专利名称：装载单元以及处理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及对半导体晶片等基板进行热处理的处理系统以及在该系统中使用的装载单元。
背景技术：
通常，为了制造1C、LSI等半导体集成电路而对半导体晶片等基板实施成膜处理、氧化扩散处理、蚀刻处理、退火处理等各种热处理。为了一次处理多张该基板而例如专利文献I 3等所示那样使用立式的批处理式的热处理装置。 在该热处理装置中，使载置有由多张例如100张 150张左右的半导体晶片构成的基板的晶片舟皿从位于立式的石英制处理容器下方的惰性气体气氛的装载室上升而将晶片舟皿载入(插入)处理容器内，而且，在密闭的处理容器内进行成膜处理等热处理。进而，在进行了热处理后卸载(降下)上述晶片舟皿，并进行移载以便交换处理完毕的基板和未处理的晶片。并且，重复进行与上述步骤相同的热处理。为了使上述晶片舟皿升降而使用设置于上述装载室内的舟皿电梯，并且利用设置于上述装载室内的移载机构进行基板的移载。然而，如上所述，在设置在处于高温状态的处理容器的下方的装载室内，以防止由硅基板等构成的半导体晶片的自然氧化并冷却卸载下来的高温状态的基板为目的，而使作为惰性气体的例如氮气在水平方向流动来形成惰性气体氛围，并循环使用该氮气。而且，适当地补给氮气以使装载室内的气氛中的氧浓度在规定值以下。然而，上述装载室内的体积是非常大的容量，从而存在为了使该装载室内的整体气氛总是满足氮气气氛，需要大量的氮气而运行成本增加的问题。另外，由于使具有冷却气体的功能的氮气遍及装载室内的整体地流动，所以还存在无助于基板的冷却的气体流，不仅很难高效地进行冷却，有时还会导致冷却所需要的时间较长从而生产率降低。特别是近来，为了进一步地提高半导体集成电路的生产效率，期望基板的直径进一步大口径化，例如希望将基板的直径从300mm扩大到450mm。若像这样扩大基板的直径，则为了使处理气体在基板间充分地流动而必须增大载置于晶片舟皿的基板的间距。例如直径300mm的基板的间距为6mm 7mm左右，而直径450mm的基板的间距需要为8mm 12mm左右。而且，在这种情况下也由于要提高生产效率而要求一次能够处理的基板张数是与以往的批处理式热处理装置相同的张数、例如100张 150张左右，因此将处理容器的高度、晶片舟皿的长度以及使该晶片舟皿升降的行程增长上述基板间距增加的量。其结果，强烈希望解决上述问题点，即，包括处理容器的处理单元和位于其下方的装载室的体积进一步大容量化，从而大量地需要氮气。
发明内容
本发明提供如下的装载单元以及处理系统，S卩，通过利用划分箱仅划分装载室内的需要部分并使惰性气体在该划分箱内流动，能够大幅度地减少惰性气体的使用量，并能够提高冷却效率。本发明的一个实施方式是为了对基板实施热处理而使保持有多张上述基板的基板保持件相对于下端开口并由盖关闭的筒体状的处理容器升降的装载单元，其具备装载用筐体，其包围外侧整体地形成装载室；升降电梯机构，其保持上述基板保持件并使其升降；闸门部，其在上述基板保持件降下后关闭上述处理容器的下端的开口部；基板移载机构，其具有为了对已降下的上述基板保持件进行上述基板的移载而能够升降的移载臂；第一划分箱，其被设置成包围上述升降电梯机构并包围升降的上述基板保持件的移动范围；第二划分箱，其被设置成与上述第一划分箱连结，并包围上述基板移载机构和该基板移载机构的移动范围；以及第三划分箱，其被设置成与上述第一划分箱连结，并包围上述闸门部，在上述第一划分箱设置有向上述第一划分箱的内侧喷射冷却气体的冷却气体喷射机构。
图I是表示具备本发明所涉及的装载单元的处理系统整体的剖视图。图2是沿图I中的A-A线的剖视图。图3是表不基板移载机构的部分的横剖视图。图4是表示闸门部的部分的横剖视图。图5是表示开闭门部的一个例子的剖视图。图6是表示开闭门部的一个例子的俯视图。图7是表示冷却气体喷射机构中使用的惰性气体(冷却气体)的气体循环系统的一个例子的系统图。图8是表示本发明的装载单元的第一变形实施例的局部放大剖视图。
具体实施例方式以下，基于附图对本发明所涉及的装载单元以及处理系统的一个实施例进行详细说明。图I是表示具备本发明所涉及的装载单元的处理系统整体的剖视图，图2是沿图I中的A-A线的剖视图，图3是表示基板移载机构的部分的横剖视图，图4是表示闸门部的部分的横剖视图，图5是表示开闭门部的一个例子的剖视图，图6是表示开闭门部的一个例子的俯视图，图7是表示冷却气体喷射机构中使用的惰性气体(冷却气体)的气体循环系统的一个例子的系统图。如图I以及图2所示，该处理系统2整体设置在形成有清洁空气的下行气流的洁净室内的地面上。而且，利用例如由不锈钢等形成的较大的筐体4形成处理系统2整体的夕卜壳。在该筐体4内，在高度方向设置有例如由不锈钢形成的中央划分壁6，其将内部分割成左右两侧并将前侧(图I中的右侧)形成为储存单元8。另外，在上述中央划分壁6与筐体4的后侧的背面划分壁10之间，在水平方向设置有例如由不锈钢形成的、作为划分壁的支承板12，其将内部分割为上下两侧并在上侧形成处理单元14，在下侧形成装载单元16。因此，上述装载单元16与先前的储存单元8形成为相互并列设置的状态。而且，利用划分该筐体4的底部的底板划分壁18支承该处理系统2整体的负载。在上述储存单元8的前面划分壁20的下部设置有搬入搬出口站24，其用于载置收容有多张由半导体晶片等构成的基板W的基板容器22。在该基板容器22的前表面安装有可开闭的盖22A。而且，在与该搬入搬出站24对应的前面划分壁20上设置有由开闭门26开闭的搬入搬出28，并能够向储存单元8内搬入上述基板容器22或从储存单元8内搬出上述基板容器22。可使用例如能够收容25张左右的基板W的盒、被称作FOUP (注册商标)的密闭容器作为上述基板容器22。此处使用密闭容器，并为了防止基板W的氧化而在密闭容器的内部封入N2 (氮气)等惰性气体。在上述储存单元8内，沿着上下方向设置有多层储存架30，在该储存架30上载置 收容有未处理的基板W、处理完毕的基板W的基板容器22并使基板容器22待机。而且，在该储存单元8内设置有容器移载机构32。具体而言，该容器移载机构32具有在上下方向直立地设置的导轨34、和沿着该导轨34上下移动的容器搬运臂36。该导轨34包含例如由马达驱动的滚珠丝杠。另外，容器搬运臂36可在水平方向自由弯曲，并且能够在水平面内旋转，从而能够在上述搬入搬出站24与上述储存架30之间搬运基板容器22。另外，在该储存单元8内设置有安装于上述中央划分壁6的容器移载站38，并且能够在该容器移载站38上载置上述基板容器22。使用上述容器搬运机构32在该容器移载站38与上述储存架30或者搬入搬出站24之间进行基板容器22的搬运。另外，在安装该容器移载站38的上述中央划分壁6设置有由开闭门40开闭的基板搬入搬出口 42，经由该基板搬入搬出口 42能够在上述容器移载站38与装载单元16内之间将基板W搬入、搬出。另外，在上述储存单元8内形成有清洁空气的下行气流。而且，在上述处理单元14内设置有下端部开口的、具有开口部44的圆筒体状的处理容器46。该处理容器46具有例如由耐热性以及耐腐蚀性的石英形成的容器主体48、和设置于该容器主体48的下端部的例如不锈钢制的总管50。而且，该总管50的下端成为上述开口部44。利用上述支承板12支承该处理容器46的下部，并在此处支承处理容器46的载荷。而且，在该处理容器46的外周侧，同心圆状地设置有筒体状的加热器部54，其对收容于该处理容器46内的基板进行加热。另外，如图2所示，在该处理容器46的总管50的侧壁分别连接有供给热处理所需要的各种气体的气体供给系统51、对处理容器46内的气氛进行压力控制并排气的排气系统53。而且，在该处理容器46内能够收容多层地保持基板W的基板保持件56。该基板保持件56具有石英制的晶片舟皿58，其隔开规定的间距多层地支承上述基板W ;和石英制的保温筒60，其设置于该晶片舟皿58的下部来支承晶片舟皿58并维持基板W的温度。该保温筒60可旋转或固定地支承于盖62侧，其中，盖62关闭上述处理容器46的开口部44且例如由不锈钢形成。而且，在该盖62的周边部与上述总管50的下端部之间夹有例如由0型环等构成的密封部件64，从而能够将处理容器46内气密地密封。利用设置于装载单元16的升降电梯机构66 (参照图2)进行上述基板保持件56的升降。此处，上述装载单元16的外壳由装载用筐体68构成，其内侧形成为气密地密封的装载室70。因此，该装载室70由图I中形成装载用筐体68的上述支承板12、背面划分壁10的下侧部分、中央划分壁6的下侧部分、底板划分壁18的左侧部分以及筐体4的侧面划分壁19的下侧部分(参照图2)划分而成。这样，上述装载用筐体68形成为与上述处理单元14的下部连接设置的状态。另夕卜，将上述支承板12共用为划分处理单元14的划分壁，并且，将中央划分壁6共用为划分储存单元8的划分壁。而且，在上述处理容器46的正下方的部分与储存单元8的容器移载站38之间设置有基板移载机构72，其对基板保持件56的晶片舟皿58进行基板W的移载。具体而言，该基板移载机构72具有上下端由从中央划分壁6延伸的固定臂74支承并在上下方向直立地设置的导轨76、和沿着该导轨76上下移动的移载臂78。该导轨76包含例如由马达驱动的滚珠丝杠。另外，上述移载臂78设置为多条，可在水平面内旋转以及屈伸，并能够在上述晶片舟皿58与设置在上述容器移载站38上的基板容器22之间一次移载多张基板W。··另外，使上述基板保持件56升降的上述升降电梯机构66也如图2所示具有在上下方向直立地设置的导轨80、和沿着该导轨80上下移动的保持臂82。该导轨80包含例如由马达驱动的滚珠丝杠。此处，将该导轨80的上端固定于支承板12，将其下端固定于底部划分壁18。而且，上述保持臂82在水平方向延伸，并利用该保持臂82支承上述基板保持件56的下部来进行保持。另外，在处理容器46的下端部的外周侧的装载室70内，设置有中央部的下方作为上述开口部44开口的换气箱84，并且在该开口部44可开闭地设置有在向将基板保持件56下方卸载后关闭的闸门部86。具体而言，该闸门部86由与上述开口部44接触并将其密闭的闸门主体86A、和使该闸门主体86A在上下方向和水平方向移动的开闭驱动致动器86B构成。而且，在该换气箱84连接有对该内部气氛进行排气的排气通路88，从而防止处理容器46内的废热流入装载室70内。而且，在该装载室70内设置有包围上述升降电梯机构66和卸载下来的基板保持件56的第一划分箱90、与上述第一划分箱90连结并包围上述基板移载机构72的第二划分箱92、与上述第一划分箱90连结并包围上述闸门部86的第三划分箱94、以及向上述第一划分箱90内喷射冷却气体的冷却气体喷射机构96。上述第一划分箱90、第二划分箱92、第三划分箱94均由例如不锈钢之类的金属形成。具体而言，上述第一划分箱90具有以包围上述卸载下来的基板保持件56的周围的方式设置的内筒98、和经由规定的间隙同心圆状地设置于该内筒98的外侧的外筒100，这些内筒98和外筒100形成为双层管构造。这些内筒98和外筒100的各上端与上述换气箱84连接，各下端与底板划分壁18连接。由此，上述内筒98和外筒100将升降的上述基板保持件56在上下方向移动的范围包围。上述内筒98和外筒100的升降电梯机构66侧形成为沿着上下方向切口的状态，在该切口的部分与上述筐体4的侧面划分壁19 (参照图3)之间，以从两侧包围上述升降电梯机构66的方式设置有一对电梯划分壁102。该一对电梯划分壁102的上端与上述支承板12以及换气箱84连接，下端与底部划分壁18连接，由此，一对电梯划分壁102包围上述电梯机构66及其移动范围。其结果，如图3所示，上述内筒98内的晶片舟皿收容区域104与电梯收容区域106形成为连通状态，并且整体形成为气密状态。另外，在上述内筒98上与下降了的基板保持件56对置地形成有多个气体喷射孔108。该气体喷射孔108形成上述冷却气体喷射机构96的一部分，并遍及上述内筒98的整周以及高度方向地设置有多个。而且，如后面所述，如箭头112所示那样从各气体喷射孔108喷射向上述内筒98与外筒100之间的间隙110供给的冷却气体。而且，形成有用于向上述内筒98与外筒100之间的间隙110导入由惰性气体形成的冷却气体、例如氮气的气体导入口 114(参照图I以及图7)，并且形成有用于将已导入的气体排出的气体排出口 116(参照图3以及图7)。因此，上述内筒98与外筒100之间的间隙110作为冷却气体的集合部发挥作用。而且，在上述第一划分箱90与第二划分箱92的连结部设置有用于将它们的内部相互连通 或者隔断的开闭门部122 (参照图3)。具体而言，上述第一划分箱90的内筒98和外筒100的基板移载机构72侧形成为沿着上下方向切开了基板W能够通过的宽度的状态，并在此处形成有开口部120。该开口部120的上下方向的长度设定为与上述晶片舟58相同的长度，上述基板移载机构72的移载臂78能够从上述开口部120通过来进行基板W的移载。而且，为了开闭上述开口部120而在上述内筒98与外筒100之间的间隙110内设置有上述开闭门部122。该开闭门部122的结构后述。而且，上述第二划分箱92具有以包围上述基板移载机构72和该基板移载机构72的移动范围的方式设置的移载机构划分壁124。如图3所示，该移载机构划分壁124的一端与上述第一划分箱90的外筒100的外表面连接,且上述开口部120位于移载机构划分壁124的内侧。另外，该移载机构划分壁124的另一端与中央划分壁6的基板搬入搬出口 42的两侧连接。另外，该第二划分箱92的顶部侧以及底部侧均被移载机构划分壁124包围。因此，该第二划分箱92内形成为气密状态的移载机构收容区域126。而且，在上述移载臂78的弯曲方向的移载机构划分壁124形成有向外侧突出的突出部128 (参照图3)，以便允许上述移载臂78的弯曲，从而移载臂78不与移载机构划分壁124碰撞。而且，形成有用于向该移载机构收容区域126导入由惰性气体形成的冷却气体的气体导入口 130(参照图I以及图7)，并且形成有用于将已导入的气体排出的气体排出口132 (参照图I以及图7)。另外，在上述第一划分箱90与第三划分箱94的连结部、即第一划分箱90的上端部侧设置有用于将它们的内部相互连通或者隔断的开闭门部134(参照图4)。具体而言，上述第一划分箱90的内筒98和外筒100的闸门部86侧形成为切开了闸门主体86A能够通过的宽度的状态，并在此处形成有开口部136。而且，闸门主体86A能够从该开口部136通过来相对于第一划分箱90内进入以及退出。而且，为了开闭上述开口部136而在上述内筒98与外筒100之间的间隙110内设置有上述开闭门部134。该开闭门部134的结构后述。而且，上述第三划分箱94具有以包围上述闸门部86和该闸门部86的移动范围的方式设置的闸门部划分壁138。如图4所示，该闸门部划分壁138的一端与上述第一划分箱90的外筒100的外表面连接，且上述开口部136位于闸门部划分壁138的内侧。该闸门部划分壁138整体形成为箱状，因此，该第三划分箱94内形成为气密状态的闸门部收容区域140。而且，形成有用于向该闸门部收容区域140导入由惰性气体形成的冷却气体的气体导入口 142(参照图I以及图7)，并且形成有用于将已导入的气体排出的气体排出口 144(参照图I以及图7)。此处，对开闭上述第一划分箱90与第二划分箱92以及第三划分箱94之间的上述两个开闭门部122、134进行说明。这两个门部尺寸的大小不同而结构相同，此处参照图5以及图6并以开闭第一划分箱90与第二划分箱92之间的开闭门部122为例进行说明，且省略另一个开闭门部134的说明。图5(A)示出了利用开闭门部密闭开口部前的状态，图5(B)示出了利用开闭门部密闭开口部后的状态。另外，图6示出了从图5(A)中的B-B线箭头观察的俯视图。该开闭门部122具有两张为一对的、比开口部120的面积略大且平行配置的门板 150。这两张的门板150成形为曲面状，以便能够在筒体状的第一划分箱90的内筒98与外筒100之间的间隙110内沿着其周向移动。在上述各门板150的下部设置有使门板150沿着其曲面方向在水平方向移动的水平移动机构154。具体而言，该水平移动机构154具有设置于上述门板150的下端部的齿条156、和安装于内筒98以及外筒100侧并与上述齿条156啮合的小齿轮158，通过使两个小齿轮158同步地正反转，能够使该门板150朝开口部侧水平移动。此外，上述水平移动机构154并不局限于齿条156与小齿轮158的组合，只要是能够使门板150在水平方向移动的机构则可以使用任意机构。另外，在上述开口部120的周围附近的间隙110内设置有固定框162，其具有与该开口部120相同或者比开口部120大的开口 160。该固定框162位于间隙110的宽度方向的中央，并由安装臂163等固定于内筒98侧或者外筒100侧。此处将安装臂163固定于外筒100侧。而且，在该固定框162的两面侧，与位于开口部120的上述门板150的周边部对应地设置有按压销164。该按压销164沿着门板150的周边对应地被设置为多个，如图5(B)所示，通过使这些按压销164出没，能够同步地分别将上述一对门板150内的一侧向内筒98侧按压而将另一侧向外筒100侧按压来进行密闭。该情况下，在上述内筒98与外筒100的对置面，沿着上述开口部120的周边部环状地设置有例如由0型环构成的密封部件166，并通过将上述门板150按压于该密封部件166来提高密闭时的密封性。而且，为了使由惰性气体形成的冷却气体在上述第一划分箱90、第二划分箱92、第三划分箱94内循环而在装载单元16设置有图7所示那样的气体循环系统170。该气体循环系统170具有使惰性气体循环的循环通路172。该循环通路172的一端的上游侧与上述第一划分箱90的气体排出口 116连接，另一端的下游侧与上述第一划分箱90的气体导入口 114连接，从而在循环通路172与上述第一划分箱90之间形成有循环系统。而且，在该循环通路172的中途，沿着气体的流动方向按顺序设置有第一开闭阀172A、冷却器192、送风机174以及第二开闭阀172B，并能够冷却并循环使用惰性气体。能够使用例如多翼片送风机作为上述送风机174，但并不局限于此。
另外，在上述第一开闭阀172A与冷却器192之间的循环通路172，分支地设置有用于补给惰性气体、例如N2气体的气体补给路194，在该气体补给路194的中途，沿着气体的流动方向按顺序设置有质量流控制器之类的流量控制器194A以及开闭阀194B。并且，在与上述第一开闭阀172A紧接的上游侧的循环通路172，分支地设置有通向工厂管道的气体排放路196，在该气体排放路196的中途设置有开闭阀196A，并使不需要的气体向工厂管道侧流动从而向空气中扩散。另外，也能够向上述第二划分箱92以及第三划分箱94内供给惰性气体。即、补给惰性气体的另一条气体补给路182分支成两条气体导入分支路178、180。而且，在一条气体导入分支路178的中途，按顺序设置有质量流控制器之类的流量控制器178A以及开闭阀178B，并将该气体导入分支路178与第二划分箱92的气体导入口 130连接。另外，在另一条气体导入分支路180的中途，按顺序设置有质量流控制器之类的流量控制器180A以及开闭阀180B，并将该气体导入分支路180与第三划分箱94的气体导入口 142连接。另外，可以从一条气体补给路分支地形成另一条气体补给路来形成上述两 条气体补给路182、194。而且，从上述第二划分箱92的气体排出口 132延伸出气体排放路184，在气体排放路184的中途设置有开闭阀184A。另外，从上述第三划分箱94的气体排出口 144延伸出气体排放路186，在气体排放路186的中途设置有开闭阀186A。而且，上述各气体排放路184、186、196合流为一条，并如上述那样向工厂管道侧排气。根据上述结构，通过进行各开闭阀的阀操作，能够根据需要选择性地向第一划分箱90、第二划分箱92、第三划分箱94内供给惰性气体。另外,在上述第一划分箱90、第二划分箱92、第三划分箱94内分别设置有氧浓度测定器200、202、204，从而能够测定各划分箱90、92、94中的氧浓度。而且,这些各氧浓度测定器200、202、204的各测定值向气氛控制部206传递。在上述氧浓度的测定值比设定值低时，该气氛控制部206供给新的N2气体，或者在伴随着基板W的热处理而需要作为冷却气体的惰性气体时等，该气氛控制部206根据需要进行各开闭阀的开闭动作来使惰性气体流动，从而使第一划分箱90、第二划分箱92、第三划分箱94内的气氛的氧浓度总是在设定值以下。而且，利用未图示的由计算机等构成的系统控制部控制如以上那样形成的处理系统2整体的动作。接下来，对如以上那样构成的本发明的处理系统的动作进行说明。首先，对整体的流动进行说明，设置于装载室70内的第一划分箱90、第二划分箱92、第三划分箱94内设定为，满足作为惰性气体的氮气气氛，且氧浓度设定在一定的值以下。即，如图7所示，氮气经由气体补给路194在气体循环系统170内边被流量控制边流动，流过循环通路172的氮气经由气体导入口 114导入第一划分箱90内。而且，第一划分箱90内的气氛气体经由排出口 116再次流向循环通路172内来进行循环。另外，氮气还分别经由气体补给路182以及气体导入分支路178、180边被流量控制边向第二划分箱92以及第三划分箱94内供给。此处，在设置于第一划分箱90、第二划分箱92、第三划分箱94内的氧浓度测定器200、202、204的测定值比氧浓度的设定值高的情况下，逐个打开设置于上述各气体排放路184、186、196的各开闭阀184A、186A、196A来向工厂通道侧排气。对每个第一划分箱90、第二划分箱92、第三划分箱94单独地控制上述第一划分箱90、第二划分箱92、第三划分箱94内的气氛的排气。此时，在排出在第一划分箱90内流过的气氛的情况下，循环通路172的第一开闭阀172A是关闭的。这样，如果第一划分箱90、第二划分箱92、第三划分箱94内的空气置换为氮气从而所有的氧浓度测定器200、202、204的测定值比设定值低，则关闭上述气体排放路196的开闭阀196A，并打开第一开闭阀172A来使氮气在循环通路172内循环(第二开闭阀172B形成为打开状态)。即、该氮气由冷却器192冷却，并由送风机174压送来进行循环。而且，通过关闭气体补给路194的开闭阀194B来停止氮气的供给。此处，在第一划分箱90、第二划分箱92、第三划分箱94中，不可避免会产生少许气体的泄漏，因此间断或者连续地打开与上述各气体补给路182、194连通的开闭阀178B、180BU94B来适当地分别补充不足的氮气。而且，始终在上述各氧浓度测定器200、202、204中进行氧浓度的测定，并在任意氧浓度测定器的测定值比设定值高的情况下，立即如上述那样向相应的划分箱内供给新的氮气，同时，由于相应的划分箱内的气氛含有设定值以上的浓度的氧，所以经由气体排放路184、186、196向工厂通道侧排气。而且，在第一划分箱90内，如果氧浓度的测定值变成设定值以下，则再次循环使用氮气。在以下说明的基板W的热 处理中始终进行这样的动作。然后，在如上述那样将第一划分箱90、第二划分箱92、第三划分箱94内的气氛置换成了氮气的状态下进行基板W的热处理。首先，将在前工序中完成了处理的多张基板W以收容在满足了作为惰性气体的氮气气氛的基板容器22内的状态，设置在处理系统2的前侧的搬入搬出站24上。在打开了该搬入搬出站24的开闭门26后，利用容器移载机构32的容器搬运臂36保持设置于该搬入搬出站24的基板容器22，并将其放入储存单元8内。将该已放入的基板容器22暂时载置在储存架30上待机。而且，在处理的顺序到来时，再次使用上述容器移载机构32将该基板容器22载置在设置于中央划分壁6的容器移载站38上。在将基板容器22载置在该容器移载站38上后，打开相反侧的基板搬入搬出口 42侧的开闭门40。此时，利用设置于基板搬入搬出口 42的盖开闭机构(未图示)同时卸下基板容器22的盖22A来开放基板容器22内。该情况下，利用未图示的致动器将载置在上述容器移载站38上的基板容器22按压于基板搬入搬出口 42的周边部以便形成气密状态，并在这样按压了的状态下将上述基板容器22的盖22A与装载室70内的开闭门40 —起开放。而且，使用装载室70内的基板移载机构72的移载臂78将上述基板容器22内的所有基板W移载到卸载下来的基板保持件56的晶片舟皿58上。此时，设置于第一划分箱90与第二划分箱92的连结部的开闭门部122在横向滑动来开放开口部120。而且，通过重复上述操作来将多个基板容器22内的基板W全部移载至晶片舟皿58，例如形成满载状态。此时，移载臂78为了进行移载而沿着晶片舟皿58的闻度方向上下移动。在如上述那样将基板W满载于晶片舟皿58后，使上述开闭门部122向关闭方向滑动来关闭开口部120，并且驱动上述升降电梯机构66来使保持臂82上升，从而将该晶片舟皿58从处理单元14的下方插入到处理单元14的处理容器46内，并如图I中的虚拟线所示那样向处理容器46内装载基板W。此时，设置于处理容器46的下端的开口部44的闸门主体86A收容在第三划分箱94内，上述开口部44形成为开放状态。而且，包含晶片舟皿58的基板保持件56完全地上升而被装载，从而处理容器46的下端的开口部44被上述盖62密闭。在这样将处理容器46内密闭后，利用设置于处理容器46的外周的加热器部54使装载于处理容器46内的基板W升温至处理温度，在该处理容器46内使规定的处理气体流动并且维持规定的处理压力，并实施成膜处理等规定的热处理。这样，在对基板W的规定的热处理结束后，进行与上述动作相反的操作来搬出处理完毕的基板W。首先，驱动升降电梯机构66来使保持臂82下降，从而通过从处理容器46内向下方取出包含晶片舟皿58的基板保持件56来卸载基板W。此时，利用开闭门部134关闭设置于第一划分箱90与第三划分箱94的连结部的开口部136 (参照图4)，并且，利用开闭门部122关闭设置于第一划分箱90与第二划分箱92的连结部的开口部120 (参照图3)，从而使装载室70内形成密闭状态。而且，在晶片舟皿58开始下降的同时，利用冷却气体喷射机构96的各气体喷射孔108如图3中的箭头112所示那样喷射冷却气体，从而高温状态下降而使基板W冷却。S卩，此处如图7所示，通过打开与装载室70连通的循环通路172的第二开闭阀 172B，来从气体导入口 114向内筒98与外筒100之间的间隙110内导入冷却气体，并通过如上述那样利用各气体喷射孔108从基板W的周围朝基板W连续喷射该已导入的冷却气体来使基板W冷却。而且，在基板保持件56的卸载完成的时刻,使设置于第一划分箱90与第三划分箱94的连结部的开闭门部134向间隙110内滑动来打开开口部136，而且，对收容于第三划分箱94内的闸门部86进行驱动，来利用该闸门主体86A关闭换气箱84的开口部、即处理容器46的开口部44，从而热排放气体不向装载室70内流动(参照图4)。而且，由上述气体喷射孔108喷射出的冷却气体(氮气)从气体排出口 116 (参照图7)流出并经由循环通路172流动。而且，由于该冷却气体的温度比基板W的冷却温度高，所以在被冷却器192冷却后，再次在循环通路172内流动而循环使用。此时，在现有的处理系统中，由于使由氮气形成的冷却气体遍及大容量的装载室整体地流动，所以因需要大量的氮气并且冷却效率并不高而使冷却需要的时间较长，在本发明的情况下，由于使冷却气体在装载室70内划分设置的容量较小的第一划分箱90内流动，所以使用少量的氮气即可，并且由于从基板W的周向喷射冷却气体，所以能够提高冷却效率从而在短时间内迅速地冷却基板。而且，在通过上述的冷却操作将基板W冷却至规定的温度后，并在确认了在位于第二划分箱92内的移载机构收容区域126内设置的氧浓度测定器202 (参照图7)的测定值在规定的浓度值以下后，通过关闭开闭阀178B来停止从冷却气体喷射机构96的气体喷射孔108喷射冷却气体。而且，使设置于第一划分箱90与第二划分箱92的连结部的开闭门部122向间隙110内滑动来打开开口部120，从而使该晶片舟皿收容区域104与移载机构收容区域126连通(参照图3)。而且，冷却至上述规定温度的基板W沿着与上述搬运路径相反的路径被搬出。SP、利用基板移载机构72的移载臂78将晶片舟皿58中的处理完毕的基板W取出，并将该基板W收容于载置在容器移载站38上的空的基板容器22内。而且，在一并关闭了该容器移载站38的开闭门40以及基板容器22的盖22A后，使用容器移载机构32的容器搬运臂36在将该处理完毕的基板容器22暂时保管在储存架30内后或者直接地将该处理完毕的基板容器22从搬入搬出站24搬出。之后，如上述那样将未处理的基板W移载至晶片舟皿58并重复进行热处理。这样，在本发明中，使惰性气体在将大容量的装载室70内分离划分成更小的容量而形成的第一划分箱90、第二划分箱92、第三划分箱94内流动，因此能够大幅度地削减使用的惰性气体的使用量。特别是在为了将处理完毕的高温状态的基板W冷却而使冷却气体流动的情况下，从设置于内筒98的多个气体喷射孔108朝基板W喷射在第一划分箱90的内筒98与外筒100之间形成的间隙110流动的冷却气体，因此冷却所使用的冷却气体的流量是十分少的量即可，从而能够削减气体使用量。并且，由于接近基板W的周边部地设置有气体喷射孔108，所以能够在短时间内高效地冷却基板W，其结果，能够提高热处理的处理能力。如上所述，根据本发明，在使保持有多张基板的基板保持件56相对于用于对基板W实施热处理的筒体状的处理容器46升降的装载单元16中，利用第一划分箱90、第二划分 箱92、第三划分箱94仅划分装载室内的所需部分，并使惰性气体在这些划分箱内流动，从而能够大幅度地削减惰性气体的使用量，并能够提高冷却效率。另外，由于能够提高冷却效率从而实现迅速的冷却，所以还能够提高对基板的热处理的处理能力。<第一变形实施例>接下来，对本发明的装载单元的第一变形实施例进行说明。在先前说明的实施例中，从设置于内筒98的多个气体喷射孔108向基板保持件56均匀地喷射冷却气体，其中，基板保持件56向第一划分箱90内的晶片舟皿收容区域104内下降，除了来自上述多个气体喷射孔108的气体喷射之外，还可以对上述基板保持件56的热容量较大的部分、即保温筒60特别地喷射大量的冷却气体，从而进一步地提高基板保持件56整体的冷却效率。图8是表示这样的本发明的装载单元的第一变形实施例的局部放大剖视图。在图8中，对与图I以及图2所示的结构部分相同的结构部分标注相同的附图标记并省略其说明。如图8所示，设置有在上述基板保持件56下降时与上述保温筒60对应地下降的辅助冷却机构210。具体而言，该辅助冷却机构210具有多条例如两条导轨212，它们在第一划分箱90的晶片舟皿收容区域104内在上下方向直立地设置；和冷却气体集合部214，其沿着这些导轨212上下移动并形成环状的中空状。该导轨212包含例如由马达驱动的滚珠丝杠。该冷却气体集合部214的上下方向的宽度设定为与例如保温筒60的高度大致相同，在该冷却气体集合部214内连接有从上述循环通路172 (参照图7)分支设置的、例如波纹管之类的可自由伸缩且具有挠性的气体流路215。而且，在该冷却气体集合部214的内周侦牝沿着其周向形成有多个气体喷射孔216，它们朝位于其内侧的保温筒60喷射冷却气体。在该第一变形实施例中，在基板W的热处理结束后使基板保持件56从处理容器46下降来进行卸载时，在喷射来自设置于内筒98的多个气体喷射孔108的冷却气体的同时，使该辅助冷却机构210的环状的冷却气体集合部214也与上述基板保持件56的保温筒60连动地一起下降。而且，在该下降的同时，从设置于该冷却气体集合部214的气体喷射孔216从上述保温筒60的周向对其喷射冷却气体，来冷却该热容量较大的保温筒60。由此，能够比先前的实施例的情况更加高效地并在短时间内冷却该保温筒60，因此能够进一步提高热处理的处理能力。
另外，在上述各实施例中，在使惰性气体流动的情况下，在使用气体排放路196的开闭阀196A排出气体时，将第一开闭阀172A设置为关闭状态来使惰性气体不循环，但并不局限于此，例如可以使用可调整阀开度的开闭阀、即可调整流量的开闭阀作为上述气体排放路196的开闭阀196A、第一开闭阀172A以及气体补给路194的开闭阀194A，来从气体排放路196排出循环的惰性气体的一部分并循环使用剩余的惰性气体，并且从气体补给路194补充不足量的惰性气体。另外，虽然以使用N2气体作为上述惰性气体的情况为例进行了说明，但并不局限于此，也可以使用He气体、Ar气体等稀有气体。另外，虽然在图7中并未示出，但在第一划分箱90、第二划分箱92、第三划分箱94还分别设置有用于供给清洁空气的供给系统。另外，对图7中说明的气体循环系统170只是简单地示出了一个例子，而其结构并不局限于此。另外，在上述各实施例中将容器移载站38形成为板状并将处理容器22载置在容器移载站38上，但并不局限于此，可以将可开闭的密闭型的容器收纳室设置为容器移载站38。该情况下，在该容器收纳室也可以与例如第二划分箱92内相同地设置惰性气体的导入口、排气口以及氧浓度测定器，导入惰性气体并形成与第二划分箱92内等相同的被保 管的气氛。另外，虽然在图7中未示出，但在第一划分箱90、第二划分箱92、第三划分箱94还分别设置有用于供给清洁空气的供给系统。另外，此处对将半导体晶片作为基板的例子进行了说明，但该半导体晶片还包括硅基板及GaAs、SiC、GaN等化合物半导体基板，而且并不局限于这些基板，还能够将本发明应用于液晶显示装置中使用的玻璃基板、陶瓷基板等。根据本发明所涉及的装载单元以及处理系统，能够发挥以下优异的作用效果。在使保持有多张基板的基板保持件相对于用于对基板实施热处理的筒体状的处理容器升降的装载单元中，利用划分箱仅划分装载室内的需要部分，并使惰性气体在该划分箱内流动，从而能够大幅度地削减惰性气体的使用量，并且还能够提高冷却效率。另外，由于能够提高冷却效率从而进行迅速的冷却，所以还能够提高对基板的热处理的处理能力。
权利要求
1.一种装载单元，其为了对基板实施热处理而使保持有多张所述基板的基板保持件相对于下端开口并由盖关闭的筒体状的处理容器升降，该装载单元的特征在于，具备 装载用筐体，其包围外侧整体而形成装载室； 升降电梯机构，其保持所述基板保持件并使该基板保持件升降； 闸门部，其在所述基板保持件已被降下时关闭所述处理容器的下端的开口部； 基板移载机构，其具有为了对已被降下的所述基板保持件进行所述基板的移载而能够升降的移载臂； 第一划分箱，其被设置成包围所述升降电梯机构并包围被升降的所述基板保持件的移动范围； 第二划分箱，其被设置成与所述第一划分箱连结，并包围所述基板移载机构和该基板移载机构的移动范围；以及 第三划分箱，其被设置成与所述第一划分箱连结，并包围所述闸门部， 在所述第一划分箱设置有向所述第一划分箱的内侧喷射冷却气体的冷却气体喷射机构。
2.根据权利要求I所述的装载单元，其特征在于， 所述冷却气体喷射机构具有与被降下的所述基板保持件对置地设置的多个气体喷射孔。
3.根据权利要求I所述的装载单元，其特征在于， 在所述第一划分箱与所述第二划分箱的连结部设置有用于将所述第一划分箱与所述第二划分箱的内部相互连通或者隔断的开闭门部。
4.根据权利要求I所述的装载单元，其特征在于， 在所述第一划分箱与所述第三划分箱的连结部设置有用于将所述第一划分箱与所述第三划分箱的内部相互连通或者隔断的开闭门部。
5.根据权利要求I所述的装载单元，其特征在于， 设置有用于向所述各划分箱导入惰性气体的气体导入口、用于排出所述各划分箱内部的氛围的气体排出口。
6.根据权利要求I所述的装载单元，其特征在于， 所述基板保持件具有支承所述基板的晶片舟皿、支承所述晶片舟皿的下端部的保温筒，并且该装载单元设置有辅助冷却机构，该辅助冷却机构在所述基板保持件下降时与所述保温筒对应地下降。
7.—种处理系统，其特征在于，具备 对基板实施热处理的处理单元； 设置于所述处理单元的下方的权利要求I所述的装载单元；以及 与所述装载单元并列设置并使收容有多张所述基板的基板容器待机的储存单元。
全文摘要
本发明提供装载单元以及处理系统，该装载单元使保持有多张基板的基板保持件相对于处理容器升降，其具备装载用筐体、使基板保持件升降的升降电梯机构、关闭处理容器的开口部的闸门部、用于进行基板的移载的基板移载机构、以包围升降电梯机构并包围其移动范围的方式设置的第一划分箱、与第一划分箱连结并以包围基板移载机构和其移动范围的方式设置的第二划分箱、以及与第一划分箱连结并以包围闸门部的方式设置的第三划分箱，在第一划分箱设置有向第一划分箱的内侧喷射冷却气体的冷却气体喷射机构。
文档编号H01L21/677GK102751222SQ20121011932
公开日2012年10月24日 申请日期2012年4月20日 优先权日2011年4月20日
发明者户羽胜也 申请人:东京毅力科创株式会社