KR100875464B1 - 열처리 장치 및 기판의 제조방법 - Google Patents

열처리 장치 및 기판의 제조방법 Download PDF

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가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
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Abstract

판상부재로 이루어지는 지지부에 기판을 지지할 때에 발생하는 슬립을 적게 할 수 있는 열처리 장치 및 기판의 제조방법을 제공한다. 지지구(30)는, 기판(54)과 접촉하는 지지부(58)와, 이 지지부(58)를 지지하는 본체부(57)를 포함한다. 지지부(58)는 기판(54)의 주연부분과는 접촉하지 않도록 기판(54)을 지지하는 판상부재로 이루어지고, 지지부(58)의 기판 재치면에는, 기판(54)과 접촉함이 없이 외부로 연통하는 비접촉부(70)가 설치되어 있다. 이 비접촉부가 외부와 연통하는 부분의 개구 총면적은 기판 재치면의 총면적의 25% 이상 94% 이하이다.
판상부재, 슬립, 기판

Description

열처리 장치 및 기판의 제조방법{HEAT TREATMENT DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING SUBSTRATE}
본 발명은, 반도체 웨이퍼나 유리 기판 등을 열처리하기 위한 열처리 장치 및 반도체 웨이퍼나 유리 등의 기판을 제조하는 기판의 제조방법에 관한 것이다.
종래, 종형 열처리 장치에 있어서 지지구는, 상하 한 쌍의 단판(端板)과, 양 단판 사이에 가설되어 수직으로 배설(配設)된 예를 들면 3개의 보지부재(保持部材)와, 이 3본의 보지부재에 긴 방향으로 등간격으로 배치되어 서로 대향(對向)하고 개구하도록 각설(刻設)된 다수의 보지구(保持溝)를 구비하고, 3본의 보지부재의 보지구 사이에 기판을 삽입함으로써 복수매의 기판을 수평이며 서로 중심을 맞춘 상태로 정렬하여 보지하도록 구성되어 있다. 그런데, 이러한 구성의 지지구에 있어서는 기판의 전 중량이 3군데의 보지구만으로 지지되기 때문에, 기판에 열스트레스가 급격히 가해졌을 때 기판과 보지구와의 접촉면사이의 인장응력이나 자중응력의 관계 때문에 결정결함(슬립; slip)이 발생하거나 기판이 휘어지는 문제점이 있다.
이 문제를 해결하는 방법으로서 특허문헌 1(국제공개번호 ＷＯ2004/030073호 팜플릿)에 기재된 발명을 들 수 있다. 여기에서는, 지지구는 본체부와, 이 본체부에 설치되고 상기 기판과 접촉하는 지지부를 갖고, 이 지지부는 표면의 면적이 기 판의 평탄면의 면적보다 작고, 두께가 상기 기판의 두께보다 두꺼운 실리콘제의 판상부재(板狀部材)로 구성(이하, 플레이트 구조 지지구라고 함)함으로써 기판의 전 중량을 분산하여 인장응력이나 자중응력을 완화하여 슬립의 발생을 억제하고 있다.
그러나, 상기의 플레이트 구조 지지구에 있어서는 슬립의 억제에는 충분한 효과를 확인할 수 있으나, 장치 로봇(기판이재기)에 의한 자동 이재를 실시하면 처리기판을 판상부재 상에 올려놓음과 동시에 처리기판이 미끄러져, 규정 위치(자동으로 처리기판을 꺼내는 위치)로부터 일탈해버리는 문제가 발생했다.
이 원인은, 처리기판과 판상부재와의 사이에 존재하는 공기의 빠짐이 느리기 때문에, 기판을 놓음으로써 공기가 압축되어, 그 압축 공기가 처리기판을 미는 힘과 처리기판에 미치는 중력이 균형을 잡기 위해 발생한다고 생각된다.
또한, 본 발명자가 실험해 본 바, 상기한 플레이트 구조 지지구에 있어서 슬립의 억제 효과는, 웨이퍼 간의 거리가 비교적 큰(피치가 넓은) 경우에는 인정되더라도, 피치를 좁힘에 따라 그 효과는 약해지는 현상을 발견했다.
도 14는 그 실험 결과를 나타내고 있다. 도 14에 따르면, 피치 비율이 작아짐에 따라 슬립의 발생 상황이 악화하는 것을 알 수 있다.
그 원인은, 피치가 좁아지면 같은 길이의 보트에 수용할 수 있는 플레이트(지지부)의 매수가 증가하고, 이에 따라, 반응로 내의 보트, 플레이트를 합친 열용량이 증가하는 데 있다고 생각된다.
즉, 열용량이 증가함으로써 같은 승온(강온) 비율에서의 노내 온도변화라 하더라도, 보트, 플레이트 자체의 온도변화의 추종성(追從性)이 악화되기 때문에, 웨이퍼와 플레이트와의 접촉부는 플레이트의 온도에 가깝고, 접촉하지 않는 부분은 노내의 온도변화에 비교적 추종한다는 현상이 일어난다.
그 결과, 처리 웨이퍼의 면내의 온도분포는 다음과 같아진다.
즉, 플레이트의 열용량이 작을 때에는 면내 편차가 작지만, 플레이트의 열용량이 클 경우에는 면내 편차가 커진다.
이러한 처리 웨이퍼면 내의 국소(局所)적인 온도차는 면내에 국소적인 열 스트레스를 가하게 되고, 그 결과 슬립이 발생하기 쉬워진다.
열용량(heat capacity)이란, 물체의 온도를 단위 온도만큼 상승시키는데 필요한 열량이다. 균일한 물체에서는 열용량은 비열(J/Ｋ·ｇ)과 질량(g)의 곱이므로, 이 경우의 열용량의 단위는 (J/K)이 된다.
또한, 플레이트 구조 보트의 웨이퍼 간의 피치가 일정하여 노내의 플레이트의 매수가 같을 경우에는, 어떤 열처리 절차(sequence)에 있어서 슬립이 전무하면, 플레이트의 열용량을 더욱 작게 함으로써, 온도제어에 대한 보트, 플레이트의 추종성이 좋게 된다.
그 때문에, 그 때까지의 열처리 절차의 온도변화비율을 크게 하더라도, 슬립이 발생하지 않는 상황을 실현되고, 그 결과 1 배치(batch)의 처리시간, 즉 처리량(throughput)을 증가시킬 수 있게 된다.
본 발명은, 상기 문제점을 해소하고, 판상부재로 구성되는 지지부에 기판을 지지할 때에 발생하는 슬립(slip)을 확실히 방지함과 동시에, 지지부의 저열용량화에 의해 슬립 프리(slip free)를 실현하고, 또한, 처리량을 향상시킬 수 있는 열처리 장치 및 기판의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명의 제1 특징은, 기판을 처리하는 반응 용기와, 상기 반응 용기 내에서 기판을 지지하는 지지구를 포함하는 열처리 장치에 있어서, 상기 지지구는 기판과 접촉하는 지지부와 이 지지부를 지지하는 본체부를 갖고, 상기 지지부는 기판의 주연(周緣) 부분과는 접촉하지 않도록 기판을 지지하는 판상부재로 이루어지고, 상기 판상부재의 기판 재치면(載置面) 내에는 기판과 접촉하지 않고 외부와 연통(連通)하는 적어도 하나의 비접촉부가 설치되고, 상기 비접촉부의 면적을 상기 판상부재의 기판 재치면의 외연선(外緣線)으로 둘러싸인 영역의 면적의 25% 이상 94% 이하로 한 열처리 장치에 있다.
바람직하게는, 상기 비접촉 부분은 적어도 기판 재치면의 중앙부에 설치된다.
또한, 바람직하게는, 기판을 상기 지지구에 이재(移載)하는 기판 이재기를 더욱 포함하며, 상기 기판 이재기는 기판의 주연 부분을 지지하도록 구성된다.
또한, 바람직하게는, 상기 판상부재의 열용량을 61J/Ｋ 이상 103J/Ｋ 이하로 한다. 또한, 바람직하게는, 상기 비접촉부의 면적을 상기 판상부재의 기판 재치면의 외연선으로 둘러싸인 영역의 면적의 50% 이상 83% 이하로 한다. 또한, 바람직하게는, 상기 지지부는 원판상으로서, 그 직경이 기판의 직경의 63% 이상 70% 이하이다. 또한, 바람직하게는, 상기 지지부는 원판상으로서, 그 직경이 190∼210㎜이며, 기판의 직경이 300㎜이다. 또한, 바람직하게는, 상기 지지구는 복수 매의 기판을 거의 수평으로 간격을 두고 복수 단으로 지지하도록 구성된다. 또한, 바람직하게는, 상기 본체부는 탄화규소로 이루어지고, 상기 지지부는 Si 또는 탄화규소로 이루어진다. 또한, 바람직하게는, 상기 지지부의 표면에는 SiＯ<SUB>2</SUB>, 탄화규소 또는 Si<SUB>3</SUB>N<SUB> 4</SUB>로 이루어지는 층이 형성되어 있다. 또한, 바람직하게는, 상기 열처리는 1300℃ 이상의 온도에서 이루어지는 처리이다.
본 발명의 제2 특징은, 기판을 처리하는 반응용기와, 상기 반응용기 내에서 기판을 지지하는 지지구를 포함하는 열처리 장치로서, 상기 지지구는 기판과 접촉하는 지지부와, 상기 지지부를 지지하는 본체부를 갖고, 상기 지지부는 기판의 주연부와는 접촉하지 않도록 기판을 지지하는 판상부재로 구성되고, 상기 판상부재의 기판 재치면 내에는 기판과 접촉하지 않고 외부와 연통하는 적어도 하나의 비접촉부가 설치되고, 상기 판상부재의 열용량을 61J/Ｋ 이상 103J/Ｋ 이하로 한 열처리 장치에 있다.
본 발명의 제3 특징은, 기판의 주연부분과는 접촉하지 않도록 기판을 지지하는 판상부재로 이루어지고, 상기 판상부재의 기판 재치면 내에는 기판과 접촉함이 없이 외부와 연통하는 적어도 하나의 비접촉부가 설치되고, 상기 비접촉부의 면적을 상기 판상부재의 기판 재치면의 외연선으로 둘러싸이는 영역의 면적의 25% 이상 94% 이하로 한 지지부에 대하여 기판을 이재하는 공정과, 상기 지지부에 의해 지지한 기판을 반응용기 내에 반입하는 공정과, 상기 지지부에 의하여 지지한 열처리 후의 기판을 상기 반응용기로부터 반출하는 공정을 포함하는 기판의 제조방법에 있다.
본 발명의 제4 특징은, 기판의 주연부분과는 접촉하지 않도록 기판을 지지하는 판상부재로 이루어지고, 상기 판상부재의 기판 재치면 내에는 기판과 접촉함이 없이 외부와 연통하는 적어도 하나의 비접촉부가 설치되고, 열용량을 61J/Ｋ 이상 103J/Ｋ 이하로 한 지지부에 의해 기판을 지지하는 공정과, 상기 반응용기 내에서 상기 지지부에 의해 지지한 기판을 열처리하는 공정과, 상기 지지부에 의해 지지한 열처리 후의 기판을 상기 반응용기로부터 반출하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 제조방법에 있다.
본 발명의 제5 특징은, 기판을 처리하는 반응로와, 상기 반응로 내에서 기판을 지지하는 지지구를 포함하는 열처리 장치에 있어서, 상기 지지구는, 기판과 접촉하는 지지부와, 이 지지부를 지지하는 본체부를 포함하고, 상기 지지부는, 기판의 주연부분과는 접촉하지 않고 기판을 지지하는 판상부재로 이루어지고, 상기 판상부재의 기판 재치면에는 기판과 접촉함이 없이 외부와 연통하는 적어도 하나의 비접촉부가 설치되고, 상기 비접촉부가 외부와 연통하는 부분의 개구 총면적을 기판 재치면의 총면적의 25% 이상 94% 이하로 한 열처리 장치에 있다.
바람직하게는, 상기 비접촉부는, 관통공 및 홈(溝)의 적어도 한 쪽으로 구성되어 있다. 또한, 바람직하게는, 상기 비접촉부는, 적어도 기판 재치면의 중앙부에 설치된다. 또한 바람직하게는 기판 재치면의 중앙부에 기판과 동심원상으로 설치된다. 상기 비접촉부는 적어도 하나 이상 설치하면 되고, 복수 개 설치해도 된다. 한편, 하나만 설치할 경우에는, 기판 재치면의 중앙부에 설치하는 것이 좋다. 바람직하게는, 지지부는 지지부의 기판 재치면의 총면적이 기판 평탄면의 10% 이상, 70% 이하이다. 또한, 바람직하게는, 지지부는 원판상으로서 그 직경이 기판 외경의 1/3 이상, 5/6 이하이다. 또한, 바람직하게는, 지지부는 원판상이며 그 직경이 100㎜ 이상, 250㎜ 이하이다. 바람직하게는, 지지구는 복수 매의 기판을 거의 수평으로 간격을 두고 복수단으로 지지하도록 구성된다. 또한, 바람직하게는, 열처리 장치는 기판을 상기 지지구에 이재하는 기판 이재기를 더욱 포함하고 상기 기판 이재기는 기판의 주연부분을 지지하도록 구성된다. 또한 바람직하게는, 상기 기판 이재기는 기판의 주연부분을 지지하는 Ｕ자형의 트위저(tweezer)를 갖는다. 또한, 바람직하게는, 상기 기판 이재기는, 기판의 주연부분을 지지한 상태에서, 기판을 지지부 상방으로 삽입하여 하강시킴으로서 기판을 지지부 상에 재치하도록 구성된다.
본 발명의 제6의 특징은, 기판의 주연부분과는 접촉하지 않도록 기판을 지지하는 판상부재로 이루어지고, 상기 판상부재의 기판 재치면에는 기판과 접촉함이 없이 외부와 연통하는 적어도 하나의 비접촉부가 설치되고, 이 비접촉부가 외부와 연통하는 부분의 개구 총면적을 기판 재치면 총면적의 25% 이상 94% 이하로 한 지지부에 의해 기판을 지지하는 공정과, 상기 지지부에 의해 지지한 기판을 반응로 내에 반입하는 공정과, 상기 반응로 내에서 상기 지지부에 의해 지지한 기판을 열처리하는 공정과, 상기 지지부에 의해 지지한 열처리 후의 기판을 반응로로부터 반출하는 공정을 포함하는 기판의 제조방법에 있다.
본 발명의 제7의 특징은, 기판을 처리하는 반응로와, 상기 반응로 내에서 기판을 지지하는 지지구를 포함하는 열처리 장치에 있어서, 상기 지지구는 상기 기판과 접촉하는 지지부와, 상기 지지부를 지지하는 본체부를 포함하고, 상기 지지부는 상기 기판의 주연부와는 접촉하지 않도록 상기 기판을 지지하는 판상부재로 이루어지고, 상기 판상부재의 열용량은 61J/Ｋ 이상 103J/Ｋ 이하로 설정되어 있는 열처리 장치에 있다.
본 발명의 제8의 특징은, 기판의 주연부와는 접촉하지 않도록 기판을 지지하는 판상부재로 이루어지고, 상기 판상부재의 열용량이 61J/Ｋ 이상 103J/Ｋ 이하로 설정되어 있는 지지부에 의해, 기판을 지지하는 단계와, 상기 지지부에 의해 지지한 상기 기판을 반응로 내에 반입하는 단계와, 상기 반응로 내에 있어서 상기 지지부에 의해 지지한 상기 기판을 열처리하는 단계와, 상기 지지부에 의해 지지한 열처리 후의 상기 기판을 상기 반응로로부터 반출하는 단계를 포함하는 기판의 제조방법에 있다.
바람직하게는, 상기 판상부재의 열용량이 63J/Ｋ이상, 96J/Ｋ이하로 설정되어 있다. 또한, 바람직하게는, 상기 판상부재의 열용량이 66J/Ｋ 이상, 91J/Ｋ 이하로 설정되어 있다. 또한, 바람직하게는, 상기 판상부재의 열용량이 70J/Ｋ 이상 84J/Ｋ 이하로 설정되어 있다. 또한, 바람직하게는, 상기 판상부재의 기판 재치면의 외주연보다 내측에는 상기 기판과 접촉하지 않는 비접촉부가 설치되어 있다. 또한, 바람직하게는, 상기 비접촉부는 상기 기판과 동심원상으로 설치되어 있다. 또한, 바람직하게는, 상기 비접촉부는 관통공 또는 오목히 패인 부분으로 구성되어 있다. 또한, 바람직하게는, 상기 비접촉부의 면적은 상기 판상부재의 기판 재치면 전체의 면적의 50% 이상 83% 이하로 설정되어 있다. 또한, 바람직하게는, 상기 비접촉부의 면적은 상기 판상부재의 기판 재치면 전체의 면적의 55% 이상 81% 이하로 설정되어 있다. 또한, 바람직하게는, 상기 비접촉부의 면적은 상기 판상부재의 기판 재치면 전체의 면적의 58% 이상 78% 이하로 설정되어 있다. 또한, 바람직하게는, 상기 비접촉부의 면적은 상기 판상부재의 기판 재치면 전체의 면적의 64% 이상 75% 이하로 설정되어 있다. 또한, 바람직하게는, 상기 판상부재의 직경은 상기 기판의 직경의 63% 이상 70% 이하로 설정되어 있다. 또한, 바람직하게는, 상기 기판의 직경이 300㎜이고, 상기 판상부재의 직경이 190∼210㎜이다. 또한, 바람직하게는, 상기 판상부재의 적어도 상기 기판과 접촉하는 부분의 상면의 거친 정도(Ra)는 1㎛∼1000㎛로 설정되어 있다. 또한, 바람직하게는, 상기 지지구는 복수 매의 기판을 거의 수평으로 간격을 두고 복수 단으로 지지하도록 구성되어 있다. 또한, 바람직하게는, 상기 본체부는 탄화규소로 이루어지고, 상기 지지부는 실리콘 또는 탄화규소로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 또한, 바람직하게는, 상기 지지부의 표면에는 산화규소 또는 탄화규소 또는 질화규소로 이루어진 층이 형성되어 있다. 또한, 바람직하게는, 상기 열처리란 1300℃ 이상의 온도에서 이루어지는 처리이다.
본 발명의 제1 특징에 의하면, 기판의 주연부분과는 접촉하지 않도록 기판을 지지하는 판상부재의 기판 재치면에 기판과 접촉함이 없이 외부와 연통하는 적어도 하나의 비접촉부를 설치하고, 상기 비접촉부의 면적을 판상부재의 기판 재치면의 외연선으로 둘러싸인 영역의 면적의 25% 이상 94% 이하로 했기 때문에, 기판을 판상부재에 재치할 때에 비접촉부를 통해 기판과 판상부재와의 사이에 존재하는 공기를 뺄 수 있고, 이에 의하여 판상부재로 이루어지는 지지부에 기판을 재치할 때에 발생하는 슬립을 확실히 방지할 수 있다. 본 발명의 제2 특징에 의하면, 기판의 주연부분과는 접촉하지 않도록 기판을 지지하는 판상부재의 기판 재치면에 기판과 접촉함이 없이 외부와 연통하는 적어도 하나의 비접촉부를 설치하고, 판상부재의 열용량을 61J/Ｋ 이상 103J/Ｋ 이하로 했으므로, 슬립율을 실용 범위 내로 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 열처리 장치를 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 사용한 반응로를 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 사용한 지지구를 나타내고, 도 3(a)는 평면단면도, 도 3(b)는 도 3(a)의 Ａ-A선 단면도.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 사용한 지지구 및 트위저를 나나내고, 도 4(a)는 트위저와 기판을 삽입한 상태를 나타내는 평면단면도, 도 4(b)는 도 4(a)의 Ｂ-B 선 단면도, 도 4(c)는 트위저를 나타내는 평면도.
도 5는 본 발명자가 수행한 실험에서 사용한 여러 가지 타입의 지지부를 나타내는 평면도.
도 6은 관통공 개구의 총면적을 기판 재치면의 총면적 94% 이하로 하는 이유를 설명하기 위한 지지부의 평면도.
도 7은 본 발명의 제1 실시 형태의 변형예를 나타내고, 도 7(a)는 제1 변형예의 평면도와 측면도, 도 7(b)는 제2 변형예의 평면도 및 측면도.
도 8은 본 발명의 제1 실시 형태의 주연 비지지 타입과 주연 지지 타입을 비교한 설명도.
도 9는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 열처리 장치에 사용한 지지부의 제1 형태를 나타내는 도면으로서, (a)는 평면단면도, (b)는 C-C 선 단면도.
도 10은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 열처리 장치에 사용한 지지부의 제2 형태를 나타내는 도면으로서, (a)는 평면단면도, (b)는 D-D 선 단면도.
도 11은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 열처리 장치에 사용한 지지부의 제2 형태의 변형예를 나타내는 평면도.
도 12는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 열처리 장치에 사용한 지지부의 제3 형태를 나타내는 단면도.
도 13은 슬립 발생률비의 지지부 열용량 의존성을 나타내는 도면.
도 14는 기판간의 거리(피치)의 상위에 따른 슬립 발생 상황을 나타내는 도면.
도 15는 웨이퍼를 3점에서 지지할 경우의 작용을 설명하기 위한 것으로서, (a)는 모식적인 평면도, (b)는 웨이퍼의 변형을 나타내는 그래프, (c)는 웨이퍼면 내의 전형적 위치에서의 최대 주응력(主應力)을 나타내는 그래프.
도 16은 웨이퍼를 4점에서 지지할 경우의 작용을 설명하기 위한 것으로서, (a)는 모식적인 평면도, (b)는 웨이퍼의 변형을 나타내는 그래프, (c)는 웨이퍼면 내의 전형적 위치에서의 최대 주응력을 나타내는 그래프.
도 17은 웨이퍼를 판상부재로 지지할 경우의 작용을 설명하기 위한 것으로서, (a)는 모식적인 평면도, (b)는 웨이퍼의 변형을 나타내는 그래프, (c)는 웨이퍼면 내의 전형적 위치에서의 최대 주응력을 나타내는 그래프.
도 18은 (a)는 관통공이 없는 판상부재에 의한 웨이퍼 지지방법을 나타내는 정면 단면도, (b)는 웨이퍼의 주연부를 링에 의하여 지지하는 웨이퍼 지지방법을 나타내는 정면 단면도.
도 19는 판상부재의 열용량 및 질량과 슬립프리(slip-free)율과의 관계를 나타내는 그래프.
도 20은 웨이퍼와 판상부재와의 외형적인 접촉면적과 슬립프리율과의 관계를 나타내는 그래프.
도 21은 판상부재의 비접촉부 비율이 증가하는데 따른 슬립프리율이 증가하는 이유를 설명하기 위한 것으로서, (a)는 모식도, (b)는 그래프.
<부호의 설명>
10 : 열처리 장치
26 : 기판 이재기
30 : 지지구
32 : 트위저
40 : 반응로
54 : 기판
57 : 본체부
58 : 지지부
70 : 비접촉부
72 : 관통공
74 : 암부
82 : 홈
다음에 본 발명의 실시 형태를 도면을 바탕으로 설명한다.
도 1에 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 열처리 장치(10)를 나타낸다. 이 열처리 장치(10)는 배치식 종형 열처리 장치로서 주요부가 배치되는 광체(筐體)(12)를 갖는다. 이 광체(12)의 정면측에는 포드스테이지(pod stage)(14)가 접속되어 있고, 이 포드스테이지(14)로 포드(16)가 반송(搬送)된다. 포드(16)에는 예를 들면 25매의 기판이 수납되어, 도시하지 않은 뚜껑이 닫혀 진 상태에서 포드스테이지(14)에 장착된다.
광체(12) 내의 정면측이며, 포드스테이지(14)에 대향(對向)하는 위치에는 포드 반송장치(18)가 배치되어 있다. 또한, 이 포드 반송장치(18)의 근방에는, 포드 선반(20), 포드오프너(22) 및 기판매수 검지기(24)가 배치되어 있다. 포드 선반(20)은 포드오프너(22)의 상방에 배치되고, 기판매수 검지기(24)는 포드오프너(22)에 인접하여 배치된다. 포드 반송장치(18)는, 포드스테이지(14)와 포드 선반(20)과 포드오프너(22)의 사이에서 포드(16)를 반송한다. 포드오프너(22)는, 포드(16)의 뚜껑을 여는 것으로서, 이 뚜껑이 열린 포드(16) 내의 기판매수가 기판매수 검지기(24)에 의해 검지된다.
또한, 광체(12) 내에는, 기판 이재기(26)와, 노치얼라이너(notch aligner)(28)와, 후술하는 반응용기(43) 내에서 기판을 지지하는 지지구로서 사용 되는 기판지지구(보트)(30)가 배치되어 있다. 기판 이재기(26)는 예를 들면 5매의 기판을 꺼낼 수 있는 암(트위저)(32)을 갖고, 이 암(32)을 움직임으로써 포드오프너(22)의 위치에 놓인 포드, 노치얼라이너(28) 및 기판지지구(30) 사이에서 기판을 반송한다. 노치얼라이너(28)는 기판에 형성된 노치 또는 오리엔테이션플랫(orientation flat)을 검출하여 기판의 노치 또는 오리엔테이션프렛을 일정한 위치에 정렬한다.
또한, 광체(12) 내의 배면측 상부에는 반응로(40)가 배치되어 있다. 이 반응로(40) 내에, 복수 매의 기판을 장전한 기판지지구(30)가 반입되어 열처리가 수행된다.
도 2에 반응로(40)의 한 예를 나타낸다. 이 반응로(40)는, 탄화규소제의 반응관(42)을 포함한다. 이 반응관(42)은, 상단부가 폐쇄되고 하단부가 개방된 원통형상을 하고 있으며, 개방된 하단부는 플렌지 모양으로 형성되어 있다. 이 반응관(42)의 하방에는 반응관(42)을 지지하도록 석영제의 어댑터(44)가 배치된다. 이 어댑터(44)는 상단부와 하단부가 개방된 원통형상을 하고 있고, 개방된 상단부와 하단부는 플렌지 모양으로 형성되어 있다. 어댑터(44)의 상단부 플렌지의 상면에 반응관(42)의 하단부 플렌지의 하면이 당접(當接)하고 있다. 반응관(42)과 어댑터(44)에 의해 기판을 처리하는 반응용기(43)가 형성된다. 또한, 반응용기(43) 중 어댑터(44)를 제외한 반응관(42)의 주위에는 히터(46)가 배치되어 있다.
반응관(42)과 어댑터(44)에 의해 형성되는 반응용기(44)의 하부는 기판지지구(30)를 삽입하기 위해 개방되고, 이 개방 부분〔노구부(爐口部)〕은 노구 씰 캡(seal cap)(48)이 O링을 사이에 끼어 어댑터(44)의 하단부 플렌지의 하면에 당접함으로써 밀폐되도록 하고 있다. 노구 씰캡(48)은 기판지지구(30)를 지지하고, 기판지지구(30)와 함께 승강가능하게 설치되어 있다. 노구 씰캡(48)과 기판지지구(30)의 사이에는, 석영제의 제1 단열부재(52)와, 이 제1 단열부재(52)의 상부에 배치된 탄화규소제의 제2 단열부재(50)가 설치되어 있다. 기판지지구(30)는, 다수 매의 예를 들면 25∼100매의 기판(54)을 거의 수평으로 간격을 두고 다수 단으로 지지하여 반응관(42) 내에 장전된다.
1200°Ｃ 이상의 고온에서의 처리를 가능하게 하기 위해, 반응관(42)은 탄화규소제로 하고 있다. 이 탄화규소제의 반응관(42)을 노구부까지 연장시키고, 이 노구부를 O링을 개재하여 노구 씰캡으로 밀봉하는 구조로 하면, 탄화규소제의 반응관을 통해 전달된 열에 의해 씰부까지 고온이 되고 씰 재료인 Ｏ링을 녹일 우려가 있다. O링을 녹이지 않도록 탄화규소제의 반응관(42)의 씰부를 냉각하면, 탄화규소제의 반응관(42)이 온도차에 의한 열팽창차에 의해 파손되고 만다. 따라서, 반응용기(43) 중 히터(46)에 의한 가열 영역을 탄화규소제의 반응관(42)으로 구성하고, 히터(46)에 의한 가열 영역에서 벗어난 부분을 석영제의 어댑터(44)로 구성함으로써, 탄화규소제의 반응관으로부터의 열의 전달을 완화하여 O링을 녹이지 않고 또한 반응관을 파손함이 없이 노구부를 밀봉할 수 있다. 또한, 탄화규소제의 반응관(42)과 석영제의 어댑터(44)와의 밀봉은, 쌍방의 면정도(面精度)를 좋게 하면, 탄화규소제의 반응관(42)은 히터(46)의 가열 영역에 배치되어 있기 때문에 온도차가 발생하지 않고 등방적(等方的)으로 열팽창 한다. 따라서, 탄화규소제의 반응관(42) 하 단부의 플렌지 부분은 평면을 유지할 수 있고, 어댑터(44)와의 사이에 간격이 생기지 않아, 탄화규소제의 반응관(42)을 석영제의 어댑터(44)에 올려놓기만 하면 밀봉성을 확보할 수 있다.
어댑터(44)에는 어댑터(44)와 일체로 가스 공급구(56)와 가스 배기구(59)가 설치되어 있다. 가스 공급구(56)에는 가스 도입관(60)이, 가스 배기구(59)에는 배기관(62)이 각각 접속되어 있다. 어댑터(44)의 원주방향에 있어서 두께는, 그 방향에 있어서 반응관(42)의 두께보다 두껍고, 또한, 그 방향에 있어서 후술하는 노즐(66)의 두께보다 두껍다. 또한, 어댑터(44)의 내벽은 반응관(42)의 내벽보다 내측에 있고(돌출하고 있고), 어댑터(44)의 측벽부(두께부)에는, 가스 공급구(56)와 연통하고, 수직방향으로 향하는 가스 도입경로(64)가 설치되며, 그 상부에는 노즐 취부공이 상방에 개구하도록 설치되어 있다. 이 노즐 취부공은 반응관(42) 내부에 있어서 어댑터(44)의 상단부 플렌지측의 상면에 개구하고 있고, 가스 공급구(56) 및 가스 도입경로(64)와 연통되고 있다. 이 노즐 부착구멍에게는 노즐(66)이 삽입되어 고정되어 있다. 즉, 반응관(42) 내부에 있어서 어댑터(44)의 반응관(42)의 내벽보다 내측으로 돌출한 부분의 상면에 노즐(66)이 접속되고, 이 어댑터(44)의 상면에 노즐(66)이 지지하게 되어 있다. 이 구성에 의해 노즐 접속부는 열에 변형하기 어렵고 또한 파손되기 어렵다. 또한, 노즐(66)과 어댑터(44)의 조립, 해체가 용이해지는 장점도 있다. 가스 도입관(60)으로부터 가스 공급구(56)에 도입된 처리 가스는 어댑터(44)의 측벽부에 설치된 가스 도입경로(64), 노즐(66)을 통해 반응관(42) 내에 공급된다. 노즐(66)은 반응관(42)의 내벽에 따라 기판배열 영역의 상 단보다 상방〔기판지지구(30)의 상단보다 상방]까지 연장되도록 구성된다.
다음에 상술한 것과 같이 구성된 열처리 장치(10)의 작용에 대해서 설명한다.
먼저, 포드스테이지(14)에 복수 매의 기판을 수용한 포드(16)가 장착되면 포드 반송장치(18)에 의해 포드(16)를 포드스테이지(14)로부터 포드 선반(20)에 반송하고, 이 포드 선반(20)에 축적한다. 그 다음에, 포드 반송장치(18)에 의해, 이 포드 선반(20)에 축적된 포드(16)를 포드오프너(22)에 반송하여 장착하고, 이 포드오프너(22)에 의해 포드(16)의 뚜껑을 열고, 기판매수 검지기(24)에 의해 포드(16)에 수용되어 있는 기판의 매수를 검지한다.
다음에, 기판 이재기(26)에 의해, 포드오프너(22)의 위치에 있는 포드(16)로부터 기판을 꺼내고, 노치얼라이너(28)에 이재한다. 이 노치얼라이너(28)에 있어서는, 기판을 회전시키면서 노치를 검출하고, 검출한 정보를 바탕으로 복수 매의 기판의 노치를 동일한 위치에 정렬시킨다. 다음에, 기판 이재기(26)에 의해, 노치얼라이너(28)로부터 기판을 꺼내고 기판지지구(30)에 이재한다.
이와 같이 하여, 1배치 분의 기판을 기판지지구(30)에 이재하면, 예를 들면 600℃ 정도의 온도로 설정된 반응로(40) 내부〔반응용기(43) 내부〕에 복수 매의 기판(54)을 장전한 기판지지구(30)를 장입하고, 노구 씰캡(48)에 의해 반응로(40) 내를 밀폐한다. 다음에, 노내 온도를 열처리 온도까지 상승시켜, 가스 도입관(60)으로부터 가스 도입구(56), 어댑터(44) 측벽부에 설치된 가스 도입경로(64) 및 노즐(66)을 통해 반응관(42) 내에 처리 가스를 도입한다. 처리 가스에는, 질 소(N<SUB>2</SUB>), 아르곤(Ar), 수소(H<SUB>2</SUB>), 산소(O<SUB>2</SUB>), 염화수소(HCl), 디클로에틸렌(dichloroethylene)(C<SUB> 2</SUB>H<SUB> 2</SUB>C1<SUB> 2</SUB>, 약칭 DCE) 등이 포함된다. 기판(54)을 열처리할 때, 기판(54)은 예를 들면 1200°Ｃ 정도 이상의 온도로 가열된다.
기판(54)의 열처리가 종료하면, 예를 들면 노내 온도를 600°Ｃ 정도의 온도로 강온(降溫)한 후, 열처리 후의 기판(54)을 지지한 기판지지구(30)를 반응로(40)로부터 내리고(unload), 기판지지구(30)에 지지된 모든 기판(54)이 식을 때까지 기판지지구(30)를 소정 위치에서 대기시킨다. 다음에, 대기시킨 기판지지구(30)의 기판(54)이 소정 온도까지 냉각되면, 기판 이재기(26)에 의해 기판지지구(30)로부터 기판(54)을 꺼내고 포드오프너(22)에 장착된 빈 포드(16)로 반송하여 수용한다. 다음에, 포드 반송장치(18)에 의해 기판(54)이 수용된 포드(16)를 포드 선반(20), 또는 포드스테이지(14)로 반송하여 완료한다.
다음에, 제1 실시 형태에 따른 열처리 장치(10)가 포함하는 상기 지지구(30)에 대해 상세히 기술한다.
도 3에 지지구(30)의 개략도를 나타낸다. 도 3(a)는 평면단면도, 도 3(b)는 도 3(a)의 Ａ-A 선 단면이다.
지지구(30)는, 기판(54)과 접촉하는 지지부(58)과, 이 지지부(58)를 지지하는 본체부(57)로 구성되어 있다. 본체부(57)는, 예를 들면 탄화규소 또는 실리콘을 함침(含浸)시킨 탄화규소로 이루어지고, 원판상의 상판(61)(도 1에 보인다), 원판상의 하판(63)(도 1에 보인다) 및 상판(61)과 하판(63)을 접속하는, 예를 들면 3본 의 지주(支柱)(65, 65, 65)와, 상기 지주(65, 65, 65)로부터 연장되는 지지편(支持片)(67, 67, 67)을 가진다. 지주(65, 65, 65)는 서로 90℃씩 떨어져 배치되고, 트위저(32)가 삽입되는 측으로 180℃ 떨어져 2본, 트위저(32)의 반삽입(反揷入) 측에 1본 배치되어 있다. 지지편(67, 67, 67)은, 지주(65, 65, 65)로부터 수평방향으로 연장되어 있다. 이 지지편(67, 67, 67)은 수직방향으로 일정한 간격을 두고 지주(65, 65, 65)에 다수 형성되고, 상기 다수의 지지편(67, 67, 67)의 각각에 플레이트상의 지지부(58)가 지지되어 있다. 이 지지부(58)의 상면에는 기판(54)의 하면이 접촉하도록 기판(54)이 지지된다. 즉, 본체부(57)는, 복수의 지지부(58)를 수평으로 간격을 두고 다단으로 지지하도록 구성되고, 이 구성에 의해 복수 매의 기판(54)은 수평으로 간격을 두어 다단으로 지지된다.
지지부(58)는 예를 들면 단결정 실리콘(Si), 다결정 실리콘(Poly-Si) 등의 실리콘(Si)제, 또는 탄화규소(SiC)제이며, 기판(54)의 주연부와는 접촉하지 않도록 기판(54)을 지지하는 판상부재로 이루어져 원판상(원주상)으로 형성되어 있다.
지지부(58)의 직경은, 기판(54)의 직경보다 작다. 즉, 지지부(58)의 상면은, 기판(54)의 하면인 평탄면의 면적보다 작은 면적을 갖고, 기판(54)은 상기 기판(54)의 주연을 제외하고(기판 주연부와는 접촉하지 않고) 지지부(58)에 지지된다. 기판(54)의 직경은 예를 들면 300㎜이고, 이 경우, 지지부(58)의 직경은 300㎜ 미만으로서, 100㎜∼250㎜ 정도(기판 직경의 1/3∼5/6 정도)가 바람직하며, 190㎜∼210㎜(기판 직경의 63%∼70%)가 더욱 바람직하다.
또한, 이 지지부(58)의 두께는 기판(54)의 두께보다 두껍게 형성되어 있다. 기판(54)의 두께는 예를 들면 700㎛로서, 따라서 지지부(58)의 두께는, 700㎛을 초과하고 있어 10㎜까지는 가능하며, 적어도 기판(54)의 두께의 2배 이상, 예를 들면 3㎜∼10㎜가 바람직하다. 또한, 이 지지부(58)의 두께는 지지편(67, 67, 67)의 두께보다 두껍게 된다. 지지부(58)의 두께를 이러한 두께로 함으로써 지지부(58)의 강성(剛性)을 크게 할 수 있고, 기판 반입시, 반출시, 승온(昇溫), 강온시, 열처리시 등에 있어서 온도변화에게 대한 지지부(58)의 변형을 억제할 수 있다. 이것에 의해 지지부(58)의 변형에 기인하는 기판(54)에의 슬립 발생을 방지할 수 있다. 또한, 지지부(58)의 재질을 기판(54)과 동일한 재질인 실리콘제, 즉, 실리콘제의 기판(54)과 동일한 열팽창률이나 경도를 가진 재질로 했기 때문에, 온도변화에 대한 기판(54)과 지지부(58)와의 열팽창, 열수축의 차를 없앨 수 있고, 또한 기판(54)과 지지부(58)와의 접촉점에서 응력이 발생하더라도 그 응력을 개방하기 쉽게 되므로 기판(54)에 흠이 발생하기 어려워진다. 이에 따라 기판(54)과 지지부(58)와의 열팽창률의 차나 경도의 차에 기인하는 기판(54)에 대한 슬립 발생을 방지할 수 있다.
지지부(58)의 상면(기판 재치면)에는, 열처리에 의한 지지부(58)와 기판(54)과의 접착을 방지하기 위한 접착 방지층이 형성되어 있다. 이 접착 방지층은, 예를 들면 실리콘 표면을 처리함에 의하여, 또는 CVD 등에 의해 실리콘 표면상에 퇴적(deposition)함에 의하여 형성한 실리콘 질화막(SiＮ), 탄화규소막, 산화규소막(SiＯ<SUB>2</SUB>), 유리상 탄소, 미결정 다이아몬드 등 내열성 및 내마모성이 뛰어난 재료로 구성된다.
또한, 지지부(58)의 기판 재치면에는, 기판(54)과 접촉함이 없이 외부에 연 통하는 적어도 하나의 비접촉부(70)가 설치되어 있다. 이 비접촉부(70)는 적어도 기판 재치면의 중앙부에 설치되는 것으로서, 본 실시 형태에 있어서는, 비접촉부(70)는 관통공(72)으로 구성되어 있다. 관통공(72)은, 지지부(58)의 중앙부에 설치되어 있고, 기판(54)과 동심원상으로서 기판(54)의 동심원을 단면으로 하는 원통으로 형성되고 있다. 이 관통공(72)의 일단은 지지부(58)의 기판 재치면에 개구하고, 타단은 지지부(58)의 하면에 개구하여 외부와 연통하게 되어 있다. 비접촉부의 면적에 상당하는, 외부와 연통하는 관통공(72)의 개구면적은 판상부재의 기판 재치면의 외연선으로 둘러싸이는 영역의 면적인 기판 재치면의 총면적의 25% 이상 94% 이하로 하고 있다. 관통공(72)은 하나로 한정되지 않고 복수 설치할 수 있는데, 예를 들면 중앙의 관통공(72)의 주위에 복수 설치할 수 있다. 또한, 관통공(72)은, 기판 재치면의 중앙에는 설치하지 않고, 그 이외의 부분에 복수 설치하도록 해도 된다. 이 경우, 외부와 연통하는 복수의 관통공(72)의 총 개구면적이 기판 재치면의 총면적의 25% 이상 94% 이하가 되도록 한다. 한편, 관통공(72)의 개구 총면적이란 각 관통공(72)의 개구 면적의 총합이며, 또한 기판 재치면의 총면적이란 관통공(72)의 개구 총면적과 관통공(72)의 개구하지 않은 부분의 면적과의 총합을 말한다. 이처럼 관통공(72)의 총 개구 면적을 규정하는 이유에 대해서는 후술한다.
다음에 트위저(32), 지지구(30) 및 기판(54)의 관계 및 트위저(32)의 동작에 관련되는 작용을 도 4를 바탕으로 설명한다.
도 4(a)은 트위저(32)와 기판(54)을 지지구(30)에 삽입한 상태를 나타내는 평면단면도, 도 4(b)는 도 4(a)의 Ｂ-B 선 단면도, 도 4(c)는 트위저(32)를 나타내 는 평면도이다. 트위저(32)는 U자 형으로서, 2개의 암부(74, 74)가 트위저 본체(76)로부터 평행으로 연장되어 구성되고 있다. 2개의 암부(74, 74) 사이의 내단(內端) 거리(d1)는, 지지부(58)의 직경(d3)보다 크고, 또한 기판(54)의 직경(d4)보다 작다. 또한, 2개의 암부(74, 74)의 외단(外端) 거리(d2)는, 기판(54)의 직경(d4)과 같거나 약간 크며, 또한 트위저 삽입 측의 2개의 지주(65), (65)의 내단 거리(d5)보다 작다. 기판(54)의 직경(d4)은, 지지부(58)의 직경(d3)보다 크고, 트위저 삽입 측의 2개의 지주(65), (65)의 내단 거리(d5)보다 작다. 또한, 암부(74, 74)의 두께(t1)는, 지지부(58)의 두께(t2)보다 작다.
암부(74, 74)의 내단 거리(d1)가 기판(54)의 직경(d4)보다 작으므로 암부(74, 74)로 기판(54)의 주연부분을 지지할 수 있다. 즉, 기판 이재기는 기판의 주연부분을 지지하도록 구성되는 것으로서, 이 기판 이재기로 기판(54)을 지지구(30)에 이재하려면, 먼저 기판(54)의 주연부분을 암부(74, 74)로 지지하고, 다음에 기판(54)을 지지한 상태에서 트위저(32)의 암부(74, 74)를 지지구(30) 내에 삽입한다. 이때, 암부(74, 74) 외단 거리(d2) 및 기판(54)의 직경(d4)이 트위저 삽입 측의 2본의 지주(65), (65)의 내단 거리(d5)보다 작음으로, 기판(54) 및 암부(74, 74)를 트위저 삽입 측의 2본의 지주(65), (65) 사이에 삽입할 수 있다. 여기에서, 기판(54)이 지지부(58)로부터 뜬〔이간(離間)한〕상태로 되도록 암부(74, 74)의 상하 위치가 기판 이재기에 의해 제어되고 있으며, 기판(54)이 지지부(58)의 기판 재치면으로부터 소정 거리 상방의 위치에서, 또한 지지부(58)의 동심원 위치에서 정지한다. 도 4(b)에서는 이 상태가 나타나 있다. 다음에 기판(54)이 지지부(58)에 대하여 뜬 상태로부터 소정의 이재속도로 트위저(32)를 하강시킨다. 이재속도(트위저 하강 속도)는 1∼5㎜/sec, 바람직하게는 3∼4㎜/sec이다. 암부(74, 74)의 내단 거리(d1)가 지지부(58)의 직경(d3)보다 크고, 기판(54)의 직경(d4)이 지지부(58)의 직경(d3)보다 크며, 암부(74, 74)의 두께(t1)가 지지부(58)의 두께(t2)보다 작으므로 트위저(32)를 하강시키면 기판(54)이 지지부(58)의 기판 재치면에 재치된다. 이때, 기판(54)의 이면과 지지부(58)의 기판 재치면과의 사이에 있는 공기가 기판(54)을 하강시킴으로써 압축되지만, 이 압축된 공기는 관통공(72)을 통해 외부〔지지부(58)의 하면측 외부〕로 빠져, 기판(54)이 지지부(58)의 기판 재치면 상에서 미끄러지는 것을 방지할 수 있다. 이재속도를 1∼5㎜/sec로 하고 있을 경우에 기판(54)과 지지부(58) 사이의 공기를 충분히 배출해서 기판(54)의 슬립을 방지하려면 관통공(72)의 총 개구 면적이 기판 재치면의 총면적의 25% 이상 필요하다.
한편, 상기 실시 형태와 같이 관통공(72)을 형성하지 않고, 트위저(32)의 강하를 서서히 실시〔지지부(58)에 기판(54)이 접한 상태에서 5초 정도 정지하는 등]하면 기판(54)의 슬립은 해소할 수 있으나, 생산시에는 기판(54)의 이재시간을 극소로 하고자 하는 요청이 있고, 2매 이상(예를 들면 5매)을 동시에 이재하는 때에는 그 복수의 기판(54)을 동시에 지지부(58)에 접촉시키기 위해 각 트위저(32) 사이의 간격, 각도의 미세 조정이 필요하다는 관점에서 현실적이 아니다. 따라서, 상기 실시 형태와 같이 관통공(72)을 형성하는 것은 생산성이나 복수 매 동시 이재함에 있어서 각 트위저의 미세 조정의 곤란성이나 트위저의 가공 정도의 점에서도 바람직하다.
기판(54)이 지지부(58)의 기판 재치면에 재치된 후에는, 암부(74, 74)가 기판(54)과 지지편(67, 67) 사이의 위치에서 정지하도록 트위저(32)의 상하 위치를 기판 이재기에 의해 제어하고, 이 정지 위치로부터 수평방향으로 트위저(32)를 이동시켜(뽑아내), 1매 또는 복수 매의 기판(54)의 이재를 완료한다. 그리고, 그와 같은 동작을 차례로 반복함에 의하여 다수 매의 기판(54)을 지지구(30)에 이재한다.
다음에 외부와 연통하는 적어도 1개의 관통공(72)의 총 개구 면적을 기판 재치면의 총면적의 25% 이상 94% 이하로 하는 이유에 대해서 설명한다.
우선 하한치를 25%이라고 하는 이유는 다음과 같다.
본 발명자는, 지지부(판상부재)의 직경을 200㎜, 두께를 6㎜∼7㎜로 고정한 조건으로 지지부에 대하여 도 5(a)∼(d)에 보이는 것과 같이 여러 가지 타입의 관통공을 형성하고, 이들 지지부에 대한 기판으로서의 12인치 실리콘 웨이퍼(직경 300㎜의 실리콘 웨이퍼)를 자동 이재 하는 실험을 하고, 각각의 경우에 있어서 기판에 슬립이 생기는지 생기지 않는지를 조사했다. 그 결과를 표 1에 나타낸다. 표 1의 다공이란 도 5(a)에 보이는 것과 같이 지지부(58)에 관통공(72)을 규칙적으로 다수 형성한 타입이다. 표 1의 4개의 구멍이란, 도 5(b)에 보이는 것과 같이 관통공(72)의 중심이 지지부(58)의 동심원 상에 위치하도록 합계 4개의 관통공(72)을 형성한 타입이다. 표 1의 3개의 구멍이란, 도 5(c)에 보이는 것과 같이 관통공(72)의 중심이 지지부(58)의 동심원 상에 위치하도록 합계 3개의 관통공(72)을 형성한 타입이다. 표 1의 하나의 구멍(링)이란, 도 5(d)에 보이는 것과 같이 지지부(58)의 중심에 하나의 구멍을 형성하여 링 모양으로 한 타입이다. 한편, 이재속도는 3∼4㎜/sec로 했다.
Type 관통공 내경×개수(㎜) 관통공 개구 총면적(㎟) 재치면 총면적 (㎟) 접촉면적 (㎟) 관통공의 비율 (%) 슬립
다공 6×29 820 31400 30580 2.6 △
4개의 구멍 20×4 1256 31400 30144 4 △
하나의 구멍(링) 80×1 5024 31400 26376 16 △
3개의 구멍 50×3 5888 31400 25512 18.8 △
4개의 구멍 (50~60)×4 7850~11304 31400 3061~20096 25~36 ○
하나의 구멍(링) (100~180)×1 7850~28339 31400 3061~23550 25~90 ○
* 관통공의 비율(%)=〔관통공의 개구 총면적(㎟)/재치면 총면적(㎟)〕×100
* ○: 슬립없음 △: 거의 슬립없음(있는 경우도 있다) × : 슬립있음
표 1에 보인 것과 같이 관통공 개구의 총면적을 기판 재치면의 총면적의 2.6% 이상으로 하면, 기판의 슬립은, 거의 생기지 않게 되지만, 25%보다 작은 경우, 슬립이 있을 경우도 있으며 슬립을 확실히 방지할 수는 없다. 이것은, 기판 재치시에 기판 이면과 지지부 기판 재치면과의 사이의 공기가 충분히 배출되지 않고, 기판 재치에 의해 압축된 공기가 기판을 누르는 힘을 충분히 억제할 수 없기 때문이라고 생각된다. 기판과 지지부 사이의 공기를 충분히 배출하고, 압축된 공기가 기판을 누르는 힘을 충분히 억제하여 기판의 슬립을 확실히 방지하기 위해서는 관통공 개구의 총면적을 기판 재치면의 총면적의 25% 이상으로 할 필요가 있다.
다음에 상한치를 94%이라고 하는 이유는 다음과 같다.
관통공 개구의 총면적을 기판 재치면의 총면적의 90%보다 크게 하면 기판의 슬립은 확실히 방지할 수 있으나, 지지부의 기판과 접촉하는 부분의 폭이 대단히 좁아져 머시닝(machining) 가공에 의해 관통공을 형성할 경우 그 부분이 파손하거나 하기 때문에 가공이 어려워진다. 본 실시 형태와 같이 지지부를 원판상으로 할 경우, 도 6(a)에 보이는 것과 같이, 기판과 접촉하는 부분의 폭의 가공 한계는 5㎜ 정도(이때 관통공 개구의 총면적은 기판 재치면의 총면적의 90%)로서, 그보다 작게 하면 가공시에 파손할 우려가 있다. 한편, 레이저 등에 의한 가공의 경우, 관통공 개구의 총면적을 기판 재치면의 총면적의 90%보다 크게 할 수 있으나(다만, 원가 인상이 된다), 94%보다 크게 하면 반응로에 기판을 반입시, 반출시, 기판 승온, 강온시, 열처리시 등에 있어서 온도변동에 의하여 지지부(58)가 변형하고 슬립을 발생시키는 원인이 된다. 본 실시 형태와 같이 지지부(58)를 원판상으로 했을 경우, 도 6(b)에 보이는 것과 같이, 기판과 접촉하는 부분의 폭의 열변동시에 있어서 강도한계는 3㎜ 정도(이때 관통공 개구의 총면적은 기판 재치면의 총면적의 94%)이고, 그보다 작게 하면 열변동시에 변형할 우려가 있다. 즉, 머시닝 가공에 의한 가공 한계를 고려하면, 관통공 개구의 총면적을 기판 재치면의 총면적의 90% 이하로 할 필요가 있으며, 온도변동 시에 있어서 지지부(58)의 강도 한계를 고려하면, 관통공 개구의 총면적을 기판 재치면의 총면적의 94% 이하로 할 필요가 있다.
이상으로부터 기판 재치시 기판의 슬립을 확실히 방지함과 동시에 온도변동시 지지부의 변형을 방지하기 위해서는, 관통공의 총면적을 기판 재치면의 총면적의 적어도 25% 이상, 94% 이하로 할 필요가 있다. 한편, 관통공 개구의 총면적을 그와 같은 범위로 하면, 열처리에 의해 기판과 지지부가 들러 붙는 것도 방지할 수 있다. 관통공의 총면적을 기판 재치면의 총면적의 65% 이하로 하면 지지부(58)의 강성을 보다 높일 수 있고, 지지부(58) 자체가 거의 변형하지 않게 되어 바람직하다.
다음에, 제1 실시 형태에 따른 열처리 장치(10)가 갖는 지지부(58)의 변형예를 도 7을 바탕으로 설명한다.
도 7(a)은 제1 변형예에 있어서 지지부(58)의 평면도와 측면도를 나타내고 있다. 이 제1 변형예에 있어서는, 기판에 접촉하지 않는 부분인 비접촉부(70)가 홈(82)으로 구성되어 있다. 홈(82)은 지지부(58)의 기판 재치면 상에 형성되고, 각각 교차하는 반경 방향의 것과 동심원 상의 것으로 이루어진다. 반경 방향의 홈(82)의 일단이 지지부(58)의 측면으로 개구하고, 상기 지지부(58)의 측면에서 외부에 연통하고 있다. 이 제1 변형예에 있어서는, 홈(82)이 기판 재치면에 개구하는 총면적을 기판 재치면의 총면적의 25% 이상 94% 이하로 하면 된다.
도 7(b)는 제2 변형예에 있어서 지지부(58)의 평면도와 측면도를 나타내고 있다. 이 제2 변형예에 있어서는, 비접촉부(70)는, 관통공(72)과 홈(82)의 조합으로 구성되어 있다. 즉, 홈(82)은 지지부(58)의 중심에 형성된 관통공(72)의 주위에 형성되어 있음과 동시에, 기판 재치면 상에서 동심원 상에 복수 형성되고, 이들 홈(82)에 복수의 관통공(72)이 소정 간격을 두고 형성되어 있고, 관통공(72)의 일단이 홈(82) 내부로 개구하고, 타단이 지지부(58)의 하면에 개구하여 외부와 연통하게 되어 있다. 이 제2 변형예에 있어서는, 홈(82)이 기판 재치면에 개구하는 총면적을 기판 재치면의 총면적의 25% 이상 94% 이하로 하면 된다.
그런데, 지지부에는 원환상(圓環狀)(평면 C 모양, 평면 ○모양) 지지판과 같이 기판의 주연부분을 지지하고 기판의 중앙부분과는 접촉하지 않는 타입의 것이 있다(이하, 주연 지지 타입라고 한다). 본 실시 형태에 있어서 지지부는, 주연 지지 타입과는 달라, 기판의 중앙부분을 지지하고, 기판의 주연부분과는 접촉하지 않는 타입의 것이다(이하, 주연 비지지 타입이라고 함).
이하, 본 실시 형태에 있어서 주연 비지지 타입의 지지부에 대하여 기판을 이재할 경우와, 주연지지 타입의 지지부에 대하여 기판을 이재하는 경우와의 상위점을 도 8을 참조하여 설명한다.
도 8(a)는, 트위저에 의하여 기판을 지지한 상태를 나타내고, 도 8(b)는 트위저를 하강시켜 기판이 지지부에 접촉한 상태를 나타내며, 도 8(c)는, 트위저를 더욱 하강시켜서 기판을 지지부에 의해 지지한 상태를 나타낸다. 기판의 휘어짐은 이해하기 쉽게 하기 위해서 약간 과장해서 기재한다.
1) 기판반송시에 있어서 기판지지의 방법, 기판의 휘는 방식
도 8(a)에 보이는 것과 같이, 본 발명의 실시 형태에 있어서 주연 비지지 타입의 지지부에 있어서는, 기판반송 시에는 트위저(32)에 의해 기판(54)의 주연부를 지지하므로, 기판의 자중에 의해 기판 중앙부가 주연부보다 하방으로 휜다. 이에 대하여, 주연지지 타입의 지지부에 있어서는, 트위저에 의해 기판 중앙부를 지지하므로, 기판의 자중에 의해 기판 주연부가 중앙부보다 하방으로 휜다.
2) 기판 재치시에 있어서 기판과 지지부와의 접촉의 방법(지지부에 관통공이 형성되지 않는 경우), 기판지지의 방법, 기판의 휘는 방식
도 8(b)에 보이는 것과 같이, 본 발명의 실시 형태에 있어서 주연 비지지 타입에 있어서는, 기판 재치 시에는 먼저 기판 중심부가 지지부 중심부와 접촉하고, 트위저(32)의 하강과 함께 서서히 중심부의 외측과 접촉하고, 트위저(32)에 의해 기판 주연부를, 지지부(58)에 의해 기판 중앙부를 지지하도록 된다. 기판(54)의 휘는 방식은 트위저(32)의 하강과 함께 반송시와 역전하게 된다. 이에 대하여, 주연지지 타입의 지지부에 있어서는, 먼저 기판 에지(edge)부가 지지부 주연부와 접촉하고, 트위저의 하강과 함께 서서히 그 내측과 접촉하고, 트위저에 의해 기판 중앙부를, 지지부에 의해 기판 주연부를 지지하게 된다. 기판의 휘는 방식은 트위저(32)의 하강과 함께 반송시와 역전하게 된다.
3) 기판 지지시에 있어서 기판지지의 방법, 기판이 휘는 방식
도 8(c)에 보이는 것과 같이, 본 실시 형태에 있어서 주연 비지지 타입의 지지부에 있어서는, 기판 지지시에는 지지부(58)가 기판(54)의 중앙부를 지지하고, 기판(54)의 주연부분과는 비접촉이기 때문에 기판의 자중에 의해 기판 주연부가 기판 중앙부보다 하방으로 휜다. 이에 대하여, 주연지지 타입의 지지부에 있어서는, 지지부가 기판 주연부분을 지지하고, 기판 중앙부와는 비접촉임이므로 기판의 자중에 의해 기판 중앙부가 기판 주연부보다 하방으로 휜다.
4) 슬립양(미끄러짐의 정도)
본 실시 형태에 있어서 주연 비지지 타입의 지지부에 있어서는, 관통공이 형성되어 있지 않은 경우의 기판의 지지부에 대한 슬립양이 4 내지 5㎜∼10㎜ 정도인 것에 비해, 주연지지 타입의 지지부에 있어서는 3㎜∼5㎜ 정도이다. 따라서, 본 실시 형태에 있어서 주연 비지지 타입에 있어서는, 기판의 지지부에 대한 슬립의 정도가 비교적 큰 것에 반해, 주연지지 타입의 지지부에서는 비교적 작다.
이상 말한 것과 같이, 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서 주연 비지지 타입의 지지부와 주연지지 타입의 지지부와는, (a) 기판반송시, (b) 기판 재치시, (c) 기판지지시에 있어서 기판의 지지의 방법(지지 장소), 기판의 휘는 방식이 다르고, (b) 기판 재치시에 있어서 기판의 지지부와의 접촉의 방법도 다르다. 이들로부터, (b) 기판 재치시에 있어서 기판 이면과 지지부 상면(기판 재치면)과의 사이의 공기를 빼는 방법, 기판 재치에 의해 압축된 공기가 기판을 누르는 힘도 달라 기판의 슬립양(미끄러지는 정도)도 다르다.
즉, 본 발명의 제1 실시 형태와 같은 주연 비지지 타입의 지지부와 주연지지 타입의 지지부에서는, 지지부 상에서의 기판의 미끄러지는 방법이 다르다. 그 때문에, 슬립을 발생하지 않도록 하는 관통공 개구의 총면적의 임계치도 다르다. 예를 들면 본 발명의 제1 실시 형태와 같은 주연 비지지 타입의 지지부에 있어서는, 전술한 것과 같이, 슬립을 확실히 생기지 않게 하기 위해서는 관통공 개구의 총면적을 기판 재치면의 총면적의 적어도 25% 이상으로 할 필요가 있는데 반해, 주연지지 타입의 지지부에 있어서는, 관통공 개구의 총면적을 기판 재치면의 총면적의 0.5% 정도로 하면 슬립은 발생하지 않게 될 것으로 생각된다.
이와 같이 하여 본 발명의 제1 실시 형태는, 기판의 주연부와는 접촉하지 않는 타입의 지지부에 대하여 기판을 재치할 경우 특유의, 기판의 슬립을 방지하는 관통공 개구의 총면적의 임계치를 발견하게 되었다.
이하, 본 발명의 제2 실시 형태를 도면을 바탕으로 설명한다.
제2 실시 형태에 있어서 열처리 장치(10) 및 반응로(40)의 전체의 구성은, 도 1, 도 2를 바탕으로 설명한 전술한 제1 실시 형태에 있어서 열처리 장치(10) 및 반응로(40)의 구성과 동일하다. 또한, 제2 실시 형태에 있어서 지지구(30)의 전체구성은, 지지부(58)에 설치되는 오목히 패인 부분(58a)이나, 관통공(58b)의 크기 이외는 제1 실시 형태에 있어서 지지구(30)과 동일하다. 여기에서는 주로 제1 실시 형태와는 다른 부분에 대해서 설명한다.
도 9 내지 12에는, 제2 실시 형태에 있어서 지지구(30)를 보이고 있다.
지지부(58)에는, 도 9 내지 도 12에 보이는 것과 같이, 지지부(58) 자체의 열용량을 저감하기 위해서, 적어도 하나의 오목히 패인 부분(spot facing)(58a) 또는 관통공(58b)이 설치된다.
다음에, 제2 실시 형태에 관계되는 열처리 장치(10)가 구비하는 지지부(58)의 제1 형태에 대해서 도 9를 사용하여 설명한다.
도 9(a), (b)는, 제1 형태에 있어서 지지구(30)의 일부의 평면단면도와, 그 Ｃ-C 선 단면이다.
도 9에 보이는 것과 같이, 지지부(58)의 이면(하면)에 있어서 지지편 (67, 67, 67)의 선단부보다 내측의 부분에는 지지부(58)와 동심원상으로 오목히 패인 부분(요부)(58a)이 설치되어 있다. 즉, 오목히 패인 부분(58a)의 내경은 3개의 지지편 (67, 67, 67)의 선단이 구성하는 원형의 직경 이하로 설정되어 있다.
오목히 패인 부분(58a)의 깊이는 지지부(58)의 두께의 반 정도로 설정되어 있다. 오목히 패인 부분(58a)은 지지부(58)의 기판(54)과의 접촉면에 미치지 않는 범위에 설치하는 것이 바람직하다.
오목히 패인 부분(58a)은, 이 예와 같이 지지부(58)와 동심원상으로 1개 설치하도록 해도 되고, 복수 설치하도록 해도 된다.
이와 같이 지지부(58)에 오목히 패인 부분(58a)을 설치함으로써, 지지부(58) 자체의 저열용량화를 실현할 수 있고, 기판간의 거리가 비교적 작은(피치가 좁은) 경우라 하더라도 슬립을 억제할 수 있고, 또한, 온도변동비율을 크게 할 경우라도 슬립이 발생하지 않는 상황을 실현할 수 있다.
즉, 슬립 프리를 실현하면서 한 번에 처리하는 기판의 매수를 늘릴 수 있다. 또한, 처리 시간을 단축할 수 있고, 원료가공량을 향상시킬 수 있다.
다음에, 제2 실시 형태에 따른 열처리 장치(10)가 구비하는 지지부(58)의 제2 형태에 대해서, 도 10, 도 11을 사용하여 설명한다.
도 10(a), (b)는, 제2 형태에 있어서 지지구(30)의 일부의 평면단면도와, 그 Ｄ-D 선 단면이다.
도 11(a), (b), (c)는, 제2 형태에 있어서 지지부(58)의 변형예의 평면도이다.
도 10에 보이는 것과 같이, 지지부(58)에 있어서 지지편(67, 67, 67)의 선단부보다 내측의 부분에는 적어도 하나의 관통공(58b)이 지지부(58)와 동심원상으로 설치되어 있다.
관통공(58b)은 도 10에 보이는 것과 같이 지지부(58)과 동심원상으로 1개 설치하도록 해도 되고, 도 11(a)∼(c)에 보이는 것과 같이, 복수 설치하도록 해도 된다. 도 11(a), (b), (c)는 각각 관통공(58b)을 3개 설치한 예, 4개 설치한 예, 9개 설치한 예를 나타내고 있다.
한편, 지지부(58)의 가공의 간편함을 위해서는 기판(54)에 접촉하지 않는 비접촉부인 관통공(58b)은 지지부(58)의 외주에서 2∼5㎜ 이상을 제외한 내측에 배치하는 것이 좋다. 즉, 관통공(58b)을 도 11(c)에 상상선으로 나타낸 원형의 내측에 배치하면, 지지부(58)에 대한 가공이 용이해진다. 한편, 제1 실시 형태에서 말한 것과 같이 온도변동 시에 있어서 지지부의 강도 한계를 고려하면 관통공(58b)은 지지부(58)의 외주로부터 3㎜ 이상을 제외한 내측에 배치할 필요가 있다.
이와 같이 지지부(58)에 관통공(58b)을 설치함으로써, 지지부(58) 자체의 저열용량화를 실현할 수 있고, 기판 간의 거리가 비교적 작은(피치가 좁은) 경우라 하더라도 슬립을 억제할 수 있고, 또한, 온도변동 비율을 크게 한 경우라고 하더라도 슬립이 발생하지 않는 상황을 실현할 수 있다.
즉, 슬립 프리를 실현하면서 한 번에 처리하는 기판의 매수를 늘릴 수 있다. 또한, 처리 시간을 단축할 수 있고, 원료가공량을 향상시킬 수 있다.
다음에, 제2 실시 형태에 관계되는 열처리 장치(10)가 구비하는 지지부(58)의 제3의 형태에 대해서 도 12을 사용하여 설명한다.
도 12(a), (b), (c), (d), (e)는 제3의 형태에 있어서 지지부(58)의 변형예의 단면이다.
도 12(a)∼(e)는 관통공(58b)과 오목히 패인 부분(58a)과를 병용한 예이다.
도 12(a)는 지지부(58)의 중앙부에 관통공(58b)을 기판과 동심원상으로 설치함과 동시에, 지지부(58) 이면의 주연부 이외의 부분에 오목히 패인 부분(58a)을 설치한 예를 나타내고 있다.
도 12(b)는 지지부(58)의 중앙부에 관통공(58b)을 기판과 동심원상으로 설치함과 동시에, 지지부(58) 이면의 외주부에 오목히 패인 부분(58a)를 설치한 예를 나타내고 있다.
도 12(c)는 지지부(58)의 중앙부에 관통공(58b)을 기판과 동심원상으로 설치함과 동시에, 지지부(58) 이면의 외주부와 중앙부의 양쪽에 오목히 패인 부분(58a)을 설치한 예를 나타내고 있다.
도 12(d)는 지지부(58)의 중앙부에 관통공(58b)을 기판과 동심원상으로 설치함과 동시에, 지지부(58) 측면에 오목히 패인 부분(58a)을 설치한 예를 나타내고 있다.
도 12(e)는 지지부(58)의 중앙부에 관통공(58b)을 기판과 동심원상으로 설치함과 동시에, 지지부(58) 상면의 외주부 이외의 부분에 오목히 패인 부분(58a)을 설치한 예를 나타내고 있다.
도 12(a)∼(e)의 예에 있어서는, 지지부(58)의 높이 방향의 폭(두께)이 남기 때문에, 지지부(58)의 강도를 유지하면서, 지지부(58)의 열용량을 저감할 수 있다.
한편, 이들의 예를 조합하도록 해도 된다.
이처럼 지지부(58)에 관통공(58b)을 설치함과 동시에, 오목히 패인 부분(58a)을 설치하도록 하더라도, 지지부(58) 자체의 저열용량화를 실현할 수 있고, 기판 간의 거리가 비교적 작은(피치가 좁은) 경우라도 슬립을 억제할 수 있고, 또한, 온도변동비율을 크게 한 경우라도 슬립이 발생하지 않는 상황을 실현할 수 있다.
즉, 슬립 프리를 실현하면서 한 번에 처리하는 기판의 매수를 늘릴 수 있다. 또한, 처리 시간을 단축할 수 있고, 원료처리량을 향상시킬 수 있다.
다음에, 제1 형태, 제2 형태의 방법을 수용한 지지부(58)에서의 슬립 평가 결과에 대해서 설명한다.
도 13은 전술한 제1 형태, 제2 형태의 방법을 수용하여 작성한 지지부(58)에서 기판(54)을 지지했을 경우의 슬립 발생률 평가의 결과를 나타내고 있다. 열처리 절차는 여러 가지로 검토했기 때문에, 비율로 나타내고 있다.
이 슬립 발생률 평가 결과에 따르면, 열용량을 저감함으로써, 슬립의 발생률을 저감할 수 있는 것이 확인된다. 또한, 열용량을 저감하는 방법으로서, 전술한 제1 형태, 제2 형태는 적절하다고 말할 수 있다.
다음에, 본 발명의 주된 특징인 지지부(판상부재)의 열용량의 값과 슬립 프리율과의 관계 및 지지부(판상부재)의 비접촉부의 면적의 값과 슬립 프리율과의 관계에 대해서 설명한다.
먼저, 전제로서, 종형 열처리 장치에 있어서 웨이퍼에서의 슬립의 발생 원인에 대해서 검토한다.
웨이퍼에 작용하는 다음의 응력은 슬립의 발생 원인이 되는 것으로 알려져 있다.
(1) 지지된 웨이퍼의 자중에 의한 웨이퍼의 변형(구부러짐)에 기인하는 변형 응력.
(2) 지지된 웨이퍼의 지지점(접촉점)에서의 웨이퍼의 자중에 기인하는 압축응력.
(3) 웨이퍼면 내의 온도차에 기인하는 열응력.
또한, 다음의 힘이 슬립의 발생 원인이 되는 것이 발명자 등에 의해 규명되었다.
(4) 웨이퍼의 접촉점에서의 마찰력 및 응착력에 기인하는 응력.
따라서, 슬립의 발생을 방지하기 위해서는, 이들 (1)∼(4)의 응력을 저감할 필요가 있다. 즉, 다음의 웨이퍼 지지방법을 규명할 필요가 있다.
A. 웨이퍼의 변형이 가장 적은 웨이퍼 지지방법.
B. 웨이퍼면 내 온도차가 나기 어려운 웨이퍼 지지방법.
C. 접촉점에서의 마찰력 및 응착력이 최소가 되는 웨이퍼 지지방법.
여기에서, 이하에 거론하는 지지부에 관한 물리적인 정수는, 상기(1)∼(4)의 슬립 발생원인에 각각 관련된다고 생각된다.
1) 웨이퍼 지지방법 ; (1), (2), (3)
2) 지지부의 열용량 ; (3)
3) 웨이퍼와 지지부와의 접촉면적 ; (2), (4)
4) 지지부의 표면의 거친 정도(접촉부) ; (4)
[상기 1)의 웨이퍼 지지방법에 대하여]
종래의 웨이퍼 지지방법으로서는, 예를 들면 도 15(a)에 나타낸 웨이퍼를 3점으로 지지하는 방법(이하, 3점 지지라고 함)이나, 도 16(a)에 나타낸 웨이퍼를 4점으로 지지하는 방법(이하, 4점 지지라고 한다)이나, 도 17(a)에 나타난 웨이퍼를 링 부재(이하, 링이라고 한다)로 지지하는 방법(이하, 링 지지라고 함) 등을 들 수 있다.
이들의 웨이퍼 지지방법에 대해서 웨이퍼의 변형 및 웨이퍼면 내의 전형적인 위치에서의 최대 주응력(主應力)을 시뮬레이션에 의해 계산한 결과를 도 15(b), (c), 도 16(b), (c) 및 도 17(b), (c)에 나타내었다.
도 15(b) 및 도 16(b)에 따르면, 3점 지지 및 4점 지지의 경우에는, 웨이퍼의 주위 방향에 대해서 서로 근접한 2개(한 쌍)의 지지점 간에서의 변형량이 크고, 이 부분에서 웨이퍼가 밑으로 내려가는 것을 알 수 있다.
그에 수반하여, 도 15(c) 및 도 16(c)로부터 명백히 알 수 있는 것과 같이, 3점 지지 및 4점 지지의 경우에는 지지점 위치에서의 웨이퍼 표면의 최대 주응력이 1MPa 이상으로 커지고 있다.
이에 대하여, 링 지지의 경우에는 웨이퍼의 주위 방향에 대해서의 지지의 특이점이 존재하지 않으므로 도 17(b)에 나타내는 것과 같이 3점 지지 및 4점 지지의 경우보다 변형량이 작고, 또한 도 17(c)에 나타내는 것과 같이 최대 주응력도 작다.
특히, 도 17(c)에 따르면 웨이퍼 중심부에서의 최대응력은 지지점 반경, 즉 링 외경의 반경(R)〔도 17(a)참조〕이 95∼105㎜ 정도의 경우에 극소가 되는 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 17(c)에 의하면, 지지점에서의 응력도 3점 지지 및 4점 지지의 경우보다 작게 되는 것을 것을 확인할 수 있다.
이상의 것으로부터, 외경이 190∼210㎜ 정도의 링에 의한 웨이퍼 지지방법이 웨이퍼의 변형이 가장 적은 지지방법이 된다.
한편, 도 18(a)에 나타낸 외경이 190∼210㎜ 정도의 관통공이 없는 판상부재(이하, 플레이트라고 함)(58A)에 의한 웨이퍼 지지방법도, 외경이 190∼210㎜ 정도의 링에 의한 웨이퍼 지지방법과 마찬가지로, 웨이퍼의 변형이 가장 적은 지지방법이라고 말할 수 있다.
그런데, 유사한 웨이퍼 지지방법으로서, 도 18(b)에 나타낸 것과 같이, 웨이퍼(54)의 주연부를 링(58B)에 의해 지지하는 웨이퍼 지지방법이 있다. 즉, 이 웨이퍼 지지방법에 있어서 링(58B)의 외경은 웨이퍼(54)의 외경보다 크고, 이 링(58B)의 내경(관통공의 구경)은 웨이퍼(54)의 외경보다 작다.
그러나, 이 링(58B)에 의한 웨이퍼 지지방법의 경우에는, 웨이퍼(54)의 중심부에서의 늘어지는 양이 커지기 때문에, 웨이퍼 이면(하면)에서의 최대 주응력은, 도 17에 나타낸 외경이 190∼210㎜ 정도의 링 지지의 경우에 있어서 최대 주응력을 훨씬 넘는 값이 된다. 즉, 웨이퍼(54)의 변형이라는 관점에 있어서는, 외경이 190∼210㎜ 정도의 링에 의해 웨이퍼를 지지할 경우와, 웨이퍼의 주연부를 링에 의해 지지하는 경우에서는 전혀 다른 변형을 보이게 된다.
웨이퍼의 자중에 의한 웨이퍼의 변형에 기인하는 변형 응력〔상기 슬립 발생 원인(1)〕이 슬립의 주된 발생 원인이 되고 있는 경우에는, 슬립은 웨이퍼면 내에 있어서 응력이 최대의 위치에 있어서 발생한다고 생각된다.
즉, 외경이 190∼210㎜ 정도의 링에 의한 웨이퍼 지지방법에 있어서는, 지지부의 표면에서 슬립이 발생하고, 웨이퍼 주연부에 접촉하는 링(58B)에 의한 웨이퍼 지지방법에 있어서는 지지부 표면이 아닌 웨이퍼(54)의 중심부에서 슬립이 발생하는 것이 된다. 즉, 외경이 190∼210㎜ 정도의 링과 웨이퍼 주연부에 접촉하는 링(58B)에서는 슬립 발생 장소도 전혀 다르게 된다.
따라서, 본 발명은, 외경이 웨이퍼 외경보다 작은 판상부재, 그 중에서도 외경이 190∼210㎜ 정도의 판상부재, 특히 링에 의한 웨이퍼 지지방법을 전제로 하여 이하에 기술하는 소정의 슬립 프리율을 달성할 수 있는 열용량 및 비접촉부의 면적의 값을 규명한 것이다.
[상기 2)의 지지부의 열용량에 대하여]
웨이퍼면 내에 온도차가 있으면, 이에 기인한 열응력〔상기 슬립 발생 원인(3)〕이 발생하기 때문에 슬립의 발생 원인이 된다. 이는, 웨이퍼를 반입하는 온도로부터 처리하는 온도까지의 온도변화의 비율(승온비율)을 올리면, 슬립이 발생하기 쉬운 현상으로부터도 추측 관찰할 수 있다.
그런데, 온도변화의 비율이 일정한 경우라고 하더라도, 승온시에 있어서는 열용량이 큰 물건은 따뜻하게 하기 어렵고, 열용량이 작은 물건은 따뜻하게 하기 쉽다. 또한, 강온시에 있어서는, 열용량이 큰 물건은 식기 어렵고, 열용량의 작은 물건은 식기 쉽다.
따라서, 승온시에 있어서는 웨이퍼를 지지하는 판상부재(플레이트 및 링)의 열용량이 큰 경우에는 판상부재는 따뜻하게 되기 어려워, 그 결과, 판상부재에 지지되는 웨이퍼는, 판상부재와의 접촉 위치에 가까운 부분일수록 따뜻해지기 어렵게 된다.
또한, 강온시에 있어서는 웨이퍼를 지지하는 판상부재(플레이트 및 링)의 열용량이 큰 경우에는 판상부재는 식기 어렵게 되어, 그 결과 판상부재에 지지되는 웨이퍼는 판상부재와의 접촉 위치에 가까운 부분일수록 식기 어려워진다.
또한, 종형 배치식 열처리 장치의 반응로에 있어서는, 히터가 웨이퍼의 외측에 위치하고 있어, 노내가 승온할 때에는 웨이퍼의 주연부가 고온도 영역이 되고, 노내가 강온할 때에는 웨이퍼의 중심부가 고온도 영역이 된다.
이로부터, 웨이퍼 주연부에 접촉하는 도 18(b)에 나타낸 링에 의해 웨이퍼를 지지할 경우에는, 링의 열용량 효과에 의해 승강온시의 웨이퍼면 내의 온도차를 완화할 수 있다.
이에 대하여, 외경이 190∼210㎜ 정도의 링이나 플레이트 등의 판상부재에 의해 웨이퍼를 지지할 경우에는, 승온시는 웨이퍼의 에지로부터 판상부재의 주연부까지는 용이하게 따뜻해지지만, 그보다 반경이 작은 방향(내부)으로는 판상부재도 따뜻하게 할 필요가 있기 때문에, 그 부위에서의 온도차가 크게 되기 쉽다.
따라서, 링에 의해 웨이퍼를 주연부에서 지지할 경우에는 열충격을 완화하는 효과가 있기 때문에 그 열용량의 검토는 비교적 안이해도 좋다.
그러나, 본 발명에 따른 판상부재와 같이 웨이퍼면 내부(외주보다 내측)에서 웨이퍼를 지지할 경우에는, 그 열용량을 극력 저감시킬 필요가 있다.
여기에서, 본 발명자는, 웨이퍼의 외주부와는 접촉하지 않고 웨이퍼의 외주부보다 내측에서 웨이퍼를 판상부재에 의해 지지할 경우에, 판상부재의 열용량을 어느 정도 저감하면 웨이퍼에 슬립이 발생하지 않게 될지를 실험적으로 검증했다.
도 19는 그 결과를 나타내고 있다.
실험에는, 판상부재로서 두께가 6∼7㎜, 외경이 200㎜〔표면측 에지에 R 면취부(面取部)를 가지므로 접촉부의 외경은 200㎜ 이하로 되어 있다〕의 중앙에 관통공을 갖는 링을 사용하고, 링 내경(관통공의 구경)을 변화시킴으로써 링의 질량 즉 열용량을 변화시킨 샘플을 사용했다. 즉, 두께 및 외경이 동일하고 관통공의 없는 판상부재(플레이트), 즉 내경이 0인 링의 질량을 기준(100%)으로 하여, 질량이 40%인 샘플, 질량이 32%인 샘플, 질량이 31%인 샘플, 질량이 26%인 샘플, 질량이 19%인 샘플을 사용했다.
실험의 조건은 다음과 같다.
웨이퍼의 직경은 300㎜, 웨이퍼의 피치(웨이퍼 간의 거리)는 13∼14㎜, 한 번에 처리하는 웨이퍼의 매수는 40∼50매, 처리 온도는 1300℃ 이상의 온도인 1300∼1400℃로 했다.
또한, 각 샘플은 동시에 실험로 내에 설치하고, 각각을 노내의 온도가 균일한 영역에 설치했다.
도 19에 있어서, 하측의 횡축에는 관통공이 없는 판상부재(플레이트)의 질량에 대한 샘플 질량의 비율을 취하고 있고, 상측의 횡축에는, 하측의 횡축에 대응하는 열용량을 취하고 있다.
종축은 슬립 프리율을 나타내고 있다. 슬립 프리율은, 슬립이 관찰되지 않았던 웨이퍼의 매수를 총 처리 매수로 나눈 백분률을 나타내고 있다.
도 19의 결과에 따르면, 링의 열용량이 100J/K (플레이트에 대한 링의 질량의 비율로서 32%) 이하이면, 40%의 슬립 프리율을 얻을 수 있는 것이 밝혀졌다.
즉, 웨이퍼면 내의 온도차에 기인하는 열응력〔상기 슬립 발생원인(3)〕이 발생시키는 슬립은, 링(판상부재)의 열용량이 100J/Ｋ 이하이면 영향이 적다고 판단할 수 있다.
도 19에 있어서, 링의 열용량을 더욱 감소시킨 경우에, 슬립 프리율은 극대치를 나타낸 후에 감소하고 있다. 이는, 다음에 기술하는 판상부재의 접촉면적의 효과에 의한 것으로 생각된다.
도 19의 결과에 따르면 다음 사항도 명백해 진다.
링의 열용량이 61J/Ｋ 이상 103J/Ｋ 이하(링의 플레이트에 대한 질량의 비율이 18% 이상 31% 이하)의 경우에는, 50% 이상의 슬립 프리율을 얻을 수 있다. 링의 열용량이 63J/Ｋ 이상 96J/Ｋ 이하(링의 플레이트에 대한 질량의 비율이 19% 이상 29% 이하)의 경우에는, 60% 이상의 슬립 프리율을 얻을 수 있다.
링의 열용량이 66J/Ｋ 이상 91J/Ｋ 이하(링의 플레이트에 대한 질량의 비율이 20% 이상 28% 이하)의 경우에는, 70% 이상의 슬립 프리율을 얻을 수 있다.
링의 열용량이 70J/Ｋ 이상 84J/Ｋ 이하(링의 플레이트에 대한 질량의 비율이 21% 이상 26% 이하)의 경우에는, 80% 이상의 슬립 프리율을 얻을 수 있다.
한편, 슬립 프리율은 실용상 적어도 50% 이상으로 할 필요가 있고 그것보다 낮으면 실용상 바람직하지 못하다.
이와 관련해, 전술한 3점 지지나 4점 지지의 경우에 있어서, 전술한 실험과 마찬가지 조건, 즉, 웨이퍼의 직경 300㎜, 웨이퍼의 피치 13∼14㎜, 한 번에 처리하는 웨이퍼의 매수 40∼50매, 처리 온도 1300∼1400℃로서, 웨이퍼에 대하여 열처리를 하는 실험을 한 결과 웨이퍼에 슬립이 발생하지 않을 경우가 없어 슬립 프리율은 0%이었다.
[상기 3)의 웨이퍼와 지지부와의 접촉면적 및 상기 4)의 지지부의 표면 거친 정도에 대하여]
전술한 것 같이, 웨이퍼와 판상부재와의 열팽창률의 차 또는 온도차등에 의해 지지면에 평행한 방향에의 상대변형(열팽창 등)할 때에는, 응착부에 전단(剪斷)응력이 발생하고 이것이 슬립 발생 원인의 하나가 된다. 여기에서 그 이유를 간단히 설명한다.
마찰의 일반적인 개론으로서는, 외형상 접촉면적과 실제의 접촉면적과는 다르다. 또한, 진실한 접촉면적은 하중 및 접촉물의 물성이 동일하면, 외형상의 접촉면적에 의하지 않고 일정하다. 이로부터, 외형상의 접촉면적이 작게 되면, 웨이퍼 또는 웨이퍼를 지지하는 지지부의 미시적인 돌기부에 있어서 잠식하는 양은 증대하게 된다.
이는 지지된 웨이퍼의 지지점(접촉점)에서의 웨이퍼의 자중에 기인하는 압축 응력〔상기 슬립 발생 원인(2)〕을 증대하게 됨과 동시에, 접촉점에서의 마찰력 및 응착력〔상기 슬립 발생원인(4)〕의 변화를 초래하게 된다.
이상의 웨이퍼와 판상부재와의 외형상의 접촉면적과 슬립 프리율과의 관계에 대해서, 본 발명자는 실험적으로 검증했다.
도 20은 그 결과를 나타내고 있다.
실험에는, 판상부재로서 두께가 6∼7㎜, 외경이 200㎜(표면측 에지에 R 면취부를 가지므로 접촉부의 외경은 200㎜ 이하가 되어 있다)의 중앙에 관통공을 갖는 링을 사용하고, 링의 내경(관통공의 구경)을 변화시킴으로써 링의 웨이퍼 재치면 내에 있어서 웨이퍼와의 비접촉부의 면적을 변화시킨 샘플을 사용했다. 즉, 두께 및 외경이 동일하므로 관통공이 없는 판상부재(플레이트)의 웨이퍼 재치면의 면적을 기준(0%)으로 하여, 비접촉부의 면적이 25%의 샘플, 비접촉부의 면적이 35%의 샘플, 비접촉부의 면적이 50%의 샘플, 비접촉부의 면적이 65%의 샘플, 비접촉부의 면적이 80%의 샘플을 사용했다.
실험의 조건은 다음과 같다.
웨이퍼의 직경은 300㎜, 웨이퍼의 피치(웨이퍼 간의 거리)는 13∼14㎜, 한 번에 처리하는 웨이퍼의 매수는 40∼50매, 처리 온도는 1300∼1400℃로 했다.
또한, 각 샘플은 동시에 실험로 내에 설치하고, 각각을 노내의 온도가 균일한 영역에 설치했다.
도 20에 있어서, 횡축에는 비접촉부 비율(플레이트의 웨이퍼 재치면의 면적에 대한 샘플의 웨이퍼 재치면 내에 있어서 웨이퍼와의 비접촉부의 면적의 비율)을 취하고 있으며, 백분률로 나타내고 있다.
종축은 각 샘플에서의 슬립 프리율을 나타내고 있다.
도 20의 결과에 따르면, 슬립 프리율은 비접촉부 비율이 커짐에 따라서 상승하고, 어느 정도 상승한 곳에서 저하하는 것을 알 수 있다.
또한, 도 20에 따르면 다음 사항도 분명하게 된다.
비접촉부 비율을 50% 이상 83% 이하로 설정함으로써, 50% 이상의 슬립 프리율을 달성할 수 있다.
비접촉부 비율을 55% 이상 80% 이하로 설정함으로써, 60% 이상의 슬립 프리율을 달성할 수 있다.
비접촉부 비율을 58% 이상 78% 이하로 설정함으로써, 70% 이상의 슬립 프리율을 달성할 수 있다.
비접촉부 비율을 64% 이상 75% 이하로 설정함으로써, 80% 이상의 슬립 프리율을 달성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 슬립 프리율은 실용상 적어도 50% 이상으로 할 필요가 있고 그보다 낮으면 실용상 바람직하지 못하다.
그런데, 제1 실시 형태에 있어서 기판의 슬립을 방지하기 위한 비접촉부 비율의 범위는 25% 이상 94% 이하였다. 즉, 실용상 요구되는 슬립 프리율을 달성하기 위한 비접촉부 비율의 범위는, 기판의 슬립을 방지하기 위한 비접촉부 비율의 범위내에 포함된다. 즉, 비접촉부 비율을 50% 이상 83% 이하로 설정함으로써, 실용상 요구되는 슬립 프리율을 달성할 수 있을 뿐 아니라, 기판의 지지부로의 자동 이재시에 있어서 기판의 슬립을 방지하는 것도 가능해 지고 다른 과제를 동시에 해결할 수 있는 것이 판명되었다.
다음에, 판상부재의 비접촉부 비율이 증가함에 따라 슬립 프리율이 향상하는 이유를 도 21을 사용하여 설명한다.
도 21(b)의 종축에 보인 웨이퍼와 판상부재와의 접촉점에서의 마찰력(응착력을 포함함)이 극소가 되는 범위는, 도 21(a)에 보인 접촉부 구(球)의 반경 R에 의존하고 있으며, 도 21(a)에 보인 협각(挾角) θ가 감소함으로써, 마찰력이 극소가 되는 범위가 보다 넓어지고 있다.
즉, 현실에 있어서 판상부재의 표면 거친 정도(Ra)가 일정한 경우에는, 외관상의 접촉면적을 감소시키면 웨이퍼를 지지하는 미시적인 점의 수가 감소하기 때문에 진정한 접촉면적 일정의 개념으로부터 잠식하는 양이 커진다.
즉, 도 21에 있어서 협각 θ가 감소함으로써, 결국, 판상부재 표면의 거친 정도(Ra)가 최적인 범위, 즉 마찰력이 극소가 되는 범위에 들어갈 가능성이 높아진다.
한편, 본 발명에 있어서 판상부재에서 웨이퍼를 지지할 경우의 표면의 거친 정도(Ra)의 마찰력이 극소가 되는 범위는 1㎛∼1000㎛인 것이 확인되고 있다.
한편, 판상부재의 비접촉부 비율을 증가시켜 나가면 잠식량은 더욱 커진다. 이 경우에는, 마찰력보다 지지점(접촉점)에서의 웨이퍼 자중에 기인하는 압축응력〔상기 슬립 발생 원인(2)〕이 커지기 때문에, 슬립 프리율이 감소한다고 생각된다.
한편, 본 발명은 앞에서 말한 각 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 여러 가지로 변경이 가능한 것은 말할 나위도 없다.
예를 들면, 상기 각 실시 형태의 설명에 있어서는, 열처리 장치로서 복수의 기판을 열처리하는 배치식의 것을 사용했으나, 이에 한정하는 것이 아니라 매엽식이라도 된다.
또한, 예를 들면, 본 발명의 열처리 장치는, 기판의 제조방법에도 적용할 수 있다.
SOI(silicon on insulator) 웨이퍼의 일종인 SIMOX(separation by implanted oxygen) 웨이퍼의 제조방법의 한 공정에 본 발명의 열처리 장치를 적용하는 예에 대해서 설명한다.
먼저, 이온 주입 장치 등에 의해 단결정 실리콘 웨이퍼 내에 산소 이온을 이온 주입한다.
그 후, 산소 이온이 주입된 웨이퍼를 상기 실시 형태의 열처리 장치를 사용하여, 예를 들면, Ar, O<SUB>2</SUB> 분위기에서, 1300℃∼1400℃, 예를 들면 1350℃ 이상의 고온으로 아닐(anneal)한다.
이들의 처리에 의해, 웨이퍼 내부에 SiＯ<SUB>2</SUB> 층이 형성된(SiＯ<SUB> 2</SUB> 층이 매입된) SIMOX 웨이퍼가 제작된다.
또한, SIMOX 웨이퍼 이외에, 수소 아닐 웨이퍼나 Ar 아닐 웨이퍼의 제조방법의 한 공정에 본 발명의 열처리 장치를 적용할 수도 있다.
이 경우, 웨이퍼를 본 발명의 열처리 장치를 사용해 수소 분위기 또는 Ar 분위기에서 1200℃ 정도 이상의 고온에서 아닐하게 된다. 이에 의하여, IC(집적 회로)가 만들어지는 웨이퍼 표면층의 결정 결함을 저감할 수 있고 결정의 완전성을 높일 수 있다.
또한, 기타, 에피택셜 웨이퍼(epitaxial wafer)의 제조방법의 한 공정으로, 본 발명의 열처리 장치를 적용할 수도 있다.
이상과 같은 기판의 제조 공정의 한 공정으로서 고온 아닐처리를 하는 경우라도, 본 발명의 열처리 장치를 사용함으로써, 판상부재로부터 되는 지지부에 기판을 지지할 때에 발생하는 슬립을 확실히 방지할 수 있을 뿐 아니라, 슬립 프리율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 열처리 장치는, 반도체장치(디바이스)의 제조방법·제조공정에도 적용할 수 있다.
특히, 비교적 높은 온도에서 수행하는 열처리 공정, 예를 들면, 웨트(wet) 산화, 드라이(dry) 산화, 수소 연소 산화〔파이로제닉(pyrogenic) 산화〕, HCl 산화 등의 열산화 공정이나, 붕소(B), 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등의 불순물〔도판트(dopant)〕을 반도체 박막에 확산하는 열확산 공정 등에 적용하는 것이 바람직하다.
이와 같은 반도체 디바이스의 제조방법의 한 공정으로서의 열처리 공정을 수행하는 경우에 있어서도, 본 발명의 열처리 장치를 사용함으로써, 판상부재로 구성되는 지지부에 기판을 지지할 때 발생하는 슬립을 확실히 방지할 수 있을 뿐 아니라 슬립 프리율을 향상시킬 수 있다.
또한, 이상에서 설명한 각 실시 형태나 각 실시 형태의 변형예는, 적당히 조합시켜서 사용할 수 있다.
본 발명은, 기판을 지지구에 지지한 상태에서 열처리하는 기판의 제조방법이 있어서, 판상부재로 구성되는 지지부에 기판을 지지할 때 발생하는 슬립을 확실히 방지할 필요가 있을 때 이용할 수 있다.

Claims (14)

  1. 기판을 처리하는 반응용기와, 상기 반응용기 내부에서 기판을 지지하는 지지구와, 기판을 상기 지지구에 이재하는 기판 이재기를 포함하는 열처리 장치에 있어서,
    상기 지지구는 기판과 접촉하는 지지부와, 상기 지지부를 지지하는 본체부를 포함하고,
    상기 지지부는 기판의 주연부분과는 접촉하지 않도록 기판을 지지하는 판상부재로 구성되고,
    상기 판상부재의 기판 재치면내에는 기판과 접촉하지 않고 외부와 연통하는 적어도 하나의 비접촉부가 설치되고,
    상기 비접촉부의 면적은 상기 판상부재의 기판 재치면의 외연선으로 둘러싸인 영역의 면적의 25% 이상, 94% 이하로 하고,
    상기 기판 이재기는 기판의 주연부분을 지지하도록 구성되는 열처리 장치.
  2. 청구항 1에 기재한 열처리 장치에 있어서, 상기 비접촉 부분은 적어도 기판 재치면의 중앙부에 설치되는 열처리 장치.
  3. 삭제
  4. 기판을 처리하는 반응용기와, 상기 반응용기 내부에서 기판을 지지하는 지지구를 포함하는 열처리 장치에 있어서,
    상기 지지구는 기판과 접촉하는 지지부와, 상기 지지부를 지지하는 본체부를 포함하고,
    상기 지지부는 기판의 주연부분과는 접촉하지 않도록 기판을 지지하는 판상부재로 구성되고,
    상기 판상부재의 기판 재치면내에는 기판과 접촉하지 않고 외부와 연통하는 적어도 하나의 비접촉부가 설치되고,
    상기 비접촉부의 면적은 상기 판상부재의 기판 재치면의 외연선으로 둘러싸인 영역의 면적의 25% 이상, 94% 이하로 하고,
    상기 판상부재의 열용량을 61J/K 이상, 103J/Ｋ 이하로 한 열처리 장치.
  5. 청구항 4에 기재한 열처리 장치에 있어서, 상기 비접촉부의 면적을 상기 판상부재의 기판 재치면의 외연선으로 둘러싸인 영역의 면적의 50% 이상, 83% 이하로 한 열처리 장치.
  6. 청구항 4에 기재한 열처리 장치에 있어서, 상기 지지부는 원판상이고, 그 직경이 기판의 직경의 63% 이상, 70% 이하인 열처리 장치.
  7. 청구항 4에 기재한 열처리 장치에 있어서, 상기 지지부는 원판상이고, 그 직경이 190∼210㎜이며, 기판의 직경이 300㎜인 열처리 장치.
  8. 청구항 4에 기재한 열처리 장치에 있어서, 상기 지지구는 복수 매의 기판을 수평으로 간격을 두고 복수 단으로 지지하도록 구성되는 열처리 장치.
  9. 청구항 4에 기재한 열처리 장치가 있어서, 상기 본체부는 탄화규소로 이루어지고, 상기 지지부는 규소 또는 탄화규소로 이루어지는 열처리 장치.
  10. 청구항 4에 기재한 열처리 장치에 있어서, 상기 지지부의 표면에는 SiＯ2, 탄화규소 또는 Si3N4로 이루어지는 층이 형성되어 있는 열처리 장치.
  11. 청구항 4에 기재한 열처리 장치에 있어서, 상기 열처리는 1300℃ 이상의 온도에서 이루어지는 처리인 열처리 장치.
  12. 기판을 처리하는 반응용기와, 상기 반응용기 내부에서 기판을 지지하는 지지구를 포함하는 열처리 장치에 있어서,
    상기 지지구는 기판과 접촉하는 지지부와, 상기 지지부를 지지하는 본체부를 포함하고,
    상기 지지부는 기판의 주연부와는 접촉하지 않도록 기판을 지지하는 판상부재로 이루어지고,
    상기 판상부재의 기판 재치면 내에는 기판과 접촉하지 않고 외부와 연통하는 적어도 하나의 비접촉부가 설치되고,
    상기 판상부재의 열용량은 61J/Ｋ 이상, 103J/Ｋ 이하로 한 열처리 장치.
  13. 기판의 주연부분과는 접촉하지 않도록 기판을 지지하는 판상부재로 이루어지고, 상기 판상부재의 기판 재치면 내에는 기판과 접촉하지 않고 외부와 연통하는 적어도 하나의 비접촉부가 설치되고, 상기 비접촉부의 면적은 상기 판상부재의 기판 재치면의 외연선으로 둘러싸인 영역의 면적의 25% 이상, 94% 이하로 한 지지부에 대하여, 기판의 주연부분을 지지하도록 구성되는 기판 이재기에 의해 기판을 이재하는 공정과,
    상기 지지부에 의하여 지지한 기판을 반응용기 내부에 반입하는 공정과,
    상기 지지부에 의해 지지한 열처리 후의 기판을 상기 반응용기로부터 반출하는 공정
    을 포함하는 기판의 제조방법.
  14. 기판의 주연부분과는 접촉하지 않도록 기판을 지지하는 판상부재로부터 이루어지고, 상기 판상부재의 기판 재치면 내에는 기판과 접촉하지 않고 외부와 연통하는 적어도 하나의 비접촉부가 설치되고, 열용량은 61J/Ｋ 이상, 103J/Ｋ 이하로 한 지지부에 의해 기판을 지지하는 공정과,
    상기 반응용기 내부에서 상기 지지부에 의해 지지한 기판을 열처리하는 공정과,
    상기 지지부에 의해 지지한 열처리 후의 기판을 상기 반응용기로부터 반출하는 공정
    을 포함하는 기판의 제조방법.
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