KR102205384B1

KR102205384B1 - 기판 처리 장치 및 기판의 냉각 방법

Info

Publication number: KR102205384B1
Application number: KR1020180005984A
Authority: KR
Inventors: 고유 하세가와; 도모아키 아베
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2017-01-20
Filing date: 2018-01-17
Publication date: 2021-01-19
Also published as: KR20180086139A; CN108335998B; CN108335998A; JP6735686B2; JP2018117103A

Abstract

기판 보유 지지구에 적재된 기판을 효율적으로 냉각할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판의 냉각 방법을 제공한다.
저면이 개구된 처리 용기와,
복수매의 기판을 수평으로 보유 지지하고, 소정 간격을 갖고 연직 방향으로 적재 가능한 기판 보유 지지구와,
해당 기판 보유 지지구를 승강시켜, 상기 개구로부터 상기 기판 보유 지지구를 상기 처리 용기로부터 언로드 가능한 승강 기구와,
언로드된 상태에 있어서의 상기 기판 보유 지지구의 주위에 대향 배치되어, 상기 기판 보유 지지구의 높이의 범위를 소정의 복수의 높이 영역에서 분할한 복수의 흡기 덕트와,
상기 복수의 덕트 중, 적어도 2개와 공통되어 연통하는 적어도 하나의 배기 수단과,
해당 배기 수단과 상기 복수의 흡기 덕트의 연통을 개별적으로 개폐 가능한 복수의 밸브와,
상기 기판 보유 지지구를 하강시켜 상기 처리 용기로부터 언로드할 때, 상기 복수의 흡기 덕트에 대응하는 상기 복수의 밸브를, 상기 기판 보유 지지구의 하강으로 연동시켜 위에서 아래의 순서대로, 폐쇄에서 개방으로 순차 변화시켜 가는 제어 수단을 갖는다.

Description

기판 처리 장치 및 기판의 냉각 방법 {SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND COOLING METHOD OF SUBSTRATE}

본 발명은 기판 처리 장치 및 기판의 냉각 방법에 관한 것이다.

종래부터, 전방면으로부터 후방면의 기류 형성용 배기구를 향하여 가로 방향의 기류가 형성된 로딩 에어리어 내에서, 열처리로의 하방측의 언로드 위치에 있어서의 기판 지지구와 배기구 사이에, 언로드에 의해 고온으로 가열된 분위기를 흡인 배기하기 위한 열 배기용 배기구가 형성된 배기 덕트를 설치한 열처리 장치가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).

이러한 열처리 장치에 의하면, 언로드된 고온 상태의 기판 지지구 근방의 분위기는 배기 덕트로부터 배기되므로, 상방측에의 열확산이 억제되고, 가로 방향의 기류가 기판 지지구 및 웨이퍼군에 공급되어서, 열처리 후의 웨이퍼를 빠르게 강온시킬 수 있다.

일본 특허 공개 제2012-169367호 공보

그러나, 특허문헌 1에 기재된 열 배기용 배기구는, 배기 덕트의 기판 지지구에 대향하는 면의 길이 방향 전체에 형성되어 있기 때문에, 흡인력의 손실이 크고, 반드시 충분한 열 배기를 행할 수는 없는 경우가 있다는 문제가 있었다.

즉, 언로드의 최초의 단계에서는, 기판 지지구의 하부가 배기구의 상부에 대향하는 것뿐이지만, 기판 지지구와 대향하지 않은 배기구의 하부에서도 상부와 마찬가지로 흡인 배기를 행하기 위하여, 배기구의 하부에서는 흡인력이 불필요하게 사용되고 있어, 그 결과, 배기구의 상부에서 충분한 열 배기를 행할 수 없는 경우가 있다는 문제가 있었다.

또한, 기판 지지구의 하단부에는, 보온부라고 불리는 석영으로 이루어지는 열 보온성이 높은 부재가 설치되는 경우가 있고, 이러한 경우에는, 기판 지지구의 하부에 배치된 웨이퍼의 냉각에 시간을 요하고, 웨이퍼의 반출이 지연되어 버려, 생산성이 저하된다는 문제가 발생하는 경우가 있다.

그래서, 본 발명은 그러한 보온부가 설치되어 있는 경우에도, 기판 보유 지지구에 적재된 기판을 효율적으로 냉각하고, 생산성을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치 및 기판의 냉각 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 형태에 관한 열처리 장치는, 저면이 개구된 처리 용기와,

복수매의 기판을 수평으로 보유 지지하고, 소정 간격을 갖고 연직 방향으로 적재 가능한 기판 보유 지지구와,

해당 기판 보유 지지구를 승강시켜, 상기 개구로부터 상기 기판 보유 지지구를 상기 처리 용기 내에 로드 및 언로드 가능한 승강 기구와,

상기 기판 보유 지지구를 상기 처리 용기로부터 언로드된 상태에 있어서의 상기 기판 보유 지지구의 주위에 대향 배치되어, 상기 기판 보유 지지구의 높이의 범위를 소정의 복수의 높이 영역에서 분할한 흡기구를 갖는 복수의 흡기 덕트와,

상기 복수의 덕트와 공통되어 연통하는 적어도 하나의 배기 수단과,

해당 배기 수단과 상기 복수의 흡기 덕트의 연통을 개별적으로 개폐 가능한 복수의 밸브와,

상기 기판 보유 지지구를 하강시켜 상기 처리 용기로부터 언로드할 때, 상기 복수의 흡기 덕트에 대응하는 상기 복수의 밸브를, 상기 기판 보유 지지구의 하강으로 연동시켜 위에서 아래의 순서대로, 폐쇄에서 개방으로 순차 변화시켜 가는 제어 수단을 갖는다.

본 발명에 따르면, 효율적으로 기판을 냉각할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 열처리 장치를 개략적으로 나타내는 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 열처리 장치의 기판 지지구의 일례의 확대도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 열처리 장치의 에어 플로우에 관한 구성을 도시된 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 열처리 장치의 동작을 설명하는 도면이다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명을 실시하기 위한 형태의 설명을 행한다.

도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 열처리 장치(10)를 개략적으로 나타내는 종단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 열처리 장치(10)는, 적재대(로드 포트)(12)와, 하우징(18)과, 제어부(50)를 갖는다.

적재대(로드 포트)(12)는, 하우징(18)의 전방부에 설치되어 있다. 하우징(18)은, 로딩 에어리어(작업 영역)(20) 및 열처리로(40)를 갖는다. 로딩 에어리어(20)는, 하우징(18) 내의 하방에 설치되어 있고, 열처리로(40)는, 하우징(18) 내이며 로딩 에어리어(20)의 상방에 설치되어 있다. 또한, 로딩 에어리어(20)와 열처리로(40) 사이에는, 베이스 플레이트(19)가 설치되어 있다.

열처리로(40)는, 기판(웨이퍼 W)을 열처리하기 위한 처리로이며, 예를 들어 전체로서, 세로로 긴 형상을 갖고 구성되어도 된다. 열처리로(41)는 반응관(41)과, 히터(가열 장치)(42)를 구비한다.

반응관(41)은, 웨이퍼 W를 수용하고, 수용한 웨이퍼 W에 열처리를 실시하기 위한 처리 용기이다. 반응관(41)은, 예를 들어 석영제이며, 세로로 긴 형상을 갖고 있으며, 하단에 개구(43)가 형성되어 있다. 히터(가열 장치)(42)는, 반응관(41)의 주위를 덮도록 설치되어 있고, 반응관(41) 내를 소정의 온도, 예를 들어 100℃ 내지 1200℃에서 가열 제어 가능하다.

열처리로(40)에서는, 예를 들어 반응관(41) 내에 수용된 웨이퍼 W에 처리 가스를 공급하고, CVD(Chemical Vapor deposition)나, ALD(Atomic Layer Deposition) 등의 성막 처리를 행한다.

베이스 플레이트(19)는, 열처리로(40)의 후술하는 반응관(41)을 설치하기 위한 예를 들어 SUS제의 베이스 플레이트이며, 반응관(41)을 하방으로부터 상방에 삽입하기 위한 도시되지 않은 개구부가 형성되어 있다.

적재대(로드 포트)(12)는, 하우징(18) 내에의 웨이퍼 W의 반입 반출을 행하기 위한 것이다. 적재대(로드 포트)(12)에는, 수납 용기(13)가 적재되어 있다. 수납 용기(13)는, 전방면에 도시되지 않은 덮개를 착탈 가능하게 구비한, 복수매 예를 들어 25매 정도의 웨이퍼를 소정의 간격으로 수용하는 밀폐형 수납 용기(FOUP)이다.

또한, 적재대(12)의 하방에는, 후술하는 이동 탑재 기구(27)에 의해 이동 탑재된 웨이퍼 W의 외주에 설치된 노치를 한 방향으로 정렬시키기 위한 정렬 장치(얼라이너)(15)가 설치되어 있어도 된다.

로딩 에어리어(작업 영역)(20)는, 수납 용기(13)와 후술하는 기판 지지구(24) 사이에서 웨이퍼 W의 이동 탑재를 행하고, 기판 지지구(24)를 열처리로(40) 내에 반입(로드)하고, 기판 지지구(24)를 열처리로(40)로부터 반출(언로드)하기 위한 것이다. 로딩 에어리어(20)에는, 도어 기구(21), 셔터 기구(22), 덮개(23), 기판 지지구(24), 베이스(25a, 25b), 승강 기구(26) 및 이동 탑재 기구(27)가 설치되어 있다.

도어 기구(21)는, 수납 용기(13, 14)의 덮개를 떼어내어 수납 용기(13, 14) 내를 로딩 에어리어(20) 내에 연통 개방하기 위한 것이다.

셔터 기구(22)는, 로딩 에어리어(20)의 상방에 설치되어 있다. 셔터 기구(22)는, 덮개(23)를 개방했을 때에, 후술하는 열처리로(40)의 개구(43)로부터 고온의 로 내의 열이 로딩 에어리어(20)에 방출되는 것을 억제 내지 방지하기 위하여 개구(43)를 덮도록 설치되어 있다.

덮개(23)는, 보온통(28) 및 회전 기구(29)를 갖는다. 보온통(28)은, 덮개(23) 상에 설치되어 있다. 보온통(28)은, 기판 지지구(24)가 덮개(23)측과의 전열에 의해 냉각되는 것을 방지하고, 기판 지지구(24)를 보온하기 위한 것이다. 보온통(28)은, 석영으로 이루어지고, 열의 보온 효과가 매우 높다. 따라서, 기판 지지구(24)에 웨이퍼 W를 적재하고, 반응관(41) 내에 열처리를 행한 경우, 보온통(28)의 바로 위의 웨이퍼 W가 가장 고온이 되어 있는 경우가 있다. 본 발명의 실시 형태에 따른 열처리 장치(10)에서는, 그러한 기판 지지구(24)의 하부에 적재된 웨이퍼 W의 온도가 가장 높아지고 있는 경우에, 효율적으로 하부의 웨이퍼 W를 냉각하는 열처리 장치(10)에 대해 설명한다. 또한, 기판 지지구(24)의 하부의 웨이퍼 W를 효율적으로 냉각하는 기구의 상세한 설명은, 후술한다.

회전 기구(29)는, 덮개(23)의 하부에 설치되어 있다. 회전 기구(29)는, 기판 지지구(24)를 회전하기 위한 것이다. 회전 기구(29)의 회전축은 덮개(23)를 기밀하게 관통하고, 덮개(23) 상에 배치된 도시되지 않은 회전 테이블을 회전하도록 설치되어 있다.

승강 기구(26)는, 기판 지지구(24)의 로딩 에어리어(20)로부터 열처리로(40)에 대한 반입, 반출 시에, 덮개(23)를 승강 기동한다. 그리고, 승강 기구(26)에 의해 상승시킬 수 있는 기판 지지구(24)가 열처리로(40) 내에 반입되어 있을 때에, 덮개(23)는, 개구(43)에 맞닿아 있고 개구(43)를 밀폐하도록 설치되어 있다. 그리고, 덮개(23)에 적재되어 있는 기판 지지구(24)는, 열처리로(40) 내에 웨이퍼 W를 수평면 내에서 회전 가능하게 보유 지지할 수 있다.

도 2는, 기판 지지구(24)를 확대해 도시된 도면이다. 기판 지지구(24)는, 각 웨이퍼 W를 수평으로 보유 지지한 상태에서, 소정 간격을 갖고 연직 방향으로 적재하여 보유 지지하는 웨이퍼 보유 지지 수단이다. 기판 지지구(24)는, 예를 들어 석영제이며, 대구경, 예를 들어 직경 300㎜의 웨이퍼 W를 수평 상태에서 상하 방향으로 소정의 간격(피치 폭)으로 탑재하게 되어 있다. 기판 지지구(24)는, 예를 들어 도 2에 나타낸 바와 같이, 천장판(30)과 저판(31) 사이에 복수개 예를 들어 3개의 지주(32)를 개재 설치하여 이루어진다. 지주(32)에는, 웨이퍼 W를 보유 지지하기 위한 갈고리부(33)가 설치되어 있다. 또한, 지주(32)와 함께 보조 기둥(34)이 적절히 설치되어 있어도 된다.

도 3은, 본 발명의 실시 형태에 따른 열처리 장치(10)의 에어 플로우에 관한 구성을 도시된 도면이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 로딩 에어리어(20) 내에는, 상단 덕트(60), 중단 덕트(61), 하단 덕트(62)와, 합류 덕트(63, 64)와, 분출 덕트(65, 66)와, 개폐 밸브(70 내지 72)와, 배기 팬(80 내지 83)과, 열 교환기(90 내지 92)와, FFU(팬·필터·유닛)(100)와, 매스 플로우 컨트롤러(110)와, 조정 밸브(120 내지 123)와, 밸브(130)와, 차압계(140, 141)와, 산소 농도계(150)와, 배기 덕트(160)를 갖는다. 또한, 도 1과 마찬가지로, 승강 기구(26), 회전 기구(29), 보온통(28), 기판 지지구(24), 웨이퍼 W가 도시되어 있다.

로딩 에어리어(20) 내의 기판 지지구(24)가 언로드하여 하강한 위치의 주위에는, 웨이퍼 W의 측면에 대향하도록, 상단 덕트(60), 중단 덕트(61) 및 하단 덕트(62)(이하, 생략하여 「덕트(60 내지 62)」라고 칭해도 되는 것으로 함)가 설치된다. 덕트(60 내지 62)는, 언로드하도록 하강한 상태의 기판 지지구(24)의 높이의 범위를 분할하고, 각각의 높이 영역을 커버하도록, 상단, 중단, 하단과 분할하여 상단 덕트(60), 중단 덕트(61) 및 하단 덕트(62)의 흡인구(60a, 61a, 62a)가 각각 설치된다. 덕트(60 내지 62)는, 전부 흡기 덕트로 구성되고, 배기 팬(81, 82, 83, 101)과 연통하여, 배기 팬(81, 82, 83, 101)의 배기에 의해, 덕트(60 내지 62)로부터 흡기된다. 덕트(60 내지 62)는, 가열된 웨이퍼 W의 열을 흡인하고, 웨이퍼 W를 신속히 냉각하기 위한 냉각 기구로서 기능한다.

또한, 덕트(60 내지 62)로부터, 냉기를 분사하여 웨이퍼 W를 냉각하는 것도 가능하지만, 냉기를 분사하면, 파티클이 날아 올라가고, 웨이퍼 W 상에 실려 버릴 우려가 있다. 따라서, 파티클을 날아 올라가게 하지 않고, 웨이퍼 W를 깨끗한 상태로 냉각하기 위하여, 덕트(60 내지 62)는 흡기 덕트로 구성되어 있다.

상단 덕트(60), 중단 덕트(61) 및 하단 덕트(62)는, 전부 기판 지지구(24)의 언로드 위치의 주위에 흡기구(60a 내지 62a)가 대향하게 설치되지만, 기판 지지구(24)의 근방에 설치되는 한, 수평면 상에서의 배치 위치는 상관하지 않는다. 도 3의 예에 있어서는, 상단 덕트(60)의 흡기구(60a)와 중단 덕트(61)의 흡기구(61a)가 상면에서 보았을 때에 동일 위치에 설치되지만, 하단 덕트(62)의 흡기구(62a)는, 흡기구(60a, 61a)와 반대측의 위치에 설치되어 있다. 이와 같이, 덕트(60 내지 62)의 흡기구(60a 내지 62a)는, 기판 지지구(24)에 접근한 위치에 설치되는 한, 그 평면적 위치는 상관하지 않는다. 따라서, 도 3과는 상이하고, 중단 덕트(61)의 흡기구(61a)와 하단 덕트(62)의 흡기구(62a)가 동일한 평면 위치에 배치되고, 상단 덕트(61)의 흡기구(60a)가 다른 위치에 배치되는 구성이어도 된다.

상단 덕트(60), 중단 덕트(61) 및 하단 덕트(62)는, 기판 지지구(24)의 높이의 범위를 분할하여 커버하도록 설치되지만, 높이 방향에 있어서, 겹치는 영역이 있어도 된다. 예를 들어, 상단 덕트(60)의 흡기구(60a)와 중단 덕트(61)의 흡기 덕트(61a)는, 동일한 평면 위치에서 겹치도록 설치되어 있기 때문에, 양자는 명확하게 높이 영역이 구분되지만, 대향하여 배치되는 하단 덕트(62)의 흡기구(62a)는, 중단 덕트(61)의 흡기구(61a)가 커버하는 높이 영역과 일부 겹치도록 설치되어 있어도 된다. 즉, 중단 덕트(61)의 흡기구(61a)의 하부와, 하단 덕트(62)의 흡기구(62a)의 상부란, 높이 방향에 있어서 서로 일부 겹쳐 있어도, 전혀 문제는 없다.

하단 덕트(62)의 흡기구(62a)는, 기판 지지구(24)에 웨이퍼 W가 보유 지지되어 있는 영역 뿐만 아니라, 보온통(28)의 부분까지 커버하도록 설치되어 있어도 된다. 냉각 대상은, 정확하게는 기판 지지구(24)가 아니고 웨이퍼 W이지만, 석영으로 이루어지는 보온통(28)은, 언로드되어 반응관(41)으로부터 나와도, 상당의 열을 보유 지지하고 있다. 따라서, 웨이퍼 W의 부분만을 냉각해도, 보온통(28)으로부터 바로 위의 하부의 웨이퍼 W가 열을 받아 버려, 웨이퍼 W의 냉각이 효율적으로 행해지지 않는 경우도 있을 수 있으므로, 필요에 따라, 보온통(28)에 대향하는 부분에도, 흡기구(62a)를 설치하는 구성으로 해도 된다. 단, 보온통(28)까지 커버하도록 흡기구(62a)를 설치하는 것은 필수적이지 않고, 용도에 따라 채용해도 된다.

중단 덕트(61) 및 하단 덕트(62)의 내부에는, 개폐 밸브(70, 71)가 설치된다. 개폐 밸브(70, 71)는, 덕트(61, 62)의 유로를 막기 위한 개폐 수단이며, 언로드의 개시시에는, 개폐 밸브(70, 71)를 폐쇄하고, 기판 지지구(24)가 하강하여 중단 덕트(61)의 흡기구(61a)의 흡인력이 미치는 범위에 달했을 때에 개폐 밸브(70)를 개방하고, 또한 기판 지지구(24)가 하강하여 하단 덕트(62)의 흡기구(62a)의 흡인력이 미치는 범위에 달했을 때에 개폐 밸브(71)를 개방한다는 제어를 행한다. 이에 따라, 배기 팬(80 내지 83)의 흡인력을 불필요하게 사용하지 않고, 기판 지지구(24)가 냉각 효과가 있는 범위에 도달했을 때에 중단 덕트(71) 및 하단 덕트(72)의 흡인 동작을 행하게 할 수 있다. 또한, 그 제어 및 운전 방법의 상세에 대해서는 후술한다.

또한, 필요에 따라, 상단 덕트(60)의 내부에, 개폐 밸브(73)를 설치해도 된다. 상단 덕트(60) 내의 개폐 밸브(73)는, 필요에 따라 설치되어도 되며, 있어도 없어도 된다. 또한, 도 3에서는, 상단 덕트(60) 내의 상부에 개폐 밸브(73)가 설치되어 있지만, 용도에 따라 다양한 위치에 설치할 수 있다.

또한, 개폐 밸브(70, 71)는, 덕트(61, 62)의 유로 차단과 개방을 전환할 수 있으면, 일반적인 밸브를 포함하는 다양한 개폐 수단을 사용할 수 있다. 또한, 개폐 밸브(70, 71)의 개폐 동작은, 제어부(50)가 개폐 밸브(70, 71)를 제어하여 행한다.

배기 팬(80 내지 83)은, 덕트(60 내지 62)를 통해 열을 배기하기 위한 배기 수단이다. 배기 팬(80 내지 83)은, 덕트(60 내지 62)에 연통하여 설치되지만, 각 배기 팬(80 내지 82)에 의해, 배기 범위가 상이하다.

배기 팬(80)은, 로딩 에어리어(20) 내의 N₂를 효과적으로 배기시키고, 로딩 에어리어(20)의 내부를 대기의 상태로 한다. 로딩 에어리어(20) 내를 대기로 치환하는 경우에는, 조정 밸브(120, 121, 122)를 OPEN(개방)으로 한다.

배기 팬(81)은, 배기 팬(80)과 마찬가지로, 합류 덕트(63)에 설치되지만, 배기 팬(80)보다도 하류측에 설치된다. 배기 팬(80)에 대기 치환하는 경우, 조정 밸브(120, 121, 122)를 OPEN(개방)으로 하고, 배기 팬(81, 82)은 멈추게 하여 운용한다.

덕트(62, 63) 내에는, 필요에 따라 열 교환기(91)가 설치된다. 열 교환기(90)는, 흡인된 열을 냉각시키고, 냉각된 가스를 배기 팬(81, 82)에 공급한다. 이에 따라, 열흡수, 냉각의 효과를 더 높일 수 있다. 또한, 열 교환기(90)는, 용도에 따라 다양한 열 교환기(90)를 선택하여 사용할 수 있다.

배기 팬(82)은, 하단 덕트(62)를 배기하기 위한 배기 수단이다. 배기 팬(82)은, 기판 지지구(24)가 하단 덕트(62)의 흡인구(62a)의 흡인력이 미치는 범위에 도달했을 때에 처음으로 동작시켜도 되고, 처음부터 동작시켜 두고, 개폐 밸브(71)를 폐쇄로 하여 대기하고, 기판 지지구(24)가 흡인구(62a)에 접근했을 때에 개폐 밸브(71)를 개방으로 하도록 구성해도 된다. 또한, 배기 팬(82)은, 배기 팬(81)과 마찬가지의 구성 및 기능을 갖는 배기 팬을 사용해도 되고, 하단 덕트(62)의 사이즈에 따라, 배기 팬(81)과 다른 배기 팬(82)을 사용해도 된다. 배기 팬(82)의 상류측에는, 필요에 따라, 열 교환기(91)를 설치해도 된다. 그 기능은, 열 교환기(90)와 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다.

배기 팬(83)은, 상단 덕트(60) 내에 설치된 상단 덕트(60)의 전용 배기 팬이다. 배기 팬(83)은, 배기 팬(81)의 보조 팬으로 설치되어 있다. 상단 덕트(60)는, 언로드 시의 처음부터 마지막까지 동작하고 있고, 큰 배기력을 장시간 지속하는 것이 요구되기 때문에, 상단 덕트(60)만을 배기하는 배기 팬(83)을 필요에 따라 설치해도 된다. 또한, 열 교환기(92)를 필요에 따라 설치해도 되는 점은, 다른 열 교환기(90, 91)와 동일하다. 또한, 그 기능도 열 교환기(90, 91)와 마찬가지이므로, 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 도 3에 도시된 배기 팬(80 내지 83)의 배치는 일례이며, 덕트(60 내지 62)의 전부에 연통되는 배기 팬을 1개 이상 설치해도 된다. 배기 팬(80 내지 83)은, 덕트(60 내지 62) 중 적어도 2개와 연통하는 공통된 배기 팬(80 내지 83)이 설치되어 있으면, 다양한 배치 구성으로 할 수 있다.

또한, 덕트(60 내지 62)는, 3단으로 분할되는 3단 구성에 한정되는 것은 아니며, 상단 덕트(60)와 하단 덕트(62)로 기판 지지구(24)의 높이의 범위를 전부 커버하는 2단 구성이어도 되고, 중단 덕트(61)가 더 복수로 분할된 4단 이상의 구성이어도 된다. 덕트(60 내지 62)의 분할 수도, 용도에 따라 적절히 변경할 수 있다.

또한, 필요에 따라, 상단 덕트(60)에 연통되는 분출 덕트(65), 볼 나사 및 가이드 수납 덕트(66)를 설치해도 된다. 도 3에서, 볼 나사 및 가이드 수납 덕트(66)로부터 분출해 덕트(65)에 흐르는 기류가 발생하고, 분출 덕트(65)로부터 상단 덕트(60)에 유입하고 있다. 이와 같이, 필요에 따라, 상단 덕트(60)에 연통되는 분출 덕트(65), 볼 나사 및 가이드 수납 덕트(66)를 설치해도 된다. 또한, 분출 덕트(65)와 상단 덕트(60) 사이에는, 연통 유로의 개폐를 행하는 개폐 밸브(72)를 필요에 따라 설치해도 된다. 이에 따라, 분출 덕트(65)와 상단 덕트(60)의 연통도 상황에 따라 자유롭게 설정할 수 있다.

합류 덕트(63)와 하단 덕트(62)란, 합류 덕트(64)에서 최종적으로 합류한다. 합류 덕트(64)는, FFU(100)에 접속된다. FFU(100)는, 팬과 필터가 일체화된 유닛이며, 팬(101)에서 흡인한 가스를 FFU(100)의 내부에 설치된 필터(102)로 청정화하고, 또한 팬(101)에서 외부로 분출한다. 즉, 팬(101)은, 흡인한 가스를 청정화하여 로딩 에어리어(20) 내에 수평 방향으로 공급하는 기류를 형성하고 있다.

또한, 이들 배기 팬(80 내지 83, 101)의 배기 유량을 조정하기 위해, 매스 플로우 컨트롤러(유량 제어기)(110)와 조정 밸브(121, 122)가 하단 덕트(62) 및 합류 덕트(63)의 단부에 설치되어 있다. 이와 같이, 필요에 따라, 배기 유량을 제어하는 수단을 설치해도 된다.

또한, 로딩 에어리어(20)의 전체 배기를 제어하기 위해, 조정 밸브(123), 밸브(130), 차압계(140, 141), 산소 농도계(150), 배기 덕트(160) 등을 필요에 따라 설치해도 된다. 로딩 에어리어(20) 내의 압력 및 산소 농도를 차압계(140) 및 산소 농도계(150)로 계측하고, 밸브(130)로 정상 배기의 배기량을 정하여, 조정 밸브(123)로 배기량의 조정을 행한다. 배기된 가스는 배기 덕트(160)에 배기되어, 차압계(141)로 압력을 관리하여 배기 설비의 쪽으로 배출된다.

또한, 이들 각 기기의 제어는, 제어부(50)에 의해 행해진다. 기판 지지구(24)의 언로드 시의 개폐 밸브(70 내지 72)의 개폐 제어, 배기 팬(80 내지 84, 101)의 기동 등도, 제어부(50)에 의해 행해진다.

이어서, 본 발명의 실시 형태에 따른 열처리 장치(10)의 동작에 대해 설명한다.

도 4는, 본 발명의 실시 형태에 따른 열처리 장치(10)의 동작을 설명하는 도면이다. 도 4에서는, 배기 팬(84, 85)은, 덕트(60 내지 62)의 전부에 연통하고, 전부를 공통으로 배기하는 배기 팬(84, 85)으로 구성되어 있는, 배기 팬(84, 85)은 이러한 구성이어도 된다. 다른 구성은, 도 3과 마찬가지이므로, 동일한 구성 요소에는 동일한 참조 부호로 나타내며 그 설명을 생략한다.

도 4의 (a)는 기판 지지구(24)의 언로드 개시시의 열처리 장치(10)의 동작의 일례를 나타낸 도면이다. 도 4의 (b)는 기판 지지구(24)의 언로드 도중의 열처리 장치(10)의 동작의 일례를 나타낸 도면이다. 도 4의 (c)는 기판 지지구(24)의 언로드 종료 시의 열처리 장치(10)의 동작의 일례를 나타낸 도면이다. 도 4의 (a)는 언로드 개시시의 스텝 1, 도 4의 (b)는 언로드 도중의 스텝 2, 도 4의 (c)는 언로드 종료의 스텝(3)에 해당한다.

도 4의 (a)에 있어서, 언로드 개시 직후에는 기판 지지구(24) 및 보온통(28)의 온도가 약 500 내지 700℃가 되어 있다. 상단, 중단, 하단 덕트(60, 61, 62)는, 최종적으로 합류 덕트(64)에 합류하고 있는 점에서, 개폐 밸브(70, 71)를 폐쇄함으로써 중단 덕트(61) 및 하단 덕트(62)로부터의 흡기를 행하지 않고, 상단 덕트(60)로부터의 흡기량을 증가시킬 수 있다.

도 4의 (b), (c)에 도시된 바와 같이, 도 4의 (b)의 단계에서 중단 덕트(61)로부터의 흡기를 개시하고, 도 4의 (c)의 단계에서 하단 덕트(62)로부터의 흡기를 개시한다. 도 4의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 각 덕트(60 내지 62)로부터의 흡기를 스텝에서 폐쇄에서 개방으로 전환함으로써, 효율적으로 웨이퍼 W를 냉각할 수 있고, 냉각 시간을 단축할 수 있다.

이어서, 보다 상세하게 스텝마다의 열처리 장치(10)의 동작을 설명한다. 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 언로드 개시시에는, 기판 지지구(24)의 하단부가 반응관(41)으로부터 하강하여 나온다. 따라서, 보온통(28)은, 상단 덕트(60)의 흡인구(60a)에 도달한다. 이때에는, 개폐 밸브(70, 71)는 폐쇄가 되고, 상단 덕트(60)에서만 배기를 행한다. 개폐 밸브(70, 71)가 밸브 폐쇄되기 때문에, 배기 팬(84, 85)의 배기력은 상단 덕트(60)에 집중시킬 수 있고, 웨이퍼 W의 고온부 H를 최초로 큰 배기량으로 냉각할 수 있다. 이에 따라, 기판 지지구(24)의 하부에 배치된 고온부 H의 웨이퍼 W를 급격하게 냉각할 수 있다.

도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 언로드가 진행되면, 기판 지지구(24)가 더욱 하강하고, 중단 덕트(61)의 흡기구(61a)에 웨이퍼 W의 하부가 도달한다. 이때에는, 개폐 밸브(70)를 개방으로 하고, 중단 덕트(61)로부터의 배기를 개시한다. 이에 따라, 기판 지지구(24)의 하부의 웨이퍼 W는, 더욱 계속하여 냉각을 받게 된다. 또한, 상단 덕트(60)는, 계속적으로 흡인 동작을 행한다. 이에 따라, 새롭게 반응관(41)으로부터 노출되는 웨이퍼 W도 상단 덕트(60)에 의해 냉각된다.

도 4의 (c)에 도시된 바와 같이, 언로드가 더 진행하면, 기판 지지구(24)가 더욱 하강하고, 최하부까지 이동한다. 이때, 하단 덕트(62)의 흡기구(62a)에 대향하는 위치에 적재된 웨이퍼 W의 하부(하단 영역)가 도달한다. 이때에는, 개폐 밸브(71)를 개방으로 하고, 하단 덕트(61)로부터의 배기를 개시한다. 이에 따라, 기판 지지구(24)의 하부의 웨이퍼 W는, 더욱 계속하여 냉각을 받게 된다. 또한, 개폐 밸브(70)는 개방인 채로 되고, 상단 덕트(60) 및 중단 덕트(61)는 계속적으로 흡인 동작을 행한다. 이에 의해, 새롭게 반응관(41)으로부터 노출되는 웨이퍼 W도 상단 덕트(60)에 의해 냉각됨과 함께, 상단 덕트(60)에서 냉각된 중단의 웨이퍼 W는, 중단 덕트(61)에 의해 계속적으로 냉각된다. 또한, 기판 보유 지지구(24)의 하부에 석영으로 이루어지는 더미웨이퍼가 적재되는 경우에는, 더미웨이퍼 W의 부분이 흡기구(62a)의 대부분과 대향하고, 또한 게다가 처리 대상의 웨이퍼 W의 하단 영역의 적어도 일부가 흡기구(62a)와 대향하는 상태가 된다. 흡기구(62a)는, 처리 대상의 웨이퍼 W여도, 석영의 더미웨이퍼 W여도, 기판 지지구(24)에 적재 보유 지지된 웨이퍼 W의 보온통(28)의 바로 위의 위치에 대향하도록 배치되어, 대향 위치에 있는 웨이퍼 W를 냉각하게 된다.

이와 같이, 본 발명의 실시 형태에 따른 열처리 장치(10)에 의하면, 보온통(28)에 접근한 기판 보유 지지구(24)의 하부의 웨이퍼 W를 가장 오래 냉각시킴과 함께, 최초의 단계에서, 보온통(28) 및 보온통(28)에 접근한 기판 보유 지지구(24)의 하부의 웨이퍼 W 냉각을 신속히 행할 수 있다. 이에 따라, 보온통(28)에 접근한 기판 보유 지지구(24)의 하부의 웨이퍼 W를 적극적으로 냉각할 수 있고, 냉각 시간을 단축할 수 있다. 또한, 전체적으로 냉각의 균형이 잡히고, 고온부 H의 냉각이 지연되어 웨이퍼 W를 배출할 수 없는 사태의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 로딩 에어리어(20) 내의 온도 상승을 저감할 수 있고, 각 구성 부품의 열부하를 저감시킬 수 있다.

또한, 중단 덕트(61) 및 하단 덕트(62)의 냉각 개시의 타이밍은, 언로드 시의 기판 지지구(24)의 하강에 연동하고 있는 한, 다양한 타이밍으로 설정할 수 있다.

예를 들어, 중단 덕트(61) 및 하단 덕트(62)의 각각 흡인력이 미치는 범위까지 도달하면,

즉시 중단 덕트(61) 및 하단 덕트(62)의 배기를 개시해도 되고, 웨이퍼 W의 고온부 H가 중단 덕트(61)의 흡기구(61a) 및 하단 덕트(62)의 흡기구(62a)에 대향했을 때에 배기를 개시하게 해도 된다.

또한, 동작을 신속하게 하면, 냉각 동작의 개시 자체는 빨라지지만, 배기 팬(84, 85)의 배기력은 분산되고, 하나의 덕트(60 내지 62) 아크릴의 배기량은 작아지므로, 용도에 따라, 적절한 타이밍에 중단 덕트(60) 및 하단 덕트(61)의 냉각 동작을 개시하는 것이 바람직하다.

또한, 기판 지지구(24)의 위치는, 회전 기구(29)의 회전수로부터 파악해도 되고, 별도 센서를 설치하여 검출해도 된다. 제어부(50)가, 기판 지지구(24)의 위치, 특히 고온부 H의 위치를 파악하고, 소정의 위치에서 개폐 밸브(70, 71)를 개방으로 하고, 중단 덕트(61) 및 하단 덕트(62)의 배기 동작을 개시시킴으로써, 고온부 H를 효율적으로 냉각할 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해 상세하게 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시 형태에 제한되지 않고, 본 발명의 범위를 일탈하지 않고, 상술한 실시 형태에 다양한 변형 및 치환을 가할 수 있다.

10: 열처리 장치
20: 로딩 에리어
24: 기판 지지구
26: 승강 기구
28: 보온통
29: 회전 기구
40: 열처리로
41: 반응관
42: 히터
50: 제어부
60 내지 62: 덕트
60a 내지 62a: 흡기구
70 내지 72: 개폐 밸브
80 내지 85: 배기 팬
90 내지 92: 열 교환기
W: 웨이퍼
H: 고온부

Claims

저면이 개구된 처리 용기와,
복수매의 기판을 수평으로 보유 지지하고, 소정 간격을 갖고 연직 방향으로 적재 가능한 기판 보유 지지구와,
해당 기판 보유 지지구를 승강시켜, 상기 개구로부터 상기 기판 보유 지지구를 상기 처리 용기 내에 로드 및 언로드 가능한 승강 기구와,
상기 기판 보유 지지구를 상기 처리 용기로부터 언로드된 상태에 있어서의 상기 기판 보유 지지구의 주위에 대향 배치되어, 상기 기판 보유 지지구의 높이의 범위를 소정의 복수의 높이 영역에서 분할한 흡기구를 갖는 복수의 흡기 덕트와,
상기 복수의 덕트 중, 적어도 2개와 공통되어 연통하는 적어도 하나의 배기 수단과,
해당 배기 수단과 상기 복수의 흡기 덕트와의 연통을 개별적으로 개폐 가능한 복수의 밸브와,
상기 기판 보유 지지구를 하강시켜 상기 처리 용기로부터 언로드할 때, 상기 복수의 흡기 덕트에 대응하는 상기 복수의 밸브를, 상기 기판 보유 지지구의 하강으로 연동시켜 위에서 아래의 순서대로, 폐쇄에서 개방으로 순차 변화시켜 가는 제어 수단을 갖는, 열처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 기판 보유 지지구가 상기 소정의 복수의 높이 영역의 1개에 도달했을 때에, 대응하는 상기 흡기 덕트의 상기 밸브를 폐쇄로부터 개방으로 변화시키는, 열처리 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기판 보유 지지구는, 상기 복수매의 기판을 연직 방향으로 적재한 영역의 바로 아래에 석영으로 이루어지는 보온통을 갖고,
상기 복수의 흡기구 중 하단에 배치된 상기 흡기구는, 상기 보온통의 직접 위의 상기 복수매의 기판 하단 영역의 적어도 일부에 대향하여 배치된, 열처리 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 흡기구 중 상단에 배치된 상기 흡기구는, 상기 복수매의 기판 상단 영역에 대향하여 배치된, 열처리 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 흡기구는, 상단, 하단 및 중간에 배치된 적어도 3개의 상기 흡기구를 포함하는, 열처리 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 흡기구 중 적어도 1개는, 다른 것과 상이한 수평 위치에 배치된, 열처리 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 흡기 덕트는, 소정 개소에서 합류하여 합류 덕트를 형성하는, 열처리 장치.
제7항에 있어서, 상기 복수의 흡기 덕트 내 및 상기 합류 덕트 내의 소정 개소에 열 교환기가 설치된, 열처리 장치.
제8항에 있어서, 상기 합류 덕트 내에는 필터가 설치된, 열처리 장치.
제8항에 있어서, 상기 적어도 하나의 배기 수단은, 상기 열 교환기에 대응하여 설치된 보조 배기 수단을 포함하는, 열처리 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 배기 수단은 배기 팬인, 열처리 장치.
처리 용기의 저면 개구로부터, 복수매의 기판을 수평으로 보유 지지하고, 소정 간격을 갖고 연직 방향으로 적재된 기판 보유 지지구를 하강시켜 언로드하는 공정과,
상기 기판 보유 지지구의 주위에 대향 배치되어, 상기 기판 보유 지지구의 높이의 범위를 소정의 복수의 높이 영역으로 분할하여 커버하는 복수의 흡기구를 갖는 복수의 흡기 덕트를, 상기 기판 보유 지지구의 하강으로 연동시켜 순차상으로 작동시키는 공정을 갖는, 기판의 냉각 방법.
제12항에 있어서, 상기 복수의 흡기 덕트는 공통의 배기 수단에 연통되어,
상기 복수의 흡기 덕트와 상기 공통된 배기 수단 사이에는, 상기 복수의 흡기 덕트를 개별로 개폐하는 복수의 밸브가 설치되고,
상기 복수의 흡기 덕트는, 상기 복수의 밸브를 순차 개방으로 함으로써 순차상으로 작동하는, 기판의 냉각 방법.
제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 복수의 흡기 덕트의 각각을 작동시키는 타이밍은, 상기 기판 보유 지지구가 상기 소정의 복수의 높이 영역의 각각에 도달한 타이밍인, 기판의 냉각 방법.