップ（ＴＲＡＰ）２８とを有している。また、その下段には、電力供給源（図示せず）と、ＨＭＤＳやアンモニア水（ＮＨ４ＯＨ）等の薬液を貯留するための薬液室（図示せず）と、廃液を排出するためのドレイン（図示せず）とを有している。
【００１９】
キャリアステーション（ＣＳＢ）３は、複数枚（例えば２５枚）のウエハＷを収納可能なウエハキャリア（図示せず）を他のシステムからこのシステムへ搬入またはこのシステムから他のシステムへ搬出したり、ウエハキャリアと処理ステーション１との間でウエハＷの搬送を行うためのものであり、キャリア載置台およびウエハ搬送機構（いずれも図示せず）を有している。
【００２０】
このように構成されたＳＯＤシステムにおいて適宜の誘電体膜を形成する際には、種々の方法が採用される。例えば、ゾル−ゲル法により層間絶縁膜を形成する場合には、塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１１，１２のいずれかで所定の塗布膜を塗布後、エージングユニット（ＤＡＣ）２１においてサイドキャビネット２内のバブラー（Ｂｕｂ）２７により蒸気化された例えばアンモニアをユニット内に供給してエージング処理が行われ、低温用の加熱処理ユニット（ＬＨＰ）１９，２３のいずれかで加熱処理後、ベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２によりベーク処理が行われる。また、スピードフィルム法により層間絶縁膜を形成する場合には、塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１１，１２のいずれかでアドヒージョンプロモータの塗布を行った後、低温用の加熱処理ユニット（ＬＨＰ）１９，２３のいずれかで加熱処理を行い、塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１１，１２のいずれかで成膜用の塗布を行い、さらに低温用の加熱処理ユニット（ＬＨＰ）１９，２３のいずれかでの加熱処理およびベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２でのベーク処理、キュア処理ユニット（ＤＬＣ）２０でのキュア処理がこの順で行われる。さらに、フォックス法により層間絶縁膜を形成する場合には、塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１１，１２のいずれかで所定の塗布膜を塗布後、さらに低温用の加熱処理ユニット（ＬＨＰ）１９，２３のいずれかでの加熱処理およびベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２でのベーク処理、キュア処理ユニット（ＤＬＣ）２０でのキュア処理がこの順で行われる。一方、近時、低電力で高速動作し、かつデータが不揮発であるメモリ素子として強誘電体薄膜を用いた強誘電体メモリが注目されており、その製造プロセスとしてＳＯＤシステムが検討されているが、上記ＳＯＤシステムではこのような強誘電体薄膜を形成することもでき、その場合には、まず、主処理部１ａにてウエハＷに対して、塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１１，１２のいずれかで加水分解型の塗布液を塗布し、必要に応じてエージングユニット（ＤＡＣ）２１でエージング処理を行った後、低温用の加熱処理ユニット（ＬＨＰ）１９，２３のいずれかで加熱処理を行い、次いで受渡部（ＴＲＳ）２５を介してウエハＷを副処理部１ｂに搬送し、本実施形態に係る冷却機能付き高温加熱処理ユニット（ＨＨＰ）３１にて６５０℃以上の高温でベーク処理を行う。なお、ウエハＷを所定の温度に保持する目的で、または加熱後の冷却を目的として、ウエハＷが冷却処理ユニット（ＣＰＬ）２４，２６にて適宜処理される。
【００２１】
以上の処理は例示であって、得ようとする誘電体膜または塗布膜の種類に応じて種々の処理が適用され、その中で高温に加熱する必要がある処理は、本実施形態の冷却機能付き高温加熱処理ユニット（ＨＨＰ）３１にて加熱処理される。また、これら各種の方法によって形成される塗布膜としては有機系、無機系およびハイブリッド系の各種材料を用いることが可能である。
【００２２】
次に、本発明の一実施形態に係る加熱処理装置である冷却機能付き高温加熱処理ユニット（ＨＨＰ）３１について説明する。図４は冷却機能付き高温加熱処理ユニット（ＨＨＰ）３１の概略構造を示した断面図である。
【００２３】
この冷却機能付き高温加熱処理ユニット（ＨＨＰ）３１は、加熱部３１ａと冷却部３１ｂとを有している。
【００２４】
加熱部３１ａは、チャンバ６１と、ウエハＷを載置して加熱する加熱プレート６２と、加熱プレート６２の外周を囲繞するように設けられたサポートリング６３と、加熱プレート６２を貫通するように突没自在に設けられた３本の昇降ピン６４と昇降ピン６４を昇降させる昇降機構６５とを有している。加熱プレート６２にはヒーターが内蔵されており、ヒーターにより７００℃程度の高温に昇温可能となっている。
【００２５】
また、加熱部３１ａは、チャンバ６１内にパージガスを供給するパージガス供給機構６６と、チャンバ６１内を排気する排気機構６７とを有している。そして、パージガス供給機構６６からのパージガスはチャンバ６１の天壁６１ａに設けられたパージガス導入部６８を介してチャンバ６１内に導入され、チャンバ６１内のガスはチャンバ６１の天壁６１ａに設けられたガス排出部７４を介して排出される。パージガス供給機構６６から供給されるパージガスは特に限定されないが、強誘電体メモリ用の強誘電体薄膜を形成する場合には、Ｏ２とＮ２との混合ガスが用いられる。
【００２６】
パージガス導入部６８は、天壁６１ａの加熱プレート６２に対向する部分に設けられた下段プレート６１ｂの全面に多数設けられた給気口６９を有している。この給気口６９へは天壁６１ａの上面端部に設けられたパージガス導入口７０およびそこから下方に延びるパージガス通路７１、ならびに以下に説明する図５に示す主ガス導入路７２および副ガス導入路７３を介してパージガスが供給される。一方、ガス排出部７４は、同様に下段プレート６１ｂの全面に多数設けられた排気口７５を有している。この排気口７５から吸引された気体は、図５に示す副排気路７７および主排気路７６から中央の通路７８ａ，７８ｂ、天壁６１ａの中央上部に設けられたキャップ部材７９の内部空間７９ａおよびガス排出口８０を経て天壁６１ａから排出される。上記給気口６９と排気口７５とは交互的に設けられている。ここで、排気口７５は給気口６９よりも大きく構成されており、例えば給気口６９の２倍の径を有している。このように給気口６９を小さくすることにより、給気速度を速くしてパージガスが有効にウエハＷに到達させることができる。
【００２７】
パージガス導入部６８およびガス排出部７４の詳細な構造を図５に示す。図５は、チャンバ６１の天壁６１ａの下段プレート６１ｂを示す水平断面図である。この図に示すように、パージガス導入部６８は、下段プレート６１ｂ内の端部のパージガス通路７１の導入部７１ａから中心付近にかけて水平方向に直線的に延びる主ガス導入路７２と、この主ガス導入路７２から下段プレート６１ｂ内を同心円状に延び、複数の上記給気口６９が設けられた複数の副ガス導入路７３とを有している。一方、ガス排出部７４は、下段プレート６１ｂの中央の排気ガスが通る通路７８ａの吸引口７８ｃから水平方向に直線的に延びる主排気路７６と、主排気路７６から下段プレート６１ｂ内を同心円状に延び、複数の上記排気口７５が設けられた複数の副排気路７７とを有している。そして、上記副ガス導入路７３と上記副排気路７７とは交互に配置されている。また、上記主ガス導入路７２と上記主排気路７６とは、同心円状の副ガス導入路７３および副排気路７７の直径に対応するように一直線をなしている。なお、上述したように排気口７５が給気口６９よりも大きく構成されていることから、副排気路７７は副ガス導入路７３よりも幅広となっている。
【００２８】
チャンバ６１の天壁６１ａにおける下段プレート６１ｂの上には中央が円盤状にくりぬかれた中段プレート６１ｃが設けられており、その中段プレート６１ｃの中央の空間部に円盤状のトラップ機構８２が設けられている。トラップ機構８２の下および上にはそれぞれ空間８１および８３が設けられており、主排気路７６から上方に延びる通路７８ａを経て空間８１に達した排気ガスがトラップ機構８２を通過して排気ガス内の昇華物等がトラップされる。トラップ機構８２を通過した排気ガスは空間８３からその上方に延びる通路７８ｂに至る。トラップ機構８２はカートリッジタイプであり容易に着脱可能となっている。
【００２９】
チャンバ６１の天壁６１ａにおける中段プレート６１ｃの上には、冷却水等の冷媒が通流する冷媒流路８４が形成された上段プレート６１ｄが設けられている。一方、チャンバ６１の底部には冷媒導入ポート８５と冷媒排出ポート８６とが設けられており、冷媒導入ポート８５から導入された冷媒が上段プレート６１ｄの冷媒流路８４を通って冷媒排出ポート８６から排出されて冷媒が循環され、これにより上記トラップ機構８２を冷却するようになっている。このようにしてトラップ機構８２が冷却されることにより、昇華物が冷却されて固体化しやすくなり、昇華物をより有効にトラップすることができる。
【００３０】
チャンバ６１の底部にはリフレクター（反射板）６３を支持する支持ブロック８８が設けられており、また加熱プレート６２からリフレクター６３およびチャンバ６１の底壁を貫通して、加熱プレート６２を加熱するヒーター（図示せず）のケーブル８９ａが通っているケーブル保護管８９が設けられ、このヒーターのケーブル８９ａはヒーター電源９０に接続されている。
【００３１】
チャンバ６１の側壁の冷却部３１ｂ側の部分にはウエハ搬入出口８７が設けられており、このウエハ搬入出口８７を介してチャンバ６１に対するウエハＷの搬入出が行われるようになっている。
【００３２】
このウエハ搬入出口８７が設けられたチャンバ６１の側壁にはゲートシャッタ室９１が接続されている。このゲートシャッタ室９１には、ウエハ搬入出口８７に対応する位置に第１のウエハ通過孔９２が設けられ、その反対側には第２のウエハ通過孔９３が設けられている。ゲートシャッタ室９１の内部にはウエハ搬出入口８７を開閉自在にゲートシャッタ９４が設けられており、このゲートシャッタ９４はゲートシャッタ室９１の下方に設けられたシリンダ９６によりピストン９５を上下動することにより、ゲートシャッタ９４を開閉するようになっている。
【００３３】
冷却部３１ｂは、チャンバ１０１と、ウエハＷを載置して冷却する冷却プレート１０２と、冷却プレート１０２を支持する支持部材１０３と、冷却プレート１０２を貫通するように突没自在に設けられた３本の昇降ピン１０４と昇降ピン１０４を昇降させる昇降機構１０５とを有している。冷却プレート１０２には冷却水等の冷媒が通流する図示しない冷媒流路が設けられており、冷却プレート１０２の下部にはその冷媒流路に接続された冷媒導入管１０７と冷媒排出管１０８が設けられている。そして、冷媒導入管１０７から冷却水等の冷媒を冷媒流路に供給し、冷媒排出管１０８から冷媒を排出することにより冷媒が冷媒流路を流れ冷却プレート１０２を所定の温度に制御するようになっている。
【００３４】
チャンバ１０１内の上部には水平方向に沿ってシャワープレート１０９が設けられており、シャワープレート１０９には多数のガス吐出孔が形成されている。チャンバ１０１の上面にはパージガスを導入するパージガス導入口１１１が形成されており、このパージガス導入口１１１にはパージガス供給機構１１２が接続されている。そして、パージガス供給機構１１２からパージガス、例えばＯ２とＮ２との混合ガスがチャンバ１０１内に導入される。具体的には、最初にチャンバ１０１の天壁とシャワープレート１０９との間の空間１１３にパージガスが導入され、空間１１３のパージガスがシャワープレート１０９のガス吐出孔１１０を介して下方に均一に吐出される。また、チャンバ１０１の底壁には排気口１１４が設けられており、この排気口１１４には排気機構１１５が接続されている。そして、排気機構１１５により排気口１１４を介してチャンバ１０１内を排気する。
【００３５】
チャンバ１０１内のシャワープレート１０９と冷却プレート１０２との間には水平にガイドレール１１６が設けられており、ガイドレール１１６に沿って、ウエハ保持アーム１１７が取り付けられたスライダ１１８が移動可能となっている。ウエハ保持アーム１１７は、ＡｌＮ等のセラミックスで構成され、冷却プレート１０２から数ｍｍ離隔して水平に配置されている。そして、ウエハ保持アーム１１７はウエハＷを保持した状態で図示しない駆動機構によりスライダ１１８をガイドレール１１６に沿って移動させることにより、ウエハＷを冷却部３１ｂのチャンバ１０１と加熱部３１ａのチャンバ６１との間で搬送可能となっている。
【００３６】
チャンバ１０１の加熱部３１ａ側の側壁にはウエハ搬送口１１９が形成されており、このウエハ搬送口１１９を介してウエハＷを冷却部３１ｂと加熱部３１ａとの間で搬送するようになっている。
【００３７】
なお、この冷却機能付き高温加熱処理ユニット（ＨＨＰ）３１に対するウエハＷの搬入出は、冷却部３１ｂのチャンバ１０１に設けられた図示しないウエハ搬入出口を介して副搬送機構３３により行われる。
【００３８】
次に、このように構成された冷却機能付き高温加熱処理ユニット（ＨＨＰ）３１の動作について説明する。まず、冷却部３１ｂの搬入出口からウエハＷを搬入する。このとき、ウエハ保持アーム１１７を冷却部３１ｂのチャンバ１０１内における冷却プレート１０２の直上に位置させ、昇降ピン１０４を突出させた状態にして、図６に示すように、副搬送機構３３によりウエハＷを昇降ピン１０４上に載せ、次いで昇降ピン１０４を下降させてウエハ保持アーム１１７上にウエハＷを載置させる。
【００３９】
続いて、ゲートシャッタ室９１のゲートシャッタ９４を開にしてウエハＷが載置されたウエハ保持アーム１１７を加熱部３１ａのチャンバ６１内に搬送し、図７に示すように加熱プレート６２直上に位置させ、昇降ピン６４を上昇させてウエハＷを昇降ピン６４上に載置させる。そして、ウエハ保持アーム１１７を退避させ、ゲートシャッタ９４を閉じ、昇降ピン６４を下降させることにより、図４に示したようにウエハＷが加熱プレート６２に載置された状態となる。
【００４０】
このとき、内蔵されたヒーターにより加熱プレート６２は例えば６００〜７００℃程度の高温に加熱されており、チャンバ６１内の空間には熱対流が生じている。そして、パージガス導入部６８からはパージガス供給機構６６からのパージガスがチャンバ６１内に導入され、排気機構６７によりガス排出部７４を介してチャンバ６１内が排気される。
【００４１】
この際にチャンバ６１の天壁６１ａに設けられた複数の給気口６９からパージガスが供給され、この給気口６９と交互的に設けられた複数の排気口７５から排気されるので、ガスの供給および排気を局所的な領域毎に行うことができる。したがって、チャンバ６１内に熱対流が生じていても、それによって供給されたパージガスがウエハＷに到達せずに排気されるおそれが少なく、熱対流の影響は少ないから、チャンバ６１内に均一にガスを供給することができる。
【００４２】
また、パージガス導入部６８は、水平方向に直線的に延びる主ガス導入路７２と、この主ガス導入路７２から下段プレート６１ｂ内を同心円状に延び、複数の上記給気口６９が設けられた複数の副ガス導入路７３とを有し、ガス排出部７４は、水平方向に直線的に延びる主排気路７６と、主排気路７６から下段プレート６１ｂ内を同心円状に延び、複数の上記排気口７５が設けられた複数の副排気路７７とを有し、副ガス導入路７３と副排気路７７とは交互に配置されているので、チャンバ６１内へのパージガスの供給をより均一に行うことができ、また、チャンバ６１からの排気をより均一かつ速やかに行うことができる。
【００４３】
この場合に、主ガス導入路７２から延びる副ガス導入路７３では先端に行くほど供給されるガス量が少なくなるので、図８の（ａ）に示すように副ガス導入路７３の先端に行くほど吸気口６９の径を大きくしたり、図８の（ｂ）に示すように、副ガス導入路７３の先端に行くほど給気口６９の間隔を狭くすることが好ましい。これにより、パージガスの供給をチャンバ６１内でより均一に行うことができる。
【００４４】
一方、排気口７５から吸引された排気ガスは、副排気路７７、主排気路７６、通路７８ａ、空間８１を通ってトラップ機構８２に至り、そこで排気ガス中の昇華物等がトラップされる。この場合に、トラップ機構８２はチャンバ６１の天壁６１ａ内に着脱自在に設けられているため、メンテナンスの際にはトラップ機構８２を取り外して洗浄しさえすればよく、配管等の洗浄が不要である。したがって、メンテナンス性が高い。また、チャンバ６１の天壁６１ａには冷却水等の冷媒が通流されているので、トラップ機構８２が冷却されており、トラップ機構８２において昇華物が速やかに冷却されて固体になりやすく、昇華物のトラップ効率が高い。
【００４５】
なお、チャンバ６１内の下段プレート６１ｂとトラップ機構８２との間および下段プレート６１ｂと中段プレート６１ｃとの間に断熱材を設けてもよい。これにより、冷却されたチャンバ６１内の中段プレート６１ｃおよびトラップ機構８２の熱影響による下段プレート６１ｂの温度下降を防止し、排気口７５内で昇華物が冷却され固体化し付着するのを防止することができる。
【００４６】
以上のようにして加熱処理が終了した後、昇降ピン６４によりウエハＷが持ち上げられ、ゲートシャッタ９４を開にして加熱部３１ａのチャンバ６１内に再びウエハ保持アーム１１７が進入してきてその上にウエハＷが載置される。この場合にウエハＷは７００℃程度の高温になっているが、ウエハ保持アーム１１７はセラミック製であるため、熱によるダメージは生じない。
【００４７】
次に、ウエハＷを受け取ったウエハ保持アーム１１７を冷却部３１ｂのチャンバ１０１内に移動させ、ゲートシャッタ９４を閉じる。チャンバ１０１内は、パージガス供給機構１１２からパージガス導入口１１１を経て導入されたパージガス、例えばＯ２とＮ２との混合ガスをシャワープレート１０９のガス吐出孔１１０から下方に吐出させ、排気機構１１５により排気口１１４を経て排気することにより、清浄なパージガス雰囲気に維持されており、その状態でウエハ保持アーム１１７上のウエハＷを冷却プレート１０２の直上に位置させ、冷却プレート１０２の冷熱によりウエハＷを冷却する。
【００４８】
このようにして冷却部３１ｂでウエハＷを冷却するので、ウエハＷが７００℃という高温に加熱された場合でも副搬送機構３３に支障なくウエハＷを次工程に搬送することが可能となる。また、ウエハ保持アーム１１７上に載置された状態で冷却されるため、工程が簡略化される。この場合に、ウエハ保持アーム１１７は冷却プレート１０２の直上数ｍｍの位置にあるので、冷却効率は高く維持される。
【００４９】
ウエハＷの冷却が終了した後、昇降ピン１０４を上昇させてウエハＷを持ち上げ、図示しない搬入出口から副搬送機構３３をウエハＷの直下に挿入し、昇降ピン１０４を下降させることにより、副搬送機構３３上にウエハＷを載置し、ウエハＷを搬出し、冷却機能付き高温加熱処理ユニット（ＨＨＰ）３１での処理を終了する。
【００５０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想の範囲内で種々変形可能である。例えば、上記実施形態では主ガス導入路から同心円状に延びる副ガス導入路と主排気路から同心円状に延びる副排気路とを交互に設け、これら副ガス導入路および副排気路にそれぞれ給気口および排気口を設けたが、これに限らず、複数の給気口と排気口とが交互的に設けられている構造であれば適用可能である。また、上記実施形態では、冷却機能を有する高温加熱処理ユニットに本発明を適用したが、冷却機能は必ずしも必要ではない。さらに、上記実施形態ではチャンバ内に供給されるガスとしてパージガスの例について示したが、これに限らず、他の処理を目的としたガスであってもよい。さらにまた、処理される基板は、半導体ウエハに限定されるものではなく、例えば、ＬＣＤ基板等の他の基板であっても構わない。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、チャンバの天壁に設けられた複数の給気口からガスが供給され、この給気口と交互的に設けられた複数の排気口から排気されるので、ガスの供給および排気を局所的な領域毎に行うことができ、熱対流の影響が少なく、チャンバ内に均一にガスを供給することができ、加熱処理を均一に行うことができる。
【００５２】
また、チャンバ内に設けられたガス排出部に、トラップ機構を着脱自在に設けたので、メンテナンスの際にはトラップ機構を取り外して洗浄しさえすればよく、配管等の洗浄が不要である。したがって、洗浄する部品を削減することができ、メンテナンス性を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態に係る加熱処理装置を搭載したＳＯＤシステムを概略的に示す平面図。
【図２】  図１のＳＯＤシステムを概略的に示す正面図。
【図３】  図１に示したＳＯＤシステム内に装着された２個のユニット積層体および主搬送機構を概略的に示す側面図。
【図４】  本発明の一実施形態に係る加熱処理装置である冷却機能付き高温加熱処理ユニット（ＨＨＰ）の概略構造を示す断面図。
【図５】  パージガス導入部およびガス排出部の詳細な構造を示す水平断面図。
【図６】  本発明の一実施形態に係る加熱処理装置である冷却機能付き高温加熱処理ユニット（ＨＨＰ）の動作を説明するための断面図。
【図７】  本発明の一実施形態に係る加熱処理装置である冷却機能付き高温加熱処理ユニット（ＨＨＰ）の動作を説明するための断面図。
【図８】  パージガス導入部における副ガス導入路の好ましい例を示す図。
【符号の説明】
１；処理ステーション
２；サイドキャビネット
３；キャリアステーション（ＣＳＢ）
１６,１７；処理ユニット群
１８；主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）
３１；冷却機能付き高温加熱処理ユニット（ＨＨＰ）（加熱処理装置）
３１ａ；加熱部
３１ｂ；冷却部
６１；チャンバ
６１ａ；天壁
６２；加熱プレート
６６；パージガス供給機構
６７；排気機構
６８；パージガス導入部
６９；給気口
７０；ガス導入口
７１；パージガス通路
７２；主ガス導入路
７３；副ガス導入路
７４；ガス排出部
７５；排気口
７６；主排気路
７７；副排気路
７８ａ，７８ｂ；通路
８０；ガス排出口
８２；トラップ機構
８４；冷媒流路
Ｗ；半導体ウエハ
【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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