基板支持装置及び熱処理装置
【課題】基板を裏面側から支持装置により水平に支持するにあたり、当該基板と支持装置との接触による基板の裏面における傷の生成やパーティクルの発生を抑えること。
【解決手段】支持体本体３１上に形成された複数の凹部４１内に、磁性体からなる芯材４２ａと、この芯材４２ａの外周側を覆う被覆材４２ｂと、を備えた転動体４２を転動自在に収納し、これら転動体４２の上面によりウエハＷを裏面側から水平に支持すると共に、凹部４１の下方側に位置規制機構４３を設ける。そして、各々の位置規制機構４３について、支持体本体３１上に載置されるウエハＷが水平方向に移動する場合、当該ウエハＷの動きに倣って位置規制機構４３の引きつける力に抗して転動体４２が転動し、支持体本体３１上にウエハＷが載置されていない時には位置規制機構４３の上方側に転動体４２が戻るように構成する。
【解決手段】支持体本体３１上に形成された複数の凹部４１内に、磁性体からなる芯材４２ａと、この芯材４２ａの外周側を覆う被覆材４２ｂと、を備えた転動体４２を転動自在に収納し、これら転動体４２の上面によりウエハＷを裏面側から水平に支持すると共に、凹部４１の下方側に位置規制機構４３を設ける。そして、各々の位置規制機構４３について、支持体本体３１上に載置されるウエハＷが水平方向に移動する場合、当該ウエハＷの動きに倣って位置規制機構４３の引きつける力に抗して転動体４２が転動し、支持体本体３１上にウエハＷが載置されていない時には位置規制機構４３の上方側に転動体４２が戻るように構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を裏面側から支持する基板支持装置及びこの基板支持装置を備えた熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置を製造する工程において、半導体ウエハなどの基板（以下「ウエハ」と言う）に対して、例えば真空雰囲気の処理容器内において数百℃程度の加熱処理が行われる場合がある。この加熱処理が行われた基板は、処理容器から真空搬送室に取り出された後、当該真空搬送室に気密に接続されたロードロック室に搬送されて例えば１００℃程度まで冷却される。ロードロック室においてウエハの載置される載置台の内部には、ウエハを冷却するために、例えば冷却水の通流する冷媒路が引き回されている。
【０００３】
このロードロック室では、ヒートショックによってウエハが割れないように、またウエハの裏面へのパーティクルの付着を抑えるために、載置台にウエハを直接載置（ベタ置き）せずに、載置台上に高さ寸法が例えば１ｍｍ程度のピンを複数箇所に配置して、当該ピンにより形成される隙間を介して載置台とウエハとを対向させている。そのため、載置台に載置されたウエハが冷却によって熱収縮すると、当該ウエハの裏面側とピンの上面とが擦れ合い、ウエハの裏面側に傷が形成されたり、パーティクルの発生したりするおそれがある。ウエハの裏面に傷が形成されると、その後の工程においてウエハに成膜される薄膜の膜厚にばらつきが生じて、露光工程において焦点が合わずに（デフォーカスとなり）パターンずれの起こってしまう場合がある。
また、既述の処理容器内においてウエハに対して加熱処理を行う時にも、この処理容器内の載置台上においてウエハが熱膨張する場合には、ウエハの裏面と当該載置台の表面に設けられたピンの上面とが擦れ合ってしまうおそれがある。
【０００４】
更に、載置台にウエハが載置される時に、当該ウエハが撓んでいたり、あるいは載置台の表面に対してウエハが僅かに傾斜したりする場合には、複数のピンのうち例えば１つのピンにウエハが接触し、その後他のピンにウエハが接触することになる。そのため、前記１つのピンにウエハが接触した後、他のピンにウエハが接触する前に、ウエハの裏面側が当該１つのピンに対して擦れてしまう場合もある。この場合にも、同様にパターンずれやパーティクルの発生のおそれがある。
特許文献１には、ウエハチャックが記載されているが、既述の課題については記載されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−１９３１３９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板を裏面側から支持装置により水平に支持するにあたり、当該基板と支持装置との接触によって基板の裏面に傷やパーティクルの発生することを抑えることのできる基板支持装置及び熱処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の基板支持装置は、
基板を裏面側から水平に支持する支持装置において、
非磁性体からなる支持体本体と、
この支持体本体の上面に形成された複数の凹部と、
基板を裏面側から水平に支持するために、前記凹部内において夫々転動自在に収納されると共に上面側が前記凹部から上方に突出するように構成され、磁性体及び磁石の少なくとも一方を含む転動体と、
前記凹部毎に設けられ、前記凹部内の転動体を磁力により引きつけて当該転動体の位置を規制するための磁石及び電磁石の少なくとも一方を有する位置規制機構と、を備え、
前記転動体の各々は、基板を支持していない時には前記位置規制機構に引きつけられる位置に転動するように構成されていることを特徴とする。
この基板支持装置は、以下のように構成しても良い。
【０００８】
前記転動体の各々は、当該転動体が支持する基板の動きに倣って前記位置規制機構の磁力に抗して転動する構成。前記転動体上に基板を載置する前は前記転動体の位置を規制し、また前記転動体上に基板を載置する時は前記転動体の位置の規制を解除するように制御信号を出力する制御部を備えた構成。
前記位置規制機構は電磁石により構成され、
前記制御部は、前記位置規制機構に対する電流をオンにすることにより前記転動体の位置の規制を行い、前記位置規制機構に対する電流をオフにすることにより前記転動体の位置の規制の解除を行う構成。前記凹部内の転動体の位置を規制する領域と前記凹部内の転動体の位置の規制を解除する領域との間で前記位置規制機構を移動させる駆動部を備え、
前記制御部は、この駆動部を介して前記位置規制機構を移動させることによって前記転動体の位置の規制と解除とを行う構成。
【０００９】
前記転動体の各々は、磁性体及び磁石の少なくとも一方からなる芯材と、この芯材を覆うように配置され、非磁性体からなる被覆材と、を備えている構成。
前記位置規制機構は、前記凹部の下方側に各々設けられ、
前記芯材は、当該芯材の中心位置が前記転動体の中心位置から外れて偏心するように配置され、
前記転動体は、前記位置規制機構の上方において前記芯材が当該転動体の下面側に偏心するように各々配置されている構成。
【００１０】
前記位置規制機構は電磁石により構成され、
前記転動体の各々は、Ｓ極側の表面とＮ極側の表面とが転動により基板の裏面側に交互に対向するように構成された磁石からなる芯材を備え、
前記電磁石に供給する電流の向きを切り替えるための切り替え部と、
基板を支持する前記転動体の各々の表面がＳ極側の表面とＮ極側の表面とのいずれか一方となるように前記切り替え部に制御信号を出力する制御部と、を備えた構成。
前記位置規制機構は、一端側及び他端側が夫々Ｓ極及びＮ極となるように構成された磁石であり、
前記転動体の各々は、Ｓ極側の表面とＮ極側の表面とが転動により基板の裏面側に交互に対向するように構成された磁石からなる芯材を備え、
前記凹部の各々に前記位置規制機構の一端側及び他端側のいずれか一方が対向するように当該位置規制機構の向きを切り替える切り替え部と、
基板を支持する前記転動体の各々の表面がＳ極側の表面とＮ極側の表面とのいずれか一方となるように前記切り替え部に制御信号を出力する制御部と、を備えた構成。
【００１１】
前記転動体は、前記芯材における一方側の表面を覆う第１の被覆材と前記芯材における他方側の表面を覆う第２の被覆材とを備え、
前記制御部は、前記支持体本体に載置される基板の種別に応じて、前記第１の被覆材と前記第２の被覆材のいずれか一方が当該基板の裏面側に当接するように制御信号を出力する構成。
前記凹部の各々の底面は、水平に形成されている構成。
【００１２】
本発明の熱処理装置は、
前記いずれか一つに記載の基板支持装置と、
前記支持体本体を収納する容器と、
前記支持体本体上の基板に対して加熱及び冷却の少なくとも一方を行う熱処理機構と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、支持体本体の上面に形成された複数の凹部内に、転動自在に構成された磁性体及び磁石の少なくとも一方を含む転動体を各々収納し、これら転動体の上面により基板を裏面側から水平に支持している。そのため、熱膨張収縮により基板が転動体上において水平方向に移動しようとしても、あるいは基板の歪みや傾斜により基板が複数の転動体のうち一の転動体に始めに接触して当該一の転動体上において水平方向に位置ずれしながら他の転動体に接触しようとしても、転動体が転動することによって当該転動体と基板との摩擦を抑えることができる。従って、基板の裏面における傷の生成やパーティクルの発生を抑えることができる。また、基板を支持していない時は磁石及び電磁石の少なくとも一方を有する位置規制機構により各々の転動体の位置を規制しているので、複数枚の基板を順次支持する場合であっても、一の基板を支持した後転動体が元の位置から位置ずれしていても当該元の位置に戻すことができるので、複数の基板について各々の転動体が転動自在な位置において支持できる。更に、基板を支持している時においても転動体を位置規制機構側に引きつけることにより、転動体上において基板が水平方向に揺動（振動）することを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の基板支持装置が適用された基板処理装置の一例を示す平面図である。
【図２】前記基板処理装置に設けられるロードロック室の一例を示す縦断面図である。
【図３】前記ロードロック室における載置台の一例を示す平面図である。
【図４】前記載置台の一部を拡大して示す縦断面図である。
【図５】前記基板処理装置に設けられる処理容器の一例を示す縦断面図である。
【図６】前記基板処理装置における作用を示す載置台の縦断面図である。
【図７】前記基板処理装置における作用を示す載置台の縦断面図である。
【図８】前記基板処理装置における作用を示す載置台の縦断面図である。
【図９】前記基板処理装置における作用を示す載置台の縦断面図である。
【図１０】本発明の基板支持装置の他の例における載置台の一部を拡大して示す縦断面図である。
【図１１】本発明の基板支持装置の更に他の例における作用を示す載置台の縦断面図である。
【図１２】前記他の例における作用を示す載置台の縦断面図である。
【図１３】本発明の基板支持装置の別の例における載置台の一部を拡大して示す縦断面図である。
【図１４】本発明の基板支持装置の更に別の例における載置台の一部を拡大して示す縦断面図である。
【図１５】前記別の例における基板支持装置の作用を示す載置台の縦断面である。
【図１６】前記別の例における基板支持装置の作用を示す載置台の縦断面である。
【図１７】本発明の基板支持装置の更にまた他の例における載置台の縦断面である。
【図１８】前記他の例における作用を示す載置台の縦断面図である。
【図１９】前記他の例における作用を示す載置台の縦断面図である。
【図２０】前記基板支持装置の他の構成例を示す載置台の縦断面図である。
【図２１】前記基板支持装置における転動体の構成例を示す載置台の縦断面図である。
【図２２】前記転動体を示す載置台の平面図である。
【図２３】前記基板支持装置における凹部の形状の例を示す載置台の縦断面図である。
【図２４】前記転動体の形状の他の例を示す載置台の縦断面図である。
【図２５】前記転動体の他の例を示す載置台の平面図である。
【図２６】前記基板支持装置における位置規制機構の他の例における載置台の縦断面図である。
【図２７】前記位置規制機構の他の例を示す載置台の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［第１の実施の形態］
本発明の基板支持装置を備えた基板処理装置の一例について、第１の実施の形態として以下に説明する。この基板処理装置は、図１に示すように、基板例えば半導体ウエハ（以下「ウエハ」と言う）Ｗに対して真空雰囲気において例えば数百℃程度に加熱する加熱処理を行う処理容器１１と、内部の雰囲気を真空雰囲気と大気雰囲気との間で切り替えると共に処理容器１１で加熱処理されたウエハＷを冷却するためのロードロック室１２と、これら処理容器１１とロードロック室１２との間に気密に接続された真空搬送室１３と、を備えている。この例では、図１において真空搬送室１３の手前側に２つのロードロック室１２、１２が配置されており、真空搬送室１３の左右及び奥側に４つの処理容器１１が設けられている。真空搬送室１３の内部には、鉛直軸周りに回転自在に構成された真空搬送アーム１４が設けられており、この真空搬送アーム１４は、ウエハＷを下方側から支持すると共にこれら４つの処理容器１１及びロードロック室１２、１２に対して夫々アクセスできるように進退自在に構成された２枚のピック１４ａを備えている。尚、図１中Ｇはゲートバルブである。
【００１６】
ロードロック室１２、１２の手前側には、内部の雰囲気が大気雰囲気に設定された大気搬送室１５が接続されている。また、大気搬送室１５の手前側には、例えば２５枚のウエハＷが収納されたＦＯＵＰ１６を載置するためのロードポート１７が複数箇所例えば２箇所に設けられている。大気搬送室１５の側方側には、ウエハＷのアライメント（位置合わせ）を行うためのアライメント室１８が接続されており、大気搬送室１５内には、これらロードロック室１２、ロードポート１７及びアライメント室１８との間においてウエハＷの受け渡しを行うために、ロードポート１７、１７の並びに沿って水平に移動自在な大気搬送アーム１９が設けられている。図１中１９ａは大気搬送アーム１９に設けられたピックである。
【００１７】
各々のロードロック室１２は、図２に示すように、気密に構成された筐体である収納容器２１と、この収納容器２１内に設けられ、ウエハＷを下方側から支持する基板支持装置である載置台２２と、を備えている。収納容器２１の床面には、この収納容器２１内に窒素（Ｎ2）ガスなどの不活性ガスを供給するためのガス供給口２３と、当該収納容器２１内の雰囲気を真空排気するための排気口２４と、が開口している。図２中２３ａ及び２３ｂは、夫々バルブなどを備えた流量調整部及びガス供給源である。また、図２中２４ａ及び２４ｂは、夫々バタフライバルブなどの流量調整部及び真空排気ポンプである。
【００１８】
載置台２２は、例えば直径寸法が３００ｍｍのウエハＷを水平に載置するために概略円板状に形成された例えばアルミニウムなどの非磁性体からなる支持体本体３１と、この支持体本体３１を下方側から支持する支持軸３２と、を備えている。支持体本体３１には、当該支持体本体３１を上下に貫通する貫通孔３３が複数箇所例えば３箇所に形成されており、この貫通孔３３を介して支持体本体３１上に載置されるウエハＷを下方側から突き上げるように、支持体本体３１の下方側には３本のピン３４ａが昇降機構３４によって昇降自在に設けられている。図２中３４ｂはピン３４ａと昇降機構３４とを接続する昇降軸であり、３４ｃはベローズである。支持体本体３１の内部には、既述の処理容器１１にて熱処理されたウエハＷを例えば１００℃程度まで冷却するために、外部の図示しない冷媒貯留槽から冷却水などの冷媒が通流する熱処理機構をなす冷媒路３６が水平方向に例えば蛇腹状に引き回されている。従って、このロードロック室１２は、ウエハＷに対して熱処理（冷却処理）を行うための熱処理装置をなしている。図２中３５は、ピン３４ａと真空搬送アーム１４あるいは大気搬送アーム１９との間でウエハＷの受け渡しを行うための搬送口である。
【００１９】
続いて、支持体本体３１について詳述する。この支持体本体３１の上面には、図３及び図４にも示すように、概略円筒状の凹部４１が複数箇所この例では９箇所に形成されている。具体的には、この凹部４１は、支持体本体３１に載置されるウエハＷの外縁よりも内周側に例えば１０ｍｍ程度離間した位置において周方向に等間隔となるように６箇所に配置されると共に、当該支持体本体３１上のウエハＷの中心位置よりも外周側に例えば１００ｍｍ程度離れた位置において既述の貫通孔３３、３３間に各々位置するように周方向に等間隔に３箇所設けられている。これら凹部４１は、開口径（直径寸法）Ｄが例えば３ｍｍ〜１０ｍｍ、深さ寸法Ｈが例えば３．７ｍｍ〜９．７ｍｍとなっている。尚、冷媒路３６については、図４では図示を省略している。
【００２０】
各々の凹部４１内には、支持体本体３１上においてウエハＷを水平に支持するために、外表面が球状に形成された転動体４２が収納されている。この転動体４２の各々は、図４に示すように、例えば鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）あるいはこれら金属の合金や磁性流体を含む磁性体この例ではサマリウムコバルトからなる芯材４２ａと、この芯材４２ａを覆うように設けられた非磁性体この例ではダイヤモンドライクカーボン（diamond-like carbon）からなる被覆材４２ｂと、を備えており、凹部４１内において転動できるように構成されている。この例では、芯材４２ａは転動体４２の中心部に配置されている。転動体４２の外径寸法Ｒは例えば３〜７ｍｍ、芯材４２ａの外径寸法ｒは例えば２．９９９〜６．９９９ｍｍとなっている。従って、各々の転動体４２の上方側が凹部４１から上方に突出しており、支持体本体３１（転動体４２）に載置されるウエハＷの下面と当該支持体本体３１の上面との間の離間寸法ｔは、例えば０．３ｍｍ〜２ｍｍとなっている。尚、図４は図３におけるＡ−Ａ線にて支持体本体３１を切断した縦断面図であり、当該支持体本体３１の中央側の領域については描画を省略している。
【００２１】
各々の凹部４１の下方側には、例えば磁性体からなる棒状体４３ａの外表面に導線４３ｂをコイル状に巻回してなる電磁石が位置規制機構４３として支持体本体３１の内部に埋設されて（支持体本体３１の表面よりも下方側に設けられて）おり、位置規制機構４３の各々は、支持体本体３１を上方側から見た時に各々の凹部４１の中心部に位置するように配置されている。これら位置規制機構４３には、当該位置規制機構４３の上方側における凹部４１内の領域に磁界を発生させ、この磁界により転動体４２（芯材４２ａ）を引きつけるために、例えば直流電流の供給される電源部４４が互いに並列に接続されている。即ち、各々の位置規制機構４３において、電源部４４の２つの端子のうち一方側から伸びる導線４３ｂが下方側から上方側に向かって棒状体４３ａに巻回されると共に、当該上方側において導線４３ｂが下方側に向かって折り返されるように棒状体４３ａに巻回されて、電源部４４の２つの端子のうち他方側に接続されている。これら位置規制機構４３は、各々の転動体４２に対して加えられる磁界の大きさ（転動体４２を引きつける力）が揃うように、既述の棒状体４３ａの各寸法や導線４３ｂの巻回回数などが互いに同じに構成されている。各々の位置規制機構４３の幅寸法（位置規制機構４３により凹部４１内に形成される磁界の幅寸法）ｋは、例えば３ｍｍとなっている。図４中４５はスイッチである。尚、位置規制機構４３について、図２及び図４では簡略化して示している。
【００２２】
従って、凹部４１内の転動体４２は、位置規制機構４３の磁界によって凹部４１内の中央部にその位置が各々規制されていることになる。ここで、電源部４４から各々の位置規制機構４３に供給される電流値は、後述するように、支持体本体３１（転動体４２）上に載置されるウエハＷが熱収縮などにより水平方向に移動する場合、当該ウエハＷの動きに倣って位置規制機構４３の引きつける力に抗して転動体４２が転動（水平方向に移動）し、支持体本体３１上にウエハＷが載置されていない時には位置規制機構４３の上方側に転動体４２が戻るように設定されている。
【００２３】
次に、既述の処理容器１１について、図５を参照して簡単に説明する。この処理容器１１内には、円板状の支持体本体５１と、この支持体本体５１を下方側から支持する支持軸５２と、を備えた載置台５３が設けられている。この支持体本体５１上には、当該支持体本体５１上に載置されるウエハＷの裏面とこの支持体本体５１の表面とを僅かに離間させるためのピン５４が複数箇所に設けられている。支持体本体５１の内部には、ウエハＷを数百℃程度この例では３００℃〜７００℃に加熱するためのヒーター５５が埋設されている。処理容器１１の天井面には、支持体本体５１上に載置されるウエハＷに対向するように、処理容器１１内に例えば窒素ガスなどを供給するためのガスシャワーヘッド５７が設けられている。図５中５６は電源であり、５８はガス吐出孔である。尚、図５において既述の図２のロードロック室１２と同じ部位については同じ符号を付して説明を省略しており、ガスシャワーヘッド５７の一部を切り欠いて描画している。
【００２４】
この基板処理装置には、図２に示すように、例えばコンピュータからなる制御部１００が設けられており、この制御部１００は、プログラム、メモリ、ＣＰＵからなるデータ処理部などを備えている。プログラムは、基板処理装置の一連の動作を制御するためのものであり、後述するように、ＦＯＵＰ１６から取り出したウエハＷを処理容器１１に搬送して熱処理を行い、続いて当該ウエハＷをロードロック室１２にて冷却した後、元のＦＯＵＰ１６に戻すように構成されている。
【００２５】
次に、基板処理装置の作用について、図６〜図９を参照して説明する。先ず、ロードポート１７に載置されたＦＯＵＰ１６から大気搬送アーム１９を介してウエハＷを取り出し、アライメント室１８においてウエハＷの向きを調整した後、大気雰囲気に設定されたロードロック室１２に搬入する。続いて、このロードロック室１２を気密に閉じて当該ロードロック室１２内の雰囲気を真空雰囲気に切り替えた後、真空搬送室１３側のゲートバルブＧを開放して、真空搬送アーム１４によりウエハＷを取り出す。そして、このウエハＷを処理容器１１内に搬入する。この処理容器１１内では、ウエハＷに対して数百℃程度の加熱処理が行われる。
【００２６】
加熱処理が行われたウエハＷは、真空搬送アーム１４によって例えば高温のまま取り出されて、既述のピン３４ａとの協働作用により、搬送口３５を介してロードロック室１２内の支持体本体３１上に載置される。ロードロック室１２では、位置規制機構４３の各々に対して電源部４４から直流電流が供給されており、従って各々の転動体４２は下方側の位置規制機構４３に引きつけられている。また、支持体本体３１の冷媒路３６には冷媒が通流している。
【００２７】
ここで、支持体本体３１上にウエハＷが載置される時に、例えばウエハＷが撓んでいたり、あるいは水平面に対して僅かに傾斜したりする場合には、図６に示すように、ウエハＷの裏面が複数の転動体４２のうち例えば外周側における一の転動体４２に接触し、続いて他の転動体４２に接触する場合がある。そのため、ウエハＷと前記他の転動体４２とが接触する前に、ウエハＷの裏面と前記一の転動体４２の上面とが擦れ合おうとする。即ち、前記一の転動体４２上においてウエハＷが当該転動体４２と擦れ合いながら、例えば外周側に移動しようとする。しかし、既述のように電源部４４から各々の位置規制機構４３に供給する電流値を設定しているので、この一の転動体４２は、当該転動体４２の下方側の位置規制機構４３の磁力に抗して、ウエハＷの移動に伴って凹部４１内を例えば外周側に向かって転動する。そのため、転動体４２とウエハＷとの擦れ合いが抑えられる。具体的には、ウエハＷと接触する時に転動体４２が転動することにより、当該転動体４２が固定されている（転動しない）場合と比べて、転動体４２とウエハＷとの間の摩擦力が例えば１／１００程度に抑えられることになる。
【００２８】
そして、図７に示すように、ウエハＷはピン３４ａから各々の転動体４２に受け渡されて、支持体本体３１上に水平に載置される。この時、ウエハＷの裏面側からピン３４ａが離れると、ウエハＷは各々転動自在な（固定されていない）複数の転動体４２により支持されるので、例えば水平方向に移動しようとする（揺らぐ）場合がある。具体的には、各々の転動体４２が凹部４１内において自在に転動してしまい、ウエハＷがいわば水平方向に振動（揺動）する場合がある。しかし、位置規制機構４３によって各々の転動体４２を引きつけていることから、これら転動体４２上においてウエハＷは静止することになる。そして、位置規制機構４３の磁力に抗して側方に移動した前記一の転動体４２は、ウエハＷの裏面側によっていわば下方側に押さえつけられた状態で静止する。尚、ウエハＷの裏面には例えば酸化膜が形成されているが、ここでは図示を省略している。
【００２９】
続いて、支持体本体３１内の冷媒によりウエハＷが冷却されていくと、図８に示すように、当該ウエハＷは例えば水平方向に例えば０．１ｍｍ〜０．４ｍｍ程度熱収縮しようとする。即ち、各々の転動体４２の上方側におけるウエハＷの裏面側の部位は、各々の転動体４２の上方側の位置から例えば中心側に向かって各々移動しようとする。そのため、このウエハＷの移動に倣うように、各々の転動体４２は、位置規制機構４３の磁力に抗して凹部４１内において転動し、位置規制機構４３の上方側の位置から中央部寄りに移動する。従って、各々の転動体４２は、ウエハＷの裏面側との擦れ合いが抑えられる。この場合においても、ウエハＷの水平方向への振動（揺動）が抑えられると共に、各々の転動体４２は、位置規制機構４３の磁力に抗して移動した位置に留まることになる。尚、図８では各々の転動体４２の移動距離を模式的に大きく示している。
【００３０】
そして、例えば１００℃程度となるまで支持体本体３１上においてウエハＷの冷却を行った後、ロードロック室１２内の雰囲気を真空雰囲気から大気雰囲気に切り替えると共に、大気搬送室１５側のゲートバルブＧを開放する。次いで、ピン３４ａと大気搬送アーム１９との協働作用によりロードロック室１２からウエハＷを取り出して、当該ウエハＷをＦＯＵＰ１６に収納する。この時、支持体本体３１上からウエハＷが持ち上げられると、即ち各々の転動体４２が自由に転動できるようになると、各々の転動体４２は、図９に示すように、位置規制機構４３により引きつけられて、当該位置規制機構４３の上方位置（ウエハＷを支持する前の元の位置）に戻る。また、凹部４１の底面が僅かに傾斜している場合であっても、各々の転動体４２は位置規制機構４３に引きつけられて元の位置に転動する。
【００３１】
こうして他のウエハＷについても同様にＦＯＵＰ１６から取り出されて加熱処理が行われた後、転動体４２との擦れ合いが抑えられた状態で冷却されてＦＯＵＰ１６に戻される。当該他のウエハＷが支持体本体３１上に載置される時には、既述のように各々の転動体４２が元の位置に戻っている。そのため、複数枚のウエハＷに対して順次処理を行う場合であっても、各々の転動体４２は水平方向のいずれの方向に対しても転動自在な位置においてウエハＷを支持することになる。尚、以上において、説明を簡略化するためにあるウエハＷの処理の流れに沿って説明したが、この基板処理装置では実際には４つの処理容器１１を用いて複数枚のウエハＷに対して並行して処理が行われている。
【００３２】
上述の実施の形態によれば、支持体本体３１の上面に形成された複数の凹部４１内に、転動自在に構成された転動体４２を収納し、これら転動体４２の上面によりウエハＷを裏面側から水平に支持しているので、ウエハＷが熱収縮により水平方向に移動しようとしても、あるいはウエハＷの歪みや傾斜により始めに一の転動体４２に接触して当該一の転動体４２上において水平方向に位置ずれしながら他の転動体４２に接触しようとしても、転動体４２が転動することによって当該転動体４２とウエハＷとの擦れ合い（摩擦）を抑えることができる。そのため、ウエハＷの裏面における傷やパーティクルの発生を抑えることができる。従って、その後の工程においてウエハＷに薄膜の成膜処理を行う場合、当該ウエハＷの裏面の傷に起因する膜厚のばらつきを抑えることができるので、露光工程でのデフォーカス（焦点のずれ）の発生を抑えることができる。
【００３３】
また、ウエハＷを支持している時に、位置規制機構４３の上方位置から外れた位置に各々の転動体４２が転動したとしても、支持体本体３１上にウエハＷが載置されていない時に位置規制機構４３により引きつけられて元の位置に各々の転動体４２が戻るので、複数枚のウエハＷを順次支持する場合であっても、あるいは凹部４１の底面が僅かに傾斜している場合であっても、各々の転動体４２が転動自在な位置において支持できる。更に、ウエハＷを支持している時においても転動体４２を位置規制機構４３側に引きつけることにより、転動体４２上においてウエハＷが水平方向に揺動（振動）することを抑えることができる。
【００３４】
更に、凹部４１の底面を水平に形成していることから、ウエハＷを支持している時に各々の転動体４２が転動しても、ウエハＷを水平に保つことができる。そのため、既述のようにウエハＷを冷却するにあたって、面内において均一に冷却できる。
また、位置規制機構４３により転動体４２を引きつけているので、例えば凹部４１内から転動体４２が飛び出すことを防止するための防止機構を別途設ける必要がない。
【００３５】
［第１の実施の形態の変形例］
既述の第１の実施の形態において、支持体本体３１上からウエハＷが持ち上げられた後、転動体４２を元の位置に速やかに戻す必要がある場合には、各々の位置規制機構４３に供給する電流値を可変できる電源部４４を用いて、転動体４２とウエハＷとが離れた後、ウエハＷを支持している時よりも位置規制機構４３に供給する電流値を大きくしても良い。
また、第１の実施の形態では位置規制機構４３として電磁石を用いたが、図１０に示すように、電磁石に代えて磁石を用いても良い。あるいは電磁石に磁石を組み合わせても良い。
【００３６】
第１の実施の形態では、ウエハＷを支持している時においても各々の転動体４２を位置規制機構４３により引きつけるようにしたが、図１１に示すように、ウエハＷを支持体本体３１上に載置する時にスイッチ４５をオフにして、ウエハＷが熱収縮する時は各々の転動体４２が自在に転動するように（転動体４２の位置の規制を解除）しても良い。この場合においても、支持体本体３１上からウエハＷを持ち上げた時には、各々の転動体４２を元の位置に戻すために、図１２に示すようにスイッチ４５がオンに設定（転動体４２の位置が規制）される。このようにスイッチ４５をオフにするにあたり、例えばロードロック室１２のメンテナンス時において、凹部４１内をクリーニングするためにオフにしても良い。
【００３７】
更に、位置規制機構４３として電磁石に代えて磁石を用いる場合には、転動体４２の位置の規制と解除とを行う時には、図１３に示すように、例えば収納容器２１の床面に駆動部である昇降機構６０を設けると共に、この昇降機構６０と位置規制機構４３とを昇降軸６１により接続しても良い。そして、転動体４２の位置を規制する時には、当該転動体４２に磁力が及ぶ領域に位置規制機構４３を上昇させ、転動体４２の位置の規制を解除する時には、転動体４２に磁力が及ばない程度まで位置規制機構４３を下降させる。
【００３８】
また、以上の例では、処理容器１１において加熱処理を行ったウエハＷをロードロック室１２において冷却する場合について説明したが、ロードロック室１２の支持体本体３１に図示しないヒーターを設けて、処理容器１１にウエハＷを搬入する前に予備加熱するようにしても良い。この場合において、支持体本体３１上においてウエハＷが熱膨張する時には、転動体４２の転動によってウエハＷと転動体４２との擦れ合いが抑えられる。
【００３９】
更に、既述の処理容器１１においても、上面にピン５４の配置された支持体本体５１に代えて、転動体４２を備えた支持体本体３１を設けても良い。この場合にも、同様に加熱により膨張するウエハＷと転動体４２との擦れ合いが抑えられる。また、処理容器１１において行われる処理としては、加熱処理に代えて、あるいは加熱処理と共に、ウエハＷに対して成膜ガスを供給して薄膜の成膜を行う成膜処理や、プラズマ用ガスをプラズマ化してウエハＷに対してエッチングを行うプラズマ処理などであっても良い。プラズマ処理を行う場合には、支持体本体３１上のウエハＷを冷却するようにしても良い。
【００４０】
既述の被覆材４２ｂとしては、石英以外にも樹脂などの非磁性体を用いても良いし、芯材４２ａとしては、磁性体に代えて、あるいは磁性体と共に磁石を用いても良い。芯材４２ａとして磁石を用いる場合には、当該芯材４２ａの表面の一端側及び他端側が夫々Ｓ極及びＮ極となり、凹部４１側における位置規制機構４３の一端側の極に引きつけられるように転動体４２が転動することにより、当該転動体４２の位置が規制される。
【００４１】
［第２の実施の形態］
続いて、本発明の第２の実施の形態について、図１４〜図１６を参照して説明する。この第２の実施の形態では、図１４に示すように、各々の転動体４２の内部の芯材４２ａが偏心している。即ち、転動体４２の中心位置と芯材４２ａの中心位置とが互いにずれており、各々の転動体４２は、各々の位置規制機構４３の上方側において、芯材４２ａが下方側に偏心した状態で配置されている。
【００４２】
従って、図１５に示すように転動体４２が位置規制機構４３の磁力に抗して移動（転動）すると、芯材４２ａは転動体４２内において下方側から例えば側方に位置ずれするので、重力により元の位置（芯材４２ａが凹部４１の下面に近接して偏心する位置）に戻ろうとする。そのため、ウエハＷが支持体本体３１上から持ち上げられると、図１６に示すように、転動体４２は、位置規制機構４３の磁力に引きつけられると共に、芯材４２ａが元の位置に戻ろうとする力により、位置規制機構４３の上方位置に速やかに転動する。
【００４３】
そのため、各々の転動体４２は、ウエハＷを支持する時に当該ウエハＷの裏面に接触する部位がほぼ一定となる。従って、既述の処理容器１１において薄膜の成膜処理を行う場合、当該処理容器１１にこの第２の実施の形態の転動体４２を備えた支持体本体３１を適用することが好ましい。即ち、成膜処理を行う場合、凹部４１内に成膜ガスが入り込み、転動体４２とウエハＷの裏面や凹部４１の床面との接触面以外における転動体４２の周囲に成膜ガスが付着することがある。しかし、この第２の実施の形態では、ウエハＷを支持する時に当該ウエハＷの裏面に接触する転動体４２の部位をほぼ一定に保つことができるので、当該転動体４２の周囲に付着した成膜ガスがウエハＷの裏面に転写することを抑えることができる。
【００４４】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について、図１７〜図１９を参照して説明する。この第３の実施の形態では、図１７に示すように、転動体４２の芯材４２ａとして、当該転動体４２の転動によりウエハＷの裏面側にＳ極とＮ極とが交互に対向するように、一端側及び他端側が夫々Ｓ極及びＮ極となるように構成された磁石を用いている。また、被覆材４２ｂとして、これら２つの極の一方側例えばＳ極側には例えばダイヤモンドライクカーボン（diamond-like carbon）からなる第１の被覆材７１を設けると共に、他方側例えばＮ極側には例えば樹脂（ＰＢＩ）からなる第２の被覆材７２を設けている。そして、これら被覆材７１、７２間の領域には、例えばダイヤモンドライクカーボン（diamond-like carbon）からなる第３の被覆材７３を設けている。
【００４５】
また、各々の位置規制機構４３と電源部４４との間には、これら位置規制機構４３に対して供給する電流の向きを変えることができるように、切り替え部７５が設けられている。具体的には、各々の位置規制機構４３から伸びる２本の導線４３ｂの一方側及び他方側に夫々「７６」及び「７７」の符号を付すと、導線７６と電源部４４の＋極との間にスイッチ４５ａが介設され、導線７７と電源部４４の−極との間にスイッチ４５ｂが介設されている。また、電源部４４とスイッチ４５ａとの間の導線７６には、スイッチ４５ｃの介設された導線７８の一端側が接続されており、この導線７８の他端側は導線７７に接続されている。そして、電源部４４とスイッチ４５ｂとの間の導線７７には、スイッチ４５ｄの介設された導線７９の一端側が接続されており、この導線７９の他端側は導線７６に接続されている。これらスイッチ４５ａ〜４５ｄにより既述の切り替え部７５が構成され、各々の位置規制機構４３に供給する電流の向きを切り替えることにより、位置規制機構４３の上方において芯材４２ａの向きを上下反転させ、ウエハＷに接触する転動体４２の表面が第１の被覆材７１と第２の被覆材７２との間で変えられるように構成されている。
【００４６】
この第３の実施の形態では、例えば処理容器１１において加熱処理された高温のウエハＷについては、当該ウエハＷの熱により転動体４２が劣化しないように、図１８に示すように、スイッチ４５ｃ、４５ｄをオフにすると共にスイッチ４５ａ、４５ｂを各々オンにして、各々の位置規制機構４３における上端側が例えばＳ極となるようにする。各々の転動体４２は、これら位置規制機構４３によりＮ極側が下方を向くので、支持体本体３１上にウエハＷが載置されると、石英からなる第１の被覆材７１がウエハＷに接触する。一方、ＦＯＵＰ１６から処理容器１１に向かって搬送される低温の未処理のウエハＷを支持する時には、転動体４２との接触によりウエハＷに衝撃が加わることを抑えるために、図１９に示すように、スイッチ４５ａ、４５ｂをオフにすると共にスイッチ４５ｃ、４５ｄを各々オンにして、樹脂からなる第２の被覆材７２をウエハＷ側に向ける。
【００４７】
この第３の実施の形態では、芯材４２ａを磁石で構成すると共に切り替え部７５を設けることにより、ウエハＷの種別例えばウエハＷの温度に応じてウエハＷに接触する転動体４２の面を切り替えることができる。また、ＦＯＵＰ１６から処理容器１１に向かうウエハＷと、処理容器１１からＦＯＵＰ１６に向かうウエハＷと、を互いに異なる表面において支持できるので、例えば処理容器１１から取り出されたあるウエハＷの裏面にパーティクルが付着していた場合、このパーティクルが転動体４２及び別のウエハＷを介して処理容器１１に向かうことを抑えることができる。また、ウエハＷを互いに異なる面において支持できることから、転動体４２のロングライフ化を図ることができる。
【００４８】
また、転動体４２を反転させるにあたって、位置規制機構４３として電磁石に代えて磁石を用いる場合には、図２０に示すように、位置規制機構４３は、凹部４１の下方における支持体本体３１の内部において、当該凹部４１側に対してＳ極及びＮ極のいずれか一方が向くように反転自在に収納される。そして、例えば支持体本体３１の側方領域に、図示しない固定部により収納容器２１の内壁に固定されるモーターなどの切り替え部７５が設けられる。図２０中７５ａは回転軸である。
【００４９】
更に、第３の実施の形態において転動体４２を位置規制機構４３の上方において反転させるにあたり、当該転動体４２と凹部４１の底面とが擦れ合う場合には、この転動体４２について、図２１及び図２２に示すように構成しても良い。即ち、転動体４２を水平方向に貫通する回転軸８１を設けると共に、転動体４２が例えば図示しない軸受けなどを介して回転軸８１の軸周りに回転自在となるように構成する。そして、回転軸８１の一端側及び他端側を各々凹部４１の側壁に固定する。この場合には、各々の転動体４２は、支持体本体３１上に載置されるウエハＷの移動方向（熱膨張収縮方向）即ち半径方向に回転できるように配置される。このように構成することによって、転動体４２は、凹部４１の下面に対して擦れ合うことを防止して、位置規制機構４３の上方位置において反転自在となる。
【００５０】
［その他の構成例］
凹部４１の底面としては、例えば図２３に示すように、支持体本体３１の表面から位置規制機構４３の上方位置に向かってなだらかに低くなるようにしても良い。この場合には、位置規制機構４３によって転動体４２が引きつけられる時には、転動体４２は位置規制機構４３の磁力と共に重力によって移動する。
【００５１】
また、転動体４２の外面形状としては、既述の各例において示した球体以外にも、楕円形状または図２４及び図２５に示すように円筒形状であっても良い。この場合には、図２５に示すように、転動体４２の転動方向（転動体４２の周方向）と、支持体本体３１上に載置されるウエハＷの熱膨張収縮方向（ウエハＷの半径方向）と、が各々の転動体４２においてほぼ同じ向きとなるように、各々の転動体４２は、ウエハＷの外縁における接線と当該転動体４２の軸方向とが平行になるように配置される。尚、図２４は、図２５におけるＢ−Ｂ線で支持体本体３１を切断した縦断面を示している。
【００５２】
更にまた、既述の各例では、凹部４１の下方側に位置規制機構４３を配置したが、図２６及び図２７に示すように、凹部４１の側方側に位置規制機構４３を設けても良い。この場合において、これら位置規制機構４３は、当該位置規制機構４３の上方側におけるウエハＷが一方側から他方側に移動する時、凹部４１における前記一方側の側方に配置される。具体的には、既述のように支持体本体３１上においてウエハＷが冷却により収縮する場合には、各々の位置規制機構４３の上方側ではウエハＷが外縁側から中心側に各々移動するので、各々の位置規制機構４３は凹部４１の外縁側に配置される。
【００５３】
［本発明の適用例］
既述のロードロック室１２においてウエハＷを裏面側から支持する支持体本体３１の形状としては、円板状以外にも、例えば水平方向に互いに離間する板状体を２つ配置して、ウエハＷの直径方向における一方側及び他方側をこれら板状体により裏面側から支持するようにしても良い。
また、凹部４１、転動体４２及び位置規制機構４３からなる基板支持装置を真空搬送アーム１４や大気搬送アーム１９に適用しても良い。具体的には、既述のように先端部がＹ字状に形成されたピック１４ａ（１９ａ）において、当該先端部の各々とピック１４ａ（１９ａ）の根本部分とに凹部４１及び転動体４２を配置して、ピック１４ａ（１９ａ）の内部領域に位置規制機構４３を設けても良い。
【００５４】
更に、ウエハＷを支持する構造としては、当該ウエハＷを裏面側から支持する例について説明したが、裏面側及び側面側からウエハＷを支持する場合に本発明を適用しても良い。即ち、支持体本体３１上において鉛直方向に伸びる起立面部をウエハＷの外縁側に周方向に複数箇所に設けておき、支持体本体３１上にウエハＷが載置されると、これら起立面部がウエハＷを側方側から挟み込むように移動自在に配置しても良い。これら起立面部により、ウエハＷは支持体本体３１上において位置がおおまかに規制されると共に、転動体４２の転動により当該転動体４２との擦れ合いが抑えられる。この場合において、前記起立面部の各々の下端をウエハＷの中心部側に向かって直角に屈曲させ、この屈曲部分の上面に既述の凹部４１及び転動体４２を配置して、起立面部がウエハＷの中心部側に向かって移動する時には転動体４２がウエハＷを支持しながら転動するようにしても良い。
【００５５】
更にまた、以上の例では支持体本体３１において一枚のウエハＷを支持する場合について説明したが、支持体本体３１を上下方向に複数段に亘って棚状に配置しても良い。具体的には、ロードロック室１２において支持体本体３１を棚状に設けると共にこれら支持体本体３１を一体的に昇降自在に構成して、複数枚収納されたウエハＷを順次真空搬送室１３あるいは大気搬送室１５に搬送する場合に本発明を適用しても良い。
【００５６】
また、真空搬送アーム１４や大気搬送アーム１９と支持体本体３１（５１）との間においてウエハＷの受け渡しを行うために配置した既述のピン３４ａの上端側に各々凹部４１を形成し、これら凹部４１の各々に転動体４２を収納すると共に、各々のピン３４ａの内部に位置規制機構４３を設けても良い。
更に、支持体本体３１をなす図示しない回転テーブル上に複数枚のウエハＷを周方向に並べて、当該回転テーブルを鉛直方向軸周りに回転させることにより各々のウエハＷに対して複数の処理ガスと例えば窒素ガスなどの分離ガスとが交互に供給されるセミバッチ（ミニバッチ）式の成膜装置に本発明を適用しても良い。この場合には、回転テーブルの遠心力によって各々の転動体４２が外側に飛び出さないように、当該転動体４２の位置が規制される。
以上の各例においては、基板として概略円状のウエハＷについて説明したが、例えば角型のガラス基板やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）基板あるいはセラミックス基板に本発明を適用しても良い。
【符号の説明】
【００５７】
Ｗ ウエハ
１１ 処理容器
１２ ロードロック室
２２ 載置台
３１ 支持体本体
３６ 冷媒路
４１ 凹部
４２ 転動体
４２ａ 芯材
４２ｂ 被覆材
４３ 位置規制機構
４４ 電源部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を裏面側から支持する基板支持装置及びこの基板支持装置を備えた熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置を製造する工程において、半導体ウエハなどの基板（以下「ウエハ」と言う）に対して、例えば真空雰囲気の処理容器内において数百℃程度の加熱処理が行われる場合がある。この加熱処理が行われた基板は、処理容器から真空搬送室に取り出された後、当該真空搬送室に気密に接続されたロードロック室に搬送されて例えば１００℃程度まで冷却される。ロードロック室においてウエハの載置される載置台の内部には、ウエハを冷却するために、例えば冷却水の通流する冷媒路が引き回されている。
【０００３】
このロードロック室では、ヒートショックによってウエハが割れないように、またウエハの裏面へのパーティクルの付着を抑えるために、載置台にウエハを直接載置（ベタ置き）せずに、載置台上に高さ寸法が例えば１ｍｍ程度のピンを複数箇所に配置して、当該ピンにより形成される隙間を介して載置台とウエハとを対向させている。そのため、載置台に載置されたウエハが冷却によって熱収縮すると、当該ウエハの裏面側とピンの上面とが擦れ合い、ウエハの裏面側に傷が形成されたり、パーティクルの発生したりするおそれがある。ウエハの裏面に傷が形成されると、その後の工程においてウエハに成膜される薄膜の膜厚にばらつきが生じて、露光工程において焦点が合わずに（デフォーカスとなり）パターンずれの起こってしまう場合がある。
また、既述の処理容器内においてウエハに対して加熱処理を行う時にも、この処理容器内の載置台上においてウエハが熱膨張する場合には、ウエハの裏面と当該載置台の表面に設けられたピンの上面とが擦れ合ってしまうおそれがある。
【０００４】
更に、載置台にウエハが載置される時に、当該ウエハが撓んでいたり、あるいは載置台の表面に対してウエハが僅かに傾斜したりする場合には、複数のピンのうち例えば１つのピンにウエハが接触し、その後他のピンにウエハが接触することになる。そのため、前記１つのピンにウエハが接触した後、他のピンにウエハが接触する前に、ウエハの裏面側が当該１つのピンに対して擦れてしまう場合もある。この場合にも、同様にパターンずれやパーティクルの発生のおそれがある。
特許文献１には、ウエハチャックが記載されているが、既述の課題については記載されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−１９３１３９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板を裏面側から支持装置により水平に支持するにあたり、当該基板と支持装置との接触によって基板の裏面に傷やパーティクルの発生することを抑えることのできる基板支持装置及び熱処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の基板支持装置は、
基板を裏面側から水平に支持する支持装置において、
非磁性体からなる支持体本体と、
この支持体本体の上面に形成された複数の凹部と、
基板を裏面側から水平に支持するために、前記凹部内において夫々転動自在に収納されると共に上面側が前記凹部から上方に突出するように構成され、磁性体及び磁石の少なくとも一方を含む転動体と、
前記凹部毎に設けられ、前記凹部内の転動体を磁力により引きつけて当該転動体の位置を規制するための磁石及び電磁石の少なくとも一方を有する位置規制機構と、を備え、
前記転動体の各々は、基板を支持していない時には前記位置規制機構に引きつけられる位置に転動するように構成されていることを特徴とする。
この基板支持装置は、以下のように構成しても良い。
【０００８】
前記転動体の各々は、当該転動体が支持する基板の動きに倣って前記位置規制機構の磁力に抗して転動する構成。前記転動体上に基板を載置する前は前記転動体の位置を規制し、また前記転動体上に基板を載置する時は前記転動体の位置の規制を解除するように制御信号を出力する制御部を備えた構成。
前記位置規制機構は電磁石により構成され、
前記制御部は、前記位置規制機構に対する電流をオンにすることにより前記転動体の位置の規制を行い、前記位置規制機構に対する電流をオフにすることにより前記転動体の位置の規制の解除を行う構成。前記凹部内の転動体の位置を規制する領域と前記凹部内の転動体の位置の規制を解除する領域との間で前記位置規制機構を移動させる駆動部を備え、
前記制御部は、この駆動部を介して前記位置規制機構を移動させることによって前記転動体の位置の規制と解除とを行う構成。
【０００９】
前記転動体の各々は、磁性体及び磁石の少なくとも一方からなる芯材と、この芯材を覆うように配置され、非磁性体からなる被覆材と、を備えている構成。
前記位置規制機構は、前記凹部の下方側に各々設けられ、
前記芯材は、当該芯材の中心位置が前記転動体の中心位置から外れて偏心するように配置され、
前記転動体は、前記位置規制機構の上方において前記芯材が当該転動体の下面側に偏心するように各々配置されている構成。
【００１０】
前記位置規制機構は電磁石により構成され、
前記転動体の各々は、Ｓ極側の表面とＮ極側の表面とが転動により基板の裏面側に交互に対向するように構成された磁石からなる芯材を備え、
前記電磁石に供給する電流の向きを切り替えるための切り替え部と、
基板を支持する前記転動体の各々の表面がＳ極側の表面とＮ極側の表面とのいずれか一方となるように前記切り替え部に制御信号を出力する制御部と、を備えた構成。
前記位置規制機構は、一端側及び他端側が夫々Ｓ極及びＮ極となるように構成された磁石であり、
前記転動体の各々は、Ｓ極側の表面とＮ極側の表面とが転動により基板の裏面側に交互に対向するように構成された磁石からなる芯材を備え、
前記凹部の各々に前記位置規制機構の一端側及び他端側のいずれか一方が対向するように当該位置規制機構の向きを切り替える切り替え部と、
基板を支持する前記転動体の各々の表面がＳ極側の表面とＮ極側の表面とのいずれか一方となるように前記切り替え部に制御信号を出力する制御部と、を備えた構成。
【００１１】
前記転動体は、前記芯材における一方側の表面を覆う第１の被覆材と前記芯材における他方側の表面を覆う第２の被覆材とを備え、
前記制御部は、前記支持体本体に載置される基板の種別に応じて、前記第１の被覆材と前記第２の被覆材のいずれか一方が当該基板の裏面側に当接するように制御信号を出力する構成。
前記凹部の各々の底面は、水平に形成されている構成。
【００１２】
本発明の熱処理装置は、
前記いずれか一つに記載の基板支持装置と、
前記支持体本体を収納する容器と、
前記支持体本体上の基板に対して加熱及び冷却の少なくとも一方を行う熱処理機構と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、支持体本体の上面に形成された複数の凹部内に、転動自在に構成された磁性体及び磁石の少なくとも一方を含む転動体を各々収納し、これら転動体の上面により基板を裏面側から水平に支持している。そのため、熱膨張収縮により基板が転動体上において水平方向に移動しようとしても、あるいは基板の歪みや傾斜により基板が複数の転動体のうち一の転動体に始めに接触して当該一の転動体上において水平方向に位置ずれしながら他の転動体に接触しようとしても、転動体が転動することによって当該転動体と基板との摩擦を抑えることができる。従って、基板の裏面における傷の生成やパーティクルの発生を抑えることができる。また、基板を支持していない時は磁石及び電磁石の少なくとも一方を有する位置規制機構により各々の転動体の位置を規制しているので、複数枚の基板を順次支持する場合であっても、一の基板を支持した後転動体が元の位置から位置ずれしていても当該元の位置に戻すことができるので、複数の基板について各々の転動体が転動自在な位置において支持できる。更に、基板を支持している時においても転動体を位置規制機構側に引きつけることにより、転動体上において基板が水平方向に揺動（振動）することを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の基板支持装置が適用された基板処理装置の一例を示す平面図である。
【図２】前記基板処理装置に設けられるロードロック室の一例を示す縦断面図である。
【図３】前記ロードロック室における載置台の一例を示す平面図である。
【図４】前記載置台の一部を拡大して示す縦断面図である。
【図５】前記基板処理装置に設けられる処理容器の一例を示す縦断面図である。
【図６】前記基板処理装置における作用を示す載置台の縦断面図である。
【図７】前記基板処理装置における作用を示す載置台の縦断面図である。
【図８】前記基板処理装置における作用を示す載置台の縦断面図である。
【図９】前記基板処理装置における作用を示す載置台の縦断面図である。
【図１０】本発明の基板支持装置の他の例における載置台の一部を拡大して示す縦断面図である。
【図１１】本発明の基板支持装置の更に他の例における作用を示す載置台の縦断面図である。
【図１２】前記他の例における作用を示す載置台の縦断面図である。
【図１３】本発明の基板支持装置の別の例における載置台の一部を拡大して示す縦断面図である。
【図１４】本発明の基板支持装置の更に別の例における載置台の一部を拡大して示す縦断面図である。
【図１５】前記別の例における基板支持装置の作用を示す載置台の縦断面である。
【図１６】前記別の例における基板支持装置の作用を示す載置台の縦断面である。
【図１７】本発明の基板支持装置の更にまた他の例における載置台の縦断面である。
【図１８】前記他の例における作用を示す載置台の縦断面図である。
【図１９】前記他の例における作用を示す載置台の縦断面図である。
【図２０】前記基板支持装置の他の構成例を示す載置台の縦断面図である。
【図２１】前記基板支持装置における転動体の構成例を示す載置台の縦断面図である。
【図２２】前記転動体を示す載置台の平面図である。
【図２３】前記基板支持装置における凹部の形状の例を示す載置台の縦断面図である。
【図２４】前記転動体の形状の他の例を示す載置台の縦断面図である。
【図２５】前記転動体の他の例を示す載置台の平面図である。
【図２６】前記基板支持装置における位置規制機構の他の例における載置台の縦断面図である。
【図２７】前記位置規制機構の他の例を示す載置台の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［第１の実施の形態］
本発明の基板支持装置を備えた基板処理装置の一例について、第１の実施の形態として以下に説明する。この基板処理装置は、図１に示すように、基板例えば半導体ウエハ（以下「ウエハ」と言う）Ｗに対して真空雰囲気において例えば数百℃程度に加熱する加熱処理を行う処理容器１１と、内部の雰囲気を真空雰囲気と大気雰囲気との間で切り替えると共に処理容器１１で加熱処理されたウエハＷを冷却するためのロードロック室１２と、これら処理容器１１とロードロック室１２との間に気密に接続された真空搬送室１３と、を備えている。この例では、図１において真空搬送室１３の手前側に２つのロードロック室１２、１２が配置されており、真空搬送室１３の左右及び奥側に４つの処理容器１１が設けられている。真空搬送室１３の内部には、鉛直軸周りに回転自在に構成された真空搬送アーム１４が設けられており、この真空搬送アーム１４は、ウエハＷを下方側から支持すると共にこれら４つの処理容器１１及びロードロック室１２、１２に対して夫々アクセスできるように進退自在に構成された２枚のピック１４ａを備えている。尚、図１中Ｇはゲートバルブである。
【００１６】
ロードロック室１２、１２の手前側には、内部の雰囲気が大気雰囲気に設定された大気搬送室１５が接続されている。また、大気搬送室１５の手前側には、例えば２５枚のウエハＷが収納されたＦＯＵＰ１６を載置するためのロードポート１７が複数箇所例えば２箇所に設けられている。大気搬送室１５の側方側には、ウエハＷのアライメント（位置合わせ）を行うためのアライメント室１８が接続されており、大気搬送室１５内には、これらロードロック室１２、ロードポート１７及びアライメント室１８との間においてウエハＷの受け渡しを行うために、ロードポート１７、１７の並びに沿って水平に移動自在な大気搬送アーム１９が設けられている。図１中１９ａは大気搬送アーム１９に設けられたピックである。
【００１７】
各々のロードロック室１２は、図２に示すように、気密に構成された筐体である収納容器２１と、この収納容器２１内に設けられ、ウエハＷを下方側から支持する基板支持装置である載置台２２と、を備えている。収納容器２１の床面には、この収納容器２１内に窒素（Ｎ2）ガスなどの不活性ガスを供給するためのガス供給口２３と、当該収納容器２１内の雰囲気を真空排気するための排気口２４と、が開口している。図２中２３ａ及び２３ｂは、夫々バルブなどを備えた流量調整部及びガス供給源である。また、図２中２４ａ及び２４ｂは、夫々バタフライバルブなどの流量調整部及び真空排気ポンプである。
【００１８】
載置台２２は、例えば直径寸法が３００ｍｍのウエハＷを水平に載置するために概略円板状に形成された例えばアルミニウムなどの非磁性体からなる支持体本体３１と、この支持体本体３１を下方側から支持する支持軸３２と、を備えている。支持体本体３１には、当該支持体本体３１を上下に貫通する貫通孔３３が複数箇所例えば３箇所に形成されており、この貫通孔３３を介して支持体本体３１上に載置されるウエハＷを下方側から突き上げるように、支持体本体３１の下方側には３本のピン３４ａが昇降機構３４によって昇降自在に設けられている。図２中３４ｂはピン３４ａと昇降機構３４とを接続する昇降軸であり、３４ｃはベローズである。支持体本体３１の内部には、既述の処理容器１１にて熱処理されたウエハＷを例えば１００℃程度まで冷却するために、外部の図示しない冷媒貯留槽から冷却水などの冷媒が通流する熱処理機構をなす冷媒路３６が水平方向に例えば蛇腹状に引き回されている。従って、このロードロック室１２は、ウエハＷに対して熱処理（冷却処理）を行うための熱処理装置をなしている。図２中３５は、ピン３４ａと真空搬送アーム１４あるいは大気搬送アーム１９との間でウエハＷの受け渡しを行うための搬送口である。
【００１９】
続いて、支持体本体３１について詳述する。この支持体本体３１の上面には、図３及び図４にも示すように、概略円筒状の凹部４１が複数箇所この例では９箇所に形成されている。具体的には、この凹部４１は、支持体本体３１に載置されるウエハＷの外縁よりも内周側に例えば１０ｍｍ程度離間した位置において周方向に等間隔となるように６箇所に配置されると共に、当該支持体本体３１上のウエハＷの中心位置よりも外周側に例えば１００ｍｍ程度離れた位置において既述の貫通孔３３、３３間に各々位置するように周方向に等間隔に３箇所設けられている。これら凹部４１は、開口径（直径寸法）Ｄが例えば３ｍｍ〜１０ｍｍ、深さ寸法Ｈが例えば３．７ｍｍ〜９．７ｍｍとなっている。尚、冷媒路３６については、図４では図示を省略している。
【００２０】
各々の凹部４１内には、支持体本体３１上においてウエハＷを水平に支持するために、外表面が球状に形成された転動体４２が収納されている。この転動体４２の各々は、図４に示すように、例えば鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）あるいはこれら金属の合金や磁性流体を含む磁性体この例ではサマリウムコバルトからなる芯材４２ａと、この芯材４２ａを覆うように設けられた非磁性体この例ではダイヤモンドライクカーボン（diamond-like carbon）からなる被覆材４２ｂと、を備えており、凹部４１内において転動できるように構成されている。この例では、芯材４２ａは転動体４２の中心部に配置されている。転動体４２の外径寸法Ｒは例えば３〜７ｍｍ、芯材４２ａの外径寸法ｒは例えば２．９９９〜６．９９９ｍｍとなっている。従って、各々の転動体４２の上方側が凹部４１から上方に突出しており、支持体本体３１（転動体４２）に載置されるウエハＷの下面と当該支持体本体３１の上面との間の離間寸法ｔは、例えば０．３ｍｍ〜２ｍｍとなっている。尚、図４は図３におけるＡ−Ａ線にて支持体本体３１を切断した縦断面図であり、当該支持体本体３１の中央側の領域については描画を省略している。
【００２１】
各々の凹部４１の下方側には、例えば磁性体からなる棒状体４３ａの外表面に導線４３ｂをコイル状に巻回してなる電磁石が位置規制機構４３として支持体本体３１の内部に埋設されて（支持体本体３１の表面よりも下方側に設けられて）おり、位置規制機構４３の各々は、支持体本体３１を上方側から見た時に各々の凹部４１の中心部に位置するように配置されている。これら位置規制機構４３には、当該位置規制機構４３の上方側における凹部４１内の領域に磁界を発生させ、この磁界により転動体４２（芯材４２ａ）を引きつけるために、例えば直流電流の供給される電源部４４が互いに並列に接続されている。即ち、各々の位置規制機構４３において、電源部４４の２つの端子のうち一方側から伸びる導線４３ｂが下方側から上方側に向かって棒状体４３ａに巻回されると共に、当該上方側において導線４３ｂが下方側に向かって折り返されるように棒状体４３ａに巻回されて、電源部４４の２つの端子のうち他方側に接続されている。これら位置規制機構４３は、各々の転動体４２に対して加えられる磁界の大きさ（転動体４２を引きつける力）が揃うように、既述の棒状体４３ａの各寸法や導線４３ｂの巻回回数などが互いに同じに構成されている。各々の位置規制機構４３の幅寸法（位置規制機構４３により凹部４１内に形成される磁界の幅寸法）ｋは、例えば３ｍｍとなっている。図４中４５はスイッチである。尚、位置規制機構４３について、図２及び図４では簡略化して示している。
【００２２】
従って、凹部４１内の転動体４２は、位置規制機構４３の磁界によって凹部４１内の中央部にその位置が各々規制されていることになる。ここで、電源部４４から各々の位置規制機構４３に供給される電流値は、後述するように、支持体本体３１（転動体４２）上に載置されるウエハＷが熱収縮などにより水平方向に移動する場合、当該ウエハＷの動きに倣って位置規制機構４３の引きつける力に抗して転動体４２が転動（水平方向に移動）し、支持体本体３１上にウエハＷが載置されていない時には位置規制機構４３の上方側に転動体４２が戻るように設定されている。
【００２３】
次に、既述の処理容器１１について、図５を参照して簡単に説明する。この処理容器１１内には、円板状の支持体本体５１と、この支持体本体５１を下方側から支持する支持軸５２と、を備えた載置台５３が設けられている。この支持体本体５１上には、当該支持体本体５１上に載置されるウエハＷの裏面とこの支持体本体５１の表面とを僅かに離間させるためのピン５４が複数箇所に設けられている。支持体本体５１の内部には、ウエハＷを数百℃程度この例では３００℃〜７００℃に加熱するためのヒーター５５が埋設されている。処理容器１１の天井面には、支持体本体５１上に載置されるウエハＷに対向するように、処理容器１１内に例えば窒素ガスなどを供給するためのガスシャワーヘッド５７が設けられている。図５中５６は電源であり、５８はガス吐出孔である。尚、図５において既述の図２のロードロック室１２と同じ部位については同じ符号を付して説明を省略しており、ガスシャワーヘッド５７の一部を切り欠いて描画している。
【００２４】
この基板処理装置には、図２に示すように、例えばコンピュータからなる制御部１００が設けられており、この制御部１００は、プログラム、メモリ、ＣＰＵからなるデータ処理部などを備えている。プログラムは、基板処理装置の一連の動作を制御するためのものであり、後述するように、ＦＯＵＰ１６から取り出したウエハＷを処理容器１１に搬送して熱処理を行い、続いて当該ウエハＷをロードロック室１２にて冷却した後、元のＦＯＵＰ１６に戻すように構成されている。
【００２５】
次に、基板処理装置の作用について、図６〜図９を参照して説明する。先ず、ロードポート１７に載置されたＦＯＵＰ１６から大気搬送アーム１９を介してウエハＷを取り出し、アライメント室１８においてウエハＷの向きを調整した後、大気雰囲気に設定されたロードロック室１２に搬入する。続いて、このロードロック室１２を気密に閉じて当該ロードロック室１２内の雰囲気を真空雰囲気に切り替えた後、真空搬送室１３側のゲートバルブＧを開放して、真空搬送アーム１４によりウエハＷを取り出す。そして、このウエハＷを処理容器１１内に搬入する。この処理容器１１内では、ウエハＷに対して数百℃程度の加熱処理が行われる。
【００２６】
加熱処理が行われたウエハＷは、真空搬送アーム１４によって例えば高温のまま取り出されて、既述のピン３４ａとの協働作用により、搬送口３５を介してロードロック室１２内の支持体本体３１上に載置される。ロードロック室１２では、位置規制機構４３の各々に対して電源部４４から直流電流が供給されており、従って各々の転動体４２は下方側の位置規制機構４３に引きつけられている。また、支持体本体３１の冷媒路３６には冷媒が通流している。
【００２７】
ここで、支持体本体３１上にウエハＷが載置される時に、例えばウエハＷが撓んでいたり、あるいは水平面に対して僅かに傾斜したりする場合には、図６に示すように、ウエハＷの裏面が複数の転動体４２のうち例えば外周側における一の転動体４２に接触し、続いて他の転動体４２に接触する場合がある。そのため、ウエハＷと前記他の転動体４２とが接触する前に、ウエハＷの裏面と前記一の転動体４２の上面とが擦れ合おうとする。即ち、前記一の転動体４２上においてウエハＷが当該転動体４２と擦れ合いながら、例えば外周側に移動しようとする。しかし、既述のように電源部４４から各々の位置規制機構４３に供給する電流値を設定しているので、この一の転動体４２は、当該転動体４２の下方側の位置規制機構４３の磁力に抗して、ウエハＷの移動に伴って凹部４１内を例えば外周側に向かって転動する。そのため、転動体４２とウエハＷとの擦れ合いが抑えられる。具体的には、ウエハＷと接触する時に転動体４２が転動することにより、当該転動体４２が固定されている（転動しない）場合と比べて、転動体４２とウエハＷとの間の摩擦力が例えば１／１００程度に抑えられることになる。
【００２８】
そして、図７に示すように、ウエハＷはピン３４ａから各々の転動体４２に受け渡されて、支持体本体３１上に水平に載置される。この時、ウエハＷの裏面側からピン３４ａが離れると、ウエハＷは各々転動自在な（固定されていない）複数の転動体４２により支持されるので、例えば水平方向に移動しようとする（揺らぐ）場合がある。具体的には、各々の転動体４２が凹部４１内において自在に転動してしまい、ウエハＷがいわば水平方向に振動（揺動）する場合がある。しかし、位置規制機構４３によって各々の転動体４２を引きつけていることから、これら転動体４２上においてウエハＷは静止することになる。そして、位置規制機構４３の磁力に抗して側方に移動した前記一の転動体４２は、ウエハＷの裏面側によっていわば下方側に押さえつけられた状態で静止する。尚、ウエハＷの裏面には例えば酸化膜が形成されているが、ここでは図示を省略している。
【００２９】
続いて、支持体本体３１内の冷媒によりウエハＷが冷却されていくと、図８に示すように、当該ウエハＷは例えば水平方向に例えば０．１ｍｍ〜０．４ｍｍ程度熱収縮しようとする。即ち、各々の転動体４２の上方側におけるウエハＷの裏面側の部位は、各々の転動体４２の上方側の位置から例えば中心側に向かって各々移動しようとする。そのため、このウエハＷの移動に倣うように、各々の転動体４２は、位置規制機構４３の磁力に抗して凹部４１内において転動し、位置規制機構４３の上方側の位置から中央部寄りに移動する。従って、各々の転動体４２は、ウエハＷの裏面側との擦れ合いが抑えられる。この場合においても、ウエハＷの水平方向への振動（揺動）が抑えられると共に、各々の転動体４２は、位置規制機構４３の磁力に抗して移動した位置に留まることになる。尚、図８では各々の転動体４２の移動距離を模式的に大きく示している。
【００３０】
そして、例えば１００℃程度となるまで支持体本体３１上においてウエハＷの冷却を行った後、ロードロック室１２内の雰囲気を真空雰囲気から大気雰囲気に切り替えると共に、大気搬送室１５側のゲートバルブＧを開放する。次いで、ピン３４ａと大気搬送アーム１９との協働作用によりロードロック室１２からウエハＷを取り出して、当該ウエハＷをＦＯＵＰ１６に収納する。この時、支持体本体３１上からウエハＷが持ち上げられると、即ち各々の転動体４２が自由に転動できるようになると、各々の転動体４２は、図９に示すように、位置規制機構４３により引きつけられて、当該位置規制機構４３の上方位置（ウエハＷを支持する前の元の位置）に戻る。また、凹部４１の底面が僅かに傾斜している場合であっても、各々の転動体４２は位置規制機構４３に引きつけられて元の位置に転動する。
【００３１】
こうして他のウエハＷについても同様にＦＯＵＰ１６から取り出されて加熱処理が行われた後、転動体４２との擦れ合いが抑えられた状態で冷却されてＦＯＵＰ１６に戻される。当該他のウエハＷが支持体本体３１上に載置される時には、既述のように各々の転動体４２が元の位置に戻っている。そのため、複数枚のウエハＷに対して順次処理を行う場合であっても、各々の転動体４２は水平方向のいずれの方向に対しても転動自在な位置においてウエハＷを支持することになる。尚、以上において、説明を簡略化するためにあるウエハＷの処理の流れに沿って説明したが、この基板処理装置では実際には４つの処理容器１１を用いて複数枚のウエハＷに対して並行して処理が行われている。
【００３２】
上述の実施の形態によれば、支持体本体３１の上面に形成された複数の凹部４１内に、転動自在に構成された転動体４２を収納し、これら転動体４２の上面によりウエハＷを裏面側から水平に支持しているので、ウエハＷが熱収縮により水平方向に移動しようとしても、あるいはウエハＷの歪みや傾斜により始めに一の転動体４２に接触して当該一の転動体４２上において水平方向に位置ずれしながら他の転動体４２に接触しようとしても、転動体４２が転動することによって当該転動体４２とウエハＷとの擦れ合い（摩擦）を抑えることができる。そのため、ウエハＷの裏面における傷やパーティクルの発生を抑えることができる。従って、その後の工程においてウエハＷに薄膜の成膜処理を行う場合、当該ウエハＷの裏面の傷に起因する膜厚のばらつきを抑えることができるので、露光工程でのデフォーカス（焦点のずれ）の発生を抑えることができる。
【００３３】
また、ウエハＷを支持している時に、位置規制機構４３の上方位置から外れた位置に各々の転動体４２が転動したとしても、支持体本体３１上にウエハＷが載置されていない時に位置規制機構４３により引きつけられて元の位置に各々の転動体４２が戻るので、複数枚のウエハＷを順次支持する場合であっても、あるいは凹部４１の底面が僅かに傾斜している場合であっても、各々の転動体４２が転動自在な位置において支持できる。更に、ウエハＷを支持している時においても転動体４２を位置規制機構４３側に引きつけることにより、転動体４２上においてウエハＷが水平方向に揺動（振動）することを抑えることができる。
【００３４】
更に、凹部４１の底面を水平に形成していることから、ウエハＷを支持している時に各々の転動体４２が転動しても、ウエハＷを水平に保つことができる。そのため、既述のようにウエハＷを冷却するにあたって、面内において均一に冷却できる。
また、位置規制機構４３により転動体４２を引きつけているので、例えば凹部４１内から転動体４２が飛び出すことを防止するための防止機構を別途設ける必要がない。
【００３５】
［第１の実施の形態の変形例］
既述の第１の実施の形態において、支持体本体３１上からウエハＷが持ち上げられた後、転動体４２を元の位置に速やかに戻す必要がある場合には、各々の位置規制機構４３に供給する電流値を可変できる電源部４４を用いて、転動体４２とウエハＷとが離れた後、ウエハＷを支持している時よりも位置規制機構４３に供給する電流値を大きくしても良い。
また、第１の実施の形態では位置規制機構４３として電磁石を用いたが、図１０に示すように、電磁石に代えて磁石を用いても良い。あるいは電磁石に磁石を組み合わせても良い。
【００３６】
第１の実施の形態では、ウエハＷを支持している時においても各々の転動体４２を位置規制機構４３により引きつけるようにしたが、図１１に示すように、ウエハＷを支持体本体３１上に載置する時にスイッチ４５をオフにして、ウエハＷが熱収縮する時は各々の転動体４２が自在に転動するように（転動体４２の位置の規制を解除）しても良い。この場合においても、支持体本体３１上からウエハＷを持ち上げた時には、各々の転動体４２を元の位置に戻すために、図１２に示すようにスイッチ４５がオンに設定（転動体４２の位置が規制）される。このようにスイッチ４５をオフにするにあたり、例えばロードロック室１２のメンテナンス時において、凹部４１内をクリーニングするためにオフにしても良い。
【００３７】
更に、位置規制機構４３として電磁石に代えて磁石を用いる場合には、転動体４２の位置の規制と解除とを行う時には、図１３に示すように、例えば収納容器２１の床面に駆動部である昇降機構６０を設けると共に、この昇降機構６０と位置規制機構４３とを昇降軸６１により接続しても良い。そして、転動体４２の位置を規制する時には、当該転動体４２に磁力が及ぶ領域に位置規制機構４３を上昇させ、転動体４２の位置の規制を解除する時には、転動体４２に磁力が及ばない程度まで位置規制機構４３を下降させる。
【００３８】
また、以上の例では、処理容器１１において加熱処理を行ったウエハＷをロードロック室１２において冷却する場合について説明したが、ロードロック室１２の支持体本体３１に図示しないヒーターを設けて、処理容器１１にウエハＷを搬入する前に予備加熱するようにしても良い。この場合において、支持体本体３１上においてウエハＷが熱膨張する時には、転動体４２の転動によってウエハＷと転動体４２との擦れ合いが抑えられる。
【００３９】
更に、既述の処理容器１１においても、上面にピン５４の配置された支持体本体５１に代えて、転動体４２を備えた支持体本体３１を設けても良い。この場合にも、同様に加熱により膨張するウエハＷと転動体４２との擦れ合いが抑えられる。また、処理容器１１において行われる処理としては、加熱処理に代えて、あるいは加熱処理と共に、ウエハＷに対して成膜ガスを供給して薄膜の成膜を行う成膜処理や、プラズマ用ガスをプラズマ化してウエハＷに対してエッチングを行うプラズマ処理などであっても良い。プラズマ処理を行う場合には、支持体本体３１上のウエハＷを冷却するようにしても良い。
【００４０】
既述の被覆材４２ｂとしては、石英以外にも樹脂などの非磁性体を用いても良いし、芯材４２ａとしては、磁性体に代えて、あるいは磁性体と共に磁石を用いても良い。芯材４２ａとして磁石を用いる場合には、当該芯材４２ａの表面の一端側及び他端側が夫々Ｓ極及びＮ極となり、凹部４１側における位置規制機構４３の一端側の極に引きつけられるように転動体４２が転動することにより、当該転動体４２の位置が規制される。
【００４１】
［第２の実施の形態］
続いて、本発明の第２の実施の形態について、図１４〜図１６を参照して説明する。この第２の実施の形態では、図１４に示すように、各々の転動体４２の内部の芯材４２ａが偏心している。即ち、転動体４２の中心位置と芯材４２ａの中心位置とが互いにずれており、各々の転動体４２は、各々の位置規制機構４３の上方側において、芯材４２ａが下方側に偏心した状態で配置されている。
【００４２】
従って、図１５に示すように転動体４２が位置規制機構４３の磁力に抗して移動（転動）すると、芯材４２ａは転動体４２内において下方側から例えば側方に位置ずれするので、重力により元の位置（芯材４２ａが凹部４１の下面に近接して偏心する位置）に戻ろうとする。そのため、ウエハＷが支持体本体３１上から持ち上げられると、図１６に示すように、転動体４２は、位置規制機構４３の磁力に引きつけられると共に、芯材４２ａが元の位置に戻ろうとする力により、位置規制機構４３の上方位置に速やかに転動する。
【００４３】
そのため、各々の転動体４２は、ウエハＷを支持する時に当該ウエハＷの裏面に接触する部位がほぼ一定となる。従って、既述の処理容器１１において薄膜の成膜処理を行う場合、当該処理容器１１にこの第２の実施の形態の転動体４２を備えた支持体本体３１を適用することが好ましい。即ち、成膜処理を行う場合、凹部４１内に成膜ガスが入り込み、転動体４２とウエハＷの裏面や凹部４１の床面との接触面以外における転動体４２の周囲に成膜ガスが付着することがある。しかし、この第２の実施の形態では、ウエハＷを支持する時に当該ウエハＷの裏面に接触する転動体４２の部位をほぼ一定に保つことができるので、当該転動体４２の周囲に付着した成膜ガスがウエハＷの裏面に転写することを抑えることができる。
【００４４】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について、図１７〜図１９を参照して説明する。この第３の実施の形態では、図１７に示すように、転動体４２の芯材４２ａとして、当該転動体４２の転動によりウエハＷの裏面側にＳ極とＮ極とが交互に対向するように、一端側及び他端側が夫々Ｓ極及びＮ極となるように構成された磁石を用いている。また、被覆材４２ｂとして、これら２つの極の一方側例えばＳ極側には例えばダイヤモンドライクカーボン（diamond-like carbon）からなる第１の被覆材７１を設けると共に、他方側例えばＮ極側には例えば樹脂（ＰＢＩ）からなる第２の被覆材７２を設けている。そして、これら被覆材７１、７２間の領域には、例えばダイヤモンドライクカーボン（diamond-like carbon）からなる第３の被覆材７３を設けている。
【００４５】
また、各々の位置規制機構４３と電源部４４との間には、これら位置規制機構４３に対して供給する電流の向きを変えることができるように、切り替え部７５が設けられている。具体的には、各々の位置規制機構４３から伸びる２本の導線４３ｂの一方側及び他方側に夫々「７６」及び「７７」の符号を付すと、導線７６と電源部４４の＋極との間にスイッチ４５ａが介設され、導線７７と電源部４４の−極との間にスイッチ４５ｂが介設されている。また、電源部４４とスイッチ４５ａとの間の導線７６には、スイッチ４５ｃの介設された導線７８の一端側が接続されており、この導線７８の他端側は導線７７に接続されている。そして、電源部４４とスイッチ４５ｂとの間の導線７７には、スイッチ４５ｄの介設された導線７９の一端側が接続されており、この導線７９の他端側は導線７６に接続されている。これらスイッチ４５ａ〜４５ｄにより既述の切り替え部７５が構成され、各々の位置規制機構４３に供給する電流の向きを切り替えることにより、位置規制機構４３の上方において芯材４２ａの向きを上下反転させ、ウエハＷに接触する転動体４２の表面が第１の被覆材７１と第２の被覆材７２との間で変えられるように構成されている。
【００４６】
この第３の実施の形態では、例えば処理容器１１において加熱処理された高温のウエハＷについては、当該ウエハＷの熱により転動体４２が劣化しないように、図１８に示すように、スイッチ４５ｃ、４５ｄをオフにすると共にスイッチ４５ａ、４５ｂを各々オンにして、各々の位置規制機構４３における上端側が例えばＳ極となるようにする。各々の転動体４２は、これら位置規制機構４３によりＮ極側が下方を向くので、支持体本体３１上にウエハＷが載置されると、石英からなる第１の被覆材７１がウエハＷに接触する。一方、ＦＯＵＰ１６から処理容器１１に向かって搬送される低温の未処理のウエハＷを支持する時には、転動体４２との接触によりウエハＷに衝撃が加わることを抑えるために、図１９に示すように、スイッチ４５ａ、４５ｂをオフにすると共にスイッチ４５ｃ、４５ｄを各々オンにして、樹脂からなる第２の被覆材７２をウエハＷ側に向ける。
【００４７】
この第３の実施の形態では、芯材４２ａを磁石で構成すると共に切り替え部７５を設けることにより、ウエハＷの種別例えばウエハＷの温度に応じてウエハＷに接触する転動体４２の面を切り替えることができる。また、ＦＯＵＰ１６から処理容器１１に向かうウエハＷと、処理容器１１からＦＯＵＰ１６に向かうウエハＷと、を互いに異なる表面において支持できるので、例えば処理容器１１から取り出されたあるウエハＷの裏面にパーティクルが付着していた場合、このパーティクルが転動体４２及び別のウエハＷを介して処理容器１１に向かうことを抑えることができる。また、ウエハＷを互いに異なる面において支持できることから、転動体４２のロングライフ化を図ることができる。
【００４８】
また、転動体４２を反転させるにあたって、位置規制機構４３として電磁石に代えて磁石を用いる場合には、図２０に示すように、位置規制機構４３は、凹部４１の下方における支持体本体３１の内部において、当該凹部４１側に対してＳ極及びＮ極のいずれか一方が向くように反転自在に収納される。そして、例えば支持体本体３１の側方領域に、図示しない固定部により収納容器２１の内壁に固定されるモーターなどの切り替え部７５が設けられる。図２０中７５ａは回転軸である。
【００４９】
更に、第３の実施の形態において転動体４２を位置規制機構４３の上方において反転させるにあたり、当該転動体４２と凹部４１の底面とが擦れ合う場合には、この転動体４２について、図２１及び図２２に示すように構成しても良い。即ち、転動体４２を水平方向に貫通する回転軸８１を設けると共に、転動体４２が例えば図示しない軸受けなどを介して回転軸８１の軸周りに回転自在となるように構成する。そして、回転軸８１の一端側及び他端側を各々凹部４１の側壁に固定する。この場合には、各々の転動体４２は、支持体本体３１上に載置されるウエハＷの移動方向（熱膨張収縮方向）即ち半径方向に回転できるように配置される。このように構成することによって、転動体４２は、凹部４１の下面に対して擦れ合うことを防止して、位置規制機構４３の上方位置において反転自在となる。
【００５０】
［その他の構成例］
凹部４１の底面としては、例えば図２３に示すように、支持体本体３１の表面から位置規制機構４３の上方位置に向かってなだらかに低くなるようにしても良い。この場合には、位置規制機構４３によって転動体４２が引きつけられる時には、転動体４２は位置規制機構４３の磁力と共に重力によって移動する。
【００５１】
また、転動体４２の外面形状としては、既述の各例において示した球体以外にも、楕円形状または図２４及び図２５に示すように円筒形状であっても良い。この場合には、図２５に示すように、転動体４２の転動方向（転動体４２の周方向）と、支持体本体３１上に載置されるウエハＷの熱膨張収縮方向（ウエハＷの半径方向）と、が各々の転動体４２においてほぼ同じ向きとなるように、各々の転動体４２は、ウエハＷの外縁における接線と当該転動体４２の軸方向とが平行になるように配置される。尚、図２４は、図２５におけるＢ−Ｂ線で支持体本体３１を切断した縦断面を示している。
【００５２】
更にまた、既述の各例では、凹部４１の下方側に位置規制機構４３を配置したが、図２６及び図２７に示すように、凹部４１の側方側に位置規制機構４３を設けても良い。この場合において、これら位置規制機構４３は、当該位置規制機構４３の上方側におけるウエハＷが一方側から他方側に移動する時、凹部４１における前記一方側の側方に配置される。具体的には、既述のように支持体本体３１上においてウエハＷが冷却により収縮する場合には、各々の位置規制機構４３の上方側ではウエハＷが外縁側から中心側に各々移動するので、各々の位置規制機構４３は凹部４１の外縁側に配置される。
【００５３】
［本発明の適用例］
既述のロードロック室１２においてウエハＷを裏面側から支持する支持体本体３１の形状としては、円板状以外にも、例えば水平方向に互いに離間する板状体を２つ配置して、ウエハＷの直径方向における一方側及び他方側をこれら板状体により裏面側から支持するようにしても良い。
また、凹部４１、転動体４２及び位置規制機構４３からなる基板支持装置を真空搬送アーム１４や大気搬送アーム１９に適用しても良い。具体的には、既述のように先端部がＹ字状に形成されたピック１４ａ（１９ａ）において、当該先端部の各々とピック１４ａ（１９ａ）の根本部分とに凹部４１及び転動体４２を配置して、ピック１４ａ（１９ａ）の内部領域に位置規制機構４３を設けても良い。
【００５４】
更に、ウエハＷを支持する構造としては、当該ウエハＷを裏面側から支持する例について説明したが、裏面側及び側面側からウエハＷを支持する場合に本発明を適用しても良い。即ち、支持体本体３１上において鉛直方向に伸びる起立面部をウエハＷの外縁側に周方向に複数箇所に設けておき、支持体本体３１上にウエハＷが載置されると、これら起立面部がウエハＷを側方側から挟み込むように移動自在に配置しても良い。これら起立面部により、ウエハＷは支持体本体３１上において位置がおおまかに規制されると共に、転動体４２の転動により当該転動体４２との擦れ合いが抑えられる。この場合において、前記起立面部の各々の下端をウエハＷの中心部側に向かって直角に屈曲させ、この屈曲部分の上面に既述の凹部４１及び転動体４２を配置して、起立面部がウエハＷの中心部側に向かって移動する時には転動体４２がウエハＷを支持しながら転動するようにしても良い。
【００５５】
更にまた、以上の例では支持体本体３１において一枚のウエハＷを支持する場合について説明したが、支持体本体３１を上下方向に複数段に亘って棚状に配置しても良い。具体的には、ロードロック室１２において支持体本体３１を棚状に設けると共にこれら支持体本体３１を一体的に昇降自在に構成して、複数枚収納されたウエハＷを順次真空搬送室１３あるいは大気搬送室１５に搬送する場合に本発明を適用しても良い。
【００５６】
また、真空搬送アーム１４や大気搬送アーム１９と支持体本体３１（５１）との間においてウエハＷの受け渡しを行うために配置した既述のピン３４ａの上端側に各々凹部４１を形成し、これら凹部４１の各々に転動体４２を収納すると共に、各々のピン３４ａの内部に位置規制機構４３を設けても良い。
更に、支持体本体３１をなす図示しない回転テーブル上に複数枚のウエハＷを周方向に並べて、当該回転テーブルを鉛直方向軸周りに回転させることにより各々のウエハＷに対して複数の処理ガスと例えば窒素ガスなどの分離ガスとが交互に供給されるセミバッチ（ミニバッチ）式の成膜装置に本発明を適用しても良い。この場合には、回転テーブルの遠心力によって各々の転動体４２が外側に飛び出さないように、当該転動体４２の位置が規制される。
以上の各例においては、基板として概略円状のウエハＷについて説明したが、例えば角型のガラス基板やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）基板あるいはセラミックス基板に本発明を適用しても良い。
【符号の説明】
【００５７】
Ｗ ウエハ
１１ 処理容器
１２ ロードロック室
２２ 載置台
３１ 支持体本体
３６ 冷媒路
４１ 凹部
４２ 転動体
４２ａ 芯材
４２ｂ 被覆材
４３ 位置規制機構
４４ 電源部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を裏面側から水平に支持する支持装置において、
非磁性体からなる支持体本体と、
この支持体本体の上面に形成された複数の凹部と、
基板を裏面側から水平に支持するために、前記凹部内において夫々転動自在に収納されると共に上面側が前記凹部から上方に突出するように構成され、磁性体及び磁石の少なくとも一方を含む転動体と、
前記凹部毎に設けられ、前記凹部内の転動体を磁力により引きつけて当該転動体の位置を規制するための磁石及び電磁石の少なくとも一方を有する位置規制機構と、を備え、
前記転動体の各々は、基板を支持していない時には前記位置規制機構に引きつけられる位置に転動するように構成されていることを特徴とする基板支持装置。
【請求項２】
前記転動体の各々は、当該転動体が支持する基板の動きに倣って前記位置規制機構の磁力に抗して転動するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の基板支持装置。
【請求項３】
前記転動体上に基板を載置する前は前記転動体の位置を規制し、また前記転動体上に基板を載置する時は前記転動体の位置の規制を解除するように制御信号を出力する制御部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の基板支持装置。
【請求項４】
前記位置規制機構は電磁石により構成され、
前記制御部は、前記位置規制機構に対する電流をオンにすることにより前記転動体の位置の規制を行い、前記位置規制機構に対する電流をオフにすることにより前記転動体の位置の規制の解除を行うことを特徴とする請求項３に記載の基板支持装置。
【請求項５】
前記凹部内の転動体の位置を規制する領域と前記凹部内の転動体の位置の規制を解除する領域との間で前記位置規制機構を移動させる駆動部を備え、
前記制御部は、この駆動部を介して前記位置規制機構を移動させることによって前記転動体の位置の規制と解除とを行うことを特徴とする請求項３に記載の基板支持装置。
【請求項６】
前記転動体の各々は、磁性体及び磁石の少なくとも一方からなる芯材と、この芯材を覆うように配置され、非磁性体からなる被覆材と、を備えていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の基板支持装置。
【請求項７】
前記位置規制機構は、前記凹部の下方側に各々設けられ、
前記芯材は、当該芯材の中心位置が前記転動体の中心位置から外れて偏心するように配置され、
前記転動体は、前記位置規制機構の上方において前記芯材が当該転動体の下面側に偏心するように各々配置されていることを特徴とする請求項６に記載の基板支持装置。
【請求項８】
前記位置規制機構は電磁石により構成され、
前記転動体の各々は、Ｓ極側の表面とＮ極側の表面とが転動により基板の裏面側に交互に対向するように構成された磁石からなる芯材を備え、
前記電磁石に供給する電流の向きを切り替えるための切り替え部と、
基板を支持する前記転動体の各々の表面がＳ極側の表面とＮ極側の表面とのいずれか一方となるように前記切り替え部に制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の基板支持装置。
【請求項９】
前記位置規制機構は、一端側及び他端側が夫々Ｓ極及びＮ極となるように構成された磁石であり、
前記転動体の各々は、Ｓ極側の表面とＮ極側の表面とが転動により基板の裏面側に交互に対向するように構成された磁石からなる芯材を備え、
前記凹部の各々に前記位置規制機構の一端側及び他端側のいずれか一方が対向するように当該位置規制機構の向きを切り替える切り替え部と、
基板を支持する前記転動体の各々の表面がＳ極側の表面とＮ極側の表面とのいずれか一方となるように前記切り替え部に制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の基板支持装置。
【請求項１０】
前記転動体は、前記芯材における一方側の表面を覆う第１の被覆材と前記芯材における他方側の表面を覆う第２の被覆材とを備え、
前記制御部は、前記支持体本体に載置される基板の種別に応じて、前記第１の被覆材と前記第２の被覆材のいずれか一方が当該基板の裏面側に当接するように制御信号を出力することを特徴とする請求項８または９に記載の基板支持装置。
【請求項１１】
前記凹部の各々の底面は、水平に形成されていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一つに記載の基板支持装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれか一つに記載の基板支持装置と、
前記支持体本体を収納する容器と、
前記支持体本体上の基板に対して加熱及び冷却の少なくとも一方を行う熱処理機構と、を備えたことを特徴とする熱処理装置。
【請求項１】
基板を裏面側から水平に支持する支持装置において、
非磁性体からなる支持体本体と、
この支持体本体の上面に形成された複数の凹部と、
基板を裏面側から水平に支持するために、前記凹部内において夫々転動自在に収納されると共に上面側が前記凹部から上方に突出するように構成され、磁性体及び磁石の少なくとも一方を含む転動体と、
前記凹部毎に設けられ、前記凹部内の転動体を磁力により引きつけて当該転動体の位置を規制するための磁石及び電磁石の少なくとも一方を有する位置規制機構と、を備え、
前記転動体の各々は、基板を支持していない時には前記位置規制機構に引きつけられる位置に転動するように構成されていることを特徴とする基板支持装置。
【請求項２】
前記転動体の各々は、当該転動体が支持する基板の動きに倣って前記位置規制機構の磁力に抗して転動するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の基板支持装置。
【請求項３】
前記転動体上に基板を載置する前は前記転動体の位置を規制し、また前記転動体上に基板を載置する時は前記転動体の位置の規制を解除するように制御信号を出力する制御部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の基板支持装置。
【請求項４】
前記位置規制機構は電磁石により構成され、
前記制御部は、前記位置規制機構に対する電流をオンにすることにより前記転動体の位置の規制を行い、前記位置規制機構に対する電流をオフにすることにより前記転動体の位置の規制の解除を行うことを特徴とする請求項３に記載の基板支持装置。
【請求項５】
前記凹部内の転動体の位置を規制する領域と前記凹部内の転動体の位置の規制を解除する領域との間で前記位置規制機構を移動させる駆動部を備え、
前記制御部は、この駆動部を介して前記位置規制機構を移動させることによって前記転動体の位置の規制と解除とを行うことを特徴とする請求項３に記載の基板支持装置。
【請求項６】
前記転動体の各々は、磁性体及び磁石の少なくとも一方からなる芯材と、この芯材を覆うように配置され、非磁性体からなる被覆材と、を備えていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の基板支持装置。
【請求項７】
前記位置規制機構は、前記凹部の下方側に各々設けられ、
前記芯材は、当該芯材の中心位置が前記転動体の中心位置から外れて偏心するように配置され、
前記転動体は、前記位置規制機構の上方において前記芯材が当該転動体の下面側に偏心するように各々配置されていることを特徴とする請求項６に記載の基板支持装置。
【請求項８】
前記位置規制機構は電磁石により構成され、
前記転動体の各々は、Ｓ極側の表面とＮ極側の表面とが転動により基板の裏面側に交互に対向するように構成された磁石からなる芯材を備え、
前記電磁石に供給する電流の向きを切り替えるための切り替え部と、
基板を支持する前記転動体の各々の表面がＳ極側の表面とＮ極側の表面とのいずれか一方となるように前記切り替え部に制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の基板支持装置。
【請求項９】
前記位置規制機構は、一端側及び他端側が夫々Ｓ極及びＮ極となるように構成された磁石であり、
前記転動体の各々は、Ｓ極側の表面とＮ極側の表面とが転動により基板の裏面側に交互に対向するように構成された磁石からなる芯材を備え、
前記凹部の各々に前記位置規制機構の一端側及び他端側のいずれか一方が対向するように当該位置規制機構の向きを切り替える切り替え部と、
基板を支持する前記転動体の各々の表面がＳ極側の表面とＮ極側の表面とのいずれか一方となるように前記切り替え部に制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の基板支持装置。
【請求項１０】
前記転動体は、前記芯材における一方側の表面を覆う第１の被覆材と前記芯材における他方側の表面を覆う第２の被覆材とを備え、
前記制御部は、前記支持体本体に載置される基板の種別に応じて、前記第１の被覆材と前記第２の被覆材のいずれか一方が当該基板の裏面側に当接するように制御信号を出力することを特徴とする請求項８または９に記載の基板支持装置。
【請求項１１】
前記凹部の各々の底面は、水平に形成されていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一つに記載の基板支持装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれか一つに記載の基板支持装置と、
前記支持体本体を収納する容器と、
前記支持体本体上の基板に対して加熱及び冷却の少なくとも一方を行う熱処理機構と、を備えたことを特徴とする熱処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２０１２−６９７９３（Ｐ２０１２−６９７９３Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１４１１０（Ｐ２０１０−２１４１１０）
【出願日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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