(57)【要約】【課題】プラズマ処理に先立ち、被処理材の表面に形成されたマスクに損傷を与えることなく、被処理材をトレイに接着させることができる接着装置を提供する。【解決手段】基板１４の上方に配置される閉環状のシール部材３７と、基板１４とシール部材３７の間に配置され基板１４と面接触する分圧シート３８と、シール部材３７の上に配置され、分圧シート３８とシール部材３７との間に与圧室を形成する蓋３０Ｂと、与圧室に気体を注入するための気体注入口３６と、蓋３０Ｂをシール部材３７に押圧するクランプ３０Ｃとを設ける。これにより、分圧シート３８が基板１４に面接触するため、マスクに損傷を与えることなく、被処理材をトレイに接着させることができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレイ上に載置された板状の被処理材を前記トレイに接着させるための被処理材接着装置であって、
a)前記被処理材の上方に配置される閉環状のシール部材と、
b)前記被処理材と前記シール部材の間に配置され前記被処理材と面接触する分圧シートと、
c)前記シール部材の上に配置され、前記分圧シートと前記シール部材との間に与圧室を形成する蓋と、
d)前記与圧室に気体を注入するための与圧手段と、
e)前記蓋を前記シール部材に押圧する押え手段と、
を備えることを特徴とする被処理材接着装置。
【請求項２】
前記分圧シートが、樹脂、ガラス、金属、又はセラミックスからなる板材である請求項１に記載の被処理材接着装置。
【請求項３】
前記分圧シートがフィルムであることを特徴とする請求項１に記載の被処理材接着装置。
【請求項４】
前記分圧シートが、２種以上の材料からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の被処理材接着装置。
【請求項５】
前記分圧シートが、２以上のシートからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の被処理材接着装置。
【請求項６】
前記分圧シートが、前記トレイの上に載置された二以上の被処理材の全体を覆う面を備える請求項１〜５のいずれかに記載の被処理材接着装置。
【請求項７】
前記トレイと前記被処理材の接着に熱剥離接着部材が用いられる請求項１〜６のいずれかに記載の被処理材接着装置。
【請求項８】
前記与圧室の周囲の空間を減圧する減圧手段を備える請求項１〜７のいずれかに記載の被処理材接着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマにより被処理材表面にエッチング、堆積（成膜）、洗浄等の処理を施すプラズマ処理に先立ち、被処理材をトレイに接着させる接着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、プラズマ処理される基板等の被処理材（以下、単に基板と呼ぶ）は、ハンドリングの便宜のため、搬送用のトレイ上に載置・固定される。そのトレイは、プラズマ処理装置に設けられた真空容器内の支持台上に載置される。
【０００３】
プラズマ処理を行うと基板温度が上昇するため、基板上に形成されたフォトレジスト等のマスクが変質することがある。それを防止するために、支持台を冷却し、基板で発生した熱をトレイを介して支持台から逃がすことが行われている。
【０００４】
支持台とトレイは、機械的な（メカニカル）チャックや静電チャック等を用いることより、十分に密着させることができる。そのため、支持台とトレイの間の熱伝達に大きな問題はなかった。一方、トレイと基板は可搬性が重視されるため、上記のようなチャック方法を用いることができない。そのため、支持台を冷却しても基板を十分に冷却することができなかった。
【０００５】
そこで、この問題を解決するため、本出願人は、プラズマ処理に先立ちトレイと基板を接着部材で接着する方法、及び、前記トレイと基板との間に気泡を残留させることなく前記接着部材で接着することができる装置（被処理材接着装置）を提案した（特許文献１参照）。
【０００６】
前記被処理材接着装置では、トレイの上に発泡剥離性シート等の接着部材、基板、蓋を順に載置し、蓋で前記基板を押さえつけると共に前記基板と蓋との間に圧縮空気を供給することによりトレイと基板を接着部材で接着する。基板と蓋の間にはＯリングが配置されており、前記圧縮空気が漏れないようになっている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２０１４０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記被処理材接着装置では、蓋で基板を押圧する際にＯリングが基板の表面に直接接触するため、基板表面のマスクにＯリングの押圧痕（Ｏリング痕）が残ることがあった。特に、フォトレジストのように硬度が高くないマスクが形成されている場合にＯリング痕が発生しやすい。マスクパターンによってはマスクが変形してエッチングに悪影響を与える場合がある。
【０００９】
Ｏリングの材質を最適化したり蓋に加える圧力を調整することによりＯリング痕の発生を抑えることも可能ではある。しかし、マスクの材質やマスクパターンによっては、生産現場でそれらを行うことが困難な場合もある。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、被処理材に損傷を与えることなく、被処理材をトレイに接着させることができる被処理材接着装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために成された本発明に係る被処理材接着装置は、
トレイ上に載置された板状の被処理材を前記トレイに接着させるための被処理材接着装置であって、
a)前記被処理材の上方に配置される閉環状のシール部材と、
b)前記被処理材と前記シール部材の間に配置され前記被処理材と面接触する分圧シートと、
c)前記シール部材の上に配置され、前記分圧シートと前記シール部材との間に与圧室を形成する蓋と、
d)前記与圧室に気体を注入するための与圧手段と、
e)前記蓋を前記シール部材に押圧する押え手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
前記トレイと被処理材の接着には、熱剥離接着部材を用いることが望ましい。ここで、熱剥離接着部材とは、所定以上の温度になると接着力が弱まる又は接着力を失う接着部材のことを言う。例えば、発泡剥離性シート又は発泡剥離剤を好適に用いることができる。
【００１３】
本発明が対象とする被処理材は、シリコンや化合物などの半導体、ガラスや樹脂などの絶縁体、金属などの導体など、その種類を問わない。また、その形状についても、大きな１枚板であるウエハ状のものはもちろん、小さなチップ状のものが多数配列したものであってもよい。
【００１４】
上で述べた「トレイ上」、「前記被処理材の上方」及び「前記シール部材の上」とは、重力方向に関する上下を言うのではなく、単に一つの方向を示すのみである。即ち、例えば支持台が重力方向に関して上部に配置され、その下面にトレイが何らかの方法で固定され、そのトレイの下面に被処理材が接着部材で接着される場合も、本発明の範囲に含まれる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る被処理材接着装置によれば、分圧シートが被処理材に面接触するため、マスクに損傷を与えることなく、被処理材をトレイに接着させることができる。
【００１６】
その際、機械的な押圧により蓋からシール部材に加えられる圧力に偏りが生じたとしても、分圧シートにより圧力が特定の場所に集中することなく分散され、その偏りは補正される。そのため、分圧シートから被処理材に均等な圧力を加えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明に係る被処理材接着装置の一実施形態について、図１〜図４を用いて説明する。図１は被処理材接着装置３０の縦断面図である。接着装置３０はトレイを載置する載置台３０Ａと、載置台３０Ａを覆う蓋３０Ｂと、載置台３０Ａと蓋３０Ｂを重ねて固定するクランプ３０Ｃを有する。
【００１８】
図２は載置台３０Ａの上面図である。図１及び図２に示すように、載置台３０Ａの上面にはトレイを載置するために周囲よりも一段低くしてある中央部３１Ａが設けられている。これにより、載置台３０Ａを蓋３０Ｂで覆うと、それらの間に排気室３１が形成される。排気室３１内の空気を排出するための排出口３３は、中央部３１Ａの周囲にある一段高い位置に設けられている。また、中央部３１Ａの周囲には、排気室３１内の気密を保つための排気室Ｏリング３４が設けられている。
【００１９】
図３は蓋３０Ｂの下面図である。図１及び図３に示すように、蓋３０Ｂの下面には、複数の凹部３５が形成されている。各凹部３５の上面には、そこに窒素等の気体を注入するための気体注入口３６が設けられている。また、各凹部３５の周囲にはシール部材（Ｏリング）３７が設けられている。このような構成により、蓋３０Ｂとシール部材３７と後述する分圧シート３８の間に与圧室が形成される。
【００２０】
図４は、載置台３０Ａと蓋３０Ｂの間にトレイ１５Ａ及び基板１４を挟んだ状態における凹部３５の近傍を拡大した図である。トレイ１５Ａは載置台３０Ａの中央部３１Ａとほぼ同じ大きさの円板であり、その上面には、蓋３０Ｂの凹部３５の真下になる位置に窪み３２が設けられている。各窪み３２には熱剥離接着部材等の接着部材１６を介して基板１４が載置されている。基板１４の上面にはフォトレジストやＳｉＯ２等のマスクが設けられている（図示せず）。各基板１４とシール部材３７の間には、平坦な下面を有する分圧シート３８が配置される。分圧シート３８は少なくとも基板１４の全面を覆うことができる大きさにする。なお、図５に示すように、１枚の分圧シート３８により複数の基板１４を同時に覆ってもよい。分圧シート３８は基板１４に直接接触するため、その表面は埃等の付着のない清浄な面にしておく。
【００２１】
分圧シート３８の材料には、ポリエステル樹脂・ナイロン樹脂・アクリル樹脂・塩化ビニル樹脂・シリコーン樹脂又はフッ素樹脂などの樹脂、ソーダガラス・クリスタルガラス又は珪酸ガラスなどのガラス、アルミニウム・シリコン又は窒化ガリウムなどの金属や半導体、酸化アルミニウム・炭化シリコンなどのセラミックスなどを用いることができる。これらの材料は、被処理材の表面に設けられたマスクの材料（例えばフォトレジストか否か等）、マスクのパターン形状、マスクの厚さなどに応じて適宜選択することができる。なかでも樹脂は、適度な柔軟性を備え、被処理材表面の微小な凹凸を吸収することができ、また、複数の基板１４を１枚の分圧シート３８で覆う場合に各基板１４間に生じる段差を吸収して各与圧室の機密性を向上させることができるために、分圧シート３８の材料として好ましい。
【００２２】
分圧シート３８の材料によってはマスク（特にフォトレジストマスク）と分圧シート３８が貼り付いてしまうことも考えられる。このような場合には、分圧シート３８の基板１４側に微小な凹凸を設けたり、分圧シート３８の基板側に他の材料（例えばＳｉＯ２等）の層３８１を設けたり（図６参照）、材料の異なるシートを重ねたり、または、２種以上の材料を混合させた分圧シートを用いたりして、マスクと分圧シートが貼り付かないようにすることができる。
【００２３】
分圧シート３８の厚さは、分圧シート３８もしくはマスクの材料、マスクのパターン形状、マスクの厚さ等により異なるものの、0.01〜5mmであることが好ましい。分圧シート３８の材料が樹脂の場合には適度な柔軟性による前述の効果を発揮できる点で、その厚さは0.01〜3mmであることが好ましく、0.01〜0.25mmであることがより好ましい。なお、0.01〜0.25mmの厚さの樹脂製シートは一般的にフィルムと呼ばれる。分圧シート３８が樹脂の場合、分圧シート３８が薄過ぎると、特にマスクがフォトレジストマスクのときにマスクの表面にＯリング痕が残る傾向がある。また、何らかの原因で分圧シート３８に押圧斑が生じると、その表面に皺が発生し、マスクに皺の痕が残る傾向がある。また、分圧シート３８が薄いと作業性が悪くなったり、与圧室の機密性が低下する傾向もある。逆に、分圧シート３８が厚過ぎると基板１４を過剰に押圧することとなり、マスクだけでなく基板１４をも破損させることがある。
【００２４】
分圧シート３８が樹脂以外の場合はマスク表面のＯリング痕を防止する高い効果が得られる点で、その厚さは0.1〜5mmであることが好ましく、0.5〜3mmであることがより好ましい。このとき、分圧シート３８が薄過ぎると、分圧シート３８が破損して与圧室の機密性が保たれなくなることがある。逆に、分圧シート３８が厚過ぎると基板を過剰に押圧することとなりマスクだけでなく基板をも破損させることがある。
【００２５】
図１及び図４を用いて、接着装置３０の動作を説明する。まず、使用者は載置台３０Ａの中央部３１Ａにトレイ１５Ａを嵌め込み、トレイ１５Ａ上の窪み３２に接着部材１６を介して基板１４を載置する。次に、使用者は基板１４上に分圧シート３８を載置した後、載置台３０Ａに蓋３０Ｂを被せ、クランプ３０Ｃにより両者を固定する。これにより、蓋３０Ｂとシール部材３７と分圧シート３８の間に与圧室を形成する。
【００２６】
次に、排出口３３から空気を排出して排気室３１内を減圧する。また、気体注入口３６から窒素ガスを供給して各与圧室内の圧力を高める。与圧室に供給する気体の圧力は、大気圧よりも大きく、かつ基板１４に適度な力を加えながら基板をトレイ１５Ａに接着するために、0.2MPa〜5MPaとすることが望ましい。
【００２７】
トレイ１５Ａと基板１４が接着部材１６により固定された後、排出口３３からの排気と気体注入口３６からのガス供給を停止し、それらを大気圧に戻す。その後、クランプ３０Ｃを緩め、載置台３０Ａから蓋３０Ｂを外し、分圧シート３８を取り除いた後、トレイ１５Ａを取り外す。
【００２８】
このように接着装置３０では、基板１４と面接触する分圧シート３８を用いることにより、マスクの損傷を防止することができ、基板とトレイの接着状態も良好になる。
【００２９】
トレイと基板の接着に、本発明に係る被処理材接着装置を用いた場合（実施例）と従来の被処理材接着装置を用いた場合（比較例）の接着状態の比較試験を行った。この試験では、基板上のフォトレジストマスクにおける押圧痕の有無、基板とトレイとの接着の良否を評価した。試験に使用したトレイは２インチの基板を１２枚載置できる径を有し、また、その表面にはトレイと基板の間に残留した気体を排気するための溝が設けられている。基板には、サファイア基板に窒化ガリウムをエピ成長させたもの（以下、窒化ガリウム基板）を用いた。この窒化ガリウム基板の表面にはプラズマエッチングで電子回路を形成するためのフォトレジストマスクが設けられている。
【００３０】
実施例及び比較例のいずれにおいても、まず、トレイ上に窒化ガリウム基板の径と略同一の熱剥離接着部材（日東電工株式会社製リバアルファNo.3195M）を１２枚配置した後、窒化ガリウム基板を各熱剥離接着部材上に載置した。
【００３１】
次に、実施例では、窒化ガリウム基板上にトレイと略同一径のポリエステル製の分圧シート（厚さ0.5mm）を載置した。その上に各窒化ガリウム基板の外周に対応する位置にＯリングが配置された蓋を載置し、Ｏリングを押圧しつつ蓋をトレイに固定した。その後、分圧シート、Ｏリング及び蓋で形成される与圧室内に窒素ガスを約１分間注入しつつ（圧力0.3MPa）、与圧室の周囲の空間を約１分間減圧（圧力8.0×10-2Pa）して窒化ガリウム基板をトレイに接着させた。そして、与圧室内の圧力を常圧に戻した後、接着装置からトレイを取り出し、１２枚の窒化ガリウム基板のレジストマスクにおける押圧痕の有無、及び、窒化ガリウム基板とトレイ間の残留気体の有無を目視で評価した。なお、サファイア基板及び窒化ガリウムは透過性を有しているので、窒化ガリウム面から基板とトレイの間の残留気体の有無を目視で評価が可能である。
【００３２】
比較例では、分圧シートを用いないことの他は、実施例と同一の条件で試験及び目視評価を行った。
【００３３】
以上の結果、比較例では、シール部材による押圧痕と、基板とトレイの間の残留気体がともに目視で確認された。それに対し、実施例ではいずれも確認されなかった。
【００３４】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような変形が可能である。上記実施形態では、１台の接着装置３０に凹部３５、気体注入口３６及びシール部材３７を７組設けたが、その個数は任意である。分圧シートは少なくともシール部材の下部に配置されていればよく、例えば、ドーナツ盤状の部材でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る被処理材接着装置の一実施形態を示す縦断面図。
【図２】接着装置３０の載置台３０Ａを示す上面図。
【図３】接着装置３０の蓋３０Ｂを示す下面図。
【図４】凹部３５近傍の拡大縦断面図。
【図５】１枚の分圧シート３８により複数の基板１４を押圧する様子を示す被処理材接着装置３０の縦断面図。
【図６】凹部３５近傍の拡大縦断面図。
【符号の説明】
【００３６】
１４…被処理材（基板）
１５Ａ…トレイ
１６…接着部材
３０…被処理材接着装置
３０Ａ…載置台
３０Ｂ…蓋
３０Ｃ…クランプ
３１…排出室
３１Ａ…載置台の中央部
３３…排出口
３４…排気室Ｏリング
３５…凹部
３６…気体注入口
３７…シール部材
３８…分圧シート
【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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