JP2008028235A - Cooling processing apparatus - Google Patents

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JP2008028235A JP2006200706A JP2006200706A JP2008028235A JP 2008028235 A JP2008028235 A JP 2008028235A JP 2006200706 A JP2006200706 A JP 2006200706A JP 2006200706 A JP2006200706 A JP 2006200706A JP 2008028235 A JP2008028235 A JP 2008028235A
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Hideo Nishihara
英夫 西原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cooling processing apparatus capable of preventing transfer of a metal contamination substances or particles between substrates. <P>SOLUTION: A first ceramic plate 20, formed of a ceramic having emissivity and thermal conductivity that is larger than that of quartz is formed on a bottom cooling plate 10, having a temperature kept at a predetermined value by the cooling water supplied from a cooling water supply source 15. Support members 50 are erected and provided at three or more portions on the upper surface of the first ceramic plate 20. Push-up pins 31, having received heated a semiconductor wafer W that has moved downward and are embedded in the through holes of the first ceramic plate 20; and thus, the semiconductor wafer W approximates the first ceramic plate 20 in point contact by the support members 50, and are supported and cooled. Since the semiconductor wafer W is supported at point contact by the support members 50, the metal contaminated substance etc. can be prevented from transferring among semiconductor wafers W. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、加熱後の半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等(以下、単に「基板」と称する)、特にフラッシュランプからの閃光照射によって加熱された後の基板に冷却処理を行う冷却処理装置に関する。   The present invention is a semiconductor substrate after heating, a glass substrate for a liquid crystal display device, a glass substrate for a photomask, a substrate for an optical disk, etc. (hereinafter simply referred to as “substrate”), particularly after being heated by flash irradiation from a flash lamp. The present invention relates to a cooling processing apparatus that performs a cooling process on the substrate.

近年、半導体デバイスの高集積化が進展しており、ゲート長が短くなるにつれて接合深さも浅くすることが望まれている。このような浅い接合(shallow junction)への要望を満たすため、キセノンフラッシュランプ等を使用して半導体ウェハーの表面に閃光を照射することにより、イオンが注入された半導体ウェハーの表面のみを極めて短時間(数ミリセカンド以下)に昇温させる技術が提案されている(例えば、特許文献1)。   In recent years, higher integration of semiconductor devices has progressed, and it is desired to reduce the junction depth as the gate length becomes shorter. In order to satisfy the demand for such shallow junctions, only the surface of the semiconductor wafer into which ions are implanted is irradiated for a very short time by irradiating the surface of the semiconductor wafer with a flash using a xenon flash lamp or the like. A technique for raising the temperature to several milliseconds or less has been proposed (for example, Patent Document 1).

キセノンフラッシュランプの放射分光分布は紫外域から近赤外域であり、従来のハロゲンランプよりも波長が短く、シリコンの半導体ウェハーの基礎吸収帯とほぼ一致している。よって、キセノンフラッシュランプから半導体ウェハーに閃光を照射したときには、透過光が少なく半導体ウェハーを急速に昇温することが可能である。また、数ミリセカンド以下の極めて短時間の閃光照射であれば、半導体ウェハーの表面近傍のみを選択的に昇温できることも判明している。このため、キセノンフラッシュランプによる極短時間の昇温であれば、イオンを深く拡散させることなく、イオン活性化のみを実行することができるのである。   The radiation spectral distribution of a xenon flash lamp ranges from the ultraviolet region to the near infrared region, has a shorter wavelength than the conventional halogen lamp, and almost coincides with the fundamental absorption band of a silicon semiconductor wafer. Therefore, when the semiconductor wafer is irradiated with flash light from the xenon flash lamp, the semiconductor wafer can be rapidly heated with little transmitted light. It has also been found that if the flash irradiation is performed for a very short time of several milliseconds or less, only the vicinity of the surface of the semiconductor wafer can be selectively heated. For this reason, if the temperature is raised for a very short time by a xenon flash lamp, only the ion activation can be performed without diffusing ions deeply.

特開2004−319754号公報JP 2004-319754 A

特許文献1に開示されているようなキセノンフラッシュランプを使用した熱処理装置においては、一瞬の閃光照射のみでは半導体ウェハーを目標温度にまで昇温できないこともあるため、閃光照射前に予め200℃ないし600℃程度に半導体ウェハーを予備加熱している。このため、フラッシュ加熱が終了した後の半導体ウェハーも数百℃程度の高温となっており、搬送用のカセットケースに格納するためにはフラッシュ加熱後の冷却工程が必須となる。   In the heat treatment apparatus using a xenon flash lamp as disclosed in Patent Document 1, the semiconductor wafer may not be heated up to the target temperature only by flash irradiation for a moment. The semiconductor wafer is preheated to about 600 ° C. For this reason, the semiconductor wafer after the completion of the flash heating is also at a high temperature of about several hundred degrees Celsius, and a cooling step after the flash heating is indispensable for storing in the cassette case for transport.

従来のフラッシュランプを使用した熱処理装置に組み込まれている冷却ユニットは、金属製の冷却プレートに裏面を接触させた石英板の上に加熱後の半導体ウェハーを直接載置して冷却処理を行うようにしていた。しかしながら、この冷却処理では、石英板と半導体ウェハーの裏面とが面接触するため、あるウェハーの裏面が金属成分やパーティクルによって汚染されていると、その汚染物が石英板を介して後続のウェハーの裏面に転写されるおそれがあった。すなわち、金属汚染やパーティクルがウェハー間で伝染するという問題があった。   A cooling unit incorporated in a heat treatment apparatus using a conventional flash lamp performs a cooling process by directly placing a heated semiconductor wafer on a quartz plate whose back surface is in contact with a metal cooling plate. I was doing. However, in this cooling process, the quartz plate and the back surface of the semiconductor wafer are in surface contact. Therefore, if the back surface of a certain wafer is contaminated with metal components or particles, the contaminated material passes through the quartz plate to the subsequent wafer. There was a risk of being transferred to the back side. That is, there is a problem that metal contamination and particles are transmitted between wafers.

また、上記従来の冷却ユニットにおいて、石英板の上に加熱後の半導体ウェハーを直に載せると、石英板とウェハー裏面との間に気体層が挟み込まれて半導体ウェハーの横滑りを生じるため、これを防止するための横滑り防止ピンを石英板上に設けるようにしていた。ところが、石英板上に載置した半導体ウェハーが横滑りして当該横滑り防止ピンに衝突するとウェハーの端縁部が損傷するおそれがあった。   In the conventional cooling unit, if a heated semiconductor wafer is placed directly on a quartz plate, a gas layer is sandwiched between the quartz plate and the back surface of the wafer, causing a side slip of the semiconductor wafer. A skid prevention pin for preventing this was provided on the quartz plate. However, if the semiconductor wafer placed on the quartz plate slips and collides with the skid prevention pins, the edge of the wafer may be damaged.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、基板間で金属汚染物やパーティクルが転写するのを防止することができる冷却処理装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a cooling processing apparatus capable of preventing transfer of metal contaminants and particles between substrates.

上記課題を解決するため、請求項1の発明は、加熱後の基板に冷却処理を行う冷却処理装置において、冷却機構によって所定温度に維持される底部冷却プレートと、前記底部冷却プレート上に載置され、石英よりも放射率および熱伝導率が大きい第1セラミックス板と、前記第1セラミックス板の上面の少なくとも3箇所に突設され、基板を前記第1セラミックス板に近接させて点接触にて支持する支持部材と、を備える。   In order to solve the above-mentioned problems, a first aspect of the present invention is a cooling processing apparatus for performing a cooling process on a heated substrate, and a bottom cooling plate that is maintained at a predetermined temperature by a cooling mechanism, and placed on the bottom cooling plate The first ceramic plate having a higher emissivity and thermal conductivity than quartz and the upper surface of the first ceramic plate are projected at least at three locations, and the substrate is brought into close contact with the first ceramic plate by point contact. And a supporting member to support.

また、請求項2の発明は、請求項1の発明に係る冷却処理装置において、前記支持部材の頂上部と前記第1セラミックス板の上面との間の距離を0.2mm以上5mm以下としている。   According to a second aspect of the present invention, in the cooling processing apparatus according to the first aspect of the present invention, the distance between the top of the support member and the upper surface of the first ceramic plate is 0.2 mm or more and 5 mm or less.

また、請求項3の発明は、請求項1または請求項2の発明に係る冷却処理装置において、前記セラミックス板の平面サイズを基板の平面サイズ以上としている。   According to a third aspect of the present invention, in the cooling processing apparatus according to the first or second aspect of the present invention, the planar size of the ceramic plate is equal to or larger than the planar size of the substrate.

また、請求項4の発明は、請求項1から請求項3のいずれかの発明に係る冷却処理装置において、前記底部冷却プレートよりも上方に前記底部冷却プレートと対向して配置された上部冷却プレートと、前記上部冷却プレートの下面に貼設され、石英よりも放射率および熱伝導率が大きい第2セラミックス板と、をさらに備える。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the cooling processing apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the upper cooling plate is disposed above the bottom cooling plate so as to face the bottom cooling plate. And a second ceramic plate attached to the lower surface of the upper cooling plate and having a higher emissivity and thermal conductivity than quartz.

また、請求項5の発明は、加熱後の基板に冷却処理を行う冷却処理装置において、冷却機構によって所定温度に維持される上部冷却プレートと、前記上部冷却プレートの下面に貼設され、石英よりも放射率および熱伝導率が大きいセラミックス板と、前記セラミックス板よりも下方に設けられ、基板を下面より点接触にて支持する少なくとも3本の突き上げピンと、加熱後の基板を受け取った前記少なくとも3本の突き上げピンを上昇させて該基板を前記セラミックス板よりも下方の近接位置に保持するピン昇降手段と、を備える。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a cooling processing apparatus for performing a cooling process on a heated substrate, an upper cooling plate maintained at a predetermined temperature by a cooling mechanism, and a lower surface of the upper cooling plate, A ceramic plate having a high emissivity and thermal conductivity, at least three push-up pins provided below the ceramic plate and supporting the substrate by point contact from the lower surface, and the at least 3 receiving the heated substrate. And a pin elevating means for raising the push-up pin of the book and holding the substrate at a close position below the ceramic plate.

また、請求項6の発明は、請求項1から請求項5のいずれかの発明に係る冷却処理装置において、前記加熱後の基板の温度を400℃以上としている。   According to a sixth aspect of the present invention, in the cooling processing apparatus according to any one of the first to fifth aspects of the present invention, the temperature of the heated substrate is set to 400 ° C. or higher.

また、請求項7の発明は、請求項1から請求項5のいずれかの発明に係る冷却処理装置において、前記加熱後の基板をフラッシュランプからの閃光照射によって加熱された後の基板としている。   According to a seventh aspect of the present invention, in the cooling apparatus according to any one of the first to fifth aspects, the heated substrate is a substrate after being heated by flash light irradiation from a flash lamp.

請求項1の発明によれば、底部冷却プレート上に載置された石英よりも放射率および熱伝導率が大きい第1セラミックス板の上面の少なくとも3箇所に基板を第1セラミックス板に近接させて点接触にて支持する支持部材を突設しているため、冷却される基板が第1セラミックス板に面接触することが回避され、基板間で金属汚染物やパーティクルが転写するのを防止することができる。   According to invention of Claim 1, a board | substrate is made to adjoin to a 1st ceramic board at least three places of the upper surface of a 1st ceramic board with a larger emissivity and thermal conductivity than the quartz mounted on the bottom part cooling plate. Since the supporting member that supports by point contact is projected, it is avoided that the substrate to be cooled comes into surface contact with the first ceramic plate, and metal contaminants and particles are prevented from being transferred between the substrates. Can do.

また、請求項2の発明によれば、支持部材の頂上部と第1セラミックス板の上面との間の距離を0.2mm以上5mm以下としているため、基板の冷却効率低下を抑制しつつ第1セラミックス板と基板との接触を確実に防止することができる。   According to the invention of claim 2, since the distance between the top of the support member and the top surface of the first ceramic plate is 0.2 mm or more and 5 mm or less, the first efficiency is suppressed while suppressing the cooling efficiency of the substrate. Contact between the ceramic plate and the substrate can be reliably prevented.

また、請求項3の発明によれば、セラミックス板の平面サイズを基板の平面サイズ以上としているため、基板の冷却効率をより向上させることができる。   According to the invention of claim 3, since the planar size of the ceramic plate is equal to or larger than the planar size of the substrate, the cooling efficiency of the substrate can be further improved.

また、請求項4の発明によれば、上部冷却プレートとその下面に貼設された石英よりも放射率および熱伝導率が大きい第2セラミックス板とをさらに備えるため、基板の冷却効率をより向上させることができる。   According to the invention of claim 4, the cooling efficiency of the substrate is further improved by further including the upper cooling plate and the second ceramic plate having a higher emissivity and thermal conductivity than quartz stuck to the lower surface thereof. Can be made.

また、請求項5の発明によれば、上部冷却プレートの下面に貼設された石英よりも放射率および熱伝導率が大きいセラミックス板に突き上げピンで点接触にて支持する基板を近接位置に上昇させているため、冷却される基板がセラミックス板に面接触することが回避され、基板間で金属汚染物やパーティクルが転写するのを防止することができる。   According to the invention of claim 5, the substrate supported by the point contact with the push-up pin is lifted to the ceramic plate having higher emissivity and thermal conductivity than the quartz stuck on the lower surface of the upper cooling plate, and is raised to the close position. Therefore, it is possible to prevent the substrate to be cooled from coming into surface contact with the ceramic plate, and to prevent transfer of metal contaminants and particles between the substrates.

また、請求項6の発明によれば、加熱後の基板の温度は400℃以上であり、基板中への金属汚染物の拡散を防止することができる。   According to the invention of claim 6, the temperature of the substrate after heating is 400 ° C. or more, and diffusion of metal contaminants into the substrate can be prevented.

また、請求項7の発明によれば、加熱後の基板はフラッシュランプからの閃光照射によって加熱された後の基板であり、基板中への金属汚染物の拡散を防止することができる。   According to the invention of claim 7, the substrate after heating is a substrate after being heated by flash irradiation from a flash lamp, and diffusion of metal contaminants into the substrate can be prevented.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

まず、本発明に係る冷却処理装置を組み込んだ基板処理装置全体の概略構成について説明する。図1は本発明に係る冷却処理装置である冷却処理ユニット140を組み込んだ基板処理装置100を示す平面図であり、図2はその正面図である。この基板処理装置100は、円板状の半導体ウェハーにキセノンフラッシュランプからフラッシュ光を照射してアニール処理を行う装置である。なお、図1および図2において適宜部分的に断面図としており、細部については適宜簡略化している。また、図1および図2においては、それらの方向関係を明確にするため必要に応じてZ軸方向を鉛直方向とし、XY平面を水平面とするXYZ直交座標系を適宜付している。   First, a schematic configuration of the entire substrate processing apparatus incorporating the cooling processing apparatus according to the present invention will be described. FIG. 1 is a plan view showing a substrate processing apparatus 100 incorporating a cooling processing unit 140 which is a cooling processing apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a front view thereof. The substrate processing apparatus 100 is an apparatus that performs annealing by irradiating a disk-shaped semiconductor wafer with flash light from a xenon flash lamp. 1 and FIG. 2 are partly cross-sectional views as appropriate, and details are simplified as appropriate. In FIGS. 1 and 2, an XYZ orthogonal coordinate system in which the Z-axis direction is a vertical direction and the XY plane is a horizontal plane is appropriately attached as necessary to clarify the directional relationship.

図1および図2に示すように基板処理装置100は、未処理の半導体ウェハーWを装置内に搬入するとともに処理済みの半導体ウェハーWを装置外に搬出するためのインデクサユニット110、インデクサユニット110に対して半導体ウェハーWの出し入れを行う受渡ロボット120、未処理の半導体ウェハーWの位置決めを行うアライメントユニット130、加熱後の半導体ウェハーWの冷却処理を行う冷却処理ユニット(クーラ)140、アライメントユニット130、冷却処理ユニット140等に対して半導体ウェハーWの出し入れを行う搬送ロボット150、および、半導体ウェハーWにフラッシュ加熱処理を施す加熱処理ユニット160を有する。   As shown in FIGS. 1 and 2, the substrate processing apparatus 100 includes an indexer unit 110 and an indexer unit 110 for loading an unprocessed semiconductor wafer W into the apparatus and unloading the processed semiconductor wafer W outside the apparatus. A delivery robot 120 that takes in and out the semiconductor wafer W, an alignment unit 130 that positions an unprocessed semiconductor wafer W, a cooling processing unit (cooler) 140 that cools the semiconductor wafer W after heating, an alignment unit 130, The apparatus includes a transfer robot 150 that takes in and out the semiconductor wafer W with respect to the cooling processing unit 140 and the like, and a heat treatment unit 160 that performs flash heat treatment on the semiconductor wafer W.

また、搬送ロボット150による半導体ウェハーWの搬送空間として搬送ロボット150を収容する搬送室170が設けられており、アライメントユニット130、冷却処理ユニット140および加熱処理ユニット160が搬送室170の周囲に連結されて配置されている。   In addition, a transfer chamber 170 that accommodates the transfer robot 150 is provided as a transfer space of the semiconductor wafer W by the transfer robot 150, and the alignment unit 130, the cooling processing unit 140, and the heating processing unit 160 are connected to the periphery of the transfer chamber 170. Are arranged.

インデクサユニット110は2つのキャリア91が無人搬送車(AGV)等により搬送されて載置される部位であり、半導体ウェハーWはキャリア91に収容された状態で基板処理装置100に対して搬出入される。また、インデクサユニット110では、受渡ロボット120による任意の半導体ウェハーWの出し入れを行うことができるようにキャリア91が図2の矢印91Uにて示す如く昇降移動されるように構成されている。   The indexer unit 110 is a part on which two carriers 91 are transported and placed by an automatic guided vehicle (AGV) or the like, and the semiconductor wafer W is carried into and out of the substrate processing apparatus 100 while being accommodated in the carrier 91. The Further, the indexer unit 110 is configured such that the carrier 91 is moved up and down as indicated by an arrow 91U in FIG. 2 so that an arbitrary semiconductor wafer W can be taken in and out by the delivery robot 120.

受渡ロボット120は、矢印120Sにて示すようなスライド移動、矢印120Rにて示すような旋回動作および若干の昇降動作が可能とされており、これにより、2つのキャリア91に対して半導体ウェハーWの出し入れを行い、さらに、アライメントユニット130および冷却処理ユニット140に対して半導体ウェハーWの受け渡しを行う。   The delivery robot 120 is capable of sliding movement as shown by an arrow 120S, turning operation as shown by an arrow 120R, and slight raising / lowering operation. As a result, the semiconductor wafer W is moved with respect to the two carriers 91. The semiconductor wafer W is transferred to and from the alignment unit 130 and the cooling processing unit 140.

なお、受渡ロボット120によるキャリア91に対する半導体ウェハーWの出し入れは、ハンド121のスライド移動、および、キャリア91の昇降移動により行われる。また、受渡ロボット120とアライメントユニット130または冷却処理ユニット140との半導体ウェハーWの受け渡しは、ハンド121のスライド移動、および、受渡ロボット120の昇降動作によって行われる。   In addition, the semiconductor wafer W is put in and out of the carrier 91 by the delivery robot 120 by the sliding movement of the hand 121 and the raising and lowering movement of the carrier 91. Further, the delivery of the semiconductor wafer W between the delivery robot 120 and the alignment unit 130 or the cooling processing unit 140 is performed by the sliding movement of the hand 121 and the raising / lowering operation of the delivery robot 120.

受渡ロボット120からアライメントユニット130へは半導体ウェハーWの中心が所定の位置に位置するように半導体ウェハーWが渡される。そして、アライメントユニット130は半導体ウェハーWを回転させて切り欠き部(ノッチまたはオリフラ)を検出することにより、当該半導体ウェハーWを適切な向きに向ける。   The semiconductor wafer W is delivered from the delivery robot 120 to the alignment unit 130 so that the center of the semiconductor wafer W is located at a predetermined position. The alignment unit 130 rotates the semiconductor wafer W to detect a notch (notch or orientation flat), thereby directing the semiconductor wafer W in an appropriate direction.

搬送ロボット150は鉛直方向を向く軸を中心に矢印150Rにて示すように旋回可能とされるとともに、複数のアームセグメントからなる2つのリンク機構を有し、2つのリンク機構の末端にはそれぞれ半導体ウェハーWを保持する搬送アーム151a,151bが設けられる。これらの搬送アーム151a,151bは上下に所定のピッチだけ隔てて配置され、リンク機構によりそれぞれ独立して同一水平方向に直線的にスライド移動可能とされている。また、搬送ロボット150は2つのリンク機構が設けられるベースを昇降移動することにより、所定のピッチだけ離れた状態のまま2つの搬送アーム151a,151bを昇降移動させる。   The transfer robot 150 is turnable as indicated by an arrow 150R about a vertical axis, and has two link mechanisms composed of a plurality of arm segments, and a semiconductor is provided at each end of the two link mechanisms. Transfer arms 151 a and 151 b for holding the wafer W are provided. These transfer arms 151a and 151b are arranged vertically apart from each other by a predetermined pitch, and can be slid linearly in the same horizontal direction independently by a link mechanism. Further, the transfer robot 150 moves up and down the base on which the two link mechanisms are provided, thereby moving the two transfer arms 151a and 151b up and down while being separated by a predetermined pitch.

搬送ロボット150がアライメントユニット130、加熱処理ユニット160または冷却処理ユニット140を受け渡し相手として半導体ウェハーWの受け渡し(出し入れ)を行う際には、まず、両搬送アーム151a,151bが受け渡し相手と対向するように旋回し、その後(または旋回している間に)昇降移動していずれかの搬送アームが受け渡し相手と半導体ウェハーWを受け渡しする高さに位置する。そして、搬送アーム151a(151b)を水平方向に直線的にスライド移動させて半導体ウェハーWの受け渡しを行う。   When the transfer robot 150 transfers (inserts / removes) the semiconductor wafer W as a transfer partner to the alignment unit 130, the heat processing unit 160, or the cooling process unit 140, first, the transfer arms 151a and 151b are opposed to the transfer partner. And then move up and down (or while turning) and any one of the transfer arms is positioned at a height at which the semiconductor wafer W is delivered to the delivery partner. Then, the transfer arm 151a (151b) is slid linearly in the horizontal direction to deliver the semiconductor wafer W.

加熱処理ユニット160はキセノンフラッシュランプ69(以下、単に「フラッシュランプ69」とも称する)からの閃光を半導体ウェハーWに照射して加熱処理を行う処理部である。加熱処理ユニット160は、複数のキセノンフラッシュランプ69の他に、閃光照射前に半導体ウェハーWを予備加熱して所定温度にまで昇温させておく予備加熱機構(アシスト加熱機構)を備えている。予備加熱機構としては、抵抗発熱体を使用したヒータを用いるようにしても良いし、ハロゲンランプを採用するようにしても良い。   The heat treatment unit 160 is a processing unit that performs heat treatment by irradiating the semiconductor wafer W with flash light from a xenon flash lamp 69 (hereinafter also simply referred to as “flash lamp 69”). In addition to the plurality of xenon flash lamps 69, the heat treatment unit 160 includes a preheating mechanism (assist heating mechanism) that preheats the semiconductor wafer W to a predetermined temperature before flash irradiation. As the preheating mechanism, a heater using a resistance heating element may be used, or a halogen lamp may be adopted.

加熱処理ユニット160にて処理が施された直後の半導体ウェハーWは温度が高いため、搬送ロボット150により冷却処理ユニット140に載置されて冷却される。この冷却処理ユニット140の構成についてはさらに後述する。冷却処理ユニット140にて冷却された半導体ウェハーWは処理済の半導体ウェハーWとして受渡ロボット120によりキャリア91に返却される。   Since the temperature of the semiconductor wafer W immediately after being processed in the heat processing unit 160 is high, the semiconductor wafer W is placed on the cooling processing unit 140 and cooled by the transfer robot 150. The configuration of the cooling processing unit 140 will be further described later. The semiconductor wafer W cooled by the cooling processing unit 140 is returned to the carrier 91 by the delivery robot 120 as a processed semiconductor wafer W.

また、既述のように、基板処理装置100では搬送ロボット150の周囲が搬送室170で覆われ、この搬送室170にアライメントユニット130、冷却処理ユニット140および加熱処理ユニット160が接続される。受渡ロボット120とアライメントユニット130および冷却処理ユニット140との間にはそれぞれゲートバルブ181,182が設けられ、搬送室170とアライメントユニット130、冷却処理ユニット140および加熱処理ユニット160との間にはそれぞれゲートバルブ183,184,185が設けられる。そして、アライメントユニット130、冷却処理ユニット140、加熱処理ユニット160および搬送室170の内部が清浄に維持されるようにそれぞれに窒素ガス供給部(図示省略)から高純度の窒素ガスが供給され、余剰の窒素ガスは適宜排気管から排気される。なお、半導体ウェハーWが搬送される際に適宜これらのゲートバルブが開閉される。   Further, as described above, in the substrate processing apparatus 100, the periphery of the transfer robot 150 is covered with the transfer chamber 170, and the alignment unit 130, the cooling processing unit 140, and the heat processing unit 160 are connected to the transfer chamber 170. Gate valves 181 and 182 are provided between the delivery robot 120 and the alignment unit 130 and the cooling processing unit 140, respectively. Between the transfer chamber 170 and the alignment unit 130, the cooling processing unit 140 and the heating processing unit 160, respectively. Gate valves 183, 184 and 185 are provided. Then, high-purity nitrogen gas is supplied from a nitrogen gas supply unit (not shown) so that the insides of the alignment unit 130, the cooling processing unit 140, the heat processing unit 160, and the transfer chamber 170 are kept clean. The nitrogen gas is appropriately exhausted from the exhaust pipe. Note that these gate valves are appropriately opened and closed when the semiconductor wafer W is transported.

また、アライメントユニット130および冷却処理ユニット140は受渡ロボット120と搬送ロボット150との間の互いに異なる位置に位置し、アライメントユニット130では半導体ウェハーWの位置決めを行うために半導体ウェハーWが一時的に載置され、冷却処理ユニット140では加熱後の半導体ウェハーWを冷却するために半導体ウェハーWが一時的に載置される。   In addition, the alignment unit 130 and the cooling processing unit 140 are located at different positions between the delivery robot 120 and the transfer robot 150, and the semiconductor wafer W is temporarily mounted on the alignment unit 130 to position the semiconductor wafer W. In the cooling processing unit 140, the semiconductor wafer W is temporarily placed in order to cool the heated semiconductor wafer W.

次に、冷却処理ユニット140の構成について説明する。図3は、冷却処理ユニット140の要部構成を示す図である。本実施形態の冷却処理ユニット140は、底部冷却プレート10と、その上に載置された第1セラミックス板20とを備えている。また、冷却処理ユニット140は、第1セラミックス板20に半導体ウェハーWを載置したり第1セラミックス板20から半導体ウェハーWを突き上げて離間させる昇降機構30を備えるとともに、上部冷却プレート80および第2セラミックス板90を備える。図3に示す各構成要素は冷却処理ユニット140のチャンバー内に設置されており、そのチャンバーのウェハ搬出入口がゲートバルブ182,184によって開閉されることとなる。   Next, the configuration of the cooling processing unit 140 will be described. FIG. 3 is a diagram showing a main configuration of the cooling processing unit 140. The cooling processing unit 140 of the present embodiment includes a bottom cooling plate 10 and a first ceramic plate 20 placed thereon. In addition, the cooling processing unit 140 includes an elevating mechanism 30 that places the semiconductor wafer W on the first ceramic plate 20 or pushes the semiconductor wafer W away from the first ceramic plate 20 so as to be separated from the first ceramic plate 20. A ceramic plate 90 is provided. Each component shown in FIG. 3 is installed in the chamber of the cooling processing unit 140, and the wafer loading / unloading port of the chamber is opened and closed by the gate valves 182 and 184.

底部冷却プレート10は、アルミニウム合金製の平板形状のプレートであり、その平面形状は冷却処理ユニット140のチャンバーの平面形状(図1参照)と同じである。底部冷却プレート10は冷却処理ユニット140の床部分に形成される。底部冷却プレート10の内部には、プレート表面のほぼ全域に対向するように冷却配管(図示省略)が周回して配設されており、当該冷却配管には冷却水供給源15から冷却水が供給される。冷却水供給源15から冷却配管に供給された冷却水は底部冷却プレート10と熱交換を行った後、図外のドレインへと排出される。冷却水供給源15から冷却配管に冷却水を供給することによって底部冷却プレート10が所定温度に維持されることとなる。なお、冷却水供給源15としては、基板処理装置100が設置される工場のユーティリティを使用しても良いし、基板処理装置100内に恒温水供給ユニットを設けるようにしても良い。   The bottom cooling plate 10 is a flat plate made of aluminum alloy, and its planar shape is the same as the planar shape of the chamber of the cooling processing unit 140 (see FIG. 1). The bottom cooling plate 10 is formed on the floor portion of the cooling processing unit 140. Inside the bottom cooling plate 10, cooling pipes (not shown) are arranged so as to face almost the entire surface of the plate surface, and cooling water is supplied from the cooling water supply source 15 to the cooling pipe. Is done. The cooling water supplied to the cooling pipe from the cooling water supply source 15 exchanges heat with the bottom cooling plate 10 and then is discharged to a drain outside the figure. By supplying the cooling water from the cooling water supply source 15 to the cooling pipe, the bottom cooling plate 10 is maintained at a predetermined temperature. As the cooling water supply source 15, a utility of a factory where the substrate processing apparatus 100 is installed may be used, or a constant temperature water supply unit may be provided in the substrate processing apparatus 100.

底部冷却プレート10の上面に載置された第1セラミックス板20は、石英よりも放射率および熱伝導率が大きなセラミックスにて形成された円板状部材である。本実施形態の第1セラミックス板20は、焼結SiCにて形成された直径300mmの円板である。第1セラミックス板20の厚さは0.5mm〜5mmであり、本実施形態では3mmとしている。第1セラミックス板20の厚さが0.5mm未満であると加工性が低下して良好な平坦度が得られにくくなり、逆に5mmを超えると半導体ウェハーWから底部冷却プレート10への熱伝導性が低下する。なお、第1セラミックス板20は極力面接触にて第1セラミックス板20上に載置するのが好ましく、このため第1セラミックス板20の平坦度としては平均表面粗さ(Ra)が0.1mm以下であることが望ましい。また、熱伝導性の良好な接着剤にて第1セラミックス板20を底部冷却プレート10の上面に貼設するようにしても良い。   The first ceramic plate 20 placed on the upper surface of the bottom cooling plate 10 is a disc-like member formed of ceramics having a higher emissivity and thermal conductivity than quartz. The first ceramic plate 20 of the present embodiment is a disc having a diameter of 300 mm formed of sintered SiC. The thickness of the 1st ceramic board 20 is 0.5 mm-5 mm, and is 3 mm in this embodiment. If the thickness of the first ceramic plate 20 is less than 0.5 mm, the workability deteriorates and it becomes difficult to obtain good flatness, and conversely if it exceeds 5 mm, the heat conduction from the semiconductor wafer W to the bottom cooling plate 10. Sexuality decreases. The first ceramic plate 20 is preferably placed on the first ceramic plate 20 by surface contact as much as possible. For this reason, as the flatness of the first ceramic plate 20, the average surface roughness (Ra) is 0.1 mm. The following is desirable. Alternatively, the first ceramic plate 20 may be attached to the upper surface of the bottom cooling plate 10 with an adhesive having good thermal conductivity.

第1セラミックス板20の上面には複数箇所(本実施形態では3箇所)に支持部材50が突設されている。支持部材50としては直径が数mmのセラミックスボールの下部を第1セラミックス板20に埋め込んで形成するようにしても良いし、直径が2mm以下で高さが5mm以下のセラミックス製のピンの下部を第1セラミックス板20に埋め込んで形成するようにしても良い。また、セラミックス製の楕円球の下部を第1セラミックス板20に埋め込むようにしても良い。支持部材50の材質としては、第1セラミックス板20と同じ材質や石英、または加工性に優れたアルミナ等を使用することができる。   Support members 50 are projected from a plurality of locations (three locations in the present embodiment) on the upper surface of the first ceramic plate 20. The support member 50 may be formed by embedding the lower part of a ceramic ball having a diameter of several millimeters in the first ceramic plate 20, or the lower part of a ceramic pin having a diameter of 2 mm or less and a height of 5 mm or less. The first ceramic plate 20 may be embedded and formed. Further, the lower part of the ceramic ellipsoid may be embedded in the first ceramic plate 20. As a material of the support member 50, the same material as the first ceramic plate 20, quartz, alumina having excellent workability, or the like can be used.

各支持部材50の頂上部と第1セラミックス板20の上面との間の距離は0.2mm以上5mm以下となるように構成されている。半導体ウェハーWにも数10μm〜数100μm程度のうねりや反りが存在しており、また第1セラミックス板20の表面にも上述の如き平均表面粗さが0.1mm以下の範囲で凹凸があるため、半導体ウェハーWと第1セラミックス板20との接触を確実に防止するためには上記の距離を0.2mm以上とするのが好ましい。また、後述するように、良好な半導体ウェハーWの冷却効率を得るためには、上記の距離を5mm以下とするのが好ましい。   The distance between the top of each support member 50 and the upper surface of the first ceramic plate 20 is configured to be not less than 0.2 mm and not more than 5 mm. The semiconductor wafer W also has waviness and warpage of about several tens of μm to several hundreds of μm, and the surface of the first ceramic plate 20 has irregularities in the range where the average surface roughness is 0.1 mm or less as described above. In order to reliably prevent contact between the semiconductor wafer W and the first ceramic plate 20, the distance is preferably set to 0.2 mm or more. Further, as will be described later, in order to obtain good cooling efficiency of the semiconductor wafer W, it is preferable to set the above distance to 5 mm or less.

半導体ウェハーWを第1セラミックス板20上に支持して冷却するときには、各支持部材50が半導体ウェハーWを第1セラミックス板20の上方に近接させて点接触にて支持する。半導体ウェハーWを安定して支持するためには少なくとも3点以上で支持する必要があり、本実施形態では第1セラミックス板20の上面に同一円周上に沿って120°毎に3箇所に支持部材50を突設している。   When the semiconductor wafer W is supported on the first ceramic plate 20 to be cooled, each support member 50 brings the semiconductor wafer W close to the upper side of the first ceramic plate 20 and supports it by point contact. In order to stably support the semiconductor wafer W, it is necessary to support at least three points. In this embodiment, the upper surface of the first ceramic plate 20 is supported at three locations along the same circumference at every 120 °. The member 50 is protrudingly provided.

昇降機構30は、複数本(本実施形態では3本)の突き上げピン31、支持板32およびアクチュエータ35を備える。3本の突き上げピン31は、石英によって形成されており、支持板32上にそれぞれ固定されて立設されている。支持板32はアクチュエータ35によって昇降される。アクチュエータ35としては、モータやエアシリンダを使用したものなど公知の種々のものを採用することができる。   The lifting mechanism 30 includes a plurality of (three in this embodiment) push-up pins 31, a support plate 32, and an actuator 35. The three push-up pins 31 are made of quartz, and are fixedly erected on the support plate 32. The support plate 32 is moved up and down by an actuator 35. Various known actuators such as those using a motor or an air cylinder can be adopted as the actuator 35.

また、底部冷却プレート10および第1セラミックス板20には突き上げピン31が挿通可能な程度の大きさの貫通孔が穿設されており、アクチュエータ35の駆動に伴って3本の突き上げピン31が該貫通孔を通って昇降する。貫通孔は、例えば3箇所の支持部材50と同一円周上に沿って120°毎に支持部材50と交互に形成する。アクチュエータ35が支持板32を昇降させると、支持板32上に立設された3本の突き上げピン31が一斉に昇降する。   Further, the bottom cooling plate 10 and the first ceramic plate 20 are provided with through holes having a size enough to allow the push-up pins 31 to be inserted thereinto. Go up and down through the through hole. The through holes are formed alternately with the support members 50 every 120 ° along the same circumference as the three support members 50, for example. When the actuator 35 moves the support plate 32 up and down, the three push-up pins 31 standing on the support plate 32 move up and down all at once.

3本の突き上げピン31は、図3の実線で示す処理位置と二点鎖線で示す受渡位置との間でアクチュエータ35によって昇降される。図3に示すように、突き上げピン31が処理位置にまで下降されると、その上端が第1セラミックス板20または底部冷却プレート10の貫通孔内に埋入する。一方、突き上げピン31が受渡位置にまで上昇されると、その上端が第1セラミックス板20の上面から突出して、支持部材50の頂上部よりも上方に位置する。   The three push-up pins 31 are moved up and down by the actuator 35 between a processing position indicated by a solid line and a delivery position indicated by a two-dot chain line in FIG. As shown in FIG. 3, when the push-up pin 31 is lowered to the processing position, the upper end of the push-up pin 31 is embedded in the through hole of the first ceramic plate 20 or the bottom cooling plate 10. On the other hand, when the push-up pin 31 is raised to the delivery position, the upper end of the push-up pin 31 protrudes from the upper surface of the first ceramic plate 20 and is positioned above the top of the support member 50.

また、本実施形態の冷却処理ユニット140は、底部冷却プレート10よりも上方に底部冷却プレート10と対向して配置された上部冷却プレート80および第2セラミックス板90をさらに備える。上部冷却プレート80は、アルミニウム合金製の平板形状のプレートであり、冷却処理ユニット140の天井部分に形成される点を除いては底部冷却プレート10と同様の部材である。すなわち、上部冷却プレート80の内部には、冷却配管が周回して配設されており、当該冷却配管に冷却水供給源15から冷却水が供給されることによって上部冷却プレート80が所定温度に維持される。   Further, the cooling processing unit 140 of the present embodiment further includes an upper cooling plate 80 and a second ceramic plate 90 that are disposed above the bottom cooling plate 10 so as to face the bottom cooling plate 10. The upper cooling plate 80 is a flat plate made of aluminum alloy, and is the same member as the bottom cooling plate 10 except that it is formed on the ceiling portion of the cooling processing unit 140. In other words, cooling pipes are arranged around the upper cooling plate 80, and the cooling water is supplied from the cooling water supply source 15 to the cooling pipe, so that the upper cooling plate 80 is maintained at a predetermined temperature. Is done.

第2セラミックス板90は上部冷却プレート80の下面に貼設されている。第2セラミックス板90は支持部材50や貫通孔が設けられていない点を除いては、上述した第1セラミックス板20と同じである。すなわち、第2セラミックス板90は、石英よりも放射率および熱伝導率が大きなセラミックス(ここでは焼結SiC)にて形成された円板状部材であり、その直径は300mm、厚さは0.5mm〜5mmである。上述した受渡位置にまで上昇された半導体ウェハーWと第2セラミックス板90の下面との間の距離が少なくとも10mm以上となるように上部冷却プレート80および第2セラミックス板90は配置されている。   The second ceramic plate 90 is attached to the lower surface of the upper cooling plate 80. The second ceramic plate 90 is the same as the first ceramic plate 20 described above except that the support member 50 and the through hole are not provided. That is, the second ceramic plate 90 is a disk-shaped member made of ceramics (here, sintered SiC) having a larger emissivity and thermal conductivity than quartz, and has a diameter of 300 mm and a thickness of 0.2 mm. 5 mm to 5 mm. The upper cooling plate 80 and the second ceramic plate 90 are arranged so that the distance between the semiconductor wafer W raised to the delivery position described above and the lower surface of the second ceramic plate 90 is at least 10 mm.

次に、基板処理装置100における半導体ウェハーWの熱処理動作について説明する。この基板処理装置100において処理対象となる半導体ウェハーWは、イオン注入後の半導体ウェハーである。ここでは、熱処理装置100全体におけるウェハーフローについて簡単に説明した後、本発明に係る冷却処理装置である冷却処理ユニット140における半導体ウェハーWの冷却処理について説明する。   Next, the heat treatment operation of the semiconductor wafer W in the substrate processing apparatus 100 will be described. A semiconductor wafer W to be processed in the substrate processing apparatus 100 is a semiconductor wafer after ion implantation. Here, after briefly explaining the wafer flow in the entire heat treatment apparatus 100, the cooling process of the semiconductor wafer W in the cooling processing unit 140 which is the cooling processing apparatus according to the present invention will be described.

基板処理装置100では、まず、イオン注入後の半導体ウェハーWがキャリア91に複数枚収容された状態でインデクサユニット110上に載置される。そして、受渡ロボット120がキャリア91から半導体ウェハーWを1枚ずつ取り出し、アライメントユニット130に載置する。アライメントユニット130では、半導体ウェハーWをその中心部を回転中心として鉛直方向軸まわりで回転させノッチ等を光学的に検出することによって半導体ウェハーWの位置決めを行う。   In the substrate processing apparatus 100, first, a plurality of semiconductor wafers W after ion implantation are placed on the indexer unit 110 in a state where they are accommodated in the carrier 91. Then, the delivery robot 120 takes out the semiconductor wafers W one by one from the carrier 91 and places them on the alignment unit 130. In the alignment unit 130, the semiconductor wafer W is positioned by rotating the semiconductor wafer W around the vertical axis around the center portion and detecting optically a notch or the like.

アライメントユニット130にて位置決めが行われた半導体ウェハーWは搬送ロボット150の上側の搬送アーム151aにより搬送室170内へと取り出され、搬送ロボット150が加熱処理ユニット160を向くように旋回する。搬送ロボット150が加熱処理ユニット160に向くと、下側の搬送アーム151bが加熱処理ユニット160から先行する加熱処理済の半導体ウェハーWを取り出し、上側の搬送アーム151aが未処理の半導体ウェハーWを加熱処理ユニット160へと搬入する。このときに搬送ロボット150は、フラッシュランプ69の長手方向と垂直に搬送アーム151a,151bをスライド移動させる。   The semiconductor wafer W positioned by the alignment unit 130 is taken out into the transfer chamber 170 by the transfer arm 151 a on the upper side of the transfer robot 150, and turns so that the transfer robot 150 faces the heat treatment unit 160. When the transfer robot 150 faces the heat treatment unit 160, the lower transfer arm 151b takes out the preceding heat-treated semiconductor wafer W from the heat treatment unit 160, and the upper transfer arm 151a heats the unprocessed semiconductor wafer W. It is carried into the processing unit 160. At this time, the transfer robot 150 slides the transfer arms 151 a and 151 b perpendicular to the longitudinal direction of the flash lamp 69.

加熱処理ユニット160においては、まず約60秒間の予備加熱が行われ、半導体ウェハーWの温度が予め設定された予備加熱温度まで上昇する。この予備加熱温度は、半導体ウェハーWに添加された不純物が熱により拡散する恐れのない、200℃ないし600℃程度、好ましくは350℃ないし550℃程度とされる。約60秒間の予備加熱時間が経過した後、フラッシュランプ69から半導体ウェハーWへ向けてフラッシュ光が照射されることによってフラッシュ加熱が実行される。フラッシュ加熱は、フラッシュランプ69からの閃光照射により行われるため、半導体ウェハーWの表面温度を短時間で上昇することができる。   In the heat treatment unit 160, first, preheating is performed for about 60 seconds, and the temperature of the semiconductor wafer W rises to a preset preheating temperature. The preheating temperature is about 200 ° C. to 600 ° C., preferably about 350 ° C. to 550 ° C., in which impurities added to the semiconductor wafer W are not likely to diffuse due to heat. After a preheating time of about 60 seconds has elapsed, flash heating is performed by irradiating flash light from the flash lamp 69 toward the semiconductor wafer W. Since the flash heating is performed by flash irradiation from the flash lamp 69, the surface temperature of the semiconductor wafer W can be increased in a short time.

すなわち、フラッシュランプ69から照射される光は、予め蓄えられていた静電エネルギーが極めて短い光パルスに変換された、照射時間が0.1ミリ秒ないし10ミリ秒程度の極めて短く強い閃光である。そして、フラッシュランプ69からの閃光照射によりフラッシュ加熱される半導体ウェハーWの表面温度は、瞬間的に1000℃ないし1100℃程度の処理温度まで上昇し、半導体ウェハーWに添加された不純物が活性化された後、表面温度が急速に下降する。このように、半導体ウェハーWの表面温度を極めて短時間で昇降することができるため、半導体ウェハーWに添加された不純物の熱による拡散を抑制しつつ不純物の活性化を行うことができる。なお、添加不純物の活性化に必要な時間はその熱拡散に必要な時間に比較して極めて短いため、0.1ミリセカンドないし10ミリセカンド程度の拡散が生じない短時間であっても活性化は完了する。フラッシュ加熱が終了し、約10秒間の待機の後、加熱後の半導体ウェハーWが搬送ロボット150の搬送アーム151bにより搬出される。   That is, the light emitted from the flash lamp 69 is a very short and strong flash with an irradiation time of about 0.1 milliseconds to 10 milliseconds, in which electrostatic energy stored in advance is converted into an extremely short light pulse. . The surface temperature of the semiconductor wafer W flash-heated by flash irradiation from the flash lamp 69 instantaneously rises to a processing temperature of about 1000 ° C. to 1100 ° C., and the impurities added to the semiconductor wafer W are activated. After that, the surface temperature drops rapidly. Thus, since the surface temperature of the semiconductor wafer W can be raised and lowered in a very short time, the impurity can be activated while suppressing diffusion of the impurity added to the semiconductor wafer W due to heat. Since the time required for activation of the added impurity is extremely short compared to the time required for thermal diffusion, activation is possible even for a short time when no diffusion of about 0.1 millisecond to 10 millisecond occurs. Is completed. After the flash heating is completed and after waiting for about 10 seconds, the heated semiconductor wafer W is unloaded by the transfer arm 151b of the transfer robot 150.

次に、搬送ロボット150は冷却処理ユニット140に向くように旋回し、下側の搬送アーム151bが加熱後の半導体ウェハーWを冷却処理ユニット140内に搬入する。フラッシュランプ69からの閃光照射によって加熱された後の半導体ウェハーWは約10秒程度の待機では十分に降温せず、冷却処理ユニット140に搬入される時点での半導体ウェハーWの温度は依然として400℃以上の高温である。この加熱後の半導体ウェハーWを保持する搬送アーム151bが冷却処理ユニット140内に進入して、底部冷却プレート10の上方に位置する。そして、3本の突き上げピン31がアクチュエータ35の駆動によって受渡位置(図3の二点鎖線位置)にまで上昇して搬送ロボット150から半導体ウェハーWを受け取る。続いて、搬送ロボット150が搬送アーム151bを冷却処理ユニット140から退出させた後、3本の突き上げピン31がアクチュエータ35によって処理位置(図3の実線位置)にまで下降することにより、3つの支持部材50によって半導体ウェハーWが第1セラミックス板20の上方に近接されて点接触にて支持される。なお、支持部材50の頂上部と第1セラミックス板20の上面との間の距離が0.2mmである場合には、半導体ウェハーWの横滑りを防止するために突き上げピン31をなるべく低速にて下降させる方が好ましい。   Next, the transfer robot 150 turns to face the cooling processing unit 140, and the lower transfer arm 151 b carries the heated semiconductor wafer W into the cooling processing unit 140. The semiconductor wafer W after being heated by flash light irradiation from the flash lamp 69 is not sufficiently lowered in the standby time of about 10 seconds, and the temperature of the semiconductor wafer W when it is carried into the cooling processing unit 140 is still 400 ° C. It is the above high temperature. The transfer arm 151 b that holds the heated semiconductor wafer W enters the cooling processing unit 140 and is positioned above the bottom cooling plate 10. Then, the three push-up pins 31 are raised to the delivery position (the two-dot chain line position in FIG. 3) by driving the actuator 35 and receive the semiconductor wafer W from the transfer robot 150. Subsequently, after the transfer robot 150 retracts the transfer arm 151b from the cooling processing unit 140, the three push-up pins 31 are lowered to the processing position (solid line position in FIG. 3) by the actuator 35, so that three supports are provided. The semiconductor wafer W is brought close to the upper side of the first ceramic plate 20 by the member 50 and supported by point contact. When the distance between the top of the support member 50 and the upper surface of the first ceramic plate 20 is 0.2 mm, the push-up pin 31 is lowered as low as possible to prevent the semiconductor wafer W from slipping. It is preferable to make it.

底部冷却プレート10は、冷却水供給源15から冷却水が供給されることによって所定温度に維持されており、加熱後の半導体ウェハーWの熱が第1セラミックス板20を介して底部冷却プレート10に伝達されることにより冷却処理が進行することとなる。ここで、支持部材50によって支持される半導体ウェハーWと第1セラミックス板20とは近接対向配置されている。このように相対向する物体間の放射熱流量q12(正確には物体1から物体2へと向かう正味の放射熱流量)は次の数1に示すように、物体1(ここでは半導体ウェハーW)から物体2(第1セラミックス板20)へ向かう放射熱流量Q12と物体2から物体1へ向かう放射熱流量Q21との差で与えられる。 The bottom cooling plate 10 is maintained at a predetermined temperature by supplying the cooling water from the cooling water supply source 15, and the heat of the heated semiconductor wafer W is applied to the bottom cooling plate 10 via the first ceramic plate 20. By being transmitted, the cooling process proceeds. Here, the semiconductor wafer W supported by the support member 50 and the first ceramic plate 20 are arranged in close proximity to each other. As described above, the radiant heat flow q 12 between the objects facing each other (more precisely, the net radiant heat flow from the object 1 to the object 2) is expressed by the following equation 1 (here, the semiconductor wafer W). ) is given by the difference between the radiant heat flow Q 21 directed from the object 2 (radiant heat flow Q 12 and the object 2 toward the first ceramic plate 20) to the object 1 from.

Figure 2008028235
Figure 2008028235

放射熱流量Q12およびQ21は、物体1,2のそれぞれの面積をA1,A2、形態係数をF12,F21、単位面積当たりの放射熱流量をE1,E2とすると以下の数2および数3で表される。なお、処理対象の半導体ウェハーWがφ300mmであるならば、半導体ウェハーWと第1セラミックス板20とは面積および形状において同一となり、それぞれの面積A1とA2とが等しくなり、さらには形態係数F12とF21とも等しくなる。 The radiant heat flows Q 12 and Q 21 are as follows, assuming that the areas of the objects 1 and 2 are A 1 and A 2 , the form factors are F 12 and F 21 , and the radiant heat flows per unit area are E 1 and E 2 , respectively. Are expressed by the following formulas 2 and 3. If the semiconductor wafer W to be processed is 300 mm in diameter, the semiconductor wafer W and the first ceramic plate 20 are the same in area and shape, the areas A 1 and A 2 are equal, and the form factor Both F 12 and F 21 are equal.

Figure 2008028235
Figure 2008028235

Figure 2008028235
Figure 2008028235

よって、近接対向する半導体ウェハーWと第1セラミックス板20との間の放射熱流量q12は次の数4のように表すことができる。 Therefore, the radiant heat flow rate q 12 between the semiconductor wafer W and the first ceramic plate 20 that are in close proximity to each other can be expressed as the following Expression 4.

Figure 2008028235
Figure 2008028235

上記の形態係数は半導体ウェハーWと第1セラミックス板20との間の幾何学的関係のみによって決定されるものであり、温度には依存しない。そして、形態係数F12と形態係数F21との間には次の数5の関係が成立する。 The above form factor is determined only by the geometric relationship between the semiconductor wafer W and the first ceramic plate 20, and does not depend on the temperature. Then, the following relationship is established between the form factor F 12 and the form factor F 21 .

Figure 2008028235
Figure 2008028235

すなわち、半導体ウェハーWと第1セラミックス板20との間の形態係数には互換性が存在しているのである。この数5の関係と数4とより数6が導かれる。   That is, there is compatibility in the form factor between the semiconductor wafer W and the first ceramic plate 20. Equation 6 is derived from the relationship of Equation 5 and Equation 4.

Figure 2008028235
Figure 2008028235

一方、温度T(K)における黒体放射熱流量をLb(T)、物体1,2のそれぞれの表面の放射率をε1,ε2とすると放射熱流量E1,E2は以下の数7および数8のように表される。 On the other hand, assuming that the black body radiant heat flow rate at temperature T (K) is Lb (T) and the emissivities of the surfaces of the objects 1 and 2 are ε1 and ε2, the radiant heat flow rates E 1 and E 2 are It is expressed as Equation 8.

Figure 2008028235
Figure 2008028235

Figure 2008028235
Figure 2008028235

数7,数8および数6から次の数9が導かれる。   The following Equation 9 is derived from Equations 7, 8, and 6.

Figure 2008028235
Figure 2008028235

数9においてA1およびε1はそれぞれ半導体ウェハーWの面積および放射率であって半導体ウェハーWに依存する定数である。また、T1は支持部材50に支持されている半導体ウェハーWの温度であって加熱処理ユニット160における加熱処理条件に依存、つまりプロセス条件に依存するものであって冷却処理の段階で変更できる値ではない。よって、半導体ウェハーWから第1セラミックス板20へと向かう正味の放射熱流量q12を大きくして冷却速度を向上させるためには、形態係数F12を大きくして、かつ第1セラミックス板20の温度T2を低くすればよい。 In Equation 9, A 1 and ε 1 are the area and emissivity of the semiconductor wafer W and are constants depending on the semiconductor wafer W, respectively. T 1 is the temperature of the semiconductor wafer W supported by the support member 50 and depends on the heat treatment conditions in the heat treatment unit 160, that is, depends on the process conditions and can be changed at the stage of the cooling treatment. is not. Therefore, in order to increase the net radiant heat flow rate q 12 from the semiconductor wafer W to the first ceramic plate 20 to improve the cooling rate, the shape factor F 12 is increased and the first ceramic plate 20 the temperature T 2 may be lower.

一般に形態係数は1以下となり、その値は2面間の幾何学的関係のみによって決定される。本実施形態のように、円板の半導体ウェハーWと円板の第1セラミックス板20とが互いに平行に相対向している場合には、形態係数F12は、両円板の面間距離L、半導体ウェハーWの半径R1および第1セラミックス板20の半径R2とによって規定される値であり、次の数10によって与えられる。 In general, the form factor is 1 or less, and its value is determined only by the geometric relationship between the two surfaces. As in the present embodiment, when the first ceramic plate 20 of the semiconductor wafer W and the disc of the disc is parallel to opposite each other, form factor F 12, the surface distance L between both discs is a value defined by the radius R 2 of the radius R 1 and a first ceramic plate 20 of the semiconductor wafer W, is given by the following equation 10.

Figure 2008028235
Figure 2008028235

上述したように第1セラミックス板20の直径は300mmである。また、基板処理装置100の処理対象となる半導体ウェハーWにはφ200mmまたはφ300mmの2種類があり得る。いずれの場合であっても、第1セラミックス板20の平面サイズは半導体ウェハーWの平面サイズ以上となる。φ300mmの半導体ウェハーWを処理するときにはR1=R2=150mmとなり、φ200mmの半導体ウェハーWを処理するときにはR1=100mm,R2=150mmとなる。これら2種類の条件下において、数10から導かれれる形態係数F12と面間距離Lとの関係を図4に示す。同図において、φ300mmの半導体ウェハーWの形態係数F12については実線で示し、φ200mmの半導体ウェハーWについては一点鎖線で示している。 As described above, the diameter of the first ceramic plate 20 is 300 mm. Further, there are two types of semiconductor wafers W to be processed by the substrate processing apparatus 100: φ200 mm or φ300 mm. In any case, the planar size of the first ceramic plate 20 is equal to or larger than the planar size of the semiconductor wafer W. When processing a semiconductor wafer W having a diameter of 300 mm, R 1 = R 2 = 150 mm, and when processing a semiconductor wafer W having a diameter of 200 mm, R 1 = 100 mm and R 2 = 150 mm. FIG. 4 shows the relationship between the form factor F 12 derived from Equation 10 and the inter-plane distance L under these two types of conditions. In the drawing, the shape factor F 12 of the semiconductor wafer W having a diameter of 300 mm is indicated by a solid line, and the semiconductor wafer W having a diameter of 200 mm is indicated by a one-dot chain line.

図4から明らかなように、φ300mmの半導体ウェハーWを処理するときには面間距離Lが大きくなるにしたがって形態係数F12が直線的に小さくなる。すなわち、半導体ウェハーWと第1セラミックス板20と間の距離が拡がるほど半導体ウェハーWの冷却効率がリニアに低下する。半導体ウェハーWと第1セラミックス板20との間の面間距離L(支持部材50の頂上部と第1セラミックス板20の上面との間の距離に等しい)が5mm以下であれば、形態係数F12として約0.97以上を確保することができ、良好な半導体ウェハーWの冷却効率を得ることができる。一方、φ200mmの半導体ウェハーWを処理するときには面間距離Lの影響が小さく、半導体ウェハーWと第1セラミックス板20との間の面間距離Lが20mm程度まで0.97以上の形態係数F12を得ることができる。 As is apparent from FIG. 4, when the semiconductor wafer W having a diameter of 300 mm is processed, the form factor F 12 decreases linearly as the inter-surface distance L increases. That is, as the distance between the semiconductor wafer W and the first ceramic plate 20 increases, the cooling efficiency of the semiconductor wafer W decreases linearly. If the inter-surface distance L between the semiconductor wafer W and the first ceramic plate 20 (equal to the distance between the top of the support member 50 and the upper surface of the first ceramic plate 20) is 5 mm or less, the form factor F As a result, about 0.97 or more can be secured as 12 , and good cooling efficiency of the semiconductor wafer W can be obtained. On the other hand, small influence of interplanar distances L when processing a semiconductor wafer W of .phi.200 mm, view factor interplanar distance L is 0.97 or more up to about 20mm between the semiconductor wafer W and the first ceramic plate 20 F 12 Can be obtained.

また、第1セラミックス板20の表面から吸収する熱量Jは次の数11で与えられる。   Further, the amount of heat J absorbed from the surface of the first ceramic plate 20 is given by the following equation (11).

Figure 2008028235
Figure 2008028235

すなわち、第1セラミックス板20の放射率ε2が大きいほど、またその温度T2が低いほど第1セラミックス板20が吸収する熱量Jは大きくなる。このため、第1セラミックス板20の材質としては、石英よりも放射率の大きなセラミックスを使用している。なお、第1セラミックス板20の温度T2は底部冷却プレート10によって規定される温度であり冷却水供給源15に依存する値であるが、この温度T2が低いほど冷却効率が向上するのは数9および数11より明らかである。 That is, the greater the emissivity ε2 of the first ceramic plate 20 and the lower the temperature T 2 , the greater the amount of heat J absorbed by the first ceramic plate 20. For this reason, as the material of the first ceramic plate 20, ceramics having a higher emissivity than quartz is used. The temperature T 2 of the first ceramic plate 20 is a temperature defined by the bottom cooling plate 10 and is a value depending on the cooling water supply source 15. However, the cooling efficiency improves as the temperature T 2 decreases. It is clear from Equation 9 and Equation 11.

また、本実施形態の冷却処理ユニット140においては、半導体ウェハーWの上方にも上部冷却プレート80および第2セラミックス板90が設けられている。すなわち、半導体ウェハーWは第1セラミックス板20と第2セラミックス板90との間に挟み込まれるようにして冷却されることとなる。このため、冷却処理ユニット140における半導体ウェハーWの冷却効率をさらに向上させることができる。もっとも、本実施形態では第1セラミックス板20と半導体ウェハーWとの間の距離に比較して第2セラミックス板90と半導体ウェハーWとの間の距離が大きいため、冷却効率への寄与は第1セラミックス板20の方が大きい。   In the cooling processing unit 140 of this embodiment, an upper cooling plate 80 and a second ceramic plate 90 are also provided above the semiconductor wafer W. That is, the semiconductor wafer W is cooled so as to be sandwiched between the first ceramic plate 20 and the second ceramic plate 90. For this reason, the cooling efficiency of the semiconductor wafer W in the cooling processing unit 140 can be further improved. However, in this embodiment, since the distance between the second ceramic plate 90 and the semiconductor wafer W is larger than the distance between the first ceramic plate 20 and the semiconductor wafer W, the contribution to the cooling efficiency is first. The ceramic plate 20 is larger.

以上のようにして半導体ウェハーWが約50℃以下にまで冷却されると、3本の突き上げピン31が受渡位置にまで上昇して、支持部材50に支持されていた冷却後の半導体ウェハーWを受け取って突き上げる。そして、受渡ロボット120がハンド121を突き上げピン31に支持された半導体ウェハーWの下方に進出させ、次いで3本の突き上げピン31が処理位置にまで下降することによって半導体ウェハーWがハンド121に渡される。その後、受渡ロボット120がハンド121を冷却処理ユニット140から退出させることによって、半導体ウェハーWを搬出する。冷却処理ユニット140から搬出された半導体ウェハーWを受渡ロボット120がキャリア91へと返却することによって、一連のフラッシュ加熱処理が完了する。   When the semiconductor wafer W is cooled to about 50 ° C. or less as described above, the three push-up pins 31 rise to the delivery position, and the cooled semiconductor wafer W supported by the support member 50 is removed. Receive it and push it up. Then, the delivery robot 120 advances the hand 121 below the semiconductor wafer W supported by the push-up pins 31, and then the three push-up pins 31 are lowered to the processing position, whereby the semiconductor wafer W is delivered to the hand 121. . Thereafter, the delivery robot 120 moves the hand 121 out of the cooling processing unit 140, thereby unloading the semiconductor wafer W. A series of flash heating processes are completed when the delivery robot 120 returns the semiconductor wafer W carried out of the cooling processing unit 140 to the carrier 91.

このようにすれば、冷却処理ユニット140にて冷却処理される半導体ウェハーWは、第1セラミックス板20上に面接触にて載置されるのではなく、支持部材50によって点接触にて支持されるため、ある半導体ウェハーWの裏面が金属成分やパーティクルによって汚染されていたとしても、その汚染物が第1セラミックス板20を介して後続の半導体ウェハーWの裏面に転写されるのを防止することができる。   In this way, the semiconductor wafer W to be cooled by the cooling processing unit 140 is not placed on the first ceramic plate 20 by surface contact but is supported by the support member 50 by point contact. Therefore, even if the back surface of a certain semiconductor wafer W is contaminated with metal components or particles, the contaminant is prevented from being transferred to the back surface of the subsequent semiconductor wafer W through the first ceramic plate 20. Can do.

また、半導体ウェハーWを受け取った突き上げピン31が処理位置にまで下降したときに、当該半導体ウェハーWが3つの支持部材50によって点接触で支持されることとなるため、半導体ウェハーWが横滑りする現象は生じなくなる。このため、第1セラミックス板20上に横滑り防止ピンを設ける必要が無くなるとともに、横滑りした半導体ウェハーWが横滑り防止ピンに衝突して端縁部を破損するおそれもない。   In addition, when the push-up pin 31 that has received the semiconductor wafer W is lowered to the processing position, the semiconductor wafer W is supported by point contact by the three support members 50, so that the semiconductor wafer W slides sideways. Will no longer occur. For this reason, it is not necessary to provide a skid prevention pin on the first ceramic plate 20, and there is no possibility that the skid semiconductor wafer W collides with the skid prevention pin and breaks the edge portion.

また、金属製の底部冷却プレート10上において第1セラミックス板20を介して半導体ウェハーWを冷却しているため、加熱後の半導体ウェハーWが直接金属プレートに接触する可能性は皆無である。フラッシュ加熱後の半導体ウェハーWのように400℃以上の高温の半導体ウェハーWが金属製のプレートに直接接触すると、その金属成分がシリコンのウェハー内に拡散するおそれがあるが、本実施形態のようにすればかかるメタル汚染を確実に防止することができる。   In addition, since the semiconductor wafer W is cooled on the metal bottom cooling plate 10 via the first ceramic plate 20, there is no possibility that the heated semiconductor wafer W directly contacts the metal plate. When a semiconductor wafer W having a high temperature of 400 ° C. or higher is in direct contact with a metal plate like the semiconductor wafer W after flash heating, the metal component may be diffused into the silicon wafer. By doing so, such metal contamination can be surely prevented.

ところで、本実施形態のように第1セラミックス板20に半導体ウェハーWを近接させて冷却すると、従来のように石英板の上に面接触にて半導体ウェハーWを直接載置する冷却に比較して冷却効率が低下せざるを得ない。このため、本実施形態では、第1セラミックス板20を石英よりも放射率および熱伝導率が大きなセラミックスにて形成している。第1セラミックス板20の放射率および熱伝導率が石英板よりも大きければ、石英板よりも大きな冷却効率を得ることができ、その結果半導体ウェハーWを第1セラミックス板20から離間させて冷却することによる冷却効率の低下を最小限に抑制することができる。すなわち、冷却対象となる半導体ウェハーWを第1セラミックス板20に近接させつつ支持部材50にて点接触にて支持する技術的意義は、冷却効率の低下を最小限に抑制しつつも半導体ウェハーW間での金属汚染物やパーティクルの転写を防止する点にある。   By the way, when the semiconductor wafer W is brought close to the first ceramic plate 20 and cooled as in the present embodiment, it is compared with the conventional cooling in which the semiconductor wafer W is directly placed on the quartz plate in surface contact. Cooling efficiency must be reduced. For this reason, in this embodiment, the 1st ceramics board 20 is formed with the ceramic whose emissivity and thermal conductivity are larger than quartz. If the emissivity and thermal conductivity of the first ceramic plate 20 are larger than that of the quartz plate, a cooling efficiency greater than that of the quartz plate can be obtained. As a result, the semiconductor wafer W is separated from the first ceramic plate 20 and cooled. Therefore, it is possible to minimize the decrease in cooling efficiency. That is, the technical significance of supporting the semiconductor wafer W to be cooled by point contact with the support member 50 while bringing the semiconductor wafer W close to the first ceramic plate 20 is that the semiconductor wafer W is suppressed while minimizing the decrease in cooling efficiency. This is to prevent the transfer of metal contaminants and particles between them.

また、特に、本実施形態のように、半導体ウェハーWと第1セラミックス板20との間の面間距離を5mm以下とし、かつ第1セラミックス板20の平面サイズを半導体ウェハーWの平面サイズ以上とすれば、半導体ウェハーWから第1セラミックス板20へと向かう放射熱流量が大きくなってより良好な冷却効率を得ることができる。   In particular, as in the present embodiment, the inter-surface distance between the semiconductor wafer W and the first ceramic plate 20 is 5 mm or less, and the planar size of the first ceramic plate 20 is equal to or larger than the planar size of the semiconductor wafer W. By doing so, the flow rate of radiant heat from the semiconductor wafer W toward the first ceramic plate 20 is increased, and better cooling efficiency can be obtained.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態においては、第1セラミックス板20の大きさを直径300mmとしていたが、形態係数F12をより大きくする観点からは、第1セラミックス板20の平面サイズをなるべく大きくする方が好ましい。もっとも、第1セラミックス板20の平面サイズの上限は冷却処理ユニット140の大きさによって規制を受けることとなる。 While the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be modified in various ways other than those described above without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, although the size of the first ceramic plate 20 had a diameter of 300 mm, from the viewpoint of further increasing the form factor F 12, it is preferable that as large as possible a planar size of the first ceramic plate 20 . However, the upper limit of the planar size of the first ceramic plate 20 is restricted by the size of the cooling processing unit 140.

また、第1セラミックス板20および第2セラミックス板90の材質は焼結SiCに限定されるものではなく、石英よりも放射率および熱伝導率が大きなセラミックス、例えば黒色AlN、または、表面にSiC膜やPBN膜を成膜したグラファイトであっても良い。さらには、焼結SiCに代えてシリコン(Si)を採用することも可能であり、この場合はシリコンの半導体ウェハーをそのまま使用することができる。なお、第1セラミックス板20と第2セラミックス板90とが異なるセラミックス材料であっても良い。   The material of the first ceramic plate 20 and the second ceramic plate 90 is not limited to sintered SiC, but ceramics having a higher emissivity and thermal conductivity than quartz, such as black AlN, or a SiC film on the surface. Or graphite with a PBN film formed thereon. Furthermore, it is also possible to employ silicon (Si) instead of sintered SiC. In this case, a silicon semiconductor wafer can be used as it is. The first ceramic plate 20 and the second ceramic plate 90 may be different ceramic materials.

また、支持部材50の突設箇所は3箇所に限定されるものではなく、突き上げピン31の本数も3本に限定されるものではない。但し、半導体ウェハーWを安定して支持するためには支持部材50を少なくとも3箇所設ける必要があり、安定して突き上げるためには突き上げピン31が少なくとも3本必要である。   In addition, the number of protrusions of the support member 50 is not limited to three, and the number of the push-up pins 31 is not limited to three. However, in order to stably support the semiconductor wafer W, it is necessary to provide at least three support members 50, and in order to stably push up, at least three push-up pins 31 are required.

また、上記実施形態においては、底部冷却プレート10および第1セラミックス板20で構成される下部冷却構造に加えて上部冷却プレート80および第2セラミックス板90で構成される上部冷却構造を設けていたが、この上部冷却構造については必ずしも必須の要素では無く、下部冷却構造のみであっても半導体ウェハーW間で金属汚染物やパーティクルが転写するのを防止することができる。もっとも、上部冷却プレート80と第2セラミックス板90とで構成される上部冷却構造を設けた方がより良好な半導体ウェハーWの冷却効率を得ることが可能となる。   In the above embodiment, the upper cooling structure constituted by the upper cooling plate 80 and the second ceramic plate 90 is provided in addition to the lower cooling structure constituted by the bottom cooling plate 10 and the first ceramic plate 20. The upper cooling structure is not necessarily an essential element, and even if only the lower cooling structure is used, transfer of metal contaminants and particles between the semiconductor wafers W can be prevented. However, it is possible to obtain better cooling efficiency of the semiconductor wafer W by providing the upper cooling structure constituted by the upper cooling plate 80 and the second ceramic plate 90.

また、これとは逆に、上部冷却プレート80と第2セラミックス板90とで構成される上部冷却構造のみを設けるようにしても良い。図5は、上部冷却構造のみを設けた冷却処理ユニットの要部構成を示す図である。同図において、上記実施形態と同一の部材については図3と同じ符号を付している。図5に示す冷却処理ユニットにおいては、底部冷却プレート10および第1セラミックス板20を設けることなくユニット天井部分に上部冷却プレート80と第2セラミックス板90とを設けている。なお、第2セラミックス板90の材質および形状は上記実施形態と同じである。   In contrast, only the upper cooling structure composed of the upper cooling plate 80 and the second ceramic plate 90 may be provided. FIG. 5 is a diagram showing a main configuration of a cooling processing unit provided with only the upper cooling structure. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. In the cooling processing unit shown in FIG. 5, the upper cooling plate 80 and the second ceramic plate 90 are provided on the unit ceiling without providing the bottom cooling plate 10 and the first ceramic plate 20. The material and shape of the second ceramic plate 90 are the same as in the above embodiment.

図5の冷却処理ユニットでは、受渡位置(図5の二点鎖線位置)にて加熱後の半導体ウェハーWを受け取った3本の突き上げピン31がアクチュエータ35の駆動によってさらに上昇して、該半導体ウェハーWを近接位置(図5の実線位置)にまで上昇させる。この近接位置における半導体ウェハーWの上面と第2セラミックス板90の下面との間の距離は0.2mm以上5mm以下である。つまり、上記実施形態における半導体ウェハーWと第1セラミックス板20との間の距離と同程度である。よって、図5のようにしても、上記実施形態にて半導体ウェハーWが第1セラミックス板20を介して冷却されたのと同程度の冷却効率にて第2セラミックス板90を介した冷却処理を行うことができる。なお、図5の冷却処理ユニットにおいては、冷却対象の半導体ウェハーWと第2セラミックス板90とが完全に非接触であるため、半導体ウェハーW間での金属汚染物やパーティクルの転写および半導体ウェハーWの横滑りが生じないのは勿論である。   In the cooling processing unit of FIG. 5, the three push-up pins 31 that have received the heated semiconductor wafer W at the delivery position (the two-dot chain line position in FIG. 5) are further raised by driving the actuator 35, and the semiconductor wafer W is raised to the proximity position (solid line position in FIG. 5). The distance between the upper surface of the semiconductor wafer W and the lower surface of the second ceramic plate 90 at this close position is not less than 0.2 mm and not more than 5 mm. That is, it is about the same as the distance between the semiconductor wafer W and the first ceramic plate 20 in the above embodiment. Therefore, as shown in FIG. 5, the cooling process through the second ceramic plate 90 is performed with the same cooling efficiency as the semiconductor wafer W is cooled through the first ceramic plate 20 in the above embodiment. It can be carried out. In the cooling processing unit of FIG. 5, since the semiconductor wafer W to be cooled and the second ceramic plate 90 are completely non-contact, the transfer of metal contaminants and particles between the semiconductor wafers W and the semiconductor wafer W are performed. Of course, no side slip occurs.

また、図3の冷却処理ユニット140において、図5の如く受渡位置にて加熱後の半導体ウェハーWを受け取った突き上げピン31がさらに上昇して該半導体ウェハーWを第2セラミックス板90に近接させるようにしても良い。   Further, in the cooling processing unit 140 of FIG. 3, the push-up pins 31 that have received the heated semiconductor wafer W at the delivery position as shown in FIG. 5 are further raised so that the semiconductor wafer W comes close to the second ceramic plate 90. Anyway.

また、加熱処理ユニット160におけるフラッシュランプ69の本数は任意のものとすることができる。そして、フラッシュランプ69はキセノンフラッシュランプに限定されるものではなく、クリプトンフラッシュランプであっても良い。   Further, the number of flash lamps 69 in the heat treatment unit 160 may be arbitrary. The flash lamp 69 is not limited to a xenon flash lamp, and may be a krypton flash lamp.

また、加熱処理ユニット160はフラッシュランプ69からの閃光照射によって半導体ウェハーWを加熱するユニットに限定されるものではなく、他の加熱方式のものであっても良い。但し、フラッシュ加熱のように、加熱後の半導体ウェハーWが高温となる加熱方式のユニットである場合には、続く冷却処理ユニット140にて金属汚染物が転写されるとシリコンのウェハー内に比較的容易にメタルが拡散して深刻な影響を与えるため、本発明のようにして汚染物質の転写を防止する技術的意義は大きい。   Further, the heat treatment unit 160 is not limited to a unit that heats the semiconductor wafer W by flash light irradiation from the flash lamp 69, and may be of another heating method. However, when the semiconductor wafer W after heating is a high-temperature unit such as flash heating, when the metal contaminants are transferred by the subsequent cooling processing unit 140, the silicon wafer is relatively not transferred to the silicon wafer. Since the metal diffuses easily and has a serious influence, the technical significance of preventing the transfer of contaminants as in the present invention is great.

また、上記実施形態では、インデクサユニット110にキャリア91が2つ載置されるが、キャリア91が1つだけ載置されてもよく、3つ以上であってもよい。また、受渡ロボット120が2つのキャリア91間を移動するようになっているが、受渡ロボット120が2つ設けられてもよい。   In the above embodiment, two carriers 91 are placed on the indexer unit 110, but only one carrier 91 may be placed, or three or more carriers 91 may be placed. Further, although the delivery robot 120 moves between the two carriers 91, two delivery robots 120 may be provided.

また、搬送ロボット150の上側の搬送アーム151aを未処理の半導体ウェハーWを保持する専用のアームとして設計し、下側の搬送アーム151bを処理済の半導体ウェハーWを保持する専用のアームとして設計することにより、搬送ロボット150の小型化、および搬送の信頼性の向上を図ることができる。   Also, the upper transfer arm 151a of the transfer robot 150 is designed as a dedicated arm for holding the unprocessed semiconductor wafer W, and the lower transfer arm 151b is designed as a dedicated arm for holding the processed semiconductor wafer W. Thus, the transport robot 150 can be reduced in size and transport reliability can be improved.

また、本発明に係る冷却処理装置によって処理の対象となる基板は半導体ウエハに限定されるものではなく、液晶ガラス基板であっても良い。   The substrate to be processed by the cooling processing apparatus according to the present invention is not limited to a semiconductor wafer, and may be a liquid crystal glass substrate.

本発明に係る冷却処理装置を組み込んだ基板処理装置全体の平面図である。It is a top view of the whole substrate processing apparatus incorporating the cooling processing apparatus which concerns on this invention. 図1の基板処理装置の正面図である。It is a front view of the substrate processing apparatus of FIG. 冷却処理ユニットの要部構成を示す図である。It is a figure which shows the principal part structure of a cooling processing unit. 形態係数と面間距離との相関関係を示す図である。It is a figure which shows the correlation of a form factor and the distance between surfaces. 冷却処理ユニットの他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of a cooling processing unit.

符号の説明Explanation of symbols

10 底部冷却プレート
15 冷却水供給源
20 第1セラミックス板
30 昇降機構
31 突き上げピン
35 アクチュエータ
50 支持部材
69 フラッシュランプ
80 上部冷却プレート
90 第2セラミックス板
100 基板処理装置
130 アライメントユニット
140 冷却処理ユニット
150 搬送ロボット
160 加熱処理ユニット
W 半導体ウェハー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Bottom part cooling plate 15 Cooling water supply source 20 1st ceramic plate 30 Elevating mechanism 31 Push-up pin 35 Actuator 50 Support member 69 Flash lamp 80 Upper cooling plate 90 2nd ceramic plate 100 Substrate processing apparatus 130 Alignment unit 140 Cooling processing unit 150 Conveyance Robot 160 Heat treatment unit W Semiconductor wafer

Claims (7)

加熱後の基板に冷却処理を行う冷却処理装置であって、
冷却機構によって所定温度に維持される底部冷却プレートと、
前記底部冷却プレート上に載置され、石英よりも放射率および熱伝導率が大きい第1セラミックス板と、
前記第1セラミックス板の上面の少なくとも3箇所に突設され、基板を前記第1セラミックス板に近接させて点接触にて支持する支持部材と、
を備えることを特徴とする冷却処理装置。
A cooling processing apparatus that performs a cooling process on a heated substrate,
A bottom cooling plate maintained at a predetermined temperature by a cooling mechanism;
A first ceramic plate placed on the bottom cooling plate and having a greater emissivity and thermal conductivity than quartz;
A support member that protrudes from at least three locations on the upper surface of the first ceramic plate and supports the substrate in a point contact with the substrate close to the first ceramic plate;
A cooling processing apparatus comprising:
請求項1記載の冷却処理装置において、
前記支持部材の頂上部と前記第1セラミックス板の上面との間の距離が0.2mm以上5mm以下であることを特徴とする冷却処理装置。
The cooling processing apparatus according to claim 1,
The distance between the top part of the said supporting member and the upper surface of a said 1st ceramic board is 0.2 mm or more and 5 mm or less, The cooling processing apparatus characterized by the above-mentioned.
請求項1または請求項2に記載の冷却処理装置において、
前記セラミックス板の平面サイズは基板の平面サイズ以上であることを特徴とする冷却処理装置。
In the cooling processing apparatus according to claim 1 or 2,
The cooling processing apparatus according to claim 1, wherein a planar size of the ceramic plate is equal to or larger than a planar size of the substrate.
請求項1から請求項3のいずれかに記載の冷却処理装置において、
前記底部冷却プレートよりも上方に前記底部冷却プレートと対向して配置された上部冷却プレートと、
前記上部冷却プレートの下面に貼設され、石英よりも放射率および熱伝導率が大きい第2セラミックス板と、
をさらに備えることを特徴とする冷却処理装置。
In the cooling processing apparatus in any one of Claims 1-3,
An upper cooling plate disposed above the bottom cooling plate and facing the bottom cooling plate;
A second ceramic plate affixed to the lower surface of the upper cooling plate and having a larger emissivity and thermal conductivity than quartz;
The cooling processing apparatus further comprising:
加熱後の基板に冷却処理を行う冷却処理装置であって、
冷却機構によって所定温度に維持される上部冷却プレートと、
前記上部冷却プレートの下面に貼設され、石英よりも放射率および熱伝導率が大きいセラミックス板と、
前記セラミックス板よりも下方に設けられ、基板を下面より点接触にて支持する少なくとも3本の突き上げピンと、
加熱後の基板を受け取った前記少なくとも3本の突き上げピンを上昇させて該基板を前記セラミックス板よりも下方の近接位置に保持するピン昇降手段と、
を備えることを特徴とする冷却処理装置。
A cooling apparatus that performs a cooling process on a heated substrate,
An upper cooling plate maintained at a predetermined temperature by a cooling mechanism;
A ceramic plate that is affixed to the lower surface of the upper cooling plate and has a higher emissivity and thermal conductivity than quartz,
At least three push-up pins provided below the ceramic plate and supporting the substrate by point contact from the bottom surface;
A pin elevating means for raising the at least three push-up pins that have received the heated substrate and holding the substrate in a close position below the ceramic plate;
A cooling processing apparatus comprising:
請求項1から請求項5のいずれかに記載の冷却処理装置において、
前記加熱後の基板の温度は400℃以上であることを特徴とする冷却処理装置。
In the cooling processing apparatus in any one of Claims 1-5,
The substrate is heated at a temperature of 400 ° C. or higher.
請求項1から請求項5のいずれかに記載の冷却処理装置において、
前記加熱後の基板はフラッシュランプからの閃光照射によって加熱された後の基板であることを特徴とする冷却処理装置。
In the cooling processing apparatus in any one of Claims 1-5,
The substrate after heating is a substrate after being heated by flash light irradiation from a flash lamp.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010238789A (en) * 2009-03-30 2010-10-21 Dainippon Screen Mfg Co Ltd Susceptor for heat treatment and heat treatment apparatus
JP2017139313A (en) * 2016-02-03 2017-08-10 株式会社Screenホールディングス Susceptor for heat treatment, and heat treatment apparatus
CN107968148A (en) * 2018-01-24 2018-04-27 泉州市依科达半导体致冷科技有限公司 A kind of semiconductor refrigerating welding device and welding procedure

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