[发明专利]用于冷却基板的方法、系统和装置

说明书

本发明提供用于冷却基板的方法、系统和装置。提供了用于在将基板转移到处理室外部之前通过双向冷却处理来冷却处理室中的基板的技术和机构。将第一冷却气体从上部气体源，以向下的方向朝向基板的向上表面引入处理室。将装置放置于基板下方并接近基板。将第二冷却气体从装置，以向上的方向朝向基板的向下表面引入处理室。从装置的主体部分切出一个或更多个间隙，该间隙被构造为，在接近基板放置装置的主体部分期间装置在水平方向上被移动到基板下方的位置时，使装置能够避免与保持基板的支撑结构接触。

技术领域

本公开一般涉及半导体设备制造，更具体地涉及用于在半导体加工期间基板已经被加热到高温之后冷却该基板的技术和机构。

背景技术

在半导体加工中进行的许多处理需要半导体晶片或其他这种基板经历非常高的处理或加工温度。例如，在各种处理中加热到高温，以触发用于改善晶片的物理、光学、电气或化学特性的物理和/或化学反应，从而提高所产生的集成电路或半导体设备的性能或质量。

在图案化、等离子蚀刻、涂覆、清洗、离子注入等处理之后，可能需要高温后处理。在典型的处理过程中，通过机器人晶片处理机将晶片从室温存储设备转移到处理室或反应室中，在处理室或反应室中，对晶片进行高温处理或加工，然后通过晶片处理机将晶片从高温室转移到用于冷却晶片的室中，或者返回到相同存储设备或用于处理后晶片的单独存储设备。

在将晶片加热到高温之后，晶片在经历下一个步骤之前通常需要冷却。例如，在喷墨自适应平坦化(IAP)处理之后用于稳定基板的后处理期间，半导体晶片通常被加热到约250℃与约460℃之间的温度。作为另一示例，在快速热处理(RTP)期间，通过在一时间段内对半导体晶片应用加热处理，通常将半导体晶片短暂地加热到约400℃与约1200℃之间的温度。

通常存在机器人晶片处理机能够处理的最大晶片温度。此外，可以将晶片运送到处理室外部以进入富氧环境中而不经历大量表面氧化的最大晶片温度可能只有约230℃。

在这种情况下，例如使用自然被动辐射和/或对流处理进行冷却通常是不实际的。例如，即使在将晶片从烘烤板上移开的情况下，已经发现，使用被动冷却，在处理室中从大约460℃的温度冷却到大约230℃的温度(在该温度下，可以将晶片转移到处理室外部以进入富氧环境中而不经历大量表面氧化)的初始冷却平均需要10秒以上。

从处理时间的角度来看，这非常昂贵。集成电路或半导体设备的制造商需要使处理时间最小化，以便使产量最大化。如果没有有效的冷却处理，各晶片的总周期时间可能会变得过高，从而增加各晶片的成本。

因此，需要用于冷却晶片的改进的技术和机构。

发明内容

本公开的各种实施例涉及一种可以在处理室中进行的冷却处理，该冷却处理通过在将基板转移到处理室外部之前，将冷却气体引向基板的上表面和下表面来冷却基板。