(57)【要約】【課題】本発明は、基板移載における基板の破損を抑制しつつ、基板プレートに搭載された基板の裏面での処理を抑制できる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、基板プレートに固定される首部と、基板プレートに固定された位置より離間した位置において首部に連結し、基板プレート上に支持された基板と対向する突起を有する爪部とを備え、基板プレートと爪部との間で首部によって基板を支持し、基板プレートの表面に露出する首部の長さが基板の厚みよりも０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍ長い。【選択図】図２
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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、
前記基板プレートに固定される首部と、
前記基板プレートに固定された位置より離間した位置において前記首部に連結し、前記基板プレート上に支持された前記基板と対向する突起を有する爪部と
を備え、前記基板プレートと前記爪部との間で前記首部によって前記基板を支持し、前記基板プレートの表面に露出する前記首部の長さが前記基板の厚みよりも０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍ長いことを特徴とする基板支持具。
【請求項２】
前記首部が板金形状であ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】
前記首部に連結する部分から前記基板搭載面の面法線方向に沿って、前記爪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１又は２に記載の基板支持具。
【請求項４】
成膜処理において前記基板の表面に形成される膜の原料が前記基板の裏面に回り込むことが抑制され、且つ、前記基板プレートでの前記基板の移載時に前記基板と前記爪部とが接触しないように、前記首部の長さが設定されてい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。
【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基板プレートを有するボートタイプなどがある。
【０００３】
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。）に基板を搭載すれば、成膜処理によって発生するパーティクルが基板の表面に付着することなどが抑制される。また、複数の基板プレートを有するボートを用いて同時に処理できる基板の数を増やすことにより、処理効率が向上する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
ボートの基板プレート上に基板を垂直に搭載するために、基板の搭載される基板搭載面に基板支持具を配置し、基板支持具によって基板を下方や左右から支える方法が採用される。即ち、基板支持具の基板搭載面に露出した部分で基板の側面を支持することにより、基板プレート上で基板を垂直に保持する。このとき、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、基板を主面側から支える突起が基板支持具の先端に形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
基板支持具の基板を載せる部分が短いと、ボートへの基板の搭載及びボートからの基板の回収（以下において、基板の搭載と回収を総称して「基板移載」という。）において、基板支持具の突起と基板が接触して基板が破損するおそれがある。このため、基板支持具の基板を載せて支持する部分には、基板の厚み以上の一定の長さが必要である。
【０００７】
しかしながら、基板支持具の基板を支持する部分が長いと、基板と基板プレートの間の隙間が広くなる。その結果、処理中に基板プレートと基板の裏面との間に隙間が生じ、基板の処理対象ではない裏面が処理されてしまうおそれがある。例えば、成膜処理において基板の裏面にも膜が形成される。その結果、この基板を用いた半導体装置で所望のデバイス性能が得られないという問題が生じる。
【０００８】
上記問題点に鑑み、本発明は、基板移載における基板の破損を抑制しつつ、ボートに搭載された基板の裏面での処理を抑制できる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】
【０００９】
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、基板プレートに固定される首部と、基板プレートに固定された位置より離間した位置において首部に連結し、基板プレート上に支持された基板と対向する突起を有する爪部とを備え、基板プレートと爪部との間で首部によって基板を支持し、基板プレートの表面に露出する首部の長さが基板の厚みよりも０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍ長い基板支持具が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、基板移載における基板の破損を抑制しつつ、ボートに搭載された基板の裏面での処理を抑制できる基板支持具を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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構成を示す模式図である。
【図３】基板支持具の首部の長さを変化させて基板移載を行った実験の結果を示す表である。
【図４】本発明の実施形態に係る基板支持具を基板プレートに固定する方法の例を示す模式図であり、図４（ａ）は正面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＩＶ−ＩＶ方向に沿った断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る基板支持具が複数の基板搭載面を有する基板プレートに配置された例を示す模式図である。
【図６】本発明のその他の実施形態に係る基板支持具の構造を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
本発明の実施形態に係る基板支持具１０は、図１に示すように、ボート２０の基板プレート２１の垂直方向に延伸する基板搭載面２１０の上で基板を支持する。基板搭載面２１０に、処理対象の基板を搭載可能な基板搭載領域２１１が定義されている。そして、基板搭載領域２１１の外周に配置された複数の基板支持具１０によって、基板が基板プレート２１上で垂直に支持される。以下において、基板の処理対象の主面を「表面」といい、表面に対向する基板の主面を「裏面」という。
【００１４】
図２は、基板搭載面２１０と平行な方向から見た基板支持具１０の構造を示す。基板支持具１０は、基板プレート２１に固定される首部１１と、基板プレート２１に固定された位置より離間した位置において首部１１に連結し、基板プレート２１上に支持された基板１００と対向する突起１２０を有する爪部１２とを備える。詳細は後述するが、基板プレート２１の表面に露出する首部１１の長さｔは基板１００の厚みｄよりも長く、首部１１の長さｔと基板１００の厚みｄとの差は０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍである。
【００１５】
図２に示すように、基板プレート２１と爪部１２との間で、首部１１によって基板１００が支持される。そして、爪部１２の突起１２０が、基板プレート２１から離間して基板搭載領域２１１の上方に配置されている。図２に示した例では、首部１１に連結する部分から基板搭載面２１０の面法線方向に沿って、爪部１２が基板１００の上方に徐々にせり出している。このため、基板１００を基板プレート２１に対して斜め上方に沿って移載する場合に、基板１００と爪部１２とが接触しにくい。
【００１６】
基板１００が基板プレート２１に搭載された状態では、基板１００の表面が爪部１２の突起１２０と対向する。このため、爪部１２に基板１００が引っ掛かり、基板１００が主面方向に倒れたり基板プレート２１からすべり落ちたりすることが防止される。
【００１７】
基板移載時には、例えばロボットハンドによって基板１００の搬送が行われ、基板搭載面２１０の上方で基板１００を移動させる。このとき、爪部１２と基板プレート２１との間隔が狭いと、突起１２０と基板１００とが接触し、基板１００が割れたり欠けたりして破損するおそれがある。また、突起１２０と基板プレート２１との間隔が狭いことにより、成膜処理において突起１２０の影になって基板１００に成膜されない領域（以下において「ピンマーク」という。）が大きくなるという問題がある。
【００１８】
一方、突起１２０と基板プレート２１との間隔を広くするために首部１１の長さｔを長くすると、基板１００の裏面と基板プレート２１との隙間が広くなり、処理対象ではない基板１００の裏面が処理されてしまうおそれがある。具体的には、成膜処理において基板１００の裏面にも膜が形成されてしまう。
【００１９】
例えばプラズマ化学気相成長（ＣＶＤ）装置によって基板１００の成膜処理を行う場合には、ボート２０はアノード電極として使用される。プラズマＣＶＤ装置のチャンバー内に形成されたプラズマに基板１００を曝すことにより、原料ガスに含まれる原料を主成分とする所望の薄膜が基板１００の露出した表面に形成される。例えば、基板１００が太陽電池セルである場合に、アンモニア（ＮＨ3）ガスとシラン（ＳｉＨ4）ガスの混合ガスを用いて、基板１００上に反射防止膜や絶縁膜として窒化シリコン（ＳｉＮ）膜を形成できる。しかし、首部１１の長さｔが長すぎると、基板１００の裏面にプラズマが回り込む。その結果、基板１００の裏面に膜が形成されてしまう。
【００２０】
本発明者らは、以下のような基板移載実験によって適切な首部１１の長さｔを見出した。この実験では、各辺の長さが１５６ｍｍの矩形状で厚みｄが０．２ｍｍの多結晶シリコン基板を基板１００に使用した。そして、基板支持具１０の首部１１の長さｔを、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲で０．１ｍｍずつ変化させた。実験に使用した基板１００の枚数はそれぞれの長さｔについて４８枚である。
【００２１】
実験では、ロボットハンドによってボート２０に基板１００を搭載し、プラズマＣＶＤ装置によって基板１００の表面に膜厚８０ｎｍのＳｉＮ膜を形成した。その後、ロボットハンドによってボート２０から基板１００を回収した。基板移載時に破損した基板１００の枚数と、基板１００の裏面に形成された膜の膜厚Ｗの測定結果を、図３に示す。
【００２２】
図３に示すように、首部１１の長さｔが０．２ｍｍである場合には、裏面に形成された膜の膜厚Ｗは０．１ｎｍと少ない。しかし、基板移載時に基板１００と基板支持具１０の爪部１２が接触しやすいために、基板１００の破損が多い。
【００２３】
一方、首部１１の長さｔが０．３ｍｍ以上である場合には、基板１００の破損は発生しない。しかし、図３に示したように、首部１１の長さｔが長くなるほど、基板１００の裏面に形成される膜の膜厚Ｗが厚い。特に、首部１１の長さｔが０．５ｍｍの場合には裏面に形成される膜の膜厚Ｗが１．０ｎｍと非常に厚くなってしまう。許容される膜厚Ｗの上限が０．５ｎｍ程度であるとして、首部１１の長さｔの上限は０．４ｍｍである。即ち、首部１１の長さｔと基板１００の厚みｄとの差の上限は０．２ｍｍ程度である。
【００２４】
なお、基板１００の厚みｄが０．２ｍｍよりも薄い場合には、首部１１の長さｔの上限を０．４ｍｍより更に短くする。また、基板１００の厚みｄが０．２ｍｍよりも厚い場合には、首部１１の長さｔの上限を０．４ｍｍよりも長くする。
【００２５】
本発明者らが更に検討を重ねた結果、基板移載時の基板１００の破損が発生せず、且つ、基板１００の裏面での膜形成を抑制するには、基板プレート２１の表面に露出する首部１１の長さｔを基板１００の厚みｄよりも０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍ長く設定することが適切であるという知見が得られた。更に、基板１００の裏面での膜形成を抑制するために、首部１１の長さｔと基板１００の厚みｄとの差が０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍであることがより好ましい。このように首部１１の長さｔが適切に設定された基板支持具１０を成膜処理工程に用いることによって、例えば成膜処理において膜の原料が基板１００の裏面に回り込むことが抑制される。これにより、基板１００の裏面での膜形成が抑制され、基板１００を用いた半導体装置で所望のデバイス性能が得られる。また、基板プレート２１での基板１００の移載時に基板１００と爪部１２とが接触することによる基板１００の破損が発生しない。このため、歩留まりの低下が生じない。
【００２６】
上記では、プラズマＣＶＤ装置での成膜処理に基板支持具１０が使用される例を説明したが、他のプロセス処理装置に基板支持具１０を使用できることはもちろんである。例えば、他の方式の薄膜形成装置や太陽電池製造装置、エッチング装置、アッシング装置などでの処理にも、基板支持具１０は好適に使用される。
【００２７】
図１、図２に示した基板支持具１０は板金形状であり、例えば板金折り曲げ加工により成形することができる。この場合、基板支持具１０の材料には、板金加工が可能な材料が選択される。更に、基板支持具１０が配置されたボート２０が格納される半導体製造装置における処理環境に耐え得る材料であることが必要である。例えば、基板１００が太陽電池基板であり、プラズマＣＶＤ装置などに格納されて基板１００上に反射防止膜やパッシベーション膜を形成する成膜工程においては、基板１００の温度は５００℃〜６００℃に設定される。このため、基板支持具１０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、ステンレス鋼（ＳＵＳ）材などの金属材料が基板支持具１０に好適に使用される。ただし、基板支持具１０の材料はＳＵＳ材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。即ち、処理工程において基板支持具１０が達する温度などを考慮して、基板支持具１０の材料が選択される。
【００２８】
なお、基板支持具１０を基板プレート２１に固定するには、例えば図４（ａ）と図４（ｂ）に示すように固定リベット３０を使用可能である。基板搭載領域２１１の定義された領域の残余の領域に、軸部が首部１１の一部を貫通して基板プレート２１に達する固定リベット３０が配置されている。
【００２９】
ところで、図１に示した例では、４個の基板支持具１０で基板１００が基板プレート２１上で支持されている。これは、プロセス処理に与える基板支持具１０の影響を抑制するためには基板支持具１０の個数ができるだけ少ないことが好ましい一方で、基板１００を垂直に安定して支持するためには、少なくとも基板１００の左辺、右辺及び下辺に基板支持具１０を配置する必要があるためである。基板搭載領域２１１の右辺と左辺にそれぞれ配置された基板支持具１０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２１１の下辺に２つの基板支持具１０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１０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２１０上に支持されるように、基板支持具１０の個数や配置箇所は任意に設定できる。
【００３０】
なお、基板搭載面２１０の面積や基板１００のサイズなどに応じて、基板搭載面２１０に定義される基板搭載領域２１１の数は任意に設定可能である。１つの基板搭載領域２１１に１枚の基板１００が搭載される。例えば図５に示した例では、水平方向に配列された４つの基板搭載領域２１１が基板搭載面２１０に定義されている。基板搭載領域２１１それぞれの左辺、右辺及び下辺に基板支持具１０が配置される。
【００３１】
また、基板プレート２１の両面を基板搭載面２１０とし、それぞれの基板搭載面２１０に基板搭載領域２１１を定義してもよい。更に、複数の基板プレート２１を有するボート２０に基板支持具１０を使用してもよい。基板搭載面２１０を複数有するボート２０を使用することにより、１回の工程で処理できる基板１００の枚数を増やすことができる。その結果、全体の処理時間を短縮することができる。
【００３２】
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１０では、基板移載時に基板１００と突起１２０とが接触せず、且つ、首部１１によって基板１００を支持した状態で基板１００の裏面での処理が抑制されるように、首部１１の長さｔが適切に設定されている。即ち、基板プレート２１の表面に露出する首部１１の長さｔが基板１００の厚みｄよりも０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍ長い。これにより、基板移載時における基板１００の破損が抑制される。そして、基板１００の裏面での処理が抑制される。このため、基板１００を用いた半導体装置の性能の劣化が防止される。
【００３３】
（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。
【００３４】
上記では、基板支持具１０が板金形状である例を示したが、他の形状の基板支持具１０を使用してもよい。例えば、図６に示すような平型タイプのピンを基板支持具１０に採用可能である。ピンの軸部分の先端が基板プレート２１に埋め込まれる。これにより生じるピンの爪部１２と基板プレート２１との隙間に露出する軸部分を首部１１として、基板１００が基板プレート２１上で支持される。基板プレート２１上に露出する軸部分である首部１１の長さｔは、基板１００の厚みｄよりも０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍ長く設定される。
【００３５】
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】
【００３６】
１０…基板支持具
１１…首部
１２…爪部
２０…ボート
２１…基板プレート
１００…基板
１２０…突起
２１０…基板搭載面
２１１…基板搭載領域
【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】
2016154180.tif 000007
【図６】
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