(57)【要約】【課題】基板搭載面に密着させて基板を支持できるボートタイプの基板ホルダを提供する。【解決手段】基板が搭載される矩形状の搭載領域１０１が定義された基板搭載面１１０が垂直方向に延伸する基板プレート１１と、搭載領域１０１の左辺及び右辺にそれぞれ配置され、基板搭載面１１０に搭載された基板を支持する第１の支持具２１及び第２の支持具２２と、搭載領域１０１の下辺に配置され、基板搭載面１１０に搭載された基板を支持する第３の支持具２３と、基板と接触する部分が、第３の支持具２３が基板と接触する部分よりも下方に位置し、基板搭載面１１０に正常に搭載された基板と接触しない第４の支持具２４とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板が搭載される矩形状の搭載領域が定義された基板搭載面が垂直方向に延伸する基板プレートと、
前記搭載領域の左辺及び右辺にそれぞれ配置され、前記基板搭載面に搭載された前記基板を支持する第１の支持具及び第２の支持具と、
前記搭載領域の下辺に配置され、前記基板搭載面に搭載された前記基板を支持する第３の支持具と、
前記基板と接触する部分が、前記第３の支持具が前記基板と接触する部分よりも下方に位置し、前記基板搭載面に正常に搭載された前記基板と接触しない第４の支持具と
を備えることを特徴とする基板ホルダ。
【請求項２】
前記第４の支持具の位置が、熱反りを起こした前記基板の下辺が前記搭載領域の下辺よりも下方にずれ込む距離に応じて設定され、前記基板搭載面に搭載された前記基板が熱反りを起こした状態で、前記第４の支持具が前記基板の下辺を支持することを特徴とする請求項１に記載の基板ホルダ。
【請求項３】
前記第３の支持具と前記第４の支持具のそれぞれが、
一方の端部が前記基板搭載面に接続された戴置部分と、
前記戴置部分の他方の端部に連結され、前記搭載領域の上方に位置する部分を有する突起部分と
を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板ホルダ。
【請求項４】
前記第３の支持具の前記戴置部分の厚みが、前記第４の支持具の前記戴置部分の厚みよりも厚いことを特徴とする請求項３に記載の基板ホルダ。
【請求項５】
前記突起部分の前記基板搭載面に垂直な断面が、前記戴置部分との連結箇所から前記突起部分の先端にかけて、前記搭載領域の上方に向かって徐々に張り出すテーパ形状であることを特徴とする請求項３又は４に記載の基板ホルダ。
【請求項６】
前記第４の支持具の前記突起部分の最上部が、前記搭載領域の下辺よりも上方に位置することを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の基板ホルダ。
【請求項７】
前記第４の支持具が、前記搭載領域に搭載された前記基板の重心を前記搭載領域の下辺に垂直に降ろした位置を挟んで、前記第３の支持具が配置された領域と対向する領域に配置されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の基板ホルダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を垂直に搭載してプロセス処理装置に格納される基板ホルダに関する。
【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、基板ホルダに搭載されてプロセス処理装置に搬入される。例えば、基板を垂直に搭載するボートタイプの基板ホルダ（以下において、「ボート」という。）に基板が搭載される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
ボートに基板を垂直に搭載するために、ボートの基板搭載面に配置した支持具によって基板を支持する方法が採用されている。例えば、基板搭載面の搭載領域の周囲に配置された３つの支持具によって、基板が支持される。これは、プロセス処理に与える支持具の影響を抑制するためには支持具の個数ができるだけ少ないことが好ましい一方で、基板を垂直に安定して支持するためには、少なくとも基板の左辺、右辺及び下辺の３箇所に支持具を配置する必要があるためである。
【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】
成膜プロセスなどにおいてボートが高温になった場合において、ボートに搭載された基板が熱反りを起こすことがわかっている。３つの支持具によって基板搭載面で支持された基板が熱反りを起こすと、自重によって基板が支持具の間にずれ込んで、基板がボートに正しい姿勢で搭載されない場合がある。この場合、基板のボートからの落下や、基板がボートの基板搭載面に密着しないなどの問題が生じる。
【０００６】
例えば、基板がボートの基板搭載面と密着しないと、基板の裏面に予定していない膜が形成されたり、ボートを電極として使用するプラズマ化学気相成長（ＣＶＤ）法などにおいて、基板に形成される膜の膜厚や膜質の分布が不均一になったりする。
【０００７】
上記問題点に鑑み、本発明は、基板搭載面に密着させて基板を支持できるボートタイプの基板ホルダ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、基板が搭載される矩形状の搭載領域が定義された基板搭載面が垂直方向に延伸する基板プレートと、搭載領域の左辺及び右辺にそれぞれ配置され、基板搭載面に搭載された基板を支持する第１の支持具及び第２の支持具と、搭載領域の下辺に配置され、基板搭載面に搭載された基板を支持する第３の支持具と、基板と接触する部分が、第３の支持具が基板と接触する部分よりも下方に位置し、基板搭載面に正常に搭載された基板と接触しない第４の支持具とを備える基板ホルダが提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、基板搭載面に密着させて基板を支持できるボートタイプの基板ホルダを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る基板ホルダの構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る基板ホルダでの基板の搭載方法を示す模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係る基板ホルダに使用される支持具の例を示す模式的な側面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る基板ホルダに使用される支持具の例を示す模式的な斜視図である。
【図５】第１の比較例の基板ホルダに搭載された基板が熱反りを起こした例を示す模式図であり、図５（ａ）は上方から見た図であり、図５（ｂ）は正面方向から見た図である。
【図６】本発明の実施形態に係る基板ホルダに搭載された基板が熱反りを起こした状態を示す模式図である。
【図７】本発明の実施形態に係る基板ホルダの支持具の配置例を示す模式的な斜視図である。
【図８】本発明の実施形態に係る基板ホルダの支持具の他の配置例を示す模式的な斜視図である。
【図９】第２の比較例の基板ホルダの構成を示す模式図である。
【図１０】基板ホルダに搭載された基板の例を示す、上方から見た模式図である。
【図１１】本発明の実施形態の変形例に係る基板ホルダの構成を示す模式図である。
【図１２】本発明の実施形態の他の変形例に係る基板ホルダの構成を示す模式図である。
【図１３】本発明のその他の実施形態に係る基板ホルダの支持具の例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。また、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ホルダ１０は、図１に示すように、基板が搭載される矩形状の搭載領域１０１が定義された基板搭載面１１０が垂直方向に延伸する基板プレート１１と、搭載領域１０１の左辺に配置された第１の支持具２１及び右辺に配置された第２の支持具２２と、搭載領域１０１の下辺に配置された第３の支持具２３及び第４の支持具２４とを備える。以下において、第１の支持具２１〜第４の支持具２４を総称して「支持具２０」という。
【００１３】
なお、基板搭載面１１０の面法線方向から見た図１では、支持具２０が基板と接触する位置を、支持具２０の位置として示している（以下において、同様。）。
【００１４】
基板が搭載領域１０１に正しい姿勢で正常に搭載された状態、即ち、搭載領域１０１の下辺に沿って基板の下辺が配置された状態（以下において、「正常配置状態」という。）において、第１の支持具２１、第２の支持具２２及び第３の支持具２３によって、３箇所で基板が基板搭載面１１０で支持される。
【００１５】
第４の支持具２４は、基板と接触する部分が、第３の支持具２３が基板と接触する部分よりも下方であるように配置される。つまり、基板が搭載領域１０１に正常に搭載された正常配置状態では、第４の支持具２４は基板と接触しない。なお、詳細は後述するが、基板搭載面１１０に搭載された基板が熱反りを起こした状態において、第４の支持具２４が、基板搭載面１１０に搭載された基板の下辺を支持する。
【００１６】
基板ホルダ１０では、図２に矢印Ｍで示すように、基板１００を正常配置状態に対して傾けた状態で、上方から基板搭載面１１０上に移動する。その後、搭載領域１０１と平行に基板１００を回転させてから、基板搭載面１１０に基板１００を搭載する。このため、搭載領域１０１の下辺からの第１の支持具２１までの距離と第２の支持具２２までの距離は異なるように設定されている。図１及び図２では、搭載領域１０１の下辺からの距離を、第２の支持具２２までの距離よりも第１の支持具２１までの距離を広くしている。基板１００を安定して支持するために、第３の支持具２３は、第２の支持具２２に近い搭載領域１０１の右辺側に配置されている。
【００１７】
支持具２０には、基板１００を落下させずに安定して支持するために、その先端が基板搭載面１１０上に張り出した構造が好ましい。このため、支持具２０には、例えば図３に示す形状などが採用される。即ち、支持具２０は、一方の端部が基板搭載面１１０に接続された戴置部分２０１と、戴置部分２０１の他方の端部に連結された突起部分２０２を有する。図３に示すように、戴置部分２０１との連結箇所から離間した突起部分２０２の先端部は、搭載領域１０１の上方に位置しており、基板１００の主面と対向している。支持具２０は、突起部分２０２と基板搭載面１１０との隙間において、基板１００を戴置部分２０１で支持する。例えば図４に示すように、支持具２０の戴置部分２０１は板形状であり、戴置部分２０１の主面で基板１００が支持される。
【００１８】
なお、図３や図４に示すように、突起部分２０２の基板搭載面１１０に垂直な断面は、戴置部分２０１との連結箇所から、連結箇所から離間した突起部分２０２の端部にかけて、搭載領域１０１の上方に向かって徐々に張り出すテーパ形状である。これにより、支持具２０によって基板１００が安定して保持される。
【００１９】
基板搭載面１１０上に露出する戴置部分２０１の長さｔは、基板１００の厚みと同等以上に設定される。例えば基板１００の厚みが２００μｍである場合には、戴置部分２０１の長さｔは２００μｍ〜４００μｍ程度である。戴置部分２０１の長さｔを基板１００の厚みよりも少し長くすることにより、支持具２０の突起部分２０２のテーパ部に接触することにより生じる基板１００の端部の破損を抑制できる。
【００２０】
以下に、熱反りを起こして変形した基板１００が、支持具２０同士の間にずれ込む現象（以下において、「ずれ込み現象」という。）について説明する。基板ホルダ１０が加熱されて高温（例えば４８０℃程度）になった場合に、基板ホルダ１０に搭載された基板１００が熱反りを起こす。例えば、基板加熱を含む製造工程で使用された後の基板ホルダ１０に新たな基板１００を搭載したり、前処理などの加熱工程によって基板１００を搭載した基板ホルダ１０が加熱されたりした場合に、基板１００が熱反りを起こして変形する。基板ホルダ１０に搭載された基板１００が熱反りを起こすと、自重による基板１００のずれ込み現象が生じる。
【００２１】
図５（ａ）及び図５（ｂ）に、第１の支持具２１、第２の支持具２２及び第３の支持具２３のみが基板搭載面１１０に配置された第１の比較例の基板ホルダ１０Ａにおいて、基板１００が熱反りを起こした状態を示す。図５（ｂ）に示すように、基板１００が第１の支持具２１と第３の支持具２３の間にずれ込んでいる。基板１００のずれ込み現象が生じると、基板ホルダ１０Ａから基板１００が落下するおそれがある。
【００２２】
これに対し、基板ホルダ１０では、第４の支持具２４が搭載領域１０１の下方に配置されている。このため、基板１００のずれ込み現象が生じると、図６に示すように、基板１００は第４の支持具２４によって支持される。即ち、第４の支持具２４は、ずれ込み現象が生じた場合の基板１００の支えである。
【００２３】
上記のように、基板ホルダ１０では、熱反りを起こした基板１００のずれ込み現象が生じても、第４の支持具２４によって基板１００の下辺が支持される。これにより、基板１００が基板ホルダ１０から落下することが防止される。
【００２４】
なお、第４の支持具２４の突起部分２０２の最上部が、搭載領域１０１の下辺よりも上方に位置することが好ましい。即ち、基板１００が基板ホルダ１０に搭載された時点で、第４の支持具２４の突起部分２０２の一部が、基板１００の主面上に配置された状態であるようにする。これにより、基板１００のずれ込み現象が生じた場合に、基板プレート１１からの基板１００の落下をより確実に防止できる。
【００２５】
第４の支持具２４の基板１００と接触する部分は、第３の支持具２３が基板１００と接触する部分よりも下方に位置している。このため、基板搭載面１１０に搭載された基板１００が熱反りを起こしていない状態では、第４の支持具２４は基板１００と接触しない。したがって、基板１００の全体が熱的に均一な状態になって熱反りが解消されると、基板搭載面１１０に搭載された基板１００は、第１の支持具２１、第２の支持具２２及び第３の支持具２３によって３箇所で支持される。
【００２６】
上記のように、基板ホルダ１０によれば、熱反りを起こした基板１００のずれ込み現象が生じても、基板１００を基板搭載面１１０に安定して支持できる。そのために、第４の支持具２４は、基板１００のずれ込みを途中で止める位置に配置される。
【００２７】
したがって、第４の支持具２４の位置は、熱反りを起こした基板１００の下辺が搭載領域１０１の下辺よりも下方にずれ込む距離に応じて、設定される。即ち、搭載領域１０１の下辺と第４の支持具２４の基板１００に接触する位置との、基板搭載面１１０に沿った垂直方向の図１に示した距離ｄは、基板１００のずれ込む距離に応じて設定される。具体的には、基板１００のサイズや、支持具２０の配置、例えば第１の支持具２１と第２の支持具２２との間隔と基板１００のサイズ及びその公差との関係などに応じて、距離ｄが設定される。
【００２８】
例えば、基板１００が、幅の設計値が１５６ｍｍで公差±０．５ｍｍの矩形状である場合、第１の支持具２１と第２の支持具２２との、搭載領域１０１の下辺に沿った間隔は１５７．３ｍｍに設定される。このとき、距離ｄは１ｍｍ程度に設定される。
【００２９】
また、第４の支持具２４は、搭載領域１０１に搭載された基板１００の重心を搭載領域１０１の下辺に垂直に降ろした位置を挟んで、第３の支持具２３が配置された領域と対向する領域に配置される。これにより、ずれ込み現象が生じた場合に、基板１００を安定して支持することができる。
【００３０】
なお、基板１００と接触する部分が、第３の支持具２３よりも第４の支持具２４で下方に位置するようにするために、種々の方法を採用可能である。例えば図７に示すように、同じ形状の第３の支持具２３と第４の支持具２４を使用し、第４の支持具２４を第３の支持具２３よりも下方に配置する。或いは、図８に示すように、第３の支持具２３の戴置部分２０１の厚みｈ３を、第４の支持具２４の戴置部分２０１の厚みｈ４よりも厚くする。ここで、ｈ３−ｈ４＝ｄである。図８に示した例では、第３の支持具２３と第４の支持具２４の基板搭載面１１０に固定する部分を平行にしても、第４の支持具２４の基板１００と接触する部分の位置を、第３の支持具２３の基板１００と接触する部分の位置よりも、低くすることができる。
【００３１】
ところで、熱反りを起こした基板１００の基板プレート１１からの落下を防止するためには、図９に示す第２の比較例の基板ホルダ１０Ｂのように、正常配置状態において、基板１００の下辺を第２の支持具２２と第４の支持具２４Ｂによって支持することが考えられる。しかし、基板ホルダ１０Ｂでは、以下に説明するように、基板１００が基板搭載面１１０に密着しないという問題が生じる。
【００３２】
通常、第１の支持具２１と第２の支持具２２との間隔は、基板１００のサイズの公差に対応して、基板１００の設計サイズの幅よりも広く設定されている。このため、図１０に示すように、設計サイズより小さい基板１００が基板プレート１１に搭載された時点で、基板１００が基板搭載面１１０に密着していない場合がある。この場合、第１の支持具２１〜第３の支持具２３の３つの支持具２０のみによって基板１００を支持しているのであれば、基板１００は基板搭載面１１０上で面法線方向を回転軸として回転しやすい。このため、基板１００の位置が変化して基板搭載面１１０に密着する。
【００３３】
しかし、図９に示した基板ホルダ１０Ｂでは、基板１００の下辺が２つの支持具２０によって安定して支持されているため、基板１００の位置が変化しない。このため、基板１００が基板搭載面１１０と密着しない状態が維持されてしまう。
【００３４】
その結果、図９に示すように正常配置状態で基板１００の下辺を２箇所で支持すると、基板搭載面１１０と密着していない基板１００について、処理が行われる。このため、基板１００に形成される膜の膜質が低下するなどの問題が生じる。
【００３５】
例えば、基板ホルダ１０は、基板１００に成膜するプラズマＣＶＤ装置に基板１００を格納するために使用される。この場合、基板ホルダ１０はアノード電極として使用される。このため、基板１００が基板搭載面１１０に密着していないと、基板１００の電位分布が不均一になり、基板１００に形成される膜の膜厚や膜質の分布が均一にならない。
【００３６】
これに対し、基板ホルダ１０では、正常配置状態では第４の支持具２４は基板１００に接触しない。つまり、基板１００の熱分布が一様になって熱反りが解消された後は、第１の支持具２１、第２の支持具２２及び第３の支持具２３によって、基板１００が３箇所で支持される。このため、基板１００は基板搭載面１１０に密着し、均一な膜が基板１００に形成される。
【００３７】
更に、処理工程において３つという少ない個数の支持具２０で基板１００を支持することによって、基板ホルダ１０を使用して製造された半導体装置についての特性の向上が他にも得られる。例えば、成膜処理工程において、突起部分２０２の影になって成膜されない領域（以下において「ピンマーク」という。）が基板１００上に発生する。例えば基板１００が太陽電池基板である場合に、太陽電池の変換領域にピンマークが発生すると、変換効率が低下する。このため、基板搭載面１１０に配置する支持具２０の個数は少ないほどよいのである。基板ホルダ１０によれば、成膜工程において第４の支持具２４は基板１００に接触しない。このため、ピンマークによる変換効率の低下を抑制できる。
【００３８】
また、基板ホルダ１０での基板１００の搭載及び回収（以下において、「移載」という。）には、ロボットハンドが使用されることも多い。基板１００のずれ込み現象が生じると、基板１００が正しい姿勢で基板搭載面１１０に搭載されていない状態で、ロボットハンドによる基板１００の移載が行われることになる。その結果、反った状態の基板１００が基板搭載面１１０に押し付けられるなどして、基板１００の割れが発生するなどの問題が生じる。また、基板１００がロボットハンドで安定して保持されずに、移載の途中で基板１００がロボットハンドから落下して破損するおそれがある。
【００３９】
しかし、基板ホルダ１０では、正常配置状態の基板１００について移載を行うことができる。このため、基板１００の破損を抑制することができる。
【００４０】
支持具２０の材料は、処理工程での環境を考慮して選択する。例えば、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を使用する。処理工程で基板ホルダ１０が高温になることなどを考慮すれば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）材を支持具２０に好適に使用できる。或いは、カーボン材などを使用してもよい。
【００４１】
以上に説明したように、本発明の実施形態に係る基板ホルダ１０では、搭載領域１０１の左辺、右辺及び下辺に第１の支持具２１〜第３の支持具２３が配置されるとともに、基板１００と接触する部分が第３の支持具２３よりも下方に位置するように第４の支持具２４が配置されている。このため、基板１００のずれ込み現象が生じても、第４の支持具２４によって基板１００の下辺が支持され、基板１００の落下が抑制される。更に、基板ホルダ１０によれば、熱反りが解消された後は、第１の支持具２１、第２の支持具２２及び第３の支持具２３によって、基板１００が３箇所で支持される。このため、基板１００を基板搭載面１１０に密着させることができる。
【００４２】
＜変形例＞
図１及び図２では、搭載領域１０１の下辺からの距離が第２の支持具２２よりも長い第１の支持具２１が配置された左辺側に、第４の支持具２４が配置されている。しかし、第４の支持具２４の位置は、上記に限られない。例えば、図１１に示すように、搭載領域１０１の下辺からの距離が第１の支持具２１よりも第２の支持具２２で長い場合には、搭載領域１０１の左辺側に第３の支持具２３が配置され、右辺側に第４の支持具２４が配置される。
【００４３】
また、基板搭載面１１０に定義される搭載領域の数は、１つに限られない。例えば、図１２に示すように、４つの搭載領域１０１が基板搭載面１１０に定義されていてもよい。このように、基板搭載面１１０の面積や基板１００のサイズなどに応じて、基板搭載面１１０の搭載領域１０１の数は任意に設定可能である。
【００４４】
（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。
【００４５】
例えば、平型タイプのピンを支持具２０に採用可能である。即ち、図１３に示すように、ピン軸の先端が基板搭載面１１０に固定される。これにより生じる基板搭載面１１０と突起部分２０２であるピン頭部との隙間に露出するピン軸の戴置部分２０１によって、基板１００が支持される。
【００４６】
また、複数の基板プレート１１を有するボートタイプの基板ホルダ１０について、それぞれの基板プレート１１の基板搭載面１１０に、第１の支持具２１〜第４の支持具２４を配置してもよい。更に、基板プレート１１の両面を基板搭載面１１０とする基板ホルダにも、本発明は適用可能である。
【００４７】
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もちろんである。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】
【００４８】
１０…基板ホルダ
１１…基板プレート
２１…第１の支持具
２２…第２の支持具
２３…第３の支持具
２４…第４の支持具
１００…基板
１０１…搭載領域
１１０…基板搭載面
２０１…戴置部分
２０２…突起部分
【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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