(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向に間隔を空けて複数枚のウエハを配列支持可能な複数本の支柱を有するウエハボートを下方から支持するウエハボート支持台であって、
前記ウエハボートの中心と前記複数本の支柱とを結ぶ各直線上に、前記ウエハボートの底面を接触支持する支点を有し、
前記支点は、前記複数本の支柱に対応して１個ずつ設けられているウエハボート支持台。
【請求項２】
円盤形状を有する支持盤を有し、
前記支点は、該支持盤から上方に突出しており、平坦な支持面を有する請求項１に記載のウエハボート支持台。
【請求項３】
前記ウエハボートの底面は、中央に円形の開口を有する円環形状を有し、
前記支点は、内側に前記開口と係止する係止構造部を有し、外側に前記支持面を有する請求項２に記載のウエハボート支持台。
【請求項４】
前記ウエハボートの前記複数本の支柱は３本設けられ、
前記支点も前記複数本の支柱に対応して３個設けられている請求項１乃至３のいずれか一項に記載のウエハボート支持台。
【請求項５】
前記支点は、第１の支点が前記ウエハボートに前記ウエハの搭載が行われる正面から見て中央奥に設けられ、他の２個が前記第１の支点に関して左右対称に設けられる請求項４に記載のウエハボート支持台。
【請求項６】
前記支点は、前記ウエハボートと異なる材料で構成されている請求項１乃至５のいずれか一項に記載のウエハボート支持台。
【請求項７】
前記ウエハボートはＳｉＣから構成され、
前記支点は石英から構成された請求項６に記載のウエハボート支持台。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載のウエハボート支持台と、
該ウエハボート支持台に支持されたウエハボートにウエハを載置するウエハ搬送手段と、
該ウエハボート支持台上に配置された熱処理炉と、
該ウエハボート支持台に支持された前記ウエハボートを該熱処理炉に搬入する昇降機構と、を有する熱処理装置。
【請求項９】
鉛直方向に間隔を空けて複数枚のウエハを配列支持可能な複数本の支柱を有するウエハボートを下方から支持するウエハボート支持台であって、
前記ウエハボートの中心と前記複数本の支柱とを結ぶ各直線の周辺に、前記ウエハボートの底面を接触支持する複数個の支点と、
円盤形状を有する支持盤とを有し、
前記支点は、該支持盤から上方に突出しており、平坦な支持面を有するウエハボート支持台。
【請求項１０】
前記複数個の支点は、前記複数本の支柱の各々に加わる荷重を分散させるように配置されている請求項９に記載のウエハボート支持台。
【請求項１１】
前記ウエハボートの底面は、中央に円形の開口を有する円環形状を有し、
前記支点は、内側に前記開口と係止する係止構造部を有し、外側に前記支持面を有する請求項９又は１０に記載のウエハボート支持台。
【請求項１２】
前記ウエハボートの前記複数本の支柱は３本設けられ、前記複数本の支柱のうち第１の支柱は前記ウエハボートに前記ウエハの搭載が行われる正面から見て中央奥に設けられ、他の２個の支柱が前記第１の支柱に関して左右対称に設けられ、
前記支点は、前記第１の支柱の周囲に２個設けられ、前記他の２個の支柱の周囲に各々４個ずつ設けられた請求項１１に記載のウエハボート支持台。
【請求項１３】
前記他の２個の支柱の周囲に各々４個ずつ設けられた前記支柱は、外側の２個の支点が前記支持盤の中心となす角度の範囲が２０度以上４０度以下の範囲内にある請求項１２に記載のウエハボート支持台。
【請求項１４】
前記外側の２個の支点が前記支持盤の中心となす角度は、略３０度である請求項１３に記載のウエハボート支持台。
【請求項１５】
前記第１の支柱の周囲に設けられた２個の前記支点が前記支持盤の中心となす角度は、略２０度である請求項１２乃至１４のいずれか一項に記載のウエハボート支持台。
【請求項１６】
前記支点は、前記ウエハボートと異なる材料で構成されている請求項９乃至１５のいずれか一項に記載のウエハボート支持台。
【請求項１７】
前記ウエハボートはＳｉＣから構成され、
前記支点は石英から構成された請求項１６に記載のウエハボート支持台。
【請求項１８】
請求項９乃至１７のいずれか一項に記載のウエハボート支持台と、
該ウエハボート支持台に支持されたウエハボートにウエハを載置するウエハ搬送手段と、
該ウエハボート支持台上に配置された熱処理炉と、
該ウエハボート支持台に支持された前記ウエハボートを該熱処理炉に搬入する昇降機構と、を有する熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハボート支持台及びこれを用いた熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、鉛直方向に間隔を空けて複数枚のウエハを配列支持可能な複数本の支柱を有するウエハボートを下方から支持するウエハボート支持台において、ウエハボートの底面を４個の支点で支持するウエハボート支持台が知られている（例えば、非特許文献１参照）。かかる非特許文献１に記載のウエハボート支持台では、底面が円環形状を有するウエハボートの開口に４個の支点の内側の係止構造部が係止し、各々の支点が外側の支持面でウエハボートの底面を接触支持する。
【０００３】
また、支持面が円環形状を有するウエハボート支持台も知られている（例えば、非特許文献２参照）。かかる円環形状の支持面を有するウエハボート支持台の場合、支持面に加わる荷重を分散させ、単位面積の応力を分散させることができる。
【０００４】
一般的に、ウエハボート及びウエハボート支持台は、ともに石英で構成される場合が多く、両者の間で熱膨張係数の差は無い場合が多い。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】意匠登録第１３７５３７０号公報
【非特許文献２】意匠登録第１３７５３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、最近の半導体製造プロセスでは、ロッドマークパーティクルを低減させる観点から、ＳｉＣ製のウエハボートを用いてプロセスを行う場合も発生してきている。かかるプロセスでは、ウエハボート支持台が石英で構成されており、ＳｉＣ製のウエハボートと石英製のウエハボート支持台では熱膨張係数が異なっているため、ウエハボート支持台のウエハボートとの接触面からパーティクルが発生し、よりスペック要求が高くなる次世代のパーティクルスペックを満たすことができないおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明は、このような異材質のウエハボートを用いた場合でも、パーティクルの発生を十分に抑制できるウエハボート支持台及びこれを用いた熱処理装置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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るウエハボート支持台は、鉛直方向に間隔を空けて複数枚のウエハを配列支持可能な複数本の支柱を有するウエハボートを下方から支持するウエハボート支持台であって、
前記ウエハボートの中心と前記複数本の支柱とを結ぶ各直線上に、前記ウエハボートの底面を接触支持する支点を有し、
前記支点は、前記複数本の支柱に対応して１個ずつ設けられている。
【０００９】
本発明の他の態様に係る熱処理装置は、前記ウエハボート支持台と、
該ウエハボート支持台に支持されたウエハボートにウエハを載置するウエハ搬送手段と、
該ウエハボート支持台上に配置された熱処理炉と、
該ウエハボート支持台に支持された前記ウエハボートを該熱処理炉に搬入する昇降機構と、を有する。
【００１０】
本発明の他の態様に係るウエハボート支持台は、鉛直方向に間隔を空けて複数枚のウエハを配列支持可能な複数本の支柱を有するウエハボートを下方から支持するウエハボート支持台であって、
前記ウエハボートの中心と前記複数本の支柱とを結ぶ各直線の周辺に、前記ウエハボートの底面を接触支持する複数個の支点と、
円盤形状を有する支持盤とを有し、
前記支点は、該支持盤から上方に突出しており、平坦な支持面を有する。
【００１１】
本発明の他の態様に係る熱処理装置は、前記ウエハボート支持台と、
該ウエハボート支持台に支持されたウエハボートにウエハを載置するウエハ搬送手段と、
該ウエハボート支持台上に配置された熱処理炉と、
該ウエハボート支持台に支持された前記ウエハボートを該熱処理炉に搬入する昇降機構と、を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、パーティクルの発生を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る熱処理装置の一例の概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る熱処理装置の一例の概略平面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る熱処理装置の一例の配置構成の概略斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係るウエハボート支持台及び熱処理装置に使用可能なウエハボートの一例を示した図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るウエハボート支持台の一例を示した図である。図５（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るウエハボート支持台の一例の構成を示した斜視図である。図５（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るウエハボート支持台の支点の配置構成の一例を説明するための図である。
【図６】比較例に係るウエハボート支持台を説明するための図である。図６（ａ）は、比較例に係るウエハボート支持台の一例の構成を示した図である。図６（ｂ）は、比較例に係るウエハボート支持台の支点の配置構成を示した図である。
【図７】比較例に係るウエハボート支持台がウエハボートを支持して熱処理を行っているときの応力分布を示した図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係るウエハボート支持台と比較例に係るウエハボート支持台の各支点の応力分布を示した図である。図８（ａ）は、第１の実施形態に係るウエハボート支持台の各支点の応力分布を示した図である。図８（ｂ）は、比較例に係るウエハボート支持台の各支点の応力分布を示した図である。
【図９】第１の実施形態におけるウエハボートの底面の変位量と応力最大値の関係のシミュレーション解析結果を示した図である。
【図１０】第１の実施形態に係るウエハボート支持台と比較例に係るウエハボート支持台とを実施したパーティクル比較結果を示した図である。図１０（ａ）は、第１の実施形態に係るウエハボート支持台の実施例である。図１０（ｂ）は、比較例に係るウエハボート支持台の実施結果である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係るウエハボート支持台の一例を示した図である。図１１（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係るウエハボート支持台１７０の一例の構成を示した斜視図である。図１１（ｂ）は、支点群及び各支点の配置構成の一例を説明するための図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係るウエハボート支持台の各支点の応力分布を示した図である。
【図１３】第２の実施形態におけるウエハボートの底面の変位量と応力最大値の関係のシミュレーション解析結果を示した図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係るウエハボート支持台の左右の支点群の外側の支点同士がなす角の角度を種々変更した態様を示した図である。図１４（ａ）は、外側の支点群１７６の外側の支点同士のなす角の角度を２０度に設定した態様を示した図である。図１４（ｂ）は、外側の支点群の外側の支点同士のなす角の角度を３０度に設定した態様を示した図である。図１４（ｃ）は、外側の支点群の外側の支点同士のなす角の角度を４０度に設定した態様を示した図である。図１４（ｄ）は、外側の支点群の外側の支点同士のなす角の角度を３０度に設定した解析上最適な結果を示した態様を示した図である。
【図１５】図１４の各態様の解析結果を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。
【００１５】
〔熱処理装置〕
先ず、本発明の実施形態に係るウエハボート支持台を適用可能な本発明の実施形態に係る熱処理装置の構成例について説明する。図１に、本発明の実施形態に係る熱処理装置の一例の概略構成図を示す。また、図２に、本発明の実施形態に係る熱処理装置の一例の概略平面図を示す。さらに、図３に、本発明の実施形態に係る熱処理装置の一例の配置構成の概略斜視図を示す。なお、図２においては、説明のために、図１のロードポート１４の一方とＦＩＭＳポート２４とに、キャリアＣが載置されていない状態を示す。
【００１６】
図１に示されるように、熱処理装置２００は、装置の外装体を構成する筐体２に収容されて構成される。筐体２内には、被処理体である半導体ウエハＷ（以後、ウエハＷ）を収容した容器であるキャリアＣが装置に対して搬入、搬出されるキャリア搬送領域Ｓ１と、キャリアＣ内のウエハＷを搬送して後述する熱処理炉８０内に搬入するウエハ搬送領域Ｓ２とが形成されている。
【００１７】
ウエハＷを搬送する際には、ウエハＷの表面への異物の付着や自然酸化膜の形成を防止するために、ＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ−Ｏｐｅｎｉｎｇ  Ｕｎｉｆｉｅｄ  Ｐｏｄ）と呼ばれる基板収納容器に半導体ウエハが収容され、容器内の清浄度が所定のレベルに保持される。以後、基板収納容器を、キャリアＣと呼ぶこととする。
【００１８】
キャリア搬送領域Ｓ１とウエハ搬送領域Ｓ２とは、隔壁４により仕切られている。キャリア搬送領域Ｓ１は、大気雰囲気下にある領域であり、ウエハＷが収納されたキャリアＣを、熱処理装置２００内の後述する要素間で搬送する、外部から熱処理装置２００内に搬入する又は基板処理装置から外部へと搬出する領域である。一方、ウエハ搬送領域Ｓ２は、キャリアＣからウエハＷを取り出し、各種処理を施す領域であり、ウエハＷに酸化膜が形成されることを防ぐために、不活性ガス雰囲気、例えば窒素（Ｎ２）ガス雰囲気とされている。以後の説明では、キャリア搬送領域Ｓ１及びウエハ搬送領域Ｓ２の配列方向を前後方向（後述する第２の水平方向に対応）とし、キャリア搬送領域Ｓ１側を前方向、ウエハ搬送領域Ｓ２側を後方向とする。そして、この前後方向に垂直な水平方向を左右方向（後述する第１の水平方向に対応）とする。
【００１９】
なお、ウエハ搬送領域Ｓ２の天井部又は側壁部には、図示しないＨＥＰＡフィルタ（High Efficiency Particulate Air Filter）又はＵＬＰＡフィルタ（Ultra Low Penetration Air Filter）等のフィルタユニットが設けられ、これらのフィルタにより清浄化されたエアが供給される構成であっても良い。
【００２０】
隔壁４には、キャリア搬送領域Ｓ１とウエハ搬送領域Ｓ２との間でウエハＷを搬送するための搬送口６が設けられている。この搬送口６は、ＦＩＭＳ（Ｆｒｏｎｔ−Ｏｐｅｎｉｎｇ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄ）規格に従ったドア機構８により開閉される。
【００２１】
キャリア搬送領域Ｓ１について説明する。キャリア搬送領域Ｓ１は、第１の搬送領域１０と、第１の搬送領域１０の後方側に位置する第２の搬送領域１２とから構成される。
【００２２】
図１に示すように、第１の搬送領域１０には、一例として上下２段かつ各段に左右２つ（図２参照）のロードポート１４が備えられている。ロードポート１４は、キャリアＣが熱処理装置２００に搬入されたときに、キャリアＣを受け入れる搬入用の載置台である。
【００２３】
ロードポート１４は、筐体２の壁が開放された箇所に設けられ、外部から熱処理装置２００へのアクセスが可能となっている。具体的には、本実施形態に係る熱処理装置２００の外部に設けられた図示しない搬送装置によって、ロードポート１４上へのキャリアＣの搬入載置と、ロードポート１４から外部へのキャリアＣの搬出が可能となっている。また、ロードポート１４は、例えば上下に２段存在するため、両方でのキャリアＣの搬入及び搬出が可能となっている。
【００２４】
また、第１の搬送領域１０の上下２段のロードポート１４の下段には、キャリアＣを保管できるようにするために、ストッカ１６が備えられていても良い。
【００２５】
図２に示すように、ロードポート１４のキャリアＣ載置面には、キャリアＣを位置決めする位置決めピン１８が、例えば３箇所に設けられている。また、ロードポート１４上にキャリアＣを載置した状態において、ロードポート１４は、前後方向に移動可能に構成されてもよい。
【００２６】
図１に示すように、第２の搬送領域１２の下部側には、上下方向に並んで２つのＦＩＭＳポート２４が配置されている。ＦＩＭＳポート２４は、キャリアＣ内のウエハＷを、ウエハ搬送領域Ｓ２内の後述する熱処理炉８０に対して搬入及び搬出する際に、キャリアＣを保持する保持台である。ＦＩＭＳポート２４は、前後方向に移動自在に構成されている。図２に示すように、ＦＩＭＳポート２４の載置面にも、ロードポート１４と同様に、キャリアＣを位置決めする位置決めピン１８が、３箇所に設けられている。
【００２７】
第２の搬送領域１２の上部側には、キャリアＣを保管するストッカ１６が設けられている。ストッカ１６は、２段以上（図１に示す例では３段）の棚により構成されており、各々の棚は、左右方向に２つ以上のキャリアＣを載置することができる。また、第２の搬送領域１２の下部側であって、キャリア載置台が配置されていない領域にも、ストッカ１６を配置する構成であっても良い。
【００２８】
第１の搬送領域１０と第２の搬送領域１２との間には、キャリアＣを、ロードポート１４とＦＩＭＳポート２４とストッカ１６との間で搬送するキャリア搬送機構３０が設けられている。
【００２９】
図２に示すように、キャリア搬送機構３０は、上下方向に伸びる第１のガイド部３２と、この第１のガイド部３２に接続され、左右方向（第１の水平方向）に伸びる第２のガイド部３４と、この第２のガイド部３４にガイドされながら左右方向に移動する移動部３６と、この移動部３６に設けられる、（多）関節アーム部３８（図２に示す例では１つの関節を有する２つのアーム部）と、を備えている。
【００３０】
また、図１及び図２に示すように、多関節アーム部３８の先端には、ハンド部４４が設けられている。ハンド部４４には、キャリアＣを位置きめするピン１８が、３箇所に設けられている。
【００３１】
前述したように、隔壁４には、キャリア搬送領域Ｓ１とウエハ搬送領域Ｓ２とを連通させるウエハＷの搬送口６が設けられている。搬送口６には、搬送口６をウエハ搬送領域Ｓ２側から塞ぐドア機構８が設けられている。ドア機構８には、蓋体開閉装置７の駆動機構が接続されており、駆動機構によりドア機構８は前後方向及び上下方向に移動自在に構成され、搬送口６が開閉される。
【００３２】
次に、ウエハ搬送領域Ｓ２について説明する。
【００３３】
ウエハ搬送領域Ｓ２には、下端が炉口として開口された縦型の熱処理炉８０が設けられている。熱処理炉８０は、ウエハＷを収容し、ウエハＷの熱処理を行うための処理容器８２である。この熱処理炉８０の下方側には、多数枚のウエハＷを棚状に保持するウエハボート９０が、ウエハボート支持台７０に支持されている。
【００３４】
ウエハボート支持台７０は、ウエハボート９０を下方から支持するための支持手段であり、昇降機構５０の回転軸５６の上端に設けられたハブ５８上に載置される。ウエハボート支持台７０は、基部７１がハブ５８上に載置され、基部７１の中心から上方に延びる支持軸７２を有する。支持軸７２の上端には、支持盤７３が取り付けられ、支持盤７３の上面に複数の支点７４が設けられる。支点７４上に、ウエハボート９０が支持される。ウエハボート支持台７０は、例えば、石英から構成される。
【００３５】
また、蓋体５４の上には、支持軸７２の周囲を囲むように保温筒５２が載置されている。
【００３６】
蓋体５４は、図１及び図３に示す昇降機構５０に支持されており、この昇降機構５０によりウエハボート９０が熱処理炉８０に対して搬入又は搬出される。
【００３７】
ウエハボート９０は、例えば、ＳｉＣ製であり、大口径例えば直径４５０ｍｍ又は３００ｍｍ等のウエハＷを、水平状態で上下方向に所定の間隔で搭載するように構成されている。一般的に、ウエハボート９０に収容されるウエハＷの枚数は、限定されないが、例えば５０〜１５０枚程度である。なお、本実施形態においては、ウエハボート９０が、石英製のウエハボート支持台７０と異なる材質であるＳｉＣで構成された例を挙げて説明するが、本実施形態に係るウエハボート支持台７０は、ウエハボート９０が石英製の場合にも適用可能であるので、ウエハボート９０の材質はＳｉＣに限定される訳ではない。
【００３８】
ウエハボート９０と隔壁４の搬送口６との間には、ウエハ搬送装置６０が設けられている。図１乃至図３に示すように、ウエハ搬送装置６０は、ＦＩＭＳポート２４上に保持されたキャリアＣと、ウエハボート９０との間でウエハＷの移載を行うためのものである。
【００３９】
ウエハ搬送装置６０は、直方体状のガイド機構６３と、ガイド機構６３上に長手方向に沿って進退移動可能に設けられた移動体６２と、移動体６２を介して取り付けられた５枚のフォーク６１とを有する。ガイド機構６３は、鉛直方向に延びる昇降機構６４に取り付けられ、昇降機構６４により鉛直方向への移動が可能であると共に、回転機構６６により回動可能に構成されている。
【００４０】
また、図１においては、熱処理炉８０は、石英製の円筒体状の処理容器８２を有し、その周囲には円筒状のヒータ８１が配置され、ヒータ８１の加熱により収容したウエハＷの熱処理が行われる。また、処理容器８２の下方には、シャッタ８３が設けられている。シャッタ８３は、ウエハボート９０が熱処理炉８０から搬出され、次のウエハボート９０が搬入されるまでの間、熱処理炉８０の下端に蓋をするための扉である。
【００４１】
図１乃至図３に示すように、熱処理装置２００の全体の制御を行う制御部１００が設けられる。制御部１００は、レシピに従い、レシピに示された種々の処理条件下で熱処理を行うべく、熱処理装置２００内の種々の機器の動作を制御する。また、制御部１００は、熱処理装置２００内に設けられた種々のセンサからの信号を受信することにより、ウエハＷの位置等を把握して、プロセスを進めるシーケンス制御を行う。更に、制御部１００は、熱処理装置２００内に設けられた種々の検出器で検出される物理的測定値等を受信することにより基板処理の状態を把握し、基板処理を適切に行うために必要なフィードバック制御等を行うようにしてもよい。
【００４２】
よって、制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の演算手段及び記憶手段を備え、プログラムが記憶された記憶媒体からレシピの処理を行うプログラムをインストールし、レシピの処理を実行するようなマイクロコンピュータとして構成されてもよいし、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）のような電子回路として構成されてもよい。
【００４３】
［ウエハボート］
次に、図４を用いて、本発明の実施形態に係るウエハボート支持台７０及び熱処理装置２００に用いられるウエハボート９０の一例について説明する。図４は、本発明の実施形態に係るウエハボート支持台７０及び熱処理装置２００に使用可能なウエハボート９０の一例を示した図である。
【００４４】
図４に示されるように、ウエハボート９０は、天板９１及び底板９２を備え、天板９１と底板９２との間に支柱９３を備える。図４においては、支柱９３は３本設けられている。支柱９３の数は、３本以上であれば、用途において種々設定することができ、例えば、４本とすることも可能である。
【００４５】
各支柱９３は、所定間隔で鉛直方向に形成された支持部９４を有する。支持部９４の間隔は、用途に応じて適宜設定してよいが、例えば上述のように、１個のウエハボート９０で、５０〜１５０枚のウエハＷが配列可能となるような間隔に設定してもよい。支持部９４は、ウエハＷを支持できれば、形状は問わないが、例えば、中心方向に延びる水平面を有する矩形状に形成されてもよい。なお、各支柱９３の支持部９４は、ウエハＷを水平な状態で支持できるように、同一のウエハＷを支持するために対応する各支持部９４同士は、同じ高さに設定される。また、支柱９３が３本の場合、１本の支柱９３ａが、ウエハＷを搭載する正面から見て、中心奥に配置され、他の２本の支柱９３ｂ、９３ｃは、支柱９３ａに関して対称に配置される。
【００４６】
天板９１及び底板９２は、中央領域に各々開口９１ａ及び開口９２ａを有する円環形状に形成されてもよい。詳細は後述するが、ウエハボート支持台７０の支点７４は、底板９２の開口９２ａを利用してウエハボート９０の位置決め固定が可能な構造となっている。よって、天板９１及び底板９２は、各々開口９１ａ、９２ａを備えてもよい。
【００４７】
また、ウエハボート９０は、支柱９３の他、必要に応じて、補強柱を備えていてもよい。補強柱は、ウエハＷを支持する支持部９４を有しないが、ウエハボート９０の強度を高めるために補強用に設けられる支持柱である。例えば、中心奥の支柱９３ａと左側の支柱９３ｂとの間、及び中心奥の支柱９３ａと右側の支柱９３ｃとの間に、補強柱を１本ずる設ける構成としてもよい。
【００４８】
また、本実施形態においては、ウエハボート９０がＳｉＣで構成された場合について説明するが、ウエハボート９０は、ウエハボート支持台７０と同材質である石英を含め、用途に応じて種々の材料から構成され得る。
【００４９】
［ウエハボート支持台］
次に、本発明の実施形態に係るウエハボート支持台７０について説明する。
【００５０】
図５は、本発明の第１の実施形態に係るウエハボート支持台７０の一例を示した図である。図５（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るウエハボート支持台７０の一例の構成を示した斜視図である。図５（ｂ）は、支点７４の配置構成の一例を説明するための図である。
【００５１】
図５（ａ）に示されるように、第１の実施形態に係るウエハボート支持台７０は、基部７１と、支持軸７２と、支持盤７３と、支点７４とを備える。基部７１を土台として、中心から支持軸７２が上方に延び、円形の支持盤７３を中心Ｏで支持する。
【００５２】
支持盤７３の表面上には、３個の支点７４が設けられている。支点７４は、中心奥に支点７４ａが設けられ、支点７４ａに関して対称に、正面から見て左側に支点７４ｂ、右側に支点７４ｃが設けられている。支点７４ａ〜７４ｃは、各々支持面７５ａ〜７５ｃを有する。支持面７５ａ〜７５ｃ（以下、包括的に「支持面７５」と表記する場合がある。）は、ウエハボート９０の底面、即ち底板９２の底面を接触支持するための支持面であり、平坦面を有する。支持面７５は、支点７４の外側に設けられ、支点７４の内側には、係止構造部７６ａ〜７６ｃ（以下、包括的に「係止構造部７６」と表記する場合がある。）が設けられている。係止構造部７６は、ウエハボート９０の底板９２の開口９２ａと係止するための構造部であり（図５（ｂ）も参照）、円環形状の底板９２の内径（即ち、開口９２ａの外径）と係合する形状を有する。具体的には、係止構造部７６は、支持面７５から外側上方に向かって突出し、支持面７５と係止構造部７６とで形成する角で円環形状の内周端部を挟持し、底板９２を位置決め固定する。なお、図５（ａ）においては、支点７４は円柱形状を有するが、底板９２を水平に支持可能な支持面９５を有する限り、種々の形状に構成されてよい。
【００５３】
なお、ウエハボート支持台７０は、その中心Ｏがウエハボート９０の中心と一致する位置関係でウエハボート９０を支持する。
【００５４】
図５（ｂ）において、支点７４ａ〜７４ｃと、ウエハボート９０の底板９２及び支柱９３ａ〜９３ｃとの位置関係が示されている。図５（ｂ）に示されるように、ウエハボート支持台７０の各支点７４ａ〜７４ｃは、中心Ｏとウエハボート９０の支柱７４ａ〜７４ｃとを結ぶ各々の直線Ｌ１〜Ｌ３上に配置される。これにより、支柱９３ａ〜９３ｃに加わるウエハＷの荷重を均等に支点７４ａ〜７４ｃで受けることが可能となり、支持の偏りを無くし、擦れ等から発生するパーティクルを低減させることができる。
【００５５】
この点について、以下、比較例を用いてより詳細に説明する。
【００５６】
図６は、比較例に係るウエハボート支持台を説明するための図である。図６（ａ）は、比較例に係るウエハボート支持台３７０の一例の構成を示した図である。図６（ａ）に示されるように、比較例に係るウエハボート支持台３７０は、支持盤３７３上に４個の支点３７４ａ〜３７４ｄを備え、かかる４個の支点３７４ａ〜３７４ｄでウエハボート９０を支持している。なお、ウエハボート９０は、図１乃至５で説明した本実施形態に係るウエハボート９０と同様のウエハボート９０を用いている。
【００５７】
図６（ｂ）は、比較例に係るウエハボート支持台３７０の支点３７４ａ〜３７４ｄの配置構成を示した図である。図６（ｂ）に示されるように、支点３７４ａ〜３７４ｄは、円環形状の底板９２を略均等の正方形に近い形で支持しているが、ウエハＷの荷重点であるウエハボート９０の支柱９３ａ〜９３ｃとは何ら関係の無い配置となっている。
【００５８】
図７は、比較例に係るウエハボート支持台３７０がウエハボート９０を支持して熱処理を行っているときの応力分布を示した図である。図７において、下方の図は、支点３７４ｃ、３７４ｄを各々上方から見た応力分布を示す平面図であり、応力のレベルが領域Ｓ、Ｔ、Ｕで表され、領域Ｓ、Ｔ、Ｕの順で応力の高いことを示す。即ち、領域Ｓが、応力が集中している箇所を示している。
【００５９】
図７に示されるように、熱及びウエハＷの荷重により、ウエハボート９０の底板９２が変形し、外側が垂れ下がるように反ってしまっている。
【００６０】
このような変形が発生すると、ウエハボート９０の底面とウエハボート支持台３７０の支点３７４ａ〜３７４ｄとの接触面積が小さくなり、応力集中が発生してしまう。実際に図７に示されるように、支点３７４ｃ、３７４ｄの外側に応力が集中しており、内側では応力が小さくなっている。このような応力状態であると、ウエハボート支持台３７０が石英で、ウエハボート９０がＳｉＣの場合には、両者の熱膨張係数が異なるため、支点３７４ａ〜３７４ｄの外側で擦れが発生し、支点３７４ａ〜３７４ｄの外側の箇所から石英のパーティクルが発生してしまう。
【００６１】
図８は、本発明の第１の実施形態に係るウエハボート支持台７０と比較例に係るウエハボート支持台３７０の各支点の応力分布を示した図である。図８（ａ）は、第１の実施形態に係るウエハボート支持台７０の各支点７４ａ〜７４ｃの応力分布を示した図であり、図８（ｂ）は、比較例に係るウエハボート支持台３７０の各支点３７４ａ〜３７４ｄの応力分布を示した図である。
【００６２】
図８（ａ）に示されるように、本発明の第１の実施形態に係るウエハボート支持台７０では、中心Ｏから見て、応力の高い領域Ｓを含めて、略左右対称に応力が分布している。即ち、各支点７４ａ〜７４ｃは、各々が左右対称にウエハボート９０の底板９２の底面と接触していることが示されている。
【００６３】
一方、図８（ｂ）に示されるように、比較例に係るウエハボート３７０では、円環形状に対して左右対称に応力が分布している訳ではなく、左右いずれかに偏って応力が分布している。このような偏った応力分布の場合、ウエハボート９０の底面とウエハボート支持台３７０の支点３７４ａ〜３７４ｄの接触箇所が偏ってしまい、応力集中により石英のパーティクルが発生してしまう。
【００６４】
図９は、第１の実施形態におけるウエハボートの底面の変位量と応力最大値の関係のシミュレーション解析結果を示した図である。図９に示されるように、本発明の第１の実施形態に係るウエハボート支持台７０の解析結果Ｐは、比較例に係るウエハボート支持台３７０の解析結果Ｒと比較して、底面の変形量及び応力最大値の双方において低減している。比較例に係るウエハボート支持台３７０の支点３７４ａ〜３７４ｄの数が４個であるのに対し、第１の実施形態に係るウエハボート支持台７０の支点７０ａ〜７０ｃの数が３個に減少させながらも均等に応力を受けることができていることを考慮すると、改善の効果は非常に大きいと考えられる。
【００６５】
このように、本発明の第１の実施形態に係るウエハボート支持台７０によれば、支点７４ａ〜７４ｃをウエハボート９０の荷重点、即ち支柱９３ａ〜９３ｃと中心Ｏとを結ぶ各直線Ｌ１〜Ｌ３上に配置することにより、応力を均等に各支点７４ａ〜７４ｃの支持面７５ａ〜７５ｃ内に分散させ、応力の偏りを低減させることができる。これより、応力の偏りに起因するパーティクルの発生を低減させることができる。
【００６６】
なお、本実施形態においては、ウエハボート９０の支柱９３の数が３本である場合を例に挙げて説明したが、本数が異なる場合であっても、支点９３と中心Ｏとを結ぶ各直線上に支点７４を配置するようにすれば、同様の効果を得ることができる。よって、支柱９３が４本の場合には、支点７４を中心Ｏと支柱９３を結ぶ４本の直線上に１個ずつ配置することにより、同様の効果を得ることができる。
【００６７】
図１０は、第１の実施形態に係るウエハボート支持台と比較例に係るウエハボート支持台とを実施したパーティクル比較結果を示した図である。図１０（ａ）は、第１の実施形態に係るウエハボート支持台の実施例であり、図１０（ｂ）は、比較例に係るウエハボート支持台の実施結果である。図１０（ａ）、（ｂ）において、横軸が運転回数（ラン数）、縦軸がパーティクル数を示している。
【００６８】
図１０（ａ）に示されるように、第１の実施形態に係るウエハボート支持台７０の実施例では、全体平均のパーティクル数が０．５個であり、最もパーティクル数が多くなった局所的なプロセスでも、平均パーティクル数は０．８個であった。
【００６９】
一方、図１０（ｂ）に示されるように、比較例に係るウエハボード支持台３７０の実施結果では、全体平均のパーティクル数が１．０個であり、最もパーティクル数が多くなった局所的なプロセスでは、平均パーティクル数は２．１個であった。
【００７０】
このように、第１の実施形態に係るウエハボート支持台７０では、発生パーティクル数を大幅に低減でき、平均で比較例の半分、局所的にパーティクル数が多いプロセスでは１／３近くまでパーティクル数を低減できることが示された。
【００７１】
図１１は、本発明の第２の実施形態に係るウエハボート支持台１７０の一例を示した図である。図１１（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係るウエハボート支持台１７０の一例の構成を示した斜視図である。
【００７２】
図１１（ａ）に示されるように、第２の実施形態に係るウエハボート支持台１７０は、基部７１と、支持軸７２と、支持盤７３とを有する点で、第１の実施形態に係るウエハボート支持台７０と同様である。なお、上述の構成要素は第１の実施形態と同様であるので、同様の構成要素に同一の参照符号を付している。
【００７３】
一方、第２の実施形態に係るウエハボート支持台１７０は、支持盤７３の上に円筒状の支持筒１７４を有し、支持筒１７４上に３組の支点群１７５、１７６、１７７を有する点で、第１の実施形態に係るウエハボート支持台７０と異なっている。各支点群１７５〜１７７は、各々複数の支点を含み、支点群１７５は２個の支点１７５ａ、１７５ｂ、支点群１７６は４個の支点１７６ａ〜１７６ｄ、支点群１７７は４個の支点１７７ａ〜１７７ｄを各々含んでいる。
【００７４】
また、各支点１７５ａ、１７５ｂ、１７６ａ〜１７６ｄ、１７７ａ〜１７７ｄは、各々支持面１７８と係止構造部１７９を有し、係止構造部１７９は各支点１７５ａ、１７５ｂ、１７６ａ〜１７６ｄ、１７７ａ〜１７７ｄの内側に設けられ、支持面１７８は外側に設けられている。支持面１７８は、ウエハボート９０の底板９２の底面を接触支持する面であり、平坦面を有する。係止構造部１７９は、底板９２の円環形状の内周と係合するための構造部であり、第１の実施形態に係るウエハボート支持台７０の係止構造部７６と同様の機能を有する。
【００７５】
図１１（ｂ）は、支点群及び各支点の配置構成の一例を説明するための図である。図１１（ｂ）に示されるように、支点群１７５は、ウエハボート９０の支柱９３ａに対応して設けられており、中心Ｏと支柱９３ａとを結ぶ直線Ｌ１の周囲に設けられる。支点群１７５を構成する２個の支点１７５ａ、１７５ｂは、中心Ｏと支柱９３ａとを結ぶ直線Ｌ１の両側に左右対称に設けられている。支点１７５ａ、１７５ｂは、支柱９３ａに加わる荷重を、各々で均等に分散して受けることを意図して設けられている。よって、支点１７５ａ、１７５ｂは、中心Ｏと支柱９３ａとを結ぶ直線Ｌ１上には配置されず、この直線Ｌ１上に加わる荷重を近傍に分散して受けるべく、直線Ｌ１の周辺に設けられる。つまり、直線Ｌ１上に支点１７５ａ、１７５ｂのいずれかを設けてしまうと、直線Ｌ１上に配置した支点１７５ａ、１７５ｂに応力が集中してしまうので、直線Ｌ１上を除く直線Ｌ１の近傍に支点１７５ａ、１７５ｂを設ける。また、図１１（ｂ）において、支点１７５ａと中心Ｏとを結ぶ直線Ｌ１１と、支点１７５ｂと中心Ｏとを結ぶ直線Ｌ１２とがなす角は、２０度に設定されている。かかる角度は、用途、応力分布状況に応じて、適宜適切な角度に設定することができる。
【００７６】
また、支点群１７６は、４個の支点１７６ａ〜１７６ｄを含み、各支点１７６ａ〜１７６ｄは、やはり支柱９３ｂと中心Ｏとを結ぶ直線Ｌ２上を除く直線Ｌ２の周辺に配置されている。４個の支点１７６ａ〜１７６ｄのうち、２個の支点１７６ａ、１７６ｂが直線Ｌ２よりも奥側に配置され、残り２個の支点１７６ｃ、１７６ｄが直線Ｌ２よりも手前に配置されている。このように、支柱９３ｂと中心Ｏとを結ぶ直線Ｌ２の両側に等しい数の支点１７６ａ〜１７６ｄを配置する構成としてもよい。そのような配置とすることにより、支柱９３ｂに加わる荷重をより均等に分散し易くなるからである。なお、支点１７６ｃ、１７７ｃの直線Ｌ２からの外れ方は僅かであるが、僅かであっても、直線Ｌ２を外してあれば、荷重は適切に分散され得る。この点、図１２において具体的に説明する。
【００７７】
なお、図１１（ｂ）において、外側（奥側と手前側）の支点１７６ａ、１７６ｄと中心Ｏとを結ぶ直線Ｌ２１、Ｌ２２同士がなす角の角度は３０度に設定されているが、この角度についても、用途や応力分布状況に応じて、種々の値に設定することができる。但し、第２の実施形態に係るウエハボート支持台１７０においては、種々の解析の結果、外側の支点１７６ａ、１７６ｄ同士の開き角度は３０度が最適であるという解析結果が得られているが、この点については後述する。
【００７８】
また、３本の支柱９３ａ〜９３ｃを有するウエハボート９０において、各支柱の荷重は、中央奥の支柱９３ａが２０％、左右の支柱９３ｂ、９３ｃが各々４０％ずつであるということが分かっている。この点も当然に考慮して、外側の支点１７６ａ、１７６ｄ間の開き角は定められる。
【００７９】
右側の支点群１７７も、左側の支点群１７６と同様、４個の支点１７７ａ〜１７７ｄを備える。支点１７７ａ〜１７７ｄは、左側の支点１７６ａ〜１７６ｄと、中心Ｏ又は支点群１７５に関して左右対称に配置される。よって、左側の支点群１７６及びこれに含まれる各支点１７６ａ〜１７６ｄの説明は、支点群１７７及びこれに含まれる支点１７７ａ〜１７７ｄにそのまま適用することができる。よって、右側の支点群１７７及び４個の各支点１７７ａ〜１７７ｄについては、その説明を省略する。
【００８０】
図１２は、第２の実施形態に係るウエハボート支持台１７０の各支点１７５ａ、１７５ｂ、１７６ａ〜１７６ｄ、１７７ａ〜１７７ｄの応力分布を示した図である。なお、図１２に示される領域Ｓ、Ｔ、Ｕは、図７、８と同様、応力の高い順に領域Ｓ、Ｔ、Ｕで示されている。図１２に示される通り、応力が高い領域Ｓは１０個の各支点１７５ａ、１７５ｂ、１７６ａ〜１７６ｄ、１７７ａ〜１７７ｄに略均等に分散していることが分かる。このように、第２の実施形態に係るウエハボート支持台１７０によれば、１０個の各支点１７５ａ、１７５ｂ、１７６ａ〜１７６ｄ、１７７ａ〜１７７ｄで略均等に応力を受けることができる。
【００８１】
図１３は、第２の実施形態におけるウエハボートの底面の変位量と応力最大値の関係のシミュレーション解析結果を示した図である。図１３に示されるように、本発明の第２の実施形態に係るウエハボート支持台１７０の解析結果Ｑは、比較例に係るウエハボート支持台３７０の解析結果Ｒと比較して、底面の変形量及び応力最大値の双方において大幅に低減しており、応力最大値は約５０％低下している。これは、図１１（ｂ）に示したように、ウエハボート９０の荷重バランスは、左右の支柱９３ｂ、９３ｃで８０％を占めるため、左右の支柱９３ｂ、９３ｃを重点的に支持するように各々４個の支点１７６ａ〜１７６ｄ、１７７ａ〜１７７ｄを配置したことで、大幅な応力の低減が可能になったと考えられる。
【００８２】
図１４は、本発明の第２の実施形態に係るウエハボート支持台の左右の支点群の外側の支点同士がなす角の角度を種々変更した態様を示した図である。図１４（ａ）は、支点群１７６の外側の支点１７６ａ、１７６ｄ同士及び外側の支点群１７７の外側の支点１７７ａ、１７７ｄ同士のなす角の角度を２０度に設定した態様を示した図である。図１４（ｂ）は、支点群１７６の外側の支点１７６ａ、１７６ｄ同士及び外側の支点群１７７の外側の支点１７７ａ、１７７ｄ同士のなす角の角度を３０度に設定した態様を示した図である。図１４（ｃ）は、支点群１７６の外側の支点１７６ａ、１７６ｄ同士及び外側の支点群１７７の外側の支点１７７ａ、１７７ｄ同士のなす角の角度を４０度に設定した態様を示した図である。図１４（ｄ）は、支点群１７６の外側の支点１７６ａ、１７６ｄ同士及び外側の支点群１７７の外側の支点１７７ａ、１７７ｄ同士のなす角の角度を３０度に設定した解析上最適な結果を示した態様を示した図である。
【００８３】
図１４（ａ）〜（ｃ）に示されるように、支点群１７６、１７７の外側の支点１７６ａ、１７６ｄ及び支点１７７ａ、１７７ｄ同士のなす角を各々２０、３０、４０度として応力分布のシミュレーション解析を行った。
【００８４】
その結果、図１４（ｄ）に示されるように、３０度の角度に設定した態様が最も応力最大値が低くなった。より詳細には、図１４（ｄ）に示されるように、中心Ｏを原点とし、支柱９３ａと中心Ｏとを結ぶ直線Ｌ１をＹ軸としたときに、Ｘ軸となる直線Ｌ４と支点１７６ｂとのなす角の角度が１２度、直線Ｌ４と支点１７６ｃとのなす角の角度が１４度のとき、応力最大値が最も低い値となった。
【００８５】
図１５は、図１４の各態様の解析結果を示した図である。図１５において、横軸がウエハボート９０の底板９２の変形量、縦軸が支点１７５〜１７７、３７４に加わる応力を示している。図１５に示される通り、底板９２の変形については、支点群１７６、１７７の外側の支点１７６ａ、１７６ｄ及び支点１７７ａ、１７７ｄ同士のなす角（以下、「開き角」と呼んでもよいこととする。）が２０、３０、４０度のいずれの場合も、４点の支点３７４ａ〜３７４ｄを有する比較例よりも大幅に低減し、総て１μｍ以上低減した。
【００８６】
一方、応力については、開き角が３０度の場合が、比較例と比較して応力の低減が５１％であり、最も応力が低減した。なお、開き角が２０、４０度の場合は、応力自体は比較例よりも高くなっているが、上述のようにウエハボート９０の底板９２の変更は比較例よりも大幅に小さくなっているので、パーティクルの発生量は比較例よりも低減させることができ、開き角が２０度、４０度の場合も、本発明の実施形態に含まれる。
【００８７】
以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施形態及び実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態及び実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【符号の説明】
【００８８】
５０    昇降機構
６０    ウエハ搬送装置
７０、１７０    ウエハボート支持台
７１    基部
７２    支持軸
７３    支持盤
７４、７４ａ〜７４ｃ、１７５ａ、１７５ｂ、１７６ａ〜１７６ｄ、１７７ａ〜１７７ｄ    支点
７５、７５ａ〜７５ｃ、１７８    支持面
７６、７６ａ〜７６ｃ、１７９    係止構造部
８０    熱処理炉
９０    ウエハボート
９２    底板
９３、９３ａ〜９３ｃ    支柱
９４    支持部
１７５、１７６、１７７    支点群
２００    熱処理装置
Ｗ    ウエハ
【図１】
0006505001.tif 000002
【図２】
0006505001.tif 000003
【図３】
0006505001.tif 000004
【図４】
0006505001.tif 000005
【図５】
0006505001.tif 000006
【図６】
0006505001.tif 000007
【図７】
0006505001.tif 000008
【図８】
0006505001.tif 000009
【図９】
0006505001.tif 000010
【図１０】
0006505001.tif 000011
【図１１】
0006505001.tif 000012
【図１２】
0006505001.tif 000013
【図１３】
0006505001.tif 000014
【図１４】
0006505001.tif 000015
【図１５】
0006505001.tif 000016