JPWO2013014860A1 - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents

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Abstract

ドライエッチング装置１は基板５を搬送するトレイ３を備える。トレイ３には３枚の基板５を収容可能な貫通孔である基板収容孔４Ａ〜４Ｃが設けられている。基板５は基板収容孔４Ａ〜４Ｃの孔壁から突出する基板支持部１１により支持される。プラズマを発生させるチャンバ２内にはステージ２１が設けられている。ステージ２１はトレイ３の下面から基板収容孔４Ａ〜４Ｃに挿入され、かつその上端面である基板載置面２８に基板支持部１１から受け渡された基板の５下面が載置される基板載置部２７Ａ〜２７Ｃを備える。角型基板に対する高い形状制御性と良好な生産性の両方を、装置の大型化を抑制しつつ実現できる。

Description

本発明は、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。
太陽電池では、変換効率向上のための光閉じ込め技術が開発されている。光閉じ込め技術には、太陽電池表面の粗面化、太陽電池表裏面におけるテキスチャーの形成、及び基板自体における凹凸の形成がある。粗面化に関しては、特許文献１にウエットエッチングによる粗面化が開示され、特許文献２にドライエッチング（ＲＩＥエッチング）による粗面化が開示されており、等方性プラズマによる加工の利用も知られている。また、テキスチャーの形成に関しては、特許文献３，４にウエットエッチングによるテキスチャーの形成が開示され、特許文献５にドライエッチング（ＲＩＥエッチング）によるテキスチャーの形成が開示されている。さらに、基板自体における凹凸の形成に関しては、特許文献６にウエットエッチングにより基板表面にＶ溝を形成することが開示され、特許文献７に機械的エッチングによりＶ溝を形成することが開示されている。
一方、複数の基板を搬送可能なトレイを利用することでバッチ処理を実現しているドライエッチング装置が知られている。例えば、特許文献８には、トレイに設けた複数の有底の基板収容孔に基板を収容して搬送するプラズマ処理装置が開示されている。また、特許文献９には、トレイに設けた複数の厚さ方向に貫通する基板収容孔に基板を収容して搬送するプラズマ処理装置が開示されている。
特許第３３０１６６３号 特開２００３−１９７９４０号 特許第２９９７３６６号 特許第２８６６９８２号 特開２０１０−２１１９６号 特許第２９８９０５５号 特許第２７４９２２８号 特開平２００６−０６６４１７号 特許第４３６１０５号
前述した光閉じ込め技術のいずれを採用するにしても、太陽電池表裏面や基板を加工して種々の形状を形成する必要がある。このような加工では、高い生産効率が要求されるだけでなく、効率的な光閉じ込めを実現するために高い形状制御性が要求される。
ウエットエッチングはバッチ処理が一般的で、等方性プラズマ処理もバレル型プラズマ処理装置を使用したバッチ処理が一般的である。これらのバッチ処理では高い形状制御性の実現は困難である。一方、形状制御性確保のために枚葉処理でウエットエッチングや等方性プラズマ処理を実行する場合、生産効率が著しく低いので生産コストが大幅に増加する。
ＲＩＥエッチングによる異方性エッチングは高い形状制御性を実現できるが、枚葉処理で実行するのでは生産効率が著しく低い。
可搬のトレイに形成された複数の有底の孔に基板を収容する構成である特許文献８のプラズマ装置では、前述のようにバッチ処理が可能である。しかし、有底の孔に収容された個々の基板はトレイを介して冷却されるため、効果的に基板を冷却できない。その結果、高いバイアスパワーを投入できず、かつ温度制御性が良好でないため、生産性と形状制御性がいずれも良好でない。可搬のトレイに形成された複数の厚み方向に貫通する孔に基板を収容する構成の特許文献９のプラズマ処理装置も、バッチ処理が可能である。個々の基板はトレイを介さずに直接冷却されるため、効果的に基板を冷却でき、高いバイアスパワーを投入できる。
太陽電池の基板の形状は一般に四角形状ないし角型である。しかし、特許文献９に記載のプラズマ処理装置は主として複数の丸型基板のバッチ処理を意図しているので、角型基板に適用した場合のトレイの大型化、ひいては装置の大型化抑制について、十分に考慮されていない。特に、現在の太陽電池の基板は１２５mm角が主流であるが、このサイズの９枚の角型基板を３×３の配置で特許文献９のトレイに配置する場合、９枚の角型基板のそれぞれの周囲をトレイで取り囲む必要があるので、トレイが大型化する。トレイの大型化に伴いプラズマ処理装置全体が大型化する。
以上のように、従来のプラズマ処理では、太陽電池の基板のような比較的大判の角型基板に対し、装置の大型化を抑制しつつ、形状制御性と生産性を両立させることはできない。
本発明は、高い形状制御性と良好な生産性の両方を、装置の大型化を抑制しつつ実現可能な、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供することを課題とする。
本発明の第１の態様は、厚み方向に貫通するように設けられて複数の基板が収容される少なくとも１個の基板収容孔と、この基板収容孔の孔壁から突出し、前記基板収容孔内に収容された複数の基板の下面の外周縁部分を支持する基板支持部とを備える搬送可能なトレイと、前記トレイが搬入されるチャンバ内にプラズマを発生させるプラズマ発生源と、前記チャンバ内に配置され、前記トレイを支持するトレイ支持部と、前記トレイの下面側から前記基板収容孔に挿入され、かつその上端面である基板載置面に前記基板支持部から受け渡された前記複数の基板の下面が載置される基板載置部とを備える、ステージとを備えることを特徴とする、プラズマ処理装置を提供する。
基板の下面は、トレイを介することなく基板載置部の基板載置面に直接載置される。詳細には、トレイの下面側から基板収容孔に基板載置部が挿入され、基板載置部の上端面である基板載置面に基板が載置される。トレイを介することなく基板載置面に直接載置された基板は高効率で冷却され、かつ高精度での温度制御が可能である。その結果、高い形状制御性を実現できる。
また、トレイが備える少なくとも１個の基板収容孔には複数の基板が収容されるので、複数の基板のバッチ処理が可能であり、良好な生産性を実現できる。
さらに、トレイの個々の基板収容孔には単一の基板ではなく複数の基板が収容され、ステージが備える基板載置部の基板載置面には基板収容孔の基板支持部から受け渡された複数の基板が載置される。トレイの基板収容孔に複数の基板を収容することで、トレイの大型化を抑制し、ひいてはプラズマ処理装置の大型化を抑制できる。また、１個の基板載置部の基板載置面に複数枚の基板を配置する構成とすることで、ステージの構造を簡略化できる。
以上より、本発明のプラズマ処理装置によれば、高い形状制御性と良好な生産性の両方を、装置の大型化を抑制しつつ実現できる。
具体的には、前記トレイは、隣接する前記基板の突き合わせ部が互いに突き合わされた状態で前記複数の基板を収容する。
例えば、前記基板は角型基板であり、前記突き合わせ部は前記角型基板の一辺である。
平面視で前記基板収容孔を横切るように前記トレイに備えられた前記基板の下面側を支持する撓み防止部材と、前記トレイ支持部でトレイが支持された状態で前記撓み防止部材が進入するように前記ステージの前記基板支持部に設けられた収容溝とをさらに備えることが好ましい。
基板支持部に加えて撓み防止部材を設けることで、個々の基板収容孔に比較的大判の基板を複数枚収容する場合でも収容中の基板の自重により下方への撓みを防止できる。一方、ステージの基板載置部の収容溝に収容されるので、撓み防止部材は基板が基板載置面に載置されることを妨げない。
好ましくは、前記基板を前記基板載置面に静電吸着するための静電吸着用電極と、前記静電吸着用電極に駆動電圧を供給する駆動電源とをさらに備える。
また、好ましくは、ステージを冷却する冷却機構を備える。
さらに好ましくは、前記基板載置面と前記基板との間に伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給機構をさらに備える。
駆動電源から静電吸着用電極に直流電圧が印加されると、基板は基板載置面に対して高い密着度で保持される。その結果、冷却機構により冷却されるステージの一部である基板載置面と基板との間での伝熱ガスを介した熱伝導が良好であり、高い冷却効率で基板を冷却できると共に、基板温度を高精度で制御できる。
本発明の第２の態様は、厚み方向に貫通するように設けられて複数の基板が収容される少なくとも１個の基板収容孔と、この基板収容孔の孔壁から突出する基板支持部を有するトレイを準備し、前記トレイの前記基板収容孔に複数の基板を収容し、個々の基板の下面の外周縁部分を前記基板支持部に載せ、チャンバ内のステージに向けて前記トレイを降下させ、前記トレイを前記ステージのトレイ支持部で支持すると共に、基板載置部を前記トレイの下面側から前記基板収容孔に進入させ、前記基板載置部の上端面である基板載置面に前記基板収容孔内に収容された複数の基板の下面を載置し、前記チャンバ内にプラズマを発生させる、プラズマ処理方法を提供する。
本発明のプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法によれば、トレイの基板収容孔には単一の基板ではなく複数の基板が収容され、ステージが備える基板載置部の基板載置面には基板収容孔の基板支持部から受け渡された複数の基板が載置することで、高い形状制御性と良好な生産性の両方を、装置の大型化を抑制しつつ実現できる。
本発明の実施形態に係るドライエッチング装置の模式図。 ステージ及びトレイの斜視図。 トレイの分解斜視図。 静電吸着用電極の配置の一例を示すステージの断面図。 基板の斜視図。 トレイがステージに配置される前の状態での図２及び図３のＸ軸に直交する断面の部分断面図。 トレイがステージに配置された状態での図２及び図３のＸ軸に直交する断面の部分断面図。 トレイがステージに配置される前の状態での図２及び図３のＹ軸に直交する断面の部分断面図。 トレイがステージに配置された状態での図２及び図３のＹ軸に直交する断面の部分断面図。
図１から図４は本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置の一例であるドライエッチング装置１を示す。このドライエッチング装置１は、プラズマを発生させる減圧可能なチャンバ（チャンバ）２に対し、図示しない出入口を介して搬入出可能なトレイ３を備える。
図２及び図３を参照すると、トレイ３は、全体として外形が矩形状で厚みが一定の板状である。トレイ３には、平面視で概ね長方形状である３個の基板収容孔４Ａ，４Ｂ，４Ｃが上面３ａから下面３ｂまで厚み方向に貫通するように設けられている。これらの基板収容孔４Ａ〜４Ｃは同一の形状及び寸法を有する。個々の基板収容孔４Ａ〜４Ｃには、１枚ではなく３枚の基板５が収容される。
図５を併せて参照すると、本実施形態における基板５は、四隅に角面取を施した角型基板であり、平面視で直線状の４個の辺５ａを備える。基板５のサイズは特に限定されないが、例えば太陽電池用の１２５mm角のものでもよい。角型基板である基板５は角型基板であるので、辺５どうしを互いに突き合わせることで、実質的に同一面内において隣接する２枚の基板５を互いに密接した状態で配置できる。
トレイ３の３個の基板収容孔４Ａ〜４Ｃは、平面視で長辺が互い対向するように一列（図２及び図３ではＹ軸方向）に並んで配置されている。トレイ３は、３個の基板収容孔４Ａ〜４Ｃの両短辺を画定する外枠６Ａ，６Ｂと、外側の２個の基板収容孔４Ａ，４Ｃの長辺を画定する外枠７Ａ，７Ｂとを備える。また、トレイ３は基板収容孔４Ａ，４Ｂ間と基板収容孔４Ｂ，４Ｃ間とのそれぞれ位置する中間枠８Ａ，８Ｂを備える。
個々の基板収容孔４Ａ〜４Ｃの孔壁の全周に基板支持部１１が設けられている。図７Ａを併せて参照すると、基板支持部１１は上面が実質的に水平な支持面１１ａであり、下面が傾斜面１１ｂである。この傾斜面１１ｂはトレイ３の下面３ｂから上面３ａに向けて基板収容孔４Ａ〜４Ｃの寸法が漸次減少する向きに傾いている。トレイ３の外枠６Ａ〜７Ｂの下面側にも下面３ｂから上面３ａに向けて外側へ広がる向きに傾斜する傾斜面６ａ，７ａが設けられている。
個々の基板収容孔４Ａ〜４Ｃには、それぞれ３枚の基板５が収容される。つまり、本実施形態では、トレイ３には合計９枚の基板５が３×３のマトリクス状に配置される。これらの基板５は下面５ｂの外周縁部分が基板支持部１１の支持面１１ａに支持される。前述のように基板収容孔４Ａ〜４Ｃは厚み方向に貫通するように形成されている。そのため、トレイ３の上面３ａ側から見たときに、基板収容孔４Ａ〜４Ｃに収容された基板５の上面５ｃが露出しているだけでなく、トレイ３の下面３ｂ側から見たときにも収容された基板５の下面５ｂが露出している。
個々の基板収容孔４Ａ〜４Ｃに収容された３枚の基板５は、辺（突き合わせ部）５ａどうしを互いに突き合わせて互いに密接した状態で配置している。つまり、個々の基板収容孔４Ａ〜４Ｃに収容され３枚の基板５は平面視で一列（図２ではＸ軸方向）に配置され、中央の基板５の互いに対向する一対の辺５ａ（図２ではＸ軸方向に対向する一対の辺）に対して、それぞれ別の基板５の辺５ａが突き合わせされた状態で配置されている。
個々の基板収容孔４Ａ〜４Ｃに収容され３枚の基板５は、前述のように下面５ｂの外周縁部分が基板支持部１１の支持面１１ａに支持されるだけでなく、中央が撓み防止のロッド（撓み防止部材）１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃで支持される。本実施形態では、個々の基板５毎に１本のロッド１２Ａ〜１２Ｃが設けられている。本実施形態におけるロッド１２Ａ〜１２Ｃは基板５を支持し得る程度の剛性を有する、断面円形の実質的に真直なロッドである。個々のロッド１２Ａ〜１２Ｃは３個の基板収容孔４Ａ〜４Ｃを横断するように設けられている。トレイ３の上面３ａには、外枠７Ａ，７Ｂに設けた直線状の保持溝１３ａ，１３ｂと中間枠８Ａ，８Ｂに設けた保持溝１３ｃ，１３ｄの組が３組み設けられている。１つの組を構成する保持溝１３ａ〜１３ｄは、平面視で３個の基板収容孔４Ａ〜４Ｃを横断する方向（図２ではＹ軸方向）の直線上に配置されている。個々の保持溝１３ａ〜１３ｄの組に１本のロッド１２Ａ〜１２Ｃが収容されている。保持溝１３ａ〜１３ｄの深さはロッド１２Ａ〜１２Ｃが基板支持部１１の支持面１１ａと実質的に面一となるか、支持面１１ａよりもわずかに下方に位置するように設定される。ロッド１２Ａ〜１２Ｃは保持溝１３ａ〜１３ｄ内で固定されていてもよいし、可動であってもよい。
個々の基板収容孔４Ａ〜４Ｃに収容された３枚の基板５のうち中央の基板５は、対向する一対の辺５ａ（図２ではＹ軸方向に対向する一対の辺５ａ）において、下面５ｂが基板支持部１１の支持面１１ａで支持される。また、個々の基板収容孔４Ａ〜４Ｃに収容された３枚の基板５のうち両側の基板５は、対向する一対の辺５ａ（図２ではＹ軸方向に対向する一対の辺５ａ）とこれらの辺５ａをつなぐ別の１つの辺５ａ（図２ではＹ軸方向に延びる１つの辺５ａ）において、下面５ｂが基板支持部１１の支持面１１ａで支持される。さらに、個々の基板収容孔４Ａ〜４Ｃに収容された３枚の基板５の下面５ａは、平面視で基板５の中心付近を通過するように図２においてＹ軸方向に延びるロッド１２Ａ〜１２Ｃで支持される。
基板収容孔４Ａ〜４Ｃに３枚の基板５を収容した状態でも、個々の基板５に形成した四隅の角面取に相当する部分では基板収容孔４Ａ〜４Ｃが基板５で塞がれることなく上面３ａから下面３ｂまで貫通した状態である。そこで、トレイ３の上面３ａには、角面取に相当する貫通部分を塞ぎ、かつ基板５とは干渉しない形状及び位置に複数（本実施形態では合計８個）の遮蔽板１４を取り付けている。
図１を参照とすると、ドライエッチング装置１のチャンバ２の頂部を閉鎖する誘電体壁１８の上方には、上部電極としてのアンテナ（プラズマ源）１７が配置されている。アンテナ１７は第１の高周波電源１９Ａに電気的に接続されている。一方、チャンバ２内の底部側には、基板５を保持したトレイ３が載置されるステージ２１が配置されている。チャンバ２のガス導入口２ａにはプロセスガス源２２が接続され、排気口２ｂにはチャンバ１１内を真空排気するための真空ポンプを含む減圧機構２３が接続されている。
ステージ２１は金属ブロック２４上に配置され、金属ブロック２４はベース部２５内に収容されている。金属ブロック２４は第２の高周波電源部１９Ｂに電気的に接続されて下部電極として機能する。
図２を参照すると、ステージ２１は平面視で矩形状であって上面２１ａの外周に沿って平面視で矩形枠状のトレイガイド２６が設けられている。上面２１ａのトレイガイド２６で囲まれた領域にトレイ３が配置される。トレイガイド２６の内側面は、トレイ３の外枠６Ａ〜７Ｂの傾斜面６ａ，７ａと適合する傾斜を有しており、トレイ３を案内するトレイガイド面２６ａとして機能する。
ステージ２１の上面２１ａには、トレイ３の基板収容孔４と対応する平面視で概ね長方形状の島状に隆起した３個の基板載置部２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃが設けられている。個々の基板載置部２７Ａ〜２７Ｃの実質的な水平な上端面は、トレイ３の対応する基板収容孔４Ａ〜４Ｃ（基板支持部１１，ロッド１２Ａ〜１２Ｃ）から受け渡された３枚の基板５が載置される基板載置面２８として機能する。ステージ２１の上面２１ａから基板載置面２８までの高さは、トレイ３の下面３ｂから基板支持部１１の支持面１１ａの高さよりも十分に大きく設定している。個々の基板載置部２７Ａ〜２７Ｃの側壁２９は、基板支持部１１の傾斜面１１ｂと適合する傾斜を有している。
個々の基板載置部２７Ａ〜２７Ｃには、トレイ３をステージ２１に載せた際にロッド１２Ａ〜１２Ｃを進入させて収容するために、それぞれ３本の収容溝３１Ａ〜３１Ｃが設けられている。３本の収容溝３１Ａ〜３１Ｃは同方向（図２ではＹ軸方向）に互いに平行に延びている。３個の基板載置部２７Ａ〜２７Ｃの３本の収容溝３１Ａ〜３１Ｃは、それぞれ共通の直線上（図２ではＹ軸方向の直線上）に配置されている。収容溝３１Ａ〜３１Ｃの深さは、トレイ３をステージ２１に載せた際にロッド１２Ａ〜１２Ｃが基板載置面２８から突出することなく収容溝３１Ａ〜３１Ｃ内に収容されるように設定している。
図４にのみ概念的に示すように、ステージ２１には、基板載置部２７Ａ〜２７Ｃの上端面（基板載置面２８）付近に、基板５を静電吸着するための静電吸着用電極３２が備えられている。この静電吸着用電極３２には、駆動電源３３が電気的に接続されている。基板５を基板載置面２８上に確実に静電吸着できる限り、静電吸着用電極３２は単極型でも双極型でもよい。静電吸着用電極３２はステージ２１の表面に溶射等の手段で設けてもよい。
図１を参照すると、ドライエッチング装置１は、ステージ２１の冷却装置３４を備える。この冷却装置３４は、金属ブロック２４内に形成された冷媒流路３５と、温調された冷媒を冷媒流路３５中で循環させる冷媒循環装置３６とを備える。
図１及び図２を参照すると、個々の基板載置部２７Ａ〜２７Ｃの基板載置面２８には、載置される３枚の基板５に対応した位置に伝熱ガスの供給孔３７が設けられている。これらの供給孔３７は共通の伝熱ガス源３８に接続されている。
チャンバ２内には、ベース部２５、金属ブロック２４、及びステージ２１を貫通し、かつ駆動装置３９で駆動されて昇降するリフトピン４０が設けられている。
コントローラ４１は、第１及び第２の高周波電源１９Ａ，１９Ｂ、プロセスガス源２２、伝熱ガス源３８、減圧機構２３、冷却装置３４、駆動電源３３、及び駆動装置３９を含むドライエッチング装置１を構成する要素の動作を制御する。
次に、本実施形態のドライエッチング装置１の動作を説明する。
まず、トレイ１の３個の基板収容孔４Ａ〜４Ｃにそれぞれ３枚の基板５が収容される。トレイ３の基板支持部１１とロッド１２Ａ〜１２Ｃで支持された基板５は、基板収容孔４Ａ〜４Ｃによりトレイ３の下面３ｂから露出している。基板５は、下面５ｂの外周縁部分が基板支持部１１の支持面１１ａに支持されるだけでなく、中央がロッド１２Ａ〜１２Ｃで支持される。その結果、基板５のそれ自体の自重による撓み（平面視で中央付近が特に顕著である）を確実に防止できる。
基板５を収容済みのトレイ３はチャンバ２内に搬入され、先端がステージ２１の上面２１ａよりも十分に上方に位置する位置まで突出したリフトピン４０に受け渡される。つまり、図６Ａ及び図７Ａに示すように、ステージ２１の上面２１ａの上方に基板５を収容済みのトレイ３が位置する。
続いて、リフトピン４０が降下することでトレイ３はステージ２１に向けて降下する。外枠６Ａ〜７Ｃの傾斜面６ａがステージ２１のトレイガイド２６のガイド面２６ａに案内されることで、トレイ３はステージ２１に対して適切な姿勢を維持しつつ円滑に降下する。図６Ｂ及び図７Ｂを参照すると、トレイ３は基板支持部１１の下側の傾斜面１１ｂがステージ２１の基板載置部２７Ａ〜２７Ｃの側壁２９（本実施形態ではトレイ支持部として機能する）の上に載置されるまで降下する。つまり。トレイ３はステージ２１で支持される位置まで降下する。なお、トレイ３の下面３ｂをステージ２１の上面２１ａに載せる構成とし、ステージ２１の上面２１ａをトレイ支持部として機能させてもよい。
トレイ３がステージ２１に向けて降下する際に、ステージ２１の基板載置部２７Ａ〜２７Ｃがトレイ３の対応する基板収容孔４Ａ〜４Ｃ内にトレイ３の下面３ｂ側から進入する。トレイ３がステージ２１に近付くのに伴い、基板載置部２７Ａ〜２７Ｃの先端の基板載置面２８は基板収容孔４Ａ〜４Ｃ内をトレイ３の上面３ａに向かって進む。また、トレイ３のロッド１２Ａ〜１２Ｃは基板載置部２７Ａ〜２７Ｃの収容溝３１Ａ〜３１Ｃ内に進入する。
図６Ｂ及び図７Ｂに示すように、トレイ３の基板支持部１１の傾斜面１１ｂがステージ２１の基板載置部２７Ａ〜２７Ｃの側壁２９に載置されると、個々の基板収容孔４Ａ〜４Ａ内の基板３は基板載置部４Ａ〜４Ｃによって基板支持部１１の支持面１１ａから持ち上げられる。詳細には、基板５はその下面５ｂが基板載置部４Ａ〜４Ｃの基板載置面２８に載置され、トレイ３の基板支持部１１の支持面１１ａに対して間隔をあけて上方に配置される。要するに、基板５はトレイ３の基板支持部１１から基板載置部２７Ａ〜２７Ｃの基板載置面２８に受け渡される。
次に、静電吸着用電極３２に対して駆動電源３３から直流電圧が印加され、基板載置部２７Ａ〜２７Ｃの基板載置面２８にそれぞれ３枚の基板５が静電吸着される。続いて、供給孔３７を通って伝熱ガス源３８から伝熱ガスが供給される。その後、プロセスガス源２２からチャンバ２内にプロセスガスが供給され、減圧機構２３によりチャンバ２内は所定圧力に維持される。続いて、高周波電源１９Ａからアンテナ１７に高周波電圧を印加してチャンバ３内にプラズマを発生させると共に、高周波電源１９Ｂによりステージ２１側の金属ブック２４にバイアスパワーを供給する。プラズマにより基板２がエッチングされる。
エッチング中は、冷媒循環装置３６によって冷媒流路３５中で冷媒を循環させて金属ブロック２４を冷却し、それによってステージ２１が備える基板載置部２７Ａ〜２７Ｃの基板載置面２８に保持された基板５を冷却する。前述のように、基板５はその下面５ｂがトレイ３を介することなく基板載置面２８に直接載置され、高い密着度で保持されている。従って、伝熱ガスを介した基板５と基板載置面２８との間の熱伝導性が良好である。その結果、個々の基板載置部２７Ａ〜２７Ｃの基板載置面２８に保持された基板５を高い冷却効率で冷却できると共に、基板２の温度を高精度で制御できる。
また、１枚のトレイ３が備える３個の基板収容孔４Ａ〜４Ｃにそれぞれ３枚の基板５を収容でき、合計９枚の基板５をステージ２１上に載置できるので、バッチ処理が可能であり、良好な生産性を実現できる。
さらに、トレイ３の個々の基板収容孔４Ａ〜４Ｃには単一の基板５ではなく３枚の基板５が収容され、ステージ２１が備える基板載置部２７Ａ〜２７Ｃの基板載置面２８には対応する基板収容孔４Ａ〜４Ｃの基板支持部１１から受け渡された３枚の基板５が載置される。トレイ３の基板収容孔４Ａ〜４Ｃに複数の基板５を収容することで、トレイ３の大型化を抑制し、ひいてはドライエッチング装置の大型化を抑制できる。以下この点について説明する。仮にトレイ３に１枚の基板５のみを収容可能な基板収容孔を設ける場合、これら９個の基板収容孔を画定する枠状部をトレイ３が備える必要があるので、トレイ３の大型化を避けられない。また、トレイ３を大型化すると強度や剛性を確保するため枠状部の幅や厚みを増す必要が生じて重量も増大する。これに対して、本実施形態では３枚の基板５を収容可能な３個の基板収容孔４Ａ〜４Ｃを採用することで、これらの基板収容孔４Ａ〜４Ｃを画定するためにトレイ３が備えるのは外枠６Ａ〜７Ｂと２個の中間枠８Ａ，８Ｂのみであり、トレイ３の大型化と重量化を抑制できる。
さらにまた、トレイ３の個々の基板収容孔４Ａ〜４Ｃには単一の基板５ではなく３枚の基板５を収容する構成は歩留まりの観点からも好ましい。以下この点について説明する。仮にトレイ３の個々の基板収容孔に１枚の基板５のみを収容する構成とした場合、基板５の枚数と同数の９個の基板収容孔が必要であり、これら９個の基板収容孔を画定する枠状部をトレイ３が備える必要がある。この構成では、個々の基板５は４個の辺５ａがすべて枠状部で囲まれた状態でエッチングされるので、ローディング効果により基板５の中央部と周辺部とではエッチングにバラつきが生じる。これに対し、本実施形態では３枚の基板５を突き合わせた状態であたかも一枚の基板の如く１つの基板載置面２８に載置してエッチングするので、個々の基板５についてローディング効果によって影響を受ける部分を実質的に少なくすることができ、歩留まり向上にも寄与できる。
さらにまた、個々の基板載置部２７Ａ〜２７Ｃの基板載置面２８に３枚の基板５を配置する構成とすることで、１枚の基板に対して１個の基板載置部を設ける場合と比較して、ステージ２１の構造を簡略化できる。
基板５は突き合わせ部としての辺５ａを付き併せた状態で、トレイ３の基板収容孔４Ａ〜４Ｃに収容され、ステージ２１の基板載置部２７Ａ〜２７Ｃの基板載置面２８に受け渡された後も、この状態を維持する。この点で３枚の基板５の組が占める平面視での面積を最小化している。この点でも、トレイ３やステージ２１の大型化を抑制できる。
以上より、本発明のプラズマ処理装置によれば、高い形状制御性と良好な生産性の両方を、装置の大型化を抑制しつつ実現できる。
基板載置面２８上に構造や材質の変化を生じさせるような部分があると、その部分でバイアス実行パワーが変化し、エッチングの均一性に影響を与えるので好ましくない。この点からすると、基板載置部２７Ａ〜２７Ｃの基板載置面２８に形成される収容溝３１Ａ〜３１Ｃは幅を狭くかつ深さが浅いことが好ましい。つまり、収容溝３１Ａ〜３１Ｃを狭幅で浅い溝とすることで、バイアス実行パワーの変化を極小化し、エッチングの均一性を確保できる。従って、収容溝３１Ａ〜３１Ｃに収容されるロッド１２Ａ〜１２Ｃは、基板収容孔４Ａ〜４Ｃに収容された基板５を中央の撓みを防止できる剛性が確保される範囲内で、可能な限り細いことが好ましい。例えば、本実施形態のようにロッド１２Ａ〜１２Ｃが断面円形の場合、基板５を支持し得る程度の剛性を確保できる範囲内でロッド１２Ａ〜１２Ｃの直径が極力小さいことが好ましい。
本発明は前記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。
実施形態ではトレイ３の個々の基板収容孔４Ａ〜４Ｃに３枚の基板５が収容され、個々の基板載置部２７Ａ〜２７Ｃの基板載置面２８には３枚の基板５が載置される構成である。しかし、トレイの個々の基板収容孔に収容される基板の枚数、言い換えれば個々の基板載置部の基板載置面に載置される基板の枚数は２枚であってもよく、４枚以上であってもよい。
基板５の撓み防止部材は実施形態のロッド１２Ａ〜１２Ｃに限定されない。基板収容孔４Ａ〜４Ｃに収容された基板５の自重による撓みを確実に防止する一方、基板５の基板載置部２７Ａ〜２７Ｃの基板載置面２８への載置を妨げない限り、個数や形状は限定されない。例えば、１枚の基板５毎に実施形態のものと同様のロッドを３本設ける構成を採用できる。自重による撓みが小さいまたはほとんど発生しない厚みのある基板５の場合はロッドのような撓み防止部材を設けない構成も可能である。撓み防止部材を設けない場合には、トレイ３に保持溝１３ａ〜１３ｄを設ける必要もなく、基板載置部２７Ａ〜２７Ｃに収容溝３１Ａ〜３１Ｃを設ける必要もないので、装置構成をより簡素化できる。
突き合わせ部がありトレイの基板収容孔に複数の基板を収容できる限り、基板の形状は角型基板に限定されない。
ＩＣＰ型のドライエッチング処理装置を例に本発明を説明したが、ＲＩＥ（リアクティブイオン）型のドライエッチング、プラズマＣＶＤ用プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法にも本発明を適用できる。
１ ドライエッチング装置
２ チャンバ
２ａ ガス導入口
２ｂ 排気口
３ トレイ
３ａ 上面
３ｂ 下面
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ 基板収容孔
５ 基板
５ａ 辺
５ｂ 下面
５ｃ 上面
６Ａ，６Ｂ，７Ａ，７Ｂ 外枠
６ａ，７ａ 傾斜面
８Ａ，８Ｂ 中間枠
１１ 基板支持部
１１ａ 支持面
１１ｂ 傾斜面
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ ロッド
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ 保持溝
１４ 遮蔽版
１７ アンテナ
１８ 誘電体壁
１９Ａ，１９Ｂ 高周波電源
２１ ステージ
２１ａ 上面
２２ プロセスガス源
２３ 減圧機構
２４ 金属ブロック
２５ ベース部
２６ トレイガイド
２６ａ トレイガイド面
２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ 基板載置部
２８ 基板載置面
２９ 側壁
３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ 収容溝
３２ 静電吸着用電極
３３ 駆動電源
３４ 冷却装置
３５ 冷媒流路
３６ 冷媒循環装置
３７ 供給孔
３８ 伝熱ガス源
３９ 駆動装置
４０ リフトピン
４１ コントローラ

Claims (10)

  1. 厚み方向に貫通するように設けられて複数の基板が収容される少なくとも１個の基板収容孔と、この基板収容孔の孔壁から突出し、前記基板収容孔内に収容された複数の基板の下面の外周縁部分を支持する基板支持部とを備える搬送可能なトレイと、
    前記トレイが搬入されるチャンバ内にプラズマを発生させるプラズマ発生源と、
    前記チャンバ内に配置され、前記トレイを支持するトレイ支持部と、前記トレイの下面側から前記基板収容孔に挿入され、かつその上端面である基板載置面に前記基板支持部から受け渡された前記複数の基板の下面が載置される基板載置部とを備える、ステージと
    を備えることを特徴とする、プラズマ処理装置。
  2. 前記トレイは、隣接する前記基板の突き合わせ部が互いに突き合わされた状態で前記複数の基板を収容することを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  3. 前記基板は角型基板であり、前記突き合わせ部は前記角型基板の一辺であることを特徴とする、請求項２に記載のプラズマ処理装置。
  4. 平面視で前記基板収容孔を横切るように前記トレイに備えられた前記基板の下面側を支持する撓み防止部材と、
    前記トレイ支持部でトレイが支持された状態で前記撓み防止部材が進入するように前記ステージの前記基板支持部に設けられた収容溝と
    をさらに備える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
  5. 前記基板を前記基板載置面に静電吸着するための静電吸着用電極と、
    前記静電吸着用電極に駆動電圧を供給する駆動電源と
    をさらに備えることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
  6. ステージを冷却する冷却機構を備えることを特徴とする、請求項５に記載のプラズマ処理装置。
  7. 前記基板載置面と前記基板との間に伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給機構をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載のプラズマ処理装置。
  8. 厚み方向に貫通するように設けられて複数の基板が収容される少なくとも１個の基板収容孔と、この基板収容孔の孔壁から突出する基板支持部を有するトレイを準備し、
    前記トレイの前記基板収容孔に複数の基板を収容し、個々の基板の下面の外周縁部分を前記基板支持部に載せ、
    チャンバ内のステージに向けて前記トレイを降下させ、前記トレイを前記ステージのトレイ支持部で支持すると共に、基板載置部を前記トレイの下面側から前記基板収容孔に進入させ、前記基板載置部の上端面である基板載置面に前記基板収容孔内に収容された複数の基板の下面を載置し、
    前記チャンバ内にプラズマを発生させる、プラズマ処理方法。
  9. 前記トレイの前記基板収容孔に前記複数の基板を収容する際に、隣接する前記基板の突き合わせ部を互いに突き合わされた状態とする、請求項８に記載のプラズマ処理方法。
  10. 前記基板は角型基板であり、前記突き合わせ部は前記角型基板の一辺であることを特徴とする、請求項９に記載のプラズマ処理方法。
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