JPH0627952Y2 - ウエハトレイ・サセプタ・トレイ受台の形状 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （ア）産業上の利用分野 この考案は縦型気相成長装置のウエハトレイ、カセッ
ト、フォークの形状に関する。

ここで縦型気相成長装置というのは、ガスの流れが上か
ら下へ流れるものである。その中でも、ここではサセプ
タの上にウエハを水平に戴置する気相成長装置を対象に
する。

サセプタの上面にウエハを直接に置くこともあるが、そ
うするとウエハの着脱のため成長室を開かなくてはなら
ない。取り扱いに不便である。そこで、ウエハを薄い平
板状の容器に入れて容器ごと搬送、収容、気相成長など
をさせると便利である。このような容器をここではウエ
ハトレイという。

ウエハトレイをいくつか真空室内に一時的に収容してお
き、サセプタの上へひとつずつ送り、処理するようにす
ると、成長室の真空を破る必要がなくなり能率が良い。
このように、ウエハトレイをいくつか収容しておくもの
をカセットとここでは呼ぶ。

又、カセットとサセプタの間でウエハトレイを搬送する
装置のトレイを支持する部分をフォークという。

（イ）従来の技術 第１２図に従来例に係るウエハトレイ・サセプタの構造
を示す。

サセプタ６は単純な円柱形でありこの上にウエハトレイ
１が戴置される。ウエハ１１はウエハトレイ１の上面に
形成されたウエハ戴置部２に嵌まり込んでいる。ウエハ
トレイ１の下面は円柱に沿うよう削られており、周縁４
がサセプタ６の側面に当たるので、ウエハトレイ１がサ
セプタから横へ落ちないようになっている。

周縁４の内方は垂直壁２１となっている。垂直壁２１と
サセプタ側面との間には間隙ｇが生ずる。サセプタの直
径をＤ、ウエハトレイ１の下面の座グリ（円柱に沿う窪
み）の直径をＥとすると、Ｄ＋２ｇ＝Ｅ(1) であり、Ｄ＜Ｅでなければならない。

このように、穴とサセプタ側面が垂直の面になっている
ので必ず間隙ｇが要求される。

ここではサセプタだけを描いているが、カセットも同様
の形状である。

フォークによって、ウエハトレイを搬送し、位置決めし
てこれをサセプタの上へ置き、或はカセットのトレイ受
台に置く。

（ウ）考案が解決しようとする課題 ウエハトレイの下面の穴は垂直の壁になっており、サセ
プタやカセットのトレイ受台も垂直の外周面になってい
る。このような嵌合になっているので、フォークにより
ウエハトレイを搬送し、サセプタやトレイ受台に置くと
きに位置決めするのが難しい。

位置決めは、フォークの中心と、サセプタやトレイ受台
の中心とを合致させる事によってなされる。しかし、厳
密に一致することはなく、中心線の間にずれｅが必ず生
ずる。

又フォークの中心とこれに戴せられているウエハトレイ
の中心との間にも位置ずれｆがある。

フォークをサセプタの直上へ移動させ、サセプタを上昇
させてウエハトレイの下面の座グリにサセプタ６を挿入
する。これが可能である為には、中心線のずれｅ、ｆの
和が、ｇより小さくなくてはならない。

ｅ＋ｆ＜ｇ(2) である。

フォークは水平に移動するものであり、真空中で片持ち
された部材である。停止位置の誤差ｅを小さくしようと
すれば、装置の精度を上げなければならない。これは必
ずしも容易でない。

ｆはフォークとウエハトレイの外側の面のずれにより決
まる量である。ｆを小さくすると、フォークによってウ
エハトレイを持ち上げる時にミスが多くなる可能性があ
る。

こういうわけで、中心線のズレの量ｅ、ｆをあまり小さ
くできない。すると、ウエハトレイの穴の直径Ｅとサセ
プタの直径Ｄの差であるｇが大きくなってしまう。

間隙であるｇが大きくなると、ウエハトレイがサセプタ
上で偏った位置に置かれる可能性がある。この場合、ガ
スの流れが軸対称にならない。このため薄膜形成に悪影
響を及ぼす惧れがある。

ウエハトレイをサセプタの上に戴せた時のウエハトレイ
とサセプタの中心線のずれをｑとすると、ｑは０〜ｇの
任意の値を取りうる。

０≦ｑ≦ｇ(3) ｑを小さくしようとするとｇを小さくしなければならな
い。しかし、ｅ、ｆは機構上の制約がありあまり小さく
できない。

（エ）課題を解決するための手段 本考案においては、ウエハトレイの裏面の窪みの内周面
を、垂直面ではなく傾斜面とする。さらにこれに応じ
て、サセプタの上方の一部の外周面、トレイ受台の外周
面も垂直面ではなく傾斜面とする。

傾斜面同士で嵌合させる事にする。こうすると、ウエハ
トレイ、サセプタ、トレイ受台の傾斜面の幅をａ、ｂ、
ｃとして、この最小値だけ位置決めの余裕ができる事に
なる。つまり条件(2)にかえて ｅ＋ｆ＜min｛ａ，ｂ，ｃ｝(4) という事になる。さらに、ウエハトレイをサセプタに戴
せてしまえば、ウエハトレイ中心線とサセプタ中心線の
ずれｑは完全に０である。

ｑ＝０(5) 図面によって説明する。

第１図は本考案におけるウエハトレイの一例を示す縦断
面図である。

ウエハトレイ１は略円板状の薄い容器で、例えばカーボ
ンで作られる。上面に浅くウエハ戴置部２が穿たれてい
る。ウエハはここに戴せられる。ウエハトレイ１の下面
は窪みになっているが、裏板部３は平坦であり、この外
側に下方へ延びる周縁４がある。周縁４と裏板部３とを
結ぶ縦方向の面が内傾斜周面５となっている。垂直壁面
でなく、垂直と角θをなすような内傾斜面となっている
のである。しかも、下に向かって漸開する形状になって
いる。

内傾斜周面５の高さをｈ、半径方向の幅をａ、傾斜角を
θとすると、 ａ＝ｈtanθ(6) である。

第２図はサセプタの略縦断面図である。単なる円柱形で
はなく、少なくとも上方の一部が外傾斜周面８になって
いる。残りの下半は円筒状の周面１０であっても良い。
上面部７は従来と同じ平坦な面である。

サセプタ６の下面にはサセプタ指示シャフト９が固着さ
れる。サセプタ６はシャフト９により回転昇降自在に支
持される。

外傾斜周面８の高さをｋ、半径方向の幅をｂ、傾斜角を
θとすると ｂ＝ｋtanθ(7) である。

サセプタの外傾斜周面の傾斜角と、ウエハトレイの傾斜
角とは同一であるのが最も良い。しかし、多少の違いが
あっても良い。又、傾斜周面は厳密に円錐の一部でなく
ても良く、縦断面において多少丸みを帯びたものであっ
ても良い。

第３図はトレイ受台の略縦断面図である。

平坦な上面部１３、下面部１４を有し、略円板状の部材
である。中心に縦方向の穴１７が穿たれている。これは
ウエハトレイ１とトレイ受台１２で囲まれる空間からガ
スを外部へ出すための穴である。

一方の側には取付柄部１６が形成され、これにより縦方
向の部材であるトレイ受台ベース板１９に固着される。

上面部１３と下面部１４の中間の側周部は外傾斜周面１
５となっている。円錐面の一部であるが、上方で小さく
下方で大きいような円錐台形状である。

外傾斜周面１５の傾斜角も、ウエハトレイ１やサセプタ
６の傾斜角と同じである事が望ましい。

トレイ受台１２の外傾斜周面１５の高さをｌ、半径方向
の幅をｃ、傾斜角をθとすると、 ｃ＝ｌtanθ(8) である。

（オ）作用 ウエハトレイ１の内傾斜周面５が、サセプタ６の外傾斜
周面８、又はトレイ受台１２の外傾斜周面１５に嵌合す
る。いずれも上で狭く下で広い傾斜周面であるので、直
径が同一になる高さでウエハトレイ１が位置決めされ
る。このときウエハトレイの中心軸と、サセプタ６、ト
レイ受台１２の中心軸とのずれｑは０である。ｑ＝０で
あるから自動的に厳密な位置決めがなされる。

第４図はサセプタにウエハトレイ１を戴置した状態の縦
断面図である。ウエハトレイ１をフォーク２１で搬送
し、サセプタ６の上面に置いた後の図である。

嵌合した後は、ウエハトレイの内傾斜周面５が、サセプ
タ６の外傾斜周面８に密接している。中心軸間のずれは
ない（ｑ＝０）。

しかし、嵌合する前は、ウエハトレイの中心軸とサセプ
タの中心軸が多少ずれていても良い。このずれが、傾斜
周面の幅ａ、ｂの小さい方よりもさらに小さければ、傾
斜周面に案内されて正しく位置決めされる。

ウエハトレイ１の裏板部３と、サセプタ６の上面部７の
間に僅かであるが間隙ｓが生ずる。ｓが有限であれば、
内外傾斜面５、８が全周において接触し、正しく位置決
めされる事になる。

ｓ＝０とすると、内外傾斜面５、８は一部で接触するだ
けであるが、この場合でも、位置決めの精度は第１２図
のものより高い。本考案ではｓ≠０が望ましいがｓ＝０
であっても良い。傾斜周面の作用により、ウエハトレイ
が正しく案内されて、中心軸間のずれが最小になるとい
う事が重要なのである。

つまり、フォークの上でのウエハトレイのずれをｆ、フ
ォークとサセプタの中心のずれをｅとして、 ｅ＋ｆ＜min｛ａ，ｂ｝(9) でさえあれば、サセプタを上昇したとき、ウエハトレイ
１の内傾斜周面５がサセプタ６の外傾斜周面８に接触で
きる。サセプタを上昇すれば、内外の傾斜周面５、８に
そって正しく嵌合される。

第５図はカセットにおけるウエハトレイ１とトレイ受台
１２の嵌合状態を示す縦断面図である。

トレイ受台１２の外傾斜周面１５に、ウエハトレイ１の
内傾斜周面５が嵌合している。この状態でウエハトレイ
の周縁４の底がトレイ受台１２に接触している。ここで
ウエハトレイの重さが支えられている。

厳密に言えば、ウエハトレイ１とトレイ受台１２の中心
軸は合致しないが、これらは気相成長とは関係がないの
で、厳密に合致する必要はない。しかし、寸法を適当に
決めれば、両者の中心軸を殆ど一致させる事ができる。

ウエハトレイ１とトレイ受台１２の中間には間隙ｔがあ
る。穴１７は、この空間からガスを抜くためのものであ
る。

間隙ｔは、サセプタ６とウエハトレイ１の間隙ｓよりも
格段に広い。間隙ｔが広くなっているのは、トレイ受台
１２を薄くしたためである。トレイ受台１２の外傾斜周
面１５の高さｌを小さくしている。ｈ＞ｌであるので間
隙ｔが広くなる。外傾斜周面１５の高さｌを小さくすれ
ば、トレイ受台を薄くできる。すると限られたカセット
の高さにより多くのトレイ受台１２を取り付ける事がで
きる。

ウエハトレイ、サセプタ、フォークがどのような使われ
方をするのかを、第６図、第７図によって簡単に説明す
る。これらは搬送装置を有する気相成長装置の全体を示
す平面図と縦断面図である。

気相成長装置はロードロック室Ｆ、成長室Ｇ、搬送予備
室Ｈを順に並べたものである。隣接する空間はゲートバ
ルブ２５、２６により仕切られている。それぞれの空間
は独立に真空に引くことができる。

ロードロック室Ｆには、カセット２３がある。これは縦
方向に設けられたトレイ受台ベース板１９と、これに対
して複数枚取り付けられたトレイ受台１２とよりなる。
カセット２３は自由に昇降できる。

成長室Ｇにはサセプタ６が回転昇降自在に設けられる。
上頂部から原料ガスが導入される。サセプタ６にウエハ
トレイ１を戴せ、ウエハ１１の上に薄膜を形成させる。
高周波加熱用コイル２４がサセプタ６、ウエハ１１を加
熱するために設けられる。

搬送予備室Ｈには、搬送装置２８が設けられる。これは
ウエハトレイを把持するためのフォーク２１と、これを
水平に移動させる直線導入機２７とからなっている。

ゲートバルブ２５、２６を開くと、フォーク２１を成長
室Ｇやロードロック室Ｆに差し入れる事ができる。

サセプタ６やトレイ受台１２は昇降でき、フォーク２１
は水平移動できるので、ウエハトレイ１をフォーク２１
によりサセプタ６からトレイ受台１２へ或はその反対方
向へと搬送できる。

サセプタ６、トレイ受台１２のウエハトレイ１をフォー
ク２１に移すためには次のようにする。サセプタ、トレ
イ受台を少し上方へ上げておき、フォーク２１の先端を
ウエハトレイ１の真下に入れる。サセプタ、トレイ受台
を下げる。ウエハトレイ１はフォーク２１に戴り上げ
る。フォーク２１を横へ移動させる。フォーク２１か
ら、サセプタ６、トレイ受台１２に戴せるのはその反対
を行えば良い。

（カ）実施例 トレイ受台の形状の一例を第８図、第９図に示す。この
実施例では、外傾斜周面１５が一様ではなく、傾斜の異
なる２面からなっている。側方から見ると外傾斜周面が
折線でつながれている。

ウエハトレイ１の周縁４の底は、トレイ支え部３１と取
付柄部１６に当たるように置かれる。これらを除くと、
円周上には外傾斜周面１５しか存在しない。

フォーク２１の形状の一例を第１０図、第１１図に示
す。円環状で前方の開口した部材である。段部３２にウ
エハトレイ１を置く事ができる。フォークは本考案の対
象ではないから詳しく説明しない。しかし、このような
フォーク２１にウエハトレイ１を置くと、両者の中心線
が食い違うという事が分かる。段部３２の中でウエハト
レイ１が動きうるからである。このずれをｆとして説明
した。

（キ）考案の効果 (1)ウエハトレイにウエハを予め装着してから搬送す
る。このためどんな材質のウエハでも容易に安全に搬送
することができる。

(2)ウエハトレイ、サセプタ、トレイ受台に内外傾斜周
面を設けたので、容易に厳密な位置決めができる。

(3)トレイ受台の傾斜周面の高さｌを、ウエハトレイの
傾斜周面の高さｈより小さくすれば、狭い空間により多
くの枚数のトレイ受台を取り付けることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一例に係るウエハトレイの縦断面図。 第２図は本考案の一例に係るサセプタの縦断面図。 第３図は本考案の一例に係るトレイ受台の縦断面図。 第４図はサセプタにウエハトレイを戴置したものの縦断
面図。 第５図はウエハトレイをトレイ受台に戴置したものの縦
断面図。 第６図は気相成長装置の一例を示す平面図。 第７図は同じものの縦断面図。 第８図は実施例に係るトレイ受台の平面図。 第９図は同じトレイ受台の正面図。 第１０図はフォークの平面図。 第１１図は第１０図のIX−IX断面図。 第１２図は従来例に係るウエハトレイ、サセプタの嵌合
状態を示す縦断面図。 １……ウエハトレイ ２……ウエハ戴置部 ３……裏板部 ４……周縁 ５……内傾斜周面 ６……サセプタ ７……上面部 ８……外傾斜周面 ９……サセプタ指示シャフト １０……円筒周面 １１……ウエハ １２……トレイ受台 １３……上面部 １４……下面部 １５……外傾斜周面 １６……取付柄部 １７……穴 １９……トレイ受台ベース板 ２１……垂直壁 ２３……カセット ２５，２６……ゲートバルブ ２７……直線導入機 ２８……搬送装置 Ｆ……ロードロック室 Ｇ……成長室 Ｈ……ゲートバルブ ｓ……サセプタとウエハトレイの間隙 ｔ……トレイ受台とトレイの間隙

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】上面にウエハを戴置すべきウエハ戴置部２
   が穿たれ下面にはサセプタへ差し込むための穴が周縁４
   を残して穿たれ、該穴の中央の平坦な裏板部３と周縁４
   底部とを結ぶ周面が上で狭く下で広くなるよう傾斜した
   内傾斜周面５となっているウエハトレイ１と、平坦な上
   面部７と側周部の少なくとも上方の一部に形成され上で
   狭く下で広い外傾斜周面８とを有するサセプタ６とより
   なり、ウエハトレイ１がサセプタ６の上に置かれた時両
   者が内外傾斜周面５、８によって接触するようにした事
   を特徴とするウエハトレイ・サセプタの形状。
2. 【請求項２】平坦な上面部１３、下面部１４と、取付柄
   部１６と、上面部１３と下面部１４を結ぶ周面であって
   上で狭く下で広くなるよう傾斜する外傾斜周面１５とを
   有するトレイ受台１２と、上面にウエハを戴置すべきウ
   エハ戴置部２が穿たれ下面にはトレイ受台１２へ差し込
   むための穴が周縁４を残して穿たれ、該穴の中央の平坦
   な裏板部３と周縁４底部とを結ぶ周面が上で狭く下で広
   くなるよう傾斜した内傾斜周面５となっているウエハト
   レイ１とよりなり、ウエハトレイ１をトレイ受台１２の
   上へ戴置させる際、ウエハトレイ１が内外傾斜周面５、
   １５によって案内され、ウエハトレイ１の周縁４の底が
   トレイ支持部３１と取付柄部１６に接触するようにした
   事を特徴とするウエハトレイ・トレイ受台の形状。