JP2014060242A - 搬送トレー - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で基板の温度制御にとって有利な搬送トレーを提供する。
【解決手段】処理すべき基板Ｓを保持して真空処理装置に搬送される本発明の搬送トレーＴは、静電吸着用の電極１１が組み込まれると共に、ガス供給用のガス孔１２が開設されたトレー本体１に、このガス孔を臨む、基板の外形よりも小さい透孔２１を有するシート材２を仮着して構成される。透孔を塞ぐようにしてシート材上面に基板を載置し、電極に電圧印加して基板を静電吸着すると、シート材がトレー本体に密着すると共に、シート材に基板がその下面周縁部で密着し、トレー本体の上面に基板下面と透孔とでガス溜まり空間Ｇが画成されるように構成した。
【選択図】図２

Description

本発明は、処理すべき基板を保持して真空処理装置に搬送される搬送トレーに関する。

従来、上記種の搬送トレーは例えば特許文献１で知られている。このものは、静電吸着用の電極が組み込まれたトレー本体と、このトレー本体の上面に設置され、基板の輪郭に一致する収容部を有するカバー部材とで構成されている。そして、トレー本体上にカバーブ部材を載置し、カバー部材に基板をセットした状態で真空処理室に搬送され、当該真空処理室内に設けたステージ上に載置される。このとき、ステージに設けた接触ピンがトレー本体の電極に接続されるようにしている。そして、電極に所定電圧を印加すると、基板が搬送トレーの上面に静電吸着されて密着される。

ここで、真空処理時、基板温度が処理速度などに大きな影響を与えることから、基板の温度制御をし得る構造を採用する場合があり、このような場合には、ステージに冷媒循環路やヒータを内蔵し、ステージとの熱交換で基板の温度制御を行うことが一般的である。そして、基板とステージとの熱交換効率を高めるため、基板裏面にヘリウムなどのアシストガスを供給することが知られている。上記特許文献１記載のものでは、トレー本体に、上下方向に貫通する小径のガス孔を基板裏面全体に対応させて多数本を開設し、ステージに搬送トレーを静電吸着した状態で各ガス孔を通してアシストガスを供給している。

ところで、温度制御が行われるトレー本体にとってはその熱伝導性に優れていることが好ましい。このため、トレー本体をアルミナなどの材料で形成することが一般である。然し、アルミナなどの材料は難加工性の硬質材料であるため、上記特許文献１のように、トレー本体に複数本のガス孔を設ける構成では、その加工が面倒で、その上、加工コストが多大となる。このことは、搬送トレーで保持する基板の枚数が多い場合や、温度制御しようとする範囲が大きく、アシストガスと接触する基板面積を大きくするためにガス孔の本数を多くするような場合にはより不利になる。

国際公開第２０１０／０９５５４０号

本発明は、以上の点に鑑み、簡単な構造で基板の温度制御にとって有利な搬送トレーを提供することをその課題とする。

上記課題を解決するために、処理すべき基板を保持して真空処理装置に搬送される本発明の搬送トレーは、静電吸着用の電極が組み込まれると共に、ガス供給用のガス孔が開設されたトレー本体に、このガス孔を臨む、基板の外形よりも小さい透孔を有するシート材を仮着して構成され、トレー本体からシート材に向かう方向を上として、透孔を塞ぐようにしてシート材上面に基板を載置し、電極に電圧印加して基板を静電吸着すると、シート材がトレー本体に密着すると共に、シート材に基板がその下面周縁部で密着し、トレー本体の上面に基板下面と透孔とでガス溜まり空間が画成されるように構成したことを特徴とする。

本発明によれば、トレー本体に基板を静電吸着すると、シート材でガス溜まり空間が画成されるようにしたため、ガス溜まり空間にガス孔からヘリウムガスなどのアシストガスを供給して充填するだけで、従来例に比べて簡単な構造で効率よく基板の温度制御を行う構成が実現できる。この場合、トレー本体には、１個のガス溜まり空間に通じるガス孔を少なくとも１つ設けていればよく、ガス孔の数はガス溜まり空間からガスが漏れたときのコンダクタンスを考慮して設定でき、上記従来例に比べてガス孔の数を大幅に減らすことができる。しかも、このようにガス孔の数を減らしても、上記ガス溜まり空間を形成することで、良好な温度制御特性を得ることができる。

本発明において、前記シート材を、前記トレー本体及び基板よりも硬度が低い材料で形成すれば、大きな反りを有する基板を静電吸着する場合であっても、静電吸着時にその反りに応じてシート材が変形して密着するため、密着性よく基板を保持できる。尚、本発明では、シート材上に基板を載置することで、処理室への搬送トレー搬送時でも、基板が位置ずれを起こさないという利点もある。

尚、本発明では、トレー本体の一方の面にシート材を仮着しているだけであるため、シート材の透孔がガス孔を臨むものであれば、透孔の孔径や位置が異なるシート材に変更でき、外形の異なる基板を処理する場合に有利である。

本発明において、シート材上面に仮着される、基板の輪郭に一致する収容部を有する枠体を更に備え、電極に電圧印加すると、枠体がシート材に密着するように構成することが好ましい。これによれば、収容部に基板を落とし込むだけで、トレー本体に対して基板を位置決めできる。

本発明の実施形態の搬送トレーの平面図。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った搬送トレーの概略断面図。

以下、本発明の実施形態の搬送トレーについて、処理すべき基板を保持して真空処理装置の処理室に搬送され、処理室内のステージ上に載置されるものを例に説明する。尚、真空処理装置としては、ＣＶＤ装置、スパッタリング装置やドライエッチング装置など、特にプラズマを用いた真空処理を施すものを好適に例示できる。

図１及び図２を参照して、Ｔは、本発明の搬送トレーであり、この搬送トレーＴは、トレー本体１を有する。トレー本体１は、ステージＳｔの輪郭に略一致する円板で構成され、例えば、アルミナ、窒化シリコンなどの熱伝導性に優れた材料で形成される。トレー本体１には、静電吸着用の電極１１が組み込まれており、搬送トレーＴをステージＳｔ上に搬送すると、電極１１に後述するピンが当接して電圧印加できるようになっている。尚、静電吸着用の電極１１としては公知構造のものを用いることができるため、ここでは詳細な説明を省略する。また、トレー本体１には、ガス孔１２が開設されており、後述するガス溜まり空間にヘリウムガスなどのアシストガスを供給できるようになっている。

トレー本体１の上面には、トレー本体１の輪郭に略一致する、所定厚さ（例えば、２５μｍ〜１００μｍ）のシート材２が仮着されている。シート材２には、上記ガス孔１２を臨む、基板Ｓの外形よりも小さい透孔２１が形成されている。シート材２は、トレー本体１及び基板Ｓよりも硬度が低い（柔軟性のある）材料で形成され、例えば、ポリイミド樹脂で形成されることが好適である。これにより、大きな反りを有する基板を保持して処理を施す場合でも、静電吸着時にその反りに応じてシート材２が変形して密着するため、密着性よく基板Ｓを保持できる。

シート材２の上面には、シート材２の輪郭に略一致する枠体３が仮着されている。枠体３には、基板Ｓの輪郭に略一致する少なくとも１個（本実施形態では２７個）の収容部３１が形成されている。各収容部３１に、基板Ｓをその処理面を上側にして夫々落とし込むことで、透孔２１を塞ぐように基板Ｓが搬送トレーＴに位置決めされる。枠体３は、例えば、炭化シリコンで形成され、これにより、枠体３が優れた熱伝導性を有する。基板Ｓとしては、シリコン基板やサファイア基板等を用いることができる。

ステージＳｔの内部には、冷媒循環路４１が形成されており、所定温度に制御された冷媒（例えば冷却水）を循環させることで、ステージＳｔを温度制御できるようになっている。ステージＳｔには、その上面に上方に向かって突出するピン４２が立設されており、このピン４２と図外の電源とを結ぶ配線４３が設けられている。トレー本体１の下面にはピン４２が係合する孔１３が設けられ、公知の搬送ロボットによって搬送トレーＴをステージＳｔ上に載置する際、ステージＳｔに対して搬送トレーＴが位置決めできるようになっている。ピン４２を介して電極１１に所定電圧を印加すると、枠体３がシート材２に密着し、シート材２がトレー本体１に密着すると共に、シート材２に基板Ｓがその下面周縁部で密着する。これにより、トレー本体１の上面に基板Ｓ下面と透孔２１とでガス溜まり空間Ｇが画成される。また、ステージＳｔには、図外のガス源に通じるガス供給路４４が設けられており、このガス供給路４４とガス孔１２とを連通させることで、ガス溜まり空間Ｇにヘリウムガスなどのアシストガスを供給できる。以下、上記搬送トレーＴを用いたサファイア基板Ｓの温度制御（冷却）について説明する。

処理室への搬送トレーＴの搬送に先立ち、枠体３の収容部３１にサファイア基板Ｓを落とし込むことで、サファイア基板Ｓを搬送トレーＴにセットする。そして、この搬送トレーＴを、図示省略の搬送ロボットを用いて、真空処理装置の処理室に搬送し、ステージＳｔ上に載置する。このとき、ステージＳｔ上面に設けられたピン４２が、トレー本体１裏面の孔１３に係合し、ピン４２の先端が電極１１に当接することで、ステージＳｔ上に搬送トレーＴが位置決めされる。これと併せて、ステージＳｔに設けられたガス供給路４４が、トレー本体１のガス孔１２とが連通する。

そして、図外の電源から配線４３及びピン４２を介して電極１１に静電吸着用の電圧を印加すると、サファイア基板Ｓが静電吸着される。このとき、枠体３がシート材２に密着し、シート材２がトレー本体１に密着すると共に、シート材２に基板Ｓがその下面周縁部で密着することで、トレー本体１の上面に、基板Ｓ下面と透孔２１とでガス溜まり空間Ｇが画成される。ここで、サファイア基板Ｓはシリコン基板等に比べて大きな反りを有するが、静電吸着時にその反りに応じてシート材２が変形して密着するため、密着性よくサファイア基板Ｓを保持できる。

次いで、ガス溜まり空間Ｇにガス供給路４４及びガス孔１２を介してヘリウムガスが供給される。ここで、ステージＳｔは、冷媒循環路４１に冷媒を流すことで冷却され、このステージＳｔの上面に当接するトレー本体１も冷却される。サファイア基板Ｓは処理中プラズマに曝される等により温度上昇するが、上記ガス溜まり空間Ｇに充填されたヘリウムガスを介してサファイア基板Ｓとトレー本体１との間で効率よく熱交換が行われるため、サファイア基板Ｓが所定温度に冷却される。

以上説明した実施形態によれば、トレー本体１に基板Ｓを静電吸着すると、シート２材でガス溜まり空間Ｇが画成されるようにしたため、このガス溜まり空間Ｇにガス孔１２からヘリウムガスなどのアシストガスを充填するだけで、従来例に比べて簡単な構造で効率よく基板の温度制御を行う構成が実現できる。この場合、トレー本体１には、１枚の基板Ｓに対応し、１個のガス溜まり空間Ｇに通じるガス孔１２を少なくとも１つ設けていればよく、ガス孔１２の数はガス溜まり空間Ｇからアシストガスが漏れたときのコンダクタンスを考慮して設定でき、上記従来例に比べてガス孔１２の数を大幅に減らすことができる。しかも、このようにガス孔１２の数を減らしても、上記ガス溜まり空間Ｇを形成することで、良好な温度制御特性を得ることができる。本発明は、同時に複数枚の基板を処理する場合に特に有利である。

また、本実施形態では、トレー本体１の上面にシート材２を仮着しているだけであるため、シート材２の透孔２１がガス孔１２を臨むものであれば、透孔２１の孔径や位置が異なる他のシート材に変更することができる。具体的には、透孔２１の孔径や位置が異なる複数種のシート材を作製しておき、保持する基板の外形や枚数等に応じて１つのシート材を選択してトレー本体１に仮着すればよい。これは、外形の異なる基板を処理する場合に特に有利である。なお、例えば、外形の大きい基板を処理する場合、シート材に形成される透孔２１の孔径も大きくなるが、この場合、その透孔２１が２以上のガス孔１２を臨んでいてもよい。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、ステージＳｔに冷媒循環路４１を設けて基板Ｓを冷却する場合について説明したが、ステージＳｔにヒータを設けて基板を加熱する場合にも、本発明の搬送トレーを用いることができる。

上記実施形態では、シート材２上に枠体３を仮着しているが、枠体３を仮着しなくてもよい。本発明では、シート材２上に基板Ｓを載置しており、硬質材料のトレー本体１上に基板Ｓを載置しないため、処理室への搬送トレーＴの搬送時でも基板Ｓがシート材２上を滑り難く、結果として、基板Ｓが位置ずれを起こすという不具合が生じない。

上記実施形態では、搬送トレーの形状が平面視円形である場合を例に説明したが、その形状は任意であって例えば平面視矩形であってもよい。

Ｇ…ガス溜まり空間、Ｓ…基板、Ｔ…搬送トレー、１…トレー本体、２…シート材、３…枠体、１１…電極、１２…ガス孔、２１…透孔、３１…収容部。

Claims (3)

1. 処理すべき基板を保持して真空処理装置に搬送される搬送トレーにおいて、
   静電吸着用の電極が組み込まれると共に、ガス供給用のガス孔が開設されたトレー本体に、このガス孔を臨む、基板の外形よりも小さい透孔を有するシート材を仮着して構成され、
   トレー本体からシート材に向かう方向を上として、透孔を塞ぐようにしてシート材上面に基板を載置し、電極に電圧印加して基板を静電吸着すると、シート材がトレー本体に密着すると共に、シート材に基板がその下面周縁部で密着し、トレー本体の上面に基板下面と透孔とでガス溜まり空間が画成されるように構成したことを特徴とする搬送トレー。
2. シート材上面に仮着される、基板の輪郭に一致する収容部を有する枠体を更に備え、電極に電圧印加すると、枠体がシート材に密着することを特徴とする請求項１記載の搬送トレー。
3. 前記シート材が、前記トレー本体及び基板よりも硬度が低い材料で形成されたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の搬送トレー。
   

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