真空処理装置及び真空処理方法
【課題】高温ウエハを急速冷却し、ウエハズレ起因の異物発生を防止及び抑制できる真空処理装置及び処理方法を提供する。
【解決手段】本発明は被処理体を処理する処理室と、前記処理室で処理された高温の前記被処理体を冷却する冷却室と、真空搬送ロボットを内部に設置し前記処理室と前記冷却室とを接続した真空搬送室とを備える真空処理装置において、前記冷却室は、前記冷却室内を減圧にする排気手段と、前記冷却室にガスを供給するガス供給手段と、前記冷却室内の圧力を制御する圧力制御手段と、前記高温の被処理体を支持する支持手段と、前記支持手段に支持された被処理体を近接保持する載置台とを具備し、前記載置台は、前記載置台表面の温度を前記高温の被処理体を冷却できる温度に温調する温調手段を有し、前記支持手段は昇降速度可変手段を有することを特徴とする真空処理装置である。
【解決手段】本発明は被処理体を処理する処理室と、前記処理室で処理された高温の前記被処理体を冷却する冷却室と、真空搬送ロボットを内部に設置し前記処理室と前記冷却室とを接続した真空搬送室とを備える真空処理装置において、前記冷却室は、前記冷却室内を減圧にする排気手段と、前記冷却室にガスを供給するガス供給手段と、前記冷却室内の圧力を制御する圧力制御手段と、前記高温の被処理体を支持する支持手段と、前記支持手段に支持された被処理体を近接保持する載置台とを具備し、前記載置台は、前記載置台表面の温度を前記高温の被処理体を冷却できる温度に温調する温調手段を有し、前記支持手段は昇降速度可変手段を有することを特徴とする真空処理装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空処理装置及び真空処理方法に係り、特に高温の被処理体を冷却する真空処理装置及び真空処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体材料等を加工するマルチチャンバー方式の真空処理装置において、プラズマ方式が異なる様々な放電を経たウエハや熱処理を経たウエハの冷却方法において、マルチチャンバー方式の本来の高スループットを考慮した冷却方法や、処理チャンバーの異なるウエハ間の脱ガスによる反応性異物や金属汚染やクロスコンタミネーション（相互汚染）が発生しない冷却構造や冷却方法が必要とされている。一方で、本来の目的であるプラズマ処理室や熱処理室に追設される冷却装置に対しては、冷却が主な目的であるために複雑な構造や機構を設けることは装置コストを上昇させる要因となるので、避けねばならない。
【０００３】
従来のウエハ冷却方法としては、大別すると静電吸着を使用しないウエハ冷却方法と静電吸着を利用したウエハ冷却方法の２種類がある。まず、静電吸着を使用しないウエハ冷却方法としては、冷却ガスを高温ウエハに噴きつけた後に、冷却されたステージに載置して冷却する方法が特許文献１に開示されている。また、特許文献２では、プッシャーピン上にウエハを搭載したまま、不活性ガスを噴きつけてウエハを冷却する方法が開示されている。一方、静電吸着を利用したウエハ冷却方法としては、ウエハと接触する電極表面を鏡面化し、不活性ガスを使用せずに冷却する方法が特許文献３に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−７３５６４号公報
【特許文献２】特開２００１−３１９８８５号公報
【特許文献３】特開平６−３２６１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ウエハが高温の間は、プッシャーを上昇させた位置での冷却だけでもある程度の冷却効果は得られるが、ウエハの温度が低下するにつれて冷却効果も低下するため、ステージへの載置あるいは近接保持による冷却も必要になる。しかし、最近の半導体デバイスの製造過程では、ウエハ表面の異物及び汚染だけでなく、ウエハ裏面の異物及び汚染管理が厳しくなっているため、ウエハ裏面の異物及び汚染管理を考慮すると、ウエハのステージへの載置による冷却あるいは近接保持による冷却の方法としては、静電吸着を使用しないウエハ冷却方法が望ましい。しかし、静電吸着を使用しないウエハ冷却方法では、ウエハのステージへの載置の際に、プッシャ上にウエハを保持し、冷却用のガスを供給して高圧下の状態で、ウエハをステージ表面に接触させた場合、ウエハの回りは既に昇圧されているため、ウエハが下降することで、下側のガスが圧縮されるホバリング現象が発生し、横方向のウエハズレが発生する。このことにより、ステージの周囲へウエハが接触し、異物を発生させたり、ウエハ欠け（チッピング）等を発生させる。しかし、従来技術では異物発生の原因となるウエハズレの防止及び抑制が考慮されていなかった。このため、本発明では、高温ウエハを急速冷却し、ウエハズレ起因の異物発生を防止及び抑制できる真空処理装置及び処理方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は被処理体を処理する処理室と、前記処理室で処理された高温の前記被処理体を冷却する冷却室と、真空搬送ロボットを内部に設置し前記処理室と前記冷却室とを接続した真空搬送室とを備える真空処理装置において、前記冷却室は、前記冷却室内を減圧にする排気手段と、前記冷却室にガスを供給するガス供給手段と、前記冷却室内の圧力を制御する圧力制御手段と、前記高温の被処理体を支持する支持手段と、前記支持手段に支持された被処理体を近接保持する載置台とを具備し、前記載置台は、前記載置台表面の温度を前記高温の被処理体を冷却できる温度に温調する温調手段を有し、前記支持手段は昇降速度可変手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、高温ウエハを急速冷却し、ウエハズレ起因の異物発生を防止及び抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１の真空処理装置の概略図である。
【図２】ステージ構造を示した図である。
【図３】ウエハズレ量に対する冷却室内の圧力とプッシャー下降速度の関係を示した図である。
【図４】Ｏリングを用いた近接距離の調整を説明する図である。
【図５】冷却方法（１）の冷却フロー各ステップに対する冷却室１の圧力を示した図である。
【図６】冷却方法（１）の冷却フローの概略図である。
【図７】降下温度の測定方法を説明する図である。
【図８】冷却方法（２）の冷却フロー各ステップに対する冷却室１の圧力を示した図である。
【図９】冷却方法（２）の冷却フローの概略図である。
【図１０】冷却方法（３）の冷却フロー各ステップに対する冷却室１の圧力を示した図である。
【図１１】冷却方法（３）の冷却フローの概略図である。
【図１２】実施例２の真空処理装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［実施例１］
本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１０】
図１−（１）は本発明の真空処理装置の概略図であり、図１−（２）は、本発明の冷却室１の縦断面図であり、図２は、冷却室１内部に設置され、載置台であるステージ１２の概略図である。
【００１１】
冷却室１は、アルミニウム製の真空容器２を備え、真空容器２の内側には、石英製のスリーブ３が設置されている。スリーブ３は脱着可能な構造であるため、被処理体であるウエハ７の冷却処理の際のウエハ７からの脱ガスにより、汚れた場合は取り外して清掃できる。冷却ガスは、冷却室１上部のガス供給口４から導入され、アルミニウム製シャワープレート５で１次分散され、更に、石英製シャワープレート６により、２次分散されて冷却室１内へ供給される。この一次分散用のアルミニウム製シャワープレート５は、２次分散用の石英製シャワープレート６よりもガス供給穴（図示せず）の穴径が小さく且つ穴の数が多いため、冷却室１に供給されるガスは、ウエハ７全面に対し、垂直に供給することができる。このため、ウエハ７は、ウエハ面内均一に冷却される。
【００１２】
ガスの供給は、ガス供給口４から少なくとも１種類以上の冷却ガスを単体または混合で冷却室１に供給することができる。本実施例では冷却ガスとして冷却効果の高いヘリウムガスを使用したが、アルゴン，窒素，キセノン等の不活性ガスを使用しても良い。ガスの排気は、冷却室１の下方より圧力調整用バルブ８を介し、排気量が大きいドライポンプ９により排気され、冷却室１の上部から供給されたガスが、冷却室１内で一様に滞留し、排気される構造となっている。
【００１３】
ウエハ７は３本のプッシャー１０で支持され、プッシャー１０上のウエハ７が精度良く水平に保つように、プッシャー１０の先端は、平坦となっている。また、３本のプッシャー１０を支える支持体１１は、昇降速度を任意に変更可能なモータ１５に接続されている。更に、このプッシャー１０は、ウエハ７下降時にステージ１２表面から０.１〜２.０mmまでの高さ範囲で、０.５mmピッチでウエハをステージ１２へ下降できる機構となっている。
【００１４】
ウエハ７を冷却するステージ１２には、冷媒を循環させる冷媒導入管１３が内蔵され、サーキュレータ１４により１０〜５０℃の温度範囲でステージ１２の温度を制御することが可能である。また、ステージ１２の表面には、高さ５００μｍの凸パターン１７の加工が施され、凸パターン１７の総面積は、ウエハ７の面積に対するステージ表面の接触割合が５０％以下となるような面積である。上述の凸パターン１７のステージ１７の表面加工により、冷却室１内の圧力が２０００Ｐａ以上でも、ウエハ７をステージ１７に載置した時にウエハズレが発生しない。図３は、ウエハズレ量に対する冷却室１内の圧力とプッシャー下降速度の関係を示したものである。尚、この実験は、プッシャー１０上に載置されたウエハ７にアルゴンガスを導入し、ステージ１２へウエハ７を載置した時のウエハズレをＣＣＤカメラを用いて測定したものである。この実験において、高さ５００μｍの凸パターン１７を表面に施したステージ１２では、冷却室１内の圧力が２０００Ｐａ以上でも、ウエハズレが発生しないことを確認できた。
【００１５】
また、ステージ１２には、図２に示すように３ヶ所のプッシャー１０の穴の周囲にＯリング設置用の溝１６を設け、ステージ１２外周部に３ヶ所、Ｏリング設置用の溝１８を設けている。また、ステージ１２の周辺部に設置されたＯリングの溝１８には、ウエハ７をステージ１２に載置した際に、Ｏリング１９から発生したガスにより、ウエハ７とＯリング１９内側の空間内の圧力が上昇し、ウエハズレが発生するため、Ｏリング１９内側の圧力を低下させる開放管２０を設けた。この開放管２０により、ステージ１２の外周部に設置されたＯリング１９の内側が非密閉状態となるため、Ｏリング１９によるガス圧力上昇起因のウエハズレは発生しない。尚、プッシャー１０の周辺に設置されたＯリング設置用の溝１６については、プッシャー１０の昇降のための空間があるため、Ｏリング１９内側の空間でガス圧力が上昇することはない。また、図４に示すように、Ｏリング設置用の溝１６に設置されたＯリング１９の突き出しｈ１を利用して、ウエハ７とステージ１２との間で近接保持のための距離を調整できる。尚、近接保持とは、ステージ１２表面から０.１〜２.０mmの高さでウエハ７をステージ１２上に保持させることである。また、Ｏリングの突き出し量ｈ１は、Ｏリング用の溝１６の深さｈ２を深くすることにより調整できる。上述の近接保持に関してはＯリング設置用の溝１８でも同様である。
【００１６】
本実施例では、凸パターン１７とＯリング設置用の溝１６，１８の両方をステージ１２に備えている例であるが、凸パターン１７またはＯリング設置用の溝１６，１８のどちらか一方でも構わない。次に本発明による冷却方法について説明する。
【００１７】
本発明による冷却方法は、大別すると近接保持による冷却方法とステージ１２への載置による冷却方法の２つがあり、更に、上記の近接保持による冷却方法は２種類に分けられる。このため、本発明による冷却方法は細かく分けると全部で３種類となる。尚、上述の近接保持とは、ウエハ７をステージ表面上から０.１〜２.０mm上の高さに保持することである。０.１mm未満ではホバリング現象により圧力が上昇された気体が容易に逃げられる空間を得ることができない。また、２.０mmより高い場合は極端にウエハ７の冷却効果が落ちる。また、近接保持の手段は、上述したＡ凸パターン１７、ＢＯリングを利用する方法とＣプッシャー１０を利用する方法の３つがある。Ｃのプッシャー１０を利用する方法は、プッシャー１０の先端の高さを０.１〜２.０mmにしてウエハ７を保持する方法である。また、近接保持手段としては、これら３つの方法の単独に限らず、組合せても良い。
【００１８】
最初に一つ目の近接保持による冷却方法である「冷却方法（１）」について説明する。図５は、冷却方法（１）の冷却フロー各ステップに対する冷却室１の圧力を示す。また、図６は、冷却方法（１）の冷却フローの概略図である。本冷却方法は、冷却室１と真空搬送室１０３の間をそれぞれ気密に閉塞、開閉可能なゲートバルブ（図示せず）を開けて処理室１０１で処理された高温のウエハ７が、真空搬送ロボット１０２により冷却室１に搬入され、プッシャー１０上に載置される。ウエハ７がプッシャー１０上に載置された後、真空搬送ロボットが冷却室１より搬出し、上述のゲートバルブ（図示せず）を閉める（Ａ）。この時のウエハ７とステージ１２表面の相対距離は、数mm〜３０mmである。この程度の相対距離が確保されていれば、気体のウエハ７とステージ１２との間の空間への侵入がスムーズとなるため、ガスを伝熱体とするウエハ７の冷却に対してウエハ７の面内を均一に冷却することができる。次にプッシャー１０上にウエハ７を保持したまま、ヘリウムガスを１０ｌ／min供給し、冷却室１内の圧力を１００Ｐａから１０００Ｐａまで高圧化する。またこの時、冷却室１内の圧力が１００Ｐａから１０００Ｐａに到達するまでプッシャー１０上でウエハ７の第一の冷却が行われる（Ｂ）。尚、冷却室１内の圧力は、設定した圧力に達するまでの時間を短縮するため、圧力調整用バルブ８を閉じてガスを冷却室１内に充填させる。しかし、設定した圧力に到達した後は、ヘリウムガスを１０ｌ／min供給し続け、圧力調整用バルブ８により設定圧力を維持するように制御する。また、冷却室１内の圧力を高めるのは、冷却効果が高いためである。また、ウエハ７をステージ１２上に載置させた際に、ステージ１２の熱伝達を行う媒体であるヘリウムガスを高速でウエハ裏面に回り込ませる目的もある。また、本実施例では１０００Ｐａまで高圧化したが、４００〜５０００Ｐａの範囲の圧力でも良い。４００Ｐａ以上の圧力であれば、処理室１０１での処理効率に影響を与えない程度の冷却時間を得るために必要な冷却効果を得ることができる。また、５０００Ｐａより高い圧力では冷却室１内の圧力を上昇させるのに時間がかかり過ぎて冷却処理効率が低下する。次に冷却室１の圧力が１０００Ｐａに到達した後、プッシャー１０が下降し、１５℃に温調された冷却ステージ１２へウエハ７を近接保持させる（Ｃ）。ウエハ７が冷却ステージ１２に近接保持された後、第二の冷却が開始され、所定の温度または、所定の時間に達するまで冷却される（Ｄ）。第二の冷却が完了した後、ヘリウムガスの冷却室１への供給を止めて冷却室１内の圧力を１００Ｐａまで減圧しながら、真空搬送ロボット１０２への受け渡し位置までプッシャー１０を上昇させ、冷却室１内の圧力が１００Ｐａに到達したことを確認した後、上述のゲートバルブ（図示せず）を開けて冷却されたウエハ７を真空搬送ロボット１０２により冷却室１から搬出し、上述のゲートバルブを閉める（Ｅ）。尚、本方法のステージ１２の設定温度は、１５℃設定としたが、５℃〜５０℃でも良い。５℃未満の場合は、ウエハ７が結露する可能性があるため、使用できない。
【００１９】
一方、５０℃より高くすると所望の冷却効果を得ることが困難となる。また、図５において、ウエハ７が真空搬送室１０３から冷却室１へ搬送される際の圧力は１００Ｐａとなっているが、これは冷却室１，真空搬送室１０３および処理室１０１には、異物低減のために常時アルゴンや窒素等の不活性ガスが冷却室１，真空搬送室１０３および処理室１０１に供給されており、ウエハ７の搬入出時の各処理室間をそれぞれ気密に閉塞、開閉可能なゲートバルブ（図示せず）が開いても真空搬送室１０３や冷却室１は圧力の変動が無いように、常時１００Ｐａに保持されている。
【００２０】
次に冷却方法（１）による冷却効果を以下説明する。尚、冷却効果の指標として、降下温度を算出し、検証した。先ず、図７に本実施例における降下温度の測定方法を示す。熱処理室で２５０℃に加熱されたウエハ７を冷却室１に搬送し、本発明の冷却方法によって、ウエハ７が冷却されて表面温度が飽和するまでの温度変化を放射温度計を用いて測定した。この測定方法により、冷却ガスが冷却室１に供給開始されてから、ウエハ７の温度が１００℃になるまでの時間を基に算出した値を降下温度とし、冷却効果の指標とした。
【００２１】
本方法の降下温度は１０℃／secの結果を得ることができた。また、冷却効果に対するヘリウムガス，窒素ガスおよびヘリウムガスと窒素ガスの混合ガスのガス種依存性を評価した結果、最も冷却効果が得られたガスは、ヘリウムガスであった。
【００２２】
次に２つ目の近接保持による冷却方法である「冷却方法（２）」について説明する。図８に冷却方法（２）の冷却フロー各ステップに対する冷却室１の圧力を示し、図９は冷却方法（２）の冷却フローの概略図を示す。本冷却方法は、冷却室１と真空搬送室１０３の間をそれぞれ気密に閉塞、開閉可能なゲートバルブ（図示せず）を開けて処理室１０１で処理された高温のウエハ７が、真空搬送ロボット１０２により冷却室１に搬入され、プッシャー１０上に載置される。ウエハ７がプッシャー１０上に載置された後、真空搬送ロボットが冷却室１より搬出し、上述のゲートバルブ（図示せず）を閉める（Ａ）。次に冷却室の圧力が１００Ｐａの状態で、プッシャー１０が下降し、ウエハ７が１５℃に温調されたステージ１２へ近接保持され、プッシャー１０が下降し始めてからヘリウムガスが冷却室１内に供給開始されるまで第一の冷却が行われる（Ｂ）。尚、本方法のステージ１２の設定温度は、１５℃設定としたが、５℃〜５０℃でも良い。５℃未満の場合は、ウエハ７が結露する可能性があるため、使用できない。一方、５０℃より高くすると所望の冷却効果を得ることが困難となる。続いて冷却室１内の圧力が１０００Ｐａに到達するようにヘリウムガスが供給されて第二の冷却が開始し、所定の温度または、所定の時間に達するまで冷却される（Ｃ）。尚、本実施例では１０００Ｐａまで高圧化したが、４００〜５０００Ｐａの範囲の圧力でも良い。４００Ｐａ以上の圧力であれば、処理室１０１での処理効率に影響を与えない程度の冷却時間を得るために必要な冷却効果を得ることができる。また、５０００Ｐａより高い圧力では冷却室１内の圧力を上昇させるのに時間がかかり過ぎて冷却処理効率が低下する。次に、第二の冷却が完了した後、ヘリウムガスの冷却室１への供給を止めて冷却室１内の圧力を１００Ｐａまで減圧しながら、真空搬送ロボット１０２への受け渡し位置までプッシャー１０を上昇させ、冷却室１内の圧力が１００Ｐａに到達したことを確認後に上述のゲートバルブ（図示せず）を開けて冷却されたウエハ７を真空搬送ロボット１０２により冷却室１から搬出し、上述のゲートバルブを閉める（Ｄ）。図１３に本方法による冷却効果を示す。本方法ではヘリウムガスを用いた降下温度が１２℃／secであった。
【００２３】
次にウエハ７をステージ１２へ載置（接触）させて冷却する方法である「冷却方法（３）」について説明する。本冷却方法ではウエハ７をステージ１２に接触させる必要があるため、ステージ１２表面には凸パターン１７とＯリング設置用の溝１６，１８は設けられていない。しかし、ステージ１２の表面は、実質的なウエハ７の裏面とステージ１２との距離を小さくすることにより冷却効果は高まるため、鏡面加工されている。また、ステージ１２の表面は鏡面加工されているのが望ましいが、鏡面加工されていなくても良い。また、図１０に冷却方法（３）の冷却フロー各ステップに対する冷却室１の圧力を示し、図１１は、冷却方法（３）の冷却フローの概略図を示す。本冷却方法は、冷却室１と真空搬送室１０３の間をそれぞれ気密に閉塞、開閉可能なゲートバルブ（図示せず）を開けて処理室１０１で処理された高温のウエハ７が、真空搬送ロボット１０２により冷却室１に搬入され、プッシャー１０上に載置される。ウエハ７がプッシャー１０上に載置された後、真空搬送ロボットが冷却室１より搬出し、上述のゲートバルブ（図示せず）を閉める（Ａ）。次に、プッシャー１０上にウエハ７が保持された状態で、冷却室１内の圧力が１００Ｐａから１.０Ｐａ以下まで真空排気が行われる（Ｂ）。
【００２４】
次にステージ１２表面上の近接保持位置（本方法ではステージ１２表面から０.３mmの高さ）までは、プッシャー１０を１０mm／secの速度で下降させ、続いて近接保持位置からステージ１２へ接触するまでは２.０mm／secの速度で下降し、１５℃に温調されたステージ１２上へウエハ７を載置し、プッシャー１０が下降開始してからウエハ７がステージ１２に載置されるまで第一の冷却が行われる（Ｃ）。尚、本方法のステージ１２の設定温度は、１５℃設定としたが、５℃〜５０℃でも良い。５℃未満の場合は、ウエハ７が結露する可能性があるため、使用できない。一方、５０℃より高くすると所望の冷却効果を得ることが困難となる。続いてヘリウムガスを供給し、冷却室１内の圧力を１０００Ｐａまで上昇させ、第二の冷却がヘリウムが供給開始されてから、所定の温度または、所定の時間に達するまで行われる（Ｄ）。尚、本実施例では１０００Ｐａまで高圧化したが、４００〜５０００Ｐａの範囲の圧力でも良い。４００Ｐａ以上の圧力であれば、処理室１０１での処理効率に影響を与えない程度の冷却時間を得るために必要な冷却効果を得ることができる。また、５０００Ｐａより高い圧力では冷却室１内の圧力を上昇させるのに時間がかかり過ぎて冷却処理効率が低下する。次に第二の冷却が完了した後、ヘリウムガスの冷却室１への供給を止めて冷却室１内の圧力を１００Ｐａまで減圧しながら、真空搬送ロボット１０２への受け渡し位置までプッシャー１０を上昇させ、冷却室１内の圧力が１００Ｐａに到達したことを確認後に上述のゲートバルブ（図示せず）を開けて冷却されたウエハ７を真空搬送ロボット１０２により冷却室１から搬出し、上述のゲートバルブを閉める（Ｅ）。本方法による冷却結果は、ヘリウムガス適用時の場合１７℃／secであった。
【００２５】
以上、上述した本発明の３つの冷却方法の冷却速度は、１０℃／sec以上を達成している。また、１０℃／secの冷却速度であれば、例えば３００℃の高温ウエハを１００℃に冷却するのに２０secで冷却できることになる。この冷却時間であれば、熱処理やプラズマ処理等を行う処理室１０１での処理時間より短いため、本発明の冷却処理時間がボトルネックになることはない。よって、本発明の冷却により、熱処理やプラズマ処理等のスループットを低下させることはなく、ウエハズレ起因による異物の発生及び抑制できる。また、処理工程が異なる様々なウエハに対して、上述の近接保持による冷却方法である冷却方法（１）と冷却方法（２）は適宜選択可能であり、最適な冷却処理が可能となる。
【００２６】
［実施例２］
一般的な半導体製造装置では、プラズマ処理や熱処理された高温のウエハ２２は、搬送室２４の搬送ロボット２５を介して搬出されるため、処理済みのウエハ２２から発生するアウトガスが搬送室２４内で拡散し、処理前ウエハに異物が付着したり、汚染される。
【００２７】
この問題を解決するために、図１２に示すようにプラズマ処理室や熱処理室にゲートバルブを２個設けて、更に冷却室内にプラズマ処理室から冷却室へウエハを搬送する専用ロボットを設け、未処理ウエハと処理済みウエハの専用カセットを設けることで解決できる。尚、図１２の真空処理装置の概略図で示される第一の冷却室３１と第二の冷却室３５は実施例１の冷却室１と同様の構造であり、また、同様の冷却方法で冷却できる。
【００２８】
以下、本実施例について説明する。第一のゲートバルブ２３が開き、搬送室２４の搬送ロボット２５が未処理のウエハ２２を未処理ウエハ専用カセット２１から搬出後、第二のゲートバルブ２６が開き、未処理のウエハ２２は第一のプラズマ処理室２７に搬送されて処理される。次に第一のプラズマ処理室２７での処理後のウエハ２２は、第三のゲートバルブ２８が開いた後、第一の冷却室３１に設けられた冷却室搬送用ロボット２９により、第一の冷却室３１に搬入され、実施例１の３つの冷却方法により冷却される。第一の冷却室３１で冷却されたウエハ２２は、第四のゲートバルブ３０が開き、搬送室２４の搬送ロボット２５により、第一の冷却室３１から搬出される。次に第一の冷却室から搬出されたウエハ２２は第五のゲートバルブ３２が開いた後、処理済みウエハ専用カセット３３に搬入される。また、この上述のウエハ２２の熱処理から冷却までの一連の処理の流れは、搬送室２４を介して、軸対象に搭載された第二のプラズマ処理室３４と実施例１の３つの冷却方法で冷却可能な第二の冷却室３５においても、同様に行われる。本実施例により、搬送室２４では、高温のウエハ２２が滞在することなく、常時、低温状態のウエハ２２が搬送室２４に搬送されるため、処理済みの高温のウエハ２２から発生するアウトガスが搬送室２４を介して、未処理のウエハ２２へ暴露されないため、異物の付着や汚染を防止でき、搬送室２４内壁への汚れを低減することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１ 冷却室
２ 真空容器
３ スリーブ
４ ガス供給口
５ アルミニウム製シャワープレート
６ 石英製シャワープレート
７，２２ ウエハ
８ 圧力調整用バルブ
９ ドライポンプ
１０ プッシャー
１１ 支持体
１２ ステージ
１３ 冷媒導入管
１４ サーキュレータ
１５ モータ
１６，１８ 溝
１７ 凸パターン
１９ Ｏリング
２０ 開放管
２１ 未処理ウエハ専用カセット
２３ 第一のゲートバルブ
２４ 搬送室
２５ 搬送ロボット
２６ 第二のゲートバルブ
２７ 第一のプラズマ処理室
２８ 第三のゲートバルブ
２９ 冷却室搬送用ロボット
３０ 第四のゲートバルブ
３１ 第一の冷却室
３２ 第五のゲートバルブ
３３ 処理済みウエハ専用カセット
３４ 第二のプラズマ処理室
３５ 第二の冷却室
１０１ 処理室
１０２ 真空搬送ロボット
１０３ 真空搬送室
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空処理装置及び真空処理方法に係り、特に高温の被処理体を冷却する真空処理装置及び真空処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体材料等を加工するマルチチャンバー方式の真空処理装置において、プラズマ方式が異なる様々な放電を経たウエハや熱処理を経たウエハの冷却方法において、マルチチャンバー方式の本来の高スループットを考慮した冷却方法や、処理チャンバーの異なるウエハ間の脱ガスによる反応性異物や金属汚染やクロスコンタミネーション（相互汚染）が発生しない冷却構造や冷却方法が必要とされている。一方で、本来の目的であるプラズマ処理室や熱処理室に追設される冷却装置に対しては、冷却が主な目的であるために複雑な構造や機構を設けることは装置コストを上昇させる要因となるので、避けねばならない。
【０００３】
従来のウエハ冷却方法としては、大別すると静電吸着を使用しないウエハ冷却方法と静電吸着を利用したウエハ冷却方法の２種類がある。まず、静電吸着を使用しないウエハ冷却方法としては、冷却ガスを高温ウエハに噴きつけた後に、冷却されたステージに載置して冷却する方法が特許文献１に開示されている。また、特許文献２では、プッシャーピン上にウエハを搭載したまま、不活性ガスを噴きつけてウエハを冷却する方法が開示されている。一方、静電吸着を利用したウエハ冷却方法としては、ウエハと接触する電極表面を鏡面化し、不活性ガスを使用せずに冷却する方法が特許文献３に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−７３５６４号公報
【特許文献２】特開２００１−３１９８８５号公報
【特許文献３】特開平６−３２６１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ウエハが高温の間は、プッシャーを上昇させた位置での冷却だけでもある程度の冷却効果は得られるが、ウエハの温度が低下するにつれて冷却効果も低下するため、ステージへの載置あるいは近接保持による冷却も必要になる。しかし、最近の半導体デバイスの製造過程では、ウエハ表面の異物及び汚染だけでなく、ウエハ裏面の異物及び汚染管理が厳しくなっているため、ウエハ裏面の異物及び汚染管理を考慮すると、ウエハのステージへの載置による冷却あるいは近接保持による冷却の方法としては、静電吸着を使用しないウエハ冷却方法が望ましい。しかし、静電吸着を使用しないウエハ冷却方法では、ウエハのステージへの載置の際に、プッシャ上にウエハを保持し、冷却用のガスを供給して高圧下の状態で、ウエハをステージ表面に接触させた場合、ウエハの回りは既に昇圧されているため、ウエハが下降することで、下側のガスが圧縮されるホバリング現象が発生し、横方向のウエハズレが発生する。このことにより、ステージの周囲へウエハが接触し、異物を発生させたり、ウエハ欠け（チッピング）等を発生させる。しかし、従来技術では異物発生の原因となるウエハズレの防止及び抑制が考慮されていなかった。このため、本発明では、高温ウエハを急速冷却し、ウエハズレ起因の異物発生を防止及び抑制できる真空処理装置及び処理方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は被処理体を処理する処理室と、前記処理室で処理された高温の前記被処理体を冷却する冷却室と、真空搬送ロボットを内部に設置し前記処理室と前記冷却室とを接続した真空搬送室とを備える真空処理装置において、前記冷却室は、前記冷却室内を減圧にする排気手段と、前記冷却室にガスを供給するガス供給手段と、前記冷却室内の圧力を制御する圧力制御手段と、前記高温の被処理体を支持する支持手段と、前記支持手段に支持された被処理体を近接保持する載置台とを具備し、前記載置台は、前記載置台表面の温度を前記高温の被処理体を冷却できる温度に温調する温調手段を有し、前記支持手段は昇降速度可変手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、高温ウエハを急速冷却し、ウエハズレ起因の異物発生を防止及び抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１の真空処理装置の概略図である。
【図２】ステージ構造を示した図である。
【図３】ウエハズレ量に対する冷却室内の圧力とプッシャー下降速度の関係を示した図である。
【図４】Ｏリングを用いた近接距離の調整を説明する図である。
【図５】冷却方法（１）の冷却フロー各ステップに対する冷却室１の圧力を示した図である。
【図６】冷却方法（１）の冷却フローの概略図である。
【図７】降下温度の測定方法を説明する図である。
【図８】冷却方法（２）の冷却フロー各ステップに対する冷却室１の圧力を示した図である。
【図９】冷却方法（２）の冷却フローの概略図である。
【図１０】冷却方法（３）の冷却フロー各ステップに対する冷却室１の圧力を示した図である。
【図１１】冷却方法（３）の冷却フローの概略図である。
【図１２】実施例２の真空処理装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［実施例１］
本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１０】
図１−（１）は本発明の真空処理装置の概略図であり、図１−（２）は、本発明の冷却室１の縦断面図であり、図２は、冷却室１内部に設置され、載置台であるステージ１２の概略図である。
【００１１】
冷却室１は、アルミニウム製の真空容器２を備え、真空容器２の内側には、石英製のスリーブ３が設置されている。スリーブ３は脱着可能な構造であるため、被処理体であるウエハ７の冷却処理の際のウエハ７からの脱ガスにより、汚れた場合は取り外して清掃できる。冷却ガスは、冷却室１上部のガス供給口４から導入され、アルミニウム製シャワープレート５で１次分散され、更に、石英製シャワープレート６により、２次分散されて冷却室１内へ供給される。この一次分散用のアルミニウム製シャワープレート５は、２次分散用の石英製シャワープレート６よりもガス供給穴（図示せず）の穴径が小さく且つ穴の数が多いため、冷却室１に供給されるガスは、ウエハ７全面に対し、垂直に供給することができる。このため、ウエハ７は、ウエハ面内均一に冷却される。
【００１２】
ガスの供給は、ガス供給口４から少なくとも１種類以上の冷却ガスを単体または混合で冷却室１に供給することができる。本実施例では冷却ガスとして冷却効果の高いヘリウムガスを使用したが、アルゴン，窒素，キセノン等の不活性ガスを使用しても良い。ガスの排気は、冷却室１の下方より圧力調整用バルブ８を介し、排気量が大きいドライポンプ９により排気され、冷却室１の上部から供給されたガスが、冷却室１内で一様に滞留し、排気される構造となっている。
【００１３】
ウエハ７は３本のプッシャー１０で支持され、プッシャー１０上のウエハ７が精度良く水平に保つように、プッシャー１０の先端は、平坦となっている。また、３本のプッシャー１０を支える支持体１１は、昇降速度を任意に変更可能なモータ１５に接続されている。更に、このプッシャー１０は、ウエハ７下降時にステージ１２表面から０.１〜２.０mmまでの高さ範囲で、０.５mmピッチでウエハをステージ１２へ下降できる機構となっている。
【００１４】
ウエハ７を冷却するステージ１２には、冷媒を循環させる冷媒導入管１３が内蔵され、サーキュレータ１４により１０〜５０℃の温度範囲でステージ１２の温度を制御することが可能である。また、ステージ１２の表面には、高さ５００μｍの凸パターン１７の加工が施され、凸パターン１７の総面積は、ウエハ７の面積に対するステージ表面の接触割合が５０％以下となるような面積である。上述の凸パターン１７のステージ１７の表面加工により、冷却室１内の圧力が２０００Ｐａ以上でも、ウエハ７をステージ１７に載置した時にウエハズレが発生しない。図３は、ウエハズレ量に対する冷却室１内の圧力とプッシャー下降速度の関係を示したものである。尚、この実験は、プッシャー１０上に載置されたウエハ７にアルゴンガスを導入し、ステージ１２へウエハ７を載置した時のウエハズレをＣＣＤカメラを用いて測定したものである。この実験において、高さ５００μｍの凸パターン１７を表面に施したステージ１２では、冷却室１内の圧力が２０００Ｐａ以上でも、ウエハズレが発生しないことを確認できた。
【００１５】
また、ステージ１２には、図２に示すように３ヶ所のプッシャー１０の穴の周囲にＯリング設置用の溝１６を設け、ステージ１２外周部に３ヶ所、Ｏリング設置用の溝１８を設けている。また、ステージ１２の周辺部に設置されたＯリングの溝１８には、ウエハ７をステージ１２に載置した際に、Ｏリング１９から発生したガスにより、ウエハ７とＯリング１９内側の空間内の圧力が上昇し、ウエハズレが発生するため、Ｏリング１９内側の圧力を低下させる開放管２０を設けた。この開放管２０により、ステージ１２の外周部に設置されたＯリング１９の内側が非密閉状態となるため、Ｏリング１９によるガス圧力上昇起因のウエハズレは発生しない。尚、プッシャー１０の周辺に設置されたＯリング設置用の溝１６については、プッシャー１０の昇降のための空間があるため、Ｏリング１９内側の空間でガス圧力が上昇することはない。また、図４に示すように、Ｏリング設置用の溝１６に設置されたＯリング１９の突き出しｈ１を利用して、ウエハ７とステージ１２との間で近接保持のための距離を調整できる。尚、近接保持とは、ステージ１２表面から０.１〜２.０mmの高さでウエハ７をステージ１２上に保持させることである。また、Ｏリングの突き出し量ｈ１は、Ｏリング用の溝１６の深さｈ２を深くすることにより調整できる。上述の近接保持に関してはＯリング設置用の溝１８でも同様である。
【００１６】
本実施例では、凸パターン１７とＯリング設置用の溝１６，１８の両方をステージ１２に備えている例であるが、凸パターン１７またはＯリング設置用の溝１６，１８のどちらか一方でも構わない。次に本発明による冷却方法について説明する。
【００１７】
本発明による冷却方法は、大別すると近接保持による冷却方法とステージ１２への載置による冷却方法の２つがあり、更に、上記の近接保持による冷却方法は２種類に分けられる。このため、本発明による冷却方法は細かく分けると全部で３種類となる。尚、上述の近接保持とは、ウエハ７をステージ表面上から０.１〜２.０mm上の高さに保持することである。０.１mm未満ではホバリング現象により圧力が上昇された気体が容易に逃げられる空間を得ることができない。また、２.０mmより高い場合は極端にウエハ７の冷却効果が落ちる。また、近接保持の手段は、上述したＡ凸パターン１７、ＢＯリングを利用する方法とＣプッシャー１０を利用する方法の３つがある。Ｃのプッシャー１０を利用する方法は、プッシャー１０の先端の高さを０.１〜２.０mmにしてウエハ７を保持する方法である。また、近接保持手段としては、これら３つの方法の単独に限らず、組合せても良い。
【００１８】
最初に一つ目の近接保持による冷却方法である「冷却方法（１）」について説明する。図５は、冷却方法（１）の冷却フロー各ステップに対する冷却室１の圧力を示す。また、図６は、冷却方法（１）の冷却フローの概略図である。本冷却方法は、冷却室１と真空搬送室１０３の間をそれぞれ気密に閉塞、開閉可能なゲートバルブ（図示せず）を開けて処理室１０１で処理された高温のウエハ７が、真空搬送ロボット１０２により冷却室１に搬入され、プッシャー１０上に載置される。ウエハ７がプッシャー１０上に載置された後、真空搬送ロボットが冷却室１より搬出し、上述のゲートバルブ（図示せず）を閉める（Ａ）。この時のウエハ７とステージ１２表面の相対距離は、数mm〜３０mmである。この程度の相対距離が確保されていれば、気体のウエハ７とステージ１２との間の空間への侵入がスムーズとなるため、ガスを伝熱体とするウエハ７の冷却に対してウエハ７の面内を均一に冷却することができる。次にプッシャー１０上にウエハ７を保持したまま、ヘリウムガスを１０ｌ／min供給し、冷却室１内の圧力を１００Ｐａから１０００Ｐａまで高圧化する。またこの時、冷却室１内の圧力が１００Ｐａから１０００Ｐａに到達するまでプッシャー１０上でウエハ７の第一の冷却が行われる（Ｂ）。尚、冷却室１内の圧力は、設定した圧力に達するまでの時間を短縮するため、圧力調整用バルブ８を閉じてガスを冷却室１内に充填させる。しかし、設定した圧力に到達した後は、ヘリウムガスを１０ｌ／min供給し続け、圧力調整用バルブ８により設定圧力を維持するように制御する。また、冷却室１内の圧力を高めるのは、冷却効果が高いためである。また、ウエハ７をステージ１２上に載置させた際に、ステージ１２の熱伝達を行う媒体であるヘリウムガスを高速でウエハ裏面に回り込ませる目的もある。また、本実施例では１０００Ｐａまで高圧化したが、４００〜５０００Ｐａの範囲の圧力でも良い。４００Ｐａ以上の圧力であれば、処理室１０１での処理効率に影響を与えない程度の冷却時間を得るために必要な冷却効果を得ることができる。また、５０００Ｐａより高い圧力では冷却室１内の圧力を上昇させるのに時間がかかり過ぎて冷却処理効率が低下する。次に冷却室１の圧力が１０００Ｐａに到達した後、プッシャー１０が下降し、１５℃に温調された冷却ステージ１２へウエハ７を近接保持させる（Ｃ）。ウエハ７が冷却ステージ１２に近接保持された後、第二の冷却が開始され、所定の温度または、所定の時間に達するまで冷却される（Ｄ）。第二の冷却が完了した後、ヘリウムガスの冷却室１への供給を止めて冷却室１内の圧力を１００Ｐａまで減圧しながら、真空搬送ロボット１０２への受け渡し位置までプッシャー１０を上昇させ、冷却室１内の圧力が１００Ｐａに到達したことを確認した後、上述のゲートバルブ（図示せず）を開けて冷却されたウエハ７を真空搬送ロボット１０２により冷却室１から搬出し、上述のゲートバルブを閉める（Ｅ）。尚、本方法のステージ１２の設定温度は、１５℃設定としたが、５℃〜５０℃でも良い。５℃未満の場合は、ウエハ７が結露する可能性があるため、使用できない。
【００１９】
一方、５０℃より高くすると所望の冷却効果を得ることが困難となる。また、図５において、ウエハ７が真空搬送室１０３から冷却室１へ搬送される際の圧力は１００Ｐａとなっているが、これは冷却室１，真空搬送室１０３および処理室１０１には、異物低減のために常時アルゴンや窒素等の不活性ガスが冷却室１，真空搬送室１０３および処理室１０１に供給されており、ウエハ７の搬入出時の各処理室間をそれぞれ気密に閉塞、開閉可能なゲートバルブ（図示せず）が開いても真空搬送室１０３や冷却室１は圧力の変動が無いように、常時１００Ｐａに保持されている。
【００２０】
次に冷却方法（１）による冷却効果を以下説明する。尚、冷却効果の指標として、降下温度を算出し、検証した。先ず、図７に本実施例における降下温度の測定方法を示す。熱処理室で２５０℃に加熱されたウエハ７を冷却室１に搬送し、本発明の冷却方法によって、ウエハ７が冷却されて表面温度が飽和するまでの温度変化を放射温度計を用いて測定した。この測定方法により、冷却ガスが冷却室１に供給開始されてから、ウエハ７の温度が１００℃になるまでの時間を基に算出した値を降下温度とし、冷却効果の指標とした。
【００２１】
本方法の降下温度は１０℃／secの結果を得ることができた。また、冷却効果に対するヘリウムガス，窒素ガスおよびヘリウムガスと窒素ガスの混合ガスのガス種依存性を評価した結果、最も冷却効果が得られたガスは、ヘリウムガスであった。
【００２２】
次に２つ目の近接保持による冷却方法である「冷却方法（２）」について説明する。図８に冷却方法（２）の冷却フロー各ステップに対する冷却室１の圧力を示し、図９は冷却方法（２）の冷却フローの概略図を示す。本冷却方法は、冷却室１と真空搬送室１０３の間をそれぞれ気密に閉塞、開閉可能なゲートバルブ（図示せず）を開けて処理室１０１で処理された高温のウエハ７が、真空搬送ロボット１０２により冷却室１に搬入され、プッシャー１０上に載置される。ウエハ７がプッシャー１０上に載置された後、真空搬送ロボットが冷却室１より搬出し、上述のゲートバルブ（図示せず）を閉める（Ａ）。次に冷却室の圧力が１００Ｐａの状態で、プッシャー１０が下降し、ウエハ７が１５℃に温調されたステージ１２へ近接保持され、プッシャー１０が下降し始めてからヘリウムガスが冷却室１内に供給開始されるまで第一の冷却が行われる（Ｂ）。尚、本方法のステージ１２の設定温度は、１５℃設定としたが、５℃〜５０℃でも良い。５℃未満の場合は、ウエハ７が結露する可能性があるため、使用できない。一方、５０℃より高くすると所望の冷却効果を得ることが困難となる。続いて冷却室１内の圧力が１０００Ｐａに到達するようにヘリウムガスが供給されて第二の冷却が開始し、所定の温度または、所定の時間に達するまで冷却される（Ｃ）。尚、本実施例では１０００Ｐａまで高圧化したが、４００〜５０００Ｐａの範囲の圧力でも良い。４００Ｐａ以上の圧力であれば、処理室１０１での処理効率に影響を与えない程度の冷却時間を得るために必要な冷却効果を得ることができる。また、５０００Ｐａより高い圧力では冷却室１内の圧力を上昇させるのに時間がかかり過ぎて冷却処理効率が低下する。次に、第二の冷却が完了した後、ヘリウムガスの冷却室１への供給を止めて冷却室１内の圧力を１００Ｐａまで減圧しながら、真空搬送ロボット１０２への受け渡し位置までプッシャー１０を上昇させ、冷却室１内の圧力が１００Ｐａに到達したことを確認後に上述のゲートバルブ（図示せず）を開けて冷却されたウエハ７を真空搬送ロボット１０２により冷却室１から搬出し、上述のゲートバルブを閉める（Ｄ）。図１３に本方法による冷却効果を示す。本方法ではヘリウムガスを用いた降下温度が１２℃／secであった。
【００２３】
次にウエハ７をステージ１２へ載置（接触）させて冷却する方法である「冷却方法（３）」について説明する。本冷却方法ではウエハ７をステージ１２に接触させる必要があるため、ステージ１２表面には凸パターン１７とＯリング設置用の溝１６，１８は設けられていない。しかし、ステージ１２の表面は、実質的なウエハ７の裏面とステージ１２との距離を小さくすることにより冷却効果は高まるため、鏡面加工されている。また、ステージ１２の表面は鏡面加工されているのが望ましいが、鏡面加工されていなくても良い。また、図１０に冷却方法（３）の冷却フロー各ステップに対する冷却室１の圧力を示し、図１１は、冷却方法（３）の冷却フローの概略図を示す。本冷却方法は、冷却室１と真空搬送室１０３の間をそれぞれ気密に閉塞、開閉可能なゲートバルブ（図示せず）を開けて処理室１０１で処理された高温のウエハ７が、真空搬送ロボット１０２により冷却室１に搬入され、プッシャー１０上に載置される。ウエハ７がプッシャー１０上に載置された後、真空搬送ロボットが冷却室１より搬出し、上述のゲートバルブ（図示せず）を閉める（Ａ）。次に、プッシャー１０上にウエハ７が保持された状態で、冷却室１内の圧力が１００Ｐａから１.０Ｐａ以下まで真空排気が行われる（Ｂ）。
【００２４】
次にステージ１２表面上の近接保持位置（本方法ではステージ１２表面から０.３mmの高さ）までは、プッシャー１０を１０mm／secの速度で下降させ、続いて近接保持位置からステージ１２へ接触するまでは２.０mm／secの速度で下降し、１５℃に温調されたステージ１２上へウエハ７を載置し、プッシャー１０が下降開始してからウエハ７がステージ１２に載置されるまで第一の冷却が行われる（Ｃ）。尚、本方法のステージ１２の設定温度は、１５℃設定としたが、５℃〜５０℃でも良い。５℃未満の場合は、ウエハ７が結露する可能性があるため、使用できない。一方、５０℃より高くすると所望の冷却効果を得ることが困難となる。続いてヘリウムガスを供給し、冷却室１内の圧力を１０００Ｐａまで上昇させ、第二の冷却がヘリウムが供給開始されてから、所定の温度または、所定の時間に達するまで行われる（Ｄ）。尚、本実施例では１０００Ｐａまで高圧化したが、４００〜５０００Ｐａの範囲の圧力でも良い。４００Ｐａ以上の圧力であれば、処理室１０１での処理効率に影響を与えない程度の冷却時間を得るために必要な冷却効果を得ることができる。また、５０００Ｐａより高い圧力では冷却室１内の圧力を上昇させるのに時間がかかり過ぎて冷却処理効率が低下する。次に第二の冷却が完了した後、ヘリウムガスの冷却室１への供給を止めて冷却室１内の圧力を１００Ｐａまで減圧しながら、真空搬送ロボット１０２への受け渡し位置までプッシャー１０を上昇させ、冷却室１内の圧力が１００Ｐａに到達したことを確認後に上述のゲートバルブ（図示せず）を開けて冷却されたウエハ７を真空搬送ロボット１０２により冷却室１から搬出し、上述のゲートバルブを閉める（Ｅ）。本方法による冷却結果は、ヘリウムガス適用時の場合１７℃／secであった。
【００２５】
以上、上述した本発明の３つの冷却方法の冷却速度は、１０℃／sec以上を達成している。また、１０℃／secの冷却速度であれば、例えば３００℃の高温ウエハを１００℃に冷却するのに２０secで冷却できることになる。この冷却時間であれば、熱処理やプラズマ処理等を行う処理室１０１での処理時間より短いため、本発明の冷却処理時間がボトルネックになることはない。よって、本発明の冷却により、熱処理やプラズマ処理等のスループットを低下させることはなく、ウエハズレ起因による異物の発生及び抑制できる。また、処理工程が異なる様々なウエハに対して、上述の近接保持による冷却方法である冷却方法（１）と冷却方法（２）は適宜選択可能であり、最適な冷却処理が可能となる。
【００２６】
［実施例２］
一般的な半導体製造装置では、プラズマ処理や熱処理された高温のウエハ２２は、搬送室２４の搬送ロボット２５を介して搬出されるため、処理済みのウエハ２２から発生するアウトガスが搬送室２４内で拡散し、処理前ウエハに異物が付着したり、汚染される。
【００２７】
この問題を解決するために、図１２に示すようにプラズマ処理室や熱処理室にゲートバルブを２個設けて、更に冷却室内にプラズマ処理室から冷却室へウエハを搬送する専用ロボットを設け、未処理ウエハと処理済みウエハの専用カセットを設けることで解決できる。尚、図１２の真空処理装置の概略図で示される第一の冷却室３１と第二の冷却室３５は実施例１の冷却室１と同様の構造であり、また、同様の冷却方法で冷却できる。
【００２８】
以下、本実施例について説明する。第一のゲートバルブ２３が開き、搬送室２４の搬送ロボット２５が未処理のウエハ２２を未処理ウエハ専用カセット２１から搬出後、第二のゲートバルブ２６が開き、未処理のウエハ２２は第一のプラズマ処理室２７に搬送されて処理される。次に第一のプラズマ処理室２７での処理後のウエハ２２は、第三のゲートバルブ２８が開いた後、第一の冷却室３１に設けられた冷却室搬送用ロボット２９により、第一の冷却室３１に搬入され、実施例１の３つの冷却方法により冷却される。第一の冷却室３１で冷却されたウエハ２２は、第四のゲートバルブ３０が開き、搬送室２４の搬送ロボット２５により、第一の冷却室３１から搬出される。次に第一の冷却室から搬出されたウエハ２２は第五のゲートバルブ３２が開いた後、処理済みウエハ専用カセット３３に搬入される。また、この上述のウエハ２２の熱処理から冷却までの一連の処理の流れは、搬送室２４を介して、軸対象に搭載された第二のプラズマ処理室３４と実施例１の３つの冷却方法で冷却可能な第二の冷却室３５においても、同様に行われる。本実施例により、搬送室２４では、高温のウエハ２２が滞在することなく、常時、低温状態のウエハ２２が搬送室２４に搬送されるため、処理済みの高温のウエハ２２から発生するアウトガスが搬送室２４を介して、未処理のウエハ２２へ暴露されないため、異物の付着や汚染を防止でき、搬送室２４内壁への汚れを低減することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１ 冷却室
２ 真空容器
３ スリーブ
４ ガス供給口
５ アルミニウム製シャワープレート
６ 石英製シャワープレート
７，２２ ウエハ
８ 圧力調整用バルブ
９ ドライポンプ
１０ プッシャー
１１ 支持体
１２ ステージ
１３ 冷媒導入管
１４ サーキュレータ
１５ モータ
１６，１８ 溝
１７ 凸パターン
１９ Ｏリング
２０ 開放管
２１ 未処理ウエハ専用カセット
２３ 第一のゲートバルブ
２４ 搬送室
２５ 搬送ロボット
２６ 第二のゲートバルブ
２７ 第一のプラズマ処理室
２８ 第三のゲートバルブ
２９ 冷却室搬送用ロボット
３０ 第四のゲートバルブ
３１ 第一の冷却室
３２ 第五のゲートバルブ
３３ 処理済みウエハ専用カセット
３４ 第二のプラズマ処理室
３５ 第二の冷却室
１０１ 処理室
１０２ 真空搬送ロボット
１０３ 真空搬送室
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体を処理する処理室と、前記処理室で処理された高温の前記被処理体を冷却する冷却室と、真空搬送ロボットを内部に設置し前記処理室と前記冷却室とを接続した真空搬送室とを備える真空処理装置において、
前記冷却室は、前記冷却室内を減圧にする排気手段と、前記冷却室にガスを供給するガス供給手段と、前記冷却室内の圧力を制御する圧力制御手段と、前記高温の被処理体を支持する支持手段と、前記支持手段に支持された被処理体を近接保持する載置台とを具備し、
前記載置台は、前記載置台表面の温度を前記高温の被処理体を冷却できる温度に温調する温調手段を有し、
前記支持手段は昇降速度可変手段を有することを特徴とする真空処理装置。
【請求項２】
被処理体を処理する処理室と、前記処理室で処理された高温の前記被処理体を冷却する冷却室と、真空搬送ロボットを内部に設置し前記処理室と前記冷却室とを接続した真空搬送室とを備える真空処理装置において、
前記冷却室は、前記冷却室内を減圧にする排気手段と、前記冷却室にガスを供給するガス供給手段と、前記冷却室内の圧力を制御する圧力制御手段と、前記高温の被処理体を支持する支持手段と、前記支持手段に支持された被処理体を載置する載置台とを具備し、
前記載置台は、前記載置台表面の温度を前記高温の被処理体を冷却できる温度に温調する温調手段を有し、
前記支持手段は昇降速度可変手段を有することを特徴とする真空処理装置。
【請求項３】
請求項１記載の真空処理装置において、
前記載置台は、前記載置台表面に加工された凸パターンを有することを特徴とする真空処理装置。
【請求項４】
被処理体を処理する処理室と、前記処理室で処理された高温の前記被処理体を冷却する冷却室と、真空搬送ロボットを内部に設置し前記処理室と前記冷却室とを接続した真空搬送室とを備える真空処理装置を用いた真空処理方法において、
前記真空搬送ロボットにより前記処理室で処理された高温の前記被処理体を前記冷却室に搬入し、
前記冷却室に搬入された被処理体を支持手段により支持し、
ガスを前記冷却室に供給し、
前記支持手段により支持された被処理体を所望の温度に温調された前記載置台に近接保持することを特徴とする真空処理方法。
【請求項５】
請求項４記載の真空処理方法において、
前記載置台への近接保持は凸パターンまたは、前記支持手段を用いて前記載置台に近接保持することを特徴とする真空処理方法。
【請求項１】
被処理体を処理する処理室と、前記処理室で処理された高温の前記被処理体を冷却する冷却室と、真空搬送ロボットを内部に設置し前記処理室と前記冷却室とを接続した真空搬送室とを備える真空処理装置において、
前記冷却室は、前記冷却室内を減圧にする排気手段と、前記冷却室にガスを供給するガス供給手段と、前記冷却室内の圧力を制御する圧力制御手段と、前記高温の被処理体を支持する支持手段と、前記支持手段に支持された被処理体を近接保持する載置台とを具備し、
前記載置台は、前記載置台表面の温度を前記高温の被処理体を冷却できる温度に温調する温調手段を有し、
前記支持手段は昇降速度可変手段を有することを特徴とする真空処理装置。
【請求項２】
被処理体を処理する処理室と、前記処理室で処理された高温の前記被処理体を冷却する冷却室と、真空搬送ロボットを内部に設置し前記処理室と前記冷却室とを接続した真空搬送室とを備える真空処理装置において、
前記冷却室は、前記冷却室内を減圧にする排気手段と、前記冷却室にガスを供給するガス供給手段と、前記冷却室内の圧力を制御する圧力制御手段と、前記高温の被処理体を支持する支持手段と、前記支持手段に支持された被処理体を載置する載置台とを具備し、
前記載置台は、前記載置台表面の温度を前記高温の被処理体を冷却できる温度に温調する温調手段を有し、
前記支持手段は昇降速度可変手段を有することを特徴とする真空処理装置。
【請求項３】
請求項１記載の真空処理装置において、
前記載置台は、前記載置台表面に加工された凸パターンを有することを特徴とする真空処理装置。
【請求項４】
被処理体を処理する処理室と、前記処理室で処理された高温の前記被処理体を冷却する冷却室と、真空搬送ロボットを内部に設置し前記処理室と前記冷却室とを接続した真空搬送室とを備える真空処理装置を用いた真空処理方法において、
前記真空搬送ロボットにより前記処理室で処理された高温の前記被処理体を前記冷却室に搬入し、
前記冷却室に搬入された被処理体を支持手段により支持し、
ガスを前記冷却室に供給し、
前記支持手段により支持された被処理体を所望の温度に温調された前記載置台に近接保持することを特徴とする真空処理方法。
【請求項５】
請求項４記載の真空処理方法において、
前記載置台への近接保持は凸パターンまたは、前記支持手段を用いて前記載置台に近接保持することを特徴とする真空処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−８９５９１（Ｐ２０１２−８９５９１Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３３１９２（Ｐ２０１０−２３３１９２）
【出願日】平成２２年１０月１８日（２０１０．１０．１８）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１８日（２０１０．１０．１８）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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