KR20170058280A - 웨이퍼 보트 지지대 및 이것을 사용한 열처리 장치 - Google Patents

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KR20170058280A
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Abstract

본 발명은, 이러한 상이 재질의 웨이퍼 보트를 사용한 경우에도, 파티클의 발생을 충분히 억제할 수 있는 웨이퍼 보트 지지대 및 이것을 사용한 열처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 연직 방향으로 간격을 두고 복수매의 웨이퍼(W)를 배열 지지 가능한 복수개의 지주(93a 내지 93c)를 갖는 웨이퍼 보트(90)를 하방으로부터 지지하는 웨이퍼 보트 지지대(70)이며, 상기 웨이퍼 보트의 중심 O와 상기 복수개의 지주를 연결하는 각 직선 상(L1 내지 L3)에, 상기 웨이퍼 보트의 저면(92)을 접촉 지지하는 지지점(74a 내지 74c)을 갖는다.

Description

웨이퍼 보트 지지대 및 이것을 사용한 열처리 장치{WAFER BOAT SUPPORT TABLE AND HEAT TREATMENT APPARATUS USING THE SAME}
본 발명은 웨이퍼 보트 지지대 및 이것을 사용한 열처리 장치에 관한 것이다.
종래부터, 연직 방향으로 간격을 두고 복수매의 웨이퍼를 배열 지지 가능한 복수개의 지주를 갖는 웨이퍼 보트를 하방으로부터 지지하는 웨이퍼 보트 지지대에 있어서, 웨이퍼 보트의 저면을 4개의 지지점으로 지지하는 웨이퍼 보트 지지대가 알려져 있다(예를 들어, 비특허문헌 1 참조). 이러한 비특허문헌 1에 기재된 웨이퍼 보트 지지대에서는, 저면이 원환 형상을 갖는 웨이퍼 보트의 개구에 4개의 지지점의 내측의 걸림 구조부가 걸림 고정되고, 각각의 지지점이 외측의 지지면에서 웨이퍼 보트의 저면을 접촉 지지한다.
또한, 지지면이 원환 형상을 갖는 웨이퍼 보트 지지대도 알려져 있다(예를 들어, 비특허문헌 2 참조). 이러한 원환 형상의 지지면을 갖는 웨이퍼 보트 지지대의 경우, 지지면에 가해지는 하중을 분산시키고, 단위 면적의 응력을 분산시킬 수 있다.
일반적으로, 웨이퍼 보트 및 웨이퍼 보트 지지대는, 모두 석영으로 구성되는 경우가 많아， 양자간에서 열팽창 계수의 차가 없는 경우가 많다.
일본 의장등록 제1375370호 공보 일본 의장등록 제1375368호 공보
그러나, 최근의 반도체 제조 프로세스에서는, 로드 마크 파티클을 저감시키는 관점에서, SiC제의 웨이퍼 보트를 사용해서 프로세스를 행하는 경우도 발생하고 있다. 이러한 프로세스에서는, 웨이퍼 보트 지지대가 석영으로 구성되어 있고, SiC제의 웨이퍼 보트와 석영제의 웨이퍼 보트 지지대에서는 열팽창 계수가 상이하기 때문에, 웨이퍼 보트 지지대의 웨이퍼 보트와의 접촉면으로부터 파티클이 발생하여, 보다 스펙 요구가 높아지는 차세대 파티클 스펙을 만족할 수 없을 우려가 있다.
따라서, 본 발명은 이러한 상이 재질의 웨이퍼 보트를 사용한 경우에도, 파티클의 발생을 충분히 억제할 수 있는 웨이퍼 보트 지지대 및 이것을 사용한 열처리 장치를 제공한다.
본 발명의 일 형태에 관한 웨이퍼 보트 지지대는, 연직 방향으로 간격을 두고 복수매의 웨이퍼를 배열 지지 가능한 복수개의 지주를 포함하는 웨이퍼 보트를 하방으로부터 지지하는 웨이퍼 보트 지지대이며,
상기 웨이퍼 보트의 중심과 상기 복수개의 지주를 연결하는 각 직선 상에, 상기 웨이퍼 보트의 저면을 접촉 지지하는 복수의 지지점을 포함한다.
본 발명의 다른 형태에 관한 열처리 장치는, 상기 웨이퍼 보트 지지대와,
상기 웨이퍼 보트 지지대에 지지된 웨이퍼 보트에 웨이퍼를 적재하는 웨이퍼 반송 수단과,
상기 웨이퍼 보트 지지대 상에 배치된 열처리로와,
상기 웨이퍼 보트 지지대에 지지된 상기 웨이퍼 보트를 상기 열처리로에 반입하는 승강 기구를 포함한다.
본 발명의 다른 형태에 관한 웨이퍼 보트 지지대는, 연직 방향으로 간격을 두고 복수매의 웨이퍼를 배열 지지 가능한 복수개의 지주를 포함하는 웨이퍼 보트를 하방으로부터 지지하는 웨이퍼 보트 지지대이며,
상기 웨이퍼 보트의 중심과 상기 복수개의 지주를 연결하는 각 직선의 주변에, 상기 웨이퍼 보트의 저면을 접촉 지지하는 복수개의 지지점을 포함한다.
본 발명의 다른 형태에 관한 열처리 장치는, 상기 웨이퍼 보트 지지대와,
상기 웨이퍼 보트 지지대에 지지된 웨이퍼 보트에 웨이퍼를 적재하는 웨이퍼 반송 수단과,
상기 웨이퍼 보트 지지대 상에 배치된 열처리로와,
상기 웨이퍼 보트 지지대에 지지된 상기 웨이퍼 보트를 상기 열처리로에 반입하는 승강 기구를 포함한다.
본 발명에 따르면, 파티클의 발생을 저감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 열처리 장치의 일례의 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 열처리 장치의 일례의 개략 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 열처리 장치의 일례의 배치 구성의 개략 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대 및 열처리 장치에 사용 가능한 웨이퍼 보트의 일례를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대의 일례를 나타낸 도면이다. (a)는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대의 일례의 구성을 나타낸 사시도이다. (b)는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대의 지지점의 배치 구성의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 비교예에 관한 웨이퍼 보트 지지대를 설명하기 위한 도면이다. (a)는 비교예에 관한 웨이퍼 보트 지지대의 일례의 구성을 도시한 도면이다. (b)는 비교예에 관한 웨이퍼 보트 지지대의 지지점의 배치 구성을 도시한 도면이다.
도 7은 비교예에 관한 웨이퍼 보트 지지대가 웨이퍼 보트를 지지해서 열처리를 행하고 있을 때의 응력 분포를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대와 비교예에 관한 웨이퍼 보트 지지대의 각 지지점의 응력 분포를 도시한 도면이다. (a)는 제1 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대의 각 지지점의 응력 분포를 도시한 도면이다. (b)는 비교예에 관한 웨이퍼 보트 지지대의 각 지지점의 응력 분포를 도시한 도면이다.
도 9는 제1 실시 형태에서의 웨이퍼 보트의 저면의 변위량과 응력 최댓값의 관계의 시뮬레이션 해석 결과를 도시한 도면이다.
도 10은 제1 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대와 비교예에 관한 웨이퍼 보트 지지대를 실시한 파티클 비교 결과를 도시한 도면이다. (a)는 제1 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대의 실시예이다. (b)는 비교예에 관한 웨이퍼 보트 지지대의 실시 결과이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대의 일례를 나타낸 도면이다. (a)는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대의 일례의 구성을 나타낸 사시도이다. (b)는 지지점 군 및 각 지지점의 배치 구성의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대의 각 지지점의 응력 분포를 도시한 도면이다.
도 13은 제2 실시 형태에서의 웨이퍼 보트의 저면의 변위량과 응력 최댓값의 관계의 시뮬레이션 해석 결과를 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대의 좌우의 지지점 군의 외측의 지지점끼리 이루는 각의 각도를 다양하게 변경한 형태를 도시한 도면이다. (a)는 외측의 지지점 군의 외측의 지지점끼리 이루는 각의 각도를 20도로 설정한 형태를 도시한 도면이다. (b)는 외측의 지지점 군의 외측의 지지점끼리 이루는 각의 각도를 30도로 설정한 형태를 도시한 도면이다. (c)는 외측의 지지점 군의 외측의 지지점끼리 이루는 각의 각도를 40도로 설정한 형태를 도시한 도면이다. (d)는 외측의 지지점 군의 외측의 지지점끼리 이루는 각의 각도를 30도로 설정한 해석상 최적의 결과를 나타낸 형태를 도시한 도면이다.
도 15는 도 14의 각 형태의 해석 결과를 도시한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명을 실시하기 위한 형태 설명을 행한다.
〔열처리 장치〕
우선, 본 발명의 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대를 적용 가능한 본 발명의 실시 형태에 따른 열처리 장치의 구성예에 대해서 설명한다. 도 1에, 본 발명의 실시 형태에 따른 열처리 장치의 일례의 개략 구성도를 나타낸다. 또한, 도 2에, 본 발명의 실시 형태에 따른 열처리 장치의 일례의 개략 평면도를 나타낸다. 또한, 도 3에, 본 발명의 실시 형태에 따른 열처리 장치의 일례의 배치 구성의 개략 사시도를 나타낸다. 또한, 도 2에서는, 설명을 위해, 도 1의 로드 포트(14)의 한쪽과 FIMS 포트(24)에, 캐리어(C)가 적재되어 있지 않은 상태를 나타낸다.
도 1에 도시되는 바와 같이, 열처리 장치(200)는, 장치의 외장체를 구성하는 하우징(2)에 수용되어 구성된다. 하우징(2) 내에는, 피처리체인 반도체 웨이퍼(W)(이후, 웨이퍼(W))를 수용한 용기인 캐리어(C)가 장치에 대하여 반입, 반출되는 캐리어 반송 영역(S1)과, 캐리어(C) 내의 웨이퍼(W)를 반송해서 후술하는 열처리로(80) 내에 반입하는 웨이퍼 반송 영역(S2)이 형성되어 있다.
웨이퍼(W)를 반송할 때는, 웨이퍼(W)의 표면에의 이물의 부착이나 자연 산화막의 형성을 방지하기 위해서, FOUP(Front-Opening Unified Pod)라고 불리는 기판 수납 용기에 반도체 웨이퍼가 수용되고, 용기 내의 청정도가 소정의 레벨로 유지된다. 이후, 기판 수납 용기를, 캐리어(C)라 칭하기로 한다.
캐리어 반송 영역(S1)과 웨이퍼 반송 영역(S2)은, 격벽(4)에 의해 구획되어 있다. 캐리어 반송 영역(S1)은, 대기 분위기 하에 있는 영역이며, 웨이퍼(W)가 수납된 캐리어(C)를, 열처리 장치(200) 내의 후술하는 요소간에 반송하는, 외부로부터 열처리 장치(200) 내에 반입하거나 또는 기판 처리 장치로부터 외부에 반출하는 영역이다. 한편, 웨이퍼 반송 영역(S2)은, 캐리어(C)로부터 웨이퍼(W)를 취출하여, 각종 처리를 실시하는 영역이며, 웨이퍼(W)에 산화막이 형성되는 것을 방지하기 위해서, 불활성 가스 분위기, 예를 들어 질소(N2) 가스 분위기로 되어 있다. 이후의 설명에서는, 캐리어 반송 영역(S1) 및 웨이퍼 반송 영역(S2)의 배열 방향을 전후 방향(후술하는 제2 수평 방향에 대응)으로 하고, 캐리어 반송 영역(S1)측을 전방향, 웨이퍼 반송 영역(S2)측을 후방향으로 한다. 그리고, 이 전후 방향에 수직인 수평 방향을 좌우 방향(후술하는 제1 수평 방향에 대응)으로 한다.
또한, 웨이퍼 반송 영역(S2)의 천장부 또는 측벽부에는, 도시하지 않은 HEPA 필터(High Efficiency Particulate Air Filter) 또는 ULPA 필터(Ultra Low Penetration Air Filter) 등의 필터 유닛이 설치되고, 이 필터에 의해 청정화된 에어가 공급되는 구성이어도 된다.
격벽(4)에는, 캐리어 반송 영역(S1)과 웨이퍼 반송 영역(S2)과의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하기 위한 반송구(6)가 설치되어 있다. 이 반송구(6)는, FIMS(Front-Opening Interface Mechanical Standard) 규격에 따른 도어 기구(8)에 의해 개폐된다.
캐리어 반송 영역(S1)에 대해서 설명한다. 캐리어 반송 영역(S1)은, 제1 반송 영역(10)과, 제1 반송 영역(10)의 후방측에 위치하는 제2 반송 영역(12)으로 구성된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 제1 반송 영역(10)에는, 일례로서 상하 2단이면서 또한 각 단에 좌우 2개(도 2 참조)의 로드 포트(14)가 구비되어 있다. 로드 포트(14)는, 캐리어(C)가 열처리 장치(200)에 반입되었을 때, 캐리어(C)를 수용하는 반입용의 적재대이다.
로드 포트(14)는, 하우징(2)의 벽이 개방된 개소에 설치되고, 외부로부터 열처리 장치(200)에의 액세스가 가능하게 되어 있다. 구체적으로는, 본 실시 형태에 따른 열처리 장치(200)의 외부에 설치된 도시하지 않은 반송 장치에 의해, 로드 포트(14) 상에의 캐리어(C)의 반입 적재와, 로드 포트(14)로부터 외부에의 캐리어(C)의 반출이 가능하게 되어 있다. 또한, 로드 포트(14)는, 예를 들어 상하로 2단 존재하기 때문에, 양쪽에서의 캐리어(C)의 반입 및 반출이 가능하게 되어 있다.
또한, 제1 반송 영역(10)의 상하 2단의 로드 포트(14)의 하단에는, 캐리어(C)를 보관할 수 있도록 하기 위해서, 스토커(16)가 구비되어 있어도 된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 로드 포트(14)의 캐리어(C) 적재면에는, 캐리어(C)를 위치 결정하는 위치 결정 핀(18)이 예를 들어 3군데에 설치되어 있다. 또한, 로드 포트(14) 상에 캐리어(C)를 적재한 상태에서, 로드 포트(14)는, 전후 방향으로 이동 가능하게 구성되어도 된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 제2 반송 영역(12)의 하부측에는, 상하 방향으로 배열되어 2개의 FIMS 포트(24)가 배치되어 있다. FIMS 포트(24)는, 캐리어(C) 내의 웨이퍼(W)를, 웨이퍼 반송 영역(S2) 내의 후술하는 열처리로(80)에 대하여 반입 및 반출할 때, 캐리어(C)를 보유 지지하는 보유 지지대이다. FIMS 포트(24)는, 전후 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, FIMS 포트(24)의 적재면에도, 로드 포트(14)와 마찬가지로, 캐리어(C)를 위치 결정하는 위치 결정 핀(18)이 3군데에 설치되어 있다.
제2 반송 영역(12)의 상부측에는, 캐리어(C)를 보관하는 스토커(16)가 설치되어 있다. 스토커(16)는, 2단 이상(도 1에 도시하는 예에서는 3단)의 선반에 의해 구성되어 있고, 각각의 선반은, 좌우 방향으로 2개 이상의 캐리어(C)를 적재할 수 있다. 또한, 제2 반송 영역(12)의 하부측이며, 캐리어 적재대가 배치되어 있지 않은 영역에도, 스토커(16)를 배치하는 구성이어도 된다.
제1 반송 영역(10)과 제2 반송 영역(12)과의 사이에는, 캐리어(C)를, 로드 포트(14)와 FIMS 포트(24)와 스토커(16)와의 사이에서 반송하는 캐리어 반송 기구(30)가 설치되어 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 캐리어 반송 기구(30)는, 상하 방향으로 신장되는 제1 가이드부(32)와, 이 제1 가이드부(32)에 접속되고, 좌우 방향(제1 수평 방향)으로 신장되는 제2 가이드부(34)와, 이 제2 가이드부(34)에 가이드되면서 좌우 방향으로 이동하는 이동부(36)와, 이 이동부(36)에 설치되는, (다)관절 아암부(38)(도 2에 도시하는 예에서는 1개의 관절을 갖는 2개의 아암부)를 구비하고 있다.
또한, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 다관절 아암부(38)의 선단에는, 핸드부(44)가 설치되어 있다. 핸드부(44)에는, 캐리어(C)를 위치 결정하는 핀(18)이 3군데에 설치되어 있다.
상술한 바와 같이, 격벽(4)에는, 캐리어 반송 영역(S1)과 웨이퍼 반송 영역(S2)을 연통시키는 웨이퍼(W)의 반송구(6)가 설치되어 있다. 반송구(6)에는, 반송구(6)를 웨이퍼 반송 영역(S2)측으로부터 막는 도어 기구(8)가 설치되어 있다. 도어 기구(8)에는, 덮개 개폐 장치(7)의 구동 기구가 접속되어 있고, 구동 기구에 의해 도어 기구(8)는, 전후 방향 및 상하 방향으로 이동 가능하게 구성되어, 반송구(6)가 개폐된다.
이어서, 웨이퍼 반송 영역(S2)에 대해서 설명한다.
웨이퍼 반송 영역(S2)에는, 하단이 노구로서 개구된 종형의 열처리로(80)가 설치되어 있다. 열처리로(80)는, 웨이퍼(W)를 수용하여, 웨이퍼(W)의 열처리를 행하기 위한 처리 용기(82)를 구비한다. 이 열처리로(80)의 하방측에는, 다수매의 웨이퍼(W)를 선반 형상으로 보유 지지하는 웨이퍼 보트(90)가, 웨이퍼 보트 지지대(70)에 지지되어 있다.
웨이퍼 보트 지지대(70)는, 웨이퍼 보트(90)를 하방으로부터 지지하기 위한 지지 수단이며, 승강 기구(50)의 회전축(56)의 상단에 설치된 허브(58) 상에 적재된다. 웨이퍼 보트 지지대(70)는, 기초부(71)가 허브(58) 상에 적재되고, 기초부(71)의 중심으로부터 상방으로 연장되는 지지 축(72)을 갖는다. 지지 축(72)의 상단에는, 지지 반(73)이 설치되고, 지지 반(73)의 상면에 복수의 지지점(74)이 설치된다. 지지점(74) 상에 웨이퍼 보트(90)가 지지된다. 웨이퍼 보트 지지대(70)는, 예를 들어 석영으로 구성된다.
또한, 덮개(54) 상에는, 지지 축(72)의 주위를 둘러싸도록 보온통(52)이 적재되어 있다.
덮개(54)는, 도 1 및 도 3에 도시하는 승강 기구(50)에 지지되어 있고, 이 승강 기구(50)에 의해 웨이퍼 보트(90)가 열처리로(80)에 대하여 반입 또는 반출된다.
웨이퍼 보트(90)는, 예를 들어 SiC제이며, 대구경 예를 들어 직경 450mm 또는 300mm 등의 웨이퍼(W)를, 수평 상태에서 상하 방향으로 소정의 간격으로 탑재하도록 구성되어 있다. 일반적으로, 웨이퍼 보트(90)에 수용되는 웨이퍼(W)의 매수는, 한정되지 않지만, 예를 들어 50 내지 150매 정도이다. 또한, 본 실시 형태에서는, 웨이퍼 보트(90)가, 석영제의 웨이퍼 보트 지지대(70)와 상이한 재질인 SiC로 구성된 예를 들어서 설명하는데, 본 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대(70)는, 웨이퍼 보트(90)가 석영제인 경우에도 적용 가능하므로, 웨이퍼 보트(90)의 재질은 SiC에 한정되는 것은 아니다.
웨이퍼 보트(90)와 격벽(4)의 반송구(6)와의 사이에는, 웨이퍼 반송 장치(60)가 설치되어 있다. 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 반송 장치(60)는, FIMS 포트(24) 상에 보유 지지된 캐리어(C)와, 웨이퍼 보트(90)와의 사이에서 웨이퍼(W)의 이동 탑재를 행하기 위한 것이다.
웨이퍼 반송 장치(60)는, 직육면체 형상의 가이드 기구(63)와, 가이드 기구(63) 상에 길이 방향을 따라서 진퇴 이동 가능하게 설치된 이동체(62)와, 이동체(62)를 개재해서 설치된 5매의 포크(61)를 갖는다. 가이드 기구(63)는, 연직 방향으로 연장되는 승강 기구(64)에 설치되어, 승강 기구(64)에 의해 연직 방향으로의 이동이 가능함과 함께, 회전 기구(66)에 의해 회동 가능하게 구성되어 있다.
또한, 도 1에서는, 열처리로(80)는, 석영제의 원통체 형상의 처리 용기(82)를 갖고, 그 주위에는 원통 형상의 히터(81)가 배치되어, 히터(81)의 가열에 의해 수용한 웨이퍼(W)의 열처리가 행하여진다. 또한, 처리 용기(82)의 하방에는, 셔터(83)가 설치되어 있다. 셔터(83)는, 웨이퍼 보트(90)가 열처리로(80)로부터 반출되어, 다음의 웨이퍼 보트(90)가 반입될 때까지의 동안에, 열처리로(80)의 하단에 덮개를 덮기 위한 도어이다.
도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 열처리 장치(200)의 전체의 제어를 행하는 제어부(100)가 설치된다. 제어부(100)는, 레시피에 따라, 레시피에 나타난 다양한 처리 조건 하에서 열처리를 행하기 위해, 열처리 장치(200) 내의 다양한 기기의 동작을 제어한다. 또한, 제어부(100)는, 열처리 장치(200) 내에 설치된 다양한 센서로부터의 신호를 수신함으로써, 웨이퍼(W)의 위치 등을 파악하여, 프로세스를 진행시키는 시퀀스 제어를 행한다. 또한, 제어부(100)는, 열처리 장치(200) 내에 설치된 다양한 검출기에서 검출되는 물리적 측정값 등을 수신함으로써 기판 처리의 상태를 파악하고, 기판 처리를 적절하게 행하기 위해 필요한 피드백 제어 등을 행하도록 해도 된다.
따라서, 제어부(100)는, CPU(Central Processing Unit, 중앙 처리 장치), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory) 등의 연산 수단 및 기억 수단을 구비하고, 프로그램이 기억된 기억 매체로부터 레시피의 처리를 행하는 프로그램을 인스톨하여, 레시피의 처리를 실행하는 마이크로컴퓨터로서 구성되어도 되고, ASIC(Application Specific Integrated Circuit)와 같은 전자 회로로서 구성되어도 된다.
[웨이퍼 보트]
이어서, 도 4를 사용하여, 본 발명의 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대(70) 및 열처리 장치(200)에 사용되는 웨이퍼 보트(90)의 일례에 대해서 설명한다. 도 4는, 본 발명의 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대(70) 및 열처리 장치(200)에 사용 가능한 웨이퍼 보트(90)의 일례를 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 보트(90)는, 천장판(91) 및 저판(92)을 구비하고, 천장판(91)과 저판(92)의 사이에 지주(93)를 구비한다. 도 4에서는, 지주(93)는 3개 설치되어 있다. 지주(93)의 수는, 3개 이상이면, 용도에 있어서 다양하게 설정할 수 있으며, 예를 들어 4개로 하는 것도 가능하다.
각 지주(93)는, 소정 간격으로 연직 방향으로 형성된 지지부(94)를 갖는다. 지지부(94)의 간격은, 용도에 따라서 적절히 설정해도 되지만, 예를 들어 상술한 바와 같이, 1개의 웨이퍼 보트(90)에서, 50 내지 150매의 웨이퍼(W)가 배열 가능하게 되는 간격으로 설정해도 된다. 지지부(94)는, 웨이퍼(W)를 지지할 수 있으면, 형상은 상관없지만, 예를 들어 중심 방향으로 연장되는 수평면을 갖는 직사각 형상으로 형성되어도 된다. 또한, 각 지주(93)의 지지부(94)는, 웨이퍼(W)를 수평한 상태로 지지할 수 있도록, 동일한 웨이퍼(W)를 지지하기 위해 대응하는 각 지지부(94)끼리는 동일한 높이로 설정된다. 또한, 지주(93)가 3개인 경우, 1개의 지주(93a)가 웨이퍼(W)를 탑재하는 정면에서 보아, 중심 내측에 배치되고, 다른 2개의 지주(93b, 93c)는, 지주(93a)에 대해서 대칭으로 배치된다.
천장판(91) 및 저판(92)은, 중앙 영역에 각각 개구(91a) 및 개구(92a)를 갖는 원환 형상으로 형성되어도 된다. 상세는 후술하는데, 웨이퍼 보트 지지대(70)의 지지점(74)은, 저판(92)의 개구(92a)를 이용해서 웨이퍼 보트(90)의 위치 결정 고정이 가능한 구조로 되어 있다. 따라서, 천장판(91) 및 저판(92)은 각각 개구(91a, 92a)를 구비해도 된다.
또한, 웨이퍼 보트(90)는, 지주(93) 외에, 필요에 따라, 보강 기둥을 구비하고 있어도 된다. 보강 기둥은, 웨이퍼(W)를 지지하는 지지부(94)를 갖지 않지만, 웨이퍼 보트(90)의 강도를 높이기 위해서 보강용으로 설치되는 지지 기둥이다. 예를 들어, 중심 내측의 지주(93a)와 좌측의 지주(93b)와의 사이, 및 중심 내측의 지주(93a)와 우측의 지주(93c)와의 사이에, 보강 기둥을 1개씩 설치하는 구성으로 해도 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 웨이퍼 보트(90)가 SiC로 구성된 경우에 대해서 설명하지만, 웨이퍼 보트(90)는, 웨이퍼 보트 지지대(70)와 동일한 재질인 석영을 포함하고, 용도에 따라서 다양한 재료로 구성될 수 있다.
[웨이퍼 보트 지지대]
이어서, 본 발명의 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대(70)에 대해서 설명한다.
도 5는, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대(70)의 일례를 나타낸 도면이다. 도 5의 (a)는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대(70)의 일례의 구성을 나타낸 사시도이다. 도 5의 (b)는 지지점(74)의 배치 구성의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대(70)는, 기초부(71)와, 지지 축(72)과, 지지 반(73)과, 지지점(74)을 구비한다. 기초부(71)를 토대로 해서, 중심으로부터 지지 축(72)이 상방으로 연장되고, 원형의 지지 반(73)을 중심 O에서 지지한다.
지지 반(73)의 표면 상에는, 3개의 지지점(74)이 설치되어 있다. 지지점(74)은, 중심 내측에 지지점(74a)이 설치되고, 지지점(74a)에 대해서 대칭으로, 정면에서 보아 좌측에 지지점(74b), 우측에 지지점(74c)이 설치되어 있다. 지지점(74a 내지 74c)은, 각각 지지면(75a 내지 75c)을 갖는다. 지지면(75a 내지 75c)(이하, 포괄적으로 「지지면(75)」이라고 표기하는 경우가 있음)은, 웨이퍼 보트(90)의 저면, 즉 저판(92)의 저면을 접촉 지지하기 위한 지지면이며, 평탄면을 갖는다. 지지면(75)은 지지점(74)의 외측에 설치되고, 지지점(74)의 내측에는, 걸림 구조부(76a 내지 76c)(이하, 포괄적으로 「걸림 구조부(76)」라고 표기하는 경우가 있음)가 설치되어 있다. 걸림 구조부(76)는, 웨이퍼 보트(90)의 저판(92)의 개구(92a)와 걸어 고정하기 위한 구조부이며(도 5의 (b)도 참조), 원환 형상의 저판(92)의 내경(즉, 개구(92a)의 외경)과 걸림 결합하는 형상을 갖는다. 구체적으로는, 걸림 구조부(76)는, 지지면(75)으로부터 외측 상방을 향해서 돌출되고, 지지면(75)과 걸림 구조부(76)로 형성하는 각으로 원환 형상의 저판(92)의 내주 단부를 끼움 지지하여, 저판(92)을 위치 결정 고정한다. 또한, 도 5의 (a)에서는, 지지점(74)은 원기둥 형상을 갖지만, 저판(92)을 수평하게 지지 가능한 지지면(75)을 갖는 한, 다양한 형상으로 구성되어도 된다.
또한, 웨이퍼 보트 지지대(70)는, 그 중심 O가 웨이퍼 보트(90)의 중심과 일치하는 위치 관계에서 웨이퍼 보트(90)를 지지한다.
도 5의 (b)에서, 지지점(74a 내지 74c)과, 웨이퍼 보트(90)의 저판(92) 및 지주(93a 내지 93c)와의 위치 관계가 도시되어 있다. 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 보트 지지대(70)의 각 지지점(74a 내지 74c)은, 중심 O와 웨이퍼 보트(90)의 지주(74a 내지 74c)를 연결하는 각각의 직선(L1 내지 L3) 상에 배치된다. 이에 의해, 지주(93a 내지 93c)에 가해지는 웨이퍼(W)의 하중을 균등하게 지지점(74a 내지 74c)에서 받는 것이 가능하게 되어, 지지의 치우침을 없애고, 마찰 등으로부터 발생하는 파티클을 저감시킬 수 있다.
이 점에 대해서, 이하, 비교예를 사용해서 보다 상세하게 설명한다.
도 6은, 비교예에 관한 웨이퍼 보트 지지대를 설명하기 위한 도면이다. 도 6의 (a)는 비교예에 관한 웨이퍼 보트 지지대(370)의 일례의 구성을 도시한 도면이다. 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 비교예에 관한 웨이퍼 보트 지지대(370)는, 지지 반(373) 상에 4개의 지지점(374a 내지 374d)을 구비하고, 이러한 4개의 지지점(374a 내지 374d)에서 웨이퍼 보트(90)를 지지하고 있다. 또한, 웨이퍼 보트(90)는, 도 1 내지 5에서 설명한 본 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트(90)와 마찬가지의 웨이퍼 보트(90)를 사용하고 있다.
도 6의 (b)는 비교예에 관한 웨이퍼 보트 지지대(370)의 지지점(374a 내지 374d)의 배치 구성을 도시한 도면이다. 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 지지점(374a 내지 374d)은, 원환 형상의 저판(92)을 대략 균등한 정사각형에 가까운 형태로 지지하고 있는데, 웨이퍼(W)의 하중점인 웨이퍼 보트(90)의 지주(93a 내지 93c)와는 아무런 관계가 없는 배치로 되어 있다.
도 7은, 비교예에 관한 웨이퍼 보트 지지대(370)가 웨이퍼 보트(90)를 지지해서 열처리를 행하고 있을 때의 응력 분포를 도시한 도면이다. 도 7에서, 하방의 도면은, 지지점(374c, 374d)을 각각 상방에서 본 응력 분포를 도시하는 평면도이며, 응력의 레벨이 영역 S, T, U로 표현되고, 영역 S, T, U의 순서로 응력이 높은 것을 나타낸다. 즉, 영역 S가, 응력이 집중되어 있는 개소를 나타내고 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 열 및 웨이퍼(W)의 하중에 의해, 웨이퍼 보트(90)의 저판(92)이 변형(변위)되어, 외측이 아래로 쳐지듯이 휘어져 있다.
이러한 변위가 발생하면, 웨이퍼 보트(90)의 저면과 웨이퍼 보트 지지대(370)의 지지점(374a 내지 374d)과의 접촉 면적이 작아져, 응력 집중이 발생해버린다. 실제로 도 7에 도시된 바와 같이, 지지점(374c, 374d)의 외측에 응력이 집중되어 있어, 내측에서는 응력이 작아져 있다. 이러한 응력 상태이면, 웨이퍼 보트 지지대(370)가 석영이고, 웨이퍼 보트(90)가 SiC인 경우에는, 양자의 열팽창 계수가 상이하기 때문에, 지지점(374a 내지 374d)의 외측에서 마찰이 발생하여, 지지점(374a 내지 374d)의 외측의 개소로부터 석영의 파티클이 발생해버린다.
도 8은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대(70)와 비교예에 관한 웨이퍼 보트 지지대(370)의 각 지지점의 응력 분포를 도시한 도면이다. 도 8의 (a)는 제1 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대(70)의 각 지지점(74a 내지 74c)의 응력 분포를 도시한 도면이며, 도 8의 (b)는 비교예에 관한 웨이퍼 보트 지지대(370)의 각 지지점(374a 내지 374d)의 응력 분포를 도시한 도면이다.
도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대(70)에서는, 중심 O에서 보아, 응력이 높은 영역 S를 포함해서, 대략 좌우 대칭으로 응력이 분포하고 있다. 즉, 각 지지점(74a 내지 74c)은, 각각이 좌우 대칭으로 웨이퍼 보트(90)의 저판(92)의 저면과 접촉하고 있는 것이 나타나 있다.
한편, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 비교예에 관한 웨이퍼 보트 지지대(370)에서는, 원환 형상에 대하여 좌우 대칭으로 응력이 분포하고 있는 것이 아니라, 좌우 어느 한쪽에 치우쳐서 응력이 분포하고 있다. 이러한 치우친 응력 분포의 경우, 웨이퍼 보트(90)의 저면과 웨이퍼 보트 지지대(370)의 지지점(374a 내지 374d)의 접촉 개소가 치우쳐버려, 응력 집중에 의해 석영의 파티클이 발생해버린다.
도 9는, 제1 실시 형태에서의 웨이퍼 보트의 저면의 변위량과 응력 최댓값의 관계의 시뮬레이션 해석 결과를 도시한 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대(70)의 해석 결과(P)는, 비교예에 관한 웨이퍼 보트 지지대(370)의 해석 결과(R)와 비교하여, 저면의 변위량 및 응력 최댓값의 양쪽에서 저감되어 있다. 비교예에 관한 웨이퍼 보트 지지대(370)의 지지점(374a 내지 374d)의 수가 4개인 것에 반해, 제1 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대(70)의 지지점(74a 내지 74c)의 수를 3개로 감소시키면서도 균등하게 응력을 받을 수 있는 것을 고려하면, 개선의 효과는 매우 크다고 생각된다.
이와 같이, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대(70)에 의하면, 지지점(74a 내지 74c)을 웨이퍼 보트(90)의 하중점, 즉 지주(93a 내지 93c)와 중심 O를 연결하는 각 직선(L1 내지 L3) 상에 배치함으로써, 응력을 균등하게 각 지지점(74a 내지 74c)의 지지면(75a 내지 75c) 내에 분산시켜, 응력의 치우침을 저감시킬 수 있다. 이로부터, 응력의 치우침에 기인하는 파티클의 발생을 저감시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 웨이퍼 보트(90)의 지주(93)의 수가 3개인 경우를 예로 들어 설명했지만, 개수가 상이한 경우에도, 지주(93)와 중심 O를 연결하는 각 직선 상에 지지점(74)을 배치하도록 하면, 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 지주(93)가 4개인 경우에는, 지지점(74)을 중심 O와 지주(93)를 연결하는 4개의 직선 상에 1개씩 배치함으로써, 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
도 10은, 제1 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대(70)와 비교예에 관한 웨이퍼 보트 지지대(370)를 실시한 파티클 비교 결과를 도시한 도면이다. 도 10의 (a)는 제1 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대의 실시예이며, 도 10의 (b)는 비교예에 관한 웨이퍼 보트 지지대의 실시 결과이다. 도 10의 (a), (b)에서, 횡축이 운전 횟수(런수), 종축이 파티클수를 나타내고 있다.
도 10의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대(70)의 실시예에서는, 전체 평균의 파티클수가 0.5개이며, 가장 파티클수가 많아진 국소적인 프로세스에서도, 평균 파티클수는 0.8개이었다.
한편, 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이, 비교예에 관한 웨이퍼 보드 지지대(370)의 실시 결과에서는, 전체 평균의 파티클수가 1.0개이며, 가장 파티클수가 많아진 국소적인 프로세스에서는, 평균 파티클수는 2.1개이었다.
이와 같이, 제1 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대(70)에서는, 발생 파티클수를 대폭 저감할 수 있어, 평균적으로 비교예의 절반, 국소적으로 파티클수가 많은 프로세스에서는 1/3 가까이까지 파티클수를 저감할 수 있는 것으로 나타났다.
도 11은, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대(170)의 일례를 나타낸 도면이다. 도 11의 (a)는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대(170)의 일례의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 11의 (a)에 도시된 바와 같이, 제2 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대(170)는, 기초부(71)와, 지지 축(72)과, 지지 반(73)을 갖는 점에서, 제1 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대(70)와 마찬가지이다. 또한, 상술한 구성 요소는 제1 실시 형태와 마찬가지이므로, 마찬가지의 구성 요소에 동일한 참조 부호를 붙이고 있다.
한편, 제2 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대(170)는, 지지 반(73) 상에 원통 형상의 지지 통(174)을 갖고, 지지 통(174) 상에 3조의 지지점 군(175, 176, 177)을 갖는 점에서, 제1 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대(70)와 상이하다. 각 지지점 군(175 내지 177)은, 각각 복수의 지지점을 포함하고, 지지점 군(175)은 2개의 지지점(175a, 175b), 지지점 군(176)은 4개의 지지점(176a 내지 176d), 지지점 군(177)은 4개의 지지점(177a 내지 177d)을 각각 포함하고 있다.
또한, 각 지지점(175a, 175b, 176a 내지 176d, 177a 내지 177d)은, 각각 지지면(178)과 걸림 구조부(179)를 갖고, 걸림 구조부(179)는, 각 지지점(175a, 175b, 176a 내지 176d, 177a 내지 177d)의 내측에 설치되고, 지지면(178)은 외측에 설치되어 있다. 지지면(178)은, 웨이퍼 보트(90)의 저판(92)의 저면을 접촉 지지하는 면이며, 평탄면을 갖는다. 걸림 구조부(179)는, 저판(92)의 원환 형상의 내주와 걸림 결합하기 위한 구조부이며, 제1 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대(70)의 걸림 구조부(76)와 마찬가지의 기능을 갖는다.
도 11의 (b)는 지지점 군 및 각 지지점의 배치 구성의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 도 11의 (b)에 도시된 바와 같이, 지지점 군(175)은, 웨이퍼 보트(90)의 지주(93a)에 대응해서 설치되어 있고, 중심 O와 지주(93a)를 연결하는 직선(L1)의 주위에 설치된다. 지지점 군(175)을 구성하는 2개의 지지점(175a, 175b)은, 중심 O와 지주(93a)를 연결하는 직선(L1)의 양측에 좌우 대칭으로 설치되어 있다. 지지점(175a, 175b)은, 지주(93a)에 가해지는 하중을, 각각에서 균등하게 분산해서 받는 것을 의도하여 설치되어 있다. 따라서, 지지점(175a, 175b)은, 중심 O와 지주(93a)를 연결하는 직선(L1) 상에는 배치되지 않고, 이 직선(L1) 상에 가해지는 하중을 근방으로 분산해서 받기 위해, 직선(L1)의 주변에 설치된다. 즉, 직선(L1) 상에 지지점(175a, 175b) 중 어느 하나를 설치해버리면, 직선(L1) 상에 배치한 지지점(175a 또는 175b)에 응력이 집중되어버리므로, 직선(L1) 상을 제외한 직선(L1)의 근방에 지지점(175a, 175b)을 설치한다. 또한, 도 11의 (b)에서, 지지점(175a)과 중심 O를 연결하는 직선(L11)과, 지지점(175b)과 중심 O를 연결하는 직선(L12)이 이루는 각은, 20도로 설정되어 있다. 이러한 각도는, 용도, 응력 분포 상황에 따라, 적절히 적절한 각도로 설정할 수 있다.
또한, 지지점 군(176)은, 4개의 지지점(176a 내지 176d)을 포함하고, 각 지지점(176a 내지 176d)은, 역시 지주(93b)와 중심 O를 연결하는 직선(L2) 상을 제외한 직선(L2)의 주변에 배치되어 있다. 4개의 지지점(176a 내지 176d) 중, 2개의 지지점(176a, 176b)이 직선(L2)보다도 내측에 배치되고, 나머지 2개의 지지점(176c, 176d)이 직선(L2)보다도 앞측에 배치되어 있다. 이와 같이, 지주(93b)와 중심 O를 연결하는 직선(L2)의 양측에 동일한 수의 지지점(176a 내지 176d)을 배치하는 구성으로 해도 된다. 그러한 배치로 함으로써, 지주(93b)에 가해지는 하중을 보다 균등하게 분산하기 쉬워지기 때문이다. 또한, 도 11의 (b)에 도시한 바와 같이, 지지점(176c, 177c)은 직선(L2)의 주변에 배치되어 있지만, 지지점(176c, 177c)의 중심이 직선(L2)보다도 약간 앞측에 배치되어 있으면, 하중은 적절하게 분산될 수 있다. 이 점, 도 12에서 구체적으로 설명한다.
또한, 도 11의 (b)에서, 외측(내측과 앞측)의 지지점(176a, 176d)과 중심 O를 연결하는 직선(L21, L22)끼리 이루는 각의 각도는 30도로 설정되어 있지만, 이 각도에 대해서도, 용도나 응력 분포 상황에 따라, 다양한 값으로 설정할 수 있다. 단, 제2 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대(170)에 있어서는, 다양한 해석의 결과, 외측의 지지점(176a, 176d)끼리의 개방 각도는 30도가 최적이라는 해석 결과가 얻어졌는데, 이 점에 대해서는 후술한다.
또한, 3개의 지주(93a 내지 93c)를 갖는 웨이퍼 보트(90)에 있어서, 각 지주의 하중은, 중앙 내측의 지주(93a)가 20％, 좌우의 지주(93b, 93c)가 각각 40％씩인 것을 알 수 있다. 이 점도 당연히 고려하여, 외측의 지지점(176a, 176d)간의 개방각은 정해진다.
우측의 지지점 군(177)도, 좌측의 지지점 군(176)과 마찬가지로, 4개의 지지점(177a 내지 177d)을 구비한다. 지지점(177a 내지 177d)은, 좌측의 지지점(176a 내지 176d)과, 중심 O 또는 지지점 군(175)에 대해서 좌우 대칭으로 배치된다. 따라서, 좌측의 지지점 군(176) 및 이것에 포함되는 각 지지점(176a 내지 176d)의 설명은, 지지점 군(177) 및 이것에 포함되는 지지점(177a 내지 177d)에 그대로 적용할 수 있다. 따라서, 우측의 지지점 군(177) 및 4개의 각 지지점(177a 내지 177d)에 대해서는, 그 설명을 생략한다.
도 12는, 제2 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대(170)의 각 지지점(175a, 175b, 176a 내지 176d, 177a 내지 177d)의 응력 분포를 도시한 도면이다. 또한, 도 12에 나타내는 영역 S, T, U는, 도 7, 8과 마찬가지로, 응력이 높은 순서대로 영역 S, T, U로 나타내고 있다. 도 12에 도시하는 바와 같이, 응력이 높은 영역 S는 10개의 각 지지점(175a, 175b, 176a 내지 176d, 177a 내지 177d)에 대략 균등하게 분산되어 있는 것을 알 수 있다. 이와 같이, 제2 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대(170)에 의하면, 10개의 각 지지점(175a, 175b, 176a 내지 176d, 177a 내지 177d)에서 대략 균등하게 응력을 받을 수 있다.
도 13은, 제2 실시 형태에서의 웨이퍼 보트의 저면의 변위량과 응력 최댓값의 관계의 시뮬레이션 해석 결과를 도시한 도면이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대(170)의 해석 결과(Q)는, 비교예에 관한 웨이퍼 보트 지지대(370)의 해석 결과(R)와 비교하여, 저면의 변위량 및 응력 최댓값의 양쪽에서 대폭 저감되어 있어, 응력 최댓값은 약 50％ 저하되어 있다. 이것은, 도 11의 (b)에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 보트(90)의 하중 밸런스는, 좌우의 지주(93b, 93c)에서 80％를 차지하기 때문에, 좌우의 지주(93b, 93c)를 중점적으로 지지하도록 각각 4개의 지지점(176a 내지 176d, 177a 내지 177d)을 배치함으로써, 대폭적인 응력의 저감이 가능해졌다고 생각된다.
도 14는, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 웨이퍼 보트 지지대의 좌우 지지점 군의 외측 지지점끼리 이루는 각의 각도를 다양하게 변경한 형태를 도시한 도면이다. 도 14의 (a)는 지지점 군(176)의 외측 지지점(176a, 176d)끼리 및 지지점 군(177)의 외측 지지점(177a, 177d)끼리 이루는 각의 각도를 20도로 설정한 형태를 도시한 도면이다. 도 14의 (b)는 지지점 군(176)의 외측 지지점(176a, 176d)끼리 및 지지점 군(177)의 외측 지지점(177a, 177d)끼리 이루는 각의 각도를 30도로 설정한 형태를 도시한 도면이다. 도 14의 (c)는 지지점 군(176)의 외측 지지점(176a, 176d)끼리 및 외측의 지지점 군(177)의 외측 지지점(177a, 177d)끼리 이루는 각의 각도를 40도로 설정한 형태를 도시한 도면이다. 도 14의 (d)는 지지점 군(176)의 외측 지지점(176a, 176d)끼리 및 지지점 군(177)의 외측 지지점(177a, 177d)끼리 이루는 각의 각도를 30도로 설정한 해석상 최적의 결과를 나타낸 형태를 도시한 도면이다.
도 14의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 지지점 군(176, 177)의 외측 지지점(176a, 176d) 및 지지점(177a, 177d)끼리 이루는 각을 각각 20, 30, 40도로 해서 응력 분포의 시뮬레이션 해석을 행하였다.
그 결과, 도 14의 (d)에 도시된 바와 같이, 30도의 각도로 설정한 형태가 가장 응력 최댓값이 낮아졌다. 보다 상세하게는, 도 14의 (d)에 도시된 바와 같이, 중심 O를 원점으로 하여, 지주(93a)와 중심 O를 연결하는 직선(L1)을 Y축으로 했을 때, X축이 되는 직선(L4)과 지지점(176b)이 이루는 각의 각도가 12도, 직선(L4)과 지지점(176c)이 이루는 각의 각도가 14도일 때, 응력 최댓값이 가장 낮은 값으로 되었다.
도 15는, 도 14의 각 형태의 해석 결과를 도시한 도면이다. 도 15에서, 횡축이 웨이퍼 보트(90)의 저판(92)의 변위량, 종축이 지지점(175 내지 177, 374)에 가해지는 응력을 나타내고 있다. 도 15에 도시되는 바와 같이, 저판(92)의 변위량에 대해서는, 지지점 군(176, 177)의 외측 지지점(176a, 176d) 및 지지점(177a, 177d)끼리 이루는 각(이하, 「개방각」이라고 칭해도 되는 것으로 함)이 20, 30, 40도인 어떤 경우에도, 4점의 지지점(374a 내지 374d)을 갖는 비교예보다도 대폭 저감되어, 모두 1㎛ 이상 저감되었다.
한편, 응력에 대해서는, 개방각이 30도인 경우가, 비교예와 비교해서 응력의 저감이 51％로, 가장 응력이 저감되었다. 또한, 개방각이 20, 40도인 경우에는, 응력 자체는 비교예보다도 높아져 있지만, 상술한 바와 같이 웨이퍼 보트(90)의 저판(92)의 변위량은 비교예보다도 대폭 작아져 있으므로, 파티클의 발생량은 비교예보다도 저감시킬 수 있어, 개방각이 20도, 40도인 경우도, 본 발명의 실시 형태에 포함된다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태 및 실시예에 대해서 상세하게 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시 형태 및 실시예에 제한되지 않으며, 본 발명의 범위를 일탈하지 않고, 상술한 실시 형태 및 실시예에 다양한 변형 및 치환을 가할 수 있다.
50 : 승강 기구 60 : 웨이퍼 반송 장치
70, 170 : 웨이퍼 보트 지지대 71 : 기초부
72 : 지지 축 73 : 지지 반
74, 74a 내지 74c, 175a, 175b, 176a 내지 176d, 177a 내지 177d : 지지점
75, 75a 내지 75c, 178 : 지지면
76, 76a 내지 76c, 179 : 걸림 구조부
80 : 열처리로 90 : 웨이퍼 보트
92 : 저판 93, 93a 내지 93c : 지주
94 : 지지부 175, 176, 177 : 지지점 군
200 : 열처리 장치 W : 웨이퍼

Claims (20)

  1. 연직 방향으로 간격을 두고 복수매의 웨이퍼를 배열 지지 가능한 복수개의 지주를 포함하는 웨이퍼 보트를 하방으로부터 지지하는 웨이퍼 보트 지지대로서,
    상기 웨이퍼 보트의 중심과 상기 복수개의 지주를 연결하는 각 직선 상에 상기 웨이퍼 보트의 저면을 접촉 지지하는 복수의 지지점을 포함하는 웨이퍼 보트 지지대.
  2. 제1항에 있어서,
    원반 형상을 갖는 지지 반을 더 포함하고,
    상기 복수의 지지점의 각각은, 상기 지지 반으로부터 상방으로 돌출되어 있고, 평탄한 지지면을 포함하는, 웨이퍼 보트 지지대.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 웨이퍼 보트의 저면은, 중앙에 원형의 개구를 포함하는 원환 형상을 갖고,
    상기 복수의 지지점의 각각은, 내측에 상기 개구와 걸어 고정하는 걸림 구조부를 포함하고, 외측에 상기 지지면을 포함하는, 웨이퍼 보트 지지대.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 지지점은, 상기 복수개의 지주에 대응해서 1개씩 설치되어 있는, 웨이퍼 보트 지지대.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 웨이퍼 보트의 상기 복수개의 지주는 3개 설치되고,
    상기 복수의 지지점도 상기 복수개의 지주에 대응해서 3개 설치되어 있는, 웨이퍼 보트 지지대.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 지지점 중 하나가 상기 웨이퍼 보트에 상기 웨이퍼의 탑재가 행하여지는 정면에서 보아 상기 웨이퍼 보트의 중앙 내측에 설치되고, 다른 2개가 상기 하나의 지지점에 대해서 좌우 대칭으로 설치되는, 웨이퍼 보트 지지대.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 지지점의 각각은, 상기 웨이퍼 보트와 상이한 재료로 구성되어 있는, 웨이퍼 보트 지지대.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 웨이퍼 보트는 SiC로 구성되고,
    상기 복수의 지지점의 각각은 석영으로 구성된, 웨이퍼 보트 지지대.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 웨이퍼 보트 지지대와,
    상기 웨이퍼 보트 지지대에 지지된 웨이퍼 보트에 웨이퍼를 적재하는 웨이퍼 반송 수단과,
    상기 웨이퍼 보트 지지대 상에 배치된 열처리로와,
    상기 웨이퍼 보트 지지대에 지지된 상기 웨이퍼 보트를 상기 열처리로에 반입하는 승강 기구를 포함하는 열처리 장치.
  10. 연직 방향으로 간격을 두고 복수매의 웨이퍼를 배열 지지 가능한 복수개의 지주를 포함하는 웨이퍼 보트를 하방으로부터 지지하는 웨이퍼 보트 지지대로서,
    상기 웨이퍼 보트의 중심과 상기 복수개의 지주를 연결하는 각 직선의 주변에, 상기 웨이퍼 보트의 저면을 접촉 지지하는 복수의 지지점을 포함하는 웨이퍼 보트 지지대.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 지지점은, 상기 복수개의 지주 각각에 가해지는 하중을 분산시키도록 배치되어 있는, 웨이퍼 보트 지지대.
  12. 제10항에 있어서,
    원반 형상을 갖는 지지 반을 더 포함하고,
    상기 복수의 지지점의 각각은, 상기 지지 반으로부터 상방으로 돌출되어 있고, 평탄한 지지면을 포함하는, 웨이퍼 보트 지지대.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 웨이퍼 보트의 저면은, 중앙에 원형의 개구를 포함하는 원환 형상을 갖고,
    상기 복수의 지지점의 각각은, 내측에 상기 개구와 걸어 고정하는 걸림 구조부를 포함하고, 외측에 상기 지지면을 포함하는, 웨이퍼 보트 지지대.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 웨이퍼 보트의 상기 복수개의 지주는 3개 설치되고, 상기 복수개의 지주 중 하나는 상기 웨이퍼 보트에 상기 웨이퍼의 탑재가 행하여지는 정면에서 보아 상기 웨이퍼 보트의 중앙 내측에 설치되고, 다른 2개의 지주가 상기 하나의 지주에 대해서 좌우 대칭으로 설치되고,
    상기 복수의 지지점은, 상기 제1 지주의 주위에 2개 설치되고, 상기 다른 2개의 지주의 주위에 각각 4개씩 설치된, 웨이퍼 보트 지지대.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 다른 2개의 지주의 주위에 각각 4개씩 설치된 상기 지지점은, 외측의 2개의 지지점이 상기 지지 반의 중심과 이루는 각도의 범위가 20도 이상 40도 이하의 범위 내에 있는, 웨이퍼 보트 지지대.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 외측의 2개의 지지점이 상기 지지 반의 중심과 이루는 각도는, 대략 30도인, 웨이퍼 보트 지지대.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나의 지주의 주위에 설치된 2개의 상기 지지점이 상기 지지 반의 중심과 이루는 각도는, 대략 20도인, 웨이퍼 보트 지지대.
  18. 제10항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 지지점의 각각은, 상기 웨이퍼 보트와 상이한 재료로 구성되어 있는, 웨이퍼 보트 지지대.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 웨이퍼 보트는 SiC로 구성되고,
    상기 복수의 지지점의 각각은 석영으로 구성된, 웨이퍼 보트 지지대.
  20. 제10항 내지 제16항 중 어느 한 항에 기재된 웨이퍼 보트 지지대와,
    상기 웨이퍼 보트 지지대에 지지된 웨이퍼 보트에 웨이퍼를 적재하는 웨이퍼 반송 수단과,
    상기 웨이퍼 보트 지지대 상에 배치된 열처리로와,
    상기 웨이퍼 보트 지지대에 지지된 상기 웨이퍼 보트를 상기 열처리로에 반입하는 승강 기구를 포함하는 열처리 장치.
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