(57)【要約】      （修正有）【課題】バッチ処理中に基板を支持するために用いられる取外し可能な半導体ウェハサセプタを提供する。【解決手段】サセプタは１０、所定の外径１８を有する平坦な環状中央面を含んでいる。サセプタは１０、ウェハ搬送容器のウェハ支持棚２２から形成される内径内に適合するような大きさである。サセプタ１０は、縁部での応力集中を低減させるために面取りされ角丸めされた縁部を含んでいる。サセプタ１０は、搬送オートメーションのシービング動作によって処理中に搬送される。【選択図】図１３
2004200678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの基板を貯蔵する自己アライニング基板搬送容器と、
前記基板を熱処理中に支持するための取外し可能な半導体基板サセプタと、
前記基板を、前記搬送容器から、前記取外し可能なサセプタと共に熱処理に搬送するための自己アライニングエンドエフェクタと、
前記取外し可能なサセプタ及び前記基板を、熱処理中に、鉛直方向に位置決め支持するための自己アライニング基板支持組立体と、
を備え、
前記基板は、前記取外し可能なサセプタ上で鉛直方向に位置決めされる
ことを特徴とする、基板熱処理において使用される半導体基板搬送システム。
【請求項２】
前記取外し可能なサセプタは、
前記自己アライニング基板支持組立体から機械的に分離可能で、前記基板搬送容器のウェハ支持棚から形成された内径内に適合する大きさの所定の外径を含む平坦な環状の中央面
を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体基板搬送システム。
【請求項３】
前記取外し可能なサセプタは、リングを含んでいる
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体基板搬送システム。
【請求項４】
前記取外し可能なサセプタは、ディスクである
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体基板搬送システム。
【請求項５】
前記取外し可能なサセプタは、環状のリングである
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体基板搬送システム。
【請求項６】
前記取外し可能なサセプタは、シリコンカーバイド、石英、シリコン、グラファイト、ダイアモンド被覆グラファイト、または、シリコン被覆グラファイトである
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体基板搬送システム。
【請求項７】
前記取外し可能なサセプタは、少なくとも上面に置かれる基板に等しい最終的な合成熱伝導率を有するセラミックスからなる
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体基板搬送システム。
【請求項８】
前記取外し可能なサセプタは、少なくとも上面に置かれる基板に等しい最終的な合成熱伝導率を有する金属からなる
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体基板搬送システム。
【請求項９】
前記取外し可能なサセプタは、少なくとも上面に置かれる基板に等しい最終的な合成熱伝導率を有する複合材料からなる
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体基板搬送システム。
【請求項１０】
前記取外し可能なサセプタは、少なくとも上面に置かれる前記基板に等しい最終的な機械強度を有する
ことを特徴とする請求項６に記載の半導体基板搬送システム。
【請求項１１】
前記取外し可能なサセプタは、少なくとも上面に置かれる前記基板に等しい最終的な機械強度を有する
ことを特徴とする請求項７に記載の半導体基板搬送システム。
【請求項１２】
前記取外し可能なサセプタは、少なくとも上面に置かれる前記基板に等しい最終的な機械強度を有する
ことを特徴とする請求項８に記載の半導体基板搬送システム。
【請求項１３】
前記取外し可能なサセプタは、少なくとも上面に置かれる前記基板に等しい最終的な合成機械強度を有する
ことを特徴とする請求項９に記載の半導体基板搬送システム。
【請求項１４】
前記環状の中央面は、アライメントを容易にするために前記取外し可能なサセプタの底に刻まれた複数の表面除去を含んでいる
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体基板搬送システム。
【請求項１５】
前記複数の構造的除去は、ディンプルを含んでいる
ことを特徴とする請求項１４に記載の半導体基板搬送システム。
【請求項１６】
前記環状の中央面は、孔を含んでいる
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体基板搬送システム。
【請求項１７】
前記環状の中央面は、凹状である
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体基板搬送システム。
【請求項１８】
前記環状の中央面は、凸状である
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体基板搬送システム。
【請求項１９】
面取りされた取外し可能なサセプタの縁部を有する
ことを特徴とする請求項３に記載の半導体基板搬送システム。
【請求項２０】
角丸めされた取外し可能なサセプタの縁部を有する
ことを特徴とする請求項３に記載の半導体基板搬送システム。
【請求項２１】
面取りされた取外し可能なサセプタの縁部を有する
ことを特徴とする請求項４に記載の半導体基板搬送システム。
【請求項２２】
角丸めされた取外し可能なサセプタの縁部を有する
ことを特徴とする請求項４に記載の半導体基板搬送システム。
【請求項２３】
面取りされた取外し可能なサセプタの縁部を有する
ことを特徴とする請求項５に記載の半導体基板搬送システム。
【請求項２４】
角丸めされた取外し可能なサセプタの縁部を有する
ことを特徴とする請求項５に記載の半導体基板搬送システム。
【請求項２５】
面取りされた取外し可能なサセプタの縁部を有する
ことを特徴とする請求項１７に記載の半導体基板搬送システム。
【請求項２６】
角丸めされた取外し可能なサセプタの縁部を有する
ことを特徴とする請求項１７に記載の半導体基板搬送システム。
【請求項２７】
面取りされた取外し可能なサセプタの縁部を有する
ことを特徴とする請求項１８に記載の半導体基板搬送システム。
【請求項２８】
角丸めされた取外し可能なサセプタの縁部を有する
ことを特徴とする請求項１８に記載の半導体基板搬送システム。
【請求項２９】
少なくとも一つの基板を貯蔵する自己アライニング基板搬送容器と、
前記基板を熱処理中に支持するための取外し可能な半導体基板サセプタと、
前記基板を、前記搬送容器から、前記取外し可能なサセプタと共に熱処理に搬送するための自己アライニングエンドエフェクタと、
前記取外し可能なサセプタ及び前記基板を、熱処理中に、鉛直方向に位置決め支持するための自己アライニング基板支持組立体と、
を備え、
前記取外し可能なサセプタは、前記自己アライニング基板支持組立体から機械的に分離可能で、前記基板搬送容器のウェハ支持棚から形成された内径内に適合する大きさの所定の外径を含む平坦な環状の中央面を有し、
前記基板は、前記取外し可能なサセプタ上で鉛直方向に位置決めされる
ことを特徴とする、基板熱処理において使用される半導体基板搬送システム。
【請求項３０】
前記自己アライニング基板搬送容器の前記支持棚は、位置決め時の基板のアライメントを支援するために、前記基板サセプタの外径よりも大きい内径を含むような大きさとなっている
ことを特徴とする請求項２９に記載の半導体基板搬送システム。
【請求項３１】
複数の支持棚が、前記自己アライニング基板搬送容器内に複数の基板を位置決めするために採用されている
ことを特徴とする請求項３０に記載の半導体基板搬送システム。
【請求項３２】
少なくとも一つの基板を貯蔵する自己アライニング基板搬送容器と、
前記基板を熱処理中に支持するための取外し可能な半導体基板サセプタと、
前記基板を、前記搬送容器から、前記取外し可能なサセプタと共に熱処理に搬送するための自己アライニングエンドエフェクタと、
前記取外し可能なサセプタ及び前記基板を、熱処理中に、鉛直方向に位置決め支持するための自己アライニング基板支持組立体と、
を備え、
前記自己アライニング基板搬送容器の前記支持棚は、位置決め時の基板のアライメントを支援するために、前記基板サセプタの外径よりも大きい内径を含むような大きさとなっており、
前記取外し可能なサセプタは、前記自己アライニング基板支持組立体から機械的に分離可能で、前記基板搬送容器のウェハ支持棚から形成された内径内に適合する大きさの所定の外径を含む平坦な環状の中央面を有し、
前記基板は、前記取外し可能なサセプタ上で鉛直方向に位置決めされる
ことを特徴とする、基板熱処理において使用される半導体基板搬送システム。
【請求項３３】
前記自己アライニングエンドエフェクタは、前記基板と前記基板サセプタとの間の外径の大きさの差を用いることによって、前記基板と前記基板サセプタとを共通の中央軸に沿ってアラインする
ことを特徴とする請求項３２に記載の半導体基板搬送システム。
【請求項３４】
前記自己アライニングエンドエフェクタは、２つの異なる大きさの凹部を採用することによって、前記基板サセプタの上面に前記基板を鉛直方向に支持する
ことを特徴とする請求項３３に記載の半導体基板搬送システム。
【請求項３５】
前記２つの異なる大きさの凹部は、面取りされている
ことを特徴とする請求項３４に記載の半導体基板搬送システム。
【請求項３６】
前記２つの異なる大きさの凹部は、所定の鉛直方向寸法によって鉛直方向に、構造的に、前記基板と前記基板サセプタとを分離する
ことを特徴とする請求項３４に記載の半導体基板搬送システム。
【請求項３７】
少なくとも一つの基板を貯蔵する自己アライニング基板搬送容器と、
前記基板を熱処理中に支持するための取外し可能な半導体基板サセプタと、
前記基板を、前記搬送容器から、前記取外し可能なサセプタと共に熱処理に搬送するための自己アライニングエンドエフェクタと、
前記取外し可能なサセプタ及び前記基板を、熱処理中に、鉛直方向に位置決め支持するための自己アライニング基板支持組立体と、
を備え、
前記自己アライニング基板搬送容器の前記支持棚は、位置決め時の基板のアライメントを支援するために、前記基板サセプタの外径よりも大きい内径を含むような大きさとなっており、
前記取外し可能なサセプタは、前記自己アライニング基板支持組立体から機械的に分離可能で、前記基板搬送容器のウェハ支持棚から形成された内径内に適合する大きさの所定の外径を含む平坦な環状の中央面を有し、
前記基板は、前記取外し可能なサセプタ上で鉛直方向に位置決めされる
ことを特徴とする、基板熱処理において使用される半導体基板搬送システム。
【請求項３８】
前記自己アライニング基板支持組立体は、熱処理中、複数の基板及び基板サセプタを支持する
ことを特徴とする請求項３７に記載の半導体基板搬送システム。
【請求項３９】
対向する支持部材が、前記基板及び前記基板サセプタを支持するために採用されている
ことを特徴とする請求項３８に記載の半導体基板搬送システム。
【請求項４０】
前記対向する支持部材は、共通の中心軸に沿って周方向に、環状である
ことを特徴とする請求項３９に記載の半導体基板搬送システム。
【請求項４１】
前記対向する支持部材は、共通の中心軸に沿って周方向に、円弧形状である
ことを特徴とする請求項３９に記載の半導体基板搬送システム。
【請求項４２】
平坦な環状の延長部が、冷却段階の持続のための放射エネルギーエミッタとして採用されており、
環状の中央面が、熱エネルギーの収集と前記エミッタへの伝達のために利用される
ことを特徴とする請求項４０に記載の半導体基板搬送システム。
【請求項４３】
平坦な環状の延長部が、冷却段階の持続のための放射エネルギーエミッタとして採用されており、
環状の中央面が、熱エネルギーの収集と前記エミッタへの伝達のために利用される
ことを特徴とする請求項４１に記載の半導体基板搬送システム。
【請求項４４】
前記環状の支持部材は、前記自己アライニングエンドエフェクタが半径方向に基板下方位置へ移動することを許容するために、十分な大きさのそれらの周に沿った特定位置に開口を含んでいる
ことを特徴とする請求項４０に記載の半導体基板搬送システム。
【請求項４５】
前記円弧形状の支持部材は、前記自己アライニングエンドエフェクタが半径方向に基板下方位置へ移動することを許容するために、十分な大きさのそれらの周に沿った特定位置に開口を含んでいる
ことを特徴とする請求項４１に記載の半導体基板搬送システム。
【請求項４６】
略水平状態の自己アライニングエンドエフェクタで、第１の取外し可能な半導体基板サセプタを取る工程と、
前記第１の取外し可能な半導体基板サセプタを前記自己アライニングエンドエフェクタ上でアラインする工程と、
前記第１の取外し可能な半導体基板サセプタを負う前記自己アライニングエンドエフェクタを用いて、自己アライニング基板搬送容器から第１の基板を取る工程と、
前記第１の基板を、当該第１の基板が前記第１の取外し可能な半導体基板サセプタの直上の仮想の鉛直面位置に位置決めされるように、前記自己アライニングエンドエフェクタ上でアラインする工程と、
前記仮想の鉛直面位置が維持されるように、前記第１の基板及び前記第１の取外し可能な半導体基板サセプタを、加熱のための炉内載置のために自己アライニング基板支持組立体上にアンロードする工程と、
加熱後に、前記第１の基板及び前記取外し可能な半導体基板サセプタを、前記自己アライニングエンドエフェクタ上に再びロードする工程と、
前記第１の基板を、前記自己アライニングエンドエフェクタからアンロードする工程と、
前記第１の取外し可能な半導体基板サセプタを、前記自己アライニングエンドエフェクタからアンロードする工程と、
を備えたことを特徴とする、熱処理を通る半導体基板の搬送方法。
【請求項４７】
複数の取外し可能な半導体基板サセプタと複数の基板とを、前記自己アライニング基板支持組立体への載置のために取る工程
を更に備えたことを特徴とする請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
第１の深く小さい凹部が前記第１の取外し可能な半導体基板サセプタを保持し、前記第１の凹部の上方に位置する第２の大きな浅い凹部が前記第１の基板を保持する、というように、２つの異なる大きさの凹部を前記自己アライニングエンドエフェクタ内に採用することによって、前記第１の取外し可能な半導体基板サセプタと前記第１基板とを前記自己アライニングエンドエフェクタ上でアラインする工程
を更に備えたことを特徴とする請求項４６に記載の方法。
【請求項４９】
支持棚によって前記自己アライニング基板搬送容器に支持されている前記第１の基板の真下で、前記保持された第１の取外し可能な半導体基板サセプタと共に前記自己アライニングエンドエフェクタを鉛直上方に持ち上げる工程
を更に備えたことを特徴とする請求項４６に記載の方法。
【請求項５０】
前記保持された第１の取外し可能な半導体基板サセプタ及び前記第１の基板と共に、前記自己アライニングエンドエフェクタを、前記自己アライニング基板支持組立体内の所定位置の対向する支持部材の間及び上に鉛直下方に下げることによって、前記自己アライニング基板支持組立体をロードする工程
を更に備えたことを特徴とする請求項４６に記載の方法。
【請求項５１】
前記第１の基板が上面上に直接に着座することを許容する前記第１の取外し可能な半導体基板サセプタを含むような深さの第３凹部が設けられた支持部材を利用する工程
を更に備えたことを特徴とする請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記第１の取外し可能な半導体基板サセプタが前記第３凹部に着座される時、前記第１の基板及び前記支持部材の間に間隙を許容する工程
を更に備えたことを特徴とする請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
現存する基板搬送システムを、それぞれに位置する第１、第２及び第３凹部、更には、少なくとも一つの取外し可能な半導体基板サセプタ、を含むように変更する工程
を更に備えたことを特徴とする請求項５２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハ処理に関しており、特には、半導体基板のバッチ処理において用いられ得る取外し可能な半導体ウェハサセプタに関している。
【背景技術】
【０００２】
窒化シリコン、ポリシリコン及び熱酸化物のような一般的な半導体フィルムのために、基板処理は通常、当該基板をあるプロセス温度に上げて、処理を実施し、最後に基板を冷却することで進行する。一般に、多くの処理は、２００ｍｍのバッチ炉で実施される。そこでは、基板（以下ウェハという）が鉛直方向にスタックされた配置で載置される。処理及びスループットの要求のために、ウェハのスタックは、しばしば、処理の開始時及び終了時において、急激な加熱及び冷却を受ける。しかしながら、ある温度傾斜限界が、より高い処理温度において存在する。今、３００ｍｍウェハにとって、ウェハ加熱／冷却速度及び最大処理温度に、処理装置の動作限界よりもずっと下方に深刻な限界が存在することが知られている。
【０００３】
重力及び上げられた処理温度（典型的には約８５０℃）は、ウェハ上のシリカに顕著な応力を生じさせ、スリップや可塑変形が生じ得る状況をもたらす。急速な温度傾斜は、更に状況を悪化させ得る。なぜなら、鉛直方向にスタックされた配置のウェハの不均一な加熱からもたらされるウェハ内（ＷｉｎＷ）温度勾配は、処理温度が到達される前でさえ、スリップを引き起こし得るからである。もちろん、急速な温度傾斜は、全体のサイクルタイムを低減して生産性を増大させるため、あるいは、傾斜サイクルを低減して温度経費を低減させるため、に採用される。従って、３００ｍｍ基板の高温処理にとって、特にバッチ処理環境において、深刻な状況が生じる。また、スリップが生じない場合でさえ、ウェハ上に引き起こされる温度勾配は、ウェハを横切るダイスプレッドの温度履歴に顕著な差を引き起こすのに十分な大きさであり得る。このことは、結果として、ウェハの中心と縁部との間で予期しないダイパフォーマンスのバラツキをもたらす。
【０００４】
このスリップ問題を解決するために、２つのアプローチが取られ得る。一つのアプローチは、シリコンウェハ内の酸素沈殿濃度の低下等のように、ウェハの化学的及び機械的特性を改良することである。このアプローチは、ウェハ製造の責任の領域のものである。他のアプローチは、基板サセプタ（支持部）の設計を改良することである。
【０００５】
縦バッチウェハ処理の現在の業界標準は、はしご状ボートとその変形である（図１）。ウェハボートは、中空シリンダ形状の保持装置であり、例えば高い耐熱性と高い化学的安定性を有する石英からなる。それは、例えば、各々が溝を有する４つの鉛直支持ロッドからなる。当該ウェハボートは、ウェハを保持するが、各々その周縁部において、４つの支持ロッドに設けられた４つの溝に設置される。従ってウェハは、互いに平行に、上下方向に重なるように、保持される。これが、縦バッチ処理のためのもっともシンプルな設計である。しかしながら、それは、重力に対しての最適な機械的支持を提供するものではない。また、標準のはしご状ボートは、温度勾配の低減をほとんど提供しない。はしご状ボートの最大の利点は、その低いコストと、標準自動装置（オートメーション）との互換性である。
【０００６】
２つの以前に開発された発明が、バッチ処理のためのウェハ内の温度問題に取り組んでいる。第１のウェハ支持方法は、図２に示されており、東京エレクトロン株式会社（ＴＥＬ）によって開発されて特許された。この「リング状」の支持方法は、ウェハの縁部と物理的に接触するよう設計されたリング状の材料（典型的には石英）を利用する。ウェハの縁部での、またはその近傍での、「かさ」（mass：質量）の付加は、熱容量の増大と放射見込み要素の変化のために、ウェハ内の温度勾配を低減させる。当該方法はまた、はしご状ボートよりも、機械的支持のより大きな領域を提供する。当該方法は、急速な温度傾斜（約７５℃／分）のためにウェハ内の温度勾配が１０℃未満に制御されるとき、２００ｍｍウェハに良好な性能を与える。しかしながら、当該支持方法は複雑で、そのような設計は、製造および購入がより高価である。また、当該方法は、ウェハを支持装置にロード及びアンロードするために、より複雑な自動装置を必要として、関連する支持自動装置に付加的なコストをもたらす。
【０００７】
従来技術で見出される他のアプローチ（ＳＶＧ、Thermco Systems に以前特許された）は、図３に示されるような「バンド」方法である。ここで、典型的には石英の薄いバンド材料が、ウェハの縁部の周りに置かれるが、直接には接触しない。この石英材料は、不透明であるか、あるいは、半透明であるように機械的に修正される。この方法は、リング状の支持部と同様に、ウェハの縁部へ入る放射を低減するまたは除去する一方、ブロックされない領域を通してウェハの中心への放射を許容する。図２に示されたリング支持方法と同程度には有効でないが、この「バンド」方法は、ウェハ内の温度勾配を低減し、より低いコストで製造され得る。
【０００８】
ウェハ支持の方法についての他のアプローチが、他の人によってすでに調査され、当業界においてよく知られている。図４Ａにおいて、単一の半径値での最良の理論上の点接触支持が示されている。この方法は、支持の両側でウェハの重量のバランスをとって重力の応力効果を低減するために、中心からウェハ縁部までの半径距離の７０％のところに点支持を置く。このアプローチは、はしご状のボートの形態で実施される時、より良好な支持を提供するが、大変に長い支持タブの付加的製造の複雑性のために、コストはより高い。また、この方法は、ウェハ内の温度勾配問題に取り組まない。対応の類推が、単一リングの位置が中心からウェハ縁部までの半径距離の７０％のところであるリング支持（点接触）に存在する。この場合、リング支持の軸の対称性が、はしご状ボートの方法と比較して、重力応力の大きさ及び対称性の制御を大いに改良する。図４Ｃは、ウェハの全点が機械的に支持される時の、絶対的な最良の理論上の支持設計を示している。当該設計のための、クリーンでシンプルで効率的な機械的なウェハのロード及びアンロードが、不可能ではなくても、現在の自動装置技術では深刻な問題である。
【０００９】
単一ウェハの処理装置のほとんど大多数が、図４Ｂ及び図４Ｃに示された支持を現在利用している。ここで、リング状材料あるいは石英、ＳｉＣまたは同様の材料の平板またはサセプタが、ウェハを支持する。これらの設計は、単純さ、または、急速なウェハ加熱／冷却（１００℃／秒にまで達する）を許容する熱「かさ」の低減、という理由で好まれる。図４Ｂ及び図４Ｃの支持は、単一ウェハの処理装置でのウェハ内の温度制御のためには、必ずしも採用されない。なぜなら、それらは、ウェハ内の温度均一性を達成するための加熱要素設計に依存するからである。ある場合、温度の不均一性の低減に関して、材料選択に基づく利点があり得る。付加される利点として、重力が低減され、図４Ｃの場合では、正しい支持材料が使用されるなら、完全に除去される。しかしながら、これらの設計は、ウェハ取り扱いの方法に複雑性を加えて、単一ウェハ環境には最適であるが、その自動装置は全体の装置セット及びコストのより大きなパーセンテージを占める。
【００１０】
大基板のバッチ処理及び急速な加熱に関する主要な問題は、図５に示されるように、結果的な温度勾配である。処理サイクルの加熱段階の間（図５Ａ参照）、ウェハの縁部は、大部分の入射する放射を受容して、結果としてより速い速度で加熱される。ウェハの内部領域の加熱は、主として、基板自体を通っての熱導通によって達成される。結果として、ボウル形状の温度プロフィルがウェハに亘って形成される。この温度勾配が、重力の応力に加わり得て、もし十分に大きいならば、曲げ、たわみ、可塑変形及びスリップを生じさせる。この問題に対する解決は、ウェハスタックのピッチを増大し、それによって、ウェハ中心への放射見込み要素を増大させることであり得る。
【００１１】
加熱の場合と同様に、ウェハの急速な冷却（図５Ｂ参照）もまた、負の効果を有し得る。ウェハの縁部の効率的な放射冷却は、当該ウェハ縁部での大きな露出面積（ヒータ壁に対する大きな角度的露出）のために生じる。ウェハの内部領域は、外部に対してより小さく露出された角度領域を有し、従って放射によって非効率に冷却される。ウェハの中央領域は、ウェハ中心から縁部への熱伝導によって主に冷却される。縁部では、エネルギーがより効果的に放射される。結果として、ドーム形状の温度勾配がウェハに亘って形成される。この温度勾配が、重力の応力に加わり得て、もし十分に大きいならば、曲げ、たわみ、可塑変形及びスリップを生じさせる。加熱と同様に、解決は、ウェハ中心への放射見込み要素を増大させることであり得る。
【００１２】
ある特別の支持設計を仮定すれば、処理温度と結合されるウェハ内温度勾配の大きさが、スリップ状況が存在するか否かを決定する。図６は、はしご状タイプのボートとリングボートとの間のスリップ曲線の差を示す。与えられたウェハ内温度勾配及び処理温度において、処理状況がスリップ曲線の右手側にある場合、ウェハはスリップを示す傾向がある。図６は、ウェハ縁部温度の増大と共に最大許容デルタＴが急激に減少すること、を示している。
【００１３】
図７に見られるように、はしご状ボート（３点支持）は、スリップ及び可塑変形が生じ得るので、８５０℃を超える温度を要求する処理にとって十分で無い。はしご状ボートの点支持の数を増大すること、あるいは、酸素沈殿濃度を低減することは、助けになり得る。点支持の数を増大すること、及び、それらを最適な位置に再配置することは、スリップ曲線を右側に移動させ、より大きい許容ウェハ内温度勾配及び処理温度を許容するであろう。ディスク及びリングの支持部は、そのような改良のための限界近くに存在する。リングボート（リング支持部）は、高温処理にとって十分であり得るが、ウェハ自動装置（オートメーション）の複雑性が、不利であり得る。
【発明の開示】
【００１４】
本発明は、取外し可能な基板サセプタに関している。図８において、サセプタ（「ドロップスルーディスク」）が、全体に平坦で基板（以下ウェハと言う）の大部分と接触して重力応力成分を除去する、ディスク（図９）、リング（図１０及び図１１）またはプレートのような（基板）支持設計を提供している。支持部は、産業オートメーション技術によってボートから取外し可能であるように設計されている。設計された支持部は、Ｓｉと比べてより高い熱伝導率及びより強い機械強度を有する材料または複合材料、例えばＳｉＣ、からなり、処理炉内に存在する化学物質及びガスと適合する。当該支持部は、断面において薄く、熱負荷については最小の「かさ」を付加するが、十分な機械的支持を提供するのには十分に厚い。当該支持部の正確な厚みは、実験的に決定され得て、所望の処理条件においてスリップを除去する。ＭａｃＷａｆｅｒを用いた理論上の計算が、ＳｉＣ支持部の厚みが１乃至２ウェハ厚み（〜７５０−１５００ミクロン）であるべきことを提案する。当該支持部のウェハ接触側は、平坦に加工されるべきであるが、スティクション及びウェハドリフト運動を回避すべく粗いテクスチャを有する。
【００１５】
ウェハ支持部自身は、更に、はしご状ボートのようなより大きな基板支持組立体１６の支持部材（タブ／指部）３３によって支持される。当該より大きな基板支持組立体１６（以下ボートと言う）の設計は、それがウェハ支持部と接触して十分な機械的支持を確立するようにウェハ中心に向かって十分長く延びる支持部材３３を有するという唯一の要件と共に、変更され得る。例えば、図９では、組立体は従来のはしご状ボートに似ているが、より長い指部を有している。最もシンプルなボート設計は、レール間隔が１２０度の３レールタイプであり得る。これは、ボート上でのウェハ／支持部の組合せの最良の重量分配を保証する。リングのアライメントを維持するために、第３凹部３１（小さい凹部）が、支持部材３３に切り込まれている、あるいは、指部上の小さい傾斜（図示せず）が、〜１００ｍｍ半径点においてウェハ支持部の接触点のために設計されている。
【００１６】
同様に、適切なウェハ及び支持部のアライメントが、それらがエンドエフェクタ（ウェハ搬送機構）上にある間、２つの異なる大きさの面取りされた凹部または「トレンチ」を有するよう当該エンドエフェクタを設計することによって、維持され得る（図１２）。当該エンドエフェクタに置かれた時、支持部は最も深い（そして最も小さい）第２凹部１９内にすべり込み、ウェハ１２は上方の第１凹部１７上に着座する。
【００１７】
本発明の種々の利点が、以下の説明及び添付の請求の範囲を読むことによって、及び、以下の図面を参照することによって、当業者にとって明らかである。
【００１８】
図１は、ウェハ支持部の業界標準である、３レールの鉛直方向はしご状ボートであり、（Ａ）は重力の効果を示す断面図であり、（Ｂ）は平面図であり、（Ｃ）は鉛直方向のスタック配置を示している。
【００１９】
図２は、リング状ボートである：リングが、ウェハの縁部に沿って当該縁部の近傍でウェハを支持している。（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は平面図であり、（Ｃ）は鉛直方向のスタック配置を示している。
【００２０】
図３は、ウェハの縁部の近傍に不透明な石英バンドを置くバンド支持設計であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は平面図であり、（Ｃ）は鉛直方向のスタック配置を示している。
【００２１】
図４は、最適な支持設計であり、（Ａ）は最良の支持方法を示し、（Ｂ）はある単一ウェハシステム上で利用される支持リングを示し、（Ｃ）はある単一ウェハシステム上で利用される平坦サセプタ設計を示している。
【００２２】
図５は、基板の加熱及び冷却中のウェハ内温度勾配の図であり、（Ａ）が加熱工程、（Ｂ）が冷却工程である。
【００２３】
図６は、はしご状タイプのボート（３点支持）とリングボート（点接触支持）のスリップ曲線を示している。
【００２４】
図７は、支持方法によるスリップ特性の図である。
【００２５】
図８は、あるボートに取り付けられた請求された発明の一実施の形態であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は斜視図である。
【００２６】
図９は、請求された発明（−ディスク／リングバージョン）の一実施の形態（の詳細な平面図）であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は１６の「オフセット」を特徴とし、（Ｃ）は１６の「ポケット」を特徴としている。
【００２７】
図１０は、請求された発明（−環状のディスク／リングバージョン）の一実施の形態であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は部分断面図である。
【００２８】
図１１は、請求された発明の修正されたリングバージョンの詳細な平面図である。
【００２９】
図１２は、ウェハ及びサセプタをアラインするためのエンドエフェクタのあるバージョン（フォーク）であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図、（Ｃ）は詳細な断面図である。
【００３０】
図１３は、ＦＯＵＰでのエンドエフェクタの動作であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。
【００３１】
図１４は、ボートでのエンドエフェクタの動作であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。
【００３２】
図１５は、請求された発明の実施の形態、ａ）平坦なディスク／リング、ｂ）孔付きのディスク、であり、ｃ）ボート内のａ、ｂ及び凹状ディスクの側面図である。
【００３３】
基板サセプタ１０は、シリコンウェハ（基板）１２よりも小さい外径１８を有する平坦ディスク２６またはリング２４である。基板１０の外径１８は、サセプタ搬送容器（２２）のサセプタ支持棚２３により形成された内径２０内に適合するようにサイズが決められている。支持部のこの重大な大きさの特徴は、炉の環境内でドロップスルー概念が機能することを許容する。サセプタ１０の縁部３６は、面取りされてまたは角丸めされて、図１０に示されるように、当該縁部３６での応力集中を減らしている。図１３及び図１４は、基板１２とサセプタ１０とが２つの異なる半径大きさを有する時に「ドロップスルー」概念がどのように機能するかを、詳細に示している。図１３に示されるように、正常に基板を支持する基板搬送容器２２（棚２３付き）が、棚の仮想水平面を介して分離支持するために採用され得る。基板の直径１８は、それが前記面を通って落下することを防止する一方、支持部の大きさは、それが通過して自己アライニングエンドエフェクタ２１の上に留まることを許容する。この動作は、基板を自己アライニングエンドエフェクタ２１から「アンロード」する。基板をサセプタと組み合わせること（基板を「ロード」すること）は、その逆順で行われる。この「シービング（sieving ）」動作は、標準のウェハ搬送容器に限定されない。ウェハ搬送容器２２のそれらと同様の棚部２３を含むいかなる構造も、同様の「シービング」効果を提供し得る。図１４は、基板１２とサセプタ１０とがボート上にどのように「ロード」されるかを示している。中央に向かって延びるボート上の長い支持部材３３（指部）を採用することで、これら指部は、エンドエフェクタ２１がボート指部の仮想水平面を下方に通過する時に、基板１２とサセプタ１０（エンドエフェクタ２１は無い）との両方を「捕る」ことが可能である。指部上の凹部（第３凹部３１）が、サセプタ１０と基板１２との適切なアライメントを許容する。基板１２とサセプタ１０とのボートからの「アンロード」は、その逆順で行われる。
【００３４】
図１５は、ロード及びアンロード動作が基板の熱処理を達成するために実施される手順を示している。支持ディスク／リングはボートから分離可能であるので、サセプタは製品基板から分離して、炉システム内にロード（及びアンロード）され得る。
【００３５】
サセプタの最適な性能は、基本設計への付加的な変更に依存し得る。これらが図１６に示されている。基本設計が図１６Ａに参照として示されている。サセプタ変更は、ウェハ搬送容器２２とのアライメントを容易にするために表面上に刻まれるディンプル３０、キー、ノッチなどのような複数の表面除去の使用による、底部ディスク面の表面変更を含み得る。上面は、幾何的に平坦でなくてもよいが、凹面３４のように、ウェハの裏面の何らかの撓み、曲げまたは非平坦形状を収容するようなある形状に仕上げられ得る。これは、実際の処理状況下でのウェハと支持部との間の物理的接触を許容するためになされる。
【００３６】
中実のディスク２６は最良の機械的支持を提供する。しかし、それは、温度傾斜（ランプ）状況下での理想的な熱容量分布を提供しない。この場合、環状のディスク／リング２８が、より良い性能を提供する。また、基板１２を中実ディスク２６上にロードすることは、ウェハと支持部との間の狭い間隙に圧縮ガス層の形成が許容されるなら、不所望の効果をもたらし得る。この状況が発生すると、基板１２は、所望の載置位置から、ガスの薄い被覆上を浮遊して、ドリフトし得る。同様に、ウェハ搬送容器２２内での基板１２のアンロード動作の間、良好な直接接触が基板１２とサセプタとの間に存在するなら、分離への抵抗が発生し得る。この場合、部分的な真空（スティクション）が基板とサセプタとの間に存在する時、基板を持ち上げる際に困難が生じ得る。これら圧力効果を最小化するために、支持部下方側とウェハ及び支持部間の間隙３５とでガス圧を等しくすることを許容するように、サセプタ１０に一連の小穴または小孔３２を組み入れることが可能である（図１５Ｂ及び図１５Ｃ）。
【００３７】
本発明は、代表的な実施の形態を参照しつつ説明された。この記述は、例示の目的のためになされており、本発明の範囲及び精神は、添付の請求の範囲の適切な解釈によって把握されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、ウェハ支持部の業界標準である、３レールの鉛直方向はしご状ボートであり、（Ａ）は重力の効果を示す断面図であり、（Ｂ）は平面図であり、（Ｃ）は鉛直方向のスタック配置を示している。
【図２】図２は、リング状ボートである：リングが、ウェハの縁部に沿って当該縁部の近傍でウェハを支持している。（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は平面図であり、（Ｃ）は鉛直方向のスタック配置を示している。
【図３】図３は、ウェハの縁部の近傍に不透明な石英バンドを置くバンド支持設計であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は平面図であり、（Ｃ）は鉛直方向のスタック配置を示している。
【図４】図４は、最適な支持設計であり、（Ａ）は最良の支持方法を示し、（Ｂ）はある単一ウェハシステム上で利用される支持リングを示し、（Ｃ）はある単一ウェハシステム上で利用される平坦サセプタ設計を示している。
【図５】図５は、基板の加熱及び冷却中のウェハ内温度勾配の図であり、（Ａ）が加熱工程、（Ｂ）が冷却工程である。
【図６】図６は、はしご状タイプのボート（３点支持）とリングボート（点接触支持）のスリップ曲線を示している。
【図７】図７は、支持方法によるスリップ特性の図である。
【図８】図８は、あるボートに取り付けられた請求された発明の一実施の形態であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は斜視図である。
【図９】図９は、請求された発明（−ディスク／リングバージョン）の一実施の形態（の詳細な平面図）であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は１６の「オフセット」を特徴とし、（Ｃ）は１６の「ポケット」を特徴としている。
【図１０】図１０は、請求された発明（−環状のディスク／リングバージョン）の一実施の形態であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は部分断面図である。
【図１１】図１１は、請求された発明の修正されたリングバージョンの詳細な平面図である。
【図１２】図１２は、ウェハ及びサセプタをアラインするためのエンドエフェクタのあるバージョン（フォーク）であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図、（Ｃ）は詳細な断面図である。
【図１３】図１３は、ＦＯＵＰでのエンドエフェクタの動作であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。
【図１４】図１４は、ボートでのエンドエフェクタの動作であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。
【図１５】図１５は、請求された発明の実施の形態、ａ）平坦なディスク／リング、ｂ）孔付きのディスク、であり、ｃ）ボート内のａ、ｂ及び凹状ディスクの側面図である。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【外国語明細書】
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