(57)【要約】【課題】大型の基板（例えば１ｍ四方以上）を水平に支持することができ、基板の加熱・冷却による変位に追従でき、基板表面との滑りによる傷（マイクロスクラッチ）の発生を大幅に低減することができる基板アニール装置用の基板支持装置を提供する。【解決手段】水平に支持された平板状の基板１と、基板の上方に位置し基板上面を輻射熱で加熱するヒータ５とを有する基板アニール装置用の基板支持装置。基板支持装置１０は、上面で基板下面を支持し下方に延びる複数の基板支持棒１２と、基板支持棒の上面が基板下面に接したまま基板１の変位に追従するように、複数の基板支持棒の下端を変位可能に保持する水平保持板１４とからなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平に支持された平板状の基板と、該基板の上方に位置し基板上面を輻射熱で加熱するヒータとを有する基板アニール装置用の基板支持装置であって、
該基板支持装置は、上面で基板下面を支持し下方に延びる複数の基板支持棒と、
該基板支持棒の上面が基板下面に接したまま基板の変位に追従するように、複数の基板支持棒の下端を変位可能に保持する水平保持板とからなる、ことを特徴とする基板アニール装置用の基板支持装置。
【請求項２】
前記水平保持板は、互いに間隔を隔てた複数の取り付け孔を有する水平な固定平板であり、
前記基板支持棒は、前記取り付け孔に隙間をもって嵌合する下向き突起部と、該突起部の上方に位置し水平保持板の上面に接する下面を有する鍔部と、該鍔部から上方に延びる細長いロッド部とからなり、
前記ロッド部の上面は、基板との接触応力が所定の許容応力以下になるように十分大きな円弧面に形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の基板アニール装置用の基板支持装置。
【請求項３】
前記水平保持板は、取り付け孔の上隅部にテーパ部を有し、
前記鍔部の下面は、該テーパ部よりわずかに大きい水平円板である、ことを特徴とする請求項２に記載の基板アニール装置用の基板支持装置。
【請求項４】
前記水平保持板は、取り付け孔の上隅部に下方に凸の円弧面を有し、
前記鍔部の下面は、該円弧面と嵌合する下方に凸の円弧面を有する、ことを特徴とする請求項２に記載の基板アニール装置用の基板支持装置。
【請求項５】
前記基板支持棒は、石英、セラミック、又はその他の耐熱材料からなる、ことを特徴とする請求項１に記載の基板アニール装置用の基板支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱処理炉内にガラス基板等の基板を搬入してアニールする基板アニール装置用の基板支持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程において、ランプアニール装置やＣＶＤ装置のように、熱処理炉内へ基板、例えば半導体ウエハを１枚ずつ搬入し基板に光を照射するなどしてウエハを加熱し熱処理する装置が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
図５は、特許文献１に開示された従来のランプアニール装置の概略構成を示す模式的断面図である。この図において、５０は熱処理炉。５２は光入射窓、５４はウエハ支持リング、５６はウエハ支持円筒ホルダ、５８はランプハウス、６０はランプ、６２はリフレクタ、６４はシャッター板である。
【０００４】
半導体ウエハＷは、図示しない開口を通して熱処理炉５０内に搬入され、ウエハ支持リング５４上に水平に支持される。シャッター板６４は、図示しない支持・移動機構により、水平方向へ移動可能に支持されており、光入射窓５２とランプハウス５８の間に位置する「作動位置」とその間から外れた「退避位置」との間を移動する。このシャッター板６４は、ウエハＷの熱処理が終了してランプ６０への電力供給が停止する際に、退避位置から作動位置に高速で移動し、ランプ６０の消灯直後の余熱によるウエハＷへの熱輻射を遮断し、ウエハＷの温度を速やかに降下させるようになっている。
【０００５】
また、上述したような熱処理炉内で基板を支持する手段として、（１）基板周辺を石英ロッドやセラミックボール等で支持する、（２）石英製基板セッタ（平面板）上に基板を載せる、等が従来行われていたが、これらの支持手段では、熱処理過程の基板収縮や変形時に基板と支持材が擦れて基板に傷（マイクロスクラッチ）が生じる問題があった。
【０００６】
そこで、この問題を解決するために、いくつかの基板支持手段が既に提案されている（例えば特許文献２）。
【０００７】
特許文献２の熱処理基板用支持具は、図６に示すように、支持板７３と支持板７３上に立設された複数の支持部材７４を有し、基板７２の下面を複数の支持部材７４の上端縁に載せて基板７２を水平に支持するように構成され、複数の支持部材７４が弾性変形可能な複数本の線材７４ａにより構成されたものである。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２８２４７０号公報、「基板の熱処理装置」
【特許文献２】特開２００２−１００６６８号公報、「熱処理基板用支持具」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
基板アニール装置のような熱処理炉では、基板（例えばガラス基板）は、昇温、定常温度保持、降温の各熱処理工程を受け、加熱時に熱膨張し、冷却時に熱収縮する。
また、大型の基板（例えば１ｍ四方以上）では、基板各部の温度が相違し、相対的に面内又は面外で変位する。特に、基板材料の変質が生じる直前の温度域において、基板は比較的大きな数〜十数ミクロンの収縮、変形を起こす。
このような基板の水平変位、膨張・収縮、変形時において、従来の基板支持具では、基板支持具が基板の変位（水平変位、膨張・収縮、変形等）に追従できないため、基板と基板支持具の接触部との間に滑りが生じ、基板表面（下面）に小さな擦り傷（マイクロスクラッチ）を発生させていた。
このようなマイクロスクラッチは、半導体ウエハ等を対象とする高品質な基板では、後工程において製品の歩留まり低下の要因となるため、大幅に低減することが要望されていた。
【００１０】
上述した（１）の基板周辺を石英ロッドやセラミックボール等で支持する手段では、基板にたわみが生じるために、大型の基板（例えば１ｍ四方以上）を水平に支持することができない。
また、（２）の石英製基板セッタ（平面板）上に基板を載せる手段では、大型の基板の水平支持はできるが、セッタの存在により、基板の急速加熱や急速冷却はできない。また、セッタとの接触箇所が広いため、基板全面がセッタと擦れて基板全面に傷（マイクロスクラッチ）が生じるおそれがある。
さらに、例えば特許文献２の支持具では、高温（例えば約７５０℃前後）において弾性変形可能な支持部材の製作が困難である問題点があった。
【００１１】
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち本発明の目的は、大型の基板（例えば１ｍ四方以上）を水平に支持することができ、基板の加熱・冷却による変位に追従でき、基板表面との滑りによる傷（マイクロスクラッチ）の発生を大幅に低減することができる基板アニール装置用の基板支持装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、水平に支持された平板状の基板と、該基板の上方に位置し基板上面を輻射熱で加熱するヒータとを有する基板アニール装置用の基板支持装置であって、
該基板支持装置は、上面で基板下面を支持し下方に延びる複数の基板支持棒と、
該基板支持棒の上面が基板下面に接したまま基板の変位に追従するように、複数の基板支持棒の下端を変位可能に保持する水平保持板とからなる、ことを特徴とする基板アニール装置用の基板支持装置が提供される。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記水平保持板は、互いに間隔を隔てた複数の取り付け孔を有する水平な固定平板であり、
前記基板支持棒は、前記取り付け孔に隙間をもって嵌合する下向き突起部と、該突起部の上方に位置し水平保持板の上面に接する下面を有する鍔部と、該鍔部から上方に延びる細長いロッド部とからなり、
前記ロッド部の上面は、基板との接触応力が所定の許容応力以下になるように十分大きな円弧面に形成されている。
【００１４】
前記水平保持板は、取り付け孔の上隅部にテーパ部を有し、
前記鍔部の下面は、該テーパ部よりわずかに大きい水平円板である、ことが好ましい。
【００１５】
また、別の実施形態によれば、前記水平保持板は、取り付け孔の上隅部に下方に凸の円弧面を有し、
前記鍔部の下面は、該円弧面と嵌合する下方に凸の円弧面を有する。
【００１６】
前記基板支持棒は、石英、セラミック、又はその他の耐熱材料からなる、ことが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
上記本発明の構成によれば、基板支持棒の下端が水平保持板で保持されているので、基板の中央部を含む任意の複数の箇所を、複数の基板支持棒で支持でき、大型の基板（例えば１ｍ四方以上）であってもそのたわみを防止して水平に支持することができる。
また、水平保持板は、基板支持棒の上面が基板下面に接したまま基板の変位に追従するように、複数の基板支持棒の下端を変位可能に保持するので、熱処理中の基板の収縮や変形にあわせて支持部材が追従して、基板と支持部材の擦れを最小限にできる。
これにより、基板の加熱・冷却による変位に容易に追従でき、基板表面との滑りによる傷（マイクロスクラッチ）の発生を大幅に低減することができる。
【００１８】
また、水平保持板が互いに間隔を隔てた複数の取り付け孔を有する水平な平板であり、
基板支持棒が、取り付け孔に隙間をもって嵌合する下向き突起部と、突起部の上方に位置し水平保持板の上面に接する下面を有する鍔部と、鍔部から上方に延びる細長いロッド部とからなり、
ロッド部の上面が、基板との接触応力が所定の許容応力以下になるように十分大きな円弧面に形成されている構成により、支持棒自体の固定を自由度のある状態とすることができ、支持棒の先端部はガラス基板の熱収縮による変位に伴って移動するため、結果として擦り傷を作らないようにできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００２０】
図１は、本発明の基板支持装置を備えた基板アニール装置の全体構成図である。この図において、２は熱処理炉。３は光入射窓、４は遮熱板、５はヒータ、７は基板出入ドア、８は支持・移動機構、１０は基板支持装置である。
【００２１】
平板状の基板１は、例えばガラス基板であり、開閉可能な基板出入ドア７を通して熱処理炉２内に搬入され、基板支持装置１０の上に水平に支持される。
ヒータ５は、例えば電気ヒータ、加熱ランプ等であり、基板１の上方に位置し、基板１の上面を輻射熱で加熱する。このヒータ５は、例えば基板１の急速加熱のため、ヒータ側温度が高温（例えば約７５０℃前後）となっている。
遮熱板４は、支持・移動機構８により、水平方向へ移動可能に支持されており、基板１とヒータ５との間を遮蔽する遮蔽位置（図でＣ方向）とその間から外れた開放位置（図でＯ方向）との間を水平移動可能に構成されている。
この構成により、遮熱板４は、基板１の熱処理が終了した際に、開放位置から遮蔽位置に高速で移動し、基板とヒータとの間を遮蔽して基板１の温度を速やかに降下させることができる。
【００２２】
この基板アニール装置において、基板１は、例えば、昇温、定常温度保持、降温の各熱処理工程を受け、加熱時に熱膨張し、冷却時に熱収縮する。基板の加熱温度は、例えば常温から約７５０℃前後の範囲である。
また、同時に、基板支持装置１０も加熱時に熱膨張し、冷却時に熱収縮する。基板支持装置１０の加熱温度も、同様に例えば常温から約７５０℃前後の範囲である。
なお、本発明の基板支持装置１０は、上述した基板アニール装置に限定されず、その他の熱処理炉にも適用することができる。
【００２３】
図２は、本発明の基板支持装置の構成図であり、図３はその部分拡大図である。図２及び図３において、本発明の基板支持装置１０は、複数の基板支持棒１２と水平保持板１４からなる。
【００２４】
基板支持棒１２は、大型の基板１（例えば１ｍ四方以上）のたわみを防止して水平に支持できるように、基板の中央部を含む任意の複数の箇所に配置されている。基板支持棒１２は、全体が一体であり、使用状態における加熱温度に耐えるように、石英、セラミック、又はその他の耐熱材料からなるのが好ましい。
【００２５】
水平保持板１４は、基板支持棒１２の配置に対応した、互いに間隔を隔てた複数の取り付け孔１４ａを有する水平な固定平板である。また水平保持板１４は、基板支持棒１２の上面が基板下面に接したまま基板１の変位に追従するように、複数の基板支持棒１２の下端を変位可能に保持する。水平保持板１４は、この例では、取り付け孔１４ａの上隅部にテーパ部１４ｂを有する。
水平保持板１４は、好ましくは１枚の板であり、使用状態における加熱温度に耐えるように、複合炭素材料（カーボンコンポジット材）、例えば高温耐酸化コーティングを有するＣ／Ｃコンポジット材であるのがよい。なお、使用状態における加熱温度に耐える限りで、金属板でもよい。
【００２６】
図３において、基板支持棒１２は、下向き突起部１２ａ、鍔部１２ｂ、および細長いロッド部１２ｃとからなる。
【００２７】
下向き突起部１２ａは、水平保持板１４に設けられた取り付け孔１４ａに隙間をもって嵌合する。この隙間は、使用状態における加熱温度において、基板支持棒の上面が基板下面に接したまま基板１の変位（水平、傾き）に追従できる大きさに設定する。なお、下向き突起部１２ａは、この例では円柱形であるが、本発明はこれに限定されず、円錐形、切頭円錐形、球形、その他でもよい。
【００２８】
鍔部１２ｂは、下向き突起部１２ａの上方に位置し、水平保持板１４の上面に接する下面を有する。鍔部１２ｂの下面は、この例では、テーパ部１４ｂの直径よりわずかに大きい水平円板である。
【００２９】
細長いロッド部１２ｃは、鍔部１２ｂから上方に延びる。ロッド部１２ｃの断面形状は、この例では円形（直径約２ｍｍ）であるが、矩形、その他の形状でもよい。また、その長さは、この例では３０〜４０ｍｍである。ロッド部１２ｃの長さは、基板支持棒の上面が基板下面に接したまま基板１の変位（水平、傾き）に追従でき、かつ基板１の搬入・搬出に適した長さに設定する。
また、ロッド部１２ｃの上面は、基板１との接触応力が所定の許容応力以下になるように十分大きな円弧面（例えば、１０Ｒ以上）に形成されている。
【００３０】
上述した本発明の構成によれば、複数の基板支持棒１２の下端が水平保持板１４で保持されているので、基板１の中央部を含む任意の複数の箇所を、複数の基板支持棒１２で支持でき、大型の基板（例えば１ｍ四方以上）であってもそのたわみを防止して水平に支持することができる。
また、水平保持板１４は、基板支持棒１２の上面が基板下面に接したまま基板１の変位に追従するように、基板支持棒１２の下端を変位可能に保持するので、熱処理中の基板の収縮や変形にあわせて支持部材が追従して、基板と支持部材の擦れを最小限にできる。
これにより、基板の加熱・冷却による変位に容易に追従でき、基板表面との滑りによる傷（マイクロスクラッチ）の発生を大幅に低減することができる。
【００３１】
また、図３の構成により、支持棒自体の固定を自由度のある状態とすることができ、支持棒の先端部はガラス基板の熱収縮による変位に伴って移動するため、結果として擦り傷を作らないようにできる。
【００３２】
図４は、本発明の別の実施形態を示す、図３と同様の図である。
この例において、水平保持板１４は、取り付け孔１４ａの上隅部に下方に凸の円弧面１５ｂを有する。
また基板支持棒１２は、下向き突起部１２ａ、鍔部１３ｂ、および細長いロッド部１２ｃとからなる。
【００３３】
鍔部１３ｂは、突起部１２ａの上方に位置し、水平保持板１４の上面に接する下面を有する。鍔部１３ｂの下面は、この例では、円弧面１５ｂと嵌合する下方に凸の円弧面を有する。
なおこの例において、ロッド部１２ｃの上面の円弧面と鍔部１３ｂの下面の円弧面１５ｂは、その間の高さの半分を半径とする円弧面（例えば、約１５〜２０ｍｍＲ）であるのがよい。
その他の構成は、図３と同様である。
【００３４】
上述した図４の構成によれば、下向き突起部１２ａと取り付け孔１４ａの隙間で許容される範囲で基板支持棒１２が傾斜しても、基板支持棒１２の上面から鍔部１３ｂの下面までの距離（高さ）が変化しないので、基板支持棒１２の上面が基板下面に接したまま基板１の変位に追従するように、基板支持棒１２の下端を変位可能に保持することができる。
【００３５】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更することができることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の基板支持装置を備えた基板アニール装置の全体構成図である。
【図２】本発明の基板支持装置の構成図である。
【図３】図２の部分拡大図である。
【図４】本発明の別の実施形態を示す図である。
【図５】特許文献１に開示された従来のランプアニール装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【図６】特許文献２の熱処理基板用支持具の構成図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  基板（ガラス基板）、２  熱処理炉、３  光入射窓、
４  遮熱板、５  ヒータ、
７  基板出入ドア、８  支持・移動機構、
１０  基板支持装置、１２  基板支持棒、
１２ａ  下向き突起部、１２ｂ  鍔部、１２ｃ  ロッド部、１３ｂ  鍔部、
１４  水平保持板、１４ａ  取り付け孔、１４ｂ  テーパ部、
１５ｂ  円弧面
【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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