JP5082009B2 - ウェハ搬送用トレイ及びこのトレイ上にウェハを固定する方法 - Google Patents

ウェハ搬送用トレイ及びこのトレイ上にウェハを固定する方法 Download PDF

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Description

本発明は、ウェハ搬送用トレイ及びこのトレイ上にウェハを固定する方法に関し、特に静電チャック電極が埋め込まれたウェハ搬送用トレイ及びこのトレイ上に静電気的にウェハを固定する方法に関する。
従来、半導体デバイスを製造する際に、プラズマ処理によりウェハ等を多数枚一括処理する場合、ウェハ搬送用トレイを用いることが一般的に行われている。その際に、ウェハ等はトレイ上に置かれるだけで、又は押え冶具や、シート、テープ、グリース等による接着によって固定されてプラズマ処理されている。
例えば、半導体デバイスや液晶デバイスを製造する際に、ウェハ等を多数枚一括処理するために、押圧手段を用いてウェハ等を搬送用トレイに固定すること、また、搬送用トレイとして、保護基板と半導体基板とからなるトレイを静電チャック上にセットし、移送すること（特許文献１参照）が知られている。
また、半導体ウェハ等を発泡剥離性シートで加工台に接着保持して加工すること（例えば、特許文献２参照）や、発泡剥離性シート等の熱剥離接着部材を用いて基板等の被処理材を接着してプラズマ処理すること（例えば、特許文献３参照）が知られている。
上記押圧手段としての押さえ治具を用いてウェハをトレイ上に固定すると共に、メカクランプによりトレイを処理ステージ上に固定する方式の一例を示す図１を参照して以下説明する。
図１によれば、トレイ支持ステージ１０１には温度交換媒体（例えば、Ｈｅガス）の流路１０１ａが設けられている。この流路１０１ａへ導入された温度交換媒体は、トレイ支持ステージ１０１内を経て、トレイ支持ステージ１０１の上に載置されたトレイ１０２の裏面へ供給されると共に、ウェハＳの裏面にも供給され、トレイ１０２及びウェハＳを冷却できるように構成されている。トレイ１０２上に置かれたウェハＳの外周縁部は押さえ治具１０３によりトレイ１０２上に固定され、また、トレイ１０２はメカクランプ部材１０４によりトレイ支持ステージ１０１上に固定されるように構成されている。この方式の場合、ウェハＳを固定するために手間がかかり、また、固定の安定性に信頼が置けないこと、及びウェハＳの周縁部の押さえ治具の当たる部分が加工できないため、ウェハ面内の加工できる有効エリア域が減少する、すなわち押さえ部分にデッドエリアが生じるという問題がある。
また、上記発泡剥離性シート等の粘着シートを用いてウェハをトレイに接着して固定すると共に、メカクランプ又は静電チャックによりトレイを処理ステージに固定する方式の一例を示す図２を参照して以下説明する。
図２によれば、トレイ支持ステージ２０１には温度交換媒体（例えば、Ｈｅガス）の流路２０１ａが設けられている。この流路２０１ａへ導入された温度交換媒体は、トレイ支持ステージ２０１の上に載置されたトレイ２０２の裏面へ供給され、トレイ２０２を冷却できるように構成されている。トレイ２０２上に置かれるウェハＳは熱伝導粘着シート２０４を介してトレイ２０２上に固定され、また、トレイ２０２はメカクランプ部材２０３又はトレイ支持ステージ２０１内に埋め込まれた静電チャック手段（図示せず）によりトレイ支持ステージ２０１上に固定されるように構成されている。この方式の場合、ウェハＳを固定するために手間がかかり、固定の安定性に信頼が置けないと共に、冷却効率が悪いという問題がある。
特開２００６−５９８５３号公報 特開平５−２４５９６７号公報 特開２００７−２０１４０４号公報
上記したようにウェハ等をトレイ上に置くだけでは、その温度管理をしなければならない場合、温度制御が困難であるという問題がある。
上記特許文献１のように、ウェハを固定するために押圧手段を用いる場合、押圧される部分だけウェハ面内の加工できる有効エリアが減少すること、また、特許文献２及び３のように、ウェハ等を接着によりトレイに固定する場合、ウェハの貼り付けの手間や、ウェハを脱着した後に後処理を行う必要があること等の問題が生じる。
本発明の課題は、上述の従来技術の問題点を解決することにあり、加工時に、ウェハ等の温度管理が可能であり、ウェハ面内の加工できる有効エリアを減少せしめることなく、かつウェハの貼り付けの手間や後処理を必要とせずに、ウェハを容易に固定し得るウェハ搬送用トレイ及びウェハを静電チャックによりトレイ上に固定する固定方法を提供することにある。
本発明のウェハ搬送用トレイは、絶縁体からなる基体と、該基体の中に埋設された静電チャック電極とからなるウェハ搬送用トレイであって、該静電チャック電極に対する給電部分の端子がバネ式端子であり、該バネ式端子の先端部分が該静電チャック電極に接触され得るようになっており、該トレイの外周縁部にはめ込まれたトレイカバーにより該トレイ表面上に画成される凹部内に載置されたウェハを通電時に該トレイに静電チャックにより固定できるように構成され、そして該給電部分の周辺にシール部材が設けられて、該バネ式端子の先端部分と該静電チャック電極との接触部に温度交換媒体が回り込まないように構成されており、さらに、その裏面側から表面側へ連通する温度交換媒体の複数の流路であって、該トレイをウェハ支持ステージ上に載置したときに、該トレイ裏面と該ステージ表面との間に形成される空間に供給された温度交換媒体をウェハ裏面へと供給する流路が開設されていることを特徴とする。
ウェハ搬送用トレイに静電チャックを搭載することにより、加工時に、ウェハの温度管理が可能であり、ウェハ面内の加工できる有効エリアを減少せしめることなく、かつウェハの貼り付けの手間や後処理を必要とせずに、ウェハを容易に固定し得るウェハ搬送用トレイを提供できる。
本発明のウェハ搬送用トレイはまた、導電性材料とその表面を覆う絶縁体とからなるウェハ搬送用トレイであって、静電チャック電極として機能する導電性材料に対する給電部分の端子がバネ式端子であり、該バネ式端子の先端部分が該導電性材料に接触され得るようになっており、該トレイの外周縁部にはめ込まれたトレイカバーにより該トレイ表面上に画成される凹部内に載置されたウェハを通電時に該トレイに静電チャックにより固定できるように構成され、そして該給電部分の周辺にシール部材が設けられて、該バネ式端子の先端部分と該静電チャック電極との接触部に温度交換媒体が回り込まないように構成されており、さらに、その裏面側から表面側へ連通する温度交換媒体の複数の流路であって、該トレイをウェハ支持ステージ上に載置したときに、該トレイ裏面と該ステージ表面との間に形成される空間に供給された温度交換媒体をウェハ裏面へと供給する流路が開設されていることを特徴とする。
上記したように、前記基体は、導電性材料からなり、表面が絶縁体で覆われている基体であっても良い。この場合、該トレイの製作コストが安くなるというメリットがある。
前記トレイには、凸部領域であるウェハ載置領域と該ウェハ載置領域を囲む凹部領域とが設けられており、前記トレイカバーには、該ウェハ載置領域にはめ込まれる空間領域と該凹部領域にはめ込む領域とが設けられていることを特徴とする。
前記静電チャックが、単極静電チャック又は双極静電チャックであることを特徴とする。
前記ウェハが絶縁性基板であり、静電チャックが単極静電チャックであることを特徴とする。
通常の静電チャック方式では絶縁性基板のチャックは困難であるが、単極静電チャックが搭載されているトレイであれば絶縁性基板のチャックが可能である。
本発明のウェハの固定方法は、絶縁体からなる基体と、該基体の中に埋設された静電チャック電極とからなるウェハ搬送用トレイであって、該静電チャック電極に対する給電部分の端子がバネ式端子であり、該バネ式端子の先端部分が該静電チャック電極に接触され得るようになっており、該トレイの外周縁部にはめ込まれたトレイカバーにより該トレイ表面上に画成される凹部内に載置されたウェハを通電時に該トレイに静電チャックにより固定できるように構成され、そして該給電部分の周辺にシール部材が設けられて、該バネ式端子の先端部分と該静電チャック電極との接触部に温度交換媒体が回り込まないように構成されているウェハ搬送用トレイ上にウェハを載置し、このウェハの載置されたトレイをプラズマ処理室内に搬送してトレイ支持ステージ上に載置し、該トレイをメカチャック又は静電チャックにてトレイ支持ステージ上に固定し、そして該バネ式端子に給電することにより、該ウェハを該トレイ上に静電チャックにより固定することを特徴とする。
本発明のウェハの固定方法はまた、導電性材料からなり、表面が絶縁体で覆われている基体からなるウェハ搬送用トレイであって、該導電性材料は静電チャック電極として機能し、該静電チャック電極に対する給電部分の端子がバネ式端子であり、該バネ式端子の先端部分が該静電チャック電極に接触され得るようになっており、該トレイの外周縁部にはめ込まれたトレイカバーにより該トレイ表面上に画成される凹部内に載置されたウェハを通電時に該トレイに静電チャックにより固定できるように構成され、そして該給電部分の周辺にシール部材が設けられて、該バネ式端子の先端部分と該静電チャック電極との接触部に温度交換媒体が回り込まないように構成されているウェハ搬送用トレイ上にウェハを載置し、このウェハの載置されたトレイをプラズマ処理室内に搬送してトレイ支持ステージ上に載置し、該トレイをメカチャック又は静電チャックにてトレイ支持ステージ上に固定し、そして該バネ式端子に給電することにより、該ウェハを該トレイ上に静電チャックにより固定することを特徴とする。
前記ウェハの固定方法において、基体の中に埋設された静電チャックとして、単極静電チャック又は双極静電チャックを用いることを特徴とする。
前記ウェハの固定方法において、ウェハとして絶縁性基板を用い、基体の中に埋設された静電チャックとして単極静電チャックを用い、バネ式端子に給電する際に、プラズマ処理室内にプラズマ着火してウェハを静電チャックにより固定することを特徴とする。
通常の静電チャック方式では絶縁性基板のチャックは困難であるが、単極静電チャックによればチャックが可能である。
本発明のウェハ搬送用トレイはまた、絶縁体からなる基体と、該基体の中に埋設された静電チャック電極とからなるウェハ搬送用トレイであって、該静電チャック電極に対する給電部分の端子がバネ式端子であり、該バネ式端子の先端部分が該静電チャック電極に接触され得るようになっており、該トレイの外周縁部にはめ込まれたトレイカバーにより該トレイ表面上に画成される凹部内に載置されたウェハを通電時に該トレイに静電チャックにより固定できるように構成され、そして該給電部分の周辺にシール部材が設けられて、該バネ式端子の先端部分と該静電チャック電極との接触部に温度交換媒体が回り込まないように構成されていることを特徴とする。
本発明のウェハ搬送用トレイはさらに、導電性材料とその表面を覆う絶縁体とからなるウェハ搬送用トレイであって、静電チャック電極として機能する導電性材料に対する給電部分の端子がバネ式端子であり、該バネ式端子の先端部分が該導電性材料に接触され得るようになっており、該トレイの外周縁部にはめ込まれたトレイカバーにより該トレイ表面上に画成される凹部内に載置されたウェハを通電時に該トレイに静電チャックにより固定できるように構成され、そして該給電部分の周辺にシール部材が設けられて、該バネ式端子の先端部分と該静電チャック電極との接触部に温度交換媒体が回り込まないように構成されていることを特徴とする。
前記トレイには、凸部領域であるウェハ載置領域と該ウェハ載置領域を囲む凹部領域が設けられており、前記トレイカバーには、該ウェハ載置領域にはめ込まれる空間領域と該凹部領域にはめ込む領域が設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、ウェハ搬送用トレイに静電気によるチャック方式を搭載し、ウェハをこのトレイ上に置くだけで搬送し、プラズマ処理室内でウェハを静電チャックによりトレイ上に固定できるので、ウェハ面内の処理できる有効エリアを減少してしまうこともなく、また、ウェハの温度制御が容易であり、さらにウェハ固定前後の手間を省くことができるという効果を奏する。
従来技術による押さえ治具を用いてウェハをトレイに固定する方式の一例を示す模式的断面図。 従来技術による粘着シートを用いてウェハをトレイに接着して固定する方式の一例を示す模式的断面図。 本発明に係るウェハ搬送用トレイの第１の実施の形態について、ウェハ搬送用トレイをトレイ支持ステージ上に載置された状態で説明するための模式的断面図。 本発明に係るウェハ搬送用トレイの第２の実施の形態について、ウェハ搬送用トレイをトレイ支持ステージ上に載置された状態で説明するための模式的断面図。 本発明に係るウェハ搬送用トレイの第３の実施の形態について、ウェハ搬送用トレイをトレイ支持ステージ上に載置された状態で説明するための模式的断面図。 本発明に係るウェハ搬送用トレイの第４の実施の形態について、ウェハ搬送用トレイをトレイ支持ステージ上に載置された状態で説明するための模式的断面図。 本発明に係るウェハ搬送用トレイ上に載置された複数枚ウェハ一括処理の場合の各ウェハの配置例及びカバー部材を模式的に示す図であり、（ａ−１）〜（ｄ−１）は平面図、（ａ−２）〜（ｄ−２）はその断面図。
本発明に係るウェハ搬送用トレイの実施の形態によれば、絶縁体からなる基体と、基体の中に埋設された導電体からなる静電チャック電極とからなるウェハ搬送用トレイであって、静電チャック電極に対する給電部分の端子がバネ式端子であり、バネ式端子は、トレイを載置するトレイ支持ステージ内の通路を介して、その先端部分が静電チャック電極に接触され得るようになっており、通電時にウェハを該トレイに静電チャックにより固定できるように構成され、バネ式端子の先端部分と静電チャック電極との接触部に温度交換媒体が回り込まないように、給電部分の周辺にシール部材が設けられ、そしてウェハをトレイ上に固定する静電チャックが単極静電チャック又は双極静電チャックであり、さらに、該トレイの裏面側から表面側へ貫通する温度交換媒体の複数の流路であって、該トレイをウェハ支持ステージ上に載置したときに、該トレイ裏面と該ステージ表面との間に形成される空間に供給された温度交換媒体をウェハ裏面へと供給する流路が開設されているウェハ搬送用トレイを提供できる。この場合、絶縁体からなる基体の代わりに、導電性材料からなり、その表面が絶縁体からなる膜で覆われている基体を用いることができる。
本発明における絶縁体からなる基体は、例えば、アルミナ、石英等から作製され、静電チャック電極は、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｗ等の金属材料から作製され、シール部材は、Ｏリングであっても良く、例えば、テフロン（登録商標）等から作製され、導電性材料からなる基体は、通常の導電性材料から作製され、そして導電性基体の表面の絶縁膜は、例えば、Ａｌ２Ｏ３等を用い、通常の溶射法により形成される。
ウェハ搬送用トレイに静電チャックを埋設して搭載することにより、加工時に、ウェハの温度管理が可能であり、ウェハ面内の加工できる有効エリアを減少せしめることなく、かつウェハの貼り付けの手間や後処理を必要とせずに、ウェハを容易に固定し得るウェハ搬送用トレイを提供できる。
かくして、本発明のウェハ搬送用トレイを使用すれば、ウェハ面内の処理したい有効エリアを減少してしまうこともなく、また、ウェハの温度制御が容易であり、さらに固定前後の手間を省くことができる。
絶縁性基板（例えば、サファイアガラス、石英ガラス等）以外のウェハの場合、静電チャックが単極静電チャック又は双極静電チャックであっても、ウェハをトレイ上に吸着できるが、絶縁性基板の場合は、静電チャックが単極静電チャックであり、バネ式端子に給電する際に、プラズマ処理室内にプラズマ着火しないとウェハを静電気的にトレイ上に固定することができない。
また、本発明に係るウェハの固定方法の実施の形態によれば、絶縁体からなる基体と、基体の中に埋設された誘電体からなる静電チャック電極とからなるウェハ搬送用トレイであって、静電チャック電極に対する給電部分の端子がバネ式端子であり、バネ式端子は、トレイを載置する支持ステージ内に設けた通路内に配置され、その先端部分が該静電チャック電極に接触され得るようになっており、通電時にウェハを該トレイに静電チャックにより固定できるように構成され、バネ式端子の先端部分と静電チャック電極との接触部に温度交換媒体が回り込まないように、給電部分の周辺にシール部材が設けられてなり、さらに、該トレイの裏面側から表面側へ貫通する温度交換媒体の複数の流路であって、該トレイをウェハ支持ステージ上に載置したときに、該トレイ裏面と該ステージ表面との間に形成される空間に供給された温度交換媒体をウェハ裏面へと供給する流路が開設されているウェハ搬送用トレイ上にウェハを載置し、このウェハの載置されたトレイをプラズマ処理室内に搬送してトレイ支持ステージ上に載置し、トレイをメカチャック又は静電チャックにてトレイ支持ステージ上に固定し、そして支持ステージを介してバネ式端子に給電することにより、ウェハをトレイ上に単極静電チャック又は双極静電チャックにより固定する方法を提供できる。この場合、前記絶縁体からなる基体の代わりに、導電性材料からなり、表面が絶縁体で覆われている基体を用いても良い。
かくして、本発明のウェハの固定方法によれば、ウェハ面内の処理したい有効エリアを減少してしまうこともなく、また、ウェハの温度制御が容易であり、さらに固定前後の手間を省くことができる。
以下、図３〜６を参照して、トレイ支持ステージ上に載置される本発明に係るウェハ搬送用トレイの第１〜４の実施の形態について、静電チャック電極が埋設されたウェハ搬送用トレイをトレイ支持ステージ上に載置された状態で説明する。
図３に示す第１の実施の形態は、＋又は−の単極式の給電方式である。図３に示すように、トレイ支持ステージ３０１には、温度交換媒体（例えば、Ｈｅガス等の冷却ガス）の流路３０１ａが設けられ、また、ウェハ搬送用トレイ３０２にも、この温度交換媒体の複数の流路３０２ａが設けられている。この流路３０１ａに導入された温度交換媒体は、トレイ支持ステージ３０１の表面側に形成されている凹部（このステージとトレイとの間に設けられた空間）Ａ内へ供給され、この空間に連通している複数の流路３０２ａを経てウェハＳの裏面側に供給されるので、トレイ３０２及びウェハＳを効率的に冷却できる。図３では、トレイ支持ステージ３０１内に温度交換媒体の２つの流路を例示し、また、ウェハ搬送用トレイ３０２内に温度交換媒体の複数の流路を例示したが、流路の数は、ウェハの寸法や冷却効率等を勘案して適宜選択すれば良い。
ウェハＳは、トレイ３０２の外周縁部に設けられるカバー部材３０３によりトレイ３０２表面上に画成される凹部内に載置され、トレイ３０２は、メカクランプ部材３０４により、カバー部材３０３を介してトレイ支持ステージ３０１上に固定される。この場合、メカクランプ部材３０４の代わりに、図示していないが、トレイ支持ステージ３０１の表面に又はトレイ支持ステージ３０１内に埋設して設ける静電チャック（ＥＳＣ）電極によりトレイ３０２を静電チャックにより固定しても良い。
図３に示す単極式の給電方式の場合、トレイ３０２上に載置されたウェハＳは、トレイ３０２をプラズマ処理室（図示せず）内に置いた後、静電チャック用給電電源（ＥＳＣ用給電電源）３０５から給電端子としてのバネ式端子３０５ａを介して静電チャック電極３０６へ印加される電力により発生する静電気により静電チャックされ、固定される。次いで、ウェハＳはプラズマ処理される。静電チャック電極３０６への給電部分にＨｅガス等の温度交換媒体が回り込むと、給電部分には高電圧が印加されているためＤＣ放電が発生してチャック不良になるおそれがあるので、給電部分の周辺（例えば、トレイ３０２の下方における給電端子導入部周辺）をＯリング等のシール部材３０５ｂでシールしておくことが好ましい。また、トレイ支持ステージ３０１とトレイ３０２との接触面から温度交換媒体が漏れないように、Ｏリング等のシール部材３０１ｂでトレイ支持ステージ３０１とトレイ３０２とをシールしておくと良い。
この単極方式によれば、ウェハＳは、トレイ３０２の外周縁部に設けられるカバー部材３０３によりトレイ３０２表面上に画成される凹部内に載置されるので、ウェハＳを固定するのが簡単であること、固定の安定性に優れていること、また、ウェハＳの周縁部を上から押さえることがないため、ウェハ面内の処理したい有効エリア域が減少しない、すなわち押さえ部分のデッドエリアが生じないこと等のメリットがある。さらに、ウェハに対する冷却効率も良い。
図４に示す第２の実施の形態は、第１の実施の形態と異なり、双極式（＋、−）の給電方式である。図４に示すように、トレイ支持ステージ４０１には、温度交換媒体（例えば、Ｈｅガス等）の流路４０１ａが設けられ、また、ウェハ搬送用トレイ４０２にも、この温度交換媒体の複数の流路４０２ａが設けられている。この流路４０１ａに導入された温度交換媒体は、トレイ支持ステージ４０１の表面側に形成されている凹部（このステージとトレイとの間に設けられた空間）Ｂ内へ供給され、この空間に連通している複数の流路４０２ａを経てウェハＳの裏面側に供給されるので、トレイ４０２及びウェハＳを効率的に冷却できる。図４では、トレイ支持ステージ４０１内に各静電チャック電極４０６当たり１つの温度交換媒体の流路を例示し、また、ウェハ搬送用トレイ３０２内に温度交換媒体の複数の流路を例示したが、流路の数は、ウェハの寸法や冷却効率等を勘案して適宜選択すれば良い。
ウェハＳは、トレイ４０２の外周縁部に設けられるカバー部材４０３によりトレイ４０２表面上に画成される凹部内に載置され、トレイ４０２は、メカクランプ部材４０４により、カバー部材４０３を介してトレイ支持ステージ４０１上に固定される。この場合、メカクランプの代わりに、図示していないが、トレイ支持ステージ４０１の表面に又はトレイ支持ステージ４０１内に埋設して設ける静電チャック電極によりトレイ４０２を静電チャックにより固定しても良い。
図４に示す双極式の給電方式の場合、トレイ４０２上に載置されたウェハＳは、トレイ４０２をプラズマ処理室（図示せず）内に置いた後、静電チャック用給電電源４０５から給電端子としてのバネ式端子４０５ａを介して各静電チャック電極４０６へ印加される電力により発生する静電気により静電チャックされ、固定される。次いで、ウェハＳはプラズマ処理される。各静電チャック電極４０６への給電部分にＨｅガス等の温度交換媒体が回り込むと、給電部分には高電圧が印加されているためＤＣ放電が発生してチャック不良になるおそれがあるので、給電部分の周辺（例えば、トレイ４０２の下方における給電端子導入部周辺）をＯリング等のシール部材４０５ｂでシールしておくことが好ましい。また、トレイ支持ステージ４０１とトレイ４０２との接触面から温度交換媒体が漏れないように、Ｏリング等のシール部材４０１ｂでトレイ支持ステージ４０１とトレイ４０２とをシールしておくと良い。
この双極方式によれば、単極方式の場合と同様に、ウェハＳは、トレイ４０２の外周縁部に設けられるカバー部材４０３によりトレイ４０２表面上に画成される凹部内に載置されるので、ウェハＳを固定するのが簡単であること、固定の安定性に優れていること、また、ウェハＳの周縁部を上から押さえることがないため、ウェハ面内の処理したい有効エリア域が減少しない、すなわち押さえ部分のデッドエリアが生じないこと等のメリットがある。さらに、ウェハの冷却効率も良い。
図５に示す第３の実施の形態は、単極式の給電方式であり、複数枚のウェハを一括処理する場合を示す。図５に示すように、トレイ支持ステージ５０１には、処理するウェハの枚数に応じた数の温度交換媒体（例えば、Ｈｅガス等）の流路５０１ａが設けられ、また、ウェハ搬送用トレイ５０２にも、この温度交換媒体の複数の流路５０２ａが設けられている。各流路５０１ａに導入された温度交換媒体は、トレイ支持ステージ５０１の表面側に形成されている凹部（このステージとトレイとの間に設けられた空間）Ｃ内へ供給され、この空間に連通している複数の流路５０２ａを経てウェハＳの裏面側に供給されるので、トレイ５０２及び各ウェハＳを効率的に冷却できる。図５では、トレイ支持ステージ５０１内に各ウェハＳに対して温度交換媒体の１つの流路を例示し、また、ウェハ搬送用トレイ５０２内に温度交換媒体の複数の流路を例示したが、流路の数は、ウェハの寸法や冷却効率等を勘案して適宜選択すれば良い。
各ウェハＳは、カバー部材（図７で説明する）５０３によりトレイ５０２表面上に画成される各凹部内に載置され、トレイ５０２は、メカクランプ部材５０４により、カバー部材５０３を介してトレイ支持ステージ５０１上に固定される。この場合、メカクランプの代わりに、図示していないが、トレイ支持ステージ５０１の表面に又はトレイ支持ステージ５０１内に埋設して設ける静電チャック電極によりトレイ５０２を静電チャックにより固定しても良い。
図５に示す単極式の給電方式による複数枚ウェハ一括処理の場合、トレイ５０２上に載置された各ウェハＳは、トレイ５０２をプラズマ処理室（図示せず）内に置いた後、静電チャック用給電電源５０５から給電端子としての各バネ式端子５０５ａを介して各静電チャック電極５０６へ印加される電力により発生する静電気により静電チャックされ、固定される。次いで、各ウェハＳはプラズマ処理される。各静電チャック電極５０６への給電部分にＨｅガス等の温度交換媒体が回り込むと、給電部分には高電圧が印加されているためＤＣ放電が発生してチャック不良になるおそれがあるので、給電部分の周辺（例えば、トレイ５０２の下方における給電端子導入部周辺）をＯリング等のシール部材５０５ｂでシールしておくことが好ましい。また、トレイ支持ステージ５０１とトレイ５０２との接触面から温度交換媒体が漏れないように、Ｏリング等のシール部材５０１ｂでトレイ支持ステージ５０１とトレイ５０２とをシールしておくと良い。
図５に示す単極方式によれば、上記と同様に、各ウェハＳは、トレイ５０２の外周縁部に設けられるカバー部材５０３によりトレイ５０２表面上に画成される凹部内に載置されるので、各ウェハＳを固定するのが簡単であること、固定の安定性に優れていること、複数枚を一括処理できること、また、各ウェハＳの周縁部を上から押さえることがないため、各ウェハ面内の処理したい有効エリア域が減少しない、すなわち押さえ部分のデッドエリアが生じないこと等のメリットがある。さらに、ウェハの冷却効率も良い。
図６に示す第４の実施の形態は、単極式の給電方式であり、複数枚のウェハを一括処理する場合を示すが、第３の実施の形態に係るトレイと構成が異なるトレイを用いている。すなわち、図６に示すトレイ６０２は、Ａｌ等の導電体材料から構成された基体の表面を、溶射法により作製したＡｌ２Ｏ３等からなる絶縁膜６０２ａで覆ったトレイであり、静電チャック用給電電源６０５に接続したバネ式端子６０５ａは上記導電性材料で構成された基体に接触するように構成されている。
図６において、６０１、６０１ａ、６０１ｂ、６０２ｂ、６０３、６０４、６０５、６０５ａ、６０５ｂ、Ｓ、及びＤは、それぞれ、トレイ支持ステージ、温度交換媒体の流路、シール部材、温度交換媒体の流路、カバー部材、メカクランプ部材、静電チャック用給電電源、給電端子としてのバネ式端子、シール部材、ウェハ、及びトレイ支持ステージ表面に設けられた凹部（このステージとトレイとの間の空間）を示し、図５において説明したものと同じであるので、詳細な説明を省略する。
上記したように導電体基体を絶縁膜で被覆したトレイを用いる場合、他の実施の形態と同様に、各ウェハＳを固定するのが簡単であること、固定の安定性に優れていること、複数枚を一括処理できること、また、各ウェハＳの周縁部を上から押さえることがないため、各ウェハ面内の処理したい有効エリア域が減少しない、すなわち押さえ部分のデッドエリアが生じないこと等のメリットがあることに加えて、トレイ自体を絶縁体で作製する場合よりもコストを抑えることができるというメリットがある。さらに、ウェハの冷却効率も良い。
次に、図５及び６に示す複数枚ウェハ一括処理の場合の各ウェハの配置例及び上記したカバー部材について、図７（ａ−１）、（ａ−２）、（ｂ−１）、（ｂ−２）、（ｃ−１）、（ｃ−２）、（ｄ−１）、及び（ｄ−２）を参照して説明する。
図７（ａ−１）の平面図及び線Ａ−Ａからみた図７（ａ−２）の断面図に示すように、トレイ基体７０１には、凸部領域であるウェハ載置領域７０１ａ、及びウェハ載置領域７０１ａを囲む凹部領域７０１ｂが設けられており、この凹部領域７０１ｂは、図７（ｂ−１）の平面図及び線Ｂ−Ｂからみた図７（ｂ−２）の断面図に示すトレイカバー（カバー部材）７０２をはめ込む領域である。すなわち、トレイカバー７０２は、ウェハ載置領域７０１ａにはめ込まれる空間領域７０２ａと、凹部領域７０１ｂにはめ込む領域７０２ｂとから構成されている。図７（ａ−１）及び（ａ−２）に示すトレイ基体７０１と、図７（ｂ−１）及び（ｂ−２）に示すトレイカバー７０２とを組み合わせると、図７（ｃ−１）の平面図及び線Ｃ−Ｃからみた図７（ｃ−２）の断面図に示すように、トレイ基体７０１にウェハ載置領域７０１ａと、各ウェハＳを隔てる領域となる領域７０２ｂとを備えたウェハ搬送用トレイが形成される。このウェハ搬送用トレイにウェハＳを載置した状態を、図７（ｄ−１）の平面図及び線Ｄ−Ｄからみた図７（ｄ−２）の断面図により示す。
以下、ウェハ搬送用トレイ上にウェハを置き、このウェハの配置されたトレイをプラズマ処理室内に搬送し、トレイ支持ステージ上に載置し、メカクランプ部材や静電チャック等でトレイを固定し、次いでウェハをトレイ上に静電チャックにより固定し、プラズマ処理を実施するプロセスについて説明する。
単極方式により、静電チャックする場合、まず、例えば、流量：２０〜１００ｓｃｃｍのキャリアガス（例えば、Ａｒ）を流し、プロセス圧力：５．０〜１０．０Ｐａ、アンテナパワー（ＲＦ）を３００Ｗ程度に設定して、プラズマを着火させる。その際、静電チャック給電電源からの静電チャック給電電圧（静電チャック電圧）を、ウェハとして絶縁性基板（ここでは、サファイア基板）を使用する場合は、バネ式端子を介して１．５〜５．０ｋＶ印加し、また、絶縁性基板以外の通常の基板を使用する場合、バネ式端子を介して０．５〜１．５ｋＶ印加し、３秒程度の間プラズマに曝せば、トレイ上へのウェハのチャックが完了する。その後、ウェハを実際に処理するプロセス条件（例えば、公知のプラズマＣＶＤ成膜条件、プラズマエッチング条件等）で処理する。
双極方式により静電チャックする場合は、プラズマの着火を必要とせず、静電チャック給電電源から静電チャック給電電圧（静電チャック電圧）を、サファイア基板以外の通常のウェハに対して、０．５〜１．５ｋＶ印加すれば、トレイ上へのウェハのチャックが完了する。その後、ウェハを実際に処理するプロセス条件（例えば、公知のプラズマＣＶＤ成膜条件、プラズマエッチング条件等）で処理する。サファイア基板は、双極方式では静電チャックできない。
上記したプラズマ雰囲気下での成膜やエッチング等の処理を終了した後、処理されたウェハが載置されているトレイをプラズマ処理室から搬出し、通常の方法でウェハをトレイから離脱させ（デチャックさせ）、ウェハをトレイから取り外す。このデチャックは、非導通状態になったトレイに埋設された静電チャック電極の極性を反転させれば良い。
本発明のウェハ載置用トレイの使用例としては、例えば、エッチング工程、特にＬＥＤの分野における絶縁性基板（例えば、サファイア基板）の多数枚同時処理に有用である。通常の静電チャック方式では絶縁性基板（例えば、サファイア基板）の静電チャックは困難であるが、本発明における単極式静電チャック方式では有効な静電チャックが可能である。
例えば、ＬＥＤ製造工程においては、絶縁性基板（例えば、サファイア基板）、又はその上のエピ膜をドライエッチングするが、タクトを稼ぐために多数枚一括処理が一般的である。従って、このドライエッチング工程において、本発明のウェハ搬送用トレイを用いることで、ランニングコストの低減、オペレーションミス等の歩留り低減が図れる。また、他の技術分野において搬送用トレイ上のウェハを処理する場合においても、同様の効果が期待できる。
本発明によれば、ウェハ搬送用トレイの基体内に埋設された静電チャック電極による静電チャック方式によりウェハをトレイ上に容易に固定できるので、ウェハ面内の有効エリアを減少してしまうこともなく、また、ウェハの温度制御が容易であり、さらに固定前後の手間を省くことができるので、ウェハに対して各種プラズマ処理を実施する半導体デバイス分野等で有効に利用可能である。
１０１ トレイ支持ステージ １０１ａ 温度交換媒体の流路
１０２ トレイ １０２ａ 温度交換媒体の流路
１０３ 押さえ治具 １０４ メカクランプ部材
２０１ トレイ支持ステージ ２０１ａ 温度交換媒体の流路
２０２ トレイ ２０３ メカクランプ部材
２０４ 熱伝導粘着シート
３０１、４０１、５０１、６０１ トレイ支持ステージ
３０１ａ、４０１ａ、５０１ａ、６０１ａ 温度交換媒体の流路
３０１ｂ、４０１ｂ、５０１ｂ、６０１ｂ シール部材
３０２、４０２、５０２、６０２ ウェハ搬送用トレイ
３０２ａ、４０２ａ、５０２ａ、６０２ｂ 温度交換媒体の流路
３０３、４０３、５０３、６０３ カバー部材
３０４、４０４、５０４、６０４ メカクランプ部材
３０５、４０５、５０５、６０５ 静電チャック用給電電源
３０５ａ、４０５ａ、５０５ａ、６０５ａ バネ式端子
３０５ｂ、４０５ｂ、５０５ｂ、６０５ｂ シール部材
３０６、４０６、５０６ 静電チャック電極
６０２ａ 絶縁膜 ７０１ トレイ基体
７０１ａ ウェハ載置領域 ７０２ トレイカバー（カバー部材）
７０２ａ 空間領域 ７０２ｂ 領域
Ｓ ウェハ Ａ〜Ｄ 空間

Claims (12)

  1. 絶縁体からなる基体と、該基体の中に埋設された静電チャック電極とからなるウェハ搬送用トレイであって、該静電チャック電極に対する給電部分の端子がバネ式端子であり、該バネ式端子の先端部分が該静電チャック電極に接触され得るようになっており、該トレイの外周縁部にはめ込まれたトレイカバーにより該トレイ表面上に画成される凹部内に載置されたウェハを通電時に該トレイに静電チャックにより固定できるように構成され、そして該給電部分の周辺にシール部材が設けられて、該バネ式端子の先端部分と該静電チャック電極との接触部に温度交換媒体が回り込まないように構成されており、さらに、その裏面側から表面側へ連通する温度交換媒体の複数の流路であって、該トレイをウェハ支持ステージ上に載置したときに、該トレイ裏面と該ステージ表面との間に形成される空間に供給された温度交換媒体をウェハ裏面へと供給する流路が開設されていることを特徴とするウェハ搬送用トレイ。
  2. 導電性材料とその表面を覆う絶縁体とからなるウェハ搬送用トレイであって、静電チャック電極として機能する導電性材料に対する給電部分の端子がバネ式端子であり、該バネ式端子の先端部分が該導電性材料に接触され得るようになっており、該トレイの外周縁部にはめ込まれたトレイカバーにより該トレイ表面上に画成される凹部内に載置されたウェハを通電時に該トレイに静電チャックにより固定できるように構成され、そして該給電部分の周辺にシール部材が設けられて、該バネ式端子の先端部分と該静電チャック電極との接触部に温度交換媒体が回り込まないように構成されており、さらに、その裏面側から表面側へ連通する温度交換媒体の複数の流路であって、該トレイをウェハ支持ステージ上に載置したときに、該トレイ裏面と該ステージ表面との間に形成される空間に供給された温度交換媒体をウェハ裏面へと供給する流路が開設されていることを特徴とするウェハ搬送用トレイ。
  3. 前記トレイには、凸部領域であるウェハ載置領域と該ウェハ載置領域を囲む凹部領域とが設けられており、前記トレイカバーには、該ウェハ載置領域にはめ込まれる空間領域と該凹部領域にはめ込む領域とが設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のウェハ搬送用トレイ。
  4. 前記静電チャックが、単極静電チャック又は双極静電チャックであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のウェハ搬送用トレイ。
  5. 前記ウェハが絶縁性基板であり、静電チャックが単極静電チャックであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のウェハ搬送用トレイ。
  6. 絶縁体からなる基体と、該基体の中に埋設された静電チャック電極とからなるウェハ搬送用トレイであって、該静電チャック電極に対する給電部分の端子がバネ式端子であり、該バネ式端子の先端部分が該静電チャック電極に接触され得るようになっており、該トレイの外周縁部にはめ込まれたトレイカバーにより該トレイ表面上に画成される凹部内に載置されたウェハを通電時に該トレイに静電チャックにより固定できるように構成され、そして該給電部分の周辺にシール部材が設けられて、該バネ式端子の先端部分と該静電チャック電極との接触部に温度交換媒体が回り込まないように構成されているウェハ搬送用トレイ上にウェハを載置し、このウェハの載置されたトレイをプラズマ処理室内に搬送してトレイ支持ステージ上に載置し、該トレイをメカチャック又は静電チャックにてトレイ支持ステージ上に固定し、そして該バネ式端子に給電することにより、該ウェハを該トレイ上に静電チャックにより固定することを特徴とするウェハの固定方法。
  7. 導電性材料からなり、表面が絶縁体で覆われている基体からなるウェハ搬送用トレイであって、該導電性材料は静電チャック電極として機能し、該静電チャック電極に対する給電部分の端子がバネ式端子であり、該バネ式端子の先端部分が該静電チャック電極に接触され得るようになっており、該トレイの外周縁部にはめ込まれたトレイカバーにより該トレイ表面上に画成される凹部内に載置されたウェハを通電時に該トレイに静電チャックにより固定できるように構成され、そして該給電部分の周辺にシール部材が設けられて、該バネ式端子の先端部分と該静電チャック電極との接触部に温度交換媒体が回り込まないように構成されているウェハ搬送用トレイ上にウェハを載置し、このウェハの載置されたトレイをプラズマ処理室内に搬送してトレイ支持ステージ上に載置し、該トレイをメカチャック又は静電チャックにてトレイ支持ステージ上に固定し、そして該バネ式端子に給電することにより、該ウェハを該トレイ上に静電チャックにより固定することを特徴とするウェハの固定方法。
  8. 前記静電チャックとして、単極静電チャック又は双極静電チャックを用いることを特徴とする請求項６又は７記載のウェハの固定方法。
  9. 前記ウェハとして絶縁性基板を用い、静電チャックとして単極静電チャックを用い、該バネ式端子に給電する際に、プラズマ処理室内にプラズマ着火することにより該ウェハを静電チャックにより固定することを特徴とする請求項６又は７記載のウェハの固定方法。
  10. 絶縁体からなる基体と、該基体の中に埋設された静電チャック電極とからなるウェハ搬送用トレイであって、該静電チャック電極に対する給電部分の端子がバネ式端子であり、該バネ式端子の先端部分が該静電チャック電極に接触され得るようになっており、該トレイの外周縁部にはめ込まれたトレイカバーにより該トレイ表面上に画成される凹部内に載置されたウェハを通電時に該トレイに静電チャックにより固定できるように構成され、そして該給電部分の周辺にシール部材が設けられて、該バネ式端子の先端部分と該静電チャック電極との接触部に温度交換媒体が回り込まないように構成されていることを特徴とするウェハ搬送用トレイ。
  11. 導電性材料とその表面を覆う絶縁体とからなるウェハ搬送用トレイであって、静電チャック電極として機能する導電性材料に対する給電部分の端子がバネ式端子であり、該バネ式端子の先端部分が該導電性材料に接触され得るようになっており、該トレイの外周縁部にはめ込まれたトレイカバーにより該トレイ表面上に画成される凹部内に載置されたウェハを通電時に該トレイに静電チャックにより固定できるように構成され、そして該給電部分の周辺にシール部材が設けられて、該バネ式端子の先端部分と該静電チャック電極との接触部に温度交換媒体が回り込まないように構成されていることを特徴とするウェハ搬送用トレイ。
  12. 前記トレイには、凸部領域であるウェハ載置領域と該ウェハ載置領域を囲む凹部領域とが設けられており、前記トレイカバーには、該ウェハ載置領域にはめ込まれる空間領域と該凹部領域にはめ込む領域とが設けられていることを特徴とする請求項１０又は１１記載のウェハ搬送用トレイ。
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