(57)【要約】【課題】基板品種の切替に伴う労力面および設備費用面の負荷を低減することができるプラズマ処理における基板保持用のトレイおよびプラズマ処理方法を提供することを目的とする。【解決手段】板状のトレイ本体部７１ａの上面に設けられ処理対象の基板８１を収納する第１収納部７１ｂと、トレイ本体部７１ａの下面に第１の支持面１３ａにおける凸状部１４の配列に対応して設けられた複数の第２収納部７１ｄとを備え、トレイ７１を基板サセプタの誘電体板１３に載置した状態で、第２収納部７１ｄに凸状部１４が嵌合して第２の支持面１４ａが第２収納部７１ｄの凹底面７１ｅに当接し、且つトレイ本体部７１ａの下面は第１の支持面１３ａから離隔するような形状とする。これにより、既設のプラズマ処理装置の基板サセプタの段取り替えを行うことなく、基板品種の切替を行うことができる。【選択図】図４
2011171329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板を処理対象の標準品種とするプラズマ処理装置によって前記第１の基板と異なる大きさの第２の基板を対象として行われるプラズマ処理において、前記第２の基板を保持する基板保持用のトレイであって、
前記プラズマ処理装置は、内部がプラズマ処理の処理空間を形成する真空密の処理チャンバと、前記処理空間内でプラズマ発生用のガスを電離させてプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、前記処理チャンバ内に配置され上下方向の貫通孔を有する複数の基板収納部に前記第１の基板を収納保持した標準トレイが載置される基板サセプタと、前記基板サセプタの上面に設けられ前記標準トレイの下面に当接して支持する第１の支持面と、前記第１の支持面において前記標準トレイにおける前記貫通孔の形状および配列に対応して上方に凸出して設けられ上面に第２の支持面を有する複数の凸状部と、前記第２の支持面に前記第１の基板を吸着保持させる吸着保持手段と、前記第１の支持面を介して前記標準トレイを冷却し前記第２の支持面を介して前記第１の基板を冷却する冷却手段とを有し、
板状のトレイ本体部と、前記トレイ本体部の上面に設けられ前記第２の基板を処理面を上向きにした姿勢で収納する第１収納部と、前記トレイ本体部の下面に前記第１の支持面における前記凸状部の形状および配列に対応してこのトレイ本体部の板厚方向に凹入して設けられ前記凸状部を収納可能な複数の第２収納部と、前記トレイ本体部において前記第２収納部以外の部分によって構成される肉厚部とを備え、前記第２収納部のうち底を有する凹型のものについては底に前記第２支持面が当接する凹底面を設けたことを特徴とする基板保持用のトレイ。
【請求項２】
前記第１収納部の深さ寸法と前記第２収納部の深さ寸法の和は前記トレイ本体部の厚み寸法よりも小さく、
全ての前記第２収納部は前記凹底面を有する凹型であることを特徴とする請求項１に記載の基板保持用のトレイ。
【請求項３】
前記第１収納部の平面形状寸法は前記第２収納部の平面形状寸法よりも大きく、さらに前記第１収納部の深さ寸法と前記第２収納部の深さ寸法の和は前記トレイ本体部の厚み寸法よりも大きく、
前記凹底面は、前記第２収納部と前記第１収納部とが平面視して重なる領域以外の位置に形成されていることを特徴とする請求項１記載の基板保持用のトレイ。
【請求項４】
第１の基板を処理対象の標準品種とするプラズマ処理装置によって、前記第１の基板と異なる大きさの第２の基板をトレイに保持させてプラズマ処理を行うプラズマ処理方法であって、
前記プラズマ処理装置は、内部がプラズマ処理の処理空間を形成する真空密の処理チャンバと、前記処理空間内でプラズマ発生用のガスを電離させてプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、前記処理チャンバ内に配置され上下方向の貫通孔を有する複数の基板収納部に前記第１の基板を収納保持した標準トレイが載置される基板サセプタと、前記基板サセプタの上面に設けられ前記標準トレイの下面に当接して支持する第１の支持面と、前記第１の支持面において前記標準トレイにおける前記貫通孔の形状および配列に対応して上方に凸出して設けられ上面に第２の支持面を有する複数の凸状部と、前記第２の支持面に前記第１の基板を吸着保持させる吸着保持手段と、前記第１の支持面を介して前記標準トレイを冷却し前記第２の支持面を介して前記第１の基板を冷却する冷却手段とを有し、
前記トレイは、板状のトレイ本体部と、前記トレイ本体部の上面に設けられ前記第２の基板を処理面を上向きにした姿勢で収納する第１収納部と、前記トレイ本体部の下面に前記第１の支持面における前記凸状部の形状および配列に対応してこのトレイ本体部の板厚方向に凹入して設けられ前記凸状部が嵌合可能な複数の第２収納部と、前記トレイ本体部において前記第２収納部以外の部分によって構成される肉厚部とを備え、
前記第２の基板を収納保持した前記トレイを前記基板サセプタに載置し、前記第２収納部に前記凸状部を収納して前記第２の支持面を前記第２収納部における凹底面に当接させることにより前記トレイ本体部を支持するとともにトレイ本体部およびまたは前記第２の基板を前記冷却手段によって冷却し、前記肉厚部によって前記第１の支持面の上方において凸状部相互の間の空間を占有し、且つ前記トレイ本体部の下面が前記第１の支持面から離隔した状態でプラズマ処理を行うことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項５】
前記第１収納部の深さ寸法と前記第２収納部の深さ寸法の和は前記トレイ本体部の厚み寸法よりも小さく、全ての前記第２収納部は前記凹底面を有する凹型であり、
前記トレイを前記基板サセプタに載置し、前記第２の支持面を前記凹底面に全面的に当接させて前記トレイ本体部を支持するとともに、この凹底面を介して前記第２の基板を冷却することを特徴とする請求項４記載のプラズマ処理方法。
【請求項６】
前記第１収納部の平面形状寸法は前記第２収納部の平面形状寸法よりも大きく、さらに前記第１収納部の深さ寸法と前記第２収納部の深さ寸法の和は前記トレイ本体部の厚み寸法よりも大きく、
前記凹底面は前記第２収納部と前記第１収納部とが平面視して重なる領域以外の位置に形成されており、
前記トレイを前記基板サセプタに載置し、前記第２の支持面を前記凹底面に当接させて前記トレイ本体部を支持するとともにトレイ本体部を冷却し、さらに前記第２の支持面のうち前記凹底面に当接しない領域を前記第２の基板の下面に直接当接させて支持するとともに第２の基板を冷却することを特徴とする請求項４記載のプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理において基板を保持する基板保持用のトレイおよびこのトレイを用いたプラズマ処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子部品製造分野では、シリコンや水晶などを板状にした各種の基板を対象として、エッチングや表面処理などを目的としたプラズマ処理が多用される。このプラズマ処理においては、搬送時やプラズマ処理実行時に基板を安定して保持するための保持容器であるトレイが用いられる（例えば特許文献１、２参照）。これらの特許文献に記載された例では、トレイは円板状の板部材に基板を平面的に収納する凹部を有し、さらにこの凹部の中央を貫通する貫通孔を設けた構成となっている。
【０００３】
基板を搬送する際には、凹部内に基板を載置して保持させ、プラズマ処理実行時にはプラズマ処理装置の処理チャンバ内に配置された基板サセプタに対してトレイを下降させる。基板サセプタには、上方に突出した形状の基板保持用の凸状部がトレイにおける凹部の配列と一致して設けられており、トレイを下降させた状態では、基板保持用の凸状部は凹部内において貫通孔を介して上方に突出し、基板の下面に当接してこれを静電吸着などの手段によって吸着保持する。これにより、基板は凸状部によって位置が固定されるとともに、基板サセプタに装備された冷却手段によって凸状部との当接面を介して冷却される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−６６４１７号公報
【特許文献２】特開２００７−１０９７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、プラズマ処理の対象となる基板のサイズは一様ではなく、複数種類のサイズの異なる基板を対象としてプラズマ処理を行うことが求められる。しかしながら、特許文献１、２に開示されたものを含め従来技術においては、サイズの異なる基板を同一装置によってプラズマ処理の対象とする場合には、大掛かりな段取り替え作業を必要としていた。すなわち基板は個別に基板保持用の凸状部によって保持されることから、異なるサイズの基板を対象とする場合には、基板のサイズに合わせた凹部を有するトレイを準備するとともに、基板サセプタにおける凸状部の配列をトレイの凹部と一致させる必要がある。このため、段取り替えに際しては、処理チャンバの内部に配置された基板サセプタにおいて複雑な部品換装作業を必要とし、処理対象となる基板品種の切替に伴って労力面および設備費用面での多大な負荷を余儀なくされていた。
【０００６】
そこで本発明は、基板品種の切替に伴う労力面および設備費用面の負荷を低減することができるプラズマ処理における基板保持用のトレイおよびプラズマ処理方法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】
本発明の基板保持用のトレイは、第１の基板を処理対象の標準品種とするプラズマ処理装置によって前記第１の基板と異なる大きさの第２の基板を対象として行われるプラズマ処理において、前記第２の基板を保持する基板保持用のトレイであって、前記プラズマ処理装置は、内部がプラズマ処理の処理空間を形成する真空密の処理チャンバと、前記処理空間内でプラズマ発生用のガスを電離させてプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、前記処理チャンバ内に配置され上下方向の貫通孔を有する複数の基板収納部に前記第１の基板を収納保持した標準トレイが載置される基板サセプタと、前記基板サセプタの上面に設けられ前記標準トレイの下面に当接して支持する第１の支持面と、前記第１の支持面において前記標準トレイにおける前記貫通孔の形状および配列に対応して上方に凸出して設けられ上面に第２の支持面を有する複数の凸状部と、前記第２の支持面に前記第１の基板を吸着保持させる吸着保持手段と、前記第１の支持面を介して前記標準トレイを冷却し前記第２の支持面を介して前記第１の基板を冷却する冷却手段とを有し、板状のトレイ本体部と、前記トレイ本体部の上面に設けられ前記第２の基板を処理面を上向きにした姿勢で収納する第１収納部と、前記トレイ本体部の下面に前記第１の支持面における前記凸状部の形状および配列に対応してこのトレイ本体部の板厚方向に凹入して設けられ前記凸状部を収納可能な複数の第２収納部と、前記トレイ本体部において前記第２収納部以外の部分によって構成される肉厚部とを備え、前記第２収納部のうち底を有する凹型のものについては底に前記第２支持面が当接する凹底面を設けた。
【０００８】
本発明のプラズマ処理方法は、第１の基板を処理対象の標準品種とするプラズマ処理装置によって、前記第１の基板と異なる大きさの第２の基板をトレイに保持させてプラズマ処理を行うプラズマ処理方法であって、前記プラズマ処理装置は、内部がプラズマ処理の処理空間を形成する真空密の処理チャンバと、前記処理空間内でプラズマ発生用のガスを電離させてプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、前記処理チャンバ内に配置され上下方向の貫通孔を有する複数の基板収納部に前記第１の基板を収納保持した標準トレイが載置される基板サセプタと、前記基板サセプタの上面に設けられ前記標準トレイの下面に当接して支持する第１の支持面と、前記第１の支持面において前記標準トレイにおける前記貫通孔の形状および配列に対応して上方に凸出して設けられ上面に第２の支持面を有する複数の凸状部と、前記第２の支持面に前記第１の基板を吸着保持させる吸着保持手段と、前記第１の支持面を介して前記標準トレイを冷却し前記第２の支持面を介して前記第１の基板を冷却する冷却手段とを有し、前記トレイは、板状のトレイ本体部と、前記トレイ本体部の上面に設けられ前記第２の基板を処理面を上向きにした姿勢で収納する第１収納部と、前記トレイ本体部の下面に前記第１の支持面における前記凸状部の形状および配列に対応してこのトレイ本体部の板厚方向に凹入して設けられ前記凸状部が嵌合可能な複数の第２収納部と、前記トレイ本体部において前記第２収納部以外の部分によって構成される肉厚部とを備え、前記第２の基板を収納保持した前記トレイを前記基板サセプタに載置し、前記第２収納部に前記凸状部を収納して前記第２の支持面を前記第２収納部における凹底面に当接させることにより前記トレイ本体部を支持するとともにトレイ本体部およびまたは前記第２の基板を前記冷却手段によって冷却し、前記肉厚部によって前記第１の支持面の上方において凸状部相互の間の空間を占有し、且つ前記トレイ本体部の下面が前記第１の支持面から離隔した状態でプラズマ処理を行う。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、標準品種である第１の基板と異なる大きさの第２の基板を保持し、基板サセプタ上に載置されるトレイを、板状のトレイ本体部と、トレイ本体部の上面に設けられ処理対象の第２の基板を収納する第１収納部と、トレイ本体部の下面に基板サセプタの第１の支持面における凸状部の配列に対応して設けられた複数の第２収納部とを備えた構成とし、トレイを基板サセプタに載置した状態で、第２収納部に凸状部が嵌合し凸状部の上面の第２の支持面が第２収納部の凹底面に当接し、且つトレイ本体部の下面が第１の支持面から離隔するような形状とすることにより、トレイを処理対象の基板に合わせて準備することのみで、既設のプラズマ処理装置の基板サセプタの段取り替えを行うことなく第２の基板を処理対象とすることができ、基板品種の切替に伴う労力面および設備費用面での負荷を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の構成を示す断面図
【図２】本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置に使用される基板保持用の標準トレイおよびこの標準トレイが載置されるトレイ載置部の斜視図
【図３】本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置に使用される基板保持用の標準トレイの構造説明図
【図４】本発明の一実施の形態のプラズマ処理方法に用いられる基板保持用のトレイの構造説明図
【図５】本発明の一実施の形態のプラズマ処理方法に用いられる基板保持用のトレイの構造説明図
【図６】本発明の一実施の形態のプラズマ処理方法に用いられる基板保持用のトレイの構造説明図
【図７】本発明の一実施の形態のプラズマ処理方法に用いられる基板保持用のトレイの構造説明図
【図８】本発明の一実施の形態のプラズマ処理方法に用いられる基板保持用のトレイの構造説明図
【図９】本発明の一実施の形態のプラズマ処理方法に用いられる基板保持用のトレイの構造説明図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
まず図１、図２を参照して、プラズマ処理装置１の詳細構造および機能について説明する。図１において、プラズマ処理装置１は、内部がプラズマ処理の処理空間２ａを形成する真空密の処理チャンバ２を備えている。処理チャンバ２の上端開口は、石英等の誘電体からなる天板３により密閉状態で閉鎖されている。天板３上にはＩＣＰコイル４が配設されており、ＩＣＰコイル４にはマッチング回路５を介して、高周波電源６が電気的に接続されている。
【００１２】
天板３と対向する処理チャンバ２内の底部側には、基板サセプタ１０が配置されている。基板サセプタ１０は、バイアス電圧が印加される下部電極としての機能を有するとともに、当該プラズマ処理装置１における処理対象の標準品種である第１の基板８を収納保持した標準トレイ７が載置される基板載置部としての機能を有する。標準トレイ７は、円板状のトレイ本体部７ａに上下方向の貫通孔を有する複数の基板収納部７ｂを設け、基板収納部７ｂのそれぞれに第１の基板８を収納保持する構成となっている（図３も参照）。
【００１３】
標準トレイ７は、処理チャンバ２の側面に開閉自在に設けられた搬送用開口部２ｂを介して処理空間２ａ内へ進退する。第１の基板８を保持した状態の標準トレイ７を基板サセプタ１０に対して下降させることにより、第１の基板８および標準トレイ７は基板サセプタ１０によって支持される。基板サセプタ１０には、上下方向に貫通して駆動機構２５によって昇降駆動される昇降ピン９が設けられており、昇降ピン９を昇降させることにより、標準トレイ７を基板サセプタ１０へ載置し、また基板サセプタ１０から標準トレイ７を上昇させて取り出すことができる。
【００１４】
処理チャンバ２の底部には排気用開孔２ｃが設けられており、排気用開孔２ｃは真空排気装置２０、圧力計２１と接続されている。真空排気装置２０を駆動することにより、処理空間２ａ内が排気され、処理空間２ａ内の圧力はプラズマ処理のために必要な真空度に到達する。処理チャンバ２の上側面にはガス供給用開孔２ｄが設けられており、ガス供給用開孔２ｄはエッチングガス供給部２２に接続されている。エッチングガス供給部２２を駆動することにより、処理空間２ａ内には処理対象の第１の基板８の種類や処理目的に応じたプラズマ発生用のガスが供給される。
【００１５】
図１は、プラズマ処理装置１に当該装置の処理対象の標準品種である第１の基板８を、この第１の基板８に対応する標準トレイ７に保持させて基板サセプタ１０に支持させた状態を示している。本実施の形態においては、このように第１の基板８を処理対象の標準品種とするプラズマ処理装置１によって、第１の基板８と異なる大きさの第２の基板（図４以降に示す第２の基板８１、８２、８３参照）を対象としてプラズマ処理を行う例を示している。このプラズマ処理では、第２の基板を保持する基板保持用のトレイが、当該第２の基板に応じて基板品種毎に新たに準備される。
【００１６】
基板サセプタ１０は、ペデスタル電極として機能する電極ブロック１２の上方に誘電体板１３を装着し、さらに電極ブロック１２、誘電体板１３の下面および側周部を金属製のシールド部材１１で覆った構成となっている。電極ブロック１２には高周波電源２４が接続されており、高周波電源２４を駆動することにより、プラズマ処理におけるバイアス電圧が印加される。
【００１７】
プラズマ処理においては、処理空間２ａ内を真空排気した状態でエッチングガス供給部２２によって処理空間２ａ内にプラズマ発生用ガスを供給する。次いで高周波電源６を駆動することによりＩＣＰコイル４に高周波電流が流れ、この高周波電流による電磁誘導作用が天板３を介して処理空間２ａ内に及ぶ。これにより、処理空間２ａ内にはプラズマ発生用ガスが誘導結合によって電離したプラズマが発生する。このとき、高周波電源２４を併せて駆動することによって電極ブロック１２に印加されたバイアス電圧により、処理空間２ａ内で発生したプラズマは下方の基板サセプタ１０に向かって照射される。マッチング回路５、高周波電源６、真空排気装置２０、エッチングガス供給部２２および高周波電源２４は、処理空間２ａ内でプラズマ発生用のガスを電離させてプラズマを発生させるプラズマ発生手段を構成する。
【００１８】
基板サセプタ１０の上面に位置する誘電体板１３の上面には、図２に示すように、第１の支持面１３ａが設けられている。第１の支持面１３ａには、標準トレイ７における基板収納部７ｂの形状および配置に対応して、上面に第２の支持面１４ａを有する複数の凸状部１４が、上方に凸出して設けられている（図２参照）。第１の基板８を収納保持した標準トレイ７が基板サセプタ１０に載置された状態では、第１の支持面１３ａは標準トレイ７の下面に当接して支持し、第２の支持面１４ａは第１の基板８の下面に当接して支持する。
【００１９】
凸状部１４内には、第２の支持面１４ａの近傍に位置して静電吸着用電極１６が内蔵されている。静電吸着用電極１６は直流電圧印加部２３に接続されており、第１の基板８を凸状部１４上に載置した状態で直流電圧印加部２３を駆動することにより、第１の基板８は第２の支持面１４ａに静電吸着される。静電吸着用電極１６、直流電圧印加部２３は、第２の支持面１４ａに第１の基板８を吸着保持させる吸着保持手段となっている。なお、静電吸着の替わりに、第２の支持面１４ａに真空吸引孔を設けて第１の基板８を真空吸着により吸着保持するようにしてもよい。
【００２０】
電極ブロック１２の内部には、冷媒を循環させるための冷媒循環孔１２ａが設けられており、冷媒循環孔１２ａは冷媒循環装置２７に接続されている。冷媒循環装置２７を駆動することにより、冷媒循環孔１２ａ内を循環する冷媒によって電極ブロック１２を介して誘電体板１３および凸状部１４が冷却される。これにより、プラズマ放電によって加熱される標準トレイ７および第１の基板８が冷却される。すなわち標準トレイ７は誘電体板１３の第１の支持面１３ａを介して冷却され、第１の基板８は凸状部１４の第２の支持面１４ａを介して冷却される。
【００２１】
電極ブロック１２、誘電体板１３の内部には、各凸状部１４の第２の支持面１４ａに開孔するガス噴出孔１５ａを有するガス供給孔１５が設けられており、ガス供給孔１５は伝熱ガス供給部２６に接続されている。伝熱ガス供給部２６を駆動することにより、ヘリウムなどの伝熱用ガスがガス噴出孔１５ａから吹き出される。これにより、プラズマ処理によって昇温した第１の基板８から凸状部１４への熱伝達効率が向上する。冷媒循環孔１２ａ、冷媒循環装置２７、ガス供給孔１５、伝熱ガス供給部２６は、第１の支持面１３ａを介して標準トレイ７を冷却し第２の支持面１４ａを介して第１の基板８を冷却する冷却手段となっている。なお、冷却手段としてはガス供給孔１５、伝熱ガス供給部２６を省略したものでもよい。
【００２２】
次に、図３を参照して、プラズマ処理装置１における標準品種である第１の基板８を収納保持するための標準トレイ７について説明する。図３（ａ）は標準トレイ７の平面視を示しており、標準トレイ７の本体を構成するトレイ本体部７ａには、第１の基板８の形状・サイズ（直径Ｄの円形）に対応した内径の複数の基板収納部７ｂが設けられている。ここではトレイ本体部７ａの中心に１つ、同一円周上の６０度当配位置に６つ、合計７つの基板収納部７ｂを設けた例を示している。なお標準品種としては、直径Ｄが２インチのものを例示することができる。
【００２３】
図３（ｂ）（図３（ａ）におけるＡ−Ａ断面）に示すように、基板収納部７ｂはトレイ本体部７ａを貫通して下面に開孔する貫通孔７ｄを有する形態となっている。貫通孔７ｄの内径は直径Ｄよりも小さく設定されて段差部を有する形状となっており、この段差部の上面は第１の基板８を支持する基板支持面７ｃとなっている。基板収納部７ｂに第１の基板８を収納保持させた状態では、図３（ｃ）に示すように、第１の基板８の周縁部が基板支持面７ｃに当接して係止される。
【００２４】
そして第１の基板８を対象とするプラズマ処理の実行時には、すなわち第１の基板８を収納保持した標準トレイ７を誘電体板１３に載置した状態では、図３（ｄ）に示すように、トレイ本体部７ａの下面が第１の支持面１３ａに当接して支持されるとともに、第１の基板８の下面に第２の支持面１４ａが当接することにより、第１の基板８は基板支持面７ｃから上方に離隔し、第２の支持面１４ａによって支持される。
【００２５】
次に、プラズマ処理装置１によるプラズマ処理において、標準品種である第１の基板８と異なるサイズの基板を処理対象とする場合に用いられる基板保持用のトレイの構成について説明する。前述のように、プラズマ処理装置１において処理空間２ａ内に配置された基板サセプタ１０には、標準品種である第１の基板８の形状・サイズ（直径Ｄの円形基板）に対応した誘電体板１３が予め組み込まれており、第１の基板８と異なる形状・サイズの新たな基板を処理対象とする場合には、本来であれば、新たな基板の形状・サイズに対応した専用のトレイおよび誘電体板１３を準備し、品種切替時には基板サセプタ１０において既存の誘電体板１３を新たな基板に対応した誘電体板１３に交換する作業を行う必要がある。
【００２６】
しかしながら誘電体板１３の交換作業は、処理チャンバ２の処理空間２ａ内に配置された基板サセプタ１０を対象とすることから作業性が悪く、多くの労力と作業時間を必要とすることから、この間は装置稼働が停止して稼働率が低下し、生産性の向上を妨げる一因となっていた。特に標準品種である第１の基板８とは異なる形状・サイズの基板を対象とした試験的な処理を数枚だけ行いたい場合でも基板サセプタ１０の交換を行わなければならず、装置の稼働率を著しく低下させていた。この課題を解決するため、本実施の形態に示すプラズマ処理方法においては、既存の誘電体板１３を交換することなく、第１の基板８と異なる形状・サイズの第２の基板を処理対象としてプラズマ処理を実行することが可能な、専用の基板保持用のトレイを用いるようにしている。ここでは、処理対象となる基板の冷却必要度に応じて、２つのタイプのトレイを使い分けるようにしている。
【００２７】
すなわち、冷却必要度がそれほど高くなく、プラズマ処理過程において基板を直接凸状部１４の第２の支持面１４ａに当接させる必要がない場合に用いられるトレイ（基板間接冷却タイプ）と、冷却必要度が高く基板が直接第２の支持面１４ａに接触する伝熱面積を極力大きくすることが求められる場合に用いられるトレイ（基板直接冷却タイプ）との２つのタイプを、処理対象に応じて使い分けるようにしている。そしてこれら２つのタイプにおいて、それぞれ基板サイズに応じて３種類のバリエーションが設定されている。
【００２８】
図４〜図６は、対象とする基板サイズがそれぞれ第１の基板８の直径Ｄよりも大きい直径Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３である場合に使用される基板間接冷却タイプのトレイ７１、７２、７３をそれぞれ示しており、図７〜図９は、同様に基板サイズが直径Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３である場合に使用される基板直接冷却タイプのトレイ７１Ａ、７２Ａ、７３Ａをそれぞれ示している。なお、直径Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３としては、それぞれ３インチ、４インチ、６インチを例示することができる。
【００２９】
まず図４を参照して、直径Ｄ１の第２の基板８１を処理対象とする場合に用いられるトレイ７１について説明する。図４（ａ）において、トレイ７１を構成するトレイ本体部７１ａは、図３に示すトレイ本体部７ａと同形状である。トレイ本体部７１ａの下面には、標準トレイ７における貫通孔７ｄと同様の形状および配列で、７つの第２収納部７１ｄがトレイ本体部７１ａの板圧方向に凹入して設けられている。
【００３０】
このような形状および配列の第２収納部７１ｄをトレイ本体部７１ａに設けることにより、トレイ７１を基板サセプタ１０上に載置した状態で、第２収納部７１ｄによって誘電体板１３に設けられた凸状部１４を収納することが可能となっている。そしてトレイ本体部７１ａにおいて、第２収納部７１ｄ以外の部分は厚みがそのまま保たれた肉厚部７１ｆを構成し、トレイ７１を基板サセプタ１０上に載置した状態では、これらの肉厚部７１ｆは第１の支持面１３ａの上方において凸状部１４相互の間の空間を占有する。これにより、プラズマ処理においてこれらの空間内で異常放電が発生するのを防止することができる。
【００３１】
図４（ｂ）（図４（ａ）におけるＡ−Ａ断面）に示すように、厚み寸法ｔの円形板状のトレイ本体部７１ａの上面には、処理対象の第２の基板８１を処理面を上向きにした姿勢で収納する第１収納部７１ｂが、第２収納部７１ｄと同心位置に設けられている。ここでは、直径Ｄ１と第１収納部７１ｂの配列との関係から、７つの第２収納部７１ｄのうち同一円周上の１２０度等配位置にある３つの第２収納部７１ｄのみに対応して３つの第１収納部７１ｂが形成されている。ここで第２収納部７１ｄは凹底面７１ｅ（底）を有する凹型となっており、第１収納部７１ｂと第２収納部７１ｄとは連通しないように寸法設定がなされている。すなわち、第１収納部７１ｂの深さ寸法ｄ１１と第２収納部７１ｄの深さ寸法ｄ１２の和が、トレイ本体部７１ａの厚み寸法ｔよりも小さくなるように寸法設定されている。
【００３２】
第１収納部７１ｂに第２の基板８１を収納保持させた状態では、図４（ｃ）に示すように、第２の基板８１の下面の全面が第１収納部７１ｂの基板載置面７１ｃに当接する。そして第２の基板８１を対象とするプラズマ処理の実行時において、第２の基板８１を収納保持したトレイ７１を誘電体板１３に載置した状態では、図４（ｄ）に示すように、凹底面７１ｅが凸状部１４の第２の支持面１４ａに当接してトレイ７１が支持される。このとき、トレイ本体部７１ａの下面は誘電体板１３の第１の支持面１３ａとは当接せずに隙間Ｇだけ離隔した状態となる。すなわちトレイ７１は、複数の第２収納部７１ｄの全てが底を有する凹型となっており、これら凹型の第２収納部７１ｄについては底に第２支持面１４ａが当接する凹底面７１ｅを設けた形態となっている。
【００３３】
次に図５、図６を参照して、それぞれ直径Ｄ２、Ｄ３の第２の基板８２、８３を処理対象とする場合に用いられるトレイ７２、７３について説明する。図５（ａ）、図６（ａ）において、トレイ７２、７３を構成するトレイ本体部７２ａ、７３ａは、図３に示すトレイ本体部７ａと同形状であり、トレイ本体部７２ａ、７３ａの下面には、標準トレイ７における貫通孔７ｄと同様の形状および配列で、複数（ここでは７つ）の第２収納部７２ｄ、７３ｄがトレイ本体部７２ａの板圧方向に凹入して設けられている。トレイ７２、７３を基板サセプタ１０上に載置した状態では、第２収納部７２ｄ、７３ｄによって誘電体板１３に設けられた凸状部１４を収納することが可能となっている。そしてトレイ本体部７２ａ、７３ａにおいて、第２収納部７２ｄ、７３ｄ以外の部分によって肉厚部７２ｆ、７３ｆが構成される点については、図４に示す例と同様である。
【００３４】
図５（ｂ）、図６（ｂ）（図５（ａ）、図６（ａ）におけるＡ−Ａ断面）に示すように、厚み寸法ｔの円形板状のトレイ本体部７２ａ、７３ａの上面には、処理対象の第２の基板８２、８３を処理面を上向きにした姿勢で収納する第１収納部７２ｂ、７３ｂが、中心に位置する第２収納部７２ｄ、７３ｄと同心位置に設けられている。ここでは、直径Ｄ２、Ｄ３と第１収納部７２ｂ、７３ｂの配列との関係から、７つの第２収納部７２ｄ、７３ｄのうち中心に位置する１つの第２収納部７２ｄ、７３ｄのみに対応して第１収納部７２ｂ、７３ｂが形成されている。この場合においても、第２収納部７２ｄ、７３ｄは凹底面７２ｅ、７３ｅ（底）を有する凹型となっており、第１収納部７２ｂ、７３ｂと第２収納部７２ｄ、７３ｄとは連通しないように寸法設定がなされている。すなわち、第１収納部７１ｂの深さ寸法ｄ２１、３１と第２収納部７２ｄ、７３ｄの深さ寸法深さ寸法ｄ２２、３２の和が、トレイ本体部７２ａ、７３ａの厚み寸法ｔよりも小さくなるように寸法設定されている。
【００３５】
第１収納部７２ｂ、７３ｂに第２の基板８２、８３を収納保持させた状態では、図５（ｃ）、図６（ｃ）に示すように、第２の基板８２、８３の下面の全面が第１収納部７２ｂ、７３ｂの基板載置面７２ｃ、７３ｃに当接する。そして第２の基板８２、８３を対象とするプラズマ処理の実行時において、第２の基板８２、８３をそれぞれ収納保持したトレイ７２、７３を誘電体板１３に載置した状態では、図５（ｄ）、図６（ｄ）に示すように、凹底面７２ｅ、７３ｅの下面が凸状部１４の第２の支持面１４ａに当接してトレイ７２、７３が支持される。このとき、トレイ本体部７２ａ、７３ａの下面は誘電体板１３の第１の支持面１３ａとは当接せずに隙間Ｇだけ離隔した状態となる。すなわちトレイ７２、７３は、複数の第２収納部７２ｄ、７３ｄの全てが底を有する凹型となっており、これら凹型の第２収納部７２ｄ、７３ｄについては底に第２支持面１４ａが当接する凹底面７２ｅ、７３ｅを設けた形態となっている。
【００３６】
すなわち図４、図５、図６に示す基板保持用のトレイ７１、７２、７３においては、第１収納部７１ｂ、７２ｂ、７３ｂの深さ寸法と第２収納部７１ｄ、７２ｄ、７３ｄの深さ寸法の和はトレイ本体部７１ａ、７２ａ、７３ａの厚み寸法よりも小さく、全ての第２収納部７１ｄ、７２ｄ、７３ｄは凹底面７１ｅ、７２ｅ、７３ｅを有する凹型である。なお、図４、図５、図６に示す例においては、第２の基板が標準品種である第１の基板８よりも大きなサイズである場合について示したが、第１の基板８よりも小さいサイズの基板を処理対象とすることも可能である。
【００３７】
次に、図７〜図９を参照して、基板直接冷却タイプのトレイについて説明する。なお、このタイプのトレイについては、第２の基板の下面に第２の支持面１４ａを直接当接させる必要があることから、第１の基板８よりも小さいサイズの基板を処理対象とすることはできない。したがって、図７、図８、図９にそれぞれ示す第１収納部７１ｂ、７２ｂ、７３ｂの平面形状寸法は、第２収納部７１ｄ、７２ｄ、７３ｄの平面形状寸法よりも大きく設定される。
【００３８】
まず図７を参照して、直径Ｄ１の第２の基板８１を処理対象とする場合に用いられるトレイ７１Ａについて説明する。図７（ａ）において、トレイ７１Ａを構成するトレイ本体部７１ａは、図３に示すトレイ本体部７ａと同形状であり、トレイ本体部７１ａの下面には、標準トレイ７における貫通孔７ｄと同様の形状および配列で、複数（ここでは７つ）の第２収納部７１ｄがトレイ本体部７１ａの板圧方向に凹入して設けられている。トレイ７１Ａを基板サセプタ１０上に載置した状態で、第２収納部７１ｄによって誘電体板１３に設けられた凸状部１４を収納することが可能となっている。そしてトレイ本体部７１ａにおいて、第２収納部７１ｄ以外の部分によって肉厚部７１ｆが構成される点については、図４に示す例と同様である。
【００３９】
図７（ｂ）（図７（ａ）におけるＡ−Ａ断面）に示すように、厚み寸法ｔの円形板状のトレイ本体部７１ａの上面には、処理対象の第２の基板８１を処理面を上向きにした姿勢で収納する第１収納部７１ｂが、第２収納部７１ｄと同心位置に設けられている。ここでは、直径Ｄ１と第１収納部７１ｂの配列との関係から、７つの第２収納部７１ｄのうち同一円周上の１２０度等配位置にある３つの第２収納部７１ｄ＊のみに対応して３つの第１収納部７１ｂが形成されている。
【００４０】
ここで第１収納部７１ｂの深さ寸法ｄ１１＊と第２収納部７１ｄの深さ寸法ｄ１２＊の和は、トレイ本体部７１ａの厚み寸法ｔよりも大きくなるように寸法設定がなされている。これにより、第１収納部７１ｂと第２収納部７１ｄとが平面視して重複する領域Ｒにおいては両者が連通する。そして領域Ｒ以外では、第１収納部７１ｂは収納された第２の基板８１が載置される基板載置面７１ｃを有し、第２収納部７１ｄは第２の支持面１４ａが当接する凹底面７１ｅを有する凹型となっている。
【００４１】
第１収納部７１ｂに第２の基板８１を収納保持させた状態では、図７（ｃ）に示すように、第２の基板８１の周縁部の下面が第１収納部７１ｂの基板載置面７１ｃに当接する。そして第２の基板８１を対象とするプラズマ処理の実行時において、第２の基板８１を収納保持したトレイ７１Ａを誘電体板１３に載置した状態では、図７（ｄ）に示すように、凹底面７１ｅの下面が凸状部１４の第２の支持面１４ａに当接してトレイ７１Ａが支持される。このとき、トレイ本体部７１ａの下面は誘電体板１３の第１の支持面１３ａとは当接せずに隙間Ｇだけ離隔した状態となる。
【００４２】
次に図８、図９を参照して、それぞれ直径Ｄ２、Ｄ３の第２の基板８２、８３を処理対象とする場合に用いられるトレイ７２Ａ、７３Ａについて説明する。図８（ａ）、図９（ａ）において、トレイ７２Ａ、７３Ａを構成するトレイ本体部７２ａ、７３ａは、図３に示すトレイ本体部７ａと同形状であり、トレイ本体部７２ａ、７３ａの下面には、標準トレイ７における貫通孔７ｄと同様の形状および配列で、複数（ここでは７つ）の第２収納部７２ｄ、７３ｄがトレイ本体部７２ａの板圧方向に凹入して設けられている。
【００４３】
トレイ７２Ａ、７３Ａを基板サセプタ１０上に載置した状態では、第２収納部７２ｄ、７３ｄによって誘電体板１３に設けられた凸状部１４を収納することが可能となっている。そしてトレイ本体部７２ａ、７３ａにおいて、第２収納部７２ｄ、７３ｄ以外の部分によって肉厚部７２ｆ、７３ｆが構成される点については、図４に示す例と同様である。
【００４４】
図８（ｂ）、図９（ｂ）（図８（ａ）、図９（ａ）におけるＡ−Ａ断面）に示すように、厚み寸法ｔの円形板状のトレイ本体部７２ａ、７３ａの上面には、処理対象の第２の基板８２、８３を処理面を上向きにした姿勢で収納する第１収納部７２ｂ、７３ｂが、中心に位置する第２収納部７２ｄ、７３ｄと同心位置に設けられている。ここでは、直径Ｄ２、Ｄ３と第１収納部７２ｂ、７３ｂの配列との関係から、７つの第２収納部７２ｄ、７３ｄのうち中心に位置する１つの第２収納部７２ｄ＊、７３ｄ＊のみに対応して第１収納部７２ｂ、７３ｂが形成されている。
【００４５】
この場合においても、第１収納部７２ｂ、７３ｂの深さ寸法ｄ２１＊、３１＊と深さ寸法ｄ３１＊、３２＊の和がトレイ本体部７２ａ、７３ａの厚み寸法ｔよりも大きくなるように寸法設定がなされている。これにより、第１収納部７２ｂ、７３ｂと第２収納部７２ｄ、７３ｄとが平面視して重複する領域Ｒにおいては両者が連通する。そして領域Ｒ以外では、第１収納部７１ｂは収納された第２の基板８１が載置される基板載置面７２ｃ、７３ｃを有し、第２収納部７２ｄ、７３ｄは第２の支持面１４ａが当接する凹底面７２ｅ、７３ｅを有する凹型となっている。
【００４６】
第１収納部７２ｂ、７３ｂに第２の基板８２、８３を収納保持させた状態では、図８（ｃ）、図９（ｃ）に示すように、第２の基板８２、８３の下面の全面が第１収納部７２ｂ、７３ｂの基板載置面７２ｃ、７３ｃに当接する。そして第２の基板８２、８３を対象とするプラズマ処理の実行時において、第２の基板８２、８３をそれぞれ収納保持したトレイ７２、７３を誘電体板１３に載置した状態では、図８（ｄ）、図９（ｄ）に示すように、凹底面７２ｅ、７３ｅの下面が凸状部１４の第２の支持面１４ａに当接してトレイ７２、７３が支持される。このとき、トレイ本体部７２ａ、７３ａの下面は誘電体板１３の第１の支持面１３ａとは当接せずに隙間Ｇだけ離隔した状態となる。
【００４７】
すなわち図７、図８、図９に示す基板保持用のトレイ７１Ａ、７２Ａ、７３Ａにおいては、第１収納部７１ｂ、７２ｂ、７３ｂの平面形状寸法は、第２収納部７１ｄ、７２ｄ、７３ｄの平面形状寸法よりも大きく、さらに第１収納部７１ｂ、７２ｂ、７３ｂの深さ寸法と第２収納部７１ｄ、７２ｄ、７３ｄの深さ寸法の和はトレイ本体部７１ａ、７２ａ、７３ａの厚み寸法よりも大きく、第２収納部７１ｄ、７２ｄ、７３ｄの凹底面７１ｅ、７２ｅ、７３ｅは、第２収納部７１ｄ、７２ｄ、７３ｄと第１収納部７１ｂ、７２ｂ、７３ｂとが平面視して重なる領域Ｒ以外の位置に形成された形態となっている。
【００４８】
次に、第１の基板８を処理対象の標準品種とするプラズマ処理装置１によって、第１の基板８と異なる大きさの第２の基板８１、８２、８３を、図４〜図６に示す基板間接冷却タイプのトレイ７１、７２、７３、または図７〜図９に示す基板直接冷却タイプのトレイ７１Ａ、７２Ａ、７３Ａに保持させてプラズマ処理を行うプラズマ処理方法について説明する。下記説明例では第２の基板８１を処理対象としてトレイ７１、７１Ａを用いる場合についてのみ述べるが、他のサイズの第２の基板８２、８３を処理対象としてトレイ７２、７２Ａ、トレイ７３、７３Ａを用いる場合も同様である。
【００４９】
このプラズマ処理においては、まず処理対象となる第２の基板８１を、対応するトレイ７１またはトレイ７１Ａのそれぞれの第１収納部７１ｂに収納保持させる（図４（ｃ）、図７（ｃ）参照）。次いでこれらのトレイ７１、７１Ａを、基板サセプタ１０に載置する（図４（ｄ）、図７（ｄ）参照）。これによりトレイ７１、７１Ａの第２収納部７１ｄに凸状部１４が収納され、第２の支持面１４ａが第２収納部７１ｄにおける凹底面７１ｅに当接する。これにより、トレイ本体部７１ａは、第２の支持面１４ａによって支持され、トレイ本体部７１ａの下面が第１の支持面１３ａから離隔した状態となる。
【００５０】
このとき、トレイ７１を用いる場合には第２の支持面１４ａを凹底面７１ｅに全面的に当接させることから、第２の基板８１は第２の支持面１４ａには当接しない。これに対し、トレイ７１Ａを用いる場合には第２の基板８１の下面は、第２の支持面１４ａのうち凹底面７１ｅに当接しない領域、すなわち図７〜図９に示す領域Ｒにおいて、第２の支持面１４ａに直接当接する。そして、第１の支持面１３ａの上方において、凸状部１４相互の間に存在する空間はトレイ本体部７１ａの肉厚部７１ｆによって占有され、プラズマ処理はこのような状態で行われる。すなわち、処理空間２ａ内で発生したプラズマをトレイ７１、７１Ａに保持された第２の基板８１に作用させることにより、第２の基板８１の処理面を対象としたプラズマ処理が実行される。この過程において、プラズマ放電によってトレイ７１、７１Ａおよび第２の基板８１の双方が加熱されて昇温するため、これらは以下に説明する方法によって冷却される。
【００５１】
トレイ７１を用いる場合には、第２の基板８１は、凹底面７１ｅを介して間接的に接触する第２の支持面１４ａへの熱伝達により前述の冷却手段によって冷却される。すなわち、第２の支持面１４ａを凹底面７１ｅに全面的に当接させてトレイ本体部７１ａを支持するとともに、凹底面７１ｅを介して第２の基板８１を冷却する。またトレイ７１Ａを用いる場合には、第２の基板８１は、基板載置面７１ｃを介して接触するトレイ本体部７１ａ（第２の支持面１４ａによって冷却される）によって冷却されるとともに、下面に直接的に接触する第２の支持面１４ａへの熱伝達により同様に冷却される。すなわち、第２の支持面１４ａを凹底面７１ｅに当接させてトレイ本体部７１ａを支持するとともにトレイ本体部７１ａを冷却し、さらに第２の支持面１４ａのうち凹底面７１ｅに当接しない領域を第２の基板８１の下面に直接当接させて支持するとともに第２の基板８１を冷却する。
【００５２】
上記説明したように、本実施の形態に示す基板保持用のトレイは、標準品種である第１の基板８と異なる大きさの第２の基板を保持し、基板サセプタ１０上に載置されるトレイを、板状のトレイ本体部と、トレイ本体部の上面に設けられ処理対象の第２の基板を収納する第１収納部と、トレイ本体部の下面に基板サセプタ１０の第１の支持面１３ａにおける凸状部１４の配列に対応して設けられた複数の第２収納部とを備えた構成とし、トレイを基板サセプタ１０に載置した状態で、第２収納部に凸状部１４が嵌合し凸状部１４の上面の第２の支持面１４ａが第２収納部の凹底面に当接し、且つトレイ本体部の下面が第１の支持面１３ａから離隔するような形状としたものである。これにより、トレイを処理対象の第２の基板に合わせて準備することのみで、既設のプラズマ処理装置の基板サセプタ１０の段取り替えを行うことなく第２の基板を処理対象とすることができ、基板品種の切替に伴う労力面および設備費用面での負荷を低減することができる。
【００５３】
なお上記実施の形態においては、プラズマ処理装置としてＩＣＰコイルを備えた誘導結合型のプラズマ処理装置を用いた例を示したが、平行平板型の電極を備えた容量結合型のプラズマ処理装置に対しても本発明を適用することが可能である。また、上述例では円形の基板を処理対象とする例を示したが、正方形型の基板など、円形以外の形状の基板に対しても本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明のプラズマ処理における基板保持用のトレイおよびプラズマ処理方法は、基板品種の切替に伴う労力面および設備費用面の負荷を低減することができるという効果を有し、シリコンや水晶などを板状にした各種の基板を対象として、エッチングや表面処理などを目的としたプラズマ処理を行う分野に有用である。
【符号の説明】
【００５５】
１  プラズマ処理装置
２  処理チャンバ
２ａ  処理空間
４  ＩＣＰコイル
７  標準トレイ
７ｂ  基板収納部
７ｃ  基板支持面
７ｄ  貫通孔
７１、７２、７３、７１Ａ、７２Ａ、７３Ａ  トレイ
７ａ、７１ａ、７２ａ、７３ａ  トレイ本体部
７１ｂ、７２ｂ、７３ｂ  第１収納部
７１ｃ、７２ｃ、７３ｃ  基板載置面
７１ｄ、７２ｄ、７３ｄ  第２収納部
７１ｅ、７２ｅ、７３ｅ  凹底面
８  第１の基板
８１、８２、８３  第２の基板
１０  基板サセプタ
１２  電極ブロック
１３  誘電体板
１３ａ  第１の支持面
１４  凸状部
１４ａ  第２の支持面
１５  ガス供給孔
１６  静電吸着用電極
【図１】
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【図２】
2011171329.tif 000004
【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】
2011171329.tif 000009
【図８】
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【図９】
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