TWI700764B - 裝載鎖定裝置中的基板冷卻方法、基板搬運方法及裝載鎖定裝置 - Google Patents

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Abstract

提供可以在裝載鎖定裝置內有效果且充分地 使基板之翹曲回復，並且以高效率冷卻基板之技術。

在裝載鎖定裝置中冷卻高溫之基板的基 板冷卻方法具有：將容器內保持為第2壓力，且連通容器和第2模組，而將高溫之基板搬入至容器內之工程；使基板位於接近於冷卻構件之冷卻位置的工程；以容器內之壓力成為冷卻構件表面和基板背面之間的區域滿足分子流條件之第3壓力之方式，對容器內進行排氣之工程；及將淨化氣體導入至容器內而使容器內之壓力上升至第1壓力，在其過程中，藉由來自冷卻構件之傳熱，冷卻基板的工程。

Description

裝載鎖定裝置中的基板冷卻方法、基板搬運方法及裝載鎖定裝置
本發明係關於在真空下對基板進行處理的基板處理系統所使用之裝載鎖定裝置中之基板冷卻方法、基板搬運方法及裝載鎖定裝置。
在半導體裝置之製造工程中，對作為被處理基板之半導體晶圓(以下，單記載為晶圓)，使用許多成膜處理或蝕刻處理等的在真空環境下執行的真空處理。最近，從如此之真空處理之效率化之觀點，及抑制氧化及沾污等之污染的觀點來看，使用設為將複數真空處理單元連結於保持為真空之搬運室，藉由被設置在該搬運室之搬運裝置，能夠將晶圓搬運至各真空處理單元之叢集工具型之多腔室型之基板處理系統(例如專利文獻1)。
在如此之多腔室處理系統中，為了在被置放於大氣中之晶圓卡匣和被保持為真空之搬運室之間，搬運晶圓，在搬運室和晶圓卡匣之間設置能夠在大氣氛圍和真空氛圍進行切換的裝載鎖定裝置，經由該裝載鎖定裝置搬 運晶圓。
然而，作為成膜處理，有如CVD(Chemical Vapor Deposition)法般，將晶圓加熱至200℃以上，例如500℃之高溫而進行處理者。在如此之高溫處理適用上述多腔室處理系統之情況下，晶圓在高溫之狀態下從真空處理單元被取出，被搬運至裝載鎖定裝置之容器內。但是，在如此之高溫狀態下，當晶圓曝露於大氣時，晶圓則被氧化。再者，當在如此之高溫之狀態下將晶圓收納於收納容器時，產生一般以樹脂製之收納容器熔解等之不妥。
為了迴避如此之不妥，在裝載鎖定裝置之容器內配置具有冷卻晶圓之冷卻機構的冷卻板，且進行在使晶圓接近於冷卻板之狀態下，在使裝載鎖定裝置之容器內從真空返回大氣壓之期間冷卻晶圓(例如專利文獻2)。
然而，於高溫之晶圓從真空處理單元被取出之後，當急速被冷卻時，有因晶圓之表背之熱膨脹差，而引起晶圓翹曲之情形。因此，在專利文獻2中，於在裝載鎖定裝置產生晶圓之翹曲之時，進行停止壓力之上升，或在離開冷卻板之上方的位置待機等，以冷卻緩和。
[先行技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2000-208589號公報
[專利文獻2]日本特開2009-182235號公報
但是，最近，被形成在晶圓之元件複雜化，晶圓變得容易翹曲，於晶圓被搬入至裝載鎖定裝置之前，在晶圓產生翹曲之情況也多，要求在裝載鎖定裝置內使晶圓之翹曲有效果地回復，並且更有效率地冷卻晶圓。
因此，本發明之課題係提供可以在裝載鎖定裝置內有效果且充分地使基板之翹曲回復，並且以高效率冷卻基板的裝載鎖定裝置中之基板冷卻方法及基板搬運方法。再者，係以提供可以有效果且充分地使基板之翹曲回復，並且以高效率冷卻基板之裝載鎖定裝置為課題。
為了解決上述課題，本發明之第1觀點係提供一種裝載鎖定裝置中之基板冷卻方法，其係使用裝載鎖定裝置，且該裝載鎖定裝置具備：收容基板之容器、被配置在上述容器內，且使基板接近之狀態下冷卻基板的冷卻構件、對上述容器內進行排氣的排氣機構，和將淨化氣體導入至上述容器內的淨化氣體導入機構，在被保持在大氣壓附近之第1壓力的第1模組和被保持在真空狀態之第2壓力的第2模組之間搬運基板之時，在上述第1壓力及上述第2壓力之間進行壓力控制；並且將從上述第2模組搬運來的高溫之基板搬運至上述第1模組之時，冷卻上述基板，該基板冷卻方法之特徵在於具有：將上述容器內保持 在上述第2壓力，且連通上述容器和上述第2模組，而將上述高溫之基板搬入至上述容器內之工程；使上述基板位於接近於上述冷卻構件之冷卻位置的工程；以上述容器內之壓力成為上述冷卻構件表面和上述基板背面之間的區域滿足分子流條件之第3壓力之方式，對上述容器內進行排氣之工程；及將淨化氣體導入至上述容器內而使上述容器內之壓力上升至上述第1壓力，在其過程中，藉由來自上述冷卻構件之傳熱，冷卻上述基板的工程。
本發明之第2觀點係提供一種基板搬運方法，其係使用裝載鎖定裝置，且該裝載鎖定裝置具備：收容基板之容器、被配置在上述容器內，且使基板接近之狀態下冷卻基板的冷卻構件、對上述容器內進行排氣的排氣機構，和將淨化氣體導入至上述容器內的淨化氣體導入機構，在被保持在大氣壓附近之第1壓力的第1模組和被保持在真空狀態之第2壓力的第2模組之間搬運基板之時，在上述第1壓力及上述第2壓力之間進行壓力控制；而將高溫之基板從上述第2模組搬運至上述第1模組，該基板搬運方法之特徵在於具有：將上述容器內保持在上述第2壓力，且連通上述容器和上述第2模組，而將上述高溫之基板搬入至上述容器內之工程；使上述基板位於接近於上述冷卻構件之冷卻位置的工程；以上述容器內之壓力成為上述冷卻構件表面和上述基板背面之間的區域滿足分子流條件之第3壓力之方式，對上述容器內進行排氣之工程；及將淨化氣體導入至上述容器內而使上述容器內之壓力上 升至上述第1壓力，在其過程中，藉由來自上述冷卻構件之傳熱，冷卻上述基板的工程；及在上述基板被冷卻至特定溫度之時點，將上述基板搬出至上述第2模組的工程。
在上述第1觀點及第2觀點中，上述高溫之基板之溫度係以200℃以上為佳。再者，在上述冷卻位置中，上述冷卻構件之表面和上述基板之背面的距離係以0.2~1mm之範圍為佳。而且，上述第3壓力之保持時間係以5~60sec為佳。
上述第2壓力係以20~200Pa之範圍為佳。再者，上述冷卻構件係可採取藉由使冷卻媒體流通於其中被調溫成特定溫度的構成。
本發明之第3觀點係提供一種裝載鎖定裝置，其係在被保持在大氣壓附近之第1壓力的第1模組和被保持在真空狀態之第2壓力的第2模組之間搬運基板之時，在上述第1壓力及上述第2壓力之間進行壓力控制，該裝載鎖定裝置之特徵在於具有：容器，用以收容基板；冷卻構件，其係被配置在上述容器內，在使基板接近之狀態下冷卻基板；排氣機構，其係對上述容器內進行排氣；淨化氣體導入機構，其係將淨化氣體導入至上述容器內；連通手段，其係使上述容器與上述第1模組及上述第2模組中之任一者連通；及控制機構，其係控制上述裝載鎖定裝置之各構成部，上述控制機構係將從上述第2模組被搬運來的高溫之基板搬運至上述第1模組之時，將上述容器內保持在上述第2壓力，且連通上述容器和上述第2模 組，而將上述高溫之基板搬入至上述容器內，使上述基板位於接近於上述冷卻構件之冷卻位置，以上述容器內之壓力成為上述冷卻構件表面和上述基板背面之間的區域滿足分子流條件之第3壓力之方式，對上述容器內進行排氣，將淨化氣體導入至上述容器內而使上述容器內之壓力上升至第1壓力，在其過程中，藉由來自上述冷卻構件之傳熱，使上述基板冷卻。
若藉由本發明時，將高溫之基板搬入至第2壓力之容器內之後，使基板位於接近於冷卻構件之冷卻位置，在其狀態下，對容器內進行排氣，使容器內之壓力成為冷卻構件表面和基板背面之間的區域滿足分子流條件之第3壓力，依此基板成為隔熱狀態，故利用傳熱進行的晶圓冷卻幾乎不進行，而在基板內進行熱交換，再者，基板接近於取得均熱性之冷卻構件，促進溫度之均勻化。因此，可以在短時間內充分使基板之翹曲回復。而且，如此一來，由於在基板被均熱化而翹曲充分地被回復之狀態下，將淨化氣體導入至容器內而使壓力上升，故可以高效率冷卻基板，且可縮短冷卻時間。
1~4‧‧‧真空處理單元
5‧‧‧搬運室
6‧‧‧裝載鎖定裝置
8‧‧‧搬入搬出口
12、16‧‧‧搬運裝置
20‧‧‧控制部
31‧‧‧容器
32‧‧‧冷卻板(冷卻構件)
36‧‧‧排氣口
37‧‧‧淨化氣體導入口
44‧‧‧真空泵
48‧‧‧淨化氣體源
49‧‧‧壓力調整機構
50‧‧‧晶圓升降銷
54‧‧‧晶圓支撐銷
55‧‧‧冷卻媒體流路
100‧‧‧基板處理系統
W‧‧‧半導體晶圓
圖1為概略性表示具備與本發明之一實施型態有關之 適用基板冷卻方法之裝載鎖定裝置之多腔室型之基板處理系統的水平剖面圖。
圖2為表示圖1之基板處理系統中之裝載鎖定裝置的垂直剖面圖。
圖3為表示圖1之基板處理系統中之裝載鎖定裝置的水平剖面圖。
圖4為表示分子流區域和連續流區域中之壓力P和熱傳導率k之關係的圖示。
圖5為用以說明裝載鎖定裝置中之冷卻程序之具體例的流程圖。
圖6為表示圖5之冷卻程序之時之容器內之壓力變化的圖示。
圖7為表示藉由以往例之冷卻程序冷卻晶圓之時之晶圓之中心和邊緣之移位的圖示。
圖8為表示藉由本發明之實施型態之冷卻程序冷卻晶圓之時之晶圓之中心和邊緣之移位的圖示。
以下參照附件圖面針對本發明之實施型態予以具體性說明。
[基板處理系統]
圖1為概略性表示具備與本發明之一實施型態有關之適用基板冷卻方法之裝載鎖定裝置之多腔室型之基板處理 系統的水平剖面圖。
基板處理系統100係對基板進行如藉由CVD法所致之成膜處理般之在高溫下的處理。尤其，以200℃以上之基板處理為佳。被處理基板並不特別限定，但是在以下之說明中，以使用半導體晶圓(晶圓)作為基板之情況為例進行說明。
如圖1所示般，基板處理系統100具備對晶圓W進行如上述般之高溫處理的4個處理單元1、2、3、4，該些處理單元1~4分別對應於與構成六角形之搬運室5之4個邊對應的壁部而被設置。處理單元1、2、3、4其中係在於處理板上載置作為被處理基板之晶圓W之狀態下進行特定之高溫處理。再者，搬運室5之其他壁部連接有兩個裝載鎖定裝置6。另外，裝載鎖定裝置6即使為1個亦可，即使為3個以上亦可。
在兩個裝載鎖定裝置6之與搬運室5相反側連接有搬入搬出室8，在搬入搬出室8之與裝載鎖定裝置6相反側設置有安裝能夠收容作為被處理基板之晶圓W的3個載體C的埠口9、10、11。在搬入搬出室8之上部，設置有用以形成清淨空氣之下向流之過濾器(無圖示)。
處理單元1~4係如同圖所示般，經閘閥G而被連接於與搬運室5之各壁部對應之壁部，該些藉由開放所對應之閘閥G而與搬運室5連通，藉由關閉所對應之閘閥G而從搬運室5被遮斷。再者，兩個裝載鎖定裝置6係經第1閘閥G1而被連接於搬運室5之殘留的壁部各者， 再者，經第2閘閥G2而被連接於搬入搬出室8。
在搬運室5內，設置有對處理單元1~4、裝載鎖定裝置6，執行晶圓W之搬入搬出的搬運裝置12。該搬運裝置12具有被配設在搬運室5之略中心的基座13，和在基座13安裝有基端部的兩個多關節臂14。晶圓W係在被設置於多關節臂14之前端的手部14a支撐之狀態下被搬運。該搬運室5內藉由真空泵(無圖示)被排氣而被保持於特定之真空度。
在搬入搬出室8之作為晶圓收納容器的埠口9、10、11分別設置有無圖示之遮門，該些埠口9、10、11收容晶圓W，再者，空的前開式晶圓盒F被直接安裝於平台S，係被安裝之時，防止遮門脫離而外氣侵入且與搬入搬出室8連通。再者，在搬入搬出室8之側面，設置有對準腔室15，在此進行晶圓W之對準。
在搬入搬出室8內，設置有對前開式晶圓盒F執行晶圓W之搬入搬出及對裝載鎖定裝置6執行晶圓W之搬入搬出的搬運裝置16。該搬運裝置16具有兩個多關節臂，該些兩個多關節臂17可沿著前開式晶圓盒F之配列方向而在軌道18上行走，在其前端之手部17a上支撐晶圓W之狀態下進行晶圓W之搬運。
該基板處理系統100中之各構成部，例如處理單元1~4、搬運室5、裝載鎖定裝置6中之氣體供給系統或排氣系統、搬運裝置12、16、閘閥等係藉由具備有微處理器(電腦)之控制部20而被控制。控制部20具備有 記憶著屬於真空處理系統之製程順序及控制參數之製程配方的記憶部，或輸入手段及顯示器等，依照所選擇之製程配方，控制真空處理系統。
[裝載鎖定裝置]
接著，針對裝載鎖定裝置6予以詳細說明。
圖2為表示裝載鎖定裝置之垂直剖面圖，圖3為其水平剖面圖。如該些圖所示般，裝載鎖定裝置6具有容器31。該容器31具有上部開口之容器本體31a，和封閉容器本體31a之上部開口的蓋體31b。在容器31內之底部，設置有冷卻板(冷卻構件)32，其係在晶圓W接近之狀態下被配置而冷卻晶圓W。容器31及冷卻板32係由例如鋁或鋁合金所構成。
在容器31之一方之側壁設置有可與被保持為真空之搬運室5連通之開口34，在與該對向之側壁，設置有可與被保持在最高壓之第1壓力(大氣壓)之搬入搬出室8連通的開口35。而且，開口34係能夠藉由上述第1閘閥G1而進行開關，開口35係能夠藉由上述第2閘閥G2而進行開關。
在容器31之底部設置有用以使容器31內真空排氣之排氣口36，和用以導入淨化氣體(例如，N2氣體)之淨化氣體導入口37。在排氣口36連接有排氣管41，在該排氣管41設置有開關閥42、排氣速度調整閥43及真空泵44。再者，在淨化氣體導入口37連接有淨化氣 體供給配管45。該淨化氣體供給配管45係從淨化氣體源48延伸，在途中設置有開關閥46及流量調節閥47。
而且，在與真空側之搬運室5之間，進行晶圓W之搬運之情況下，以關閉開關閥46，打開開關閥42之狀態，調節排氣速度調整閥43而以特定速度藉由真空泵44經排氣管41對容器31內進行排氣，並且將容器31內之壓力設為與搬運室5內對應之壓力的第2壓力，在其狀態下打開第1閘閥G1，連通容器31和搬運室5之間。再者，在與大氣側之搬入搬出室8之間，進行晶圓W之搬運之情況下，以關閉開關閥42，打開開關閥46之狀態，調節流量調節閥47而將N2氣體等之淨化氣體從淨化氣體源48以特定流量經淨化氣體供給配管45導入至容器31內，而使其中之壓力成為大氣壓附近之第1壓力，在其狀態下打開第2閘閥G2使容器31和搬入搬出室8之間連通。再者，如後述般，容器31內係以矯正晶圓W之翹曲為目的，能夠設成較第2壓力更低的第3壓力。
容器31內之壓力係藉由壓力調整機構49在大氣壓與特定之真空氛圍之間被調整。該壓力調整機構49係根據藉由壓力計59所測量出的容器31內之壓力，控制開關閥42、排氣速度調整閥43、流量調節閥47及開關閥46，依此調整容器31內之壓力。壓力調整機構49係藉由上述控制部20而被控制。
在冷卻板32上，以能夠對冷卻板32之表面(上面)突出沉沒之方式，設置晶圓搬運用之3根(在圖2 中，僅圖式兩根)之晶圓升降銷50，該些晶圓升降銷50係被固定於支撐板51。而且，晶圓升降銷50係藉由馬達或氣缸等之驅動機構53，使桿件52升降，依此經由支撐板51而升降，可以取得從冷卻板32之表面(上面)突出的進行晶圓W之收授的上升位置，和沉入冷卻板32內之下降位置。晶圓升降銷50位於上升位置之狀態下，在搬運裝置12中之多關節臂14之手部14a，或在搬運裝置16中之多關節臂17之手部17a被插入至容器31，在與該些中之任一手部之間收授晶圓W。在冷卻板32之上面安裝有3個(在圖2中，僅圖示2個)之晶圓支撐銷54，藉由使載置晶圓W之晶圓升降銷50下降至下降位置，晶圓W被載置於晶圓支撐銷54，晶圓W成為位於接近於冷卻板32之冷卻位置。如此一來，藉由晶圓W不直接接觸於冷卻板32之上面，可以降低微粒朝晶圓W背面附著之情形。此時從冷卻板32至晶圓背面之距離以0.2~1mm為佳，例如設為0.3mm。
在冷卻板32內，形成有冷卻媒體流路55，在該冷卻媒體流路55連接有冷卻媒體導入管路56及冷卻媒體排出管路57，從無圖式之冷卻媒體供給部使冷卻水等之冷卻媒體流通，而能夠冷卻接近於冷卻板32之晶圓W。冷卻板32係藉由冷卻媒體而被調溫至例如25℃。
[基板處理系統中之處理動作]
接著，針對如上所構成之基板處理系統中之處理動作 予以說明。
首先，藉由搬運裝置16從連接於搬入搬出室8之前開式晶圓盒F取出晶圓W，搬入至任一的裝載鎖定裝置6之容器31(參照圖2)。此時，淨化氣體被導入至裝載鎖定裝置6之容器31內而其中被設為第1壓力(大氣壓)，之後，開啟第2閘閥G2，而藉由搬運裝置16搬入晶圓W。
之後，對容器31內進行真空排氣，於容器31內之壓力成為與搬運室5對應之第2壓力之時，開啟第1閘閥G1而藉由搬運裝置12之手部14a從容器31內搬出晶圓W。而且，打開處理單元1~4中，任一的閘閥G，將手部14a上之晶圓W搬入至其處理單元，且在其處理單元內對晶圓W進行CVD成膜等之在高溫下的真空處理。
於在處理單元內之真空處理結束後，對任一的裝載鎖定裝置6之容器31內進行真空排氣使成為與搬運室5對應之第2壓力，且打開其裝載鎖定裝置6之第1閘閥G1而將處理後之晶圓W搬入至其裝載鎖定裝置6之容器31內。
於將晶圓W搬入至裝載鎖定裝置6之容器31內之時，由於晶圓W成為高溫，故使晶圓升降銷50上升而位於上升位置，且將搬運裝置12之一方之多關節臂14之手部14a上之晶圓W收授於升降銷50上，之後，使升降銷50下降至下降位置，而使晶圓W位於冷卻板32上之晶圓支撐銷54上之冷卻位置。在容器31內中之晶圓W 之冷卻係將淨化氣體導入至容器31內而使壓力上升至作為朝向搬入搬出室8之搬運壓力的第1壓力(大氣壓)，在其過程中，藉由使冷卻板32之冷熱經由淨化氣體而傳熱至晶圓W來進行。
此時，從處理單元1~4被搬出之晶圓W由於從高溫狀態急速被冷卻，有因表背之熱膨脹差而產生翹曲之情形。如此這般，產生翹曲之狀態的晶圓W需要在裝載鎖定裝置6內使翹曲回復。
因此，在以往，採用將晶圓W搬運至容器31且於使升降銷50下降之前，使裝載鎖定裝置6之容器31成為封閉狀態，在插銷上以特定時間保持晶圓W，依此使晶圓之翹曲回復之手法。但是，在如此之手法中，難以在要求的時間內充分地使晶圓W之翹曲回復。再者，當欲充分地使晶圓W之翹曲回復時，裝載鎖定裝置6中之晶圓W之處理時間則變長。
於是，在本實施型態中，在使裝載鎖定裝置6之容器31內之壓力成為與搬運室同等之第2壓力的狀態下，將晶圓W搬入至容器31內，且使晶圓W位於接近於冷卻板32之冷卻位置之時，以容器31內之壓力成為冷卻板32和晶圓背面之間的區域滿足分子流條件之第3壓力之方式，進行容器31內之排氣(抽真空)，在以特定時間保持在其壓力之後，將淨化氣體導入至容器31內而進行晶圓W之冷卻。
在此，分子流係指在稀薄氣體之流動中，分 子之平均自由行程λ較流動之代表長度L小的流動。即是，將克努森數Kn(Knudsen number)設為Kn=λ/L之情況下，成為Kn>1之流動。在本實施型態之情況下，L係冷卻位置中之從冷卻板32表面至晶圓背面的距離，例如為0.3mm。
在分子流區域中，氣體分子彼此之衝突極少，氣體分子幾乎直接在冷卻板32之表面和晶圓背面之間移動。因此，藉由氣體所致之傳熱量與氣體分子之數量，即是壓力成比例。在分子流區域中，由於傳達熱能量之氣體分子之數量極少，故熱傳導極小。因此，藉由設成冷卻板32之表面和晶圓背面之間滿足分子流條件，可以使該些之間幾乎成為隔熱狀態。
如此一來，藉由將容器31內之壓力保持在冷卻板32之表面和晶圓背面之間的區域滿足分子流條件之第3壓力，依此由於晶圓W成為隔熱狀態，故利用傳熱進行的晶圓冷卻幾乎不進行，而在晶圓W內進行熱交換，再者，晶圓W也與接近於取得均熱性之冷卻板一事相輔，促進溫度之均勻化。因此，可以在短時間內充分地使基板W之翹曲回復。另外，由於晶圓W和冷卻板32接近，故也多少進行藉由輻射所致之冷卻。而且，如此一來，由於在晶圓W被均熱化而充分地使翹曲回復之狀態下，將淨化氣體導入至容器31內而使壓力上升，故可以高效率冷卻晶圓W，可縮短冷卻時間。由更提高隔熱效果之點來看，第3壓力係以10Pa以下為佳。
另外，在成為Kn<1之連續流(黏性流)區域中，當壓力變化時雖然傳達熱能量之氣體分子之數量變化，但是由於平均自由工程也變化，故藉由氣體所致的傳熱量不依存於壓力，冷卻板32之表面和晶圓背面之間成為一定的熱傳導率，難以產生如分子流條件般之隔熱效果。
圖4表示分子流區域和連續流區域中之壓力P和熱傳導率k之關係。將壓力Pth視為臨界值，壓力比此高的區域成為連續流區域，熱傳導率k成為k=kg之一定值，相對於此，在壓力較Pth低的分子流區域中，熱傳導率k與壓力P成比例，成為k=kg×(P/Pth)。
上述Pth在使用N2氣體當作淨化氣體之情況下，可以以下述的(1)式表示。
Figure 105133581-A0202-12-0016-1
在此，kB：波茲曼常數(Boltzmann's constant)、σ：N2分子之直徑、πσ2：衝突剖面積。從(1)式，在將晶圓溫度T設為500℃(773K)之情況下，若冷卻板32之上面和晶圓背面之間的距離L為0.1755mm時，Pth成為100Pa，若為1.755mm時，成為10Pa，若為17.55mm時，則成為1Pa。在所例示之L=0.3mm之情況下，Pth成為58.5Pa。
以往，在CVD成膜之情況下，搬運室之壓力為20~200Pa程度，以100~200Pa程度為佳，在將晶圓搬 入裝載鎖定裝置之時，將裝載鎖定裝置之容器內之壓力設定成其壓力。但是，在該範圍之壓力中，冷卻板32之表面和晶圓背面之間的區域成為連續流條件之情形多，在此情況下，無法如本實施型態般確保隔熱狀態。再者，由於在使晶圓W上升之狀態下進行保持，故難以取得均熱。因此，如上述般，在以往，難以在短時間使翹曲回復，不得不在未充分地使晶圓之翹曲回復之狀態下，導入淨化氣體。再者，已知當晶圓之中心和邊緣之移位之差超過0.7mm，於急速導入淨化氣體之時，有使得晶圓之翹曲進行之虞，因此，在以往，也需要在淨化氣體導入之初期階段，設置緩慢淨化，難以提高冷卻效率。
對此，在本實施型態中，由於於使晶圓W接近於冷卻板32之後，藉由將容器31內之壓力保持在冷卻板32之表面和晶圓背面之間的區域滿足分子流條件之第3壓力，可以充分地使晶圓之翹曲回復，將邊緣和中心之移位的差幾乎確實地設成0.7mm，故於導入淨化氣體之時，即使從一開始以大流量導入淨化氣體，晶圓也不會再次翹曲，可以非常地提高冷卻效率。再者，由於晶圓之邊緣和中心之移位之差(翹曲)少，故冷卻板32和晶圓背面之距離在晶圓之面內成為均勻。依此，由於在晶圓背面之全面受到來自冷卻板32之冷熱，故即使該點也可以提高冷卻效率。
[裝載鎖定裝置中之冷卻程序之具體例]
接著，針對裝載鎖定裝置中之冷卻程序之具體例進行說明。圖5為用以說明該程序之流程圖，圖6為表示此時之容器內之壓力變化的圖示。
一開始，在將容器31內之壓力調整至與搬運室5相同之第2壓力(20~200Pa，以100~200Pa為佳)之狀態下，開啟閘閥G1，使晶圓升降銷50上升而位於上升位置，藉由搬運裝置12(多關節臂14之手部14a)將在任一的處理單元進行高溫之成膜處理之後的晶圓W搬入容器31內，收授於晶圓升降銷50上(步驟1)。此時之晶圓W之溫度以200℃以上為佳。
接著，關閉閘閥G1，使晶圓升降銷50下降至下降位置，且將晶圓W載置於冷卻板32上面之晶圓支撐銷54上，使晶圓W位於接近於冷卻板32之冷卻位置(步驟2)。此時從冷卻板32至晶圓背面之距離以0.2~1mm為佳，例如設為0.3mm。
接著，以容器31內之壓力成為冷卻板32表面和晶圓背面之間的區域滿足分子流條件之第3壓力之方式，藉由真空泵44對容器31內進行排氣(抽真空)(步驟3)。此時，使真空泵44成為切斷狀態，在冷卻板32和晶圓背面之間的距離L為0.3mm時，將容器31內排氣成58.5Pa以下。依此，由於晶圓W成為隔熱狀態，故晶圓W之冷卻幾乎不進行，在晶圓W內進行熱交換，同時晶圓W接近於均熱狀態之冷卻板32，依此促進晶圓W溫度之均勻化。因此，如上述般，晶圓W之翹曲被回復。此 時之保持時間以5~60sec為佳。再者，由更提高隔熱效果之點來看，第3壓力係以10Pa以下為佳。
另外，步驟3之抽真空若在晶圓W被載置在晶圓支撐銷54上之狀態下，以特定之壓力保持特定時間即可，即使在於位於上升位置之晶圓升降銷50上存在晶圓W之狀態，或在藉由晶圓升降銷50使晶圓W下降之途中開始進行抽真空亦可。
於抽真空結束後，將淨化氣體(例如N2氣體)導入至容器31內，使容器31內之壓力上升至作為朝搬入搬出室8之搬運壓力的第1壓力(大氣壓)，在其過程中，藉由來自冷卻板32之傳熱，進行晶圓W之冷卻(步驟4)。
在藉由裝載鎖定裝置6，晶圓W被冷卻至特定溫度而完成冷卻之時點，打開閘閥G2，藉由晶圓升降銷50，使晶圓W上升，藉由搬運裝置16中之多關節臂17之手部17a從容器31朝搬入搬出室8搬出(步驟5)。而且，將手部17a上之晶圓W搬運至任一的前開式晶圓盒F。
另外，在以往，相對於複數之裝載鎖定裝置，能夠以一個真空泵對應，但是在本實施型態中，由於於處理後之晶圓返回之時，需要進行抽真空，故有以當在一個裝載鎖定裝置進行處理前之晶圓之抽真空之時，能夠在其他的裝載鎖定裝置中進行處理後之晶圓之抽真空之方式，設置複數之真空泵之必要。
[實驗例]
接著，針對實驗藉由裝載鎖定裝置在各種程序進行晶圓之冷卻之時的晶圓之翹曲之回復狀態之結果進行說明。
在此，晶圓之翹曲為凸狀，表示在保持晶圓之外周部之狀態中之中心和邊緣之移位的歷時變化。由於當晶圓之中心和邊緣之移位差減少時翹曲量減少，故於中心或邊緣之一方以陡峭傾斜收斂至另一方之時，判斷成翹曲回復良好。
圖7(a)~(c)表示以往例，圖8(a)、(b)表示本實施型態之例。
圖7(a)係不進行翹曲回復處理之情形，係將晶圓搬入至裝載鎖定裝置之容器內，使晶圓升降銷下降而使晶圓接近於冷卻板之後，進行10sec緩慢淨化，19sec主淨化者，可知晶圓之中心和邊緣之移位差大，翹曲未回復。
對此，圖7(b)係作為晶圓之翹曲對策，在將晶圓載置於位於上升位置之晶圓升降銷上之狀態下保持10sec之後，使晶圓升降銷下降而使晶圓接近於冷卻板，進行10sec緩慢淨化，19sec主淨化者，晶圓之翹曲量與圖7(a)相同程度，翹曲回復效果幾乎看不見。
圖7(c)係作為晶圓翹曲對策，在將晶圓載置於位於上升位置之晶圓升降銷上之狀態下進行抽真空，於保持60sec後，使晶圓升降銷下降而使晶圓接近於冷卻 板，進行10sec緩慢淨化者，19sec主淨化者。在此情況下，晶圓之翹曲雖然回復某程度，但是收斂之傾斜小，冷卻用之時間極長，並無進行有效率的冷卻。
對此，圖8(a)、(b)係於使晶圓接近於冷卻板之後，分別進行25sec、10sec保持在滿足分子流條件之壓力的處理之後，進行19sec主淨化一者，可知任一者皆以陡峭傾斜，使中心收斂至邊緣，任一者皆以短時間回復晶圓之翹曲。
[其他之適用]
並且，本發明並未限定於上述實施型態，而可做各種變形。例如，在上述實施型態中，雖然針對將本發明適用於真空處理單元設為4個，裝載鎖定裝置設為2個的多腔室型之真空處理系統之例而進行說明，但是本發明若為在裝載鎖定裝置冷卻高溫之基板，且搬出至其他模組者，則不限定於如此之裝置，例如即使係真空處理單元為1個且裝載鎖定裝置為1個的系統亦可適用。又，即使針對被處理基板，也不限定於半導體晶圓，當然可以將FPD用玻璃基板等之其他基板設為對象。

Claims (13)

  1. 一種裝載鎖定裝置中之基板冷卻方法，其係使用裝載鎖定裝置，且該裝載鎖定裝置具備：收容基板之容器、被配置在上述容器內，且在使基板接近之狀態下冷卻基板的冷卻構件、對上述容器內進行排氣的排氣機構，和將淨化氣體導入至上述容器內的淨化氣體導入機構，在被保持在大氣壓附近之第1壓力的第1模組和被保持在真空狀態之第2壓力的第2模組之間搬運基板之時，在上述第1壓力及上述第2壓力之間進行壓力控制；並且將從上述第2模組搬運來的高溫之基板搬運至上述第1模組之時，冷卻上述基板，該基板冷卻方法之特徵在於具有：將上述容器內保持在上述第2壓力，且連通上述容器和上述第2模組，而將上述高溫之基板搬入至上述容器內之工程；使上述基板位於接近於上述冷卻構件之冷卻位置之工程；以上述容器內之壓力成為上述冷卻構件表面和上述基板背面之間的區域滿足分子流條件之第3壓力之方式，對上述容器內進行排氣而將上述容器內之壓力保持在上述第3壓力，使上述基板之溫度均勻化之工程；及將淨化氣體導入至上述容器內而使上述容器內之壓力上升至上述第1壓力，在其過程中，藉由來自上述冷卻構件之傳熱，冷卻上述基板之工程。
  2. 如請求項1所載之裝載鎖定裝置中之基板冷卻方 法，其中上述高溫之基板之溫度為200℃以上。
  3. 如請求項1或2所載之裝載鎖定裝置中之基板冷卻方法，其中在上述冷卻位置，上述冷卻構件之表面和上述基板之背面的距離為0.2~1mm之範圍。
  4. 如請求項1或2所載之裝載鎖定裝置中之基板冷卻方法，其中上述第3壓力之保持時間為5~60sec。
  5. 如請求項1或2所載之裝載鎖定裝置中之基板冷卻方法，其中上述第2壓力為20~200Pa的範圍。
  6. 如請求項1或2所載之裝載鎖定裝置中之基板冷卻方法，其中上述冷卻構件藉由使冷卻媒體流通於其中，被調溫成特定溫度。
  7. 一種基板搬運方法，其係使用裝載鎖定裝置，且該裝載鎖定裝置具備：收容基板之容器、被配置在上述容器內，且使基板接近之狀態下冷卻基板的冷卻構件、對上述容器內進行排氣的排氣機構，和將淨化氣體導入至上述容器內的淨化氣體導入機構，在被保持在大氣壓附近之第1壓力的第1模組和被保持在真空狀態之第2壓力的第2模組之間搬運基板之時，在上述第1壓力及上述第2壓力之間進行壓力控制；而將高溫之基板從上述第2模組搬運至 上述第1模組，該基板搬運方法之特徵在於具有：將上述容器內保持在上述第2壓力，且連通上述容器和上述第2模組，而將上述高溫之基板搬入至上述容器內之工程；使上述基板位於接近於上述冷卻構件之冷卻位置的工程；以上述容器內之壓力成為上述冷卻構件表面和上述基板背面之間的區域滿足分子流條件之第3壓力之方式，對上述容器內進行排氣而將上述容器內之壓力保持在上述第3壓力，使上述基板之溫度均勻化之工程；及將淨化氣體導入至上述容器內而使上述容器內之壓力上升至上述第1壓力，在其過程中，藉由來自上述冷卻構件之傳熱，冷卻上述基板的工程；及在上述基板被冷卻至特定溫度之時點，將上述基板搬出至上述第2模組的工程。
  8. 如請求項7所載之基板搬運方法，其中上述高溫之基板之溫度為200℃以上。
  9. 如請求項7或8所載之基板搬運方法，其中在上述冷卻位置，上述冷卻構件之表面和上述基板之背面的距離為0.2~1mm之範圍。
  10. 如請求項7或8所載之基板搬運方法，其中上述第3壓力之保持時間為5~60sec。
  11. 如請求項7或8所載之基板搬運方法，其中上述第2壓力為20~200Pa的範圍。
  12. 如請求項7或8所載之基板搬運方法，其中上述冷卻構件藉由使冷卻媒體流通於其中，被調溫成特定溫度。
  13. 一種裝載鎖定裝置，其係在被保持在大氣壓附近之第1壓力的第1模組和被保持在真空狀態之第2壓力的第2模組之間搬運基板之時，在上述第1壓力及上述第2壓力之間進行壓力控制，該裝載鎖定裝置之特徵在於具有：容器，其係收容基板；冷卻構件，其係被配置在上述容器內，在使基板接近之狀態下冷卻基板；排氣機構，其係對上述容器內進行排氣；淨化氣體導入機構，其係將淨化氣體導入至上述容器內；連通手段，其係使上述容器與上述第1模組及上述第2模組中之任一者連通；及控制機構，其係控制上述裝載鎖定裝置之各構成部，上述控制機構係將從上述第2模組被搬運來的高溫之基板搬運至上述第1模組之時，將上述容器內保持在上述第2壓力，且連通上述容器和上述第2模組，而將上述高溫之基板搬入至上述容器內，使上述基板位於接近於上述冷卻構件之冷卻位置，以上述容器內之壓力成為上述冷卻構件表面和上述基 板背面之間的區域滿足分子流條件之第3壓力之方式，對上述容器內進行排氣而將上述容器內之壓力保持在上述第3壓力，使上述基板之溫度均勻化，將淨化氣體導入至上述容器內而使上述容器內之壓力上升至第1壓力，在其過程中，藉由來自上述冷卻構件之傳熱，使上述基板冷卻。
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