JP2016003386A - 成膜ホルダ - Google Patents

Abstract

【課題】マスクを一面にセットした基板を一面に載置する第１プレートと、第１プレートの他面側に配置されて磁石を収容する凹所を有した第２プレートとから構成した磁石内蔵型の成膜ホルダにおいて、第１プレートの機械的強度を高めながらも磁石とマスクとの距離が拡大することを防止した成膜ホルダを提供する。【解決手段】磁力により吸引されるマスク６０を一面に配置した成膜対象物である基板５０の他面を一面で支持する第１プレート２と、第１プレート２の他面側に配置され、複数の磁石３０を夫々収容する複数の第２凹所１５を一面に備えた第２プレート１０と、を備え、各第２凹所は各磁石の一端３０ａを収容したときに第２プレートの一面１０ａより各磁石の他端３０ｂを突出させる深さを有し、第１プレート２の他面２ｂには各磁石の他端を夫々収容する複数の第１凹所５を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、成膜処理の対象物としての基板上にマスクを磁力で保持する成膜ホルダに関する。

パワーデバイスをはじめとする半導体素子、水晶振動子等の各種デバイスの製造工程には薄膜による電極形成プロセスがあり、この電極形成プロセスの一つとしてマスク成膜法が知られている。マスク成膜法は、多数の磁石を具備した成膜処理用マスクホルダ上に、基板と、所定の開口が形成された磁性材料から成るマスクとを順次重ねて配置し、マスクを基板の表面に磁力で吸着つつ、この状態でスパッタリング等の成膜処理を行い、成膜が終了した後、マスクを離脱することでパターンを形成するものである。
マスク成膜法は簡便でありプロセスコストが安いという利点があるが、マスクが基板から離間して密着性が低下し易い。このようにマスクが基板から浮いた状態でスパッタリング等による成膜を行うと、形成されたパターンに欠陥が発生し易くなり、このマスクの浮きという問題が解決されない限り微細なパターン形成には適さない。このため、微細なパターンを形成するため、マスクが基板から浮かないよう、マスクを成膜処理用マスクホルダに強力な磁力で吸着する必要がある。

特許文献１（特開平０３−３６２６７号公報）には、基板ホルダ本体内に埋設した複数の磁石の磁力によって軟磁性材料のマスクを基板ホルダ本体側に吸引することにより、基板ホルダ本体とマスクとで基板を保持し、磁石からの磁力線がマスク内を通過して基板の成膜面近傍の空間に漏洩しないようにした基板ホルダが開示されている。
また、特許文献２（特開平０７−１４５４８１号公報）にはスパッタ装置に使用する基板ホルダ上に基板とマスク（磁性体）を順次積層配置した状態で、基板ホルダ内に埋め込まれた磁石を用いてマスクを吸引することにより、基板、及びマスクを基板ホルダ上に固定するようにした技術が開示されている。
何れの従来技術においても、基板ホルダ上に基板とマスクをセットする際の位置決め作業性が磁力によって低下することを避ける必要がある。このため、磁石からの磁力の影響のない離隔位置で基板上にマスクを位置決めしてセットした後で、マスクをセットし終わった基板を磁石を内蔵した基板ホルダ上に位置決め載置する作業手順となる。しかし、この場合も、基板ホルダに内蔵された磁石からの強い吸引力の影響により、基板と基板ホルダとの位置合わせに際しての微調整が難しくなる。
つまり、基板とマスクの位置決め時には磁石からの影響がないことが必要であり、磁石の影響を受けない場所で基板上にマスクをセットした後に、この基板をホルダ上にセットして磁石によるマスクの吸着を行うことになる。しかし、ホルダ側に磁石が配置された状態で基板を正確に位置決めする作業は磁力の影響を受けるために容易ではない。

このためには、図８に示したようにホルダを２つのプレートから構成しておき、基板を直接載置する側のプレートには磁石を配置せず、他方のプレートに磁石を配置しておくのが好ましい。
即ち、図８は２つのプレートから構成した二層構造のホルダ上に、基板とマスクを位置合わせする手順を説明するための断面図である。
ホルダ１００は、上面に基板１１０を載置する薄板、平板状、且つ非磁性体から成る第１プレート１０１と、上面に磁石１１５を収容する凹所１０６を有し、第１プレートの下面を支持する厚肉の非磁性体から成る第２プレート１０５と、を備えている。凹所１０６の深さは、各磁石１１５の高さ寸法とほぼ一致しており、各凹所１０６内に磁石１１５を収容した場合には第２プレート上面と各磁石上面とが面一となる。磁石の突出による段差が存在しない第２プレートの上面に第１プレートを配置することにより、ホルダ１００の組付けが完了する。
このホルダ１００上に基板１１０、及びマスク１２０を位置決めする場合には、まず磁石の磁力の影響のない場所で基板１１０上にマスク１２０を位置決めしてセットする。ホルダ１００は、第１プレート１０１と、磁石１１５を保持した状態の第２プレート１０５とを分離しておき、磁石の影響のない場所で単体の第１プレートの上面にマスクをセットされた基板１１０を位置決めする。
次いで、基板１１０をセットした第１プレート１０１の下面に磁石１１５を保持した第２プレート１０５を組み付けることにより、磁力によってマスク１２０を吸引して基板を第１プレート上に位置決め固定する。これにより、マスク１２０は磁力により基板に対して強固な接触状態を保つ。成膜が完了した後はこの逆の手順で基板の取り外しを行う。

ところで、実際には、基板１１０をセットした第１プレート１０１を第２プレート１０５に対して組み付ける際には、第１プレート１０１の外周縁を図示しない保持具によって保持した状態で、それまで離間した位置にあった第２プレートの上面へ向けて接近移動させる。この際、各プレートが密着状態になるまではマスク全面が磁石により吸引され続けるため、第１プレートは保持具によって保持された外周縁を支点とした曲げ応力を受ける。つまり、第１プレートの外周縁よりも内側部分が下向きの吸引力を受けて凹状に変形（反りが発生）し易くなる。
この応力によって第１プレートが変形すると、基板とマスクとの位置関係にずれが発生して位置精度に影響がでて成膜精度が低下するため、第１プレートはこの応力に耐えるに充分な強度を有した十分な材厚とする必要がある。

ところで、成膜工程中においてホルダ１００は真空装置内の搬送系上にセットされて搬送されるため、可能な限り軽量であることが求められる。一方、基板を載置する面積を確保する必要からホルダの面積の小型化には限界があるため、一定の面積を確保しつつ軽量化するためには薄型化して使用材料の重量を軽減させることが必要とされている。
また、スパッタリング等による成膜工程で発生する基板への自由電子の流入による基板の過熱と、それに起因した成膜不良を効果的に防止するためには、ホルダの下面に冷却ステージを配置することによりマスク、及び基板の発熱をホルダを経由して冷却ステージ側に伝導する必要があるが、ホルダの厚さが大きい程、冷却ステージまでの伝熱距離が長くなって放熱効果が低下する。このため、放熱効果の上からもホルダは薄い方が好ましい。

しかし、上記従来のホルダ１００では、磁石１１５は第２プレートの凹所１０６内に全長を埋設されるため、第２プレートの薄型化には限界がある。このため、ホルダの全体厚を増大させずに一定厚を維持するには第１プレートを図示のように薄い平板とする必要がある。このため、第２プレート上に組み付ける際に磁石からの吸引力により第１プレートに前記した変形が発生し易くなる。一方、第１プレートの強度を高めて変形を防止するためにその板厚を増大させると、磁石とマスク間の距離が拡大するため、磁力が距離の二乗に反比例することによりマスクを吸引する力が著しく低下して基板やマスクの位置ズレが発生し易くなる。
なお、第１プレート１０１の適切な厚さは対象とする基板の面積、使用する磁石の磁力との相関によって一意に定義できないが、第１プレートを加工、研磨するプロセスを考慮すると、直径１００ｍｍ以上の基板を支持するホルダでは、第１プレートの厚さは３ｍｍ程度が限界であり、磁力による反りを防止するためには３ｍｍよりも薄くすることができないのが実情である。

しかし、磁石とマスクとの間に、基板の厚みに加えて３ｍｍ厚の第１プレートが介在すると、マスクを吸引する磁力が不十分となる。ホルダの全厚が極限されている状況では、磁石の厚さを増大して磁力を増大させるのにも限界があるため、機械的強度を犠牲にして第１プレートを更に薄型化しない限り、この問題の解決は困難である。

特開平０３−３６２６７号公報 特開平０７−１４５４８１号公報

以上のように、成膜対象物としての基板を一面に載置する第１プレートと、第１プレートの他面側に配置されて磁石を収容する凹所を有した第２プレートとから構成した従来の磁石内蔵型の成膜ホルダにあっては、第１プレートの機械的強度を高めて第２プレートに組み付ける際の反りの発生を防止するためにその板厚を増大させると、両プレートの組み付け後に磁石とマスクとの距離が拡大してマスクを吸引する力が低下するという不具合があった。
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、マスクを一面にセットした基板を一面に載置する第１プレートと、第１プレートの他面側に配置されて磁石を収容する凹所を有した第２プレートとから構成した磁石内蔵型の成膜ホルダにおいて、第１プレートの機械的強度を高めながらも磁石とマスクとの距離が拡大することを防止した成膜ホルダを提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の成膜ホルダは、磁力により吸引されるマスクを一面（成膜面）に配置した成膜対象物の他面（非成膜面）を一面（ワーク支持面）で支持する第１プレートと、前記第１プレートの他面側に配置され、複数の磁石を夫々収容する複数の第２凹所を一面に備えた第２プレートと、を備え、前記各第２凹所は前記各磁石の一端を収容したときに前記第２プレートの一面より前記各磁石の他端を突出させる深さ（構成）を有し、前記第１プレートの他面には前記各磁石の前記他端を夫々収容する複数の第１凹所を備えていることを特徴とする。
請求項２に記載の成膜ホルダは、前記第１プレートと第２のプレートとは、前記第１凹所、及び前記第２凹所を除いた全ての対向面で接触していることを特徴とする。
請求項３に記載の成膜ホルダは、前記第２凹所は有底の止まり穴であり、該凹所の底部は前記第２プレートと一体化されていることを特徴とする。
請求項４に記載の成膜ホルダは、前記磁石は円筒体であることを特徴とする。

本発明に係る成膜ホルダによれば、成膜用のマスクを一面にセットした成膜対象物（基板）を一面に載置する第１プレートと、第１プレートとの間で磁石を収容する第２プレートとから構成した磁石内蔵型の成膜ホルダにおいて、第１プレートの機械的強度を高めながらも磁石とマスクとの距離が拡大することを防止することができる。
また、マスクからの入熱を第１プレートから第２プレートを介して効果的に放熱することが可能となる。

（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は本発明の一実施形態に係る成膜ホルダの構成を示す平面図、右側面図、及びＡ−Ａ断面図である。 本発明に係る成膜ホルダの分解斜視図である。 第１プレートの底面側斜視図である。 直径５ｍｍの円筒状磁石における磁石の厚さ（高さ）Ｃと吸着力との関係を説明する図であり、（ａ）は磁石の構成図、（ｂ）は磁石のタイプを示す図、（ｃ）は磁石の厚みと吸着力の関係を実測した数値を示した図、（ｄ）は（ｃ）の数値を表したグラフ図である。 （ａ）及び（ｂ）は冷却ステージ上に本発明のホルダを載置した状態を示す断面図、及び冷却ステージ上に第２プレートに貫通穴を有したホルダを載置した状態を示す断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は本発明のホルダを構成する第２プレートと比較例のホルダを構成する第２プレートとの熱伝導シミュレーション結果を示す図である。 （ａ）（ｂ）及び（ｃ）は円柱状（円筒状）の磁石を用いた場合と四角柱状の磁石を用いた場合を比較するための第２プレート内面の要部拡大図である。 従来例において２つのプレートから構成した二層構造のホルダ上に、基板とマスクを位置合わせする手順を説明するための断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る成膜ホルダについて説明する。
まず、成膜ホルダの全体構造について説明する。
図１（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は本発明の一実施形態に係る成膜ホルダの構成を示す平面図、右側面図、及びＡ−Ａ断面図であり、図２はこの成膜ホルダの分解斜視図であり、図３は第１プレートの底面側斜視図である。

成膜ホルダ（成膜処理用マスクホルダ）１は、半導体基板、水晶基板、セラミック基板等々の成膜対象物としての基板（ウェハ）５０を配置可能な一面を備えており、且つ内部に円筒状の磁石（永久磁石）３０を備えている。ホルダ１の一面上に一面（非成膜面）を配置した基板５０の他面（成膜面）上に磁性体から成るマスク６０を配置することにより磁石によりマスク６０を吸引して基板５０を保持するものである。基板５０を保持した成膜ホルダを成膜装置内に搬送系を用いて搬入した状態でスパッタリング等の成膜方法によって、基板の成膜面上に成膜処理を行う。
成膜ホルダ１は、例えば純銅により構成するが、純銅に限定されるわけではなく、アルミ等、他の金属素材で製作することもできる。

マスク６０には、基板５０の成膜パターンに対応する開口６１が形成されている。マスクとしては、磁石に吸着される材料、例えば、フェライト系ステンレス、または鉄−ニッケル合金等の軟磁性材を用いる。
なお、基板５０の形状は、図示した四角形に限らないが、本例では四角形の基板を一例として説明する。

成膜ホルダ１は、磁力により吸引されるマスク６０を一面（成膜面）に配置した基板５０の他面（非成膜面）を一面（ワーク支持面）２ａで支持する第１プレート２と、第１プレートの他面側に配置され、複数の磁石３０を夫々収容する複数の第２凹所１５を一面（内面）１０ａに備えた第２プレート１０と、を備える。更に、第２凹所１５は各磁石３０の一端３０ａを収容したときに第２プレートの一面より各磁石の他端３０ｂを突出させる深さ（磁石の全長ｈ＞第２凹所深さｄ）を有し、第１プレート２の他面には各磁石の他端３０ｂ（突出部）を夫々収容する複数の第１凹所５を備えている。第１凹所５は近接配置されているが、第１凹所間には仕切りとなる壁部（厚肉部）６が配置されている。
第１プレート２、及び第２プレート１０は、加工性と熱伝導性を考慮し純銅材で製作することが望ましい。また、第１プレート２と第２プレート１０は、ネジ、その他の固定手段によって着脱自在に組み付けられる。
磁石３０は、例えば、ネオジウムやサマリウムコバルト等の焼結マグネットであり、本例では柱体状である円柱として構成されている。磁石３０は、円柱中実形状で直径４ｍｍ、高さ５ｍｍの希土類マグネットを使用する。磁石の高さ寸法ｈは、ホルダ１の全体厚Ｔ１の範囲内に留めることがあることは勿論であるが、高さ寸法ｈが過小である場合には充分な磁力が確保できなくなるというデメリットがあり、過大である場合にはホルダ全体の重量が増大するデメリットがある一方で、磁力が増加するメリットが薄れる。

図４は直径５ｍｍの円筒状磁石における磁石の厚さ（高さ）Ｃと吸着力との関係を説明する図であり、（ａ）は磁石の構成図、（ｂ）は磁石のタイプを示す図表、（ｃ）は磁石の厚みと吸着力の関係を実測した数値を示した図表、（ｄ）は（ｃ）の数値を表したグラフ図である。
図４（ａ）及び（ｂ）において吸着面までの距離Ｐとは、図１（ｃ）における磁石の他端部３０ｂとマスクの下面までの距離を意味する。
図４（ｃ）（ｄ）から明らかなように磁石の厚みＣが１０ｍｍを越えると磁力の増加メリットが低下することが明らかである。
このため、磁石の厚さＣの上限は１０ｍｍが適正であり、厚さの下限はホルダの全厚等、関連部材との寸法関係で決定されることとなるが、薄すぎる場合には磁力が著しく低下するため、３ｍｍ以上であることが必要である。
本実施形態では、ホルダ１の全体厚Ｔ１を１０ｍｍとしているため、磁石の厚さ（高さ）Ｃは、５ｍｍとしている。

次に、ホルダ１の全体厚Ｔ１を１０ｍｍとした場合には、第１プレート２の厚さＴ２を例えば３ｍｍとし、第２プレート１０の厚さＴ３を例えば７ｍｍとする。更に、第２凹所１５は、直径４．３ｍｍ、深さ３ｍｍとする。第２凹所１５は磁石３０の一端部３０ａ側を収容したときに他端部３０ｂを所要長突出させる必要があることから、磁石の高さである５ｍｍよりも浅くする必要があり、本例では３ｍｍである。この結果、第２凹所１５内に磁石３０を収容したときに磁石の他端部を第２プレートの一面１０ａから突出させることが可能となり、磁石の突出する長さは２ｍｍとなる。このため、第２プレートを薄型化できる一方で、第１プレートの厚さを機械的強度確保に充分な程度にすることが可能になる。
本例では第１プレート２側に設ける第１凹所５の深さを２ｍｍ、或いは２ｍｍ以上とすることにより第１凹所５内に磁石の突出部全体を収容することができると共に、第１凹所による開口部分を除いた第１プレートの下面（対向面）２ｂを、第２凹所による開口部分を除いた第２プレート１０の一面（対向面）１０ａと広い範囲で密着させることができる。この結果、組み付け完了時の第１プレートと第２プレートとは、第１凹所、及び第２凹所を除いた全ての対向面で接触した状態となり、スパッタリング、その他の成膜方法による成膜時にマスクに発生する熱を第１プレートと第２プレートとの接触面から第２プレート下方に位置する図示しない冷却ステージへ向けて効果的に放熱させることが可能となる。

本発明では、第２プレート１０の一面１０ａから第２凹所１５内に収容した磁石の一部を突出させ、第１プレート２はその下面２ｂに磁石の突出部分を収納するに足る深さの第１凹所５を形成した構成とする。これにより第１プレート２は３ｍｍという十分な全体厚さ（反りが発生しない程度の機械的強度）を確保できる一方で、磁石の他端部３０ｂと基板５０との間に介在する第１プレート部分２ｃの肉厚を１ｍｍ程度に薄くすることができる。このため、磁石の他端部３０ｂとマスク６０との距離を充分に短くすることが可能となり、磁石がマスクに対して強い吸引力を作用させて基板を第１プレート面に密着させることが可能となった。磁石の他端部３０ｂ（端面）と第１プレート部分２ｃの内面とを密着させることにより、磁石とマスクとの間の距離を短くしてマスク吸引力を高めることが可能となる。
第１プレート２の全体厚さを３ｍｍ程度に厚くすることができた結果として、基板５０をセットした第１プレート２の外周縁を保持具によって保持した状態で第２プレート１０に対して組み付ける際に、磁石からの吸引力が作用しても第１プレートが反りを起こすことがなくなる。このため、ホルダ（第１プレート）と基板との位置決め決めに際しての位置ズレをなくして、成膜精度を高めることが可能となる。

このように本発明では、第２プレートにより支持された磁石の他端部３０ｂとマスク６０との距離を可能な限り短くする一方で、第１プレート２の機械的強度を充分に維持するために、第２プレートの第２凹所１５内から磁石の一部を突出させ得るように第２凹所の深さを設定し、更に第１プレート側には磁石の突出部を収容する第１凹所５を設けた。この結果、第１プレートは磁石の他端部３０ｂと近接する部分２ｃを薄肉とする一方で、それ以外の部分である第１凹所間の壁部６を厚肉部とすることができ、磁力によるマスクの吸引力の低下防止（高い吸引力の維持）と、第１プレートの機械的強度の維持という２つの要請を同時に満たすことが可能となった。特に、第１プレート２では、隣接する第１凹所５の境界にも３ｍｍ厚の壁部６が介在しているため、複数の第１凹所５を近接して配置することによる強度の低下を第１凹所間に位置する壁部６の存在により補強することができている。第１凹所群の外側の領域が３ｍｍの厚肉部であることは言うまでもない。
なお、本実施形態では磁石を直接第２凹所内に収容する構成としたが、図示しない係止具を第２凹所内壁と磁石との間に介在させるタイプもある。本発明の成膜ホルダはこの係止具を用いるタイプにも適用することができる。

次に、図５（ａ）及び（ｂ）は冷却ステージ上に本発明のホルダを載置した状態を示す断面図、及び冷却ステージ上に第２プレートに貫通穴を有したホルダを載置した状態を示す断面図である。また、図６（ａ）及び（ｂ）は本発明のホルダを構成する第２プレートと比較例のホルダを構成する第２プレートとの熱伝導シミュレーション結果を示す図である。

図５（ａ）から明らかなように本発明に係るホルダ１の第２プレートの第２凹所１５は貫通穴ではなく有底の凹陥部（止まり穴）である。また、第２凹所１５の底部１５ａは第２プレートの他の部位と予め一体化されている。
図５（ｂ）に示したホルダ７０では、第２プレート１０に磁石を収容するための段付きの貫通穴７１を形成しており、貫通穴の内壁に設けた段差部７１ａによって筒状の磁石３０の底部を係止している。
磁石を収容するために第２プレート側に形成する穴を貫通穴７１とするメリットは、ホルダ重量を軽量化できるという点にあるが、磁石の下部に位置する第２プレート部分の熱伝導性を高めるためには、ある程度以上の厚みを有した底部１５ａを備えている方がよい。即ち、第２プレートの底面に水冷式の冷却ステージ８０を密着させた状態で成膜を行う場合には、第２プレートに貫通穴が形成されていない方がマスクと基板からの伝導熱をより効率的に放熱させることが可能となる。これは熱拡散が等方的に伝達することに起因している。

図６に示した２種類のホルダを用いた成膜における熱伝導シミュレーション結果においても、図５（ａ）に示した本発明のホルダ１を用いて基板上に成膜された膜に加わる熱応力は、図５（ｂ）に示したホルダ７０を用いて基板上に成膜された膜に加わる熱応力よりも低いことが明らかであった。
即ち、本実験では縦横サイズが２０ｍｍで、厚さが６．７ｍｍの第２プレート１０を用いた。図５（ａ）の本発明に係る第２プレート１０は直径５．３ｍｍで深さ４ｍｍの第２凹所１５を６個有し、図５（ｂ）の比較例に係る第２プレート１０は直径５．３の貫通穴７１を６個有している。各第２プレートの表面からの熱流束を１００Ｗ／ｍ２とし、底面の定常温度を３０℃とした実験において、本発明に係る第２プレートの最大表面温度が４７．７℃であったのに対して、比較例に係る第２プレートの最大表面温度は４８．７℃であった。

この実験結果からも、非貫通穴である第２凹所１５を有した本発明の第２プレートの方が、貫通穴を有した比較例に係る第２プレートよりも、下方に配置された冷却ステージへの熱伝導性が高いことが明らかである。このため、本発明の第２プレートを備えたホルダにより基板を支持した状態でスパッタリング等の成膜処理を行う方が、形成される膜に加わる熱応力が少なくなり、不良品の発生率が低下する。
なお、ホルダ１は真空環境下で使用されるため、成膜工程中に生成されるガスによって磁石周辺に形成されるガス溜まりを排気する為に第２プレートの他所に形成する図示しない開口や、磁石脱着の利便性確保の為に第２プレートに形成する図示しない貫通穴は、磁石を収容するための凹所とは明らかに区別される。

次に、図７（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は円柱状（円筒状）の磁石を用いた場合と四角柱状の磁石を用いた場合を比較するための第２プレート内面の要部拡大図である。
図７（ａ）は上記各実施形態において用いた円筒状の磁石３０を第２凹所１５内に収容した状態を示しており、この例では縦横２０ｍｍの四角形の面積内に、直径５ｍｍの磁石を１ｍｍ間隔でマトリクス状に配置している。各磁石の端面の面積は１９．６３ｍｍ^２である。また、縦横２０ｍｍの部分の面積から６個の第２凹所１５の合計面積を減じた接地面積（伝熱面積）は２２３．３８ｍｍ^２である。
図７（ａ）の円筒状の磁石を用いた例では、冷却ステージへの熱伝導経路となる接地面積を確保する必要からこれ以上磁石間の距離を接近させることができない。

図７（ｂ）は円筒状の磁石３０と同じ端面の面積を有した四角柱の磁石３０Ａを縦横２０ｍｍの四角形の第２プレート面（第２凹所１５Ａ内）に、マトリクス状に６個配置した状態を示している。四角柱状の磁石３０Ａの端面は、一辺が４．４３ｍｍの正方形であり、隣接し合う磁石間の間隔は１．５７ｍｍとなっている。縦横２０ｍｍの部分の面積から６個の第２凹所１５Ａの合計面積を減じた接地面積（伝熱面積）は２２３．３８ｍｍ^２である。
図７（ａ）（ｂ）何れの場合も、磁石３０、３０Ａは、隣接する他の磁石と磁極が逆転するように配置される。このように磁極を設定すると、各磁石の端面のエッジ部（外周縁）間で高い密度の磁束が流れることとなり、この磁束ループがマスク６０に作用して強い吸引力を発揮する。
また、磁石間の距離を接近させることによりマスク吸引力が高まることは明かである。
ここで図７（ａ）と（ｂ）とを比較した場合、端面形状が四角い磁石３０Ａを用いた場合の磁石間隔は、端面形状が丸い磁石３０を用いた場合の磁石間隔に比して広くなっているため、マスク吸引力が円筒状の磁石３０に劣る。

図７（ｃ）は四角柱状の磁石３０Ａの磁石間隔を図７（ａ）の場合と同様に１ｍｍとした場合を示している。この場合、縦横２０ｍｍの第２プレート面に配置可能な磁石数が増大する結果として、マスク吸引力が増大する。しかし、縦横２０ｍｍの部分の面積から第２凹所１５Ａの合計面積を減じた接地面積（伝熱面積）は１４４ｍｍ^２と、大幅に狭くなり、熱伝導面積が著しく低下する。
このため、マスク吸引力よりも熱伝導面積の確保を優先する場合には図７（ａ）に示した円筒状の磁石を使用することが好ましい。
一方、熱伝導面積よりも、マスク吸引力を優先する場合には図７（ｃ）の構成を採用すればよい。

［本発明の構成、作用、効果のまとめ］
第１の本発明に係る成膜ホルダ１は、磁力により吸引されるマスク６０を一面（成膜面）に配置した成膜対象物である基板５０の他面（非成膜面）を一面（ワーク支持面）で支持する第１プレート２と、第１プレート２の他面側に配置され、複数の磁石３０を夫々収容する複数の第２凹所１５を一面に備えた第２プレート１０と、を備える。各第２凹所１５は各磁石の一端３０ａを収容したときに第２プレートの一面１０ａより各磁石の他端３０ｂを突出させる深さ（構成）を有し、第１プレート２の他面２ｂには各磁石の他端を夫々収容する複数の第１凹所５を備えていることを特徴とする。
ホルダに対しては、薄型化、軽量化が求められているが、一定以上の強度も必要である。磁石を内蔵したホルダとしては、成膜対象物を直接支持する第１プレートと、第１プレートの裏面側に着脱されて第１プレートとの間で磁石を収容する第２プレートとからなるものが知られている。第１プレートを可能な限り薄くすることによってマスクと磁石との距離を短縮して磁石による吸引力を高めることができる。しかし、第１プレートを薄くし過ぎると強度が低下して、第２プレートに対してセットする際に磁石からの磁力によって第１プレートが変形する。
このような二律背反の要請を同時に満たすために本発明では、第２プレートの内面に設けた第２凹所内に磁石を収容したときに磁石の端部が第２プレート内面から突出させるように構成し、更に磁石の突出した端部を第１プレートの内面に設けた第１凹所内に収容するようにした。

このため、ホルダの全厚を増大させることなく、磁石の端面３０ｂが対面する第１プレートの部位２ｃを薄肉にしてマスクとの距離を短縮する一方で、第１凹所間に位置する部位を厚肉にして第１プレート全体の強度を維持することができる。
また、磁石の端部３０ａ側は第２プレートの第２凹所１５内に収容されるので、可能な限り使用する磁石の高さ寸法（厚さ）を増大させることも可能となり、必要充分な磁力を確保することが可能となる。

第２の本発明に係る成膜ホルダでは、第１プレート２と第２のプレート１０とは、第１凹所５、及び第２凹所１５を除いた全ての対向面で接触していることを特徴とする。
成膜中にマスクに発生した熱を伝達する経路として、第１プレートと第２プレートの接触面積の確保が重要である。接触面積を可能な限り広く確保することにより、成膜対象物の膜の温度の上昇を抑えることが可能となるからである。磁石が占有する面積（各凹所の合計面積）は伝熱経路として使えないが、これを除いた第１プレートと第２プレートの対向面を全て接触させることで、伝熱経路を最大限確保することが可能となる。換言すれば、第１プレートの第１凹所５の開口面積は磁石を収容するのに必要な最低限の面積とする。
即ち、スパッタリング等を用いたマスク成膜法では、例えば１００℃程度の低温での成膜が理想的であるが、プラズマ内の自由電子は基板の成膜面に流入してジュール熱となって成膜面の温度を例えば２００℃程度まで上昇させて成膜不良を発生させる要因となる。このような不具合を解消するためには、マスクで発生した熱をホルダを経由して冷却装置へ放熱させる必要がある。ホルダ内に上記の如き２つのプレート同志の接触面から成る伝熱経路を確保することにより、効果的な放熱を期待することができる。

第３の本発明では、第２凹所１５は有底の止まり穴であり、該凹所の底部１５ａは第２プレート１０と一体化されていることを特徴とする。
成膜装置にはホルダを搭載する冷却ステージが備わっており、成膜中はホルダ底面と冷却ステージとは密着している。マスクからの入熱が第１プレートから第２プレートを経由しその底面から冷却ステージへ熱伝導する場合、第２プレートの磁石を配置する穴が有底であることにより、放熱効果をより高めることができる。

第４の本発明では、磁石は円筒体であることを特徴とする。
第２プレートの内面に設けた複数の円筒状の第２凹所内に円筒状の磁石を個別に収容した場合に、充分な放熱面積（第１プレートと第２プレートとの対向面積）を確保しつつ、必要充分な磁力を確保することが可能となる。

１…成膜ホルダ、２…第１プレート、２ｂ…下面、２ｃ…プレート部分、５…第１凹所、６…壁部、１０…第２プレート、１０ａ…一面、１５…第２凹所、１５Ａ…第２凹所、１５ａ…底部、３０…磁石、３０Ａ…磁石、３０ａ…一端、３０ａ…一端部、３０ｂ…他端部、５０…基板、６０…マスク、６１…開口、７０…ホルダ、７１…貫通穴、７１ａ…段差部、８０…冷却ステージ

Claims (4)

1. 磁力により吸引されるマスクを一面に配置した成膜対象物の他面を一面で支持する第１プレートと、前記第１プレートの他面側に配置され、複数の磁石を夫々収容する複数の第２凹所を一面に備えた第２プレートと、を備え、
   前記各第２凹所は前記各磁石の一端を収容したときに前記第２プレートの一面より前記各磁石の他端を突出させる深さを有し、前記第１プレートの他面には前記各磁石の前記他端を夫々収容する複数の第１凹所を備えていることを特徴とする成膜ホルダ。
2. 前記第１プレートと第２のプレートとは、前記第１凹所、及び前記第２凹所を除いた全ての対向面で接触していることを特徴とする請求項１に記載の成膜ホルダ。
3. 前記第２凹所は有底の止まり穴であり、該凹所の底部は前記第２プレートと一体化されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の成膜ホルダ。
4. 前記磁石は円筒体であることを特徴とする請求項１に記載の成膜ホルダ。

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