專利名稱：基板托架以及使用了該托架的基板處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對被處理基板進行濺射、CVD、蝕刻等處理的真空處理裝置等基板處理裝置、以及用于在該基板處理裝置中一邊保持被處理基板一邊搬送的基板托架。
背景技術(shù)：
在真空處理裝置中，為了將多個基板同時搬送到處理室來處理以提高生產(chǎn)性、或者為了不變更裝置結(jié)構(gòu)而處理外形尺寸不同的基板，使用了能夠保持并搬送基板的基板托架。圖12示出以往的基板托架的第I例(參照專利文獻I)。圖12公開了具備用于保持小的基板的锪孔702并成為盤形狀的基板托架701。通過圖12記載的保持托架701，能夠在直徑12英寸用基板處理裝置中設(shè)置8英寸、6英寸這樣的小的基板。
圖13示出以往的基板搬送用托架的第2例(參照專利文獻2)。圖13公開了用具有絕緣性并且具有柔軟性的物質(zhì)805構(gòu)成了由具有凹部802且熱傳導性優(yōu)良的物質(zhì)構(gòu)成的托架主體801的一部分表面的基板托架801。在圖13中，803是上頂用銷通過的貫通孔、804是用于吸附基板的貫通孔、806是具有耐蝕性或者耐濺射性的物質(zhì)。根據(jù)圖13記載的基板搬送用托架，能夠通過提高基板與托架主體801之間的緊貼性以及熱傳導性而使基板的溫度變得均勻，來減小電路圖案的線寬等的偏差。另外，在成膜裝置等真空處理裝置中，需要根據(jù)處理內(nèi)容進行處理中的基板的溫度管理。因此，一般使用如下技術(shù)，即通過使用冷卻水等的溫度控制單元對保持基板、基板托架的支架進行溫度控制，通過與該支架的熱傳遞來進行基板的溫度管理。但是，在真空中，相比于在大氣中，熱傳遞效率在零件與零件間的微小的間隙中惡化。因此，在真空處理裝置、特別是濺射裝置等工藝壓力低的裝置中，為了進行成膜等真空處理中的基板的溫度管理，例如，需要通過在基板的背面、托架的背面密封冷卻氣體等熱傳遞介質(zhì)的方法等，來改善進行了溫度調(diào)整的支架與基板之間的熱傳遞效率。圖14示出以往的基板搬送用托架的第3例(參照專利文獻3)。在圖14中，公開了基板搬送用托架901，在基板載置面中形成與基板S的外形對應的至少I個凹部911，并具備配置于該凹部911的底面的環(huán)狀的密封單元902、和對密封單元902按壓通過落入到凹部911而設(shè)置的基板S的外周緣部的按壓單元903。進而，在圖14記載的基板搬送用托架901中，開設(shè)了通到凹部911的至少I個氣體通路913a、913b，在凹部911的底面911a中形成了作為密封單元902發(fā)揮功能的0環(huán)902，并設(shè)置于具有比0環(huán)902的線徑大的寬度的環(huán)狀槽912。另外，在圖14中，B是螺栓、S是基板、91 Ib是基板S背面與凹部911底面之間的空間、931是中央開口。專利文獻I日本特開2008-021686號公報專利文獻2日本特開2002-313891號公報專利文獻3日本特開2010-177267號公報

發(fā)明內(nèi)容
但是，在專利文獻I那樣的僅放置基板而未固定的基板托架701中，雖然具有能夠減輕質(zhì)量的優(yōu)點，但在搬送中擔心基板發(fā)生移動。在專利文獻2中，將形成了抗蝕劑掩模的由LaTiO3等構(gòu)成的基板載置到托架主體801的凹部802。設(shè)置于托架主體801的凹部802的物質(zhì)805具有絕緣性并且具有柔軟性，所以基板由于其絕緣性而與托架主體801絕緣，由于在基板中所帶電的靜電，利用靜電力吸引基板并固定于托架主體801。但是，即使在專利文獻2的基板托架中，為了利用靜電力吸引基板并固定于托架主體801，也需要基板為由LaTiO3等構(gòu)成的鐵電體，并且施加電場使該基板表面帶電而產(chǎn)生靜電，所以在對裝置施加高頻電力的基板處理中基板才開始被固定到托架主體801，而并未解決基板在基板處理前的搬送中移動這樣的問題，并且存在在基板并非鐵電體的情況下沒有效果這樣的問題。另外，為了進行成膜等真空處理中的基板溫度管理，需要在基板的背面密封熱傳遞介質(zhì)。
在專利文獻3中，能夠用螺栓B對基板托架901按壓基板S而在基板S背面密封熱傳遞介質(zhì)，所以具有能夠改善基板的溫度控制性能的優(yōu)點，也不存在基板在基板的處理前的搬送中移動這樣的問題。但是，在專利文獻3中，通過對在基板托架901的凹部911的外周形成的螺釘孔螺合螺栓B來安裝按壓單元903。因此，存在如果對螺栓B形成膜，則該膜被剝離，而成為粒子(particle)的原因這樣的課題。另外，由于有構(gòu)造物，所以在成膜等基板處理時有時會出現(xiàn)影響(例如，處理的不均勻性)。另外，為了螺合螺栓B，需要基板托架901的螺釘孔具有適合的深度，所以基板托架901變厚，所以存在基板托架901的熱阻變大這樣的問題。即使在基板S背面密封了熱傳遞介質(zhì)，如果基板托架901的熱阻大，則在真空處理中，也難以對用于載置保持了基板S的基板托架901的進行了溫度控制的基板支架(未圖示)，傳遞流入到基板S的熱。因此，存在難以得到充分的基板的溫度控制性能這樣的問題。另外，在專利文獻3中，為了拆卸基板S必須拆下螺栓B。但是，在量產(chǎn)裝置中，為了拆卸或者擰緊螺栓B以拆卸基板S，拆卸裝置的結(jié)構(gòu)變得復雜，所以存在無法容易地拆卸基板S的問題。本發(fā)明的目的在于，提供一種用于基板保持的基板托架以及使用了該托架的基板處理裝置，抑制粒子的發(fā)生、構(gòu)造物對基板處理的影響，使得在利用熱傳遞介質(zhì)的冷卻性能(溫度控制)上優(yōu)良，進而對應于量產(chǎn)裝置，使基板的拆卸容易。第I發(fā)明提供一種基板托架，用于保持基板，其特征在于，具備托架主體；以及基板載置板，包括載置基板的基板載置部，所述托架主體包括基板保持部，以使所述基板的應處理的部分露出的方式保持所述基板的周端部；以及磁鐵，被配置在比所述基板保持部更靠外側(cè)，以使得所述托架主體利用磁力保持所述基板載置板。第2發(fā)明在上述第I發(fā)明中，其特征在于，所述磁鐵埋設(shè)于所述托架主體，在所述托架主體中，設(shè)置了具有比所述基板的外徑小的第I直徑的第I開口部、從所述第I開口部向外側(cè)延伸的環(huán)型面、以及通過所述環(huán)型面而與所述第I開口部連接并具有比所述基板的外徑大的第2直徑的第2開口部，所述基板保持部由所述第I開口部、所述第2開口部以及所述環(huán)型面形成，通過所述環(huán)型面和所述基板載置部夾持所述基板，通過所述第2開口部規(guī)定所述基板的位置。
第3發(fā)明在上述第I發(fā)明中，其特征在于，在所述托架主體中，埋設(shè)了磁軛。第4發(fā)明在上述第I發(fā)明中，其特征在于，所述托架主體由非磁性材料形成。第5發(fā)明在上述第3發(fā)明中，其特征在于，所述托架主體的所述磁軛設(shè)置于所述托架主體與所述磁鐵之間。第6發(fā)明在上述第4發(fā)明中，其特征在于，所述非磁性材料是Ti、碳或者氧化鋁。第7發(fā)明在上述第I發(fā)明中，其特征在于，所述磁鐵是在所述基板載置板的一側(cè)出現(xiàn)N極和S極的磁極、而在與所述基板載置板相反的一側(cè)出現(xiàn)S極和N極的磁極的單面2極磁鐵。第8發(fā)明在上述第3發(fā)明中，其特征在于，所述磁軛的厚度被設(shè)定成所述托架主體的2個面中的與所述基板載置板相反的一側(cè)的面中的磁通密度為100高斯以下。第9發(fā)明在上述第7發(fā)明中，其特征在于，在所述基板的周圍以等角度配置了所述單面2極磁鐵。第10發(fā)明提供一種基板處理裝置，具有上述發(fā)明I 9中的任意一項所述的基板托架，其特征在于，具有成膜室；標靶支架，設(shè)置于所述成膜室內(nèi)；基板支架，與所述標靶支架相對地設(shè)置，用于載置所述基板托架；上下機構(gòu)，用于使上述基板支架上下移動；氣體導入單元，用于向所述成膜室內(nèi)導入工序氣體；以及排氣單元，用于對所述成膜室內(nèi)進行排氣。為了達成上述目的，第11發(fā)明在上述第10發(fā)明中，其特征在于，在所述基板支架和所述基板載置板中，分別設(shè)置了用于向所述基板的與處理面相反的一側(cè)的面導入冷卻氣體的氣體導入孔。為了達成上述目的，第12發(fā)明在上述第10發(fā)明中，其特征在于，在所述基板載置板與所述基板支架的基板載置部之間，設(shè)置了 0. 3mm以下的間隙。根據(jù)本申請的發(fā)明I記載的發(fā)明，托架主體利用磁力保持基板載置板，用基板保持部和基板載置部來保持基板，從而具有能夠抑制粒子的發(fā)生，構(gòu)造物對基板處理的影響，在利用熱傳遞介質(zhì)的冷卻性能(溫度控制)上優(yōu)異，進而對應于量產(chǎn)裝置易于拆卸基板這樣的效果。根據(jù)本申請的發(fā)明2記載的發(fā)明，通過由具有比基板的外徑小的第I直徑的第I開口部、從上述第I開口部向外側(cè)延伸的環(huán)型面、以及通過上述環(huán)型面而與第I開口部連接并具有比上述基板的外徑大的第2直徑的第2開口部形成基板保持部，從而具有能夠更可靠地保持基板這樣的效果。另外，通過將磁鐵埋設(shè)到托架主體，能夠使基板載置板變薄，所以具有能夠?qū)崿F(xiàn)提高基板冷卻性能這樣的效果。根據(jù)本申請的發(fā)明3記載的發(fā)明，通過在托架主體中埋設(shè)磁軛，能夠使基板托架變薄，所以能夠減少搬送機器手等搬送系統(tǒng)的負擔這樣的效果。根據(jù)本申請的發(fā)明4、5記載的發(fā)明，通過由非磁性材料形成托架主體，具有能夠抑制在磁力線從磁軛漏出的情況下磁力線作用到等離子體處理空間這樣的效果。根據(jù)本申請的發(fā)明6記載的發(fā)明，通過由Ti (鈦)、碳或者氧化鋁形成托架主體，能夠減輕基板托架，所以能夠減少搬送機器手等搬送系統(tǒng)的負擔。進而，另外，根據(jù)本申請的發(fā)明6記載的發(fā)明，通過由Ti (鈦)、碳或者氧化鋁形成托架主體，能夠使基板托架在耐熱性方面性能優(yōu)異，所以具有特別適用于從等離子體向基板托架流入大量熱量的大電力的濺射、成膜這樣的效果。根據(jù)本申請的發(fā)明7記載的發(fā)明，通過設(shè)為在基板載置板的一側(cè)出現(xiàn)N極和S極的磁極、并在與基板載置板相反的一側(cè)出現(xiàn)S極和N極的磁極的單面2極磁鐵，能夠使N極這S極這兩方的磁極朝向基板載置板側(cè)，所以具有針對基板載置板的吸附力變高而能夠提高基板保持性能 這樣的效果。進而，根據(jù)本申請的發(fā)明7記載的發(fā)明，通過設(shè)為單面2極磁鐵，具有能夠在維持基板保持性能的同時降低向托架表面的磁場泄漏這樣的效果。根據(jù)本申請的發(fā)明8記載的發(fā)明，通過以使所述托架主體的2個面中的與所述基板載置板相反的一側(cè)的面中的磁通密度為100高斯以下的方式設(shè)定磁軛的厚度，具有能夠抑制在基板托架上產(chǎn)生異常的放電這樣的效果。根據(jù)本申請的發(fā)明9記載的發(fā)明，通過以使得多個N極和S極交替的方式在基板的周圍以等角度配置單面2極磁鐵，從而具有能夠提高基板的保持性能這樣的效果。根據(jù)本申請的發(fā)明10記載的發(fā)明，通過在基板處理裝置中使用發(fā)明I至9中的任意一個記載的基板托架，具有能夠?qū)崿F(xiàn)抑制發(fā)生粒子的產(chǎn)生、構(gòu)造物對基板處理造成的影響，在利用熱傳遞介質(zhì)的冷卻性能(溫度控制)方面優(yōu)異的基板處理裝置這樣的效果。根據(jù)本申請的發(fā)明11記載的發(fā)明，通過在基板支架和上述基板載置板中分別設(shè)置用于向基板的與處理面相反的一側(cè)的面導入冷卻氣體的氣體導入孔，從而具有能夠高效地對基板進行冷卻這樣的效果。根據(jù)本申請的發(fā)明12記載的發(fā)明，通過在基板載置板與基板支架的基板載置部之間設(shè)置0. 3_以下的間隙并向該間隙流入熱傳遞介質(zhì)(冷卻氣體)，具有能夠提高基板的冷卻性能這樣的效果。特別通過使該部分的間隙成為0. 3mm以下，能夠進一步降低基板的溫度，具有特別在基板上設(shè)置了剝離用的光致抗蝕劑圖案等的樹脂圖案的情況下，能夠在不會造成損傷的溫度即100°C以下進行成膜這樣的效果。


圖I是用于說明本發(fā)明的I個實施方式的成膜裝置的概略圖。圖2是用于說明作為本發(fā)明的I個實施方式的基板托架構(gòu)造的概略剖面圖。圖3是用于說明使用了單面2極磁鐵和I極磁鐵的情況的泄漏磁場的圖。圖4是用于說明作為本發(fā)明的另一實施方式的基板托架構(gòu)造的概略剖面圖。圖5是示出向基板托架配置的磁鐵的配置圖的一個例子的圖。圖6是例示基板托架表面的泄漏磁通密度與沒有產(chǎn)生放電痕的區(qū)域的關(guān)系的圖。圖7是例示基板溫度與基板托架背面、即基板托架的磁性體與支架之間的間隙尺寸的關(guān)系的圖。圖8是向托架設(shè)置基板的設(shè)置方法說明圖。圖9是例示使用基板托架保持了多個基板的狀態(tài)的圖。圖10是例示基板托架表面的泄漏磁通密度的測定狀態(tài)的圖。圖11是例示使用基板托架在基板上成膜之后的基板托架的表面狀態(tài)的圖。圖12是示出以往(專利文獻I)的基板托架的第I例的圖。圖13是示出以往(專利文獻2)的基板托架的第2例的圖。圖14是示出以往(專利文獻3)的基板托架的第2例的圖。
(符號說明)S :基板；T :標革巴；dl :間隙；1 :LL室；2 SP室；3 :基板托架；4 :基板支架；5 :標靶支架；6 :掩模；7 :排氣單元；8 :壓力計；31 :托架主體；32 :基板載置板；32a :貫通孔；32b 基板載置部；33 :磁鐵；34 :磁軛；35 :基板保持部；36 :開口 ；36a :第I開□部；36b :第2開口部；42 :冷卻氣體導入路徑。
具體實施例方式以下，參照附圖，說明用于實施本發(fā)明的方式。參照圖1，說明本發(fā)明的I個實施方式的濺射裝置的結(jié)構(gòu)。該濺射裝置包括經(jīng)由閘閥11可連通地連接的LL室(加載互鎖室)I和SP室(濺射室)2。濺射裝置的SP室2具備處理腔21、載置保持了基板S的基板托架3的基板持支架4、以及用于保持用于在基板S上將濺射粒子成膜的標靶T的標靶支架5。此處，基板支架4以及標靶支架5配置于處理腔 21內(nèi)?；逯Ъ?能夠通過上下機構(gòu)41上下移動，在調(diào)整標靶T與基板S的距離(以下，T/S間距離)、或者搬入以及搬出保持了基板S的基板托架3的情況下，能夠通過上下機構(gòu)41上下移動。另外，在本實施方式中，對于T/S間距離、搬入以及搬出基板托架3，使用了上下機構(gòu)41，但也可以使用實現(xiàn)相同的功能的其他機構(gòu)。在基板支架4的內(nèi)部，設(shè)置了用于對基板支架4進行冷卻的未圖示的冷卻水路，能夠使冷卻水循環(huán)?；逯Ъ?由熱傳熱良好的Cu(銅)等材料構(gòu)成，作為電極(陽極電極)發(fā)揮功能。如圖2所示，在基板支架4中，設(shè)置了用于對基板S與基板托架3之間的間隙、以及基板托架3與基板支架4之間的間隙導入冷卻氣體的冷卻氣體導入路徑42。作為基板S與基板托架3之間、基板托架3與基板支架4之間的熱傳遞介質(zhì)即冷卻氣體，例如使用Ar (氬)等惰性氣體。另外，如圖I所示，設(shè)置了具有在將基板托架3載置到基板支架4的情況下能夠抑制向基板托架3的周緣部、基板托架3的背面以及基板支架4的表面成膜的配置和形狀的環(huán)狀的掩模6。掩模6固定于掩模支撐棒61。在掩模支撐棒61上,安裝了掩模上下驅(qū)動機構(gòu)62,掩模6能夠通過掩模上下驅(qū)動機構(gòu)62上下移動。在本實施方式中，通過掩模6，在基板托架3的周邊部，將基板托架3夾鉗到基板支架4。由此，能夠抑制冷卻氣體從基板托架3與基板支架4之間泄漏，能夠進一步提高基板S的冷卻性能。例如，能夠通過以使掩模6與基板托架3接觸的方式使掩模上下機構(gòu)62上下移動，利用掩模6對基板托架3進行夾鉗。標靶支架5由金屬制部件構(gòu)成，作為電極(陰極電極)發(fā)揮功能。通過未圖示的絕緣體保持標靶支架5，且與處理腔21電絕緣。對標靶支架5，經(jīng)由用于進行阻抗匹配的匹配機51連接了高頻電源52，而能夠從高頻電源52對標靶支架5施加高頻電力。另外，也可以根據(jù)標靶T的種類等，對標靶支架5連接直流電源，而對標靶T施加直流電力。另外，在處理腔21中，設(shè)置了導入工藝氣體(在本例子中氬等惰性氣體和氧)的氣體導入單元6。氣體導入單元6例如包括濺射氣體(例如，Ar)導入單元61和反應性氣體(例如，氧))導入單元62。進而，在處理腔21中，經(jīng)由傳導閥設(shè)置了排氣單元7。排氣單元7例如能包括并用了用于進行處理腔21的排氣的TMP(渦輪分子泵)和低溫泵的第I排氣系統(tǒng)71、和由用于降低TMP的背壓的RP(回轉(zhuǎn)泵)構(gòu)成的第2排氣系統(tǒng)72。另外，第I排氣系統(tǒng)71和第2排氣系統(tǒng)能經(jīng)由第I閥73連接。另外，對處理腔21，經(jīng)由第2閥75連接了由RP(回轉(zhuǎn)泵)構(gòu)成的第3排氣系統(tǒng)74。另外，對處理腔21，連接了用于測定處理室內(nèi)的壓力的壓力計8 (例如，薄膜壓力計)。在標靶T與基板托架3之間的空間中，通過在成膜動作中對標靶支架5施加的電力，形成等離子體。將由該標靶T、載置基板托架3的基板支架4、以及處理腔21的壁包圍的空間稱為“工序空間”。另外，也可以在處理腔21的壁中設(shè)置未圖示的屏蔽物。對LL室1，經(jīng)由第3閥13，連接了由RP (回轉(zhuǎn)泵)等能夠從大氣壓排氣的泵12構(gòu)成的第4排氣系統(tǒng)，且具有未圖示的換氣機構(gòu)。LL室I被用于針對SP室2搬出搬入保持有基板S的基板托架3。接下來，說明基板托架3的結(jié)構(gòu)。圖2示出作為本發(fā)明的I個實施方式的基板托架3的結(jié)構(gòu)的剖面圖?；逋屑?包括托架主體31、和具備載置基板S的基板載置部32b的基板載置板32?；遢d置板32是磁性板。在托架主體31中形成了開口 36。托架主體31在開口 36的端部，具備保持基板S的周端部的基板保持部35。開口 36包括具有比基板S的外徑小的第I直徑的第I開口部36a、從第I開口部36a延伸的環(huán)型面36r、以及通過環(huán) 型面36r而與第I開口部36a連接并具有比基板S的外徑大的第2直徑的第2開口部36b。換言之，基板保持部35由第I開口部36a、第2開口部36b以及環(huán)型面36r形成?；錝被基板保持部35的環(huán)型面36r、和基板載置板32的基板載置部32b夾持。由具有比基板S的外徑大的第2直徑的第2開口部36b，規(guī)定基板S的位置。由此，基板S被可靠地保持。SP，能夠降低相對第I開口部36a的中心軸基板超過容許的限度被偏離地保持，在處理基板時后述冷卻氣體泄漏、或者部分性地將基板周邊部覆蓋必要以上而無法處理本來應處理的基板周邊部這樣的危險性。另外，通過將磁鐵埋設(shè)到托架主體31，能夠使基板載置板32變薄，所以能夠提高基板冷卻性能。基板S的應處理的部分通過第I開口部36a而露出?；遢d置板32由磁性材料構(gòu)成。作為構(gòu)成基板載置板32的磁性材料，優(yōu)選為不易生銹的不銹鋼等、具體而言優(yōu)選為SUS430等。由于在大氣中取出基板托架3，所以不僅磁性材料而且還具有防銹性是重要的。在托架主體31中，為了在托架主體31上保持基板載置板32，磁鐵33被配置在比基板保持部35更外側(cè)。在圖2中，在托架主體31的內(nèi)部，埋入了多個單面2極的磁鐵33。設(shè)為單面2極的磁鐵的原因在于，相比于單面I極的磁鐵，用于在托架主體31上保持基板載置板32的吸附力更強，能夠抑制向工序空間的磁場泄漏。使用圖3來說明該點。圖3(a)是在托架主體31中埋設(shè)了 2組單面2極的磁鐵33的情況的說明圖，圖3(b)是在托架主體31中埋設(shè)了 2組單面I極磁鐵33的情況的說明圖。如圖3(a)所示，在單面2極磁鐵33的情況下，在工序空間中發(fā)生的泄漏磁場比單面I極磁鐵33的情況小。因此，具有能夠減小后述抑制向工序空間的磁場泄漏的磁軛34的厚度，實現(xiàn)基板托架3的輕量化這樣的技術(shù)性的意義。在圖3 (a)的情況下，在相鄰的位置配置了 N極和S極。從N極發(fā)生的磁力線33a被吸引到相鄰的S極而要閉合。此時，N極與S極的配置近，所以托架表面的泄漏磁通密度小。另一方面，在圖3(b)的情況下，相比于圖3(a)，N極和S極遠離。在該情況下，從N極發(fā)生的磁力線33b與圖3(a)同樣地被吸引到S極而要閉合，但由于位置遠離，所以相比于圖3(a)，在托架表面發(fā)生的泄漏磁通密度更容易變大。如果如圖3(a)那樣在托架表面發(fā)生的泄漏磁通密度小，則在托架表面不會殘留異常的放電痕。接下來，參照圖4，說明使用了磁軛34的實施方式。在磁鐵33的工序空間側(cè)，設(shè)置了磁軛34，而抑制向工序空間的磁場泄漏。為了抑制向工序空間的磁場泄漏，磁軛34的材質(zhì)只要是透磁率高的材料即可，例如優(yōu)選使用SUS430等。作為托架主體31內(nèi)的磁鐵33和磁軛34的固定方法，例如使用粘接劑等來進行粘接，但只要是在基板托架3的使用條件下容許的固定方法，則可以是任意方法。磁鐵33的2個面中的沒有磁軛34的面與基板載置板32接觸，設(shè)為能夠從托架主體31拆卸的結(jié)構(gòu)。另外，磁鐵33的2個面中的沒有磁軛34的面不是必須要與基板載置板32接觸，而只要能夠通過基板載置板32和磁鐵33之間的吸附力用托架主體31和基板載置板32來保持基板S即可。在基板載置板32中，有多個從基板載置板32的基板支架4側(cè)向基板S側(cè)貫通的貫通孔32a，經(jīng)由該貫通孔32a將冷卻氣體導入到基板載置板32與基板S之間，而能夠提高基板S與基板載置板32之間的熱傳遞率。經(jīng)由載置基板托架3的基板支架4的基板載置 面43中開口的冷卻氣體導入路徑42，向基板支架4與基板載置板32之間的間隙dl，導入冷卻氣體。通過該冷卻氣體，從基板S向基板載置板32、進而從基板載置板32向基板支架4的熱傳遞效率變得良好，所以基板S的冷卻效率上升。托架主體31可以由非磁性材料形成，但還能夠由磁性材料構(gòu)成托架主體31，而抑制向工序空間的泄漏磁場。但是，如果由磁性材料構(gòu)成托架主體31，則重量增加，所以對用于搬送基板托架3的機器手等托架搬送裝置的負擔增加。另外，還能夠如圖2所示由非磁性材料形成托架主體31整體而省略磁軛34。為了省略磁軛34并且抑制向工序空間的泄漏磁場，加厚托架主體31即可。但是，在加厚了托架主體31的情況下，基板托架3的重量增加。因此，為了抑制向工序空間的泄漏磁場同時實現(xiàn)基板托架3的輕量化，優(yōu)選為由非磁性材料構(gòu)成托架主體31，并在磁鐵33與非磁性材料的托架主體31之間配置磁軛34的圖4那樣的結(jié)構(gòu)。另外，作為在托架主體3中使用的非磁性材料，優(yōu)選為輕量材料，能夠使用Ti (鈦)、碳、氧化鋁、陶瓷、Mg合金、Al、Al合金等。其中，Ti (鈦)、碳、氧化鋁的耐熱性方面優(yōu)異，所以在大電力的濺射成膜裝置等向托架流入的熱量高的情況下特別優(yōu)選。圖5示出磁鐵33的配置例。在基板S的周圍，分別配置各三個單面2級的磁鐵33，這些磁鐵33大致相對基板S旋轉(zhuǎn)對稱地配置了 3組。磁鐵33是厚度薄的圓柱狀，在圓形面中有N極和S極。以大致朝向基板S的中心的方式，配置了磁鐵33的N極與S極的邊界線。由此，能夠平衡良好地保持基板S，所以最佳。另外，用于平衡良好地保持基板S的多個磁鐵33的配置不限于此，例如，也可以旋轉(zhuǎn)對稱地在3個部位設(shè)置I個單面2極磁鐵33、即由3個磁鐵33構(gòu)成，也可以旋轉(zhuǎn)對稱地在2個部位設(shè)置I個單面2極磁鐵、即由2個磁鐵構(gòu)成。另外，為了平衡良好地保持基板S，只要旋轉(zhuǎn)對稱地配置，則即使不配置成磁鐵33的N極與S極的邊界線大致朝向基板S的中心也可以。另外，磁鐵不限于圓形，而也可以是棒狀、圓弧狀等。另外，通過使N極和S極這兩方的磁極朝向基板載置板32,針對基板載置板32的吸附力變高而在基板保持性能上優(yōu)異。另外，由于是單面2極磁鐵33，所以能夠維持基板保持性能的同時降低向基板托架3表面的磁場泄漏。例如，在如圖5那樣使用多個磁鐵33來保持基板S的結(jié)構(gòu)的情況下，優(yōu)選交替設(shè)置N極和S極。通過設(shè)為多個磁鐵33，保持性能變高。進而，如果交替配置N極和S極，則能夠進一步提高其性能。但是，由于有磁軛34，基板托架3的表面中的泄漏磁通密度被降低，但從提高成膜特性這一點出發(fā)，優(yōu)選將該泄漏磁場強度降低為不會引起對成膜造成影響的異常放電的程度。圖6示出磁軛34的厚度與托架主體31的表面的泄漏磁通密度的關(guān)系。在本實施方式中，磁軛厚度與托架主體31的表面的泄漏磁通密度的關(guān)系成為如曲線201那樣，例如在磁軛厚度是0. 3mm的情況下,泄漏磁通密度是130Gauss,在磁軛厚度是0. 6mm的情況下，泄漏磁通密度是30Gauss。在泄漏磁通密度超過IOOGauss的區(qū)域中，在托架表面會殘留放電痕，但在泄漏磁通密度是IOOGauss以下的區(qū)域中，不會殘留放電痕。在一個例子中，在磁軛厚度是0. 3mm且泄漏磁通密度是130Gauss的情況下,在托架表面產(chǎn)生放電痕,但在磁軛厚度是0. 6mm且泄漏磁通密度是30Gauss的情況下,在托架表面未發(fā)現(xiàn)放電痕。
·
圖9(a) (b)示出使用本實施方式的基板托架3來保持了 8個基板S的情況。在圖9(a)中，以能夠保持8個基板S的方式，一體地形成了作為基板按壓環(huán)發(fā)揮功能的上述基板載置板32。在圖9(b)中，針對每8個基板S，形成了作為基板按壓環(huán)發(fā)揮功能的上述基板載置板32。如圖10(b)所示，在磁鐵33的正上方、磁鐵33與磁鐵33之間，測定泄漏磁通密度。磁軛34的厚度越厚，泄漏磁場越降低。為了不在托架表面產(chǎn)生在成膜中不希望的放電，優(yōu)選為泄漏磁場是100高斯以下的區(qū)域。另外，通過在托架表面中測定垂直磁通密度成為大致0高斯的地點處的水平磁通密度，來評價托架主體31的表面中的泄漏磁通密度。詳細而言，如圖2所示，在托架主體31中埋設(shè)了 I組單面2極磁鐵33的情況下，通過用高斯計來測定從托架上表面觀察了的情況下的磁鐵33的N極與S極之間的垂直磁通密度成為大致0高斯的地點處的托架表面中的水平磁通密度而進行評價。作為高斯計，使用東陽^々二力制的5180型高斯計。在室溫下通過基板載置板32保持了藍寶石基板S的狀態(tài)下，測定磁通密度。另外，在如圖10所示在托架主體31中針對每3組以120度的等間隔埋設(shè)了單面2極磁鐵33的情況下，通過用高斯計來測定從托架上表面觀察了的情況下的I個單面2極磁鐵33的N極與S極之間的垂直磁通密度成為大致0高斯的地點、3組的單面2極磁鐵33的各個磁鐵之間的垂直磁通密度成為大致0高斯的地點處的托架表面中的水平磁通密度而進行評價。圖7示出基板溫度、與基板托架3的背面(即基板托架3的基板載置板32的背面)和基板支架4之間的間隙尺寸dl的關(guān)系。為了防止處于基板S上的保護樹脂由于溫度而發(fā)生形狀變化，優(yōu)選基板溫度是100°C以下。根據(jù)實驗結(jié)果，在間隙尺寸dl是0. 15_下基板溫度約是90°C。如果間隙尺寸dl擴大到0.7mm，則基板溫度上升至約150°C。以后，伴隨間隙尺寸dl擴大，基板溫度上升，在2. 5mm時上升至約190°C。根據(jù)該實驗結(jié)果，可知如圖7所示，基板溫度成為100°C以下的間隙尺寸dl是0.3_以下。因此，為了提高冷卻效果，基板載置板32與基板支架4之間的間隙dl小比較好。此處，為了使基板溫度成為100°C以下，優(yōu)選基板載置板32與基板支架4之間的距離dl為0. 3mm以下。使用圖2來說明該點。將冷卻氣體(Ar)經(jīng)由冷卻氣體導入孔42、貫通孔32a導入到基板S的背面?zhèn)取Ａ硗?，為了防止冷卻氣體(Ar)從托架主體31向SP室2內(nèi)的工序空間擴散，優(yōu)選以取得高的氣密性的方式，固定托架主體31的端部(下端)31a與基板支架4的端部(上端)4a。另一方面,托架主體31的中央部31b與基板支架4的中央部4b只要是能夠?qū)⒗鋮s氣體(Ar)導入到基板S的背面?zhèn)鹊某潭鹊拈g隙即可。根據(jù)以上的點，基板載置板32與基板支架4之間的間隙dl優(yōu)選為0. 3mm以下。在提高冷卻基板的性能上，間隙dl越小越好。但是，如果基板載置板32比托架主體31的端部31a突出，則冷卻氣體擴散到SP室2內(nèi)的工序空間，所以只要dl的最小值被決定成考慮了為了在將基板載置板32安裝到了托架主體31的狀態(tài)下不會有從端部31a突出的部分而所需的設(shè)計公差的尺寸即可。另外，在本實施方式中，作為冷卻氣體使用了Ar (氬)，但也可以使用He (氦)、氫等其他冷卻氣體。接下來，使用圖8來說明對基板托架3安裝基板S以及基板載置板32的方法。能夠通過機器手，自動地針對基板托架3設(shè)置基板S以及基板載置板32。首先，如果將裝填了多個基板S的盒102載置到盒用裝載端口 103b，則盒102通過輸送帶104被搬送至基板取出位置105。如果將盒102配置到基板取出位置105，則基板升降機構(gòu)106從下方上升，所有基板S升起。之后，通過具備未圖示的真空夾具機構(gòu)的6軸機器手107，用真空夾具吸附保持基板S的背面。之后，進行基板S的中心、定向平面的找正位置。
與基板搬送動作并行地，通過具備未圖示的真空夾具機構(gòu)的6軸機器手110，吸附保持裝填到托架用裝載端口 108a、108b的基板托架3，搬送到用于設(shè)置基板S和基板載置板32的平臺111。此時，還進行基板托架3的中心、找正位置。對以使成膜的面成為下面的方式設(shè)置到平臺111上的基板托架3，設(shè)置由6軸機器手107保持的基板S。在基板托架3中設(shè)置了基板S之后，通過臂113保持用于保持基板S的基板載置板32，并設(shè)置到已經(jīng)設(shè)置了基板S的基板托架3。如果針對基板托架3的基板S以及基板載置板32的設(shè)置完成，則通過6軸機器手110，吸附保持基板托架3的背面，以使成膜面在上的方式，使基板托架3翻轉(zhuǎn)，搬送到成膜處理裝置的裝載端口 114。當成膜處理結(jié)束了的基板托架3，通過與上述相逆的步驟，拆卸基板載置板32和基板S，最終將基板S裝填到基板盒102時，能夠通過輸送帶104搬送到盒用卸載端口 103a而回收。將安裝了基板S的基板托架3搬送到LL室內(nèi)I。LL室內(nèi)I被排氣成低真空區(qū)域。在排氣完成之后，將基板托架3從LL室I搬送到SP室2，通過掩模6和基板支架4固定。SP室2被排氣成高真空區(qū)域，之后，進行SP (濺射)處理。在將工序氣體、例如Ar與02的混合氣體導入到SP室2而使SP室2成為規(guī)定的壓力之后，對標靶支架5通電，直至經(jīng)過規(guī)定的時間，進行SP處理。此時,通過基板支架4內(nèi)的冷卻氣體導入路徑42,向基板托架3的背面與基板支架4之間的間隙dl (基板托架3的基板載置板32的2個面中的和基板保持面相反一側(cè)的面與基板支架4之間的間隙)導入冷卻氣體。進而，冷卻氣體進一步從該間隙dl通過基板托架3的基板載置板32中設(shè)置的貫通孔32a被導入到基板S與基板載置板32之間的空間。通過所導入的冷卻氣體對基板S進行冷卻的同時進行成膜。在成膜結(jié)束之后，停止供給電力、添加氣體、冷卻氣體，將基板托架3從SP室2搬送到LL室1，在LL室I內(nèi)進行換氣，取出基板托架3。將保持了基板S的基板托架3從LL室I取出，之后，在大氣中從基板托架3拆卸基板S。在本實施方式中，由于通過在托架主體31的磁鐵33與基板載置板32之間作用的磁力來保持基板，所以易于拆卸基板S，也容易實現(xiàn)自動化，所以能夠設(shè)定廉價的拆卸裝置。另外，生產(chǎn)能力也提高。因此，在量產(chǎn)裝置中是優(yōu)選的。圖11示出成膜裝置中的基板托架的表面?zhèn)鹊臓顟B(tài)。在圖11所示的基板托架中，為了減小泄漏磁通密度而對磁鐵33和磁軛34的厚度進行了最佳化了的結(jié)果，未確認到放電痕。如以上說明，在本發(fā)明中，通過用磁力在托架主體中保持基板載置板并用基板保持部和基板載置部來保持基板，從而具有能夠抑制粒子的產(chǎn)生、構(gòu)造物對基板處理的影響，在利用熱傳遞介質(zhì)的冷卻性能(溫度控制)上優(yōu)異，進一步對應于量產(chǎn)裝置易于拆卸基板這樣的效果。進而，通過形成具備具有比基板的外徑小的第I直徑的第I開口部、和與第I開口部連接并具有比上述基板的外徑大的第2直徑的第2開口部的基板保持部，具有能夠用基板保持部和基板載置板可靠地夾持基板這樣的效果。通過在托架主體中與磁鐵一起埋設(shè)磁軛，能夠使基板載置板32變薄，所以具有能夠?qū)崿F(xiàn)基板冷卻性能提高這樣的效果。
通過在托架主體的至少一部分中埋設(shè)非磁性材料板并在非磁性材料板與磁鐵之間設(shè)置磁軛，具有能夠抑制在磁力線從磁軛漏出的情況下磁力線作用至等離子體處理空間這樣的效果。通過由非磁性材料形成托架主體，具有能夠抑制在磁力線從磁軛漏出的情況下磁力線作用至等離子體處理空間這樣的效果。通過由Ti (鈦)、碳或者氧化鋁形成托架主體，能夠使基板托架變輕，所以能夠減少搬送機器手等搬送系統(tǒng)的負擔。進而，另外，通過由Ti (鈦)、碳或者氧化鋁形成托架主體，能夠使基板托架在耐熱性方面優(yōu)異，所以具有特別適用于從等離子體向基板托架流入大量熱量的大電力的濺射成膜這樣的效果。通過設(shè)為在基板載置板的一側(cè)出現(xiàn)N極和S極的磁極，并在與基板載置板相反的一側(cè)出現(xiàn)S極和N極的磁極的單面2極磁鐵，能夠使N極和S極這兩方的磁極朝向基板載置板的一側(cè)，所以具有針對基板載置板的吸附力變高而能夠提高基板保持性能這樣的效果。進而，通過設(shè)為單面2極磁鐵，具有能夠維持基板保持性能的同時降低向托架表面的磁場泄漏這樣的效果。通過在基板的處理面?zhèn)鹊耐屑苤黧w表面中，以使磁通密度成為100高斯以下的方式設(shè)定磁軛的厚度，具有能夠抑制在基板處理裝置上產(chǎn)生異常的放電這樣的效果。通過在基板的周圍以按照等角度使多個N極和S極成為交替的方式配置單面2極磁鐵，具有能夠提高基板的保持性能這樣的效果。通過使用具有基板托架的基板處理裝置，具有能夠?qū)崿F(xiàn)抑制粒子的產(chǎn)生、構(gòu)造物對基板處理的影響，且在利用熱傳遞介質(zhì)的冷卻性能(溫度控制)上優(yōu)異的基板處理裝置這樣的效果。通過在基板支架和上述基板載置板中分別設(shè)置用于向基板的與處理面相反一側(cè)的面導入冷卻氣的氣體導入孔，具有能夠高效地對基板進行冷卻這樣的效果。進而，通過在基板載置板與基板支架的基板載置部之間設(shè)置0. 3mm以下的間隙dl而使該間隙dl流過熱傳遞介質(zhì)(冷卻氣體)，具有能夠提高基板的冷卻性能這樣的效果。特別通過使該部分的間隙成為0. 3mm以下，能夠進一步降低基板的溫度，具有特別在基板上設(shè)置了剝離用的光致抗蝕劑圖案的情況下，能夠在不會造成損傷的溫度即100°C以下進行成膜這樣的效果。
權(quán)利要求
1.一種基板托架，用于保持基板，其特征在于，具備 托架主體；以及 基板載置板，包括對基板進行載置的基板載置部， 所述托架主體包括 基板保持部，以使所述基板的應處理的部分露出的方式保持所述基板的周端部；以及磁鐵，被配置在比所述基板保持部更靠外側(cè)，以使得所述托架主體利用磁力保持所述基板載置板。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基板托架，其特征在于， 所述磁鐵埋設(shè)于所述托架主體， 在所述托架主體中，設(shè)置了具有比所述基板的外徑小的第I直徑的第I開口部、從所述第I開口部向外側(cè)延伸的環(huán)型面、以及通過所述環(huán)型面而與所述第I開口部連接并具有比所述基板的外徑大的第2直徑的第2開口部， 所述基板保持部由所述第I開口部、所述第2開口部以及所述環(huán)型面形成，通過所述環(huán)型面和所述基板載置部夾持所述基板，通過所述第2開口部規(guī)定所述基板的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基板托架，其特征在于， 在所述托架主體中，埋設(shè)了磁軛。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基板托架，其特征在于， 所述托架主體由非磁性材料形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基板托架，其特征在于， 所述磁軛設(shè)置于所述托架主體與所述磁鐵之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基板托架，其特征在于， 所述非磁性材料是Ti、碳或者氧化鋁。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基板托架，其特征在于， 所述磁鐵是在所述基板載置板的一側(cè)出現(xiàn)N極和S極的磁極、而在與所述基板載置板相反的一側(cè)出現(xiàn)S極和N極的磁極的單面2極磁鐵。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基板托架，其特征在于， 所述磁軛的厚度被設(shè)定成所述托架主體的2個面中的與所述基板載置板相反的一側(cè)的面中的磁通密度為100高斯以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基板托架，其特征在于， 在所述基板的周圍以等角度配置了所述單面2極磁鐵。
10.一種基板處理裝置，用于處理權(quán)利要求I 9中的任意一項所述的基板托架中保持的基板，其特征在于，具有 成月吳室； 標靶支架，設(shè)置于所述成膜室內(nèi)； 基板支架，與所述標靶支架相對地設(shè)置，用于載置所述基板托架； 氣體導入單元，用于向所述成膜室內(nèi)導入工序氣體；以及 排氣單元，用于對所述成膜室內(nèi)進行排氣。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的基板處理裝置，其特征在于， 在所述基板支架和所述基板載置板中，分別設(shè)置了用于向所述基板的與處理面相反的ー側(cè)的面導入冷卻氣體的氣體導入孔。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的基板處理裝置，其特征在干， 在所述基板載置板與所述基板支架的基板載置部之間，設(shè)置了 0. 3mm以下的間隙。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠抑制粒子的產(chǎn)生、構(gòu)造物對基板處理造成的影響，改善基板溫度控制性，進而對應于量產(chǎn)裝置易于拆卸基板的基板托架。用于保持基板的基板托架具備托架主體、和包括載置基板的基板載置部的基板載置板，所述托架主體包括以使所述基板的應處理的部分露出的方式保持所述基板的周端部的基板保持部、和被配置比所述基板保持部更靠外側(cè)的磁鐵，以使所述托架主體通過磁力保持所述基板載置板。
文檔編號H01L21/67GK102760679SQ20121012852
公開日2012年10月31日 申請日期2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月28日
發(fā)明者大坂知子, 戶田哲郎, 高城信二 申請人:佳能安內(nèi)華股份有限公司