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JP2012199397A - Substrate cooling method and vacuum processing apparatus - Google Patents

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JP2012199397A
JP2012199397A JP2011062755A JP2011062755A JP2012199397A JP 2012199397 A JP2012199397 A JP 2012199397A JP 2011062755 A JP2011062755 A JP 2011062755A JP 2011062755 A JP2011062755 A JP 2011062755A JP 2012199397 A JP2012199397 A JP 2012199397A
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Japan
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substrate
load lock
temperature
lock chamber
cooling
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Application number
JP2011062755A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsuko Yamashita
敦子 山下
Tomohiro Nitta
智洋 新田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】加熱された基板を、より均一かつ迅速に冷却する冷却方法、および真空処理装置を提供する。
【解決手段】実施形態の基板冷却方法は、減圧状態が維持可能な処理室において加熱された基板を、前記処理室から減圧状態が維持可能なロードロック室内に搬送するステップと、前記ロードロック室内に搬送された前記基板の外周を前記ロードロック室内に設けられたガイド機構に支持させるステップと、前記ガイド機構に支持された前記基板の主面に冷却体を接触させずに接近させて、前記基板の温度が前記ロードロック室内に搬送された直後の温度Tよりも低い温度Tになるまで前記基板を冷却するステップと、を備える。
【選択図】図3
A cooling method and a vacuum processing apparatus are provided for cooling a heated substrate more uniformly and rapidly.
A substrate cooling method according to an embodiment includes a step of transporting a substrate heated in a processing chamber capable of maintaining a reduced pressure state from the processing chamber to a load lock chamber capable of maintaining a reduced pressure state, and the load lock chamber. Supporting the outer periphery of the substrate conveyed to a guide mechanism provided in the load lock chamber, and bringing the cooling body closer to the main surface of the substrate supported by the guide mechanism without contacting the substrate, Cooling the substrate until the temperature of the substrate reaches a temperature T 2 lower than a temperature T 1 immediately after being transferred into the load lock chamber.
[Selection] Figure 3

Description

本発明の実施形態は、基板冷却方法および真空処理装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to a substrate cooling method and a vacuum processing apparatus.

半導体装置などを製造する際には、基板が冷却される工程が設けられることが多い。例えば、パワーMOSFET素子の半導体基板として、炭化ケイ素(SiC)基板が用いられることがある。このような炭化ケイ素基板は、パワーMOSFETの形成工程において、高温処理が施される場合がある。例えば、炭化ケイ素基板に、MOSFETのソース・ドレイン領域を形成する際には、基板を高温状態(例えば、500℃程度)にして、イオン注入が実施される。   When manufacturing a semiconductor device or the like, a process for cooling the substrate is often provided. For example, a silicon carbide (SiC) substrate may be used as a semiconductor substrate of a power MOSFET element. Such a silicon carbide substrate may be subjected to a high temperature treatment in the process of forming the power MOSFET. For example, when forming a source / drain region of a MOSFET on a silicon carbide substrate, ion implantation is performed while the substrate is in a high temperature state (for example, about 500 ° C.).

しかし、炭化ケイ素基板は、シリコン(Si)基板に比べて熱伝導率が高い。このような熱伝導率の高い半導体基板は、高温処理後、なるべく基板面内で均一に冷却することが望ましい。例えば、支持台に支持された炭化ケイ素基板を高温処理した後、別の支持台の上に炭化ケイ素基板を搬送すると、別の支持台の形状によっては、炭化ケイ素基板が許容値を超えた面内温度分布を有したまま急激に冷却される場合がある。その結果、基板内に熱ストレスが発生して、基板に欠けや割れが発生してしまう。   However, the silicon carbide substrate has a higher thermal conductivity than the silicon (Si) substrate. Such a semiconductor substrate having a high thermal conductivity is desirably cooled as uniformly as possible after the high temperature treatment. For example, after a silicon carbide substrate supported on a support base is processed at a high temperature and then transferred to another support base, the surface of the silicon carbide substrate that exceeds the allowable value depending on the shape of the other support base. There is a case where the cooling is rapidly performed with the internal temperature distribution. As a result, thermal stress is generated in the substrate, and chipping or cracking occurs in the substrate.

高温状態にある半導体基板を別の支持台に搬送することなく、真空状態で放置しながら放射冷却させる方策も考えられるが、この方策では、冷却に時間がかかり、タクトタイムが上昇してしまう。   A measure of radiation cooling while leaving the semiconductor substrate in a high temperature state in a vacuum state without transporting it to another support stand is also conceivable, but this measure takes time for cooling and increases the tact time.

特開2005−267931号公報JP 2005-267931 A

本発明が解決しようとする課題は、加熱された基板を、より均一かつ迅速に冷却する基板冷却方法、および真空処理装置を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a substrate cooling method and a vacuum processing apparatus for cooling a heated substrate more uniformly and rapidly.

実施形態の基板冷却方法は、減圧状態が維持可能な処理室において加熱された基板を、前記処理室から減圧状態が維持可能なロードロック室内に搬送するステップと、前記ロードロック室内に搬送された前記基板の外周を前記ロードロック室内に設けられたガイド機構に支持させるステップと、前記ガイド機構に支持された前記基板の主面に冷却体を接触させずに接近させて、前記基板の温度が前記ロードロック室内に搬送された直後の温度Tよりも低い温度Tになるまで前記基板を冷却するステップと、を備える。 In the substrate cooling method according to the embodiment, the substrate heated in the process chamber capable of maintaining the decompressed state is transported from the process chamber into the load lock chamber capable of maintaining the decompressed state, and the substrate is transported into the load lock chamber. The outer periphery of the substrate is supported by a guide mechanism provided in the load lock chamber, and the temperature of the substrate is set close to the main surface of the substrate supported by the guide mechanism without contacting a cooling body. Cooling the substrate until a temperature T 2 lower than a temperature T 1 immediately after being transferred into the load lock chamber.

実施形態に係る真空処理装置の平面模式図である。It is a plane schematic diagram of the vacuum processing apparatus which concerns on embodiment. 実施形態に係るロードロック室の平面模式図である。It is a mimetic diagram of a load lock room concerning an embodiment. 実施形態に係るロードロック室の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the load lock chamber according to the embodiment. 実施形態に係る基板の冷却方法のフローチャート図である。It is a flowchart figure of the cooling method of the board | substrate which concerns on embodiment. 実施形態に係る基板の冷却方法を説明するためのロードロック室の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the load lock chamber for demonstrating the cooling method of the board | substrate which concerns on embodiment. 実施形態の効果を説明する図である。It is a figure explaining the effect of an embodiment.

以下、図面を参照しつつ、実施形態について説明する。以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。実施形態の基板冷却方法を説明する前に、この方法を実施する真空処理装置について説明する。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In the following description, the same members are denoted by the same reference numerals, and the description of the members once described is omitted as appropriate. Before explaining the substrate cooling method of the embodiment, a vacuum processing apparatus for carrying out this method will be explained.

図1は、実施形態に係る真空処理装置の平面模式図である。
真空処理装置1は、例えば、枚葉式の真空処理装置であり、ロードロック室10、11と、真空処理室(処理室)20と、基板搬送室30と、を備える。
FIG. 1 is a schematic plan view of a vacuum processing apparatus according to an embodiment.
The vacuum processing apparatus 1 is, for example, a single wafer vacuum processing apparatus, and includes load lock chambers 10 and 11, a vacuum processing chamber (processing chamber) 20, and a substrate transfer chamber 30.

ロードロック室10、11は、いずれも減圧状態が維持可能であり、基板(例えば、半導体基板)90の搬入出が可能である。ロードロック室10は、真空処理室20で真空処理された基板90を収納することが可能であり、ロードロック室11は、真空処理室20で真空処理する前の基板90を収納することが可能である。真空処理装置1においては、ロードロック室11に設置された基板90が基板搬送室30を介して、真空処理室20に搬送される。そして、真空処理室20で基板90が真空処理された後、基板90は、基板搬送室30を介して、ロードロック室10に返される。   Each of the load lock chambers 10 and 11 can maintain a reduced pressure state, and a substrate (for example, a semiconductor substrate) 90 can be carried in and out. The load lock chamber 10 can store the substrate 90 that has been vacuum processed in the vacuum processing chamber 20, and the load lock chamber 11 can store the substrate 90 before being vacuum processed in the vacuum processing chamber 20. It is. In the vacuum processing apparatus 1, the substrate 90 installed in the load lock chamber 11 is transferred to the vacuum processing chamber 20 through the substrate transfer chamber 30. Then, after the substrate 90 is vacuum processed in the vacuum processing chamber 20, the substrate 90 is returned to the load lock chamber 10 through the substrate transfer chamber 30.

真空処理室20は、減圧状態が維持可能であり、例えば、イオン注入、スパッタリング、CVD(Chemical Vapor Deposition)、ドライエッチング等のいずれかの真空処理をすることができる。真空処理室20は、基板90を支持することが可能な支持台21を有する。支持台21は、基板90を高温(例えば、500℃)に加熱することができる。   The vacuum processing chamber 20 can maintain a reduced pressure state, and can perform any one of vacuum processing such as ion implantation, sputtering, CVD (Chemical Vapor Deposition), and dry etching, for example. The vacuum processing chamber 20 includes a support base 21 that can support the substrate 90. The support base 21 can heat the substrate 90 to a high temperature (for example, 500 ° C.).

基板搬送室30は、ロードロック室10、11と、真空処理室20と、の間に介設されている。基板搬送室30には、真空ロボット(ロボット)31が設けられている。真空ロボット31は、基板90の外周を支持することが可能な搬送アーム32を有する。真空ロボット31は、ロードロック室11から真空処理室20に基板90を搬送したり、真空処理室20からロードロック室10に基板90を搬送したりする。   The substrate transfer chamber 30 is interposed between the load lock chambers 10 and 11 and the vacuum processing chamber 20. A vacuum robot (robot) 31 is provided in the substrate transfer chamber 30. The vacuum robot 31 has a transfer arm 32 that can support the outer periphery of the substrate 90. The vacuum robot 31 transports the substrate 90 from the load lock chamber 11 to the vacuum processing chamber 20 or transports the substrate 90 from the vacuum processing chamber 20 to the load lock chamber 10.

さらに、真空処理装置1は、ストッカ室40、41と、基板機構50と、を備える。基板機構50は、ストッカ室40、41と、ロードロック室10、11と、の間に介設されている。ストッカ室40、41内のそれぞれには、基板90を複数収納することが可能なカセットケース42、43が設置されている。基板機構50には、ストッカ室40からロードロック室11に基板90を搬送したり、ロードロック室10からストッカ室41に基板90を搬送したりする真空ロボット51が設置されている。真空ロボット51は、基板90の裏面を支持することが可能な搬送アーム52を有する。   Further, the vacuum processing apparatus 1 includes stocker chambers 40 and 41 and a substrate mechanism 50. The substrate mechanism 50 is interposed between the stocker chambers 40 and 41 and the load lock chambers 10 and 11. Cassette cases 42 and 43 capable of accommodating a plurality of substrates 90 are installed in the stocker chambers 40 and 41, respectively. The substrate mechanism 50 is provided with a vacuum robot 51 that transports the substrate 90 from the stocker chamber 40 to the load lock chamber 11 and transports the substrate 90 from the load lock chamber 10 to the stocker chamber 41. The vacuum robot 51 has a transfer arm 52 that can support the back surface of the substrate 90.

次に、真空処理装置1のロードロック室10について詳細に説明する。
図2は、実施形態に係るロードロック室の平面模式図である。
図3は、実施形態に係るロードロック室の断面模式図である。図3には、図2のα−βの位置における断面模式図である。
Next, the load lock chamber 10 of the vacuum processing apparatus 1 will be described in detail.
FIG. 2 is a schematic plan view of the load lock chamber according to the embodiment.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the load lock chamber according to the embodiment. 3 is a schematic cross-sectional view at the position of α-β in FIG.

ロードロック室10は、上側ロードロック室である蓋部100と、下側ロードロック室である真空容器101と、冷却体である金属ブロック110と、駆動部であるリフタ11と、を有する。
ロードロック室10においては、蓋部100と、真空容器101、とは嵌合し、この嵌合した状態において、真空ポンプ(図示しない)による排気手段によって、ロードロック室10内を減圧状態にすることができる。ロードロック室10内が大気状態にあるときは、蓋部100が真空容器101から離れ、ロードロック室10内が大気開放される。ロードロック室10が大気状態では、ロードロック室10から上述したストッカ室41に基板90を搬送することができる。また、基板搬送室30と、上述した真空容器101とは、真空バルブ(図示しない)を介して互いに連結されている。
The load lock chamber 10 includes a lid 100 that is an upper load lock chamber, a vacuum vessel 101 that is a lower load lock chamber, a metal block 110 that is a cooling body, and a lifter 11 that is a drive unit.
In the load lock chamber 10, the lid 100 and the vacuum vessel 101 are fitted, and in this fitted state, the inside of the load lock chamber 10 is brought into a reduced pressure state by an exhaust means by a vacuum pump (not shown). be able to. When the interior of the load lock chamber 10 is in the atmospheric state, the lid 100 is separated from the vacuum vessel 101 and the interior of the load lock chamber 10 is opened to the atmosphere. When the load lock chamber 10 is in the atmospheric state, the substrate 90 can be transferred from the load lock chamber 10 to the stocker chamber 41 described above. The substrate transfer chamber 30 and the above-described vacuum container 101 are connected to each other via a vacuum valve (not shown).

ロードロック室10は、リング状のガイド機構102を有する。ガイド機構102は、ロードロック室10内に搬送された基板90の外周を支持する。例えば、ガイド機構102は、基板90の外端から内側に向かう2mm〜4mmの領域90aを支持する。   The load lock chamber 10 has a ring-shaped guide mechanism 102. The guide mechanism 102 supports the outer periphery of the substrate 90 transferred into the load lock chamber 10. For example, the guide mechanism 102 supports a region 90 a of 2 mm to 4 mm inward from the outer end of the substrate 90.

ロードロック室10は、ガイド機構102に支持された基板90の主面(例えば、裏面)に接近することが可能な冷却体を有する。冷却体の例として、金属ブロック110が例示されている。   The load lock chamber 10 includes a cooling body that can approach the main surface (for example, the back surface) of the substrate 90 supported by the guide mechanism 102. A metal block 110 is illustrated as an example of the cooling body.

金属ブロック110は、平面形状が半円状の金属ブロック部110aと、平面形状が半円状の金属ブロック部110bと、を有する。金属ブロック110部aと、金属ブロック部110bと、は、溝110tを挟み互いに対向している。   The metal block 110 includes a metal block portion 110a having a semicircular planar shape and a metal block portion 110b having a semicircular planar shape. The metal block 110 part a and the metal block part 110 b face each other across the groove 110 t.

金属ブロック110の主成分は、例えば、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、鉄(Fe)、これらの金属を少なくとも2つ含有する合金である。金属ブロック部110aと、金属ブロック部110bと、の溝110tには、搬送アーム52を挿入することが可能である。   The main component of the metal block 110 is, for example, aluminum (Al), copper (Cu), iron (Fe), or an alloy containing at least two of these metals. The transfer arm 52 can be inserted into the groove 110t between the metal block part 110a and the metal block part 110b.

例えば、基板90が金属ブロック110上に載置された後、金属ブロック部110aと、金属ブロック部110bと、の間に搬送アーム52を挿入する。そして、搬送アーム52によって基板90を持ち上げ、搬送アーム52によって基板90を支持することにより、基板90を搬送アーム52によってロードロック室10から取り出すことができる。   For example, after the substrate 90 is placed on the metal block 110, the transfer arm 52 is inserted between the metal block portion 110a and the metal block portion 110b. The substrate 90 can be taken out of the load lock chamber 10 by the transfer arm 52 by lifting the substrate 90 by the transfer arm 52 and supporting the substrate 90 by the transfer arm 52.

金属ブロック110は、駆動部であるリフタ111に接続され、上下移動が可能になっている。このリフタ111により、ガイド機構102に支持された基板90の主面と金属ブロック110とを接近させることができ、基板90の温度がロードロック室10内に搬送された直後の温度T1よりも低い温度T2になるまで、基板90を冷却することが可能になる。例えば、基板90がガイド機構102に支持された状態で、基板90の主面と、金属ブロック110の主面と、の間の距離を「D」とする。金属ブロック110の主面110sと、基板90の主面とは互いに対向し、この距離Dは、長くなったり、短くなったりする。金属ブロック110の上下移動は、制御機構112によって制御されている。   The metal block 110 is connected to a lifter 111 that is a drive unit, and can move up and down. The lifter 111 allows the main surface of the substrate 90 supported by the guide mechanism 102 and the metal block 110 to approach each other, and the temperature of the substrate 90 is lower than the temperature T1 immediately after being transferred into the load lock chamber 10. The substrate 90 can be cooled until the temperature T2 is reached. For example, the distance between the main surface of the substrate 90 and the main surface of the metal block 110 in a state where the substrate 90 is supported by the guide mechanism 102 is “D”. The main surface 110s of the metal block 110 and the main surface of the substrate 90 face each other, and the distance D becomes longer or shorter. The vertical movement of the metal block 110 is controlled by the control mechanism 112.

制御機構112には、複数の温度センサ120によって検知された基板90の温度が入力される。金属ブロック110は、ガイド機構102に支持された基板90の主面(例えば、裏面)に接近することが可能である。基板90の温度に応じて、距離Dを変えたり、金属ブロック110を基板90に接近させる速度を変えたりすることができる。   The temperature of the substrate 90 detected by the plurality of temperature sensors 120 is input to the control mechanism 112. The metal block 110 can approach the main surface (for example, the back surface) of the substrate 90 supported by the guide mechanism 102. Depending on the temperature of the substrate 90, the distance D can be changed, or the speed at which the metal block 110 approaches the substrate 90 can be changed.

ロードロック室10では、金属ブロック110を基板90に接触させず、接近させることにより、ロードロック室10内に搬送された直後の基板90の温度Tを、温度Tよりも低い温度Tになるまで、基板90を冷却することが可能である。金属ブロック110内には、必要に応じて温度制御用の媒体を流してもよい。これにより、金属ブロック110は、外からの熱を受けても、一定の温度に保たれる。 In the load lock chamber 10, the temperature T 1 of the substrate 90 immediately after being transferred into the load lock chamber 10 is set to a temperature T 2 lower than the temperature T 1 by bringing the metal block 110 close to the substrate 90 without contacting the substrate 90. The substrate 90 can be cooled until A temperature control medium may be flowed through the metal block 110 as necessary. Thereby, even if the metal block 110 receives the heat from the outside, it is kept at a constant temperature.

ロードロック室10には、基板90の温度のモニタリングするための温度センサ120が設けられている。温度センサ120は、例えば、熱輻射式の温度計である。   The load lock chamber 10 is provided with a temperature sensor 120 for monitoring the temperature of the substrate 90. The temperature sensor 120 is, for example, a thermal radiation type thermometer.

なお、温度Tおよび温度T、のそれぞれを、基板90の主面の中心における1点の温度としてもよく、温度T1および温度T2のそれぞれを基板90の主面内の複数の箇所における温度の平均値としてもよい。複数の箇所とは、基板90の主面の中心と、この中心を通る直線上の基板90の外周の2点と、を含む3点でもよい。あるいは、複数の箇所とは、基板90の主面の中心と、この中心を通る直線上の基板90の外周の2点と、前記中心を通り、前記直線に直交する別の直線上の基板90の外周の2点と、を含む5点でもよい。なお、複数の箇所については、これらの数に限定されない。複数の箇所で計測された基板温度の平均値を面内平均温度と呼称する。 Note that each of the temperature T 1 and the temperature T 2 may be a single temperature at the center of the main surface of the substrate 90, and each of the temperature T 1 and the temperature T 2 is a temperature at a plurality of locations in the main surface of the substrate 90. It is good also as an average value of. The plurality of locations may be three points including the center of the main surface of the substrate 90 and two points on the outer periphery of the substrate 90 on a straight line passing through the center. Alternatively, the plurality of locations are the center of the main surface of the substrate 90, two points on the outer periphery of the substrate 90 on a straight line passing through this center, and the substrate 90 on another straight line passing through the center and orthogonal to the straight line. 5 points including 2 points on the outer periphery of In addition, about a some location, it is not limited to these numbers. An average value of the substrate temperatures measured at a plurality of locations is referred to as an in-plane average temperature.

次に、実施形態に係る基板90の冷却方法について説明する。実施形態においては、真空処理室20において、高温処理された基板90を、ロードロック室10において、より均一かつ迅速に冷却する。基板90は、例えば、炭化ケイ素(SiC)を含む半導体基板である。   Next, a method for cooling the substrate 90 according to the embodiment will be described. In the embodiment, the substrate 90 subjected to the high temperature processing in the vacuum processing chamber 20 is cooled more uniformly and rapidly in the load lock chamber 10. The substrate 90 is a semiconductor substrate containing, for example, silicon carbide (SiC).

図4は、実施形態に係る基板の冷却方法のフローチャート図である。
図5は、実施形態に係る基板の冷却方法を説明するためのロードロック室の断面模式図である。
FIG. 4 is a flowchart of the substrate cooling method according to the embodiment.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the load lock chamber for explaining the substrate cooling method according to the embodiment.

真空処理室20において、500℃程度に加熱された基板90を、真空処理室20から基板搬送室30を介して、ロードロック室10内に搬送する(ステップS10)。   The substrate 90 heated to about 500 ° C. in the vacuum processing chamber 20 is transferred from the vacuum processing chamber 20 to the load lock chamber 10 via the substrate transfer chamber 30 (step S10).

基板90は、ロードロック室10内に搬送される前に、真空処理室20において、予め500℃程度に加熱される。例えば、真空処理室20がイオン注入装置である場合、炭化ケイ素基板にイオン注入をする場合には、炭化ケイ素基板の非晶質化を避けるために、例えば、500℃程度の高温状態でイオン注入をする。ロードロック室10において、基板90の温度を上昇させる際には、基板90に急激な熱ストレスをかけないように、例えば、パルス状にゆっくり昇温させる。この後、基板90は、真空処理室20から基板搬送室30を介して、ロードロック室10内に搬送される。   The substrate 90 is heated in advance to about 500 ° C. in the vacuum processing chamber 20 before being transferred into the load lock chamber 10. For example, when the vacuum processing chamber 20 is an ion implantation apparatus, when ion implantation is performed on a silicon carbide substrate, the ion implantation is performed at a high temperature of, for example, about 500 ° C. in order to avoid amorphization of the silicon carbide substrate. do. In the load lock chamber 10, when the temperature of the substrate 90 is increased, the temperature is slowly increased, for example, in a pulse shape so as not to apply a sudden thermal stress to the substrate 90. Thereafter, the substrate 90 is transferred from the vacuum processing chamber 20 to the load lock chamber 10 via the substrate transfer chamber 30.

続いて、ロードロック室10内に搬送された基板90の外周をロードロック室10内に設けられたガイド機構102に支持させる(ステップS20)。   Subsequently, the outer periphery of the substrate 90 transferred into the load lock chamber 10 is supported by the guide mechanism 102 provided in the load lock chamber 10 (step S20).

図5(a)には、ガイド機構102によって基板90が支持された状態が示されている。   FIG. 5A shows a state where the substrate 90 is supported by the guide mechanism 102.

このときの基板90と金属ブロック110との距離をD1とする。次に、基板90の温度のモニタリングを開始する(ステップS30)。温度のモニタリングは、例えば、複数の温度センサ120で行う。   The distance between the substrate 90 and the metal block 110 at this time is D1. Next, monitoring of the temperature of the substrate 90 is started (step S30). The temperature monitoring is performed by a plurality of temperature sensors 120, for example.

次に、ガイド機構102に支持された基板90の主面(例えば、裏面)に金属ブロック110を接近させる(ステップS40)。このときの基板90と金属ブロック110との距離をD2とする。   Next, the metal block 110 is brought close to the main surface (for example, the back surface) of the substrate 90 supported by the guide mechanism 102 (step S40). The distance between the substrate 90 and the metal block 110 at this time is D2.

図5(b)には、図5(a)に比べて、金属ブロック110が基板90の主面に接近した状態が示されている(D2<D1)。金属ブロック110と基板90との間の距離Dを所定の距離に保ったり、あるいは、金属ブロック110を徐々に基板90に接近させて、距離Dを縮小させる。金属ブロック110が基板90に近づくと、基板90から放出される輻射熱は、金属ブロック110によって効率よく吸収される。これにより、基板90を迅速に冷やすことができる。そして、基板90の温度がロードロック室10内に搬送された直後の温度T(一例として、350℃)から温度T(一例として、200℃)になるまで、基板90を冷却する(ステップS50)。 FIG. 5B shows a state in which the metal block 110 is closer to the main surface of the substrate 90 than in FIG. 5A (D2 <D1). The distance D between the metal block 110 and the substrate 90 is maintained at a predetermined distance, or the distance D is reduced by gradually bringing the metal block 110 closer to the substrate 90. As the metal block 110 approaches the substrate 90, the radiant heat emitted from the substrate 90 is efficiently absorbed by the metal block 110. Thereby, the board | substrate 90 can be cooled rapidly. Then, the substrate 90 is cooled until the temperature T 1 (as an example, 350 ° C.) immediately after being transferred into the load lock chamber 10 to the temperature T 2 (as an example, 200 ° C.) (step). S50).

ステップS50では、温度センサ120で基板90の温度を検出しつつ、金属ブロック110を駆動させる。温度Tから温度Tになるまでの段階では、金属ブロック110は、基板90に接触させない。 In step S50, the metal block 110 is driven while the temperature sensor 120 detects the temperature of the substrate 90. In the stage from the temperature T 1 to the temperature T 2 , the metal block 110 is not brought into contact with the substrate 90.

例えば、ステップS50では、温度センサ120で、基板90の温度をモニタリングしながら、温度Tから温度Tまで基板の温度を下げる際の冷却速度を、10(℃/秒)以下に制御している。冷却速度を、10(℃/秒)より大きくすると、基板90に急激な熱ストレスがかかり、基板90が割れたり、基板90に欠けが生じたりする可能性がある。例えば、基板90がSiC基板のような熱伝導率の高い基板である場合には、割れ、欠けが起こりやすい。特に、冷却開始温度(T)がより高く、冷却速度がより速いほど、冷却過程において大量の熱放出が基板90内で発生する。このため、基板90に急激な熱ストレスがかかり易い。従って、実施形態のごとく冷却速度は、10(℃/秒)以下であることが望ましい。 For example, in step S50, a temperature sensor 120, while monitoring the temperature of the substrate 90, the cooling rate at the time of lowering the temperature of the substrate from the temperatures T 1 to the temperature T 2, 10 (℃ / sec) was controlled to below Yes. If the cooling rate is greater than 10 (° C./second), the substrate 90 may be subjected to rapid thermal stress, and the substrate 90 may be cracked or the substrate 90 may be chipped. For example, when the substrate 90 is a substrate having a high thermal conductivity such as a SiC substrate, cracking and chipping are likely to occur. In particular, as the cooling start temperature (T 1 ) is higher and the cooling rate is faster, a larger amount of heat release occurs in the substrate 90 during the cooling process. For this reason, rapid thermal stress is likely to be applied to the substrate 90. Therefore, as in the embodiment, the cooling rate is desirably 10 (° C./second) or less.

また、ステップS50では、基板90の冷却が進行中の基板90の温度分布が許容値を超えないように基板90を冷却する。このための方策の1つとして、基板90が他の部材(ガイド機構102)と接触する部分は、基板90とガイド機構102とが接触する外縁(領域90a)のみとしている。   In step S50, the substrate 90 is cooled so that the temperature distribution of the substrate 90 in which the cooling of the substrate 90 is in progress does not exceed the allowable value. As one of the measures for this purpose, the portion where the substrate 90 is in contact with another member (guide mechanism 102) is only the outer edge (region 90a) where the substrate 90 and the guide mechanism 102 are in contact.

また、温度Tと、温度Tと、が基板90の面内平均温度である場合は、基板90の主面における複数の箇所の温度のうち、最高温度と最低温度との差ΔTが20℃以下になるように、距離Dを所定の距離に保ったり、あるいは、金属ブロック110を徐々に基板90に接近させたりする。なお、ΔTが20℃であるとき、ΔTは、許容値の最高値となっている。 Further, when the temperature T 1 and the temperature T 2 are the in-plane average temperatures of the substrate 90, the difference ΔT between the maximum temperature and the minimum temperature among the temperatures at a plurality of locations on the main surface of the substrate 90 is 20 The distance D is maintained at a predetermined distance so as to be equal to or lower than 0 ° C., or the metal block 110 is gradually brought closer to the substrate 90. When ΔT is 20 ° C., ΔT is the maximum allowable value.

温度と最低温度との差が20℃より大きくすると、基板90に急激な熱ストレスがかかり、基板90が割れたり、基板90に欠けが生じたりする可能性がある。このため、基板90の温度を温度T1から温度T2まで下げる際の、複数の箇所の温度のうちの最高温度と最低温度との差は、20℃以下であることが望ましい。   If the difference between the temperature and the minimum temperature is greater than 20 ° C., the substrate 90 may be subjected to rapid thermal stress, and the substrate 90 may be cracked or the substrate 90 may be chipped. For this reason, when the temperature of the substrate 90 is lowered from the temperature T1 to the temperature T2, the difference between the highest temperature and the lowest temperature among the temperatures at the plurality of locations is desirably 20 ° C. or less.

次に、基板90が温度T(一例として、200℃)未満になった後において、基板を金属ブロック110に接触させる(ステップS60)。この状態を、図5(c)に示す。この段階では、基板90が充分に冷却されているので、基板90に欠け、割れが発生し難くなる。 Next, after the substrate 90 becomes lower than the temperature T 2 (for example, 200 ° C.), the substrate is brought into contact with the metal block 110 (step S60). This state is shown in FIG. At this stage, since the substrate 90 is sufficiently cooled, the substrate 90 is chipped and is not easily cracked.

その後、ロードロック室10内が大気状態になり、基板90をロードロック室10から取り出すことが可能な状態になる。なお、基板90をよりゆっくりと冷却させるには、ロードロック室10の容積をロードロック室11の容積よりも大きくしてもよい。   Thereafter, the inside of the load lock chamber 10 is in an atmospheric state, and the substrate 90 can be taken out from the load lock chamber 10. In order to cool the substrate 90 more slowly, the volume of the load lock chamber 10 may be larger than the volume of the load lock chamber 11.

図6は、実施形態の効果を説明する図である。
横軸は、時間(秒)であり、縦軸は、基板90の温度である。
FIG. 6 is a diagram for explaining the effect of the embodiment.
The horizontal axis is time (seconds), and the vertical axis is the temperature of the substrate 90.

横軸には、基板90が真空処理室20からロードロック室10内に搬送された直後の時刻Xと、基板90が金属ブロック110で冷却された後の時刻Yが示されている。ここで、基板温度Tは、350℃以上、400℃以下であり、基板温度Tは、150℃以上、200℃以下としている。なお、図中には、基板温度のそれぞれの一例として、350℃と、200℃と、の例が示されている。実施形態ではこれらの値に限定されない。 On the horizontal axis, a time X immediately after the substrate 90 is transferred from the vacuum processing chamber 20 into the load lock chamber 10 and a time Y after the substrate 90 is cooled by the metal block 110 are shown. Here, the substrate temperature T 1 is 350 ° C. or more and 400 ° C. or less, and the substrate temperature T 2 is 150 ° C. or more and 200 ° C. or less. In the drawing, examples of substrate temperatures of 350 ° C. and 200 ° C. are shown as examples. The embodiment is not limited to these values.

先ず、ラインAは、金属ブロック110を設けず、基板90を真空状態で放置しながら冷却させた場合の例である。この場合、基板90の周りは、真空である。このような状況では、基板90が真空中への放射冷却によって冷却されるために、冷却時間が長くなってしまう。従って、ラインAの勾配はなだらかになり、基板90がロードロック室10に搬入されてから、基板温度がTになるまでのタクトタイムが上昇してしまう。 First, line A is an example in which the metal block 110 is not provided and the substrate 90 is cooled while being left in a vacuum state. In this case, the periphery of the substrate 90 is a vacuum. In such a situation, since the substrate 90 is cooled by the radiative cooling into the vacuum, the cooling time becomes long. Thus, the slope of the line A becomes gentle, the substrate 90 is carried into the load lock chamber 10, the tact time until the substrate temperature is T 2 rises.

一方、ラインBは、真空処理室20からロードロック室10内に搬送した直後に、金属ブロック110上に載置したとき温度変化の例である。この場合、基板90は急激に冷却されるものの、基板90は、許容値を超えた温度分布を有したままの状態で、冷却されてしまう。その結果、基板90内に熱ストレスが発生して、基板90に欠けや割れが発生する可能性がある。   On the other hand, line B is an example of temperature change when placed on the metal block 110 immediately after being transferred from the vacuum processing chamber 20 into the load lock chamber 10. In this case, although the substrate 90 is rapidly cooled, the substrate 90 is cooled in a state where the temperature distribution exceeds the allowable value. As a result, thermal stress may occur in the substrate 90 and the substrate 90 may be chipped or cracked.

これに対し、ラインCは、実施形態の例である。この場合、基板90は、ラインAに比べ迅速に冷却されるとともに、ラインBに比べて、基板面内の温度分布がより均一になるように冷却される。従って、基板90は、許容値を超えた温度分布を有したまま冷却されず、基板90内に熱ストレスが発生し難くなる。その結果、基板90に欠けや割れが発生し難くなる。また、実施形態では、金属ブロック110を基板90に近づける速度を変えることにより、基板90の冷却速度を変えることができる。例えば、金属ブロック110を基板90に近づける速度をより遅くすれば、ラインCは、ラインC1のようになり、金属ブロック110を基板90に近づける速度をより速くすれば、ラインCは、ラインC2のようになる。従って、実施形態では、基板90の冷却速度の自由度が高くなる。   On the other hand, line C is an example of the embodiment. In this case, the substrate 90 is cooled more quickly than the line A, and is cooled so that the temperature distribution in the substrate surface becomes more uniform than the line B. Therefore, the substrate 90 is not cooled while having a temperature distribution exceeding the allowable value, and thermal stress is hardly generated in the substrate 90. As a result, the substrate 90 is less likely to be chipped or cracked. In the embodiment, the cooling rate of the substrate 90 can be changed by changing the speed at which the metal block 110 approaches the substrate 90. For example, if the speed at which the metal block 110 is brought closer to the substrate 90 is made slower, the line C becomes like the line C1, and if the speed at which the metal block 110 is brought closer to the board 90 is made faster, the line C becomes the line C2. It becomes like this. Therefore, in the embodiment, the degree of freedom of the cooling rate of the substrate 90 is increased.

このように、実施形態に係る基板冷却方法によれば、高温状態にある半導体基板を、より均一かつ迅速に冷却することができる。実施形態に係る基板冷却方法は、熱伝導率の高い半導体基板(例えば、SiC基板)の冷却に有効である。   Thus, according to the substrate cooling method according to the embodiment, a semiconductor substrate in a high temperature state can be cooled more uniformly and rapidly. The substrate cooling method according to the embodiment is effective for cooling a semiconductor substrate (for example, a SiC substrate) having high thermal conductivity.

以上、具体例を参照しつつ実施形態について説明した。しかし、実施形態はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、実施形態の特徴を備えている限り、実施形態の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。   The embodiment has been described above with reference to specific examples. However, the embodiments are not limited to these specific examples. In other words, those specific examples that have been appropriately modified by those skilled in the art are also included in the scope of the embodiments as long as they include the features of the embodiments. Each element included in each of the specific examples described above and their arrangement, material, condition, shape, size, and the like are not limited to those illustrated, and can be appropriately changed.

また、前述した各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて複合させることができ、これらを組み合わせたものも実施形態の特徴を含む限り実施形態の範囲に包含される。その他、実施形態の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても実施形態の範囲に属するものと了解される。例えば、金属ブロック110を基板90の上面側から接近させる方法も、実施形態に含まれる。   In addition, each element included in each of the above-described embodiments can be combined as long as technically possible, and combinations thereof are also included in the scope of the embodiment as long as they include the features of the embodiment. In addition, in the category of the idea of the embodiment, those skilled in the art can conceive various changes and modifications, and it is understood that these changes and modifications also belong to the scope of the embodiment. . For example, a method for causing the metal block 110 to approach from the upper surface side of the substrate 90 is also included in the embodiment.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1 真空処理装置
10、11 ロードロック室
20 真空処理室(処理室)
21 支持台
30 基板搬送室
31 真空ロボット
32 搬送アーム
40、41 ストッカ室
42 カセットケース
50 搬送機構
51 真空ロボット
52 搬送アーム
90 基板
90a 領域
100 蓋部
101 真空容器
102 ガイド機構
110 金属ブロック
110a、110b 金属ブロック部
110s 主面
110t 溝
111 リフタ(駆動部)
112 制御機構
120 温度センサ
1 Vacuum processing apparatus 10, 11 Load lock chamber 20 Vacuum processing chamber (processing chamber)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 Support stand 30 Substrate transfer chamber 31 Vacuum robot 32 Transfer arm 40, 41 Stocker chamber 42 Cassette case 50 Transfer mechanism 51 Vacuum robot 52 Transfer arm 90 Substrate 90a Area 100 Lid 101 Vacuum container 102 Guide mechanism 110 Metal block 110a, 110b Metal Block part 110s Main surface 110t Groove 111 Lifter (drive part)
112 Control mechanism 120 Temperature sensor

Claims (5)

減圧状態が維持可能な処理室において加熱された基板を、前記処理室から減圧状態が維持可能なロードロック室内に搬送するステップと、
前記ロードロック室内に搬送された前記基板の外周を前記ロードロック室内に設けられたガイド機構に支持させるステップと、
前記ガイド機構に支持された前記基板の主面に冷却体を接触させずに接近させて、前記基板の温度が前記ロードロック室内に搬送された直後の温度Tよりも低い温度Tになるまで前記基板を冷却するステップと、
を備えたことを特徴とする基板冷却方法。
Transporting a substrate heated in a processing chamber capable of maintaining a reduced pressure state from the processing chamber to a load lock chamber capable of maintaining a reduced pressure state;
Supporting an outer periphery of the substrate transported into the load lock chamber with a guide mechanism provided in the load lock chamber;
The cooling body is brought close to the main surface of the substrate supported by the guide mechanism without contacting the substrate, and the temperature of the substrate becomes a temperature T 2 lower than the temperature T 1 immediately after being transferred into the load lock chamber. Cooling the substrate to
A substrate cooling method comprising:
前記ガイド機構に支持された前記基板の前記主面と、前記冷却体と、の距離を縮小させつつ、前記基板を冷却することを特徴とする請求項1記載の基板冷却方法。   The substrate cooling method according to claim 1, wherein the substrate is cooled while the distance between the main surface of the substrate supported by the guide mechanism and the cooling body is reduced. 前記基板の温度が前記温度T未満になった後に、前記基板を前記冷却体に接触させることを特徴とする請求項1または2に記載の基板冷却方法。 The substrate cooling method according to claim 1, wherein the substrate is brought into contact with the cooling body after the temperature of the substrate becomes lower than the temperature T 2 . 前記基板は、炭化ケイ素を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の基板冷却方法。   The said board | substrate contains a silicon carbide, The board | substrate cooling method as described in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. 減圧状態が維持可能であり、基板の搬入出が可能なロードロック室と、
減圧状態が維持可能であり、前記基板を加熱することが可能な処理室と、
前記真空処理室から前記ロードロック室に、前記基板を搬送することが可能なロボットが設置された基板搬送室と、
を備え、
前記ロードロック室は、前記ロードロック室内に搬送された前記基板の外周を支持するガイド機構と、
冷却体と、
前記ガイド機構に支持された前記基板の主面と前記冷却体とを接近させて、前記基板の温度が前記ロードロック室内に搬送された直後の温度Tよりも低い温度Tになるまで、前記基板を冷却することが可能な駆動部と、
を有することを特徴とする真空処理装置。
A load lock chamber capable of maintaining a reduced pressure state and capable of loading and unloading substrates;
A processing chamber capable of maintaining a reduced pressure state and heating the substrate;
A substrate transfer chamber provided with a robot capable of transferring the substrate from the vacuum processing chamber to the load lock chamber;
With
The load lock chamber includes a guide mechanism that supports an outer periphery of the substrate conveyed into the load lock chamber;
A cooling body;
The main surface of the substrate supported by the guide mechanism and the cooling body are brought close to each other until the temperature of the substrate becomes a temperature T 2 lower than the temperature T 1 immediately after being transferred into the load lock chamber, A driving unit capable of cooling the substrate;
A vacuum processing apparatus comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023542381A (en) * 2020-09-29 2023-10-06 北京北方華創微電子装備有限公司 Temperature change rate control device, method and semiconductor process device
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