JP2004311550A - Substrate processing device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板を処理する処理室と、処理室に隣接し前記基板を搬送する搬送手段を具備する搬送室とを備え、処理室に反応ガスを供給し、及び排気しつつ基板の処理を行う基板処理装置に関し、特に、基板を処理する処理室を冷却可能とした基板処理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の基板処理装置の処理室の冷却構造を図9及び図10に基づいて説明する。
この冷却構造においては、基板を処理可能な処理室1の上面及び下面に略円環状の溝5がそれぞれ掘られており、これらの溝5にそれぞれ1本ずつパイプ10が埋め込まれている。それぞれのパイプ10には、これらの入り口10aからパイプ10内に水が供給され、パイプ10内を流れて出口10bから水が排出されることにより処理室1の冷却が行われる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の基板処理装置では、処理室1内に配設されているヒータ3が加熱されると、それぞれのパイプ10内を流れる冷却水も加熱され、パイプ10の入り口10a側と出口10b側とでは温度差が生じることになる。このため、処理室1の各位置によって冷却効率に差が生じ、処理室1内の温度分布を乱すことになり、基板の温度不均一の原因となる。
【0004】
本発明は、上記のような従来の課題を解決するためのものであり、処理室の冷却を行う冷却媒体の供給側と排出側との温度差による冷却効率の不均等を解消し、処理室内を均等に冷却することができる基板処理装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明は、基板を処理する処理室と、前記処理室に隣接し前記基板を搬送する搬送手段を具備する搬送室とを備え、前記処理室に反応ガスを供給し、及び排気しつつ前記基板の処理を行う基板処理装置において、前記処理室の外周部には、少なくとも隣接する第1の流路と第2の流路を一対として形成し、前記第1及び第2の流路は、供給口と排出口が互い違いに形成されていることを特徴とする。
【0006】
なお、実施の形態においては、処理室に反応ガスを供給及び排気しつつ処理室内に配置された基板を処理する基板処理装置において、前記処理室の外周部には、該処理室を冷却するための冷却媒体が流通可能な流路であるとともに、冷却媒体が供給される供給口と、冷却媒体が排出される排出口とが互い違いに構成される隣接する第1の流路及び第2の流路を一対の流路とし具備する冷却装置が設けられており、前記冷却装置は、一対以上の流路を有し、複数対の場合、すべての隣接する流路の供給口と排出口とが互い違いになるように対毎に隣接配置されて構成される基板処理装置が開示されている。
【0007】
また、実施の形態においては、基板を処理する処理室と、前記処理室に隣接し、前記基板を搬送する搬送手段を具備する搬送室とを備え、前記処理室の外周部には、少なくとも互いに隣接された第1の流路と第2の流路を一対として形成し、前記第1及び第2の流路は、供給口と排出口が互い違いに形成されている基板処理装置を用いて処理を行う半導体装置の製造方法であって、前記搬送室から前記処理室へ前記基板を前記搬送手段により搬送する工程と、前記第1及び第2のそれぞれの流路に流体を流す工程と、前記処理室内にガスを流す工程と、前記処理室内において前記基板を処理する工程と、前記処理室内を排気する工程とを有する半導体装置の製造方法が開示されている。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態の基板処理装置のチャンバの構造を示す斜視図である。図2は同チャンバの構造を示す断面図である。図3は、本発明の基板処理装置を示す概略図である。図4は、同基板処理装置を示す断面図である。図5は、本発明の基板処理装置の処理炉の概略を示す略断面図である。
【0009】
まず、図3及び図4に基づいて本発明が適用される基板処理装置の概要を説明する。この基板処理装置は真空状態などの大気圧未満の圧力(負圧)に耐えるロードロックチャンバ構造に構成された第一の搬送室103を備えており、第一の搬送室103には負圧下で基板200を移載する第一のウエハ移載機112が設置されている。第一の搬送室103は、第一の搬送室103へ基板200を搬入する搬入用の予備室122及び第一の搬送室103からの基板200を搬出する搬出用の予備室123とゲートバルブ244及び127を介してそれぞれ連結されており、予備室122及び123の前側には、略大気圧下で用いられる第二の搬送室121がゲートバルブ128及び129を介して連結されている。
【0010】
第二の搬送室121には基板200を移載する第二の基板移載機124が設置されており、第二の搬送室121の左側にはオリフラ合わせ装置106が設置されている。第二の搬送室121には、基板200を第二の搬送室121に対して搬入出するためのウエハ(基板)搬入搬出口134と、ウエハ搬入搬出口134を閉塞する蓋142と、ポッドオープナ108とがそれぞれ設置されている。
【0011】
ポッドオープナ108は、IOステージ105に載置されたポッド100のキャップ及びウエハ搬入搬出口134を閉塞する蓋142を開閉することにより、ポッド100に対して基板200の出し入れを可能にする。第一の搬送室103には、ゲートバルブ130を介してコールドウォール式の処理炉によってそれぞれ構成されている第一の処理炉202及び第二の処理炉137と、処理済の基板200を冷却するようにそれぞれ構成されている第一のクーリングユニット138及び第二のクーリングユニット139とがそれぞれ連結されている。
【0012】
次に、図5に基づいて処理炉202を説明する。
処理炉202は、枚葉式CVD炉(枚葉式コールドウォール型CVD炉)として構成されており、基板200を処理する処理室201を形成したチャンバ223を備えている。チャンバ223は、上側キャップ224と円筒カップ225と下側キャップ226とが組み合わされて、上下の端面がいずれも閉塞した円筒形状に形成されており、複数本の支柱280によって水平に支持されている。
【0013】
チャンバ223の円筒カップ225にはゲートバルブ244によって開閉されるウエハ搬入搬出口250が開設されており、基板200は第一のウエハ移載機112によってウエハ搬入搬出口250を介して処理室201内に搬入出される。
【0014】
円筒カップ225のウエハ搬入出口250と対向する壁面の上部には、処理室201内の排気を行う排気口235が処理室201に連通するように開設されており、円筒カップ225の上部には排気口235に連通する排気バッファ空間249が円環状に形成され、カバープレート248と共に基板200の全面に対し、均一に排気が行われる。
【0015】
チャンバ223の上側キャップ224には処理ガスを供給するシャワーヘッド236が一体に組み込まれており、チャンバ223の下側キャップ226の中心には挿通孔278が円形に開設され、挿通孔278の中心線上には円筒形状に形成された支持軸276が昇降機構268によって昇降可能に挿通されている。
【0016】
支持軸276の上端には加熱ユニット251が同心に配されて水平に固定されており、加熱ユニット251は支持軸276によって昇降されるようになっている。加熱ユニット251は、円板状に形成された支持板258と、支持板258の上面に垂直に立脚された複数本の電極253と、電極253の上端間に架橋されて固定され、複数領域に分割制御される円板形状のヒータ207とを具備している。また、ヒータ207の下方には反射板252が支持板258に設けられており、ヒータ207から発せられた熱をサセプタ217側に反射させて効率の良い加熱を行うことが可能とされている。
【0017】
支持軸276内には、放射温度計264が配設されており、放射温度計264の先端がサセプタ217の裏面に対し所定間隙を設けて設置されている。これにより、放射温度計264はサセプタ217の裏面から発せられる放射光を検出し、サセプタ217の裏面温度を算出して、この算出結果に基づいてヒータ207の加熱具合を制御する。
【0018】
支持軸276の外側には、サセプタ回転機構267により回転可能な回転軸277が同心円に配置されて挿通孔278を通って処理室201内に配設されており、回転軸277は昇降機構268によって支持軸276と共に昇降される。回転軸277の上端には、上部にサセプタ217を具備する回転ドラム227が同心に配されて水平に固定されており、回転ドラム227は回転軸277によって回転される。
【0019】
回転ドラム227内には、前述の加熱ユニット251と、突上げピン266と回転側ピン274とを具備するウエハ昇降装置275とが配設されており、突上げピン266の上端はヒータ207及びサセプタ217の挿通孔256を挿通可能とされている。回転ドラム227の昇降に伴い、下側キャップ226に押し上げられたり離隔したりする回転側ピン274が、突上げピン266を昇降させることにより、突上げピン266の上端が挿通孔256を挿通してサセプタ217に載置された基板200を昇降させる。
【0020】
図1及び図2に示されるように、チャンバ223の円筒カップ225の上端部及び下端部の外周部(処理室の外周部)には、この外周部に沿って略円環状の溝5がそれぞれ形成されており、溝5には処理室201を冷却するための冷却水を流通可能な冷却装置2がそれぞれ埋め込まれている。冷却装置2は第1冷却水パイプ(第1の流路)2a及び第2冷却水パイプ(第2の流路)2bを上下方向に並設して一対として構成されており、第1冷却水パイプ2aと第2冷却水パイプ2bとは冷却水が供給される供給口2cと、冷却水が排出される排出口2dとが互いに逆になるように互い違いに構成されている。第1冷却水パイプ2a及び第2冷却水パイプ2bに流す冷却水はそれぞれ別系統であり、第1冷却水パイプ2a及び第2冷却水パイプ2bの供給口2cに供給される水温はほぼ同温である。
【0021】
次に、本実施の形態の製造方法について一例を説明する。図3及び4に示されるように、複数枚の基板200を収納した状態でポッド100がIOステージ105上に載置され、ポッドオープナ108により開放されて、第二の搬送室121の第二のウエハ移載機124により基板200がピックアップされ、開放されたゲートバルブ128から予備室122に搬入される。次に、ゲートバルブ128が閉じられ、図示してない排気装置により予備室122が負圧に排気され、予め設定された圧力値に減圧されると、ゲートバルブ244及び130が開かれて、予備室122、第一の搬送室103及び第一の処理炉202が連通する。第一のウエハ移載機112により予備室122からウエハ搬入搬出口250を介して第1の処理炉202(図5の処理室201)に基板200が搬入される。
【0022】
図5に示されるように、基板200はサセプタ217上に移載され、第一のウエハ移載機112が処理室201から退出した後、ウエハ搬入搬出口250がゲートバルブ244によって閉じられる。この後、処理室201に対して加熱ユニット251が上昇し、突上げピン266が相対的に下降することにより基板200がサセプタ217に完全に載置されるとともに、処理室201が排気口235に接続された図示してない排気装置により排気される。
【0023】
次に、第1冷却水パイプ2a及び第2冷却水パイプ2bに冷却水が流されるとともに、ヒータ207が加熱される。基板200の温度が処理温度まで上昇し、排気口235の排気量及び基板200を回転させる回転ドラム227の回転動作が安定した時点で、シャワーヘッド236を介して処理室201内に処理ガス230が供給され、所望の処理が基板200に行われる。
【0024】
ヒータ207が加熱されると、第1冷却水パイプ2a及び第2冷却水パイプ2bを流れる冷却水も加熱されるが、第1冷却水パイプ2a及び第2冷却水パイプ2b内を通過中に冷却水がチャンバ223から奪う熱量の差は、上下に並べた第1冷却水パイプ2a及び第2冷却水パイプ2bの各同位置において相殺されるので、冷却装置2としては各位置でほぼ同温となり、均一にチャンバ223を冷却することができる。このように、チャンバ223の温度分布の乱れを防止することができるので、基板200の温度均一性を向上させることができる。
【0025】
予め設定された処理時間が経過すると、回転ドラム227が停止するとともに、処理室201が排気口235に接続された排気装置により排気される。次に、ゲートバルブ244によりウエハ搬入搬出口250が開かれ、第一のウエハ移載機112により処理済の基板200が第一の搬送室103に搬送された後、第一のクーリングユニット138へ搬入され、冷却される。第一のクーリングユニット138において予め設定された冷却時間が経過すると、基板200は第一のウエハ移載機112により第一のクーリングユニット138から第一の搬送室103へ搬送される。この後、ゲートバルブ127が開き、基板200は第一のウエハ移載機112により予備室123へ搬送され、ゲートバルブ127が閉じられ、予備室123内が不活性ガスにより略大気圧に戻される。次に、ポッドオープナ108により蓋142とポッド100のキャップが開かれ、第二のウエハ移載機124によって基板200が空のポッド100に収納される。以上の動作が繰り返されることにより、基板200が順次処理されていく。
【0026】
なお、他の形態として、図6に示すように、チャンバ223のシャワーヘッド236の周縁部処理室の外周部に沿って一対の冷却水パイプ2a´、2b´を設けるようにしても良い。
【0027】
以上、上述した実施の形態においては、2本の冷却水パイプ2a及び2bを1セットとして構成される冷却装置2を配設したが、これに限定されるものではなく、全ての隣り合う冷却水パイプ2a及び2bを流れる冷却水の方向が互い違いであるならば、複数のセットを隣接配置した冷却装置2とすることもできる。
【0028】
また、上述した実施の形態においては、第1冷却水パイプ2a及び第2冷却水パイプ2bに流す冷却水を別系統としたが、これに限定されるものではなく、直列配管としても良い。さらに、上述した実施の形態においては、冷却水パイプ2a及び2bはその全周において隣り合うようにしたが、一部分が離れていても良く、一部分のみ隣り合えば良い。
【0029】
さらには、上述した実施の形態においては、第1冷却水パイプ2a及び第2冷却水パイプ2bに冷却水を流したが、他の冷却媒体を流しても良い。他の冷却媒体としては、フレキシブルチューブを一対処理室の外周面に巻きつけるようにして良い。また、処理室の外周部及びシャワーヘッド等の冷却水の供給口及び排出口のみパイプとし、図7に示すように、処理室の外周部及びシャワーヘッドの周縁部内はそれぞれの通路を溝加工し、蓋及びパイプを溶接することにより通路を形成するようにしても良い。さらには、図8に示すように、蓋にOリング等の密閉部材を介してネジ止め又はボルト止めしても良い。
【0030】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、すべての隣接する流路の供給口と排出口とが互い違いになるように対毎に隣接配置されるため、流路内を通過中に冷却媒体が処理室から奪う熱量の差は、隣接配置した流路の各同位置において互いに相殺される。これにより、冷却装置全体としては各位置でほぼ同温となり、処理室をほぼ均等に冷却することができる。したがって、処理室温度の均一性の向上が図れるので、基板温度の均一性が向上するとともに冷却効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態のチャンバの構造を示す斜視図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態のチャンバの構造を示す断面図である。
【図3】本発明を実施した基板処理装置を示す概略図である。
【図4】本発明を実施した基板処理装置を示す断面図である。
【図5】本発明を実施した処理炉の概略を示す略断面図である。
【図6】本発明の他の冷却構造を示す図である。
【図7】本発明の他の冷却媒体通路構造を示す図である。
【図8】本発明の他の冷却媒体通路構造を示す図である。
【図9】従来技術を示す正面図である。
【図10】従来技術を示す断面図である。
【符号の説明】
2 冷却装置
2a 第1冷却水パイプ
2b 第2冷却水パイプ
2c 供給口
2d 排出口
200 基板
201 処理室
223 チャンバ(処理室の外周部)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention includes a processing chamber for processing a substrate, and a transfer chamber provided with a transfer means for transferring the substrate adjacent to the processing chamber, supplying a reaction gas to the processing chamber, and performing processing of the substrate while exhausting the gas. More particularly, the present invention relates to a substrate processing apparatus capable of cooling a processing chamber for processing a substrate.
[0002]
[Prior art]
A cooling structure of a processing chamber of a conventional substrate processing apparatus will be described with reference to FIGS.
In this cooling structure, substantially
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-mentioned conventional substrate processing apparatus, when the
[0004]
The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, and eliminates uneven cooling efficiency due to a temperature difference between a supply side and a discharge side of a cooling medium for cooling a processing chamber. It is an object of the present invention to provide a substrate processing apparatus capable of uniformly cooling a substrate.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention includes a processing chamber for processing a substrate, and a transfer chamber adjacent to the processing chamber and including a transfer unit that transfers the substrate, and supplies a reaction gas to the processing chamber. And a substrate processing apparatus that processes the substrate while evacuating, wherein at least an adjacent first flow path and second flow path are formed as a pair on an outer peripheral portion of the processing chamber, and the first and second flow paths are formed. The second flow path is characterized in that the supply port and the discharge port are formed alternately.
[0006]
Note that, in the embodiment, in a substrate processing apparatus that processes a substrate disposed in a processing chamber while supplying and exhausting a reaction gas to and from the processing chamber, an outer peripheral portion of the processing chamber is provided for cooling the processing chamber. Are the flow paths through which the cooling medium can flow, and the first flow path and the second flow path adjacent to each other in which the supply port through which the cooling medium is supplied and the discharge port through which the cooling medium is discharged are alternately arranged. A cooling device having a path as a pair of flow paths is provided, and the cooling apparatus has a pair or more flow paths, and in the case of a plurality of pairs, supply ports and discharge ports of all adjacent flow paths are provided. A substrate processing apparatus that is configured to be arranged adjacent to each other in a staggered manner is disclosed.
[0007]
Further, in the embodiment, a processing chamber for processing a substrate, and a transfer chamber adjacent to the processing chamber and including a transfer unit for transferring the substrate, the outer peripheral portion of the processing chamber, at least mutually An adjacent first flow path and second flow path are formed as a pair, and the first and second flow paths are processed using a substrate processing apparatus in which supply ports and discharge ports are alternately formed. Carrying out the substrate from the transfer chamber to the processing chamber by the transfer means, flowing a fluid through the first and second flow paths, A method for manufacturing a semiconductor device including a step of flowing a gas into a processing chamber, a step of processing the substrate in the processing chamber, and a step of exhausting the processing chamber is disclosed.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a structure of a chamber of the substrate processing apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sectional view showing the structure of the chamber. FIG. 3 is a schematic view showing a substrate processing apparatus of the present invention. FIG. 4 is a sectional view showing the substrate processing apparatus. FIG. 5 is a schematic sectional view schematically showing a processing furnace of the substrate processing apparatus of the present invention.
[0009]
First, an outline of a substrate processing apparatus to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS. This substrate processing apparatus includes a
[0010]
A second
[0011]
The
[0012]
Next, the
The
[0013]
A wafer loading /
[0014]
An
[0015]
A
[0016]
A
[0017]
A
[0018]
A
[0019]
In the
[0020]
As shown in FIGS. 1 and 2, a substantially
[0021]
Next, an example of the manufacturing method of the present embodiment will be described. As shown in FIGS. 3 and 4, the
[0022]
As shown in FIG. 5, the
[0023]
Next, the cooling water flows through the first
[0024]
When the
[0025]
When a preset processing time has elapsed, the
[0026]
As another embodiment, as shown in FIG. 6, a pair of cooling
[0027]
As described above, in the above-described embodiment, the
[0028]
Further, in the above-described embodiment, the cooling water flowing through the first
[0029]
Furthermore, in the above-described embodiment, the cooling water is supplied to the first
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the supply ports and the discharge ports of all the adjacent flow paths are arranged adjacent to each other so as to be staggered, the cooling medium is passed through the flow paths. The difference in the amount of heat taken from the processing chamber is canceled out at each of the same positions of the adjacently arranged flow paths. Accordingly, the temperature of the entire cooling device is substantially the same at each position, and the processing chamber can be cooled substantially uniformly. Therefore, the uniformity of the processing chamber temperature can be improved, so that the uniformity of the substrate temperature can be improved and the cooling efficiency can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a structure of a chamber according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a structure of a chamber according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic view showing a substrate processing apparatus embodying the present invention.
FIG. 4 is a sectional view showing a substrate processing apparatus embodying the present invention.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view schematically showing a processing furnace embodying the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing another cooling structure of the present invention.
FIG. 7 is a view showing another cooling medium passage structure of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing another cooling medium passage structure of the present invention.
FIG. 9 is a front view showing a conventional technique.
FIG. 10 is a sectional view showing a conventional technique.
[Explanation of symbols]
2
Claims (1)
前記処理室に隣接し前記基板を搬送する搬送手段を具備する搬送室とを備え、
前記処理室に反応ガスを供給し、及び排気しつつ前記基板の処理を行う基板処理装置において、
前記処理室の外周部には、少なくとも隣接する第1の流路と第2の流路を一対として形成し、前記第1及び第2の流路は、供給口と排出口が互い違いに形成されていることを特徴とする基板処理装置。A processing chamber for processing substrates,
A transfer chamber having a transfer means for transferring the substrate adjacent to the processing chamber,
In a substrate processing apparatus that supplies the reaction gas to the processing chamber, and performs the processing of the substrate while exhausting the gas,
At least an adjacent first flow path and a second flow path are formed as a pair on the outer peripheral portion of the processing chamber, and the first and second flow paths have supply ports and discharge ports formed alternately. A substrate processing apparatus.
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