JP2022187924A - 基板搬送方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】パーティクルを抑制する基板搬送方法を提供する。【解決手段】基板を保持するホルダをチャンバーに搬送する際、前記チャンバー内に設けられたサセプタのサセプタ温度を待機温度に制御し、前記基板に処理を施す際、前記サセプタ温度を前記待機温度よりも高温のプロセス温度に制御する基板処理装置への搬送方法であって、前記ホルダを前記チャンバーに搬送する前に、前記チャンバー内の内部部材の温度を前記待機温度よりも下げる工程と、前記内部部材の温度を前記待機温度に戻した後、前記ホルダを前記チャンバーに搬送する工程と、を有する、基板搬送方法。【選択図】図6

Description

本発明は、基板搬送方法に関する。
特許文献1には、真空チャンバーと、前記真空チャンバー内に配置された第1電極板と、前記第1電極板を加熱する第1加熱部とを有する第1電極部と、前記第1電極板に対向して設けられ、被処理基板を載置する基板ホルダを兼ねた第2電極板と、前記第2電極板を加熱する第2加熱部とを備えた第2電極部と、前記真空チャンバー内に原料ガスを供給する、ガス供給部と、前記第1電極板と前記第2電極板との間に高周波電界を印加することで、プラズマ放電を発生させ、前記被処理基板表面に薄膜を成膜するプラズマCVD装置が開示されている。
特開2015-220288号公報
ところで、基板をプロセスチャンバーに搬送する際、プロセスチャンバー内の内部部材の表面温度が低下し、内部部材の熱収縮によって内部部材の表面に付着した副生成物が剥離することで、パーティクルが発生するおそれがある。
上記課題に対して、一側面では、パーティクルを抑制する基板搬送方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、一の態様によれば、基板を保持するホルダをチャンバーに搬送する際、前記チャンバー内に設けられたサセプタのサセプタ温度を待機温度に制御し、前記基板に処理を施す際、前記サセプタ温度を前記待機温度よりも高温のプロセス温度に制御する基板処理装置への搬送方法であって、前記ホルダを前記チャンバーに搬送する前に、前記チャンバー内の内部部材の温度を前記待機温度よりも下げる工程と、前記内部部材の温度を前記待機温度に戻した後、前記ホルダを前記チャンバーに搬送する工程と、を有する、基板搬送方法が提供される。
一の側面によれば、パーティクルを抑制する基板搬送方法を提供することができる。
本実施形態に係る基板処理システムの構成図の一例。 本実施形態に係るプロセスモジュール及びトランスファーモジュールの断面模式図の一例。 第1実施形態に係る基板搬送方法を説明するフローチャートの一例。 第1実施形態に係る基板搬送方法におけるプロセスチャンバー温度の一例。 第2実施形態に係る基板搬送方法を説明するフローチャートの一例。 第2実施形態に係る基板搬送方法におけるプロセスチャンバー温度の一例。 熱の移動を説明するプロセスモジュールの断面模式図の一例。
以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
<基板処理システム>
本実施形態に係る基板処理システムについて、図1を用いて説明する。図1は、本実施形態に係る基板処理システムの構成図の一例である。
基板処理システムは、プロセスモジュール(基板処理装置)100と、トランスファーモジュール200と、ロードロックモジュール300と、ローダーモジュール400と、ロードポート500と、制御部700と、を備える。
プロセスモジュール100は、エピタキシャル成長装置であって、所定温度に加熱された状態で処理容器(プロセスチャンバー)110(後述する図2参照)内にプロセスガスを供給し、ホルダH(後述する図2参照)に保持されたウエハ(図示せず)にSiC膜の成膜処理を施す。
ここで、ホルダHは、例えば直径350mmの円板状に形成され、直径150mmのウエハを3枚載置可能に構成されている。また、ホルダHは、例えばグラファイトで形成され、表面にSiCがコーティングされている。
トランスファーモジュール200は、真空に保持され、ゲートバルブを介して、プロセスモジュール100、ロードロックモジュール300と接続される。トランスファーモジュール200には、ホルダHを搬送するための搬送装置210(後述する図2参照)が設けられている。
ロードロックモジュール300は、トランスファーモジュール200に気密に接続され、内部の雰囲気を真空雰囲気と大気雰囲気との間において切り替える。本実施形態では、ロードロックモジュール300は2つ設けられているが、これに限られない。
2つのロードロックモジュール300には、大気雰囲気においてホルダHを搬送するための共通のローダーモジュール400が接続されている。ローダーモジュール400には、キャリア600を載置するためのロードポート500が設けられている。ローダーモジュール400には、ロードロックモジュール300とロードポート500のキャリア600との間において、ホルダHを搬送する搬送装置(図示せず)が設けられている。キャリア600には、ウエハを載置したホルダHが収容されている。また、キャリア600には、後述するダミーホルダ(冷却部材)が収容されていてもよい。
かかる構成の基板処理システムは、たとえばコンピュータで構成される制御部700を有する。制御部700は、基板処理システムの全体を制御する。制御部700は、メモリ及びCPUを有し、メモリにはプロセスモジュール100にて処理を行うために使用されるプログラム及びレシピが記憶されている。プログラムには、処理パラメータの入力操作や表示に関するプログラムが含まれる。レシピには、プロセスモジュール100が加熱される温度等のプロセス条件や処理手順、ホルダHの搬送経路が設定されている。
CPUは、メモリに記憶されたプログラム及びレシピに従い、キャリア600から取り出したホルダHをローダーモジュール400の搬送装置、トランスファーモジュール200の搬送装置を用いて所定の経路でプロセスモジュール100に搬送する。そして、CPUは、レシピに設定されたプロセス条件に基づきプロセスモジュール100にて所定の処理を実行する。プログラムは、コンピュータ記憶媒体例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、MO(光磁気ディスク)などの記憶部に格納されて制御部700にインストールされてもよいし、通信機能を使用してダウンロードしてもよい。
キャリア600から搬出された未処理のウエハを載置したホルダHは、ローダーモジュール400の搬送装置によりロードロックモジュール300へ搬送される。次に、ホルダHは、トランスファーモジュール200の搬送装置によりプロセスモジュール100に搬送される。プロセスモジュール100にてホルダHに載置されたウエハに成膜処理が施される。その後、プロセスモジュール100にて成膜処理が施されたウエハを載置したホルダHは、トランスファーモジュール200の搬送装置によりロードロックモジュール300へ搬送される。次に、ホルダHは、ローダーモジュール400の搬送装置によりキャリア600に搬送される。
次に、プロセスモジュール100について、図2を用いて更に説明する。図2は、本実施形態に係るプロセスモジュール100及びトランスファーモジュール200の断面模式図の一例である。
図2に示すプロセスモジュール100は、ホットウォール方式のエピタキシャル成長装置である。プロセスモジュール100は、処理容器110と、ホルダ載置台120と、加熱体130と、断熱材140と、保持部材150と、プロセスガス供給口160と、を有する。
処理容器110は、ホルダHを搬送する搬送路111と、ガスを排気する排気路112と、を有する。排気路112は、圧力調整部(図示せず)を介して、真空ポンプ(図示せず)と接続され、処理容器110内のガスが排気される。これにより、処理容器110内は所定の真空雰囲気(例えば0.1Torr)となっている。
処理容器110内には、ホルダHを載置するホルダ載置台120が設けられている。また、ホルダ載置台120は、回転可能に構成されている。
また、処理容器110内には、加熱体(サセプタ)130が設けられている。加熱体130は、ホルダ載置台120の上方及び下方に配置され、処理容器110内全体を加熱する。加熱体130は、例えば誘導コイル170による誘導加熱により加熱される。
また、処理容器110内には、断熱材140が設けられている。断熱材140は、加熱体130と処理容器110とを断熱する。また、断熱材140は、搬送路111と処理容器110とを断熱する。また、断熱材140は、排気路112と処理容器110とを断熱する。処理容器110内には、断熱材140を保持する保持部材150が設けられている。
プロセスガス供給口160は、搬送路111から処理容器110内にサイドフローでプロセスガスを供給する。
トランスファーモジュール200は、ホルダHを搬送する搬送装置210を備える。また、トランスファーモジュール200とプロセスモジュール100との間には、ゲートバルブ220が設けられている。
トランスファーモジュール200は、圧力調整部(図示せず)を介して、真空ポンプ(図示せず)と接続され、トランスファーモジュール200内のガスが排気される。また、トランスファーモジュール200は、調圧弁230を介してArガスが供給される。これにより、トランスファーモジュール200内は所定の真空雰囲気(例えば0.2Torr)となっている。なお、トランスファーモジュール200内の圧力は、プロセスモジュール100内の圧力よりも高くなっている。これにより、ゲートバルブ220を開放した際、プロセスモジュール100内のガスがトランスファーモジュール200へと流入することを防止する。
ここで、プロセスモジュール100において、処理容器110内にプロセスガスを供給してホルダHに載置されたウエハに成膜処理を施した際、処理容器110内の内部部材(ホルダ載置台120、加熱体130、断熱材140、保持部材150)の表面に結晶粒状または膜状の副生成物が付着する。なお、図2において、内部部材の表面に副生成物が付着する領域の一例を破線で図示する。
また、トランスファーモジュール200からプロセスモジュール100にホルダHを搬送する際、処理容器110内へ処理容器110内温度よりも低温のホルダHが搬送される。このため、処理容器110内の内部部材の表面温度が低下し、内部部材の熱収縮によって内部部材の表面に付着した副生成物が剥離することで、パーティクルが発生するおそれがある。
<第1実施形態>
第1実施形態に係る基板搬送方法について、図3及び図4を用いて説明する。図3は、第1実施形態に係る基板搬送方法を説明するフローチャートの一例である。
なお、図3に示すフローの開始前において、制御部700は、処理容器110内の加熱体130の温度(サセプタ温度)を待機温度(例えば900℃)に制御する。なお、待機温度は、搬送装置210が処理容器110内にホルダHまたはダミーホルダを搬送可能な温度である。
ステップS101において、制御部700は、搬送装置210を制御して、処理容器110にダミーホルダ(冷却部材)を搬入し、搬出する。ここで、ダミーホルダは、ホルダHと同様の形状を有しており、ホルダHと同様に、トランスファーモジュール200の搬送装置210、ローダーモジュール400の搬送装置で搬送することができるように構成されている。また、ダミーホルダは、ウエハを載置していない空のホルダであってもよい。また、ダミーホルダは、ホルダHよりも熱容量の大きい部材であってもよい。例えば、ダミーホルダは、ホルダHと比較して、板厚が厚く形成されていてもよい。
ステップS102において、制御部700は、搬送装置210を制御して、処理容器110にウエハを載置したホルダHを搬入し、ホルダ載置台120に載置する。
ステップS103において、制御部700は、ウエハに処理を施す。ここでは、制御部700は、加熱体130の温度(サセプタ温度)をプロセス温度(例えば1650℃)に制御し、ホルダ載置台120を回転させ、プロセスガス供給口160からプロセスガスを供給することにより、ウエハにSiC膜を成膜する。また、処理の副生成物が処理容器110内に付着する。成膜処理が終了すると、処理容器110内の加熱体130の温度(サセプタ温度)を待機温度(例えば900℃)に戻す。
ステップS104において、制御部700は、搬送装置210を制御して、処理容器110からホルダHを搬出する。
そして、次のホルダHに対して、同様にステップS101~S104を繰り返す。
図4は、第1実施形態に係る基板搬送方法における内部部材温度の一例である。横軸は時間を示し、縦軸は処理容器110内の内部部材の温度の一例を示す。
ダミーホルダを処理容器110内に搬入する(ステップS101参照)ことにより、処理容器110内の内部部材の温度が待機温度よりも低下する。これにより、内部部材を予め熱収縮させることで、ホルダHの搬送中に落下するおそれのあるパーティクルを落とすことができる。そして、ダミーホルダを処理容器110内に搬出することにより、処理容器110内の内部部材の温度が待機温度に戻る。
その後、ウエハを載置したホルダHを処理容器110内に搬送する(ステップS102参照)。ここで、処理容器110内の内部部材の温度が待機温度よりも低下し、内部部材が熱収縮するが、ダミーホルダを搬送してパーティクルを予め落とすことにより、ウエハの表面にパーティクルが落下することを抑制することができる。
なお、処理容器110内に搬送する冷却部材は、ダミーホルダであるものとして説明したが、これに限られるものではない。冷却部材は、ホルダHよりも熱容量を大きくしてもよい。これにより、ダミーホルダを搬入した際の温度低下をウエハを載置したホルダHを搬入した際の温度低下よりも大きくすることができる。これにより、ダミーホルダを搬入した際のパーティクルの落下を促進し、ウエハを載置したホルダHを搬入した際のパーティクルの落下を抑制することができる。
<第2実施形態>
第2実施形態に係る基板搬送方法について、図5及び図6を用いて説明する。図5は、第2実施形態に係る基板搬送方法を説明するフローチャートの一例である。
ステップS201において、制御部700は、加熱体130の温度(サセプタ温度)を待機温度(例えば900℃)に制御する。なお、待機温度は、搬送装置210が処理容器110内にホルダHを搬送可能な温度である。
ステップS202において、制御部700は、搬送装置210を制御して、処理容器110にウエハを載置したホルダHを搬入し、ホルダ載置台120に載置する。
ステップS203において、制御部700は、加熱体130の温度(サセプタ温度)をプロセス温度(例えば1650℃)に制御する。
ステップS204において、制御部700は、ウエハに処理を施す。ここでは、制御部700は、加熱体130の温度をプロセス温度(例えば1650℃)に制御し、ホルダ載置台120を回転させ、プロセスガス供給口160からプロセスガスを供給することにより、ウエハにSiC膜を成膜する。また、処理の副生成物が処理容器110内に付着する。
ステップS205において、制御部700は、加熱体130の温度(サセプタ温度)を対策温度(例えば750℃)に制御する。ここで、対策温度とは、待機温度よりも低い温度であり、ホルダHを処理容器110内に搬送した際の内部部材の温度低下よりも低い温度に設定される。
ステップS206において、制御部700は、搬送装置210を制御して、処理容器110からホルダHを搬出する。
ステップS207において、制御部700は、加熱体130の温度(サセプタ温度)を待機温度に制御する。
なお、処理容器110からホルダHを搬出した後、加熱体130の温度を待機温度に制御するものとして説明したが、これに限られるものではない。加熱体130の温度を待機温度に制御した後、処理容器110からホルダHを搬出する構成であってもよい。
そして、次のホルダHに対して、同様にステップS201~S207を繰り返す。
図6は、第2実施形態に係る基板搬送方法におけるプロセスチャンバー温度の一例である。横軸は時間を示し、縦軸は処理容器110内の内部部材の温度(プロセスチャンバー温度)の一例を示す。ここでは、Lot1のホルダH及びLot2のホルダHに対して、連続して処理を実行する場合を例に説明する。
プロセスチャンバー温度は、待機温度(900℃)となっている(ステップS201参照)。
Lot1のホルダHは、ロードロックモジュール(LLM)300からトランスファーモジュール(TM)200に搬送され、トランスファーモジュール(TM)200からプロセスモジュール(PM)100に搬送される(ステップS202参照)。ここで、プロセスモジュール(PM)100に待機温度よりも低温のホルダHを搬送することにより、プロセスチャンバー温度は待機温度(900℃)から低下(例えば850℃)する。
そして、プロセスチャンバー温度はプロセス温度(1650℃)まで昇温され(ステップS203参照)、ウエハに処理を施される(ステップS204参照)。この際、処理の副生成物が処理容器110内に付着する。
そして、成膜処理が終了すると、プロセスチャンバー温度を対策温度(750℃)まで低下させる(ステップS205参照)。これにより、内部部材を熱収縮させ、パーティクルを落とすことができる。
そして、プロセスチャンバー温度は待機温度(900℃)まで昇温される(ステップS206参照)。そして、Lot1のホルダHは、プロセスモジュール(PM)100からトランスファーモジュール(TM)200に搬送され、トランスファーモジュール(TM)200からロードロックモジュール(LLM)300に搬送される(ステップS207参照)。
次に、Lot2のホルダHは、ロードロックモジュール(LLM)300からトランスファーモジュール(TM)200に搬送され、トランスファーモジュール(TM)200からプロセスモジュール(PM)100に搬送される(ステップS202参照)。ここで、プロセスモジュール(PM)100に待機温度よりも低温のホルダHを搬送することにより、プロセスチャンバー温度は待機温度(900℃)から低下(例えば850℃)する。
ここで、処理容器110内の内部部材の温度が待機温度よりも低下し、内部部材が熱収縮するが、Lot1のホルダHの処理において、プロセスチャンバー温度を対策温度まで低下させパーティクルを予め落とすことにより、Lot2のホルダHに載置されたウエハの表面にパーティクルが落下することを抑制することができる。
なお、対策温度は、ホルダHを処理容器110内に搬入した際における低下した内部部材の温度(図6の例では、850℃)よりも、低い温度(図6の例では、750℃)にすることが好ましい。これにより、ホルダ搬入時のパーティクルの落下を好適に抑制することができる。なお、対策温度は、ホルダHを処理容器110内に搬入した際における低下した内部部材の温度(図6の例では、850℃)以上、待機温度(図6の例では、900℃)以下であってもよい。この場合でも、パーティクルの一部を予め落下させることができるので、ホルダ搬入時のパーティクルの落下を低減することができる。
次に、ホルダHまたはダミーホルダを処理容器110内に搬送した際の内部部材の温度低下について、図7を用いて説明する。図7は、熱の移動を説明するプロセスモジュール100の断面模式図の一例である。
図7(a)は、平衡状態(定常状態)における熱の移動を示すプロセスモジュール100の断面模式図の一例である。
破線で示す搬送路111の上面の内部部材(断熱材140、保持部材150)には、下側の加熱体130からの輻射熱が熱流入する。また、搬送路111の下面の内部部材(断熱材140、保持部材150)には、上側の加熱体130からの輻射熱が熱流入する。また、搬送路111の上面の内部部材には、搬送路111の下面の内部部材からの輻射熱が熱流入する。一方、搬送路111の上面の内部部材から搬送路111の下面の内部部材に輻射熱として熱流出する。また、搬送路111の上面の内部部材から処理容器110に熱流出する。また、搬送路111の下面の内部部材から処理容器110に熱流出する。
これにより、破線で示す搬送路111の上面の内部部材の温度は、平衡状態(定常状態)を保つ。
図7(b)は、ホルダH搬入時における熱の移動を示すプロセスモジュール100の断面模式図の一例である。
ここで、破線で示す搬送路111の上面の内部部材において、下側の加熱体130からの輻射熱は、搬送中のホルダHによって遮蔽される。また、搬送路111の下面の内部部材においても、上側の加熱体130からの輻射熱が搬送中のホルダHによって遮蔽される。また、搬送路111の上面の内部部材から低温のホルダHに輻射熱として熱流出する。また、搬送路111の下面の内部部材から低温のホルダHに輻射熱として熱流出する。また、搬送路111の上面の内部部材から処理容器110に熱流出する。また、搬送路111の下面の内部部材から処理容器110に熱流出する。
これにより、ホルダHの通過時において、破線で示す搬送路111の上面の内部部材の温度は、熱流入成分がなくなり、熱流出成分が増えることで、内部部材の表面の温度が低下する。また、ホルダHの搬送経路上の内部部材及び内部部材の表面に付着した副生成物の膜が熱収縮することにより、パーティクルが落下する。
これに対し、第1実施形態及び第2実施形態に係る基板搬送方法によれば、SiC膜を成膜するウエハを載置したホルダHを搬送する前に、処理容器110内の温度を待機温度よりも下げる温度低下処理を行う。なお、図3及び図4に示す第1実施形態に係る基板搬送方法では、温度低下処理として、ダミーホルダを処理容器110内に搬送する。また、図5及び図6に示す第2実施形態に係る基板搬送方法では、温度低下処理として、加熱体130を加熱する誘導コイルを制御して対策温度まで低下させる。これにより、内部部材を予め熱収縮させることで、ホルダHの搬送中に落下するおそれのあるパーティクルを予め落とすことができる。その後、ウエハを載置したホルダHを搬送することにより、ウエハの表面にパーティクルが落下することを抑制することができる。
なお、参考例に係る基板搬送方法として、例えば待機温度を常温まで低下させた後にホルダHを搬送することで、内部部材の熱収縮によるパーティクルの落下を抑制する基板搬送方法が想定される。しかしながら、参考例に係る基板搬送方法では、待機温度とプロセス温度の温度差が大きくなり、成膜処理前の昇温時間、成膜処理後の降温時間が長くなり、基板処理システムの生産性が低下する。
これに対し、第1実施形態及び第2実施形態に係る基板搬送方法によれば、待機温度を高くすることができるので、成膜処理前の昇温時間、成膜処理後の降温時間を短縮し、基板処理システムの生産性を向上させることができる。このため、待機温度は、900℃以上が好ましい。
図7(c)は、ホルダH搬入時における熱の移動を示すプロセスモジュール100の断面模式図の一例である。
ここで、トランスファーモジュール200内の圧力は、プロセスモジュール100の圧力よりも高くなっている。ゲートバルブ220を開放し、ホルダHを搬送する際、トランスファーモジュール200からプロセスモジュール100に向かって、Arガスが流入する。このArガスの対流熱伝導により、内部部材から低温のホルダHへの熱流出が促進される。
ここで、制御部700は、ウエハを載置したホルダHを搬入する際、調圧弁230を制御してトランスファーモジュール200へのArガスの供給を停止するまたは減少させてもよい。これにより、トランスファーモジュール200とプロセスモジュール100との圧力差を低減して、トランスファーモジュール200からプロセスモジュール100に流れるArガスの流量を低減し、対流熱伝導による熱流出を抑制することができる。これにより、パーティクルの落下を抑制することができる。
以上に説明したように、ホルダHを搬送する前に、チャンバー内温度を低下させることにより、パーティクルの発生を抑制することができる。
今回開示された実施形態に係る基板処理システムは、すべての点において例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
100 プロセスモジュール(基板処理装置)
110 処理容器(チャンバー)
111 搬送路
112 排気路
120 ホルダ載置台
130 加熱体(サセプタ)
140 断熱材
150 保持部材
160 プロセスガス供給口
200 トランスファーモジュール(搬送室)
210 搬送装置
220 ゲートバルブ
230 調圧弁(ガス供給部)
300 ロードロックモジュール
700 制御部
H ホルダ

Claims (7)

  1. 基板を保持するホルダをチャンバーに搬送する際、前記チャンバー内に設けられたサセプタのサセプタ温度を待機温度に制御し、
    前記基板に処理を施す際、前記サセプタ温度を前記待機温度よりも高温のプロセス温度に制御する基板処理装置への搬送方法であって、
    前記ホルダを前記チャンバーに搬送する前に、前記チャンバー内の内部部材の温度を前記待機温度よりも下げる工程と、
    前記内部部材の温度を前記待機温度に戻した後、前記ホルダを前記チャンバーに搬送する工程と、を有する、
    基板搬送方法。
  2. 前記内部部材の温度を前記待機温度よりも下げる工程は、
    冷却部材を前記チャンバーに搬送する、
    請求項1に記載の基板搬送方法。
  3. 前記内部部材の温度を前記待機温度よりも下げる工程は、
    前記サセプタ温度の設定値を変更する、
    請求項1に記載の基板搬送方法。
  4. 前記チャンバーに隣接する搬送室と、
    前記搬送室にガスを供給するガス供給部と、を備え、
    前記搬送室から前記チャンバーに前記ホルダを搬送する際、前記ガス供給部の流量を減少または停止させる、
    請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の基板搬送方法。
  5. 前記冷却部材は、基板が保持されていない状態の前記ホルダである、
    請求項2に記載の基板搬送方法。
  6. 前記冷却部材の熱容量は、前記ホルダの熱容量よりも大きい、
    請求項2に記載の基板搬送方法。
  7. 前記内部部材の温度を前記待機温度よりも下げる工程は、基板を保持した前記ホルダを前記チャンバー内に搬送する際の生じる温度低下よりも前記サセプタの設定温度を下げる、
    請求項1に記載の基板搬送方法。
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