WO2009154002A1 - 真空処理装置、真空処理方法及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents

真空処理装置、真空処理方法及び電子デバイスの製造方法 Download PDF

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support member
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vacuum processing
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山本�一
今井洋之
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Definitions

  • the present invention relates to a vacuum processing apparatus for improving the quality of a deposited film in a vacuum processing apparatus that uses electrostatic attraction to adsorb a processing object, and a vacuum processing method and an electronic device using the vacuum processing apparatus. It relates to a manufacturing method.
  • a face-down type vacuum processing apparatus an apparatus for performing substrate processing by placing a substrate surface to be processed on a substrate holder with the substrate surface facing vertically downward is called a face-down type vacuum processing apparatus.
  • the face-down type vacuum processing apparatus has advantages such as fewer foreign particles (particles) falling on the substrate surface.
  • a method of fixing the substrate there is a method of clamping around the substrate.
  • a method in which an electrode is provided in a substrate holder, and a substrate is electrostatically adsorbed (ESC) onto the substrate installation surface by applying a DC voltage to the electrode for example, Patent Documents). 1 to 3).
  • the electrostatic adsorption method has better temperature controllability of the substrate than the clamping method, and there is no shadow of the parts that hold the periphery of the substrate for clamping. There is an advantage that it can be processed more uniformly.
  • the transfer arm when the transfer arm is extended, the horizontal relationship is not maintained due to the inertial moment acting in the direction of gravity due to its own weight, and the positional relationship between the substrate placed on the transfer arm and the electrostatic chuck holder is not horizontal.
  • the substrate when the substrate is attracted to the electrostatic chuck holder, if the power is supplied when the substrate and the electrostatic chuck holder are not in horizontal contact (point contact), the electrostatic chucking force does not act on the entire surface of the substrate, causing a suction error. Will happen. Therefore, in order to prevent this adsorption error, a spring structure is used for the substrate mounting portion at the tip of the transfer arm.
  • the complicated spring structure used for the substrate mounting portion at the tip of the transfer arm has become a source of particles.
  • the vacuum processing apparatus is a sputtering film forming apparatus
  • foreign matter generated from the spring structure adheres to the target surface of the cathode located below, causing abnormal discharge. This abnormal discharge affects the quality of the film formed by vacuum processing.
  • a vacuum processing apparatus and method capable of suppressing generation of particles and securely processing a substrate.
  • the purpose is to provide.
  • a substrate support member that supports the substrate in parallel with the substrate suction surface is provided in the vacuum vessel so that the parallel posture can be reliably maintained.
  • a vacuum processing apparatus includes a vacuum vessel that can be evacuated, A substrate holder provided in the vacuum vessel, having a substrate adsorption surface facing vertically downward, and having an electrostatic adsorption mechanism for electrostatically adsorbing the substrate; A substrate support member provided in the vacuum vessel, maintaining the substrate and the substrate adsorption surface in parallel, and supporting the substrate in a posture capable of adsorbing to the substrate adsorption surface; A moving mechanism that moves at least one of the substrate and the substrate holder supported by the substrate support member and attracts the substrate to the substrate holder by contacting the substrate and the substrate holder; It is characterized by providing.
  • FIG. 1 illustrates the structure of the vacuum processing apparatus of 1st Embodiment. It is a figure which shows the structural example centering on the substrate processing chamber 21 with which the vacuum processing apparatus of 1st Embodiment is provided. It is the plane schematic which illustrates the shape of the board
  • FIG. 1st Embodiment illustrates the structure of the vacuum processing apparatus of 1st Embodiment. It is a figure which shows the structural example centering on the substrate processing chamber 21 with which the vacuum processing apparatus of 1st Embodiment is provided. It is the plane schematic which illustrates the shape of the board
  • FIG. It is a figure explaining the carrying-in method of the board
  • FIG. It is a figure explaining the carrying-in method of the board
  • FIG. It is a figure explaining the carrying-in method of the board
  • FIG. It is a figure explaining the carrying-in method of the board
  • FIG. It is a figure explaining the carrying-in method of the board
  • FIG. It is the figure which showed the effect by the case where the vacuum processing apparatus which concerns on 1st Embodiment is used, and the case where the conventional apparatus is used. It is a flowchart which shows operation
  • the vacuum processing apparatus 1 includes a vacuum vessel 2, a substrate holder 3, a substrate support member 10a, and a moving mechanism that attracts the substrate 15 to the substrate holder 3.
  • the vacuum vessel 2 is a vessel that can be evacuated.
  • the substrate holder 3 is provided in the vacuum vessel 2, has a substrate suction surface 5 a that faces vertically downward, and has an electrostatic suction mechanism that electrostatically attracts the substrate 15. I have.
  • the substrate support member 10a is provided in the vacuum vessel 2 and keeps the substrate 15 and the substrate suction surface 5a of the substrate holder 3 parallel to each other. It is a member that supports the substrate 15 in an adsorbable posture.
  • the moving mechanism moves at least one of the substrate 15 and the substrate holder 3 supported by the substrate support member 10a, and brings the substrate 15 into the substrate holder 3 by bringing them into contact with each other. It functions as a means for adsorption.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the first embodiment in the vacuum processing apparatus 1 of the present invention.
  • a plurality of chambers vacuum containers that are connected to an evacuation system (not shown) and can be evacuated are provided as a transfer chamber 22 that can be evacuated. It is configured to be connected through a gate valve 23.
  • the chamber connected to the transfer chamber 22 includes, for example, a load lock chamber 24 that introduces the substrate 15 into the vacuum processing apparatus 1, a substrate processing chamber 21 that vacuum-processes the substrate 15, and an unloader that collects the processed substrate 15.
  • the vacuum processing apparatus 1 of FIG. 1 includes four substrate processing chambers 21, one load lock chamber 24, and one unload lock chamber 25, but the embodiment of the present invention is limited to this. It is not a thing.
  • the transfer chamber 22 is provided with a transfer robot 14 which is a substrate transfer mechanism, and can transfer the substrate 15 to each chamber.
  • FIG. 2 is a schematic view showing a configuration centering on the substrate processing chamber 21 provided in the vacuum processing apparatus 1 of FIG.
  • the substrate holder 3 has an electrostatic chuck holder 5.
  • the vertically lower surface (substrate suction surface 5 a) of the electrostatic chuck holder 5 is parallel to the surface of the substrate 15.
  • the electrostatic chuck holder 5 is made of a dielectric material, and a plurality of (two in this embodiment) electrostatic chuck electrodes 6 and 7 are provided inside.
  • each electrostatic adsorption electrode 6 and 7 is connected to an electrostatic adsorption DC power supply (ESC DC power supply) 12, and a voltage is applied to each electrostatic adsorption electrode 6 and 7 so as to produce a voltage difference.
  • ESC DC power supply electrostatic adsorption DC power supply
  • a controller for controlling the DC power supply 12 for ESC is provided.
  • the substrate holder 3 is connected to a moving mechanism (not shown) that is driven up and down and is movable up and down.
  • the target 8 is located in the lower part inside the vacuum vessel 2 and is arranged in a state facing the electrostatic chuck holder 5 of the upper substrate holder 3 in a parallel position.
  • a DC power supply 11 is connected to the target 8, and a predetermined voltage is applied from the DC power supply 11 to the target 8. That is, the target 8 forms a cathode part.
  • the power source connected to the target 8 is not limited to the DC power source, and may be an RF power source having a frequency of 13.56 MHz, for example.
  • a magnet unit 9 is arranged on the back of the target 8.
  • a specific magnetic field distribution is formed on the surface of the target 8 by the magnet unit 9.
  • the magnet used for the magnet unit 9 is an electromagnet, a permanent magnet, or the like. A combination of a plurality of these magnets may be used.
  • the necessary target 8 is held at a predetermined voltage by the DC power source 12 and the magnet unit 9, and a predetermined magnetic field distribution is formed on the surface of the target 8. Thereby, it can discharge by low pressure and can perform sputtering.
  • a shield 13 is provided inside the substrate processing chamber 21.
  • the shield 13 is provided to prevent the film from adhering to the inner wall of the substrate processing chamber 21 during film formation by sputtering on the substrate 15 placed on the substrate holder 3.
  • the shield 13 has a shape (for example, a substantially cylindrical shape) surrounding the discharge space between the substrate holder 3 and the target 8. (Shown) is formed.
  • the substrate support mechanism 10 includes a substrate support member 10a on which a substrate 15 can be placed, and has a structure in which the substrate 15 is supported in a posture capable of adsorbing to the substrate adsorption surface 5a. Specifically, as shown in FIG. 2, the substrate 15 can be supported in parallel to the substrate suction surface 5a. In the present embodiment, the substrate 15 is horizontal when the substrate 15 is placed.
  • the substrate support mechanism 10 includes a drive unit 10b such as an air cylinder (not shown) provided outside the substrate processing chamber 21, and the drive unit 10b can move the substrate support member 10a to the outside of the shield 13. It has a configuration.
  • a guide member 10e is fixed to the substrate processing chamber 21 and guides the substrate support member 10a so as to move horizontally.
  • the bellows 10 d maintains the vacuum state of the substrate processing chamber 21.
  • 3A to 3C are plan views showing the shape of the substrate support member 10a.
  • the substrate support member 10a of each substrate support mechanism 10 has a shape capable of contacting the substrate 15 at at least two points apart, and the support height at each contact position.
  • a convex contact portion 10c is provided so that the two are aligned.
  • the substrate support member 10a is made of a material such as SUS or an aluminum alloy, and is designed to have such rigidity that the tip does not bend due to its own weight.
  • the contact part 10c may be formed with SUS, you may use ceramics, such as quartz and an alumina, for example. When quartz or alumina is used, the influence of contamination on the substrate 15 can be suppressed.
  • the substrate support member may be only on one side, that is, one, and the contact portion 10c is provided so that the substrate can be supported at least at three points separated by one substrate support member 10a. Is preferred. Further, three or more substrate support members 10a may be arranged. For example, three substrate support members 10a may be arranged as shown in FIG. 3C. In this case, at least one contact portion 10c is provided on each substrate support member 10a.
  • the substrate support member 10a is long, even if a design with rigidity is performed, the weight is considerably reduced.
  • FIG. 3A and FIG. 3C when the plurality of substrate support members are arranged symmetrically with respect to the center of the substrate, the same amount of the substrate support members 10a is obtained and the substrate 15 is supported horizontally. Can do.
  • FIG. 4A to 4G are diagrams for explaining a method for carrying in the substrate 15.
  • FIG. The substrate support mechanism 10 shown in FIG. 4A, the movement mechanism (not shown) of the substrate holder 3, and the ESC DC power supply 12 and the power supply 11 shown in FIG. 2 are controlled based on signals from the controller.
  • the loading of the substrate 15 is controlled by executing a program in the controller.
  • the controller includes a general computer or the like.
  • the substrate 15 is placed on the end effector 14 a of the transfer robot 14 and moved vertically below the substrate holder 3.
  • the end effector 14a is lowered, and the substrate 15 is placed on the substrate support member 10a as shown in FIG. 4B.
  • the substrate holder 3 is vertically lowered from above the substrate 15 and moved to a position immediately before the electrostatic chuck holder 5 provided in the substrate holder 3 and the substrate 15 come into contact with each other as shown in FIG. 4D.
  • the substrate holder 3 is further vertically lowered from above the substrate 15 and moved to a position where the electrostatic chuck holder 5 comes into contact with the substrate 15 as shown in FIG. 4E.
  • the substrate holder 3 is raised and moved to a predetermined processing position as shown in FIG. 4F.
  • the substrate support member 10 a inside the substrate processing chamber 21 is moved outside the shield 13. At this time, as shown in FIG. 4G, the substrate support member 10a is moved to a position where the sputtering material from the target 8 does not adhere to the substrate support member 10a shown in FIG. Evacuation position).
  • a predetermined magnetic field distribution is formed on the surface of the target 8 by the magnet unit 9, and a DC negative voltage is supplied from the DC power source 11 to the target 8.
  • the discharge is performed at a low pressure, and positive ions in the discharge plasma are drawn into the surface of the target 8 to eject sputtered particles from the target 8.
  • the sputtered particles adhere to the substrate 15 and a sputtering film forming process is performed.
  • the sputtered particles are scattered in directions other than the substrate 15, but are blocked by the shield 13 and hardly scattered outside the shield 13. Accordingly, almost no sputtered particles are deposited inside the substrate processing chamber 21.
  • the discharge pressure may be appropriately adjusted while introducing a gas from a gas introduction system (not shown) during the film formation process from the start of discharge.
  • the substrate 15 is unloaded in the reverse order to the introduction of the substrate 15.
  • the substrate support member 10a that has been moved to the outside of the shield 13 is moved to the inside of the shield 13 and is stopped vertically below the substrate 15 that is attracted to the electrostatic chuck holder 5 provided in the substrate holder 3 (FIG. 4F). ).
  • the substrate holder 3 is vertically lowered, and the substrate 15 adsorbed by the electrostatic adsorption holder 5 is moved to a position where it contacts the substrate support member 10a (FIG. 4E).
  • the substrate 15 is moved out of the substrate processing chamber 21 by the end effector 14a (FIG. 4B, A).
  • FIG. 5 is a graph showing the effects when the vacuum processing apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention is used and when the conventional apparatus is used.
  • the horizontal axis indicates the number of substrates processed continuously
  • the vertical axis indicates the number of abnormal discharges per substrate observed during the processing of the substrates. It is already known that the number of abnormal discharges has a proportional relationship with the number of foreign substances (particles) that fall on and adhere to the target from above the target.
  • abnormal discharge is determined by monitoring voltage and current in a DC power source for discharge.
  • the substrate holder 3 may include a temperature adjusting mechanism.
  • the temperature adjustment mechanism adjusts the temperature of the substrate suction surface 5a shown in FIG.
  • the temperature adjusting mechanism is, for example, a mechanism that circulates a liquid heat transfer medium through a heater built in the substrate holder 3 or the substrate holder 3.
  • the heater and the heat transfer medium circulation mechanism may be used in combination in order to increase the temperature controllability of the substrate holder 3.
  • the temperature adjustment mechanism when it is necessary to increase the substrate processing temperature, it is preferable to increase the temperature of the substrate holder 3 by the temperature adjustment mechanism and to increase the temperature of the substrate 15 to be processed by the radiant heat from the substrate holder 3.
  • the substrate 15 transported from the outside of the substrate processing chamber 21 is at a lower temperature than the temperature of the substrate holder 3.
  • the substrate 15 When the substrate 15 is placed on the substrate holder 3 while the temperature of the substrate 15 is lower than the temperature of the substrate holder 3 that has been raised in advance and electrostatic adsorption is performed, the substrate 15 expands as the temperature of the substrate 15 rises. However, since an adsorption force is acting between the substrate holder 3 and the substrate 15 at this time, the surface of the substrate holder 3 and the surface of the substrate 15 are rubbed, and the surface of the substrate holder 3 or the surface of the substrate 15, Or a foreign material (particle) may generate
  • the positional relationship between the substrate 15 and the substrate holder 3 is maintained while the substrate 15 is close to the substrate holder 3, and the radiant heat from the substrate holder 3 is maintained. Therefore, it is desirable to raise the temperature of the substrate 15 in advance until it reaches the same temperature as the substrate holder 3.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the control of the controller in the second embodiment.
  • the positional relationship between the substrate holder 3 and the substrate support mechanism 10 is the same as that shown in FIGS. 4A to 4G.
  • step S101 the controller operates the temperature adjustment mechanism of the substrate holder 3 to adjust the suction surface with the substrate 15 to a desired temperature.
  • step S102 the substrate 15 is placed on the end effector 14a of the transfer robot 14 and moved vertically below the substrate holder 3 (FIG. 4A).
  • step S103 the end effector 14a is lowered and the substrate 15 is placed on the substrate support member 10a (FIG. 4B).
  • step S104 the end effector 14a is retracted from the substrate processing chamber 21 (FIG. 4C).
  • step S105 the substrate holder 3 is vertically lowered from above the substrate 15 and moved to a position just before the electrostatic chuck holder 5 of the substrate holder 3 contacts the substrate 15 as shown in FIG. 4D.
  • the substrate 15 is heated using radiant heat from the surface of the electrostatic chuck holder 5. Although the substrate 15 expands as the temperature rises due to this heating, the expansion of the substrate 15 converges as the rise in substrate temperature saturates.
  • the predetermined time is, for example, a time until the substrate temperature is saturated after the suction surface 5a is heated to a predetermined temperature by the temperature adjustment mechanism of the substrate holder 3 and the substrate holder 3 is brought close to the substrate 15. Obtained in advance and set this time as a predetermined time.
  • step S107 the substrate holder 3 is further lowered vertically from above the substrate 15 to a position where it contacts the substrate 15 where thermal expansion has converged. .
  • step S108 a voltage is applied to the electrostatic adsorption electrodes 6 and 7 so as to generate a voltage difference. Thereby, the substrate 15 is attracted to the electrostatic attraction holder 5 provided in the substrate holder 3.
  • a temperature sensor such as a thermistor may be provided inside the substrate holder 3 or at the interface between the electrostatic chuck holder 5 and the substrate holder 3.
  • the data detected with this temperature sensor may be input into a controller, and the timing which makes the board
  • a determination criterion for determining the timing for example, it may be determined whether the temperature change between the electrostatic chuck holder 5 and the substrate 15 has been saturated, or whether the substrate 15 has reached a predetermined saturation temperature. Also good. Further, it may be determined whether the substrate 15 has reached a predetermined temperature, or may be determined based on whether a plurality of temperature sensors are provided and the temperature difference at each location is saturated.
  • step S109 the substrate holder 3 is raised and moved to a predetermined processing position as shown in FIG. 4F.
  • step 110 the substrate support member 10a is moved to the outside of the shield 13 outside the substrate processing chamber 21, and the substrate support member 10a is moved to a position where the sputtering material from the target 8 does not adhere as shown in FIG. 4G.
  • FIG. 4G Retreat and start the film forming process.
  • the end effector 14a is also heated. End up.
  • the heat is conducted to the robot, and the drive system of the robot is heated. If that happens, the robot will not work or may malfunction. Therefore, when the vacuum processing apparatus 1 according to the embodiment of the present invention is used, the time during which the end effector 14a is positioned under the substrate holder 3 can be shortened, and the end effector 14a can be prevented from being heated. For this reason, the malfunction etc. of the robot mentioned above can be suppressed.
  • the substrate 15 is heated with the substrate 15 placed on the end effector 14a, the substrate 15 cannot be transported during that time, resulting in a decrease in throughput in the case of a vacuum processing apparatus having a plurality of chambers. Therefore, when the vacuum processing is performed using the substrate support member 10a as in the vacuum processing apparatus 1 of the present invention, the problem of throughput is solved.
  • the application of the present invention is not limited to this. That is, if the processing surface of the substrate is directed vertically downward and the processing is performed with the substrate 15 fixed to the substrate holder by electrostatic adsorption, a physical vapor deposition (PVD) device other than sputtering, a CVD device, an ALD device, a dry device is used. It is suitably applied to an etching apparatus or the like.
  • PVD physical vapor deposition
  • the present invention is applicable, for example, to the manufacture of the following electronic device.
  • powdery deposits are likely to occur on members other than the substrate, and these powdery deposits tend to become particles due to their weak adhesion. Examples include ITO (indium tin oxide) used in LCDs, PZT (lead zirconate titanate) used in piezoelectric elements and ferroelectric memories, etc.
  • the face-down type is effective in suppressing the mixing of particles into the surface.
  • a face-down type because the melting point of Ga metal is as low as 29.8 ° C.
  • the basis of the present invention is a face-down type vacuum processing apparatus that suppresses mixing of particles on a substrate. Therefore, it can be suitably applied to any processing apparatus and electronic device manufacturing having the problem of mixing particles on the same substrate.
  • the substrate support mechanism 10 is not limited to horizontally moving the substrate support member 10a.
  • the substrate support member 10a moves the substrate support member 10a upward during suction, and retracts the substrate support member 10a downward during vacuum processing.
  • the substrate support member 10a may be moved in the horizontal direction and the vertical direction.
  • the base portion of the substrate support member 10a may extend to the outside of the vacuum vessel 2.
  • the substrate suction surface 5a facing vertically downward has been described, but the gist of the present invention is not limited to this example.
  • the substrate 15 is configured to be supported in parallel to the substrate suction surface 5a by the substrate support member 10a, the substrate suction surface 5a may be inclined.
  • the substrate holding force force for holding the substrate
  • the force (substrate load) required for holding the substrate during the process for example, In the case of a power failure
  • the substrate support member 10a is arranged below the substrate holder 3.
  • an urging member 30 that continues to urge the substrate support member 10a to the transfer position below the substrate holder 3 when the substrate support member 10a is in the retracted position is provided.
  • the urging force of the urging member 30 is configured to move the substrate support member 10a to the transfer position when the operation of the drive unit 10b is stopped due to a power failure or the like.
  • the urging member 30 is, for example, a cylinder that moves the substrate support member 10a in the translational direction (from the retracted position to the transfer position or from the transfer position to the retracted position) by the elastic force of an elastic body (spring or fluid). Composed.
  • the driving unit 10b of the substrate support member 10a can use this urging force as it is when the substrate support member 10a is driven in the transfer position direction. Further, the driving unit 10b can generate an additional driving force to drive the substrate support member 10b to drive the substrate support member 10a in the direction of the transfer position.
  • the substrate support member 10a may be driven by generating a driving force in the opposite direction equal to or greater than the urging force in the retracted position direction.
  • the drive unit 10b when configured by an air cylinder or a hydraulic cylinder, it may be a single-action cylinder that generates only a driving force in the retracted position direction, and is driven in both the retracted position direction and the transfer position direction. You may comprise as a double acting cylinder which can generate force.
  • the urging member 30 and the drive unit 10b are configured separately, but the urging member 30 and the drive unit 10b may be configured integrally, for example, transfer It can also be configured as a single acting cylinder whose position is a normal position (normal position).
  • the moving mechanism 33 of the substrate holder 3 includes a single-acting cylinder whose transfer position is a normal position, and moves the substrate holder 3 up and down based on a command from the controller.
  • FIG. 8a of FIG. 8 has shown the state of the vacuum processing apparatus 1 in process.
  • this state it is assumed that power supply to the electrostatic adsorption electrodes 6 and 7 is stopped due to, for example, a power failure.
  • the substrate 15 is held by the substrate holder 3 for a while due to the residual charge, but eventually loses its holding force and falls due to its own weight.
  • the supply of the driving force from the driving source is also stopped, and the substrate support member 10a is driven to the transfer position by the urging force of the urging member 30.
  • the driving mechanism 33 of the substrate holder 3 stops supplying driving force, and the substrate holder 3 is lowered to the transfer position by the load of the substrate holder 3.
  • the substrate support member 10a can receive it, and the substrate 15 and the target can be prevented from being damaged.
  • the substrate holder 3 is also lowered at the same time, the drop distance can be shortened and the substrate can be more reliably prevented from falling.
  • the substrate supporting member 10a is moved into the substrate processing chamber 21 when the substrate holding force is lower than the force (substrate load) required to hold the substrate during the process, thereby allowing the substrate to be moved. It can be made to function as a mechanism for preventing the fall of the substrate, and the problem of the fall of the substrate peculiar to the face down can be solved.
  • the substrate falls, it is necessary to stop the line and to expose the inside of the substrate processing chamber 21 to the atmosphere in order to replace the target that receives the dropped substrate and to remove fragments of the substrate. And the damage required for recovery will increase.
  • the vacuum processing apparatus according to the third embodiment may be further provided with a fall prevention sensor for detecting a substrate adsorption failure to detect that the substrate holding force is lower than the substrate load.
  • a fall prevention sensor for detecting a substrate adsorption failure to detect that the substrate holding force is lower than the substrate load.
  • the fall prevention operation of the vacuum processing apparatus according to the fourth embodiment provided with the fall prevention sensor will be described.
  • the biasing member 30 of the third embodiment causes the substrate support member 10a to be placed at the fall prevention position (transfer position).
  • the controller of the apparatus executes the following processing. First, when a power failure occurs, the output of the working fluid is automatically stopped (S901).
  • the substrate support member 10a is driven by the urging member 30, and the substrate support member 10a is moved below the substrate holder 3 (S902).
  • the substrate holder 3 is lowered by its own weight, and the substrate support member 10a receives the substrate 15 (S903).
  • the controller of the vacuum processing apparatus performs the following processing. First, the controller detects that a suction failure has occurred based on the current value (S904). Then, the controller drives the substrate support member (S905), arranges it below the substrate holder 3, and receives the substrate 15 (S906). Thereby, the fall of the board
  • the fall prevention sensor for example, when a gas for heat transfer is caused to flow on the back side of the substrate 15 adsorbed to the electrostatic chuck holder 5, a pressure sensor for measuring the pressure in the space on the back side of the substrate 15. And a sensor that detects that the pressure is equal to or lower than a predetermined value. That is, when the substrate 15 is not attracted to the electrostatic attraction holder 5, gas leaks from the space on the back surface side, and the predetermined pressure cannot be maintained. Therefore, the suction failure of the substrate 15 can be detected by detecting that the pressure sensor does not reach the predetermined pressure.
  • the controller of the fourth embodiment determines that the pressure falls below a predetermined threshold (predetermined pressure) based on the output from the pressure sensor, the pressure sensor normally attracts the substrate 15 to the electrostatic chuck holder 5. It judges that it is not carried out, and the command which arrange
  • a predetermined threshold predetermined pressure

Abstract

　真空処理装置は、真空排気可能な真空容器と、真空容器内に設けられ、鉛直下方に向く基板吸着面を有し、基板を静電吸着する静電吸着機構を備える基板ホルダと、真空容器内に設けられ、基板と基板吸着面とを平行に保ち、基板吸着面に吸着可能な姿勢で基板を支持する基板支持部材と、基板支持部材に支持される基板及び基板ホルダのうち少なくとも一方を移動させ、基板と基板ホルダとを接触させることで基板を基板ホルダに吸着させる移動機構と、を備える。

Description

真空処理装置、真空処理方法及び電子デバイスの製造方法
　本発明は静電吸着を用いて処理対象物を吸着する真空処理装置内において、堆積膜の品質向上を実現するための真空処理装置、並びにこの真空処理装置を用いた真空処理方法及び電子デバイスの製造方法に関する。
　基板処理装置において、処理する基板表面を鉛直下方側に向けて基板ホルダへ設置し、基板処理を行なう装置を、フェイスダウン型真空処理装置という。基板処理面を鉛直上方に向け処理を行なうフェイスアップ型と比較して、フェイスダウン型の真空処理装置は基板表面へ落下してくる異物（パーティクル）が少ない等の利点がある。ただしフェイスダウン型の真空処理装置においては、基板ホルダへ基板を設置する場合に重力で落下しないように、基板を基板ホルダが有する基板設置面に固定する必要がある。
　ここで基板を固定する方法としては、基板の周囲を押さえてクランプする方法がある。別法として、基板ホルダの中に電極を設けておいて、この電極へ直流電圧を印加することで基板を基板設置面へ静電吸着（ＥＳＣ；Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ　Ｃｈｕｃｋ）する方法がある（例えば、特許文献１～３参照）。
　上記の基板固定方法のうち静電吸着法は、クランプ法に比べて基板の温度制御性がよく、クランプするための基板の周囲を押さえる部品の影が存在しないため、真空処理する際に基板周辺までより均一に処理できる等の利点がある。
　ところでフェイスダウン型真空処理装置において基板を処理する場合、従来は、静電吸着ホルダへ吸着時の搬送を、次の工程（１）～（３）に沿って行っていた。
（１）搬送チャンバに設けた搬送ロボットの搬送アーム先端に処理前基板を載置し、搬送チャンバから基板処理チャンバ内に基板を搬送し、そのまま基板を静電吸着ホルダの鉛直下まで水平移動させる工程。
（２）工程（１）の後、静電吸着ホルダと基板とが接触する位置まで搬送アームもしくは静電吸着ホルダを鉛直下方方向に移動させる工程。
（３）静電吸着用の電力の供給により静電吸着ホルダに基板を吸着させる工程。
　ところが搬送アームは伸長すると自重で重力方向に働く慣性モーメントにより水平を保てずしなり曲がることにより、搬送アームに載置された基板と静電吸着ホルダとの位置関係が水平ではなくなる。ここで基板を静電吸着ホルダに吸着する際に、基板と静電吸着ホルダとが水平に接触していない（点接触）状態で給電すると、基板全面に静電吸着力が作用せず吸着エラーが起こってしまう。そこでこの吸着エラーを防ぐために搬送アーム先端の基板載置部にバネ構造が用いられていた。
特開平３－５４８４５号公報 特開平５－３４３５０７号公報 特開２００１－２９８０７２号公報
　しかし、搬送アーム先端の基板載置部に用いる複雑なバネ構造物は、パーティクルの発生源となっていた。また真空処理装置がスパッタリング成膜装置の場合、当該バネ構造物から発生した異物は、下方に位置するカソードのターゲット表面に付着し、異常放電を引き起こす原因となっていた。この異常放電は、真空処理によって成膜される膜の品質に影響を与えるものである。
　本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、フェイスダウン型の真空処理装置において、パーティクルの発生を抑え、かつ、確実に基板を保持して処理可能な真空処理装置及びその方法を提供することを目的とする。
　本発明では、搬送ロボットとは別に、基板を基板吸着面に対して平行に支持する基板支持部材を真空容器内に設けることで、確実に平行姿勢を維持できるようにした。
　本発明の実施形態に係る真空処理装置は、真空排気可能な真空容器と、
　前記真空容器内に設けられ、鉛直下方に向く基板吸着面を有し、基板を静電吸着する静電吸着機構を備えた基板ホルダと、
　前記真空容器内に設けられ、前記基板と前記基板吸着面とを平行に保ち、前記基板を前記基板吸着面に吸着可能な姿勢で支持する基板支持部材と、
　前記基板支持部材に支持される前記基板及び前記基板ホルダのうち少なくとも一方を移動させ、前記基板と前記基板ホルダとを接触させることで前記基板を前記基板ホルダに吸着させる移動機構と、
を備えることを特徴とする。
　本発明によれば、ターゲット上に落下する異物（パーティクル）の発生を抑え、処理中に確実に基板を保持することができる。
　添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述を共に本発明の原理を説明するために用いられる。
第１の実施形態の真空処理装置の構成を例示する図である。 第１の実施形態の真空処理装置が備えている基板処理チャンバ２１を中心とした構成例を示す図である。 基板支持部材１０aの形状を例示する平面概略図である。 基板支持部材１０aの形状を例示する平面概略図である。 基板支持部材１０aの形状を例示する平面概略図である。 基板１５の搬入方法を説明する図である。 基板１５の搬入方法を説明する図である。 基板１５の搬入方法を説明する図である。 基板１５の搬入方法を説明する図である。 基板１５の搬入方法を説明する図である。 基板１５の搬入方法を説明する図である。 基板１５の搬入方法を説明する図である。 第１の実施形態に係る真空処理装置を用いた場合と、従来の装置を用いた場合との効果を示した図である。 第２の実施形態に係る真空処理装置のコントローラの動作を示すフローチャートである。 第３の実施形態に係る真空処理装置の構成を例示する図である。 第３の実施形態に係る真空処理装置による落下防止動作を示す図である。 第４の実施形態に係る真空処理装置による落下防止動作を説明するためのフローチャートである。
　以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の技術的範囲は、請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。
　本発明の実施形態に係る真空処理装置１は、真空容器２と、基板ホルダ３と、基板支持部材１０ａと、基板１５を基板ホルダ３に吸着させる移動機構と、を備えることを特徴とする。
　本発明の実施形態に係る真空処理装置１において、真空容器２は真空排気可能な容器である。
　本発明の実施形態に係る真空処理装置１において、基板ホルダ３は、真空容器２内に設けられ、鉛直下方に向く基板吸着面５ａを有し、基板１５を静電吸着する静電吸着機構を備えている。
　本発明の実施形態に係る真空処理装置１において、基板支持部材１０ａは、真空容器２内に設けられ、基板１５と基板ホルダ３が有する基板吸着面５ａとを平行に保ち、基板吸着面５ａに吸着可能な姿勢で基板１５を支持する部材である。
　本発明の実施形態に係る真空処理装置１において、移動機構は上記基板支持部材１０ａに支持される基板１５及び基板ホルダ３の少なくとも一方を移動させ、互いに接触させることで基板１５を基板ホルダ３に吸着させる手段として機能する。
　以下、本発明に係る真空処理装置１及びこれを用いた真空処理方法の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
　（第１の実施形態）
　図１は、本発明の真空処理装置１における第１の実施形態の構成を示す概略図である。図１に示すように、本実施の形態の真空処理装置１は、真空排気系（不図示）に接続されて真空排気可能な複数のチャンバ（真空容器）が、真空排気可能な搬送チャンバ２２にゲートバルブ２３を介して接続されて構成される。ここで搬送チャンバ２２に接続されるチャンバとは、例えば、基板１５を真空処理装置１へ導入するロードロックチャンバ２４、基板１５を真空処理する基板処理チャンバ２１、処理後の基板１５を回収するアンロードロックチャンバ２５がある。図１の真空処理装置１は、基板処理チャンバ２１が４基、ロードロックチャンバ２４が１基、アンロードロックチャンバ２５が１基それぞれ備わっているが、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。
　また搬送チャンバ２２には、基板搬送機構である搬送ロボット１４が設けられ、各チャンバに基板１５を搬送することができる。
　図２は、図１の真空処理装置１が備えている基板処理チャンバ２１を中心とした構成を示す概略図である。
　図２に示す構成において、基板ホルダ３は、静電吸着ホルダ５を有している。また本実施形態の場合は、静電吸着ホルダ５の鉛直下方側の面（基板吸着面５ａ）が基板１５の面と平行になっている。
　静電吸着ホルダ５は、誘電材料から形成され、複数（本実施の形態の場合は２つ）の静電吸着電極６及び７が内部に設けられている。ここで、各静電吸着電極６及び７は、静電吸着用直流電源（ＥＳＣ用直流電源）１２に接続され、各静電吸着電極６及び７に対して電圧差を生じるように電圧が印加されるようにＥＳＣ用直流電源１２を制御するコントローラを備えている。
　基板ホルダ３は、上下に駆動する移動機構（不図示）に接続され、上下に移動可能になっている。
　ターゲット８は真空容器２内部の下方部にあり、上方の基板ホルダ３の静電吸着ホルダ５に対し平行位置に対向した状態で配置される。
　ターゲット８にはＤＣ電源１１が接続され、ＤＣ電源１１からターゲット８に所定の電圧が印加される。即ち、ターゲット８はカソード部を構成している。尚、ターゲット８に接続される電源はＤＣ電源に限定されるものではなく、例えば、周波数１３．５６ＭＨｚ等のＲＦ電源であってもよい。
　さらに、ターゲット８の背部には、磁石ユニット９が配置されている。磁石ユニット９によって、ターゲット８の表面上に特定の磁界分布が形成される。
　尚、磁石ユニット９に使用される磁石は、電磁石、永久磁石等が用いられる。これらの磁石を複数種組み合わせたものでもよい。
　ターゲット８を用いてスパッタリング成膜を行う時には、ＤＣ電源１２と磁石ユニット９により、必要なターゲット８を所定電圧に保持し、ターゲット８の表面上に所定の磁界分布を形成する。これにより、低圧力で放電し、スパッタリングを行うことができる。
　基板処理チャンバ２１の内部には、シールド１３が設けられている。シールド１３は、基板ホルダ３に載置された基板１５上へのスパッタリングによる成膜中、基板処理チャンバ２１の内壁に膜が付着するのを防止するために設けられる。本実施形態では、シールド１３は、基板ホルダ３とターゲット８との間の放電空間を取り囲む形状（例えば、略円筒状）であるが、放電空間内に基板１５を搬送するための開口部（不図示）が形成されている。
　基板ホルダ３とターゲット８の間には、基板支持機構１０がある。基板支持機構１０は、基板１５を載せることが可能な基板支持部材１０ａを備え、基板吸着面５ａに基板１５が吸着可能な姿勢で支持する構造となっている。具体的には、図２に示すように、基板吸着面５ａに対して基板１５を平行に支持可能な構造となっている。本実施形態では基板１５を載置した状態にしたときに基板１５が水平となるような構造となっている。また、基板支持機構１０は、基板処理チャンバ２１の外に備えられたエアシリンダ（不図示）等の駆動部１０ｂを備え、この駆動部１０ｂにより基板支持部材１０ａをシールド１３の外側に移動可能な構成となっている。尚、図２において、案内部材１０ｅは、基板処理チャンバ２１に固定され、基板支持部材１０ａが水平に移動するように案内する。ベローズ１０ｄは基板処理チャンバ２１の真空状態を保つ。
　図３Ａ－Ｃは、基板支持部材１０ａの形状を示す平面図である。
　本実施形態では、図２に示すように、基板支持機構１０が放電空間を挟んで両側に１対設けられている。このことから、図３Ａに示すように、各基板支持機構１０の基板支持部材１０ａが少なくとも離れた２点で基板１５と接触することが可能な形状となっており、各接触位置で支持高さが揃うよう凸状の接触部１０ｃを設けている。基板支持部材１０ａはＳＵＳやアルミニウム合金等の材料で形成され、自重により先端がしなったりすることのないような剛性を有するように設計される。また、接触部１０ｃはＳＵＳで形成されていてもよいが、例えば、石英、アルミナ等のセラミックスを用いてもよい。石英やアルミナを用いると、基板１５へのコンタミネーションの影響を抑えることができる。
　尚、基板支持部材は、図３Ｂに示すように、片側のみ、即ち、１つとすることもでき、１つの基板支持部材１０ａにより基板を少なくとも離れた３点で支持できるように接触部１０ｃを設けるのが好ましい。また、基板支持部材１０ａを３つ以上配置してもよい。例えば、図３Ｃに示すように基板支持部材１０ａを３つ配置してもよい。この場合、各基板支持部材１０ａに、接触部１０ｃを少なくとも１箇所設ける。ここで、基板支持部材１０ａが長い場合には、たとえ剛性を持たせた設計を行っても自重で少なからずしなってしまう。これを考慮すると、図３Ａや図３Ｃのように複数の基板支持部材を基板中心に対して対称に配置した方がどの基板支持部材１０ａも同じしなり量となり、基板１５を水平に支持することができる。
　次に、基板１５を搬送するプロセスについて説明する。
　図４Ａ－Ｇは、基板１５の搬入方法を説明する図である。尚、図４Ａで示される基板支持機構１０、基板ホルダ３の移動機構（不図示）、図２に示されるＥＳＣ用直流電源１２及び電源１１は、コントローラからの信号に基づいて制御される。また、基板１５の搬入はコントローラにおけるプログラムの実行により制御される。なお、コントローラは、一般的なコンピュータ等を備えて構成される。
　以下、コントローラの制御を中心に基板１５の搬入方法について説明する。
　図４Ａに示すように、搬送ロボット１４のエンドエフェクタ１４ａ上に基板１５を載せ、基板ホルダ３の鉛直下方へ移動させる。
　次に、エンドエフェクタ１４ａを下降させ、図４Ｂに示すように基板支持部材１０ａへ基板１５を載置する。
　その後、図４Ｃに示すようにエンドエフェクタ１４ａを基板処理チャンバ２１の内部から退避させる。
　次に、基板ホルダ３を基板１５の上方より鉛直下降させ、図４Ｄに示すように基板ホルダ３が備える静電吸着ホルダ５と基板１５とが接触する直前の位置まで移動させる。
　次に、基板ホルダ３をさらに基板１５の上方より鉛直下降させ、図４Ｅに示すように静電吸着ホルダ５が基板１５と接触する位置まで移動させる。
　そして静電吸着電極６及び７に対して電圧差を生じるように電圧を印加する。これにより、基板１５は基板ホルダ３が備える静電吸着ホルダ５へ吸着される。
　次に、基板ホルダ３を上昇させ、図４Ｆに示すように所定の処理位置へ移動させる。
　次に、基板処理チャンバ２１の内部にある基板支持部材１０ａをシールド１３より外側に移動させる。このとき基板支持部材１０ａは、図２に示される基板支持部材１０ａを移動機構に含まれる駆動部１０ｂによって、図４Ｇに示すように、ターゲット８からのスパッタリング物質が付着しない位置（基板支持部材１０ａの退避位置）へと退避させる。
　次に、磁石ユニット９によりターゲット８の表面上に所定の磁界分布を形成しておき、ＤＣ電源１１からターゲット８へ直流負電圧を供給する。これにより、低圧力で放電し、ターゲット８の表面に対して放電プラズマ中の正イオンを引き込み、ターゲット８からスパッタ粒子をはじき出す。スパッタ粒子は基板１５へ付着し、スパッタリング成膜処理が行なわれる。スパッタ粒子は基板１５以外の方向へも飛散するが、シールド１３によってブロックされ、シールド１３の外側にはほとんど飛散しない。従って基板処理チャンバ２１の内部にはスパッタ粒子はほとんど堆積しない。
　尚、放電開始から成膜処理の間、ガス導入系（不図示）からガスを導入しながら、放電圧力を適宜調整してもよい。
　成膜処理終了後、基板１５の導入と逆の順序で基板１５を搬出する。
　即ち、シールド１３より外側に移動させていた基板支持部材１０ａをシールド１３より内側に移動させ、基板ホルダ３が備える静電吸着ホルダ５に吸着されている基板１５の鉛直下方で停止させる（図４Ｆ）。
　その後、基板ホルダ３を鉛直下降させ、静電吸着ホルダ５に吸着された基板１５を、基板支持部材１０ａに接触する位置まで移動させる（図４Ｅ）。
　その後、静電吸着電極６及び７への電圧の印加を停止する。これにより、基板１５が自重で基板支持部材１０ａに移る間（図４Ｄ）をおいて、基板ホルダ３を鉛直上昇させる（図４Ｃ）。
　最後に、エンドエフェクタ１４ａにて基板１５を基板処理チャンバ２１外に移動させる（図４Ｂ、Ａ）。
　図５は、本発明の第１の実施形態に係る真空処理装置１を用いた場合と、従来の装置を用いた場合との効果をそれぞれ示したグラフである。図５のグラフにおいて、横軸は連続して処理された基板枚数を示し、縦軸は基板の処理中に観測された基板１枚あたりの異常放電回数を示す。尚、異常放電回数は、ターゲット上部などよりターゲット上に落下、付着する異物（パーティクル）の数と比例関係を持つことが既に知られている。一方、異常放電は、放電用のＤＣ電源における電圧と電流をモニターすることにより判定したものである。
　図５のグラフより、本発明の真空処理装置１によれば、ターゲット８上に落下、付着した異物（パーティクル）に起因する異常放電の頻度が激減することが確認された。
　（第２の実施形態）
　スパッタ処理を行う際に、基板処理温度を高温にする必要がある場合、基板ホルダ３は温度調整機構を備えてもよい。温度調整機構とは、図２に示される基板吸着面５ａの温度を調整するものである。温度調整機構は、例えば、基板ホルダ３に内蔵されたヒータや基板ホルダ３に液体の伝熱媒体を循環させる機構である。尚、ヒータと伝熱媒体循環機構とは、基板ホルダ３の温度制御性を上げるために併用して使用しても構わない。
　また、基板処理温度を高温にする必要がある場合には、基板ホルダ３を温度調整機構により高温にして、基板ホルダ３からの輻射熱によって処理する基板１５を高温にするのが好ましい。
　ところで、基板処理チャンバ２１の外側より搬送された基板１５は、基板ホルダ３の温度と比べ低い温度である。
　予め高温にした基板ホルダ３の温度より基板１５の温度が低い状態のままで基板１５を基板ホルダ３に設置し、静電吸着を行うと、基板１５の温度上昇に伴い基板１５は膨張する。ところが、このときに基板ホルダ３と基板１５との間には吸着力が働いているので、基板ホルダ３の表面と基板１５の表面とが摩擦し、基板ホルダ３の表面あるいは基板１５の表面、又は両方から異物（パーティクル）が発生することがある。
　このため、基板処理温度を高温にする必要がある場合には、基板１５が基板ホルダ３に接近した状態で、基板１５と基板ホルダ３との位置関係を保持して、基板ホルダ３からの輻射熱によって、あらかじめ基板１５を基板ホルダ３と同じ温度になるまで高温にするのが望ましい。
　本実施形態の基板１５の搬送について図面を参照しながら説明する。図６は、第２の実施形態におけるコントローラの制御を示すフローチャートである。基板ホルダ３や基板支持機構１０の位置関係は図４Ａ－Ｇに示すものと同様である。
　まず、ステップＳ１０１において、コントローラは、基板ホルダ３の温度調整機構を動作させ、基板１５との吸着面を所望の温度に調整する。次に、ステップＳ１０２において、搬送ロボット１４のエンドエフェクタ１４ａ上に基板１５を載せ、基板ホルダ３の鉛直下方へ移動させる（図４Ａ）。
　次に、ステップＳ１０３において、エンドエフェクタ１４ａを下降させ、基板支持部材１０ａへ基板１５を載置する（図４Ｂ）。
　その後、ステップＳ１０４において、エンドエフェクタ１４ａを基板処理チャンバ２１の内部から退避させる（図４Ｃ）。
　次に、ステップＳ１０５において、基板ホルダ３を基板１５の上方より鉛直下降させ、図４Ｄに示すように基板ホルダ３の静電吸着ホルダ５が、基板１５に接触する直前の位置まで移動させる。
　そして、この状態で所定時間経過するまで待機する（ステップＳ１０６）。この間に、基板１５を静電吸着ホルダ５表面からの輻射熱を利用して加熱する。この加熱による温度上昇に伴い基板１５は膨張するが、基板温度の上昇が飽和するのに伴い基板１５の膨張も収束する。ステップＳ１０６において、所定時間は、例えば、基板ホルダ３の温度調整機構により吸着面５ａを所定温度まで加熱し、基板ホルダ３を基板１５に近づけた状態にして、基板温度が飽和するまでの時間をあらかじめ求め、この時間を所定時間として設定する。
　所定時間の経過後（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０７において、図４Ｅに示すように、基板ホルダ３をさらに基板１５の上方より鉛直下降させ熱膨張が収束した基板１５と接触する位置まで移動させる。そして、ステップＳ１０８において、静電吸着電極６及び７に対してそれぞれ電圧差を生じるように電圧を印加する。これにより、基板１５は基板ホルダ３に備える静電吸着ホルダ５へ吸着される。尚、所定時間の経過を判定する代わりに、基板ホルダ３の内部や静電吸着ホルダ５と基板ホルダ３との界面にサーミスタ等の温度センサを設けることも可能である。そして、この温度センサで検出したデータをコントローラに入力し、このデータに基づき基板ホルダ３と基板１５とを接触させるタイミングを決定してもよい。タイミングを決定する判断基準としては、例えば、静電吸着ホルダ５と基板１５との温度変化が飽和してきたかどうかで判定してもよいし、基板１５が所定飽和温度に達したかを判定してもよい。また基板１５が所定の温度に達したかどうかで判定してもよいし、複数の温度センサを設けて各場所の温度差が飽和したかどうかで判定してもよい。
　以後のステップは上述した第１の実施形態と同様である。具体的には、ステップＳ１０９において、基板ホルダ３を上昇させ、図４Ｆに示すように所定の処理位置へ移動させる。その後、ステップ１１０において、基板処理チャンバ２１の外側に基板支持部材１０ａをシールド１３より外側に移動させ、図４Ｇに示すように、ターゲット８からのスパッタリング物質が付着しない位置へと基板支持部材１０ａを退避させ、成膜処理を開始する。
　以上に示したフローに従って基板の搬送を行うことにより、ヒーター等の温度調整機構をさらに備える真空処理装置において、基板を高温に加熱する場合にも、良好な成膜を行うことができる。
　ところで基板１５を基板ホルダ３に接近させた状態を保持しながら基板１５を加熱する際に、基板支持部材１０ａを使用せずエンドエフェクタ１４ａに載せたまま加熱を行うと、エンドエフェクタ１４ａも加熱されてしまう。ここでエンドエフェクタ１４ａが加熱されると、その熱がロボットへ伝導することになり、ロボットの駆動系が加熱される。そうなるとロボットが動作しなくなったり、誤作動を引き起こしたりする。そこで本発明の実施形態に係る真空処理装置１を用いれば、エンドエフェクタ１４ａが基板ホルダ３の下に位置する時間を短くすることができると共に、エンドエフェクタ１４ａが加熱されずに済む。このため、上述したロボットの誤作動等を抑制することができる。
　また、基板１５をエンドエフェクタ１４ａに載せた状態で基板１５を加熱すると、その間、基板１５の搬送ができないので、複数のチャンバを有する真空処理装置の場合ではスループットの低下をもたらしてしまう。そこで本発明の真空処理装置１のように、基板支持部材１０ａを使用して真空処理を行うとスループットの問題も解決する。
　尚、上述した第１の実施形態及び第２の実施形態ではターゲットを持つスパッタリング装置について説明したが、本発明の適用はこれに限定されるものではない。即ち、基板の処理面を鉛直下方に向け、静電吸着で基板ホルダに基板１５を固定した状態で処理する装置であれば、スパッタリング以外の物理蒸着（ＰＶＤ）装置、ＣＶＤ装置、ＡＬＤ装置、ドライエッチング装置等において、好適に適用されるものである。
　本発明は、例えば、次のような電子デバイスの製造に適用可能である。セラミックスターゲットを用いるスパッタ成膜では、基板以外の部材に粉末状の堆積物が生じやすく、この粉末状の堆積物は、付着力が弱いためパーティクルになりやすい。例えば、ＬＣＤで用いられるＩＴＯ（インジウム・スズの酸化物）、圧電素子や強誘電体メモリで用いられるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等がその例であり、これらの成膜において基板上の膜へのパーティクルの混入を抑制するのにフェイスダウン型は有効である。また、ＬＥＤやパワーデバイス用ＧａＮの成膜では、Ｇａ金属をソースにＭＢＥ法やスパッタ法で成膜する場合、Ｇａ金属の融点が２９．８℃と低いためフェイスダウン型を用いる必要がある。本発明の基本は、フェイスダウン型の真空処理装置であって、基板上へのパーティクル混入を抑制するものである。従って、同様の基板上へのパーティクル混入の課題を有するあらゆる処理装置及び電子デバイス製造に好適に適応できる。
　また、基板支持機構１０は基板支持部材１０ａを水平移動させる場合に限らず、例えば、吸着時に基板支持部材１０ａを上方に移動させ、真空処理時に基板支持部材１０ａを下方に退避させるものであってもよい。あるいは、基板支持部材１０ａを水平方向及び上下方向に移動させるものであってもよい。但し、本実施形態のように静電吸着ホルダ５の基板吸着面５ａに平行な方向にのみ基板支持部材１０ａの移動を行わせるのが好ましい。基板１５の処理を妨げることなく基板支持機構１０を設置することができ、構造を簡素にできるので構造物の複雑化によるパーティクルの増加、シールド１３の開口径の増大によるパーティクルの増加を抑制できるからである。
　また、基板支持部材１０ａを基板ホルダ３の鉛直下方から退避させるのは本発明において必須の構成でないが、基板処理時に退避させることで、処理物質の付着を防ぐことができ、コンタミネーション、パーティクルの増加を抑制できるので好ましい。
　また、シールド１３も、上記実施形態では基板処理空間を囲うような形状としているが、退避させた基板支持部材１０ａを囲うような形状であってもよい。
　また、少なくとも基板支持部材１０ａの基板を支持する部分が真空処理室内に配されるものであれば、基板支持部材１０ａの根元部分が真空容器２外まで延びている構造であってもよい。
　一方、上記の第１の実施形態及び第２の実施形態では鉛直下方に向く基板吸着面５ａについて説明したが、本発明の趣旨はこの例に限定されるわけではない。例えば、基板１５が基板支持部材１０ａにより基板吸着面５ａに対して平行に支持される構成とすれば、基板吸着面５ａは傾斜していてもよい。
　（第３の実施形態）
　次に、図７の概略構成図を用いて、第３の実施形態について説明する。尚、第３の実施形態では、第１の実施形態と装置構成が共通する部分は図中同一符号で示し、説明を省略する。
　第３の実施形態の真空処理装置１では、プロセス中に基板保持力（基板を保持している力）が基板を保持するのに必要とされる力（基板荷重）より低下したときに（例えば、停電のとき）、基板支持部材１０ａを基板ホルダ３の下方位置へ配置させる構成とした点で、第１の実施形態と異なる。具体的には、基板支持部材１０ａが退避位置にあるときに基板ホルダ３の下方の移載位置へ基板支持部材１０ａを付勢し続ける付勢部材３０が設けられている。停電等により駆動部１０ｂの動作が停止したときに付勢部材３０の付勢力は基板支持部材１０ａを移載位置へ移動させる構成となっている。付勢部材３０は、例えば、弾性体（バネ又は流体など）の弾性力により基板支持部材１０ａを並進方向（退避位置から移載位置に、または、移載位置から退避位置）に移動させるシリンダとして構成される。
　一方、基板支持部材１０ａの駆動部１０ｂは、基板支持部材１０ａを移載位置方向へ駆動するときはこの付勢力をそのまま利用することが可能である。また、駆動部１０ｂは、追加の駆動力を発生させて基板支持部材１０ｂを駆動して基板支持部材１０ａを移載位置方向へ駆動することも可能である。退避位置方向へは付勢力と同等以上の反対方向の駆動力を発生させて基板支持部材１０ａを駆動すればよい。例えば、エアシリンダや油圧シリンダによって、この駆動部１０ｂを構成する場合は、退避位置方向への駆動力のみを発生する単動シリンダとしてもよく、退避位置方向及び移載位置方向の双方への駆動力を発生可能な複動シリンダとして構成してもよい。
　なお、第３の実施形態では、付勢部材３０と駆動部１０ｂとを別体として構成しているが、付勢部材３０と駆動部１０ｂとは一体に構成してもよく、例えば、移載位置を通常の位置（ノーマル位置）とした単動シリンダとして構成することもできる。
　また、第３の実施形態においては、基板ホルダ３の移動機構３３は、移載位置をノーマル位置とした単動シリンダを備えて構成されており、コントローラの指令に基づいて、基板ホルダ３を昇降させる。
　図８の参照により、上記構成の真空処理装置１の動作を説明する。図８の８ａは、プロセス中の真空処理装置１の状態を示している。この状態で、例えば、停電などにより静電吸着電極６，７への給電が停止したとする。このとき、基板１５は、残留電荷によってしばらく基板ホルダ３に保持されるものの、やがて保持力を失って自重により落下する。
　しかし、このとき、駆動源からの駆動力の供給も停止し、基板支持部材１０ａは付勢部材３０による付勢力によって、移載位置へ駆動される。同様に、基板ホルダ３の移動機構３３も駆動力の供給が停止し、基板ホルダ３の荷重によって基板ホルダ３が移載位置へ下降する。
　このような場合に、図８の８ｂに示すように、基板１５が落下しても基板支持部材１０ａが受け止めることができ、基板１５及びターゲットの破損を防止できる。第３の実施形態では、基板ホルダ３も同時に下降するため、落下距離を短くすることができ、基板の落下をより確実に防止することができる。
　以上のように、プロセス中に基板保持力が基板を保持するのに必要とされる力（基板荷重）より低下したときに、基板処理チャンバ２１内に基板支持部材１０ａを移動させることで、基板の落下を防止するための機構として機能させることができ、フェイスダウン特有の基板の落下という問題を解決できる。基板が落下すると、落下した基板を受けるターゲットの交換や基板の破片等の除去のために、ラインを停止して、基板処理チャンバ２１の内部を大気暴露の状態にする必要があるため、ライン停止と復旧に要する損害が大きくなる。他の落下防止機構を設けることも考えられるが、成膜空間内に成膜プロセスに影響を与えないようにして落下防止用の構造物を設けるのは難しく、また、その構造物がコンタミネーションの原因にもなり得る。この点、本願のように基板支持部材１０ａにより落下防止機構を構成することで、コンタミネーション等の問題を招くことなく、有効に基板の落下を防止できる。　
（第４の実施形態）
　第３の実施形態の真空処理装置に、さらに、基板の吸着不良を検出する落下防止センサを設け、基板保持力が基板荷重より低下していることを検出するようにしてもよい。図９の参照により、落下防止センサが設けられた第４の実施形態にかかる真空処理装置の落下防止動作を説明する。図９に示すように、停電のときは（図９のＡ）第３の実施形態の付勢部材３０により、基板支持部材１０ａを落下防止位置（移載位置）に配置させるために、真空処理装置のコントローラは以下の処理を実行する。まず、停電が発生すると、作動流体の出力を自動的に停止させる（Ｓ９０１）。そして、付勢部材３０により基板支持部材１０ａを駆動し、基板ホルダ３の下方へ基板支持部材１０ａを移動させる（Ｓ９０２）。基板ホルダ３が自重により下降し、基板支持部材１０ａが基板１５を受け止める（Ｓ９０３）。
　また、停電以外の場合に静電吸着力が基板保持力を下回っているときは（図９のＢ）、付勢部材３０又は駆動部１０ｂにより能動的に基板支持部材１０ａを落下防止位置に配置させる。真空処理装置のコントローラは以下の処理を実行する。まず、吸着不良が発生したことを電流値に基づきコントローラが検出する（Ｓ９０４）。そしてコントローラが基板支持部材を駆動させて（Ｓ９０５）、基板ホルダ３の下方へ配置し基板１５を受け止める（Ｓ９０６）。これにより、基板１５の落下をより確実に防止できる。
　落下防止センサとしては、例えば、静電吸着ホルダ５に吸着している基板１５の裏面側に熱伝達用のガスを流す場合において、基板１５の裏面側の空間の圧力を測定するための圧力センサを設け、圧力が所定値以下であることを検出するセンサが挙げられる。つまり、基板１５が静電吸着ホルダ５に吸着されていないときは裏面側の空間からガスが漏れ出し、所定圧力を維持できない状態となる。そのため、圧力センサが、所定圧力に達していないことを検出することで、基板１５の吸着不良の検出ができる。第４の実施形態のコントローラは、圧力センサからの出力に基づき圧力が所定の閾値（所定の圧力）を下回ると判定したときに、圧力センサは、基板１５が静電吸着ホルダ５に正常に吸着されていないと判定し、駆動部１０ｂに基板支持部材１０ａを落下防止位置へ配置させる指令を出力する。この出力をコントローラが受信することでステップＳ９０４～Ｓ９０６の処理が実行され、吸着不良等によるプロセス中の基板１５の落下をも防止することが可能になる。
　以上、本発明の好ましい実施形態を添付図面の参照により説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々な形態に変更可能である。
　本願は、２００８年６月２０日提出の日本国特許出願特願２００８－１６１４７７を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。

Claims (9)

  1. 　真空処理装置において、
    　真空排気可能な真空容器と、
    　前記真空容器内に設けられ、鉛直下方に向く基板吸着面を有し、基板を静電吸着する静電吸着機構を備える基板ホルダと、
    　前記真空容器内に設けられ、前記基板と前記基板吸着面に吸着可能な姿勢で前記基板を支持する基板支持部材と、
    　前記基板支持部材に支持される前記基板及び前記基板ホルダのうち少なくとも一方を移動させ、前記基板と前記基板ホルダとを接触させることで前記基板を前記基板ホルダに吸着させる移動手段と、
    を備えることを特徴とする真空処理装置。
  2. 　前記基板を吸着させた後、前記基板を吸着させた位置から前記基板支持部材を退避させるための基板支持部材駆動手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の真空処理装置。
  3. 　前記基板ホルダと、前記基板支持部材の退避位置と、を隔てるシールドをさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の真空処理装置。
  4. 　前記基板支持部材は、前記基板ホルダに対して前記基板を平行に支持するものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の真空処理装置。
  5. 　前記基板ホルダに内蔵される温度調整機構と、
    　コントローラと、を更に備え、
    　前記温度調整機構が前記基板吸着面の温度を調整し、
    　前記コントローラが、前記静電吸着機構と、前記温度調整機構と、前記移動手段とを制御し、前記温度調整機構を作動させた状態で、前記基板支持機構に支持される前記基板と前記基板ホルダとを接近させ、前記基板と前記基板ホルダとが接近している状態で所定時間経過するまで前記静電吸着機構の動作を待機させ、前記所定時間経過後、前記基板吸着面に前記基板を接触させた状態で前記静電吸着機構を作動させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の真空処理装置。
  6. 　静電吸着のプロセス中に前記基板を保持する基板保持力が低下した場合に、前記基板支持部材を前記基板ホルダの下方位置へと配置させる構成としたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の真空処理装置。
  7. 　前記基板支持部材が退避位置にある場合に、前記基板ホルダの下方位置の方向に付勢し続ける付勢部材を備え、前記プロセス中に前記基板保持力が低下した場合に、前記付勢部材の付勢力により前記基板支持部材を前記基板ホルダの下方位置へ移動させることを特徴とする請求項６に記載の真空処理装置。
  8. 　真空排気可能な真空容器内に設けられ、基板吸着面を有し、基板を静電吸着する静電吸着機構を備える基板ホルダを用い、前記基板ホルダに前記基板を静電吸着させた状態で真空処理を行う真空処理方法において、
    　基板搬送機構によって前記真空容器内に前記基板を搬送する工程と、
    　前記基板吸着面に吸着可能な姿勢で前記基板を支持する基板支持部材に基板を受け渡す工程と、
    　前記基板支持部材によって支持された状態で前記基板と前記基板吸着面とを接触させる工程と、
    　前記基板と前記基板吸着面とが接触している状態で前記静電吸着機構を作動させて前記基板を静電吸着させる工程と、
    　を有することを特徴とする真空処理方法。
  9. 　基板を静電吸着する静電吸着機構を備え鉛直下方に向く基板吸着面を有する基板ホルダが真空排気可能な真空容器内に設けられ、前記基板ホルダに前記基板を静電吸着させた状態で真空処理を行う真空処理装置を用いた電子デバイスの製造方法において、
    　搬送機構によって前記真空容器内に基板を搬送する工程と、
    　前記基板吸着面に吸着可能な姿勢で前記基板を支持する基板支持部材に基板を受け渡す工程と、
    　前記基板支持部材によって支持した状態で前記基板と前記基板吸着面とを接触させる工程と、
    　前記基板と前記基板吸着面とが接触している状態で前記静電吸着機構を作動させて前記基板を静電吸着させる工程と、
    　静電吸着された前記基板に対して真空処理を行う工程と、
    　を有することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
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