JPH04289168A - 薄膜形成用基板保持具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスパッタリング，レーザ
ーアブレーション，真空蒸着，イオンプレーティング等
の薄膜形成において用いられる基板保持具、特に基板を
加熱しながら保持する薄膜形成用基板保持具に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、スパッタリング装置のような薄膜
形成装置において、高温超伝導体や強誘電体などのセラ
ミック薄膜を形成する場合には、基板を４００℃以上の
高温に加熱する必要がある。この基板温度は膜特性に大
きな影響を与えるため、その温度制御は非常に重要であ
る。ウエハー状の基板に薄膜を形成する場合、図３のよ
うに平板状の保持具１０の背面側にヒータ１１を取り付
けるとともに、保持具１０の表面側に基板１３を取り付
けるための複数の取付治具１２を設け、基板１３の周縁
部を取付治具１２によって保持することにより、基板１
３を保持具１０の表面に圧着保持している。したがって
、基板１３は保持具１０との接触による熱伝導および輻
射熱によって加熱される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な保持構造では、取付治具１２によって基板１３の周縁
部が保持具１０に強く圧着する反面、基板１３の中心部
の接触圧は低いため、基板１３の周縁部の温度が高く中
心部が低いという温度分布を生じる。しかも、加熱を繰
り返すうちに保持具１０に熱変形が生じ、基板１３と保
持具１０との面接触が保てず、接触状態が悪くなって基
板１３の温度分布が一層不均一になるという問題がある
。そこで、基板１３と保持具１０との間に、一定の面接
触状態を実現するためにＩｎ，Ａｕ，Ｐｔ等の柔らかい
金属を挟み、熱伝導を良好に保つ工夫がなされているが
、この金属が基板１３と反応したり、不純物として薄膜
に取り込まれるといった悪影響を及ぼすことがあった。

【０００４】そこで、本発明の目的は、基板の温度分布
を広範囲にわたって均一に保持でき、かつ保持具の熱変
形による悪影響をなくすことができる薄膜形成用基板保
持具を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明の基板保持具は、基板側の面にこの基板の周縁
部裏面を支持する環状の段部または凸部を設けるととも
に、基板の周縁部をこの段部または凸部に対して取り付
ける取付治具を設け、基板との間に輻射熱が作用し得る
だけの隙間を介して基板を取付可能としたものである。

【０００６】保持具に基板を取り付けた状態において、
基板の周縁部裏面が保持具の段部または凸部に密着する
が、周縁部以外の大部分は保持具との間に一定の隙間を
もって保持される。保持具をヒータによって加熱すると
、基板は保持具からの輻射熱によって加熱される。輻射
能（単位時間に物体表面の単位面積より輻射される熱量
）は物体の表面温度（絶対温度）の４乗に比例するので
、輻射効率を高めるためには保持具として熱伝導性の良
好な材料を用いるのが望ましい。また、保持具として輻
射係数の高い材料を用いたり、基板の裏面側に輻射熱の
吸収率を高めるための加工を適宜施すのも効果的である
。熱輻射は接触による熱伝導に比べて、基板と保持具と
の隙間のばらつきによる影響を受けにくいので、保持具
が多少熱変形を起こしても基板の温度分布に殆ど影響を
及ぼさない。つまり、基板の周縁部を除く広範囲にわた
って温度分布を均一に保つことができ、基板に形成され
る薄膜の特性が広範囲にわたって均一化される。

【０００７】

【実施例】図１は本発明にかかる基板保持具１の一例を
示す。この基板保持具１は例えば熱伝導性の良好な金属
材料よりなり、その上面には基板８の外径よりやや小さ
く、かつ一定深さの円形凹部２が形成されている。保持
具１の上面外周部には従来と同様の複数の取付治具３が
設けられ、この取付治具３を保持具１から突設されたボ
ルト４に挿通した後、ナット５を締め付けることにより
、基板８の周縁部を保持具１に対して圧着保持すること
ができる。ヒータ６は従来と同様に保持具１の背面側に
取り付けられ、あるいは保持具１の内部に一体的に埋設
されている。

【０００８】基板８は例えばサファイヤ単結晶，石英ガ
ラス等からなる絶縁性ウエハーよりなり、取付治具３に
よって保持具１に取り付けられた状態において、その周
縁部裏面が凹部２の外周に設けられた環状段部７に密着
し、基板８の周縁部を除く大部分と保持具１との間には
凹部２によって一定の隙間δが形成される。

【０００９】いま、基板８の表面に薄膜を形成するため
に保持具１を加熱すると、保持具１と基板８との間には
隙間δが設けられているので、保持具１の熱エネルギー
は輻射熱となって基板８に伝えられる。輻射熱は保持具
１と基板８との距離が多少変化しても殆ど影響を受けな
いので、保持具１が多数回使用によって熱変形を起こし
ても、輻射による熱伝達効率が殆ど変化しない。また、
輻射熱は保持具１のある部位から四方へ発散されるので
、保持具１の熱が基板８に対して平均化して伝えられ、
保持具１自身の温度むらによる悪影響も抑制できる。

【００１０】図２は本発明の保持具１を用いた基板８の
温度分布と、従来の保持具（図３参照）を用いた基板の
温度分布との比較図である。なお、基板８は直径５０ｍ
ｍの円板であり、基板８の表側中心の表面温度を６００
℃とした。従来の場合には基板の周縁部の温度が高く中
心部が低いという温度分布を示すのに対し、本発明の場
合には基板８の周縁部を除く大部分が輻射熱によって加
熱されるため、周縁部を除き広範囲にわたって温度分布
が均一化されていることがわかる。このことは、基板８
の表面に形成される薄膜の特性が広範囲にわたって均一
化され、高品質の薄膜が得られることを意味する。なお
、基板８の周縁部は保持具１との接触による熱伝導が加
わり、やや温度が高くなっている。

【００１１】本発明は上記実施例の保持具に限定される
ものではない。上記実施例では基板８の周縁部を支持す
るために保持具１に環状の段部７を形成したが、これに
代えて、保持具１の表面に基板８の周縁部を支える複数
の凸部を突設してもよい。この場合には、基板８の周縁
部との接触面積が更に小さくなるので、図２に示される
ような基板８の周縁部の温度上昇を抑制することが可能
である。その結果、薄膜形成後の基板８の周縁部カット
幅を少なくでき、基板８をより有効に利用できる利点が
ある。また、基板８の周縁部と保持具１の段部との間に
熱伝導性の低い材料を挟んでも同様の効果を期待できる
。

【００１２】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、保持具の熱を基板に対して主に輻射熱によって
伝えるようにしたので、基板温度を広範囲にわたって均
一に保つことができ、形成される薄膜の特性を広範囲に
わたって均一化できる。また、保持具と基板との接触部
分が小さいので、保持具の熱変形等によって悪影響を受
けず、常に安定した特性の薄膜を形成できるという特徴
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる保持具に基板を保持した状態の
断面図である。

【図２】本発明と従来との基板の温度分布の比較図であ
る。

【図３】従来の保持具に基板を保持した状態の断面図で
ある。

【符号の説明】

１　　　　　　　　　　　　　　基板保持具２　　　　
　　　　　　　　　　凹部 ３　　　　　　　　　　　　　　取付治具６　　　　　
　　　　　　　　　ヒータ７　　　　　　　　　　　　
　　段部 ８　　　　　　　　　　　　　　基板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　薄膜が形成される基板を加熱しながら
   保持する薄膜形成用基板保持具において、基板側の面に
   この基板の周縁部裏面を支持する環状の段部または凸部
   を設けるとともに、基板の周縁部をこの段部または凸部
   に対して取り付ける取付治具を設け、基板との間に輻射
   熱が作用し得るだけの隙間を介して基板を取付可能とし
   た薄膜形成用基板保持具。