(57)【要約】【課題】  エッチング装置やスパッタリング装置等の真空処理装置に用いられる搬送トレーであって、処理中であっても実質的に同一の高いシール性が得られる組付容易なものを提供する。【解決手段】  真空中で処理すべき基板Ｓに対し所定処理を実施する真空処理装置に基板を保持した状態で搬送自在な搬送トレー１は、その基板載置面に、基板の外形に対応した少なくとも１個の凹部１１が形成され、この凹部の底面に配置された環状のシール手段２と、凹部に落とし込むことで設置される基板の外周縁部をシール手段に対して押圧する押圧手段３とを備える。凹部に通じる少なくとも１本のガス通路が開設され、ガス通路を介して、シール手段で支持されることで基板の裏側に画成された空間に冷却ガスの供給を可能とする。シール手段がＯリングであり、Ｏリングが凹部の底面に形成され、Ｏリングの線径より大きな幅を有する環状溝に設置してなる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空中で処理すべき基板に対し所定処理を実施する真空処理装置に前記基板を保持した状態で搬送自在な搬送トレーであって、
搬送トレーの基板載置面に、基板の外形に対応した少なくとも１個の凹部が形成され、この凹部の底面に配置された環状のシール手段と、凹部に落とし込むことで設置される基板の外周縁部をシール手段に対して押圧する押圧手段とを設け、前記凹部に通じる少なくとも１本のガス通路を開設し、このガス通路を介して、シール手段で支持されることで基板の裏側に画成された空間に冷却ガスの供給を可能としたものにおいて、
前記シール手段がＯリングであり、このＯリングが凹部の底面に形成され、Ｏリングの線径より大きな幅を有する環状溝に設置してなることを特徴とする搬送トレー。
【請求項２】
前記ガス通路を介して供給した冷却ガスの前記空間からの排出を可能とする他のガス通路を設け、前記冷却ガスの循環を可能としたことを特徴とする請求項１記載の搬送トレー。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の搬送トレーが用いられる真空処理装置において、所定圧力に保持可能な処理室と、この処理室内で搬送トレーを保持するホルダとを備え、このホルダで搬送トレーが保持されたとき、搬送トレーに形成したガス通路に連通するガス供給路と、搬送トレーの加熱を可能とする加熱手段とを設けたことを特徴とする真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＶＤ、スパッタリングやエッチングなどの所定処理を実施し得る真空処理装置に搬送自在な搬送トレー及びこの搬送トレーを用いた真空処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＶＤ装置、スパッタリング装置やエッチング装置などの真空処理装置では、処理すべき基板の温度が処理速度などに大きな影響を与えることから、基板をその全面に亘って略均一な温度に制御することが必要になる。例えば、真空処理装置の処理室内に、基板の載置を可能とするホルダ（保持台）を設け、加熱手段を組み付けたホルダの上面たる基板載置面に、基板裏面との間で所定の空間を置いて基板を載置できる凹部を形成し、この空間にＡｒガス等の不活性ガスを循環させ、基板の加熱と冷却による基板の温度制御を実現したものが特許文献１で知られている。
【０００３】
他方、上記真空処理装置では、生産性を高めるべく複数枚の基板を処理室に同時搬送して処理したり、または、装置構成を変更することなく外形寸法の異なる基板に対し同一の処理を行うために、複数枚の基板を保持できる搬送トレーを用いることが一般に知られている。
【０００４】
このような場合、基板の温度制御は搬送トレーを介して行われることになるが、搬送トレーを用いると、ホルダに対する搬送トレーの接触や搬送トレーに対する基板の接触が不十分になり易く、両者の相互間に微小な隙間が生じる虞がある。ここで、上記隙間を介した真空中の熱伝達量は大気中に比べて小さいため、ホルダと搬送トレーや搬送トレーと基板の間で熱伝達率が悪く、その結果、基板温度制御の精度や効率が悪くなり易い。
【０００５】
このことから、本出願人は、次のような搬送トレーを提案している。即ち、搬送トレーの基板載置面に、基板の外形に対応した少なくとも１個の凹部を形成し、この凹部の底面の周縁に沿って環状のシール手段と、凹部に落とし込むことで設置される基板の外周面をシール手段に対して押圧する押圧手段とを設け、この凹部に通じる少なくとも１本のガス通路を開設し、このガス通路を介して、シール手段で支持されることで基板の裏側に画成された空間に冷却ガスの供給を可能に構成した（特願２００７−３４０２号参照）。
【０００６】
上記のものでは、シール手段として耐熱性を有する樹脂や金属等からなるリング状の平板を用いることが例示されているが、隙間が生じないようにシール手段に対して基板をその全周に亘って確実に接触させるには、凹部底面に環状の溝を形成し、この溝幅より線径が大きいフロロプラスやバイトン製のＯリングを嵌め込んで当該Ｏリングを固定することが現実的であった。
【０００７】
然し、上記構成を採用すると、Ｏリングを嵌め込む際に、Ｏリングが捻じれたり、Ｏリングの基板との接触面が波打ったりし易く、実質的にシール性を一定にできないという問題がある。また、基板の加熱や冷却に伴いＯリング自体もまた加熱または冷却され、溝から露出した部分で熱変形や熱硬化等が局所的に発生する。このとき、Ｏリングの一部が固定され、変形の自由度が限られていることで、熱変形等に追従できずに処理中に基板との間のシール性が局所的に劣化（変化）し、隙間から漏洩するガスの量が多大になるという不具合がある。例えば、公知のエッチング装置にて、基板を冷却しつつ高周波電力を印加してプラズマエッチング処理した場合、隙間から漏洩するガスの量がその電力の増加するに従い飛躍的に増加することが確認され、基板が冷却不十分になることが確認された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平５−１３３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、以上の点に鑑み、処理中であっても実質的に同一の高いシール性が得られる組付容易な搬送トレー及びこの搬送トレーを用いた真空処理装置を提供することをその課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、真空中で処理すべき基板に対し所定処理を実施する真空処理装置に前記基板を保持した状態で搬送自在な搬送トレーであって、搬送トレーの基板載置面に、基板の外形に対応した少なくとも１個の凹部が形成され、この凹部の底面に配置された環状のシール手段と、凹部に落とし込むことで設置される基板の外周縁部をシール手段に対して押圧する押圧手段とを設け、前記凹部に通じる少なくとも１本のガス通路を開設し、このガス通路を介して、シール手段で支持されることで基板の裏側に画成された空間に冷却ガスの供給を可能としたものにおいて、前記シール手段がＯリングであり、このＯリングが凹部の底面に形成され、Ｏリングの線径より大きな幅を有する環状溝に設置してなることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、Ｏリングの線径より大きな幅を有する環状溝にＯリングを設置してなる構成を採用したため、上記のように溝にＯリングを嵌め込む必要はなく、Ｏリングが捻じれたり、波打ったりする不具合は生じない。しかも、Ｏリングを溝に嵌め込む等の面倒な作業を必要としない、つまり、組付容易となる。また、処理中にＯリングが加熱または冷却されても、Ｏリングが溝に固定されていない構造のため、その変形の自由度が制限されず、押圧手段からの押圧力を受けて、基板との間で一定のシール性を保持できる（つまり、基板とＯリングとの間から漏洩する不活性ガスの量が飛躍的に多大となることはない）。
【００１２】
このように本発明によれば、処理中に基板と十分なシール性を確保できるため、基板裏面に不活性ガス雰囲気を形成することで、搬送トレーが設置されるホルダからの熱伝達をアシストして局所的な加熱または冷却効率の低下を招くことが防止でき、効率よく基板の加熱または冷却でき、基板をその全面に亘って精度よく略均一に温度制御できる。
【００１３】
この場合、前記ガス通路を介して供給した冷却ガスの前記空間からの排出を可能とする他のガス通路を設け、前記冷却ガスの循環を可能とすることが好ましい。
【００１４】
さらに、上記課題を解決するために、請求項３記載の真空処理装置は、請求項１または請求項２記載の搬送トレーが用いられる真空処理装置において、所定圧力に保持可能な処理室と、この処理室内で搬送トレーを保持するホルダとを備え、このホルダで搬送トレーが保持されたとき、搬送トレーに形成したガス通路に連通するガス供給路と、搬送トレーの加熱を可能とする加熱手段とを設けたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態の搬送トレーを説明する平面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図。
【図３】本発明の搬送トレーを用いる放電分離型のドライエッチング装置を説明する図。
【図４】ホルダの搬送トレー載置面の構成を説明する平面図。
【図５】ホルダでの搬送トレーの保持を説明する断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態の搬送トレー１を説明する。搬送トレー１は、ＣＶＤ装置、スパッタリング装置やエッチング装置などの真空処理装置に用いられるものであり、例えば真空処理装置の処理室に設けられ、この搬送トレー１が載置されるホルダ（図示せず）の上面形状に略一致させて形成され、所定の板厚を有する円板から構成される。搬送トレー１は、真空処理装置の処理室内で実施される処理に応じて、熱伝導が良く、その処理に影響を与えない材料から適宜選択され、例えば、酸化シリコン、ステンレスやアルミニウム等の材料から形成される。なお、本実施形態においては、処理すべき基板Ｓがその処理面を開放して設置される片面を上面として説明する。
【００１７】
搬送トレー１の上面たる基板載置面には、生産性を高めるべく複数枚の基板Ｓを処理室内に同時搬送して処理できるように、平面視で円形でかつ同一径の６個の凹部１１が同一円周上に位置させて形成されている。凹部１１の開口面の形状は、基板Ｓの輪郭に略一致し、当該凹部１１に、基板Ｓの処理面側を上にして当該基板Ｓを落とし込むことで、搬送トレー１に基板Ｓが設置される。なお、凹部の個数や配置位置等これに限定されるものではない。
【００１８】
各凹部１１の底面１１ａには、基板Ｓ裏面の外周縁部に対応させて環状溝１２が形成され、環状溝１２にはＯリング２が設置される。ここで、環状溝１２は、その溝幅がＯリング２の線径Ｒより大きく、その溝深さがＯリングの高さ（線径と同じ）より低くなるように形成され、その底面は、Ｏリングとの密着性が高まるよう所定の表面粗さ及び平坦度に加工されている。そして、後述の押圧手段３を装着したときに、Ｏリング２が圧縮変形して基板Ｓの外周縁部がその全周に亘って接触し、このとき、好ましくはＯリング２が環状溝の側壁に接触しないように構成されている。Ｏリングとしては、フロロプラスやバイトン製の既製品が用いられ、処理室内で実施される処理や基板サイズに応じて適宜選択できる。
【００１９】
搬送トレー１には、基板Ｓ上面の外周縁部をＯリング２に対して押圧する押圧手段３が着脱自在に装着できる。押圧手段３は、基板Ｓを臨む中央開口３１が形成された所定厚さの円板であり、搬送トレー１と同様に、処理室内で実施される処理に応じてその材質（例えば、石英）が適宜選択される。押圧手段３には複数個の貫通孔（図示せず）が形成され、この貫通孔を介して、搬送トレー１の凹部１１の外周に形成したねじ孔にボルトＢを螺着することで押圧手段３は取付けられる。
【００２０】
そして、凹部１１に基板Ｓを落とし込むと、Ｏリング２によって基板Ｓがその外周縁部で支持され、基板Ｓ裏面と凹部１１底面との間に空間１１ｂが画成され、この状態で押圧手段３を取付けると、Ｏリング２が圧縮変形して基板Ｓの外周縁部とその全周に亘って接触すると共に、凹部１１底面ともその全周に亘って接触して空間１１ｂが略密閉される（図５参照）。
【００２１】
搬送トレー１には、その裏面側から空間１１ｂに連通する２本のガス通路１３ａ、１３ｂが開設されている。そして、ガス通路１３ａ、１３ｂを介してヘリウムやアルゴン等の不活性ガスを導入すると、空間１１ｂに不活性ガス雰囲気が形成され、後述のようにホルダからの熱伝達をアシストして、効率よく基板の加熱、冷却でき、基板をその全面に亘って精度よく略均一に温度制御できる。なお、基板を冷却する場合、一方のガス通路１３ａに冷却ガスを供給し、他方のガス通路１３ｂから冷却ガスを排気すれば、不活性ガスが循環できる。
【００２２】
以上説明したように、本実施形態では、環状溝にＯリング２を嵌め込む必要はなく、Ｏリング２が捻じれたり、波打ったりする不具合が生じない。しかも、Ｏリング２を環状溝１２に嵌め込む等の面倒な作業を必要としない。また、処理中にＯリング２が加熱または冷却されても、Ｏリング２が環状溝１２に固定されていない構造のため、その変形の自由度が制限されず、押圧手段３からの押圧力を受けて、基板Ｓとの間で一定のシール性を保持できる。なお、公知のエッチング装置にて高周波電力を印加してプラズマエッチング処理しても、隙間から漏洩するガスの量は、その電力が増加しても然程増加せず、エッチング中に基板が冷却不十分となることが回避できることが確認された。結果として、基板Ｓ裏面に不活性ガス雰囲気を形成することで、ホルダからまたはホルダへの熱伝達をアシストして基板温度を制御する際、局所的な加熱または冷却効率の低下を招くことがなく、効率よく基板Ｓを加熱または冷却することができ、基板Ｓをその全面に亘って精度よく略均一に温度制御できる。
【００２３】
次に、図３乃至図５を参照して、本発明の搬送トレー１が用いられる真空処理装置１０を説明する。真空処理装置１０は、例えば、公知の構造を有する放電分離型のドライエッチング装置であり、ドライエッチング装置１０は、ターボ分子ポンプ、ロータリポンプなどの真空排気手段１０１を設けた真空チャンバ１００を有し、所定の真空圧に保持可能な処理室１００ａを形成する。処理室１００ａにはまた、プラズマ処理装置４が連結されている。
【００２４】
プラズマ処理装置４は、公知の構造を有し、誘電体から構成される筒状の放電管４１と、放電管４１と、この放電管４１に直交する方向で連結されたマイクロ波導波管４２とから構成され、マイクロ波導波管４２の一端に接続されたマイクロ波電源４２ａを介して所定の周波数のマイクロ波が導入できるようになっている。
【００２５】
そして、ガス源４３から、ドライエッチング処理に応じて適宜選択されるＣＦ４、ＮＦ３、Ａｒ、Ｏ２などのプロセスガスを選択的にまたは混合した状態で放電管４１に供給し、放電管４１の上流側から下流側に向かって一定の流量で流れるプロセスガスに、マイクロ波電源４２ａを作動させて放電管４１に所定の周波数のマイクロ波を照射すると、放電管４１とマイクロ波導波管４２との交差した領域でプロセスガスが励起されてプラズマ化し、導電体製のガス導入管４４によって処理室１００ａに導き、後述するホルダに載置した搬送トレー１上の基板Ｓがエッチングされる。
【００２６】
処理室１００ａ内に設けたホルダ１１０は、略円筒形状であり、絶縁体１１１を介して処理室１００ａの床面に設置されている。ホルダ１１０の上面１１０ａは、搬送トレー１の外形に略一致させて形成され、搬送トレー載置面を形成する。この場合、例えば、搬送トレー載置面１１０ａにその上方に向かって突出するピンを複数設けておき、搬送トレー１の裏面にこのピンが係合する孔を設け、公知の多間接式ロボットによって搬送トレー１を処理室１００ａに搬送し、ホルダ１１０に載置する際、搬送トレー１が位置決めして載置できることが好ましい。
【００２７】
搬送トレーの載置面１１０ａには、静電気によって搬送トレー１を吸着する公知の構造の静電チャック用の電極１１２が設けられている。また、ホルダ１１０には、例えば抵抗加熱式のヒータ（図示せず）が内蔵され、エッチング処理の際に、搬送トレー１を加熱することで、搬送トレー１に設置した基板Ｓが加熱できるようになっている。この場合、静電チャックによって搬送トレー載置面１１０ａに搬送トレー１がその全面に亘って一様な力で吸着されるため、ホルダ１１０と搬送トレー１との間で局所的に熱伝達率が悪くなることが防止できる。
【００２８】
また、搬送トレー載置面１１０ａには、この搬送トレー載置面１１０ａに搬送トレー１を位置決めして載置したとき、搬送トレー１の各ガス通路の下端と上下方向で一致するように２本の環状溝１１３ａ，１１３ｂが形成され、各環状溝１１３ａ，１１３ｂは、ホルダ１１０の下面から上面まで延びる２本の貫通孔１１４ａ、１１４ｂにそれぞれ連通し、各環状溝１１３ａ、１１３ｂ及び貫通孔１１４ａ、１１４ｂがガス供給路を形成する。各環状溝１１３ａ、１１３ｂの周囲を囲うようにＯリングや環状のメタルシールなどのシール手段１１５が設けられ、このシール手段１１５によって、静電気によって搬送トレー１を吸着すると、各環状溝１１２から周囲に冷却ガスが漏れ出さないようになっている。
【００２９】
そして、各貫通孔１１４ａ、１１４ｂの下端部に、一端がヘリウムガスなどの冷却ガスのガス源１１６に連結されたガス管１１６ａを接続することで、ガス管１１６ａに介設したマスフローコントローラ（図示せず）によって一定の流量で冷却ガスを、貫通孔１１４ａ、１１４ｂ及び環状溝１１３ａ、１１３ｂを経たガス通路１３ａ、１３ｂを介して、基板Ｓを設置することでそれぞれ形成された空間１１ｂに冷却ガスを供給できる。この場合、図３に示すように、一方の貫通孔１１３ａに冷却ガスを供給し、他方のガス通路１１３ｂを、ロータリポンプなどの他の真空排気手段１１７に接続し、真空排気手段１１７よって冷却ガスを排気するようにして、空間１１ｂ内で冷却ガスが循環するようにしてもよい。これにより、ホルダ１１０に当接させた熱電対（図示せず）で温度測定しながら、加熱手段の作動と冷却ガスの循環とを制御することで、基板Ｓを高い精度で温度制御できる。
【００３０】
尚、本実施の形態では、放電分離型のドライエッチング装置１０を例として説明したが、真空処理装置は、これに限定されるものではく、基板Ｓの温度制御が必要な真空処置装置であれば、本発明を適用できる。また、搬送トレー１として、複数枚の基板を処理室に搬送して同時処理できるものについて説明したが、これに限定されるものではなく、装置構成を変更することなく外形寸法の異なる基板に対し同一の処理をするように構成した搬送トレーにも本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００３１】
１  搬送トレー
１１  凹部
１１ｂ  空間
１２  環状溝
１３ａ、１３ｂ  ガス通路
２  Ｏリング
３  押圧手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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