JP2577162B2 - Method and apparatus for controlling a temperature difference occurring in a heated silicon substrate in a load lock chamber - Google Patents

Method and apparatus for controlling a temperature difference occurring in a heated silicon substrate in a load lock chamber

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JP2577162B2 JP4156794A JP15679492A JP2577162B2 JP 2577162 B2 JP2577162 B2 JP 2577162B2 JP 4156794 A JP4156794 A JP 4156794A JP 15679492 A JP15679492 A JP 15679492A JP 2577162 B2 JP2577162 B2 JP 2577162B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、ロードロックチ
ャンバ内部において支持される加熱されたシリコン基板
に生じる温度差(熱こう配)を制御する方法および装置
に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a method and an apparatus for controlling a temperature difference (thermal gradient) generated in a heated silicon substrate supported inside a load lock chamber.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えばメモリデバイスの生産のためのウ
ェーハ加工システムのワークステーションについて考え
てみる。このようなワークステーションは、ロードロッ
クチャンバを備えていることが多く、化学蒸着チャンバ
から1つずつ取り出されるシリコンウェーハは、例えば
貯蔵エレベータによって送り出される前に、このロード
ロックチャンバを通される。化学蒸着チャンバから取り
出されたウェーハは約360℃になることがあり、真空
状態の中で保持されている場合、貯蔵エレベータ上では
明りょうには冷却されない。ウェーハはもろく容易に損
傷を受けることから、その外周面域によってのみ支持さ
れている。真空において貯蔵エレベータへの熱の伝導
は、ウェーハとエレベータとの間の密な接触によって定
まる。ウェーハ表面の輪郭が、貯蔵エレベータの平面輪
郭と完全には一致しない場合、各表面間の接触は不良と
なり、したがって伝導率は低くなる。輪郭が一致する場
合においても、ウェーハの表面の粗さおよび軽量である
ことがエレベータ表面とのその接触を最小のものにして
いる。
2. Description of the Related Art Consider, for example, a workstation in a wafer processing system for the production of memory devices. Such workstations often include a load lock chamber through which silicon wafers, one at a time, are removed from the chemical vapor deposition chamber, for example, before being sent out by a storage elevator. Wafers removed from the chemical vapor deposition chamber can be at about 360 ° C. and are not cooled explicitly on the storage elevator when held in a vacuum. Since the wafer is brittle and easily damaged, it is only supported by its outer peripheral surface area. The transfer of heat in a vacuum to the storage elevator is determined by the close contact between the wafer and the elevator. If the contour of the wafer surface does not perfectly match the planar contour of the storage elevator, the contact between the surfaces will be poor and the conductivity will be low. Even when the contours match, the roughness and light weight of the wafer surface minimizes its contact with the elevator surface.

【0003】ロードロックチャンバに通気すると、ウェ
ーハは、急に冷却され始める。この通気ガスが、ウェー
ハから貯蔵エレベータへ熱を伝導し、ウェーハの貯蔵エ
レベータと接触している部分を冷却する一方で、ウェー
ハの他の部分は、シリコンを通しての横伝導によっての
み熱を失う。これが、ウェーハ内の大きな熱こう配とな
る。このことが、貯蔵エレベータ内での多数のウェーハ
の破損の原因であると考えられている。貯蔵エレベータ
と接触するウェーハの各部分は、冷えるにしたがって収
縮するのに対し、他の非接触部分は収縮しない。この差
動冷却が、冷たい部分における引張り荷重および熱い部
分における圧縮荷重を引き起こす。これらの荷重は、こ
のこう配の配向によって、ウェーハをつぶすかあるいは
剪断し得るものである。
[0003] As the load lock chamber vents, the wafer begins to cool off rapidly. This venting gas conducts heat from the wafer to the storage elevator and cools the portion of the wafer that is in contact with the storage elevator, while other portions of the wafer lose heat only by lateral conduction through the silicon. This results in a large thermal gradient within the wafer. This is believed to be the cause of numerous wafer breaks in the storage elevator. Each portion of the wafer in contact with the storage elevator contracts as it cools, while the other non-contact portions do not. This differential cooling causes a tensile load in the cold part and a compressive load in the hot part. These loads can crush or shear the wafer, depending on the orientation of this gradient.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ロー
ドロックチャンバ内部において支持される高温のシリコ
ンウェーハ等の熱こう配を制御する方法および装置を提
供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for controlling the thermal gradient of a hot silicon wafer or the like supported inside a load lock chamber.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記および他の目的を達
成することのできる本発明を実施した方法によれば、加
熱された物体を、真空状態で密閉されたロードロックチ
ャンバ内に配置し、次に、チャンバに1度にではなく2
段階に分けて気体を注入する。まず、チャンバ内の圧力
が例えば10torrといったあらかじめ選択された中間レ
ベルに達するように、特に限定された量の気体を導入し
チャンバをあらかじめ選定された時間の間、この状態で
維持する。上述したように、このようにしてロードロッ
クチャンバに導入された気体は、加熱された物体に対し
て冷却効果を有するが、この効果は、その物体がホルダ
によって支持される部分において特に強く、これは、ホ
ルダの熱伝導率が高く、また、気体分子が加熱された物
体から熱を奪ってホルダに伝導するために移動する距離
が短いためである。限定した量の気体のみを導入した場
合その物体の接触している部分における冷却の速度は、
ロードロックチャンバが完全に通気された場合よりも低
い。この導入された気体が、物体の非接触部分の冷却に
殆ど寄与しないから、このことは、接触部分におけるホ
ルダへの熱伝導の率が減少することによって、物体中の
熱こう配が減少することを意味する。そして、この処理
時間の終了に際してチャンバは完全に通気される。
According to a method embodying the present invention that achieves the above and other objects, a heated object is placed in a vacuum-sealed load lock chamber, Next, put the chamber in two, not once
The gas is injected in stages. First, a particularly limited amount of gas is introduced and the chamber is maintained in this state for a preselected time so that the pressure in the chamber reaches a preselected intermediate level, for example 10 torr. As mentioned above, the gas thus introduced into the load lock chamber has a cooling effect on the heated object, which effect is particularly strong in the part where the object is supported by the holder, This is because the thermal conductivity of the holder is high, and the distance that gas molecules travel to take heat from the heated object and conduct it to the holder is short. When only a limited amount of gas is introduced, the rate of cooling at the part in contact with the object is
Lower than when the load lock chamber is completely ventilated. Since this introduced gas contributes little to the cooling of the non-contact part of the object, this implies that the thermal gradient in the object is reduced by reducing the rate of heat transfer to the holder at the contact part. means. At the end of this processing time, the chamber is completely vented.

【0006】このような段階的な通気プロセスをソフト
ウェアおよびハードウェアの両面において実現が可能で
ある。上述した方法のソフトウェアによる実施において
は、チャンバとベント気体の高圧供給源との間にバルブ
を設け、コンピュータを含み得る制御機構を、最初に例
えばパルス信号を出力することによって限定された時間
の間だけバルブを開放し、実験的に選択された所在時間
の後に最終的にバルブを完全に開放するようにプログラ
ムする。ハードウェアによる実施においては、ベントリ
ザーバおよび空気シーケンサ回路を含むものとすること
ができる。まず、ベントリザーバ内のベント気体をチャ
ンバ内にその内部圧力が所定の中間レベルに増大するよ
うに導入しこのシーケンサが、ベント気体供給源に接続
する別のバルブを遅延させて開放することによって、チ
ャンバを完全に通気する。このようなシーケンサを、ス
イッチバルブおよびボリュームチャンバを用いることに
よって、トランジスタおよびコンデンサによってつくら
れる電気的遅延回路によく似たものとして作成すること
ができる。
[0006] Such a gradual ventilation process can be realized in both software and hardware. In a software implementation of the method described above, a valve is provided between the chamber and the high pressure supply of vent gas, and a control mechanism, which may include a computer, is first activated for a limited period of time, for example by outputting a pulse signal. Only open the valve and program after the experimentally selected residence time to finally open the valve completely. In a hardware implementation, it may include a vent reservoir and an air sequencer circuit. First, vent gas in the vent reservoir is introduced into the chamber such that its internal pressure increases to a predetermined intermediate level, and the sequencer delays and opens another valve connected to the vent gas supply, Vent the chamber completely. By using a switch valve and a volume chamber, such a sequencer can be made much like an electrical delay circuit made up of transistors and capacitors.

【0007】[0007]

【実施例】本発明は、シリコンの熱伝導率が、100℃
においては約0.25 cal/sec ・cm・℃であるが、40
0℃においてはこの値の半分以下であるという観測結果
に部分的に基づいている。この発明の基となる別の観察
としては、200mmの裸のウェーハの放射透過率が、例
えば3〜10ミクロンの波長において85%を超えるこ
とがあげられる。このことが、ウェーハ面またはその各
表面の高度に磨かれた状態と合わさって、ウェーハが一
般的に赤外線の放出源としては弱いものであることを意
味している。したがって、加圧された高温のシリコンウ
ェーハをロードロックチャンバに入れ、ホルダ上に載置
した場合、この真空環境におけるウェーハからの熱の除
去は、それのホルダとの密な接触に基づいたものとな
る。しかし、従来の技術の項において説明したように、
ウェーハとホルダとの間には緊密な接触は生じにくい。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, the thermal conductivity of silicon is 100.degree.
Is about 0.25 cal / sec · cm · ° C.
At 0 ° C. it is based in part on the observation that it is less than half this value. Another observation underlying the present invention is that the radiant transmission of a 200 mm bare wafer is greater than 85%, for example, at wavelengths of 3-10 microns. This, combined with the highly polished condition of the wafer surface or each surface thereof, means that the wafer is generally a weak source of infrared radiation. Thus, when a pressurized, hot silicon wafer is placed in a load lock chamber and placed on a holder, the removal of heat from the wafer in this vacuum environment is based on its close contact with the holder. Become. However, as explained in the background section,
Tight contact is unlikely to occur between the wafer and the holder.

【0008】ロードロックチャンバにベント気体が導入
されると、ウェーハに接触してそこから熱を吸収する気
体分子が、ホルダに衝突し、したがって熱を伝導しやす
くなる。ウェーハのホルダによって支持される周辺地域
においては、分子にとって、ウェーハからホルダまで移
動してしたがって熱を伝達し、また、ホルダからウェー
ハ面に戻るまでの距離が短くなる。これに対して、ウェ
ーハのホルダと接触していない部分は、シリコンを通し
ての横伝導率が低いことおよびベント気体分子が熱を伝
達するために他の表面に接触できる前に移動する距離が
ずっと長くなることの両方のために、効率的に熱を失う
ことができない。このためウェーハ内部において急な熱
こう配を生じ、ウェーハ内部の応力および最終的にはそ
の破損を引き起こす。そして、本発明は、この熱こう配
を、ロードロックチャンバ内部の圧力(または気体密
度)を調節することによって制御できるという観察に基
づいている。
When a vent gas is introduced into the load lock chamber, gas molecules that contact and absorb heat from the wafer strike the holder and thus tend to conduct heat. In the peripheral area supported by the wafer holder, the molecules travel from the wafer to the holder and thus transfer heat, and the distance from the holder to the wafer surface is reduced. In contrast, the portion of the wafer that is not in contact with the holder has a lower lateral conductivity through the silicon and much longer the vent gas molecules travel before they can contact other surfaces to transfer heat. Because of both becoming, heat cannot be lost efficiently. This causes a steep thermal gradient inside the wafer, causing stress inside the wafer and eventually breakage. The present invention is based on the observation that this thermal gradient can be controlled by adjusting the pressure (or gas density) inside the load lock chamber.

【0009】本発明によれば、ロードロックチャンバに
は、一度にではなく、段階的に気体が注入される。限定
された量のベント気体(窒素等)が最初にロードロック
チャンバに導入され、ロードロックチャンバを例えばそ
の内部圧力を1atm.にするために完全に通気する前に、
所定の長さの時間(所在時間)の間、ロードロックチャ
ンバの内部は(完全に通気した後にロードロックチャン
バの内部が達する最終的な圧力レベルよりずっと低い)
中間圧力レベルに維持される。したがって、内部圧力P
の時間に従っての推移は、概略的に図1示すようにな
る。これは、同一の条件下においてロードロックチャン
バを従来技術モードで動作させた際の圧力の変化を示す
図2のグラフとは対照的である。
According to the present invention, the gas is injected into the load lock chamber in stages, not all at once. A limited amount of vent gas (such as nitrogen) is first introduced into the load lock chamber and before the load lock chamber is completely vented, for example to bring its internal pressure to 1 atm.
During a predetermined amount of time (location time), the interior of the load lock chamber (much lower than the final pressure level reached by the interior of the load lock chamber after complete ventilation).
Maintained at an intermediate pressure level. Therefore, the internal pressure P
FIG. 1 schematically shows the transition over time. This is in contrast to the graph of FIG. 2, which shows the change in pressure when operating the load lock chamber in the prior art mode under the same conditions.

【0010】ロードロックチャンバの内部を一時的にこ
のような低圧レベルに維持する目的は、ウェーハ内部に
おいてそれが熱伝導性のホルダと接触する部分としない
部分との間に生じる熱こう配を減少させることにある。
気体分子の平均速度はその気体圧力が減少するにしたが
って低下することから、ウェーハとホルダとの間でのベ
ント気体分子の往復移動の回数はこの所在時間中に著し
く低いものとなり、ウェーハの接触部分の温度は、ロー
ドロックチャンバを一度に完全に通気したときほど急速
には低下しない。このため、ウェーハ内の熱こう配は、
比較的ゆるやかなものとなり、ウェーハの熱こう配によ
る破損がずっと起こりにくくなる。
The purpose of temporarily maintaining the interior of the load lock chamber at such a low pressure level is to reduce the thermal gradient that occurs within the wafer between the portion where it contacts the thermally conductive holder and the portion that does not. It is in.
Since the average velocity of the gas molecules decreases as the gas pressure decreases, the number of reciprocating movements of the vent gas molecules between the wafer and the holder becomes extremely low during this time, and the contact portion of the wafer Does not drop as rapidly as when the load lock chamber is completely ventilated at one time. Therefore, the thermal gradient in the wafer is
It is relatively gradual and much less prone to breakage due to the thermal gradient of the wafer.

【0011】注入する気体の限定量(およびしたがって
前述の中間圧レベル)および継続時間は、実験的に定め
られるものである。例えば、0.8torrの中間圧力におけ
る10秒の継続時間による段階的ベントは、300℃か
ら冷却されるウェーハにおいて最大こう配を有する。過
度に長い継続時間は、生産量に悪い影響を与える。しか
し、15秒の継続時間によって引き起こされる生産量の
低下は、約0.78%に過ぎず、破損するウェーハの数が
1週につき1個減少するなら、この継続時間は充分に引
き合うものとみなされる。図1において、中間圧力レベ
ルおよび継続時間は、それぞれPd およびtd として表
わされている。(図1は量的に示すことを意図するもの
ではなく、単に概略的なものであり、図1に示されたレ
ベルは、好ましい中間圧力レベルを示すことを意図する
ものではない。)図3は、上述した本発明の方法を実施
し得る装置を示すものである。図3のブロック図におい
て、10は、処理チャンバ(図示せず)に出し入れされ
るウェーハ等の物体を支持する支持手段12を備えたロ
ードロックチャンバである。ロードロックチャンバ10
に接続する貯蔵エレベータ等の貯蔵手段も、簡単のため
およびそれが本発明の1部をなすものではないことの両
方の理由で、図3においては同様に省略されている。支
持手段12は、ウェーハWの周辺部が載置されるように
なっている出っぱりを備えたホルダとして描かれてい
る。しかし、この図は、概略的なものであり、正確に表
現をするものではない。14は、ロードロックチャンバ
10を真空ポンプに接続する真空ダクトであり、窒素ガ
ス供給源16が、このタイプの空気圧システムにおいて
一般的に用いられる従来型のバルブ18およびフィルタ
20を介してダクト14に接続している。22は、バル
ブ18の開閉を電気信号19によって制御する手段を全
体として示し、コンピュータ24を含んでいる。コンピ
ュータ24は、最初に、ロードロックチャンバ10の真
空内部にダクト14を介して供給源16からの適切な所
定量の窒素ガスが流入してその内部圧力を所定の中間圧
力レベルPd にまで増大するようにバルブ18を開かせ
るためのパルス信号を出力し、次に、所定の継続時間t
d 後に、ロードロックチャンバを完全に通気するための
別の信号を出力するようにプログラムされている。バル
ブ18を明白に上述した好ましい態様で制御するためプ
ログラムは、何れの当業者によっても作成し得るもので
あり、したがって詳細には説明しない。2つの変数(パ
ルスの長さおよび中間圧力での継続時間)による実験
は、パルス時間を制御することで、圧力とパルス持続時
間との関係において好ましい一貫した結果が得られるこ
とを示している。この制御法則はロードロックチャンバ
への重量流量を調節していることから直線となる。
The limited amount of gas to be injected (and thus the intermediate pressure level mentioned above) and the duration are determined experimentally. For example, a stepped vent with a 10 second duration at an intermediate pressure of 0.8 torr has a maximum slope in a wafer cooled from 300 ° C. Excessively long durations have a negative effect on production. However, the drop in production caused by the 15 second duration is only about 0.78%, and if the number of broken wafers is reduced by one per week, this duration is considered to be a good match. It is. In FIG. 1, the intermediate pressure level and duration are denoted as P d and t d , respectively. (FIG. 1 is not intended to be quantitative, but merely schematic, and the levels shown in FIG. 1 are not intended to indicate a preferred intermediate pressure level.) Shows an apparatus capable of implementing the method of the present invention described above. In the block diagram of FIG. 3, reference numeral 10 denotes a load lock chamber provided with support means 12 for supporting an object such as a wafer to be taken in and out of a processing chamber (not shown). Load lock chamber 10
Storage means, such as storage elevators, which are connected to the system are also omitted in FIG. 3, both for simplicity and because they are not part of the present invention. The support means 12 is depicted as a holder with a protruding portion on which the peripheral portion of the wafer W is mounted. However, this diagram is schematic and does not represent accurately. A vacuum duct 14 connects the load lock chamber 10 to a vacuum pump, and a nitrogen gas supply 16 is connected to the duct 14 through a conventional valve 18 and a filter 20 commonly used in this type of pneumatic system. Connected. Reference numeral 22 denotes a means for controlling the opening and closing of the valve 18 by the electric signal 19 as a whole, and includes a computer 24. Computer 24 is increased initially, the internal pressure to a predetermined intermediate pressure level P d by appropriate predetermined amount of nitrogen gas flows from source 16 through a vacuum inside the duct 14 of the load lock chamber 10 A pulse signal for opening the valve 18 is output for the predetermined duration t.
After d , it is programmed to output another signal to completely vent the load lock chamber. The program for controlling the valve 18 in the preferred manner explicitly described above can be created by any person skilled in the art and will therefore not be described in detail. Experiments with two variables (pulse length and duration at intermediate pressure) show that controlling the pulse time yields favorable consistent results in the relationship between pressure and pulse duration. This control law is linear since it regulates the weight flow to the load lock chamber.

【0012】図4は、本発明の方法をハードウェアによ
る実施で実現できる別の装置を示す図である。図4のブ
ロック図において、図3に関連して既に上述したものと
ほぼ同一の各部分は、同じ数字で示される。このハード
ウェアでの実施において、それぞれが上流側バルブ32
および下流側バルブ34として示され且つその間にベン
トリザーバ34を有する直列に接続された2つの空圧で
制御されるバルブが、ダクト14を窒素ガス供給源16
と接続している。バルブ30および32の開閉は、ソフ
トウェアによって電気的に制御されるのではなく、シー
ケンサ40によって空気圧で制御され、その機能は、ロ
ードロックチャンバ10内部の圧力が、図2に示すよう
に一度にではなく、図1に概略的に示すように2段階で
増大するように、バルブ30および32を開閉するもの
である。シーケンサ40は、本質的には、トランジスタ
やコンデンサを備えた電気的遅延回路に似た空気圧遅延
回路である。図4に示した実施例において、シーケンサ
40は、遅動バルブ42(Clippard Instrument Labora
tory, Inc.製の Model R343 等)、スイッチバルブ44
(Clippard's Model R401 等)およびボリュームチャン
バ46(Clippard'sModel R821 等)を含んでいる。シ
ーケンサ40の4つのターミナルのうち、2つは、高圧
(60psi 等)の空気供給源38をそれぞれ遅動バルブ
42およびスイッチバルブ44へ接続する役目をし、他
の2つは、遅動バルブを下流側バルブ32へ、またスイ
ッチバルブ44を上流側バルブ30へそれぞれ接続して
いる。スイッチバルブ44は、そのピストン(図示せ
ず)に圧力が印加されていないときに、供給源38から
の高圧空気がそこを通って上流側バルブ30に圧力を加
え、したがってそれを開き、ベントリザーバ34を、供
給源16からのベント気体(この実施例においては窒素
ガス)で充たさせるように設計されている。遅動バルブ
42と下流側バルブ32との間のパイプは、通常は閉じ
ているエアパイロットバルブ36を介して高圧空気供給
源(図4においては都合上これも38で示しているが、
別の供給源としてもよい)に接続する枝路を有してい
る。遅動バルブ42は、エアパイロットバルブ36が閉
じられしたがってそのピストン(図示せず)に圧力が加
えられていない間において、供給源38からの高圧空気
がそこを通ってボリュームチャンバ46を充たし、且つ
スイッチバルブ44のピストンに圧力を印加するように
設計されている。これにより、スイッチバルブ44を通
る空気流路が閉じられ、上流側バルブ30も、スイッチ
バルブ44を通して伝えられる圧力がなくなると閉じ
る。
FIG. 4 is a diagram showing another apparatus that can implement the method of the present invention by hardware. In the block diagram of FIG. 4, parts that are substantially the same as those already described above in connection with FIG. 3 are indicated by the same numerals. In this hardware implementation, each upstream valve 32
And two pneumatically controlled valves connected in series, shown as a downstream valve 34 and having a vent reservoir 34 therebetween, connect the duct 14 to the nitrogen gas source 16.
Is connected to The opening and closing of the valves 30 and 32 is not electrically controlled by software, but is controlled pneumatically by a sequencer 40, the function of which is that the pressure inside the load lock chamber 10 is not controlled at one time as shown in FIG. Instead, the valves 30 and 32 are opened and closed so as to increase in two stages as schematically shown in FIG. The sequencer 40 is essentially a pneumatic delay circuit similar to an electrical delay circuit with transistors and capacitors. In the embodiment shown in FIG. 4, the sequencer 40 includes a delay valve 42 (Clippard Instrument Labora).
tory, Inc. Model R343 etc.), switch valve 44
(Such as Clipper's Model R401) and a volume chamber 46 (such as Clipper's Model R821). Of the four terminals of the sequencer 40, two serve to connect a high pressure (eg, 60 psi) air supply 38 to a lag valve 42 and a switch valve 44, respectively, and the other two connect lag valves. The downstream valve 32 and the switch valve 44 are connected to the upstream valve 30, respectively. The switch valve 44 allows high pressure air from the source 38 to pressurize the upstream valve 30 therethrough when no pressure is applied to its piston (not shown), thus opening it and causing the vent reservoir to open. 34 is designed to be filled with vent gas (in this example, nitrogen gas) from the source 16. The pipe between the lag valve 42 and the downstream valve 32 is connected through a normally closed air pilot valve 36 to a source of high pressure air (also shown in FIG.
(Which may be another source). The retard valve 42 allows high pressure air from a source 38 to fill the volume chamber 46 therethrough while the air pilot valve 36 is closed and thus no pressure is applied to its piston (not shown), and It is designed to apply pressure to the piston of the switch valve 44. As a result, the air flow path passing through the switch valve 44 is closed, and the upstream valve 30 is also closed when the pressure transmitted through the switch valve 44 disappears.

【0013】エアパイロットバルブ36が閉じたままの
間下流側バルブ32には圧力が加わっておらず、このこ
とは、下流側バルブ32が閉じたままとなり、ロードロ
ックチャンバ10を、その真空状態に保つことを意味す
る。例えば電気信号41によってエアパイロットバルブ
36が(time t0 において)開くと、そこを通過する
高圧空気は、下流側バルブ32および遅動バルブ42の
ピストンの両方に圧力を及ぼす。下流側バルブ32にか
かった圧力は、それを開かせ、ベントリザーバ34に貯
蔵されたベント気体の限定された量を、ロードロックチ
ャンバ10に入らせしたがってその内部圧力を所定の中
間レベルにまで増大させる。この間、遅動バルブ42の
ピストンに加えられた圧力は、ポリュームチャンバ46
内部に貯蔵されたエアを遅動バルブ42を通して流出さ
せつつ、空気供給源38とボリュームチャンバ46との
間の空気通路を閉じる効果を有している。スイッチバル
ブ44のピストンにかかる圧力が一定の限界値にまで低
下すると、そのピストンは、それにかかるバイアス力に
よって押し戻され、高圧空気供給源38と上流側バルブ
30との間の圧力伝達関係を再確立し、したがって上流
側バルブ30を開き、図1の圧力プロファイルによって
示す遅延の後に、完全な通気のために、ベント気体をそ
の供給源16からロードロックチャンバ10内に流入さ
せる。この遅延の時間は、ボリュームチャンバ46から
空気が流出する速度によって定まる。この流出速度は、
可変オリフィスを備えた速度制御バルブ(Clippard Ins
trument Laboratory, Inc.製の Model JFC2 等)48に
よって制御される。
While the air pilot valve 36 remains closed, no pressure is applied to the downstream valve 32, which causes the downstream valve 32 to remain closed, causing the load lock chamber 10 to reach its vacuum state. Means to keep. When the air pilot valve 36 opens (at time t 0 ), for example, due to an electrical signal 41, the high pressure air passing therethrough exerts pressure on both the downstream valve 32 and the piston of the retard valve 42. The pressure on the downstream valve 32 causes it to open, causing a limited amount of vent gas stored in the vent reservoir 34 to enter the load lock chamber 10 and thus increase its internal pressure to a predetermined intermediate level. Let it. During this time, the pressure applied to the piston of the delay valve 42
This has the effect of closing the air passage between the air supply source 38 and the volume chamber 46 while allowing the air stored therein to flow through the delay valve 42. When the pressure on the switch valve 44 piston drops to a certain limit, the piston is pushed back by the biasing force on it, re-establishing the pressure transmission relationship between the high pressure air supply 38 and the upstream valve 30. Thus, after opening the upstream valve 30 and delaying as indicated by the pressure profile of FIG. 1, vent gas flows from its source 16 into the load lock chamber 10 for complete ventilation. The time of this delay is determined by the rate at which air flows out of the volume chamber 46. This outflow rate is
Speed control valve with variable orifice (Clippard Ins
trument Laboratory, Inc. Model JFC2 48).

【0014】ロードロックチャンバ10が完全に通気さ
れた後に、エアパイロットバルブ36を(例えばt1
おいて)再び閉じる。これによって、下流側バルブ32
は閉じられ、ベントリザーバ34は、ベント気体で再び
充たされる。同時に高圧供給源38からのエアが、遅動
バルブ42を通ってボリュームチャンバ46を充たし、
スイッチバルブ44のピストンに圧力を加え、これによ
って上流側がバルブ30を閉じる。この間、ロードロッ
クチャンバ10は、次のサイクルの動作のために、ダク
ト14を通じて排気される。図5は、エアパイロットバ
ルブ36、遅動バルブ42およびスイッチバルブ44に
おける時間による圧力の変化を示す圧力図である。
After the load lock chamber 10 is completely vented, the air pilot valve 36 is closed again (eg, at t 1 ). Thereby, the downstream valve 32
Is closed and the vent reservoir 34 is refilled with vent gas. At the same time, air from the high pressure source 38 fills the volume chamber 46 through the delay valve 42,
Pressure is applied to the piston of the switch valve 44, thereby closing the valve 30 on the upstream side. During this time, the load lock chamber 10 is evacuated through the duct 14 for the next cycle of operation. FIG. 5 is a pressure diagram showing changes in pressure with time in the air pilot valve 36, the delay valve 42, and the switch valve 44.

【0015】本発明を、その実施例いくつかについての
み説明してきた。しかし、これらの例は、説明のための
ものであり、限定的なものではない。例えば、中間圧レ
ベルは、状況および他の要因によって1torr以下または
50torr程度の高さにすることができる。ロードロック
チャンバ内部の加熱された物体のホルダは、図面に概略
的に描いたような構造のものである必要はない。実際、
ウェーハを水平に保持するタイプのものである必要はな
い。そして上述した各実施例に対する当業者にとって明
白な変更や変化は、この発明の範囲内にあるものと理解
すべきである。
The present invention has been described in terms of only some of its embodiments. However, these examples are illustrative and not limiting. For example, intermediate pressure levels can be as low as 1 torr or as high as 50 torr, depending on circumstances and other factors. The holder for the heated object inside the load lock chamber need not be of the construction schematically depicted in the drawings. In fact,
It need not be of the type that holds the wafer horizontally. It should be understood that modifications and variations obvious to those skilled in the art to the above-described embodiments are within the scope of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明を実施した方法によって通気されるロー
ドロックチャンバ内部の圧力の時間に応じた変化を示す
グラフである。
FIG. 1 is a graph showing the change over time of the pressure inside a load lock chamber ventilated by a method embodying the present invention.

【図2】従来技術の方法によって通気されるロードロッ
クチャンバ内部の圧力の時間に応じた変化を示すグラフ
である。
FIG. 2 is a graph showing the change over time of the pressure inside a load lock chamber vented by a prior art method.

【図3】本発明にしたがった方法によってロードロック
チャンバを通気する装置を概略的に示すブロック図であ
る。
FIG. 3 is a block diagram schematically illustrating an apparatus for venting a load lock chamber by a method according to the present invention.

【図4】本発明にしたがった方法によってロードロック
チャンバを通気する別の装置を概略的に示すブロック図
である。
FIG. 4 is a block diagram schematically illustrating another apparatus for venting a load lock chamber by a method according to the present invention.

【図5】図4の装置の動作における圧力変化を示す圧力
図である。
FIG. 5 is a pressure diagram showing a pressure change in the operation of the apparatus of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ロードロックチャンバ 12 支持手段 14 真空ダクト 16 窒素ガス供給源 18 バルブ 19 電気信号 20 フィルタ 22 制御手段 24 コンピュータ 36 エアパイロットバルブ 38 高圧空気供給源 40 シーケンサ 41 電気信号 42 遅延バルブ 44 スイッチバルブ 46 ボリュームチャンバ 48 速度制御バルブ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Load lock chamber 12 Support means 14 Vacuum duct 16 Nitrogen gas supply source 18 Valve 19 Electric signal 20 Filter 22 Control means 24 Computer 36 Air pilot valve 38 High pressure air supply source 40 Sequencer 41 Electric signal 42 Delay valve 44 Switch valve 46 Volume chamber 48 Speed control valve

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 グレン ディー アレクサンダー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 サ ン ホセ エーデルワイス 590 (56)参考文献 特開 昭60−197878(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Glen D. Alexander San Jose Edelweiss, California, USA 590 (56) References JP-A-60-197878 (JP, A)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】加熱されたシリコン基板の冷却の際に生じ
る温度差を制御する方法であって、 熱を伝導することができる、前記基板の支持手段を有す
るロードロックチャンバ内に真空圧を形成し、 前記ロードロックチャンバ内の前記支持手段上に前記基
板を配置し、 予め選択された時間、前記真空圧と大気圧の間の中間圧
力を前記チャンバ内に与えるのに充分な量のベント気体
を前記チャンバ内へ導入し、且つ 前記中間圧力を大気圧にするのに充分な、ベント気体の
追加的な量を前記チャンバー内へ導入することを特徴と
する方法。
1. A method for controlling a temperature difference generated when a heated silicon substrate is cooled, wherein a vacuum pressure is formed in a load lock chamber having a substrate supporting means capable of conducting heat. Placing the substrate on the support means in the load lock chamber, and providing a sufficient amount of vent gas to provide an intermediate pressure between the vacuum pressure and atmospheric pressure into the chamber for a preselected time. And introducing an additional amount of vent gas into the chamber sufficient to bring the intermediate pressure to atmospheric pressure.
【請求項2】前記ベント気体は、制御バルブを介して前
記チャンバに結合されているベント気体リザーバに貯蔵
されていることを特徴とする請求項1に記載の方法。
2. The method of claim 1, wherein said vent gas is stored in a vent gas reservoir coupled to said chamber via a control valve.
【請求項3】加熱されたシリコン基板の冷却の際に生じ
る温度差を制御する装置であって、 熱を伝導することができる、前記基板の支持手段を有す
る真空ロードロックチャンバと、 ベント気体供給源と、 前記ベント気体供給源から前記チャンバへのベント気体
の流れを可能にし、且つ阻止するバルブ手段と、 前記チャンバ内に予め選択された圧力を得るのに充分な
ベント気体の量を前記チャンバ内へ導入し、予め選択さ
れた時間前記圧力を維持し、且つ大気圧に達するまで追
加的なベント気体を前記チャンバ内へ導入することがで
きるバルブ制御手段と、 を有する装置。
3. An apparatus for controlling a temperature difference generated when a heated silicon substrate is cooled, comprising: a vacuum load lock chamber having a substrate supporting means capable of conducting heat; and a vent gas supply. A source, valve means for allowing and blocking the flow of vent gas from the vent gas supply to the chamber, and an amount of vent gas sufficient to obtain a preselected pressure in the chamber. And a valve control means capable of introducing said gas into said chamber, maintaining said pressure for a preselected time, and introducing additional vent gas into said chamber until atmospheric pressure is reached.
【請求項4】前記バルブ手段は、下流側バルブ、ベント
気体リザーバおよび上流側バルブを有し、前記下流側バ
ルブは前記チャンバと前記ベント気体リザーバの間に結
合され、前記上流側バルブは前記ベント気体リザーバと
前記ベント気体供給源の間に結合され、且つ前記ベント
気体リザーバは、前記ベント気体が下流側バルブを介し
て前記チャンバ内へ導入されたとき、前記チャンバ内の
圧力を前記予め選択された圧力まで増加する予め選択さ
れた量のベント気体を有していることを特徴とする請求
項3に記載の装置。
4. The valve means includes a downstream valve, a vent gas reservoir and an upstream valve, wherein the downstream valve is coupled between the chamber and the vent gas reservoir, and wherein the upstream valve is connected to the vent gas reservoir. A vent reservoir is coupled between a gas reservoir and the vent gas supply, and the vent gas reservoir is configured to pre-select the pressure in the chamber when the vent gas is introduced into the chamber via a downstream valve. 4. The apparatus of claim 3, comprising a preselected amount of vent gas increasing to a predetermined pressure.
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JPS60197878A (en) * 1984-03-21 1985-10-07 Canon Inc Cooling method
US4949783A (en) * 1988-05-18 1990-08-21 Veeco Instruments, Inc. Substrate transport and cooling apparatus and method for same

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