JP2010177267A - Conveyance tray, and vacuum treatment apparatus using the conveyance tray - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、CVD、スパッタリングやエッチングなどの所定処理を実施し得る真空処理装置に搬送自在な搬送トレー及びこの搬送トレーを用いた真空処理装置に関する。 The present invention relates to a transport tray that can be transported to a vacuum processing apparatus capable of performing predetermined processing such as CVD, sputtering, and etching, and a vacuum processing apparatus that uses the transport tray.
CVD装置、スパッタリング装置やエッチング装置などの真空処理装置では、処理すべき基板の温度が処理速度などに大きな影響を与えることから、基板をその全面に亘って略均一な温度に制御することが必要になる。例えば、真空処理装置の処理室内に、基板の載置を可能とするホルダ(保持台)を設け、加熱手段を組み付けたホルダの上面たる基板載置面に、基板裏面との間で所定の空間を置いて基板を載置できる凹部を形成し、この空間にArガス等の不活性ガスを循環させ、基板の加熱と冷却による基板の温度制御を実現したものが特許文献1で知られている。 In a vacuum processing apparatus such as a CVD apparatus, a sputtering apparatus, or an etching apparatus, the temperature of the substrate to be processed has a large influence on the processing speed, so it is necessary to control the substrate to a substantially uniform temperature over the entire surface. become. For example, a holder (holding base) capable of mounting a substrate is provided in the processing chamber of the vacuum processing apparatus, and a predetermined space is provided between the substrate mounting surface, which is the upper surface of the holder to which the heating unit is assembled, and the back surface of the substrate. Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228473 discloses a method of forming a recess in which a substrate can be placed and circulating an inert gas such as Ar gas in this space to realize temperature control of the substrate by heating and cooling the substrate. .
他方、上記真空処理装置では、生産性を高めるべく複数枚の基板を処理室に同時搬送して処理したり、または、装置構成を変更することなく外形寸法の異なる基板に対し同一の処理を行うために、複数枚の基板を保持できる搬送トレーを用いることが一般に知られている。 On the other hand, in the above vacuum processing apparatus, a plurality of substrates are simultaneously transferred to the processing chamber for processing, or the same processing is performed on substrates having different external dimensions without changing the apparatus configuration. Therefore, it is generally known to use a transport tray that can hold a plurality of substrates.
このような場合、基板の温度制御は搬送トレーを介して行われることになるが、搬送トレーを用いると、ホルダに対する搬送トレーの接触や搬送トレーに対する基板の接触が不十分になり易く、両者の相互間に微小な隙間が生じる虞がある。ここで、上記隙間を介した真空中の熱伝達量は大気中に比べて小さいため、ホルダと搬送トレーや搬送トレーと基板の間で熱伝達率が悪く、その結果、基板温度制御の精度や効率が悪くなり易い。 In such a case, the temperature control of the substrate is performed via the transport tray. However, when the transport tray is used, the contact of the transport tray with the holder and the contact of the substrate with the transport tray are likely to be insufficient. There is a possibility that a minute gap is generated between them. Here, since the amount of heat transfer in vacuum through the gap is smaller than in the atmosphere, the heat transfer rate between the holder and the transfer tray or between the transfer tray and the substrate is poor, and as a result, the accuracy of substrate temperature control and Efficiency is likely to deteriorate.
このことから、本出願人は、次のような搬送トレーを提案している。即ち、搬送トレーの基板載置面に、基板の外形に対応した少なくとも1個の凹部を形成し、この凹部の底面の周縁に沿って環状のシール手段と、凹部に落とし込むことで設置される基板の外周面をシール手段に対して押圧する押圧手段とを設け、この凹部に通じる少なくとも1本のガス通路を開設し、このガス通路を介して、シール手段で支持されることで基板の裏側に画成された空間に冷却ガスの供給を可能に構成した(特願2007−3402号参照)。 Therefore, the present applicant has proposed the following transport tray. That is, at least one recess corresponding to the outer shape of the substrate is formed on the substrate mounting surface of the transport tray, and the substrate is installed by dropping into the recess along the peripheral edge of the bottom surface of the recess. And pressing means for pressing the outer peripheral surface of the sealing member against the sealing means, and at least one gas passage leading to the recess is opened, and is supported by the sealing means through the gas passage so that it is supported on the back side of the substrate. A cooling gas can be supplied to the defined space (see Japanese Patent Application No. 2007-3402).
上記のものでは、シール手段として耐熱性を有する樹脂や金属等からなるリング状の平板を用いることが例示されているが、隙間が生じないようにシール手段に対して基板をその全周に亘って確実に接触させるには、凹部底面に環状の溝を形成し、この溝幅より線径が大きいフロロプラスやバイトン製のOリングを嵌め込んで当該Oリングを固定することが現実的であった。 In the above, it is exemplified that a ring-shaped flat plate made of heat-resistant resin or metal is used as the sealing means. However, the substrate is placed over the entire circumference of the sealing means so that no gap is generated. In order to ensure contact, it is practical to form an annular groove on the bottom surface of the recess, and fix the O-ring by fitting an O-ring made of Fluoroplus or Viton having a wire diameter larger than the groove width. It was.
然し、上記構成を採用すると、Oリングを嵌め込む際に、Oリングが捻じれたり、Oリングの基板との接触面が波打ったりし易く、実質的にシール性を一定にできないという問題がある。また、基板の加熱や冷却に伴いOリング自体もまた加熱または冷却され、溝から露出した部分で熱変形や熱硬化等が局所的に発生する。このとき、Oリングの一部が固定され、変形の自由度が限られていることで、熱変形等に追従できずに処理中に基板との間のシール性が局所的に劣化(変化)し、隙間から漏洩するガスの量が多大になるという不具合がある。例えば、公知のエッチング装置にて、基板を冷却しつつ高周波電力を印加してプラズマエッチング処理した場合、隙間から漏洩するガスの量がその電力の増加するに従い飛躍的に増加することが確認され、基板が冷却不十分になることが確認された。 However, when the above-described configuration is adopted, there is a problem in that when the O-ring is fitted, the O-ring is twisted or the contact surface of the O-ring with the substrate is easily undulated, and the sealing performance cannot be made substantially constant. is there. In addition, the O-ring itself is also heated or cooled along with the heating and cooling of the substrate, and thermal deformation, thermosetting, and the like locally occur in the portions exposed from the grooves. At this time, a part of the O-ring is fixed and the degree of freedom of deformation is limited, so that the sealability between the substrate and the substrate is locally degraded (changed) during processing without being able to follow thermal deformation. However, there is a problem that the amount of gas leaking from the gap becomes large. For example, in a known etching apparatus, when plasma etching is performed by applying high frequency power while cooling the substrate, it is confirmed that the amount of gas leaking from the gap increases dramatically as the power increases. It was confirmed that the substrate was insufficiently cooled.
本発明は、以上の点に鑑み、処理中であっても実質的に同一の高いシール性が得られる組付容易な搬送トレー及びこの搬送トレーを用いた真空処理装置を提供することをその課題とするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above, the present invention provides a transport tray that is easy to assemble and that can provide substantially the same high sealing performance even during processing, and a vacuum processing apparatus using the transport tray. It is what.
上記課題を解決するために、請求項1記載の発明は、真空中で処理すべき基板に対し所定処理を実施する真空処理装置に前記基板を保持した状態で搬送自在な搬送トレーであって、搬送トレーの基板載置面に、基板の外形に対応した少なくとも1個の凹部が形成され、この凹部の底面に配置された環状のシール手段と、凹部に落とし込むことで設置される基板の外周縁部をシール手段に対して押圧する押圧手段とを設け、前記凹部に通じる少なくとも1本のガス通路を開設し、このガス通路を介して、シール手段で支持されることで基板の裏側に画成された空間に冷却ガスの供給を可能としたものにおいて、前記シール手段がOリングであり、このOリングが凹部の底面に形成され、Oリングの線径より大きな幅を有する環状溝に設置してなることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the invention according to
本発明によれば、Oリングの線径より大きな幅を有する環状溝にOリングを設置してなる構成を採用したため、上記のように溝にOリングを嵌め込む必要はなく、Oリングが捻じれたり、波打ったりする不具合は生じない。しかも、Oリングを溝に嵌め込む等の面倒な作業を必要としない、つまり、組付容易となる。また、処理中にOリングが加熱または冷却されても、Oリングが溝に固定されていない構造のため、その変形の自由度が制限されず、押圧手段からの押圧力を受けて、基板との間で一定のシール性を保持できる(つまり、基板とOリングとの間から漏洩する不活性ガスの量が飛躍的に多大となることはない)。 According to the present invention, since the O-ring is installed in an annular groove having a width larger than the wire diameter of the O-ring, there is no need to fit the O-ring into the groove as described above, and the O-ring is twisted. There will be no malfunctions that occur or wave. In addition, a troublesome operation such as fitting the O-ring into the groove is not required, that is, assembly is easy. Even if the O-ring is heated or cooled during processing, the degree of freedom of deformation is not limited because of the structure in which the O-ring is not fixed to the groove. (That is, the amount of inert gas leaking from between the substrate and the O-ring does not greatly increase).
このように本発明によれば、処理中に基板と十分なシール性を確保できるため、基板裏面に不活性ガス雰囲気を形成することで、搬送トレーが設置されるホルダからの熱伝達をアシストして局所的な加熱または冷却効率の低下を招くことが防止でき、効率よく基板の加熱または冷却でき、基板をその全面に亘って精度よく略均一に温度制御できる。 As described above, according to the present invention, a sufficient sealing property with the substrate can be ensured during processing. Therefore, an inert gas atmosphere is formed on the back surface of the substrate to assist heat transfer from the holder on which the transport tray is installed. Thus, the local heating or cooling efficiency can be prevented from being lowered, the substrate can be efficiently heated or cooled, and the temperature of the substrate can be accurately and substantially uniformly controlled over the entire surface.
この場合、前記ガス通路を介して供給した冷却ガスの前記空間からの排出を可能とする他のガス通路を設け、前記冷却ガスの循環を可能とすることが好ましい。 In this case, it is preferable to provide another gas passage that allows the cooling gas supplied through the gas passage to be discharged from the space so that the cooling gas can be circulated.
さらに、上記課題を解決するために、請求項3記載の真空処理装置は、請求項1または請求項2記載の搬送トレーが用いられる真空処理装置において、所定圧力に保持可能な処理室と、この処理室内で搬送トレーを保持するホルダとを備え、このホルダで搬送トレーが保持されたとき、搬送トレーに形成したガス通路に連通するガス供給路と、搬送トレーの加熱を可能とする加熱手段とを設けたことを特徴とする。
Furthermore, in order to solve the above-described problem, a vacuum processing apparatus according to
以下、図面を参照して本発明の実施形態の搬送トレー1を説明する。搬送トレー1は、CVD装置、スパッタリング装置やエッチング装置などの真空処理装置に用いられるものであり、例えば真空処理装置の処理室に設けられ、この搬送トレー1が載置されるホルダ(図示せず)の上面形状に略一致させて形成され、所定の板厚を有する円板から構成される。搬送トレー1は、真空処理装置の処理室内で実施される処理に応じて、熱伝導が良く、その処理に影響を与えない材料から適宜選択され、例えば、酸化シリコン、ステンレスやアルミニウム等の材料から形成される。なお、本実施形態においては、処理すべき基板Sがその処理面を開放して設置される片面を上面として説明する。
Hereinafter, a transport tray 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The
搬送トレー1の上面たる基板載置面には、生産性を高めるべく複数枚の基板Sを処理室内に同時搬送して処理できるように、平面視で円形でかつ同一径の6個の凹部11が同一円周上に位置させて形成されている。凹部11の開口面の形状は、基板Sの輪郭に略一致し、当該凹部11に、基板Sの処理面側を上にして当該基板Sを落とし込むことで、搬送トレー1に基板Sが設置される。なお、凹部の個数や配置位置等これに限定されるものではない。
On the substrate mounting surface, which is the upper surface of the
各凹部11の底面11aには、基板S裏面の外周縁部に対応させて環状溝12が形成され、環状溝12にはOリング2が設置される。ここで、環状溝12は、その溝幅がOリング2の線径Rより大きく、その溝深さがOリングの高さ(線径と同じ)より低くなるように形成され、その底面は、Oリングとの密着性が高まるよう所定の表面粗さ及び平坦度に加工されている。そして、後述の押圧手段3を装着したときに、Oリング2が圧縮変形して基板Sの外周縁部がその全周に亘って接触し、このとき、好ましくはOリング2が環状溝の側壁に接触しないように構成されている。Oリングとしては、フロロプラスやバイトン製の既製品が用いられ、処理室内で実施される処理や基板サイズに応じて適宜選択できる。
An
搬送トレー1には、基板S上面の外周縁部をOリング2に対して押圧する押圧手段3が着脱自在に装着できる。押圧手段3は、基板Sを臨む中央開口31が形成された所定厚さの円板であり、搬送トレー1と同様に、処理室内で実施される処理に応じてその材質(例えば、石英)が適宜選択される。押圧手段3には複数個の貫通孔(図示せず)が形成され、この貫通孔を介して、搬送トレー1の凹部11の外周に形成したねじ孔にボルトBを螺着することで押圧手段3は取付けられる。
A
そして、凹部11に基板Sを落とし込むと、Oリング2によって基板Sがその外周縁部で支持され、基板S裏面と凹部11底面との間に空間11bが画成され、この状態で押圧手段3を取付けると、Oリング2が圧縮変形して基板Sの外周縁部とその全周に亘って接触すると共に、凹部11底面ともその全周に亘って接触して空間11bが略密閉される(図5参照)。
When the substrate S is dropped into the
搬送トレー1には、その裏面側から空間11bに連通する2本のガス通路13a、13bが開設されている。そして、ガス通路13a、13bを介してヘリウムやアルゴン等の不活性ガスを導入すると、空間11bに不活性ガス雰囲気が形成され、後述のようにホルダからの熱伝達をアシストして、効率よく基板の加熱、冷却でき、基板をその全面に亘って精度よく略均一に温度制御できる。なお、基板を冷却する場合、一方のガス通路13aに冷却ガスを供給し、他方のガス通路13bから冷却ガスを排気すれば、不活性ガスが循環できる。
The
以上説明したように、本実施形態では、環状溝にOリング2を嵌め込む必要はなく、Oリング2が捻じれたり、波打ったりする不具合が生じない。しかも、Oリング2を環状溝12に嵌め込む等の面倒な作業を必要としない。また、処理中にOリング2が加熱または冷却されても、Oリング2が環状溝12に固定されていない構造のため、その変形の自由度が制限されず、押圧手段3からの押圧力を受けて、基板Sとの間で一定のシール性を保持できる。なお、公知のエッチング装置にて高周波電力を印加してプラズマエッチング処理しても、隙間から漏洩するガスの量は、その電力が増加しても然程増加せず、エッチング中に基板が冷却不十分となることが回避できることが確認された。結果として、基板S裏面に不活性ガス雰囲気を形成することで、ホルダからまたはホルダへの熱伝達をアシストして基板温度を制御する際、局所的な加熱または冷却効率の低下を招くことがなく、効率よく基板Sを加熱または冷却することができ、基板Sをその全面に亘って精度よく略均一に温度制御できる。
As described above, in the present embodiment, it is not necessary to fit the O-
次に、図3乃至図5を参照して、本発明の搬送トレー1が用いられる真空処理装置10を説明する。真空処理装置10は、例えば、公知の構造を有する放電分離型のドライエッチング装置であり、ドライエッチング装置10は、ターボ分子ポンプ、ロータリポンプなどの真空排気手段101を設けた真空チャンバ100を有し、所定の真空圧に保持可能な処理室100aを形成する。処理室100aにはまた、プラズマ処理装置4が連結されている。
Next, with reference to FIG. 3 thru | or FIG. 5, the
プラズマ処理装置4は、公知の構造を有し、誘電体から構成される筒状の放電管41と、放電管41と、この放電管41に直交する方向で連結されたマイクロ波導波管42とから構成され、マイクロ波導波管42の一端に接続されたマイクロ波電源42aを介して所定の周波数のマイクロ波が導入できるようになっている。
The
そして、ガス源43から、ドライエッチング処理に応じて適宜選択されるCF4、NF3、Ar、O2などのプロセスガスを選択的にまたは混合した状態で放電管41に供給し、放電管41の上流側から下流側に向かって一定の流量で流れるプロセスガスに、マイクロ波電源42aを作動させて放電管41に所定の周波数のマイクロ波を照射すると、放電管41とマイクロ波導波管42との交差した領域でプロセスガスが励起されてプラズマ化し、導電体製のガス導入管44によって処理室100aに導き、後述するホルダに載置した搬送トレー1上の基板Sがエッチングされる。
Then, a process gas such as CF 4 , NF 3 , Ar, O 2 or the like appropriately selected according to the dry etching process is supplied from the
処理室100a内に設けたホルダ110は、略円筒形状であり、絶縁体111を介して処理室100aの床面に設置されている。ホルダ110の上面110aは、搬送トレー1の外形に略一致させて形成され、搬送トレー載置面を形成する。この場合、例えば、搬送トレー載置面110aにその上方に向かって突出するピンを複数設けておき、搬送トレー1の裏面にこのピンが係合する孔を設け、公知の多間接式ロボットによって搬送トレー1を処理室100aに搬送し、ホルダ110に載置する際、搬送トレー1が位置決めして載置できることが好ましい。
The
搬送トレーの載置面110aには、静電気によって搬送トレー1を吸着する公知の構造の静電チャック用の電極112が設けられている。また、ホルダ110には、例えば抵抗加熱式のヒータ(図示せず)が内蔵され、エッチング処理の際に、搬送トレー1を加熱することで、搬送トレー1に設置した基板Sが加熱できるようになっている。この場合、静電チャックによって搬送トレー載置面110aに搬送トレー1がその全面に亘って一様な力で吸着されるため、ホルダ110と搬送トレー1との間で局所的に熱伝達率が悪くなることが防止できる。
An
また、搬送トレー載置面110aには、この搬送トレー載置面110aに搬送トレー1を位置決めして載置したとき、搬送トレー1の各ガス通路の下端と上下方向で一致するように2本の環状溝113a,113bが形成され、各環状溝113a,113bは、ホルダ110の下面から上面まで延びる2本の貫通孔114a、114bにそれぞれ連通し、各環状溝113a、113b及び貫通孔114a、114bがガス供給路を形成する。各環状溝113a、113bの周囲を囲うようにOリングや環状のメタルシールなどのシール手段115が設けられ、このシール手段115によって、静電気によって搬送トレー1を吸着すると、各環状溝112から周囲に冷却ガスが漏れ出さないようになっている。
In addition, when the
そして、各貫通孔114a、114bの下端部に、一端がヘリウムガスなどの冷却ガスのガス源116に連結されたガス管116aを接続することで、ガス管116aに介設したマスフローコントローラ(図示せず)によって一定の流量で冷却ガスを、貫通孔114a、114b及び環状溝113a、113bを経たガス通路13a、13bを介して、基板Sを設置することでそれぞれ形成された空間11bに冷却ガスを供給できる。この場合、図3に示すように、一方の貫通孔113aに冷却ガスを供給し、他方のガス通路113bを、ロータリポンプなどの他の真空排気手段117に接続し、真空排気手段117よって冷却ガスを排気するようにして、空間11b内で冷却ガスが循環するようにしてもよい。これにより、ホルダ110に当接させた熱電対(図示せず)で温度測定しながら、加熱手段の作動と冷却ガスの循環とを制御することで、基板Sを高い精度で温度制御できる。
A mass flow controller (not shown) interposed in the
尚、本実施の形態では、放電分離型のドライエッチング装置10を例として説明したが、真空処理装置は、これに限定されるものではく、基板Sの温度制御が必要な真空処置装置であれば、本発明を適用できる。また、搬送トレー1として、複数枚の基板を処理室に搬送して同時処理できるものについて説明したが、これに限定されるものではなく、装置構成を変更することなく外形寸法の異なる基板に対し同一の処理をするように構成した搬送トレーにも本発明を適用できる。
Although the discharge separation type
1 搬送トレー
11 凹部
11b 空間
12 環状溝
13a、13b ガス通路
2 Oリング
3 押圧手段
DESCRIPTION OF
Claims (3)
搬送トレーの基板載置面に、基板の外形に対応した少なくとも1個の凹部が形成され、この凹部の底面に配置された環状のシール手段と、凹部に落とし込むことで設置される基板の外周縁部をシール手段に対して押圧する押圧手段とを設け、前記凹部に通じる少なくとも1本のガス通路を開設し、このガス通路を介して、シール手段で支持されることで基板の裏側に画成された空間に冷却ガスの供給を可能としたものにおいて、
前記シール手段がOリングであり、このOリングが凹部の底面に形成され、Oリングの線径より大きな幅を有する環状溝に設置してなることを特徴とする搬送トレー。 A transport tray that is transportable in a state where the substrate is held in a vacuum processing apparatus that performs a predetermined process on a substrate to be processed in a vacuum,
At least one concave portion corresponding to the outer shape of the substrate is formed on the substrate mounting surface of the transport tray, and an annular sealing means disposed on the bottom surface of the concave portion and the outer peripheral edge of the substrate installed by dropping into the concave portion A pressing means for pressing the portion against the sealing means, and at least one gas passage leading to the recess is opened, and the gas is defined on the back side of the substrate by being supported by the sealing means through the gas passage. In which the cooling gas can be supplied to the space
The transport tray according to claim 1, wherein the sealing means is an O-ring, and the O-ring is formed on the bottom surface of the recess and is installed in an annular groove having a width larger than the wire diameter of the O-ring.
3. A vacuum processing apparatus in which the transport tray according to claim 1 or 2 is used, comprising: a processing chamber that can be maintained at a predetermined pressure; and a holder that holds the transport tray in the processing chamber, and the transport tray is held by the holder. A vacuum processing apparatus comprising: a gas supply path that communicates with a gas passage formed in the transfer tray; and a heating unit that enables heating of the transfer tray.
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A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20130402 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |