JP2001316816A - 基板冷却装置 - Google Patents
基板冷却装置Info
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- JP2001316816A JP2001316816A JP2000136854A JP2000136854A JP2001316816A JP 2001316816 A JP2001316816 A JP 2001316816A JP 2000136854 A JP2000136854 A JP 2000136854A JP 2000136854 A JP2000136854 A JP 2000136854A JP 2001316816 A JP2001316816 A JP 2001316816A
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- vacuum chamber
- cooling
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- Plasma Technology (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 加熱された基板を真空室内で冷却するにあた
り、大量のガスを消費することなく、高い効率で冷却
し、しかもパーティクル汚染を抑えること。 【解決手段】 真空室2内に30℃程度に冷却されてい
る冷却ステ−ジ31に、加熱された基板を対向させて保
持し、真空室2に熱媒体用のガスを供給して冷却する。
真空室2内に熱媒体用のガスを導入するためのガス導入
管路51にバルブV1と、バルブV2と、バルブV1と
バルブV2との間に形成した熱媒体用のガスを一時的に
貯留するタンク60とを設け、排気管路62にバルブV
4を設け、排気管路62のバイパスにバルブV3を設け
る。タンク60に一時的に貯留したN2ガスをバルブV
1,V2等の開閉操作によって真空室2に供給するよう
にしたので、冷却圧力P2を計算値に基づいて所望な値
に容易に制御決定することができる。ガス供給管51等
のガス導入ラインが排気管62等の排気ラインと兼用さ
れていないので、パーティクルが吸引されたり再放出さ
れたりすることがないようにすることができる。
り、大量のガスを消費することなく、高い効率で冷却
し、しかもパーティクル汚染を抑えること。 【解決手段】 真空室2内に30℃程度に冷却されてい
る冷却ステ−ジ31に、加熱された基板を対向させて保
持し、真空室2に熱媒体用のガスを供給して冷却する。
真空室2内に熱媒体用のガスを導入するためのガス導入
管路51にバルブV1と、バルブV2と、バルブV1と
バルブV2との間に形成した熱媒体用のガスを一時的に
貯留するタンク60とを設け、排気管路62にバルブV
4を設け、排気管路62のバイパスにバルブV3を設け
る。タンク60に一時的に貯留したN2ガスをバルブV
1,V2等の開閉操作によって真空室2に供給するよう
にしたので、冷却圧力P2を計算値に基づいて所望な値
に容易に制御決定することができる。ガス供給管51等
のガス導入ラインが排気管62等の排気ラインと兼用さ
れていないので、パーティクルが吸引されたり再放出さ
れたりすることがないようにすることができる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば熱処理後の
半導体ウエハなどの基板を、真空雰囲気中で冷却する装
置に関する。
半導体ウエハなどの基板を、真空雰囲気中で冷却する装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体ウエハに対して真空雰囲気中で熱
処理を行う装置として、スループットの向上を図るため
に、移載アームを備えた真空チャンバよりなる移載室に
複数の予備真空室をなすカセット室と複数の真空処理室
とを気密に接続して構成したクラスタツールなどと呼ば
れている処理装置が知られている。この処理装置では、
カセット室内にウエハカセットを外部から搬入し、ウエ
ハカセットに収納されているウエハを移載室を介して真
空処理室内に搬入して処理を行うのであるが、処理後の
ウエハは例えば200℃以上もの温度になっており、こ
のままカセットに戻すと、カセットの材質である樹脂を
変形させてしまうため、ウエハを冷却するための専用の
冷却室が移載室に接続されている。
処理を行う装置として、スループットの向上を図るため
に、移載アームを備えた真空チャンバよりなる移載室に
複数の予備真空室をなすカセット室と複数の真空処理室
とを気密に接続して構成したクラスタツールなどと呼ば
れている処理装置が知られている。この処理装置では、
カセット室内にウエハカセットを外部から搬入し、ウエ
ハカセットに収納されているウエハを移載室を介して真
空処理室内に搬入して処理を行うのであるが、処理後の
ウエハは例えば200℃以上もの温度になっており、こ
のままカセットに戻すと、カセットの材質である樹脂を
変形させてしまうため、ウエハを冷却するための専用の
冷却室が移載室に接続されている。
【0003】ところで真空雰囲気中では放熱が悪いた
め、冷却の手法としては工夫する必要がある。冷却室内
の圧力を例えば大気圧まで復帰させれば放熱速度が早い
が、この場合には圧力調整に時間がかかる。そこで従来
では、例えば特開平4−143273号公報に記載され
ているように冷却板の上方にウエハを載置し、冷却板と
ウエハとの間の空間にガスを流し、このガスを熱媒体と
してウエハの熱を冷却板に放熱する技術が知られてい
る。またウエハを冷却板の上に直接置いて冷却すること
も知られている。
め、冷却の手法としては工夫する必要がある。冷却室内
の圧力を例えば大気圧まで復帰させれば放熱速度が早い
が、この場合には圧力調整に時間がかかる。そこで従来
では、例えば特開平4−143273号公報に記載され
ているように冷却板の上方にウエハを載置し、冷却板と
ウエハとの間の空間にガスを流し、このガスを熱媒体と
してウエハの熱を冷却板に放熱する技術が知られてい
る。またウエハを冷却板の上に直接置いて冷却すること
も知られている。
【0004】しかしながら前記公報の技術においては、
ガスを熱媒体としてウエハの熱を冷却板に放熱するとい
うよりは、ガスにウエハの熱を吸熱させてこのガスを排
出していると考えられる。何故ならガスの導入を止めれ
ば、ウエハの冷却時間は極端に遅くなる。この理由は、
ウエハと冷却板との間の隙間に熱が溜まると考えられ
る。従って大量のガスを必要とするし、ガスの導入によ
ってパーティクルを巻き上げ、ウエハを汚染する懸念が
ある。
ガスを熱媒体としてウエハの熱を冷却板に放熱するとい
うよりは、ガスにウエハの熱を吸熱させてこのガスを排
出していると考えられる。何故ならガスの導入を止めれ
ば、ウエハの冷却時間は極端に遅くなる。この理由は、
ウエハと冷却板との間の隙間に熱が溜まると考えられ
る。従って大量のガスを必要とするし、ガスの導入によ
ってパーティクルを巻き上げ、ウエハを汚染する懸念が
ある。
【0005】また冷却板の上に直接ウエハを載せる手法
は、ウエハの接触面積が大きいのでパーティクル汚染の
おそれが大きく、パターンの線幅の微細化が進みパーテ
ィクル汚染の許容限度が厳しい現状では、採用しにくい
方法である。さらにウエハの冷却時間を短縮するために
ガス導入やガス排気を急激に行うと、パ−ティクルの巻
き上げやウエハの位置ずれが発生するおそれがある。
は、ウエハの接触面積が大きいのでパーティクル汚染の
おそれが大きく、パターンの線幅の微細化が進みパーテ
ィクル汚染の許容限度が厳しい現状では、採用しにくい
方法である。さらにウエハの冷却時間を短縮するために
ガス導入やガス排気を急激に行うと、パ−ティクルの巻
き上げやウエハの位置ずれが発生するおそれがある。
【0006】また、従来、ウエハを冷却する上で大量の
ガスを消費しないようにするために、図9に示すような
ガス供給排気システム200が知られている(特開平1
1−102904号公報参照)。このガス供給排気シス
テムにおいては、ガス供給管51には、レギュレ−タ
R、第1のオリフィスO1、ガス導入用のバルブVa、
第2のオリフィスO2及びフィルタFとが上流側から順
に介装されており、前記排気管62には、圧力計PS
と、排気用のバルブVcとが上流側から順に介装されて
いる。またガス供給管51と排気管62との間には、一
端側がフィルタFと真空室2との間に接続され、他端側
がバルブVcの下流側に接続されたバイパスBが設けら
れており、このバイパスBにはバイパス用のバルブVb
が介装されている。
ガスを消費しないようにするために、図9に示すような
ガス供給排気システム200が知られている(特開平1
1−102904号公報参照)。このガス供給排気シス
テムにおいては、ガス供給管51には、レギュレ−タ
R、第1のオリフィスO1、ガス導入用のバルブVa、
第2のオリフィスO2及びフィルタFとが上流側から順
に介装されており、前記排気管62には、圧力計PS
と、排気用のバルブVcとが上流側から順に介装されて
いる。またガス供給管51と排気管62との間には、一
端側がフィルタFと真空室2との間に接続され、他端側
がバルブVcの下流側に接続されたバイパスBが設けら
れており、このバイパスBにはバイパス用のバルブVb
が介装されている。
【0007】このガス供給排気システム200では、例
えばウエハWの搬入の前に閉じておいたバルブVa〜V
cの内、先ずガス導入用のバルブVaとバイパス用のバ
ルブVbとを開いて、N2ガスをガス供給管51、ガス
供給経路52、ガス供給孔53を介して真空室2内に供
給する。ここでバルブVa及びバルブVbを開くと、N
2ガスはガス供給管51を介して真空室2内に供給され
ると共に、バイパスBにより排気管62を介して排気さ
れていく。このため真空室2(冷却室)内に供給される
ガスは、バイパスBに通気していく分少なくなるので、
当該真空室2内にはN2ガスがゆっくりと少しずつ供給
されることとなり、これにより冷却室内の圧力は、徐々
に上昇してくる。こうしてN2ガスを、真空室2内が適
当な期間例えば5秒間供給した後、バルブVa及びバル
ブVbを閉じ、真空室2内の圧力をほぼ一定に保った状
態でウエハWの冷却を行う。このウエハWの冷却の際、
真空室2内はN2ガスで満たされた状態となっており、
ウエハWと冷却ステ−ジとの間の僅かな隙間もN2ガス
で満たされている。そしてこのウエハWと冷却ステ−ジ
との間のN2ガスが熱媒体となってウエハWの熱を外部
へ放熱る。こうしてウエハWを例えば35〜40秒間冷
却して、例えば50℃程度まで冷却した後、先ずバルブ
Vbを開き、真空室2内のN2ガスを排気する。バルブ
Vbの開放により、N2ガスはガス供給管51、バイパ
スBBを介して排気管62より排気される。そしてバル
ブVbの開放から例えば4〜5秒経過後バルブcを開
き、バイパスBBを介しての排気に排気管62による排
気を加え、排気速度を大きくした状態で本排気を行う。
えばウエハWの搬入の前に閉じておいたバルブVa〜V
cの内、先ずガス導入用のバルブVaとバイパス用のバ
ルブVbとを開いて、N2ガスをガス供給管51、ガス
供給経路52、ガス供給孔53を介して真空室2内に供
給する。ここでバルブVa及びバルブVbを開くと、N
2ガスはガス供給管51を介して真空室2内に供給され
ると共に、バイパスBにより排気管62を介して排気さ
れていく。このため真空室2(冷却室)内に供給される
ガスは、バイパスBに通気していく分少なくなるので、
当該真空室2内にはN2ガスがゆっくりと少しずつ供給
されることとなり、これにより冷却室内の圧力は、徐々
に上昇してくる。こうしてN2ガスを、真空室2内が適
当な期間例えば5秒間供給した後、バルブVa及びバル
ブVbを閉じ、真空室2内の圧力をほぼ一定に保った状
態でウエハWの冷却を行う。このウエハWの冷却の際、
真空室2内はN2ガスで満たされた状態となっており、
ウエハWと冷却ステ−ジとの間の僅かな隙間もN2ガス
で満たされている。そしてこのウエハWと冷却ステ−ジ
との間のN2ガスが熱媒体となってウエハWの熱を外部
へ放熱る。こうしてウエハWを例えば35〜40秒間冷
却して、例えば50℃程度まで冷却した後、先ずバルブ
Vbを開き、真空室2内のN2ガスを排気する。バルブ
Vbの開放により、N2ガスはガス供給管51、バイパ
スBBを介して排気管62より排気される。そしてバル
ブVbの開放から例えば4〜5秒経過後バルブcを開
き、バイパスBBを介しての排気に排気管62による排
気を加え、排気速度を大きくした状態で本排気を行う。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図9に
示すガス供給排気システム200においては、次のよう
な問題があった。
示すガス供給排気システム200においては、次のよう
な問題があった。
【0009】ガス導入時において、バルブVa及びバル
ブVbを開いている時間が変動すると、真空室2の封入
圧力が変動する。また、排気ポンプを他の真空室と兼用
した場合において排気速度が変動し真空室2の封入圧力
が変動する。このため、真空室2の封入圧力を、効率的
にウエハを冷却できるとともに効率的に次工程で真空引
きできるように選択された最適な圧力範囲に、容易に設
定できない、という問題があった。
ブVbを開いている時間が変動すると、真空室2の封入
圧力が変動する。また、排気ポンプを他の真空室と兼用
した場合において排気速度が変動し真空室2の封入圧力
が変動する。このため、真空室2の封入圧力を、効率的
にウエハを冷却できるとともに効率的に次工程で真空引
きできるように選択された最適な圧力範囲に、容易に設
定できない、という問題があった。
【0010】また、バイパスBBをガス導入するのに適
した形状にしようとすると、バルブVa及びバルブVc
を開いて行う粗排気の時間を最適化することが難しく、
真空室2の封入圧力を最適な圧力範囲に設定できない、
という問題があった。
した形状にしようとすると、バルブVa及びバルブVc
を開いて行う粗排気の時間を最適化することが難しく、
真空室2の封入圧力を最適な圧力範囲に設定できない、
という問題があった。
【0011】また、ガス導入ラインの一部が排気ライン
と兼用されているため、排気側に付着したパーティクル
が吸引されたり、さらに吸引されたパーティクルが再放
出されたりする、という問題があった。
と兼用されているため、排気側に付着したパーティクル
が吸引されたり、さらに吸引されたパーティクルが再放
出されたりする、という問題があった。
【0012】そこで、本発明の目的は、上記従来技術の
問題を解消し、大量のガスを消費することなく、高い効
率で冷却することができ、しかもパーティクル汚染のお
それがない基板冷却装置を提供することにある。
問題を解消し、大量のガスを消費することなく、高い効
率で冷却することができ、しかもパーティクル汚染のお
それがない基板冷却装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の基板冷却装置は、加熱された基板を真空室
内で冷却する装置において、真空室内に設けられた冷却
板と、この冷却板の冷却面に対して対向するように基板
を保持する基板保持部と、前記真空室内に熱媒体用のガ
スを導入するためのガス導入管路と、前記真空室内のガ
スを排気するための排気管路と、前記ガス導入管路に設
けられた第1ガス導入用弁と、前記第1ガス導入用弁の
下流側で前記ガス導入管路に設けられた第2ガス導入用
弁と、前記第1ガス導入用弁と前記第2ガス導入用弁と
の間に形成された熱媒体用のガスを一時的に貯留するタ
ンクと、前記排気管路に設けられた排気用弁と、前記排
気用弁の上流側と下流側との間に形成されたバイパスを
開閉可能なバイパス用弁と、を備えることを特徴とす
る。
に、本発明の基板冷却装置は、加熱された基板を真空室
内で冷却する装置において、真空室内に設けられた冷却
板と、この冷却板の冷却面に対して対向するように基板
を保持する基板保持部と、前記真空室内に熱媒体用のガ
スを導入するためのガス導入管路と、前記真空室内のガ
スを排気するための排気管路と、前記ガス導入管路に設
けられた第1ガス導入用弁と、前記第1ガス導入用弁の
下流側で前記ガス導入管路に設けられた第2ガス導入用
弁と、前記第1ガス導入用弁と前記第2ガス導入用弁と
の間に形成された熱媒体用のガスを一時的に貯留するタ
ンクと、前記排気管路に設けられた排気用弁と、前記排
気用弁の上流側と下流側との間に形成されたバイパスを
開閉可能なバイパス用弁と、を備えることを特徴とす
る。
【0014】前記タンクは、前記第1ガス導入用弁と前
記第2ガス導入用弁との間の前記ガス導入管路の配管自
体であってもよく、あるいは、前記ガス導入管路の配管
自体とは別体であってもよい。
記第2ガス導入用弁との間の前記ガス導入管路の配管自
体であってもよく、あるいは、前記ガス導入管路の配管
自体とは別体であってもよい。
【0015】前記真空室へのガスの導入及び前記真空室
からのガスの排気を止めた状態で基板を冷却することを
特徴とする。
からのガスの排気を止めた状態で基板を冷却することを
特徴とする。
【0016】前記タンクの容積は、前記真空室内の圧力
として所望される所望冷却圧力と前記第1ガス導入用弁
と前記排気用弁及び前記バイパス用弁との間の容積との
積が熱媒体用のガスが一時的に貯留された前記タンク内
の圧力と前記タンクの容積との積にほぼ等しくなるよう
に設定されることを特徴とする。
として所望される所望冷却圧力と前記第1ガス導入用弁
と前記排気用弁及び前記バイパス用弁との間の容積との
積が熱媒体用のガスが一時的に貯留された前記タンク内
の圧力と前記タンクの容積との積にほぼ等しくなるよう
に設定されることを特徴とする。
【0017】また、本発明の基板冷却方法は、加熱され
た基板を真空室内で冷却する方法において、真空室内に
設けられた冷却板と、この冷却板の冷却面に対して対向
するように基板を保持する基板保持部と、前記真空室内
に熱媒体用のガスを導入するためのガス導入管路と、前
記真空室内のガスを排気するための排気管路と、前記ガ
ス導入管路に設けられた第1ガス導入用弁と、前記第1
ガス導入用弁の下流側で前記ガス導入管路に設けられた
第2ガス導入用弁と、前記第1ガス導入用弁と前記第2
ガス導入用弁との間に形成された熱媒体用のガスを一時
的に貯留するタンクと、前記排気管路に設けられた排気
用弁と、前記排気用弁の上流側と下流側との間に形成さ
れたバイパスを開閉可能なバイパス用弁と、を備える基
板冷却装置を用い、前記冷却板の前記冷却面に対して対
向するように前記基板を保持する工程と、前記第1ガス
導入用弁を開き第2ガス導入用弁を閉じ前記タンクに熱
媒体用のガスを貯留する工程と、前記第1ガス導入用弁
を閉じ前記第2ガス導入用弁を開き前記排気用弁を閉じ
前記バイパス用弁を閉じ、前記タンクに貯留した熱媒体
用のガスを前記真空室に供給し前記基板を冷却する工程
と、前記第2ガス導入用弁を閉じ前記排気用弁を閉じ前
記バイパス用弁を開き、前記真空室内のガスを粗排気す
る工程と、前記第2ガス導入用弁を閉じ前記排気用弁を
開き、前記真空室内のガスを本排気する工程と、を備え
ることを特徴とする。
た基板を真空室内で冷却する方法において、真空室内に
設けられた冷却板と、この冷却板の冷却面に対して対向
するように基板を保持する基板保持部と、前記真空室内
に熱媒体用のガスを導入するためのガス導入管路と、前
記真空室内のガスを排気するための排気管路と、前記ガ
ス導入管路に設けられた第1ガス導入用弁と、前記第1
ガス導入用弁の下流側で前記ガス導入管路に設けられた
第2ガス導入用弁と、前記第1ガス導入用弁と前記第2
ガス導入用弁との間に形成された熱媒体用のガスを一時
的に貯留するタンクと、前記排気管路に設けられた排気
用弁と、前記排気用弁の上流側と下流側との間に形成さ
れたバイパスを開閉可能なバイパス用弁と、を備える基
板冷却装置を用い、前記冷却板の前記冷却面に対して対
向するように前記基板を保持する工程と、前記第1ガス
導入用弁を開き第2ガス導入用弁を閉じ前記タンクに熱
媒体用のガスを貯留する工程と、前記第1ガス導入用弁
を閉じ前記第2ガス導入用弁を開き前記排気用弁を閉じ
前記バイパス用弁を閉じ、前記タンクに貯留した熱媒体
用のガスを前記真空室に供給し前記基板を冷却する工程
と、前記第2ガス導入用弁を閉じ前記排気用弁を閉じ前
記バイパス用弁を開き、前記真空室内のガスを粗排気す
る工程と、前記第2ガス導入用弁を閉じ前記排気用弁を
開き、前記真空室内のガスを本排気する工程と、を備え
ることを特徴とする。
【0018】熱媒体用のガスが一時的に貯留される前記
タンク内の圧力は、前記真空室内の圧力として所望され
る所望冷却圧力と前記第1ガス導入用弁と前記排気用弁
及び前記バイパス用弁との間の容積との積が前記タンク
内の圧力と前記タンクの容積との積にほぼ等しくなるよ
うに調整されることを特徴とする。
タンク内の圧力は、前記真空室内の圧力として所望され
る所望冷却圧力と前記第1ガス導入用弁と前記排気用弁
及び前記バイパス用弁との間の容積との積が前記タンク
内の圧力と前記タンクの容積との積にほぼ等しくなるよ
うに調整されることを特徴とする。
【0019】
【発明の実施の形態】以下に本発明の基板冷却装置につ
いて説明する。先ずこの基板冷却装置を備えた例えばク
ラスタツ−ル等と呼ばれる処理装置の全体構成につい
て、図1の平面図に基づいて簡単に説明すると、この装
置は、例えば移載ア−ム1を備えた移載室11に、例え
ば基板に対して1枚ずつ処理を行う枚葉式処理装置から
なる真空処理室12と、真空処理室12にて処理された
基板例えば半導体ウエハ(以下「ウエハ」という)Wを
冷却するための本発明の基板冷却装置からなる冷却処理
室13と、例えばウエハWを25枚収納する樹脂製のカ
セット15が搬入される予備真空室14とが例えば2個
ずつ気密に接続されて構成されている。また移載室11
内にはウエハWのオリフラ又はノッチを合わせてウエハ
Wの結晶の方向性を合わせるウエハ位置合わせ機構10
が設けられている。
いて説明する。先ずこの基板冷却装置を備えた例えばク
ラスタツ−ル等と呼ばれる処理装置の全体構成につい
て、図1の平面図に基づいて簡単に説明すると、この装
置は、例えば移載ア−ム1を備えた移載室11に、例え
ば基板に対して1枚ずつ処理を行う枚葉式処理装置から
なる真空処理室12と、真空処理室12にて処理された
基板例えば半導体ウエハ(以下「ウエハ」という)Wを
冷却するための本発明の基板冷却装置からなる冷却処理
室13と、例えばウエハWを25枚収納する樹脂製のカ
セット15が搬入される予備真空室14とが例えば2個
ずつ気密に接続されて構成されている。また移載室11
内にはウエハWのオリフラ又はノッチを合わせてウエハ
Wの結晶の方向性を合わせるウエハ位置合わせ機構10
が設けられている。
【0020】続いて基板冷却装置(冷却室)の一実施の
形態について図2〜図4により説明する。図中2は内部
を気密に保持するための真空室であり、真空室2内の底
部には冷却板をなす冷却ステ−ジ31が設けられてい
て、真空室2内の冷却ステ−ジ31上面と真空室2の上
壁の下面とで囲まれた空間が冷却室Sを構成している。
この冷却室Sの高さは、ウエハWを冷却ステ−ジ31上
に載置するために必要な高さであればよく、例えば13
mm程度に設定されている。
形態について図2〜図4により説明する。図中2は内部
を気密に保持するための真空室であり、真空室2内の底
部には冷却板をなす冷却ステ−ジ31が設けられてい
て、真空室2内の冷却ステ−ジ31上面と真空室2の上
壁の下面とで囲まれた空間が冷却室Sを構成している。
この冷却室Sの高さは、ウエハWを冷却ステ−ジ31上
に載置するために必要な高さであればよく、例えば13
mm程度に設定されている。
【0021】冷却ステ−ジ31は例えばアルミニウムに
より構成されており、その上面は例えばウエハWよりも
わずかに大きくなるように形成されている。また冷却ス
テ−ジ31内部には図示しない水冷経路が形成されてお
り、この水冷経路には水冷配管32を介して冷却水が循
環供給されるようになっていて、これにより冷却ステ−
ジ31は常時例えば30℃程度の温度に制御されてい
る。
より構成されており、その上面は例えばウエハWよりも
わずかに大きくなるように形成されている。また冷却ス
テ−ジ31内部には図示しない水冷経路が形成されてお
り、この水冷経路には水冷配管32を介して冷却水が循
環供給されるようになっていて、これにより冷却ステ−
ジ31は常時例えば30℃程度の温度に制御されてい
る。
【0022】冷却ステ−ジ31には例えば3か所の位置
に、例えば図3に示すように、ウエハWを冷却ステ−ジ
31の表面(冷却面)と対向させ、かつ当該表面から例
えば0.2mm浮上させた状態で保持するための基板保
持部4が設けられている。この基板保持部4は例えばネ
ジにより構成されており、ウエハ下面と冷却ステ−ジ3
1表面との距離の調整ができるようになっている。
に、例えば図3に示すように、ウエハWを冷却ステ−ジ
31の表面(冷却面)と対向させ、かつ当該表面から例
えば0.2mm浮上させた状態で保持するための基板保
持部4が設けられている。この基板保持部4は例えばネ
ジにより構成されており、ウエハ下面と冷却ステ−ジ3
1表面との距離の調整ができるようになっている。
【0023】この際図2ではウエハWと冷却ステ−ジ3
1表面との間の隙間は表現上省略してあり、図3ではウ
エハWと冷却ステ−ジ31とを模式的に示している。ま
た冷却ステ−ジ31には例えば3本の突出ピン33が設
けられており、これら突出ピン33は真空室2の下方側
に設けられた駆動モ−タ34により昇降板35を介して
冷却ステ−ジ31の表面から例えば基板保持部4上面の
上方まで突出するように構成されている。
1表面との間の隙間は表現上省略してあり、図3ではウ
エハWと冷却ステ−ジ31とを模式的に示している。ま
た冷却ステ−ジ31には例えば3本の突出ピン33が設
けられており、これら突出ピン33は真空室2の下方側
に設けられた駆動モ−タ34により昇降板35を介して
冷却ステ−ジ31の表面から例えば基板保持部4上面の
上方まで突出するように構成されている。
【0024】前記真空室2の頂部には、熱媒体用のガス
例えば窒素ガス(N2ガス)を真空室2内に導入するた
めのガス供給管51が接続されている。また真空室2の
上壁には、一端側が前記ガス供給管5に接続され、他端
側が冷却ステ−ジ31と対向する領域において、ガス供
給孔53として真空室2内に開口するガス供給経路52
が形成されており、これらガス供給管51、ガス供給経
路52、ガス供給孔53によりガス導入管路が構成され
ている。
例えば窒素ガス(N2ガス)を真空室2内に導入するた
めのガス供給管51が接続されている。また真空室2の
上壁には、一端側が前記ガス供給管5に接続され、他端
側が冷却ステ−ジ31と対向する領域において、ガス供
給孔53として真空室2内に開口するガス供給経路52
が形成されており、これらガス供給管51、ガス供給経
路52、ガス供給孔53によりガス導入管路が構成され
ている。
【0025】前記真空室2の側壁には、真空室2内のガ
スを排気するための排気口61が形成されており、この
排気口61には排気管62が接続されていて、これらに
より排気管路が構成されている。排気管62の他端側は
図示しない真空排気手段に接続されており、真空室2内
のガスは冷却ステ−ジ31と真空室2の側壁との隙間を
通り、排気口61を介して排気されていく。さらに真空
室2の側壁には、冷却ステ−ジ31の側方にウエハWを
真空室2内に搬入出するためのゲ−トバルブ7が設けら
れている。
スを排気するための排気口61が形成されており、この
排気口61には排気管62が接続されていて、これらに
より排気管路が構成されている。排気管62の他端側は
図示しない真空排気手段に接続されており、真空室2内
のガスは冷却ステ−ジ31と真空室2の側壁との隙間を
通り、排気口61を介して排気されていく。さらに真空
室2の側壁には、冷却ステ−ジ31の側方にウエハWを
真空室2内に搬入出するためのゲ−トバルブ7が設けら
れている。
【0026】次に図4を参照して、本実施形態に係る基
板冷却装置におけるガス供給排気システム100につい
て説明する。
板冷却装置におけるガス供給排気システム100につい
て説明する。
【0027】図4に示すように、ガス供給排気システム
100において、前記ガス供給管51には、ガス供給源
から供給されるN2ガスのガス圧等を調整するレギュレ
−タRと、第1ガス導入用バルブV1と、第2ガス導入
用バルブV2と、第1ガス導入用弁V1と第2ガス導入
用弁V2との間に形成された熱媒体用のガスを一時的に
貯留するタンク60と、オリフィスOと、フィルタFと
が上流側から順に介装されている。排気管62には、真
空室2内の圧力を測定するための圧力計PSと、排気用
バルブV4が介装されている。また排気管62には、一
端側がバルブV4の上流側に接続され、他端側がバルブ
V4の下流側に接続されたバイパスBが設けられてお
り、このバイパスBにはバイパス用バルブV3が介装さ
れている。なお、ここで、タンク60は、第1ガス導入
用弁V1と第2ガス導入用弁V2との間のガス導入管路
51の配管自体であってもよく、ガス導入管路51の配
管自体とは別体に形成されたものであってもよい。
100において、前記ガス供給管51には、ガス供給源
から供給されるN2ガスのガス圧等を調整するレギュレ
−タRと、第1ガス導入用バルブV1と、第2ガス導入
用バルブV2と、第1ガス導入用弁V1と第2ガス導入
用弁V2との間に形成された熱媒体用のガスを一時的に
貯留するタンク60と、オリフィスOと、フィルタFと
が上流側から順に介装されている。排気管62には、真
空室2内の圧力を測定するための圧力計PSと、排気用
バルブV4が介装されている。また排気管62には、一
端側がバルブV4の上流側に接続され、他端側がバルブ
V4の下流側に接続されたバイパスBが設けられてお
り、このバイパスBにはバイパス用バルブV3が介装さ
れている。なお、ここで、タンク60は、第1ガス導入
用弁V1と第2ガス導入用弁V2との間のガス導入管路
51の配管自体であってもよく、ガス導入管路51の配
管自体とは別体に形成されたものであってもよい。
【0028】次に図5を参照して、ガス供給排気システ
ム100の動作例について説明する。ウエハを冷却する
ためにガスを導入するガス導入モードでは、予めタンク
60に貯留されたN2ガスを真空室2へ送るために、バ
ルブV3とバルブV4を閉じた状態で、バルブV1を閉
じバルブV2を開けて貯留されているガスを真空室24
へ送る。なお、ここで、バルブV1とバルブV2との間
に貯留されたN2ガスは、真空室2内だけでなくバルブ
V1とバルブV3及びバルブV4との間の配管中にも送
られる。
ム100の動作例について説明する。ウエハを冷却する
ためにガスを導入するガス導入モードでは、予めタンク
60に貯留されたN2ガスを真空室2へ送るために、バ
ルブV3とバルブV4を閉じた状態で、バルブV1を閉
じバルブV2を開けて貯留されているガスを真空室24
へ送る。なお、ここで、バルブV1とバルブV2との間
に貯留されたN2ガスは、真空室2内だけでなくバルブ
V1とバルブV3及びバルブV4との間の配管中にも送
られる。
【0029】また、タンク60にN2ガスを充填する充
填モードでは、バルブV2を閉じてバルブV1を開きタ
ンク60にN2ガスを送ってN2ガスを一時的に貯留す
る。
填モードでは、バルブV2を閉じてバルブV1を開きタ
ンク60にN2ガスを送ってN2ガスを一時的に貯留す
る。
【0030】また、本排気する前に真空室2を粗排気す
る粗排気モードでは、バルブV2およびバルブV4が閉
じた状態で、バルブV3を開き真空室2を粗排気する。
る粗排気モードでは、バルブV2およびバルブV4が閉
じた状態で、バルブV3を開き真空室2を粗排気する。
【0031】また、粗排気の後に真空室2を本格的に排
気する本排気モードでは、バルブV2を閉じた状態で、
バルブV3とバルブ4を開き、真空室2内を真空引きす
る。
気する本排気モードでは、バルブV2を閉じた状態で、
バルブV3とバルブ4を開き、真空室2内を真空引きす
る。
【0032】図5では、充填モードを粗排気モードと並
行して行なっているが、充填モードはバルブV2が閉じ
ていれば実施できるので、本排気モードと並行して行っ
ても良い。また、ガス導入モードでN2ガスが充填され
てタンク60と真空室2の圧力が等しくなった後であれ
ば、ウエハ冷却途中でも、充填モードをガス導入モード
と並行して行なっても良い。
行して行なっているが、充填モードはバルブV2が閉じ
ていれば実施できるので、本排気モードと並行して行っ
ても良い。また、ガス導入モードでN2ガスが充填され
てタンク60と真空室2の圧力が等しくなった後であれ
ば、ウエハ冷却途中でも、充填モードをガス導入モード
と並行して行なっても良い。
【0033】次に、ガス導入モードにおける真空室2内
の圧力制御について説明する。
の圧力制御について説明する。
【0034】バルブV1とバルブV2との間のタンク6
0の容積をva、真空室2の容積を含むバルブV2とバ
ルブV3及びバルブV4との間の容積vb、レギュレ−
タRにおける設定圧力(導入ガス圧力)P1、真空室2
における冷却圧力P2とすると、温度が一定であるとし
て、 P1・va=P2・(va+vb) が成立する。従って、 P2=P1・va/(va+vb) (1) となる。容積vaと容積vbとは、ガス供給排気システ
ム100の機械的構造により決まる量であるので、冷却
圧力P2は導入ガス圧力P1によって一義的に決定でき
る。容積vaは例えば3.5ccであり、容積vbは例
えば1650ccである。
0の容積をva、真空室2の容積を含むバルブV2とバ
ルブV3及びバルブV4との間の容積vb、レギュレ−
タRにおける設定圧力(導入ガス圧力)P1、真空室2
における冷却圧力P2とすると、温度が一定であるとし
て、 P1・va=P2・(va+vb) が成立する。従って、 P2=P1・va/(va+vb) (1) となる。容積vaと容積vbとは、ガス供給排気システ
ム100の機械的構造により決まる量であるので、冷却
圧力P2は導入ガス圧力P1によって一義的に決定でき
る。容積vaは例えば3.5ccであり、容積vbは例
えば1650ccである。
【0035】図6に、導入ガス圧力P1と冷却圧力P2
との関係についての測定結果と計算結果を示す。図6か
らわかるように、測定結果はほぼ完全に計算結果に一致
することが認められる。
との関係についての測定結果と計算結果を示す。図6か
らわかるように、測定結果はほぼ完全に計算結果に一致
することが認められる。
【0036】従って、冷却圧力P2が所望の圧力値にな
るようにするためには、式(1)を参照して導入ガス圧
力P1を圧力値レギュレ−タRによって制御すればよ
い。これによって、冷却圧力P2を後述する所望の圧力
値に極めて確実に容易に制御決定することが可能にな
る。
るようにするためには、式(1)を参照して導入ガス圧
力P1を圧力値レギュレ−タRによって制御すればよ
い。これによって、冷却圧力P2を後述する所望の圧力
値に極めて確実に容易に制御決定することが可能にな
る。
【0037】次に、基板冷却装置の全体の作用を簡単に
説明する。先ずウエハWは外部から予備真空室14内に
カセット15に収納された状態で搬入され、その後予備
真空室14内が真空引きされる。そしてカセット15か
らウエハWが移載ア−ム1により1枚ずつ取り出されて
ウエハ位置合わせ機構10に載置される。ここでウエハ
Wを1回転させ、ウエハWのエッジを光学センサにより
観察することによりウエハWの位置ずれ量及びノッチ又
はオリフラの方向を検知し、ウエハWの中心位置とオリ
フラ又はノッチの方向が修正された後に、真空処理室1
2内に移載され、ここでウエハWに対して例えばSiO
2膜の形成等の所定の処理が行われる。
説明する。先ずウエハWは外部から予備真空室14内に
カセット15に収納された状態で搬入され、その後予備
真空室14内が真空引きされる。そしてカセット15か
らウエハWが移載ア−ム1により1枚ずつ取り出されて
ウエハ位置合わせ機構10に載置される。ここでウエハ
Wを1回転させ、ウエハWのエッジを光学センサにより
観察することによりウエハWの位置ずれ量及びノッチ又
はオリフラの方向を検知し、ウエハWの中心位置とオリ
フラ又はノッチの方向が修正された後に、真空処理室1
2内に移載され、ここでウエハWに対して例えばSiO
2膜の形成等の所定の処理が行われる。
【0038】次いで移載ア−ム1によりウエハを真空処
理室12から冷却処理室13に移載し、ここで熱処理終
了後の例えば180℃程度の温度のウエハを、カセット
15が熱変形する温度以下例えば50℃程度になるまで
冷却する。この後再び移載ア−ム1によりウエハを冷却
処理室13から予備真空室14に移載してカセット15
内に収納し、1カセット分のウエハWに対して同様の処
理を終了した後、当該カセット15を予備真空室14か
ら搬出する。
理室12から冷却処理室13に移載し、ここで熱処理終
了後の例えば180℃程度の温度のウエハを、カセット
15が熱変形する温度以下例えば50℃程度になるまで
冷却する。この後再び移載ア−ム1によりウエハを冷却
処理室13から予備真空室14に移載してカセット15
内に収納し、1カセット分のウエハWに対して同様の処
理を終了した後、当該カセット15を予備真空室14か
ら搬出する。
【0039】続いて上述の基板冷却装置(冷却処理室)
の作用について説明する。先ずゲ−トバルブ7を開い
て、例えば1×10-2Torr程度に設定された真空室
2内に、真空処理室12にて熱処理され、例えば180
℃程度の温度となっているウエハWを搬入し、ゲ−トバ
ルブ7を閉じる。真空室2内では、突出ピン33を基板
保持部4上面の上方まで突出させて、この突出ピン33
にウエハWを受け渡し、次いで突出ピン33を下降させ
ることにより基板保持部4上にウエハWを保持させる。
の作用について説明する。先ずゲ−トバルブ7を開い
て、例えば1×10-2Torr程度に設定された真空室
2内に、真空処理室12にて熱処理され、例えば180
℃程度の温度となっているウエハWを搬入し、ゲ−トバ
ルブ7を閉じる。真空室2内では、突出ピン33を基板
保持部4上面の上方まで突出させて、この突出ピン33
にウエハWを受け渡し、次いで突出ピン33を下降させ
ることにより基板保持部4上にウエハWを保持させる。
【0040】そして、バルブV2を閉じバルブV1を開
いて例えば2秒間タンク60にN2ガスを送ってN2ガス
を一時的に貯留する。タンク60に貯留されたN2ガス
の圧力は導入ガス圧力P1であり、導入ガス圧力P1
は、真空室2内の冷却圧力P2が後述の実験により設定
される所望の圧力例えば3Torrになるように、式
(1)を参照して圧力値レギュレ−タRによって制御さ
れ設定される。
いて例えば2秒間タンク60にN2ガスを送ってN2ガス
を一時的に貯留する。タンク60に貯留されたN2ガス
の圧力は導入ガス圧力P1であり、導入ガス圧力P1
は、真空室2内の冷却圧力P2が後述の実験により設定
される所望の圧力例えば3Torrになるように、式
(1)を参照して圧力値レギュレ−タRによって制御さ
れ設定される。
【0041】そして、バルブV3とバルブV4を閉じた
状態で、バルブV1を閉じバルブV2を開けて、予めタ
ンク60に貯留されたN2ガスを真空室2へ供給する。
状態で、バルブV1を閉じバルブV2を開けて、予めタ
ンク60に貯留されたN2ガスを真空室2へ供給する。
【0042】こうしてN2ガスによって真空室2内の圧
力をほぼ一定に保った状態で例えば20秒間ウエハWの
冷却を行う。
力をほぼ一定に保った状態で例えば20秒間ウエハWの
冷却を行う。
【0043】このウエハWの冷却の際、真空室2内はN
2ガスで満たされた状態となっており、ウエハWと冷却
ステ−ジ31との間の僅かな隙間もN2ガスで満たされ
ている。そしてこのウエハWと冷却ステ−ジ31との間
のN2ガスが熱媒体となってウエハWの熱を30℃程度
に冷却されている冷却ステ−ジ31へ伝達してここに放
熱し、この放熱された熱は冷却ステ−ジ31の水冷によ
り真空室2の外部へ逃がされる。
2ガスで満たされた状態となっており、ウエハWと冷却
ステ−ジ31との間の僅かな隙間もN2ガスで満たされ
ている。そしてこのウエハWと冷却ステ−ジ31との間
のN2ガスが熱媒体となってウエハWの熱を30℃程度
に冷却されている冷却ステ−ジ31へ伝達してここに放
熱し、この放熱された熱は冷却ステ−ジ31の水冷によ
り真空室2の外部へ逃がされる。
【0044】ここでこのN2ガスを熱媒体とする冷却ス
テ−ジ31への放熱は、ウエハWと冷却ステ−ジ31と
の間の距離に左右されることが後述する本発明者らの実
験例により確認されている。つまりウエハWと冷却ステ
−ジ31との距離が例えば0.5mm以上になるとウエ
ハWの冷却の速度が遅くなり、ウエハWの冷却にかなり
時間がかかってしまう。この理由は距離が0.5mm以
上になると、N2ガスによる冷却ステ−ジ31への放熱
がスム−ズに起こらなくなり、ウエハWと冷却ステ−ジ
31との間の隙間に熱が溜まってしまうからであると考
えられ、この場合にはウエハWの熱を吸収したN2ガス
を通流させなければウエハWの熱を除去することは困難
であると推察される。
テ−ジ31への放熱は、ウエハWと冷却ステ−ジ31と
の間の距離に左右されることが後述する本発明者らの実
験例により確認されている。つまりウエハWと冷却ステ
−ジ31との距離が例えば0.5mm以上になるとウエ
ハWの冷却の速度が遅くなり、ウエハWの冷却にかなり
時間がかかってしまう。この理由は距離が0.5mm以
上になると、N2ガスによる冷却ステ−ジ31への放熱
がスム−ズに起こらなくなり、ウエハWと冷却ステ−ジ
31との間の隙間に熱が溜まってしまうからであると考
えられ、この場合にはウエハWの熱を吸収したN2ガス
を通流させなければウエハWの熱を除去することは困難
であると推察される。
【0045】こうしてウエハWを例えば20秒間冷却し
て、例えば50℃程度まで冷却した後、バルブV2を閉
じた状態で、バルブV3を開きバルブV4を閉じてバイ
パスBを介して真空室2を例えば5秒間粗排気する。こ
の粗排気と同時に、バルブV2が閉じた状態でバルブV
1を開き、次の冷却にそなえてタンク60内にN2ガス
を貯留する。次に、粗排気の後にバルブV1及びバルブ
V2を閉じた状態で、バルブV3とバルブ4を開き、真
空室2を例えば30秒間本排気する。
て、例えば50℃程度まで冷却した後、バルブV2を閉
じた状態で、バルブV3を開きバルブV4を閉じてバイ
パスBを介して真空室2を例えば5秒間粗排気する。こ
の粗排気と同時に、バルブV2が閉じた状態でバルブV
1を開き、次の冷却にそなえてタンク60内にN2ガス
を貯留する。次に、粗排気の後にバルブV1及びバルブ
V2を閉じた状態で、バルブV3とバルブ4を開き、真
空室2を例えば30秒間本排気する。
【0046】上述の本排気により真空室2内を再び1×
10-2Torr程度の真空状態にした後、ゲ−トバルブ
7を開いて、真空室2から冷却されたウエハWを搬出
し、予備真空室14内のカセット15内に移載する。
10-2Torr程度の真空状態にした後、ゲ−トバルブ
7を開いて、真空室2から冷却されたウエハWを搬出
し、予備真空室14内のカセット15内に移載する。
【0047】以上説明したように、本実施の形態のでは
上述のガス供給排気システム100において、タンク6
0に一時的にN2ガスを貯留しバルブV1,V2等の開
閉操作によってタンク60内のN2ガスを真空室2に供
給するようにしたので、図9に示した従来の場合におい
て要したバルブを微妙に開閉制御することは不要にな
り、冷却圧力P2を計算値に基づいて所望な値に容易に
制御決定することができる。
上述のガス供給排気システム100において、タンク6
0に一時的にN2ガスを貯留しバルブV1,V2等の開
閉操作によってタンク60内のN2ガスを真空室2に供
給するようにしたので、図9に示した従来の場合におい
て要したバルブを微妙に開閉制御することは不要にな
り、冷却圧力P2を計算値に基づいて所望な値に容易に
制御決定することができる。
【0048】また、粗排気するために専用的なバイパス
Bが設けられているので、バイパスBを粗排気に最適な
形状に形成することができる。
Bが設けられているので、バイパスBを粗排気に最適な
形状に形成することができる。
【0049】また、ガス供給管51等のガス導入ライン
と排気管62等の排気ラインとは独立しており互いに兼
用されていないので、パーティクルが吸引されたり再放
出されたりすることがないようにすることができる。
と排気管62等の排気ラインとは独立しており互いに兼
用されていないので、パーティクルが吸引されたり再放
出されたりすることがないようにすることができる。
【0050】また、冷却ステ−ジ31表面とウエハWの
下面との距離を例えば0.5mm以下に設定し、ウエハ
Wの熱をN2ガスにより冷却ステ−ジ31へスム−ズに
放熱しているので、ウエハWが速やかに冷却され、例え
ば180℃程度のウエハWが約50秒で50℃程度まで
冷却される。この際N2ガスの真空室2への供給やN2ガ
スの真空室2からの排気を止め、N2ガスを真空室2内
に封じ込めた状態で冷却しているので、ウエハWの冷却
に必要なN2ガスの量が少なくて済み、大量のガスを消
費することなく、高い効率でウエハWを冷却することが
できる。
下面との距離を例えば0.5mm以下に設定し、ウエハ
Wの熱をN2ガスにより冷却ステ−ジ31へスム−ズに
放熱しているので、ウエハWが速やかに冷却され、例え
ば180℃程度のウエハWが約50秒で50℃程度まで
冷却される。この際N2ガスの真空室2への供給やN2ガ
スの真空室2からの排気を止め、N2ガスを真空室2内
に封じ込めた状態で冷却しているので、ウエハWの冷却
に必要なN2ガスの量が少なくて済み、大量のガスを消
費することなく、高い効率でウエハWを冷却することが
できる。
【0051】またウエハWが冷却ステ−ジ31と接触し
ていないので、接触面積が小さくなり、パーティクル汚
染のおそれが小さい上、冷却の際にN2ガスが通流しな
いので、ガスの供給によりパーティクルが入り込んだ
り、パーティクルが巻き上がるおそれがなく、この点か
らもウエハWのパーティクル汚染が抑えられる。
ていないので、接触面積が小さくなり、パーティクル汚
染のおそれが小さい上、冷却の際にN2ガスが通流しな
いので、ガスの供給によりパーティクルが入り込んだ
り、パーティクルが巻き上がるおそれがなく、この点か
らもウエハWのパーティクル汚染が抑えられる。
【0052】さらにまたバイパスBを設け、N2ガスの
粗排気時には、このバイパスBにガスを通気させるよう
にしたので、真空室2からのN2ガスの排気速度が小さ
くなる。このためガスを速い速度で通流させることによ
って生じるパーティクルの巻き上げや、急激な圧力変化
によるウエハWの位置ずれが防止され、さらにパーティ
クル汚染のおそれを小さくすることができる。
粗排気時には、このバイパスBにガスを通気させるよう
にしたので、真空室2からのN2ガスの排気速度が小さ
くなる。このためガスを速い速度で通流させることによ
って生じるパーティクルの巻き上げや、急激な圧力変化
によるウエハWの位置ずれが防止され、さらにパーティ
クル汚染のおそれを小さくすることができる。
【0053】続いて本発明者らが行った実験例について
説明する。先ず本発明者らは、ウエハWと冷却ステ−ジ
31との間の距離と冷却速度との関係を明らかにするた
めに、真空室2内の圧力を3Torrとし、前記距離を
変えてウエハW温度の時間変化を、2秒間隔でサンプリ
ングすることにより測定した。
説明する。先ず本発明者らは、ウエハWと冷却ステ−ジ
31との間の距離と冷却速度との関係を明らかにするた
めに、真空室2内の圧力を3Torrとし、前記距離を
変えてウエハW温度の時間変化を、2秒間隔でサンプリ
ングすることにより測定した。
【0054】この結果を図7に示すが、ここで図中曲線
●,Δ,▽,×,◇,□,○は、前記距離を0mm,
0.1mm,0.2mm,0.3mm,0.5mm,
1.0mm,1.5mmとした場合を夫々示しており、
サンプリング結果は図示の表現上10秒毎に示した。こ
の結果によりウエハWと冷却ステ−ジ31との距離が大
きくなるにつれて、ウエハWの冷却速度が小さくなり、
ウエハWの冷却に時間がかかることが確認された。
●,Δ,▽,×,◇,□,○は、前記距離を0mm,
0.1mm,0.2mm,0.3mm,0.5mm,
1.0mm,1.5mmとした場合を夫々示しており、
サンプリング結果は図示の表現上10秒毎に示した。こ
の結果によりウエハWと冷却ステ−ジ31との距離が大
きくなるにつれて、ウエハWの冷却速度が小さくなり、
ウエハWの冷却に時間がかかることが確認された。
【0055】ウエハWの冷却の目的温度はカセット15
の樹脂の材質により異なり、例えばカセット15がポリ
プロピレンにより構成されている場合には、ウエハWを
60〜70℃程度に冷却すればよいが、この場合には前
記距離を0.5mm程度とすれば冷却時間が60秒以内
であるので、前記距離は0.5mm以内とすることが望
ましく、ウエハWを50℃程度まで冷却する場合には前
記距離を0.2mm程度とすれば冷却時間が50秒以内
であるので、前記距離は0.2mm以内とすることが望
ましいことが確認された。
の樹脂の材質により異なり、例えばカセット15がポリ
プロピレンにより構成されている場合には、ウエハWを
60〜70℃程度に冷却すればよいが、この場合には前
記距離を0.5mm程度とすれば冷却時間が60秒以内
であるので、前記距離は0.5mm以内とすることが望
ましく、ウエハWを50℃程度まで冷却する場合には前
記距離を0.2mm程度とすれば冷却時間が50秒以内
であるので、前記距離は0.2mm以内とすることが望
ましいことが確認された。
【0056】続いて本発明者らは、真空室2内の圧力と
冷却速度との関係を明らかにするために、真空室2内の
圧力を変えてウエハW温度の時間変化を、1秒間隔でサ
ンプリングすることにより測定した。この際ウエハWと
冷却ステ−ジ31との距離は0.75mmとした。
冷却速度との関係を明らかにするために、真空室2内の
圧力を変えてウエハW温度の時間変化を、1秒間隔でサ
ンプリングすることにより測定した。この際ウエハWと
冷却ステ−ジ31との距離は0.75mmとした。
【0057】この結果を図8に示すが、ここで図中曲線
□,◇,▽,○,Δは、前記距離を0.1Torr,
0.5Torr,1.0Torr,5.0Torr,大
気圧とした場合を夫々示しており、サンプリング結果は
図示の表現上10秒毎に示した。この結果により真空室
2内の圧力が低いほど、ウエハWの冷却速度が小さくな
ることが確認され、特に前記圧力が0.5Torrより
低くなると、ウエハWを100℃まで冷却するために約
60秒以上の時間がかかってしまうので、真空室2内の
圧力は0.5Torr以上とすることが望ましいことが
確認された。
□,◇,▽,○,Δは、前記距離を0.1Torr,
0.5Torr,1.0Torr,5.0Torr,大
気圧とした場合を夫々示しており、サンプリング結果は
図示の表現上10秒毎に示した。この結果により真空室
2内の圧力が低いほど、ウエハWの冷却速度が小さくな
ることが確認され、特に前記圧力が0.5Torrより
低くなると、ウエハWを100℃まで冷却するために約
60秒以上の時間がかかってしまうので、真空室2内の
圧力は0.5Torr以上とすることが望ましいことが
確認された。
【0058】このようにウエハWの冷却速度は、ウエハ
Wと冷却ステ−ジ31との距離及び真空室2内の圧力に
より変化するが、例えば180℃のウエハWを50℃ま
で冷却するまでの所要時間は、前記距離を0.2mm、
前記圧力を3.4Torrとした場合には20秒、前記
距離を0.5mm、前記圧力を3.4Torrとした場
合には35秒、前記距離を0.2mm、前記圧力を1.
0Torrとした場合には30秒程度である。
Wと冷却ステ−ジ31との距離及び真空室2内の圧力に
より変化するが、例えば180℃のウエハWを50℃ま
で冷却するまでの所要時間は、前記距離を0.2mm、
前記圧力を3.4Torrとした場合には20秒、前記
距離を0.5mm、前記圧力を3.4Torrとした場
合には35秒、前記距離を0.2mm、前記圧力を1.
0Torrとした場合には30秒程度である。
【0059】以上のことをまとめると、冷却作用はウエ
ハと冷却ステ−ジとの距離に大きく起因しており、その
距離が0.5mmを越えると、ウエハ→N2ガス→冷却
ステ−ジへの熱の流れは悪くなり、この場合にはN2ガ
スを流しながらウエハの熱をガスにより持ち去るように
しなければ、冷却能力が落ちてしまう。従って上述の経
路でウエハの熱を放熱させ、N2ガスを流さなくとも短
時間で冷却を行うためには、ウエハと冷却ステ−ジの表
面との距離が0.5mm以内であることが必要である。
ハと冷却ステ−ジとの距離に大きく起因しており、その
距離が0.5mmを越えると、ウエハ→N2ガス→冷却
ステ−ジへの熱の流れは悪くなり、この場合にはN2ガ
スを流しながらウエハの熱をガスにより持ち去るように
しなければ、冷却能力が落ちてしまう。従って上述の経
路でウエハの熱を放熱させ、N2ガスを流さなくとも短
時間で冷却を行うためには、ウエハと冷却ステ−ジの表
面との距離が0.5mm以内であることが必要である。
【0060】また本実施の形態による基板冷却装置は、
例えばクラスタ−ツ−ル等と一般に呼ばれている枚様式
の処理装置に特に有効であるが、上記処理装置の処理の
内容は、例えばECR−CVD、熱CVD、プラズマC
VD等の成膜処理、及びECRエッチャ−、平行平板エ
ッチャ−、プラズマエッチャ−等のエッチング処理等で
あり、ウエハが加熱される処理であればどのような処理
に対しても上記冷却装置は有効である。
例えばクラスタ−ツ−ル等と一般に呼ばれている枚様式
の処理装置に特に有効であるが、上記処理装置の処理の
内容は、例えばECR−CVD、熱CVD、プラズマC
VD等の成膜処理、及びECRエッチャ−、平行平板エ
ッチャ−、プラズマエッチャ−等のエッチング処理等で
あり、ウエハが加熱される処理であればどのような処理
に対しても上記冷却装置は有効である。
【0061】
【発明の効果】本発明によれば、加熱された基板を真空
室内で冷却するにあたり、大量のガスを消費することな
く、高い効率で冷却することができ、しかもパーティク
ル汚染を抑えることができる。
室内で冷却するにあたり、大量のガスを消費することな
く、高い効率で冷却することができ、しかもパーティク
ル汚染を抑えることができる。
【図1】本発明の基板冷却装置が設けられたクラスタツ
−ルの一実施の形態を示す平面図である。
−ルの一実施の形態を示す平面図である。
【図2】本発明の基板冷却装置の一実施の形態を示す断
面図である。
面図である。
【図3】前記基板冷却装置に設けられた冷却ステ−ジと
ウエハとの関係を模式的に示す断面図である。
ウエハとの関係を模式的に示す断面図である。
【図4】前記基板冷却装置に接続されるガス供給排気シ
ステムを示す図である。
ステムを示す図である。
【図5】前記基板冷却装置の作用を説明する表である。
【図6】導入ガス圧力P1と冷却圧力P2との関係につ
いての測定結果と計算結果を示す図である。
いての測定結果と計算結果を示す図である。
【図7】ウエハと冷却ステ−ジとの隙間とウエハの冷却
速度との関係を示す特性図である。
速度との関係を示す特性図である。
【図8】真空室内の圧力とウエハの冷却速度との関係を
示す特性図である。
示す特性図である。
【図9】基板冷却装置に接続される従来のガス供給排気
システムを示す図である。
システムを示す図である。
2 真空室 31 冷却ステ−ジ 4 基板保持部 51 ガス供給管 60 タンク 62 排気管 B バイパス V1 第1ガス導入用のバルブ V2 第2ガス導入用のバルブ V3 排気用弁 V4 バイパス用弁 W 半導体ウエハ
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H05H 1/46 H01L 21/302 B Fターム(参考) 4K029 AA06 BD01 DA00 GA00 GA01 4K030 CA04 DA08 DA09 KA26 KA46 LA15 5F004 AA14 AA15 BA04 BA14 BB25 BC02 BC03 BD04 FA08 5F031 CA02 FA01 FA12 HA08 HA33 HA38 MA04 NA05 NA16 5F045 AA03 AA08 AA09 DP03 EE04 EG02 EJ02 EJ10
Claims (7)
- 【請求項1】加熱された基板を真空室内で冷却する装置
において、 真空室内に設けられた冷却板と、 この冷却板の冷却面に対して対向するように基板を保持
する基板保持部と、 前記真空室内に熱媒体用のガスを導入するためのガス導
入管路と、 前記真空室内のガスを排気するための排気管路と、 前記ガス導入管路に設けられた第1ガス導入用弁と、 前記第1ガス導入用弁の下流側で前記ガス導入管路に設
けられた第2ガス導入用弁と、 前記第1ガス導入用弁と前記第2ガス導入用弁との間に
形成された熱媒体用のガスを一時的に貯留するタンク
と、 前記排気管路に設けられた排気用弁と、 前記排気用弁の上流側と下流側との間に形成されたバイ
パスを開閉可能なバイパス用弁と、を備えることを特徴
とする基板冷却装置。 - 【請求項2】前記タンクは、前記第1ガス導入用弁と前
記第2ガス導入用弁との間の前記ガス導入管路の配管自
体であることを特徴とする請求項1に記載の基板冷却装
置。 - 【請求項3】前記タンクは、前記第1ガス導入用弁と前
記第2ガス導入用弁との間の前記ガス導入管路の配管自
体とは別体であることを特徴とする請求項1に記載の基
板冷却装置。 - 【請求項4】前記真空室へのガスの導入及び前記真空室
からのガスの排気を止めた状態で基板を冷却することを
特徴とする請求項1記載の基板冷却装置。 - 【請求項5】前記タンクの容積は、前記真空室内の圧力
として所望される所望冷却圧力と前記第1ガス導入用弁
と前記排気用弁及び前記バイパス用弁との間の容積との
積が熱媒体用のガスが一時的に貯留された前記タンク内
の圧力と前記タンクの容積との積にほぼ等しくなるよう
に設定されることを特徴とする請求項1記載の基板冷却
装置。 - 【請求項6】加熱された基板を真空室内で冷却する方法
において、 真空室内に設けられた冷却板と、この冷却板の冷却面に
対して対向するように基板を保持する基板保持部と、前
記真空室内に熱媒体用のガスを導入するためのガス導入
管路と、前記真空室内のガスを排気するための排気管路
と、前記ガス導入管路に設けられた第1ガス導入用弁
と、前記第1ガス導入用弁の下流側で前記ガス導入管路
に設けられた第2ガス導入用弁と、前記第1ガス導入用
弁と前記第2ガス導入用弁との間に形成された熱媒体用
のガスを一時的に貯留するタンクと、前記排気管路に設
けられた排気用弁と、前記排気用弁の上流側と下流側と
の間に形成されたバイパスを開閉可能なバイパス用弁
と、を備える基板冷却装置を用い、 前記冷却板の前記冷却面に対して対向するように前記基
板を保持する工程と、 前記第1ガス導入用弁を開き第2ガス導入用弁を閉じ前
記タンクに熱媒体用のガスを貯留する工程と、 前記第1ガス導入用弁を閉じ前記第2ガス導入用弁を開
き前記排気用弁を閉じ前記バイパス用弁を閉じ、前記タ
ンクに貯留した熱媒体用のガスを前記真空室に供給し前
記基板を冷却する工程と、 前記第2ガス導入用弁を閉じ前記排気用弁を閉じ前記バ
イパス用弁を開き、前記真空室内のガスを粗排気する工
程と、 前記第2ガス導入用弁を閉じ前記排気用弁を開き、前記
真空室内のガスを本排気する工程と、を備えることを特
徴とする基板冷却方法。 - 【請求項7】熱媒体用のガスが一時的に貯留される前記
タンク内の圧力は、前記真空室内の圧力として所望され
る所望冷却圧力と前記第1ガス導入用弁と前記排気用弁
及び前記バイパス用弁との間の容積との積が前記タンク
内の圧力と前記タンクの容積との積にほぼ等しくなるよ
うに調整されることを特徴とする請求項6記載の基板冷
却装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000136854A JP2001316816A (ja) | 2000-05-10 | 2000-05-10 | 基板冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000136854A JP2001316816A (ja) | 2000-05-10 | 2000-05-10 | 基板冷却装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001316816A true JP2001316816A (ja) | 2001-11-16 |
Family
ID=18644731
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000136854A Withdrawn JP2001316816A (ja) | 2000-05-10 | 2000-05-10 | 基板冷却装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001316816A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005111262A1 (ja) * | 2004-05-17 | 2005-11-24 | Shibaura Mechatronics Corporation | 真空処理装置および光ディスクの製造方法 |
JP2007535819A (ja) * | 2004-04-30 | 2007-12-06 | ラム リサーチ コーポレーション | 高速ガス切換能力を有するガス分配システム |
JP2013125957A (ja) * | 2011-12-16 | 2013-06-24 | Mitsubishi Electric Corp | ウエハ冷却保管庫 |
US8506774B2 (en) | 2004-05-17 | 2013-08-13 | Shibaura Mechatronics Corporation | Vacuum processing device |
-
2000
- 2000-05-10 JP JP2000136854A patent/JP2001316816A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007535819A (ja) * | 2004-04-30 | 2007-12-06 | ラム リサーチ コーポレーション | 高速ガス切換能力を有するガス分配システム |
US8673785B2 (en) | 2004-04-30 | 2014-03-18 | Lam Research Corporation | Gas distribution system having fast gas switching capabilities |
WO2005111262A1 (ja) * | 2004-05-17 | 2005-11-24 | Shibaura Mechatronics Corporation | 真空処理装置および光ディスクの製造方法 |
US8506774B2 (en) | 2004-05-17 | 2013-08-13 | Shibaura Mechatronics Corporation | Vacuum processing device |
JP2013125957A (ja) * | 2011-12-16 | 2013-06-24 | Mitsubishi Electric Corp | ウエハ冷却保管庫 |
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