(57)【要約】【課題】基板支持具の取り付けと取り外しを繰り返しても、基板支持具が搭載面に安定して装着されるサンプルホルダを提供する。【解決手段】プラズマ処理装置に格納されるサンプルホルダであって、処理対象の基板を搭載する搭載面が垂直方向に延伸する基板プレートと、内部に円筒形状の空洞を形成するようにそれぞれ環状に構成された軸部分とその軸部分よりも断面積の広い頭部からなる外殻部、及び外殻部の軸部分の内壁に密着して配置された円柱形状の芯部からなり、搭載面に軸部分の一部が埋め込まれた複数の基板支持具とを備え、基板支持具の頭部と搭載面との隙間で軸部分に支持されて基板が配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理装置に格納されるサンプルホルダであって、
処理対象の基板を搭載する搭載面が垂直方向に延伸する基板プレートと、
内部に円筒形状の空洞を形成するようにそれぞれ環状に構成された軸部分と該軸部分よりも断面積の広い頭部からなる外殻部、及び前記外殻部の軸部分の内壁に密着して配置された円柱形状の芯部からなり、前記搭載面に前記軸部分の一部が埋め込まれた複数の基板支持具と
を備え、前記基板支持具の前記頭部と前記搭載面との隙間で前記軸部分に支持されて前記基板が配置されることを特徴とするサンプルホルダ。
【請求項２】
前記基板支持具が７００℃以上の耐熱性を有する材料からなることを特徴とする請求項１に記載のサンプルホルダ。
【請求項３】
前記基板支持具がステンレス鋼であることを特徴とする請求項１に記載のサンプルホルダ。
【請求項４】
前記搭載面を複数有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のサンプルホルダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理対象の基板を搭載してプラズマ処理装置に格納されるサンプルホルダに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程において、高精度のプロセス制御が容易であるという利点から、成膜、エッチング、アッシングなどの処理にプラズマ処理装置が用いられている。例えば成膜装置として、平行平板を構成するカソード電極とアノード電極間にプラズマを形成して成膜処理を行うプラズマ化学気相成長（ＣＶＤ）成膜装置が知られている。
【０００３】
プラズマＣＶＤ成膜装置の基板処理方法は、基板を１枚ずつ処理する枚葉式と複数の基板を同時に処理するバッチ式に大別される。太陽電池は基板サイズが１２５ｍｍ〜１５６ｍｍ程度と小さく、また、基板１枚当たりにかけられるコストが小さいために単位時間当たりの処理基板枚数を多くする必要がある。このため、太陽電池用の成膜装置ではバッチ式が用いられることが多い。特に、処理効率を向上させるために、基板を垂直に装着するサンプルホルダを用いて、同時に処理できる基板の数を増やすことが有効である（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−７５８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
サンプルホルダに基板を垂直に装着するために、例えば、サンプルホルダの基板を搭載する面にピン穴を形成し、このピン穴に圧入した金属ピンを基板支持具とする方法を用いることができる。しかし、サンプルホルダは定期的に洗浄する必要があり、例えばフッ酸洗浄時などに毎回サンプルホルダから金属ピンを取り外す必要があった。このような金属ピンの圧入と取り外しを繰り返すことによってサンプルホルダのピン穴が広がり、金属ピンが搭載面に密着せず、容易に外れてしまうという問題があった。
【０００６】
上記問題点に鑑み、基板支持具の取り付けと取り外しを繰り返しても、基板支持具が搭載面に安定して装着されるサンプルホルダを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、プラズマ処理装置に格納されるサンプルホルダであって、（イ）処理対象の基板を搭載する搭載面が垂直方向に延伸する基板プレートと、（ロ）内部に円筒形状の空洞を形成するようにそれぞれ環状に構成された軸部分とその軸部分よりも断面積の広い頭部からなる外殻部、及び外殻部の軸部分の内壁に密着して配置された円柱形状の芯部からなり、搭載面に軸部分の一部が埋め込まれた複数の基板支持具とを備え、基板支持具の頭部と搭載面との隙間で軸部分に支持されて基板が配置されるサンプルホルダが提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、基板支持具の取り付けと取り外しを繰り返しても、基板支持具が搭載面に安定して装着されるサンプルホルダを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係るサンプルホルダの構成を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るサンプルホルダの構成を示す模式的な平面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るサンプルホルダに基板を搭載した例を示す模式図である。
【図４】本発明の実施形態に係るサンプルホルダの基板支持具を説明するための模式図である。
【図５】本発明の実施形態に係るサンプルホルダに基板支持具を取り付ける方法を説明するための模式図である（その１）。
【図６】本発明の実施形態に係るサンプルホルダに基板支持具を取り付ける方法を説明するための模式図である（その２）。
【図７】本発明の実施形態に係るサンプルホルダに基板支持具を取り付ける方法を説明するための模式図である（その３）。
【図８】本発明の実施形態に係るサンプルホルダの基板支持具の構成を示す断面図である。
【図９】本発明の実施形態に係るサンプルホルダの他の例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであることに留意すべきである。又、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の構造、配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の実施形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１１】
本発明の実施形態に係るサンプルホルダ１０は、プラズマ処理装置に格納されるサンプルホルダであって、図１に示すように、処理対象の基板を搭載する搭載面１１０が垂直方向に延伸する基板プレート１１と、搭載面１１０に配置された基板支持具２０とを備える。基板支持具２０は、内部に円筒形の空洞を形成するようにそれぞれ環状に構成された軸部分２１１と、軸部分２１１よりも断面積の広い頭部２１２からなる外殻部２１、及び外殻部２１の軸部分２１１の内壁に密着して配置された円柱形状の芯部２２からなる。図１に示したように、搭載面１１０に軸部分の一部が埋め込まれている。
【００１２】
詳細は後述するが、軸部分２１１内部の空洞に押し込まれた芯部２２によって軸部分２１１の内壁に外側に向けて圧力がかかる。このため、軸部分２１１の外壁が基板プレート１１に押しつけられることになり、基板支持具２０は搭載面１１０から簡単にははずれない。
【００１３】
図２に示すように、複数の基板支持具２０が搭載面１１０に配置されている。図２に示した例では、矩形領域で定義された搭載位置１１１に配置される基板に対して、下部端面及び左右部端面それぞれに相当する位置に基板支持具２０が配置されている。これにより、基板の下辺部、右辺部及び左辺部が基板支持具２０によってそれぞれ支持されて、基板が搭載面１１０上に固定される。なお、基板支持具２０の個数は３個に限られることは無く、基板が安定して搭載面１１０上に配置されるように、基板支持具２０の個数や配置箇所は任意に設定できる。
【００１４】
図３に示すように、基板支持具２０の頭部２１２と搭載面１１０との隙間で軸部分２１１に支持されて、基板１が搭載面１１０上で固定される。このため、搭載面１１０上で露出する軸部分２１１の長さｔは、基板１の厚みと同等と設定される。
【００１５】
図４に、基板支持具２０を搭載面１１０に取り付けるための装着具２００の構造を示す。装着具２００は、芯部２２が先端に配置されたシャフト２２０が、軸部分２１１と頭部２１２からなる外殻部２１の内部空洞に挿入された構造である。シャフト２２０は、芯部２２、くびれ部２２１及び引き出し部２２２が連結された構造であり、基板支持具２０を搭載面１１０に取り付ける前の状態では、外殻部２１の内部空洞には引き出し部２２２が配置されている。芯部２２の直径ｄ１よりも引き出し部２２２の直径ｄ２の方が細く、くびれ部２２１は引き出し部２２２よりも更に細く形成されている。より具体的には、引き出し部２２２の直径ｄ２は外殻部２１の内部空洞の直径よりも細く、芯部２２の直径ｄ１は外殻部２１の内部空洞の直径よりもやや太い。以下に、基板支持具２０を搭載面１１０に取り付ける方法の例を説明する。
【００１６】
まず、図５に示すように、搭載面１１０に開口部を有する貫通孔１００を基板プレート１１に形成する。貫通孔１００の直径は、基板支持具２０の軸部分２１１の直径と同等程度に設定される。
【００１７】
次いで、図６に示すように、芯部２２が基板プレート１１の反対側の面に突き出すように、搭載面１１０側から装着具２００を基板プレート１１に形成した貫通孔１００に挿入する。貫通孔１００の直径が軸部分２１１の直径と同等程度であるため、装着具２００は安定した姿勢で搭載面１１０上で保持され、装着具２００のシャフト２２０は搭載面１１０の面法線方向に延伸する。このとき、軸部分２１１の先端は貫通孔１００内に位置する。なお、頭部２１２と搭載面１１０間で露出する軸部分２１１の長さｔが基板１の厚みと同等になるように、外殻部２１の位置を設定する。
【００１８】
そして、外殻部２１の位置が変化しないようにして、引き出し部２２２を図６の矢印の方向、即ち、搭載面１１０の面法線方向に引っ張る。このとき、図７に示すように、芯部２２が軸部分２１１の内部に留まるようにシャフト２２０を移動させる。その後、くびれ部２２１でシャフト２２０を切断することにより、図１に示したように、基板支持具２０が搭載面１１０に取り付けられる。
【００１９】
既に説明したように、芯部２２の直径ｄ１は外殻部２１の内部空洞の直径よりもやや太く設定される。例えば、図８に示すように、外殻部２１の内部空洞の直径が１．６５ｍｍである場合に、芯部２２の直径ｄ１が１．７５ｍｍ程度、引き出し部２２２の直径ｄ２が１．４５ｍｍ程度に設定される。これにより、図７に示すように芯部２２が外殻部２１の内部空洞に押し込まれた場合に、外殻部２１の内部空洞が押し広げられようにして、芯部２２が内部空洞に挿入される。例えば、軸部分２１１の外径の直径が２．４ｍｍから２．６ｍｍ程度まで増大する。その結果、軸部分２１１の外壁が貫通孔１００の内壁に密着し、軸部分２１１が常に基板プレート１１に強く圧着する状態となる。このため、基板支持具２０が搭載面１１０から容易にはずれないサンプルホルダ１０を実現できる。
【００２０】
上記のように、サンプルホルダ１０では、搭載面１１０に貫通孔１００の開口部が形成される。しかし、貫通孔１００は基板支持具２０によって密閉されるため、貫通孔１００の開口部に起因するホロー放電は発生しない。
【００２１】
図１に示したサンプルホルダ１０では、サンプルホルダの洗浄時に基板支持具２０を搭載面１１０から取り外し、洗浄後に新たな基板支持具２０を搭載面１１０に取り付ける場合でも、金属ピンのように圧入する必要がなく、且つ安定して基板支持具２０を搭載面１１０に固定することができる。つまり、搭載面１１０に形成した穴の直径が若干広がったとしても、芯部２２によって軸部分２１１が基板プレート１１に強く圧着されるため、基板支持具２０は基板１を支持できる十分な強度で搭載面１１０に固定される。
【００２２】
更に、搭載面１１０上に露出する軸部分２１１の長さｔの管理も容易になり、組み立て性が向上する。また、基板支持具２０の量産効果により、コストダウンも実現できる。
【００２３】
基板支持具２０を搭載面１１０に取り付ける作業では、貫通孔１００への装着具２００の取り付け、外殻部２１の内部空洞への芯部２２の挿入、シャフト２２０の切断の一連の作業などを専用のリベッターを使用して行うことができる。なお、搭載面１１０から基板支持具２０を取り外すには、例えば３Ｋｇ程度の力で頭部２１２を引っ張ればよい。このような搭載面１１０からの基板支持具２０の取り外しも、専用の工具を使用できる。このため、作業者の技術や経験に依存せずに、基板支持具２０の取り付け及び取り外し作業を行うことができる。これにより、精度誤差を抑制することができる。
【００２４】
基板支持具２０の材料には、アルミニウム（Ａｌ）材やステンレス鋼（ＳＵＳ）材などの金属材料を採用可能である。処理工程でサンプルホルダ１０が高温になることなどを考慮すれば、ＳＵＳ材を基板支持具２０に好適に使用できる。しかし、基板支持具２０の材料はＳＵＳに限定されることは無く、処理工程の温度において変形などをしない耐熱性を有する材料であれば採用可能である。処理工程が７００℃程度で行われる場合を考慮して、基板支持具２０が７００℃以上の耐熱性を有する材料からなることが好ましい。
【００２５】
基板プレート１１の材料には、Ａｌ材やＳＵＳ材なども採用可能であるが、成膜処理が例えば４５０℃以上の高温で行われる場合があることなどを考慮して、カーボン材を使用することが好ましい。或いは、導電性セラミックをサンプルホルダ１０に採用してもよい。
【００２６】
なお、図９に示すように、搭載面１１０の面法線方向に沿って複数の基板プレート１１が並列に並べられたボートタイプのサンプルホルダ１０を採用できる。基板プレート１１のそれぞれの底部は固定板１０１によって固定されている。図９では、基板支持具２０の図示を省略している。搭載面１１０を複数有するボートタイプのサンプルホルダ１０を使用することにより、１回の成膜処理工程で処理できる基板１の枚数を増やすことができ、その結果、全体の処理時間を短縮することができる。
【００２７】
以上に説明したように、本発明の実施形態に係るサンプルホルダ１０によれば、基板支持具２０の取り付けと取り外しを繰り返しても、基板支持具２０が搭載面１１０に安定して装着されるサンプルホルダを提供することができる。例えば、サンプルホルダ１０を交換するまでの基板支持具２０の取り付け及び取り外し回数は１２回くらいが通常の目安とされているが、サンプルホルダ１０では、取り付け及び取り外しを２４回行っても、基板支持具２０を搭載面１１０に十分な強度で取り付けることができた。
【００２８】
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。即ち、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００２９】
１…基板
１０…サンプルホルダ
１１…基板プレート
２０…基板支持具
２１…外殻部
２２…芯部
１００…貫通孔
１０１…固定板
１１０…搭載面
１１１…搭載位置
２００…装着具
２１１…軸部分
２１２…頭部
２２０…シャフト
２２１…くびれ部
２２２…引き出し部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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