プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
【課題】 本発明は、基板収容孔に基板を収容したトレイを基板サセプタ上に配置するプラズマ処理装置において、プラズマ処理終了後のトレイからの伝熱による基板の温度上昇を低減することを課題とする。
【解決手段】 トレイ１５の厚み方向に貫通する基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに基板２が収容される。チャンバ３内の誘電体板２３は、トレイ１５の下面１５ｃを支持するとトレイ支持面２８と、上向きに突出する基板載置部２９Ａ〜２９Ｄを備え、静電吸着用電極４０を内蔵している。基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに収容された基板２を支持する基板支持部２１の環状部７４の上面７４ａは、基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄの孔壁１５ｄの傾斜角度αよりも小さい傾斜角度βを有する。環状部７４の上面７４ａにより基板２が線接触的又は点接触的な態様で支持される。
【解決手段】 トレイ１５の厚み方向に貫通する基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに基板２が収容される。チャンバ３内の誘電体板２３は、トレイ１５の下面１５ｃを支持するとトレイ支持面２８と、上向きに突出する基板載置部２９Ａ〜２９Ｄを備え、静電吸着用電極４０を内蔵している。基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに収容された基板２を支持する基板支持部２１の環状部７４の上面７４ａは、基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄの孔壁１５ｄの傾斜角度αよりも小さい傾斜角度βを有する。環状部７４の上面７４ａにより基板２が線接触的又は点接触的な態様で支持される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドライエッチング装置、ＣＶＤ装置等のプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、厚み方向に貫通する基板収容孔に基板を収容した搬入出可能なトレイを、下部電極として機能する基板サセプタ上に配置し、基板収容孔に進入させた基板サセプタの基板載置部の上端面（基板載置面）に基板を載置する構成のプラズマ処理装置が開示されている。基板は静電吸着により基板載置面に密着し、基板と基板載置面の間には伝熱ガスが充填される。また、基板サセプタには冷却機構が設けられており、基板は基板サセプタとの直接的な熱伝導により冷却される。プラズマ処理終了後、基板は基板載置面からトレイの基板収容孔に受け渡され、さらに基板を収容したトレイがチャンバからロードロック室に搬出される。その後、ロードロック室が大気パージされ、基板を収容したトレイはロードロック室からカセットに収納される。
【０００３】
プラズマ処理中、基板は前述のように基板サセプタとの熱伝導によって冷却されるが、トレイは効果的に冷却されないため高温となる。例えば、ＬＥＤ製造等のために基板をドライエッチングで高速加工するためには、プラズマ密度が高くかつバイアス電力が高いという条件でドライエッチングを実行する必要がある。この条件下では、効果的に冷却されている基板と比較すると、トレイはプラズマからの熱吸収により大幅に高温となる。そして、ドライエッチングとそれに続くロードロック室への搬出後、ロードロック室内の雰囲気が真空から大気に切り替り、ロードロック室が大気パージされると、高温のトレイからの熱伝導により基板の温度が著しく上昇する。特に、基板収容孔の孔壁に近接する基板の外周縁部では、トレイからの熱伝導による温度上昇が著しい。
【０００４】
このプラズマ処理後のトレイの温度上昇は、基板の品質低下や損傷の原因なる。また、温度上昇したトレイをロードロック室内に待機させ、真空中への放熱やトレイを搬出する搬送アームへの熱伝導によりトレイを冷却するのでは、待機時間が必要となるのでスループット低下の原因となる。チャンバに隣接して冷却室（冷却ステージ）を設けてプラズマ処理後のトレイを冷却することが可能である。しかし、この冷却室を設けることは、装置の複雑化とコスト増の原因となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１０９７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、基板収容孔に基板を収容したトレイを基板サセプタ上に配置するプラズマ処理装置において、プラズマ処理終了後のトレイからの伝熱による基板の温度上昇を低減することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、減圧可能なチャンバと、前記チャンバ内にプラズマを発生させるプラズマ発生源と、基板が収容される基板収容孔が厚み方向に貫通するように形成され、前記基板収容孔の孔壁が前記基板収容孔の中心に向けて第１の傾斜角度で水平方向に対して傾斜しているトレイと、前記孔壁の前記トレイの下面側から突出し、前記基板収容孔の中心に向けて前記第１の傾斜角度よりも小さい第２の傾斜角度で水平方向に対して傾斜する上面である基板接触部が前記基板収容孔に収容された前記基板の外周縁部を支持する、環状部を備える基板支持部と、前記チャンバ内に設けられ、前記チャンバ内に搬入される前記基板を収容した前記トレイの下面を支持するトレイ支持面と、このトレイ支持面から上向きに突出し、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の下面が載置される基板載置部とを備える、誘電体部材と、前記基板載置部に少なくとも一部が内蔵された、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直流電圧を印加する直流電圧印加機構と、前記基板と前記基板載置面との間の空間に伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給機構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。
【０００８】
水平方向に対して傾斜して傾斜角度（第２の傾斜角度）を有する基板接触部が基板の下面側の外周縁部に接触し、それによって基板収容孔に収容された基板が基板支持部に支持される。そのため、トレイの基板収容孔に収容された基板は、基板支持部に対して面接触的な態様で支持されるのではなく、非軸対称の反りを有する基板の場合には複数点における点接触的な態様で基板支持部に支持され、軸対称の反りを有する基板又は反りを有しない平坦な基板の場合には線接触的な態様で基板支持部に支持される。点接触的又は線接触的な態様での支持のため、基板収容孔に収容された基板とトレイの基板支持部との接触面積が小さので、トレイから基板への熱伝導が抑制される。従って、プラズマ処理後にチャンバから搬出されて真空環境から大気環境に移行しても、トレイからの熱伝導による基板（特に外周縁部）の温度上昇を低減できる。
【０００９】
好ましくは、前記トレイの下面及び前記トレイ支持面の少なくともいずれか一方に伝熱材層が形成されている。
【００１０】
この構成により、プラズマ処理中のトレイ自体の温度上昇を低減できるので、プラズマ処理後にチャンバから搬出されて真空環境から大気環境に移行した際に、トレイからの熱伝導による基板（特に外周縁部）の温度上昇をより効果的に低減できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のプラズマ処理装置は、トレイの基板収容孔に収容された基板を支持する基板支持部は、点接触的又は線接触的な態様で基板に接触する基板接触部を備える。そのため、トレイから基板への熱伝導効率が低く、プラズマ処理後にチャンバから搬出されて真空環境から大気環境に移行した際の、トレイからの熱伝導による基板（特に外周縁部）の温度上昇を低減できる。
【００１２】
本発明のプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法は、プラズマ処理後におけるトレイからの熱伝導に起因する基板の温度上昇を低減できるので、トレイの放熱や熱伝導等による冷却のための待機時間を設ける必要がなく、スループットを向上できる。また、トレイの基板支持部の基板接触部を点接触的又は線接触的な態様で基板に接触させる構成や、トレイの下面に伝熱材層を設ける構成、つまり比較的簡易な構成でプラズマ処理後のトレイからの熱伝導に起因する基板の温度上昇低減を実現できるので、装置の簡素化とコスト減を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るドライエッチング装置の模式的な断面図。
【図２】本発明の第１実施形態に係るドライエッチング装置の模式的な平面図。
【図３Ａ】反りを有する基板の模式的な断面図。
【図３Ｂ】反りのない平坦な基板の模式的な断面図。
【図４Ａ】円板状の基板を４枚収容可能なトレイの平面図。
【図４Ｂ】円板状の基板を７枚収容可能なトレイの平面図。
【図４Ｃ】矩形板状の基板を９枚収容可能なトレイの平面図。
【図５】トレイ及び誘電体板を示す斜視図。
【図６Ａ】トレイの平面図。
【図６Ｂ】図６Ａの線VI−VIでの断面図。
【図７Ａ】図６Ａの部分VIIの拡大図。
【図７Ｂ】図７Ａの線VII'−VII'での断面図。
【図７Ｃ】図７Ａの部分VII''の部分斜視図。
【図８Ａ】基板収容孔の孔壁付近の部分拡大図（トレイに基板が収容されている。）。
【図８Ｂ】基板収容孔の孔壁付近の部分拡大図（トレイは誘電体板に向けて降下している。）。
【図８Ｃ】基板収容孔の孔壁付近の部分拡大図（トレイは誘電体板のトレイ支持面に載置されている。）。
【図９Ａ】誘電体板の平面図。
【図９Ｂ】図９Ａの線IX−IXでの断面図。
【図１０Ａ】図１の部分拡大図（トレイは誘電体板の上方に位置している。）。
【図１０Ｂ】図１の部分拡大図（トレイは誘電体板に向けて降下している。）。
【図１０Ｃ】図１の部分拡大図（トレイは誘電体板のトレイ支持面に載置されている。）。
【図１１】本発明の第２実施形態に係るドライエッチング装置の模式的な断面図。
【図１２】トレイ及び誘電体板を示す斜視図。
【図１３Ａ】図１２の線XII−XIIでの断面図。
【図１３Ｂ】トレイの部分拡大斜視図。
【図１４Ａ】基板収容孔の孔壁付近の部分拡大図（トレイに基板が収容されている。）。
【図１４Ｂ】基板収容孔の孔壁付近の部分拡大図（トレイは誘電体板に向けて降下している。）。
【図１４Ｃ】基板収容孔の孔壁付近の部分拡大図（トレイは誘電体板のトレイ支持面に載置されている。）。
【図１５Ａ】図１１の部分拡大図（トレイは誘電体板の上方に位置している。）。
【図１５Ｂ】図１１の部分拡大図（トレイは誘電体板に向けて降下している。）。
【図１５Ｃ】図１１の部分拡大図（トレイは誘電体板のトレイ支持面に載置されている。）。
【図１６】本発明の第２実施形態に係るドライエッチング装置の模式的な断面図。
【図１７】トレイ及び誘電体板を示す斜視図。
【図１８Ａ】図１７の線XVIII−XVIIIでの断面図。
【図１８Ｂ】トレイの部分拡大斜視図。
【図１９Ａ】基板収容孔の孔壁付近の部分拡大図（トレイに基板が収容されている。）。
【図１９Ｂ】基板収容孔の孔壁付近の部分拡大図（トレイは誘電体板に向けて降下している。）。
【図１９Ｃ】基板収容孔の孔壁付近の部分拡大図（トレイは誘電体板のトレイ支持面に載置されている。）。
【図２０Ａ】図１６の部分拡大図（トレイは誘電体板の上方に位置している。）。
【図２０Ｂ】図１６の部分拡大図（トレイは誘電体板に向けて降下している。）。
【図２０Ｃ】図１６の部分拡大図（トレイは誘電体板のトレイ支持面に載置されている。）。
【図２１】ポリイミドテープに関する代案の断面図。
【図２２】ポリイミドテープに関する別の代案の断面図。
【図２３Ａ】第１の代案の基板支持部を有するトレイの部分平面図。
【図２３Ｂ】図２３Ａの線XXIII−XXIIIでの断面図。
【図２３Ｃ】図２３Ａの部分XXIII'の部分拡大斜視図。
【図２４Ａ】第２の代案の基板支持部を有するトレイの部分平面図。
【図２４Ｂ】図２４Ａの線XXIV−XXIVでの断面図。
【図２４Ｃ】図２４Ａの部分XXIV'の部分拡大斜視図。
【図２５Ａ】第３の代案の基板支持部を有するトレイの部分平面図。
【図２５Ｂ】図２５Ａの線XXV−XXVでの断面図。
【図２５Ｃ】図２５Ａの部分XXV'の部分拡大斜視図。
【図２６Ａ】第４の代案の基板支持部を有するトレイの部分平面図。
【図２６Ｂ】図２６Ａの線XXVI−XXVIでの断面図。
【図２６Ｃ】図２６Ａの部分XXVI'の部分拡大斜視図。
【図２７Ａ】誘電体板の代案を示す平面図。
【図２７Ｂ】図２７Ａの線XXVII−XXVIIでの拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１実施形態）
図１及び図２は、本発明の第１実施形態に係るＩＣＰ（誘導結合プラズマ）型のドライエッチング装置１を示す。
【００１５】
ドライエッチング装置１は、その内部が基板２にドライエッチング（プラズマ処理）を行うエッチング室（処理室）を構成する減圧可能なチャンバ（真空容器）３を備える。チャンバ３の上端開口は石英等の誘電体からなる天板４により密閉状態で閉鎖されている。天板４上にはＩＣＰコイル５が配設されている。ＩＣＰコイル５にはマッチング回路６を介して、高周波電源７が電気的に接続されている。天板４と対向するチャンバ３内の底部側には、バイアス電圧が印加される下部電極としての機能及び基板２の保持台としての機能を有する基板サセプタ９が配設されている。チャンバ３には、隣接して設けられた搬送室を兼ねるロードドック室１０（図２参照）と連通する開閉可能な搬入出用のゲート３ａが設けられている。後に詳述するように、複数枚（本実施形態では４枚）の基板２を収容したトレイ１５が、ゲート３ａを通ってチャンバ３とロードロック室１０との間で搬入出される。また、チャンバ３に設けられたエッチングガス供給口３ｂには、エッチングガス供給源１２が接続されている。エッチングガス供給源１２はＭＦＣ（マスフローコントローラ）等を備え、エッチングガス供給口３ｂから所望の流量でエッチングガスを供給できる。さらに、チャンバ３に設けられた排気口３ｃには、真空ポンプ等を備える真空排気装置１３が接続されている。さらにまた、チャンバ３内には、基板サセプタ９を貫通し、かつ駆動装置１７で駆動されて昇降する昇降ピン１８が設けられている。
【００１６】
図２を参照すると、ロードロック室１０には、ロードロック室１０自体へのトレイ１５の搬入出及びチャンバ３へのトレイ１５の搬入出のために、水平方向の直進移動と水平面内での回転が可能な周知のダブルアーム型の搬送アーム（真空搬送アーム）１６が収容されている。また、ロードロック室１０は、真空引き及び大気開放のための機構（図示せず）を備える。ロードロック室１０のチャンバ３とは反対側のゲート１０ａの外側には、アラインメント台７１が配置されている。アラインメント台７１の両側には、ドライエッチング前後の基板２を収容したトレイ１５をそれぞれ格納するためのカセット７２Ａ，７２Ｂが配置されている。アラインメント台７１とカセット７２Ａ，７２Ｂとの間のトレイ１５の受け渡しのために、搬送アーム（大気搬送アーム）７３が設けられている。
【００１７】
ロードロック室１０からチャンバ３内へのトレイ１５の搬入時には、図１において二点鎖線で示すように昇降ピン１８は上昇位置にあり、ゲート３ａからチャンバ３内に進入した搬送アーム１６から昇降ピン１８の上端に基板２を収容したトレイ１５が移載される。この状態では、トレイ１５は基板サセプタ９の上方に間隔をあけて位置している。続いて、昇降ピン１８が図１において実線で示す降下位置に降下し、それによってトレイ１５と基板２が基板サセプタ９上に載置される。この載置時には、基板２はトレイ１５を介することなく直接的に基板サセプタ９上に載置される（基板２はトレイ１５に対し非接触の状態となる）。一方、プラズマ処理終了後のチャンバ３からロードロック室１０へのトレイ１５の搬出時には、昇降ピン１８が上昇位置まで上昇し、続いてロードドック室１０からゲート３ａを介してチャンバ３内に進入した搬送アーム１６にトレイ１５が移載される。
【００１８】
以下、図３Ａから図４Ｃを参照して、基板２とトレイ１５について概説する。
【００１９】
基板２は図３Ａに示すように凸状に反ったものでも、図３Ｂに示すように反りを有しない平坦なものでもよい。図３Ａに示す凸状の反りを有する基板２としては、例えば、ＬＥＤを製造するための、GaN、SiC、サファイア等の材料からなる基板に、GaNをエピタキシャル成長させてマスクとしてフォトレジストを形成した基板がある。３００μm〜６００μm程度の薄いサファイア基板に５〜１０μm程度の厚みのGaNを、ＭＯＣＶＤ等を用いて６００℃〜１０００℃の温度で成膜すると、サファイア基板と成膜の材料の線膨張係数差により成膜側が凸となる反りが生じる。この基板の場合の反り量δは３inch（７６．２mm程度）の基板の場合で１００μm程度である。本実施形態のドライエッチング装置１により、このようなGaN／サファイア基板に対して例えばコンタクト形成のためのGaN加工を施すことができる。基板２の反りは非軸対称であっても軸対称であってもよい。図３Ｂに示す反りのない平坦な基板２としては、例えばＬＥＤを製造するための、マスクとしてフォトレジストを形成したサファイア基板がある。本実施形態のドライエッチング装置１により、このようなサファイア基板にＬＥＤの高輝度化のための凹凸加工を施すことができる。ただし、本実施形態のドライエッチング装置１による加工対象となる基板２の材質はこれらに限定されない。
【００２０】
図４Ａから図４Ｃを参照すると、トレイ１５には基板２を収容するための厚み方向に貫通する基板収容孔１９Ａ〜１９Ｉが形成されている。また、個々の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｉには収容された基板２を保持するための基板支持部２１が設けられている。図４Ａのトレイ１５は円板状の基板２を収容するための４個の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄを備える。一方、図４Ｂのトレイ１５は円板状の基板２を収容するための７個の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｇを備える。例えば、トレイ１５の直径が２００mmである場合、図４Ａに示すように直径３inchの基板２を収容するための４個の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄをトレイ１５に設けることができる。また、この場合、図４Ｂに示すように、直径２inch（５０．８mm）の基板２を収容するための７個の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｇをトレイ１５に設けることができる。トレイ１５に収容される基板２は円板状のものに限定されず、矩形板状を含む他の形状であってもよい。例えば、図４Ｃのトレイ１５には、矩形状の基板２を収容するための９個の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｉが設けられている。本実施形態では、基板２は円板状であり、トレイ１５は図４Ａに示すように円板状の基板２を収容するための４個の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄを備える。
【００２１】
以下、図５から図８Ｃを参照して、本実施形態におけるトレイ１５について詳細に説明する。
【００２２】
トレイ１５は薄板円板状のトレイ本体１５ａを備える。トレイ１５の材質としては、例えばアルミナ（Al2O3）、窒化アルミニウム（AlN）、ジルコニア（ZrO）、イットリア（Y2O3）、窒化シリコン（SiN）、炭化シリコン（SiC）等のセラミクス材や、アルマイトで被覆したアルミニウム、表面にセラミクスを溶射したアルミニウム、樹脂材料で被覆したアルミニウム等の金属がある。Ｃｌ系プロセスの場合にはアルミナ、イットリア、炭化シリコン、窒化アルミニウム等、Ｆ系プロセスの場合には石英、水晶、イットリア、炭化シリコン、アルマイトを溶射したアルミニウム等を採用することが考えられる。
【００２３】
図５から図６Ｂに示すように、トレイ本体１５ａには、上面１５ｂから下面１５ｃまで厚み方向に貫通する４個の平面視で円形の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄが設けられている。これらの基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄは、上面１５ｂ及び下面１５ｃから見てトレイ本体１５ａの中心に対して等角度間隔で配置されている。また、トレイ本体１５ａには搬送アーム１６（図２参照）が備える位置決め突起（図示せず）と係合する位置決め切欠１５ｅが形成されている。
【００２４】
個々の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄには基板支持部２１が設けられている。図７Ａから図７Ｃに最も明瞭に示すように、基板支持部２１は基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄの孔壁１５ｄのトレイ１５の下面１５ｃ側から突出する環状部７４を備える。基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄの孔壁１５ｄは傾斜した壁面である。具体的には、孔壁１５ｄは基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄの中心に向けて水平方向に対して傾斜角度α（例えば７５°）を有している（図７Ｂ参照）。図７Ａに最も明瞭に示すように、環状部７４は孔壁１５ｄの全周に設けられた幅狭の円環状である。また、環状部７４の孔壁１５ｄからの突出量は全周にわたって一定である。さらに、環状部７４の上面７４ａは水平方向に延びる平坦面で、下面７４ｂは先端面７４ｃ（基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄの中心）に向けて斜め上向きに傾斜した傾斜面である。
【００２５】
基板支持部２１は複数個（本実施形態では３個）の突起（基板接触部）７６Ａ，７６Ｂ，７６Ｃを備える。突起７６Ａ〜７６Ｃは環状部７４の上面７４ａに設けられている。図７Ａに示すように、突起７６Ａ〜７６Ｃは平面視で基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄの中心に対して等角度間隔（１２０°間隔）で配置されている。また、突起７６Ａ〜７６Ｃは平面視で基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄの径方向に延びている。さらに、突起７６Ａ〜７６Ｃは環状部７４の幅全体に延在している。具体的には、突起７６Ａ〜７６Ｃは、環状部７４の上面７４ａと基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄの孔壁１５ｄの接続位置から、環状部７４の上面７４ａと先端面７４ｃの接続位置まで延在している。
【００２６】
図７Ｃに最も明瞭に示すように、突起７６Ａ〜７６Ｃは環状部７４の上面７４ａから鉛直方向上向きに突出している。また、突起７６Ａ〜７６Ｃは延在方向と直交する方向の断面が水平方向に細長い長方形状である。突起７６Ａ〜７６Ｃの環状部７４の上面７４ａからの突出量は延在方向全体で一定であり、突起７６Ａ〜７６Ｃの上面７６ａは水平方向に延び平坦面である。突起７６Ａ〜７６Ｃの寸法は、例えば幅が１mm〜２mm程度で、上面７６ａからの突出量が０．２mm〜０．５mmである。
【００２７】
基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに収容された基板２は、基板支持部２１により支持される。詳細には、図７Ｂ、図８Ａ、及び図８Ｂに示すように、基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに収容された基板２の外周縁部の下面２ａが突起７６Ａ〜７６Ｃの上面７６ａ上に載置され、それによって基板２が支持される。基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに収容された基板２は、角度間隔を隔てて配置された３個の突起７６Ａ〜７６Ｃの上面７６ａのみで基板支持部２１（トレイ１５）と接触する。基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに収容された基板２の外周縁部の下面２ａのうち突起７６Ａ〜７６Ｃから外れた部分は、環状部７４の上面７４ａに対して間隔を隔てて上方に位置し、基板支持部２１（トレイ１５）に対して非接触である。つまり、基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに収容された基板２の外周縁部の下面２ａは、周方向に間隔を隔てた３箇所で突起７６Ａ〜７６Ｃの上面７６ａに接触することにより、反りを有する否か（図３Ａ及び図３Ｂ参照）にかかわらず、点接触的な態様（３点支持）で基板支持部２１に支持される。突起７６Ａ〜７６Ｃと同様の突起を４個以上設けてもよい。
【００２８】
基板２を基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに収容する際には、トレイ１５の上面１５ｂ側から基板２を基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに入れる。この際、基板２の外周縁部（より具体的には下面２ａと端面２ｂの接続部分のエッジ）が、水平方向に対して傾斜角度αを有する孔壁１５ｄで案内される。この孔壁１５ｄでの案内により、基板２は平面視での位置が位置合わせされ（図６Ａ参照）、かつ水平な姿勢で基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに収容される。その結果、基板２の外周縁部の下面２ａの３箇所が確実に突起７６Ａ〜７６Ｃの上面７６ａに載置される。
【００２９】
次に、図１、図５、及び図９Ａから図１０Ｃを参照して、基板サセプタ９について説明する。まず、図１を参照すると、基板サセプタ９は、セラミクス等からなる誘電体板（誘電体部材）２３、表面にアルマイト被覆を形成したアルミニウム等からなり、本実施形態ではペデスタル電極として機能する金属板（支持部材）２４、セラミクス等からなるスペーサ板２５、セラミクス等からなるガイド筒体２６、及び金属製のアースシールド２７を備える。基板サセプタ９の最上部を構成する誘電体板２３は、金属板２４の上面に固定されている。また、金属板２４はスペーサ板２５上に固定されている。さらに、誘電体板２３と金属板２４の外周をガイド筒２６が覆い、その外側とスペーサ板２５の外周をアースシールド２７が覆っている。
【００３０】
図５、及び図９Ａから図１０Ｃを参照すると、誘電体板２３は全体として薄い円板状であり、平面視での外形が円形である。誘電体板２３の上端面は、トレイ１５の下面１５ｃを支持するトレイ支持面（トレイ支持部）２８を構成する。また、それぞれトレイ１５の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄと対応する短円柱状の４個の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄがトレイ支持面２８から上向きに突出している。誘電体２３は単体の部材であっても、厚み方向に分割された複数の部材からなる分割構造でもよい。
【００３１】
基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの上端面は、基板２の下面２ａが載置される基板載置面３１を構成する。また、基板載置部２９Ａ〜２９Ｄには、基板載置面３１の外周縁から上向きに突出し、その上端面が基板２の下面２ａを支持する円環状突出部３２が設けられている。また、基板載置面３１の円環状突出部３２で囲まれた部分には、基板載置面３１よりも十分径が小さい円柱状突起３３が、均一に分布するように複数個設けられている。円環状突出部３２のみでなく円柱状突起３３の上端面も基板２の下面２ａを支持する。
【００３２】
図８Ａから図８Ｃを参照すると、基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの外径Ｒ１は、基板支持部２１の環状部７４の先端面７４ｃで囲まれた円形開口３６の径Ｒ２よりも小さく設定されている。従って、前述の搬入時にトレイ１５が誘電体板２３に向けて降下すると、個々の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄは対応する基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄにトレイ本体１５ａの下面１５ｃ側から進入し、トレイ１５の下面１５ｃは誘電体板２３のトレイ支持面２８上に載置される。また、トレイ本体１５ａの下面１５ｃからの基板支持部２１の上端（突起７６Ａ〜７６Ｃの上面７６ａ）までの高さＨ１は、トレイ支持面２８からの基板載置面３１までの高さＨ２よりも低く設定している。従って、トレイ１５の下面１５ｃがトレイ支持面２８上に載置された状態では、基板２は基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの上端の基板載置面３１で押し上げられ、トレイ１５の基板支持部２１（突起７６Ａ〜７６Ｃ）から浮き上がっている。換言すれば、基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに基板２を収容しているトレイ１５を誘電体板２３のトレイ支持面２８上に載置すると、基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに収容された基板２の下面２ａは、基板支持部２１の突起７６Ａ〜７６Ｃの上面７６ａから浮き上がって所定量だけ上方に離間し（突起７６Ａ〜７６Ｃに対して非接触となる。）、基板載置面３１によって支持される。基板載置面３１によって支持された基板２の外周縁部は、トレイ１５、具体的には基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄの孔壁１５ｄ及び環状部７４の上面７４ａに対して間隔をあけて臨んでいる。
【００３３】
図１及び図１０Ａから図１０Ｃを参照すると、誘電体板２３の個々の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの基板載置面３１付近には単極型の静電吸着用電極４０が内蔵されている。本実施形態では、これらの静電吸着用電極４０は平板状である。静電吸着用電極４０は電気的に互いに絶縁されており、直流電源４１と調整用の抵抗４２等を備える共通の直流電圧印加機構４３から静電吸着用の直流電圧が印加される。静電吸着用電極は双極型でもよい。また、基板載置部２９Ａ〜２９Ｄに共通して１個の静電吸着用電極を設けてもよい。
【００３４】
図５、図９Ａ、図９Ｂ、及び図１０Ａから図１０Ｃを参照すると、個々の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの基板載置面３１には、伝熱ガス（本実施形態ではヘリウム）の供給孔４４が設けられている。これらの供給孔４４は共通の伝熱ガス供給機構４５（図１に図示する）に接続されている。伝熱ガス供給機構４５は、伝熱ガス源（本実施形態ではヘリウムガス源）４６、伝熱ガス源４６から供給孔４４に到る供給流路４７、供給流路４７の伝熱ガス源４６側から順に設けられた流量計４８、流量制御バルブ４９、及び圧力計５０を備える。また、伝熱ガス供給機構４５は、供給流路４７から分岐する排出流路５１と、この排出流路５１に設けられたカットオフバルブ５２を備える。さらに、伝熱ガス供給機構４５は、供給流路４７の圧力計５０よりも供給孔４４側と排出流路５１を接続するバイパス流路５３を備える。個々の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの基板載置面３１とその上に載置された基板２の下面２ａとの間、詳細には基板２の下面２ａと円環状突出部３２で囲まれた閉鎖された空間に、伝熱ガス供給機構４５によって伝熱ガスが供給される。伝熱ガスの供給時にはカットオフバルブ５２は閉弁され、伝熱ガス供給源４６から供給路４７を経て供給孔４４へ伝熱ガスが送られる。流量計４８と圧力計５０で検出される供給流路４７の流量及び圧力に基づき、後述するコントローラ６３が流量制御バルブ４９を制御する。一方、伝熱ガスの排出時にはカットオフバルブ５２が開弁され、基板２の下面２ａと基板載置面３１の間の伝熱ガスは、供給孔４４、供給流路４７、及び排出流路５１を経て排気口５４から排気される。
【００３５】
金属板２４には、プラズマ発生用の高周波電圧であるバイアス電圧を印加する高周波印加機構５６が電気的に接続されている。高周波印加機構５６は、高周波電源５７とマッチング用の可変容量コンデンサ５８とを備える。
【００３６】
また、金属板２４を冷却する冷却機構５９が設けられている。冷却機構５９は金属板２４内に形成された冷媒流路６０と、温調された冷媒を冷媒流路６０中で循環させる冷媒循環装置６１とを備える。
【００３７】
図１に示すコントローラ６３は、流量計４８及び圧力計５０を含む種々のセンサや操作入力に基づいて、高周波電源７、エッチングガス供給源１２、搬送アーム１６，７３、真空排気装置１３、駆動装置１７、直流電圧印加機構４３、伝熱ガス供給機構４５、高周波電圧印加機構５６、及び冷却機構５９を含むドライエッチング装置１全体の動作を制御する。
【００３８】
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。
【００３９】
まず、トレイ１５の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄにそれぞれ基板２が収容される。トレイ１５の基板支持部２１で支持された基板２は、トレイ本体１５ａの下面側から見ると基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄによりトレイ本体１５ａの下面１５ｃから露出している。また、基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに収容された基板２は、外周縁部の下面２ａがトレイ１５の基板支持部２１の３個の突起７６Ａ〜７６Ｃの上面７６ａによって点接触的な態様で支持される。基板２を収容したトレイ１５はカセット７２Ａに収納されている。
【００４０】
次に、搬送アーム７３が４枚の基板２を収容したトレイ１５をカセット７２Ａから取り出してアラインメント台７１に載せる。アラインメント台７１はトレイ１５のアライメント調整を実行する。一方、ロードロック室１０は大気開放される。
【００４１】
続いて、搬送アーム７３がゲート１０ａを介してトレイ１５をアラインメント台７１からロードロック室１０内に搬入する。トレイ１５が搬入された後、ロードロック室１０が真空引きされる。
【００４２】
次に、搬送アーム１６がゲート３ａを介してトレイ１５をロードロック室１０から真空排気装置１３で減圧済みのチャンバ３内に搬入する。図１の二点鎖線で示すように、トレイ１は基板サセプタ９の上方に間隔をあけて配置される。
【００４３】
図１０Ａに示すように駆動装置１７によって駆動された昇降ピン１８が上昇し、搬送アーム１６から昇降ピン１８の上端にトレイ１５が移載される。トレイ１５の移載後、搬送アーム１６はロードロック室１０に戻り、ゲート３ａが閉鎖される。
【００４４】
上端にトレイ１５を支持した昇降ピン１８は、図１において二点鎖線で示す上昇位置から基板サセプタ９に向けて降下する。図８Ｂ、図８Ｃ、図１０Ｂ、及び図１０Ｃを参照すると、トレイ１５は下面１５ｃが基板サセプタ９の誘電体板２３のトレイ支持面２８まで降下し、トレイ１５は誘電体板２３のトレイ支持面２８によって支持される。トレイ１５がトレイ支持面２８に向けて降下する際に、誘電体板２３の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄがトレイ１５の対応する基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄ内にトレイ１５の下面１５ｃ側から進入する。トレイ１５の下面１５ｃがトレイ支持面２８に近付くのに伴い、基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの先端の基板載置面３１は基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄ内をトレイ１５の上面１５ｂに向かって進む。図８Ｃ及び図１０Ｃに示すように、トレイ１５の下面１５ｃが誘電体板２３のトレイ支持面２８に載置されると、個々の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄ内の基板２は基板載置部２９Ａ〜２９Ｄによって基板支持部２１の突起７６Ａ〜７６Ｃの上面７６ａから持ち上げられる。詳細には、基板２はその下面２ａが基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの基板載置面３１に載置され、トレイ１５の基板支持部２１の突起７６Ａ〜７６Ｃの上面７６ａに対して間隔を隔てて上方に配置される。
【００４５】
このようにトレイ１５の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄ内に基板載置部２９Ａ〜２９Ｄが進入することにより、基板２は基板載置面３１に載置される。従って、トレイ１５に収容された４枚の基板２は、いずれも高い位置決め精度で基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの基板載置面３１に載置される。
【００４６】
続いて、高周波電源７からＩＣＰコイル５に高周波電圧を印加してプラズマを発生させる（着火）。
【００４７】
次に、誘電体板２３に内蔵された静電吸着用電極４０に対して直流電圧印加機構４３から直流電圧が印加され、個々の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの基板載置面３１に基板２が静電吸着される。基板２の下面２ａはトレイ１５を介することなく基板載置面３１上に直接載置されている。従って、基板２は基板載置面３１に対して高い密着度で保持される。
【００４８】
さらに、個々の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの円環状突出部３２と基板２の下面２ａで囲まれた空間に、供給孔４４を通って伝熱ガス供給装置４５から伝熱ガスが供給され、この空間に伝熱ガスが充填される。
【００４９】
その後、エッチングガス供給源１２からチャンバ３内にエッチングガスが供給され、真空排気装置１３によりチャンバ３内は所定圧力に維持される。また、高周波電源７からＩＣＰコイル５に印加する高周波電圧を上昇すると共に、高周波印加機構５６により基板サセプタ９の金属板２４にバイアス電圧を印加し、プラズマにより基板２をエッチングする。１枚のトレイ１５で４枚の基板２を基板サセプタ９上に載置できるので、バッチ処理が可能である。
【００５０】
エッチング中は、冷媒循環装置６１によって冷媒流路６０中で冷媒を循環させて金属板２４を冷却し、それによって誘電体板２３及び誘電体板２３の基板載置面３１に保持された基板２を冷却する。前述のように、基板２はその下面２ａがトレイ１５を介することなく基板載置面３１に直接載置され、高い密着度で保持されている。従って、円環状突出部３２と基板２の下面２ａで囲まれた伝熱ガスが充填されている空間の密閉度が高く、伝熱ガスを介した基板２と基板載置面３１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２９Ａ〜２９Ｄの基板載置面３１に保持された基板２を高い冷却効率で冷却できるので、高い高周波パワーを供給してドライエッチングの効率を向上できる。また、基板２の温度を高精度で制御できる。また、個々の基板２毎に基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの円環状突出部３２と下面２ａで囲まれた空間に伝熱ガスが充填される。換言すれば、伝熱ガスが充填される空間は個々の基板２毎に異なる。この点でも個々の基板２と誘電体板２３の基板載置面３１との熱伝導性が良好であり、高い冷却効率と高精度の温度制御を実現できる。
【００５１】
誘電体板２３は冷却循環装置６１で冷却される金属板２４との熱伝導により冷却される。しかし、誘電体板２３のトレイ支持面２８と、その上に載置されたトレイ１５の下面１５ｃは、表面粗度が比較的大きく、いずれも６μm〜１０μm程度の凹凸を有する（図１４Ａから図１４Ｃに誇張して示す。）。このように表面粗度の比較的大きい２つの面（トレイ支持面２８と下面１５ｃ）が微視的に視ると点接触的な態様で接触するため、トレイ１５と誘電体板２３との間の熱伝導性は、静電吸着と伝熱ガスの供給を行っている基板２と誘電体板２３との間の熱伝導性と比較すると大幅に低い。従って、トレイ１５の冷却効率は基板２の冷却効率よりも低く、トレイ１５はプラズマからの熱吸収により基板２よりも大幅に高温となる。例えば、基板２の温度を５０℃〜１００℃程度に制御した場合でも、エッチング処理中のトレイ１５の温度は２５０℃以上程度まで上昇する。
【００５２】
エッチング終了後、高周波電源７からＩＣＰコイル５への高周波電圧の印加と、高周波印加機構５６から金属板２４へのバイアス電圧の印加を停止する。続いて、真空排気装置１３によりエッチングガスをチャンバ３内から排気する。また、伝熱ガス供給機構４５により基板載置面３１と基板２の下面２ａから伝熱ガスを排気する。さらに、直流電圧印加機構４３から静電吸着用電極４０への直流電圧の印加を停止して基板２の静電吸着を解除する。また、昇降ピン１８の突き上げ動作によりトレイ１５と基板２を除電する。
【００５３】
除電後、昇降ピン１８が上昇し、その上端でトレイ１５の下面１５ｃが押し上げられ誘電体板２３のトレイ支持面２８から浮き上がる。昇降ピン１８と共にトレイ１５がさらに上昇すると、図８Ｂ及び図１０Ｂに示すように、トレイ１５の基板支持部２１の突起７６Ａ〜７６Ｃにより基板２の下面２ａが押し上げられ、基板２は基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの基板載置面３１から浮き上がる。つまり、トレイ１５が上昇することで、基板載置部２９Ａ〜２９Ｄからトレイ１５の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄへ基板２が受け渡される。昇降ピン１８は図１において二点鎖線で示す上昇位置に上昇する。
【００５４】
その後、ゲート３ａを通ってロードドック室１０からチャンバ３内に進入した搬送アーム１６に、トレイ１５が移載される。トレイ１５は搬送アーム１６によってチャンバ３からロードドック室１０へ搬出される。
【００５５】
トレイ１５を搬入した後にロードロック室１０を大気開放する（ロードロック室１０内を真空環境から大気環境に切り換える。）。その後、搬送アーム１６がゲート１０ａを介してトレイ１５をロードロック室１０からアラインメント台７１へ搬出する。最後に、搬送アーム７３がアラインメント台７１のトレイ１５をカセット７２Ｂに収納する。
【００５６】
前述のようにドライエッチング終了後のトレイ１５は基板２と比較して大幅に高温となっている。また、トレイ１５を搬入後にロードロック室１０を大気開放して大気環境とすると、真空環境と比較してトレイ１５と基板２との間の熱伝導効率は大幅に高くなる。しかし、トレイ１５の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに収容された基板２は、基板支持部２１に対して面接触的な態様で支持されるのではなく、３個の突起７６Ａ〜７６Ｃによって点接触的な態様で基板支持部２１に支持される。つまり、基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに収容された基板２とトレイ１５の基板支持部２１との接触面積が小さので、トレイ１５から基板２への熱伝導が抑制される。従って、ドライエッチング後にチャンバ３からトレイ１５を搬入したロードロック室１０を大気開放したときの、トレイ１５からの熱伝導による基板２（特に外周縁部）の温度上昇を低減できる。
【００５７】
このように本実施形態のドライエッチング装置１は、ドライエッチング後におけるトレイ１５からの熱伝導に起因する基板２の温度上昇を低減できるので、放熱や熱伝導等によるトレイ１５の冷却の放熱のためにドライエッチング後もトレイ１５をチャンバ３内で待機させる時間（待機時間）を設ける必要がなく、スループットを向上できる。
【００５８】
また、トレイ１５の基板支持部２１に突起７６Ａ〜７６Ｃを設け、これらの突起７６Ａ〜７６Ｃをトレイ１５の下面１５ｃに点接触的な態様で接触させるだけの比較的簡易な構成で、ドライエッチング後におけるトレイ１５からの熱伝導に起因する基板２の温度上昇低減を実現できる。そのため、トレイ１５を冷却するためにチャンバ３外の真空中にドライエッチング後のトレイ１５を冷却するための冷却室を設ける必要もない。この点で、装置の簡素化とコスト減を実現できる。
【００５９】
トレイ１５を繰り返して基板２のドライエッチングに使用すると、トレイ１５自体がエッチングされることによる削れが、図８Ｃにおいて二点鎖線で示すように進行する。基板２の端面２ｂとトレイ１５の孔壁１５ｂの隙間の寸法大きい場合、特に、図８Ｃにおいて符号Ａで示す基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄの孔壁１５ｄと環状部７４の上面７４ａの接続部分での削れの進行が著しい。しかし、本実施形態では、削れの進行が著しい部分Ａで基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに収容された基板２をトレイ１５に支持しているのではなく、突起７６Ａ〜７６Ｃの上面７６ａで基板２をトレイ１５に支持している。従って、トレイ１５自体の削れの進行が基板２の支持精度に対して及ぼす影響が小さく、トレイ１５の使用寿命が長い。
【００６０】
（第２実施形態）
図１１から図１５Ｃに示す本発明の第２実施形態では、基板２の下面２ａを点接触的な態様でトレイ１５に支持するための突起７６Ａ〜７６Ｃを設ける代わりに、トレイ１５の下面１５ｃにポリイミドテープ９１を貼り付けている。ポリイミドテープ９１の貼り付けは、真空貼付と熱圧着のいずれか一方又は両方の手法により行うことができる。ポリイミドテープ９１はポリイミド製のテープ基材（伝熱材層）９２と、このテープ基材９２の一方の面に形成された接着材層９３を備える。熱圧着する場合は、接着材層９３がなくても良く、これにより長期間使用する場合のポリイミドテープ９１が熱圧着されているトレイ１５の下面１５ｃのエッジから接着材層が剥れる等の問題が生じない。トレイ１５の下面１５ｃとテープ基材９２との間に接着材層９３が介在している。真空貼付による貼り付けの場合、ポリイミドテープ９１とトレイ１５の下面１５ｃとの間に気泡等が存在せず、両者の密着度が高い。そのため、トレイ１５とポリイミドテープ９１との間の熱伝導性が良好である。図１２において、二点鎖線で示すように、ポリイミドテープ９１は、誘電体板２３の基板載置部２９Ａ〜２９Ｃ及び昇降ピン１８の突出位置に開口が形成された円板状である。
【００６１】
ポリイミドは耐熱性、絶縁性、柔軟性、耐プラズマ性、及び耐Cl性が良好である点でテープ基材９２の材質として適している。これらの性質が良好である他の樹脂材料をテープ基材９２の材質として採用してもよい。例えば、ポリテトラフルオロエチレン（テフロン（登録商標））も、耐熱性、絶縁性等の特性がテープ基材９２の材質として適している。また、ポリイミドテープ９１等の樹脂テープの真空貼付に代えて、前述の性質を有する樹脂材料の層を溶射等によってトレイ１５の下面１５ｃに直接的形成してもよい。テープ基材９２の厚みは２０μm〜５０μm程度である。
【００６２】
図１３Ｂに最も明瞭に示すように、基板支持部２１は突起７６Ａ〜７６Ｃ（図７Ｃ参照）を備えていない。図１３Ａ、図１４Ａ、及び図１４Ｂに最も明瞭に示すように、基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに収容された基板２は、外周縁部の下面２ａが環状部７４の上面７４ａに載置されることで支持される。
【００６３】
ロードロック室１０からチャンバ３内に搬入された基板２を収容したトレイ１５は、図１５Ａに示すように昇降ピン１８の上端で支持され、昇降ピン１８の降下に伴って基板サセプタ９に向けて降下する。図１４Ｂ、図１４Ｃ、図１５Ｂ、及び図１５Ｃを参照すると、トレイ１５はポリイミドテープ９１を貼り付けた下面１５ｃが誘電体板２３のトレイ支持面２８に載るまで降下し、トレイ１５はポリイミドテープ９１を介してトレイ支持面２８によって支持される。この状態では、基板２はトレイ１５の基板支持部２１の環状部７４の上面７４ａより所定量離間して、基板載置部２９Ａ〜２９Ｃの基板載置面３１上に受け渡され支持される。
【００６４】
直流電圧印加機構４３から静電吸着用電極４０に対する直流電圧の印加により基板２を基板載置面３１に静電吸着する。プラズマを発生させ、基板サセプタ９の金属板２４にバイアス電圧を印加すると、基板サセプタ９の誘電体板２３のトレイ支持面２８により下面１５ｃを支持されているトレイ１５上にマイナスのシース電位が生じ、絶縁性を有するポリイミドテープ９１（ポリイミド製のテープ基材９２）内の電位が分極し、その結果トレイ１５は誘電体板２３のトレイ支持面２８に自己静電吸着する。この自己静電吸着によりトレイ１５の下面１５ｃがトレイ支持面２８に押し付けられる。
【００６５】
図１４Ａから図１４Ｃに誇張して示すように、誘電体板２３のトレイ支持面２８は表面粗度が比較的大きく、６μm〜１０μm程度の凹凸を有する。しかし、トレイ１５の下面１５ｃにはトレイ１５を構成するアルミナ等の材料と比較して大幅に柔軟性が高いポリイミドテープ９１が真空貼付されている。そのため、自己静電吸着によって押し付けられたトレイ１５の下面１５ｃは、ポリイミドテープ９１（特にテープ基材９２）が変形することで凹凸を有するトレイ支持面２８に対して密着する。つまり、ポリイミドテープ９１が介在することで、トレイ１５の下面１５ｃはトレイ支持面２８に対して点接触的な態様で接触するのではなく、トレイ支持面２８に対する接触面積が大きく、かつ密着度も高い。そのため、トレイ１５と誘電体板２３との間の熱伝導性が良好である。また、前述のようにポリイミドテープ９１は真空貼付しているのでトレイ１５との間の熱伝導性も良好である。このようにトレイ１５とポリイミドテープ９１の熱伝導性と、ポリイミドテープ９１と誘電体板２３（トレイ支持面２８）の熱伝導性がいずれも良好である。その結果、ドライエッチング中にプラズマからトレイ１５が吸収した熱は、ポリイミドテープ９１を介して誘電体板２３（冷却循環装置６１で冷却される金属板２４との熱伝導により冷却されている。）に良好な熱伝導効率で伝わり、トレイ１５が効果的に冷却される。例えば、基板２の温度を５０℃〜１００℃程度に制御した場合、効果的な冷却によりエッチング終了時のトレイ１５の温度上昇は１５０℃〜２００℃程度に低減される。仮にポリイミドテープ９１を介さずにトレイ１５を誘電体板２３に載置させたとすると、エッチング処理中のトレイ１５の温度は２５０℃以上程度まで上昇する。
【００６６】
エッチング終了後、トレイ１５はロードロック室１０に搬送され、さらにロードロック室１０が大気開放される。この大気開放により、トレイ１５と基板２との間の熱伝導効率は大幅に高くなる。しかし、ドライエッチング中のトレイ１５自体の温度上昇が抑制されているので、大気開放後のトレイ１５からの熱伝導による基板２（特に外周縁部）の温度上昇を低減できる。
【００６７】
このように本実施形態のドライエッチング装置１は、ドライエッチング後におけるトレイ１５からの熱伝導に起因する基板２の温度上昇を低減できるので、放熱や熱伝導等によるトレイ１５の冷却のためにドライエッチング後のトレイ１５の待機時間を設ける必要がなく、スループットを向上できる。
【００６８】
また、トレイ１５の下面１５ｃにポリイミドテープ９１を真空貼付するだけの比較簡易な構成でドライエッチング後におけるトレイ１５からの熱伝導に起因する基板２の温度上昇低減を実現でき、トレイ１５を冷却するためにチャンバ３外の真空中にドライエッチング後のトレイ１５を冷却するための冷却室を設ける必要もない。この点で、装置の簡素化とコスト減を実現できる。
【００６９】
１枚のトレイ１５を繰り返してエッチング処理に使用した場合、そのトレイ１５についてエッチング処理による温度上昇及び温度低下のサイクルが繰り返される。しかし、本実施形態では、トレイ１５自体が冷却されるため、１枚のトレイ１５を繰り返してエッチングに使用した場合でも温度の上昇と低下のサイクルにより生じる温度差（絶対値）を小さくできる。その結果、トレイ１５を長期間してエッング処理を繰り返した場合でも、温度昇降のサイクルが繰り返されることによるトレイ１５の撓みや損傷が発生しにくい。また、トレイ１５自体が冷却されるので、エッチングされることによりトレイ１５の削れの進行を抑制できる。これらの点で、トレイ１５の使用寿命を延ばす効果がある。
【００７０】
第２実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００７１】
（第３実施形態）
図１６から図２０Ｃに示す本発明の第３実施形態では、第１実施形態の点接触的な態様でのトレイ１５への基板２の支持（突起７６Ａ〜７６Ｃ）と、第２実施形態のポリイミドテープ９１の両方を採用している。
【００７２】
図１８Ｂに最も明瞭に示すように、基板支持部２１には、基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄの孔壁１５ｄのトレイ１５の下面１５ｃ側から突出する環状部７４（孔壁１５ｄの全周に設けられている。）の上面７４ａに等角度間隔で突起７６Ａ〜７６Ｃが設けられている。これらの突起７６Ａ〜７６Ｃは、環状部７４の幅全体に延在し、上面７６ａは水平方向に延びる平坦面である。基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに収容された基板２は、外周縁部の下面２ａが突起７６Ａ〜７６Ｃの上面７６ａ上に載置されることで、点接触的な態様（３点支持）で基板２を支持する基板支持部２１に支持される。
【００７３】
また、ポリイミド製のテープ基材（伝熱材層）９２と、このテープ基材９２の一方の面に形成された接着材層９３を備えるポリイミドテープ９１をトレイ１５の下面１５ｃに真空貼付や熱圧着により貼り付けている。
【００７４】
ロードロック室１０からチャンバ３内に搬入された基板２を収容したトレイ１５は、図２０Ａに示すように昇降ピン１８の上端で支持され、昇降ピン１８の降下に伴って基板サセプタ９に向けて降下する。図１９Ｂ、図１９Ｃ、図２０Ｂ、及び図２０Ｃを参照すると、トレイ１５はポリイミドテープ９１を貼り付けた下面１５ｃが基板サセプタ９の誘電体板２３のトレイ支持面２８まで降下し、トレイ１５はポリイミドテープ９１を介してトレイ支持面２８によって支持される。この状態では、基板２はトレイ１５の基板支持部２１の環状部７４の上面７６ａの突起７６Ａ〜７６Ｃより所定量離間して、基板載置部２９Ａ〜２９Ｃの基板載置面３１上に受け渡され支持される。
【００７５】
直流電圧印加機構４３から静電吸着用電極４０に対する直流電圧の印加により基板２を基板載置面３１に静電吸着する。プラズマを発生させ、基板サセプタ９の金属板２４にバイアス電圧を印加すると、基板サセプタ９の誘電体板２３のトレイ支持面２８により下面１５ｃを支持されているトレイ１５上にマイナスのシース電位が生じ、絶縁性を有するポリイミドテープ９１（ポリイミド製のテープ基材９２）内の電位が分極し、その結果トレイ１５は誘電体板２３のトレイ支持面２８に自己静電吸着する。この自己吸着によりトレイ１５の下面１５ｃがトレイ支持面２８に押し付けられる。
【００７６】
図１９Ａから図１９Ｃに誇張して示すように、誘電体板２３のトレイ支持面２８は表面粗度が比較的大きく、６μm〜１０μm程度の凹凸を有する。しかし、自己静電吸着によって押し付けられたトレイ１５の下面１５ｃは、高い柔軟性を有するポリイミドテープ９１（特にテープ基材９２）が変形することで凹凸を有するトレイ支持面２８に対して密着する。そのため、トレイ１５と誘電体板２３との間の熱伝導性が良好である。また、ポリイミドテープ９１は真空貼付しているのでトレイ１５との間の熱伝導性が良好である。このようにトレイ１５とポリイミドテープ９１の熱伝導性と、ポリイミドテープ９１と誘電体板２３（トレイ支持面２８）の熱伝導性がいずれも良好であるため、ドライエッチング中にプラズマからトレイ１５が吸収した熱は、ポリイミドテープ９１を介して誘電体板２３に良好な熱伝導効率で伝わる。その結果、ドライエッチング中のトレイ１５が効果的に冷却される。例えば、基板２の温度を５０℃〜１００℃程度に制御した場合、効果的な冷却によりエッチング処理中のトレイ１５の温度上昇は１５０℃〜２００℃程度に低減される。仮にポリイミドテープ９１を介さずにトレイ１５を誘電体板２３に載置させたとすると、エッチング処理中のトレイ１５の温度は２５０℃以上程度まで上昇する。
【００７７】
エッチング終了後、トレイ１５はロードロック室１０に搬送され、さらにロードロック室１０が大気開放される。この大気開放により、トレイ１５と基板２との間の熱伝導効率は大幅に高くなる。しかし、以下の２点の相乗効果により、大気開放後のトレイ１５からの熱伝導による基板２（特に外周縁部）の温度上昇を低減できる。
【００７８】
まず、トレイ１５の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに収容された基板２は、基板支持部２１に対して面接触的な態様で支持されるのではなく、３個の突起７６Ａ〜７６Ｂによって点接触的な態様で基板支持部２１に支持される。つまり、基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに収容された基板２とトレイ１５の基板支持部２１との接触面積が小さので、大気開放後のトレイ１５から基板２への熱伝導が抑制される。
【００７９】
また、ポリイミドテープ９１を下面１５ｃに貼り付けたことにより、ドライエッチング中にトレイ１５の効果的に冷却してトレイ１５自体の温度上昇が抑制されているので、大気開放後のトレイ１５からの熱伝導による基板２（特に外周縁部）の温度上昇を低減できる。
【００８０】
さらに、トレイ１５自体を冷却するので、温度昇降のサイクルが繰り返しによるトレイ１５の撓みや損傷が発生しにくく、トレイ１５のエッチングによる削れの進行も抑制できるので、トレイ１５の使用寿命を延ばす効果がある。
【００８１】
第３実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００８２】
図２１及び図２２は、伝熱材層としてのポリイミドテープに関する代案を示す。図２１の例では、トレイ１５の下面にはポリイミドテープを貼り付けていないが、誘電体板２３のトレイ支持面２８にポリイミドテープ１９１を真空貼付や熱圧着により貼り付けている。この場合、ポリイミドテープを貼り付けない分だけトレイ１５の単価が安くなり、特に多数枚のトレイ１５を使用する場合にコスト減の効果が期待できる。図２２の例では、トレイ１５の下面と誘電体板２３のトレイ支持面２８の両方に真空貼付や熱圧着によりポリイミドテープ９１，１９１を貼り付けている。この場合、トレイ１５の下面とトレイ支持面２８との間の密着性が向上するので、トレイ１５と誘電体板２３との熱伝導性のさらなる向上によるトレイ１５のより効果的な冷却が期待できる。一方、第２実施形態のように、トレイ１５の下面にのみポリイミドテープ９１を貼り付けた場合、すなわちトレイ支持面２８にはポリイミドテープ１９１を貼り付けない場合には、メンテナンスが容易となるという効果がある。以下この点について説明する、図２１及び図２２のような誘電体板２３側に貼り付けたポリイミドテープ１９１は、プラズマに曝露される期間が長くいため、トレイ１５の下面がトレイ支持面２８に密着して載置される部分の端部側等から侵入する僅かなプラズマによっても剥れや劣化等が起る。このポリイミドテープ１９１の剥がれや劣化等は、トレイ１５と基板支持面２８の密着性の悪化や、パーティクル発生等の問題が生じる。これを防ぐために、誘電体板２３の定期的なメンテナンスを行い、誘電体板２３のトレイ支持面２８に貼り付けたポリイミドテープ１９１の貼り替えが必要になり、このメンテナンスに伴う設備停止が必要となる。また、トレイ支持面２８に貼り付けたポリイミドテープ１９１の貼り替えは、煩雑な作業を必要とする。第２実施形態のように、トレイ１５の下面にのみポリイミドテープ９１を貼り付けた場合には、煩雑な作業である誘電体板２３側のポリイミドテープを貼り替える必要がなく、メンテナンスの頻度が減る。
【００８３】
図２３Ａから図２６Ｃは、トレイ１５の基板支持部２１に採用し得る種々の構造を示す。これらの構造は、第１実施形態のようにトレイ１５の下面１５ｃにポリイミドテープ９１を貼り付けない場合、及び第３実施形態のようにトレイ１５の下面１５ｃにポリイミドテープ９１を貼り付ける場合のいずれであっても採用できる。
【００８４】
図２３Ａから図２３Ｃに示す例では、環状部７４の上面７４ａに突起７６Ａ〜７６Ｃを設けているが、これらの突起７６Ａ〜７６Ｃの幅を第１及び第３実施形態よりも大きく設定している。
【００８５】
図２４Ａから図２４Ｃに示す例では、孔壁１５ｄから突出する突起７６Ａ〜７６Ｃを等角度間隔で設けている。具体的には、個々の突起７６Ａ〜７６Ｃはトレイ１５の上面１５ｂと孔壁１５ｄの接続位置から孔壁１５ｄと環状部７４の上面７４ａの接続位置まで延びている。また、突起７６Ａ〜７６Ｃの上面７６ａは孔壁１５ｄに沿って延びる平坦面であり、孔壁１５ｄと同様に水平方向に対して傾斜している。
【００８６】
トレイ１５の上面１５ｂ側から基板２を基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに入れると、基板２の外周縁部（より具体的には下面２ａと端面２ｂの接続部分のエッジ）が、突起７６Ａ〜７６Ｃの上面７６ａで案内されて降下する。従って、基板２を基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに入れる際に、基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄの孔壁１５ｄは基板２のエッジに接触しない。そして、図２４Ｂに示すように、下面２ａと端面２ｂの接続部分のエッジが突起７６Ａ〜７６Ｃの下端側（環状部７４の上面７４ａに近い位置）の上面７６ａで支持される。そのため、基板２は反りを有するか否かにかかわらず、外周縁部の３箇所が突起７６Ａ〜７６Ｃによって点接触的な態様（３点支持）で基板支持部２１に支持される。
【００８７】
図２５Ａから図２５Ｃに示す例では、孔壁１５ｄと環状部７４の上面７４ａの両方にわたって延びる突起７６Ａ〜７６Ｃを等角度間隔で設けている。具体的には、個々の突起７６Ａ〜７６Ｃは、孔壁１５ｄから突出する上側部分７６ｂと、この上側部分７６ｂと連続して環状部７４の環状部７４の上面７４ａから突出する下側部分７６ｃとを備える。突起７６Ａ〜７６Ｃの上側部分７６ｂの上面７６ａは孔壁１５ｄに沿って傾斜した平坦面であり、下側部分７６ｃの上面７６ａは水平方向に延びる平坦面である。
【００８８】
トレイ１５の上面１５ｂ側から基板２を基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに入れると、基板２の外周縁部（より具体的には下面２ａと端面２ｂの接続部分のエッジ）が、突起７６Ａ〜７６Ｃの上側部分７６ｂの上面７６ａで案内されて降下する。従って、基板２を基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに入れる際に、基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄの孔壁１５ｄは基板２のエッジに接触しない。そして、図２５Ｂに示すように、基板２の外周縁部の下面２ａが突起７６Ａ〜７６Ｃの下側部分７６ｃの上面７６ａで支持される。そのため、基板２は反りを有するか否かにかかわらず、外周縁部の３箇所が突起７６Ａ〜７６Ｃによって点接触的な態様（３点支持）で基板支持部２１に支持される。
【００８９】
図２６Ａから図２６Ｃに示す例では、環状部７４の上面７４ａが基板接触部として機能する。環状部７４の上面７４ａは基板収容孔１９Ａ〜１９Ｃの中心に向けて孔壁１５ｄよりも小さい傾斜角度βで水平方向に対して傾斜している。傾斜角度βは傾斜角度αよりも十分小さく、かつ４５°未満に設定される。例えば、孔壁１５ｄの傾斜角度αが７５°である場合、環状部７４の上面７４ａの傾斜角度βは８°程度に設定される。
【００９０】
トレイ１５の上面１５ｂ側から基板２を基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに入れると、基板２の外周縁部（より具体的には下面２ａと端面２ｂの接続部分のエッジ）が、基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄの孔壁１５ｄで案内されて降下する。そして、図２６Ｂに示すように、基板２のエッジが環状部７４の上面７４ａに接触し、それによって基板２が支持される。そのため、基板２が非軸対称の反りを有する場合には、基板２の外周縁部が点接触的な態様（複数点支持）で基板支持部２１に支持される。一方、基板２が軸対称の反りを有する場合、又は基板２が反りを有しない場合には、外周縁部の全周（エッジの全周）が基板支持部２１に支持される。基板２が線接触的な態様で基板支持部２１に支持される場合でも、面接触的な態様での支持と比較すると、基板２とトレイ１５の接触面積は小さい。従って、この場合でも、ドライエッチング後にチャンバ３からトレイ１５を搬入したロードロック室１０を大気開放したときの、トレイ１５から基板２への熱伝導を抑制して基板２（特に外周縁部）の温度上昇を低減できる。
【００９１】
図２７Ａ及び図２７Ｂは、誘電体板２３の代案を示す。この代案は、第１から第３実施形態のいずれにも適用できる。基板載置面３１に、供給孔４４から放射状に延びる４つの直線状溝３４と、円環状突出部３２の内側に配置された円環状溝３５を設けている。直線状溝３４と円環状溝３５は互いに連通している。これら直線状溝３４と円環状溝３５を設けることにより、供給孔４４から噴出される伝熱ガスが基板２の下面２ａと基板載置面３１の間の空間内に均等に拡散する。その結果、基板２の冷却効率と温度制御の精度をさらに高めることができる。
【００９２】
（実験例）
本発明による基板の温度上昇低減効果を確認するための実験を行った。具体的には、従来のトレイと本発明にかかるトレイ１５を使用してドライエッチング処理を実行し、ドライエッチング処理中、エッチング後にロードロック室１０に搬出してロードロック室を大気開放する前、及びロードロック室１０を大気開放後のそれぞれについて基板２やトレイ１５の温度を測定した。さらに詳細には、従来例に相当する３つの比較例１〜３と本発明の実施形態に相当する２つの実験例１，２について温度測定を実行した。
【００９３】
比較例１〜３では第２実施形態のトレイ１５（図１２〜図１３Ｂ）の下面１５ｃからポリイミドテープ９１をなくしたものを使用した。すなわち、比較例１〜３は、環状部７４の上面７４ａで基板２の外周縁部の下面２ａを面接触的な態様で支持し、かつポリイミドテープ９１を設けることによるトレイ１５自体の冷却も実行しない例である。比較例１では、エッチング処理の修理後、時間をあけずにトレイ１５をチャンバ３からロードロック室１０に搬出する（待機時間は０分）。一方、比較例２，３では、エッチング処理の終了後、予め定められた待機時間（比較例２では２分、比較例３では５分）が経過した後、トレイ１５をチャンバ３から搬出する。待機時間の間、チャンバ３内は真空雰囲気であり大気による熱伝導は生じないため、トレイ１５は誘電体板２３のトレイ支持面２８との伝熱（トレイ１５は、トレイ支持面２８にポリイミドテープ９１を介さずに直接接触して載置される）によって冷却される。
【００９４】
実験例１では第１実施形態のトレイ１５（図６Ａから図７Ｃ）を使用した。すなわち、実験例１は、トレイ１５が基板２を点接触的な態様又は線接触的な態様で支持するが、トレイ１５とトレイ支持面２８との間にポリイミドテープ９１を設けることによるトレイ自体の冷却は実行しない例である。一方、実験例２では第２実施形態のトレイ１５（図１２から図１３Ｂ）を使用した。すなわち、実験例２は、トレイ１５とトレイ支持面２８との間にポリイミドテープ９１を設けることによるトレイ自体の冷却を実行するが、トレイ１５は基板２の外周縁部を面接触的な態様で支持する（点接触的な態様や線接触的な態様で基板２を支持しない）例である。実験例１，２では、いずれもエッチング処理の終了後、時間をあけずにトレイ１５をチャンバ３からロードロック室１０に搬出し、比較例２，３のような待機時間は設けない（待機時間は０分）。
【００９５】
以下の条件については、比較例１〜３及び実験例１，２について共通である。基板２は２inchのサファイア基板（厚さが５２０μm程度）を使用した。トレイ１５は図４Ｂに示すように７枚の基板２を収容するものを使用した。主なエッチング条件は以下の通りであった。エッチングガスはCl2ガスを使用し供給量は５０sccmとした。チャンバ３内の圧力は１．０Pa、ＩＣＰコイル５に供給する高周波電力と基板サセプタ９に供給するバイアス電力はそれぞれ４００Ｗと３００Ｗとした。静電吸着用電極４０に印加する直流電圧は１０００Ｖとした。基板２と基板載置面３１の間の空間への伝熱ガス（He）の充填圧力は１２００Paとした。天板４、チャンバ３の側壁、及び誘電体板２３の温度はそれぞれ１００℃、１００℃、及び１５℃とした。
【００９６】
比較例１〜３及び実験例１，２の実験結果を、以下の表１〜５に示す。
【００９７】
【表１】
【００９８】
【表２】
【００９９】
【表３】
【０１００】
【表４】
【０１０１】
【表５】
【０１０２】
比較例１（表１）については、エッチング処理中、基板２は中央部と外周縁部の両方が７６℃に維持されるが、トレイ１５の温度は２５４℃以上となる。そして、ロードロック室１０の大気開放前の基板２は中央部が７６℃で外周縁部が９３℃であるのに対し、ロードロック室１０を大気開放すると中央部が９３℃で外周縁部が１３０℃であり、トレイ１５からの熱伝導によって基板２の温度が大幅に上昇している。特に、基板２の外周縁部の温度は、ロードロック室１０の大気開放前後で約４０℃上昇している。
【０１０３】
比較例２（表２）については、エッチング処理中の基板２とトレイ１５の温度は比較例１と同一である。ロードロック室１０の大気開放前の基板２は中央部が７６℃で外周縁部が９３℃であるのに対し、ロードロック室１０を大気開放すると中央部が８２℃で外周縁部が１２０℃であり、トレイ１５からの熱伝導によって基板２の温度上昇は僅かに低減されている。これはチャンバ３内での２分間の待機時間中にトレイ１５の温度が若干低下したことに起因する。しかし、ロードロック室１０を大気開放した時の基板２の温度は中央部と外周縁部の両方でいずれも依然として高温であり、基板２は十分に冷却されていない。
【０１０４】
比較例３（表３）については、エッチング処理中の基板２とトレイ１５の温度は比較例１と同一である。ロードロック室１０の大気開放前の基板２は中央部が７６℃で外周縁部が９３℃であるのに対し、ロードロック室１０を大気開放すると中央部が８２℃で外周縁部が９８℃であり、トレイ１５からの熱伝導による基板２の外周縁部の温度上昇は比較例１，３との比較では効果的に低減されている。これはチャンバ３内での待機時間を比較例２（２分）の２倍以上である５分に設定し、その間にトレイ１５の温度が低下したことに起因する。しかし、この比較例３のようにエッチング処理後のチャンバ３内での待機時間を長く設定すると、スループットが低下する。また、ロードロック室１０の大気開放時の基板２の外周縁部の温度は９８℃であり、基板２の中央部の温度が８２℃であるのに対してやや高温である。
【０１０５】
実験例１（表４）についても、エッチング処理中の基板２とトレイ１５の温度は比較例１と同一である。ロードドック室１０の大気開放前の基板２の温度は、中央部では比較例１〜３と同一の７６℃であるが、外周縁部では７６℃であり比較例１〜３（９３℃）よりも低い。また、ロードロック室１０を大気開放後の基板２の温度は、中央部では８２℃で外周縁部では８７℃であり、ロードロック室１０の大気開放前後の基板２の温度上昇は、中央部では６℃で、外周縁部では１１℃である。比較例１，２の場合、ロードロック室１０の大気開放前後の基板２の外周縁部の温度上昇はそれぞれ３７℃と２７℃であり、実験例１ではロードロック室１０の大気開放前後の基板２の外周縁部の温度上昇が効果的に低減されている。また、５分間もの待機時間を設けた比較例３と比較すると、ロードロック室１０の大気開放後の基板２の外周縁部の温度は、比較例３では９８℃であるのに対して実験例１では８７℃である。これらの点から、突起７６Ａ〜７６Ｃによる点接触的な態様でトレイ１５に基板２を支持することによって、待機時間を設けていないにもかかわらず、基板２の外周縁部の温度上昇が効果的に低減されることが確認できる。
【０１０６】
実験例２（表５）については、エッチング処理中、基板２は中央部と外周縁部の両方が比較例１〜３の場合と同じ７６℃に維持される。しかし、エッチング処理中のトレイ１５の温度は、比較例１〜３では２５４℃以上となるに対して、実験例２では１５４℃以下となっている。この点で基板１５の下面１５ｃにポリイミドテープ９１を真空貼付けたことによりエッチング処理中のトレイ１５が効果的に冷却されていることが確認できる。また、ロードロック室１０の大気開放前の基板２の温度は、中央部では７６℃で外周縁部では８２℃である。これに対し、ロードロック室１０の大気開放後の基板２の温度は、中央部では８２℃で外周縁部では８７℃である。ロードロック室１０の大気開放前後の基板２の温度上昇は、中央部では６℃で外周縁部では５℃であり、比較例１（２７℃）や比較例２（３７℃）と比較して大幅に低減されている。また、５分もの大気時間を設けた比較例３を比較すると、ロードロック室１０の大気開放後の基板２の外周縁部の温度は、比較例３では９８℃であるのに対して実験例２では８７℃である。これらの点から、ポリイミドテープ９１を真空貼付することでエッチング処理中のトレイ１５の温度を低減することで、待機時間を設けていないにもかかわらず、基板２の外周縁部の温度上昇が効果的に低減されることが確認できる。
【０１０７】
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、平行平板型の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等の他のプラズマ処理装置にも本発明を適用できる。
【符号の説明】
【０１０８】
１ ドライエッチング装置
２ 基板
２ａ 下面
２ｂ 端面
３ チャンバ
３ａ ゲート
３ｂ エッチングガス供給口
３ｃ 排気口
４ 天板
５ ＩＣＰコイル
６ マッチング回路
７ 高周波電源
９ 基板サセプタ
１０ ロードドック室
１０ａ ゲート
１２ エッチングガス供給源
１３ 真空排気装置
１５ トレイ
１５ａ トレイ本体
１５ｂ 上面
１５ｃ 下面
１５ｄ 孔壁
１５ｅ 位置決め切欠
１６ 搬送アーム
１７ 駆動装置
１８ 昇降ピン
１９Ａ〜１９Ｉ 基板収容孔
２１ 基板支持部
２３ 誘電体板
２４ 金属板
２５ スペーサ板
２６ ガイド筒体
２７ アースシールド
２８ トレイ支持面
２９Ａ〜２９Ｄ 基板載置部
３１ 基板載置面
３２ 円環状突出部
３３ 円柱状突起
３４ 直線状溝
３５ 円環状溝
３６ 円形開口
４０ 静電吸着用電極
４１ 直流電源
４２ 抵抗
４３ 直流電圧印加機構
４４ 供給孔
４５ 伝熱ガス供給機構
４６ 伝熱ガス源
４７ 供給流路
４８ 流量計
４９ 流量制御バルブ
５０ 圧力計
５１ 排出流路
５２ カットオフバルブ
５３ バイパス流路
５４ 排気口
５６ 高周波印加機構
５７ 高周波電源
５８ 可変容量コンデンサ
５９ 冷却機構
６０ 冷媒流路
６１ 冷媒循環装置
６３ コントローラ
７１ アラインメント台
７２Ａ，７２Ｂ カセット
７３ 搬送アーム
７４ 環状部
７４ａ 上面
７４ｂ 下面
７４ｃ 先端面
７６Ａ〜７６Ｃ 突起
７６ａ 上面
７６ｂ 上側部分
７６ｃ 下側部分
９１，１９１ ポリイミドテープ
９２ テープ基材
９３ 接着材層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドライエッチング装置、ＣＶＤ装置等のプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、厚み方向に貫通する基板収容孔に基板を収容した搬入出可能なトレイを、下部電極として機能する基板サセプタ上に配置し、基板収容孔に進入させた基板サセプタの基板載置部の上端面（基板載置面）に基板を載置する構成のプラズマ処理装置が開示されている。基板は静電吸着により基板載置面に密着し、基板と基板載置面の間には伝熱ガスが充填される。また、基板サセプタには冷却機構が設けられており、基板は基板サセプタとの直接的な熱伝導により冷却される。プラズマ処理終了後、基板は基板載置面からトレイの基板収容孔に受け渡され、さらに基板を収容したトレイがチャンバからロードロック室に搬出される。その後、ロードロック室が大気パージされ、基板を収容したトレイはロードロック室からカセットに収納される。
【０００３】
プラズマ処理中、基板は前述のように基板サセプタとの熱伝導によって冷却されるが、トレイは効果的に冷却されないため高温となる。例えば、ＬＥＤ製造等のために基板をドライエッチングで高速加工するためには、プラズマ密度が高くかつバイアス電力が高いという条件でドライエッチングを実行する必要がある。この条件下では、効果的に冷却されている基板と比較すると、トレイはプラズマからの熱吸収により大幅に高温となる。そして、ドライエッチングとそれに続くロードロック室への搬出後、ロードロック室内の雰囲気が真空から大気に切り替り、ロードロック室が大気パージされると、高温のトレイからの熱伝導により基板の温度が著しく上昇する。特に、基板収容孔の孔壁に近接する基板の外周縁部では、トレイからの熱伝導による温度上昇が著しい。
【０００４】
このプラズマ処理後のトレイの温度上昇は、基板の品質低下や損傷の原因なる。また、温度上昇したトレイをロードロック室内に待機させ、真空中への放熱やトレイを搬出する搬送アームへの熱伝導によりトレイを冷却するのでは、待機時間が必要となるのでスループット低下の原因となる。チャンバに隣接して冷却室（冷却ステージ）を設けてプラズマ処理後のトレイを冷却することが可能である。しかし、この冷却室を設けることは、装置の複雑化とコスト増の原因となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１０９７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、基板収容孔に基板を収容したトレイを基板サセプタ上に配置するプラズマ処理装置において、プラズマ処理終了後のトレイからの伝熱による基板の温度上昇を低減することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、減圧可能なチャンバと、前記チャンバ内にプラズマを発生させるプラズマ発生源と、基板が収容される基板収容孔が厚み方向に貫通するように形成され、前記基板収容孔の孔壁が前記基板収容孔の中心に向けて第１の傾斜角度で水平方向に対して傾斜しているトレイと、前記孔壁の前記トレイの下面側から突出し、前記基板収容孔の中心に向けて前記第１の傾斜角度よりも小さい第２の傾斜角度で水平方向に対して傾斜する上面である基板接触部が前記基板収容孔に収容された前記基板の外周縁部を支持する、環状部を備える基板支持部と、前記チャンバ内に設けられ、前記チャンバ内に搬入される前記基板を収容した前記トレイの下面を支持するトレイ支持面と、このトレイ支持面から上向きに突出し、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の下面が載置される基板載置部とを備える、誘電体部材と、前記基板載置部に少なくとも一部が内蔵された、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直流電圧を印加する直流電圧印加機構と、前記基板と前記基板載置面との間の空間に伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給機構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。
【０００８】
水平方向に対して傾斜して傾斜角度（第２の傾斜角度）を有する基板接触部が基板の下面側の外周縁部に接触し、それによって基板収容孔に収容された基板が基板支持部に支持される。そのため、トレイの基板収容孔に収容された基板は、基板支持部に対して面接触的な態様で支持されるのではなく、非軸対称の反りを有する基板の場合には複数点における点接触的な態様で基板支持部に支持され、軸対称の反りを有する基板又は反りを有しない平坦な基板の場合には線接触的な態様で基板支持部に支持される。点接触的又は線接触的な態様での支持のため、基板収容孔に収容された基板とトレイの基板支持部との接触面積が小さので、トレイから基板への熱伝導が抑制される。従って、プラズマ処理後にチャンバから搬出されて真空環境から大気環境に移行しても、トレイからの熱伝導による基板（特に外周縁部）の温度上昇を低減できる。
【０００９】
好ましくは、前記トレイの下面及び前記トレイ支持面の少なくともいずれか一方に伝熱材層が形成されている。
【００１０】
この構成により、プラズマ処理中のトレイ自体の温度上昇を低減できるので、プラズマ処理後にチャンバから搬出されて真空環境から大気環境に移行した際に、トレイからの熱伝導による基板（特に外周縁部）の温度上昇をより効果的に低減できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のプラズマ処理装置は、トレイの基板収容孔に収容された基板を支持する基板支持部は、点接触的又は線接触的な態様で基板に接触する基板接触部を備える。そのため、トレイから基板への熱伝導効率が低く、プラズマ処理後にチャンバから搬出されて真空環境から大気環境に移行した際の、トレイからの熱伝導による基板（特に外周縁部）の温度上昇を低減できる。
【００１２】
本発明のプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法は、プラズマ処理後におけるトレイからの熱伝導に起因する基板の温度上昇を低減できるので、トレイの放熱や熱伝導等による冷却のための待機時間を設ける必要がなく、スループットを向上できる。また、トレイの基板支持部の基板接触部を点接触的又は線接触的な態様で基板に接触させる構成や、トレイの下面に伝熱材層を設ける構成、つまり比較的簡易な構成でプラズマ処理後のトレイからの熱伝導に起因する基板の温度上昇低減を実現できるので、装置の簡素化とコスト減を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るドライエッチング装置の模式的な断面図。
【図２】本発明の第１実施形態に係るドライエッチング装置の模式的な平面図。
【図３Ａ】反りを有する基板の模式的な断面図。
【図３Ｂ】反りのない平坦な基板の模式的な断面図。
【図４Ａ】円板状の基板を４枚収容可能なトレイの平面図。
【図４Ｂ】円板状の基板を７枚収容可能なトレイの平面図。
【図４Ｃ】矩形板状の基板を９枚収容可能なトレイの平面図。
【図５】トレイ及び誘電体板を示す斜視図。
【図６Ａ】トレイの平面図。
【図６Ｂ】図６Ａの線VI−VIでの断面図。
【図７Ａ】図６Ａの部分VIIの拡大図。
【図７Ｂ】図７Ａの線VII'−VII'での断面図。
【図７Ｃ】図７Ａの部分VII''の部分斜視図。
【図８Ａ】基板収容孔の孔壁付近の部分拡大図（トレイに基板が収容されている。）。
【図８Ｂ】基板収容孔の孔壁付近の部分拡大図（トレイは誘電体板に向けて降下している。）。
【図８Ｃ】基板収容孔の孔壁付近の部分拡大図（トレイは誘電体板のトレイ支持面に載置されている。）。
【図９Ａ】誘電体板の平面図。
【図９Ｂ】図９Ａの線IX−IXでの断面図。
【図１０Ａ】図１の部分拡大図（トレイは誘電体板の上方に位置している。）。
【図１０Ｂ】図１の部分拡大図（トレイは誘電体板に向けて降下している。）。
【図１０Ｃ】図１の部分拡大図（トレイは誘電体板のトレイ支持面に載置されている。）。
【図１１】本発明の第２実施形態に係るドライエッチング装置の模式的な断面図。
【図１２】トレイ及び誘電体板を示す斜視図。
【図１３Ａ】図１２の線XII−XIIでの断面図。
【図１３Ｂ】トレイの部分拡大斜視図。
【図１４Ａ】基板収容孔の孔壁付近の部分拡大図（トレイに基板が収容されている。）。
【図１４Ｂ】基板収容孔の孔壁付近の部分拡大図（トレイは誘電体板に向けて降下している。）。
【図１４Ｃ】基板収容孔の孔壁付近の部分拡大図（トレイは誘電体板のトレイ支持面に載置されている。）。
【図１５Ａ】図１１の部分拡大図（トレイは誘電体板の上方に位置している。）。
【図１５Ｂ】図１１の部分拡大図（トレイは誘電体板に向けて降下している。）。
【図１５Ｃ】図１１の部分拡大図（トレイは誘電体板のトレイ支持面に載置されている。）。
【図１６】本発明の第２実施形態に係るドライエッチング装置の模式的な断面図。
【図１７】トレイ及び誘電体板を示す斜視図。
【図１８Ａ】図１７の線XVIII−XVIIIでの断面図。
【図１８Ｂ】トレイの部分拡大斜視図。
【図１９Ａ】基板収容孔の孔壁付近の部分拡大図（トレイに基板が収容されている。）。
【図１９Ｂ】基板収容孔の孔壁付近の部分拡大図（トレイは誘電体板に向けて降下している。）。
【図１９Ｃ】基板収容孔の孔壁付近の部分拡大図（トレイは誘電体板のトレイ支持面に載置されている。）。
【図２０Ａ】図１６の部分拡大図（トレイは誘電体板の上方に位置している。）。
【図２０Ｂ】図１６の部分拡大図（トレイは誘電体板に向けて降下している。）。
【図２０Ｃ】図１６の部分拡大図（トレイは誘電体板のトレイ支持面に載置されている。）。
【図２１】ポリイミドテープに関する代案の断面図。
【図２２】ポリイミドテープに関する別の代案の断面図。
【図２３Ａ】第１の代案の基板支持部を有するトレイの部分平面図。
【図２３Ｂ】図２３Ａの線XXIII−XXIIIでの断面図。
【図２３Ｃ】図２３Ａの部分XXIII'の部分拡大斜視図。
【図２４Ａ】第２の代案の基板支持部を有するトレイの部分平面図。
【図２４Ｂ】図２４Ａの線XXIV−XXIVでの断面図。
【図２４Ｃ】図２４Ａの部分XXIV'の部分拡大斜視図。
【図２５Ａ】第３の代案の基板支持部を有するトレイの部分平面図。
【図２５Ｂ】図２５Ａの線XXV−XXVでの断面図。
【図２５Ｃ】図２５Ａの部分XXV'の部分拡大斜視図。
【図２６Ａ】第４の代案の基板支持部を有するトレイの部分平面図。
【図２６Ｂ】図２６Ａの線XXVI−XXVIでの断面図。
【図２６Ｃ】図２６Ａの部分XXVI'の部分拡大斜視図。
【図２７Ａ】誘電体板の代案を示す平面図。
【図２７Ｂ】図２７Ａの線XXVII−XXVIIでの拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１実施形態）
図１及び図２は、本発明の第１実施形態に係るＩＣＰ（誘導結合プラズマ）型のドライエッチング装置１を示す。
【００１５】
ドライエッチング装置１は、その内部が基板２にドライエッチング（プラズマ処理）を行うエッチング室（処理室）を構成する減圧可能なチャンバ（真空容器）３を備える。チャンバ３の上端開口は石英等の誘電体からなる天板４により密閉状態で閉鎖されている。天板４上にはＩＣＰコイル５が配設されている。ＩＣＰコイル５にはマッチング回路６を介して、高周波電源７が電気的に接続されている。天板４と対向するチャンバ３内の底部側には、バイアス電圧が印加される下部電極としての機能及び基板２の保持台としての機能を有する基板サセプタ９が配設されている。チャンバ３には、隣接して設けられた搬送室を兼ねるロードドック室１０（図２参照）と連通する開閉可能な搬入出用のゲート３ａが設けられている。後に詳述するように、複数枚（本実施形態では４枚）の基板２を収容したトレイ１５が、ゲート３ａを通ってチャンバ３とロードロック室１０との間で搬入出される。また、チャンバ３に設けられたエッチングガス供給口３ｂには、エッチングガス供給源１２が接続されている。エッチングガス供給源１２はＭＦＣ（マスフローコントローラ）等を備え、エッチングガス供給口３ｂから所望の流量でエッチングガスを供給できる。さらに、チャンバ３に設けられた排気口３ｃには、真空ポンプ等を備える真空排気装置１３が接続されている。さらにまた、チャンバ３内には、基板サセプタ９を貫通し、かつ駆動装置１７で駆動されて昇降する昇降ピン１８が設けられている。
【００１６】
図２を参照すると、ロードロック室１０には、ロードロック室１０自体へのトレイ１５の搬入出及びチャンバ３へのトレイ１５の搬入出のために、水平方向の直進移動と水平面内での回転が可能な周知のダブルアーム型の搬送アーム（真空搬送アーム）１６が収容されている。また、ロードロック室１０は、真空引き及び大気開放のための機構（図示せず）を備える。ロードロック室１０のチャンバ３とは反対側のゲート１０ａの外側には、アラインメント台７１が配置されている。アラインメント台７１の両側には、ドライエッチング前後の基板２を収容したトレイ１５をそれぞれ格納するためのカセット７２Ａ，７２Ｂが配置されている。アラインメント台７１とカセット７２Ａ，７２Ｂとの間のトレイ１５の受け渡しのために、搬送アーム（大気搬送アーム）７３が設けられている。
【００１７】
ロードロック室１０からチャンバ３内へのトレイ１５の搬入時には、図１において二点鎖線で示すように昇降ピン１８は上昇位置にあり、ゲート３ａからチャンバ３内に進入した搬送アーム１６から昇降ピン１８の上端に基板２を収容したトレイ１５が移載される。この状態では、トレイ１５は基板サセプタ９の上方に間隔をあけて位置している。続いて、昇降ピン１８が図１において実線で示す降下位置に降下し、それによってトレイ１５と基板２が基板サセプタ９上に載置される。この載置時には、基板２はトレイ１５を介することなく直接的に基板サセプタ９上に載置される（基板２はトレイ１５に対し非接触の状態となる）。一方、プラズマ処理終了後のチャンバ３からロードロック室１０へのトレイ１５の搬出時には、昇降ピン１８が上昇位置まで上昇し、続いてロードドック室１０からゲート３ａを介してチャンバ３内に進入した搬送アーム１６にトレイ１５が移載される。
【００１８】
以下、図３Ａから図４Ｃを参照して、基板２とトレイ１５について概説する。
【００１９】
基板２は図３Ａに示すように凸状に反ったものでも、図３Ｂに示すように反りを有しない平坦なものでもよい。図３Ａに示す凸状の反りを有する基板２としては、例えば、ＬＥＤを製造するための、GaN、SiC、サファイア等の材料からなる基板に、GaNをエピタキシャル成長させてマスクとしてフォトレジストを形成した基板がある。３００μm〜６００μm程度の薄いサファイア基板に５〜１０μm程度の厚みのGaNを、ＭＯＣＶＤ等を用いて６００℃〜１０００℃の温度で成膜すると、サファイア基板と成膜の材料の線膨張係数差により成膜側が凸となる反りが生じる。この基板の場合の反り量δは３inch（７６．２mm程度）の基板の場合で１００μm程度である。本実施形態のドライエッチング装置１により、このようなGaN／サファイア基板に対して例えばコンタクト形成のためのGaN加工を施すことができる。基板２の反りは非軸対称であっても軸対称であってもよい。図３Ｂに示す反りのない平坦な基板２としては、例えばＬＥＤを製造するための、マスクとしてフォトレジストを形成したサファイア基板がある。本実施形態のドライエッチング装置１により、このようなサファイア基板にＬＥＤの高輝度化のための凹凸加工を施すことができる。ただし、本実施形態のドライエッチング装置１による加工対象となる基板２の材質はこれらに限定されない。
【００２０】
図４Ａから図４Ｃを参照すると、トレイ１５には基板２を収容するための厚み方向に貫通する基板収容孔１９Ａ〜１９Ｉが形成されている。また、個々の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｉには収容された基板２を保持するための基板支持部２１が設けられている。図４Ａのトレイ１５は円板状の基板２を収容するための４個の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄを備える。一方、図４Ｂのトレイ１５は円板状の基板２を収容するための７個の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｇを備える。例えば、トレイ１５の直径が２００mmである場合、図４Ａに示すように直径３inchの基板２を収容するための４個の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄをトレイ１５に設けることができる。また、この場合、図４Ｂに示すように、直径２inch（５０．８mm）の基板２を収容するための７個の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｇをトレイ１５に設けることができる。トレイ１５に収容される基板２は円板状のものに限定されず、矩形板状を含む他の形状であってもよい。例えば、図４Ｃのトレイ１５には、矩形状の基板２を収容するための９個の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｉが設けられている。本実施形態では、基板２は円板状であり、トレイ１５は図４Ａに示すように円板状の基板２を収容するための４個の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄを備える。
【００２１】
以下、図５から図８Ｃを参照して、本実施形態におけるトレイ１５について詳細に説明する。
【００２２】
トレイ１５は薄板円板状のトレイ本体１５ａを備える。トレイ１５の材質としては、例えばアルミナ（Al2O3）、窒化アルミニウム（AlN）、ジルコニア（ZrO）、イットリア（Y2O3）、窒化シリコン（SiN）、炭化シリコン（SiC）等のセラミクス材や、アルマイトで被覆したアルミニウム、表面にセラミクスを溶射したアルミニウム、樹脂材料で被覆したアルミニウム等の金属がある。Ｃｌ系プロセスの場合にはアルミナ、イットリア、炭化シリコン、窒化アルミニウム等、Ｆ系プロセスの場合には石英、水晶、イットリア、炭化シリコン、アルマイトを溶射したアルミニウム等を採用することが考えられる。
【００２３】
図５から図６Ｂに示すように、トレイ本体１５ａには、上面１５ｂから下面１５ｃまで厚み方向に貫通する４個の平面視で円形の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄが設けられている。これらの基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄは、上面１５ｂ及び下面１５ｃから見てトレイ本体１５ａの中心に対して等角度間隔で配置されている。また、トレイ本体１５ａには搬送アーム１６（図２参照）が備える位置決め突起（図示せず）と係合する位置決め切欠１５ｅが形成されている。
【００２４】
個々の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄには基板支持部２１が設けられている。図７Ａから図７Ｃに最も明瞭に示すように、基板支持部２１は基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄの孔壁１５ｄのトレイ１５の下面１５ｃ側から突出する環状部７４を備える。基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄの孔壁１５ｄは傾斜した壁面である。具体的には、孔壁１５ｄは基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄの中心に向けて水平方向に対して傾斜角度α（例えば７５°）を有している（図７Ｂ参照）。図７Ａに最も明瞭に示すように、環状部７４は孔壁１５ｄの全周に設けられた幅狭の円環状である。また、環状部７４の孔壁１５ｄからの突出量は全周にわたって一定である。さらに、環状部７４の上面７４ａは水平方向に延びる平坦面で、下面７４ｂは先端面７４ｃ（基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄの中心）に向けて斜め上向きに傾斜した傾斜面である。
【００２５】
基板支持部２１は複数個（本実施形態では３個）の突起（基板接触部）７６Ａ，７６Ｂ，７６Ｃを備える。突起７６Ａ〜７６Ｃは環状部７４の上面７４ａに設けられている。図７Ａに示すように、突起７６Ａ〜７６Ｃは平面視で基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄの中心に対して等角度間隔（１２０°間隔）で配置されている。また、突起７６Ａ〜７６Ｃは平面視で基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄの径方向に延びている。さらに、突起７６Ａ〜７６Ｃは環状部７４の幅全体に延在している。具体的には、突起７６Ａ〜７６Ｃは、環状部７４の上面７４ａと基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄの孔壁１５ｄの接続位置から、環状部７４の上面７４ａと先端面７４ｃの接続位置まで延在している。
【００２６】
図７Ｃに最も明瞭に示すように、突起７６Ａ〜７６Ｃは環状部７４の上面７４ａから鉛直方向上向きに突出している。また、突起７６Ａ〜７６Ｃは延在方向と直交する方向の断面が水平方向に細長い長方形状である。突起７６Ａ〜７６Ｃの環状部７４の上面７４ａからの突出量は延在方向全体で一定であり、突起７６Ａ〜７６Ｃの上面７６ａは水平方向に延び平坦面である。突起７６Ａ〜７６Ｃの寸法は、例えば幅が１mm〜２mm程度で、上面７６ａからの突出量が０．２mm〜０．５mmである。
【００２７】
基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに収容された基板２は、基板支持部２１により支持される。詳細には、図７Ｂ、図８Ａ、及び図８Ｂに示すように、基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに収容された基板２の外周縁部の下面２ａが突起７６Ａ〜７６Ｃの上面７６ａ上に載置され、それによって基板２が支持される。基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに収容された基板２は、角度間隔を隔てて配置された３個の突起７６Ａ〜７６Ｃの上面７６ａのみで基板支持部２１（トレイ１５）と接触する。基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに収容された基板２の外周縁部の下面２ａのうち突起７６Ａ〜７６Ｃから外れた部分は、環状部７４の上面７４ａに対して間隔を隔てて上方に位置し、基板支持部２１（トレイ１５）に対して非接触である。つまり、基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに収容された基板２の外周縁部の下面２ａは、周方向に間隔を隔てた３箇所で突起７６Ａ〜７６Ｃの上面７６ａに接触することにより、反りを有する否か（図３Ａ及び図３Ｂ参照）にかかわらず、点接触的な態様（３点支持）で基板支持部２１に支持される。突起７６Ａ〜７６Ｃと同様の突起を４個以上設けてもよい。
【００２８】
基板２を基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに収容する際には、トレイ１５の上面１５ｂ側から基板２を基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに入れる。この際、基板２の外周縁部（より具体的には下面２ａと端面２ｂの接続部分のエッジ）が、水平方向に対して傾斜角度αを有する孔壁１５ｄで案内される。この孔壁１５ｄでの案内により、基板２は平面視での位置が位置合わせされ（図６Ａ参照）、かつ水平な姿勢で基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに収容される。その結果、基板２の外周縁部の下面２ａの３箇所が確実に突起７６Ａ〜７６Ｃの上面７６ａに載置される。
【００２９】
次に、図１、図５、及び図９Ａから図１０Ｃを参照して、基板サセプタ９について説明する。まず、図１を参照すると、基板サセプタ９は、セラミクス等からなる誘電体板（誘電体部材）２３、表面にアルマイト被覆を形成したアルミニウム等からなり、本実施形態ではペデスタル電極として機能する金属板（支持部材）２４、セラミクス等からなるスペーサ板２５、セラミクス等からなるガイド筒体２６、及び金属製のアースシールド２７を備える。基板サセプタ９の最上部を構成する誘電体板２３は、金属板２４の上面に固定されている。また、金属板２４はスペーサ板２５上に固定されている。さらに、誘電体板２３と金属板２４の外周をガイド筒２６が覆い、その外側とスペーサ板２５の外周をアースシールド２７が覆っている。
【００３０】
図５、及び図９Ａから図１０Ｃを参照すると、誘電体板２３は全体として薄い円板状であり、平面視での外形が円形である。誘電体板２３の上端面は、トレイ１５の下面１５ｃを支持するトレイ支持面（トレイ支持部）２８を構成する。また、それぞれトレイ１５の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄと対応する短円柱状の４個の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄがトレイ支持面２８から上向きに突出している。誘電体２３は単体の部材であっても、厚み方向に分割された複数の部材からなる分割構造でもよい。
【００３１】
基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの上端面は、基板２の下面２ａが載置される基板載置面３１を構成する。また、基板載置部２９Ａ〜２９Ｄには、基板載置面３１の外周縁から上向きに突出し、その上端面が基板２の下面２ａを支持する円環状突出部３２が設けられている。また、基板載置面３１の円環状突出部３２で囲まれた部分には、基板載置面３１よりも十分径が小さい円柱状突起３３が、均一に分布するように複数個設けられている。円環状突出部３２のみでなく円柱状突起３３の上端面も基板２の下面２ａを支持する。
【００３２】
図８Ａから図８Ｃを参照すると、基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの外径Ｒ１は、基板支持部２１の環状部７４の先端面７４ｃで囲まれた円形開口３６の径Ｒ２よりも小さく設定されている。従って、前述の搬入時にトレイ１５が誘電体板２３に向けて降下すると、個々の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄは対応する基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄにトレイ本体１５ａの下面１５ｃ側から進入し、トレイ１５の下面１５ｃは誘電体板２３のトレイ支持面２８上に載置される。また、トレイ本体１５ａの下面１５ｃからの基板支持部２１の上端（突起７６Ａ〜７６Ｃの上面７６ａ）までの高さＨ１は、トレイ支持面２８からの基板載置面３１までの高さＨ２よりも低く設定している。従って、トレイ１５の下面１５ｃがトレイ支持面２８上に載置された状態では、基板２は基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの上端の基板載置面３１で押し上げられ、トレイ１５の基板支持部２１（突起７６Ａ〜７６Ｃ）から浮き上がっている。換言すれば、基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに基板２を収容しているトレイ１５を誘電体板２３のトレイ支持面２８上に載置すると、基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに収容された基板２の下面２ａは、基板支持部２１の突起７６Ａ〜７６Ｃの上面７６ａから浮き上がって所定量だけ上方に離間し（突起７６Ａ〜７６Ｃに対して非接触となる。）、基板載置面３１によって支持される。基板載置面３１によって支持された基板２の外周縁部は、トレイ１５、具体的には基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄの孔壁１５ｄ及び環状部７４の上面７４ａに対して間隔をあけて臨んでいる。
【００３３】
図１及び図１０Ａから図１０Ｃを参照すると、誘電体板２３の個々の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの基板載置面３１付近には単極型の静電吸着用電極４０が内蔵されている。本実施形態では、これらの静電吸着用電極４０は平板状である。静電吸着用電極４０は電気的に互いに絶縁されており、直流電源４１と調整用の抵抗４２等を備える共通の直流電圧印加機構４３から静電吸着用の直流電圧が印加される。静電吸着用電極は双極型でもよい。また、基板載置部２９Ａ〜２９Ｄに共通して１個の静電吸着用電極を設けてもよい。
【００３４】
図５、図９Ａ、図９Ｂ、及び図１０Ａから図１０Ｃを参照すると、個々の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの基板載置面３１には、伝熱ガス（本実施形態ではヘリウム）の供給孔４４が設けられている。これらの供給孔４４は共通の伝熱ガス供給機構４５（図１に図示する）に接続されている。伝熱ガス供給機構４５は、伝熱ガス源（本実施形態ではヘリウムガス源）４６、伝熱ガス源４６から供給孔４４に到る供給流路４７、供給流路４７の伝熱ガス源４６側から順に設けられた流量計４８、流量制御バルブ４９、及び圧力計５０を備える。また、伝熱ガス供給機構４５は、供給流路４７から分岐する排出流路５１と、この排出流路５１に設けられたカットオフバルブ５２を備える。さらに、伝熱ガス供給機構４５は、供給流路４７の圧力計５０よりも供給孔４４側と排出流路５１を接続するバイパス流路５３を備える。個々の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの基板載置面３１とその上に載置された基板２の下面２ａとの間、詳細には基板２の下面２ａと円環状突出部３２で囲まれた閉鎖された空間に、伝熱ガス供給機構４５によって伝熱ガスが供給される。伝熱ガスの供給時にはカットオフバルブ５２は閉弁され、伝熱ガス供給源４６から供給路４７を経て供給孔４４へ伝熱ガスが送られる。流量計４８と圧力計５０で検出される供給流路４７の流量及び圧力に基づき、後述するコントローラ６３が流量制御バルブ４９を制御する。一方、伝熱ガスの排出時にはカットオフバルブ５２が開弁され、基板２の下面２ａと基板載置面３１の間の伝熱ガスは、供給孔４４、供給流路４７、及び排出流路５１を経て排気口５４から排気される。
【００３５】
金属板２４には、プラズマ発生用の高周波電圧であるバイアス電圧を印加する高周波印加機構５６が電気的に接続されている。高周波印加機構５６は、高周波電源５７とマッチング用の可変容量コンデンサ５８とを備える。
【００３６】
また、金属板２４を冷却する冷却機構５９が設けられている。冷却機構５９は金属板２４内に形成された冷媒流路６０と、温調された冷媒を冷媒流路６０中で循環させる冷媒循環装置６１とを備える。
【００３７】
図１に示すコントローラ６３は、流量計４８及び圧力計５０を含む種々のセンサや操作入力に基づいて、高周波電源７、エッチングガス供給源１２、搬送アーム１６，７３、真空排気装置１３、駆動装置１７、直流電圧印加機構４３、伝熱ガス供給機構４５、高周波電圧印加機構５６、及び冷却機構５９を含むドライエッチング装置１全体の動作を制御する。
【００３８】
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。
【００３９】
まず、トレイ１５の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄにそれぞれ基板２が収容される。トレイ１５の基板支持部２１で支持された基板２は、トレイ本体１５ａの下面側から見ると基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄによりトレイ本体１５ａの下面１５ｃから露出している。また、基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに収容された基板２は、外周縁部の下面２ａがトレイ１５の基板支持部２１の３個の突起７６Ａ〜７６Ｃの上面７６ａによって点接触的な態様で支持される。基板２を収容したトレイ１５はカセット７２Ａに収納されている。
【００４０】
次に、搬送アーム７３が４枚の基板２を収容したトレイ１５をカセット７２Ａから取り出してアラインメント台７１に載せる。アラインメント台７１はトレイ１５のアライメント調整を実行する。一方、ロードロック室１０は大気開放される。
【００４１】
続いて、搬送アーム７３がゲート１０ａを介してトレイ１５をアラインメント台７１からロードロック室１０内に搬入する。トレイ１５が搬入された後、ロードロック室１０が真空引きされる。
【００４２】
次に、搬送アーム１６がゲート３ａを介してトレイ１５をロードロック室１０から真空排気装置１３で減圧済みのチャンバ３内に搬入する。図１の二点鎖線で示すように、トレイ１は基板サセプタ９の上方に間隔をあけて配置される。
【００４３】
図１０Ａに示すように駆動装置１７によって駆動された昇降ピン１８が上昇し、搬送アーム１６から昇降ピン１８の上端にトレイ１５が移載される。トレイ１５の移載後、搬送アーム１６はロードロック室１０に戻り、ゲート３ａが閉鎖される。
【００４４】
上端にトレイ１５を支持した昇降ピン１８は、図１において二点鎖線で示す上昇位置から基板サセプタ９に向けて降下する。図８Ｂ、図８Ｃ、図１０Ｂ、及び図１０Ｃを参照すると、トレイ１５は下面１５ｃが基板サセプタ９の誘電体板２３のトレイ支持面２８まで降下し、トレイ１５は誘電体板２３のトレイ支持面２８によって支持される。トレイ１５がトレイ支持面２８に向けて降下する際に、誘電体板２３の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄがトレイ１５の対応する基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄ内にトレイ１５の下面１５ｃ側から進入する。トレイ１５の下面１５ｃがトレイ支持面２８に近付くのに伴い、基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの先端の基板載置面３１は基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄ内をトレイ１５の上面１５ｂに向かって進む。図８Ｃ及び図１０Ｃに示すように、トレイ１５の下面１５ｃが誘電体板２３のトレイ支持面２８に載置されると、個々の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄ内の基板２は基板載置部２９Ａ〜２９Ｄによって基板支持部２１の突起７６Ａ〜７６Ｃの上面７６ａから持ち上げられる。詳細には、基板２はその下面２ａが基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの基板載置面３１に載置され、トレイ１５の基板支持部２１の突起７６Ａ〜７６Ｃの上面７６ａに対して間隔を隔てて上方に配置される。
【００４５】
このようにトレイ１５の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄ内に基板載置部２９Ａ〜２９Ｄが進入することにより、基板２は基板載置面３１に載置される。従って、トレイ１５に収容された４枚の基板２は、いずれも高い位置決め精度で基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの基板載置面３１に載置される。
【００４６】
続いて、高周波電源７からＩＣＰコイル５に高周波電圧を印加してプラズマを発生させる（着火）。
【００４７】
次に、誘電体板２３に内蔵された静電吸着用電極４０に対して直流電圧印加機構４３から直流電圧が印加され、個々の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの基板載置面３１に基板２が静電吸着される。基板２の下面２ａはトレイ１５を介することなく基板載置面３１上に直接載置されている。従って、基板２は基板載置面３１に対して高い密着度で保持される。
【００４８】
さらに、個々の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの円環状突出部３２と基板２の下面２ａで囲まれた空間に、供給孔４４を通って伝熱ガス供給装置４５から伝熱ガスが供給され、この空間に伝熱ガスが充填される。
【００４９】
その後、エッチングガス供給源１２からチャンバ３内にエッチングガスが供給され、真空排気装置１３によりチャンバ３内は所定圧力に維持される。また、高周波電源７からＩＣＰコイル５に印加する高周波電圧を上昇すると共に、高周波印加機構５６により基板サセプタ９の金属板２４にバイアス電圧を印加し、プラズマにより基板２をエッチングする。１枚のトレイ１５で４枚の基板２を基板サセプタ９上に載置できるので、バッチ処理が可能である。
【００５０】
エッチング中は、冷媒循環装置６１によって冷媒流路６０中で冷媒を循環させて金属板２４を冷却し、それによって誘電体板２３及び誘電体板２３の基板載置面３１に保持された基板２を冷却する。前述のように、基板２はその下面２ａがトレイ１５を介することなく基板載置面３１に直接載置され、高い密着度で保持されている。従って、円環状突出部３２と基板２の下面２ａで囲まれた伝熱ガスが充填されている空間の密閉度が高く、伝熱ガスを介した基板２と基板載置面３１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２９Ａ〜２９Ｄの基板載置面３１に保持された基板２を高い冷却効率で冷却できるので、高い高周波パワーを供給してドライエッチングの効率を向上できる。また、基板２の温度を高精度で制御できる。また、個々の基板２毎に基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの円環状突出部３２と下面２ａで囲まれた空間に伝熱ガスが充填される。換言すれば、伝熱ガスが充填される空間は個々の基板２毎に異なる。この点でも個々の基板２と誘電体板２３の基板載置面３１との熱伝導性が良好であり、高い冷却効率と高精度の温度制御を実現できる。
【００５１】
誘電体板２３は冷却循環装置６１で冷却される金属板２４との熱伝導により冷却される。しかし、誘電体板２３のトレイ支持面２８と、その上に載置されたトレイ１５の下面１５ｃは、表面粗度が比較的大きく、いずれも６μm〜１０μm程度の凹凸を有する（図１４Ａから図１４Ｃに誇張して示す。）。このように表面粗度の比較的大きい２つの面（トレイ支持面２８と下面１５ｃ）が微視的に視ると点接触的な態様で接触するため、トレイ１５と誘電体板２３との間の熱伝導性は、静電吸着と伝熱ガスの供給を行っている基板２と誘電体板２３との間の熱伝導性と比較すると大幅に低い。従って、トレイ１５の冷却効率は基板２の冷却効率よりも低く、トレイ１５はプラズマからの熱吸収により基板２よりも大幅に高温となる。例えば、基板２の温度を５０℃〜１００℃程度に制御した場合でも、エッチング処理中のトレイ１５の温度は２５０℃以上程度まで上昇する。
【００５２】
エッチング終了後、高周波電源７からＩＣＰコイル５への高周波電圧の印加と、高周波印加機構５６から金属板２４へのバイアス電圧の印加を停止する。続いて、真空排気装置１３によりエッチングガスをチャンバ３内から排気する。また、伝熱ガス供給機構４５により基板載置面３１と基板２の下面２ａから伝熱ガスを排気する。さらに、直流電圧印加機構４３から静電吸着用電極４０への直流電圧の印加を停止して基板２の静電吸着を解除する。また、昇降ピン１８の突き上げ動作によりトレイ１５と基板２を除電する。
【００５３】
除電後、昇降ピン１８が上昇し、その上端でトレイ１５の下面１５ｃが押し上げられ誘電体板２３のトレイ支持面２８から浮き上がる。昇降ピン１８と共にトレイ１５がさらに上昇すると、図８Ｂ及び図１０Ｂに示すように、トレイ１５の基板支持部２１の突起７６Ａ〜７６Ｃにより基板２の下面２ａが押し上げられ、基板２は基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの基板載置面３１から浮き上がる。つまり、トレイ１５が上昇することで、基板載置部２９Ａ〜２９Ｄからトレイ１５の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄへ基板２が受け渡される。昇降ピン１８は図１において二点鎖線で示す上昇位置に上昇する。
【００５４】
その後、ゲート３ａを通ってロードドック室１０からチャンバ３内に進入した搬送アーム１６に、トレイ１５が移載される。トレイ１５は搬送アーム１６によってチャンバ３からロードドック室１０へ搬出される。
【００５５】
トレイ１５を搬入した後にロードロック室１０を大気開放する（ロードロック室１０内を真空環境から大気環境に切り換える。）。その後、搬送アーム１６がゲート１０ａを介してトレイ１５をロードロック室１０からアラインメント台７１へ搬出する。最後に、搬送アーム７３がアラインメント台７１のトレイ１５をカセット７２Ｂに収納する。
【００５６】
前述のようにドライエッチング終了後のトレイ１５は基板２と比較して大幅に高温となっている。また、トレイ１５を搬入後にロードロック室１０を大気開放して大気環境とすると、真空環境と比較してトレイ１５と基板２との間の熱伝導効率は大幅に高くなる。しかし、トレイ１５の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに収容された基板２は、基板支持部２１に対して面接触的な態様で支持されるのではなく、３個の突起７６Ａ〜７６Ｃによって点接触的な態様で基板支持部２１に支持される。つまり、基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに収容された基板２とトレイ１５の基板支持部２１との接触面積が小さので、トレイ１５から基板２への熱伝導が抑制される。従って、ドライエッチング後にチャンバ３からトレイ１５を搬入したロードロック室１０を大気開放したときの、トレイ１５からの熱伝導による基板２（特に外周縁部）の温度上昇を低減できる。
【００５７】
このように本実施形態のドライエッチング装置１は、ドライエッチング後におけるトレイ１５からの熱伝導に起因する基板２の温度上昇を低減できるので、放熱や熱伝導等によるトレイ１５の冷却の放熱のためにドライエッチング後もトレイ１５をチャンバ３内で待機させる時間（待機時間）を設ける必要がなく、スループットを向上できる。
【００５８】
また、トレイ１５の基板支持部２１に突起７６Ａ〜７６Ｃを設け、これらの突起７６Ａ〜７６Ｃをトレイ１５の下面１５ｃに点接触的な態様で接触させるだけの比較的簡易な構成で、ドライエッチング後におけるトレイ１５からの熱伝導に起因する基板２の温度上昇低減を実現できる。そのため、トレイ１５を冷却するためにチャンバ３外の真空中にドライエッチング後のトレイ１５を冷却するための冷却室を設ける必要もない。この点で、装置の簡素化とコスト減を実現できる。
【００５９】
トレイ１５を繰り返して基板２のドライエッチングに使用すると、トレイ１５自体がエッチングされることによる削れが、図８Ｃにおいて二点鎖線で示すように進行する。基板２の端面２ｂとトレイ１５の孔壁１５ｂの隙間の寸法大きい場合、特に、図８Ｃにおいて符号Ａで示す基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄの孔壁１５ｄと環状部７４の上面７４ａの接続部分での削れの進行が著しい。しかし、本実施形態では、削れの進行が著しい部分Ａで基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに収容された基板２をトレイ１５に支持しているのではなく、突起７６Ａ〜７６Ｃの上面７６ａで基板２をトレイ１５に支持している。従って、トレイ１５自体の削れの進行が基板２の支持精度に対して及ぼす影響が小さく、トレイ１５の使用寿命が長い。
【００６０】
（第２実施形態）
図１１から図１５Ｃに示す本発明の第２実施形態では、基板２の下面２ａを点接触的な態様でトレイ１５に支持するための突起７６Ａ〜７６Ｃを設ける代わりに、トレイ１５の下面１５ｃにポリイミドテープ９１を貼り付けている。ポリイミドテープ９１の貼り付けは、真空貼付と熱圧着のいずれか一方又は両方の手法により行うことができる。ポリイミドテープ９１はポリイミド製のテープ基材（伝熱材層）９２と、このテープ基材９２の一方の面に形成された接着材層９３を備える。熱圧着する場合は、接着材層９３がなくても良く、これにより長期間使用する場合のポリイミドテープ９１が熱圧着されているトレイ１５の下面１５ｃのエッジから接着材層が剥れる等の問題が生じない。トレイ１５の下面１５ｃとテープ基材９２との間に接着材層９３が介在している。真空貼付による貼り付けの場合、ポリイミドテープ９１とトレイ１５の下面１５ｃとの間に気泡等が存在せず、両者の密着度が高い。そのため、トレイ１５とポリイミドテープ９１との間の熱伝導性が良好である。図１２において、二点鎖線で示すように、ポリイミドテープ９１は、誘電体板２３の基板載置部２９Ａ〜２９Ｃ及び昇降ピン１８の突出位置に開口が形成された円板状である。
【００６１】
ポリイミドは耐熱性、絶縁性、柔軟性、耐プラズマ性、及び耐Cl性が良好である点でテープ基材９２の材質として適している。これらの性質が良好である他の樹脂材料をテープ基材９２の材質として採用してもよい。例えば、ポリテトラフルオロエチレン（テフロン（登録商標））も、耐熱性、絶縁性等の特性がテープ基材９２の材質として適している。また、ポリイミドテープ９１等の樹脂テープの真空貼付に代えて、前述の性質を有する樹脂材料の層を溶射等によってトレイ１５の下面１５ｃに直接的形成してもよい。テープ基材９２の厚みは２０μm〜５０μm程度である。
【００６２】
図１３Ｂに最も明瞭に示すように、基板支持部２１は突起７６Ａ〜７６Ｃ（図７Ｃ参照）を備えていない。図１３Ａ、図１４Ａ、及び図１４Ｂに最も明瞭に示すように、基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに収容された基板２は、外周縁部の下面２ａが環状部７４の上面７４ａに載置されることで支持される。
【００６３】
ロードロック室１０からチャンバ３内に搬入された基板２を収容したトレイ１５は、図１５Ａに示すように昇降ピン１８の上端で支持され、昇降ピン１８の降下に伴って基板サセプタ９に向けて降下する。図１４Ｂ、図１４Ｃ、図１５Ｂ、及び図１５Ｃを参照すると、トレイ１５はポリイミドテープ９１を貼り付けた下面１５ｃが誘電体板２３のトレイ支持面２８に載るまで降下し、トレイ１５はポリイミドテープ９１を介してトレイ支持面２８によって支持される。この状態では、基板２はトレイ１５の基板支持部２１の環状部７４の上面７４ａより所定量離間して、基板載置部２９Ａ〜２９Ｃの基板載置面３１上に受け渡され支持される。
【００６４】
直流電圧印加機構４３から静電吸着用電極４０に対する直流電圧の印加により基板２を基板載置面３１に静電吸着する。プラズマを発生させ、基板サセプタ９の金属板２４にバイアス電圧を印加すると、基板サセプタ９の誘電体板２３のトレイ支持面２８により下面１５ｃを支持されているトレイ１５上にマイナスのシース電位が生じ、絶縁性を有するポリイミドテープ９１（ポリイミド製のテープ基材９２）内の電位が分極し、その結果トレイ１５は誘電体板２３のトレイ支持面２８に自己静電吸着する。この自己静電吸着によりトレイ１５の下面１５ｃがトレイ支持面２８に押し付けられる。
【００６５】
図１４Ａから図１４Ｃに誇張して示すように、誘電体板２３のトレイ支持面２８は表面粗度が比較的大きく、６μm〜１０μm程度の凹凸を有する。しかし、トレイ１５の下面１５ｃにはトレイ１５を構成するアルミナ等の材料と比較して大幅に柔軟性が高いポリイミドテープ９１が真空貼付されている。そのため、自己静電吸着によって押し付けられたトレイ１５の下面１５ｃは、ポリイミドテープ９１（特にテープ基材９２）が変形することで凹凸を有するトレイ支持面２８に対して密着する。つまり、ポリイミドテープ９１が介在することで、トレイ１５の下面１５ｃはトレイ支持面２８に対して点接触的な態様で接触するのではなく、トレイ支持面２８に対する接触面積が大きく、かつ密着度も高い。そのため、トレイ１５と誘電体板２３との間の熱伝導性が良好である。また、前述のようにポリイミドテープ９１は真空貼付しているのでトレイ１５との間の熱伝導性も良好である。このようにトレイ１５とポリイミドテープ９１の熱伝導性と、ポリイミドテープ９１と誘電体板２３（トレイ支持面２８）の熱伝導性がいずれも良好である。その結果、ドライエッチング中にプラズマからトレイ１５が吸収した熱は、ポリイミドテープ９１を介して誘電体板２３（冷却循環装置６１で冷却される金属板２４との熱伝導により冷却されている。）に良好な熱伝導効率で伝わり、トレイ１５が効果的に冷却される。例えば、基板２の温度を５０℃〜１００℃程度に制御した場合、効果的な冷却によりエッチング終了時のトレイ１５の温度上昇は１５０℃〜２００℃程度に低減される。仮にポリイミドテープ９１を介さずにトレイ１５を誘電体板２３に載置させたとすると、エッチング処理中のトレイ１５の温度は２５０℃以上程度まで上昇する。
【００６６】
エッチング終了後、トレイ１５はロードロック室１０に搬送され、さらにロードロック室１０が大気開放される。この大気開放により、トレイ１５と基板２との間の熱伝導効率は大幅に高くなる。しかし、ドライエッチング中のトレイ１５自体の温度上昇が抑制されているので、大気開放後のトレイ１５からの熱伝導による基板２（特に外周縁部）の温度上昇を低減できる。
【００６７】
このように本実施形態のドライエッチング装置１は、ドライエッチング後におけるトレイ１５からの熱伝導に起因する基板２の温度上昇を低減できるので、放熱や熱伝導等によるトレイ１５の冷却のためにドライエッチング後のトレイ１５の待機時間を設ける必要がなく、スループットを向上できる。
【００６８】
また、トレイ１５の下面１５ｃにポリイミドテープ９１を真空貼付するだけの比較簡易な構成でドライエッチング後におけるトレイ１５からの熱伝導に起因する基板２の温度上昇低減を実現でき、トレイ１５を冷却するためにチャンバ３外の真空中にドライエッチング後のトレイ１５を冷却するための冷却室を設ける必要もない。この点で、装置の簡素化とコスト減を実現できる。
【００６９】
１枚のトレイ１５を繰り返してエッチング処理に使用した場合、そのトレイ１５についてエッチング処理による温度上昇及び温度低下のサイクルが繰り返される。しかし、本実施形態では、トレイ１５自体が冷却されるため、１枚のトレイ１５を繰り返してエッチングに使用した場合でも温度の上昇と低下のサイクルにより生じる温度差（絶対値）を小さくできる。その結果、トレイ１５を長期間してエッング処理を繰り返した場合でも、温度昇降のサイクルが繰り返されることによるトレイ１５の撓みや損傷が発生しにくい。また、トレイ１５自体が冷却されるので、エッチングされることによりトレイ１５の削れの進行を抑制できる。これらの点で、トレイ１５の使用寿命を延ばす効果がある。
【００７０】
第２実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００７１】
（第３実施形態）
図１６から図２０Ｃに示す本発明の第３実施形態では、第１実施形態の点接触的な態様でのトレイ１５への基板２の支持（突起７６Ａ〜７６Ｃ）と、第２実施形態のポリイミドテープ９１の両方を採用している。
【００７２】
図１８Ｂに最も明瞭に示すように、基板支持部２１には、基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄの孔壁１５ｄのトレイ１５の下面１５ｃ側から突出する環状部７４（孔壁１５ｄの全周に設けられている。）の上面７４ａに等角度間隔で突起７６Ａ〜７６Ｃが設けられている。これらの突起７６Ａ〜７６Ｃは、環状部７４の幅全体に延在し、上面７６ａは水平方向に延びる平坦面である。基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに収容された基板２は、外周縁部の下面２ａが突起７６Ａ〜７６Ｃの上面７６ａ上に載置されることで、点接触的な態様（３点支持）で基板２を支持する基板支持部２１に支持される。
【００７３】
また、ポリイミド製のテープ基材（伝熱材層）９２と、このテープ基材９２の一方の面に形成された接着材層９３を備えるポリイミドテープ９１をトレイ１５の下面１５ｃに真空貼付や熱圧着により貼り付けている。
【００７４】
ロードロック室１０からチャンバ３内に搬入された基板２を収容したトレイ１５は、図２０Ａに示すように昇降ピン１８の上端で支持され、昇降ピン１８の降下に伴って基板サセプタ９に向けて降下する。図１９Ｂ、図１９Ｃ、図２０Ｂ、及び図２０Ｃを参照すると、トレイ１５はポリイミドテープ９１を貼り付けた下面１５ｃが基板サセプタ９の誘電体板２３のトレイ支持面２８まで降下し、トレイ１５はポリイミドテープ９１を介してトレイ支持面２８によって支持される。この状態では、基板２はトレイ１５の基板支持部２１の環状部７４の上面７６ａの突起７６Ａ〜７６Ｃより所定量離間して、基板載置部２９Ａ〜２９Ｃの基板載置面３１上に受け渡され支持される。
【００７５】
直流電圧印加機構４３から静電吸着用電極４０に対する直流電圧の印加により基板２を基板載置面３１に静電吸着する。プラズマを発生させ、基板サセプタ９の金属板２４にバイアス電圧を印加すると、基板サセプタ９の誘電体板２３のトレイ支持面２８により下面１５ｃを支持されているトレイ１５上にマイナスのシース電位が生じ、絶縁性を有するポリイミドテープ９１（ポリイミド製のテープ基材９２）内の電位が分極し、その結果トレイ１５は誘電体板２３のトレイ支持面２８に自己静電吸着する。この自己吸着によりトレイ１５の下面１５ｃがトレイ支持面２８に押し付けられる。
【００７６】
図１９Ａから図１９Ｃに誇張して示すように、誘電体板２３のトレイ支持面２８は表面粗度が比較的大きく、６μm〜１０μm程度の凹凸を有する。しかし、自己静電吸着によって押し付けられたトレイ１５の下面１５ｃは、高い柔軟性を有するポリイミドテープ９１（特にテープ基材９２）が変形することで凹凸を有するトレイ支持面２８に対して密着する。そのため、トレイ１５と誘電体板２３との間の熱伝導性が良好である。また、ポリイミドテープ９１は真空貼付しているのでトレイ１５との間の熱伝導性が良好である。このようにトレイ１５とポリイミドテープ９１の熱伝導性と、ポリイミドテープ９１と誘電体板２３（トレイ支持面２８）の熱伝導性がいずれも良好であるため、ドライエッチング中にプラズマからトレイ１５が吸収した熱は、ポリイミドテープ９１を介して誘電体板２３に良好な熱伝導効率で伝わる。その結果、ドライエッチング中のトレイ１５が効果的に冷却される。例えば、基板２の温度を５０℃〜１００℃程度に制御した場合、効果的な冷却によりエッチング処理中のトレイ１５の温度上昇は１５０℃〜２００℃程度に低減される。仮にポリイミドテープ９１を介さずにトレイ１５を誘電体板２３に載置させたとすると、エッチング処理中のトレイ１５の温度は２５０℃以上程度まで上昇する。
【００７７】
エッチング終了後、トレイ１５はロードロック室１０に搬送され、さらにロードロック室１０が大気開放される。この大気開放により、トレイ１５と基板２との間の熱伝導効率は大幅に高くなる。しかし、以下の２点の相乗効果により、大気開放後のトレイ１５からの熱伝導による基板２（特に外周縁部）の温度上昇を低減できる。
【００７８】
まず、トレイ１５の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに収容された基板２は、基板支持部２１に対して面接触的な態様で支持されるのではなく、３個の突起７６Ａ〜７６Ｂによって点接触的な態様で基板支持部２１に支持される。つまり、基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに収容された基板２とトレイ１５の基板支持部２１との接触面積が小さので、大気開放後のトレイ１５から基板２への熱伝導が抑制される。
【００７９】
また、ポリイミドテープ９１を下面１５ｃに貼り付けたことにより、ドライエッチング中にトレイ１５の効果的に冷却してトレイ１５自体の温度上昇が抑制されているので、大気開放後のトレイ１５からの熱伝導による基板２（特に外周縁部）の温度上昇を低減できる。
【００８０】
さらに、トレイ１５自体を冷却するので、温度昇降のサイクルが繰り返しによるトレイ１５の撓みや損傷が発生しにくく、トレイ１５のエッチングによる削れの進行も抑制できるので、トレイ１５の使用寿命を延ばす効果がある。
【００８１】
第３実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００８２】
図２１及び図２２は、伝熱材層としてのポリイミドテープに関する代案を示す。図２１の例では、トレイ１５の下面にはポリイミドテープを貼り付けていないが、誘電体板２３のトレイ支持面２８にポリイミドテープ１９１を真空貼付や熱圧着により貼り付けている。この場合、ポリイミドテープを貼り付けない分だけトレイ１５の単価が安くなり、特に多数枚のトレイ１５を使用する場合にコスト減の効果が期待できる。図２２の例では、トレイ１５の下面と誘電体板２３のトレイ支持面２８の両方に真空貼付や熱圧着によりポリイミドテープ９１，１９１を貼り付けている。この場合、トレイ１５の下面とトレイ支持面２８との間の密着性が向上するので、トレイ１５と誘電体板２３との熱伝導性のさらなる向上によるトレイ１５のより効果的な冷却が期待できる。一方、第２実施形態のように、トレイ１５の下面にのみポリイミドテープ９１を貼り付けた場合、すなわちトレイ支持面２８にはポリイミドテープ１９１を貼り付けない場合には、メンテナンスが容易となるという効果がある。以下この点について説明する、図２１及び図２２のような誘電体板２３側に貼り付けたポリイミドテープ１９１は、プラズマに曝露される期間が長くいため、トレイ１５の下面がトレイ支持面２８に密着して載置される部分の端部側等から侵入する僅かなプラズマによっても剥れや劣化等が起る。このポリイミドテープ１９１の剥がれや劣化等は、トレイ１５と基板支持面２８の密着性の悪化や、パーティクル発生等の問題が生じる。これを防ぐために、誘電体板２３の定期的なメンテナンスを行い、誘電体板２３のトレイ支持面２８に貼り付けたポリイミドテープ１９１の貼り替えが必要になり、このメンテナンスに伴う設備停止が必要となる。また、トレイ支持面２８に貼り付けたポリイミドテープ１９１の貼り替えは、煩雑な作業を必要とする。第２実施形態のように、トレイ１５の下面にのみポリイミドテープ９１を貼り付けた場合には、煩雑な作業である誘電体板２３側のポリイミドテープを貼り替える必要がなく、メンテナンスの頻度が減る。
【００８３】
図２３Ａから図２６Ｃは、トレイ１５の基板支持部２１に採用し得る種々の構造を示す。これらの構造は、第１実施形態のようにトレイ１５の下面１５ｃにポリイミドテープ９１を貼り付けない場合、及び第３実施形態のようにトレイ１５の下面１５ｃにポリイミドテープ９１を貼り付ける場合のいずれであっても採用できる。
【００８４】
図２３Ａから図２３Ｃに示す例では、環状部７４の上面７４ａに突起７６Ａ〜７６Ｃを設けているが、これらの突起７６Ａ〜７６Ｃの幅を第１及び第３実施形態よりも大きく設定している。
【００８５】
図２４Ａから図２４Ｃに示す例では、孔壁１５ｄから突出する突起７６Ａ〜７６Ｃを等角度間隔で設けている。具体的には、個々の突起７６Ａ〜７６Ｃはトレイ１５の上面１５ｂと孔壁１５ｄの接続位置から孔壁１５ｄと環状部７４の上面７４ａの接続位置まで延びている。また、突起７６Ａ〜７６Ｃの上面７６ａは孔壁１５ｄに沿って延びる平坦面であり、孔壁１５ｄと同様に水平方向に対して傾斜している。
【００８６】
トレイ１５の上面１５ｂ側から基板２を基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに入れると、基板２の外周縁部（より具体的には下面２ａと端面２ｂの接続部分のエッジ）が、突起７６Ａ〜７６Ｃの上面７６ａで案内されて降下する。従って、基板２を基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに入れる際に、基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄの孔壁１５ｄは基板２のエッジに接触しない。そして、図２４Ｂに示すように、下面２ａと端面２ｂの接続部分のエッジが突起７６Ａ〜７６Ｃの下端側（環状部７４の上面７４ａに近い位置）の上面７６ａで支持される。そのため、基板２は反りを有するか否かにかかわらず、外周縁部の３箇所が突起７６Ａ〜７６Ｃによって点接触的な態様（３点支持）で基板支持部２１に支持される。
【００８７】
図２５Ａから図２５Ｃに示す例では、孔壁１５ｄと環状部７４の上面７４ａの両方にわたって延びる突起７６Ａ〜７６Ｃを等角度間隔で設けている。具体的には、個々の突起７６Ａ〜７６Ｃは、孔壁１５ｄから突出する上側部分７６ｂと、この上側部分７６ｂと連続して環状部７４の環状部７４の上面７４ａから突出する下側部分７６ｃとを備える。突起７６Ａ〜７６Ｃの上側部分７６ｂの上面７６ａは孔壁１５ｄに沿って傾斜した平坦面であり、下側部分７６ｃの上面７６ａは水平方向に延びる平坦面である。
【００８８】
トレイ１５の上面１５ｂ側から基板２を基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに入れると、基板２の外周縁部（より具体的には下面２ａと端面２ｂの接続部分のエッジ）が、突起７６Ａ〜７６Ｃの上側部分７６ｂの上面７６ａで案内されて降下する。従って、基板２を基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに入れる際に、基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄの孔壁１５ｄは基板２のエッジに接触しない。そして、図２５Ｂに示すように、基板２の外周縁部の下面２ａが突起７６Ａ〜７６Ｃの下側部分７６ｃの上面７６ａで支持される。そのため、基板２は反りを有するか否かにかかわらず、外周縁部の３箇所が突起７６Ａ〜７６Ｃによって点接触的な態様（３点支持）で基板支持部２１に支持される。
【００８９】
図２６Ａから図２６Ｃに示す例では、環状部７４の上面７４ａが基板接触部として機能する。環状部７４の上面７４ａは基板収容孔１９Ａ〜１９Ｃの中心に向けて孔壁１５ｄよりも小さい傾斜角度βで水平方向に対して傾斜している。傾斜角度βは傾斜角度αよりも十分小さく、かつ４５°未満に設定される。例えば、孔壁１５ｄの傾斜角度αが７５°である場合、環状部７４の上面７４ａの傾斜角度βは８°程度に設定される。
【００９０】
トレイ１５の上面１５ｂ側から基板２を基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに入れると、基板２の外周縁部（より具体的には下面２ａと端面２ｂの接続部分のエッジ）が、基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄの孔壁１５ｄで案内されて降下する。そして、図２６Ｂに示すように、基板２のエッジが環状部７４の上面７４ａに接触し、それによって基板２が支持される。そのため、基板２が非軸対称の反りを有する場合には、基板２の外周縁部が点接触的な態様（複数点支持）で基板支持部２１に支持される。一方、基板２が軸対称の反りを有する場合、又は基板２が反りを有しない場合には、外周縁部の全周（エッジの全周）が基板支持部２１に支持される。基板２が線接触的な態様で基板支持部２１に支持される場合でも、面接触的な態様での支持と比較すると、基板２とトレイ１５の接触面積は小さい。従って、この場合でも、ドライエッチング後にチャンバ３からトレイ１５を搬入したロードロック室１０を大気開放したときの、トレイ１５から基板２への熱伝導を抑制して基板２（特に外周縁部）の温度上昇を低減できる。
【００９１】
図２７Ａ及び図２７Ｂは、誘電体板２３の代案を示す。この代案は、第１から第３実施形態のいずれにも適用できる。基板載置面３１に、供給孔４４から放射状に延びる４つの直線状溝３４と、円環状突出部３２の内側に配置された円環状溝３５を設けている。直線状溝３４と円環状溝３５は互いに連通している。これら直線状溝３４と円環状溝３５を設けることにより、供給孔４４から噴出される伝熱ガスが基板２の下面２ａと基板載置面３１の間の空間内に均等に拡散する。その結果、基板２の冷却効率と温度制御の精度をさらに高めることができる。
【００９２】
（実験例）
本発明による基板の温度上昇低減効果を確認するための実験を行った。具体的には、従来のトレイと本発明にかかるトレイ１５を使用してドライエッチング処理を実行し、ドライエッチング処理中、エッチング後にロードロック室１０に搬出してロードロック室を大気開放する前、及びロードロック室１０を大気開放後のそれぞれについて基板２やトレイ１５の温度を測定した。さらに詳細には、従来例に相当する３つの比較例１〜３と本発明の実施形態に相当する２つの実験例１，２について温度測定を実行した。
【００９３】
比較例１〜３では第２実施形態のトレイ１５（図１２〜図１３Ｂ）の下面１５ｃからポリイミドテープ９１をなくしたものを使用した。すなわち、比較例１〜３は、環状部７４の上面７４ａで基板２の外周縁部の下面２ａを面接触的な態様で支持し、かつポリイミドテープ９１を設けることによるトレイ１５自体の冷却も実行しない例である。比較例１では、エッチング処理の修理後、時間をあけずにトレイ１５をチャンバ３からロードロック室１０に搬出する（待機時間は０分）。一方、比較例２，３では、エッチング処理の終了後、予め定められた待機時間（比較例２では２分、比較例３では５分）が経過した後、トレイ１５をチャンバ３から搬出する。待機時間の間、チャンバ３内は真空雰囲気であり大気による熱伝導は生じないため、トレイ１５は誘電体板２３のトレイ支持面２８との伝熱（トレイ１５は、トレイ支持面２８にポリイミドテープ９１を介さずに直接接触して載置される）によって冷却される。
【００９４】
実験例１では第１実施形態のトレイ１５（図６Ａから図７Ｃ）を使用した。すなわち、実験例１は、トレイ１５が基板２を点接触的な態様又は線接触的な態様で支持するが、トレイ１５とトレイ支持面２８との間にポリイミドテープ９１を設けることによるトレイ自体の冷却は実行しない例である。一方、実験例２では第２実施形態のトレイ１５（図１２から図１３Ｂ）を使用した。すなわち、実験例２は、トレイ１５とトレイ支持面２８との間にポリイミドテープ９１を設けることによるトレイ自体の冷却を実行するが、トレイ１５は基板２の外周縁部を面接触的な態様で支持する（点接触的な態様や線接触的な態様で基板２を支持しない）例である。実験例１，２では、いずれもエッチング処理の終了後、時間をあけずにトレイ１５をチャンバ３からロードロック室１０に搬出し、比較例２，３のような待機時間は設けない（待機時間は０分）。
【００９５】
以下の条件については、比較例１〜３及び実験例１，２について共通である。基板２は２inchのサファイア基板（厚さが５２０μm程度）を使用した。トレイ１５は図４Ｂに示すように７枚の基板２を収容するものを使用した。主なエッチング条件は以下の通りであった。エッチングガスはCl2ガスを使用し供給量は５０sccmとした。チャンバ３内の圧力は１．０Pa、ＩＣＰコイル５に供給する高周波電力と基板サセプタ９に供給するバイアス電力はそれぞれ４００Ｗと３００Ｗとした。静電吸着用電極４０に印加する直流電圧は１０００Ｖとした。基板２と基板載置面３１の間の空間への伝熱ガス（He）の充填圧力は１２００Paとした。天板４、チャンバ３の側壁、及び誘電体板２３の温度はそれぞれ１００℃、１００℃、及び１５℃とした。
【００９６】
比較例１〜３及び実験例１，２の実験結果を、以下の表１〜５に示す。
【００９７】
【表１】
【００９８】
【表２】
【００９９】
【表３】
【０１００】
【表４】
【０１０１】
【表５】
【０１０２】
比較例１（表１）については、エッチング処理中、基板２は中央部と外周縁部の両方が７６℃に維持されるが、トレイ１５の温度は２５４℃以上となる。そして、ロードロック室１０の大気開放前の基板２は中央部が７６℃で外周縁部が９３℃であるのに対し、ロードロック室１０を大気開放すると中央部が９３℃で外周縁部が１３０℃であり、トレイ１５からの熱伝導によって基板２の温度が大幅に上昇している。特に、基板２の外周縁部の温度は、ロードロック室１０の大気開放前後で約４０℃上昇している。
【０１０３】
比較例２（表２）については、エッチング処理中の基板２とトレイ１５の温度は比較例１と同一である。ロードロック室１０の大気開放前の基板２は中央部が７６℃で外周縁部が９３℃であるのに対し、ロードロック室１０を大気開放すると中央部が８２℃で外周縁部が１２０℃であり、トレイ１５からの熱伝導によって基板２の温度上昇は僅かに低減されている。これはチャンバ３内での２分間の待機時間中にトレイ１５の温度が若干低下したことに起因する。しかし、ロードロック室１０を大気開放した時の基板２の温度は中央部と外周縁部の両方でいずれも依然として高温であり、基板２は十分に冷却されていない。
【０１０４】
比較例３（表３）については、エッチング処理中の基板２とトレイ１５の温度は比較例１と同一である。ロードロック室１０の大気開放前の基板２は中央部が７６℃で外周縁部が９３℃であるのに対し、ロードロック室１０を大気開放すると中央部が８２℃で外周縁部が９８℃であり、トレイ１５からの熱伝導による基板２の外周縁部の温度上昇は比較例１，３との比較では効果的に低減されている。これはチャンバ３内での待機時間を比較例２（２分）の２倍以上である５分に設定し、その間にトレイ１５の温度が低下したことに起因する。しかし、この比較例３のようにエッチング処理後のチャンバ３内での待機時間を長く設定すると、スループットが低下する。また、ロードロック室１０の大気開放時の基板２の外周縁部の温度は９８℃であり、基板２の中央部の温度が８２℃であるのに対してやや高温である。
【０１０５】
実験例１（表４）についても、エッチング処理中の基板２とトレイ１５の温度は比較例１と同一である。ロードドック室１０の大気開放前の基板２の温度は、中央部では比較例１〜３と同一の７６℃であるが、外周縁部では７６℃であり比較例１〜３（９３℃）よりも低い。また、ロードロック室１０を大気開放後の基板２の温度は、中央部では８２℃で外周縁部では８７℃であり、ロードロック室１０の大気開放前後の基板２の温度上昇は、中央部では６℃で、外周縁部では１１℃である。比較例１，２の場合、ロードロック室１０の大気開放前後の基板２の外周縁部の温度上昇はそれぞれ３７℃と２７℃であり、実験例１ではロードロック室１０の大気開放前後の基板２の外周縁部の温度上昇が効果的に低減されている。また、５分間もの待機時間を設けた比較例３と比較すると、ロードロック室１０の大気開放後の基板２の外周縁部の温度は、比較例３では９８℃であるのに対して実験例１では８７℃である。これらの点から、突起７６Ａ〜７６Ｃによる点接触的な態様でトレイ１５に基板２を支持することによって、待機時間を設けていないにもかかわらず、基板２の外周縁部の温度上昇が効果的に低減されることが確認できる。
【０１０６】
実験例２（表５）については、エッチング処理中、基板２は中央部と外周縁部の両方が比較例１〜３の場合と同じ７６℃に維持される。しかし、エッチング処理中のトレイ１５の温度は、比較例１〜３では２５４℃以上となるに対して、実験例２では１５４℃以下となっている。この点で基板１５の下面１５ｃにポリイミドテープ９１を真空貼付けたことによりエッチング処理中のトレイ１５が効果的に冷却されていることが確認できる。また、ロードロック室１０の大気開放前の基板２の温度は、中央部では７６℃で外周縁部では８２℃である。これに対し、ロードロック室１０の大気開放後の基板２の温度は、中央部では８２℃で外周縁部では８７℃である。ロードロック室１０の大気開放前後の基板２の温度上昇は、中央部では６℃で外周縁部では５℃であり、比較例１（２７℃）や比較例２（３７℃）と比較して大幅に低減されている。また、５分もの大気時間を設けた比較例３を比較すると、ロードロック室１０の大気開放後の基板２の外周縁部の温度は、比較例３では９８℃であるのに対して実験例２では８７℃である。これらの点から、ポリイミドテープ９１を真空貼付することでエッチング処理中のトレイ１５の温度を低減することで、待機時間を設けていないにもかかわらず、基板２の外周縁部の温度上昇が効果的に低減されることが確認できる。
【０１０７】
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、平行平板型の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等の他のプラズマ処理装置にも本発明を適用できる。
【符号の説明】
【０１０８】
１ ドライエッチング装置
２ 基板
２ａ 下面
２ｂ 端面
３ チャンバ
３ａ ゲート
３ｂ エッチングガス供給口
３ｃ 排気口
４ 天板
５ ＩＣＰコイル
６ マッチング回路
７ 高周波電源
９ 基板サセプタ
１０ ロードドック室
１０ａ ゲート
１２ エッチングガス供給源
１３ 真空排気装置
１５ トレイ
１５ａ トレイ本体
１５ｂ 上面
１５ｃ 下面
１５ｄ 孔壁
１５ｅ 位置決め切欠
１６ 搬送アーム
１７ 駆動装置
１８ 昇降ピン
１９Ａ〜１９Ｉ 基板収容孔
２１ 基板支持部
２３ 誘電体板
２４ 金属板
２５ スペーサ板
２６ ガイド筒体
２７ アースシールド
２８ トレイ支持面
２９Ａ〜２９Ｄ 基板載置部
３１ 基板載置面
３２ 円環状突出部
３３ 円柱状突起
３４ 直線状溝
３５ 円環状溝
３６ 円形開口
４０ 静電吸着用電極
４１ 直流電源
４２ 抵抗
４３ 直流電圧印加機構
４４ 供給孔
４５ 伝熱ガス供給機構
４６ 伝熱ガス源
４７ 供給流路
４８ 流量計
４９ 流量制御バルブ
５０ 圧力計
５１ 排出流路
５２ カットオフバルブ
５３ バイパス流路
５４ 排気口
５６ 高周波印加機構
５７ 高周波電源
５８ 可変容量コンデンサ
５９ 冷却機構
６０ 冷媒流路
６１ 冷媒循環装置
６３ コントローラ
７１ アラインメント台
７２Ａ，７２Ｂ カセット
７３ 搬送アーム
７４ 環状部
７４ａ 上面
７４ｂ 下面
７４ｃ 先端面
７６Ａ〜７６Ｃ 突起
７６ａ 上面
７６ｂ 上側部分
７６ｃ 下側部分
９１，１９１ ポリイミドテープ
９２ テープ基材
９３ 接着材層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧可能なチャンバと、
前記チャンバ内にプラズマを発生させるプラズマ発生源と、
基板が収容される基板収容孔が厚み方向に貫通するように形成され、前記基板収容孔の孔壁が前記基板収容孔の中心に向けて第１の傾斜角度で水平方向に対して傾斜しているトレイと、
前記孔壁の前記トレイの下面側から突出し、前記基板収容孔の中心に向けて前記第１の傾斜角度よりも小さい第２の傾斜角度で水平方向に対して傾斜する上面である基板接触部が前記基板収容孔に収容された前記基板の外周縁部を支持する、環状部を備える基板支持部と、
前記チャンバ内に設けられ、前記チャンバ内に搬入される前記基板を収容した前記トレイの下面を支持するトレイ支持面と、このトレイ支持面から上向きに突出し、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の下面が載置される基板載置部とを備える、誘電体部材と、
前記基板載置部に少なくとも一部が内蔵された、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直流電圧を印加する直流電圧印加機構と、
前記基板と前記基板載置面との間の空間に伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給機構と
を備えることを特徴とする、プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記トレイの下面及び前記トレイ支持面の少なくともいずれか一方に伝熱材層が形成されてい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。
【請求項３】
基板収容孔が厚み方向に貫通するように形成され、前記基板収容孔の孔壁が前記基板収容孔の中心に向けて第１の傾斜角度で水平方向に対して傾斜し、前記孔壁の下面側から突出し、前記基板収容孔の中心に向けて前記第１の傾斜角度よりも小さい第２の傾斜角度で水平方向に対して傾斜する上面である基板接触部を有した環状部を備える基板支持部が設けられたトレイを準備し、
前記トレイの上面側から前記基板収容孔に基板を収容し、前記第１の傾斜角度を有する前記孔壁で前記第２の傾斜角度を有する前記基板支持部まで前記基板の外周縁部を案内させ、前記基板の外周縁部を前記基板支持部で支持させ、
前記基板収容孔に前記基板が収容された前記トレイをチャンバ内に搬入し、
前記トレイを前記チャンバ内に設けられた誘電体部材に向けて降下させ、前記誘電体部材のトレイ支持面から上向きに突出する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挿入させ、前記トレイの下面を前記トレイ支持面で支持させると共に、前記基板載置部の上端面である基板載置面に前記基板の下面を載置し、前記基板と前記トレイとの間に隙間を生じさせ、
前記チャンバ内を減圧後した後にプラズマを発生させ、前記基板と前記トレイとの間に隙間を維持ししつ、前記基板をプラズマ処理し、
前記プラズマ処理終了後、前記トレイを前記誘電体部材の前記トレイ支持面から上昇させ、前記誘電体部材の前記基板載置面上に載置された前記基板を前記トレイの前記基板支持部に受け渡し、前記基板接触部を下面に点接触的又は線接触的に接触させることで前記基板支持部に前記基板を支持させ、前記基板を前記基板収容孔に収容し、
前記基板収容孔に前記基板が収容された前記トレイをチャンバ外に搬出する、プラズマ処理方法。
【請求項１】
減圧可能なチャンバと、
前記チャンバ内にプラズマを発生させるプラズマ発生源と、
基板が収容される基板収容孔が厚み方向に貫通するように形成され、前記基板収容孔の孔壁が前記基板収容孔の中心に向けて第１の傾斜角度で水平方向に対して傾斜しているトレイと、
前記孔壁の前記トレイの下面側から突出し、前記基板収容孔の中心に向けて前記第１の傾斜角度よりも小さい第２の傾斜角度で水平方向に対して傾斜する上面である基板接触部が前記基板収容孔に収容された前記基板の外周縁部を支持する、環状部を備える基板支持部と、
前記チャンバ内に設けられ、前記チャンバ内に搬入される前記基板を収容した前記トレイの下面を支持するトレイ支持面と、このトレイ支持面から上向きに突出し、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の下面が載置される基板載置部とを備える、誘電体部材と、
前記基板載置部に少なくとも一部が内蔵された、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直流電圧を印加する直流電圧印加機構と、
前記基板と前記基板載置面との間の空間に伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給機構と
を備えることを特徴とする、プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記トレイの下面及び前記トレイ支持面の少なくともいずれか一方に伝熱材層が形成されてい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。
【請求項３】
基板収容孔が厚み方向に貫通するように形成され、前記基板収容孔の孔壁が前記基板収容孔の中心に向けて第１の傾斜角度で水平方向に対して傾斜し、前記孔壁の下面側から突出し、前記基板収容孔の中心に向けて前記第１の傾斜角度よりも小さい第２の傾斜角度で水平方向に対して傾斜する上面である基板接触部を有した環状部を備える基板支持部が設けられたトレイを準備し、
前記トレイの上面側から前記基板収容孔に基板を収容し、前記第１の傾斜角度を有する前記孔壁で前記第２の傾斜角度を有する前記基板支持部まで前記基板の外周縁部を案内させ、前記基板の外周縁部を前記基板支持部で支持させ、
前記基板収容孔に前記基板が収容された前記トレイをチャンバ内に搬入し、
前記トレイを前記チャンバ内に設けられた誘電体部材に向けて降下させ、前記誘電体部材のトレイ支持面から上向きに突出する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挿入させ、前記トレイの下面を前記トレイ支持面で支持させると共に、前記基板載置部の上端面である基板載置面に前記基板の下面を載置し、前記基板と前記トレイとの間に隙間を生じさせ、
前記チャンバ内を減圧後した後にプラズマを発生させ、前記基板と前記トレイとの間に隙間を維持ししつ、前記基板をプラズマ処理し、
前記プラズマ処理終了後、前記トレイを前記誘電体部材の前記トレイ支持面から上昇させ、前記誘電体部材の前記基板載置面上に載置された前記基板を前記トレイの前記基板支持部に受け渡し、前記基板接触部を下面に点接触的又は線接触的に接触させることで前記基板支持部に前記基板を支持させ、前記基板を前記基板収容孔に収容し、
前記基板収容孔に前記基板が収容された前記トレイをチャンバ外に搬出する、プラズマ処理方法。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１１】
【図１２】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１４Ｃ】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１５Ｃ】
【図１６】
【図１７】
【図１８Ａ】
【図１８Ｂ】
【図１９Ａ】
【図１９Ｂ】
【図１９Ｃ】
【図２０Ａ】
【図２０Ｂ】
【図２０Ｃ】
【図２１】
【図２２】
【図２３Ａ】
【図２３Ｂ】
【図２３Ｃ】
【図２４Ａ】
【図２４Ｂ】
【図２４Ｃ】
【図２５Ａ】
【図２５Ｂ】
【図２５Ｃ】
【図２６Ａ】
【図２６Ｂ】
【図２６Ｃ】
【図２７Ａ】
【図２７Ｂ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１１】
【図１２】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１４Ｃ】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１５Ｃ】
【図１６】
【図１７】
【図１８Ａ】
【図１８Ｂ】
【図１９Ａ】
【図１９Ｂ】
【図１９Ｃ】
【図２０Ａ】
【図２０Ｂ】
【図２０Ｃ】
【図２１】
【図２２】
【図２３Ａ】
【図２３Ｂ】
【図２３Ｃ】
【図２４Ａ】
【図２４Ｂ】
【図２４Ｃ】
【図２５Ａ】
【図２５Ｂ】
【図２５Ｃ】
【図２６Ａ】
【図２６Ｂ】
【図２６Ｃ】
【図２７Ａ】
【図２７Ｂ】
【公開番号】特開２０１１−４４７３２（Ｐ２０１１−４４７３２Ａ）
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４４３５４（Ｐ２０１０−２４４３５４）
【出願日】平成２２年１０月２９日（２０１０．１０．２９）
【分割の表示】特願２０１０−５２６１０３（Ｐ２０１０−５２６１０３）の分割
【原出願日】平成２２年３月２３日（２０１０．３．２３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２９日（２０１０．１０．２９）
【分割の表示】特願２０１０−５２６１０３（Ｐ２０１０−５２６１０３）の分割
【原出願日】平成２２年３月２３日（２０１０．３．２３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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