CN105723496A - 基板处理装置和基板处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种能够在较清洁的状况下传送基板的、用于冷却基板的基板处理装置和方法。作为本发明的基板处理装置的实施方式的基板冷却装置(100)设置有室(101)、提供冷却的冷却单元(109、112)、基板保持件(103)和遮蔽件(111)，基板保持件(103)具有用于将基板(S)载置于所述室的基板载置面(103a)并且基板保持件(103)被冷却单元冷却，遮蔽件(111)具有围绕所述室内的基板载置面的侧方的侧壁部并且遮蔽件(111)被冷却单元冷却。此外，在遮蔽件的内表面附近布置有遮蔽件加热器(116)。

Description

基板处理装置和基板处理方法
技术领域
本发明涉及在真空室内冷却基板的装置和方法。
背景技术
已知一种集群式(clustertype)或串列式(in-linetype)的基板处理系统设备，其设置有多个处理室以便在基板上连续地执行成膜处理、蚀刻处理等的多个处理。成膜处理和蚀刻处理一般在高温下发生。因此，在某些情况下，基板处理系统可能设置有用于将已受到成膜处理或蚀刻处理的基板冷却至预定温度的冷却室(以下也称为基板冷却装置)。通过在成膜处理或蚀刻处理之后将基板传送到冷却室并在冷却室内冷却基板，能够缩短直到基板冷却到预定温度的等待时间。
专利文献1公开了示例的冷却室。专利文献1中说明的冷却室包括设置于室内壁的上冷却构件和设置于基板保持件的下冷却构件。通过将基板的顶面和底面夹在上冷却构件与下冷却构件之间，冷却室能够快速冷却基板。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-107126号公报
发明内容
通过使用真空泵，使专利文献1中说明的冷却室维持真空以便防止基板氧化和污染。在真空下，被冷却至低温的基板保持件起到类似真空泵的作用并将诸如水分子等的气体分子吸着于其表面。另一方面，从外部传送到冷却室内的基板具有高温。出于这个原因，当基板在被传送的状态下接近基板保持件时，基板将热能赋予被吸着于基板保持件的气体分子，由此使气体分子的一部分从基板保持件解放并释放到基板附近的空间内。结果，气体分子可能粘附于基板的顶面。虽然专利文献1的技术适用于将高温基板载置于水冷却的基板保持件的情况，然而，将室温(0℃至50℃)的基板载置于被冷却到-100℃以下的基板保持件的情况下也发生相同的现象。
即使通过清理冷却室的内部来去除吸着于基板保持件的气体分子，在传送基板的过程中也会将其它气体分子从外部带入冷却室内。因此，吸着于基板保持件的气体分子随着处理多个基板而再次增加。
做出本发明以解决上述问题。本发明的目的是提供一种用于冷却基板的基板处理装置和基板处理方法，其能够在较清洁的状态下传送基板。
本发明的第一方面是一种基板处理装置，其包括：室，所述室的内部能够被抽真空；基板保持件，所述基板保持件设置在所述室的内部，并且所述基板保持件包括能够冷却基板的基板载置面；遮蔽件，所述遮蔽件设置在所述室的内部并且包括侧壁部，所述侧壁部被设置成围绕所述基板载置面的侧方；和遮蔽件冷却单元，所述遮蔽件冷却单元用于冷却所述遮蔽件。
根据本发明的基板处理装置，遮蔽件被遮蔽件冷却单元冷却，并且遮蔽件设置有围绕基板载置面的侧部的侧壁部。因而，能够将在传送基板时从基板保持件释放出的气体分子捕获到遮蔽件的侧壁部，因而能够减少基板受到的气体分子的污染。
附图说明
图1是示出了根据本发明的实施方式的基板冷却装置的示意性构造图。
图2是根据本发明的实施方式的遮蔽件的截面图。
图3是包括根据本发明的实施方式的基板冷却装置的基板处理系统的示意性构造图。
图4是通过使用根据本发明的实施方式的基板冷却装置来执行冷却处理的示例性元件构造的示意图。
图5是示出了根据本发明的实施方式的基板冷却方法的流程图的图。
图6是示出了根据本发明的实施方式的预冷却准备的详细流程图的图。
图7是示出了根据本发明的实施方式的冷却处理的详细流程图的图。
图8是示出了根据本发明的实施方式的恢复处理的详细流程图的图。
图9是示出了根据本发明的实施方式的基板冷却装置的示意性构造图。
图10是根据本发明的实施方式的遮蔽件的截面图。
图11是示出了根据本发明的实施方式的基板冷却装置的示意性构造图。
具体实施方式
以下将参照附图说明本发明的实施方式。然而，要注意的是，本发明不仅限于这些实施方式。下面将要说明的附图中，用相同的附图标记表示具有相同功能的组成部件，可以合适地省略其重复说明。
(第一实施方式)
图1是示出了本实施方式的基板冷却装置100的示意性构造图，基板冷却装置100用作被构造成冷却基板的基板处理装置。基板冷却装置100包括室101和排气室119。室101的上壁101a可拆装地设置，使得能够在拆除上壁101a的情况下执行维护作业、清洁等。闸阀102可开闭地设置于室101的侧壁101b，使得能够通过闸阀102将基板S传送进室101和传送出室101。具有基板载置面103a的基板保持件103设置在室101内。基板S能够被载置于基板载置面103a。
基板保持件103设置有杆状的提升销104，提升销104用于在贯通基板载置面103a的状态下支撑基板S的底面。通过使用提升销驱动机构105，能够使提升销104沿着基板S或基板载置面103a的法线方向上升或下降。另外，基板保持件103设置有用于固定基板S的顶面的外周缘部的机械夹具(chunk)106。通过使用机械夹具驱动机构107，能够使机械夹具106沿着基板S或基板载置面103a的法线方向上升和下降。提升销驱动机构105和机械夹具驱动机构107均为诸如马达和致动器等的任意的驱动部件。可伸缩的波纹管108设置在提升销104与提升销驱动机构105之间以及机械夹具106与机械夹具驱动机构107之间，使得提升销104和机械夹具106能够在维持室101的密封状态的同时移动。
为了固定基板S，可以设置被构造成通过使用静电力将基板S固定于基板保持件103的静电吸附机构(ESC)来代替机械夹具106和机械夹具驱动机构107。
设置在室101外的基板保持件冷却单元109(基板保持件冷却部件)经由贯通室101的下壁101c的基板保持件支撑柱110连接到基板保持件103。能够通过使用基板保持件冷却单元109将基板保持件103维持在低温度来冷却载置于基板载置面103a的基板S。基板保持件冷却单元109包括未示出的用于测量基板保持件103的温度的温度测量单元(例如热电偶)。优选地，基板保持件103和基板保持件支撑柱110通过使用诸如铜和铝等的高导热性金属形成。
遮蔽件111设置在室101内。遮蔽件111被设置成围绕基板保持件103的侧方并覆盖基板保持件103的上方。换言之，遮蔽件111被设置成围绕基板载置面103a的侧方并与基板载置面103a相对。
设置在室101外的遮蔽件冷却单元112经由贯通室101的上壁101a的遮蔽件支撑柱113连接到遮蔽件111。通过使用遮蔽件冷却单元112，将遮蔽件111维持在低的温度。因此，当在传送基板S的过程中从基板保持件103释放的气体分子到达遮蔽件111的表面时，能够捕获气体分子，即，能够将气体分子保持在该表面上。遮蔽件冷却单元112包括未示出的用于测量遮蔽件111的温度的温度测量单元(例如热电偶)。优选地，遮蔽件111和遮蔽件支撑柱113通过使用诸如铜和铝等的高导热性金属形成。
基板保持件冷却单元109和遮蔽件冷却单元112(遮蔽件冷却部件)均是用于根据任意方法执行冷却的冷却部件，其可以是通过使用氦的绝热膨胀来执行冷却的冷却装置(例如Gifford-McMahon制冷机和stirling制冷机)，或者可以是被构造成通过输送到装置内的作为制冷剂的诸如从外部供给的低温液氮等来执行冷却的装置。在本实施方式中，基板保持件冷却单元109和遮蔽件冷却单元112被设置成分离的构件。作为代替，这些冷却单元可以被共同地设置成单个冷却单元。
用于允许基板S通过的开口114设置在遮蔽件111的侧面的与闸阀102相对的部位处。从室101的外部传送的基板S通过闸阀102和遮蔽件111的开口114，并载置于基板保持件103。同时，被冷却的基板S通过遮蔽件111的开口114和闸阀102，并传送到室101外。同时，为了使遮蔽件111的内部和外部彼此连通，在遮蔽件111的侧面的开口114以外的部位设置百叶窗(louver)115。
遮蔽件加热器116设置在遮蔽件111的内部的表面附近，即，在遮蔽件111的与基板保持件103相对的表面附近。同时，在室101的壁面的内侧附近设置室内加热器117，在室101的壁面的外侧附近设置室外加热器118。遮蔽件加热器116和室内加热器117被构造成通过将热能赋予遮蔽件111和室101来去除附着于遮蔽件111和室101的气体分子，优选地，遮蔽件加热器116和室内加热器117是能够实现快速加热的诸如灯等的加热部件。另一方面，室外加热器118被构造成对室101自身进行加热，优选地，室外加热器118是能够加热宽范围到高温度的诸如护套加热器(sheathheater)等的加热部件。虽然在图1中仅部分地示出了遮蔽件加热器116、室内加热器117和室外加热器118，但是这些加热器可以以给定间隔设置，使得能够均匀地加热对应的表面。
排气室119以其内部空间能够与室101的内部空间彼此连通的方式连接到室101。排气室119设置有作为能够使室101的内部抽真空的排气单元的排气泵120。可以根据所需的真空度使用诸如干式泵和涡轮分子泵等的任意的排气部件作为排气泵120。这些泵还可以组合使用。此外，用于测量遮蔽件111内部、即由遮蔽件111限定的空间的压力的遮蔽件内真空计121设置于室101，用于测量排气室119内部的压力的室内真空计122设置于排气室119。
此外，为了有效地冷却基板S，基板冷却装置100设置有用于在基板S的底面与基板载置面103a之间导入冷却气体的冷却气体导入单元123。冷却气体导入单元123连接到作为允许冷却气体通过的管道的气体管线124。气体管线124贯通室101和基板保持件103，并朝向基板S的底面与基板载置面103a之间的空间开口。对于待从冷却气体导入单元123导入的冷却气体，可以使用氦、氩和含有以上物质中的至少一者的混合气体。由于冷却气体在基板S的底面上散布，因此能够快速均匀地冷却基板S。气体管线124还连接到排气泵120，使得能够通过驱动排气泵120来排出使用过的冷却气体。气体管线124包括未示出的能够改变路径和流量的调节阀。虽然图1仅示出了一个系统的气体管线124，然而，可以分别设置两个系统的气体管线、即用于从冷却气体导入单元123导入冷却气体的气体管线124和用于排出冷却气体的气体管线124。优选地，冷却气体导入单元123包括诸如质量流量控制器(MFC(massflowcontroller))和自动压力控制器(APC(automaticpressurecontroller))等的气体流量调节部件。注意，不总是一定要设置冷却气体导入单元123。当然，还可以通过在不使用上述冷却剂气体的情况下将基板S直接载置在冷却了的基板载置面103a上来冷却基板S。
气体管线加热器125设置在气体管线124的附近。通过利用气体管线加热器125加热气体管线124，能够有效地去除吸着于气体管线的内表面的气体分子。在图1中，气体管线加热器125仅在气体管线124的特定部位处设置。作为代替，可以在整个气体管线124处设置气体管线加热器125。虽然任意加热部件能够适用于气体管线加热器125，然而可以使用例如带加热器(ribbonheater)。
图2是本实施方式的基板冷却装置100中包括的遮蔽件111的截面图。遮蔽件111包括：侧壁部111a，其围绕基板S或基板载置面103a的侧方；上壁部111b，其覆盖基板S或基板载置面103a的上方；和裙壁部111c，其位于基板S或基板载置面103a的侧方的下方并围绕基板保持件103的侧方。换言之，侧壁部111a沿着基板S或基板载置面103a的端面延伸，上壁部111b被设置成与基板S或基板载置面103a相对，裙壁部111c沿着基板保持件103的侧面延伸。侧壁部111a和裙壁部111c设置成大致平行于基板S或基板载置面103a的法线，上壁部111b设置成大致平行于基板S或基板载置面103a。在本实施方式中，侧壁部111a、上壁部111b和裙壁部111c形成一体的构件。然而，单独形成的构件彼此连接的构造也是可接受的。
虽然室101的内部被抽真空以形成真空并且使基板保持件103冷却，但是基板保持件103起到吸着空间内的诸如水分子等的气体分子P(包括行为像气体的颗粒)的真空泵的作用。图2示出了吸着于基板保持件103的顶面的气体分子P。在该状态下，从基板冷却装置100的外部传送的基板S具有相对于冷却了的基板保持件103高出数百度的温度。出于这个原因，当使来自外部的基板S靠近基板保持件103的基板载置面103a以便将基板S载置于基板载置面103a时，从基板S将热能赋予吸着于基板保持件103的顶面的气体分子P，由此气体分子P被从基板保持件103的顶面释放。
通常，功能元件设置于基板S的顶面(即，基板保持件103所在侧的相反侧的表面)。因此，气体分子P附着到基板S的顶面比气体分子P附着到基板S的底面(即，与基板保持件103相对的表面)更容易发生污染方面的问题。如图2中用虚线A表示的，从基板保持件103释放到被保持为真空的空间的各气体分子P均在空间内沿大致直线行进。出于这个原因，如在传统情况下当冷却了的遮蔽件111设置成不绕着基板保持件103时，气体分子P先被吸着到室101的内壁等处，然后有一定的可能性从室101的内壁等处脱离(释放)，并到达基板S的顶面作为污染源。另一方面，由于在本实施方式的基板冷却装置100中冷却了的遮蔽件111设置成绕着基板保持件，因此从基板保持件103的顶面释放的各气体分子P均沿大致直线行进并与侧壁部111a碰撞并被捕获在侧壁部111a上。这种构造使得能够减少将附着于基板S的顶面并用作污染源的气体分子P。
这里，将说明余弦定律。已知当被捕获在室101的内壁和遮蔽件111上的气体分子P释放时，气体分子P的行进方向展现出通常称为余弦定律的随机分布。根据余弦定律，沿捕获表面的法线方向的飞行的可能性最高。根据余弦定律，在本实施方式的情况下由于侧壁部111a的法线平行于基板载置面103a，因此在被捕获于侧壁部111a的气体分子P脱离之后，最高比例的气体分子P沿平行于基板载置面103a的方向飞行。换言之，在被捕获于侧壁部111a的气体分子P脱离之后，气体分子P不大可能朝向基板S的膜沉积面(顶面)飞行。
如图2中的虚线B所示，在气体分子P中，还可能存在未捕获在侧壁部111a上或者先捕获在侧壁部111a上但之后脱离的气体分子P。在这种情况下，这种气体分子P按照上述余弦定律从侧壁部111a脱离。因此气体分子P可以以高的可能性沿侧壁部111a的法线方向飞行，或者以比前述可能性低的可能性沿朝向基板载置面103a的方向或远离基板载置面103a的方向飞行。沿侧壁部111a的法线方向飞行的气体分子P沿大致直线行进并与侧壁部111a的相对端碰撞，从而再次被捕获在侧壁部111a上。同时，沿远离基板载置面103a的方向飞行的气体分子P沿大致直线行进并与设置在与基板载置面103a相反的位置的上壁部111b碰撞，从而被捕获在上壁部111b上。结果，大部分的气体分子P被捕获在侧壁部111a或上壁部111b，由此可能到达基板S的顶面的气体分子P(即，从侧壁部111a脱离且朝向基板载置面103a飞行的气体分子P)的数量显著减少。因此，在本实施方式中，由于除了侧壁部111a之外上壁部111b被一起设置成遮蔽件111，因此能够比仅设置侧壁部111a的情况更可靠地捕获气体分子P，因而能够进一步减少将附着到基板S的顶面的气体分子。
此外，遮蔽件111的裙壁部111c设置在基板保持件103与室101的内壁之间，并围绕基板保持件103的侧面。由于冷却整个室101非常昂贵，因此在本实施方式中不冷却室101自身。因此，室101的内壁相对于基板保持件103具有较高的温度。出于这个原因，如在传统情况下，当冷却了的遮蔽件111设置成不绕着基板保持件103时，热通过辐射从室101的内壁传递到基板保持件103，基板保持件103的温度分布变得不稳定或不均匀。另一方面，在本实施方式的基板冷却装置100中，冷却了的遮蔽件111的裙壁部111c设置在基板保持件103与室101的内壁之间。因此，易于抑制热从室101的内壁传递到基板保持件103，易于使基板保持件103的基板载置面103a的面内温度分布稳定和均匀。裙壁部111c不总是必须在其高度方向上整体围绕基板保持件103。裙壁部111c仅通过围绕基板保持件103的高度方向上的至少一部分就能够改善基板保持件103的温度分布。同时，为了在抑制遮蔽件111与基板保持件103之间的热传递的同时进一步改善基板保持件103的温度分布，优选地以使基板保持件103的温度大致等于遮蔽件111的温度的方式使基板保持件冷却单元109和遮蔽件冷却单元112工作。
百叶窗115被设置成使得遮蔽件111的侧壁部111a的一部分和裙壁部111c的一部分以板状的形式从侧壁部111a的和裙壁部111c的平面倾斜地突出。百叶窗115的基端包括开口。这种构造使得能够实现使维持在低温度的遮蔽件111捕获气体分子的效果，并能够通过百叶窗115从遮蔽件111的内部向外部排出将稍后说明的在恢复(refresh)处理中气体化的气体分子。此外，百叶窗115被倾斜地设置成使得在包括百叶窗115的平面与包括侧壁部111a和裙壁部111c的平面之间限定的角度在包括上壁部111b的平面侧形成锐角。根据上述余弦定律，即使当气体分子通过百叶窗115脱离时，气体分子也不大可能朝向基板S的顶面，而是更可能朝向上壁部111b。注意，在图1中，开口114和百叶窗115均形成在侧壁部111a的一部分处，并且上壁部111b、侧壁部111a和裙壁部111c形成为连续的构件。
图3是包括本实施方式的基板冷却装置100的基板处理系统1的示意性构造图。基板处理系统1是集群式系统，其包括多个基板处理室2、装载锁定室4和本实施方式的基板冷却装置100。多个基板处理室2可以被构造成在基板S上执行相同的处理，或者执行彼此不同的处理。多个基板处理室2、装载锁定室4和基板冷却装置100经由传送室3彼此连接，可开闭的闸阀设置在相应的结合部。在各传送室3内安装传送机器人7。通过驱动传送机器人7，将基板S按照预定的处理顺序传送到基板处理室2、装载锁定室4和基板冷却装置100和从基板处理室2、装载锁定室4和基板冷却装置100传送。基板处理室2、传送室3和基板冷却装置100均设置有排气泵，使得能够在保持这些室处于真空状态的同时将基板S传送到这些室和从这些室传送。在装载锁定室4外部设置用于供给基板S的自动装载机5。自动装载机5被构造成使基板逐个离开位于空气侧且包含多个基板的外部盒6，并将基板放到装载锁定室4内。
图4是示出了通过使用本实施方式的基板冷却装置100来执行冷却处理的示例性MTJ(MagneticTunnelJunction)元件900的构造的示意图。MTJ元件用于MRAM(MagneticRandomAccessMemory)和磁性传感器等。
MTJ元件900是垂直磁化型元件(p-MTJ元件)。MTJ元件900包括基板901，此外，底部电极902、缓冲层(Ta层)903、自由层(CoFeB层)904和隧道势垒层(MgO层)905依次设置在基板901上。在该MTJ元件900上还按照以下列出的顺序设置了：参照层，其通过堆叠CoFeB层906、定向分离层(Ta层)907、第一层压体908、非磁性中间层(Ru层)909和第二层压体910而形成；保护层，其通过堆叠Ru层911和Ta层912而形成；和顶部电极913。MTJ元件900不限于上述构造。能够使用经受任意变化的构造，包括在不损害垂直磁化型元件的功能的范围内增大或减小层数、改变构成各层的材料、层的上下堆叠顺序的逆转等。
优选地，在隧道势垒层(MgO层)905形成在自由层(CoFeB层)904上之后并在参照层的CoFeB层906形成在隧道势垒层(MgO层)905上之前，进行使用本实施方式的基板冷却装置100的冷却处理。通过在此时使用基板冷却装置100执行冷却处理，能够通过冷却来改善隧道势垒层905的特性并能够抑制冷却期间隧道势垒层905的顶面(即，隧道势垒层905与CoFeB层906之间的界面)的污染。可以在任何其它任意时刻或在多个时刻执行使用基板冷却装置100的冷却处理。
本实施方式的基板冷却装置100所适用的对象不限于图4的MTJ元件900。基板冷却装置100能够合适地适用于在真空中经受冷却处理的任意基板或元件。
根据本实施方式的基板冷却装置100，冷却了的遮蔽件111的侧壁部111a围绕基板S或基板载置面103a的侧方。因而，能够捕获在基板S接近基板保持件103时释放的气体分子，并能够使基板S的顶面受到气体分子的污染减少。此外，冷却了的遮蔽件111的上壁部111b覆盖基板S或基板载置面103a的上方。因而，能够以高可能性限制未被侧壁部111a捕获以及从侧壁部111a脱离的气体分子，并且能够使基板S的顶面受到气体分子的污染进一步减少。此外，冷却了的遮蔽件111的裙壁部111c位于基板S或基板载置面103a的侧方的下方并围绕基板保持件103的侧方。因而能够减少室101的内壁与基板保持件103之间通过辐射的热传递，并且能够使基板保持件103的热分布稳定化和均匀化。
另外，遮蔽件加热器116设置在遮蔽件111的内部的表面附近。同时，室内加热器117设置在室101的壁面的内侧附近。因此，能够将热能从遮蔽件加热器116和室内加热器117赋予吸着于遮蔽件111和室101的气体分子，并且能够从遮蔽件111和室101去除气体分子。
图5是示出了使用本实施方式的基板冷却装置100的基板冷却方法的流程图的图。以下说明的基板冷却方法通过包括在基板冷却装置100中的未示出的控制装置控制。首先，在基板S未位于室101内的状态下，基板冷却装置100执行预冷却准备(步骤S1)。在完成预冷却准备之后，基板冷却装置100将基板S传送到室101内并执行冷却处理(步骤S2)。在完成冷却处理之后，如果达成了预定的结束条件(步骤S3中的是)，则基板冷却装置100结束基板冷却方法。可以任意地确定预定的结束条件，预定的结束条件的示例包括诸如以下条件：使用者输入的结束指令；完成了对预定数量的基板的处理；接下来不再有要处理的基板S；等等。
此外，如果还未达成预定的结束条件(步骤S3中的否)，并且在执行前一恢复处理之后(或者，如果尚未执行恢复处理，则从基板冷却方法的开始起)从一点计数了预定数量(例如10到20个)的基板已受到冷却处理(步骤S4中的是)，则基板冷却装置100执行恢复处理(步骤S5)。作为代替，可以在使用者输入执行指令时、或者在从执行前一恢复处理起(或者，如果尚未执行恢复处理，则从基板冷却方法的开始起)经过预定时间段之后，执行恢复处理。注意，将通过使用图8来详细说明恢复处理。
如果尚未有预定数量的基板受到冷却处理(步骤S4中的否)或者在完成恢复处理(步骤S5)之后，则基板冷却装置100将下一个基板S传送到室101内并重复冷却处理(步骤S2)。
图6是示出了本实施方式的预冷却准备(步骤S1)的详细流程图的图。首先，在基板S没有位于室101内的状态下，基板冷却装置100使排气泵120开始工作(步骤S11)。基板冷却装置100保持排气泵120处于工作状态直到所有的冷却处理完成，因此维持室101内部的真空状态。在室101达到预定的真空度、即预定的压力之后，基板冷却装置100使遮蔽件加热器116、室内加热器117和室外加热器118工作，然后在经过预定时间段之后停止这些加热器(步骤S12)。因而，能够使附着于室101的内壁和遮蔽件111的气体分子等气体化，能够从排气泵120排出气体分子，从而能够减少基板S的会在冷却处理中发生的污染。之后，基板冷却装置100使基板保持件冷却单元109和遮蔽件冷却单元112开始工作(步骤S13)。在基板保持件103和遮蔽件111均被冷却到预定温度之后，基板冷却装置100结束预冷却准备。
图7是示出了本实施方式的冷却处理(步骤S2)的详细流程图的图。首先，基板冷却装置100打开闸阀102并将基板S从外部传送到基板冷却装置100内(步骤S21)。在本实施方式中，通过传送室3内的连接到基板冷却装置100的传送机器人7来执行基板S的传送。作为代替，传送基板S的传送机器人7可以设置在基板冷却装置100内。在这种情况下，基板保持件103的提升销104处于被提升销驱动机构105抬升的状态，传送机器人7将基板S布置在抬升了的提升销104上。然后，基板冷却装置100关闭闸阀102。
之后，基板冷却装置100通过使用提升销驱动机构105使提升销104下降。因而，基板S载置于冷却状态下的基板保持件103的基板载置面，通过利用机械夹具驱动机构107降低机械夹具106来固定基板S(步骤S22)。在这种情况下，在使提升销104下降的过程中，在基板S接近基板载置面103a时(例如，在基板S与基板载置面103a之间的间隙达到大约10mm至20mm的范围的距离时)，优选的是，先停止提升销104，并在经过预定时间段之后使提升销104继续下降。以这种方式，能够防止基板S因使基板S与基板保持件103突然接触而引起变形或破裂。注意，遮蔽件111至少需要在基板S载置于基板保持件103的基板载置面103a时处于冷却状态。自然，优选遮蔽件111在基板S传送到基板冷却装置100时冷却。
在将基板S固定于基板载置面103a之后，基板冷却装置100将冷却气体从冷却气体导入单元123导入到基板S与基板载置面103a之间的空间内，并待机直到完成基板S的冷却(步骤S23)。可以基于经过预定的时间段、或者通过使基板冷却装置100设置有任意的温度测量单元并从而测量基板S的温度来确定完成基板S的冷却。之后，停止导入冷却气体，并通过使用排气泵120来将冷却气体从基板S与基板载置面103a之间的空间排出。
在完成基板S的冷却之后，通过使用机械夹具驱动机构107抬升机械夹具106和通过使用提升销驱动机构105抬升提升销104，来将基板保持件103上的基板S从基板保持件103拆下(步骤S24)。基板冷却装置100打开闸阀102，并将基板S传送到基板冷却装置100外(步骤S25)。与步骤S21相同，通过传送室3内的连接到基板冷却装置100的传送机器人7来执行基板S的传送。然后，基板冷却装置100关闭闸阀102并结束冷却处理。在随后对下一基板S执行冷却处理的情况下，可以在关闭闸阀102之前将下一基板S传送到基板冷却装置100内。
图8是示出了本实施方式的恢复处理(步骤S5)的详细流程图的图。当数次执行基板S的冷却处理时，气体分子渐渐地从外部进入基板冷却装置100内，吸着于基板保持件103和遮蔽件111的气体分子逐渐增加。结果，基板S面临越来越大的因吸着的气体分子脱离而受到污染的风险。出于这个原因，每次基板冷却装置100对基板S执行规定次数的冷却处理时，基板冷却装置100执行如下的恢复处理：使设置在遮蔽件111的内部空间内的遮蔽件加热器116工作，由此使气体分子气体化并去除气体分子。首先，在基板S没有位于室101内的状态下，基板冷却装置100使遮蔽件加热器116工作(步骤S51)。在本实施方式中，使遮蔽件加热器116工作几秒钟然后停止。因而，通过赋予气体分子热能，遮蔽件加热器116能够使吸着于基板保持件103和遮蔽件111的内壁的气体分子气体化，并使气体分子通过百叶窗115排出到遮蔽件111外。进一步地，气体分子从排气泵120排出到基板冷却装置100外。在使遮蔽件加热器116工作和停止之后，确认基板保持件103和遮蔽件111的温度和室101内部的真空度。当温度和真空度分别达到预定值时，结束恢复处理(步骤S52)。
在本实施方式中，包括在基板冷却装置100内的控制装置执行控制图5至图8的流程图中示出的各步骤的开始和结束。作为代替，可以通过与基板冷却装置100独立地设置的控制装置来控制基板冷却装置100。同时，使用者可以明确地指示基板冷却装置100开始和结束步骤的一部分或全部。可选择地，使用者可以亲自执行步骤的一部分或全部。
(第二实施方式)
图9是示出了本实施方式的基板冷却装置200的示意性构造图，基板冷却装置200用作被构造成冷却基板的基板处理装置。基板冷却装置200与第一实施方式的基板冷却装置100的区别特征仅在于遮蔽件211的构造。基板冷却装置200的其余构造保持相同。
图10是本实施方式的基板冷却装置200中包括的遮蔽件211的截面图。遮蔽件211包括：侧壁部211a，其围绕基板S或基板载置面103a的侧方；上壁部211b，其覆盖基板S或基板载置面103a的上方；和裙壁部211c，其位于基板S或基板载置面103a的侧方的下方并围绕基板保持件103的侧方。与根据第一实施方式的遮蔽件111的区别在于侧壁部211a是倾斜设置的。具体地，当由侧壁部211a相对于基板S或基板载置面103a的法线方向C形成的角度被定义为D时(假设D以基板S或基板载置面103a的法线等于0°，远离基板S或基板载置面103a的方向被定义为正方向)，侧壁部211a以满足0°＜D＜90°的方式倾斜。换言之，在遮蔽件211中，从上壁部211b的外周部到侧壁部211a的范围以连续(即，平滑地)倾斜的方式设置，并且使侧壁部211a的直径小于上壁部211b的外周部的直径。出于这个原因，包括上壁部211b的平面和包括侧壁部211a的平面在基板保持件侧形成锐角。在本实施方式中，裙壁部211c被设置与侧壁部211a齐平。结果，裙壁部211c与侧壁部211a同样地倾斜。
根据余弦定律，通过使遮蔽件211的侧壁部211a倾斜，待从侧壁部211a脱离的气体分子最可能沿侧壁部211a的法线方向飞行。具体地，侧壁部211a被设置成：当被捕获在侧壁部211a上的气体分子释放时，气体分子最可能被导向至朝向接近上壁部211b的方向、即远离基板载置面103a的方向。出于这个原因，当气体分子从侧壁部211a脱离时，气体分子朝向基板S的顶面的可能性进一步减小，而气体分子朝向上壁部211b的可能性增大。结果，气体分子被捕获在上壁部211b上的可能性增大。因而，能够使基板S的顶面受到气体分子的污染进一步减少。
百叶窗215被设置成使得侧壁部211a和裙壁部211c的一部分以板状的形式从侧壁部211a的和裙壁部211c的平面倾斜地突出。百叶窗215的基端包括开口。百叶窗215倾斜地设置有以从侧壁部211a和裙壁部211c朝向上壁部211b的方向形成的锐角。根据上述构造，即使当气体分子通过百叶窗215脱离时，气体分子也不大可能朝向基板S的顶面，而是更易于朝向上壁部211b导向。
(第三实施方式)
图11是示出了本实施方式的基板冷却装置300的示意性构造图，基板冷却装置300用作被构造成冷却基板的基板处理装置。基板冷却装置300与第一实施方式的基板冷却装置100的区别特征仅在于遮蔽件311的构造。基板冷却装置300的其余构造保持相同。
在基板冷却装置300中，遮蔽件311能够通过遮蔽件驱动机构326而沿着基板S或基板载置面103a的法线方向升降。遮蔽件驱动机构326是诸如马达和致动器等的任意的驱动部件。可伸缩的波纹管327设置在遮蔽件311与遮蔽件驱动机构326之间，使得遮蔽件311能够在维持室101的密封状态的同时移动。
与第一实施方式不同，遮蔽件311未设置有开口114或百叶窗115。在传送基板S时，向上(即，沿远离基板S或基板载置面103a的方向)移动没有开口114的遮蔽件311，使得能够传送基板S。同时，在恢复处理时，向上移动没有百叶窗115的遮蔽件311，使得从基板保持件103的顶面释放的气体分子能够被排出。如上所述，由于在本实施方式中设置有能够升降遮蔽件311的遮蔽件驱动机构326，因此能够简化遮蔽件311的构造。此外，由于未设置开口114和百叶窗115，因此能够进一步减小冷却期间基板S的顶面被从遮蔽件311的外部侵入到内部的气体分子污染的可能性。
当通过使用基板冷却装置300冷却基板S时，首先基板冷却装置300通过使用遮蔽件驱动机构326来抬升遮蔽件311，然后将基板S移动到位于基板载置面103a上方但未与基板载置面103a接触的位置。之后，通过使用遮蔽件驱动机构326来使遮蔽件311下降，然后将基板S载置于基板载置面103a。在该状态下，基板冷却装置300待机预定时间段以冷却基板。如上所述，通过在基板S与基板载置面103a接触之前使遮蔽件311下降，遮蔽件311能够捕获当基板S下降时从基板保持件103释放的气体分子。
本发明不限于上述实施方式，不脱离本发明的宗旨的范围内的各种变化都是可行的。以上已说明了涉及用于设置有MTJ元件的基板的基板冷却装置和基板冷却方法。然而，本发明所适用的对象不限于特定的元件。本发明可以用作为被构造成执行任意基板在真空中的冷却的基板冷却装置和基板冷却方法。
上述实施方式基于以下假设：重力方向表示竖直方向。然而构造装置的方向是任意的。在根据上述各实施方式的基板冷却装置通过使装置倾斜90°安装(即，当基板S的顶面以与重力方向对齐的方式固定)的情况下，各上述实施方式中的竖直方向应被认为是与重力方向垂直的方向。

Claims (10)

1.一种基板处理装置，其包括：
室，所述室的内部能够被抽真空；
基板保持件，所述基板保持件设置在所述室的内部，并且所述基板保持件包括能够冷却基板的基板载置面；
遮蔽件，所述遮蔽件设置在所述室的内部并且包括侧壁部，所述侧壁部被设置成围绕所述基板载置面的侧方；和
遮蔽件冷却单元，所述遮蔽件冷却单元用于冷却所述遮蔽件。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，所述遮蔽件还包括与所述基板载置面相对的上壁部。
3.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，所述侧壁部被设置成：当被捕获在所述侧壁部上的气体分子释放时，从所述侧壁部脱离的所述气体分子被导向至远离所述基板载置面的方向的可能性最高。
4.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，所述遮蔽件还包括围绕所述基板保持件的侧部的裙壁部。
5.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，还包括：
加热器，所述加热器位于所述遮蔽件的所述基板保持件所在侧。
6.一种通过使用根据权利要求1所述的基板处理装置来冷却基板的方法，其包括以下步骤：
将所述基板载置于所述基板载置面；以及
在所述基板保持件和所述遮蔽件被冷却的状态下冷却所述基板。
7.一种对根据权利要求5所述的基板处理装置进行维护的方法，其包括以下步骤：
在所述基板未位于所述室内的状态下使所述加热器工作。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在通过使用根据权利要求1所述的基板处理装置来冷却第一基板的步骤与通过使用根据权利要求1所述的基板处理装置来冷却第二基板的步骤之间进行使所述加热器工作的步骤。
9.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，还包括：
遮蔽件驱动机构，其被构造成沿着所述基板载置面的法线方向升降所述遮蔽件。
10.一种通过使用根据权利要求9所述的基板处理装置来冷却基板的方法，其包括以下步骤：
在通过使用所述遮蔽件驱动机构抬升了所述遮蔽件的状态下，将所述基板移动到位于所述基板载置面上方但不与所述基板载置面接触的位置；
通过使用所述遮蔽件驱动机构使所述遮蔽件下降；
将所述基板载置于所述基板载置面；以及
在所述基板保持件和所述遮蔽件被冷却的状态下冷却所述基板。
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