基板保持装置的制作方法

1.本发明涉及在实施规定的真空处理的真空气氛中的真空室内保持被处理基板的基板保持装置。


背景技术：

2.作为这种基板保持装置，一般已知的是在真空气氛中的真空处理期间，为了吸附保持玻璃基板或硅晶片这类被处理基板而具备静电卡盘的装置(例如，参照专利文献1)。其具有：组装有卡盘用电极和加热冷却机构的基台；以及设置在基台上表面的作为基座的卡板。卡板由基底板部、突出设置在基底板部的外周边部的环状壁(肋部)以及竖立在比环状壁靠内侧的基底板部的上表面部分上的多个支撑片构成。而且，在将被处理基板设置成其外周边部与环状壁的上表面抵接后，通过向卡盘用电极供电而产生的静电力，朝向环状壁对外周边部施加面压，将被处理基板(吸附)保持在卡板上。
3.再有，在上述现有例的基板保持装置中，形成有连通基台与卡板的气体通道，通过气体通道将氩气或氦气这类的辅助气体(规定的气体)导入由被处理基板的背面、底板部的上表面和环状壁划分的空间内，可以使该空间呈规定压力的气体气氛。由此，能够降低被处理基板和基台之间的热阻，高效地加热或冷却被处理基板。通常，在被处理基板的外周边部与环状壁的上表面之间没有设置任何o形环等密封部件。因此，即使在施加面压使被处理基板的外周边部在其整周上与环状壁的上表面面接触(吸附)的保持状态下，辅助气体也会因与真空处理时的真空室内的压力的差压而泄漏。这在被处理基板是不能作用较高吸附力的玻璃基板的情况下更为显著。
4.因此，已知的是以与被处理基板的外周边部抵接的环状壁为第一环状壁，在该第一环状壁的内侧突出设置有至少一个与被处理基板的部分进一步抵接的第二环状壁的装置(例如，参照专利文献2)。而且，在真空气氛中的真空处理期间，在由被处理基板与第一和第二各环状壁划分的卡板内的外侧空间、由被处理基板与第二环状壁划分的卡板内的内侧空间中分别导入辅助气体，将外侧空间和内侧空间设置为同等压力范围的气体气氛。由此，由于外侧空间和内侧空间之间几乎没有压力差，特别是抑制了辅助气体从内侧空间的泄漏，能够尽量减少辅助气体的泄漏量(换言之，被处理基板对卡板的密封性提高)。
5.然而，如果采用上述现有例那样的结构，则在真空气氛中的真空处理完成后，即使停止向外侧空间和内侧空间导入辅助气体，也会导致残留在内侧空间中的辅助气体不能顺畅地排出的问题。在这种情况下，即使放开施加在被处理基板上的面压，卡板也会粘贴在被处理基板上，在从卡板卸下被处理基板时(例如，用提升销抬起时)，被处理基板会振动或破损。
6.现有技术文献
7.专利文献
8.【专利文献1】日本专利公开2010-123810号公报
9.【专利文献2】日本专利公表2020-512692号公报


技术实现要素：

10.发明要解决的技术问题
11.鉴于以上情况，本发明要解决的技术问题在于提供一种基板保持装置，其能够不损害提高被处理基板和环状壁的密封性这一功能地顺利排出导入的辅助气体。
12.解决技术问题的手段
13.为了解决上述技术问题，本发明的基板保持装置，其在实施规定真空处理的真空气氛中的真空室内保持被处理基板，其特征在于，具备：基座，其突出设置有与被处理基板的外周边部抵接的第一环状壁和配置在该第一环状壁内侧的第二环状壁；面压施加机构，其朝向第一和第二的各环状壁对分别与第一和第二的各环状壁抵接的被处理基板施加面压；以及气体导入机构，其向由被处理基板与第一和第二的各环状壁划分的基座内的外侧空间、由被处理基板与第二环状壁划分的基座内的内侧空间中导入辅助气体，使外侧空间和内侧空间分别呈气体气氛；在第二环状壁上形成有连通外侧空间和内侧空间的连通路径，其具有能够实现外侧空间和内侧空间的气体气氛分离的流导值。
14.根据上述方式，在将被处理基板设置为被处理基板的外周边部与第一环状壁的上表面抵接且位于其内侧的被处理基板的部分与第二环状壁的上表面抵接的姿态后，朝向第一和第二的各环状壁对被处理基板施加面压，从而使被处理基板保持在基座上。在真空气氛中的真空处理中，通过气体导入机构向外侧空间和内侧空间导入辅助气体，形成外侧空间和内侧空间呈彼此同等的压力范围的气体气氛。此时，由于与真空室内的压力的差压，不能完全防止导入外侧空间的辅助气体向真空室内的泄漏，因此继续导入辅助气体，以使该外侧空间维持在规定的压力范围。另一方面，当外侧空间和内侧空间呈彼此气氛分离的同等压力范围的气体气氛时，由于几乎抑制了辅助气体从内侧空间的泄漏，所以可停止向内侧空间导入气体。然后，在真空气氛中的真空处理结束后，停止向外侧空间(有时为内侧空间)导入辅助气体。于是，在与真空室内压力的差压下，残留在外侧空间中的气体被排出，随之，外侧空间内的压力降低，从而外侧空间和内侧空间之间的压力差使残留在内侧空间中的气体通过连通路径积极地向外侧空间排出。
15.这样，在本发明中，通过在第二环状壁上设置连通外侧空间和内侧空间的连通路径，能够顺畅地排出残留在内侧空间中的气体，能够消除放开对被处理基板施加的面压时的被处理基板的粘贴这类问题。而且，由于将连通路径的流导值设置为能够实现外侧空间和内侧空间的气体气氛分离的值，因此不会损害提高被处理基板和环状壁的密封性这一功能。
16.在本发明中，如果采用在与所述被处理基板抵接的所述第二环状壁的上表面形成凹槽，并由该凹槽形成连通路径的结构的话，则能够实现具有能够使外侧空间和内侧空间气体气氛分离的流导值的连通路径。在此情况下，所述凹槽的内侧面也可以构成为使凹凸以非接触的方式啮合而具有迷宫式结构。由此，通过能够将连通路径设置得较长，例如可增大连通路径的宽度(截面积)，能够更顺畅地排出残留在内侧空间中的气体，是有利的。另一方面，也可以采用与所述被处理基板抵接的所述第二环状壁的至少上端部分具有多根支柱，其竖立在具有规定宽度的环状区域内，由彼此相邻的支柱间的间隙形成连通路径的结构、与所述被处理基板抵接的所述第二环状壁的上表面具有比使述第一环状壁的上表面粗糙的表面粗糙度，由第二环状壁的上表面和与其抵接的被处理基板的部分之间的间隙形成
连通路经的结构。
17.再有，在本发明中，如果采用多个支撑片以与所述第一和第二的各环状壁同等以下的高度竖立在分别面对所述外侧空间和所述内侧空间的所述基座的表面部分上的结构的话，则使导入到外侧空间和内侧空间的气体扩散，能够在被处理基板的整个面上大致均等地加热或冷却被处理基板，是有利的。
附图说明
18.图1是具备本实施方式的基板保持装置的溅射装置的剖视示意图。
19.图2是图1中点划线所示的放大部的俯视图。
20.图3是示出变形例涉及的连通路径的与图2对应的俯视图。
21.图4的(a)和(b)是另一变形例涉及的连通路径的剖视图和俯视图。
具体实施方式
22.以下，参照附图，以具有矩形轮廓的玻璃基板(以下称为“基板sw”)为被处理基板，以利用静电力施加吸附力的静电卡盘为面压施加机构，以卡板为基座，再有，以在基板sw的一个面上利用溅射法形成规定的薄膜的成膜处理为真空处理，对在真空气氛中的真空室内保持基板sw的本发明的基板保持装置的实施方式进行说明。以下，上、下这类表示方向的用语以示出成膜处理时的基板sw的姿态的图1为基准。
23.参照图1，溅射装置sm具备真空室1。在真空室1的上表面开口上装卸自如地安装有阴极单元2。阴极单元2由靶21和配置在靶21上方的磁铁单元22构成。靶21在安装于背板21a上的状态下，以使其溅射面21b朝向下方的姿态，经由设置在真空室1的上壁上的兼作真空密封用的绝缘体31安装在真空室1的上部。靶21还连接有来自溅射电源21c的输出21d，在靶21的溅射时，能够根据靶种类施加带负电位的规定电力或交流电力。磁铁单元22具有公知的封闭磁场或勾形磁场结构，其在靶21的溅射面21b的下方空间中产生磁场，在溅射时捕捉在溅射面21b的下方电离的电子等，使从靶21飞散的溅射粒子效率良好地离子化，此处省略详细的说明。
24.在真空室1的侧壁上开设气体导入口11，在气体导入口11上连接导入溅射气体的气管4，气管4通过质量流量控制器41与省略图示的气体源连通。作为溅射气体，可以举出在真空室1中形成等离子体时导入的氩气等稀有气体、反应性溅射时导入的反应气体。在真空室1的下壁13上还形成有排气口12，连接有来自由涡轮分子泵或旋转泵等构成的真空泵p的排气管p1。利用真空泵p以一定速度对真空室1内进行真空排气，能够在溅射时在导入了溅射气体的状态下将真空室1保持在规定压力。而且，在真空室1的下部，与靶21相对地配置有本实施方式的基板保持装置sh。
25.基板保持装置sh具有：金属材质的基台5，其经由在真空室1的下壁13上设置的绝缘体32而设置，具有与基板sw对应的矩形的上表面；以及卡板6，其设置在该基台5上，具有比基板sw小一圈的轮廓。在基台5上设置静电卡盘用的电极51，当从图外的卡盘电源向电极51施加规定的直流电压时，基板sw被静电吸附在卡板6上。在基台5上，还形成有与图外的冷却单元连接并能够使冷媒循环的冷媒循环路径52，并且组装有热板、电热线等的加热机构53，通过基板sw的加热或冷却，能够将基板sw控制在室温以上的规定温度范围。
26.也参照图2，卡板6例如为氮化铝材质，具备：在卡板的外周端部以规定高度突出设置的第一环状壁61，与基板sw下表面外周边部在其全长上抵接；以及在距第一环状壁61等间隔的其内侧的规定位置上以与第一环状壁61同等的高度突出设置的第二环形壁62，与基板sw的比下表面外周边部更靠内侧的部分在其全长上抵接。在这种情况下，第二环状壁62优选设置在从卡板6的中心离开从卡板6的中心到第一环状壁61的距离的50％以上的位置。而且，当将基板sw以其成膜面朝上侧地设置在卡板6上，使基板sw静电吸附在卡板6上时，就划分出：由基板sw与第一和第二的各环状壁61、62划分的卡板6内的外侧空间63；以及由基板sw与第二环状壁62划分的卡板6内的内侧空间64。另外，也可以在第二环状壁62的更内侧设置至少一个环状壁，其设置有后面提到的连通路径，但此处省略说明。
27.在基台5中形成分别与外侧空间63和内侧空间64连通的气体通道71、72，能够导入由质量流量控制器71a、72a控制流量的氦气或氩气这类辅助气体，能够使外侧空间63和内侧空间64形成规定压力的气体气氛。在这种情况下，气体通道71、72和质量流量控制器71a、72a构成本实施方式的气体导入机构。由此，能够降低基板sw与基台5之间的热阻，效率良好地加热或冷却基板sw。再有，多个支撑片65以与第一和第二的各环状壁61、62同等以下的高度竖立在分别面对外侧空间63和内侧空间64的卡板6的表面(上表面)部分上，在将基板sw静电吸附在卡板6上时，基板sw由各支撑片65支撑，并在将后面提到的辅助气体分别导入外侧空间63和内侧空间64时，辅助气体向整体扩散。再有，在第二环状壁62的上表面，以将外侧空间63和内侧空间64线状连接的方式形成有多个相同形态的凹槽62a。构成本实施方式的连通路径的各凹槽62a的横向宽度和深度适当设置为具有能够实现外侧空间63和内侧空间64的气体气氛分离的流导值。
28.如上所述，在将基板sw设置为基板sw外周边部与第一环状壁61的上表面抵接且位于其内侧的基板sw的部分与第二环状壁62的上表面抵接的姿态之后，如果从图外的卡盘电源向电极51施加规定的直流电压，则基板sw静电吸附(保持)在卡板6上。在以规定流量导入溅射气体的真空气氛的真空室1内向靶21施加电力而在基板sw上形成规定的薄膜的情况下，经由气体通道71、72分别向外侧空间63和内侧空间64中导入辅助气体，将外侧空间63和内侧空间64设置为彼此同等的压力范围的气体气氛。此时，由于与真空室1内的压力的差压，不能完全防止导入外侧空间63的气体向真空室内1内的泄漏，因此控制一方的质量流量控制器71a继续导入辅助气体，以使该外侧空间63维持在规定的压力范围。
29.另一方面，当外侧空间63和内侧空间64呈彼此气氛分离的同等压力范围的气体气氛时，由于几乎能够抑制来自内侧空间64的辅助气体的泄漏，所以也可以停止向内侧空间64导入气体。然后，在真空气氛中的真空处理结束后，停止向外侧空间63(有时是向内侧空间64)导入气体。于是，在与真空室1内的压力的差压下，残留在外侧空间63中的气体被排出，随之外侧空间63内的压力降低，由此，在外侧空间63与内侧空间64之间的压力差下，残留在内侧空间64中的气体通过各凹槽62a向外侧空间63积极地排出。从而，能够顺利地排出残留在内侧空间64中的气体，能够消除放开在基板sw上施加的静电力时的基板sw的粘贴这类问题。而且，由于各凹槽62a的流导值被设置为能够实现外侧空间63和内侧空间64的气体气氛分离，因此不会损害提高基板sw与第一和第二的各环状壁61、62的密封性这一功能。
30.以上，对本发明的实施方式进行了说明，但只要不脱离本发明的技术思想的范围，能够进行各种变形。在上述实施方式中，以用通过静电力施加吸附力的静电卡盘作为面压
施加机构、用卡板6作为基座的情况为例进行了说明，但并不限定于此，本发明也可以应用于用所谓的机械卡盘等为基座给基板sw施加面压的情况。再有，在上述实施方式中，作为连通路径，以在第二环状壁62的上表面形成将外侧空间63和内侧空间64线状连接的各凹槽62a为例进行了说明，但并不限定于此。
31.如对相同的部件、要素标注相同的附图标记的图3所示，变形例涉及的连通路径由形成于第二环状壁62的上表面的凹槽62b构成，但在平面方向上使凹凸以非接触的方式啮合而形成迷宫结构。由此，通过将从外侧空间63到内侧空间64的连通路径设置得较长，例如能够增大连通路径的宽度(截面积)，能够更顺畅地排出留在内侧空间64中的气体，是有利的。另一方面，如图4所示，第二环状壁62的上端部分具有多根圆柱状的支柱62c，其交错状地竖立在具有规定宽度的环状区域内(换言之，使第二环状壁62的上表面为在上下方向重复凹凸的形状，凹部62d分别与外侧空间63和内侧空间64连通)，也可以由彼此相邻的支柱62c之间的间隙62d形成连通路径。在这种情况下，考虑各支柱62c上表面的面积和各支柱62c彼此的间隔、与基板sw的密封性、外侧空间63和内侧空间64的气体气氛而适当设置，此时，支柱62c的上表面被设置在比支撑片65的上表面高的位置，确保各支柱62c上表面和基板sw的密封性。再有，也可以是不在第二环状壁62的上表面形成凹槽62a、62b或支柱62c，而是虽未特别图示说明，但将第二环状壁62的上表面设置为比第一环状壁61的上表面粗糙的表面粗糙度，由第二环状壁62的上表面和与其抵接的基板sw的部分之间的间隙形成连通路径。
32.附图标记说明
33.sh.基板保持装置、sw.基板(被处理基板)、1.真空室、51.静电卡盘用电极(面压施加装置)、6.卡板(基座)、61.第一环状壁、62.第二环状壁、62.外侧空间、64.内侧空间、62a,62b.凹槽(连通路径)、62c.支柱、62d.支柱间的间隙(连通路径)、65.支撑片、71,72.气体通道(气体导入机构)、71a,72a.质量流量控制器(气体导入机构)。

技术特征：
1.一种基板保持装置，其在实施规定真空处理的真空气氛中的真空室内保持被处理基板，其特征在于，具备：基座，其突出设置有与被处理基板的外周边部抵接的第一环状壁和配置在该第一环状壁内侧的第二环状壁；面压施加机构，其朝向第一和第二的各环状壁对分别与第一和第二的各环状壁抵接的被处理基板施加面压；以及气体导入机构，其向由被处理基板与第一和第二的各环状壁划分的基座内的外侧空间、由被处理基板与第二环状壁划分的基座内的内侧空间中导入规定的气体，使外侧空间和内侧空间分别呈气体气氛；在第二环状壁上形成有连通外侧空间和内侧空间的连通路径，其具有能够实现外侧空间和内侧空间的气体气氛分离的流导值。2.根据权利要求1所述的基板保持装置，其特征在于：在与所述被处理基板抵接的所述第二环状壁的上表面形成凹槽，由该凹槽形成连通路径。3.根据权利要求2所述的基板保持装置，其特征在于：所述凹槽的内侧面使凹凸以非接触的方式啮合而具有迷宫式结构。4.根据权利要求1所述的基板保持装置，其特征在于：与所述被处理基板抵接的所述第二环状壁的至少上端部分具有多根支柱，其竖立在具有规定宽度的环状区域内，由彼此相邻的支柱间的间隙形成连通路径。5.根据权利要求1所述的基板保持装置，其特征在于：与所述被处理基板抵接的所述第二环状壁的上表面具有比所述第一环状壁的上表面粗糙的表面粗糙度，由第二环状壁的上表面和与其抵接的被处理基板的部分之间的间隙形成连通路经。6.根据权利要求1至4中任意一项所述的基板保持装置，其特征在于：多个支撑片以与所述第一和第二的各环状壁同等以下的高度竖立在分别面对所述外侧空间和所述内侧空间的所述基座的表面部分上。

技术总结
本发明提供一种基板保持装置，其能够不损害提高被处理基板和环状壁的密封性这一功能地顺利排出辅助气体。基板保持装置(SH)具备：基座(6)，其突出设置有与被处理基板(Sw)的外周边部抵接的第一环状壁(61)和配置在该第一环状壁内侧的第二环状壁(62)；面压施加机构(51)，其朝向第一和第二的各环状壁对分别与第一和第二的各环状壁抵接的被处理基板施加面压；以及气体导入机构(71、72、71a、72a)，其向由被处理基板与第一和第二的各环状壁划分的基座内的外侧空间(63)、由被处理基板与第二环状壁划分的基座内的内侧空间(64)中导入规定的气体，使外侧空间和内侧空间分别呈气体气氛。在第二环状壁上形成有连通外侧空间和内侧空间的连通路径(62a)，其具有能够实现外侧空间和内侧空间的气体气氛分离的流导值。和内侧空间的气体气氛分离的流导值。和内侧空间的气体气氛分离的流导值。


技术研发人员：高桥铁兵 阪上弘敏 前平谦
受保护的技术使用者：株式会社爱发科
技术研发日：2022.05.09
技术公布日：2023/9/23