(57)【要約】【課題】突起の影響が小さく、且つ基板にチッピングが生じない基板支持具を提供する。【解決手段】基板プレートの垂直方向に延伸する基板搭載面の上で基板を支持する基板支持具であって、基板搭載面に固定された固定部と、固定部に連結し、基板を支持する板形状の支持部とを備え、支持部の材料が、支持部との接触によって基板にチッピングが生じないように基板との接触応力が一定値以下である材料から選択されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板プレートの垂直方向に延伸する基板搭載面の上で基板を支持する基板支持具であって、
前記基板搭載面に固定された固定部と、
前記固定部に連結し、前記基板を支持する板形状の支持部と
を備え、前記支持部の材料が、前記支持部との接触によって前記基板にチッピングが生じないように前記基板との接触応力が一定以下である材料から選択されていることを特徴とする基板支持具。
【請求項２】
前記支持部の材料が、前記基板とＳＵＳの接触応力を１００としたときの前記基板との接触応力の相対値が９０以下である材料から選択されていることを特徴とする請求項１に記載の基板支持具。
【請求項３】
前記支持部の材料が、カーボン、セラミック、チタンのいずれかであることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板支持具。
【請求項４】
前記固定部の材料と前記支持部の材料が異なることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板支持具。
【請求項５】
前記支持部の前記固定部に連結する部分から離間した端部が、前記基板プレートの前記基板が搭載される基板搭載領域の上方に位置し、前記基板プレートと前記端部との間で前記基板を支持することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板支持具。
【請求項６】
前記固定部に近い部分から前記端部まで、前記支持部が前記基板の上方に徐々にせり出していることを特徴とする請求項５に記載の基板支持具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サンプルホルダに垂直に搭載された基板を支持する基板支持具に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造における成膜やエッチングなどの処理工程で、シリコン（Ｓｉ）基板などの処理対象の基板はサンプルホルダに搭載されてプロセス処理装置に搬入される。サンプルホルダには、基板を水平に搭載するカートタイプや、基板を垂直に搭載するボートタイプなどがある。処理効率を向上させるために、ボートタイプのサンプルホルダ（以下において、「ボート」という。）を用いて同時に処理できる基板の数を増やすことが有効である（例えば、特許文献１参照。）。例えば、基板が搭載される基板プレートを複数有するボートを使用することによって、多数の基板を同時に処理するプロセス処理装置のフットプリントを小さくすることができる。
【０００３】
ボートに基板を垂直に搭載するために、基板プレートの基板搭載面に配置した基板支持具によって基板が支持される。例えば、カーボン製の円柱ピン状の基板支持具やＳＵＳ製の板金形状の基板支持具が使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−７５８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
円柱ピン状の基板支持具の場合には、ピンの円柱部で基板の側面を支持すると共に、基板が倒れたり基板プレートからすべり落ちたりしないようにピンの頭部で基板を表面側から支える。このように表面側から基板を支える基板支持具の端部を、以下において基板支持具の「突起」という。円柱ピン状の基板支持具では、突起が大きいために、基板処理において突起の影響が大きい問題がある。例えば成膜処理においては、ピンの頭部の影になって基板に成膜されない領域（以下において「ピンマーク」という。）が大きい。
【０００６】
一方、板金形状の基板支持具の場合には、円柱ピン状の場合よりも突起の影響を小さくすることが可能で、例えばピンマークを小さくできる。しかし、基板支持具上に基板を載せる際に、基板にチッピングが生じるおそれがある。チッピングが発生した箇所から亀裂が入るなどして、基板が不良品となる。
【０００７】
上記問題点に鑑み、本発明は、突起の影響が小さく、且つ基板にチッピングが生じない基板支持具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】
本発明の一態様によれば、基板プレートの垂直方向に延伸する基板搭載面の上で基板を支持する基板支持具であって、基板搭載面に固定された固定部と、固定部に連結し、基板を支持する板形状の支持部とを備え、支持部の材料が、支持部との接触によって基板にチッピングが生じないように基板との接触応力が一定値以下である材料から選択されている基板支持具が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、突起の影響が小さく、且つ基板にチッピングが生じない基板支持具を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る基板支持具の配置を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る基板支持具の形状を示す模式図である。
【図３】接触応力の例を示す表である。
【図４】チッピングの発生を調査した結果を示す表である。
【図５】本発明の実施形態に係る基板支持具の固定方法の例を示す模式図である。
【図６】本発明の実施形態に係る基板支持具の形状例を示す模式図であり、図６（ａ）は側面図、図６（ｂ）は基板プレートの面法線方向に沿った断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る基板支持具の支持部の形状例を示す模式図であり、図７（ａ）は側面図、図７（ｂ）は基板と接触する面に対向する面からみた図である。
【図８】比較例の基板支持具の構成を示す模式図である。
【図９】比較例の基板支持具によって発生するピンマークを示す模式図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る基板支持具によって発生するピンマークを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであることに留意すべきである。又、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の構造、配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の実施形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１２】
本発明の実施形態に係る基板支持具２０は、図１に示すように、ボート１０の基板プレート１１の垂直方向に延伸する基板搭載面１１０の上で基板１００を垂直に支持する。基板搭載面１１０には、基板１００が搭載される基板搭載領域１１１が定義されている。基板支持具２０は、基板搭載領域１１１の周囲に配置されている。即ち、基板搭載領域１１１の定義された領域の残余の領域において、固定部２１が基板搭載面１１０に固定されている。
【００１３】
基板支持具２０は、基板搭載面１１０に固定される固定部２１と、固定部２１に連結して基板１００を支持する板形状の支持部２２とを備える。図２に、基板搭載面と平行な方向から見た基板支持具を示す。支持部２２は基板搭載面１１０の面法線方向に延伸し、面積の小さい側面が基板１００に接している。
【００１４】
図２に示すように、固定部２１に連結する部分から離間した支持部２２の端部が、突起２２０として基板搭載領域１１１の上方に位置する。そして、基板プレート１１と突起２２０との間で、支持部２２によって基板１００が支持される。このため、基板１００が倒れたり基板プレート１１からすべり落ちたりしない。図２に示した例では、支持部２２の固定部２１に近い部分から基板搭載領域１１１の上方に位置する端部まで、基板１００と対向する支持部２２の側面が基板１００の上方に徐々にせり出している。
【００１５】
基板１００は、例えばシリコン基板やガラス基板などの、半導体装置や太陽電池セルに使用される基板である。
【００１６】
支持部２２の材料は、支持部２２との接触によって基板１００にチッピングが生じないように選択された材料からなる。本発明者らが検討を重ねた結果、支持部２２の材料が基板１００との接触応力が一定値以下の材料である場合に、基板１００でのチッピングの発生が抑制されるという知見が得られた。図３に、各種材料と基板１００とのヘルツの接触応力の例を示す。図３では、材料がステンレス鋼（ＳＵＳ）である場合の接触応力を１００としたときの相対値で各種材料と基板１００との接触応力を示している。本発明者らの調査によれば、接触応力の相対値が９０以下の材料の場合に、基板１００にチッピングが生じない。したがって、支持部２２の材料には、例えばＣ／Ｃコンポジット（carbon-carbon composite）やＣＩＰ成形された硬質ＣＩＰ材などのカーボン、或いはセラミックス、チタン（Ｔｉ）などを採用可能である。
【００１７】
支持部２２の材料がＴｉ、ＳＵＳ、カーボン（ＣＩＰ）である場合についてチッピングの発生を調査した結果を図４に示す。この調査は、支持部２２上にシリコン基板を搭載（移載）させた場合における、基板１００でのチッピング発生回数を調べたものである。具体的には、各材料の支持部２２に基板１００を１０枚移載する場合について、同一基板を最大で１０回まで移載し、チッピングの有無を確認した。図４に示したように、支持部２２がＳＵＳである場合に１０枚中９枚でチッピングが発生した。これに対し、支持部２２がカーボンである場合には、チッピングの発生は１０枚中０枚であった。また、支持部２２の材料がチタンである場合には、チッピングの発生は１０枚中５枚であった。このように、ＳＵＳの場合の接触応力を１００としたときの支持部２２の材料の基板１００との接触応力の相対値が９０以下の場合において、基板１００でのチッピングの発生が抑制される。
【００１８】
一方、固定部２１の材料には、例えばＳＵＳなどを採用可能である。即ち、固定部２１の材料と支持部２２の材料が異なってもよい。基板１００と直接に接触しない固定部２１の材料は、安定して基板支持具２０を基板プレート１１に固定できることを優先して選択できる。このため、固定部２１の材料は、下記のように基板１００の処理工程での環境条件などに応じて選択される。
【００１９】
基板１００を搭載した状態でボート１０がプロセス処理装置に格納されるため、ボート１０に取り付けられる基板支持具２０は真空に曝されたり、高温に熱せられたりする。例えば、基板１００が太陽電池基板であり、プラズマ化学気相成長（ＣＶＤ）法によって基板１００上に反射防止膜やパッシベーション膜として窒化シリコン膜を形成する成膜工程においては、基板１００の温度は例えば５００℃〜６００℃に設定される。この場合、固定部２１が６００℃以上の耐熱性を有する材料からなることが好ましい。したがって、ＳＵＳなどの金属材料が固定部２１に好適に使用される。ただし、固定部２１の材料はＳＵＳに限定されることは無く、処理工程の温度において変形などをしない耐熱性を有する材料であれば採用可能である。
【００２０】
基板支持具２０には、略Ｌ字形状をなす固定部２１の短辺に支持部２２を連結した構造などを採用可能である。例えば図５に示すように、固定部２１の長辺をリベット２３によって基板搭載面１１０に固定する。そして、図５及び図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように固定部２１の短辺をコの字形状に形成し、この短辺に支持部２２を嵌め込む。図７（ａ）、図７（ｂ）に支持部２２の形状の例を示す。支持部２２の基板プレート１１と接する面に対向する面に形成した凹部に固定部２１の短辺を嵌め込むことで、安定して支持部２２を固定部２１に連結できる。
【００２１】
固定部２１の材料をＳＵＳにした場合、図６（ｂ）に示した固定部２１の厚さｔ１は０．３ｍｍ程度、高さｄ１は２ｍｍ程度、長さｐ１は５ｍｍ程度である。また、図５に示した固定部２１の幅Ｗ１は３．５ｍｍ程度である。支持部２２の材料をカーボンにした場合、図７（ａ）、図７（ｂ）に示した固定部２１の厚さｔ２は０．８ｍｍ程度、高さｄ２は２ｍｍ程度、幅ｗ２は５．５ｍｍ程度である。
【００２２】
なお、プロセス処理結果に与える基板支持具２０の影響を抑制するためには、基板１００を支持する基板支持具２０の個数ができるだけ少ないことが好ましい。これにより、例えばピンマークの個数を抑制することができる。図１に示した例では、基板搭載領域１１１の右辺及び左辺に基板支持具２０がそれぞれ１つずつ配置され、基板搭載領域１１１の下辺に２つの基板支持具２０が配置されている。基板搭載領域１１１の右辺と左辺にそれぞれ配置された基板支持具２０によって、左右や前後に倒れないように基板１００が支えられている。また、基板搭載領域１１１の下辺に２つの基板支持具２０を配置することによって、基板１００を下方から安定して支えられる。ただし、１つの基板１００を支持する基板支持具２０の個数は４個に限られることは無く、基板１００が安定して基板搭載面１１０上に支持されるように、基板支持具２０の個数や配置箇所は任意に設定できる。
【００２３】
ところで、実施形態に係る基板支持具２０とは異なる形状の、図８に示す円柱ピン３０によって基板１００を基板プレート１１上で支持する方法が従来から採用されている。比較例の円柱ピン３０は、円柱部３１と頭部３２からなる。円柱ピン３０の円柱部３１の先端が、基板搭載面１１０に埋め込まれる。そして、円柱ピン３０の頭部３２と基板搭載面１１０との隙間において、基板搭載面１１０上に露出した円柱部３１で基板１００が支持される。
【００２４】
しかしながら、円柱ピン３０を基板支持具として使用した場合、円柱ピン３０の突起である頭部３２の半分程度は基板１００の上方に位置する。このため、円柱ピン３０の頭部３２の影になって基板１００にピンマーク３０１が発生する。したがって、頭部３２は小さいほど好ましい。しかし、頭部３２の直径の大きさには円柱ピン３０の製造上の制限がある。例えば円柱ピン３０がＳＵＳ材からなる場合、頭部３２の直径を２．４ｍｍ以下にすることは困難である。また、円柱ピン３０がアルミニウム（Ａｌ）材からなる場合、頭部３２の直径を２．０ｍｍ以下にすることは困難である。
【００２５】
図９に、円柱ピン３０で支持された基板１００の成膜処理を行った結果を示す。基板１００の表面には、頭部３２の影になって直径ｓ３が２〜３ｍｍ程度の大きなピンマーク３０１が発生する。例えば基板１００が太陽電池基板である場合には、変換領域に発生するピンマークが大きいために、変換効率が低下する。また、見た目の美感が損なわれるという問題も生じる。このように、円柱ピン３０によって基板１００を支持すると突起の影響が大きい。
【００２６】
一方、実施形態に係る基板支持具２０を用いて基板１００に成膜処理を行った結果を図１０に示す。基板１００の表面に形成されるピンマーク２０１の面積は、基板搭載面１１０の上方に突出する支持部２２の面積に依存する。ピンマーク２０１の幅ｓ２は基板支持具２０に使用される板金の厚さであり、例えば０．３ｍｍ程度である。このように、基板支持具２０で基板１００を支持することによって、円柱ピン３０によって基板１００を支持する場合に比べて、基板支持具の突起の影響を小さくすることができる。
【００２７】
以上に説明したように、本発明の実施形態に係る基板支持具２０は板金形状であり、且つ、基板１００にチッピングが生じないように選択された材料を支持部２２に使用している。その結果、基板支持具２０によれば、突起の影響を小さくしつつ、基板１００でのチッピング発生を抑制できる。
【００２８】
（その他の実施形態）
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００２９】
上記では、固定部２１と支持部２２が異なる材料からなる例を示したが、固定部２１と支持部２２が同一の材料であってもよい。例えば、基板支持具２０の全体をカーボンで形成する。ただし、カーボンからなる固定部２１をリベット２３によって固定するためには、強度を確保するために固定部２１の厚さｔ１を一定以上にする必要がある。このため、固定部２１によるピンマークが発生するおそれがある。また、カーボンで板形状の基板支持具２０全体を形成する場合、基板支持具２０の成形が困難であり、コストが増大する。したがって、固定部２１と支持部２２とに異なる材料を採用することが好ましい。  
【００３０】
また、基板支持具２０は、プラズマＣＶＤ法により太陽電池基板上に薄膜を形成する工程以外にも、種々の成膜工程に使用可能である。更に、成膜装置以外の、例えば基板１００をプラズマエッチング装置やプラズマアッシング装置などに格納するために、基板支持具２０を好適に使用できる。基板支持具２０の基板１００の主面と重なる部分の面積が小さいため、各種のプロセス処理において、基板支持具２０が処理結果に及ぼす影響を抑制できる。
【００３１】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００３２】
１０…ボート
１１…基板プレート
２０…基板支持具
２１…固定部
２２…支持部
２３…リベット
１１０…基板搭載面
１１１…基板搭載領域
２２０…突起
【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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