(57)【要約】【課題】箔状の基材が変形しているような場合でも、確実に全面に亘って静電吸着されるようにした静電チャック付きトレイを提供する。【解決手段】電源から給電される電極５３が設けられたトレイ本体５１を備え、真空雰囲気のチャンバ内にてトレイ本体の吸着面５４ｂでシリコンを含む金属製で箔状の基材Ｆｓを静電吸着する本発明の静電チャック付きトレイは、トレイ本体の吸着面に基材が設置された状態で、当該基材の周縁部の所定範囲をトレイ本体に向けて押え得る枠状の押え板５２を更に備え、トレイ本体の吸着面と押え板の基材側の内周縁部５２ａとのいずれか一方に、基材より大きな輪郭で、且つ、基材厚さｔより高い所定の周壁高さｈを持つ基材受入部５４が凹設される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源から給電される電極が設けられたトレイ本体を備え、真空雰囲気のチャンバ内にてトレイ本体の吸着面でシリコンを含む金属製で箔状の基材を静電吸着する静電チャック付きトレイにおいて、
トレイ本体の吸着面に基材が設置された状態で、当該基材の周縁部の所定範囲をトレイ本体に向けて押え得る枠状の押え板を更に備え、トレイ本体の吸着面と押え板の基材側の内周縁部とのいずれか一方に、基材より大きな輪郭で、且つ、基材厚さより高い所定の周壁高さを持つ基材受入部が凹設されることを特徴とする静電チャック付きトレイ。
【請求項２】
前記押え板は、その内周縁が基材の周縁部に対しその全周に亘って対峙するように形成されていることを特徴とする請求項１記載の静電チャック付きトレイ。
【請求項３】
前記トレイ本体は、電源から電極への給電により基材と共にトレイ本体に静電吸着されるものであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の静電チャック付きトレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空雰囲気のチャンバ内にてシリコンを含む金属製で箔状の基材を吸着保持するための静電チャック付きトレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の静電チャック付きトレイは例えば特許文献１で知られている。このものは、電源（ＥＳＣ用給電電源）から給電される電極が埋設されたトレイ本体を備え、トレイ本体は、所定のプラズマ処理が実施される真空チャンバ内のステージ上に載置されるようになっている。ステージには、上下方向に進退自在な給電端子が設けられ、給電端子を突出位置に移動させると、電極に接触して給電できるようにしている。また、トレイ本体上には枠状のカバー部材が載置され、シリコンウエハ等の基材を受け入れる基材受入部が画成されるようにしている。この場合、クランプによりカバー部材をステージに向けて押圧することで、ステージにトレイ本体とカバー体とが固定される。そして、電極が所謂単極式である場合、基材受入部内にシリコンウエハ等の基材を収容した後、真空雰囲気のチャンバ内にプラズマを発生させた状態で電源から電極に給電すると、そのときに発生する静電気力でトレイ本体の上面（吸着面）に基材が静電吸着される。
【０００３】
ところで、プラズマ処理が行われる処理対象物の中には、シリコンを含む金属製で箔状の基材（例えば、１００μｍ以下の厚さのもの）があり、その中には、例えば、前処理としての成膜処理が施されることで膜の応力により変形を生じている（例えば、基材に反りが生じたり、局所的に歪が生じたりしている）ものがある。このように変形している箔状の基材を上記従来例の静電チャック付きトレイにて静電吸着させても、基材がその全面に亘ってトレイ本体の上面に面接触した状態で静電吸着されない場合がある（言い換えると、基材面内においてトレイ本体に吸着されていない領域が局所的に発生する場合がある）。この場合、プラズマ処理中に、例えば基材が部分的に剥がれたり、浮き上がったりして、基材表面全体に亘って所望のプラズマ処理ができないという問題を招来する。なお、変形している箔状の基材をトレイに静電吸着させるときに、ローラを基材表面に沿って転動させながら基材をその全面に亘ってトレイに押圧することが考えられるが、これでは、ローラの転動時に基材がダメージを受けることがあり、特に、基材に対して前処理が施されている場合にはもはや適用することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５０８２００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、以上の点に鑑み、箔状の基材が変形しているような場合でも、確実に全面に亘って静電吸着されるようにした静電チャック付きトレイ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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、電源から給電される電極が設けられたトレイ本体を備え、真空雰囲気のチャンバ内にてトレイ本体の吸着面でシリコンを含む金属製で箔状の基材を静電吸着する静電チャック付きトレイにおいて、トレイ本体の吸着面に基材が設置された状態で、当該基材の周縁部の所定範囲をトレイ本体に向けて押え得る枠状の押え板を更に備え、トレイ本体の吸着面と押え板の基材側の内周縁部とのいずれか一方に、基材より大きな輪郭で、且つ、基材厚さより高い所定の周壁高さを持つ基材受入部が凹設されることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、トレイ本体が水平な姿勢で設置されている場合、吸着面としてのトレイ本体の上面に基材を先ず載置する。基材が載置されると、内周縁部が基材の周縁部に対峙しかつ周壁と基材の外周との間にその全周に亘って隙間が存在するように位置決めして、トレイ本体の上方から押え板を仮設置する。このとき、基材が基材受入部内に収納されるが、基材受入部の周壁高を基材厚さより高く設定しているため、例えば、基材の外端が全体的にまたは部分的に上方に向かって反るように変形しているような場合には、押え板の自重により押え板の内周縁部で基材の周縁部の所定範囲がトレイ本体に向けて押え付けられる。これにより、基材面内のいずれの個所においても、吸着面からの距離を所定値（即ち、電極への給電により発生する静電気力で基材を吸着することができる距離）より小さくすることができる。
【０００８】
結果として、電極が所謂単極式であるような場合には、チャンバ内にプラズマを発生させた状態で電源から電極に給電すると、そのときに発生する静電気力でトレイ本体の上面（吸着面）に基材がその全面に亘って確実に静電吸着される。なお、本発明者らの実験によれば、基材の周縁部のうち８０％以上の範囲が押えられていれば、その全面に亘って静電吸着されることが確認された。また、基材の外端が下方に向かって反るように変形しているような場合には、吸着面に基材を載置すると、その自重で沈み込むことで、基材面内のいずれの個所においても、吸着面からの距離が所定値より小さくなり、このとき、基材収容部の輪郭を基材より大きくしているため、皺がついた状態で基材が吸着面に静電吸着されるといった不具合も生じない。
【０００９】
本発明においては、前記押え板は、その内周縁部が基材の周縁部に対しその全周に亘って対峙するように形成されていることが好ましい。これにより、押え板を仮設置するだけで、基材の変形状態に関係なく、押え板の内周縁部によって基材の周縁部の所定範囲をトレイ本体に向けて押え付けることができ、しかも、プラズマ処理時、押え板がトレイに対するプラズマ処理を防止するカバーとしての役割を果たし、有利である。この場合、前記トレイ本体は、電源から電極への給電により基材と共にトレイ本体に静電吸着されるものであれば、基材の周縁部を押えた状態を保持するために必要な押え板固定用の部品を省略でき、有利である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の静電チャック付きトレイを備えるエッチング装置の構成を模式的に示す図。
【図２】図１の要部を拡大して示す断面図。
【図３】図１の要部を拡大して示す平面図。
【図４】本発明の効果を確認するための実験結果を示す図。
【図５】静電チャック付きトレイの変形例を示す断面図。
【図６】静電チャック付きトレイの他の変形例を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、吸着対象物を、矩形の輪郭を持ち、厚さが１００μｍ以下である、シリコンを含む金属製の箔状の基材Ｆｓとし、チャンバ内で所定のプラズマ処理を施すとき、真空雰囲気のチャンバ内にて基材Ｆｓを静電吸着するための静電チャック付きトレイの実施形態について説明する。以下においては、チャンバ内に水平な姿勢でトレイ本体が設置されることとし、方向を示す用語はこれを基準とする。
【００１２】
図１を参照して、ＥＭは、箔状の基材Ｆｓに対してプラズマ処理としてのエッチング処理を施す（所謂反応性イオン）エッチング装置である。エッチング装置ＥＭは、ゲートバルブＧｖを介して水平方向に連設されたロードロックチャンバ１とプロセスチャンバ２とを備える。ロードロックチャンバ１には、図示省略の真空ポンプやベントバルブが設けられ、大気圧と大気圧より低い所定圧力との間でチャンバ内雰囲気を適宜切り換えることができるようになっている。また、ロードロックチャンバ１には、後述のトレイ本体５１の設置を可能とする第１ステージ１１が設けられ、第１ステージ１１上にトレイ本体５１を設置した後、基材Ｆｓをセットできるようにしている。
【００１３】
プロセスチャンバ２は上部開口２１と下部開口２２とが開設され、上部開口２１が石英等の誘電体で形成される天板２３で閉塞され、下部開口２２は、プロセスチャンバ２内に真空シール兼用の絶縁体Ｉを介して配置される第２ステージ２４で閉塞され、図外の真空ポンプにより所定圧力に真空引きできるようにしている。プロセスチャンバ２の側壁には、図示省略の流量制御手段（マスフローコントローラ）を介してガス源に通じるガス管３が接続され、真空雰囲気のプロセスチャンバ２内に、所定のエッチングガスを所定流量で導入できるようにしている。また、天板２３の外側（上方）には、複数段（本実施形態では２段）のループ状のアンテナコイル４が設けられ、アンテナコイル４には高周波電源Ｅ１からの出力が接続され、プラズマ発生用の高周波電力を投入できるようにしている。
【００１４】
図２も参照して、第２ステージ２４には、上下方向に貫通する透孔２４ａが形成され、透孔２４ａ内には、先端が透孔２４ａ内に没入した没入位置と、先端が透孔２４ａから上方に突出した突出位置との間で上下動自在な接続端子２５が設けられている。接続端子２５は静電チャック用電源Ｅｓに接続され、この接続端子２５を後述の電極５３に接触させることで電極５３に対して給電できるようになっている。なお、接続端子２５の上下動は公知の駆動機構を用いて行うことができる。また、第２ステージ２４には、高周波電源Ｅ２からの出力が接続され、エッチング中、箔状の基材Ｆｓにバイアス電位を印加することができる。そして、プロセスチャンバ２内で第２ステージ２４上に設置されて、箔状の基材Ｆｓを静電吸着して保持するために本実施形態の静電チャック付きトレイ（以下、「トレイ５」という）が用いられる。以下に、電極５３が所謂単極式であるものを例に具体的に説明する。
【００１５】
図２及び図３を参照して、トレイ５は、箔状の基材Ｆｓに応じた矩形の輪郭を持つ板状のトレイ本体５１と押え板５２とを備える。トレイ本体５１は、アルミナや石英等の誘電体で構成され、その内部には、銅やアルミニウム等の導電体からなる単一の電極５３が埋設されている。この場合、特に図示して説明しないが、電極５３には、トレイ本体５１の下面の所定位置に通じる接続電極部が設けられ、この接続電極部に突出位置にある接続端子２５が嵌合するようにしている。また、トレイ本体５１の上面には、基材Ｆｓより大きな輪郭で基材Ｆｓを受け入れる基材受入部５４が凹設されている。基材受入部５４の周壁５４ａの高さｈは、静電チャック用電源Ｅｓからの給電電圧や基材Ｆｓの厚さｔに応じて、当該基材Ｆｓより所定の値だけ高くなるように設定されている。そして、周壁５４ａとの間にその全周に亘って所定の隙間Ｗ（例えば、２ｍｍ）が存するように位置決めして基材受入部５４の水平な底面５４ｂ上に基材Ｆｓが載置される。この場合、基材受入部５４の底面５４ｂが基材Ｆｓの吸着面を構成する。なお、隙間Ｗは、基材Ｆｓの変形や位置ズレ等を考慮して、２ｍｍ〜３ｍｍの範囲に設定することが好ましい。また、トレイ本体５１は、マグネットやクランプ等の公知の固定手段により第２ステージ２４に適宜固定できるようにしてもよい。
【００１６】
押え板５２は、例えばアルミニウムまたはチタニウム製の枠状の板材で構成されている。この場合、押え板５２の内周縁部５２ａが基材Ｆｓの周縁部Ｆｓ１にその全周に亘って対峙することができるように、押え板５２に中央開口５２ｂが開設されている。なお、本実施形態において、基材Ｆｓの周縁部Ｆｓ１といった場合、基材Ｆｓの端部から３ｍｍ以内の範囲を言う。そして、押え板５２は、基材受入部５４の水平な底面（吸着面）５４ｂ上に基材Ｆｓが載置された後、押え板５２の内周縁部５２ａが基材Ｆｓの周縁部Ｆｓ１にその全周に亘って対峙するように位置決めしてトレイ本体５１の上方から仮設置される。次に、プロセスチャンバ２内での基材Ｆｓの吸着保持手順について説明する。
【００１７】
先ず、大気圧下のロードロックチャンバ１において、トレイ本体５１を第１ステージ１１上に設置し、次に、周壁５４ａとの間にその全周に亘って所定の隙間（例えば、２ｍｍ）が存するように位置決めして基材受入部５４の水平な底面５４ｂ上に基材Ｆｓを載置する。トレイ本体５１に基材Ｆｓが載置されると、ロードロックチャンバ１が真空引きされ、所定圧力に達すると、ゲートバルブＧｖを開けて基材Ｆｓが載置されたトレイ本体５１をプロセスチャンバ２へと搬送し、第２ステージ２４上にトレイ本体５１を設置する。ここで、ロードロックチャンバ１における、トレイ本体５１や基材Ｆｓの搬送や、ロードロックチャンバ１とプロセスチャンバ２との間のトレイ本体５１の搬送には搬送ロボットが用いられるが、このような搬送ロボット自体は公知のものであるため、詳細な説明は省略する。なお、本実施形態では、トレイ本体５１上面に凹設した基材受入部５４に基材Ｆｓを設置しているため、搬送ロボットによる搬送時、基材Ｆｓがトレイ本体５１から落下し難くなり、有利である。
【００１８】
第２ステージ２４上にトレイ本体５１が設置されると、押え板５２の内周縁部５２ａが基材Ｆｓの周縁部Ｆｓ１にその全周に亘って対峙するように位置決めして、トレイ本体５１の上方から仮設置される。これにより、例えば、基材Ｆｓの外端が全体的にまたは部分的に上方に向かって反るように変形し、基材受入部５４の周壁５４ａから上側にはみ出している部分があるような場合、押え板５２の自重により押え板５２の内周縁部５２ａで基材Ｆｓの周縁部Ｆｓ１の所定範囲がトレイ本体５１に向けて押え付けられ、基材面内のいずれの個所においても、吸着面５４ｂからの距離が所定値（即ち、電極５３への給電により発生する静電気力で基材Ｆｓを吸着することができる距離）より小さくなる。なお、基材Ｆｓの外端が下方に向かって反るように変形しているような場合には、吸着面５４ｂに基材Ｆｓを載置すると、その自重で沈み込むことで、基材面内のいずれの個所においても、吸着面５４ｂからの距離が所定値より小さくなる。
【００１９】
次に、プロセスチャンバ２内に所定のエッチングガスを導入し、高周波電源Ｅ２によりアンテナコイル４にプラズマ発生用の高周波電力を投入して、プラズマを発生させる。そして、プラズマを発生させた状態で静電チャック用電源Ｅｓから、４ｋＶ〜５ｋＶの範囲の電圧で電極５３に給電すると、そのときに発生する静電気力でトレイ本体５１の上面（吸着面５４ｂ）に基材Ｆｓと押え板２とがその全面に亘って確実に静電吸着される。この状態で基材Ｆｓに対してエッチング処理が行われる。エッチング処理終了後、アンテナコイル４への高周波電力の投入と電極５３への給電を停止すると、静電気力が消失することで、押え板５２がトレイ本体５１から脱離され、ゲートバルブＧｖを開けてエッチング処理済みの基材Ｆｓが載置されたトレイ本体５１がロードロックチャンバ１へと搬送され、基材Ｆｓが回収される。
【００２０】
以上の実施形態によれば、電極５３に給電したときに発生する静電気力でトレイ本体５１の上面（吸着面５４ｂ）に基材Ｆｓがその全面に亘って確実に静電吸着させることができ、しかも、皺がついたりするといった不具合も生じない。また、押え板５２は、その内周縁部５２ａが基材Ｆｓの周縁部Ｆｓ１全長に亘って対峙するように形成されている構成を採用したため、押え板５２を仮設置するだけで、基材Ｆｓの変形状態に関係なく、押え板５２の内周縁部５２ａによって基材Ｆｓの周縁部Ｆｓ１の所定範囲をトレイ本体５１に向けて押え付けることができ、しかも、プラズマ処理時、押え板５２がトレイ本体５１に対するプラズマ処理を防止するカバーとしての役割を果たし、有利である。また、トレイ本体５１は、電源Ｅｓから電極５３への給電により基材Ｆｓと共にトレイ本体５１に静電吸着される構成を採用したため、基材Ｆｓの周縁部Ｆｓ１を押えた状態を保持するために必要な押え板固定用の部品を省略でき、有利である。
【００２１】
次に、本発明の効果を確認するために上記エッチング装置ＥＭを用いて以下の実験を行った。本実験では、基材Ｆｓを１００×１００ｍｍのアルミニウム製の矩形のものとし、トレイ本体５１を、Φ３３０ｍｍで厚さが２ｍｍのアルミナ製のものとし、押え板５２を、Φ３３０ｍｍで厚さが１ｍｍのアルミニウム製のものとした。この場合、基材Ｆｓの外端から３ｍｍの範囲が押え板５２の内周縁部５２ａに接触するように押え板５２の中央部に矩形の開口５２ｂを形成した。また、電極５３に給電するときの電圧を４ｋＶに設定することとした。他方、エッチング条件としては、エッチングガスとして、アルゴンガスを用い、プロセスチャンバ２内の圧力が１Ｐａになるようにエッチングガスを導入し、また、アンテナコイル４への投入電力を２．５ｋＷに設定した。そして、周壁部５４ａの高さｈと、基材Ｆｓの厚さｔとを適宜変更しながら、大気中で目視によりトレイ本体５１の上面（吸着面５４ｂ）への静電吸着状態を確認した。
【００２２】
図４は、周壁部５４ａの高さｈと基材Ｆｓの厚さｔとを変更したときの静電吸着状態を示す表であり、図中、○は、エッチング処理中に基材Ｆｓや押え板５２がチャック本体５１から剥がれなかったもの、△は、繰り返しエッチング処理を施すと、基材Ｆｓや押え板５２がチャック本体５１から剥がれることがあったもの、×は、エッチング処理中に基材Ｆｓや押え板５２がチャック本体５１から剥がれたものである。これによれば、周壁部５４ａの高さｈが０．１ｍｍより小さいと、基材Ｆｓの厚さｔに関係なく、基材Ｆｓや押え板５２がチャック本体５１から剥がれてしまい、他方、周壁部５４ａの高さｈが０．４ｍｍより大きくなると、基材Ｆｓの厚さｔが薄くなるのに従い、基材Ｆｓや押え板５２がチャック本体５１から剥がれ易くなることが確認された。このため、周壁部５４ａの高さｈに対する基材の厚さｔの比が、１／１５〜１／５の範囲であれば、基材の変形状態に関係なく、静電気力でトレイ本体の上面（吸着面）にその全面に亘って確実に静電吸着させることができる。また、電極に給電するときの電圧を４ｋＶ〜５ｋＶの範囲であれば、静電吸着させることができることが確認された。
【００２３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではない。上記実施形態では、トレイ本体５１の上面に基材受入部５４を凹設したものを例に説明したが、これに限定されるものではなく、図５に示すように、押え板５２の下面に基材受入部５４を凹設してもよい。この場合、押え板５２の中央に向けて延出する環状の底面部が基材Ｆｓの周縁部の所定範囲をトレイ本体５１に向けて押える役割を果たす。また、上記実施形態では、押え板５２を枠状の板材で構成し、基材Ｆｓの周縁部Ｆｓ１をその全周に亘って押えるように構成したものを例に説明したが、図６に示すように、押え板５２の中央に向けて延出する円弧状の突片を周方向に所定間隔で設けるようにし、基材Ｆｓの外端が全体的に上方に向かって反るように変形しているときに、基材Ｆｓの周縁部のうち８０％以上の範囲が押えられるようにしておけば、電極５３に給電したときに発生する静電気力でトレイ本体５１の上面（吸着面）に基材Ｆｓがその全面に亘って確実に静電吸着できることが確認された。
【００２４】
また、上記実施形態では、トレイ本体５１や押え板５２を基材Ｆｓの輪郭に対応させて矩形としたものを例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、円形の輪郭であってもよい。また、上記実施形態では、水平に設置された第２ステージ２４上にトレイ本体５１を設置する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、また、上記実施形態では、電極５３が所謂単極式であるものを例に説明したが、所謂双極式のものにも本発明は適用することができる。
【符号の説明】
【００２５】
Ｅｓ…電源、Ｆｓ…基材、Ｆｓ１…基材Ｆｓの周縁部、ｔ…基材厚さ（基材Ｆｓの厚さ）、２…チャンバ（プロセスチャンバ）、５…静電チャック付きトレイ、５１…トレイ本体、５２…押え板、５２ａ…押え板５２の内周縁部、５３…電極、５４…基材受入部、５４ｂ…吸着面（トレイ本体５１の上面）、ｈ…周壁高さ（基材受入部５４の周壁部５４ａの高さ）。
【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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