CN104737283B - 基板处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种基板处理装置，该基板托盘具备托盘本体，和包含支撑基板的基板支撑部的基板支撑板，托盘本体包含基板保持部和磁铁，该基板保持部以基板应处理的部分露出的方式保持上述基板的周端部该磁铁以通过磁力上述托盘本体保持上述基板支撑板的方式被配置在上述基板保持部的外侧，基板托盘经由密封构件，通过托盘保持器保持。

Description

基板处理装置
技术领域
本发明涉及对被处理基板进行溅射、CVD、蚀刻等处理的真空处理装置等的基板处理装置，尤其是涉及在基板处理装置中使用了一面保持被处理基板一面进行搬运的基板托盘的基板处理装置。
背景技术
在真空处理装置中，为了提高生产率，将多张基板处理同时搬运至处理室，或为了不变更装置构成地处理外形尺寸不同的基板，使用可以保持基板并进行搬运的基板托盘。
图12A～12C是表示以往的基板托盘的第1例(参照专利文献1)。图12A～12C表示具备用于保持小的基板的锪孔702，示出了呈碟形状的基板托盘701。通过图12A～12C所记载的保持托盘701，8寸、6寸这样小的基板也可以设置在直径12寸用基板处理装置。
图13A、13B表示以往的基板搬运用托盘的第2例(参照专利文献2)。图13A、13B表示由具有绝缘性并且具有柔软性的物质805构成了由具有凹部802且热传导性优良的物质所构成的托盘本体801的一部分表面的基板托盘801。在图13A、13B中，803是上推用销通过的贯通孔，804是用于吸附基板的贯通孔，806是具有耐蚀性或耐溅射性的物质。在通过图13A、13B所记载的基板搬运用托盘时，可使基板和托盘本体801之间的密接性及热传导性变好，通过使基板的温度均匀，可以缩小电路图案的线宽等偏差。
另外，在成膜装置等真空处理装置中，需要根据处理内容进行处理中的基板的温度管理。因此，一般使用如下的技术，即，通过使用冷却水等的温度控制部件对保持基板、基板托盘的保持器进行温度控制，并通过与该保持器的热传递，进行基板的温度管理。
但是，在真空中，与在大气中相比，热传导效率在零件和零件的微小的间隙中恶化。因此，真空处理装置，尤其是在溅射装置等工艺压力低的装置中，为了进行成膜等真空处理中的基板的温度管理，需要通过例如对基板的背面、托盘的背面供给冷却气体等热传递介质的方法等，改善被温度调整的保持器和基板之间的热传导效率。
图14表示以往的基板搬运用托盘的第3例(参照专利文献3)。图14公开了基板搬运用托盘901，其具备有在基板载置面形成对应于基板S的外形的至少一个凹部911，并在该凹部911的底面配置环状的密封部件902；和对密封部件902推压通过落入凹部911而被设置的基板5的外周缘部的推压部件903。并且，在图14所记载的基板搬运用托盘901中，开设有与凹部911连通的至少一条气体通路913a、913b，作为密封部件902发挥功能的O型环902被形成在凹部911的底面911a，被配置在具有比O型环902的线径大的宽度的环状槽912。并且，在图14中，B为螺栓，S为基板，911b为基板S背面和凹部911底面之间的空间，931为中央开口。
图15表示将基板收容于基板收容孔的托盘配置在基板承载器上，以高效率冷却托盘的等离子处理装置的第4例(参照专利文献4)。图15的等离子处理装置通过由夹紧环600所产生的推压，利用O型环606、607A～607B将托盘615的下面615c和托盘支撑面628之间的空间密闭。并且，在图15中，615a为托盘本体，615b为上面，615c为下面，615d为孔壁，615e为定位缺口，619A～619D为基板收容孔，621为基板支撑部，621a为上面，621b为前端面，623为电介体板，625为间隔物板，626为引导筒体，627为接地屏蔽，628为托盘支撑面，629A～629D为基板载置部，631为基板载置面，636为圆形开口，643为直流电压施加机构，644为供给孔，645为导热气体供给机构，600为夹紧环，604、605A～605D为收容槽，606、607A～607D为O型环，608A、608B为供给孔。
先行技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-021686号公报
专利文献2：日本特开2002-313891号公报
专利文献3：日本特开2010-177267号公报
专利文献4：日本特开2010-225775号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，如专利文献1那样仅放置基板而不固定的基板托盘701中，虽然有可以使质量变轻的优点，但是存在在搬运中基板移动的问题。在专利文献2中，使由形成有抗蚀剂掩模的LaTiO3等所构成的基板盛放在托盘本体801的凹部802。设置在托盘本体801的凹部802的物质805，因具有绝缘性并具有柔软性，所以，通过其绝缘性基板与托盘本体801绝缘，通过基板带电的静电，基板通过静电力拉引至托盘本体801并被固定。但是，即使在专利文献2的基板托盘中，为了使基板通过静电力被拉引至托盘本体801并被固定，因基板为由LaTiO3所构成的强电介体，并且需要施加电场使其基板表面带电，产生静电，因此，在对装置施加高频电力的基板处理中，首先基板是被固定于托盘本体801的，并非解决在基板处理前的搬运中基板移动的问题，另外有在基板并非强电介体时就没有效果的问题。
另外，为了进行成膜等真空处理中的基板温度管理，需要在基板的背面密封热传递介质。
在专利文献3中，因能够通过螺栓B对基板托盘901推压基板S并在基板S背面密封热传递介质，因此，有可以改善基板的温度控制性能的优点，没有在基板的处理前的搬运中基板移动的问题。但是，在专利文献3中，推压部件903通过将螺栓B螺合在形成于基板托盘901的凹部911的外周上的螺丝孔而被安装。因此，当在螺栓B形成膜时，其膜剥落，有成为微粒的原因的课题。另外，因具有构造物，所以，有在成膜等基板处理时产生影响的情形(例如，处理不均匀性)。然后，为了螺合螺栓B，由于需要有相应于基板托盘901的螺丝孔的深度，因此，基板托盘901变厚，有基板托盘901的热电阻变大的问题。若在基板S背面密封热传递介质，基板托盘901的热阻也大，则在真空处理中，难以对用于载置保持基板S的基板托盘901的被温度控制的基板保持器(未图示)传达流入至基板S的热量。因此，存在无法取得充分的基板的温度控制性能的问题。
另外，在专利文献3中，为了装卸基板S，必须取下螺栓B。但是，在量产装置中，为了装卸基板S，时而拆卸时而栓紧螺栓B，装卸装置的结构变得复杂，因此，存在不能容易进行基板S的装卸的问题。
另外，在专利文献4中，托盘615的下面615c和托盘支撑面628之间的空间，因通过O型环606、607A～607B而被密闭，因此，由热传递介质所产生的冷却性能(温度控制)优良。但是，基板602因仅在贯通在托盘615的厚度方向的基板收容孔619A～619D收容基板，因此，在搬运中有基板602移动的问题。并且，在专利文献4中，基板602直接被载置于各个基板载置部629A～629D的基板载置面631，并且被静电吸附。因此，在基板602为玻璃基板时，存在基板的吸附、脱离大幅度地需要时间的问题。
本发明的目的在于提供使用了例如抑制微粒的产生、构造物对基板处理的影响，由热传递介质所产生的冷却性能(温度控制)优良，并且与量产装置对应并容易进行基板装卸的基板托盘的基板处理装置。
用于解决课题的手段
本发明的第一方面所记载的发明是一种基板处理装置，具有：处理室、托盘保持器、气体导入部和排气部，上述托盘保持器用于对保持基板的基板托盘进行保持，上述气体导入部用于将工艺气体导入上述处理室内，上述排气部用于对上述处理室内进行排气，上述基板处理装置用于对上述基板进行处理，其特征在于，上述基板托盘具备托盘本体和包含支撑上述基板的基板支撑部的基板支撑板，上述托盘本体包含基板保持部和磁铁，上述基板保持部以上述基板应处理的部分露出的方式保持上述基板的周端部，上述磁铁以上述托盘本体通过磁力保持上述基板支撑板的方式被配置在上述基板保持部的外侧，上述基板托盘经由密封构件通过上述托盘保持器保持。
本发明的第二方面所记载的发明，在第一方面所记载的发明中，设置有夹紧上述托盘本体的周边部的夹紧环，通过由上述夹紧环所产生的推压，上述托盘本体的下面和上述托盘保持器的托盘本体支撑面通过上述密封构件密封。
本发明的第三方面所记载的发明，在第一方面所记载的发明中，上述夹紧环被配置成将与上述密封构件相向的上述托盘本体的周边部夹紧。
本发明的第四方面所记载的发明，在第一方面所记载的发明中，上述密封构件为O型环。
本发明的第五方面所记载的发明，在第一方面所记载的发明中，在上述托盘保持器和上述基板支撑板的至少一方，设置有用于将冷却气体导入至与上述基板的处理面相反侧的面的气体导入孔。
本发明的第六方面所记载的发明，在第一方面所记载的发明中，上述磁铁被埋设于上述托盘本体，在上述托盘本体上设置有具有比上述基板的外径小的第1直径的第1开口部，从上述第1开口部向外侧延伸的环面，和通过上述环面与上述第1开口部连接、并具有比上述基板外径大的第2直径的第2开口部，上述基板保持部通过上述第1开口部、上述第2开口部及上述环面形成，通过上述环面和上述基板支撑部夹持上述基板，并通过上述第2开口部限制上述基板的位置。
本发明的第七方面所记载的发明，在第一方面所记载的发明中，在上述托盘本体中埋设有轭铁。
本发明的第八方面所记载的发明，在第一方面所记载的发明中，上述托盘本体由非磁性材料形成。
发明效果
根据本发明的第一方面所记载的发明，有通过磁力使托盘本体保持基板支撑板，并以基板保持部和基板支撑部保持基板，由此抑制微粒产生、构造物对基板处理的影响，由热传递介质所产生的冷却性能(温度控制)优良，进而可以对应量产装置容易进行基板的装卸的效果。另外，根据本发明的第一方面所记载的发明，因基板托盘经由密封构件而通过托盘保持器保持，所以，不会有基板托盘和托盘保持器之间的冷却气体泄漏，冷却气体泄漏路径被限定在基板托盘和基板之间，所以，有冷却性能(温度控制)优良的效果。
根据本发明的第二方面所记载的发明，通过夹紧托盘本体的周边部的夹紧环的推压，托盘本体的下面和托盘保持器的托盘本体支撑面利用密封构件被密封，所以，不会有基板托盘和托盘保持器之间的冷却气体泄漏，冷却气体泄漏路径被限定于基板托盘和基板间，所以，有冷却性能(温度控制)优良的效果。
根据本发明的第三方面或第四方面所记载的发明，因夹紧环被配置成将与密封构件相向的托盘本体的周边部夹紧，所以，以密封构件为支点，基板托盘翘曲成上侧成为凸状，并且因基板托盘和托盘保持器之间的距离不会变大，所以，有冷却性能(温度控制)优良的效果。
根据本发明的第五方面所记载的发明，通过在托盘保持器及基板支撑板的至少一方设置用于将冷却气体导入至基板的处理面的相反侧的面的气体导入孔，具有可以有效率地冷却基板的效果。
根据本发明的第六方面所记载的发明，基板保持部通过具有比基板的外径小的第1直径的第1开口部、从上述第1开口部向外侧延伸的环面和通过上述环面与第1开口部连接并且具有比上述基板的外径大的第2直径的第2开口部形成基板保持部，由此，具有能够更可靠地保持基板的效果。另外，因通过磁铁被埋设于托盘本体，可以使基板支撑板变薄，所以，有可以谋求提高基板冷却性能的效果。
根据本发明的第七方面的发明，因通过在托盘本体中埋设轭铁，可以使基板托盘变薄，所以，有可以减少搬运机械臂(ロボット)等搬运系统的负担的效果。
根据本发明的第八方面所记载的发明，通过由非磁性材料形成托盘本体，具有可以抑制在磁力线从轭铁漏出时磁力线作用至等离子处理空间的效果。
本发明的其他特征及优点通过参照附图而作出的下述说明清楚可知。并且，附图中，对相同或同样的结构，赋予相同参照号码。
附图说明
附图包含在说明书中，构成其一部分，表示本发明的实施方式，与该记述一起用于说明本发明的原理。
图1是用于说明本发明的一个实施方式的成膜装置的概略图。
图2A是用于说明基板托盘构造的第1结构例的概略剖视图。
图2B是用于说明基板托盘构造的第1结构例的概略剖视图。
图2C是用于说明基板托盘构造的第2结构例的概略剖视图。
图2D是用于说明基板托盘构造的第2结构例的概略剖视图。
图2E是用于说明通过夹紧环保持基板托盘构造的第1结构例的状态的概略剖视图。
图2F是用于说明通过夹紧环保持基板托盘构造的第1结构例的状态的概略剖视图。
图3A是用于例示性地说明使用了单面2极磁铁和1极磁铁的结构例的泄漏磁场的图。
图3B是用于例示性地说明使用了单面2极磁铁和1极磁铁的结构例的泄漏磁场的图。
图4是用于说明作为本发明的其他实施方式的基板托盘构造的概略剖视图。
图5是表示对基板托盘配置磁铁的配置图的一例的图。
图6是例示基板托盘表面的泄漏磁通量密度与不产生放电弧坑的区域的关系图。
图7是例示基板温度和基板托盘背面，即是基板托盘的磁性体和保持器之间的间隙尺寸的关系的图。
图8A是对托盘的基板设置方法的说明图。
图8B是对托盘的基板设置方法的说明图。
图9A是例示使用基板托盘来保持多张基板的状态的图。
图9B是例示使用基板托盘来保持多张基板的状态的图。
图10A是例示基板托盘表面的泄漏磁通量密度的测定状态的图。
图10B是例示基板托盘表面的泄漏磁通量密度的测定状态的图。
图11是例示使用基板托盘而在基板上成膜之后的基板托盘的表面状态的图。
图12A是表示以往的基板托盘的第1例(专利文献1)的图。
图12B是表示以往的基板托盘的第1例(专利文献1)的图。
图12C是表示以往的基板托盘的第1例(专利文献1)的图。
图13A是表示以往的基板托盘的第2例(专利文献2)的图。
图13B是表示以往的基板托盘的第2例(专利文献2)的图。
图14是表示以往的基板托盘的第3例(专利文献3)的图。
图15是表示以往的基板托盘的第4例(专利文献4)的图。
具体实施方式
以下，对用于实施本发明的方式，参照图面进行说明。
参照图1，说明本发明的一实施方式的溅射装置的结构。该溅射装置包含经由闸阀11能连通地被连接的LL室(加载互锁真空室；ロードロック室)1和SP室(溅射室)2。溅射装置的SP室2具备有处理腔室21、保持基板托盘3的托盘保持器4、和用于保持目标物T的目标物保持器5，该基板托盘3保持了基板S，该目标物T用于使溅射粒子在基板S上成膜。在此，托盘保持器4及目标物保持器5被配置在处理腔室21内。
托盘保持器4是通过上下机构41能够上下移动的，成为在调整目标物T和基板S的距离(以下，称为T/S间距离)，或搬入及搬出保持了基板S的基板托盘3时，可以通过上下机构41上下移动。并且，在本实施方式中，针对T/S间距离、搬入及搬出基板托盘3，虽然使用上下机构41，但是即使使用实现相同功能的另外的机构也是可以的。在托盘保持器4的内部设置有用于冷却托盘保持器4的未图示的冷却水路，成为可以循环冷却水。托盘保持器4由热传导性好的Cu(铜)等材料构成，作为电极(阳极电极)发挥功能。如图2A、图2C、图2E所示，在托盘保持器4设置用于对基板S和基板托盘3之间的间隙，及基板托盘3和托盘保持器4之间的间隙导入冷却气体的冷却气体导入路42。就作为基板S和基板托盘3之间，基板托盘3和托盘保持器4之间的热传递介质的冷却气体而言，使用例如Ar(氩)等惰性气体。另外，如图1所示，设置有环状的夹紧环6，其具有在基板托盘3被载置于托盘保持器4时，可以抑制朝基板托盘3的周缘部、基板托盘3的背面以及托盘保持器4的表面成膜的配置和形状。
并且，如图2A、图2C、图2E所示，基板托盘3的托盘本体31的端部(下部)31a经由密封构件80(例如O型环)通过托盘保持器4的端部(上端)4a被保持。假设在没有O型环80时，从托盘本体31和托盘保持器4的接触部分(图2A、图2C的81的部分)，从托盘本体31和基板S的接触部分(图2A、图2C的82的部分)之间间隙冷却气体泄漏。其结果，被形成在托盘本体31和托盘保持器4之间的空间中的冷却气体的压力难以上升。并且，因冷却气体泄漏的路径不被限定在基板托盘和基板间，因此难以提高冷却性能。
通过设置O型环80，没有从托盘本体31和托盘保持器4的接触部分(图2A、图2C的81的部分)的冷却气体的泄漏，冷却气体泄漏的路径被限定在托盘本体31和基板S的接触部分(图2A、图2C的82的部分)。其结果，在导入了冷却气体时，在托盘本体31和托盘保持器4之间的空间中的冷却气体的压力容易上升，冷却性能(温度控制)提高。
在图2A、图2C、图2E中，虽然表示在托盘保持器4的端部(上端)4a设置收容槽，将O型环收容在该收容槽内的例子，但是即使在基板托盘3的托盘本体31的端部(下部)31a和托盘保持器4的端部(上端)4a之间，设置特氟隆(注册商标)等的密封构件也可取得相同的效果。作为密封构件，只要是能够将基板托盘3和托盘保持器4之间进行真空密封的即可，可以是O型环以外的构件。在图2A、图2C、图2E中，虽然表示在托盘保持器4的端部(上端)4a设置收容槽，将O型环收容在该收容槽内的例子，但是也可以在托盘本体31的端部(下端)31a设置收容槽，将O型环收容在该收容槽内。
夹紧环6被固定于夹紧环支撑杆61。在夹紧环支持棒61安装有夹紧环上下驱动机构62，夹紧环6通过夹紧环上下驱动机构62，可以上下移动。
在本实施方式中，通过夹紧环6在基板托盘3的周边部使基板托盘3夹紧在托盘保持器4上。据此，可以抑制冷却气体从基板托盘3和托盘保持器4之间泄漏，可以更提高基板S的冷却性能。由夹紧环6所进行的基板托盘3的夹紧可以通过例如以夹紧环6与基板托盘3接触的方式使夹紧环上下机构62上下移动。如图2E的83所示，优选夹紧环6以配置成将与密封构件80相向的托盘本体31的周边部夹紧。如图2F的84所示，在夹紧环6推压密封构件80的外周时，应考虑以密封构件80为支点翘曲成托盘本体31向上侧成为凸状。当产生这样的翘曲时，存在托盘保持器4和基板支撑板32之间的间隙d1变大，冷却气体的从基板S朝向基板支撑板32，进而从基板支撑板32朝向托盘保持器4的热传递效率下降，基板S的冷却效率下降的可能性。
目标物保持器5由金属制构件构成，作为电极(阴极电极)发挥功能。目标物保持器5通过未图示的绝缘体被保持，自处理腔室21被电性绝缘。在目标物保持器5上经由用于进行阻抗匹配的匹配机(M.Box)51连接有高频电源52，成为能够从高频电源52对目标物保持器5施加高频电力。并且，可以根据目标物T的种类等，将直流电源连接于目标物保持器5，将直流电力施加于目标物T。
在处理腔室21设置有导入工艺气体(例如氩等惰性气体和氧)的气体导入部6。气体导入部6能设有例如溅射气体(例如，Ar)导入部61和反应性气体(例如氧)导入部62。并且，在处理腔室21经由电导阀设置有排气部7。排气部7能包含例如并用了用于进行处理腔室21的排气的TMP(涡轮分子泵)和低温泵的第1排气系统71，和由用于降低TMP的背压的RP(旋转泵)构成的第2排气系统72。并且，第1排气系统71和第2排气系统能经由第1阀73连接。另外，在处理腔室21经由第2阀75连接有由RP(旋转泵)构成的第3排气系统74。另外，在处理腔室21，连接有用于测定处理室内的压力的压力表8(例如，薄膜式压力计)。
在目标物T和基板托盘3之间的空间，通过在成膜动作中被施加于目标物保持器5的电力形成了等离子。将通过该目标物T、保持基板托盘3的托盘保持器4及处理腔室21的壁所包围的空间称为(工艺空间)。可以在处理腔室21的壁上设置未图示的屏蔽部。在LL室1经由通过从RP(旋转泵)等的大气压能够排气的泵12所构成的第4排气系统经由第3阀13连接，具有未图示的排气机构。LL室1是为了将保持了基板S的基板托盘3搬出搬入至SP室2而被使用的。
接着，说明基板托盘3的结构的说明。图2A、图2C、图2E表示作为本发明的一个实施方式的基板托盘3的结构的剖视图。基板托盘3包含托盘本体31，和具有支撑基板S的基板支撑部32b的基板支撑板32。基板支撑板32为磁性板。在托盘本体31形成有开口36。托盘本体31在开口36的端部具有保持基板S的周端部的基板保持部35。开口36具有：具有比基板S的外径小的第1直径的第1开口部36a、从第1开口部36a延伸的环面36r、和通过环面36r与第1开口部36a连接并具有比基板S的外径大的第2直径的第2开口部36b。换言之，基板保持部35包含第1开口部36a、第2开口部36b及环面36r。基板S通过基板保持部35的环面36r和基板支撑板32的基板支撑部32b被夹持。基板S的位置通过具有比基板S的外径大的第2直径的第2开口部36b被限制。据此，基板S可靠地被保持。即，可以降低如下不良状况的发生，即，超过基板相对第1开口部36a的中心轴容许的限度而被偏移保持，在处理基板时后述冷却气体泄漏，或部分性地过度隐藏基板周边部而无法处理原本应被处理的基板周边部。另外，由于通过磁铁被埋设于托盘本体31可以使基板支撑板32变薄，因此可以提高基板冷却性能。基板S的应处理部分通过第1开口部36a露出。
基板支撑板32由磁性材料构成。作为构成基板支撑板32的磁性材料，优选难以生锈的不锈钢等，具体而言，以SUS430等为佳。由于基板托盘3从大气中被取出，因此不仅为磁性材料，具有防锈性也是重要的。
在托盘本体31，为了将基板支撑板32保持在托盘本体31上，在基板保持部35的外侧配设有磁铁33。在图2A、图2C、图2E的例子中，在托盘本体31的内部埋入多个单面2极的磁铁33。设置单面2极的磁铁是因为与单面1极的磁铁相比，用于将基板支撑板32保持在托盘本体31上的吸附力强，可以抑制磁场泄漏至工艺空间。对这个方面，使用图3A、3B进行说明。图3A是在托盘本体31埋设2组单面2极的磁铁33的结构例，图3B是在托盘本体31埋设2组单面1极磁铁33的结构例。如图3A所示，在单面2极磁铁33时，在工艺空间产生的泄漏磁场，比单面1极磁铁33时小。因此，可以使抑制磁场朝后述工艺空间泄漏的轭铁34的厚度变薄，具有可以谋求基板托盘3的轻量化的技术意义。
在图3A的结构例中，在N极和S极相邻的位置配置。从N极产生的磁力线33a被拉到旁边的S极而要封闭。此时，由于N极和S极的配置接近，因此托盘表面的泄漏磁通量密度小。另一方面，在图3B的结构例中，与图3A的结构例相比，N极和S极分离。此时，从N极产生的磁力线33b与图3A的结构例相同，被拉到S极而要封闭，但是由于位置分离，因此与图3A的结构例相比，产生在托盘表面的泄漏磁通量密度容易变大。如图3A的结构例所示，当产生在托盘表面的泄漏磁通量密度小时，在托盘表面不残留异常的放电弧坑。
接着，参照图4，说明使用了轭铁34的实施方式。在图4的结构例中，在磁铁33的工艺空间侧设置有轭铁34，抑制磁场朝工艺空间泄漏。轭铁34的材质为了抑制磁场朝工艺空间泄漏，只要是透磁率高的材料即可，适合使用例如SUS430等。作为托盘本体31内的磁铁33和轭铁34的固定方法，虽然使用例如粘接剂(具体而言，环氧系粘接剂)等的粘接，但是只要是在基板托盘3的使用条件下被容许的固定方法，即使是其他方法(例如，螺旋固定)也可以。磁铁33的两个面中的没有轭铁34的面与基板支撑板32接触，成为可以与托盘本体31装卸的结构。并且，磁铁33的两个面中的没有轭铁34的面不一定要与基板支撑板32接触，只要能够通过基板支撑板32和磁铁33的吸附力在托盘本体31和基板支撑板32保持基板S即可。
在基板支撑板32具有多个从基板支撑板32的托盘保持器4侧贯通至基板S侧的贯通孔32a，冷却气体经由该贯通孔32a被导入至基板支撑板32和基板S之间，可以提高基板S和基板支撑板32之间的热传导率。冷却气体通过在保持基板托盘3的托盘保持器4的基板保持面43上开口的冷却气体导入路42，被导入至托盘保持器4和基板支撑板32之间的间隙d1。因通过该冷却气体从基板S朝基板支撑板32，进而从基板支撑板32朝托盘保持器4的热传导效率变好，所以基板S的冷却效率上升。
虽然托盘本体31可以由非磁性材料形成，但是也能够由磁性材料构成托盘本体31，抑制磁场朝工艺空间泄漏。但是，当由磁性材料构成托盘本体31时，因为重量增加，因此对用于搬运基板托盘3的机械臂等的托盘搬运装置增加负担。另外，也可以由非磁性材料形成托盘本体31全体，省略轭铁34。为了省略轭铁34，并且抑制磁场朝工艺空间泄漏，只要增厚托盘本体31即可。但是，在增厚托盘本体31时，基板托盘3的重量增加。因此，为了一面抑制磁场朝工艺空间泄漏，一面谋求基板托盘3的轻量化，优选由非磁性材料构成托盘本体31，在磁铁33和非磁铁材料的托盘本体31之间配置轭铁34的如图4那样的结构。作为托盘本体3所使用的非磁性材料，优选轻量材料，可以使用Ti(钛)、碳、氧化铝、陶磁、Mg合金、Al、Al合金等。其中，因为以Ti(钛)、碳、氧化铝耐热性为优，所以在大电力的溅射成膜装置等朝托盘的热量流入高时，尤其优选。
图5表示磁铁33的配置例。在基板S的周围每次排列3个单面2极的磁铁33，其是大概相对于基板S旋转对称地配置3组。磁铁33为厚度薄的圆柱状，在圆形面具有N极和S极。磁铁33的N极和S极的境界线大约被配置成朝向基板S的中心。这样，因为可以平衡良好地保持基板S，所以优选。用于平衡良好地保持基板S的多个磁铁33的配置，并不限定于此，可以例如将一个单面2极磁铁33旋转对称地配置在三个部位，即其可以由三个磁铁33构成，即使将一个单面2极磁铁旋转对称地配置在两个部位，即其可以由两个磁铁构成。只要为了平衡良好地保持基板S旋转对称地配置，即使磁铁33的N极和S极的境界线不被配置成大致朝向基板S的中心也是可以的。另外，磁铁不仅是圆形的，也可以使用杆状、圆弧状等形状。
另外，通过将N极和S极的双方的磁极朝向基板支撑板32，对基板支撑板32的吸附力变高，基板保持性能优良。另外，通过为单面2极磁铁33，可以一面维持基板保持性能一面降低磁场朝基板托盘3表面泄漏。
例如，如图5所示，在使用多个磁铁33保持基板S的结构时，优选配置成N极和S极交替。通过设置多个磁铁33，保持性能变高。并且，若配置成N极和S极交替，则可以更提高该性能。
但是，通过具有轭铁34，降低基板托盘3的表面中的泄漏磁通量密度，但是根据降低至该泄漏磁场强度对成膜不引起具有影响的异常放电的程度的情形提高成膜特性的方面是优选的。
图6表示轭铁34的厚度和托盘本体31的表面的泄漏磁通量密度的关系。在本实施方式中，轭铁厚度和托盘本体31的表面的泄漏磁通量密度的关系成为如曲线201那样，例如在轭铁厚度为0.3mm时，泄漏磁通量密度为130Gauss，在轭铁厚度为0.6mm时，泄漏磁通量密度为30Gauss。在泄漏磁通量密度超过100Gauss的区域中，在托盘表面残留放电弧坑，但是在泄漏磁通量密度为100Gauss以下的区域中不残留放电弧坑。在一例中，在轭铁厚度为0.3mm且泄漏磁通量密度为130Gauss时，在托盘表面产生放电弧坑，但是在轭铁厚度为0.6mm且泄漏磁通量密度为30Gauss时，在托盘表面看不到放电弧坑。
图9A、9B是使用本实施方式的基板托盘3保持8片基板S的情形。图9A是将作为基板压环发挥功能的上述基板支撑板32可以保持8片基板S地一体形成的图。图9B是在8片基板S的每个上形成作为基板压环发挥功能的上述基板支撑板32的图。泄漏磁通量密度的测定如图10B所示，在磁铁33的正上方，在磁铁33和磁铁33之间进行。轭铁34的厚度越厚越降低泄漏磁场。为了成膜，为了不在托盘表面产生不理想的放电，以泄漏磁场为100高斯以下的区域为佳。并且，托盘本体31的表面中的泄漏磁通量密度，在托盘表面通过测定垂直磁通量密度大致成为0高斯的地点中的水平磁通量密度而进行了评估。
更详细而言，在托盘本体31埋设一组单面2极磁铁33时，通过由高斯计测定从托盘上面观看时的磁铁33的N极和S极之间的垂直磁通量密度大约为0高斯的地点的托盘表面中的水平磁通量密度，进行评估。作为高斯计，使用了东阳特克尼卡公司制5180型高斯计。磁通量密度的测定是以在室温下通过基板支撑板32保持蓝宝石基板S的状态进行的。另外，如图10A、图10B所示，在托盘本体31以每次3组，120度的等间隔埋设单面2极磁铁33时，通过由高斯计测定从托盘上面观看时的一个单面2极磁铁33的N极和S极之间的垂直磁通量密度大约成为0高斯的地点，3组单面2极磁铁33的各个磁铁之间的垂直磁通量密度大约成为0高斯的地点的托盘表面的水平磁通量密度来进行评估。
图7表示基板温度与基板托盘3的背面(即基板托盘3的基板支撑板32的背面)和托盘保持器4之间的间隙尺寸d1的关系。由于防止处于基板S上的保护树脂因温度而形状变化，因此，优选基板温度为100℃以下。根据实验结果，在间隙尺寸d1为0.15mm中，基板温度大约为90℃。当间隙尺寸d1变宽成0.7mm时，基板温度上升至大约150℃。以后，随着间隙尺寸d1变宽，基板温度上升，在2.5mm时上升至大约190℃。根据该实验结果，可知如图7所示，基板温度成为100℃以下的间隙尺寸d1为0.3mm以下。因此，为了提高冷却效果，基板支撑板32和托盘保持器4之间的间隙d1越小越好。在此，为了将基板温度设成100℃以下，基板支撑板32和托盘保持器4之间的距离d1优选为0.3mm以下。关于这个方面，使用图2C进行说明。冷却气体(Ar)经由冷却气体导入孔42、贯通孔32a被导入至基板S的背面侧。另外，为了防止冷却气体(Ar)从托盘本体31扩散至SP室2内的工艺空间，优选托盘本体31的端部(下端)31a和托盘保持器4的端部(上端)4a被固定成能取得高的气密性。另外，托盘本体31的中央部31b和托盘保持器4的中央部4b只要是可以将冷却气体(Ar)导入至基板S的背面侧的程度的间隙即可。从以上的方面来看，优选基板支撑板32和托盘保持器4之间的间隙d1以0.3mm以下。
因为冷却基板的性能提高，所以，间隙d1越小越好。但是，当基板支撑板32与托盘本体31的端部31a相比突出时，因为冷却气体扩散至SP室2内的工艺空间，所以，只要将d1的最小值决定为在将基板支撑板32安装在了托盘本体31的状态下考虑到没有与端部31a相比突出的部分所需的设计公差的尺寸即可。另外，在本实施方式中，虽然使用Ar(氩)当作冷却气体，但是也可以使用He(氦)、氢等其他冷却气体。
接着，关于对基板托盘3安装基板S及基板支撑板32的方法，使用图8A、图8B进行说明。相对于基板托盘3的基板S及基板支撑板32的设置，可以由机械臂自动性地进行。首先，当装填了多张基板S的卡匣102安置在卡匣用装载埠103b(カセット用ロードポート)时，卡匣102通过输送带104被搬运至基板取出位置105。当卡匣102被配置在基板取出位置105时，基板升降机构106从下方上升，所有的基板S被升起。之后，通过具备了未图示的真空卡盘机构的6轴机械臂107，基板S的背面通过真空卡盘被吸附保持。之后，进行基板S的定心、定向的找正位置。
与基板搬运动作并行，被填装于托盘用机械臂108a、108b的基板托盘3，通过具备未图示的真空卡盘机构的6轴机械臂110被吸附、保持，被搬运至用于进行基板S和基板支撑板32的设置的工作台111。此时也进行基板托盘3的定心、找正位置。
通过6轴机械臂107而被保持的基板S以成膜的面成为下方的方式被设置于载置在工作台111上的基板托盘3。当在基板托盘3上设置基板S后，用于保持基板S的基板支撑板32通过机械臂113被保持，被设置于已设有基板S的基板托盘3。当完成对基板托盘3设置基板S及基板支撑板32时，通过6轴机械臂110，吸附保持基板托盘3的背面，将基板托盘3翻过来，以使成膜面成为上方，搬运至成膜处理装置的装载埠114。
结束了成膜处理的基板托盘3以与上述相反的程序进行基板支撑板32和基板S拆卸，当最终基板S被装填至基板卡匣102时，通过输送带104被搬运至卡匣用卸载埠103a，并能够进行回收。
安装了基板S的基板托盘3被搬运至LL室内1。LL室内1被排气至低真空区域。在排气完成后，基板托盘3从LL室1被搬运至SP室2，通过夹紧环6和托盘保持器4被固定。SP室2被排气至高真空区域，之后，进行SP(溅射)处理。SP处理是将工艺气体例如Ar和O2的混合气体导入SP室2而将SP室2设置成规定的压力后，对目标物保持器5输入电力，进行至经过规定时间为止。此时，冷却气体通过托盘保持器4内的冷却气体导入路42而被导入至基板托盘3的背面和托盘保持器4之间的间隙d1(基板托盘3的基板支撑板32的两个面之中、基板保持面的相反侧的面和托盘保持器4之间的间隙)。冷却气体被进一步从该间隙d1通过被设置于基板托盘3的基板支撑板32的贯通孔32a而被导入至基板S和基板支撑板32之间的空间。通过导入的冷却气体一面冷却基板S一面进行成膜。在成膜结束后，电力、添加气体、冷却气体的供给被停止，基板托盘3从SP室2被搬运至LL室1，在LL室1内进行排气，基板托盘3被取出。
保持了基板S的基板托盘3从LL室1被取出，之后在大气中基板S从基板托盘3被取下。在本实施方式中，由于通过作用于托盘本体31的磁铁33和基板支撑板32之间的磁力保持基板，因此，容易拆卸基板S，也容易进行自动化，因此可以设定便宜的拆卸装置。另外，也提高生产量。因此，在量产装置中是合适的。图11表示成膜装置中的基板托盘的表面侧的状态。在图11所示的基板托盘中，为了缩小泄漏磁通量密度，将磁铁33和轭铁34的厚度进行最佳化的结果，无法确认到放电弧坑。
如上述说明地那样，具有如下效果，即，通过磁力将基板支撑板保持在托盘本体上，并由基板保持部和基板支撑部保持基板，据此，抑制微粒产生、构造物对基板处理的影响，由热传递介质所产生的冷却性能(温度控制)优良，并且与量产装置对应，能够容易进行基板的装卸。并且，因为基板托盘经由密封构件而被保持于托盘保持器，所以，不会有基板托盘和托盘保持器之间的冷却气体泄漏，冷却气体泄漏路径被限定在基板托盘和基板之间，因此，有冷却性能(温度控制)优良的效果。通过夹紧托盘本体的周边部的夹紧环的推压，托盘本体的下面和托盘保持器的托盘本体支撑面通过密封构件被密封，因此，不会有基板托盘和托盘保持器之间的冷却气体泄漏，冷却气体泄漏路径被限定于基板托盘和基板间，因此，有冷却性能(温度控制)优良的效果。因为夹紧环配置成夹紧与密封构件相向的托盘本体的周边部，因此，以密封构件为支点，基板托盘翘曲成上侧成为凸状，并且因为托盘本体和托盘保持器之间的距离不会变大，所以，有冷却性能(温度控制)优良的效果。通过在托盘保持器及或基板支撑板设置用于将冷却气体导入至基板的处理面的相反侧的面的气体导入孔，据此，具有可以有效率地冷却基板的效果。
并且，通过形成基板保持部，具有可以通过基板保持部和基板支撑板可靠地夹持基板的效果，该基板保持部具有：具有比基板的外径小的第1直径的第1开口部，和与第1开口部连接且具有比上述基板的外径大的第2直径的第2开口部。
通过在托盘本体与磁铁一起埋设轭铁，由此，可以使基板支撑板32变薄，因此，有可以谋求提高基板冷却性能的效果。
通过在托盘本体的至少一部分埋设非磁性材料板，并在非磁性材料板和磁铁之间设置轭铁，具有可以抑制在磁力线从轭铁漏出时磁力线作用至等离子处理空间的效果。
通过由非磁性材料形成托盘本体，具有可以抑制在磁力线从轭铁漏出时磁力线作用至等离子处理空间的效果。
通过由Ti(钛)、碳或氧化铝形成托盘本体，可以减轻基板托盘，因此，可以减少搬运机械臂等的搬运系统的负担。并且，另外，通过由Ti(钛)、碳或氧化铝形成托盘本体，因为可以使基板托盘成为耐热性优良的部件，因此，有尤其适合从等离子朝基板托盘的热量流入大的大电力的溅射成膜的效果。
通过设置为在基板支撑板侧出现N极和S极的磁极，在基板支撑板的相反侧出现S极和N极的磁极的单面2极磁铁，由于可以使N极和S极的双方的磁极朝向基板支撑板侧，因此，对基板支撑板的吸附力变高，有谋求提高基板保持性能的效果。并且，通过设置为单面2极磁铁，具有可以一面维持基板保持性能一面降低磁场漏出至托盘表面的效果。
通过在基板的处理面侧的托盘本体表面中，将轭铁的厚度设定成磁通量密度为100高斯以下，有可以抑制在基板处理装置上产生异常放电的效果。
通过将单面2极磁铁以多个N极和S极交替的方式等角度地配置在基板的周围，具有可以提高基板的保持性能的效果。
通过使用具有基板托盘的基板处理装置，具有可以抑制微粒的产生、构造物对基板处理的影响，实现由热传递介质所产生的冷却性能(温度控制)优良的基板处理装置的效果。
通过在托盘保持器和上述基板支撑板设置用于将冷却气体导入至基板的处理面的相反侧的面的气体导入孔，具有可以有效率地冷却基板的效果。
并且，通过在基板支撑板和托盘保持器的基板支撑器之间设置0.3mm以下的间隙d1，使热传递介质(冷却气体)流至该间隙d1，具有可以提高基板的冷却性能的效果。尤其是通过将该部分的间隙设置成0.3mm以下，可以进一步降低基板的温度，尤其是在基板上设置剥离用的光致抗蚀剂图案时，具有能够以不受到损伤的温度即是100℃以下来进行成膜的效果。
符号说明
S：基板
T：目标物
d1：间隙
1：LL室
2：SP室
3：基板托盘
4：托盘保持器
5：目标物保持器
6：夹紧环
7：排气部
8：压力表
31：托盘本体
32：基板支撑板
32a：贯通孔
32b：基板支撑部
33：磁铁
34：轭铁
35：基板保持部
36：开口
36a：第1开口部
36b：第2开口部
42：冷却气体导入路
80：密封构件。
本发明并不限制于上述实施方式，可以在不脱离本发明的精神及范围内，进行各种变更及变型。因此，为了向公众告知本发明的范围，附上以下的权利要求。
本发明以2012年10月22日所提出的日本专利申请特愿2012-232705号为基础，主张优先权，在此援用其记载内容的全部内容。

Claims (9)

1.一种基板处理装置，具有：
处理室、托盘保持器、气体导入部和排气部，
上述托盘保持器用于对保持基板的基板托盘进行保持，
上述气体导入部用于将工艺气体导入上述处理室内，
上述排气部用于对上述处理室内进行排气，
上述基板处理装置用于对上述基板进行处理，其特征在于，
上述基板托盘具备托盘本体和包含支撑上述基板的基板支撑部的基板支撑板，
上述托盘本体包含基板保持部和磁铁，上述基板保持部以上述基板应处理的部分露出的方式保持上述基板的周端部，上述磁铁以上述托盘本体通过磁力保持上述基板支撑板的方式被配置在上述基板保持部的外侧，
在上述托盘本体上设置有开口部以及夹持部，以便构成上述基板保持部，上述开口部具有包围上述基板的上述周端部的外侧以便限制上述基板的位置的面，上述夹持部构成为通过上述夹持部和上述基板支撑部夹持上述基板的上述周端部，
上述基板托盘经由密封构件通过上述托盘保持器保持。
2.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
设置有夹紧上述托盘本体的周边部的夹紧环，通过由上述夹紧环所产生的推压，上述托盘本体的下面和上述托盘保持器的托盘本体支撑面通过上述密封构件密封。
3.如权利要求2所述的基板处理装置，其特征在于，
上述夹紧环被配置成将与上述密封构件相向的上述托盘本体的周边部夹紧。
4.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
上述密封构件为O型环。
5.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
在上述托盘保持器和上述基板支撑板的至少一方，设置有用于将冷却气体导入至与上述基板的处理面相反侧的面的气体导入孔。
6.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
在上述托盘本体中埋设有轭铁。
7.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
上述托盘本体由非磁性材料形成。
8.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
在上述托盘本体上设置有具有比上述基板的外径小的第1直径的第1开口部，从上述第1开口部向外侧延伸的环面，和通过上述环面与上述第1开口部连接、并具有比上述基板外径大的第2直径的第2开口部，上述基板保持部通过上述第1开口部、上述第2开口部及上述环面形成，通过上述环面和上述基板支撑部夹持上述基板，并通过上述第2开口部限制上述基板的位置。
9.一种基板处理装置，具有：
处理室、托盘保持器、气体导入部和排气部，
上述托盘保持器用于对保持基板的基板托盘进行保持，
上述气体导入部用于将工艺气体导入上述处理室内，
上述排气部用于对上述处理室内进行排气，
上述基板处理装置用于对上述基板进行处理，其特征在于，
上述基板托盘具备托盘本体和包含支撑上述基板的基板支撑部的基板支撑板，
上述托盘本体包含基板保持部和磁铁，上述基板保持部以上述基板应处理的部分露出的方式保持上述基板的周端部，上述磁铁以上述托盘本体通过磁力保持上述基板支撑板的方式被配置在上述基板保持部的外侧，
上述基板托盘经由密封构件通过上述托盘保持器保持，
上述磁铁被埋设于上述托盘本体，
在上述托盘本体上设置有具有比上述基板的外径小的第1直径的第1开口部，从上述第1开口部向外侧延伸的环面，和通过上述环面与上述第1开口部连接、并具有比上述基板外径大的第2直径的第2开口部，上述基板保持部通过上述第1开口部、上述第2开口部及上述环面形成，通过上述环面和上述基板支撑部夹持上述基板，并通过上述第2开口部限制上述基板的位置。
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