JP2007287969A - Substrate supporter for substrate annealing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a substrate support apparatus for a substrate annealing apparatus that carries in and anneals a substrate such as a glass substrate in a heat treatment furnace.
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)。 In a semiconductor device manufacturing process, an apparatus that heats and heats a wafer, such as a lamp annealing apparatus or a CVD apparatus, carries a substrate, for example, a semiconductor wafer one by one into a heat treatment furnace and irradiates the substrate with light. (For example, Patent Document 1).
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。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of a conventional lamp annealing apparatus disclosed in
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。
The semiconductor wafer W is carried into the
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。 Further, as means for supporting the substrate in the heat treatment furnace as described above, (1) the periphery of the substrate is supported by a quartz rod, a ceramic ball or the like, and (2) the substrate is placed on a quartz substrate setter (planar plate). However, these support means have a problem that the substrate and the support material are rubbed when the substrate contracts or deforms during the heat treatment process, and the substrate is scratched (micro scratch).
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)。 In order to solve this problem, several substrate support means have already been proposed (for example, Patent Document 2).
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。
As shown in FIG. 6, the heat treatment substrate support of
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。
In a heat treatment furnace such as a substrate annealing apparatus, a substrate (for example, a glass substrate) undergoes heat treatment steps of temperature rise, steady temperature maintenance, and temperature fall, and thermally expands when heated and shrinks when cooled.
Further, in a large substrate (for example, 1 m square or more), the temperature of each part of the substrate is different and relatively displaces in or out of the plane. In particular, in the temperature range immediately before the deterioration of the substrate material occurs, the substrate contracts and deforms by a relatively large number of several to several tens of microns.
During such horizontal displacement, expansion / contraction, and deformation of the substrate, the conventional substrate support tool cannot follow the displacement (horizontal displacement, expansion / contraction, deformation, etc.) of the substrate. Slip occurred between the contact portion of the tool and a small scratch (micro scratch) was generated on the substrate surface (lower surface).
Such micro scratches have been demanded to be greatly reduced on a high-quality substrate intended for semiconductor wafers and the like because it causes a decrease in product yield in a later process.
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。
With the above-mentioned means for supporting the periphery of the substrate (1) with a quartz rod, a ceramic ball or the like, since the substrate is bent, a large substrate (for example, 1 m square or more) cannot be supported horizontally.
Further, with the means (2) for placing a substrate on a quartz substrate setter (planar plate), a large substrate can be supported horizontally, but due to the presence of the setter, the substrate cannot be heated or cooled rapidly. Further, since the contact portion with the setter is wide, the entire surface of the substrate may be rubbed against the setter and scratches (micro scratches) may be generated on the entire surface of the substrate.
Furthermore, for example, the support of
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。 The present invention has been developed to solve the above-described problems. That is, the object of the present invention is to support a large substrate (for example, 1 m square or more) horizontally, follow the displacement due to heating / cooling of the substrate, and generate scratches (micro scratches) due to sliding with the substrate surface. It is an object of the present invention to provide a substrate support apparatus for a substrate annealing apparatus that can be significantly reduced.
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。
According to the present invention, there is provided a substrate support apparatus for a substrate annealing apparatus having a flat substrate that is horizontally supported and a heater that is positioned above the substrate and that heats the upper surface of the substrate with radiant heat,
The substrate support device includes a plurality of substrate support bars that support the lower surface of the substrate on the upper surface and extend downward,
A substrate annealing apparatus comprising: a horizontal holding plate that holds the lower ends of a plurality of substrate support rods in a displaceable manner so as to follow the displacement of the substrate while the upper surface of the substrate support rod is in contact with the lower surface of the substrate. A substrate support apparatus is provided.
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。
According to a preferred embodiment of the present invention, the horizontal holding plate is a horizontal fixed plate having a plurality of mounting holes spaced from each other.
The substrate support bar includes a downward projection that fits in the mounting hole with a gap, a flange having a lower surface positioned above the projection and in contact with the upper surface of the horizontal holding plate, and an elongated shape extending upward from the flange. It consists of a rod part,
The upper surface of the rod portion is formed in a sufficiently large circular arc surface so that the contact stress with the substrate is not more than a predetermined allowable stress.
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。
The horizontal holding plate has a tapered portion at the upper corner of the mounting hole,
The lower surface of the flange portion is preferably a horizontal disk that is slightly larger than the tapered portion.
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。
According to another embodiment, the horizontal holding plate has a downwardly convex arc surface at the upper corner of the mounting hole,
The lower surface of the flange has a downwardly projecting arc surface that fits with the arc surface.
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。 The substrate support rod is preferably made of quartz, ceramic, or other heat resistant material.
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。
According to the configuration of the present invention, since the lower end of the substrate support bar is held by the horizontal holding plate, a plurality of arbitrary positions including the central portion of the substrate can be supported by the plurality of substrate support bars, and the large substrate Even if it is (for example, 1 m square or more), the deflection can be prevented and it can be supported horizontally.
In addition, the horizontal holding plate holds the lower ends of the plurality of substrate support rods so that they can follow the displacement of the substrate while the upper surface of the substrate support rod is in contact with the lower surface of the substrate. The support member follows the deformation and the friction between the substrate and the support member can be minimized.
Thereby, it is possible to easily follow displacement due to heating / cooling of the substrate, and it is possible to greatly reduce the occurrence of scratches (micro scratches) due to sliding with the substrate surface.
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。
The horizontal holding plate is a horizontal flat plate having a plurality of mounting holes spaced from each other,
The substrate support rod includes a downward projection that fits in the mounting hole with a gap, a flange having a lower surface that is located above the projection and contacts the upper surface of the horizontal holding plate, and an elongated rod that extends upward from the flange. Become
With the configuration in which the upper surface of the rod portion is formed in a sufficiently large arc surface so that the contact stress with the substrate is not more than a predetermined allowable stress, the support rod itself can be fixed with a degree of freedom. Since the tip end portion of the support rod moves in accordance with the displacement due to the thermal contraction of the glass substrate, it is possible to prevent scratches as a result.
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。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, common portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
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。 FIG. 1 is an overall configuration diagram of a substrate annealing apparatus provided with a substrate support apparatus of the present invention. In this figure, 2 is a heat treatment furnace. 3 is a light incident window, 4 is a heat shield, 5 is a heater, 7 is a substrate door, 8 is a support / movement mechanism, and 10 is a substrate support device.
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。
The
The
The
With this configuration, when the heat treatment of the
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。
In this substrate annealing apparatus, the
At the same time, the
The
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。
FIG. 2 is a configuration diagram of the substrate support apparatus of the present invention, and FIG. 3 is a partially enlarged view thereof. 2 and 3, the
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。
The board |
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。
The
The
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。
In FIG. 3, the
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。
The downward projecting
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。
The
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。
The
Further, the upper surface of the
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。
According to the configuration of the present invention described above, since the lower ends of the plurality of substrate support bars 12 are held by the
Further, the
Thereby, it is possible to easily follow displacement due to heating / cooling of the substrate, and it is possible to greatly reduce the occurrence of scratches (micro scratches) due to sliding with the substrate surface.
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。 Further, with the configuration of FIG. 3, the support rod itself can be fixed with a degree of freedom, and the tip of the support rod moves in accordance with the displacement due to the thermal contraction of the glass substrate. I can not.
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。
FIG. 4 is a view similar to FIG. 3 showing another embodiment of the present invention.
In this example, the
The
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。
The
In this example, the arc surface on the upper surface of the
Other configurations are the same as those in FIG.
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。
According to the configuration of FIG. 4 described above, even if the
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。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, Of course, it can change variously in the range which does not deviate from the summary of this invention.
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
1 substrate (glass substrate), 2 heat treatment furnace, 3 light entrance window,
4 heat shield, 5 heater,
7 PCB door, 8 Support / movement mechanism,
10 substrate support device, 12 substrate support rod,
12a downward projection, 12b collar, 12c rod, 13b collar,
14 horizontal holding plate, 14a mounting hole, 14b taper part,
15b Arc surface
Claims (5)
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。 A substrate support apparatus for a substrate annealing apparatus, comprising a flat substrate that is horizontally supported and a heater that is positioned above the substrate and that heats the upper surface of the substrate with radiant heat,
The substrate support device includes a plurality of substrate support bars that support the lower surface of the substrate on the upper surface and extend downward,
A substrate annealing apparatus comprising: a horizontal holding plate that holds the lower ends of a plurality of substrate support rods in a displaceable manner so as to follow the displacement of the substrate while the upper surface of the substrate support rod is in contact with the lower surface of the substrate. Substrate support device.
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。 The horizontal holding plate is a horizontal fixed plate having a plurality of mounting holes spaced from each other,
The substrate support bar includes a downward projection that fits in the mounting hole with a gap, a flange having a lower surface positioned above the projection and in contact with the upper surface of the horizontal holding plate, and an elongated shape extending upward from the flange. It consists of a rod part,
2. The substrate support for a substrate annealing apparatus according to claim 1, wherein the upper surface of the rod portion is formed in a sufficiently large arc surface so that a contact stress with the substrate is equal to or less than a predetermined allowable stress. apparatus.
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。 The horizontal holding plate has a tapered portion at the upper corner of the mounting hole,
3. The substrate support apparatus for a substrate annealing apparatus according to claim 2, wherein the lower surface of the flange portion is a horizontal disk that is slightly larger than the tapered portion.
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。 The horizontal holding plate has a downwardly convex arc surface at the upper corner of the mounting hole,
The substrate support apparatus for a substrate annealing apparatus according to claim 2, wherein a lower surface of the flange portion has a downwardly projecting arc surface that is fitted to the arc surface.
The substrate support apparatus for a substrate annealing apparatus according to claim 1, wherein the substrate support rod is made of quartz, ceramic, or other heat resistant material.
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