JP2002280370A - 被処理体の冷却ユニット、冷却方法、熱処理システム及び熱処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被処理体を傷つけることなく、被処理体の移
載時間を短くすることができる、被処理体の冷却ユニッ
ト及び熱処理システムを提供する。 【解決手段】 熱処理システム１は、半導体ウエハＷを
熱処理する熱処理装置６と、カセット７を収容する搬入
出室２と、半導体ウエハＷを冷却する冷却ユニット４
と、半導体ウエハＷを移載する移載機３とを備えてい
る。冷却ユニット４は半導体ウエハＷを冷却するクーリ
ングプレート４ｂを備え、クーリングプレート４ｂは半
導体ウエハＷが移載機３に載置された状態で挿入可能な
形状に構成されている。また、冷却ユニット４は搬入出
室２の上方に配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被処理体の冷却ユ
ニット、冷却方法、熱処理システム及び熱処理方法に関
し、詳しくは、熱処理された被処理体を移載機を用いて
収容部に収容するために被処理体を所定の温度に冷却す
る被処理体の冷却ユニット、冷却方法、熱処理システム
及び熱処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程では、熱処理によ
って、被処理体、例えば、半導体ウエハの表面にシリコ
ン酸化膜、シリコン窒化膜等の薄膜を形成することが行
われている。このような熱処理においては、例えば、図
１０に示すような熱処理システム１０１を用いて、以下
のような処理が行われる。

【０００３】まず、反応管１０２内に複数枚の半導体ウ
エハ１０３を収容するウエハボート１０４を上昇させて
ロードする。次に、反応管１０２内を所定の温度、例え
ば、８００℃に加熱するとともに、所定の圧力に減圧し
た後、半導体ウエハ１０３に処理ガスを供給し、半導体
ウエハ１０３の表面に薄膜を形成する。半導体ウエハ１
０３の表面に薄膜が形成されると、半導体ウエハ１０３
を所定のアンロード温度、例えば、６００℃まで冷却し
た後、ウエハボート１０４（半導体ウエハ１０３）を下
降させてアンロードする。次に、アンロードされた半導
体ウエハ１０３を所定の温度、例えば、６０℃以下にな
るまで熱処理システム１０１内で放冷する。そして、半
導体ウエハ１０３が６０℃以下まで冷却されると、ウエ
ハボート１０４内に収容された半導体ウエハ１０３を移
載機１０５により移載して、所定のカセット１０６内に
収容する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
ウエハ１０３を６００℃から６０℃以下になるまで放冷
するには、例えば、約１０分程度の時間が必要であり、
薄膜が形成された半導体ウエハ１０３をウエハボート１
０４から所定のカセット１０６に移載するまでのウエハ
移載時間が長くなるという問題があった。

【０００５】ウエハ移載時間を短くするために、熱処理
システム１０１内に冷却ユニットを配置し、アンロード
された半導体ウエハ１０３を冷却ユニット内で６０℃以
下まで冷却することにより、半導体ウエハ１０３を短時
間で冷却することが可能である。しかし、半導体ウエハ
１０３を移載機１０５上から冷却ユニット内に載置した
後、冷却された半導体ウエハ１０３を、再び移載機１０
５上に載置して所定のカセット１０６に移載しなければ
ならず、冷却ユニットへの半導体ウエハ１０３の搬入及
び搬出に時間がかかってしまう。このため、ウエハ移載
時間を大きく短縮することができなかった。さらに、高
温状態の半導体ウエハ１０３を冷却ユニット内に載置す
るので、半導体ウエハ１０３を傷つけるおそれがある。

【０００６】また、ウエハ移載時間を短くするために、
半導体ウエハ１０３を６０℃以下まで冷却せずにカセッ
ト１０６に移載することも考えられるが、半導体ウエハ
１０３の温度が６０℃より高いと、半導体ウエハ１０３
を収容するカセット１０６が不要に加熱されてしまい、
カセット１０６から有機系の脱ガスが発生し、カセット
１０６内に有機系の脱ガスが存在してしまうおそれや、
カセット１０６を熱変形させてしまうおそれがある。

【０００７】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
であり、被処理体を傷つけることなく、被処理体の移載
時間を短くすることができる、被処理体の冷却ユニット
及び冷却方法を提供することを目的とする。また、本発
明は、収容部内の有機系の脱ガスを最小限に抑え、被処
理体の移載時間を短くすることができる、被処理体の冷
却ユニット及び冷却方法を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、これらの被処理体の冷却ユニット及
び冷却方法を用いた熱処理システム、熱処理方法を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の第１の観点にかかる被処理体の冷却ユニ
ットは、熱処理された被処理体を移載機を用いて収容部
に収容するために、当該被処理体を所定の温度に冷却す
る被処理体の冷却ユニットであって、前記熱処理された
被処理体を冷却する冷却部を備え、該冷却部は被処理体
が前記移載機に載置された状態で挿入可能な形状に構成
されている、ことを特徴とする。

【０００９】この構成によれば、被処理体は、移載機に
載置された状態で冷却部に挿入されて冷却される。この
ため、被処理体を移載機上から冷却ユニット内に載置し
たり、冷却された被処理体を再び移載機上に載置する必
要がなくなり、被処理体の移載時間が短くなる。また、
熱処理された被処理体が移載機以外に接触することなく
冷却され、被処理体が傷つけられなくなる。また、パー
ティクルも最小限に抑えられる。

【００１０】前記冷却部は被処理体を６０℃以下に冷却
することが好ましい。被処理体を６０℃以下に冷却する
と、有機系の脱ガスが発生するおそれが少なくなり、収
容部内の有機系の脱ガスが最小限に抑えられる。

【００１１】前記被処理体の温度に応じて、該被処理体
の冷却時間を制御する制御部を備えることが好ましい。
被処理体の冷却時間を制御する制御部を備えていると、
最適な（最短の）冷却時間で被処理体を冷却することが
でき、被処理体の移載時間がさらに短くなる。

【００１２】前記冷却部は複数の冷却プレートを備え、
該冷却プレートは各冷却プレート間に前記移載機に載置
された被処理体が挿入されるように配置されていること
が好ましい。被処理体が冷却プレートの間に挿入される
ので、被処理体の上下両面が同時に冷却され、被処理体
が均一に冷却される。このため、被処理体が熱応力を受
けにくくなり、被処理体がさらに傷つきにくくなる。

【００１３】前記移載機は複数の被処理体が載置され、
前記冷却部は前記移載機に載置された複数の被処理体が
挿入可能に構成されていることが好ましい。一の操作に
より複数の被処理体が冷却され、被処理体の移載時間が
さらに短くなる。

【００１４】この発明の第２の観点にかかる被処理体の
熱処理システムは、被処理体を熱処理する熱処理装置
と、前記熱処理された被処理体を収容する収容部と、上
記第１の観点にかかる被処理体の冷却ユニットと、前記
熱処理装置と前記収容部と前記被処理体の冷却ユニット
との間で被処理体の移載を行う移載機とを備える、こと
を特徴とする。

【００１５】この構成によれば、熱処理装置により熱処
理された被処理体は、移載機により上記第１の観点にか
かる被処理体の冷却ユニットにより冷却された後、収容
部に収容される。

【００１６】前記被処理体の冷却ユニットは、前記収容
部の上方または下方に配置されていることが好ましい。
被処理体の冷却ユニットが収容部の上方または下方に配
置されていると、被処理体の搬送距離が長くならず、ウ
エハ搬送時間を短くすることができる。

【００１７】前記被処理体の冷却ユニットは、冷却時の
被処理体の位置が前記収容部での被処理体の収容位置と
高さのみが異なるように配置されていることが好まし
い。この場合、冷却ユニットに被処理体を挿入するスト
ロークと、収容部内に被処理体を収容するストロークと
を同じにすることができ、移載機の制御が容易になる。
また、被処理体の位置がずれにくくなる。

【００１８】この発明の第３の観点にかかる被処理体の
冷却方法は、熱処理された被処理体を移載機を用いて収
容部に収容するために、当該被処理体を所定の温度に冷
却する被処理体の冷却方法であって、前記熱処理された
被処理体を前記移載機に載置した状態で冷却ユニット内
に挿入して、当該被処理体を冷却する、ことを特徴とす
る。

【００１９】この構成によれば、被処理体は、移載機に
載置された状態で冷却部に挿入されて冷却される。この
ため、被処理体を移載機上から冷却ユニット内に載置し
たり、冷却された被処理体を再び移載機上に載置する必
要がなくなり、被処理体の移載時間が短くなる。また、
熱処理された被処理体が移載機以外に接触することなく
冷却され、被処理体が傷つけられなくなる。また、パー
ティクルも最小限に抑えられる。

【００２０】前記被処理体を６０℃以下に冷却すること
が好ましい。被処理体を６０℃以下に冷却すると、有機
系の脱ガスが発生するおそれが少なくなり、収容部内の
有機系の脱ガスが最小限に抑えられる。

【００２１】前記被処理体の温度に応じて、該被処理体
の冷却時間を変化させることが好ましい。被処理体の温
度に応じて被処理体の冷却時間を変化させると、最適な
（最短の）冷却時間で被処理体を冷却することができ、
被処理体の移載時間がさらに短くなる。

【００２２】前記被処理体を、その上面側及び下面側の
双方から冷却することが好ましい。被処理体の上面側及
び下面側の双方から冷却すると、被処理体が均一に冷却
される。このため、被処理体が熱応力を受けにくくな
り、被処理体がさらに傷つきにくくなる。

【００２３】前記移載機に複数の被処理体を載置し、当
該移載機に載置された複数の被処理体を一の操作により
冷却することが好ましい。一の操作により複数の被処理
体が冷却され、被処理体の移載時間がさらに短くなる。

【００２４】この発明の第４の観点にかかる被処理体の
熱処理方法は、被処理体を熱処理装置の反応室内にロー
ドするロード工程と、前記被処理体がロードされた反応
室内を所定の温度及び圧力に設定する条件設定工程と、
前記所定の温度及び圧力に設定された反応室内に処理ガ
スを供給して、前記被処理体を熱処理する熱処理工程
と、前記熱処理された被処理体を反応室内からアンロー
ドするアンロード工程と、前記アンロードされた被処理
体を上記第３の観点にかかる被処理体の冷却方法により
冷却する冷却工程と、前記冷却された被処理体を収容部
に収容する収容工程とを備える、ことを特徴とする。

【００２５】この構成によれば、熱処理装置により熱処
理された被処理体は、移載機により上記第３の観点にか
かる被処理体の冷却方法により冷却された後、収容部に
収容される。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の被処理体の冷却ユ
ニット、冷却方法、熱処理システム、熱処理方法につい
て説明する。本実施の形態では、図７に示すバッチ式縦
型熱処理装置を用いて、半導体ウエハ（被処理体）上に
シリコン酸化膜を形成し、シリコン酸化膜が形成された
半導体ウエハを冷却する場合を例に説明する。図１は本
実施の形態の熱処理システムの平面図であり、図２は熱
処理システムの側面図である。

【００２７】図１及び図２に示すように、熱処理システ
ム１は、搬入出室２と、移載機３と、冷却ユニット４
と、排気ユニット５と、熱処理装置６とを備えている。

【００２８】搬入出室２は、半導体ウエハＷを熱処理シ
ステム１に搬入または搬出する空間であり、上下方向に
２つに形成されている。各搬入出室２の内部には半導体
ウェハを収納する収容部としてのカセット７が配置され
ている。カセット７は、所定枚数、例えば、２５枚の半
導体ウェハＷが収容可能に構成されている。

【００２９】移載機３は、熱処理システム１のほぼ中央
に配置されている。移載機３は、搬入出室２、冷却ユニ
ット４及び熱処理装置６間における半導体ウエハＷの移
載が可能なように、上下方向及び水平方向に移動可能に
構成され、さらに回転可能に構成されている。また、移
載機３には、所定数、例えば、５つのフォーク３ａが形
成されている。図３にフォーク３ａの概略図を示す。図
３に示すように、フォーク３ａは略四角形の板状に形成
されている。そして、フォーク３ａに半導体ウエハＷを
載置した状態で移載機３を移動させることにより、半導
体ウエハＷを所定の位置に移載することができる。ま
た、移載機３は、フォーク３ａの間隔を変更可能に構成
され、フォーク３ａの間隔を所定の間隔に変更すること
により、５枚の半導体ウェハＷを同時に移載することが
できる。

【００３０】冷却ユニット４は、搬入出室２の上方に配
置されている。図４に冷却ユニットの概略側面図を示
す。図４に示すように、冷却ユニット４の本体４ａに
は、複数のクーリングプレート４ｂが接続されている。
この各クーリングプレート４ｂの間に移載機３のフォー
ク３ａに載置された状態の半導体ウェハＷが挿入され
る。クーリングプレート４ｂの内部には、半導体ウェハ
Ｗを冷却するための気体または液体からなる冷媒、例え
ば、２５℃の水を流す流路４ｃが形成されている。図５
にクーリングプレート４ｂの平面図を示す。図５に示す
ように、流路４ｃは、冷却ユニット４に半導体ウェハＷ
が挿入された状態で、半導体ウェハＷに対向する位置に
形成されている。この流路４ｃは、挿入された半導体ウ
ェハＷの全面を冷却できるように形成されていればよ
く、本実施の形態では、ジグザク状に形成されている。

【００３１】図６に冷却ユニット４に半導体ウェハＷが
挿入された状態の概略図を示す。図６に示すように、半
導体ウエハＷは、冷却ユニット４の各クーリングプレー
ト４ｂの間に、移載機３のフォーク３ａに載置された状
態で挿入される。このように、各半導体ウエハＷの上下
にクーリングプレート４ｂが配置されるので、半導体ウ
エハＷの上下両面を同時に冷却することができる。

【００３２】また、冷却ユニット４は、半導体ウェハＷ
を冷却する際の半導体ウェハＷの位置が、カセット７内
に収容される半導体ウェハＷの収容位置と高さのみが異
なるように配置されることが好ましい。この場合、冷却
ユニット４に半導体ウェハＷを挿入するために、フォー
ク３ａがクーリングプレート４ｂの間を進行する距離
（ストローク）と、カセット７内に半導体ウェハＷを収
容するために、フォーク３ａがカセット７内を進行する
距離（ストローク）とを同じにすることができ、フォー
ク３ａの制御が容易になる。また、半導体ウェハＷの位
置がずれにくくなる。

【００３３】排気ユニット５は、熱処理システム１の端
部に形成されている。排気ユニット５は、熱処理システ
ム１内の空気を排気し、熱処理システム１の内部を清浄
な状態に保っている。また、熱処理システム１には、清
浄された空気がダウンフローされており、熱処理システ
ム１の内部雰囲気は清浄な状態に保たれている。

【００３４】図７に熱処理装置６の概略図を示す。図７
に示すように、熱処理装置６は、長手方向が垂直方向に
向けられた略円筒状の反応管１１を備えている。反応管
１１は、内部に成膜領域を構成する内管１２と、内管１
２を覆うと共に内管１２と一定の間隔を有するように形
成された有天井の外管１３とから構成された二重管構造
を有する。内管１２及び外管１３は、耐熱材料、例えば
石英により形成されている。

【００３５】外管１３の下方には、筒状に形成されたス
テンレス鋼（ＳＵＳ）からなるマニホールド１４が配置
されている。マニホールド１４は、外管１３の下端と気
密に接続されている。また、内管１２は、マニホールド
１４の内壁から突出すると共に、マニホールド１４と一
体に形成された支持リング１５に支持されている。

【００３６】マニホールド１４の下方には蓋体１６が配
置され、ボートエレベータ１７により蓋体１６は上下動
可能に構成されている。そして、ボートエレベータ１７
により蓋体１６が上昇すると、マニホールド１４の下方
側が閉鎖される。

【００３７】蓋体１６には、例えば、石英からなるウエ
ハボート１８が載置されている。ウエハボート１８に
は、半導体ウエハＷが垂直方向に所定の間隔をおいて複
数枚収容されている。

【００３８】反応管１１の周囲には、反応管１１を取り
囲むように断熱体１９が設けられ、その内壁面には、例
えば抵抗発熱体からなる昇温用ヒータ２０が設けられて
いる。そして、昇温用ヒータ２０を駆動することによ
り、反応管１１内が所定の温度に設定される。

【００３９】マニホールド１４の側面には、複数の処理
ガス導入管が挿通されている。本実施の形態では、一つ
の処理ガス導入管２１がマニホールド１４の側面に挿通
されている。

【００４０】処理ガス導入管２１は内管１２内を臨むよ
うに配設されている。図７に示すように、支持リング１
５より下方（内管１２の下方）のマニホールド１４の側
面から処理ガス導入管２１が挿通されている。そして、
処理ガス導入管２１から、処理ガス、例えば、テトラエ
トキシシラン（ＴＥＯＳ）が内管１２内に導入される。

【００４１】マニホールド１４の側面には排出口２２が
設けられている。排出口２２は支持リング１５より上方
に設けられており、反応管１１内の内管１２と外管１３
との間に形成された空間に連通する。また、マニホール
ド１４側面の排出口２２の下方には、パージガスとして
の窒素ガスを供給するパージガス供給管２３が挿通され
ている。

【００４２】排出口２２には排気管２４が気密に接続さ
れている。排気管２４には、バルブ２５と真空ポンプ２
６とが介設されている。バルブ２５は、排気管２４の開
度を調整して、反応管１１内の圧力を所定の圧力に制御
する。真空ポンプ２６は、排気管２４を介して反応管１
１内のガスを排気するとともに反応管１１内の圧力を調
整する。

【００４３】また、搬入出室２、移載機３、冷却ユニッ
ト４、排気ユニット５、熱処理装置６（ボートエレベー
タ１７、昇温用ヒータ２０、処理ガス導入管２１、パー
ジガス供給管２３、バルブ２５、真空ポンプ２６）に
は、図示しない制御部が接続されている。この制御部
は、マイクロプロセッサ、プロセスコントローラ等から
構成され、熱処理システム１の各部を制御する。

【００４４】次に、以上のように構成された熱処理シス
テム１を用い、半導体ウエハの冷却方法を含む半導体ウ
エハの熱処理方法について、図８に示すレシピ（タイム
シーケンス）を参照して説明する。なお、以下の説明に
おいて、熱処理システム１を構成する各部の動作は、図
示しない制御部によりコントロールされている。

【００４５】まず、昇温用ヒータ２０により反応管１１
内を所定のローディング温度に設定する。また、図２に
示すように、熱処理装置６の蓋体１６が下げられた状態
で、移載機３により、カセット７から熱処理を行う半導
体ウエハＷをウエハボート１８に移載する。本例では、
ウエハボート１８には半導体ウエハＷが１５０枚収容さ
れ、移載機３により５枚の半導体ウエハＷが移載される
ので、この作業を３０回繰り返す。なお、カセット７か
らの半導体ウエハＷの移載は、例えば、上段のカセット
７から半導体ウエハＷを移載し、上段のカセット７内に
半導体ウエハＷがなくなると下段のカセット７から半導
体ウエハＷを移載する。そして、下段のカセット７から
半導体ウエハＷを移載中に、図示しないカセット移載機
により、上段の空カセット７を搬出した後、半導体ウエ
ハＷが収容されたカセット７を搬入することにより、連
続的にウエハボート１８に半導体ウエハＷを移載する。

【００４６】次に、ボートエレベータ１７により蓋体１
６を上昇させ、ウエハボート１８（半導体ウエハＷ）を
反応管１１の内管１２内にロードする。これにより、半
導体ウエハＷを反応管１１内に収容するとともに、反応
管１１を密閉する。また、パージガス供給管２３から反
応管１１内に窒素ガスを所定量供給し、反応管１１内に
混入した有機物等の汚染物質を排出する（ロード工
程）。

【００４７】続いて、反応管１１内の減圧を開始する。
具体的には、パージガス供給管２３から反応管１１内に
所定量の窒素ガスを供給するとともに、バルブ２５の開
度を制御しつつ、真空ポンプ２６を駆動させて、反応管
１１内のガスを排出する。反応管１１内のガスの排出
は、反応管１１内の圧力が常圧から所定の圧力、例え
ば、１３．３Ｐａ〜１３３０Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ〜１
０Ｔｏｒｒ）になるまで行う。また、昇温用ヒータ２０
により反応管１１内を所定の温度、例えば、８００℃に
加熱する。そして、この減圧及び加熱操作を、反応管１
１内が所定の圧力及び温度で安定するまで行う（安定化
工程）。

【００４８】反応管１１内が所定の圧力及び温度で安定
すると、パージガス供給管２３からの窒素ガスの供給を
停止する。そして、処理ガス導入管２１からテトラエト
キシシランを所定量、例えば、０．１リットル／ｍｉｎ
〜０．３リットル／ｍｉｎ供給する。反応管１１内では
化学式１に示す反応が起こり、半導体ウエハＷの表面に
シリコン酸化膜（ＳｉＯ_２膜）が形成される（成膜工
程）。

【化１】ＴＥＯＳ→ＳｉＯ_２＋Ｃ_ｘＨ_ｙ＋Ｈ_２Ｏ ｘ、ｙはともに自然数

【００４９】半導体ウエハＷの表面に所定厚のシリコン
酸化膜が形成されると、処理ガス導入管２１からのテト
ラエトキシシランの供給を停止する。そして、バルブ２
５の開度を制御しつつ、真空ポンプ２６を駆動させて、
反応管１１内のガスを排出した後、パージガス供給管２
３から所定量の窒素ガスを供給して、反応管１１内のガ
スを排気管２４に排出する（パージ工程）。なお、反応
管１１内のガスを確実に排出するために、反応管１１内
のガスの排出及び窒素ガスの供給を複数回繰り返すこと
が好ましい。

【００５０】次に、パージガス供給管２３から所定量の
窒素ガスを供給して、反応管１１内を常圧（７６０Ｔｏ
ｒｒ）に戻し、半導体ウエハＷの温度が６００℃になる
まで放置する。そして、半導体ウエハＷの温度が６００
℃になると、ボートエレベータ１７により蓋体１６を下
降させ、ウエハボート１８（半導体ウエハＷ）を反応管
１１からアンロードする（アンロード工程）。

【００５１】次に、移載機３により、シリコン酸化膜が
形成された半導体ウエハＷを、移載機３のフォーク３ａ
に載置した状態で、冷却ユニット４内のクーリングプレ
ート４ｂの間に挿入する（冷却ユニット挿入工程）。こ
こで、冷却ユニット４が搬入出室２の上方に配置されて
いるので、半導体ウエハＷの搬送距離が長くならず、ウ
エハ搬送時間を短くすることができる。半導体ウエハＷ
がクーリングプレート４ｂの間に挿入されると、クーリ
ングプレート４ｂの流路４ｃを流れる水により半導体ウ
エハＷが冷却される（冷却工程）。

【００５２】ここで、移載機３のフォーク３ａに載置さ
れた状態で半導体ウェハＷが冷却されるので、半導体ウ
エハＷを移載機３上から冷却ユニット内に載置したり、
冷却された半導体ウエハＷを再び移載機３上に載置する
必要がなく、ウエハ移載時間を短くすることができる。
また、６００℃に加熱された半導体ウエハＷが、フォー
ク３ａ以外に接触することなく冷却されるので、半導体
ウエハＷが傷つきにくくなり、パーティクルも最小限に
抑えられる。

【００５３】さらに、各クーリングプレート４ｂの間に
半導体ウエハＷが挿入されるので、半導体ウエハＷの上
下両面が同時に冷却され、半導体ウエハＷを均一に冷却
することができる。このため、半導体ウエハＷが熱応力
を受けにくくなり、半導体ウエハＷがさらに傷つきにく
くなる。

【００５４】図９に冷却ユニット４により冷却される半
導体ウエハＷの温度と冷却時間との関係を示す。図９に
示すように、半導体ウエハＷを冷却ユニット４に５秒間
挿入することにより、半導体ウエハＷを６０℃以下に冷
却することができる。ここで、半導体ウエハＷを６０℃
以下に冷却するのは、半導体ウエハＷの温度が６０℃よ
り高いと、半導体ウエハＷを収容するカセット７が不要
に加熱されてしまい、カセット７から有機系の脱ガスが
発生し、カセット７内に有機系の脱ガスが存在してしま
うおそれや、カセット７を熱変形させてしまうおそれが
あるためである。

【００５５】半導体ウエハＷが６０℃以下に冷却される
と、移載機３により冷却された半導体ウエハＷを移載
し、搬入出室２内のカセット７内に収容する（カセット
収容工程）。そして、ウエハボート１８に収容されてい
る全ての半導体ウエハＷを所定のカセット７内に移載す
るまで、冷却ユニット移載工程、冷却工程、カセット移
載工程を繰り返す。なお、所定のカセット７内に半導体
ウエハＷが２５枚収容されると、図示しないカセット移
載機によりカセット７が搬出され、連続的に所定のカセ
ット７内に半導体ウエハＷが収容される。

【００５６】ここで、本実施の形態のウエハ移載時間に
ついて、従来のウエハ移載時間と比較する。ウエハ移載
時間としては、ウエハボート１８に収容された半導体ウ
エハＷを所定のカセット７に移載するまでの搬送時間
と、半導体ウエハＷを６０℃以下に冷却する冷却時間と
がある。搬送時間は、冷却ユニット４に挿入して冷却す
ることから従来よりも長くなるが、移載機３のフォーク
３ａに載置された状態で冷却することから、それほど大
きな違いはない。さらに、本実施の形態では、冷却ユニ
ット４が搬入出室２の上方に配置されているので、さら
に搬送時間の差を小さくすることができる。一方、冷却
時間は、従来１０分間かかっていたものが、本実施の形
態では、５秒×３０回＝１５０秒（２分半）にすること
ができ、冷却時間を１／４に短縮することができる。こ
のため、ウエハ移載時間を大きく短縮することができ
る。特に、ウエハボート１８に収容される半導体ウエハ
Ｗの枚数が少ないほど、ウエハ移載時間を短くすること
ができる。

【００５７】なお、６００℃の半導体ウエハＷを移載機
３のフォーク３ａ上に載置することにより半導体ウエハ
Ｗが傷ついていないかを確認したが、半導体ウエハＷが
傷ついていないことを確認した。

【００５８】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、移載機３のフォーク３ａに半導体ウェハＷが載置さ
れた状態で冷却ユニット４内に挿入されるので、半導体
ウエハＷが傷つくことなく、ウエハ移載時間を短くする
ことができる。さらに、半導体ウエハＷの上下両面が同
時に冷却されるので、半導体ウエハＷがさらに傷つきに
くくなる。

【００５９】本実施の形態によれば、半導体ウエハＷを
６０℃以下に冷却しているので、カセット７内の有機系
の脱ガスが最小限に抑えられる。

【００６０】本実施の形態によれば、冷却ユニット４が
搬入出室２の上方に配置されているので、搬送時間を短
くすることができる。また、半導体ウェハＷを冷却する
際の半導体ウェハＷの位置が、カセット７内に収容され
る半導体ウェハＷの収容位置と高さのみが異なるよう
に、冷却ユニット４が配置されているので、フォーク３
ａの制御が容易になる。また、半導体ウェハＷの位置が
ずれにくくなる。

【００６１】なお、本発明は、上記の実施の形態に限ら
れず、種々の変形、応用が可能である。以下、本発明に
適用可能な他の実施の形態について説明する。

【００６２】本実施の形態では、半導体ウェハＷにシリ
コン酸化膜を形成し、シリコン酸化膜が形成された半導
体ウエハを冷却する場合を例に本発明を説明したが、本
発明は熱処理装置により熱処理した被処理体を所定の温
度に冷却するものであればよい。例えば、被処理体に薄
膜を形成する場合としては、被処理体にシリコン窒化膜
を成膜する場合であってもよく、その加熱温度は、例え
ば、６００℃であってもよい。

【００６３】本実施の形態では、搬入出室２の上方に冷
却ユニット４が配置されている場合を例に本発明を説明
したが、冷却ユニット４は熱処理システム１内に配置さ
れていればよい。ただし、搬送時間を短くするために、
搬入出室２の上方または下方に配置されていることが好
ましい。

【００６４】本実施の形態では、冷却ユニット４で５秒
間冷却した場合を例に本発明を説明したが、半導体ウェ
ハＷの温度に応じて冷却ユニット４の冷却時間を変化さ
せてもよい。ウエハボート１８に収容されている半導体
ウエハＷは、移載機３で移載する前にウエハボート１８
内で放冷されて温度が下がることから、例えば、図９に
示す半導体ウェハＷの温度と冷却時間との関係を制御部
に登録し、冷却する半導体ウェハＷの温度に応じて最適
な（最短の）冷却時間を決定してもよい。この場合、ウ
エハ移載時間をさらに短くすることができる。また、例
えば、ウエハボート１８に１５０枚の半導体ウエハＷが
収容されている場合、最初の５０枚（移載回数１回目〜
１０回目）までは冷却時間を５秒とし、次の５０枚（移
載回数１１回目〜２０回目）までは冷却時間を４秒と
し、最後の５０枚（移載回数２１回目〜３０回目）まで
は冷却時間を３秒とするように、移載機３の移載回数に
応じて、冷却ユニット４の冷却時間を変化させてもよ
い。この場合にも、ウエハ移載時間をさらに短くするこ
とができる。

【００６５】本実施の形態では、半導体ウェハＷを６０
℃以下に冷却する場合を例に本発明を説明したが、本発
明は被処理体を６０℃以下に冷却する場合に限定される
ものではなく、例えば、被処理体を７０℃に冷却する場
合であってもよい。この場合にも被処理体を傷つけるこ
となく、被処理体の移載時間を短くすることができる。
また、被処理体の温度が６０℃を越えてもカセット７の
材質等によってはカセット７から有機系の脱ガスが発生
するおそれが少ない場合や、６０℃を越える耐熱性のカ
セットの場合もあるためである。

【００６６】本実施の形態では、略四角形の板状のフォ
ーク３ａを用いて半導体ウエハＷを移載する場合を例に
本発明を説明したが、例えば、コの字状のフォーク３ａ
を用いて半導体ウエハＷを移載してもよい。この場合、
半導体ウエハＷの下側を効率的に冷却することができ、
さらに半導体ウエハＷが傷つくおそれがなくなる。ま
た、半導体ウエハＷを移載する際に、移載機３のフォー
ク３ａを加熱して半導体ウエハＷとの温度差を小さくし
てもよい。この場合、さらに半導体ウエハＷが傷つくお
それがなくなる。

【００６７】本実施の形態では、移載機３に５枚の半導
体ウエハＷを載置した場合を例に本発明を説明したが、
移載機３に載置される半導体ウエハＷの数はこれに限定
されるものではない。例えば、移載機３に載置される半
導体ウエハＷの数を増やすと、ウエハ移載時間をさらに
短くすることができる。

【００６８】本実施の形態では、熱処理装置として、反
応管１１が内管１２と外管１３とから構成された二重管
構造のバッチ式縦型熱処理装置の場合を例に本発明を説
明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、単
管構造の熱処理装置に適用することも可能である。ま
た、被処理体は半導体ウエハＷに限定されるものではな
く、例えばＬＣＤ用のガラス基板等にも適用することが
できる。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
被処理体を傷つけることなく、被処理体の移載時間を短
くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の熱処理システムの平面図
である。

【図２】本発明の実施の形態の熱処理システムの概略側
面図である。

【図３】本発明の実施の形態の移載機の概略図である。

【図４】本発明の実施の形態の冷却ユニットの側面図で
ある。

【図５】本発明の実施の形態のクーリングプレートの平
面図である。

【図６】本発明の実施の形態の冷却ユニットに移載機に
載置された半導体ウェハが挿入された状態を示す図であ
る。

【図７】本発明の実施の形態の熱処理装置の概略図であ
る。

【図８】本発明の実施の形態のシリコン酸化膜の形成方
法を説明するためのレシピを示した図である。

【図９】本発明の実施の形態の冷却時間と半導体ウエハ
の温度との関係を示すグラフである。

【図１０】従来の熱処理システムの概略図である。

【符号の説明】

１ 熱処理システム ２ 搬入出室 ３ 移載機 ３ａ フォーク ４ 冷却ユニット ４ｂ クーリングプレート ６ 熱処理装置 ７ カセット Ｗ 半導体ウエハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K030 AA06 AA09 BA44 DA02 FA10 GA02 GA12 KA04 KA26 LA15 5F045 AB32 AC09 AD10 BB15 DP19 EC02 EJ02 EJ09 EN04

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱処理された被処理体を移載機を用いて収
   容部に収容するために、当該被処理体を所定の温度に冷
   却する被処理体の冷却ユニットであって、 前記熱処理された被処理体を冷却する冷却部を備え、該
   冷却部は被処理体が前記移載機に載置された状態で挿入
   可能な形状に構成されている、ことを特徴とする被処理
   体の冷却ユニット。
2. 【請求項２】前記冷却部は被処理体を６０℃以下に冷却
   する、ことを特徴とする請求項１に記載の被処理体の冷
   却ユニット。
3. 【請求項３】前記被処理体の温度に応じて、該被処理体
   の冷却時間を制御する制御部を備えている、ことを特徴
   とする請求項１または２に記載の被処理体の冷却ユニッ
   ト。
4. 【請求項４】前記冷却部は複数の冷却プレートを備え、
   該冷却プレートは各冷却プレート間に前記移載機に載置
   された被処理体が挿入されるように配置されている、こ
   とを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
   被処理体の冷却ユニット。
5. 【請求項５】前記移載機は複数の被処理体が載置され、
   前記冷却部は前記移載機に載置された複数の被処理体が
   挿入可能に構成されている、ことを特徴とする請求項１
   乃至４のいずれか１項に記載の被処理体の冷却ユニッ
   ト。
6. 【請求項６】被処理体を熱処理する熱処理装置と、 前記熱処理された被処理体を収容する収容部と、 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の被処理体の冷却
   ユニットと、 前記熱処理装置と前記収容部と前記被処理体の冷却ユニ
   ットとの間で被処理体の移載を行う移載機と、を備え
   る、ことを特徴とする被処理体の熱処理システム。
7. 【請求項７】前記被処理体の冷却ユニットは前記収容部
   の上方または下方に配置されている、ことを特徴とする
   請求項６に記載の被処理体の熱処理システム。
8. 【請求項８】前記被処理体の冷却ユニットは、冷却時の
   被処理体の位置が前記収容部での被処理体の収容位置と
   高さのみが異なるように配置されている、ことを特徴と
   する請求項７に記載の被処理体の熱処理システム。
9. 【請求項９】熱処理された被処理体を移載機を用いて収
   容部に収容するために、当該被処理体を所定の温度に冷
   却する被処理体の冷却方法であって、 前記熱処理された被処理体を前記移載機に載置した状態
   で冷却ユニット内に挿入して、当該被処理体を冷却す
   る、ことを特徴とする被処理体の冷却方法。
10. 【請求項１０】前記被処理体を６０℃以下に冷却する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の被処理体の冷却方
    法。
11. 【請求項１１】前記被処理体の温度に応じて、該被処理
    体の冷却時間を変化させる、ことを特徴とする請求項９
    または１０に記載の被処理体の冷却方法。
12. 【請求項１２】前記被処理体を、その上面側及び下面側
    の双方から冷却する、ことを特徴とする請求項９乃至１
    １のいずれか１項に記載の被処理体の冷却方法。
13. 【請求項１３】前記移載機に複数の被処理体を載置し、
    当該移載機に載置された複数の被処理体を一の操作によ
    り冷却する、ことを特徴とする請求項９乃至１２のいず
    れか１項に記載の被処理体の冷却方法。
14. 【請求項１４】被処理体を熱処理装置の反応室内にロー
    ドするロード工程と、 前記被処理体がロードされた反応室内を所定の温度及び
    圧力に設定する条件設定工程と、 前記所定の温度及び圧力に設定された反応室内に処理ガ
    スを供給して、前記被処理体を熱処理する熱処理工程
    と、 前記熱処理された被処理体を反応室内からアンロードす
    るアンロード工程と、 前記アンロードされた被処理体を請求項９乃至１３のい
    ずれか１項に記載の被処理体の冷却方法により冷却する
    冷却工程と、 前記冷却された被処理体を収容部に収容する収容工程
    と、を備える、ことを特徴とする被処理体の熱処理方
    法。