JP5496837B2 - 被処理体の冷却方法、冷却装置及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 - Google Patents

Description

この発明は、被処理体の冷却方法、冷却装置及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関する。

半導体デバイスの製造工程においては、被処理体である半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）に対し、成膜処理やエッチング処理等の処理が真空の圧力下で行われる。このような真空処理を行う成膜装置やエッチング装置では、大気中に置かれているウエハカセットからウエハを真空中へ搬送するために、大気圧と真空処理の圧力との間で圧力変換を行わなければならない。現状では、この圧力変換を、ウエハカセットと成膜装置やエッチング装置との間にロードロック室を設け、圧力変換をロードロック室において行っている。

ところで、成膜処理やエッチング処理等は、真空処理の圧力、かつ、高い温度を伴う処理である。成膜装置やエッチング装置から搬出されたウエハは、例えば５００℃程度の高温状態となっている。高温状態のウエハを大気に曝露するとウエハが酸化されたり、高温状態のウエハをウエハカセットに戻すと、樹脂製であるウエハカセットが溶けたりする等の不都合が生じる。

このような不都合を回避するためには、ウエハを、不都合が生じない温度に下がるまで待てば良い。しかしながら、ウエハの温度が下がるのを待っていると、スループットが低下する。このため、特許文献１に記載されるように、ロードロック室に、ウエハを冷却する冷却機構を有するクーリングプレートを設け、真空処理の圧力から大気圧に戻す間に、ウエハを冷却することが行われている（特許文献１）。

しかし、ウエハを急激に冷却すると、ウエハの表裏の熱膨張差に起因してウエハが反り、ウエハの中心部、又はエッジ部がクーリングプレートから離隔してしまう。このため、冷却効率が低下し、結果的に冷却時間が長くなってしまうか、ウエハが高温の部分を残しまま大気に曝露されることになる。

このようなウエハの反りが生じないようにするために、ロードロック室を大気圧に戻す際の圧力の上昇速度や、ウエハとクーリングプレートとの距離、即ち、ウエハの高さ位置を管理しており、これらの適切な組み合わせを規定したパージレシピをウエハの温度毎に作成している。しかし、ウエハの変形の度合いは、ウエハに形成されている膜種によっても異なる。しかも、膜種はユーザーごとに膨大な数があり、膜種ごとに最適なパージレシピを作成することは極めて困難な状況である。

このような困難を解消するために、特許文献１では、冷却中のウエハの変形を検出する変位センサーを設け、冷却中のウエハの反り具合を監視しながら、圧力やウエハの高さ位置を調節するようにしている。

特開２００９−１８２２３５号公報

現在、冷却技術は、特許文献１に記載されるように、冷却中のウエハの反りを抑制できるまで進展している。しかし、冷却中のウエハの反りを抑制できた、としても冷却中のウエハは収縮する。このため、収縮している際に、ウエハの裏面がクーリングプレートやウエハ支持ピンと擦れ、ウエハの裏面にマイクロスクラッチのような微小なキズを発生させる。

今日まで、ウエハの裏面に発生した微小なキズは問題とされることは無かった。しかし、半導体デバイスは微細化に伴い、露光工程において、ウエハの裏面に発生した微小なキズに起因したデフォーカスが発生し、歩留りが低下する事情が明らかになってきた。ウエハの裏面に発生した微小なキズは、ウエハの裏面に微小な凹凸を発生させる。ウエハに対して成膜工程を繰り返すと裏面にも成膜ガスが回り込み成膜が施されることから、凸の部分にも薄膜が次第に堆積し凸部分が大きくなってゆく。大きくなった凸の部分は、露光ステージ上に載置されたウエハの表面の平坦性を悪化させる。

裏面に発生した微小なキズは、ウエハの裏面研磨を行えば無くすことができる。また、凸の部分の成長は、ウエハの裏面洗浄を行えば抑制することができる。しかし、裏面研磨や裏面洗浄を行わない、又はプロセス上、裏面研磨や裏面洗浄をどうしても入れることができないような場合には、ウエハは、その裏面に微小なキズを残し、また、成長した凸部を有したまま、成膜工程や露光工程に進むことになる。

この発明は、上記事情に鑑みて為されたもので、被処理体裏面へのキズの発生を抑制できる被処理体の冷却方法、冷却装置及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を提供する。

上記課題を解決するため、この発明の第１の態様に係る被処理体の冷却方法は、加熱された被処理体を、冷却機構を有する冷却部材を用いて冷却する被処理体の冷却方法であって、（１）前記加熱された被処理体を、この被処理体を支持する被処理体支持ピンの上に真空処理の圧力下で載せ、前記被処理体を前記冷却部材から離隔させた状態で、前記被処理体を冷却する冷却ガスを第１の流量で供給し、前記被処理体の周囲の圧力を前記真空処理の圧力よりも高い第１の圧力に上げて前記被処理体を第１の時間、冷却する工程と、（２）（１）の工程の後、前記被処理体支持ピンが前記被処理体を受け取った状態のまま、前記冷却ガスの供給を止めて待機する工程と、（３）前記被処理体支持ピンを下降させ、前記被処理体を前記冷却部材の上に載置又は近接させた状態で、前記冷却ガスを前記第１の流量よりも多い第２の流量で供給し、前記被処理体の周囲の圧力を前記第１の圧力よりも高い第２の圧力に上げて前記被処理体をさらに第２の時間、冷却する工程と、を具備し、前記（１）の工程および前記（２）の工程の間、前記被処理体支持ピンを動かさない。

この発明の第２の態様に係る冷却装置は、内部の圧力を、真空処理の圧力と大気圧との間で変動可能に構成された容器と、前記容器内に冷却ガスを供給する冷却ガス供給機構と、前記容器内を排気する排気機構と、前記容器内に設けられ、被処理体を載置又は近接させて前記被処理体を冷却する冷却機構を有する冷却部材と、前記冷却部材に対して突没可能に設けられ、前記被処理体を、前記冷却部材から突出した状態で受け取り、前記被処理体を受け取った状態で下降することにより前記被処理体を前記冷却部材に載置又は近接させる被処理体支持ピンと、前記被処理体を、上記第１の態様に係る被処理体の冷却方法に従って冷却するように、前記冷却ガス供給機構、前記冷却機構、及び前記被処理体支持ピンを制御する制御装置と、を具備する。

この発明の第３の態様に係るコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、コンピュータ上で動作し、冷却装置を制御する制御プログラムが記憶されたコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、前記制御プログラムは、実行時に、上記第１の態様に係る被処理体の冷却方法が行われるように、前記冷却装置を制御させる。

この発明によれば、被処理体裏面へのキズの発生を抑制できる被処理体の冷却方法、冷却装置及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を提供できる。

この発明の一実施形態に係る被処理体の冷却方法を適用することが可能な半導体製造システムの一例を概略的に示す平面図 ロードロックユニットの一例を示す断面図 一実施形態に係る被処理体の冷却方法の一例を示す断面図 一実施形態に係る被処理体の冷却方法の一例に従ったタイムチャート 半導体ウエハをクーリングプレートの載置面の上に近接させた状態を示す断面図 接触部の先端を拡大して示す断面図 一実施形態に係る被処理体の冷却方法に従って冷却されたシリコンウエハの、冷却終了後の裏面の状態を示す図面代用写真 比較例に係る冷却方法に従ったタイムチャート 比較例に係る冷却方法に従って冷却されたシリコンウエハの、冷却終了後の裏面の状態を示す図面代用写真

以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、全図にわたり、共通の部分には共通の参照符号を付す。

図１は、この発明の一実施形態に係る被処理体の冷却方法を適用することが可能な半導体製造システムの一例を概略的に示す平面図である。図１では、ロードロック室を有するロードロックユニットを備えたマルチチャンバタイプの半導体製造システムを示している。

図１に示すように、半導体製造システムは、例えば成膜処理のような高温処理を行う４つの真空処理ユニット１、２、３、４を備えており、これらの各真空処理ユニット１〜４は六角形をなす搬送室５の４つの辺にそれぞれ対応して設けられている。また、搬送室５の他の２つの辺にはそれぞれロードロックユニット６、７が設けられている。これらロードロックユニット６、７の搬送室５と反対側には搬入出室８が設けられており、搬入出室８のロードロックユニット６、７と反対側には被処理体としての半導体ウエハＷを収容可能な３つのフープ（ＦＯＵＰ；Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）を取り付けるポート９、１０、１１が設けられている。真空処理ユニット１、２、３、４は、その中で処理プレート上に被処理体を載置した状態で所定の真空処理、例えば成膜処理やエッチング処理を行うようになっている。

真空処理ユニット１〜４は、搬送室５の各辺にゲートバルブＧを介して接続され、これらは対応するゲートバルブＧを開放することにより搬送室５と連通され、対応するゲートバルブＧを閉じることにより搬送室５から遮断される。また、ロードロックユニット６、７は、搬送室５の残りの辺のそれぞれに、第１のゲートバルブＧ１を介して接続され、また、搬入出室８に第２のゲートバルブＧ２を介して接続されている。そして、ロードロック室６、７は、第１のゲートバルブＧ１を開放することにより搬送室５に連通され、第１のゲートバルブＧ１を閉じることにより搬送室から遮断される。また、第２のゲートバルブＧ２を開放することにより搬入出室８に連通され、第２のゲートバルブＧ２を閉じることにより搬入出室８から遮断される。

搬送室５内には、真空処理ユニット１〜４、ロードロックユニット６、７に対して、半導体ウエハＷの搬入出を行う搬送装置１２が設けられている。この搬送装置１２は、搬送室５の略中央に配設されており、回転および伸縮可能な回転・伸縮部１３の先端に半導体ウエハＷを支持する２つの支持アーム１４ａ、１４ｂを有しており、これら２つの支持アーム１４ａ、１４ｂは互いに反対方向を向くように回転・伸縮部１３に取り付けられている。この搬送室５内は所定の真空度に保持されるようになっている。

搬入出室８のウエハ収納容器であるフープＦ取り付け用の３つのポート９、１０、１１にはそれぞれ図示しないシャッターが設けられており、これらポート９、１０、１１にウエハＷを収容した、または空のフープＦが直接取り付けられ、取り付けられた際にシャッターが外れて外気の侵入を防止しつつ搬入出室８と連通するようになっている。また、搬入出室８の側面にはアライメントチャンバ１５が設けられており、そこで半導体ウエハＷのアライメントが行われる。

搬入出室８内には、フープＦに対する半導体ウエハＷの搬入出およびロードロックユニット６、７に対する半導体ウエハＷの搬入出を行う搬送装置１６が設けられている。この搬送装置１６は、多関節アーム構造を有しており、フープＦの配列方向に沿ってレール１８上を走行可能となっていて、その先端のハンド１７上に半導体ウエハＷを載せてその搬送を行う。

この真空処理システムは、各構成部を制御するマイクロプロセッサ（コンピュータ）からなるプロセスコントローラ２０を有しており、各構成部がこのプロセスコントローラ２０に接続されて制御される構成となっている。また、プロセスコントローラ２０には、オペレータが真空処理システムを管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、プラズマ処理装置の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース２１が接続されている。

また、プロセスコントローラ２０には、真空処理システムで実行される各種処理をプロセスコントローラ２０の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて真空処理システムの各構成部に処理を実行させるためのプログラム、例えば成膜処理に関わる成膜レシピ、ウエハの搬送に関わる搬送レシピ、ロードロック室の内部の圧力調整などに関わるパージレシピ等が格納された記憶部２２が接続されている。このような各種レシピは記憶部２２の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスクのような固定的なものであってもよいし、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。

そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース２１からの指示等にて任意のレシピを記憶部２２から呼び出してプロセスコントローラ２０に実行させることで、プロセスコントローラ２０の制御下で、真空処理システムでの所望の処理が行われる。また、プロセスコントローラ２０は、ロードロックユニット６、７において、標準的なパージレシピに基づいて処理を行っている過程で、ウエハの変形を抑制するように、圧力やウエハＷの高さを制御可能となっている。

図２は、ロードロックユニット６（７）の一例を示す断面図である。

図２に示すように、ロードロックユニット６（７）は、内部の圧力を、真空処理の圧力と大気圧との間で変動可能に構成された容器３１を有し、容器３１内には半導体ウエハＷを載置又は近接させて半導体ウエハＷを冷却する冷却機構を有した冷却部材が設けられている。本例では冷却部材をクーリングプレート３２とし、このクーリングプレート３２を、脚部３３に支持した状態で容器３１内に設けるようにしている。

容器３１の一方の側壁には真空に保持された搬送室５と連通可能な開口３４が設けられており、これと対向する側壁には大気圧に保持された搬入出室８と連通可能な開口３５が設けられている。そして、開口３４は第１のゲートバルブＧ１により開閉可能となっており、開口３５は第２のゲートバルブＧ２により開閉可能となっている。

容器３１の底部には、容器３１内を真空排気するための排気口３６と容器３１内に冷却ガスを導入するための冷却ガス導入口３７が設けられている。排気口３６には排気管４１が接続されており、この排気管４１には、開閉バルブ４２、排気速度調整バルブ４３および真空ポンプ４４が設けられている。また、冷却ガス導入口３７には、容器３１内に冷却ガスを導入する冷却ガス導入配管４５が接続されており、この冷却ガス導入配管４５は冷却ガス源４８から延びており、その途中には開閉バルブ４６および流量調節バルブ４７が設けられている。

真空側の搬送室５との間でウエハＷの搬送を行う場合には、開閉バルブ４６を閉じ、開閉バルブ４２を開けた状態とする。この状態で、排気速度調整バルブ４３を調節して所定速度で真空ポンプ４４により排気管３６を介して容器３１内を排気し、容器３１内の圧力を搬送室５内の圧力に対応する圧力とする。容器３１内の圧力が搬送室５内の圧力に対応する圧力となったら、第１のゲートバルブＧ１を開けて容器３１と搬送室５との間を連通する。また、大気側の搬入出室８との間でウエハＷの搬送を行う場合には、開閉バルブ４２を閉じ、開閉バルブ４６を開けた状態とする。この状態で、流量調節バルブ４７を調節して冷却ガスを、冷却ガス源４８から冷却ガス導入配管４５を介して容器３１内に導入する。なお、冷却ガスの導入方法の一例については後述する。容器３１内の圧力が大気圧、または大気圧近傍に対応する圧力となったら、第２のゲートバルブＧ２を開けて容器３１と搬入出室８との間を連通する。

開閉バルブ４２、排気速度調整バルブ４３、流量調節バルブ４７および開閉バルブ４６は、バルブ制御機構４９により制御される。これらのバルブを制御することにより、容器３１内を大気圧と真空との間で変化させるようになっている。また、バルブ制御機構４９はプロセスコントローラ２０からの指令に基づいて制御される。

クーリングプレート３２には、ウエハ搬送用の複数本、例えば９本（２本のみ図示）のウエハ支持ピン５０がクーリングプレート３２の表面に対して突没可能に設けられ、これらウエハ支持ピン５０は支持板５１に固定されている。そして、ウエハ支持ピン５０は、上昇位置の調節可能なモータ等の駆動機構５３によりロッド５２を昇降させることにより、支持板５１を介して昇降される。なお、参照符号５４はベローズである。

クーリングプレート３２には、冷却機構として冷却媒体流路５５が形成されており、この冷却媒体流路５５には冷却媒体導入配管５６および冷却媒体排出配管５７が接続されていて、図示せぬ冷却媒体供給部から冷却水等の冷却媒体が通流されて載置されたウエハＷを冷却可能となっている。

プロセスコントローラ２０は、ロードロックユニット６（７）をも制御しており、バルブ制御機構４９や駆動機構５３をプロセスレシピにしたがって制御し、容器３１内の圧力やウエハＷの高さ位置を制御するようになっている。

次に、この発明の一実施形態に係る被処理体の冷却方法を説明する。

図３Ａ〜図３Ｃは、この発明の一実施形態に係る被処理体の冷却方法の一例を示す断面図、図４はこの発明の一実施形態に係る被処理体の冷却方法の一例にしたがったタイムチャートである。なお、図３Ａ〜図３Ｃにおいては、容器３１、ゲートバルブＧ１、Ｇ２等については、図示を省略する。

まず、図３Ａ及び図４に示すように、容器３１内の圧力を搬送室５内の圧力に対応する圧力とする。本例では、真空処理ユニット１〜４で処理される際に使用される圧力はプロセスに応じて異なるが、搬送室５内の圧力はほぼ一定、例えば数Ｔｏｒｒであり、これを本明細書では真空処理の圧力と呼ぶ。また、ウエハ支持ピン５０は上昇させ、クーリングプレート３２の載置面３２ａから突出させておく。

次に、図３Ｂ及び図４に示すように、ゲートバルブＧ１を開け、搬送室５から、真空処理ユニット１〜４のいずれかで処理され、例えば３００℃〜５００℃程度に加熱された半導体ウエハＷを、容器３１内に搬入し、ウエハ支持ピン５０の上に載せる。次いで、ゲートバルブＧ１を閉め、半導体ウエハＷをクーリングプレート３２の載置面３２ａから離隔させた状態で、冷却ガスを容器３１内に、例えば、３０００ｓｃｃｍの流量でゆっくりと約５秒間供給し、容器３１内の圧力、即ち半導体ウエハＷの周囲の圧力を、真空処理の圧力を超え、５０Ｔｏｒｒ（６６５０Ｐａ）以下の圧力にわずかに上昇させる（図４中のスローパージ１）。なお、本例では、半導体ウエハＷを載置面３２ａから離隔させ、ウエハ支持ピン５０を下降させない状態を、ウエハ支持ピン５０が半導体ウエハＷを受け取った状態とした。また、この状態における半導体ウエハＷと載置面３２ａとの間の距離Ｌ１は、本例では、例えば、約２０ｍｍである。

さらに、本例では、ウエハ支持ピン５０が半導体ウエハＷを受け取った状態のまま、冷却ガスの供給を止める（図４中のバルブ４６クローズ）。この状態で、約５秒間保持する。なお、この約５秒間保持する待機工程は、例えば、半導体ウエハＷの大きさ、及び半導体ウエハＷの加熱されていた温度等に応じ、省略することが可能である。

図３Ｂに示す工程では、半導体ウエハＷを載置面３２ａから離隔させた状態で、微量の冷却ガスをゆっくりと供給する。これにより、冷却開始から数秒間、半導体ウエハＷと冷却ガスとの間でゆっくりとした熱交換を発生させる。ゆっくりとした熱交換により、加熱されていた半導体ウエハＷはゆっくりと冷却される。

半導体ウエハＷは、冷却が開始されることで収縮する。本例では、冷却開始時（図４中の時刻Ｔ１）においては微量の冷却ガスをゆっくりと供給する。これにより、冷却開始時における半導体ウエハＷの収縮開始速度を、限りなくゼロに近づけることができる。収縮開始速度を限りなくゼロに近づけることで、半導体ウエハＷが収縮を開始し始めた際の半導体ウエハＷの裏面とウエハ支持ピン５０の接触部５０ａとの“擦れ”を緩和することができる。

また、冷却開始から数秒間は、ウエハ支持ピン５０を下降させず、半導体ウエハＷを動かさない。冷却開始から数秒間は、半導体ウエハＷの温度は、まだ高温である。高温の半導体ウエハＷは、低温の半導体ウエハＷよりもキズがつきやすい、と考えられる。このため、冷却開始から数秒間は、ウエハ支持ピン５０を下降させず、半導体ウエハＷに機械的振動を与えないようにする。さらに容器３１内の圧力上昇スピードが速すぎるとウエハ支持ピン５０上に保持されている半導体ウエハＷがズレる可能性があるので、この圧力上昇スピードは真空処理の圧力（例えば数Ｔｏｒｒ）と同程度が望ましく、例えば２〜９Ｔｏｒｒ／ｓｅｃであり、より好ましくは３〜５Ｔｏｒｒ／ｓｅｃである。これにより、冷却開始から数秒間において、半導体ウエハＷの裏面と接触部５０ａとの無用な“擦れ”を抑制することができる。

次に、図３Ｃ及び図４に示すように、半導体ウエハＷの温度がある程度まで下がったら、ウエハ支持ピン５０を下降させ、半導体ウエハＷをクーリングプレート３２の載置面３２ａの上に載置又は近接させた状態とする。

なお、近接させた状態とは、半導体ウエハＷが、図３Ｂに示した状態よりも載置面３２ａに近い状態（図５Ａ参照）、又は載置面３２ａ上に、載置面３２ａから突出し、かつ、固定された支持ピン３２ｂを設け、半導体ウエハＷを載置面３２ａから僅かに浮かせた状態（図５Ｂ参照）のことである。支持ピン３２ｂを用いて半導体ウエハＷを僅かに浮かせた場合の、半導体ウエハＷと載置面３２ａとの間の距離Ｌ２は、例えば、約０．５ｍｍである。次いで、半導体ウエハＷをクーリングプレート３２の載置面３２ａの上に載置又は近接させた状態で、冷却ガスを容器３１内に、例えば先のスローパージ１と同じ流量、３０００ｓｃｃｍの流量で約１５秒間ゆっくりと供給し、容器３１内の圧力を１００Ｔｏｒｒ（１３３３０Ｐａ）以下の圧力に上昇させる（図４中のスローパージ２）。次いで、冷却ガスの流量を、例えば、３００００ｓｃｃｍの流量に上げて約２０秒間供給する（図４中のメインパージ）。これにより、容器３１内の圧力、即ち半導体ウエハＷの周囲の圧力を大気圧又は大気圧近傍の圧力まで上昇させる。なお、大気圧近傍の圧力とは、例えば、大気圧に対して±５％の範囲の圧力である。これにより、半導体ウエハＷは、クーリングプレート３２及び冷却ガスによって、半導体ウエハＷに酸化が生じることがない温度、又は半導体ウエハが樹脂製のウエハカセットを溶かさない温度、又は室温まで冷却される。

さらに、一実施形態に係る被処理体の冷却方法の一例では、ウエハ支持ピン５０にも工夫を施している。図３Ｂを参照して説明したように、半導体ウエハＷの冷却が開始されると、半導体ウエハＷは収縮する。収縮により、半導体ウエハＷの裏面は、ウエハ支持ピン５０の接触部５０ａと擦れる。

そこで、本例においては、ウエハ支持ピン５０の、少なくとも被処理体、本例では半導体ウエハＷと接触する接触部５０ａのビッカース硬度を、半導体ウエハＷの裏面のビッカース硬度以下とした。具体的には、被処理体がシリコンウエハであり、裏面がシリコンであるときには、ウエハ支持ピン５０の少なくとも接触部５０ａの材質を石英とする。

このように、少なくとも接触部５０ａの材質を石英とすることで、接触部５０ａのビッカース硬度が、シリコンウエハの裏面のビッカース硬度と同等、もしくはそれ以下にすることができる。これにより、シリコンウエハの裏面と接触部５０ａとの擦れに起因したキズの発生を、さらに抑制することができる。

さらに、本例では、接触部５０ａの先端の形状にも工夫を施した。図６は接触部５０ａの先端を拡大して示す断面図である。

図６に示すように、本例では、接触部５０ａの先端の形状を球面とした。接触部５０ａの先端の形状を球面とすることで、接触部５０ａの先端の形状が平面である場合に比較して、半導体ウエハＷの裏面にキズがつき難くすることができる。

また、球面の曲り具合がきついと接触部５０ａの先端が鋭角的になり、半導体ウエハＷの裏面にキズがつきやすくなる。そこで、本例では、球面の曲率半径については５ｍｍに設定した。これにより、球面の曲率半径が、例えば、２ｍｍの場合に比較して、半導体ウエハＷの裏面へのキズの発生をより抑制することができる。

また、球面の曲り具合がゆるやかであると、接触部５０ａの先端は平面に近づいてしまうため、半導体ウエハＷの裏面にキズがつきやすくなってしまう。この観点からは、球面の曲率半径の上限は、１０ｍｍ程度が良いであろう。

まとめると、接触部５０ａの先端の球面の曲率半径は、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下が好ましい。

上記一実施形態に係る被処理体の冷却方法に従って冷却されたシリコンウエハの、冷却終了後の裏面の状態を図７に示す。

図７に示すように、シリコンウエハの裏面の状態は、接触痕が見られる程度であり、マイクロスクラッチのような微小なキズは見られない。

また、比較例として、図８に示すタイムチャートに従って冷却され、かつ、ウエハ支持ピンの接触部の材質をアルミナ（シリコンウエハ裏面のビッカース硬度よりも硬い）とし、接触部の先端の形状を平面とした場合の、冷却終了後の裏面の状態を図９に示す。

図９に示すように、比較例であるシリコンウエハの裏面の状態は、マイクロスクラッチのような微小なキズが見られている。

このように、上記一実施形態に係る被処理体の冷却方法によれば、加熱された半導体ウエハＷをウエハ支持ピン５０の上に真空処理の圧力下で載せ、半導体ウエハＷをクーリングプレート３２から離隔させた状態でゆっくりと冷却ガスを供給することで、冷却開始から数秒間、半導体ウエハＷをゆっくりと冷却する。これにより、半導体ウエハＷの冷却開始時における半導体ウエハＷの急激な収縮を抑制することができ、半導体ウエハＷの裏面へのキズの発生を抑制することができる。

さらに、上記冷却開始から数秒間の工程の間、ウエハ支持ピン５０を動かさない。この構成をさらに備えることで、半導体ウエハＷがまだ高温である冷却開始から数秒間の間、半導体ウエハＷに機械的振動を与えないようにできる。これにより、キズがつきやすい、と考えられる半導体ウエハＷが高温である期間において、半導体ウエハＷの裏面へのキズの発生を抑制することができる。

また、ウエハ支持ピン５０の接触部５０ａの材質を、半導体ウエハＷの裏面のビッカース硬度以下のものとする。この構成をさらに有することで、半導体ウエハＷの裏面へのキズの発生を、より抑制することができる。

さらに、接触部５０ａの先端の形状を、球面とする。この構成をさらに有することで、半導体ウエハＷの裏面へのキズの発生を、さらによく抑制することができる。

以上、この発明の一実施形態によれば、被処理体裏面へのキズの発生を抑制できる被処理体の冷却方法、この冷却方法を実施することが可能な冷却装置、及び上記冷却方法に従って冷却装置を制御することが可能なコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を提供できる。

なお、この発明は上記一実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。また、この発明の実施形態は、上記一実施形態が唯一のものでもない。

例えば、上記一実施形態では、真空処理ユニットを４つ、ロードロックユニットを２つ設けたマルチチャンバタイプの真空処理システムを例にとって説明したが、これらの数に限定されるものではないし、搬送室を持たず、真空処理ユニットにロードロックユニットを取り付けられても良い。

また、上記一実施形態は、図４に示したように、処理時間を規定しているが、処理時間についても、図４に示した時間に限られるものではない。下記の（１）、（２）の工程を備えていれば、処理時間は、被処理体の大きさ、加熱温度に応じて、適宜変更して設定することができる。

（１） 加熱された被処理体を、この被処理体を支持する被処理体支持ピンの上に真空処理の圧力下で載せ、被処理体を冷却部材から離隔させた状態で、被処理体を冷却する冷却ガスを第１の流量で供給し、被処理体の周囲の圧力を真空処理の圧力よりも高い第１の圧力に上げて被処理体を第１の時間、冷却する工程
（２） 被処理体支持ピンを下降させ、被処理体を冷却部材の上に載置又は近接させた状態で、冷却ガスを第１の流量よりも多い第２の流量で供給し、被処理体の周囲の圧力を第１の圧力よりも高い第２の圧力に上げて被処理体をさらに第２の時間、冷却する工程
その他、この発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形することができる。

１〜４；真空処理ユニット、５；搬送室、６、７；ロードロックユニット、８；搬入出室、１２、１６；搬送装置、２０；プロセスコントローラ、３１；容器、３２；クーリングプレート、３６；排気口、３７；冷却ガス導入口、４５；冷却ガス導入配管、４８；冷却ガス源、５０；ウエハ支持ピン、５０ａ；接触部、５５；冷却媒体流路、Ｗ；ウエハ

Claims (11)

1. 加熱された被処理体を、冷却機構を有する冷却部材を用いて冷却する被処理体の冷却方法であって、
   （１） 前記加熱された被処理体を、この被処理体を支持する被処理体支持ピンの上に真空処理の圧力下で載せ、前記被処理体を前記冷却部材から離隔させた状態で、前記被処理体を冷却する冷却ガスを第１の流量で供給し、前記被処理体の周囲の圧力を前記真空処理の圧力よりも高い第１の圧力に上げて前記被処理体を第１の時間、冷却する工程と、
   （２） （１）の工程の後、前記被処理体支持ピンが前記被処理体を受け取った状態のまま、前記冷却ガスの供給を止めて待機する工程と、
   （３） 前記被処理体支持ピンを下降させ、前記被処理体を前記冷却部材の上に載置又は近接させた状態で、前記冷却ガスを前記第１の流量よりも多い第２の流量で供給し、前記被処理体の周囲の圧力を前記第１の圧力よりも高い第２の圧力に上げて前記被処理体をさらに第２の時間、冷却する工程と、
   を具備し、
   前記（１）の工程および前記（２）の工程の間、前記被処理体支持ピンを動かさないことを特徴とする被処理体の冷却方法。
2. 前記第１の圧力を、前記真空処理の圧力を超え５０Ｔｏｒｒ以下、前記第２の圧力を大気圧又は大気圧近傍の圧力とすることを特徴とする請求項１に記載の被処理体の冷却方法。
3. 前記被処理体を前記冷却部材から離隔させた状態を、前記被処理体支持ピンが前記被処理体を受け取った状態とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の被処理体の冷却方法。
4. 前記被処理体支持ピンの、少なくとも前記被処理体との接触部のビッカース硬度を、前記被処理体の裏面のビッカース硬度以下とすることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の被処理体の冷却方法。
5. 前記被処理体がシリコンウエハであるとき、前記被処理体支持ピンの、少なくとも前記被処理体との接触部の材質を、石英とすることを特徴とする請求項４に記載の被処理体の冷却方法。
6. 前記被処理体支持ピンの、前記被処理体との接触部の先端の形状を球面とし、前記球面の曲率半径を５ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の被処理体の冷却方法。
7. 内部の圧力を、真空処理の圧力と大気圧との間で変動可能に構成された容器と、
   前記容器内に冷却ガスを供給する冷却ガス供給機構と、
   前記容器内を排気する排気機構と、
   前記容器内に設けられ、被処理体を載置又は近接させて前記被処理体を冷却する冷却機構を有する冷却部材と、
   前記冷却部材に対して突没可能に設けられ、前記被処理体を、前記冷却部材から突出した状態で受け取り、前記被処理体を受け取った状態で下降することにより前記被処理体を前記冷却部材に載置又は近接させる被処理体支持ピンと、
   前記被処理体を、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の被処理体の冷却方法に従って冷却するように、前記冷却ガス供給機構、前記冷却機構、及び前記被処理体支持ピンを制御する制御装置と、
   を具備することを特徴とする冷却装置。
8. 前記被処理体支持ピンの、少なくとも前記被処理体との接触部のビッカース硬度が、前記被処理体のビッカース硬度以下であることを特徴とする請求項７に記載の冷却装置。
9. 前記被処理体がシリコンウエハであるとき、前記被処理体支持ピンの、少なくとも前記被処理体との接触部の材質が、石英であることを特徴とする請求項８に記載の冷却装置。
10. 前記被処理体支持ピンの、前記被処理体との接触部の形状が、球面であることを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか一項に記載の冷却装置。
11. コンピュータ上で動作し、冷却装置を制御する制御プログラムが記憶されたコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、
    前記制御プログラムは、実行時に、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の被処理体の冷却方法が行われるように、前記冷却装置を制御させることを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。