TW201306164A - 基板托盤及使用該托盤之基板處理裝置 - Google Patents

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Abstract

[課題]提供抑制微粒產生或構造物對基板處理之影響，改善基板溫度控制性，並且容易對應量產裝置進行基板之拆裝的基板拖盤。[解決手段]用以保持基板之基板拖盤具備：托盤本體，和包含載置基板之基板載置部的基板載置板，上述托盤本體包含：以上述基板之應處理之部分露出之方式，保持上述基板之周端部的基板保持部，和被配置在較上述基板保持部更外側，成為藉由磁力使上述托盤本體保持上述基板載置板之磁鐵。

Description

基板托盤及使用該托盤之基板處理裝置
本發明係關於對被處理基板進行濺鍍、CVD或蝕刻等之處理的真空處理裝置等之基板處理裝置，及在該基板處理裝置中一面保持被處理基板一面進行搬運之基板托盤。
在真空處理裝置中，為了提高生產性將複數片之基板同時搬運至處理室而進行處理，或者為了不用變更裝置構成而處理外形尺寸不同之基板，使用可以保持基板並進行搬運之基板托盤。
第12圖表示以往之基板托盤之第1例(參照專利文獻1)。第12圖揭示有具備用以保持小基板之座孔702，且構成皿形狀的基板托盤701。藉由第12圖所記載之保持托盤701，如8吋、6吋般之小基板也可以設置在直徑12吋用基板處理裝置。
第13圖表示以往之基板搬運用托盤之第2例(參照專利文獻2)。第13圖揭示有以具有絕緣性且具有柔軟性之物質805構成具有凹部802且由熱傳導性優良之物質所構成之托盤本體801之一部分表面的基板托盤801。在第13圖，803為上推用銷通過之貫通孔，804為用以吸附基板之貫通孔，806為具有耐蝕性或耐濺鍍性之物質。若藉由第13圖所記載之基板搬運用托盤時，則可以使基板和托盤本體801之間的密接性及熱傳導性變佳，並藉由使基 板之溫度均勻，縮小電路圖案之線寬等之偏差。
再者，在成膜裝置等之真空處理裝置中，必須因應處理內容進行處理中之基板之溫度管理。因此，一般使用以使用冷卻水等之溫度控制手段對保持基板或基板托盤之保持器進行溫度控制，並藉由該保持器之熱傳導，進行基板之溫度管理的技術。
但是，比起大氣中，在真空中熱傳導效率於零件和零件之微小間隙惡化。因此，真空處理裝置，尤其在濺鍍裝置等之製程壓力低的裝置中，為了進行成膜等之真空處理中之基板之溫度管理，必須藉由例如在基板之背面或托盤之背面密封冷卻氣體等之熱傳導媒體之方法等，改善被溫度調整之保持器和基板之間之熱傳導效率。
第14圖係表示以往之基板搬運用托盤之第3例(參照專利文獻3)。第14圖揭示有基板搬運用托盤901，其具備有在基板載置面形成對應於基板S之外形之至少一個凹部911，並在該凹部911之底面配置環狀之密封手段902；對密封手段902推壓藉由掉落至凹部911而被設置之基板S之外周緣部的推壓手段903。並且，在第14圖所記載之基板搬運用托盤901中，開設有與凹部911連通之至少一條氣體通路913a、913b，作為密封手段902而發揮功能之O型環902被形成在凹部911之底面911a，被配置在具有大於O型環902之線徑之寬度的環狀溝912。並且，在第14圖中，B為螺栓，S為基板，911b為基板S背面和凹部911底面之間的空間，931為中央開口。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]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
但是，如專利文獻1般僅放置基板而不固定之基板拖盤701中，雖然有可以使質量變輕之優點，但是有在搬運中基板移動之虞。在專利文獻2中，使由形成有光阻光罩之LaTiO3等所構成之基板盛放在托盤本體801之凹部802。設置在托盤本體801之凹部802之物質805，因具有絕緣性並具有柔軟性，故藉由其絕緣性基板與托盤本體801絕緣，藉由基板帶電之靜電，基板以靜電力拉引至托盤本體801並被固定。但是，即使在專利文獻2之基板拖盤中，為了使基板藉由靜電力被拉引至托盤本體801並被固定，因基板為由LaTiO3所構成之強介電體，並且必須施加電場使其基板表面帶電，產生靜電，故在對裝置施加高頻電力之基板處理中，首先基板係被固定於托盤本體801者，並非解決在基板處理前之搬運中基板移動之問題，再者有於基板並非強介電體之時則無效果之問題。
再者，為了進行成膜等之真空處理中之基板溫度管 理，必須在基板之背面密封熱傳達媒體。
在專利文獻3中，因可以藉由螺栓B對基板拖盤901推壓基板S並在基板S背面密封熱傳達媒體，故有可以改善基板之溫度控制性能之優點，無在基板之處理前之搬運中基板移動之問題。但是，在專利文獻3中，推壓手段903係藉由將螺栓B螺合於形成在基板拖盤901之凹部911之外周的螺絲孔而被安裝。因此，當在螺栓B形成膜時，其膜剝落，有成為微粒之原因的課題。再者，因具有構造物，故有於成膜等之基板處理時產生影響之情形(例如，處理不均勻性)。然後，為了螺合螺栓B，由於必須要有相應於基板拖盤901之螺絲孔的深度，故基板拖盤901變厚，有基板拖盤901之熱電阻變大之問題。若在基板S背面密封熱傳導媒體，基板拖盤901之熱阻也大時，於真空處理中，則難以對用以載置保持基板S之基板拖盤901之被溫度控制之基板保持器(無圖示)傳達流入至基板S之熱。因此，有無取得充分之基板之溫度控制性能的問題。
再者，在專利文獻3中，為了拆裝基板S，必須取下螺栓B。但是，在量產裝置中，為了拆裝基板S，時而拆卸時而栓緊螺栓B，拆裝裝置之構成變成複雜，故有無法容易進行基板S之拆裝的問題。
本發明之目的在於提供抑制微粒之產生或構造物對基板處理之影響，並藉由熱傳導媒體所致之冷卻性能(溫度控制)優良，並且容易對應量產裝置進行基板之拆裝之基 板保持用的基板拖盤及使用該托盤的基板處理裝置。
申請專利範圍第1項所記載之發明為用以保持基板之基板拖盤，其特徵為：具備：托盤本體；和包含載置基板之基板載置部的基板載置板，上述托盤本體包含：以上述基板之應處理的部分露出之方式，保持上述基板之周端部的基板保持部；及被配置在較上述基板保持部更外側，成為藉由磁力使上述托盤本體保持上述基板載置板的磁鐵。
申請專利範圍第2項所記載之發明係如申請專利範圍第1項所記載之發明中，上述磁鐵被埋設在上述托盤本體，在上述托盤本體設置有具有小於上述基板之外徑之第1直徑的第1開口部，和從上述第1開口部延伸至外側之環面，和藉由上述環面與上述第1開口部連接，具有大於上述基板外徑之第2直徑的第2開口部，上述基板保持部係藉由上述第1開口部、上述第2開口部及上述環面而形成，以上述環面和上述基板載置部夾持上述基板，並藉由上述第2開口部限制上述基板之位置。
申請專利範圍第3項之發明係如申請專利範圍第1項所記載之發明中，在上述托盤本體中埋設有軛鐵。
申請專利範圍第4項之發明係如申請專利範圍第1項所記載之發明中，上述托盤本體係以非磁性材料所形成。
申請專利範圍第5項所記載之發明係在申請專利範圍第3項所記載之發明中，上述托盤本體之上述軛鐵係被設 設置在上述托盤本體和上述磁鐵之間。
申請專利範圍第6項所記載之發明係如申請專利範圍第4項所記載之發明中，上述非磁性材料為Ti、碳或氧化鋁。
申請專利範圍第7項所記載之發明係如申請專利範圍第1項所記載之發明中，上述磁鐵係在上述基板載置板之側出現N極和S極之磁極，在與上述基板載置板相反側出現S極和N極之磁極的單面2極磁鐵。
申請專利範圍第8項所記載之發明係如申請專利範圍第3項所記載之發明中，上述軛鐵之厚度被設定成上述托盤本體之兩個面中與上述基板載置板相反側之面中的磁通密度成為100高斯以下。
申請專利範圍第9項所記載之發明係如申請專利範圍第7項所記載之發明中，上述單面2極磁鐵係以等角度配置在上述基板之周圍。
申請專利範圍第10項所記載之發明係一種基板處理裝置，係具有如申請專利範圍第1至9項中之任一項所記載之基板拖盤之基板處理裝置，其特徵為具有：成膜室；被設置在上述成膜室內之靶夾持器；被設置成與上述靶夾持器對向，用以載置上述基板托盤之基板保持器；用以使上述基板保持器上下移動之上下機構；用以將製程氣體導入至上述成膜室內之氣體導入手段；及用以排氣上述成膜室內之排氣手段。
為了達成上述目的，申請專利範圍第11項所記載之 發明係如申請專利範圍第10項所記載之發明中，在上述基板保持器和上述基板載置板，各設置有用以將冷卻氣體導入至與上述基板之處理面相反側之面的氣體導入孔。
為了達成上述目的，申請專利範圍第12項所記載之發明係如申請專利範圍第10項所記載之發明中，在上述基板載置板和上述基板保持器之基板載置部之間設置有0.3mm以下之間隙。
若藉由本案發明之申請專利範圍第1項所記載之發明時，則有藉由磁力使托盤本體保持基板載置板，並以基板保持部和基板載置部保持基板，藉此抑制微粒產生或構造物對基板處理之影響，且藉由熱傳導媒體所致之冷卻性能(溫度控制)優良，並且可以容易對應量產裝置進行基板之拆裝的效果。
若藉由本案之申請專利範圍第2項所記載之發明時，藉由具有小於基板之外徑之第1直徑的第1開口部、從上述第1開口部延伸至外側之環面，和藉由上述環面而與第1開口部連接，具有大於上述基板之外徑之第2直徑的第2開口部形成基板保持部，則具有可以確實地保持基板之效果。再者，因藉由磁鐵被埋設於托盤本體，可以使基板載置板變薄，故有可以謀求提升基板冷卻性能之效果。
若藉由本案之申請專利範圍第3項之發明時，因藉由在托盤本體埋設軛鐵，可以使基板拖盤變薄，故有可以減 少搬運機械臂等之搬運系統之負擔的效果。
若藉由本案之申請專利範圍第4、5項所記載之發明時，藉由以非磁性材料形成托盤本體，具有可以抑制於磁力線從軛鐵漏出之時磁力線作用至電漿處理空間之效果。
若藉由本案之申請專利範圍第6項所記載之發明時，因藉由以Ti(鈦)、碳或氧化鋁形成托盤本體，可以減輕基板拖盤，故可以減少搬運機械臂等之搬運系統等之搬運系統之負擔。並且，再者，若藉由本案之申請專利範圍第6項所記載之發明時，藉由以Ti(鈦)、碳、氧化鋁形成托盤本體，因可以使基板拖盤成為耐熱性優良者，故有尤其適合從電漿朝基板拖盤的熱量流入大的大電力之濺鍍成膜的效果。
若藉由本案之申請專利範圍第7項所記載之發明時，藉由設為在基板載置板之側出現N極和S極之磁極，在與基板載置板相反側出現S極和N極之單面2極磁鐵，因可以使N極和S極之雙方之磁極朝向基板載置板側，故對於基板載置板之吸附力變高，有謀求提升基板保持性能之效果。並且，若藉由本案之申請專利範圍第7項所記載之發明時，藉由設為單面2極磁鐵，具有可以一面維持基板保持性能一面降低磁場朝托盤表面洩漏之效果。
若藉由本案之申請專利範圍第8項所記載之發明時，藉由將軛鐵之厚度設定成上述托盤本體之兩個面中與上述基板載置板相反側之面中之磁通密度為100高斯以下，有可以抑制在基板拖盤上產生異常放電之效果。
若藉由本案之申請專利範圍第9項所記載之發明時，藉由將單面2極磁鐵以複數N極和S極交互之方式等角度地配置在基板之周圍，具有可以提高基板之保持性能的效果。
若藉由本案之申請專利範圍第10項所記載之發明時，藉由基板處理裝置使用申請專利範圍第1至9項中之任一項所記載之基板拖盤，具有抑制微粒產生或構造物對基板處理之影響，並可以實現藉由熱傳導媒體所致之冷卻性能(溫度控制)優良之基板處理裝置的效果。
若藉由本案之申請專利範圍第11項所記載之發明時，藉由在基板保持器和上述基板載置板各設置用以將冷卻氣體導入至與基板之處理面相反側之面的氣體導入孔，具有可以有效率地冷卻基板之效果。
若藉由本案之申請專利範圍第12項所記載之發明時，藉由在基板載置板和基板保持器之基板載置部之間設置0.3mm以下之間隙，使熱傳導媒體(冷卻氣體)流至該間隙，具有可以提高基板之冷卻性能的效果。尤其，藉由將該部分之間隙設成0.3mm以下，可以更降低基板之溫度，尤其在基板上設置剝離用之光阻圖案等之樹脂圖案之時，具有可以以不受到損傷之溫度即是100℃以下來進行成膜之效果。
以下，針對用以實施本發明之型態，參照圖面予以詳 細說明。
參照第1圖，說明本發明之一實施型態之濺鍍裝置之構成。該濺鍍裝置包含經閘閥11而能夠連通地被連接之LL室(裝載鎖定室)1和SP室(濺鍍室)2。濺鍍裝置之SP室2具備有處理腔室21、載置保持基板S之基板拖盤3之基板保持器4、用以將濺鍍粒子成膜在基板S上之靶材T之靶夾持器5。在此，基板保持器4及靶夾持器5係被配置在處理腔室21內。
基板保持器4係藉由上下機構41而能夠上下移動，成為於調整靶材T和基板S之距離(以下，稱為T/S距離)，或搬入及搬出保持基板S之基板拖盤3之時，可以藉由上下機構41上下移動。並且，在本實施形態中，針對T/S間距離或搬入及搬出基板拖盤3，雖然使用上下機構41，但是即使使用實現相同功能之另外的機構亦可。在基板保持器4之內部設置有用以冷卻基板保持器4之無圖示之冷卻水路，而成為可以循環冷卻水。基板保持器4係由熱傳導佳之Cu(銅)等之材料所構成，作為電極(陽極電極)而發揮功能。如第2圖所示般，在基板保持器4設置用以對基板S和基板拖盤3之間之間隙，及基板拖盤3和基板保持器4之間之間隙導入冷卻氣體之冷卻氣體導入路42。就以基板S和基板拖盤3之間，基板拖盤3和基板保持器4之間之熱傳導媒體的冷卻氣體而言，使用例如Ar(氬)等之惰性氣體。再者，如第1圖所示般，於在基板保持器4載置基板拖盤3之時，設置有具有可以抑 制朝基板拖盤3之周緣部、基板拖盤3之背面以及基板保持器4之表面成膜之配置或形狀之環狀的遮罩6。
遮罩6係被固定於遮罩支持棒61。在遮罩支持棒61安裝有遮罩上下驅動機構62，遮罩6係藉由遮罩上下驅動機構62，成為可以上下移動。
在本實施形態中，藉由遮罩6在基板拖盤3之周邊部使基板保持器4夾緊基板拖盤3。依此，可以抑制冷卻氣體從基板托盤3和基板保持器4之間洩漏，可以更提高基板S之冷卻性能。藉由遮罩6之基板拖盤3之夾緊係可以藉由例如以遮罩6與基板拖盤3接觸之方式使遮罩上下機構62上下移動。
靶夾持器5係由金屬製構件所構成，作為電極(陰極電極)而發揮功能。靶夾持器5係藉由無無圖示之絕緣體而被保持，自處理腔室21被電性絕緣。靶夾持器5經用以進行連接有阻抗匹配之匹配機51而連接有高頻電源52，成為能夠從高頻電源52對靶夾持器5施加高頻電力。並且，即使因應靶材T之種類等，將直流電源連接於靶夾持器5，將直流電力施加於靶材T亦可。
再者，在處理腔室21設置有導入製程氣體(在本例中為氬等之惰性氣體和氧)之氣體導入手段6。氣體導入手段6包含例如濺鍍氣體(例如Ar)導入手段61和反應性氣體(例如氧)導入手段62。並且，在處理腔室21經設置有氣體流導閥設置有排氣手段7。排氣手段7得以包含例如併用用以進行處理腔室21之排氣的TMP(渦輪分 子泵)和低溫泵的第1排氣系統71，和由用以降低TMP之背壓的RP(旋轉泵)所構成之第2排氣系統72。並且，第1排氣系統71和第2排氣系統72得以經第1閥73而連接。再者，在處理腔室21經第2閥75而連接有由RP(旋轉泵)所構成之第3排氣系統74。再者，在處理腔室21，連接有用以測定處理室內之壓力的壓力計8(例如，薄膜壓力計)。
在靶材T和基板托盤3之間的空間，藉由於成膜動作中被施加於靶材5之電力形成電漿。將藉由該靶材T、載置基板托盤3之基板保持器4及處理腔室21之壁所包圍之空間稱為「製程空間」。並且，即使在處理腔室21之壁設置無圖示之屏蔽亦可。在LL室1經由從RP(旋轉泵)等之大氣壓能夠排氣之泵12所構成之第4排氣系統經第3閥13而連接，持有無圖示之排氣機構。LL室1係為了將保持基板S之基板托盤3搬出搬入至SP室2而被使用。
接著，說明基板托盤3之構成的說明。第2圖表示作為本發明之一個實施型態的基板托盤3之構成的剖面圖。基板拖盤3包含托盤本體31，和具備有載置基板S之基板載置部32b的基板載置板32。基板載置板32為磁性板。在托盤本體31形成有開口36。托盤31係在開口36之端部具備有保持基板S之周端部的基板保持部35。開口部36具有：具有小於基板S之外徑的第1直徑的第1開口部36a，和從第1開口部36a延伸之環面36r，和藉 由環面36r而與第1開口部36a連接，具有大於基板S之外徑的第2直徑的第2開口部36b。換言之，基板保持部35係藉由第1開口部36a、第2開口部36b及環面36r所形成。基板S係由基板保持部35之環面36r和基板載置板32之基板載置部32b所夾持。基板S之位置係藉由具有大於基板S之外徑的第2直徑的第2開口部36b而被限制。依此，基板S確實被保持。即是，可以降低如超過基板相對第1開口部36a之中心軸容許之限度而被偏移保持，且於基板之處理時後述冷卻氣體洩漏，或部分性地過度隱藏基板周邊部而無法處理原本應被處理之基板周邊部般的危險性。再者，因藉由磁鐵被埋設於托盤本體31，可以使基板載置板32薄化，故可以提升基板冷卻性能。基板S之應處理部分通過第1開口部36a而露出。
基板載置板32係由磁性材料所構成。就以構成基板載置板32之磁性材料而言，以難以生鏽之不銹鋼等為佳，具體而言，以SUS430等為佳。因基板托盤3從大氣中被取出，故不僅磁性材料，以具有防鏽性為重要。
在托盤本體31，因在托盤本體31保持基板載置板32，故在較基板保持部35外側配設有磁鐵33。在第2圖中，於托盤本體31之內部埋入複數單面2極之磁鐵33。設為單面2極之磁鐵係因為比起單面1極之磁鐵，用以將基板載置板32保持在托盤本體31之吸附力強，可以抑制磁場洩漏至製程空間。針對該點，使用第3圖予以說明。第3圖(a)係於在托盤本體31埋設2組單面2極之磁鐵 33之時，第3圖(b)係在托盤本體31埋設2組單面1極磁鐵33之時的說明圖。如第3圖(a)所示般，於單面2極磁鐵33之時，在製程空間產生之洩漏磁場，比單面1極磁鐵33之時小。因此，可以使抑制磁場洩漏至後述製程空間之軛鐵34之厚度變薄，具有可以謀求基板托盤3之輕量化的技術意義。
於第3圖(a)之時，在N極和S極相鄰之位置配置。從N極產生之磁力線33a拉到隔壁之S極而使封閉。此時，因為N極和S極之配置為接近，故托盤表面之洩漏磁通密度小。另外，於第3圖(b)之時，比起第3圖(a)N極和S極分離。此時，從N極產生之磁力線33b與第3圖(a)相同，被拉到S極而使封閉，但是因位置分離，故比起第3圖(a)，產生在托盤表面之洩漏磁通密度容易變大。如第3圖(a)所示般，當產生在托盤表面之洩漏磁通密度小時，在托盤表面不殘留下異常的放電痕。
接著，參照第4圖，說明使用軛鐵34之實施型態。在磁鐵33之製程空間側設置有軛鐵34，抑制磁場朝製程空間洩漏。軛鐵34之材質為了抑制磁場朝製程空間洩漏，若為透磁率高之材料時即可，適合使用於例如SUS430等。就以托盤本體31內中之磁鐵33和軛鐵34之固定方法而言，雖然使用例如接著劑等之接著，但是若為在基板托盤3之使用條件下被容許之固定方法，即使為其他方法亦可。磁鐵33之兩個面中無軛鐵34之面與基板載 置板32接觸，成為可以與托盤本體31拆裝之構成。並且，磁鐵33之兩個面中無軛鐵34之面不一定要與基板載置板32接觸，若可以藉由基板載置板32和磁鐵33之吸附力，在托盤本體31和基板載置板32保持基板S即可。
在基板載置板32具有複數從基板載置板32之基板保持器4側貫通至基板S側之貫通孔32a，經該貫通孔32a冷卻氣體被導入至基板載置板32和基板S之間，可以提升基板S和基板載置板32之間的熱傳導率。冷卻氣體係通過在載置基板托盤3之基板保持器4之基板載置面43上開口之冷卻氣體導入路42，而被導入至基板保持器4和基板載置板32之間的間隙d1。因藉由該冷卻氣體從基板S朝基板載置板32，又從基板載置板32朝基板保持器4之熱傳導效率變佳，故提升基板S之冷卻效率。
雖然托盤本體31即使以非磁性材料形成亦可，但是以磁性材料構成托盤本體31，亦可以抑制朝製程空間的洩漏磁場。但是，當以磁性材料構成托盤本體31時，因重量增加，故對用以搬運基板托盤3之機械臂等之托盤搬運裝置增加負擔。再者，如第2圖所示般，亦可以非磁性材料形成托盤本體31全體，省略軛鐵34。為了省略軛鐵34，並且抑制朝製程空間的洩漏磁場，若增厚托盤本體31即可。但是，於增厚托盤本體31之時，基板托盤3之重量增加。因此，為了一面抑制朝製程空間之洩漏磁場，一面謀求基板托盤3之輕量化，以非磁性材料構成托盤本體31，在磁鐵33和非磁鐵材料之托盤本體31之間配置軛鐵 34之第4圖般的構成為佳。並且，就以托盤本體3使用之非磁性材料而言，以輕量材料為佳，可以使用Ti(鈦)、碳、氧化鋁、陶磁、Mg合金、Al、Al合金等。其中，因又以Ti(鈦)、碳、氧化鋁耐熱性為優，故於大電力之濺鍍成膜裝置等朝托盤之熱量流入高之時，尤其為佳。
第5圖表示磁鐵33之配置例。在基板S之周圍每次排列3個單面2極之磁鐵33，該係大概以對基板S旋轉對稱地配置3組。磁鐵33為厚度薄的圓柱狀，在圓形面具有N極和S極。磁鐵33之N極和S極之境界線大約被配置成朝向基板S之中心。如此一來，因可以平衡佳地保持基板S，故為最佳。並且，用以平衡佳地保持基板S之複數之磁鐵33之配置，並不限定於此，即使例如將一個單面2極磁鐵33以旋轉對稱地配置在三處，即是以三個磁鐵33構成此亦可，即使將一個單面2極磁鐵旋轉對稱地配置在兩處，即是以兩個磁鐵構成此亦可。並且，若為了平衡佳地保持基板S旋轉對稱地配置，即使磁鐵33之N極和S極之境界線被配置成大約朝向基板S之中心亦可。再者，磁鐵不僅圓形，亦可以使用棒狀、圓弧狀等者。
再者，藉由將N極和S極之雙方之磁極朝向基板載置板32，對基板載置板32之吸附力變高，基板保持性能優良。再者，藉由為單面2極磁鐵33，可以一面維持基板保持性能一面降低磁場朝基板托盤3表面洩漏。
例如，如第5圖所示般，於使用複數之磁鐵33而保 持基板S之構成之時，以配置成N極和S極交互般為佳。藉由設為複數之磁鐵33，保持性能變高。並且，若配置成N極和S極成為交互，則可以更提高該性能。
但是，藉由具有軛鐵34，降低基板托盤3之表面中之洩漏磁通密度，但是從提升成膜特性之點來看較理想為降低至該洩漏磁場強度對成膜不引起具有影響的異常放電的程度為佳。
第6圖係表示軛鐵34之厚度和托盤本體31之表面之洩漏磁通密度之關係。在本實施型態中，軛鐵厚度和托盤本體31之表面之洩漏磁通密度之關係成為曲線201般，例如於軛鐵厚度為0.3mm之時，洩漏磁通密度為130 Gauss，於軛鐵厚度為0.6mm之時，洩漏磁通密度為30 Gauss。在洩漏磁通密度超過100 Gauss之區域中，在托盤表面殘留放電痕。但是在洩漏磁通密度為100 Gauss以下之區域不殘留放電痕。在一例中，在軛鐵厚度為0.3mm且洩漏磁通密度為130 Gauss之時，在托盤表面產生放電痕，但是於軛鐵厚度為0.6mm且洩漏磁通密度為30 Gauss之時，在托盤表面看不見放電痕。
第9圖(a)、(b)係使用本實施型態之基板托盤3而保持8片之基板S之情形。第9圖(a)係將當作基板壓環而發揮功能之上述基板載置板32一體成形成可以保持8片之基板S。第9圖(b)係將當作基板壓環而發揮功能之上述基板載置板32一體成形成可以保持8片之每個基板S。洩漏磁通密度之測定係如第10圖(b)所示 般，在磁鐵33之正上方，磁鐵33和磁鐵33之間進行。軛鐵34之厚度越厚越降低洩漏磁場。為了成膜，不在托盤表面產生不理想之放電，以洩漏磁場為100高斯以下之區域為佳。並且，托盤本體31之表面中之洩漏磁通密度，係在托盤表面藉由測定垂直磁通密度大約成為0高斯之地點中之水平磁通密度而評估。
更詳細而言，如第2圖所示般，於單面2極磁鐵33埋設一組在托盤本體31之時，藉由以高斯計測定從托盤上面觀看之時之磁鐵33之N極和S極之間的垂直磁通密度大約為0高斯之地點的托盤表面中之水平磁通密度，進行評估。就以高斯計而言，使用東陽特克尼卡(TOYO Corporation)公司製5180型高斯計。磁通密度之測定係依據在室溫藉由基板載置板32保持藍寶石基板S之狀態下進行。再者，如第10圖所示般，在托盤本體31以每次3組，120度之等間隔埋設單面2極磁鐵33之時，藉由高斯計測定從托盤上面觀看之時之一個單面2極磁鐵33之N極和S極之間中之垂直磁通密度大約成為0高斯之地點，3組之單面2極磁鐵33之各個之磁鐵之間中之垂直磁通密度大約成為0高斯之地點的托盤表面中之水平磁通密度，進行評估。
第7圖係表示基板溫度和基板托盤3之背面(即是基板托盤3之基板載置板32之背面)和基板保持器4之間之間隙尺寸d1之關係。因防止在基板S上之某保護樹脂由於溫度而形狀變化，故以基板溫度為100℃以下為佳。 藉由實驗結果，在間隙尺寸d1為0.15mm中，基板溫度大約為90℃。當間隙尺寸d1變寬成0.7mm時，基板溫度上升至大約150℃。以後，隨著間隙尺寸d1變寬，基板溫度上升，於2.5mm之時上升至大約190℃。從該實驗結果，可知如第7圖所示般，基板溫度成為100℃以下之間隙尺寸d1為0.3mm以下。因此，為了提高冷卻效果，基板載置板32和基板保持器4之間的間隙d1越小越佳。在此，為了將基板溫度設成100℃以下，基板載置板32和基板保持器4之間的距離d1以0.3mm以下為佳。針對該點，使用第2圖予以說明。冷卻氣體(Ar)係經冷卻氣體導入孔42、貫通孔32a而被導入至基板S之背面側。再者，為了防止冷卻氣體(Ar)從托盤本體31擴散至SP室2內之製程空間，托盤本體31之端部(下端)31a和基板保持器4之端部(上端)4a被固定成取得高的氣密性為佳。另外，托盤本體31之中央部31b和基板保持器4之中央部4b若為可以將冷卻氣體(Ar)導入至基板S之背面側之程度的間隙即可。從以上之點來看，基板載置板32和基板保持器4之間的間隙d1以0.3mm以下為佳。
因冷卻基板之性能提升，故間隙d1越小越佳。但是，當基板載置板32較托盤本體31之端部31a突出時，因冷卻氣體擴散至SP室2內之製程空間，故若決定d1之最小值，使成為在將基板載置板32安裝在托盤本體31之狀態下考慮到設成無較端部31a突出之部分所需之設計公差的尺寸即可。再者，在本實施型態中，雖然使用Ar (氬)當作冷卻氣體，但是即使使用He(氦)或氫等之其他冷卻氣體亦可。
接著，針對對基板托盤3安裝基板S及基板載置板32之方法，使用第8圖予以說明。相對於基板托盤3之基板S及基板載置板32之設置，可以機械臂自動性地進行。首先，當裝填複數片基板S之卡匣102盛放在卡匣用裝載埠103b時，卡匣102藉由輸送帶104被搬運至基板取出位置105。當卡匣102被配置在基板取出位置105時，基板升降機構106從下方上升，所有之基板S升起。之後，藉由具備有無圖示之真空吸盤機構的6軸機械臂107，基板S之背面藉由真空吸盤被吸附保持。之後，進行偵測基板S之中心、定向之位置。
與基板搬運動作並行，被填裝於托盤用裝載埠108a、108b之基板托盤3，藉由具備無圖示之真空吸盤機構的6軸機械臂110被吸附保持，被搬運至用以進行基板S和基板載置板32之設置的工作台111。此時也進行偵測基板托盤3之中心、位置。
藉由6軸機械臂107而被保持之基板S係對被載置於工作台111之基板托盤3配置成成膜之面成為下方。當在基板托盤3設置基板S時，用以保持基板S之基板載置板32藉由機械臂113被保持，相對於既已設置有基板S之基板托盤3被設置。當完成對基板托盤3設置基板S及基板載置板32時，藉由6軸機械臂110，吸附保持基板托盤3之背面，使基板托盤3翻面而成為成膜面朝為上方，搬 運至成膜處理裝置之裝載埠114。
完成成膜處理之基板托盤3係以與上述相反之程序進行基板載置板32和基板S之拆除，當最終基板S被裝填至基板卡匣102之時，藉由輸送帶104被搬運至卡匣用卸載埠103a，並可以回收。
安裝基板S之基板托盤3被搬運至LL室內1。LL室內1被排氣至低真空區域。於排氣完成後，基板托盤3從LL室1被搬運至SP室2，藉由遮罩6和基板保持器4被固定。SP室2被排氣至高真空區域，之後進行SP(濺鍍)處理。SP處理係將製程氣體例如Ar和O2之混合氣體導入至SP室2而將SP室2設成規定之壓力後，對靶夾持器5導入電力，進行至經過規定時間。此時，冷卻氣體通過基板保持器4內之冷卻氣體導入路42而被導入至基板托盤3之背面和基板保持器4之間之間隙d1(基板托盤3之基板載置板32之兩個面之中，與基板保持面相反側之面和基板保持器4之間的間隙)。冷卻氣體又從該間隙d1通過被設置在基板托盤3之基板載置板32的貫通孔32a而被導入至基板S和基板載置板32之間的空間。藉由導入之冷卻氣體一面冷卻基板S一面進行成膜。於成膜結束之後，電力、添加氣體、冷卻氣體之供給被停止，基板托盤3從SP室2被搬運至LL室1，而在LL室1內進行排氣，基板托盤3被取出。
保持基板S之基板托盤3係從LL室1被取出，之後在大氣中基板S從基板托盤3被取下。在本實施型態中， 因藉由作用於托盤本體31之磁鐵33和基板載置板32之間的磁力保持基板，故容易拆卸基板S，也容易進行自動化，因此可以設定便宜之拆卸裝置。再者，也提升生產量。因此，在量產裝置中為合適。第11圖係表示成膜裝置中之基板托盤之表面側的狀態。在第11圖所示之基板托盤中，為了縮小洩漏磁通密度，將磁鐵33和軛鐵34之厚度予以最佳化之結果，無確認到放電痕。
如上述說明般，在本發明中，有藉由磁力使托盤本體保持基板載置板，並以基板保持部和基板載置部保持基板，藉此抑制微粒產生或構造物對基板處理之影響，且藉由熱傳導媒體所致之冷卻性能(溫度控制)優良，並且可以容易對應量產裝置進行基板之拆裝的效果。並且，藉由形成具有擁有小於基板之外徑之第1直徑的第1開口部，和與第1開口部連接且具有大於上述基板之外徑之第2直徑的第2開口部的基板保持部，可以藉由基板保持部和基板載置板確實地夾持基板的效果。
因藉由在托盤本體埋設磁鐵還有軛鐵，可以使基板載置板32變薄，故有可以謀求提升基板冷卻性能的效果。
藉由在托盤本體之至少一部分埋設非磁性材料板，並在非磁性材料板和磁鐵之間設置軛鐵，具有可以抑制於磁力線從軛鐵漏出之時磁力線作用至電漿處理空間的效果。
藉由以非磁性材料形成托盤本體，具有可以抑制於磁力線從軛鐵漏出之時磁力線作用至電漿處理空間之效果。
因藉由以Ti(鈦)、碳或氧化鋁形成托盤本體，可以 減輕基板拖盤，故可以減少搬運機械臂等之搬運系統之負擔。並且，再者，藉由以Ti(鈦)、碳、氧化鋁形成托盤本體，因可以使基板拖盤成為耐熱性優良者，故有尤其適合從電漿朝基板拖盤的熱量流入大的大電力之濺鍍成膜的效果。
藉由設為在基板載置板之側出現N極和S極之磁極，在與基板載置板相反側出現S極和N極之單面2極磁鐵，因可以使N極和S極之雙方之磁極朝向基板載置板側，故對於基板載置板之吸附力變高，有謀求提升基板保持性能之效果。並且，藉由設為單面2極磁鐵，具有可以維持基板保持性能一面降低磁場漏出至托盤表面的效果。
藉由在基板之處理面側之托盤本體表面中，將軛鐵之厚度設定成磁通密度成為100高斯以下，有可以抑制在基板處理裝置上產生異常放電的效果。
藉由將單面2極磁鐵以複數N極和S極交互之方式等角度地配置在基板之周圍，具有可以提高基板之保持性能的效果。
藉由使用具有基板托盤之基板處理裝置，具有可以抑制微粒之產生或構造物對基板處理之影響，並實現藉由熱傳導媒體之冷卻性能(溫度控制)優良之基板處理裝置的效果。
藉由在基板保持器和上述基板載置板各設置用以將冷卻氣體導入至與基板之處理面相反側之面的氣體導入孔，具有可以有效率地冷卻基板之效果。
並且，藉由在基板載置板和基板保持器之基板載置器之間設置0.3mm以下之間隙d1，使熱傳導媒體(冷卻氣體)流至該間隙d1，具有可以提高基板之冷卻性能的效果。尤其，藉由將該部分之間隙設成0.3mm以下，可以更降低基板之溫度，尤其在基板上設置剝離用之光阻圖案等之樹脂圖案之時，具有可以以不受到損傷之溫度即是100℃以下來進行成膜之效果。
S‧‧‧基板
T‧‧‧靶材
d1‧‧‧間隙
1‧‧‧LL室
2‧‧‧SP室
3‧‧‧基板托盤
4‧‧‧基板保持器
5‧‧‧靶夾持器
6‧‧‧遮罩
7‧‧‧排氣手段
8‧‧‧壓力計
31‧‧‧托盤本體
32‧‧‧基板載置板
32a‧‧‧貫通孔
32b‧‧‧基板載置部
33‧‧‧磁鐵
34‧‧‧軛鐵
35‧‧‧基板保持部
36‧‧‧開口
36a‧‧‧第1開口部
36b‧‧‧第2開口部
42‧‧‧冷卻氣體導入路
第1圖為用以說明本發明之一個實施型態之成膜裝置的概略圖。
第2圖為用以說明作為本發明之一個實施型態之基板拖盤構造的概略剖面圖。
第3圖為用以說明使用單面2極磁鐵和1極磁鐵之時的洩漏磁場的圖示。
第4圖為用以說明作為本發明之其他實施型態之基板拖盤構造的概略剖面圖。
第5圖為表示對基板拖盤配置磁鐵之配置圖之一例的圖示。
第6圖為例示基板表面之洩漏磁通密度和不產生放電痕之區域的關係圖。
第7圖為例示基板溫度和基板拖盤背面，即是基板拖盤之磁性體和保持器之間隙尺寸之關係圖。
第8圖為對托盤之基板設置方法說明圖。
第9圖為例示使用基板拖盤而保持複數片之基板的狀態圖。
第10圖為例示基板拖盤表面之洩漏磁通密度之測定狀態之圖示。
第11圖為使用基板拖盤而例示在基板上成膜之後的基板拖盤之表面狀態的圖示。
第12圖為表示以往(專利文獻1)之基板拖盤之第1例的圖示。
第13圖為表示以往(專利文獻2)之基板拖盤之第2例的圖示。
第14圖為表示以往(專利文獻3)之基板拖盤之第2例的圖示。
S‧‧‧基板
d1‧‧‧間隙
3‧‧‧基板托盤
4‧‧‧基板保持器
4a‧‧‧端部
4b‧‧‧中央部
31‧‧‧托盤本體
31a‧‧‧端部
31b‧‧‧中央部
32‧‧‧基板載置板
32a‧‧‧貫通孔
32b‧‧‧基板載置部
33‧‧‧磁鐵
35‧‧‧基板保持部
36‧‧‧開口
36r‧‧‧環面
36a‧‧‧第1開口部
36b‧‧‧第2開口部
42‧‧‧冷卻氣體導入路
43‧‧‧基板載置面

Claims (12)

  1. 一種基板托盤，為用以保持基板之基板托盤，其特徵為：具備托盤本體；和包含載置基板之基板載置部的基板載置板，上述托盤本體包含：以上述基板之應處理的部分露出之方式，保持上述基板之周端部的基板保持部；及被配置在較上述基板保持部更外側，成為藉由磁力使上述托盤本體保持上述基板載置板的磁鐵。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之基板托盤，其中上述磁鐵被埋設在上述托盤本體，在上述托盤本體設置有具有小於上述基板之外徑之第1直徑的第1開口部，和從上述第1開口部延伸至外側之環面，和藉由上述環面與上述第1開口部連接，具有大於上述基板外徑之第2直徑的第2開口部，上述基板保持部係藉由上述第1開口部、上述第2開口部及上述環面而形成，以上述環面和上述基板載置部夾持上述基板，並藉由上述第2開口部限制上述基板之位置。
  3. 如申請專利範圍第1項所記載之基板托盤，其中在上述托盤本體埋設有軛鐵。
  4. 如申請專利範圍第1項所記載之基板托盤，其中上述托盤本體係由非磁性材料所形成。
  5. 如申請專利範圍第3項所記載之基板托盤，其中 上述軛鐵被設置在上述托盤本體和上述磁鐵之間。
  6. 如申請專利範圍第4項所記載之基板托盤，其中上述非磁性材料為Ti、碳或氧化鋁。
  7. 如申請專利範圍第1項所記載之基板托盤，其中上述磁鐵係在上述基板載置板之側出現N極和S極之磁極，在與上述基板載置板相反側出現S極和N極之磁極的單面2極磁鐵。
  8. 如申請專利範圍第3項所記載之基板托盤，其中上述軛鐵之厚度被設定成上述托盤本體之兩個面中與上述基板載置板相反側之面中的磁通密度成為100高斯以下。
  9. 如申請專利範圍第7項所記載之基板托盤，其中上述單面2極磁鐵係以等角度被配置在上述基板之周圍。
  10. 一種基板處理裝置，係用以處理被保持在如申請專利範圍第1至9項中之任一項所記載之基板托盤之基板的基板處理裝置，其特徵為具有：成膜室；被設置在上述成膜室內之靶夾持器；被設置成與上述靶夾持器對向，用以載置上述基板托盤之基板保持器；用以將製程氣體導入至上述成膜室內之氣體導入手段；及用以排出上述成膜室內之排氣手段。
  11. 如申請專利範圍第10項所記載之基板處理裝置，其中在上述基板保持器和上述基板載置板，各設置有用以將冷卻氣體導入至與上述基板之處理面相反側之面的氣體導入孔。
  12. 如申請專利範圍第10項所記載之基板處理裝置，其中在上述基板載置板和上述基板保持器之基板載置部之間設置有0.3mm以下之間隙。
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