真空処理装置
【課題】真空処理室において高温で処理された後に搬送されるウェハを微小異物や汚染が問題にならない温度に効率良く冷却できる真空処理装置を提供する。
【解決手段】試料を収納するカセットが設置されるカセット台と、大気搬送室と、該大気搬送室から搬送された試料を収納し大気圧雰囲気もしくは真空に切り替え可能なロードロック室と、該ロードロック室に連結された真空搬送室と、真空搬送された試料を処理する真空処理室と、を備える真空処理装置において、前記大気搬送室内に配置され、前記真空処理室で処理された後の高温の試料８を冷却する冷却部を備え、該冷却部は、試料８を載置し冷却液１７の流路が設けられた試料台１５と、試料８の搬入口側に配置され試料台１５に向かって冷却用ガス１０を吹き付けるガス吹き付け管１１と、試料台１５を境に前記搬入口の反対側に配置され、吹き付けられた冷却用ガス１０を排気する排気口１２と、を具備する。
【解決手段】試料を収納するカセットが設置されるカセット台と、大気搬送室と、該大気搬送室から搬送された試料を収納し大気圧雰囲気もしくは真空に切り替え可能なロードロック室と、該ロードロック室に連結された真空搬送室と、真空搬送された試料を処理する真空処理室と、を備える真空処理装置において、前記大気搬送室内に配置され、前記真空処理室で処理された後の高温の試料８を冷却する冷却部を備え、該冷却部は、試料８を載置し冷却液１７の流路が設けられた試料台１５と、試料８の搬入口側に配置され試料台１５に向かって冷却用ガス１０を吹き付けるガス吹き付け管１１と、試料台１５を境に前記搬入口の反対側に配置され、吹き付けられた冷却用ガス１０を排気する排気口１２と、を具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空処理室とカセットとの間で、被処理基板（以下、ウェハ及び基板状の試料等を含んで、単に「ウェハ」という。）を搬送する真空処理装置に関するものである。特に、真空処理室で処理された高温のウェハをクーリングステーションにて冷却した後に、カセットへ戻す真空処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスを製造する工程の中には、高温で処理を必要とする成膜工程，アッシング工程などがある。これらの工程では、高温（約１００℃〜８００℃）で処理されたウェハを搬送しなければならない。このため、急激な温度変化による熱応力の集中でウェハ端面やウェハ裏面への傷により、ウェハ割れが発生したり、ウェハを収容するカセットがウェハにより持ち込まれた熱で過度に加熱されてしまい、カセットから有機系の脱ガスが発生し、ウェハへ脱ガスが付着したり、極端な場合はカセットを熱変形させてしまう問題がある。
【０００３】
また、処理後のウェハは通常、処理前のウェハと同じカセットの収納部であるスロットへ収納される。収納されたウェハの温度、およびウェハへの付着物によっては、ウェハ表面から反応性の高いガスが放出される。この放出されたガスが、同じカセット内部に収納されている処理前のウェハへ付着することで、表面反応や気相反応等による微小異物としてウェハ表面やウェハ裏面へ付着し、異物やパターン欠陥を発生させたり、ガスレベルでの付着でも、汚染物質であれば電気的な歩留まり低下を発生させる要因になることがあり、問題となっている。これらの問題を解決するために、高温で処理されたウェハを複数支持可能な搬送ロボットに載置したまま、冷却機構内部へ搬送し、脱ガス処理および冷却を行うことが特許文献１に開示されている。また、特許文献２には、処理前ウェハと処理後ウェハを別々のカセットに分けて収納することで処理前ウェハへの異物を抑制すること、特許文献３では、カセットの出入り口に設けたガス噴射管から処理後のウェハに不活性ガスを吹き付け、ガス置換することにより、異物付着や自然酸化膜の形成を防止することが開示されている。また、特許文献４には、高温ウェハをクローズ型カセットが熱変形しない温度まで、予備真空室での真空中と大気中の２段階で冷却することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２８０３７０号公報
【特許文献２】特開２００７−９５８５６号公報
【特許文献３】特開２００９−８８４３７号公報
【特許文献４】特開平１１−１０２９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、真空処理室を有する真空処理装置において、上述の先行技術を適用して真空側で、高温ウェハをカセットが熱変形しない温度まで冷却してカセットに戻す場合、冷却に時間がかかり、処理済ウェハの搬送を遅延させるため、真空処理装置の処理効率を低下させる。また、近年、半導体デバイスの更なる微細化のため、半導体デバイスに対する、異物や金属汚染などの要求値もさらに厳しくなり、５０ｎｍ以下の微小な異物の低減が必須となり、同時に処理前後のウェハへの微小異物付着やガス汚染の低減，抑制，回避も重要となってきている。これらの問題点は、真空中と大気中の２段階で冷却する真空処理装置と、主に大気中で冷却する真空処理装置のどちらでも共通の課題である。
【０００６】
本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたもので、真空処理室において高温で処理されたウェハを微小異物や汚染が問題にならない温度まで効率良く冷却できる真空処理装置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】
【０００７】
本発明は、複数の試料が収納されたカセットが設置されるカセット台と、前記試料を搬送する大気搬送室と、前記大気搬送室から搬送された前記試料を収納し大気雰囲気もしくは真空雰囲気に切り替え可能なロック室と、前記ロックに連結された真空搬送室と、前記真空搬送室を介して搬送された前記試料を処理する真空処理室とを備える真空処理装置において、前記大気搬送室に配置され、少なくとも１つの前記真空処理室で処理された高温の前記試料を冷却する冷却部とを備え、前記冷却部は、前記高温の試料を載置し、冷却液流路が設けられた試料台と、前記試料が搬入出される搬入口側に配置され、前記試料台に向かってガスを吹き付けるガス吹き付け管と、前記試料台を境に前記搬入口の反対側に配置され、前記ガス吹き付け管から吹き付けられたガスを排気する排気口とを具備することを特徴とする真空処理装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の構成により、真空処理室において高温で処理されたウェハを効率良く冷却できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１に係る真空処理装置構成を示した図である。
【図２】クーリングステーション６を側面から見た断面図である。
【図３】クーリングステーション６を正面から見た断面図である。
【図４】ステージ１５の構成を説明する図である。
【図５】パージポスト１１の設置場所を説明する図である。
【図６】パージポスト１１の形状を説明する図である。
【図７】ウェハ８の温度とウェハ８の冷却時間の相関関係の図である。
【図８】ウェハ８表面からの放出ガス濃度測定の図である。
【図９】本発明の実施例２に係る真空処理装置構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［実施例１］
以下、本発明の第１の実施の形態について図１〜図８を用いて説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施例１に係る真空処理装置の構成を示した図である。また、本実施例では、真空処理室でアッシング処理を行う例で説明する。
【００１２】
真空処理装置は、アッシング処理を行う複数のアッシングユニット１と、真空中でアッシングユニット１へのウェハ８の搬送等を行う第一の搬送ロボット２−２を備える真空搬送室２−１と、真空搬送室２−１に接続された第一の冷却機構であるクーリングユニット３と、ウェハ８を搬入出するために大気雰囲気もしくは真空雰囲気に切り替え可能なロック室４と、ロック室４からウェハを搬入出させるための第二の搬送ロボット５−２を備えた大気搬送ユニット５−１と、大気搬送ユニット５−１に連結され、第二の冷却機構であるクーリングステーション６と、大気搬送ユニット５−１内にウェハ８が収納されるカセット７が設置されるカセット台（図示せず）とから構成されている。
【００１３】
アッシングユニット１にて約３００℃の高温でアッシング処理されたウェハ８は、第一の搬送ロボット２−２により、第一の冷却機構であるクーリングユニット３で約１００℃に冷却される。約１００℃とは９０℃から１１０℃の温度のことである。また、クーリングユニット３での冷却温度は、大気に晒された際、ウェハ８表面に大気中の水分が付着することを抑制し、かつ約３００℃に加熱されたウェハ８をカセット７に戻せる温度に冷却するための時間が長時間化することにより、アッシングユニット１の処理効率が低下することを避けるために約１００℃に設定した。約１００℃まで冷却されたウェハ８は、第一の搬送ロボット２−２にてクーリングユニット３からロック室４へ搬送され、大気雰囲気にパージされた後、第二の搬送ロボット５−２にて、クーリングステーション６へと搬送される。
【００１４】
クーリングステーション６内には、搬送されたウェハ８を収納し、冷却するためのスロット９が複数設けられている。各スロット９内には、冷媒が循環され、所望の温度に温調できる試料台であるステージ１５がそれぞれ設けられている。第二の搬送ロボット５−２により搬送されたウェハ８はウェハ８が収納されていないスロット９内に収納され、ステージ１５上で１０〜７０秒間の近接保持の状態にすることにより、３０℃または常温（２５℃）までウェハ８が冷却される。なお、冷却温度の３０℃または常温（２５℃）は、カセット７内にある処理前ウェハ８とほぼ同等の温度であり、カセット７内を処理前ウェハ８と処理後ウェハ８が混在した状態でも常に未処理のカセット７と同一環境となるようにするための温度である。また、近接保持とはウェハ８裏面とステージが接触しないように間隔を設けた状態であり、本実施例では真空吸着パッド１８を設置することにより、近接保持を行った。近接保持を行うことにより、ウェハ８端面や裏面への傷を抑制できるため、ウェハ８割れを抑制できる。また、ウェハ８端面や裏面への異物及び汚染防止も可能となる。
【００１５】
第二の冷却機構であるクーリングステーション６のウェハ８の搬入出口には、パージポスト１１が設けられ、クーリングステーション６での冷却処理開始と共にパージポスト１１からクリーンドライエアー１０が各スロット９内へ吹き付けられ、パージポスト１１の反対側でクーリングステーションの奥の下部に設けられた排気口１２へと排気される。冷却処理開始は、ロット処理が開始される時のことであるが、ロット処理開始に限定されるものではなく、ステージ１５にウェハ８が搬入された時や、アッシング処理が終了したウェハ８がロック室４に搬入された時でも良い。また、ロット処理とは、少なくとも１つのカセット７に収納されたウェハ８の全てあるいは予め処理が指定された枚数の処理を行うことである。
【００１６】
その後、クーリングステーション６から大気搬送ユニット５−１内の第二の搬送ロボット５−２にて３０℃または常温（２５℃）まで冷却されたウェハ８が取り出され、カセット７へと収納され、ウェハ８の処理が完了する。上記の処理をカセット７内に予め収納されたウェハ８の全てのアッシング処理が終了するまで繰り返す。尚、上述した真空処理装置での冷却処理は、制御部３０によって制御されている。
【００１７】
上述した真空処理装置のような高温に加熱されたウェハ８を真空側と大気側での２段階の冷却により、アッシングユニット１でのアッシング処理効率を低下させることなく、急激な温度変化によるウェハ８への熱応力の集中を抑制でき、ウェハ８から持ち込まれる熱によるカセット７からの脱ガスによる汚染やカセット７の熱変形を防止できる。このため、効率的なアッシング処理と効率的な冷却処理を両立できる。
【００１８】
図２，図３を用いてクーリングステーション６の構成を説明する。図２はクリーンステーション６を側面から見た断面図であり、図３はクーリングステーション６を正面から見た断面図である。クーリングステーション６は、高温で処理されたウェハを冷却するためのステージが設けられたスロット９と、ウェハから放出されるガスの除去、及び大気搬送ユニット５−１内とカセット７内へのウェハ８表面から放出される反応性の高いガスの流入防止のためのクリーンドライエアー１０を噴出させるガス吹き付け管であるパージポスト１１と、パージポスト１１から噴出されるクリーンドライエアー１０を排気させるための排気口１２とから構成される。なお、クリーンドライエアー１０以外に窒素ガス，アルゴンガス，ヘリウムガス等の不活性ガスを噴出させても良い。
【００１９】
クーリングステーション６内に設置されるスロット９の数は、アッシングユニット１の数と同等数以上設け、アッシング処理効率及び第一の冷却機構であるクーリングユニットの冷却処理効率を低下させないような数となっている。また、それぞれのアッシングユニット１に対するスロットをそれぞれ割り当て、固定することを可能としたため、アッシングユニット１でアッシング処理され、汚染されたウェハ８が予め割り当てられたスロット以外には収納されないようにすることができる。このため、クロスコンタミネーション（
相互汚染）の防止が可能となった。本実施例では、アッシングユニット１が２つに対し、スロット９を４スロットとし、クーリングステーション６はスロット９を縦方向に重ねた構造とした。
【００２０】
なお、各スロット９はそれぞれカバー１３により、スロット９毎に仕切られている。このカバー１３は、スロット９内でパージポスト１１から吹き付けられたクリーンドライエアー１０がスロット９内に滞留しないように、ウェハ８が搬入される正面側が開口した構造となっている。このような構造により、スロット９は、空間的に他のウェハ８とは隔絶（Isolation）されている。このため、上述のクリーンドライエアー１０、もしくは窒素ガス，アルゴンガス，ヘリウムガス等の不活性ガスの噴出により、ウェハ８表面から発生したガス成分が他のウェハ８へ付着しないように大気搬送ユニット５−１の外へ排出することができる。
【００２１】
また、ウェハ８の受渡し回数が増えると、大気搬送ユニット５−１の第二の搬送ロボット５−２に対するウェハ８の保持位置が経時的にずれて、ウェハ８をカセット７に収納する際に、カセット７のウェハ８の搬入出口やカセット７内のスロットと接触して、異物を発生させ、ウェハ８に異物を付着させ、極端な場合はウェハ８が割れたり、チッピングしたりする可能性がある。このため、第二の搬送ロボット５−２でクーリングステーション６からウェハ８を取り出した直後にウェハ８の位置を検出して、安全にカセット７にウェハ８を収納できるかの判定をするためのセンサーを以下のように設けた。
【００２２】
図２，図３に示すように、クーリングステーション６のウェハ８の搬入出口には、ウェハ８の位置をモニタするために、上側の左右の位置に投光センサー１４−１，下側の左右の位置に受光センサー１４−２をそれぞれ２個ずつ設置し、受光センサー１４−２が遮光されることで、ウェハ８の位置を検出し、ウェハ８の位置をモニタすることにより、ウェハ８割れなどの異常を防止するようにした。また、ウェハ８の搬入出時にウェハ８のずれが発生した場合は、冷却処理を即座に停止でき、ウェハ８の割れやカセット７等へのウェハ８の接触を回避，防止することができる。また、ウェハ８の搬入出時にウェハ８のずれが発生した場合は、ウェハ８を収納するための第二の搬送ロボット５−２の動作を補正したり、アライメント機構（図示せず）でウェハ８の位置ずれを補正して対処できる。
【００２３】
図４を用いてウェハ８が近接保持により載置され、ウェハ８を冷却するステージ１５について説明する。
【００２４】
ステージ１５は、大気搬送ユニット５−１内に設置された第二の搬送ロボット５−２のウェハ８を保持する保持部（図示せず）の形状と同じ形状に切り抜かれ、ステージ１５内部にはウェハ８を冷却するための冷却液流路１６が図４に示すように形成されており、冷却液流路１６に冷却水１７、例えば常温の水が循環することにより、所望の温度に冷却される。なお、冷却液流路１６に流す冷媒は、温調器（図示せず）により温調された冷媒を用いても良い。温調器の冷媒を用いた場合は、冷媒の温度を任意に設定できるために、常温の水より高速の冷却が可能となる。
【００２５】
またステージ１５上でのウェハ８の冷却時間は、クーリングステーション６の冷却処理用のレシピ（冷却処理条件）のパラメータとして、任意の時間を入力できる。ステージ１５の形状を第二の搬送ロボット５−２のウェハ８の保持部と同じ形状にすることで、従来から多用されているプッシャー機構によるウェハ８の受け渡し動作を排除でき、第二の搬送ロボット５−２から直接ステージ１５へのウェハ８の受け渡しが可能となる。これにより、真空処理装置のコスト削減やスループットの向上にも寄与できる。
【００２６】
また、ステージ１５へウェハ８を載置する際、従来技術ではガイドなどを設けることにより、ウェハ８ずれを回避してきたが、近年、ガイドなどへウェハ８の外周部が接触することにより、ウェハ８の外周部からの異物発生が問題となっているため、本実施例ではウェハ８の外周部とウェハ８を保持するための保持部との接触を減らすために、ウェハ８を保持するためのガイドなどを排除したステージ構造を採用した。
【００２７】
このため、パージポスト１１から噴出されるクリーンドライエアー１０の設定流量が調整不足であった場合、ステージ１５内に搬送されたウェハ８が所定の載置位置からずれる場合がある。このウェハ８のずれを防止するために、ステージ１５の表面でウェハ８の載置位置には、ウェハ８を吸着するための真空吸着パッド１８を設置した。
【００２８】
試料載置部である真空吸着パッド１８は、例えば、フッ素ゴム，テフロン（登録商標），ポリイミド樹脂等の樹脂系材料からなり、図４に示すようにステージ１５のウェハ８の載置位置の３箇所に０.５mmの高さで設置されている。上記の真空吸着パッド１８を用いた真空吸着により、パージポスト１１から噴き出されたクリーンドライエアー１０の流量の影響を考えなくても、ウェハ８のずれを防止することができる。また、ウェハ８裏面とステージ１５との接触面積を大幅に減らすことができるため、ウェハ８裏面への異物付着や汚染を防止することができる。また、上述の真空吸着は、手動操作での吸着のＯＮとＯＦＦの切り替えが可能な構造とした。
【００２９】
図５にパージポスト１１の設置場所および図６にパージポスト１１の形状について示す。
【００３０】
パージポスト１１は、図４に示すようにクーリングステーション６へのウェハ８の搬入出口の左右で、第二の搬送ロボット５−２によるウェハ８の搬入出動作に干渉しない位置に設置されている。また、スロット９に対し、垂直に設置されている。
【００３１】
次にパージポスト１１の形状について説明する。パージポスト１１は中空の円筒形状からなり、スロット９の４段分の高さと同じ長さであり、クリーンドライエアー１０または窒素ガス，アルゴンガス，ヘリウムガス等の不活性ガスを噴出するための噴出口１９が垂直方向を長手方向とすると長手方向と周方向にそれぞれ一様に設けられている。噴出口１９の配置は、前述の配置に限定されるものでなく、長手方向には、ステージ１５に対向した位置近傍に、周方向は、スロット９に対面する位置に設置されても良い。また、スロット９の高さは、４段分の高さに限定されるものではなく、スロットの段数に応じた高さである。また、スロット９の段数は真空処理室（本実施例ではアッシングユニット１）の数と同数またはそれ以上である。
【００３２】
噴出口１９からクリーンドライエアー１０または窒素ガス，アルゴンガス，ヘリウムガス等の不活性ガスを各スロット９に向けて吹き付け（パージを行い）、ウェハ８から放出
されるガスをスロット９内に滞留させることなく、クーリングステーション６のウェハ８の搬入出口の反対側で、底面に設けられた排気口１２へと押し出すことにより、ウェハ８の表面上に付着していたガスを排除でき、大気搬送ユニット５−１内またはカセット７内へのウェハ８表面からの放出ガスの流入を回避，防止できる。
【００３３】
また、パージポスト１１からクリーンドライエアー１０、もしくは窒素ガス，アルゴンガス，ヘリウムガス等の不活性ガスを噴出させることにより、ウェハ８の冷却効果を高め、かつ、パージポスト１１から排気口１２へ積極的にクリーンドライエアー１０もしくは不活性ガスを排気処理することにより、ウェハ８から放出されるガスを排除し、大気搬送ユニット５−１へのガスの逆流、およびクーリングステーション６のスロット９内に他のスロット９のウェハ８からの脱ガス流入を抑制することで、冷却処理後のウェハ８への影響を防止することができる。また、クーリングステーション６で、ウェハ８からの脱ガスが発生しない温度まで冷却してから、ウェハ８をカセット７に戻すので、同じウェハ８のカセット７内のアッシング処理前のウェハ８への微小異物付着を抑制することができる。
【００３４】
図７に本願発明である真空処理装置を用い、ウェハ８の温度と冷却時間の相関関係について検証した結果を示す。
【００３５】
アッシングユニット１において、シリコンのウェハ８を用い、アッシングステージ温度３００℃で酸素ガスによる放電を６０秒間実施した後、クーリングユニット３にて約１００℃まで冷却させ、クーリングステーション６内のステージ１５へと搬送し、ウェハ８をステージ１５表面へ接触させた場合と近接保持させた場合と近接保持した状態でクリーンドライエアー１０を吹き付けた場合について、シリコンのウェハ８の冷却時間とウェハ８温度の相関関係を検証した。
【００３６】
クーリングステーション６での冷却評価条件はステージ１５の温度は２５℃設定（常温
）とし、ステージ１５での冷却時間は７０秒とした。なお、ウェハ８をステージ１５表面に接触させた冷却評価については真空吸着パッド１８を取り外した状態でシリコンのウェハ８の裏面がステージ１５の全体と接触するようにして冷却評価を実施した。
【００３７】
その結果、図７に示すように、ウェハ８をステージ１５に接触させた場合（２０）に比べ、近接保持させた場合（２１）では冷却時間が長くなっている。また、近接保持させた状態でクリーンドライエアー１０を吹き付けた場合（２２）では、近接保持した場合（２１）よりも冷却時間を改善でき、ウェハ８をステージ１５に接触させた結果（２０）へと近づけることができた。また、目視にてウェハ８裏面への傷を確認したが、ウェハ８裏面への傷も無いことが確認できた。この結果は、クリーンドライエアー１０を吹き付けることにより、高温のウェハから発生するガスが排出され、クリーンドライエアー１０の吹き付けによりウェハ８が冷却されたことによる。この検証結果により、本実施例の近接保持とクリーンドライエアー１０によるパージによって、冷却性能とウェハ裏面への傷抑制が両立できることを実証できた。
【００３８】
次に、上記のアッシングユニット１を用い、ウェハ８の温度によって、ウェハ８表面から放出されるガス濃度を測定した結果について説明する。
【００３９】
レジストのウェハ８を使用し、アッシングユニット１にてアッシングステージ温度３００℃で酸素ガスによる放電を６０秒間実施した後、クーリングユニット３にて約１００℃まで冷却し、カセット７内へ収納した場合と上記のようにクーリングユニットで約１００℃まで冷却し、クーリングステーション６を使用して３０℃以下まで冷却してカセット７内に収容した場合とのそれぞれでのカセット７内におけるレジストのウェハ８表面から放出されるガス濃度について測定を実施した。
【００４０】
尚、上記の測定におけるクーリングステーション６での冷却条件の設定は、ステージ１５の温度を２５℃（常温）、ステージ１５とウェハ８は近接保持で、冷却時間は７０秒とし、パージポスト１１からクリーンドライエアー１０をウェハ８へ吹き付けた。
【００４１】
測定の結果、図８に示すように、クーリングステーション６を使用せず、そのままカセット７内へレジストのウェハ８を収納した場合（２３）では、レジストのウェハ８表面から放出されるガス濃度は高い結果となった。これに対し、クーリングステーション６内にて３０℃付近まで十分に冷却を実施した場合（２４）ではレジストのウェハ８表面から放出されるガス濃度は低い結果となった。
【００４２】
この結果から、クーリングユニット３とクーリングステーション６を使用し、段階的にウェハ８の温度を冷却することにより、ウェハ８表面からの放出ガスやカセット７からの有機系ガスの脱ガスを抑制できる。
【００４３】
次に、カセット７内でのアッシング処理前のウェハ８への５０ｎｍ以下の異物付着について確認を実施した。異物評価の方法は、同一カセット７内の１から２４段目にアッシングの連続処理を行うためのレジストのウェハ８を設置し、２５段目に異物測定用シリコンのウェハ８を設置した。
【００４４】
上述のガス濃度比較実験と同様に、１から２４段目のレジストのウェハ８をアッシングユニット１において、アッシングステージ温度３００℃で酸素ガスによる放電を６０秒間実施し、クーリングユニット３で約１００℃まで冷却した後、カセット７へ約１００℃のまま収納する場合とクーリングステーション６にて３０℃以下まで冷却し、カセット７へ収納する場合の２条件にて実施し、カセット７内で一定時間放置した後、２５段目の異物測定用シリコンのウェハ８の異物増加数を確認した。
【００４５】
その結果、クーリングステーション６で冷却を実施しない場合では、５０ｎｍ以下の異物増加数３７８２個と多く、これに対し、クーリングステーション６で冷却を実施した場合は、５０ｎｍ以下の異物増加数１０６１個と約３分の１まで異物を低減できた。
【００４６】
この結果から、クーリングユニット３とクーリングステーション６を使用し、段階的にウェハ８の温度を冷却することにより、ウェハ８への異物付着を低減することができた。
【００４７】
なお、本実施例では、真空処理室での処理は、アッシング処理の場合で説明したが、本実施例は、プラズマエッチング，ＣＶＤ、上記以外の高熱処理においても有効であり、本実施例と同様な効果が得られる。
【００４８】
［実施例２］
次に、本発明の第２の実施の形態に係る真空処理装置を説明する。
【００４９】
第２の実施の形態に係る真空処理装置の構成は、第１の実施の形態に係る真空処理装置の構成と共通する構成を使用しているため、同様の構成の部分については、説明を省略し、同じ符号を使用する。
【００５０】
実施例１では、クーリングユニット３とクーリングステーション６の両方を使用し、段階的にウェハ８の温度を冷却する実施例であったが、本実施例では、クーリングステーション６単独で冷却することを特徴とする。
【００５１】
図９は、本実施例の真空処理装置の構成を示した図である。また、本実施例では、真空処理室でアッシング処理を行う例で説明する。
【００５２】
真空処理装置は、アッシング処理を行う複数のアッシングユニット１と、真空中でアッシングユニット１へのウェハ８の搬送等を行う第一の搬送ロボット２−２を備える真空搬送室２−１と、ウェハ８を搬入出するために大気雰囲気もしくは真空雰囲気に切り替え可能なロック室４と、ロック室４からウェハを搬入出させるための第二の搬送ロボット５−２を備えた大気搬送ユニット５−１と、大気搬送ユニット５−１に連結され、冷却部であるクーリングステーション６と、大気搬送ユニット５−１内にウェハ８が収納されるカセット７が設置されるカセット台（図示せず）とから構成されている。
【００５３】
アッシングユニット１にて約３００℃の高温でアッシング処理されたウェハ８は、第一の搬送ロボット２−２により、ロック室４へ搬送され、大気雰囲気にパージされた後、第二の搬送ロボット５−２にて、クーリングステーション６へと搬送される。
【００５４】
クーリングステーション６内には、搬送されたウェハ８を収納し、冷却するためのスロット９が複数設けられている。各スロット９内には、冷媒が循環され、所望の温度に保持できるステージ１５がそれぞれ設けられている。第二の搬送ロボット５−２により搬送されたウェハ８はウェハ８が収納されていないスロット９内に収納され、ステージ１５上で５０〜２００秒間の近接保持の状態にすることにより、３０℃または常温（２５℃）までウェハ８が冷却される。なお、冷却温度の３０℃または常温（２５℃）は、カセット７内にある処理前ウェハ８とほぼ同等の温度であり、カセット７内を処理前ウェハ８と処理後ウェハ８が混在した状態でも常に未処理のカセット７と同一環境となるようにするための温度である。また、近接保持とはウェハ８裏面とステージが接触しないように間隔を設けた状態であり、本実施例では真空吸着パッド１８を設置することにより、近接保持を行った。近接保持を行うことにより、ウェハ８端面や裏面への傷を抑制できるため、ウェハ８割れを抑制できる。また、ウェハ８端面や裏面への異物及び汚染防止も可能となる。
【００５５】
冷却部であるクーリングステーション６のウェハ８の搬入出口には、パージポスト１１が設けられ、クーリングステーション６での冷却処理開始と共にパージポスト１１からクリーンドライエアー１０が各スロット９内へ吹き付けられ、パージポスト１１の反対側でクーリングステーションの奥の下部に設けられた排気口１２へと排気される。冷却処理開始は、ロット処理が開始される時のことであるが、ロット処理開始に限定されるものではなく、ステージ１５にウェハ８が搬入された時や、アッシング処理が終了したウェハ８がロック室４に搬入された時でも良い。また、ロット処理とは、少なくとも１つのカセット７に収納されたウェハ８の全てあるいは予め処理が指定された枚数の処理を行うことである。
【００５６】
その後、クーリングステーション６から大気搬送ユニット５−１内の第二の搬送ロボット５−２にて３０℃または常温（２５℃）まで冷却されたウェハ８が取り出され、カセット７へと収納され、ウェハ８の処理が完了する。上記の処理をカセット７内に予め収納されたウェハ８の全てのアッシング処理が終了するまで繰り返す。尚、上述した真空処理装置での冷却処理は、制御部３１によって制御されている。
【００５７】
上述した真空処理装置のように高温に加熱されたウェハ８をクーリングステーション６で３０℃または常温（２５℃）まで冷却した後にカセット７にウェハ８を収納するため、ウェハ８から持ち込まれる熱によるカセット７からの脱ガスによる汚染やカセット７の熱変形を防止できる。このため、効率的なアッシング処理と効率的な冷却処理を両立できる。また、ロック室４に冷却手段（図示せず）を設ければ、ロック室４とクーリングステーション６での２段階の冷却が可能となる。このため、クーリングステーション６のステージ１５上での１０〜７０秒間の近接保持で、３０℃または常温（２５℃）までウェハ８を冷却することができるため、アッシングユニット１でのアッシング処理効率を低下させることなく、急激な温度変化によるウェハ８への熱応力の集中を抑制できる。また、本実施例のスロット９の段数は真空処理室（本実施例ではアッシングユニット１）の数と同数またはそれ以上であるが、さらにクーリングステーション６の冷却処理効率向上を図るため、スロット９の段数をカセット７に収納されるウェハ８の枚数と同数または、それ以上にしても良い。
【００５８】
また、本実施例では、真空処理室がアッシング処理の例であったが、真空処理室がプラズマエッチング処理の場合、高温処理されてもウェハの温度は３００℃まで上昇することはないため、アッシング処理時より、さらに冷却効果が望める。また、本実施例では、３００℃のアッシング処理の例を説明したが、アッシング処理温度が３００℃より低くければ低いほど、本実施例の効果は大きくなる。
【００５９】
なお、本実施例では、真空処理室での処理は、アッシング処理の場合で説明したが、本実施例は、プラズマエッチング，ＣＶＤ、上記以外の高熱処理においても有効であり、本実施例と同様な効果が得られる。また、本実施例の真空処理装置は、クーリングユニット３を備えていない真空処理装置のため、実施例１の真空処理装置より真空搬送室２−１に接続できる真空処理室を増やすことが可能である。このため、本実施例の真空処理装置は、実施例１の真空処理装置より、真空処理装置１台あたりのアッシング，プラズマエッチング，ＣＶＤ等の高熱処理の効率を向上させることが可能となる。
【００６０】
また、クーリングステーション６は、クーリングステーション６へのウェハ搬送手段とウェハを収納するカセットを載置するカセット載置手段を備えれば、他の処理装置での高温処理されたウェハを冷却するために、他の処理装置に本発明のクーリングステーション６を適用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１ アッシングユニット
２−１ 真空搬送室
２−２ 第一の搬送ロボット
３ クーリングユニット
４ ロック室
５−１ 大気搬送ユニット
５−２ 第二の搬送ロボット
６ クーリングステーション
７ カセット
８ ウェハ
９ スロット
１０ クリーンドライエアー
１１ パージポスト
１２ 排気口
１３ カバー
１４−１ 投光センサー
１４−２ 受光センサー
１５ ステージ
１６ 冷却液流路
１７ 冷却水
１８ 真空吸着パッド
１９ 噴出口
３０，３１ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空処理室とカセットとの間で、被処理基板（以下、ウェハ及び基板状の試料等を含んで、単に「ウェハ」という。）を搬送する真空処理装置に関するものである。特に、真空処理室で処理された高温のウェハをクーリングステーションにて冷却した後に、カセットへ戻す真空処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスを製造する工程の中には、高温で処理を必要とする成膜工程，アッシング工程などがある。これらの工程では、高温（約１００℃〜８００℃）で処理されたウェハを搬送しなければならない。このため、急激な温度変化による熱応力の集中でウェハ端面やウェハ裏面への傷により、ウェハ割れが発生したり、ウェハを収容するカセットがウェハにより持ち込まれた熱で過度に加熱されてしまい、カセットから有機系の脱ガスが発生し、ウェハへ脱ガスが付着したり、極端な場合はカセットを熱変形させてしまう問題がある。
【０００３】
また、処理後のウェハは通常、処理前のウェハと同じカセットの収納部であるスロットへ収納される。収納されたウェハの温度、およびウェハへの付着物によっては、ウェハ表面から反応性の高いガスが放出される。この放出されたガスが、同じカセット内部に収納されている処理前のウェハへ付着することで、表面反応や気相反応等による微小異物としてウェハ表面やウェハ裏面へ付着し、異物やパターン欠陥を発生させたり、ガスレベルでの付着でも、汚染物質であれば電気的な歩留まり低下を発生させる要因になることがあり、問題となっている。これらの問題を解決するために、高温で処理されたウェハを複数支持可能な搬送ロボットに載置したまま、冷却機構内部へ搬送し、脱ガス処理および冷却を行うことが特許文献１に開示されている。また、特許文献２には、処理前ウェハと処理後ウェハを別々のカセットに分けて収納することで処理前ウェハへの異物を抑制すること、特許文献３では、カセットの出入り口に設けたガス噴射管から処理後のウェハに不活性ガスを吹き付け、ガス置換することにより、異物付着や自然酸化膜の形成を防止することが開示されている。また、特許文献４には、高温ウェハをクローズ型カセットが熱変形しない温度まで、予備真空室での真空中と大気中の２段階で冷却することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２８０３７０号公報
【特許文献２】特開２００７−９５８５６号公報
【特許文献３】特開２００９−８８４３７号公報
【特許文献４】特開平１１−１０２９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、真空処理室を有する真空処理装置において、上述の先行技術を適用して真空側で、高温ウェハをカセットが熱変形しない温度まで冷却してカセットに戻す場合、冷却に時間がかかり、処理済ウェハの搬送を遅延させるため、真空処理装置の処理効率を低下させる。また、近年、半導体デバイスの更なる微細化のため、半導体デバイスに対する、異物や金属汚染などの要求値もさらに厳しくなり、５０ｎｍ以下の微小な異物の低減が必須となり、同時に処理前後のウェハへの微小異物付着やガス汚染の低減，抑制，回避も重要となってきている。これらの問題点は、真空中と大気中の２段階で冷却する真空処理装置と、主に大気中で冷却する真空処理装置のどちらでも共通の課題である。
【０００６】
本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたもので、真空処理室において高温で処理されたウェハを微小異物や汚染が問題にならない温度まで効率良く冷却できる真空処理装置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】
【０００７】
本発明は、複数の試料が収納されたカセットが設置されるカセット台と、前記試料を搬送する大気搬送室と、前記大気搬送室から搬送された前記試料を収納し大気雰囲気もしくは真空雰囲気に切り替え可能なロック室と、前記ロックに連結された真空搬送室と、前記真空搬送室を介して搬送された前記試料を処理する真空処理室とを備える真空処理装置において、前記大気搬送室に配置され、少なくとも１つの前記真空処理室で処理された高温の前記試料を冷却する冷却部とを備え、前記冷却部は、前記高温の試料を載置し、冷却液流路が設けられた試料台と、前記試料が搬入出される搬入口側に配置され、前記試料台に向かってガスを吹き付けるガス吹き付け管と、前記試料台を境に前記搬入口の反対側に配置され、前記ガス吹き付け管から吹き付けられたガスを排気する排気口とを具備することを特徴とする真空処理装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の構成により、真空処理室において高温で処理されたウェハを効率良く冷却できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１に係る真空処理装置構成を示した図である。
【図２】クーリングステーション６を側面から見た断面図である。
【図３】クーリングステーション６を正面から見た断面図である。
【図４】ステージ１５の構成を説明する図である。
【図５】パージポスト１１の設置場所を説明する図である。
【図６】パージポスト１１の形状を説明する図である。
【図７】ウェハ８の温度とウェハ８の冷却時間の相関関係の図である。
【図８】ウェハ８表面からの放出ガス濃度測定の図である。
【図９】本発明の実施例２に係る真空処理装置構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［実施例１］
以下、本発明の第１の実施の形態について図１〜図８を用いて説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施例１に係る真空処理装置の構成を示した図である。また、本実施例では、真空処理室でアッシング処理を行う例で説明する。
【００１２】
真空処理装置は、アッシング処理を行う複数のアッシングユニット１と、真空中でアッシングユニット１へのウェハ８の搬送等を行う第一の搬送ロボット２−２を備える真空搬送室２−１と、真空搬送室２−１に接続された第一の冷却機構であるクーリングユニット３と、ウェハ８を搬入出するために大気雰囲気もしくは真空雰囲気に切り替え可能なロック室４と、ロック室４からウェハを搬入出させるための第二の搬送ロボット５−２を備えた大気搬送ユニット５−１と、大気搬送ユニット５−１に連結され、第二の冷却機構であるクーリングステーション６と、大気搬送ユニット５−１内にウェハ８が収納されるカセット７が設置されるカセット台（図示せず）とから構成されている。
【００１３】
アッシングユニット１にて約３００℃の高温でアッシング処理されたウェハ８は、第一の搬送ロボット２−２により、第一の冷却機構であるクーリングユニット３で約１００℃に冷却される。約１００℃とは９０℃から１１０℃の温度のことである。また、クーリングユニット３での冷却温度は、大気に晒された際、ウェハ８表面に大気中の水分が付着することを抑制し、かつ約３００℃に加熱されたウェハ８をカセット７に戻せる温度に冷却するための時間が長時間化することにより、アッシングユニット１の処理効率が低下することを避けるために約１００℃に設定した。約１００℃まで冷却されたウェハ８は、第一の搬送ロボット２−２にてクーリングユニット３からロック室４へ搬送され、大気雰囲気にパージされた後、第二の搬送ロボット５−２にて、クーリングステーション６へと搬送される。
【００１４】
クーリングステーション６内には、搬送されたウェハ８を収納し、冷却するためのスロット９が複数設けられている。各スロット９内には、冷媒が循環され、所望の温度に温調できる試料台であるステージ１５がそれぞれ設けられている。第二の搬送ロボット５−２により搬送されたウェハ８はウェハ８が収納されていないスロット９内に収納され、ステージ１５上で１０〜７０秒間の近接保持の状態にすることにより、３０℃または常温（２５℃）までウェハ８が冷却される。なお、冷却温度の３０℃または常温（２５℃）は、カセット７内にある処理前ウェハ８とほぼ同等の温度であり、カセット７内を処理前ウェハ８と処理後ウェハ８が混在した状態でも常に未処理のカセット７と同一環境となるようにするための温度である。また、近接保持とはウェハ８裏面とステージが接触しないように間隔を設けた状態であり、本実施例では真空吸着パッド１８を設置することにより、近接保持を行った。近接保持を行うことにより、ウェハ８端面や裏面への傷を抑制できるため、ウェハ８割れを抑制できる。また、ウェハ８端面や裏面への異物及び汚染防止も可能となる。
【００１５】
第二の冷却機構であるクーリングステーション６のウェハ８の搬入出口には、パージポスト１１が設けられ、クーリングステーション６での冷却処理開始と共にパージポスト１１からクリーンドライエアー１０が各スロット９内へ吹き付けられ、パージポスト１１の反対側でクーリングステーションの奥の下部に設けられた排気口１２へと排気される。冷却処理開始は、ロット処理が開始される時のことであるが、ロット処理開始に限定されるものではなく、ステージ１５にウェハ８が搬入された時や、アッシング処理が終了したウェハ８がロック室４に搬入された時でも良い。また、ロット処理とは、少なくとも１つのカセット７に収納されたウェハ８の全てあるいは予め処理が指定された枚数の処理を行うことである。
【００１６】
その後、クーリングステーション６から大気搬送ユニット５−１内の第二の搬送ロボット５−２にて３０℃または常温（２５℃）まで冷却されたウェハ８が取り出され、カセット７へと収納され、ウェハ８の処理が完了する。上記の処理をカセット７内に予め収納されたウェハ８の全てのアッシング処理が終了するまで繰り返す。尚、上述した真空処理装置での冷却処理は、制御部３０によって制御されている。
【００１７】
上述した真空処理装置のような高温に加熱されたウェハ８を真空側と大気側での２段階の冷却により、アッシングユニット１でのアッシング処理効率を低下させることなく、急激な温度変化によるウェハ８への熱応力の集中を抑制でき、ウェハ８から持ち込まれる熱によるカセット７からの脱ガスによる汚染やカセット７の熱変形を防止できる。このため、効率的なアッシング処理と効率的な冷却処理を両立できる。
【００１８】
図２，図３を用いてクーリングステーション６の構成を説明する。図２はクリーンステーション６を側面から見た断面図であり、図３はクーリングステーション６を正面から見た断面図である。クーリングステーション６は、高温で処理されたウェハを冷却するためのステージが設けられたスロット９と、ウェハから放出されるガスの除去、及び大気搬送ユニット５−１内とカセット７内へのウェハ８表面から放出される反応性の高いガスの流入防止のためのクリーンドライエアー１０を噴出させるガス吹き付け管であるパージポスト１１と、パージポスト１１から噴出されるクリーンドライエアー１０を排気させるための排気口１２とから構成される。なお、クリーンドライエアー１０以外に窒素ガス，アルゴンガス，ヘリウムガス等の不活性ガスを噴出させても良い。
【００１９】
クーリングステーション６内に設置されるスロット９の数は、アッシングユニット１の数と同等数以上設け、アッシング処理効率及び第一の冷却機構であるクーリングユニットの冷却処理効率を低下させないような数となっている。また、それぞれのアッシングユニット１に対するスロットをそれぞれ割り当て、固定することを可能としたため、アッシングユニット１でアッシング処理され、汚染されたウェハ８が予め割り当てられたスロット以外には収納されないようにすることができる。このため、クロスコンタミネーション（
相互汚染）の防止が可能となった。本実施例では、アッシングユニット１が２つに対し、スロット９を４スロットとし、クーリングステーション６はスロット９を縦方向に重ねた構造とした。
【００２０】
なお、各スロット９はそれぞれカバー１３により、スロット９毎に仕切られている。このカバー１３は、スロット９内でパージポスト１１から吹き付けられたクリーンドライエアー１０がスロット９内に滞留しないように、ウェハ８が搬入される正面側が開口した構造となっている。このような構造により、スロット９は、空間的に他のウェハ８とは隔絶（Isolation）されている。このため、上述のクリーンドライエアー１０、もしくは窒素ガス，アルゴンガス，ヘリウムガス等の不活性ガスの噴出により、ウェハ８表面から発生したガス成分が他のウェハ８へ付着しないように大気搬送ユニット５−１の外へ排出することができる。
【００２１】
また、ウェハ８の受渡し回数が増えると、大気搬送ユニット５−１の第二の搬送ロボット５−２に対するウェハ８の保持位置が経時的にずれて、ウェハ８をカセット７に収納する際に、カセット７のウェハ８の搬入出口やカセット７内のスロットと接触して、異物を発生させ、ウェハ８に異物を付着させ、極端な場合はウェハ８が割れたり、チッピングしたりする可能性がある。このため、第二の搬送ロボット５−２でクーリングステーション６からウェハ８を取り出した直後にウェハ８の位置を検出して、安全にカセット７にウェハ８を収納できるかの判定をするためのセンサーを以下のように設けた。
【００２２】
図２，図３に示すように、クーリングステーション６のウェハ８の搬入出口には、ウェハ８の位置をモニタするために、上側の左右の位置に投光センサー１４−１，下側の左右の位置に受光センサー１４−２をそれぞれ２個ずつ設置し、受光センサー１４−２が遮光されることで、ウェハ８の位置を検出し、ウェハ８の位置をモニタすることにより、ウェハ８割れなどの異常を防止するようにした。また、ウェハ８の搬入出時にウェハ８のずれが発生した場合は、冷却処理を即座に停止でき、ウェハ８の割れやカセット７等へのウェハ８の接触を回避，防止することができる。また、ウェハ８の搬入出時にウェハ８のずれが発生した場合は、ウェハ８を収納するための第二の搬送ロボット５−２の動作を補正したり、アライメント機構（図示せず）でウェハ８の位置ずれを補正して対処できる。
【００２３】
図４を用いてウェハ８が近接保持により載置され、ウェハ８を冷却するステージ１５について説明する。
【００２４】
ステージ１５は、大気搬送ユニット５−１内に設置された第二の搬送ロボット５−２のウェハ８を保持する保持部（図示せず）の形状と同じ形状に切り抜かれ、ステージ１５内部にはウェハ８を冷却するための冷却液流路１６が図４に示すように形成されており、冷却液流路１６に冷却水１７、例えば常温の水が循環することにより、所望の温度に冷却される。なお、冷却液流路１６に流す冷媒は、温調器（図示せず）により温調された冷媒を用いても良い。温調器の冷媒を用いた場合は、冷媒の温度を任意に設定できるために、常温の水より高速の冷却が可能となる。
【００２５】
またステージ１５上でのウェハ８の冷却時間は、クーリングステーション６の冷却処理用のレシピ（冷却処理条件）のパラメータとして、任意の時間を入力できる。ステージ１５の形状を第二の搬送ロボット５−２のウェハ８の保持部と同じ形状にすることで、従来から多用されているプッシャー機構によるウェハ８の受け渡し動作を排除でき、第二の搬送ロボット５−２から直接ステージ１５へのウェハ８の受け渡しが可能となる。これにより、真空処理装置のコスト削減やスループットの向上にも寄与できる。
【００２６】
また、ステージ１５へウェハ８を載置する際、従来技術ではガイドなどを設けることにより、ウェハ８ずれを回避してきたが、近年、ガイドなどへウェハ８の外周部が接触することにより、ウェハ８の外周部からの異物発生が問題となっているため、本実施例ではウェハ８の外周部とウェハ８を保持するための保持部との接触を減らすために、ウェハ８を保持するためのガイドなどを排除したステージ構造を採用した。
【００２７】
このため、パージポスト１１から噴出されるクリーンドライエアー１０の設定流量が調整不足であった場合、ステージ１５内に搬送されたウェハ８が所定の載置位置からずれる場合がある。このウェハ８のずれを防止するために、ステージ１５の表面でウェハ８の載置位置には、ウェハ８を吸着するための真空吸着パッド１８を設置した。
【００２８】
試料載置部である真空吸着パッド１８は、例えば、フッ素ゴム，テフロン（登録商標），ポリイミド樹脂等の樹脂系材料からなり、図４に示すようにステージ１５のウェハ８の載置位置の３箇所に０.５mmの高さで設置されている。上記の真空吸着パッド１８を用いた真空吸着により、パージポスト１１から噴き出されたクリーンドライエアー１０の流量の影響を考えなくても、ウェハ８のずれを防止することができる。また、ウェハ８裏面とステージ１５との接触面積を大幅に減らすことができるため、ウェハ８裏面への異物付着や汚染を防止することができる。また、上述の真空吸着は、手動操作での吸着のＯＮとＯＦＦの切り替えが可能な構造とした。
【００２９】
図５にパージポスト１１の設置場所および図６にパージポスト１１の形状について示す。
【００３０】
パージポスト１１は、図４に示すようにクーリングステーション６へのウェハ８の搬入出口の左右で、第二の搬送ロボット５−２によるウェハ８の搬入出動作に干渉しない位置に設置されている。また、スロット９に対し、垂直に設置されている。
【００３１】
次にパージポスト１１の形状について説明する。パージポスト１１は中空の円筒形状からなり、スロット９の４段分の高さと同じ長さであり、クリーンドライエアー１０または窒素ガス，アルゴンガス，ヘリウムガス等の不活性ガスを噴出するための噴出口１９が垂直方向を長手方向とすると長手方向と周方向にそれぞれ一様に設けられている。噴出口１９の配置は、前述の配置に限定されるものでなく、長手方向には、ステージ１５に対向した位置近傍に、周方向は、スロット９に対面する位置に設置されても良い。また、スロット９の高さは、４段分の高さに限定されるものではなく、スロットの段数に応じた高さである。また、スロット９の段数は真空処理室（本実施例ではアッシングユニット１）の数と同数またはそれ以上である。
【００３２】
噴出口１９からクリーンドライエアー１０または窒素ガス，アルゴンガス，ヘリウムガス等の不活性ガスを各スロット９に向けて吹き付け（パージを行い）、ウェハ８から放出
されるガスをスロット９内に滞留させることなく、クーリングステーション６のウェハ８の搬入出口の反対側で、底面に設けられた排気口１２へと押し出すことにより、ウェハ８の表面上に付着していたガスを排除でき、大気搬送ユニット５−１内またはカセット７内へのウェハ８表面からの放出ガスの流入を回避，防止できる。
【００３３】
また、パージポスト１１からクリーンドライエアー１０、もしくは窒素ガス，アルゴンガス，ヘリウムガス等の不活性ガスを噴出させることにより、ウェハ８の冷却効果を高め、かつ、パージポスト１１から排気口１２へ積極的にクリーンドライエアー１０もしくは不活性ガスを排気処理することにより、ウェハ８から放出されるガスを排除し、大気搬送ユニット５−１へのガスの逆流、およびクーリングステーション６のスロット９内に他のスロット９のウェハ８からの脱ガス流入を抑制することで、冷却処理後のウェハ８への影響を防止することができる。また、クーリングステーション６で、ウェハ８からの脱ガスが発生しない温度まで冷却してから、ウェハ８をカセット７に戻すので、同じウェハ８のカセット７内のアッシング処理前のウェハ８への微小異物付着を抑制することができる。
【００３４】
図７に本願発明である真空処理装置を用い、ウェハ８の温度と冷却時間の相関関係について検証した結果を示す。
【００３５】
アッシングユニット１において、シリコンのウェハ８を用い、アッシングステージ温度３００℃で酸素ガスによる放電を６０秒間実施した後、クーリングユニット３にて約１００℃まで冷却させ、クーリングステーション６内のステージ１５へと搬送し、ウェハ８をステージ１５表面へ接触させた場合と近接保持させた場合と近接保持した状態でクリーンドライエアー１０を吹き付けた場合について、シリコンのウェハ８の冷却時間とウェハ８温度の相関関係を検証した。
【００３６】
クーリングステーション６での冷却評価条件はステージ１５の温度は２５℃設定（常温
）とし、ステージ１５での冷却時間は７０秒とした。なお、ウェハ８をステージ１５表面に接触させた冷却評価については真空吸着パッド１８を取り外した状態でシリコンのウェハ８の裏面がステージ１５の全体と接触するようにして冷却評価を実施した。
【００３７】
その結果、図７に示すように、ウェハ８をステージ１５に接触させた場合（２０）に比べ、近接保持させた場合（２１）では冷却時間が長くなっている。また、近接保持させた状態でクリーンドライエアー１０を吹き付けた場合（２２）では、近接保持した場合（２１）よりも冷却時間を改善でき、ウェハ８をステージ１５に接触させた結果（２０）へと近づけることができた。また、目視にてウェハ８裏面への傷を確認したが、ウェハ８裏面への傷も無いことが確認できた。この結果は、クリーンドライエアー１０を吹き付けることにより、高温のウェハから発生するガスが排出され、クリーンドライエアー１０の吹き付けによりウェハ８が冷却されたことによる。この検証結果により、本実施例の近接保持とクリーンドライエアー１０によるパージによって、冷却性能とウェハ裏面への傷抑制が両立できることを実証できた。
【００３８】
次に、上記のアッシングユニット１を用い、ウェハ８の温度によって、ウェハ８表面から放出されるガス濃度を測定した結果について説明する。
【００３９】
レジストのウェハ８を使用し、アッシングユニット１にてアッシングステージ温度３００℃で酸素ガスによる放電を６０秒間実施した後、クーリングユニット３にて約１００℃まで冷却し、カセット７内へ収納した場合と上記のようにクーリングユニットで約１００℃まで冷却し、クーリングステーション６を使用して３０℃以下まで冷却してカセット７内に収容した場合とのそれぞれでのカセット７内におけるレジストのウェハ８表面から放出されるガス濃度について測定を実施した。
【００４０】
尚、上記の測定におけるクーリングステーション６での冷却条件の設定は、ステージ１５の温度を２５℃（常温）、ステージ１５とウェハ８は近接保持で、冷却時間は７０秒とし、パージポスト１１からクリーンドライエアー１０をウェハ８へ吹き付けた。
【００４１】
測定の結果、図８に示すように、クーリングステーション６を使用せず、そのままカセット７内へレジストのウェハ８を収納した場合（２３）では、レジストのウェハ８表面から放出されるガス濃度は高い結果となった。これに対し、クーリングステーション６内にて３０℃付近まで十分に冷却を実施した場合（２４）ではレジストのウェハ８表面から放出されるガス濃度は低い結果となった。
【００４２】
この結果から、クーリングユニット３とクーリングステーション６を使用し、段階的にウェハ８の温度を冷却することにより、ウェハ８表面からの放出ガスやカセット７からの有機系ガスの脱ガスを抑制できる。
【００４３】
次に、カセット７内でのアッシング処理前のウェハ８への５０ｎｍ以下の異物付着について確認を実施した。異物評価の方法は、同一カセット７内の１から２４段目にアッシングの連続処理を行うためのレジストのウェハ８を設置し、２５段目に異物測定用シリコンのウェハ８を設置した。
【００４４】
上述のガス濃度比較実験と同様に、１から２４段目のレジストのウェハ８をアッシングユニット１において、アッシングステージ温度３００℃で酸素ガスによる放電を６０秒間実施し、クーリングユニット３で約１００℃まで冷却した後、カセット７へ約１００℃のまま収納する場合とクーリングステーション６にて３０℃以下まで冷却し、カセット７へ収納する場合の２条件にて実施し、カセット７内で一定時間放置した後、２５段目の異物測定用シリコンのウェハ８の異物増加数を確認した。
【００４５】
その結果、クーリングステーション６で冷却を実施しない場合では、５０ｎｍ以下の異物増加数３７８２個と多く、これに対し、クーリングステーション６で冷却を実施した場合は、５０ｎｍ以下の異物増加数１０６１個と約３分の１まで異物を低減できた。
【００４６】
この結果から、クーリングユニット３とクーリングステーション６を使用し、段階的にウェハ８の温度を冷却することにより、ウェハ８への異物付着を低減することができた。
【００４７】
なお、本実施例では、真空処理室での処理は、アッシング処理の場合で説明したが、本実施例は、プラズマエッチング，ＣＶＤ、上記以外の高熱処理においても有効であり、本実施例と同様な効果が得られる。
【００４８】
［実施例２］
次に、本発明の第２の実施の形態に係る真空処理装置を説明する。
【００４９】
第２の実施の形態に係る真空処理装置の構成は、第１の実施の形態に係る真空処理装置の構成と共通する構成を使用しているため、同様の構成の部分については、説明を省略し、同じ符号を使用する。
【００５０】
実施例１では、クーリングユニット３とクーリングステーション６の両方を使用し、段階的にウェハ８の温度を冷却する実施例であったが、本実施例では、クーリングステーション６単独で冷却することを特徴とする。
【００５１】
図９は、本実施例の真空処理装置の構成を示した図である。また、本実施例では、真空処理室でアッシング処理を行う例で説明する。
【００５２】
真空処理装置は、アッシング処理を行う複数のアッシングユニット１と、真空中でアッシングユニット１へのウェハ８の搬送等を行う第一の搬送ロボット２−２を備える真空搬送室２−１と、ウェハ８を搬入出するために大気雰囲気もしくは真空雰囲気に切り替え可能なロック室４と、ロック室４からウェハを搬入出させるための第二の搬送ロボット５−２を備えた大気搬送ユニット５−１と、大気搬送ユニット５−１に連結され、冷却部であるクーリングステーション６と、大気搬送ユニット５−１内にウェハ８が収納されるカセット７が設置されるカセット台（図示せず）とから構成されている。
【００５３】
アッシングユニット１にて約３００℃の高温でアッシング処理されたウェハ８は、第一の搬送ロボット２−２により、ロック室４へ搬送され、大気雰囲気にパージされた後、第二の搬送ロボット５−２にて、クーリングステーション６へと搬送される。
【００５４】
クーリングステーション６内には、搬送されたウェハ８を収納し、冷却するためのスロット９が複数設けられている。各スロット９内には、冷媒が循環され、所望の温度に保持できるステージ１５がそれぞれ設けられている。第二の搬送ロボット５−２により搬送されたウェハ８はウェハ８が収納されていないスロット９内に収納され、ステージ１５上で５０〜２００秒間の近接保持の状態にすることにより、３０℃または常温（２５℃）までウェハ８が冷却される。なお、冷却温度の３０℃または常温（２５℃）は、カセット７内にある処理前ウェハ８とほぼ同等の温度であり、カセット７内を処理前ウェハ８と処理後ウェハ８が混在した状態でも常に未処理のカセット７と同一環境となるようにするための温度である。また、近接保持とはウェハ８裏面とステージが接触しないように間隔を設けた状態であり、本実施例では真空吸着パッド１８を設置することにより、近接保持を行った。近接保持を行うことにより、ウェハ８端面や裏面への傷を抑制できるため、ウェハ８割れを抑制できる。また、ウェハ８端面や裏面への異物及び汚染防止も可能となる。
【００５５】
冷却部であるクーリングステーション６のウェハ８の搬入出口には、パージポスト１１が設けられ、クーリングステーション６での冷却処理開始と共にパージポスト１１からクリーンドライエアー１０が各スロット９内へ吹き付けられ、パージポスト１１の反対側でクーリングステーションの奥の下部に設けられた排気口１２へと排気される。冷却処理開始は、ロット処理が開始される時のことであるが、ロット処理開始に限定されるものではなく、ステージ１５にウェハ８が搬入された時や、アッシング処理が終了したウェハ８がロック室４に搬入された時でも良い。また、ロット処理とは、少なくとも１つのカセット７に収納されたウェハ８の全てあるいは予め処理が指定された枚数の処理を行うことである。
【００５６】
その後、クーリングステーション６から大気搬送ユニット５−１内の第二の搬送ロボット５−２にて３０℃または常温（２５℃）まで冷却されたウェハ８が取り出され、カセット７へと収納され、ウェハ８の処理が完了する。上記の処理をカセット７内に予め収納されたウェハ８の全てのアッシング処理が終了するまで繰り返す。尚、上述した真空処理装置での冷却処理は、制御部３１によって制御されている。
【００５７】
上述した真空処理装置のように高温に加熱されたウェハ８をクーリングステーション６で３０℃または常温（２５℃）まで冷却した後にカセット７にウェハ８を収納するため、ウェハ８から持ち込まれる熱によるカセット７からの脱ガスによる汚染やカセット７の熱変形を防止できる。このため、効率的なアッシング処理と効率的な冷却処理を両立できる。また、ロック室４に冷却手段（図示せず）を設ければ、ロック室４とクーリングステーション６での２段階の冷却が可能となる。このため、クーリングステーション６のステージ１５上での１０〜７０秒間の近接保持で、３０℃または常温（２５℃）までウェハ８を冷却することができるため、アッシングユニット１でのアッシング処理効率を低下させることなく、急激な温度変化によるウェハ８への熱応力の集中を抑制できる。また、本実施例のスロット９の段数は真空処理室（本実施例ではアッシングユニット１）の数と同数またはそれ以上であるが、さらにクーリングステーション６の冷却処理効率向上を図るため、スロット９の段数をカセット７に収納されるウェハ８の枚数と同数または、それ以上にしても良い。
【００５８】
また、本実施例では、真空処理室がアッシング処理の例であったが、真空処理室がプラズマエッチング処理の場合、高温処理されてもウェハの温度は３００℃まで上昇することはないため、アッシング処理時より、さらに冷却効果が望める。また、本実施例では、３００℃のアッシング処理の例を説明したが、アッシング処理温度が３００℃より低くければ低いほど、本実施例の効果は大きくなる。
【００５９】
なお、本実施例では、真空処理室での処理は、アッシング処理の場合で説明したが、本実施例は、プラズマエッチング，ＣＶＤ、上記以外の高熱処理においても有効であり、本実施例と同様な効果が得られる。また、本実施例の真空処理装置は、クーリングユニット３を備えていない真空処理装置のため、実施例１の真空処理装置より真空搬送室２−１に接続できる真空処理室を増やすことが可能である。このため、本実施例の真空処理装置は、実施例１の真空処理装置より、真空処理装置１台あたりのアッシング，プラズマエッチング，ＣＶＤ等の高熱処理の効率を向上させることが可能となる。
【００６０】
また、クーリングステーション６は、クーリングステーション６へのウェハ搬送手段とウェハを収納するカセットを載置するカセット載置手段を備えれば、他の処理装置での高温処理されたウェハを冷却するために、他の処理装置に本発明のクーリングステーション６を適用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１ アッシングユニット
２−１ 真空搬送室
２−２ 第一の搬送ロボット
３ クーリングユニット
４ ロック室
５−１ 大気搬送ユニット
５−２ 第二の搬送ロボット
６ クーリングステーション
７ カセット
８ ウェハ
９ スロット
１０ クリーンドライエアー
１１ パージポスト
１２ 排気口
１３ カバー
１４−１ 投光センサー
１４−２ 受光センサー
１５ ステージ
１６ 冷却液流路
１７ 冷却水
１８ 真空吸着パッド
１９ 噴出口
３０，３１ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の試料が収納されたカセットが設置されるカセット台と、前記試料を搬送する大気搬送室と、前記大気搬送室から搬送された前記試料を収納し大気雰囲気もしくは真空雰囲気に切り替え可能なロック室と、前記ロックに連結された真空搬送室と、前記真空搬送室を介して搬送された前記試料を処理する真空処理室とを備える真空処理装置において、
前記大気搬送室に配置され、少なくとも１つの前記真空処理室で処理された高温の前記試料を冷却する冷却部とを備え、
前記冷却部は、前記高温の試料を載置し、冷却液流路が設けられた試料台と、
前記試料が搬入出される搬入口側に配置され、前記試料台に向かってガスを吹き付けるガス吹き付け管と、前記試料台を境に前記搬入口の反対側に配置され、前記ガス吹き付け管から吹き付けられたガスを排気する排気口とを具備することを特徴とする真空処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の真空処理装置において、
前記冷却部へ前記試料を搬入出させる搬送ロボットを備え、
前記試料台は前記搬送ロボットの前記試料を保持する保持部と同形状にくり抜かれた箇所と、前記搬送ロボットによって搬入された試料を載置する試料載置部とを有し、
前記冷却部は、前記高温の試料を前記ステージに近接保持しながら冷却することを特徴とする真空処理装置。
【請求項１】
複数の試料が収納されたカセットが設置されるカセット台と、前記試料を搬送する大気搬送室と、前記大気搬送室から搬送された前記試料を収納し大気雰囲気もしくは真空雰囲気に切り替え可能なロック室と、前記ロックに連結された真空搬送室と、前記真空搬送室を介して搬送された前記試料を処理する真空処理室とを備える真空処理装置において、
前記大気搬送室に配置され、少なくとも１つの前記真空処理室で処理された高温の前記試料を冷却する冷却部とを備え、
前記冷却部は、前記高温の試料を載置し、冷却液流路が設けられた試料台と、
前記試料が搬入出される搬入口側に配置され、前記試料台に向かってガスを吹き付けるガス吹き付け管と、前記試料台を境に前記搬入口の反対側に配置され、前記ガス吹き付け管から吹き付けられたガスを排気する排気口とを具備することを特徴とする真空処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の真空処理装置において、
前記冷却部へ前記試料を搬入出させる搬送ロボットを備え、
前記試料台は前記搬送ロボットの前記試料を保持する保持部と同形状にくり抜かれた箇所と、前記搬送ロボットによって搬入された試料を載置する試料載置部とを有し、
前記冷却部は、前記高温の試料を前記ステージに近接保持しながら冷却することを特徴とする真空処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１３８５４０（Ｐ２０１２−１３８５４０Ａ）
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９１５３５（Ｐ２０１０−２９１５３５）
【出願日】平成２２年１２月２８日（２０１０．１２．２８）
【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７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２８日（２０１０．１２．２８）
【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）】
[ Back to top ]