(57)【要約】【課題】基板の位置決め精度が向上すると共に、プロセスへの影響が低減する基板の載置構造及び基板処理装置を提供する。【解決手段】基板を内側に収容する複数の貫通孔と、貫通孔の内壁の３箇所に突設され、基板を上面に保持する保持部とを備える基板トレイと、貫通孔に対応して突設された複数の載置台１１と、保持部に対応して、載置台１１の外周部分の３箇所に形成され、保持部を収容する切欠部１３とを備える載置板１０とを有し、基板トレイを載置板１０上に載置すると、貫通孔の内側に載置台１１が配置されて、基板が載置台１１の上面に各々載置される基板の載置構造において、載置台１１の外径を基板の外径より大きくすると共に、大きくした載置台１１の外周部分に基板の外縁を案内するガイド１２を設けた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を内側に収容する複数の貫通孔と、前記貫通孔の内壁の少なくとも３箇所に突設され、前記基板を上面に保持する保持部とを備える基板トレイと、
前記貫通孔に対応して突設された複数の載置台と、前記保持部に対応して、前記載置台の外周部分の少なくとも３箇所に形成され、前記保持部を収容する切欠部とを備える載置部とを有し、
前記基板トレイを前記載置部上に載置すると、前記貫通孔の内側に前記載置台が配置されて、前記基板が前記載置台の上面に各々載置される基板の載置構造において、
前記載置台の外径を前記基板の外径より大きくすると共に、大きくした前記載置台の外周部分に前記基板の外縁を案内するガイドを設けたことを特徴とする基板の載置構造。
【請求項２】
請求項１に記載の基板の載置構造において、
前記ガイドの内周側を、前記基板を載置する前記載置台の上面から外周側に向かって傾斜させたことを特徴とする基板の載置構造。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の基板の載置構造において、
前記ガイドを、前記切欠部を除く、前記載置台の外周部分の全周に設けたことを特徴とする基板の載置構造。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の基板の載置構造において、
前記ガイドを、前記切欠部を除く、前記載置台の外周部分の少なくとも３箇所に設けたことを特徴とする基板の載置構造。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の基板の載置構造を備え、
前記載置台を介して、前記複数の基板の温度制御を行うと共に、前記複数の基板に所望の処理を行うことを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板トレイを用いた基板の載置構造及び基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
小径の基板を基板トレイの複数の収容孔に各々収容し、その状態で、基板トレイをプラズマ処理装置内の基板サセプタ上に搬送し、基板を基板サセプタの基板載置部に静電吸着させて、所望のプロセスを行うことが知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４３６１０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１等に開示された基板の載置構造においては、基板トレイを基板サセプタ上に搬送する際、基板の機械的位置決めのために、基板トレイ外周部と基板サセプタとのガイド（例えば、特許文献１の図１７、１８Ａ、１８Ｂ等参照）や基板トレイの収容孔内径と基板サセプタの基板載置部外径とのガイド（例えば、特許文献１の図５Ａ、図５Ｂ等参照）、基板外径と基板トレイの収容孔内径とのガイド等のように、複数のガイド機構を設けており、これらを用いて、基板トレイと基板サセプタとの機械的位置決めを行うと共に、基板と基板載置部との機械的位置決めを行っている。
【０００５】
上述したガイド機構は、各ガイド機構に機械的な隙間（例えば、特許文献１の図５Ｂ中のδ１、δ３等参照）が必要であるため、基板自体の位置決め精度の向上に限界があった。又、基板載置部外径を基板外径より小さくしており（例えば、特許文献１の図５Ａ、図５Ｂ等参照）、そのため、基板裏面の外周部が基板載置部と接触しておらず、成膜等のプロセスにおいて温度等の影響を与えてしまい、最悪の場合、基板の反り変形をもたらすおそれがあった。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、基板の位置決め精度が向上すると共に、プロセスへの影響が低減する基板の載置構造及び基板処理装置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】
上記課題を解決する第１の発明に係る基板の載置構造は、
基板を内側に収容する複数の貫通孔と、前記貫通孔の内壁の少なくとも３箇所に突設され、前記基板を上面に保持する保持部とを備える基板トレイと、
前記貫通孔に対応して突設された複数の載置台と、前記保持部に対応して、前記載置台の外周部分の少なくとも３箇所に形成され、前記保持部を収容する切欠部とを備える載置部とを有し、
前記基板トレイを前記載置部上に載置すると、前記貫通孔の内側に前記載置台が配置されて、前記基板が前記載置台の上面に各々載置される基板の載置構造において、
前記載置台の外径を前記基板の外径より大きくすると共に、大きくした前記載置台の外周部分に前記基板の外縁を案内するガイドを設けたことを特徴とする。
【０００８】
上記課題を解決する第２の発明に係る基板の載置構造は、
上記第１の発明に記載の基板の載置構造において、
前記ガイドの内周側を、前記基板を載置する前記載置台の上面から外周側に向かって傾斜させたことを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決する第３の発明に係る基板の載置構造は、
上記第１又は第２の発明に記載の基板の載置構造において、
前記ガイドを、前記切欠部を除く、前記載置台の外周部分の全周に設けたことを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決する第４の発明に係る基板の載置構造は、
上記第１又は第２の発明に記載の基板の載置構造において、
前記ガイドを、前記切欠部を除く、前記載置台の外周部分の少なくとも３箇所に設けたことを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決する第５の発明に係る基板処理装置は、
上記第１〜第４のいずれか１つの発明に記載の基板の載置構造を備え、
前記載置台を介して、前記複数の基板の温度制御を行うと共に、前記複数の基板に所望の処理を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、複数の基板を一括搬送する基板トレイを用いて、載置部の載置台に基板を載置する際、載置台の外径を基板の外径より大きくすると共に、大きくした載置台の外周部分に基板の外縁を案内するガイドを設けたので、基板トレイの位置決め精度の許容値を大きくする一方、基板の載置台への位置決め精度をより高精度とする独自の搬送を実現できる。その結果、基板トレイを搬送する搬送ロボットの動作精度の仕様を緩和でき、低コスト化を図ることができる。又、基板を載置する載置部の載置台が基板より大きいので、基板の裏面のほぼ全面を載置台表面に接触させることができ、基板のほぼ全面の温度制御が可能となるので、基板温度に起因するプロセスへの影響を低減でき、基板処理装置の性能向上を図ることができる。例えば、基板処理装置がプラズマＣＶＤ装置であれば、成膜時の膜質の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る基板の載置構造の実施形態（実施例１）を示す図であり、（ａ）は、その上面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図２】図１に示した載置構造の載置板を示す上面図である。
【図３】図１に示した載置構造の基板トレイを示す上面図である。
【図４】図３に示した基板トレイを搬送するロボットアームを示す図であり、（ａ）は、その上面図、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【図５】図１に示した載置構造の一部を拡大した上面図である。
【図６】（ａ）は、基板載置直前における図５のＣ−Ｃ線矢視断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の変形例である。
【図７】基板載置後における図５のＣ−Ｃ線矢視断面図である。
【図８】図２に示した載置板の変形例の一部を拡大した上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る基板の載置構造及び基板処理装置の実施形態について、図１〜図８を参照して説明を行う。
【００１５】
なお、図示及び詳細な説明は省略するが、本発明に係る基板の載置構造は、例えば、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置を含む半導体製造装置やＬＥＤ（Light Emitting Diode）製造用のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）製造装置等の基板処理装置に適用可能である。又、本発明に係る基板の載置構造は、載置板及び基板トレイからなり、使用する基板の大きさに応じて、載置板及び基板トレイを交換することにより、既存の基板処理装置にも装着可能である。従って、本発明に係る基板の載置構造について、その載置構造を構成する載置板及び基板トレイを図示して説明する。
【００１６】
（実施例１）
本実施例の基板の載置構造を構成する載置板及び基板トレイについて、図１〜図７を参照して説明すると共に、その変形例について、図８を参照して説明する。
【００１７】
ここで、図１（ａ）は、本実施例の基板の載置構造を示す上面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図であり、図２は、図１に示した載置構造の載置板を示す上面図であり、図３は、図１に示した載置構造の基板トレイを示す上面図である。又、図４（ａ）は、図３に示した基板トレイを搬送するロボットアームを示す上面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図である。又、図５は、図１に示した載置構造の一部を拡大した上面図であり、図６（ａ）は、基板載置直前における図５のＣ−Ｃ線矢視断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の変形例であり、図７は、基板載置後における図５のＣ−Ｃ線矢視断面図である。又、図８は、図２に示した載置板の変形例であり、その一部を拡大して示す上面図である。
【００１８】
本実施例の基板の載置構造は、共に円板状の載置板１０と基板トレイ２０とを有している。載置板１０の上面１０ａには、全体の形状が略円柱状となる基板載置台１１が複数（本実施例では５つ）突設されている。基板載置台１１は、後述する基板トレイ２０の貫通孔２１の数、位置、形状、大きさ等に対応して形成されており、基板載置台１１、貫通孔２１の数は、載置板１０、基板トレイ２０の大きさ及び載置する基板Ｗの大きさに応じて、適宜に設定される。載置する基板Ｗは、載置板１０より小さい直径（載置板１０の半径未満の直径）であり、ここでは、円形状のものを例示するが、他の形状のものでもよい。
【００１９】
基板載置台１１には、基板Ｗを載置する平坦な載置面１１ａが形成されている。載置面１１ａの直径は、基板Ｗの直径より大きくしており、そのため、基板載置台１１の外径も基板Ｗの直径より大きくなっている。
【００２０】
基板Ｗの直径より大きくした基板載置台１１の外周部分には、その周方向の略全周に沿って（後述する切欠部１３を除く全周に沿って）、円弧状のガイド１２が複数（本実施例では３つ）形成されている。このガイド１２は、その内周側を載置面１１ａから外周側に向かって傾斜して形成しており、載置される基板Ｗの外縁を載置面１１ａの方に案内するようにしている。このガイド１２で案内することにより、基板Ｗの裏面のほぼ全面（切欠部１３に対応する部分を除く裏面全面）が載置面１１ａに接することになる。
【００２１】
ガイド１２同士の間には、切欠部１３が複数（本実施例では３つ）形成されている。この切欠部１３に後述する基板保持部２２が収容されることになる。切欠部１３は、基板保持部２２の数、位置、形状等に対応して形成すればよく、基板保持部２２が少なくとも３つ必要であることから、少なくとも３つ形成すればよい。但し、この基板保持部２２が基板Ｗを保持するものであるため、切欠部１３の最内周の位置は、載置面１１ａの外縁より内側、つまり、載置された基板Ｗの外縁より内側に配置されている。一方、この切欠部１３には、ガイド１２のような案内機能は不要であり、基板保持部２２を収容できる大きさがあれば十分である。例えば、切欠部１３の大きさは、基板保持部２２の大きさに、基板トレイ２０を搬送する搬送ロボットの搬送精度（例えば、±０．３ｍｍ）を加算した大きさか、それより大きい大きさがあればよい。但し、基板Ｗは、その温度制御が行われているので、切欠部１３の大きさは、基板Ｗの温度制御に影響が無い範囲で設定することが望ましい。
【００２２】
又、載置板１０の外周部分であり、かつ、基板載置台１１を避けた部分に、ピン孔１４が複数（本実施例では３つ）形成されており、このピン孔１４に、基板トレイ２０を昇降させるリフトピン１５が挿通されている。
【００２３】
ピン孔１４は、リフトピン１５の数、位置、形状等に対応して形成すればよく、リフトピン１５が少なくとも３つ必要であることから、少なくとも３つ形成すればよい。又、図示は省略しているが、各基板載置台１１の内部には、基板Ｗを静電吸着するための電極が各々埋め込まれており、これらの電極に電圧を印加することにより、基板Ｗが載置面１１ａと密接するように静電吸着を行っている。このように、載置板１０は、基板Ｗの静電吸着を行っているため、セラミクス（例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ））等からなる誘電体から形成されている。
【００２４】
上述した構成の載置板１０は、例えば、プラズマＣＶＤ装置等の処理容器の内部に配置された支持台１６の上面に取り付けられる。そして、基板Ｗと共に基板トレイ２０を載置板１０上に搬送し、基板載置台１１の載置面１１ａに基板Ｗを載置し、静電吸着した後、所望のプロセス、例えば、成膜処理を行うことになる。基板Ｗの温度制御のため、支持台１６の内部には、温度制御機構、例えば、ヒータや冷媒が流れる流路等が設けられており、支持台１６の内部の温度制御機構の温度制御を行うと共に、静電吸着により基板Ｗを載置面１１ａに密接させることにより、基板Ｗを所望の温度に制御することできる。
【００２５】
又、載置板１０が支持台１６の上面に取り付け可能な構造であることから、既存の基板処理装置へも適用可能であり、大きさの異なる基板にも対応可能となる。例えば、既存の基板処理装置が、大径の基板（例えば、１２インチの基板）に対応したものであれば、その載置板を、小径の基板に対応した複数の基板載置台１１を有する載置板１０に交換すれば、容易に対応可能となる。小径の基板としては、Ｓｉに限らず、ＧａＡｓ等の化合物半導体、サファイヤ、石英等があり、例えば、２インチや３インチ等の大きさとなる。
【００２６】
基板トレイ２０には、基板トレイ２０を貫通して、円形状の貫通孔２１が複数（本実施例では５つ）形成されており、貫通孔２１の内壁には、内側に向かって突設された基板保持部２２が複数（本実施例では３つ）形成されている。基板トレイ２０の貫通孔２１の内側に基板Ｗを配置すると、３つの基板保持部２２の上面に基板Ｗが載置されることになる。基板Ｗの保持のために、基板保持部２２は、少なくとも３つ形成すればよい。そして、基板トレイ２０を載置板１０に載置したとき、貫通孔２１の内側に基板載置台１１が配置されることになり、基板載置台１１の切欠部１３の内側に基板保持部２２が収容されることになる。
【００２７】
又、基板トレイ２０の外周には、その１箇所を切り欠くように形成したノッチ２３が設けられており、後述するように、このノッチ２３を用いて、基板トレイ２０の方向決めが行われる。
【００２８】
なお、基板トレイ２０は、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミクス材で形成されている。
【００２９】
上述した構成の基板トレイ２０は、既存の基板処理装置に備えられているアライメント機構を用いて、基板トレイ２０の外周及びノッチ２３を検出することにより、基板トレイ２０のセンタリング及び方向決め、即ち、位置決めを行うことが可能である。従って、基板トレイ２０は、アライメント機構を用いて位置決めされ、搬送ロボットのロボットアーム３０により、所定の誤差範囲内で載置板１０に載置されることになる。そのため、各々の基板Ｗは、基板トレイ２０の貫通孔２１の内側に載置すればよい。このように、基板トレイ２０は、少なくとも基板Ｗの搬送機能を果たせばよい。
【００３０】
一方、基板トレイ２０に載置した基板Ｗは、載置板１０の基板載置台１１のガイド１２により位置決めされて、載置面１１ａに正しく載置されることになる。つまり、基板Ｗの位置決め機能となるガイド１２が、載置対象となる基板載置台１１自体に設けられており、基板Ｗを直接、機械的に位置決めしている。
【００３１】
ここで、基板トレイ２０を用いて、基板Ｗを載置する際の一連の動作について、図４〜図７を参照して説明する。なお、ここでは、基板処理装置をプラズマＣＶＤ装置として説明を行う。
【００３２】
最初に、基板トレイ２０に基板Ｗを載置する。このとき、基板Ｗは、貫通孔２１の内側に配置できればいいので、例えば、作業者が基板用ピンセットを用いて基板Ｗを配置してもよい。
【００３３】
次に、基板Ｗを配置した基板トレイ２０を、基板用カセットのスロットに挿入する。基板トレイ２０の大きさが１２インチ径であれば、１２インチ用の基板カセットを流用することができる。
【００３４】
次に、プラズマＣＶＤ装置のロードロック室に基板カセットをセットする。ロードロック室が真空引きされて、真空下において、基板トレイ２０の搬送が可能となる。
【００３５】
次に、図４に示すように、Ｕ字形状のハンド部３１とハンド部３１を支持するアーム部３２を有するロボットアーム３０を用いて、基板用カセットのスロットから基板トレイ２０を引き出す。このとき、ハンド部３１の上面に基板トレイ２０が載置されて、搬送が行われる。その後、アライメント機構を用いて、基板トレイ２０の位置決め（センタリング及び方向決め）を行う。
【００３６】
次に、プラズマＣＶＤ装置の処理容器内の支持台１６に取り付けた載置板１０の上方へ基板トレイ２０を搬送する。そして、リフトピン１５を上昇させると、搬送された基板トレイ２０がリフトピン１５に持ち上げられて、リフトピン１５上に載置されることになる。その後、リフトピン１５に持ち上げられた基板トレイ２０の下方から、ロボットアーム３０を引き抜く。このとき、載置板１０と基板トレイ２０の位置関係は、図６（ａ）に示すように、基板載置台１１の上方に貫通孔２１が位置し、切欠部１３の上方に基板保持部２２が位置し、載置面１１ａの上方に基板Ｗが位置することになる。
【００３７】
なお、貫通孔２１の内壁から基板保持部２２の先端まで長さは、基板Ｗを貫通孔２１の中心に配置したときの基板Ｗの外縁と貫通孔２１の内壁の隙間の距離をＧとすると、２×Ｇ以上の長さとすることが望ましい。これにより、基板Ｗが偏って貫通孔２１の内側に載置されても、基板Ｗが基板トレイ２０から落下することはない。又、図６（ｂ）に示すように、貫通孔２１の内壁から基板保持部２２の上面に渡って、基板Ｗの外縁を基板保持部２２に案内する傾斜部２１ａを設け、載置したときの基板Ｗの偏りを抑制するようにしてもよい。この場合、上述した基板保持部２２の先端までの長さを、貫通孔２１の内壁から突出する傾斜部２１ａの長さに応じて、短くしてもよい。
【００３８】
次に、リフトピン１５を載置板１０の表面より低い位置に下げると、基板トレイ２０が載置板１０上に載置されることになるが、上述したアライメント機構により、所定の誤差範囲内で載置板１０に載置されることになる。つまり、図７に示すように、基板載置台１１が貫通孔２１に挿入され、切欠部１３が基板保持部２２に挿入され、基板Ｗが載置面１１ａに配置されることになる。このとき、基板Ｗの上面と基板トレイ２０の上面が、略同じ高さ位置となるように、基板トレイ２０の厚さを形成している。
【００３９】
基板トレイ２０については、その貫通孔２１の内側に基板載置台１１が配置され、かつ、その基板保持部２２が基板載置台１１の切欠部１３に配置されれば十分であるので、基板トレイ２０自体の位置精度は高くなくてもよい。つまり、基板トレイ２０を搬送するロボットアーム３０の搬送ロボットやアライメント機構の位置決め精度としては、比較的低い精度のもの（例えば、±０．３ｍｍ）を許容することができる。
【００４０】
従来は、高精度の搬送ロボット等を使用しないと、基板トレイが載置板の基板戴置台上に乗り上げてしまう等の装置安定動作上の問題が起こるおそれがあった。これに対して、本実施例の基板の載置構造では、基板トレイ２０自体の位置決め精度が高精度でなくても、その精度の許容量が大きいので、基板トレイ２０が載置板１０の基板戴置台１１上に乗り上げてしまう等の装置安定動作上の問題を低減することができる。
【００４１】
一方、基板トレイ２０が載置板１０上に載置されるときに、基板Ｗが基板載置台１１に載置されることになるが、基板Ｗについては、基板載置台１１のガイド１２により案内されて、基板Ｗの裏面全体が基板載置台１１の載置面１１ａと接触する位置に導かれることになり、ガイド１２により、精度良く、基板Ｗが載置されることになる。この状態において、基板Ｗを基板載置台１１の載置面１１ａに静電吸着するので、基板Ｗの裏面のほぼ全面（切欠部１３に対応する部分を除く裏面全面）が載置面１１ａと密接することになる。
【００４２】
そして、プラズマＣＶＤ装置の処理容器において、プラズマによる成膜処理が行われ、基板表面に所望の膜を成膜することになる。このとき、基板Ｗの裏面のほぼ全面が、基板載置台１１の載置面１１ａに静電吸着されて、載置面１１ａと密接しているので、基板Ｗの面内の温度分布を均一にすると共に、機械的な変形を抑制することができる。
【００４３】
成膜処理が終了すると、リフトピン１５が、載置板１０の表面より高い位置に上昇させられて、ロボットアーム３０により基板トレイ２０が処理容器から搬送される。以降は、基板トレイ２０毎に上述した手順が繰り返し行われることになる。
【００４４】
このように、本実施例の基板の載置構造では、基板載置台１１及び載置面１１ａの外径を基板Ｗの外径より大きくしており、基板Ｗの外径より大きくした基板載置台１１の外周部分に、基板Ｗを載置面１１ａに位置決めするガイド１２を設けている。このような構造を用いることにより、基板トレイ２０の位置決め精度に左右されることなく、基板Ｗを基板載置台１１の載置面１１ａに直接機械的に位置決めすることになり、基板Ｗを基板載置台１１の載置面１１ａに精度良く載置することができる。
【００４５】
そして、上述したように、基板Ｗの面内の温度分布を均一にすると共に、機械的な変形を抑制することができるので、プロセスへの悪い影響を低減することができ、基板処理装置の性能向上を図ることができる。又、基板トレイ２０自体の位置決め精度の許容量が大きいので、搬送ロボットの動作精度の仕様を緩和することができ、基板処理装置の低コスト化を図ることができる。
【００４６】
なお、本実施例では、基板載置台１１におけるガイド１２を、切欠部１３を除く全周に配置したが、図８に示す変形例のように、基板Ｗの外縁を案内するガイド１５は、基板載置台１１の外周部分に少なくとも３つ形成すれば、その長さを短くしてもよい。ガイド１２は、三角断面の円弧状の形状であったが、ガイド１５は、内周側に傾斜面を有する略三角柱の形状となる。この場合でも、図３に示した基板トレイ２０が、そのまま使用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、プラズマＣＶＤ装置を含む半導体製造装置及びＭＥＭＳ製造装置等の基板処理装置に適用可能であり、これらの装置において、基板トレイを用いた基板の搬送システム全般に使用可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１０  載置板（載置部）
１１  基板載置台
１２、１５  ガイド
１３  切欠部
１６  支持台
２０  基板トレイ
２１  貫通孔
２２  基板保持部
３０  ロボットアーム
【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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