(57)【要約】【課題】サファイア基板等を加熱することが必要な工程に用いる半導体製造装置おけるサファイア基板等の反りを抑制する手段を提供する。【解決手段】半導体製造装置が、サファイア基板を加熱するホットプレートと、ホットプレートと所定の間隔を隔てて設置された支持板と、サファイア基板をホットプレートと支持板との間にそれぞれ所定の間隔を隔てて支持すると共にホットプレートとサファイア基板の裏面とが対向するように支持する支持部とを備えた支持台と、この支持台を昇降させる昇降装置と、ホットプレートとサファイア基板との間の空間およびサファイア基板と支持板との間の空間を外部から遮蔽する遮蔽カバーとを備える。【選択図】        図１
2006303125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サファイア基板を加熱するホットプレートと、
前記ホットプレートと所定の間隔を隔てて設置された支持板と、前記サファイア基板を、前記ホットプレートと前記支持板との間にそれぞれ所定の間隔を隔てて支持すると共に、前記ホットプレートと前記サファイア基板の裏面とが対向するように支持する支持部とを備えた支持台と、
該支持台を昇降させる昇降装置と、
前記ホットプレートと前記サファイア基板との間の空間、および前記サファイア基板と前記支持板との間の空間を外部から遮蔽する遮蔽カバーとを備えたことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記遮蔽カバーの内面を、鏡面にしたことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記サファイア基板と前記ホットプレートとの前記所定の間隔を１ｍｍ以上、５ｍｍ以下としたことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項４】
サファイア基板を加熱するホットプレートと、
前記ホットプレートと所定の間隔を隔てて設置された支持板と、前記サファイア基板を、前記ホットプレートと前記支持板との間にそれぞれ所定の間隔を隔てて支持すると共に、前記ホットプレートと前記サファイア基板の裏面とが対向するように支持する支持部とを備えた支持台と、
該支持台を昇降させる昇降装置と、
前記支持板上に、前記サファイア基板と所定の間隔を隔てると共に、前記サファイア基板のおもて面と対向するように設置された予熱プレートとを備えたことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記予熱プレートの設定温度が、前記ホットプレートの設定温度と同程度であることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項６】
サファイア基板を加熱するホットプレートと、該ホットプレートの近傍に設置された前記サファイア基板を予熱する予熱プレートと、前記予熱プレート上の予熱されたサファイア基板を、前記ホットプレート上へ移載する搬送機構とを備えたことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記予熱プレートの設定温度が、前記ホットプレートの設定温度を超える温度であることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記ホットプレートの設定温度を超える温度は、前記設定温度よりも８０℃以上高温であることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項９】
サファイア基板を加熱し、該サファイア基板の工程作業の作業台として用いるホットプレートを備えた半導体製造装置において、
該ホットプレート上に載置されたサファイア基板を、工程作業前に、工程作業時の前記ホットプレートの設定温度を超えるの温度で加熱することを特徴とする半導体製造装置。
【請求項１０】
請求項９において、
前記ホットプレートを、ランプを用いて加熱することを特徴とする半導体製造装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項９または請求項１０において、
前記ホットプレートの設定温度が、３００℃以上であることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項１２】
サファイア基板を加熱するホットプレートと、支持板と支持部とを備え、前記ホットプレートと所定の間隔を隔てて設置された支持台と、該支持台を昇降させる昇降装置とを準備する工程と、
前記支持部を介して、前記サファイア基板を前記ホットプレートと前記支持板との間にそれぞれ所定の間隔を隔てて設置すると共に、前記ホットプレートと前記サファイア基板の裏面とが対向するように設置する工程と、
前記ホットプレートと前記サファイア基板との間の空間、および前記サファイア基板と前記支持板との間の空間を外部から遮蔽する工程と、
外部から遮蔽した後、前記ホットプレートを昇温することで、前記サファイア基板を昇温する工程と、
前記昇降装置により前記支持台を上昇させることで、昇温された前記サファイア基板の裏面を前記ホットプレートに当接させる工程と、
前記ホットプレートに当接された前記サファイア基板に対して、工程作業を行う工程とを備えることを特徴とする半導体製造装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記ホットプレートと前記サファイア基板との間の空間、および前記サファイア基板と前記支持板との間の空間を外部から遮蔽する工程は、内面が鏡面である遮蔽カバーを設置することで行うことを特徴とする半導体製造装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項１２または請求項１３において、
前記サファイア基板と前記ホットプレートとの前記所定の間隔を１ｍｍ以上、５ｍｍ以下としたことを特徴とする半導体製造装置の製造方法。
【請求項１５】
サファイア基板を加熱するホットプレートと、支持板と支持部とを備え、前記ホットプレートと所定の間隔を隔てて設置された支持台と、該支持台上に前記ホットプレートと所定の間隔を隔てて設置された予熱プレートと、前記支持台を昇降させる昇降装置とを準備する工程と、
前記支持部を介して、前記サファイア基板を前記ホットプレートと前記予熱プレートとの間にそれぞれ所定の間隔を隔てて設置すると共に、前記ホットプレートと前記サファイア基板の裏面および前記予熱プレートと前記サファイア基板のおもて面とがそれぞれ対向するように設置する工程と、
前記ホットプレート、および前記予熱プレートを昇温することで、前記サファイア基板を昇温する工程と、
前記昇降装置により前記支持台を上昇させることで、昇温された前記サファイア基板の裏面を前記ホットプレートに当接させる工程と、
前記ホットプレートに当接された前記サファイア基板に対して、工程作業を行う工程とを備えることを特徴とする半導体製造装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項１５において、
前記サファイア基板を昇温する工程は、前記予熱プレートの設定温度を前記ホットプレートの設定温度と同程度にして行うことを特徴とする半導体製造装置の製造方法。
【請求項１７】
サファイア基板と、３００℃以上の温度に設定されたホットプレートと、前記ホットプレートの設定温度を超える温度に設定された予熱プレートとを準備する工程と、
前記サファイア基板を前記予熱プレートに載置することで、前記サファイア基板を昇温させる工程と、
昇温された前記サファイア基板を、前記予熱プレートから前記ホットプレートに移載することで、前記サファイア基板を降温させる工程と、
前記サファイア基板を降温させた後、前記サファイア基板に対して工程作業を行う工程とを備えることを特徴とする半導体製造装置の製造方法。
【請求項１８】
請求項１７において、
前記予熱プレートの設定温度は、前記ホットプレートの設定温度よりも８０℃以上高温であることを特徴とする半導体製造装置の製造方法。
【請求項１９】
サファイア基板と、前記サファイア基板が載置され、３００℃以上の設定温度で工程作業が行われるホットプレートとを準備する工程と、
前記設定温度を超える温度に前記ホットプレートを設定する工程と、
前記設定温度を超える温度に設定された前記ホットプレートに前記サファイア基板を載置する工程と、
前記設定温度に前記ホットプレートを降温することで、前記サファイア基板を降温させる工程と、
前記サファイア基板を降温させた後、前記サファイア基板に対して工程作業を行う工程とを備えることを特徴とする半導体製造装置の製造方法。
【請求項２０】
請求項１９において、
前記設定温度を超える温度に前記ホットプレートを設定する工程は、ランプ加熱により行うことを特徴とする半導体製造装置の製造方法。
【請求項２１】
請求項１９または請求項２０において、
前記設定温度を超える温度は、前記設定温度よりも８０℃以上高温であることを特徴とする半導体製造装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サファイア基板やそれを用いたサファイアウェハにより半導体装置を製造する工程で、サファイア基板を加熱する必要がある工程に用いる半導体製造装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
サファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板にシリコン（Ｓｉ）等をエピタキシャル成長させたサファイアウェハにより製造される半導体装置は、シリコン基板を用いたシリコンウェハで製造される半導体装置のトランジスタに比べ、寄生容量が低減される等の効果でトランジスタ特性を大幅に向上させることができる。
また、一般にサファイアウェハを用いた半導体装置の製造プロセスは、シリコンウェハを用いた半導体装置の製造プロセスをほぼ踏襲することができ、半導体製造装置を共有化してその製造プロセスを低コストで製作することができる。
【０００３】
このように、サファイアウェハの製造プロセスにシリコンウェハの製造プロセスを流用した場合は、サファイア基板がシリコン基板に比べて熱伝導性が低く、また可視光から赤外光に至る領域で光を吸収しないことによる熱吸収効率が低いことに起因する問題が生ずる。
熱吸収効率が低いことに関し、従来の半導体装置は、サファイアウェハの裏面に光吸収体または導電体を密着形成し、ランプ加熱法または高周波誘導加熱法によりサファイア基板を放射加熱または誘導加熱してサファイア基板を効率よく加熱している（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１０−７０３１３号公報（第４頁段落００１９−第５頁段落００３２、第３図、第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の技術においては、サファイアウェハの裏面からサファイア基板を加熱しているため、当該工程における雰囲気温度が低く、かつサファイア基板の加熱が必要な製造工程、例えば常圧のＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法による工程で用いる常圧ＣＶＤ装置では、サファイア基板の熱伝導性が低いことに起因してサファイア基板の表裏に温度差が生じ、ホットプレート上のサファイアウェハにその周縁部が持上がる椀型の反りが生じ、サファイアウェハを搬送する際等に負圧により吸引して保持することが困難になるという問題がある。
【０００５】
このような反りの原因を究明するために、発明者は以下のような確認試験を行った。
図８はサファイア基板の反りの様子を示す説明図である。
図８において、１は基板としてのサファイア基板であり、サファイア結晶で形成された円形の薄板である。
５１は加熱板であり、ヒータ５２により加熱され、その上面に載置されたサファイア基板１を加熱する機能を有する実験用の加熱板である。
【０００６】
５３は室温プレートであり、室内に設置され、その雰囲気温度、つまり室温と同等の温度を保つ機能を有している。
雰囲気温度を室温にして加熱板５１の温度をヒータ５２により加熱して３５０℃に設定し、その上に載置したサファイア基板１の反りの様子を観察した。
すなわち、加熱板５１の上面に平板状のサファイア基板１の裏面を載置する（図８（ａ））と、その直後から椀型に反り始め、１０秒程度経過すると中心部のみが加熱板５１の上面に接触した状態の椀型に反った状態になる（図８（ｂ））。これは、サファイア基板１の熱伝導性が低いために、サファイア基板１の厚さ方向に温度分布が生じ、加熱された裏面の温度が高く、雰囲気温度に曝されているおもて面の温度が低くなって、サファイア基板１の表裏に熱膨張差が生じ、伸びの少ないおもて面側に引張られてサファイア基板１の周縁部が持上がるからである。
【０００７】
その後、５分間以上放置しても反りは保たれたままであった（図８（ｃ））。これは接触しているサファイア基板１の裏面の中心部のみが加熱により熱膨張し、周縁部が冷却されても中心部の熱膨張により元の平板に戻ることができないためである。
このようにして加熱したサファイア基板１を椀型のままその裏面から室温プレート５３の上面に載置する（（図８（ｄ））と、載置した瞬間に反り方が逆になりサファイア基板１の中心部が盛り上がった釣鐘状の反りになる（（図８（ｅ））。これは、凸状態のサファイア基板１の裏面の中心部が室温プレート５３により急激に冷却され、サファイア基板１の周縁部の温度よりも低くなるために、裏面側の中心部が縮んで裏面側の伸びが減少し、これに引張られてサファイア基板１の中心部が持上がるからである。
【０００８】
その後、数分間放置すると、サファイア基板１の全体が冷却されて室温となり元の平板状に戻る。
次に、サファイア基板１の裏面から５ｍｍ離した位置に４００℃に設定した加熱板を設置して大気圧状態での非接触による加熱の影響を確認した。
図９は非接触で加熱したときのサファイア基板の温度変化を示すグラフである。
【０００９】
図９は、温度の測定をサファイア基板１のおもて面の中心と周縁部に埋め込んだ熱電対を用いて行い、時間経過に伴う中心の温度変化を実線で、周縁部の温度変化を破線で示し、比較のために同様に加熱したシリコン基板の中心の温度変化を一点鎖線で示したものである。
図９に示すように、サファイア基板１の温度上昇は、シリコン基板に比べて緩やかであるが、サファイア基板１のおもて面の温度が２００℃付近を超えたところから中心の温度上昇が速まり、３３０℃付近を超えたところで急激に立ち上がって３８０℃に達していることが判る。またサファイア基板１の周縁部の温度は３００℃付近で安定し、シリコン基板の中心の温度変化にサファイア基板１の中心のような温度変化は見られない。
【００１０】
このことは、非接触による加熱においても、一方の面のみから加熱すれば加熱板に近い側の面（上記では裏面）に加熱板からの空気を介した熱伝達により熱が伝わり、室温に曝されている反対側の面（おもて面）とに温度差が生じて図８（ｂ）に示したと同様にサファイア基板１に椀型の反りが発生し、中心部が加熱板に近づいて温度上昇が速まり、ついには中心部が加熱板に接触することを示しており、上記特許文献１の技術においても雰囲気温度が低い工程でサファイア基板やサファイアウェハを一方の面から接触または非接触の状態で加熱すると同様の反りが生ずることになる。
【００１１】
なお、上記の反りは表裏を逆にしても同様に生じ、サファイア基板に素子形成層を形成したサファイアウェハにおいても同様の反りが生ずる。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、サファイア基板等を加熱することが必要な工程に用いる半導体製造装置おけるサファイア基板等の反りを抑制する手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するために、半導体製造装置が、サファイア基板を加熱するホットプレートと、前記ホットプレートと所定の間隔を隔てて設置された支持板と、前記サファイア基板を、前記ホットプレートと前記支持板との間にそれぞれ所定の間隔を隔てて支持すると共に、前記ホットプレートと前記サファイア基板の裏面とが対向するように支持する支持部とを備えた支持台と、該支持台を昇降させる昇降装置と、前記ホットプレートと前記サファイア基板との間の空間、および前記サファイア基板と前記支持板との間の空間を外部から遮蔽する遮蔽カバーとを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
これにより、本発明は、遮蔽カバー内の空気を外部から遮蔽することができ、遮蔽カバー内の空気の対流による熱伝達によってサファイア基板等をほぼ均一に予熱することができ、サファイア基板等を加熱することが必要な工程におけるサファイア基板等の反りを抑制することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、図面を参照して本発明による半導体製造装置の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は実施例１の半導体製造装置の断面を示す説明図、図２は実施例１の半導体製造装置の上面を示す説明図である。
なお、図１は図２に示すＡ−Ａ断面線に沿った断面を示し、図２は図１に示すホットプレートとサファイア基板を取り除いた状態を示す上面図である。また上記図８と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００１６】
図１、図２において、２は半導体製造装置であり、比較的低い雰囲気温度で基板としてのサファイア基板１等を加熱しながら半導体装置を製造する工程で用いる製造装置であって、例えば常圧ＣＶＤ装置である。
３はホットプレートであり、電気ヒータ等によって加熱され、サファイア基板１と所定の間隔を隔てて対向し、サファイア基板１の上方に配置された円盤状部材であって、サファイア基板１を加熱すると共に、サファイア基板１を加熱しながら行われる当該工程の工程作業の作業台としても用いられる。本実施例ではサファイア基板１を負圧により吸引して保持するための吸引口４を有している。
【００１７】
５は昇降装置であり、円筒状の外側昇降軸５ａとその内側に摺動自在に配置された内側昇降軸５ｂとを独立に昇降させる機能を有している。
６は支持台であり、ホットプレート３と所定の間隔を隔てて対向して設置された円盤状の支持板６ａに３本の略Ｌ字状のアーム７を溶接等により接合して形成され、支持板６ａに接合等により取付けられた昇降装置５の内側昇降軸５ｂにより昇降する。
【００１８】
７ａはアーム７の先端に設けられた支持部であり、そこに載置される図２に二点差線で示すサファイア基板１の周縁部１ａ（図２に網目を付して示した部位）を支持して、ホットプレート３と支持板６ａとの間にそれぞれ所定の間隔を隔てて支持すると共に、ホットプレート３とサファイア基板１の裏面とが対向するように支持する。
なお、支持台６は、支持板６ａとアーム７とを一体にして形成するようにしてもよく、支持部７ａの数は４以上であってもよい。
【００１９】
また、支持部７ａにより支持するサファイア基板１の部位は、周縁部１ａに限らず、サファイア基板１を傾けずに支持することができる部位であれば足り、サファイア基板１の同一半径位置を支持していなくてもよい。
８は外側昇降軸５ａにより昇降する遮蔽カバーであり、ステンレス板、アルミニウム板、石英等で形成され、ホットプレート３の外径より小さく、支持台６の外径より大きい内径を有する側面８ａと、支持台６を挟んでホットプレート３と対向し、昇降装置５の外側昇降軸５ａに接合等により取付けられる底面８ｂとで構成され、ホットプレート３とサファイア基板１との間の空間、およびサファイア基板１と支持板６ａとの間の空間を外部から遮蔽する機能を有している。
【００２０】
上記の構成の作用について説明する。
上記の半導体製造装置２を用いてサファイア基板１の反りを抑制しながら半導体装置を製造する場合は、サファイア基板１を加熱するホットプレート３と、支持板６ａと支持部７ａとを備えホットプレート３と所定の間隔を隔てて設置された支持台６と、この支持台６を昇降させる昇降装置５とを準備しておき、サファイア基板１のおもて面を下にしてその周縁部１ａにより支持台６のアーム７の支持部７ａの先端に支持させて設置し、サファイア基板１の予熱のために、昇降装置５により内側昇降軸５ｂを上昇させ、４００℃の設定温度になっているホットプレート３の下面から５ｍｍ程度の間隔を隔てた位置にサファイア基板１の裏面を停止させる。
【００２１】
これにより、支持部７ａを介してサファイア基板１をホットプレート３と支持板６ａとの間にそれぞれ所定の間隔を隔てて設置されると共に、ホットプレート３とサファイア基板１の裏面とが対向するように設置される。
次いで、外側昇降軸５ａにより遮蔽カバー８を上昇させ、遮蔽カバー８の側面８ａの先端をホットプレート３の下面に当接させる。
【００２２】
これにより、ホットプレート３とサファイア基板１との間の空間、およびサファイア基板１と支持板６ａとの間の空間が外部から遮蔽され、外部から遮蔽した後にホットプレート３を昇温することでサファイア基板１の温度が上昇する。
すなわち、サファイア基板１の回りの空気が外部の空気から遮蔽されるので、ホットプレート３の昇温により熱せられた遮蔽カバー８内の空気が対流して支持台６のアーム７の間からサファイア基板１のおもて面に達し、熱伝達によりサファイア基板１のおもて面および裏面からサファイア基板１をほぼ均等に加熱してサファイア基板１の全体をほぼ均一な温度に昇温させてサファイア基板１を予熱する。
【００２３】
そして、サファイア基板１のおもて面の温度が３２０℃以上に予熱された時に内側昇降軸５ｂを上昇させることで、サファイア基板１の裏面をホットプレート３の下面に当接させ、図示しない真空ポンプ等から吸引口４に供給される負圧によりサファイア基板１をホットプレート３に吸引して保持させる。
サファイア基板１の保持後に、内側昇降軸５ｂ、外側昇降軸５ａを降下させて支持台６および遮蔽カバー８を保持されているサファイア基板１から退避させ、サファイア基板１に対する当該工程の所定の工程作業を開始する。
【００２４】
この場合に、サファイア基板１の予熱後の温度を３２０℃以上、つまりホットプレート３の設定温度との温度差を８０℃以下としたのは、作業台としてのホットプレート３へサファイア基板１が接触した時のおもて面と裏面との温度差が８０℃以内であれば、ホットプレート３への吸引に支障が生じないことを実験的に確認したからである。
また、上記では予熱時のホットプレート３の下面とサファイア基板１の裏面との間隔は５ｍｍ程度として説明したが、この間隔は１ｍｍ以上、５ｍｍ以下にするとよい。１ｍｍ未満であれば、上流の工程やサファイア基板１の製作時等に生じた許容範囲内の反りにより、ホットプレート３に近づき過ぎる部位が生じ、図９を用いて説明したと同様の現象が生じてサファイア基板１とホットプレート３が接触することがあり、間隔が５ｍｍを超えると遮蔽カバー８内で対流する空気による熱伝達の効率が低下し過ぎるからである。
【００２５】
更に、本実施例の半導体製造装置２は、遮蔽カバー８で覆わないとしたときのサファイア基板１回りの雰囲気温度よりホットプレート３の設定温度を３００℃以上高く設定する必要がある工程に適用することが望ましい。雰囲気温度とホットプレート３の設定温度との差が３００℃未満であれば、当該工程におけるサファイア基板１の吸引や工程作業に支障が生ずる程の反りが生じないからである。
【００２６】
なお、本実施例では、サファイア基板１を遮蔽カバー８で覆う場合に、その側面８ａの先端をホットプレート３の下面に当接させるとして説明したが、遮蔽カバー８の内部の空気の対流を阻害しない程度の隙間を設けるようにしてもよい。このようにすれば当接等によるホットプレート３や遮蔽カバー８の摩耗を防止して異物の発生を防止することができる。
【００２７】
また、遮蔽カバー８の側面８ａと底面８ｂの内面に鏡面加工を施して鏡面に仕上げるようにするとよい。このようにすれば鏡面によりホットプレート３から放射される熱線を反射してサファイア基板１を効率的に予熱することができる。
以上説明したように、本実施例では、昇降装置により昇降する支持台にサファイア基板を載置し、このサファイア基板に対向するホットプレートと遮蔽カバーによりサファイア基板の囲うようにしたことによって、遮蔽カバー内の空気を外部から遮蔽することができ、遮蔽カバー内の空気の対流による熱伝達によってサファイア基板をほぼ均一に予熱することができ、サファイア基板を加熱することが必要な工程におけるサファイア基板の反りを抑制して、当該工程の効率化を図ることができる。
【００２８】
また、遮蔽カバーの内面を鏡面としたことによって、ホットプレートから放射される熱線を反射してサファイア基板を効率的に予熱することができる。
【実施例２】
【００２９】
図３は実施例２の半導体製造装置の断面を示す説明図、図４は実施例２の半導体製造装置の上面を示す説明図である。
なお、図３は図４に示すＢ−Ｂ断面線に沿った断面を示し、図４は図２に示すホットプレートとサファイア基板を取り除いた状態を示す上面図である。また上記実施例１と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３０】
図３、図４において、１１は予熱プレートであり、電気ヒータ等によって加熱され、サファイア基板１のおもて面に対向してその下方に設置された円盤状部材であって、支持台６の上記実施例１と同様にホットプレート３に対向して設置された支持板６ａから突出する支持部７ａによりサファイア基板１と所定の間隔、例えば数ｍｍの間隔を隔てるように支持板６ａの上面に設置され、サファイア基板１を予熱する。
【００３１】
本実施例の支持部７ａは、そこに載置されるサファイア基板１の周縁部１ａを支持して、サファイア基板１のおもて面と予熱プレート１１の上面との間隔が前記の間隔となるようにサファイア基板１をホットプレート３と支持板６ａとの間にそれぞれ所定の間隔を隔てて支持すると共に、ホットプレート３とサファイア基板１の裏面とが対向するように支持する。
【００３２】
本実施例の支持台６は、昇降装置５の昇降軸１２に接合等により取付けられたサファイア基板１（図４に二点差線で示す。）の外径とほぼ同等の外径を有する円盤状の支持板６ａと、支持板６ａの縁部の３箇所から突出する支持部７ａにより構成され、昇降軸１２により昇降する。
上記の構成の作用について説明する。
【００３３】
上記の半導体製造装置２を用いてサファイア基板１の反りを抑制しながら半導体装置を製造する場合は、サファイア基板１を加熱するホットプレート３と、支持板６ａと支持部７ａとを備えホットプレート３と所定の間隔を隔てて設置された支持台６と、支持台６上にホットプレート３と所定の間隔を隔てて設置された予熱プレート１１と、支持台６を昇降させる昇降装置５とを準備しておき、サファイア基板１のおもて面を下にしてその周縁部１ａにより支持台６の縁部の支持部７ａに載置する。これにより支持部７ａを介して、サファイア基板１をホットプレート３と予熱プレート１１との間にそれぞれ所定の間隔を隔てて設置されると共に、ホットプレート３とサファイア基板１の裏面および予熱プレート１１とサファイア基板１のおもて面とがそれぞれ対向するように設置される。
【００３４】
次いで、予熱プレート１１をホットプレート３と同程度の設定温度、望ましくホットプレート３の設定温度±４０℃の設定温度にしてサファイア基板１を予熱する。
その後、昇降装置５により昇降軸１２を上昇させ、おもて面から予熱したサファイア基板１の裏面を４００℃の設定温度になっているホットプレート３の下面から数ｍｍ程度の間隔を隔てた位置に停止させる。
【００３５】
そして、サファイア基板１のおもて面および裏面を昇温した予熱プレート１１による加熱および昇温したホットプレート３による熱伝達により予熱して昇温させ、サファイア基板１の温度が３２０℃以上に予熱されて昇温した時に昇降軸１２を上昇させることで、サファイア基板１の裏面をホットプレート３の下面に当接させ、図示しない真空ポンプ等から吸引口４に供給される負圧により、サファイア基板１をホットプレート３に吸引して保持させる。
【００３６】
サファイア基板１の保持後に、昇降軸１２を降下させて支持台６を保持されているサファイア基板１から退避させ、当該工程の所定の工程作業を開始する。
なお、予熱プレート１１の設定温度をホットプレート３の設定温度±４０℃の設定温度としたのは、これにより予熱されるサファイア基板１のおもて面の温度とホットプレート３の設定温度との差を８０℃以内とすることができるからである。
【００３７】
このように、サファイア基板のおもて面および裏面の両方の面を予熱プレートおよびホットプレートにより同程度の温度で予熱するようにしたことによっても、サファイア基板の全体をほぼ均一な温度に予熱することができ、上記実施例１と同様の効果を得ることができる。
なお、本実施例の支持台に、この支持台を囲う上記実施例１と同様にした遮蔽カバーを設けるようにしてもよい。
【実施例３】
【００３８】
図５は実施例３の半導体製造装置を示す説明図である。
なお、上記実施例１および実施例２と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
図５において、２１はホットプレートであり、電気ヒータ等によって加熱され、上面に載置されたサファイア基板１を加熱すると共に、サファイア基板１を加熱しながら行われる当該工程の工程作業の作業台として用いられる。
【００３９】
２２は予熱プレートであり、ホットプレート２１の近傍に設置されて電気ヒータ等によって加熱され、上面に載置されたサファイア基板１を予熱すると共に、図示しないリフトピンによりサファイア基板１を上面から持上げる機能を有している。
２３は搬送機構であり、先端にフォーク状のフォーク部２４ａを有する搬送アーム２４を備えており、予熱プレート２２で予熱され、リフトピンにより持上げられたサファイア基板１に搬送アーム２４のフォーク部２４ａを挿し込んでサファイア基板１を持上げて保持し、ホットプレート２１の上面に移載する機能を有している。
【００４０】
上記の構成の作用について説明する。
図６は実施例３の半導体製造装置の作動を示す説明図である。
なお、図６は搬送機構２３の図示を省略して示してある。
上記の半導体製造装置２を用いてサファイア基板１の反りを抑制しながら半導体装置を製造する場合は、サファイア基板１と３００℃以上の温度（例えば４００℃）に設定されたホットプレート２１と、ホットプレート２１の設定温度を超える温度（例えば５００℃）に設定された予熱プレート２２と、予熱プレート２２上のサファイア基板１を持上げてホットプレート２１の上面に移載する搬送機構２３とを準備しておき、ホットプレート２１の設定温度より高い設定温度になっている予熱プレート２２の上面にサファイア基板１を裏面から載置してサファイア基板１を昇温させると、上記図８（ｂ）を用いて説明したと同様に予熱プレート２２上のサファイア基板１は周縁部１ａが持上がり中心部が予熱プレート２２に接触する椀型に反って不均一に予熱されるが、予熱プレート２２の設定温度が高いのでサファイア基板１はホットプレート２１の設定温度以上に予熱される（図６（ａ））。
【００４１】
そして、サファイア基板１の周縁部１ａの温度がホットプレート２１の設定温度（４００℃）以上に予熱された時に予熱プレート２２の図示しないリフトピンによりサファイア基板１を持上げ、サファイア基板１の裏面側に搬送機構２３の搬送アーム２４のフォーク部２４ａを挿し込んで持上げ、サファイア基板１を椀型に反った状態のままホットプレート２１の上面に素早く移載する。この時、椀型に反ったサファイア基板１の中心部は予熱された温度に比べて低い温度のホットプレート２１に接触するのでサファイア基板１が降温し、上記図８（ｅ）を用いて説明したと同様に中心部が収縮してそこが持上がった釣鐘型に反った状態になる（図６（ｂ））。
【００４２】
ホットプレート２１上で釣鐘型に反ったサファイア基板１は、数１０秒経過するとサファイア基板１の全体がホットプレート２１の設定温度（４００℃）に近づき、反りがなくなって平板上になり、ホットプレート２１の上面に裏面が接触した状態で載置される（図６（ｃ））。
その後、当該工程の所定の工程作業を開始する。
【００４３】
この場合に、予熱プレート２２の設定温度であるホットプレート２１の設定温度を超える温度は８０℃以上高温であることが望ましい。
このように、予熱プレート上で予熱したサファイア基板をホットプレートに移載するようにしたことによっても、サファイア基板の全体をホットプレート上でほぼ均一な温度にすることができ、上記実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
また、サファイア基板の裏面を予熱プレートやホットプレートに接触させて直接過熱するようにしたことによって、サファイア基板のおもて面に塵埃等の異物が付着する可能性を最小限に抑制することができる。
【実施例４】
【００４５】
図７は実施例４の半導体製造装置を示す説明図である。
なお、上記実施例１と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
図７において、２５はホットプレートであり、ランプ２６からの放射熱により加熱され、上面に載置されたサファイア基板１を加熱すると共に、サファイア基板１を加熱しながら行われる当該工程の工程作業の作業台として用いられる。
【００４６】
ランプ２６は、通電により熱線を放射してホットプレート２５を加熱するランプであって、ホットプレート２５の下方に、熱線の放射方向をホットプレート２５の下面に向けて設置される。
上記の構成の作用について説明する。
上記の半導体製造装置２を用いてサファイア基板１の反りを抑制しながら半導体装置を製造する場合は、サファイア基板１と、サファイア基板１が載置され、３００℃以上の設定温度で工程作業が行われるホットプレート２５と、通電により熱線を放射してホットプレート２５を加熱するランプ２６とを準備しておき、ホットプレート２５の上面にサファイア基板１を裏面から載置し、ホットプレート２５をランプ２６に通電して工程作業における設定温度（工程設定温度という。本実施例では４００℃）を超える温度（予熱設定温度という。本実施例では５００℃）に加熱する。この場合にサファイア基板１は上記図６（ａ）の予熱プレート２２上と同様に中心部がホットプレート２５に接触する椀型に反って不均一に予熱されるが、予熱設定温度が高いのでサファイア基板１はホットプレート２５の工程設定温度以上に予熱され、サファイア基板１の周縁部１ａの温度が工程設定温度（４００℃）以上になった時にランプ２６を非通電または供給電力を減少させて放熱によりホットプレート２５を冷却して降温させ、ホットプレート２５の温度が工程設定温度になった時にランプ２６に再び通電または供給電力を増加させてホットプレート２５の温度を工程設定温度（４００℃）に維持する。
【００４７】
この時、椀型に反ったサファイア基板１の中心部は接触しているホットプレート２５の降温に伴って温度が低下し、サファイア基板１の全体がホットプレート２５の工程設定温度（４００℃）に近づき、反りがなくなって平板上になり、ホットプレート２５の上面に裏面が接触した状態で載置される。
その後、当該工程の所定の工程作業を開始する。
【００４８】
この場合に、予熱設定温度であるホットプレート２５の工程設定温度を超える温度は８０℃以上高温であることが望ましい。
このように、ホットプレート上で予熱したサファイア基板をホットプレートの降温により工程設定温度にするようにしたことによっても、上記実施例３と同様の効果を得ることができる。
【００４９】
また、ホットプレートをランプを用いて加熱するようにしたことによって、ホットプレートの昇温、降温を素早く行うことができ、当該工程全体の作業時間の短縮化を図ることができる。
なお、本実施例ではホットプレートの冷却を放熱により行うとして説明したが、ホットプレートの下面に冷却用のプレートを押し付けたり、ホットプレート内に冷却用のガスや液体等の流体を流す等して積極的に冷却するようにしてもよい。このようにすれば当該工程全体の作業時間の短縮化を更に図ることができる。
【００５０】
なお、上記各実施例においては、本発明の半導体製造装置に投入する基板はサファイア基板であるとして説明したが、投入する基板は前記に限らす、サファイア基板上にシリコンや窒化ガリウム（ＧａＮ）等の結晶層をエピタキシャル成長させてＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や発光ダイオード等の半導体素子を形成する素子形成層を設けたサファイアウェハであってもよい。基板としてサファイアウェハを本発明の半導体製造装置に投入した場合においても本発明の半導体製造装置を用いれば上記と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
また、上記各実施例においては、本発明の半導体製造装置は常圧ＣＶＤ装置であるとして説明したが、本発明を適用する半導体製造装置は前記に限らず、減圧ＣＶＤ装置や枚様式のプラズマＣＶＤ成膜装置、ランプ熱処理装置、フォトレジスト等の剥離装置、エッチング装置等であってもよい。要は比較的低い雰囲気温度でサファイア基板やそれを用いたサファイアウェハを加熱しながら工程作業を行う必要のある工程に本発明の半導体製造装置を適用すれば上記と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】実施例１の半導体製造装置の断面を示す説明図
【図２】実施例１の半導体製造装置の上面を示す説明図
【図３】実施例２の半導体製造装置の断面を示す説明図
【図４】実施例２の半導体製造装置の上面を示す説明図
【図５】実施例３の半導体製造装置を示す説明図
【図６】実施例３の半導体製造装置の作動を示す説明図
【図７】実施例４の半導体製造装置を示す説明図
【図８】サファイア基板の反りの様子を示す説明図
【図９】非接触で加熱したときのサファイア基板の温度変化を示すグラフ
【符号の説明】
【００５３】
１    サファイア基板
２    半導体製造装置
３、２１、２５  ホットプレート
４    吸引口
５    昇降装置
５ａ  外側昇降軸
５ｂ  内側昇降軸
６    支持台
６ａ  支持板
７    アーム
７ａ  支持部
８    遮蔽カバー
８ａ  側面
８ｂ  底面
１１、２２  予熱プレート
１２  昇降軸
１３  コンタクト
２３  搬送機構
２４  搬送アーム
２６  ランプ
５１  加熱板
５２  ヒータ
５３  室温プレート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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