ロードロック装置および基板冷却方法
【課題】基板の変形を極力抑制しつつ実用的な速度で基板を冷却することができるロードロック装置を提供すること。
【解決手段】ロードロック装置６，７は、真空の搬送室５に対応する圧力と大気圧との間で圧力を変動可能に設けられた容器３１と、容器３１内の圧力を搬送室５に対応する真空と大気圧に調整する圧力調整機構４８と、容器３１内に設けられウエハＷが載置または近接されて冷却されるクーリングプレート３２と、容器３１内においてウエハＷの変形を検出する変位センサー６１，６２と、搬送室５から高温のウエハＷが容器３１内に搬入された後のウエハ冷却期間に、変位センサー６１，６２が所定値以上のウエハＷの変形を検出した際にウエハＷの冷却を緩和する制御機構２０とを具備する。
【解決手段】ロードロック装置６，７は、真空の搬送室５に対応する圧力と大気圧との間で圧力を変動可能に設けられた容器３１と、容器３１内の圧力を搬送室５に対応する真空と大気圧に調整する圧力調整機構４８と、容器３１内に設けられウエハＷが載置または近接されて冷却されるクーリングプレート３２と、容器３１内においてウエハＷの変形を検出する変位センサー６１，６２と、搬送室５から高温のウエハＷが容器３１内に搬入された後のウエハ冷却期間に、変位センサー６１，６２が所定値以上のウエハＷの変形を検出した際にウエハＷの冷却を緩和する制御機構２０とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体ウエハ等の被処理体に真空処理を施す真空処理装置に用いられるロードロック装置およびそのようなロードロック装置における基板冷却方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程においては、被処理基板である半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）に対し、成膜処理やエッチング処理等の真空雰囲気で行われる真空処理が多用されている。最近では、このような真空処理の効率化の観点、および酸化やコンタミネーション等の汚染を抑制する観点から、複数の真空処理ユニットを真空に保持される搬送室に連結し、この搬送室に設けられた搬送装置により各真空処理ユニットにウエハを搬送可能としたクラスターツール型のマルチチャンバタイプの真空処理システムが注目されている（例えば特許文献１）。
【０００３】
このようなマルチチャンバ処理システムにおいては、大気中に置かれているウエハカセットから真空に保持された搬送室へウエハを搬送するために、搬送室とウエハカセットとの間にロードロック室を設け、このロードロック室を介してウエハが搬送される。
【０００４】
ところで、このようなマルチチャンバ処理システムを成膜処理のような高温処理に適用する場合には、真空処理ユニットから例えば５００℃程度の高温のまま真空処理ユニットから取り出され、ロードロック室に搬送されるが、このような高温状態でウエハを大気に曝露するとウエハが酸化してしまう。また、このような高温のままウエハを収納容器に収納させると、通常樹脂製である収納容器が溶ける等の不都合が生じる。
【０００５】
このような不都合を回避するためには、このような不都合が生じない温度になるまで待ってからウエハの大気曝露を行えばよいが、これではスループットが低下してしまうため、ロードロック室にウエハを冷却する冷却機構を備えたクーリングプレートを配置するとともにロードロック室内をパージして、ウエハをクーリングプレートに載置または近接した状態でロードロック室内を真空から大気圧に戻す間にウエハを冷却することが行われている。
【０００６】
この際に、ウエハが急激に冷却されるとウエハの表裏の熱膨張差に起因してウエハが変形し、ウエハの中心部エッジ部がクーリングプレートから離隔してしまい、あるいはウエハの中心部とエッジ部とでクーリングプレートまでの距離が異なってしまい、冷却効率が低下して結果的に冷却時間が長くなってしまうか、高温のまま大気に曝露されることになる。
【０００７】
このようなウエハの変形が生じないようにするために、ロードロック室を大気圧に戻す際の圧力の上昇速度や、ウエハをクーリングプレートに近接する場合にはウエハの高さ位置とを管理しており、これらの適切な組み合わせを規定したパージレシピをウエハの温度毎に作成している。しかしながら、ウエハの変形の度合いは、ウエハに形成されている膜種によっても異なっており、このような膜種はユーザー毎に膨大な数であり、膜種毎に最適なパージレシピを作成することは極めて困難である。このため、ウエハに形成されている膜種によっては、ウエハ温度毎のパージレシピを用いても上記のようなウエハの変形が生じて上記不都合が生じる可能性がある。
【特許文献１】特開２０００−２０８５８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、基板の変形を極力抑制しつつ実用的な速度で基板を冷却することができるロードロック装置を提供することを目的とする。
また、そのような基板の冷却を実現することができるロードロック装置における基板冷却方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点では、大気雰囲気から真空に保持された真空室へ基板を搬送し、前記真空室から高温の基板を前記大気雰囲気に搬送する際に用いられるロードロック装置であって、真空室に対応する圧力と大気圧との間で圧力を変動可能に設けられた容器と、前記容器内が前記真空室と連通する際に、前記容器内の圧力を前記真空室に対応する圧力に調整し、前記容器内が前記大気雰囲気の空間と連通する際に、前記容器内の圧力を大気圧に調整する圧力調整機構と、冷却機構を有し、前記容器内に設けられ基板が載置または近接されて冷却される冷却部材と、前記容器内において基板の変形を検出する基板変形検出手段と、前記容器内が前記真空室に対応する圧力に調整され、前記真空室から高温の基板が前記容器内に搬入されてから、前記容器内の圧力が大気圧にされるまでの間の基板冷却期間に、前記基板変形検出手段が所定値以上の基板の変形を検出した際に基板の冷却を緩和して基板の変形を戻すように制御する制御機構とを具備することを特徴とするロードロック装置を提供する。
【００１０】
上記第１の観点において、前記制御機構は、前記容器内の圧力を上昇させ、その途中で前記基板変形検出手段が所定値以上の基板の変形を検出した際に、圧力の上昇を停止し、または圧力を低下させて冷却を緩和するようにすることができる。この場合に、前記制御機構が冷却を緩和した後、前記基板変形検出手段が基板の変形が所定値よりも小さくなったことを検出した際に、前記制御機構が前記容器内の圧力上昇を再開するようにすることが好ましい。
【００１１】
また、前記冷却部材に対して突没可能に設けられ、前記冷却部材から突出した状態で基板を受け取り、その状態で降下することにより基板を前記冷却部材に載置または近接させる基板支持ピンをさらに具備し、前記制御機構は、前記基板変形検出手段が所定値以上の基板の変形を検出した際に、前記基板支持ピンを上昇させる、または前記基板支持ピンが基板を支持して下降している場合には下降を停止させることにより冷却を緩和するようにすることができる。この場合に、前記制御機構が冷却を緩和した後、前記基板変形検出手段が基板の変形が所定値よりも小さくなったことを検出した際に、前記制御機構が前記支持ピンの位置を元に戻す、または前記基板支持ピンの下降が停止している場合には前記基板支持ピンの下降を再開させるようにすることが好ましい。
【００１２】
さらに、前記基板変形検出手段としては、基板中心部の変位を測定する第１のセンサーと、基板エッジ部の変位を測定する第２のセンサーとを有し、これら第１のセンサーの検出値および第２のセンサーの検出値の差から基板の変形を検出するものを用いることができる。この場合に、前記第１のセンサーおよび前記第２のセンサーとしては、レーザー変位計を好適に用いることができる。
【００１３】
さらにまた、前記真空室は、真空処理室に基板を搬送する搬送機構を備えた搬送室であり、前記真空処理室において高温の処理がなされ、前記容器内に前記真空室を介して高温の基板が搬送される構成とすることができる。
【００１４】
本発明の第２の観点によれば、真空室に対応する圧力と大気圧との間で圧力を変動可能に設けられた容器と、前記容器内が前記真空室と連通する際に、前記容器内の圧力を前記真空室に対応する圧力に調整し、前記容器内が前記大気雰囲気の空間と連通する際に、前記容器内の圧力を大気圧に調整する圧力調整機構と、冷却機構を有し、前記容器内に設けられ基板が載置または近接されて冷却される冷却部材とを具備し、大気雰囲気から真空に保持された真空室へ基板を搬送し、前記真空室から高温の基板を前記大気雰囲気に搬送する際に用いられるロードロック装置における基板冷却方法であって、前記容器内が前記真空室に対応する圧力に調整され、前記真空室から高温の基板が前記容器内に搬入されてから、前記容器内の圧力が大気圧にされるまでの間の基板冷却期間に、基板の変形が所定値以上となった際に基板の冷却を緩和して基板の変形を戻すようにすることを特徴とする冷却方法が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、真空室から高温の基板が容器内に搬入されてから、容器内の圧力が大気圧にされるまでの間の基板冷却期間に、基板変形検出手段が所定値以上の基板の変形を検出した際に基板の冷却を緩和して基板の変形を戻すように制御するので、基板の変形を極力抑制しつつ実用的な速度で基板を冷却することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るロードロック装置が搭載されたマルチチャンバタイプの真空処理システムの概略構造を示す水平断面図である。
【００１７】
真空処理システムは、例えば成膜処理のような高温処理を行う４つの真空処理ユニット１、２、３、４を備えており、これらの各真空処理ユニット１〜４は六角形をなす搬送室５の４つの辺にそれぞれ対応して設けられている。また、搬送室５の他の２つの辺にはそれぞれ本実施形態に係るロードロック装置６、７が設けられている。これらロードロック装置６、７の搬送室５と反対側には搬入出室８が設けられており、搬入出室８のロードロック装置６、７と反対側には被処理基板としての半導体ウエハＷを収容可能な３つのフープ（ＦＯＵＰ；Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）を取り付けるポート９、１０、１１が設けられている。真空処理ユニット１、２、３、４は、その中で処理プレート上に被処理体を載置した状態で所定の真空処理、例えばエッチングや成膜処理を行うようになっている。
【００１８】
真空処理ユニット１〜４は、同図に示すように、搬送室５の各辺にゲートバルブＧを介して接続され、これらは対応するゲートバルブＧを開放することにより搬送室５と連通され、対応するゲートバルブＧを閉じることにより搬送室５から遮断される。また、ロードロック装置６，７は、搬送室５の残りの辺のそれぞれに、第１のゲートバルブＧ１を介して接続され、また、搬入出室８に第２のゲートバルブＧ２を介して接続されている。そして、ロードロック室６，７は、第１のゲートバルブＧ１を開放することにより搬送室５に連通され、第１のゲートバルブＧ１を閉じることにより搬送室から遮断される。また、第２のゲートバルブＧ２を開放することにより搬入出室８に連通され、第２のゲートバルブＧ２を閉じることにより搬入出室８から遮断される。
【００１９】
搬送室５内には、真空処理ユニット１〜４、ロードロック装置６，７に対して、半導体ウエハＷの搬入出を行う搬送装置１２が設けられている。この搬送装置１２は、搬送室５の略中央に配設されており、回転および伸縮可能な回転・伸縮部１３の先端に半導体ウエハＷを支持する２つの支持アーム１４ａ，１４ｂを有しており、これら２つの支持アーム１４ａ，１４ｂは互いに反対方向を向くように回転・伸縮部１３に取り付けられている。この搬送室５内は所定の真空度に保持されるようになっている。
【００２０】
搬入出室８のウエハ収納容器であるフープＦ取り付け用の３つのポート９，１０、１１にはそれぞれ図示しないシャッターが設けられており、これらポート９，１０，１１にウエハＷを収容した、または空のフープＦが直接取り付けられ、取り付けられた際にシャッターが外れて外気の侵入を防止しつつ搬入出室８と連通するようになっている。また、搬入出室８の側面にはアライメントチャンバ１５が設けられており、そこで半導体ウエハＷのアライメントが行われる。
【００２１】
搬入出室８内には、フープＦに対する半導体ウエハＷの搬入出およびロードロック装置６，７に対する半導体ウエハＷの搬入出を行う搬送装置１６が設けられている。この搬送装置１６は、多関節アーム構造を有しており、フープＦの配列方向に沿ってレール１８上を走行可能となっていて、その先端のハンド１７上に半導体ウエハＷを載せてその搬送を行う。
【００２２】
この真空処理システムは、各構成部を制御するマイクロプロセッサ（コンピュータ）からなるプロセスコントローラ２０を有しており、各構成部がこのプロセスコントローラ２０に接続されて制御される構成となっている。また、プロセスコントローラ２０には、オペレータが真空処理システムを管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、プラズマ処理装置の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース２１が接続されている。
【００２３】
また、プロセスコントローラ２０には、真空処理システムで実行される各種処理をプロセスコントローラ２０の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて真空処理システムの各構成部に処理を実行させるためのプログラム、例えば成膜処理に関わる成膜レシピ、ウエハの搬送に関わる搬送レシピ、ロードロック装置の圧力調整などに関わるパージレシピ等が格納された記憶部２２が接続されている。このような各種レシピは記憶部２２の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスクのような固定的なものであってもよいし、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。
【００２４】
そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース２１からの指示等にて任意のレシピを記憶部２２から呼び出してプロセスコントローラ２０に実行させることで、プロセスコントローラ２０の制御下で、真空処理システムでの所望の処理が行われる。また、プロセスコントローラ２０は、ロードロック室６，７において、標準的なパージレシピに基づいて処理を行っている過程で、ウエハの変形を抑制するように、圧力やウエハＷの高さを制御可能となっている。
【００２５】
次に、本実施形態に係るロードロック装置６，７について詳細に説明する。
図２は、本実施形態に係るロードロック装置を示す断面図である。ロードロック装置６（７）は、容器３１を有し、容器３１内にはウエハＷが載置または近接されてウエハＷを冷却するクーリングプレート３２が脚部３３に支持された状態で設けられている。
【００２６】
容器３１の一方の側壁には真空に保持された搬送室５と連通可能な開口３４が設けられており、これと対向する側壁には大気圧に保持された搬入出室８と連通可能な開口３５が設けられている。そして、開口３４は第１のゲートバルブＧ１により開閉可能となっており、開口３５は第２のゲートバルブＧ２により開閉可能となっている。
【００２７】
容器３１の底部には、容器３１内を真空排気するための排気口３６と容器３１内にパージガスを導入するためのパージガス導入口３７が設けられている。排気口３６には排気管４１が接続されており、この排気管４１には、開閉バルブ４２、排気速度調整バルブ４３および真空ポンプ４４が設けられている。また、パージガス導入口３７には、容器３１内にパージガスを導入するパージガス導入配管４５が接続されており、このパージガス導入配管４５はパージガス源４８から延びており、その途中には開閉バルブ４６および流量調節バルブ４７が設けられている。
【００２８】
そして、真空側の搬送室５との間でウエハＷの搬送を行う場合には、開閉バルブ４６を閉じ、開閉バルブ４２を開けた状態として、排気速度調整バルブ４３を調節して所定速度で真空ポンプ４４により排気管３６を介して容器３１内を排気し、容器３１内の圧力を搬送室５内の圧力に対応する圧力とし、その状態で第１のゲートバルブＧ１を開けて容器３１と搬送室５との間を連通する。また、大気側の搬入出室８との間でウエハＷの搬送を行う場合には、開閉バルブ４２を閉じ、開閉バルブ４６を開けた状態として、流量調節バルブ４７を調節して容器３１内にパージガス源４８からパージガス導入配管４５を介してパージガスを、例えば所定流量で導入してその中の圧力を大気圧近傍にし、その状態で第２のゲートバルブＧ２を開けて容器３１と搬入出室８との間を連通する。なおパージガスの導入の仕方は、パーティクル巻上げ防止の観点から、導入の初期においてブレークフィルタ（図示せず）を通してパージし、ある圧力になったら所定流量でパージする等、その方法は問わない。
【００２９】
開閉バルブ４２、排気速度調整バルブ４３、流量調節バルブ４７および開閉バルブ４６は、圧力計６３により測定された容器３１内の圧力に基づいて圧力調整機構４９により制御され、これらバルブを制御することにより、容器３１内を大気圧と真空との間で変化させるようになっている。この圧力調整機構４９もプロセスコントローラ２０からの指令に基づいてこれらバルブの制御を行う。
【００３０】
クーリングプレート３２には、ウエハ搬送用の３本（２本のみ図示）のウエハ支持ピン５０がクーリングプレート３２の表面に対して突没可能に設けられ、これらウエハ支持ピン５０は支持板５１に固定されている。そして、ウエハ支持ピン５０は、上昇位置の調節可能なモータ等の駆動機構５３によりロッド５２を昇降させることにより、支持板５１を介して昇降される。なお、符号５４はベローズである。
【００３１】
クーリングプレート３２には、冷却媒体流路５５が形成されており、この冷却媒体流路５５には冷却媒体導入配管５６および冷却媒体排出配管５７が接続されていて、図示しない冷却媒体供給部から冷却水等の冷却媒体が通流されて載置されたウエハＷを冷却可能となっている。
【００３２】
容器３１の天壁３１ａは、透明材料、例えばガラスで構成されており、その上にウエハ中心部に対応する位置とウエハエッジ部に対応する位置にそれぞれレーザー変位計等の変位センサー６１，６２が設けられている。これら２つの変位センサー６１，６２は、ウエハの変形検出手段として、例えばウエハまでの距離を測定する機能を有する。
【００３３】
プロセスコントローラ２０は、ロードロック装置６（７）をも制御しており、変位センサー６１、６２からの距離データを受け取って、圧力調整機構４９や駆動機構５３を制御し、容器３１内の圧力やウエハＷの高さ位置を制御するようになっている。
【００３４】
次に、以上のように構成されるマルチチャンバタイプの真空処理システムの動作について本実施形態のロードロック装置６、７を中心として説明する。
【００３５】
まず、搬送装置１６により搬入出室８に接続されたフープＦからウエハＷを取り出し、ロードロック装置６（または７）の容器３１に搬入する。このとき、ロードロック装置６の容器３１内は大気雰囲気にされ、その後第２のゲートバルブＧ２が開放された状態でウエハＷが搬入される。
【００３６】
そして、容器３１内を搬送室５に対応する圧力になるまで真空排気し、第１のゲートバルブを開放して搬送装置１２により容器３１内からウエハＷを受け取って、いずれかの真空処理ユニットのゲートバルブＧを開いてその中にウエハＷを搬入し、ウエハＷに対して成膜等の高温での真空処理を行う。
【００３７】
真空処理が終了した時点で、ゲートバルブＧを開放し、搬送装置１２が対応する真空処理ユニットからウエハＷを搬出し、第１のゲートバルブＧ１を開放してウエハＷをロードロック装置６および７のいずれかの容器３１内に搬入し、クーリングプレート３２の冷却媒体流路５５を通流する冷却媒体によりウエハＷを冷却しつつ、容器３１内にパージガスを導入し、その中を大気圧とする（ウエハ冷却期間）。そして、第２のゲートバルブを開け、搬送装置１６により、フープＦに処理後のウエハＷを収納する。
【００３８】
なお、２つのロードロック装置６、７について、ロードロック装置６を搬入専用にし、ロードロック装置７を搬出専用にしてもよい。
【００３９】
上述のようにウエハＷの真空処理が終了して搬送装置１２が対応する真空処理ユニットからウエハＷを搬出した後のウエハ冷却期間の操作を詳細に説明する。
ロードロック装置６および７のいずれかの容器３１内を真空引きし、第１のゲートバルブＧ１を開放してウエハＷをその容器３１内に搬入し、図３に示すように、ウエハ支持ピン５０を突出させた状態でウエハＷをウエハ支持ピン５０上に受け取り、第１のゲートバルブＧ１を閉じる。そして、クーリングプレート３２の冷却媒体流路５５に冷却媒体を通流させながら、ウエハ支持ピン５０を降下させてウエハＷをクーリングプレート３２に載置または近接させ、容器３１内に所定流量でパージガスを導入してその中の圧力上昇速度を一定に保ちつつ大気圧とする。
【００４０】
この際に、真空処理ユニット１〜４では成膜処理等の高温処理が行われる関係上、容器３１に搬入された時点でのウエハＷの温度は例えば５００℃以上と高温である。したがって、ウエハＷの冷却速度が大きすぎると、冷却過程でのウエハＷ表裏の熱膨張差によりウエハが図４の（ａ）、（ｂ）のように変形してしまう。
【００４１】
そこで、まず、標準のパージレシピに従って、所定流量で容器３１内にパージガスを導入するとともにウエハ支持ピンを降下させてウエハＷを冷却させ、その際に２つの変位センサー６１，６２によりウエハＷの変位を測定し、ウエハＷに所定値以上の微小変形が生じたことを把握した時点で、冷却を緩和するように制御を行う。具体的には、変位センサー６１で計測されたウエハまでの距離と、変位センサー６２で計測されたウエハまでの距離とを比較してこれらの差が所定値以上となった時点でこのような冷却を緩和する制御を行う。この際に、ウエハＷの変形はウエハＷの降下中でも生じるため、駆動機構５３と変位センサー６１，６２とを同期させて、変位センサー６１、６２からウエハまでの距離の絶対値を把握できるようにする必要がある。
【００４２】
ウエハＷの冷却速度（降温速度）はチャンバ容器３１内の圧力が上昇するほど、またウエハＷがクーリングプレート３２に近いほど大きくなるから、開閉バルブ４６を閉じて容器３１内の圧力の上昇を停止する、またはウエハ支持ピン５０を上昇させるもしくはウエハ支持ピン５０の降下途中であればウエハ支持ピン５０の降下を停止する等によりウエハＷの冷却を緩和する（降温速度を下げる）ことができる。そして、これらの制御を行って冷却が緩和されることにより、ウエハＷの微小変形を解消することができる。
【００４３】
また上記に加え、操作が多少複雑になるが、真空引きを行ってチャンバ容器３１内の圧力を低下させることによっても冷却を緩和することができる。
【００４４】
上述のようにして冷却が緩和されて変位センサー６１，６２により微小変形が所定値よりも小さくなったことが把握された時点で、プロセスコントローラ２０は、開閉バルブ４６を閉じた場合には開閉バルブ４６を開く、またはウエハ支持ピン５０を上昇させた場合には駆動機構５３によりウエハＷを元の位置に戻す、もしくはウエハ支持ピン５０の降下途中でウエハ支持ピン５０の降下を停止した場合にはウエハＷの降下を再開する等により、ウエハＷの冷却速度を上昇させる。なお開閉バルブ４６を開いてパージガスの導入を再開する際には、パージガスの流量は以前における所定流量であってもよいし、これと異なる流量であってもよい。
【００４５】
そして、ウエハＷに所定値以上の微小変形が生じるたびごとにこれらの操作を行うことにより、ウエハＷの冷却効率に影響を与える変形を生じさせることなく実用的な速度でウエハＷを冷却しつつ容器３１内を大気雰囲気にすることができる。
【００４６】
このように、実操業においてロードロック装置における冷却操作の最適化を行うことができ、この際の操作手順に基づいて、対象ウエハにおける許容値を超える変形が生じない最適なパージレシピを作成することができる。その後真空処理ユニットにおいて、この対象ウエハと同じ処理が施されたウエハの冷却を行う場合には、作成したパージレシピに基づいて行うことができる。そして、このような操作を形成されている膜種が異なるウエハ毎に行うことにより、種々の膜種のウエハに対する最適なパージレシピを作成することができる。
【００４７】
また、変位センサー６１，６２により、冷却操作時のエラー監視を行うこともできる。
【００４８】
なお、ウエハを冷却する際の変形防止技術としては、従来から実際にウエハの温度を測定するものが提案されており、温度測定技術としては処理容器の天壁の上方に放射温度計を設けるのが一般的であり、その場合には天壁として放射温度計に適用可能な極めて高価な特殊なガラスを用いる必要があったが、本発明では、ウエハの温度を直接測定する必要はなく、天壁の材料もレーザー変位計等の変位センサーでの検出を行えればよく、パイレックス（登録商標）ガラス等の安価なもので十分である。
【００４９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、真空処理ユニットを４つ、ロードロック装置を２つ設けたマルチチャンバタイプの真空処理システムを例にとって説明したが、これらの数に限定されるものではない。また、本発明のロードロック装置は、このようなマルチチャンバタイプの真空処理装置に限らず、真空処理ユニットが１個のシステムであっても適用可能である。さらに、上記実施形態では、ウエハの変形を２つの変位センサーを用いて把握したが、これに限らず、ＣＣＤカメラ等の他の手段を用いて把握してもよい。また、所定値以上の基板の変形を検出する際に、変位センサーの出力の差からこれを検出したが、これに変えて変位センサーの出力の比をもって検出してもよい。さらにまた、冷却を緩和する手段としては、上記実施形態で示した手段以外にも適用することができる。さらにまた、被処理体についても、半導体ウエハに限らず、ＦＰＤ用ガラス基板などの他のものを対象にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態に係るロードロック装置が搭載されたマルチチャンバタイプの真空処理システムを模式的に示す平面図。
【図２】本発明の一実施形態に係るロードロック装置を示す断面図。
【図３】図２のロードロック装置において、ウエハ支持ピンがウエハを受け取った状態を示す模式図。
【図４】ウエハの変形態様を説明するための模式図。
【符号の説明】
【００５１】
１〜４；真空処理ユニット
５；搬送室
６，７；ロードロック装置
８；搬入出室
１２，１６；搬送装置
２０；プロセスコントローラ
３１；容器
３１ａ；天壁
３２；クーリングプレート
３６；排気口
３７；パージガス導入口
４１；排気管
４２；開閉バルブ
４３；排気速度調整バルブ
４４；真空ポンプ
４５；パージガス導入配管
４６；開閉バルブ
４７；流量調節バルブ
４８；パージガス源
４９；圧力調整機構
５３；駆動機構
５５；冷却媒体流路
６１，６２；変位センサー
６３；圧力計
Ｇ，Ｇ１，Ｇ２；ゲートバルブ
Ｗ；ウエハ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体ウエハ等の被処理体に真空処理を施す真空処理装置に用いられるロードロック装置およびそのようなロードロック装置における基板冷却方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程においては、被処理基板である半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）に対し、成膜処理やエッチング処理等の真空雰囲気で行われる真空処理が多用されている。最近では、このような真空処理の効率化の観点、および酸化やコンタミネーション等の汚染を抑制する観点から、複数の真空処理ユニットを真空に保持される搬送室に連結し、この搬送室に設けられた搬送装置により各真空処理ユニットにウエハを搬送可能としたクラスターツール型のマルチチャンバタイプの真空処理システムが注目されている（例えば特許文献１）。
【０００３】
このようなマルチチャンバ処理システムにおいては、大気中に置かれているウエハカセットから真空に保持された搬送室へウエハを搬送するために、搬送室とウエハカセットとの間にロードロック室を設け、このロードロック室を介してウエハが搬送される。
【０００４】
ところで、このようなマルチチャンバ処理システムを成膜処理のような高温処理に適用する場合には、真空処理ユニットから例えば５００℃程度の高温のまま真空処理ユニットから取り出され、ロードロック室に搬送されるが、このような高温状態でウエハを大気に曝露するとウエハが酸化してしまう。また、このような高温のままウエハを収納容器に収納させると、通常樹脂製である収納容器が溶ける等の不都合が生じる。
【０００５】
このような不都合を回避するためには、このような不都合が生じない温度になるまで待ってからウエハの大気曝露を行えばよいが、これではスループットが低下してしまうため、ロードロック室にウエハを冷却する冷却機構を備えたクーリングプレートを配置するとともにロードロック室内をパージして、ウエハをクーリングプレートに載置または近接した状態でロードロック室内を真空から大気圧に戻す間にウエハを冷却することが行われている。
【０００６】
この際に、ウエハが急激に冷却されるとウエハの表裏の熱膨張差に起因してウエハが変形し、ウエハの中心部エッジ部がクーリングプレートから離隔してしまい、あるいはウエハの中心部とエッジ部とでクーリングプレートまでの距離が異なってしまい、冷却効率が低下して結果的に冷却時間が長くなってしまうか、高温のまま大気に曝露されることになる。
【０００７】
このようなウエハの変形が生じないようにするために、ロードロック室を大気圧に戻す際の圧力の上昇速度や、ウエハをクーリングプレートに近接する場合にはウエハの高さ位置とを管理しており、これらの適切な組み合わせを規定したパージレシピをウエハの温度毎に作成している。しかしながら、ウエハの変形の度合いは、ウエハに形成されている膜種によっても異なっており、このような膜種はユーザー毎に膨大な数であり、膜種毎に最適なパージレシピを作成することは極めて困難である。このため、ウエハに形成されている膜種によっては、ウエハ温度毎のパージレシピを用いても上記のようなウエハの変形が生じて上記不都合が生じる可能性がある。
【特許文献１】特開２０００−２０８５８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、基板の変形を極力抑制しつつ実用的な速度で基板を冷却することができるロードロック装置を提供することを目的とする。
また、そのような基板の冷却を実現することができるロードロック装置における基板冷却方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点では、大気雰囲気から真空に保持された真空室へ基板を搬送し、前記真空室から高温の基板を前記大気雰囲気に搬送する際に用いられるロードロック装置であって、真空室に対応する圧力と大気圧との間で圧力を変動可能に設けられた容器と、前記容器内が前記真空室と連通する際に、前記容器内の圧力を前記真空室に対応する圧力に調整し、前記容器内が前記大気雰囲気の空間と連通する際に、前記容器内の圧力を大気圧に調整する圧力調整機構と、冷却機構を有し、前記容器内に設けられ基板が載置または近接されて冷却される冷却部材と、前記容器内において基板の変形を検出する基板変形検出手段と、前記容器内が前記真空室に対応する圧力に調整され、前記真空室から高温の基板が前記容器内に搬入されてから、前記容器内の圧力が大気圧にされるまでの間の基板冷却期間に、前記基板変形検出手段が所定値以上の基板の変形を検出した際に基板の冷却を緩和して基板の変形を戻すように制御する制御機構とを具備することを特徴とするロードロック装置を提供する。
【００１０】
上記第１の観点において、前記制御機構は、前記容器内の圧力を上昇させ、その途中で前記基板変形検出手段が所定値以上の基板の変形を検出した際に、圧力の上昇を停止し、または圧力を低下させて冷却を緩和するようにすることができる。この場合に、前記制御機構が冷却を緩和した後、前記基板変形検出手段が基板の変形が所定値よりも小さくなったことを検出した際に、前記制御機構が前記容器内の圧力上昇を再開するようにすることが好ましい。
【００１１】
また、前記冷却部材に対して突没可能に設けられ、前記冷却部材から突出した状態で基板を受け取り、その状態で降下することにより基板を前記冷却部材に載置または近接させる基板支持ピンをさらに具備し、前記制御機構は、前記基板変形検出手段が所定値以上の基板の変形を検出した際に、前記基板支持ピンを上昇させる、または前記基板支持ピンが基板を支持して下降している場合には下降を停止させることにより冷却を緩和するようにすることができる。この場合に、前記制御機構が冷却を緩和した後、前記基板変形検出手段が基板の変形が所定値よりも小さくなったことを検出した際に、前記制御機構が前記支持ピンの位置を元に戻す、または前記基板支持ピンの下降が停止している場合には前記基板支持ピンの下降を再開させるようにすることが好ましい。
【００１２】
さらに、前記基板変形検出手段としては、基板中心部の変位を測定する第１のセンサーと、基板エッジ部の変位を測定する第２のセンサーとを有し、これら第１のセンサーの検出値および第２のセンサーの検出値の差から基板の変形を検出するものを用いることができる。この場合に、前記第１のセンサーおよび前記第２のセンサーとしては、レーザー変位計を好適に用いることができる。
【００１３】
さらにまた、前記真空室は、真空処理室に基板を搬送する搬送機構を備えた搬送室であり、前記真空処理室において高温の処理がなされ、前記容器内に前記真空室を介して高温の基板が搬送される構成とすることができる。
【００１４】
本発明の第２の観点によれば、真空室に対応する圧力と大気圧との間で圧力を変動可能に設けられた容器と、前記容器内が前記真空室と連通する際に、前記容器内の圧力を前記真空室に対応する圧力に調整し、前記容器内が前記大気雰囲気の空間と連通する際に、前記容器内の圧力を大気圧に調整する圧力調整機構と、冷却機構を有し、前記容器内に設けられ基板が載置または近接されて冷却される冷却部材とを具備し、大気雰囲気から真空に保持された真空室へ基板を搬送し、前記真空室から高温の基板を前記大気雰囲気に搬送する際に用いられるロードロック装置における基板冷却方法であって、前記容器内が前記真空室に対応する圧力に調整され、前記真空室から高温の基板が前記容器内に搬入されてから、前記容器内の圧力が大気圧にされるまでの間の基板冷却期間に、基板の変形が所定値以上となった際に基板の冷却を緩和して基板の変形を戻すようにすることを特徴とする冷却方法が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、真空室から高温の基板が容器内に搬入されてから、容器内の圧力が大気圧にされるまでの間の基板冷却期間に、基板変形検出手段が所定値以上の基板の変形を検出した際に基板の冷却を緩和して基板の変形を戻すように制御するので、基板の変形を極力抑制しつつ実用的な速度で基板を冷却することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るロードロック装置が搭載されたマルチチャンバタイプの真空処理システムの概略構造を示す水平断面図である。
【００１７】
真空処理システムは、例えば成膜処理のような高温処理を行う４つの真空処理ユニット１、２、３、４を備えており、これらの各真空処理ユニット１〜４は六角形をなす搬送室５の４つの辺にそれぞれ対応して設けられている。また、搬送室５の他の２つの辺にはそれぞれ本実施形態に係るロードロック装置６、７が設けられている。これらロードロック装置６、７の搬送室５と反対側には搬入出室８が設けられており、搬入出室８のロードロック装置６、７と反対側には被処理基板としての半導体ウエハＷを収容可能な３つのフープ（ＦＯＵＰ；Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）を取り付けるポート９、１０、１１が設けられている。真空処理ユニット１、２、３、４は、その中で処理プレート上に被処理体を載置した状態で所定の真空処理、例えばエッチングや成膜処理を行うようになっている。
【００１８】
真空処理ユニット１〜４は、同図に示すように、搬送室５の各辺にゲートバルブＧを介して接続され、これらは対応するゲートバルブＧを開放することにより搬送室５と連通され、対応するゲートバルブＧを閉じることにより搬送室５から遮断される。また、ロードロック装置６，７は、搬送室５の残りの辺のそれぞれに、第１のゲートバルブＧ１を介して接続され、また、搬入出室８に第２のゲートバルブＧ２を介して接続されている。そして、ロードロック室６，７は、第１のゲートバルブＧ１を開放することにより搬送室５に連通され、第１のゲートバルブＧ１を閉じることにより搬送室から遮断される。また、第２のゲートバルブＧ２を開放することにより搬入出室８に連通され、第２のゲートバルブＧ２を閉じることにより搬入出室８から遮断される。
【００１９】
搬送室５内には、真空処理ユニット１〜４、ロードロック装置６，７に対して、半導体ウエハＷの搬入出を行う搬送装置１２が設けられている。この搬送装置１２は、搬送室５の略中央に配設されており、回転および伸縮可能な回転・伸縮部１３の先端に半導体ウエハＷを支持する２つの支持アーム１４ａ，１４ｂを有しており、これら２つの支持アーム１４ａ，１４ｂは互いに反対方向を向くように回転・伸縮部１３に取り付けられている。この搬送室５内は所定の真空度に保持されるようになっている。
【００２０】
搬入出室８のウエハ収納容器であるフープＦ取り付け用の３つのポート９，１０、１１にはそれぞれ図示しないシャッターが設けられており、これらポート９，１０，１１にウエハＷを収容した、または空のフープＦが直接取り付けられ、取り付けられた際にシャッターが外れて外気の侵入を防止しつつ搬入出室８と連通するようになっている。また、搬入出室８の側面にはアライメントチャンバ１５が設けられており、そこで半導体ウエハＷのアライメントが行われる。
【００２１】
搬入出室８内には、フープＦに対する半導体ウエハＷの搬入出およびロードロック装置６，７に対する半導体ウエハＷの搬入出を行う搬送装置１６が設けられている。この搬送装置１６は、多関節アーム構造を有しており、フープＦの配列方向に沿ってレール１８上を走行可能となっていて、その先端のハンド１７上に半導体ウエハＷを載せてその搬送を行う。
【００２２】
この真空処理システムは、各構成部を制御するマイクロプロセッサ（コンピュータ）からなるプロセスコントローラ２０を有しており、各構成部がこのプロセスコントローラ２０に接続されて制御される構成となっている。また、プロセスコントローラ２０には、オペレータが真空処理システムを管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、プラズマ処理装置の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース２１が接続されている。
【００２３】
また、プロセスコントローラ２０には、真空処理システムで実行される各種処理をプロセスコントローラ２０の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて真空処理システムの各構成部に処理を実行させるためのプログラム、例えば成膜処理に関わる成膜レシピ、ウエハの搬送に関わる搬送レシピ、ロードロック装置の圧力調整などに関わるパージレシピ等が格納された記憶部２２が接続されている。このような各種レシピは記憶部２２の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスクのような固定的なものであってもよいし、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。
【００２４】
そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース２１からの指示等にて任意のレシピを記憶部２２から呼び出してプロセスコントローラ２０に実行させることで、プロセスコントローラ２０の制御下で、真空処理システムでの所望の処理が行われる。また、プロセスコントローラ２０は、ロードロック室６，７において、標準的なパージレシピに基づいて処理を行っている過程で、ウエハの変形を抑制するように、圧力やウエハＷの高さを制御可能となっている。
【００２５】
次に、本実施形態に係るロードロック装置６，７について詳細に説明する。
図２は、本実施形態に係るロードロック装置を示す断面図である。ロードロック装置６（７）は、容器３１を有し、容器３１内にはウエハＷが載置または近接されてウエハＷを冷却するクーリングプレート３２が脚部３３に支持された状態で設けられている。
【００２６】
容器３１の一方の側壁には真空に保持された搬送室５と連通可能な開口３４が設けられており、これと対向する側壁には大気圧に保持された搬入出室８と連通可能な開口３５が設けられている。そして、開口３４は第１のゲートバルブＧ１により開閉可能となっており、開口３５は第２のゲートバルブＧ２により開閉可能となっている。
【００２７】
容器３１の底部には、容器３１内を真空排気するための排気口３６と容器３１内にパージガスを導入するためのパージガス導入口３７が設けられている。排気口３６には排気管４１が接続されており、この排気管４１には、開閉バルブ４２、排気速度調整バルブ４３および真空ポンプ４４が設けられている。また、パージガス導入口３７には、容器３１内にパージガスを導入するパージガス導入配管４５が接続されており、このパージガス導入配管４５はパージガス源４８から延びており、その途中には開閉バルブ４６および流量調節バルブ４７が設けられている。
【００２８】
そして、真空側の搬送室５との間でウエハＷの搬送を行う場合には、開閉バルブ４６を閉じ、開閉バルブ４２を開けた状態として、排気速度調整バルブ４３を調節して所定速度で真空ポンプ４４により排気管３６を介して容器３１内を排気し、容器３１内の圧力を搬送室５内の圧力に対応する圧力とし、その状態で第１のゲートバルブＧ１を開けて容器３１と搬送室５との間を連通する。また、大気側の搬入出室８との間でウエハＷの搬送を行う場合には、開閉バルブ４２を閉じ、開閉バルブ４６を開けた状態として、流量調節バルブ４７を調節して容器３１内にパージガス源４８からパージガス導入配管４５を介してパージガスを、例えば所定流量で導入してその中の圧力を大気圧近傍にし、その状態で第２のゲートバルブＧ２を開けて容器３１と搬入出室８との間を連通する。なおパージガスの導入の仕方は、パーティクル巻上げ防止の観点から、導入の初期においてブレークフィルタ（図示せず）を通してパージし、ある圧力になったら所定流量でパージする等、その方法は問わない。
【００２９】
開閉バルブ４２、排気速度調整バルブ４３、流量調節バルブ４７および開閉バルブ４６は、圧力計６３により測定された容器３１内の圧力に基づいて圧力調整機構４９により制御され、これらバルブを制御することにより、容器３１内を大気圧と真空との間で変化させるようになっている。この圧力調整機構４９もプロセスコントローラ２０からの指令に基づいてこれらバルブの制御を行う。
【００３０】
クーリングプレート３２には、ウエハ搬送用の３本（２本のみ図示）のウエハ支持ピン５０がクーリングプレート３２の表面に対して突没可能に設けられ、これらウエハ支持ピン５０は支持板５１に固定されている。そして、ウエハ支持ピン５０は、上昇位置の調節可能なモータ等の駆動機構５３によりロッド５２を昇降させることにより、支持板５１を介して昇降される。なお、符号５４はベローズである。
【００３１】
クーリングプレート３２には、冷却媒体流路５５が形成されており、この冷却媒体流路５５には冷却媒体導入配管５６および冷却媒体排出配管５７が接続されていて、図示しない冷却媒体供給部から冷却水等の冷却媒体が通流されて載置されたウエハＷを冷却可能となっている。
【００３２】
容器３１の天壁３１ａは、透明材料、例えばガラスで構成されており、その上にウエハ中心部に対応する位置とウエハエッジ部に対応する位置にそれぞれレーザー変位計等の変位センサー６１，６２が設けられている。これら２つの変位センサー６１，６２は、ウエハの変形検出手段として、例えばウエハまでの距離を測定する機能を有する。
【００３３】
プロセスコントローラ２０は、ロードロック装置６（７）をも制御しており、変位センサー６１、６２からの距離データを受け取って、圧力調整機構４９や駆動機構５３を制御し、容器３１内の圧力やウエハＷの高さ位置を制御するようになっている。
【００３４】
次に、以上のように構成されるマルチチャンバタイプの真空処理システムの動作について本実施形態のロードロック装置６、７を中心として説明する。
【００３５】
まず、搬送装置１６により搬入出室８に接続されたフープＦからウエハＷを取り出し、ロードロック装置６（または７）の容器３１に搬入する。このとき、ロードロック装置６の容器３１内は大気雰囲気にされ、その後第２のゲートバルブＧ２が開放された状態でウエハＷが搬入される。
【００３６】
そして、容器３１内を搬送室５に対応する圧力になるまで真空排気し、第１のゲートバルブを開放して搬送装置１２により容器３１内からウエハＷを受け取って、いずれかの真空処理ユニットのゲートバルブＧを開いてその中にウエハＷを搬入し、ウエハＷに対して成膜等の高温での真空処理を行う。
【００３７】
真空処理が終了した時点で、ゲートバルブＧを開放し、搬送装置１２が対応する真空処理ユニットからウエハＷを搬出し、第１のゲートバルブＧ１を開放してウエハＷをロードロック装置６および７のいずれかの容器３１内に搬入し、クーリングプレート３２の冷却媒体流路５５を通流する冷却媒体によりウエハＷを冷却しつつ、容器３１内にパージガスを導入し、その中を大気圧とする（ウエハ冷却期間）。そして、第２のゲートバルブを開け、搬送装置１６により、フープＦに処理後のウエハＷを収納する。
【００３８】
なお、２つのロードロック装置６、７について、ロードロック装置６を搬入専用にし、ロードロック装置７を搬出専用にしてもよい。
【００３９】
上述のようにウエハＷの真空処理が終了して搬送装置１２が対応する真空処理ユニットからウエハＷを搬出した後のウエハ冷却期間の操作を詳細に説明する。
ロードロック装置６および７のいずれかの容器３１内を真空引きし、第１のゲートバルブＧ１を開放してウエハＷをその容器３１内に搬入し、図３に示すように、ウエハ支持ピン５０を突出させた状態でウエハＷをウエハ支持ピン５０上に受け取り、第１のゲートバルブＧ１を閉じる。そして、クーリングプレート３２の冷却媒体流路５５に冷却媒体を通流させながら、ウエハ支持ピン５０を降下させてウエハＷをクーリングプレート３２に載置または近接させ、容器３１内に所定流量でパージガスを導入してその中の圧力上昇速度を一定に保ちつつ大気圧とする。
【００４０】
この際に、真空処理ユニット１〜４では成膜処理等の高温処理が行われる関係上、容器３１に搬入された時点でのウエハＷの温度は例えば５００℃以上と高温である。したがって、ウエハＷの冷却速度が大きすぎると、冷却過程でのウエハＷ表裏の熱膨張差によりウエハが図４の（ａ）、（ｂ）のように変形してしまう。
【００４１】
そこで、まず、標準のパージレシピに従って、所定流量で容器３１内にパージガスを導入するとともにウエハ支持ピンを降下させてウエハＷを冷却させ、その際に２つの変位センサー６１，６２によりウエハＷの変位を測定し、ウエハＷに所定値以上の微小変形が生じたことを把握した時点で、冷却を緩和するように制御を行う。具体的には、変位センサー６１で計測されたウエハまでの距離と、変位センサー６２で計測されたウエハまでの距離とを比較してこれらの差が所定値以上となった時点でこのような冷却を緩和する制御を行う。この際に、ウエハＷの変形はウエハＷの降下中でも生じるため、駆動機構５３と変位センサー６１，６２とを同期させて、変位センサー６１、６２からウエハまでの距離の絶対値を把握できるようにする必要がある。
【００４２】
ウエハＷの冷却速度（降温速度）はチャンバ容器３１内の圧力が上昇するほど、またウエハＷがクーリングプレート３２に近いほど大きくなるから、開閉バルブ４６を閉じて容器３１内の圧力の上昇を停止する、またはウエハ支持ピン５０を上昇させるもしくはウエハ支持ピン５０の降下途中であればウエハ支持ピン５０の降下を停止する等によりウエハＷの冷却を緩和する（降温速度を下げる）ことができる。そして、これらの制御を行って冷却が緩和されることにより、ウエハＷの微小変形を解消することができる。
【００４３】
また上記に加え、操作が多少複雑になるが、真空引きを行ってチャンバ容器３１内の圧力を低下させることによっても冷却を緩和することができる。
【００４４】
上述のようにして冷却が緩和されて変位センサー６１，６２により微小変形が所定値よりも小さくなったことが把握された時点で、プロセスコントローラ２０は、開閉バルブ４６を閉じた場合には開閉バルブ４６を開く、またはウエハ支持ピン５０を上昇させた場合には駆動機構５３によりウエハＷを元の位置に戻す、もしくはウエハ支持ピン５０の降下途中でウエハ支持ピン５０の降下を停止した場合にはウエハＷの降下を再開する等により、ウエハＷの冷却速度を上昇させる。なお開閉バルブ４６を開いてパージガスの導入を再開する際には、パージガスの流量は以前における所定流量であってもよいし、これと異なる流量であってもよい。
【００４５】
そして、ウエハＷに所定値以上の微小変形が生じるたびごとにこれらの操作を行うことにより、ウエハＷの冷却効率に影響を与える変形を生じさせることなく実用的な速度でウエハＷを冷却しつつ容器３１内を大気雰囲気にすることができる。
【００４６】
このように、実操業においてロードロック装置における冷却操作の最適化を行うことができ、この際の操作手順に基づいて、対象ウエハにおける許容値を超える変形が生じない最適なパージレシピを作成することができる。その後真空処理ユニットにおいて、この対象ウエハと同じ処理が施されたウエハの冷却を行う場合には、作成したパージレシピに基づいて行うことができる。そして、このような操作を形成されている膜種が異なるウエハ毎に行うことにより、種々の膜種のウエハに対する最適なパージレシピを作成することができる。
【００４７】
また、変位センサー６１，６２により、冷却操作時のエラー監視を行うこともできる。
【００４８】
なお、ウエハを冷却する際の変形防止技術としては、従来から実際にウエハの温度を測定するものが提案されており、温度測定技術としては処理容器の天壁の上方に放射温度計を設けるのが一般的であり、その場合には天壁として放射温度計に適用可能な極めて高価な特殊なガラスを用いる必要があったが、本発明では、ウエハの温度を直接測定する必要はなく、天壁の材料もレーザー変位計等の変位センサーでの検出を行えればよく、パイレックス（登録商標）ガラス等の安価なもので十分である。
【００４９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、真空処理ユニットを４つ、ロードロック装置を２つ設けたマルチチャンバタイプの真空処理システムを例にとって説明したが、これらの数に限定されるものではない。また、本発明のロードロック装置は、このようなマルチチャンバタイプの真空処理装置に限らず、真空処理ユニットが１個のシステムであっても適用可能である。さらに、上記実施形態では、ウエハの変形を２つの変位センサーを用いて把握したが、これに限らず、ＣＣＤカメラ等の他の手段を用いて把握してもよい。また、所定値以上の基板の変形を検出する際に、変位センサーの出力の差からこれを検出したが、これに変えて変位センサーの出力の比をもって検出してもよい。さらにまた、冷却を緩和する手段としては、上記実施形態で示した手段以外にも適用することができる。さらにまた、被処理体についても、半導体ウエハに限らず、ＦＰＤ用ガラス基板などの他のものを対象にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態に係るロードロック装置が搭載されたマルチチャンバタイプの真空処理システムを模式的に示す平面図。
【図２】本発明の一実施形態に係るロードロック装置を示す断面図。
【図３】図２のロードロック装置において、ウエハ支持ピンがウエハを受け取った状態を示す模式図。
【図４】ウエハの変形態様を説明するための模式図。
【符号の説明】
【００５１】
１〜４；真空処理ユニット
５；搬送室
６，７；ロードロック装置
８；搬入出室
１２，１６；搬送装置
２０；プロセスコントローラ
３１；容器
３１ａ；天壁
３２；クーリングプレート
３６；排気口
３７；パージガス導入口
４１；排気管
４２；開閉バルブ
４３；排気速度調整バルブ
４４；真空ポンプ
４５；パージガス導入配管
４６；開閉バルブ
４７；流量調節バルブ
４８；パージガス源
４９；圧力調整機構
５３；駆動機構
５５；冷却媒体流路
６１，６２；変位センサー
６３；圧力計
Ｇ，Ｇ１，Ｇ２；ゲートバルブ
Ｗ；ウエハ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気雰囲気から真空に保持された真空室へ基板を搬送し、前記真空室から高温の基板を前記大気雰囲気に搬送する際に用いられるロードロック装置であって、
真空室に対応する圧力と大気圧との間で圧力を変動可能に設けられた容器と、
前記容器内が前記真空室と連通する際に、前記容器内の圧力を前記真空室に対応する圧力に調整し、前記容器内が前記大気雰囲気の空間と連通する際に、前記容器内の圧力を大気圧に調整する圧力調整機構と、
冷却機構を有し、前記容器内に設けられ基板が載置または近接されて冷却される冷却部材と、
前記容器内において基板の変形を検出する基板変形検出手段と、
前記容器内が前記真空室に対応する圧力に調整され、前記真空室から高温の基板が前記容器内に搬入されてから、前記容器内の圧力が大気圧にされるまでの間の基板冷却期間に、前記基板変形検出手段が所定値以上の基板の変形を検出した際に基板の冷却を緩和して基板の変形を戻すように制御する制御機構と
を具備することを特徴とするロードロック装置。
【請求項２】
前記制御機構は、前記容器内の圧力を上昇させ、その途中で前記基板変形検出手段が所定値以上の基板の変形を検出した際に、圧力の上昇を停止し、または圧力を低下させて冷却を緩和することを特徴とする請求項１に記載のロードロック装置。
【請求項３】
前記制御機構が冷却を緩和した後、前記基板変形検出手段が基板の変形が所定値よりも小さくなったことを検出した際に、前記制御機構が前記容器内の圧力上昇を再開することを特徴とする請求項２に記載のロードロック装置。
【請求項４】
前記冷却部材に対して突没可能に設けられ、前記冷却部材から突出した状態で基板を受け取り、その状態で降下することにより基板を前記冷却部材に載置または近接させる基板支持ピンをさらに具備し、
前記制御機構は、前記基板変形検出手段が所定値以上の基板の変形を検出した際に、前記基板支持ピンを上昇させる、または前記基板支持ピンが基板を支持して下降している場合には下降を停止させることにより冷却を緩和す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項に記載のロードロック装置。
【請求項５】
前記制御機構が冷却を緩和した後、前記基板変形検出手段が基板の変形が所定値よりも小さくなったことを検出した際に、前記制御機構が前記支持ピンの位置を元に戻す、または前記基板支持ピンの下降が停止している場合には前記基板支持ピンの下降を再開させることを特徴とする請求項４に記載のロードロック装置。
【請求項６】
前記基板変形検出手段は、基板中心部の変位を測定する第１のセンサーと、基板エッジ部の変位を測定する第２のセンサーとを有し、これら第１のセンサーの検出値および第２のセンサーの検出値の差から基板の変形を検出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項に記載のロードロック装置。
【請求項７】
前記第１のセンサーおよび前記第２のセンサーはレーザー変位計であることを特徴とする請求項６に記載のロードロック装置。
【請求項８】
前記真空室は、真空処理室に基板を搬送する搬送機構を備えた搬送室であり、前記真空処理室において高温の処理がなされ、前記容器内に前記真空室を介して高温の基板が搬送されることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のロードロック装置。
【請求項９】
真空室に対応する圧力と大気圧との間で圧力を変動可能に設けられた容器と、前記容器内が前記真空室と連通する際に、前記容器内の圧力を前記真空室に対応する圧力に調整し、前記容器内が前記大気雰囲気の空間と連通する際に、前記容器内の圧力を大気圧に調整する圧力調整機構と、冷却機構を有し、前記容器内に設けられ基板が載置または近接されて冷却される冷却部材とを具備し、大気雰囲気から真空に保持された真空室へ基板を搬送し、前記真空室から高温の基板を前記大気雰囲気に搬送する際に用いられるロードロック装置における基板冷却方法であって、
前記容器内が前記真空室に対応する圧力に調整され、前記真空室から高温の基板が前記容器内に搬入されてから、前記容器内の圧力が大気圧にされるまでの間の基板冷却期間に、基板の変形が所定値以上となった際に基板の冷却を緩和して基板の変形を戻すようにすることを特徴とする基板冷却方法。
【請求項１】
大気雰囲気から真空に保持された真空室へ基板を搬送し、前記真空室から高温の基板を前記大気雰囲気に搬送する際に用いられるロードロック装置であって、
真空室に対応する圧力と大気圧との間で圧力を変動可能に設けられた容器と、
前記容器内が前記真空室と連通する際に、前記容器内の圧力を前記真空室に対応する圧力に調整し、前記容器内が前記大気雰囲気の空間と連通する際に、前記容器内の圧力を大気圧に調整する圧力調整機構と、
冷却機構を有し、前記容器内に設けられ基板が載置または近接されて冷却される冷却部材と、
前記容器内において基板の変形を検出する基板変形検出手段と、
前記容器内が前記真空室に対応する圧力に調整され、前記真空室から高温の基板が前記容器内に搬入されてから、前記容器内の圧力が大気圧にされるまでの間の基板冷却期間に、前記基板変形検出手段が所定値以上の基板の変形を検出した際に基板の冷却を緩和して基板の変形を戻すように制御する制御機構と
を具備することを特徴とするロードロック装置。
【請求項２】
前記制御機構は、前記容器内の圧力を上昇させ、その途中で前記基板変形検出手段が所定値以上の基板の変形を検出した際に、圧力の上昇を停止し、または圧力を低下させて冷却を緩和することを特徴とする請求項１に記載のロードロック装置。
【請求項３】
前記制御機構が冷却を緩和した後、前記基板変形検出手段が基板の変形が所定値よりも小さくなったことを検出した際に、前記制御機構が前記容器内の圧力上昇を再開することを特徴とする請求項２に記載のロードロック装置。
【請求項４】
前記冷却部材に対して突没可能に設けられ、前記冷却部材から突出した状態で基板を受け取り、その状態で降下することにより基板を前記冷却部材に載置または近接させる基板支持ピンをさらに具備し、
前記制御機構は、前記基板変形検出手段が所定値以上の基板の変形を検出した際に、前記基板支持ピンを上昇させる、または前記基板支持ピンが基板を支持して下降している場合には下降を停止させることにより冷却を緩和す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項に記載のロードロック装置。
【請求項５】
前記制御機構が冷却を緩和した後、前記基板変形検出手段が基板の変形が所定値よりも小さくなったことを検出した際に、前記制御機構が前記支持ピンの位置を元に戻す、または前記基板支持ピンの下降が停止している場合には前記基板支持ピンの下降を再開させることを特徴とする請求項４に記載のロードロック装置。
【請求項６】
前記基板変形検出手段は、基板中心部の変位を測定する第１のセンサーと、基板エッジ部の変位を測定する第２のセンサーとを有し、これら第１のセンサーの検出値および第２のセンサーの検出値の差から基板の変形を検出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項に記載のロードロック装置。
【請求項７】
前記第１のセンサーおよび前記第２のセンサーはレーザー変位計であることを特徴とする請求項６に記載のロードロック装置。
【請求項８】
前記真空室は、真空処理室に基板を搬送する搬送機構を備えた搬送室であり、前記真空処理室において高温の処理がなされ、前記容器内に前記真空室を介して高温の基板が搬送されることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のロードロック装置。
【請求項９】
真空室に対応する圧力と大気圧との間で圧力を変動可能に設けられた容器と、前記容器内が前記真空室と連通する際に、前記容器内の圧力を前記真空室に対応する圧力に調整し、前記容器内が前記大気雰囲気の空間と連通する際に、前記容器内の圧力を大気圧に調整する圧力調整機構と、冷却機構を有し、前記容器内に設けられ基板が載置または近接されて冷却される冷却部材とを具備し、大気雰囲気から真空に保持された真空室へ基板を搬送し、前記真空室から高温の基板を前記大気雰囲気に搬送する際に用いられるロードロック装置における基板冷却方法であって、
前記容器内が前記真空室に対応する圧力に調整され、前記真空室から高温の基板が前記容器内に搬入されてから、前記容器内の圧力が大気圧にされるまでの間の基板冷却期間に、基板の変形が所定値以上となった際に基板の冷却を緩和して基板の変形を戻すようにすることを特徴とする基板冷却方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−１８２２３５（Ｐ２００９−１８２２３５Ａ）
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１３２１（Ｐ２００８−２１３２１）
【出願日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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