JP2022076223A - センサ付き基板の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】センサ付き基板に配置するセンサの位置決めを精度よく行う。【解決手段】板状体の基板にセンサを配置したセンサ付き基板の製造方法であって、前記基板の前記センサを配置する面の反対面であって、前記センサを固定する位置に対応する前記反対面の位置から磁力により前記センサを保持する工程と、前記磁力により前記センサを保持したまま、前記センサに付けた接着剤を硬化させて前記センサを前記基板に固定する工程と、を有するセンサ付き基板の製造方法が提供される。【選択図】図4

Description

本開示は、センサ付き基板の製造方法に関する。
例えば、特許文献1は、板状体に熱電対の温度検出部を埋設するための凹部を形成し、この凹部内に熱電対の温度検出部を挿入した状態で接着材料を充填し、固化してなる板状体の温度測定装置を提案する。特許文献1では、この温度測定装置において、凹部の側面の一箇所又は複数箇所に、該凹部の上端開口部における口縁よりも外方側に突出する凹入部を形成し、板状体の凹部内に熱電対の温度検出部を挿入し、接着材料を凹部内に充填する。これにより、凹入部内へも接着材料が充填され、この凹入部内に充填して固化された接着材料が、板状体の凹部からの接着材料の抜け出しを阻止する。
特開2000-58406号公報
本開示は、センサ付き基板に配置するセンサの位置決めを精度よく行うことができるセンサ付き基板の製造方法を提供する。
本開示の一の態様によれば、板状体の基板にセンサを配置したセンサ付き基板の製造方法であって、前記基板の前記センサを配置する面の反対面であって、前記センサを固定する位置に対応する前記反対面の位置から磁力により前記センサを保持する工程と、前記磁力により前記センサを保持したまま、前記センサに付けた接着剤を硬化させて前記センサを前記基板に固定する工程と、を有するセンサ付き基板の製造方法が提供される。
一の側面によれば、センサ付き基板に配置するセンサの位置決めを精度よく行うことができる。
実施形態に係る基板処理装置の一例を示す断面模式図である。 実施形態に係るセンサ付き基板の一例を示す図である。 実施形態に係るセンサ付き基板TCの製造に使用する台の一例を示す図である。 図2及び図3のA-A断面を示す図である。 実施形態に係るセンサ付き基板の製造方法の一例を示すフローチャートである。
以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
[基板処理装置]
まず、図1を参照して、本開示の実施形態に係る基板処理装置の一例について説明する。図1は、実施形態に係る基板処理装置の一例を示す縦断面図である。図1に示す基板処理装置100は、例えば、真空雰囲気を形成し、処理ガスによる基板処理を実行する真空処理容器10の内部において、被処理基板である半導体ウエハ等の基板Wに対して所望の成膜を行う装置である。基板処理装置は、PVD(physical vapor deposition)装置である。
基板処理装置100は、真空処理容器10と、載置台20と、冷凍装置30と、回転装置40と、第一昇降装置77と、第二昇降装置78とを有する。載置台20は、真空処理容器10の内部において基板Wを載置する。回転装置40は、載置台20を回転させる。第一昇降装置77は、載置台20を昇降させる。第二昇降装置78は、冷凍装置30を昇降させる。基板処理装置100はさらに、冷凍装置30や第一昇降装置77等の各種装置を制御する制御装置80を有する。なお、図示例の基板処理装置100は、載置台20を昇降させる第一昇降装置77と、冷凍装置30を昇降させる第二昇降装置78の二つの昇降装置を備えているが、載置台20と冷凍装置30が共通の昇降装置によって昇降される形態であってもよい。
真空処理容器10の内部において、下方には載置台20があり、載置台20の上方には、複数のターゲットホルダ11が水平面に対して所定の傾斜角θを有した状態で固定されている。そして、各ターゲットホルダ11の下面には、異種のターゲットTが取り付けられている。傾斜角θは、0°、すなわち、ターゲットホルダ11は水平に固定されてもよい。
真空処理容器10は、真空ポンプ等の排気装置13を作動することにより、その内部を真空に減圧されるように構成されている。真空処理容器10には、処理ガス供給装置(図示せず)から、スパッタ成膜に必要な処理ガス(例えばアルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)、ネオン(Ne)等の希ガスや窒素(N)ガス)が供給される。
ターゲットホルダ11には、プラズマ発生用電源(図示せず)からの交流電圧もしくは直流電圧が印加される。プラズマ発生用電源からターゲットホルダ11及びターゲットTに交流電圧が印加されると、真空処理容器10の内部においてプラズマが発生し、真空処理容器10の内部にある希ガス等がイオン化される。そして、イオン化した希ガス元素等によりターゲットTがスパッタリングされる。スパッタリングされたターゲットTの原子もしくは分子は、ターゲットTに対向して載置台20に保持されている基板Wの表面に堆積する。
基板Wに対してターゲットTが傾斜することにより、ターゲットTからスパッタされたスパッタ粒子が基板Wに入射する入射角を調整することができ、基板Wに成膜された磁性膜等の膜厚の面内均一性を高めることができる。真空処理容器10の内部において各ターゲットホルダ11が同一の傾斜角θで設置されている場合であっても、載置台20を昇降させてターゲットTと基板Wの間の距離t1を変化させ、これにより、基板Wに対するスパッタ粒子の入射角を変化させることができる。従って、適用されるターゲットTごとに、各ターゲットTに好適な距離t1となるように載置台20が昇降制御されるようになっている。
ターゲットTの数は特に限定されないが、一つの基板処理装置100にて異種材料により形成される異種膜をシーケンシャルに成膜できる観点から、複数で異種のターゲットTが真空処理容器10の内部に存在することが好ましい。
冷凍装置30は、冷凍機31と伝熱ガス容器35とを有し、冷凍機31の上に伝熱ガス容器35が積層された構成となっている。冷凍装置30の伝熱ガス容器35の上には、隙間90を介して載置台20が配設されている。冷凍機31は、伝熱ガス容器35を保持し、伝熱ガス容器35の上面を、例えば、-30℃以下で、-200℃程度の極低温に冷却することができる。冷凍機31には、冷却能力の観点から、GM(Gifford-McMahon)サイクルを利用する形態が好ましい。
伝熱ガス容器35は、冷凍機31の上に固定されておりその上部が真空処理容器10の内部に収容されている。伝熱ガス容器35は、熱伝導性の高い銅(Cu)等により形成されており、その外形は略円柱状を呈している。伝熱ガス容器35は、載置台20の中心軸CLにその中心が一致するように配置されている。
伝熱ガス容器35と冷凍機31の内部には、冷媒供給流路51(冷媒流路の一例)と冷媒排出流路52(冷媒流路の一例)とが配設されている。冷媒供給流路51は、伝熱ガス容器35と載置台20の間の隙間90に伝熱ガスの冷媒を供給する。冷媒排出流路52は、載置台20からの伝熱により昇温した冷媒を排出する。
そして、冷媒供給流路51と冷媒排出流路52はそれぞれ、冷凍機31の壁面にある接続固定部31a、31bに固定されている。冷媒は、冷媒供給装置(図示せず)から供給され、冷媒供給流路51を流通し、隙間90に供給される。載置台20を冷却するべく隙間90に供給される冷媒としては、高い熱伝導性を有するヘリウム(He)ガスが好適に用いられる。
載置台20は、基板Wが載置される上方の第一プレート21と、下方の第二プレート22が積層した構造を有しており、いずれのプレートともに熱伝導性の高い銅(Cu)により形成されている。第一プレート21は静電チャックを含み、静電チャックは、誘電体膜内に埋設されたチャック電極23を有する。チャック電極23には、配線25を介して所定の電位が与えられるようになっている。この構成により、基板Wを静電チャックにより吸着し、載置台20の上面に基板Wを固定することができる。なお、載置台20は、第一プレート21と第二プレート22の積層体以外にも、一つのプレートによって全体が形成されている形態であってもよいし、焼結等により全体が一体に成形されている形態であってもよい。
載置台20には、第一プレート21と第二プレート22を上下に貫通する貫通孔26が形成されている。貫通孔26は、載置台20の下方にある隙間90に連通しており、隙間90に供給された冷媒は、貫通孔26を介して載置台20(静電チャック)の上面と基板Wの下面との間へ供給されるようになっている。このことにより、冷媒や伝熱ガス容器35の有する冷熱を、効率よく基板Wに伝達することが可能になる。
一方、隙間90から排出された冷媒は、冷媒排出流路52を流通し、冷媒排出装置(図示せず)に排出される。なお、冷媒供給流路51と冷媒排出流路52が同じ流路により形成されていてもよい。
係る構成により、冷媒供給流路51を介して隙間90に冷媒が供給されることにより、載置台20は極低温に冷却され得る。なお、冷媒には、冷却ガスに代えて、熱伝導性の良好な熱伝導グリースが適用されてもよい。冷媒の温度を調整することにより、載置台20を所望の温度に調整することができる。
なお、図1の例では、冷媒供給流路51を流通した冷媒が貫通孔26を介して基板Wの下面に供給され、貫通孔26を介して排出された冷媒が冷媒排出流路52を流通して排出される形態を示しているが、その他の冷媒の供給及び排出形態であってもよい。例えば、貫通孔26に対して冷媒供給流路51や冷媒排出流路52とは異なる独立した冷媒流路を設け、この独立した冷媒流路を介して、貫通孔26を介した冷媒の供給や排出が行われてもよい。
載置台20は、外筒63により支持されている。外筒63は、伝熱ガス容器35の上部の外周面を覆うように配設されており、その上部が真空処理容器10の内部に進入し、真空処理容器10の内部において載置台20を支持する。外筒63は、伝熱ガス容器35の外径よりも僅かに大きい内径を有する円筒部61と、円筒部61の下面において外径方向に延びるフランジ部62とを有し、円筒部61が載置台20を直接支持する。円筒部61とフランジ部62は、例えばステンレス等の金属により形成されている。
フランジ部62の下面には、断熱部材64が接続されている。断熱部材64は、フランジ部62と同軸に延在する略円筒状を有し、フランジ部62の下面に固定されている。断熱部材64は、アルミナ等のセラミックスにより形成されている。断熱部材64の下面には、磁性流体シール部69が設けられている。
磁性流体シール部69は、回転部65と、内側固定部66と、外側固定部67と、加熱源68とを有する。回転部65は、断熱部材64と同軸に延在する略円筒状を有し、断熱部材64の下面に固定されている。言い換えると、回転部65は、断熱部材64を介して外筒63に接続されている。この構成により、外筒63の有する冷熱の回転部65への伝熱が断熱部材64によって遮断されることになり、磁性流体シール部69の磁性流体の温度が低下してシール性能が悪化したり、結露が発生したりすることを抑制できる。
内側固定部66は、伝熱ガス容器35と回転部65との間において、磁性流体を介して設けられている。内側固定部66は、その内径が伝熱ガス容器35の外径よりも大きく、その外径が回転部65の内径よりも小さい略円筒状を有する。外側固定部67は、回転部65の外側において、磁性流体を介して設けられている。外側固定部67は、その内径が回転部65の外径よりも大きい略円筒状を有する。加熱源68は、内側固定部66の内部に埋め込まれており、磁性流体シール部69の全体を加熱する。この構成により、磁性流体シール部69の磁性流体の温度が低下してシール性能が悪化したり、結露が発生したりすることを抑制できる。これらの構成により、磁性流体シール部69では、回転部65が、内側固定部66と外側固定部67に対して気密状態で回転自在となっている。すなわち、外筒63は、磁性流体シール部69を介して回転自在に支持されている。
外側固定部67の上面と真空処理容器10の下面との間には、略円筒状のベローズ75が設けられている。ベローズ75は、上下方向に伸縮自在な金属製の蛇腹構造体である。ベローズ75は、伝熱ガス容器35の上部、外筒63の下部、及び断熱部材64を包囲し、減圧自在な真空処理容器10の内部空間と真空処理容器10の外部空間とを分離する。
磁性流体シール部69の下方には、スリップリング73が設けられている。スリップリング73は、金属リングを含む回転体71と、ブラシを含む固定体72とを有する。回転体71は、磁性流体シール部69の回転部65と同軸に延在する略円筒状を有し、回転部65の下面に固定されている。固定体72は、その内径が回転体71の外径よりも僅かに大きい略円筒状を有する。スリップリング73は、直流電源(図示せず)と電気的に接続されており、直流電源から供給される電力を、固定体72のブラシと回転体71の金属リングを介して、配線25に供給する。この構成により、配線25にねじれ等を発生させることなく、直流電源からチャック電極に電位を与えることができる。スリップリング73を構成する回転体71は、回転装置40に取り付けられている。なお、スリップリングは、ブラシ構造以外の構造であってもよく、例えば、非接触給電構造や、無水銀や導電性液体を有する構造等であってもよい。
回転装置40は、ロータ41と、ステータ45とを有する、ダイレクトドライブモータである。ロータ41は、スリップリング73の有する回転体71と同軸に延在する略円筒状を有し、回転体71に固定されている。ステータ45は、その内径がロータ41の外径よりも大きい略円筒状を有する。以上の構成により、ロータ41が回転すると、回転体71、回転部65、外筒63、及び載置台20が、伝熱ガス容器35に対して相対的にX3方向に回転する。なお、回転装置は、ダイレクトドライブモータ以外の形態であってもよく、サーボモータと伝達ベルトを備えている形態等であってもよい。
また、冷凍機31と伝熱ガス容器35の周囲には、真空断熱二重構造を有する断熱体74が設けられている。図示例では、断熱体74は、冷凍機31とロータ41との間、及び伝熱ガス容器35の下部とロータ41との間に設けられている。この構成により、冷凍機31と伝熱ガス容器35の冷熱がロータ41に伝熱されることを抑制できる。
また、冷凍機31は、第二昇降装置78に対して昇降自在に取り付けられている第一支持台70Aの上面に固定されている。一方、回転装置40や断熱体74は、第一昇降装置77に対して昇降自在に取り付けられている第二支持台70Bの上面に固定されている。そして、第一支持台70Aの上面と第二支持台70Bの下面の間には、冷凍機31を包囲する略円筒状のベローズ76が設けられている。ベローズ76もベローズ75と同様に、上下方向に伸縮自在な金属製の蛇腹構造体である。
また、冷凍機31と伝熱ガス容器35の周囲には、冷媒供給流路51を流通する冷却ガス(例えば第一冷却ガス)とは異なる冷却ガス(例えば、第二冷却ガス)を供給する第二冷却ガス供給部(図示せず)が設けられてもよい。この第二冷却ガス供給部は、伝熱ガス容器35と外筒63との間の空間に第二冷却ガスを供給する。この第二冷却ガスは、冷媒供給流路51を流通する第一冷却ガスと熱伝導率が異なるガスであり、好ましくは熱伝導率が相対的に低いガスである。これにより、第二冷却ガスの温度を、冷媒供給流路51を流通する第一冷却ガスの温度よりも相対的に高くすることができる。このことにより、隙間90から側方の空間に漏れ出す第一冷却ガスが磁性流体シール部69に侵入することを防止できる。言い換えると、第二冷却ガスは、隙間90から漏れ出す第一冷却ガスに対するカウンターフローとして機能する。この構成により、磁性流体シール部69の磁性流体の温度が低下してシール性能が悪化したり、結露が発生したりすることを抑制できる。また、カウンターフローとしての機能を高めるという観点から、第二冷却ガス供給部から供給される第二冷却ガスの供給圧力は、冷媒供給流路51を流通する第一冷却ガスの供給圧力と略同一、もしくは僅かに高い圧力であることが好ましい。なお、第二冷却ガスとしては、アルゴンガスやネオン等の低沸点ガスを用いることができる。
伝熱ガス容器35の上部には、隙間90等の温度を検出するための温度センサ82と、隙間90等の圧力を検出する圧力センサ83が設けられている。温度センサ82としては、例えばシリコンダイオード温度センサや、白金抵抗温度センサ等の低温用温度センサを用いることができる。温度センサ82と圧力センサ83にて計測された計測データは、制御装置80に随時送信されるようになっている。
また、基板処理装置100の構成要素のうち、冷凍装置30は第二昇降装置78により昇降自在に構成されており、冷凍装置30と真空処理容器10以外の他の構成要素は、第一昇降装置77により昇降自在に構成されている。
第二昇降装置78にて冷凍装置30を昇降することにより、載置台20と伝熱ガス容器35の間の隙間90が変化することを解消できる。具体的には、伝熱ガス容器35は、その冷熱によって数mm程度収縮し、この熱収縮により、隙間90の高さ(もしくは幅)が変化し得る。成膜処理に際し、所定の高さにて固定されている載置台20に対して、伝熱ガス容器35が熱収縮して隙間90が変化する際に、第二昇降装置78にて冷凍装置30を精緻に昇降制御する。この制御により、隙間90の変化を解消し、初期の隙間90を維持しながら成膜処理を継続することが可能になる。
一方、第一昇降装置77にて、例えば載置台20が真空処理容器10の内部で昇降することにより、ターゲットTと基板Wとの間の距離t1を調整することができる。この距離t1の調整は、適用されるターゲットTの種類に応じて適宜変更される。載置台20を昇降させて距離t1を調整する際には、制御装置80により、第一昇降装置77と第二昇降装置78の同期制御が実行される。この制御装置80による第一昇降装置77と第二昇降装置78の同期制御により、載置台20と冷凍装置30が初期の隙間90を維持した状態で、双方の昇降を制御することができる。
制御装置80は、コンピュータにより構成される。制御装置80は、接続バスにより相互に接続されているCPU(Central Processing Unit)、主記憶装置、補助記憶装置、入出力インターフェイス、及び通信インターフェイスを備えている。主記憶装置と補助記憶装置は、コンピュータが読み取り可能な記録媒体である。
CPUは、制御装置80の全体の制御を行う。CPUは、例えば、補助記憶装置に記憶されたプログラムを主記憶装置の作業領域にて実行可能に展開し、プログラムの実行を通じて周辺機器の制御を行うことにより、所定の目的に合致した機能を提供する。主記憶装置は、CPUが実行するコンピュータプログラムや、CPUが処理するデータ等を記憶する。主記憶装置は、例えば、フラッシュメモリ、RAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)を含む。補助記憶装置は、各種のプログラム及び各種のデータを読み書き自在に記録媒体に格納する。補助記憶装置は、不揮発性半導体メモリを含むシリコンディスク、ハードディスクドライブ(Hard Disk Drive:HDD)装置、ソリッドステートドライブ装置等である。また、補助記憶装置は、着脱可能な記録媒体として、CD、DVD、BD、USB(Universal Serial Bus)メモリ、SD(Secure Digital)メモリカード等であってもよい。通信インターフェイスは、制御装置80に接続するネットワークとのインターフェイスである。入出力インターフェイスは、制御装置80と接続する機器との間でデータの入出力を行うインターフェイスであり、キーボード、タッチパネルが例示される。制御装置80は、入出力インターフェイスを介し、入力デバイスを操作する操作者からの操作指示等を受け付ける。
制御装置80は、各種の周辺機器の動作を制御する。この周辺機器には、冷媒供給装置201、冷凍装置30、回転装置40、第一昇降装置77、第二昇降装置78等が含まれる。
制御装置80は、第二昇降装置78を昇降制御することにより、隙間90の高さを初期状態に維持する。これにより、基板Wを所望温度に制御しながら、成膜処理を継続することが可能になる。また、制御装置80は、第一昇降装置77と第二昇降装置78を同期制御する。この同期制御により、初期の隙間90を維持しながら、載置台20(及び冷凍装置30の上部)を真空処理容器10の内部にて昇降させ、適用されるターゲットTに好適なターゲットTと基板Wの間の距離t1の調整を行う。
[極低温環境下における温度測定]
係る構成の基板処理装置100において、載置台20の温度を測定するために板状体のセンサ付き基板が使用される。例えば、センサ付き基板は、基板処理時に載置台20が極低温(-200℃近傍又はそれ以下)に制御できているかを確認するために使用する基板Wの各位置の温度を示す温度プロファイルを作成する際に使用される。温度プロファイルは、基板Wの処理時に載置台20の温度(基板Wの温度)制御に使用する。センサ付き基板は、基板処理装置100のメンテナンス時、基板処理装置100の組み立て時、基板処理装置100の評価時等に使用され、載置台20上にセンサ付き基板を載置し、載置台20の温度(すなわち、載置台20上の基板Wの温度)を測定する。
-200℃近傍又はそれ以下の極低温環境下での温度測定のバラツキ因子の一つに、センサ付き基板に配置する複数の温度センサの固定位置のバラツキに起因した温度測定のバラツキがある場合が考えられる。また、温度センサに接続される配線部分で入熱管理ができていないために、温度測定にバラツキがある場合が考えられる。
そこで、センサ付き基板に配置する温度センサの位置決めを精度よく行うことができるセンサ付き基板の製造方法を提供する。また、温度センサに接続される配線部分で入熱管理ができるセンサ付き基板の製造方法を提供する。これにより、極低温環境下での温度測定のバラツキをなくし、温度測定を精度よく行うことができる。以下、板状体のセンサ付き基板の構成の一例について説明した後、センサ付き基板の製造方法について説明する。
[板状体のセンサ付き基板]
図2及び図3を参照しながら、板状体のセンサ付き基板TCの構成の一例について説明する。図2は、実施形態に係るセンサ付き基板TCの一例を示す図である。図3は、実施形態に係るセンサ付き基板TCの製造時にセンサ付き基板TCを載置する台Sの一例を示す図である。
本開示の実施形態に係るセンサ付き基板TC(以下、「基板TC」ともいう。)は、板状体であり、円形のベース1を有する。ベース1は、基板Wと同様に搬送装置のアームに保持して搬送できるように円形または角形が好ましい。ベース1は、シリコン、AlTiC(アルチック)、ガラス等の磁力を貫通し得る材質で構成される。
基板TCは、ベース1の表面1aに載置台20の温度を測定するための複数の温度センサ2a~2mを有する。以下、温度センサ2a~2mを総称して「温度センサ2」ともいう。複数の温度センサ2a~2mは円形のベース1の中心を通る縦軸VL及び横軸HL上に等間隔に13個配置されている。
温度センサ2は、磁性材料から形成されている。温度センサ2は、-200℃の近傍(例えば-150℃~-220℃)又はそれ以下の温度を測定可能なセンサとして、合金磁石の一種である白金コバルト(白金抵抗体:Pt-Co)を使用することができる。温度センサ2は、-200℃近傍の温度を測定可能なセンサとして、ニッケル(Ni)系合金を含むアルメル(K型熱電対)、金鉄系(AF型熱電対)等の磁力に吸着する素材により構成されたセンサを使用することができる。温度センサ2は載置台20の温度を測定する。温度センサ2は、温度を測定するための抵抗値を出力し得る部品により構成され得る。
温度センサ2の設置位置は、板状体のベース1への表面又はベース1に溝形状を設け、その溝部であってもよい。各温度センサ2は、各温度センサ2の上から接着剤3を付け、接着剤3を硬化させることにより、ベース1に固定する。接着剤3は、耐熱・絶縁性に優れ、真空中で使用可能なセラミックス又は極低温対応のエポキシ系を成分構成とする樹脂などの絶縁材料を使用可能である。
各温度センサ2にはリード線5が接続されている。リード線5には、磁性反応を示すニッケル系材質又は白金(Pt)にニッケル処理が施されたクラッド材が使用されている。リード線5は、磁性材料から形成されている。リード線5は、各温度センサ2が測定した温度情報を示す温度測定信号を、ハーメチック接続端子6を介して制御装置80に送信する。ハーメチック接続端子6は、導通端子を介してリード線5と制御装置80との電気的接続を行う。ハーメチック接続端子6は、真空処理容器10内の気密性を保持する機能を有してもよい。
リード線5には、サーマルアンカーとして固定する位置に接着剤を付けて硬化させ、リード線5をベース1に固定するサーマルアンカー固定点4a~4gが形成されている。
サーマルアンカー固定点4a~4gの接着剤は、接着剤3と同様に耐熱・絶縁性に優れ、真空中で使用可能なセラミックス又は極低温対応のエポキシ系を成分構成とする樹脂などの絶縁材料を使用可能である。サーマルアンカー固定点4a~4fは、1本毎のリード線5をベース1に固定する。サーマルアンカー固定点4gは、複数本のリード線5をまとめてベース1に固定する。サーマルアンカー固定点4a~4gを総称してサーマルアンカー固定点4ともいう。
サーマルアンカーとしてリード線5自身を温度センサの近傍に這わせ、サーマルアンカー固定点4a~4gにてリード線5をベース1に固定することで、測定対象物である載置台20とリード線5の温度をほぼ等しくすることができる。これにより、リード線5から温度センサ2への入熱を除去することができ、これにより、温度センサ2による温度測定をより高精度に行うことができる。
本開示の実施形態に係るセンサ付き基板TCの温度センサ2及びリード線5は磁性材料である。この性質を使用して、図3に示すように、センサ付き基板TCの製造時に、基板TCを載置する台Sの載置面Saに、マグネット7a~7m及びマグネット8a~8gを配置する。マグネット7a~7m及びマグネット8a~8gを総称してマグネット7,8ともいう。
マグネット7a~7mの位置は、複数の温度センサ2a~2mをベース1の表面1aに配置すべき位置に対応する対面(載置面Sa)の特定の位置であり、円形の台Sの中心を通る縦軸VL及び横軸HL上に等間隔に13個配置されている。
同様に、マグネット8a~8fの位置は、リード線5をベース1に固定するサーマルアンカー固定点4a~4fを配置すべき位置に対応する対面(載置面Sa)の特定の位置であり、1本のリード線5上に対応する位置に6個のマグネット8a~8fが配置される。
マグネット8gの位置は、複数本のリード線5を纏めてベース1に固定するサーマルアンカー固定点4gを配置すべき位置に対応する対面(載置面Sa)の特定の位置であり、複数本のリード線5上に対応する位置に1個のマグネット8gが配置される。
[センサの位置決め]
温度センサ2及びサーマルアンカー固定点4の位置決めの一例について、図2及び図3のA-A断面を示す図4を参照して説明する。センサ付き基板TCのベース1の表面1aに置かれた温度センサ2gは磁性体である。マグネット7a~7m、及びマグネット8a~8gは、磁力発生体の一例である。
載置面Saに配置されたマグネット7gの磁力MFによりマグネット7gに温度センサ2gを引きつけることができる。これにより、温度センサ2gをマグネット7gの位置とXY方向において同位置に位置決めでき、温度センサ2gはZ方向においてマグネット7gの位置に垂直なベース1の表面1aの位置に保持される。
同様にして、サーマルアンカー固定点4fは、マグネット8fの磁力MFによりマグネット8fにマグネット8f上のリード線5を引きつけることができる。これにより、リード線5をマグネット8fとXY方向において同位置に位置決めでき、リード線5はZ方向においてマグネット8fの位置に垂直なベース1の表面1aの位置に保持される。
その他の温度センサ2及びサーマルアンカー固定点4についても、同様にして、マグネット7,8の磁力により同時に複数の温度センサ2及びサーマルアンカー固定点4を固定すべき位置に対応する載置台Saの位置に位置決めできる。このようにして、マグネット7,8を使用してベース1の裏面1b側から温度センサ2及びサーマルアンカー固定点4の位置決めをする。
温度センサ2及びサーマルアンカー固定点4を位置決めした状態で、温度センサ2及びサーマルアンカー固定点4の上から接着剤3を付け、付けた接着剤3を硬化させて温度センサ2及びサーマルアンカー固定点4をベース1に固定する。接着剤3の硬化には、加熱及び/又は冷却が必要な場合と不要な場合がある。
[センサ付き基板の製造方法]
次に、本開示の実施形態に係るセンサ付き基板TCの製造方法について、図5を参照しながら説明する。図5は、実施形態に係るセンサ付き基板TCの製造方法の一例を示すフローチャートである。
センサ付き基板TCの製造方法では、大気中に置かれた図3のマグネット付き台Sの載置面Saにセンサ付き基板TCを配置する。載置面Saに配置されたマグネット7a~7m及びマグネット8a~8gの磁力により、温度センサ2及びサーマルアンカー固定位置のリード線5を引きつける。これにより、温度センサ2a~2mをマグネット7a~7mの位置とXY方向において同位置のベース1の表面1aに位置決めし、リード線5をマグネット8a~8gとXY方向において同位置のベース1の表面1aに位置決めする(ステップS1)。
次に、温度センサ2等を位置決めした状態で、温度センサ2a~2m上及びサーマルアンカー固定点4a~4gのリード線5上に接着剤3を付け、接着剤3を硬化させる(ステップS2)。これにより、温度センサ2a~2mをベース1上の特定の位置に固定する。また、サーマルアンカー固定点4a~4gにてリード線5をベース1上に固定する。
次に、固定した温度センサ2a~2m及びサーマルアンカー固定点4a~4gの位置の少なくともいずれかが固定すべき位置からずれているかを判定する(ステップS3)。判定の結果、温度センサ2等に位置ずれがある場合、ずれている温度センサ2又はサーマルアンカー固定点4を固定した接着剤を剥離する(ステップS4)。その後、温度センサ2等をマグネットの磁力により保持して位置決めする工程(ステップS1)と、接着剤3を硬化させて温度センサ等をベース1に固定する工程(ステップS2)と、を再度行う。
ステップS3の判定の結果、すべての温度センサ2及びサーマルアンカー固定点4に位置ずれがない場合、センサ付き基板TCが完成し(ステップS5)、センサ付き基板TCの製造を終了する。
本開示に係るセンサ付き基板TCの製造方法では、完成したセンサ付き基板TCには、-200℃以下の温度を測定する温度センサ2として白金コバルト(Pt-Co)が使用され、-200℃近傍ではNi系合金を含むアルメル(K型熱電対)や金鉄系(AF型熱電対)が使用される。白金コバルト、K型熱電対、AF型熱電対が磁性材料であることを利用して、ベース1の裏側からマグネット7の磁力により温度センサ2等を引きつけて、温度センサ2をマグネットの位置に対応するベース1上の位置に位置決めする。これにより、ベース1上に配置される複数の温度センサ2の位置のバラツキをなくし、センサ付き基板TCに配置する温度センサ2の位置決めを精度よく行うことができる。これにより、-200℃近傍又はそれ以下の極低温環境下での温度の測定精度を高めることができる。
また、同様の方法によりサーマルアンカー固定点4a~4gの位置のバラツキをなくし、センサ付き基板TC上のサーマルアンカー固定点4a~4gの位置決めを精度よく行うことができる。これにより、温度センサ2に接続される配線部分での入熱管理ができ、温度測定のバラツキを抑え、温度の測定精度をより高めることができる。
なお、完成したセンサ付き基板TCを用いて載置台20の温度を測定するときは、載置台20の静電チャックに基板TCを吸着した後、基板TCに配置された複数の温度センサにより、各温度センサが配置された各位置の載置台20の温度を測定する。
[変形例]
磁力を貫通しない板状体をベース1に用いる場合については、ベース1に磁力を帯びる磁性膜を処理して使用してもよい。この場合、ベース1に部分的に付ける接着ベース材等を併用してもよい。この場合、磁力を帯びる磁性膜に温度センサ2等を引きつけて保持することで、マグネットを不要とすることができる。
センサ付き基板TCに取り付けるセンサとしては、温度測定用のセンサに限らず、圧力センサ、振動系のセンサなど、基板TCへ取り付け可能なすべてのセンサに適用できる。
基板TCにリード線のない、ワイヤレスセンサへの適用も可能である。
センサの設置は、ベース1への表面に制限することなく、表面1a及び裏面1bのいずれでもよい。センサの配置された面の反対の面にマグネットを配置してセンサの位置決めを行う。
温度センサ2は、磁性を有する薄膜測温抵抗体素子であってもよい。薄膜測温抵抗体素子は温度応答性が良いため、-200℃近傍(例えば-150℃~-220℃)の温度の測定精度を高めることができる。
温度センサ2により出力される抵抗値(この場合、白金コバルトでは抵抗値から温度を導く)等のセンサ情報は、リード線を介してハーメチック接続端子ないしは補償導線により、制御装置80に伝送される。しかし、リード線による接続では温度変動を伴う場合があるため、抵抗値のアナログ値をリード線の替わりにワイヤレスで伝送する構成でもよい。
以上に説明したように、本実施形態のセンサ付き基板の製造方法によれば、センサ付き基板に配置するセンサの位置決めを精度よく行うことができる。
今回開示された実施形態に係るセンサ付き基板の製造方法は、すべての点において例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
本開示の基板処理装置は、Atomic Layer Deposition(ALD)装置、Capacitively Coupled Plasma(CCP)、Inductively Coupled Plasma(ICP)、Radial Line Slot Antenna(RLSA)、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR)、Helicon Wave Plasma(HWP)のいずれのタイプの装置でも適用可能である。
また、基板処理装置は、成膜装置に限らず、基板に所定の処理(例えば、エッチング処理等)を施す処理装置であればよい。また、プラズマ処理装置でもよいし、ノンプラズマ処理装置でもよい。
1 ベース
2、2a~2m 温度センサ
3 接着剤
4、4a~4g サーマルアンカー固定点
5 リード線
6 ハーメチック接続端子
7a~7m マグネット
8a~8g マグネット
10 真空処理容器
11 ターゲットホルダ
13 排気装置
20 載置台
30 冷凍装置
31 冷凍機
35 伝熱ガス容器
40 回転装置
51 冷媒供給流路
52 冷媒排出流路
69 磁性流体シール部
75、76 ベローズ
77 第一昇降装置
78 第二昇降装置
80 制御装置
100 基板処理装置
S 台
TC センサ付き基板
W 基板

Claims (9)

  1. 板状体の基板にセンサを配置したセンサ付き基板の製造方法であって、
    前記基板の前記センサを配置する面の反対面の、前記センサを固定する位置に対応する位置から磁力により前記センサを保持する工程と、
    前記磁力により前記センサを保持したまま、前記センサに付けた接着剤を硬化させて前記センサを前記基板に固定する工程と、
    を有するセンサ付き基板の製造方法。
  2. 前記センサを保持する工程は、
    前記センサを固定する位置に対応する前記反対面の位置に配置された磁力発生体の磁力により前記センサを保持する、
    請求項1に記載のセンサ付き基板の製造方法。
  3. 前記センサを保持する工程は、
    複数の前記センサを固定する複数の位置に対応する前記反対面の複数の位置に配置された複数の前記磁力発生体の磁力により前記基板の上の複数の前記センサを同時に保持する、
    請求項2に記載のセンサ付き基板の製造方法。
  4. 前記基板に固定した前記センサの位置が固定すべき位置からずれた場合、前記センサを固定した接着剤を剥離した後、前記センサを保持する工程と、前記センサを前記基板に固定する工程と、を再度行う、
    請求項1~3のいずれか一項に記載のセンサ付き基板の製造方法。
  5. 前記センサは、磁性材料から形成されている、
    請求項1~4のいずれか一項に記載のセンサ付き基板の製造方法。
  6. 前記センサに接続された前記基板の上のリード線をサーマルアンカーとして固定する位置に対応する前記反対面の位置から磁力により前記リード線を保持する工程と、
    前記磁力により前記リード線を保持したまま、前記リード線に付けた接着剤を硬化させて前記リード線を前記基板に固定する工程と、を有する、
    請求項1~5のいずれか一項に記載のセンサ付き基板の製造方法。
  7. 前記リード線を保持する工程は、
    複数の前記リード線を固定する複数の位置に対応する前記反対面の複数の位置に配置された複数の磁力発生体の磁力により前記基板の上の複数の前記リード線を同時に保持する、
    請求項6に記載のセンサ付き基板の製造方法。
  8. 前記リード線を保持する工程は、
    複数の前記リード線をまとめて固定する位置に対応する前記反対面の位置に配置された前記磁力発生体の磁力により前記基板の上の複数の前記リード線をまとめて保持する、
    請求項7に記載のセンサ付き基板の製造方法。
  9. 前記リード線は、磁性材料から形成されている、
    請求項6~8のいずれか一項に記載のセンサ付き基板の製造方法。
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