JP4168452B2 - 水蒸気アニール用治具、水蒸気アニール方法及び基板移載装置 - Google Patents

Description

本発明は、パーティクルやコンタミネーション等による基板の汚染を効果的に防止できる水蒸気アニール用治具及び水蒸気アニール方法、並びにこれらに関連する基板移載装置に関するものである。

液晶用ＴＦＴ基板やシリコンウエハのような半導体基板を加圧水蒸気下で熱処理することにより、熱酸化膜形成、シリコン中欠陥の終端、層間絶縁膜のリフロー、等の処理が可能であることが知られている。そのような処理は「水蒸気アニール処理」と称されている。

水蒸気アニール処理の方法に関する先行技術文献として、例えば、下記特許文献１が開示されている。
特許文献1の「半導体装置の絶縁膜の平坦化方法」は、半導体装置の基板上の凹凸面上に形成された絶縁膜を熱フローにより平坦化する方法において、熱フローを酸素又は、水蒸気を含む雰囲気中において３ａｔｍ以上の圧力下で行うものである。そして、この方法により、絶縁膜に拡散する酸素量及びその拡散速度が増大し、従来に比し低温でかつ短時間でＢＰＳＧ膜の良好なリフローを実現している。

図６は、従来の一般的な水蒸気アニール装置の構成例を示す図である。この水蒸気アニール装置は、内部圧力を調整可能な圧力容器１０３と、内部に処理室１０７を形成する処理容器１０８と、圧力容器１０３と処理容器１０８との間に設けられたヒータ１１０と、処理室１０７に導入するための水蒸気を発生させるボイラ１１８とを備えている。処理容器１０８は石英ガラスからなり、内部にウエハ搭載ボード１１２を収容できるようになっている。ウエハ搭載ボード１１２は、基板載置テーブル１１４上に設置されており、多数枚（例えば、１００〜１５０枚程度）の半導体基板１１１を水平置きにして高さ方向に並べて搭載できる。

このように構成された水蒸気アニール装置では、半導体基板１１１を処理室１０７に収納した後、ヒータ１１０により半導体基板１１１を加熱するとともに、ボイラ１１８にて水蒸気を発生させこれを処理室１０７に導入して処理室１０７を昇圧し、処理室１０７の昇圧に伴い圧力容器１０３内に空気を供給して圧力容器１０３の内部圧力を昇圧し、これによって水蒸気アニール処理が行われる。なお、同様の水蒸気アニール装置を開示する先行技術文献としては、下記特許文献２、３等がある。

ところで、上述した従来の水蒸気アニール装置によるアニール処理では、高温高圧の水蒸気の反応性が高いため、半導体基板に対する各種処理を加速する効果がある。しかしながら、その効果の高さゆえ、半導体基板以外の容器や配管とも反応し、パーティクルやコンタミネーションを発生させてしまう。これらのパーティクルやコンタミネーションは、容器や配管系内に滞留して経時的に増加するため、基板に付着して基板を汚染し、水蒸気アニール処理の品質低下やデバイスの歩留まり低下の要因となるという問題がある。

こうした問題に対処するため、本出願人は、パーティクルやコンタミネーション等による基板の汚染を低減させることが可能な新規な技術を開発し、特願２００５−１９８５７３（以下、先行出願１という。）及び特願２００５−２４２８４９（以下、先行出願２という。）を出願した。なお、上記先行出願１及び２は、本出願時において未公開である。

図７は、上記先行出願１の水蒸気アニール用治具２００の構成を示す図である。図７に示すように、この水蒸気アニール用治具２００は、平板状の基板２０１の外縁部を支持して基板２０１を内部に収容する下部支持部材２０２と、下部支持部材２０２の上部全体を覆う上部蓋部材２０４とからなり、上部蓋部材２０４と下部支持部材２０２は、基板２０１を処理する温度及び圧力の範囲において水蒸気分子を導入できかつ所定の粒径以上のパーティクル及びコンタミネーションの侵入を阻止する接触面を有するものである。なお、図７では、上部蓋部材２０４と下部支持部材２０２との接触部分が上記の「接触面」となる。

図８は、上記先行出願２の水蒸気アニール用治具の構成を示す図である。図８に示すように、この水蒸気アニール用治具は、基板３０１の周縁部を覆うように形成されて内側に貫通開口３００ａを有するシート状部材３００からなり、シート状部材３００の基板３０１との接触面は、基板を処理する温度及び圧力の範囲において水蒸気分子を導入できかつ所定の粒径以上のパーティクル及びコンタミネーションの侵入を阻止する面粗さを有するものである。

このような先行出願１及び２の発明によれば、水蒸気アニール処理に際し、基板処理面への水蒸気の供給を確保しつつパーティクルやコンタミネーションの侵入が阻止されるので、水蒸気アニール処理の効果を維持しつつパーティクル等による基板の汚染を大幅に低減できるという優れた効果が得られる。

特開平５−６７６０７号公報 特開平１１−１５２５６７号公報 特開２００４−１２７９５８号公報

ところで、上記の従来技術において基板の治具への載置は、基板を把持可能な把持ハンドを備えた搬送ロボットにより行われる。この搬送ロボットにより先行出願１や先行出願２の水蒸気アニール用治具に基板を載置するためには必ず把持ハンドが基板の上側にある状態にする必要がある。また、基板の処理面（半導体装置を作り込む側の面）の損傷や汚染を防止する観点から、処理面に接触しないように基板を搬送する必要がある。こうしたことから、従来では処理面を下方に向けなければ基板を治具上に載置できなかった。基板の処理面において、周縁部（エッジ）から数ｍｍ内側にはエッジエクスクルージョン（Ｅｄｇｅ ｅｘｃｌｕｓｉｏｎ）と呼ばれる素子を形成しない範囲が存在し、従来では基板のエッジエクスクルージョンの部分を治具に接触させて治具上に載置していた。

しかしながら、このような状況では以下の問題が生じていた。
（１）治具にわずかでも汚染が存在すると、基板のエッジエクスクルージョンに汚染が転写される。このため、基板の汚染検査において、検査精度の問題から、半導体装置を作り込んだ部分に汚染が無い場合でもエッジエクスクルージョンの汚染を検出し、この結果後検出を招くことがある。
（２）エッジエクスクルージョンまで成膜された基板の場合、熱処理時における基板と治具の熱膨張差により基板と治具との接触面が擦れたり、基板の治具への載置又は取出し時に基板と治具が擦れたりすることにより、基板上の膜が削られてパーティクルが発生し、基板を汚染してしまう。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、水蒸気アニール処理の効果を維持したまま、治具からの転写による基板の汚染や、処理中におけるパーティクルやコンタミネーション等による基板の汚染をより効果的に低減できる水蒸気アニール用治具及び水蒸気アニール方法、並びに基板移載装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明にかかる水蒸気アニール用治具、水蒸気アニール方法及び基板移載装置は、以下の手段を採用する。
（１）すなわち、本発明にかかる水蒸気アニール用治具は、平板状の基板を受入れ可能な上部開口と、該上部開口と連通する下部貫通穴と、上部開口と下部貫通穴との間に位置し基板の下面を支持する支持部とを有し、前記基板を内部に収容するサセプタと、該サセプタの上部開口を閉じる蓋部材と、を備え、前記下部貫通穴は、基板の下面を支持して前記サセプタから浮かせた状態で保持するための支持体を下方から挿入できるように形成され、前記サセプタと前記蓋部材との接触部分に、基板を処理する温度及び圧力の範囲において水蒸気分子を導入できかつ所定の粒径以上のパーティクル及びコンタミネーションの侵入を阻止する微細流路が形成され、前記基板の下面側から上面側へのパーティクル及びコンタミネーションの侵入は、前記支持部と前記基板との接触部分又は前記サセプタと該サセプタが載置される載置面との接触部分によって阻止される、ことを特徴とする。

上記構成の水蒸気アニール用治具によれば、基板をサセプタ内に収容し、サセプタの上部開口を蓋部材で閉じて、周囲を水蒸気雰囲気にすることにより、サセプタと蓋部材との接触部分に形成される微細流路のフィルタ機能により基板の処理面へのパーティクルやコンタミネーションの侵入を阻止しつつ、水蒸気は微細流路を通過して基板の処理面へ到達する。このため、従来の水蒸気アニール処理の効果を維持しつつ基板の汚染を大幅に低減できる。
また、サセプタには、基板を浮かせるための支持体を下方から挿入できる下部貫通穴が設けられているので、後述する基板移載装置により、基板の処理面を上方に向けたままサセプタ上に載置することが可能となる。すなわち、後述する基板移載装置により、サセプタの下部貫通穴から挿入され上部開口から突出した支持体の上に、処理面を上方に向けた基板を載置し、次に支持体をサセプタに対して相対的に降下させることにより、基板の処理面を上方に向けた状態でサセプタ上に載置することができる。
このため、基板の処理面とサセプタとが接触しないので、サセプタに汚染が存在しても、その汚染が基板の処理面に転写されることがない。また、基板処理面のエッジエクスクルージョンと治具とが接触しないので、熱処理時や基板搬送時において基板とサセプタの擦れが発生した場合でも、処理面の膜が削られてパーティクルが発生することがない。
よって、水蒸気アニール処理の効果を維持したまま、治具からの転写による基板の汚染や、処理中におけるパーティクルやコンタミネーション等による基板の汚染をより効果的に低減できる。

（２）また、本発明にかかる水蒸気アニール用治具では、前記サセプタを複数有し、該複数のサセプタを積み重ねたときに一のサセプタと他のサセプタとの接触部分に、基板を処理する温度及び圧力の範囲において水蒸気分子を導入できかつ所定の粒径以上のパーティクル及びコンタミネーションの侵入を阻止する微細流路が形成される、ことを特徴とする。

このように、サセプタを複数有するので、これらのサセプタを複数段積み重ねることにより、基板の多数枚処理が可能となる。
また、サセプタの上に別のサセプタを直接積み重ね、その接触部分に水蒸気分子を導入できかつ所定の粒径以上のパーティクル及びコンタミネーションの侵入を阻止する微細流路が形成されるので、最上段以外のサセプタに収容された基板についても、従来の水蒸気アニール処理の効果を維持しつつ基板の汚染を大幅に低減できる。
また、蓋部材を介さずにサセプタ同士を直接積み重ねることにより積層高さを抑制できるので、基板の処理枚数の向上又は処理装置の小型化に寄与できる。

（３）また、本発明にかかる水蒸気アニール用治具では、前記サセプタの下に配置され基板下面側へのパーティクル及びコンタミネーションの侵入を阻止する底部材をさらに備える、ことを特徴とする。

このような底部材を備えることにより、基板下面側へのパーティクルやコンタミネーションの侵入が阻止されるので、基板下面の汚染を低減できる。

（４）また、本発明にかかる水蒸気アニール用治具では、前記サセプタまたは前記蓋部材の少なくとも一方は、石英、ＳｉＣ、グラファイト、又は無アルカリガラスからなる、ことを特徴とする。

これらの材料は、液晶用ＴＦＴ基板やシリコンウエハなどの基板と熱膨張係数が近いため、熱膨張／熱収縮による隙間の拡大／縮小や相対的なずれを小さくできる。また、これらの材料は、高温高圧の水蒸気と反応性が低いため、パーティクルやコンタミネーションの発生を抑制できる。

（５）本発明にかかる水蒸気アニール方法は、上記（１）の水蒸気アニール用治具を用いた水蒸気アニール方法であって、処理面を上方に向けた基板が収容された前記サセプタの上に、該サセプタの上部開口を閉じるように前記蓋部材を載置し、水蒸気アニール用治具の周囲を水蒸気雰囲気にして前記基板に対して熱処理を行う、ことを特徴とする。

（６）また、本発明にかかる水蒸気アニール方法は、上記（２）の水蒸気アニール用治具を用いた水蒸気アニール方法であって、処理面を上方に向けた基板が収容された前記サセプタを複数段積み重ね、最上段のサセプタの上に当該サセプタの上部開口を閉じるように前記蓋部材を載置し、水蒸気アニール用治具の周囲を水蒸気雰囲気にして前記基板に対して熱処理を行う、ことを特徴とする。

上記の水蒸気アニール方法によれば、水蒸気アニール処理の効果を維持したまま、治具からの転写による基板の汚染や、処理中におけるパーティクルやコンタミネーション等による基板の汚染をより効果的に低減できる。

（７）本発明にかかる基板移載装置は、上記（１）又は（２）の水蒸気アニール用治具のサセプタへの基板の載置又は取出しを行うための基板移載装置であって、前記サセプタを水平に支持するサセプタ支持手段と、該サセプタ支持手段へのサセプタの載置又は取出しを行うサセプタ搬送手段と、前記サセプタの下部貫通穴から挿入され上部開口から突出しその上端で基板を支持可能な支持体と、基板を把持する把持ハンドを有し、処理面を上方に向けた基板の下側に前記把持ハンドが位置する状態で前記支持体への基板の載置又は取出しを行う基板搬送手段と、前記支持体を前記サセプタの下部貫通穴から挿入して上部開口から突出させ又はサセプタ外に離脱させるように前記支持体を前記サセプタ支持手段に対して相対的に上下させる昇降手段と、を備え、前記支持体は、前記基板搬送手段による支持体への基板の載置又は取出しを行う際に該基板搬送手段の把持ハンドと干渉しないように構成されている、ことを特徴とする。

上記の基板移載装置によれば、サセプタ支持手段によりサセプタを水平に支持した状態で、支持体をサセプタの下部貫通穴から挿入して上部開口から突出させ、基板の処理面を上方に向けたまま、基板の下側に把持ハンドが位置する状態で支持体上に基板を載置し、把持ハンドを基板の下側から抜き出して、支持体をサセプタに対して相対的に降下させることにより、基板の処理面を上方に向けた状態でサセプタ上に載置することができる。

本発明によれば、蒸気アニール処理の効果を維持したまま、治具からの転写による基板の汚染や、処理中におけるパーティクルやコンタミネーション等による基板の汚染をより効果的に低減できる、という優れた効果が得られる。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態にかかる水蒸気アニール用治具１０の構成を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ線断面図、（Ｃ）は（Ｂ）におけるサセプタ１２のみの断面図である。
図１に示すように、本実施形態にかかる水蒸気アニール用治具１０は、内部に平板状の基板１を収容するサセプタ１２と、サセプタ１２の上部開口１２ａを閉じる蓋部材１４と、サセプタ１２の下部貫通穴１２ｂを閉じる蓋部材１４とを備えている。

処理対象となる基板１は、例えば液晶用ＴＦＴ基板１やシリコンウエハ等である。また基板１は、この例では円形であるが、矩形その他の形状でもよい。また基板１は、ガラスやシリコン等の均質素材でも、表面に半導体素子が形成された複合材でも、あるいは中間工程の基板１であってもよい。
このような基板１が、処理面（半導体装置を作り込む側の面）を上方に向けてサセプタ１２に収容される。なお、サセプタ１２への基板１の載置方法の詳細については後述する。

図１（Ｃ）に示すように、サセプタ１２は、基板１を受入れ可能な上部開口１２ａと、上部開口１２ａと連通する下部貫通穴１２ｂと、上部開口１２ａと下部貫通穴１２ｂとの間に位置し基板１の下面を支持する支持部１２ｃとを有する。
下部貫通穴１２ｂは、基板１の下面を支持してサセプタ１２から浮かせた状態で保持するための支持体２４（図２、図３参照）を下方から挿入できるように形成されている。

サセプタ１２及び蓋部材１４は、サセプタ１２内部に基板１を収容した状態で基板１と蓋部材１４との間に水蒸気を導入する処理空間が形成されるように形状及び寸法が設定される。
サセプタ１２と蓋部材１４との接触部分には、基板１を処理する温度及び圧力の範囲において水蒸気分子を導入できかつ所定の粒径以上のパーティクル及びコンタミネーションの侵入を阻止する微細流路が形成される。

接触部分の平面度は、１０〜２０μｍの範囲で設定し、かつ表面粗さＲａも、平面度と同等に設定する。この構成により、サセプタ１２の上に蓋部材１４を載置したときに、両者の接触部分は、上部開口１２ａを気密に閉じるほどには完全に密着せず、その間に、平面度と表面粗さで決まる微細流路が形成される。この微細流路は、最大平面度の約１／１０、すなわち、約１〜２μｍの範囲となり、水蒸気分子を導入でき、かつ所定の粒径（この場合、１〜２μｍ）以上のパーティクル及びコンタミネーションの侵入を阻止することができることが確認された。

サセプタ１２または蓋部材１４の少なくとも一方は、石英、ＳｉＣ、グラファイト、又は無アルカリガラスからなるのが好ましい。これらの材料は、液晶用ＴＦＴ基板１やシリコンウエハなどの基板１と熱膨張係数が近いため、熱膨張／熱収縮による隙間の拡大／縮小や相対的なずれを小さくできる。また、これらの材料は、高温高圧の水蒸気と反応性が低いため、パーティクルやコンタミネーションの発生を抑制できる。

底部材１６は、サセプタ１２の下に配置され基板下面側へのパーティクル及びコンタミネーションの侵入を阻止する役割を果たす。
この底部材１６は下部貫通穴１２ｂを気密に閉じるものであってもよい。あるいは、サセプタ１２と底部材１６との接触部分に、基板１を処理する温度及び圧力の範囲において水蒸気分子を導入できかつ所定の粒径以上のパーティクル及びコンタミネーションの侵入を阻止する微細流路が形成されるようにしてもよい。

また、一般的に、水蒸気アニール処理の際に使用する水蒸気アニール装置（例えば図６に示した装置）の内部には、基板載置テーブル（図６の１１４参照）が設けられている。この基板載置テーブル上にサセプタ１２を直接載置することにより下部貫通穴１２ｂを閉じ、パーティクル等の侵入を阻止するようにしてもよい。
あるいは、サセプタ１２と基板載置テーブルとの接触部分でパーティクル等の侵入を阻止しなくても、基板１とサセプタ１２との接触部分で、基板下面側から基板上面側へのパーティクル等の侵入を阻止してもよい。この場合、サセプタ１２の支持部１２ｃは、その上に基板１が載置された状態で下部貫通穴１２ｂと上部開口１２ａとを連通する隙間が形成されないように基板１を支持する形状である必要がある。
いずれにしても、基板１の下面側から上面側へのパーティクル及びコンタミネーションの侵入が、サセプタ１２の支持部１２ｃと基板１との接触部分、又はサセプタ１２とこのサセプタ１２が載置される載置面（上記の例では基板載置テーブル又は底部材１６）との接触部分によって阻止されるように構成されている必要がある。

図２は、水蒸気アニール用治具１０のサセプタ１２への基板１の載置又は取出しを行うための基板移載装置２０の斜視図である。図３は、基板移載装置２０の動作説明図である。
図２に示すように、この基板移載装置２０は、サセプタ支持手段としての支持ブロック２２と、支持体２４と、昇降手段２６と、サセプタ搬送手段及び基板搬送手段としての搬送ロボット３０を備えている。

図４は、搬送ロボット３０の一例を示す斜視図である。この搬送ロボット３０は、基板１を把持する把持ハンド３１と、把持ハンド３１を三次元的に移動させる移動機構３６を備えている。
本実施形態において、把持ハンド３１は扁平形状をなし、その上面に、基板１の下面を吸着把持する基板把持部３３と、サセプタ１２の下面を吸着把持するサセプタ把持部３４とを有している。把持ハンド３１は、処理面を上方に向けた基板１の下面を吸着把持する。
移動機構３６は、基台３７と、基台３７に昇降可能に設けられた昇降機構３８と、昇降機構３８に軸心ａ１を中心に回転可能かつ伸縮自在に設けられた多関節アーム３９とを備えている。
このように構成された搬送ロボット３０では、把持ハンド３１により、把持ハンド３１が基板１又はサセプタ１２より下側に位置する状態でこれら吸着把持し、移動機構３６により把持ハンド３１を三次元的に移動させて、サセプタ支持手段としての支持ブロック２２へのサセプタ１２の載置又は取出しと、支持体２４上への基板１の載置又は取出しを行うようになっている。

すなわち、本実施形態において、搬送ロボット３０は、サセプタ支持手段（支持ブロック２２）へのサセプタ１２の載置又は取出しを行うサセプタ搬送手段として機能する。また、搬送ロボット３０は、基板１を把持する把持ハンド３１を有し、処理面を上方に向けた基板１の下側に把持ハンド３１が位置する状態で支持体２４への基板１の載置又は取出しを行う基板搬送手段として機能する。

なお、本実施形態では、搬送ロボット３０にサセプタ搬送手段と基板搬送手段の両方の機能を持たせたが、このような構成に代えて、基板搬送手段とサセプタ搬送手段をそれぞれ別々の装置で構成してもよい。
その他、基板搬送手段は、支持体２４への基板１の載置又は取出しを行うことが可能な範囲で種々の形態を採用できる。また、サセプタ搬送手段は、サセプタ支持手段（支持ブロック２２）へのサセプタ１２の載置又は取出しを行うことが可能な範囲で種々の形態を採用できる。

図２に示すように、サセプタ支持手段は、この例では、周方向に間隔を置いて配置された３つの支持ブロック２２を備えており、各支持ブロック２２でサセプタ１２を水平に支持するようになっている。
図３（Ａ）に示すように、各支持ブロック２２はサセプタ１２の下面を支持する支持面２２ａと中心位置合わせ時にサセプタ１２の外周面に当接する当接面２２ｂを有している。また、支持ブロック２２は所定の中心基準位置Ｃに向かって水平に進退動可能に構成されており、サセプタ１２が支持面２２ａに載置された後、図３（Ｂ）に示すように、各支持ブロック２２が中心基準位置Ｃに向かって水平に移動してサセプタ１２の外周面を当接面２２ｂにより押し込むことで、サセプタ１２の中心と中心基準位置Ｃとの位置合わせが行われる。

なお、本実施形態では、支持ブロック２２に、サセプタ１２の水平支持するためのサセプタ支持手段と中心位置合わせ手段の両方の機能を持たせたが、これらをそれぞれ独立の機構ないし装置により構成してもよい。

図３（Ｃ）に示すように、支持体２４は、サセプタ１２の下部貫通穴１２ｂから挿入され上部開口１２ａから突出しその上端で基板１を水平に支持できるように構成されている。本実施形態において、支持体２４は、その上部に複数の支持ピン２４ａを有し、支持ピン２４ａの上端で基板１を水平に支持するようになっており、且つ、搬送ロボット３０による支持体２４への基板１の載置又は取出しを行う際に搬送ロボット３０の把持ハンド３１と干渉しないように構成されている。
このように構成されているため、基板１の処理面を上方に向けたまま支持体２４上に載置することができる。

なお、上述したサセプタ１２の下部貫通穴１２ｂは、支持体２４の形状や大きさによって支持体２４の機能を達成できる範囲で、適宜その形状や大きさを設定することができる。例えば、図１に示したサセプタ１２の下部貫通穴１２ｂは、支持部１２ｃより内側全体が繰り抜かれた形状であるが、本発明はこれに限られず、支持ピン２４ａが挿入される部分のみが繰り抜かれた形状であってもよい。

図２、図３（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、本実施形態にかかる基板移載装置２０は、基板１の中心位置と中心基準位置Ｃとの位置合わせを行う基板位置合わせ手段を備えている。基板位置合わせ手段は、周方向に間隔を置いて配置された３つのスライドブロック２８を備えている。スライドブロック２８は中心基準位置に向かって水平に進退動可能に構成されており、支持体２４上に基板１が載置された後、図３（Ｄ）に示すように、各スライドブロック２８が中心基準位置Ｃに向かって水平に前進して、基板中心と中心基準位置Ｃとの位置合わせが行われる。

昇降手段２６は、支持体２４をサセプタ１２の下部貫通穴１２ｂから挿入して上部開口１２ａから突出させ（図３（Ｃ）参照）又はサセプタ１２外に離脱させる（図３（Ｅ）参照）ように支持体２４をサセプタ支持手段に対して相対的に上下させる手段である。上部開口１２ａからの支持体２４の突出高さは、少なくとも、基板１を支持体２４上に載置する際に把持ハンド３１とサセプタ１２とが接触しない程度とする。
本実施形態では、昇降手段２６は、支持体２４を上下動させる構成であるが、そのような構成に代えて、サセプタ支持手段（この例では支持ブロック２２）を上下動させることにより、支持体２４をサセプタ支持手段に対して相対的に上下させる構成としてもよい。

上記のように構成された基板移載装置２０では、以下のようにして、サセプタへ基板を載置する。
搬送ロボット３０により支持ブロック２２を搬送して、支持ブロック２２上に載置し、支持ブロック２２によりサセプタ１２を水平に支持した状態で（図３（Ａ）、（Ｂ））、支持体２４をサセプタ１２の下部貫通穴１２ｂから挿入して上部開口１２ａから突出させ（図３（Ｃ）、（Ｄ））、基板１の処理面を上方に向けたまま、基板１の下側に把持ハンド３１が位置する状態で支持体２４上に基板１を載置し、把持ハンド３１を基板１の下側から抜き出し、支持体２４を支持ブロック２２に対して相対的に降下させることにより（図３（Ｅ））、基板１の処理面を上方に向けた状態でサセプタ１２上に載置する。

また、基板移載装置２０では、後述する水蒸気アニール処理の終了後において、以下のようにして、基板１をサセプタ１２から取出す。
基板１を収容したサセプタ１２を搬送ロボット３０により搬送して、支持ブロック２２上に載置し、支持体２４をサセプタ１２の下部貫通穴１２ｂから挿入して上部開口１２ａから突出させることにより基板１をサセプタ１２から浮かせた状態とし、搬送ロボット３０の把持ハンド３１を基板１の下側に挿入して基板１の下面を吸着把持し、搬送することにより、サセプタ１２から基板を取り出す。

なお、サセプタ１２の中心位置合わせ手段や基板１の中心位置合わせ手段は、本発明の実施形態のものに限定されず、その他公知の中心位置合わせ手段（例えば画像処理を用いたものなど）を適用できることは勿論である。

次に、本実施形態にかかる水蒸気アニール用治具１０を用いた水蒸気アニール方法について説明する。
まず、水蒸気アニール装置の内部に設けられた基板載置テーブル（図６の１１４参照）上に底部材１６を載置する。水蒸気アニール装置は、特に限定されず、例えば特許文献２（特開平１１−１５２５６７号公報）や特許文献３（特開２００４−１２７９５８号公報）に開示された公知の装置を適用することができる。
続いて、上述した基板移載装置２０により基板１が載置されたサセプタ１２を搬送ロボット３０により搬送し、底部材１６の上に載置する。続いて、サセプタ１２の上部開口１２ａを閉じるように蓋部材１４を載置する。そしてこの状態で、水蒸気アニール装置の処理容器と圧力容器を封止し、要求されるアニール処理の種類（熱酸化膜形成、シリコン中欠陥の終端、層間絶縁膜のリフロー、等）に応じた所定の圧力、温度、時間により、水蒸気アニール処理を行う。

なお、上記の水蒸気アニール方法において、底部材１６を使用せず、基板載置テーブル上にサセプタ１２を直接載置するようにしてもよい。

次に、本実施形態にかかる水蒸気アニール用治具１０、水蒸気アニール方法、および基板移載装置２０の作用・効果について説明する。
上記構成の水蒸気アニール用治具１０によれば、サセプタ１２と蓋部材１４との接触部分に形成される微細流路のフィルタ機能により基板の処理面へのパーティクルやコンタミネーションの侵入を阻止しつつ、水蒸気は微細流路を通過して基板の処理面へ到達する。このため、従来の水蒸気アニール処理の効果を維持しつつ基板の汚染を大幅に低減できる。

また、サセプタ１２には、基板１を浮かせるための支持体２４を下方から挿入できる下部貫通穴１２ｂが設けられているので、上述した基板移載装置２０により、基板の処理面を上方に向けたままサセプタ１２上に載置することが可能となる。すなわち、基板移載装置２０により、サセプタ１２の下部貫通穴１２ｂから挿入され上部開口１２ａから突出した支持体２４の上に、処理面を上方に向けた基板１を載置し、次に支持体２４をサセプタ１２に対して相対的に降下させることにより、基板１の処理面を上方に向けた状態でサセプタ１２上に載置することができる。

このため、基板１の処理面とサセプタ１２とが接触しないので、サセプタ１２に汚染が存在しても、その汚染が基板に転写されることがない。また、基板処理面のエッジエクスクルージョンと治具とが接触しないので、熱処理時や基板搬送時において基板１とサセプタ１２の擦れが発生した場合でも、処理面の膜が削られてパーティクルが発生することがない。
よって、水蒸気アニール処理の効果を維持したまま、治具からの転写による基板の汚染や、処理中におけるパーティクルやコンタミネーション等による基板の汚染をより効果的に低減できる。

［第２実施形態］
図５は、本発明の第２実施形態にかかる水蒸気アニール用治具１０の構成を示す断面図である。
本実施形態にかかる水蒸気アニール用治具１０は、上述した第１実施形態にかかる水蒸気アニール用治具１０のサセプタ１２を複数備えたものである。
また、図５のように複数のサセプタ１２を積み重ねたときに、一のサセプタ１２と他のサセプタ１２との接触部分に、基板１を処理する温度及び圧力の範囲において水蒸気分子を導入できかつ所定の粒径以上のパーティクル及びコンタミネーションの侵入を阻止する微細流路が形成されるようになっている。この微細流路の設定条件は、第１実施形態で説明したのと同様とすることができる。
その他の部分の構成は、上述した第１実施形態と同様である。また、上述した基板移載装置２０を用いて、基板１の処理面を上方に向けたままサセプタ１２に載置することができる。

次に、本実施形態にかかる水蒸気アニール用治具１０を用いた水蒸気アニール方法について説明する。
まず、水蒸気アニール装置の内部に設けられた基板載置テーブル上に底部材１６を載置する。
続いて、基板移載装置２０によりサセプタ１２に基板１を載置し、このサセプタ１２を搬送ロボット３０により搬送し、底部材１６の上に載置する。以降、同様にサセプタ１２に基板１を載置し搬送して、基板１処理枚数分だけサセプタ１２を積み重ねる。サセプタ１２を積み重ねたら、最上段のサセプタ１２の上に、その上部開口１２ａを閉じるように蓋部材１４を載置する。そしてこの状態で、水蒸気アニール装置の処理容器と圧力容器を封止し、要求されるアニール処理の種類（熱酸化膜形成、シリコン中欠陥の終端、層間絶縁膜のリフロー、等）に応じた所定の圧力、温度、時間により、水蒸気アニール処理を行う。
なお、上記の水蒸気アニール方法において、底部材１６を使用せず、基板載置テーブル上にサセプタ１２を直接載置するようにしてもよい。

本実施形態にかかる水蒸気アニール用治具１０及び水蒸気アニール方法によれば、第１実施形態と同様の効果に加え、以下の効果が得られる。
すなわち、サセプタ１２を複数有するので、これらのサセプタ１２を複数段積み重ねることにより、基板の多数枚処理が可能となる。
また、サセプタ１２の上に別のサセプタ１２を直接積み重ね、その接触部分に水蒸気分子を導入できかつ所定の粒径以上のパーティクル及びコンタミネーションの侵入を阻止する微細流路が形成されるので、最上段以外のサセプタ１２に収容された基板についても、従来の水蒸気アニール処理の効果を維持しつつ基板の汚染を大幅に低減できる。
また、蓋部材１４を介さずにサセプタ１２同士を直接積み重ねることにより積層高さを抑制できるので、基板１の処理枚数の向上又は処理装置の小型化に寄与できる。

以上の各実施形態の説明から明らかなように、本発明によれば、蒸気アニール処理の効果を維持したまま、治具からの転写による基板の汚染や、処理中におけるパーティクルやコンタミネーション等による基板の汚染をより効果的に低減できる、という優れた効果が得られる。

なお、上記において、本発明の実施形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

本発明の第１実施形態にかかる水蒸気アニール用治具の構成図である。 本発明の実施形態にかかる基板移載装置の構成図である。 図２の基板移載装置による基板移載方法の説明図である。 基板移載装置における搬送ロボットの一例を示す構成図である。 本発明の第２実施形態にかかる水蒸気アニール用治具の構成図である。 従来の水蒸気アニール装置の構成図である。 先行出願１の水蒸気アニール用治具の構成図である。 先行出願２の水蒸気アニール用治具の構成図である。

符号の説明

１ 基板
１０ 水蒸気アニール用治具
１２ サセプタ
１２ａ 上部開口
１２ｂ 下部貫通穴
１４ 蓋部材
１６ 底部材
２０ 基板移載装置
２２ 支持ブロック（サセプタ支持手段）
２４ 支持体
２６ 昇降手段
２８ スライドブロック
３０ 搬送ロボット
３１ 把持ハンド

Claims (7)

1. 平板状の基板を受入れ可能な上部開口と、該上部開口と連通する下部貫通穴と、上部開口と下部貫通穴との間に位置し基板の下面を支持する支持部とを有し、前記基板を内部に収容するサセプタと、
   該サセプタの上部開口を閉じる蓋部材と、を備え、
   前記下部貫通穴は、基板の下面を支持して前記サセプタから浮かせた状態で保持するための支持体を下方から挿入できるように形成され、
   前記サセプタと前記蓋部材との接触部分に、基板を処理する温度及び圧力の範囲において水蒸気分子を導入できかつ所定の粒径以上のパーティクル及びコンタミネーションの侵入を阻止する微細流路が形成され、
   前記基板の下面側から上面側へのパーティクル及びコンタミネーションの侵入は、前記支持部と前記基板との接触部分又は前記サセプタと該サセプタが載置される載置面との接触部分によって阻止される、
   ことを特徴とする水蒸気アニール用治具。
2. 前記サセプタを複数有し、該複数のサセプタを積み重ねたときに一のサセプタと他のサセプタとの接触部分に、基板を処理する温度及び圧力の範囲において水蒸気分子を導入できかつ所定の粒径以上のパーティクル及びコンタミネーションの侵入を阻止する微細流路が形成される、ことを特徴とする請求項１に記載の水蒸気アニール用治具。
3. 前記サセプタの下に配置され基板下面側へのパーティクル及びコンタミネーションの侵入を阻止する底部材をさらに備える、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の水蒸気アニール用治具。
4. 前記サセプタまたは前記蓋部材の少なくとも一方は、石英、ＳｉＣ、グラファイト、又は無アルカリガラスからなる、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の水蒸気アニール装置。
5. 請求項１に記載の水蒸気アニール用治具を用いた水蒸気アニール方法であって、
   処理面を上方に向けた基板が収容された前記サセプタの上に、該サセプタの上部開口を閉じるように前記蓋部材を載置し、水蒸気アニール用治具の周囲を水蒸気雰囲気にして前記基板に対して熱処理を行う、ことを特徴とする水蒸気アニール方法。
6. 請求項２に記載の水蒸気アニール用治具を用いた水蒸気アニール方法であって、
   処理面を上方に向けた基板が収容された前記サセプタを複数段積み重ね、最上段のサセプタの上に当該サセプタの上部開口を閉じるように前記蓋部材を載置し、水蒸気アニール用治具の周囲を水蒸気雰囲気にして前記基板に対して熱処理を行う、ことを特徴とする水蒸気アニール方法。
7. 請求項１又は２に記載の水蒸気アニール用治具のサセプタへの基板の載置又は取出しを行うための基板移載装置であって、
   前記サセプタを水平に支持するサセプタ支持手段と、
   該サセプタ支持手段へのサセプタの載置又は取出しを行うサセプタ搬送手段と、
   前記サセプタの下部貫通穴から挿入され上部開口から突出しその上端で基板を支持可能な支持体と、
   基板を把持する把持ハンドを有し、処理面を上方に向けた基板の下側に前記把持ハンドが位置する状態で前記支持体への基板の載置又は取出しを行う基板搬送手段と、
   前記支持体を前記サセプタの下部貫通穴から挿入して上部開口から突出させ又はサセプタ外に離脱させるように前記支持体を前記サセプタ支持手段に対して相対的に上下させる昇降手段と、を備え、
   前記支持体は、前記基板搬送手段による支持体への基板の載置又は取出しを行う際に該基板搬送手段の把持ハンドと干渉しないように構成されている、
   ことを特徴とする基板移載装置。

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