JPH0776774A - 基板保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 流動性媒体を使用していて冷却能力が大き
く、かつ流動性媒体が漏れ出た場合に速やかな検出が可
能であり、しかも真空装置への影響の少ない基板保持装
置を提供する。 【構成】 この基板保持装置は、真空容器３０内に設け
られた基板保持部２４と、真空容器３０に取り付けられ
た検出器２６とを備えている。基板保持部２４は、基板
２を支持するためのものであって冷媒８によって冷却さ
れる基板台４と、基板２の周縁部をこの基板台４に向け
て押さえ付ける基板押さえ１４と、基板台４上に当該基
板台４と基板２との間に挟まれるように設けられてい
て、相対的に低蒸気圧の流動性媒体２０中に相対的に高
蒸気圧の流動性媒体２２を少量混入したものをフレキシ
ブルな袋１８内に封入して成る冷却パッド１６とを備え
ている。検出器２６は、基板保持部２４の冷却パッド１
６内の高蒸気圧の流動性媒体２２が真空容器３０内に漏
れ出たことを検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばイオン注入装
置、スパッタリング装置、ドライエッチング装置、電子
ビーム照射装置等のように、真空中または減圧された雰
囲気中で基板にイオンビーム、プラズマ、電子ビーム等
のエネルギーを有する粒子を入射させる場合に用いられ
る基板保持装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体、液晶ディスプレイ等の基板の表
面に、真空中または減圧された雰囲気中で、イオン注
入、エッチング等の処理を施す際に、イオンビームやプ
ラズマ等によって基板に投入される電力による基板の温
度上昇を抑えるために、図２に示すような基板保持装置
が提案されている。

【０００３】この基板保持装置は、フレキシブルで薄い
シート１０を張った基板台４上に基板２を配置し、加圧
した水、真空ポンプ油等の流動性媒体１２によってこの
シート１０を基板２の裏面に密着させることにより、基
板２に対する接触面積を改善し、熱抵抗の減少を図った
ものである。基板２の周縁部は基板押さえ１４によって
基板台４に向けて押さえ付けられる。基板台４は、内部
に冷媒通路６を有していて、そこに外部から冷却水のよ
うな冷媒８を流すことによって冷却される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記基板保
持装置においては、基板２との接触によるシート１０の
摩耗や流動性媒体１２の異常な圧力上昇によってシート
１０が破れる可能性があり、シート１０が破れると流動
性媒体１２が真空雰囲気中に多量に漏れ出すため、真空
ポンプ等の真空装置が受ける被害が大きいという問題が
ある。

【０００５】しかも、流動性媒体１２が雰囲気中に漏れ
出たことを検出する手段が講じられていないので、その
早期発見ができないという問題もある。

【０００６】そこでこの発明は、流動性媒体を使用して
いて冷却能力が大きく、かつ流動性媒体が漏れ出た場合
に速やかな検出が可能であり、しかも真空装置への影響
の少ない基板保持装置を提供することを主たる目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の基板保持装置は、基板を支持するための
ものであって冷媒によって冷却される基板台と、基板の
縁をこの基板台に向けて押さえ付ける基板押さえと、基
板台上に当該基板台と基板との間に挟まれるように設け
られていて、相対的に低蒸気圧の流動性媒体中に相対的
に高蒸気圧の流動性媒体を少量混入したものをフレキシ
ブルな袋内に封入して成る冷却パッドとを有し、真空容
器内に設けられた基板保持部と、この基板保持部の冷却
パッド内の相対的に高蒸気圧の流動性媒体が真空容器内
に漏れ出たことを検出する検出器とを備えることを特徴
とする。

【０００８】

【作用】流動性媒体をフレキシブルな袋内に封入した冷
却パッドを基板台と基板との間に挟み込むことにより、
冷却パッド内の流動性媒体は等方的な圧力になるように
自由に変形する。その結果、冷却パッドは基板の面内で
一様な厚みとなり、均一な冷却能力を得ることができ
る。しかも、冷却パッドの表面は、基板や基板台の凹凸
に応じた変形をするので、基板面および基板台面に対す
る接触面積が大きく、従って非常に大きい冷却能力が得
られる。

【０００９】また、万一、冷却パッドの袋が破損して流
動性媒体が真空容器内に漏れ出た場合、高蒸気圧の流動
性媒体が気化して雰囲気中に拡散するので、それを検出
器によって速やかに検出することができる。

【００１０】しかも、高蒸気圧の流動性媒体は少量しか
混入していないので、漏れ出るものの殆どは低蒸気圧の
流動性媒体であり、これが真空容器内に漏れても、真空
装置への影響は殆どない。なぜなら、低蒸気圧の流動性
媒体は、真空雰囲気中に漏れ出ても飛散せずに漏れ出た
場所に止まっているからである。

【００１１】

【実施例】図１は、この発明の一実施例に係る基板保持
装置を示す断面図である。この基板保持装置は、図示し
ない真空ポンプによって真空排気される真空容器３０内
に設けられた基板保持部２４と、真空容器３０に取り付
けられた検出器２６とを備えている。

【００１２】基板保持部２４は、前述したような基板２
を支持するための基板台４と、基板２の縁を基板台４に
向けて押さえ付ける基板押さえ１４と、基板４上に、当
該基板台４と押さえ付けられた基板２との間に挟まれる
ように設けられた冷却パッド１６とを備えている。

【００１３】基板台４は、内部に冷媒通路６を有してい
て、そこに外部から冷却水、代替フロン等の冷媒８を流
すことによって冷却される。

【００１４】基板台４は、この実施例では基板２を１枚
保持するものであるが、大きなディスク状であってその
周縁部に複数枚の基板２を保持するようなもの等でも良
い。

【００１５】基板押さえ１４は、この実施例では環状を
していて基板２の周縁部を押さえ付けるものであるが、
基板２の縁を複数個所で押さえ付けるもの等でも良い。

【００１６】冷却パッド１６は、相対的に低蒸気圧の流
動性媒体２０中に相対的に高蒸気圧の流動性媒体２２を
少量混入したものをフレキシブルな袋１８内に封入した
ものである。

【００１７】低蒸気圧の流動性媒体２０には、シリコー
ングリースを主成分とする真空用グリースを用いるのが
好ましい。真空用グリースは、蒸気圧が低く、真空雰囲
気中に入れても蒸発せず、従って雰囲気の真空度低下を
もたらさないグリースである。

【００１８】高蒸気圧の流動性媒体２２は、例えば水
素、窒素、希ガス（例えばヘリウム）等の気体でも良い
し、エチルアルコール、水等の液体でも良い。

【００１９】低蒸気圧の流動性媒体２０中に混入する高
蒸気圧の流動性媒体２２の量は、検出器２６によって検
出できる範囲でできるだけ少量にするのが好ましい。こ
れは、高蒸気圧の流動性媒体２２の漏れによる真空装置
や基板２への影響をできる限り少なくするためである。

【００２０】袋１８は、例えばフッ素樹脂フィルム、ポ
リイミドフィルム等から成るフレキシブルなシートを袋
状に密閉することによって作られている。

【００２１】冷却パッド１６は、基板台４上でずれない
ように、接着剤等を用いて基板台４上に固定しておくの
が好ましい。

【００２２】検出器２６は、冷却パッド１６内の高蒸気
圧の流動性媒体２２が真空容器３０内に漏れ出たことを
検出するものであり、この実施例では、真空容器３０内
のガス分子の分圧を測定する四重極質量分析器を用いて
いる。

【００２３】上記基板保持部２４においては、流動性媒
体２０、２２をフレキシブルな袋１８内に封入した冷却
パッド１６を基板台４と基板２との間に挟み込むことに
より、冷却パッド１６内の流動性媒体２０、２２は等方
的な圧力になるように自由に変形する。その結果、冷却
パッド１６は基板２の面内で一様な厚みとなり、均一な
冷却能力を得ることができる。しかも、冷却パッド１６
の表面は、基板２や基板台４の凹凸に応じた変形をする
ので、基板面および基板台面に対する接触面積が大き
く、従って非常に大きい冷却能力が得られる。

【００２４】また、万一、冷却パッド１６の袋１８が破
損して流動性媒体２０、２２が真空容器３０内に漏れ出
た場合、高蒸気圧の流動性媒体２２が気化して雰囲気中
に拡散するので、それを検出器２６によって速やかに検
出することができる。

【００２５】しかも、高蒸気圧の流動性媒体２２は少量
しか混入していないので、漏れ出るものの殆どは低蒸気
圧の流動性媒体２０であり、これが真空容器３０内に漏
れても、真空ポンプ等の真空装置や基板２への影響は殆
どない。なぜなら、低蒸気圧の流動性媒体２０は、真空
雰囲気中に漏れ出ても飛散せずに漏れ出た場所に止まっ
ているからである。

【００２６】この基板保持装置によれば、上記のように
大きな冷却能力を得ることができるので、半導体、液晶
ディスプレイ等の基板表面に、イオン注入、エッチング
等の処理を施す際に、イオンビームやプラズマによって
基板に投入される電力による基板の温度上昇を効果的に
抑えることができる。その結果、従来の半導体処理プロ
セスで使用される種々の処理プロセスを、高い処理速度
の下で使用することができる。

【００２７】例えば、イオン注入時のイオン電流密度を
上げることによる注入時間の短縮が可能になる。また、
基板の温度上昇を抑えることで、レジストの使用が可能
であり、また、イオン注入部の不要な多結晶化を抑制す
ることができる。また、高速のエッチングのためにプラ
ズマ密度を増加させることもできる。基板の温度上昇が
大きいと、レジストの使用ができず、そのためにメタル
をレジストの代わりに用いると、イオン注入の前工程お
よび後工程を変えなければならず、また素子の構造も変
えなければならないが、この基板保持装置を用いればレ
ジストの使用が可能であるので、そのような前後工程や
素子構造を変えることなく処理能力の向上を図ることが
できる。

【００２８】次に、実験例を二つ説明する。

【００２９】（実験例１）冷却パッド１６として、フッ
素樹脂フィルム製の袋１８内に、低蒸気圧の流動性媒体
２０としてシリコーングリースを主成分とする真空用グ
リースを、高蒸気圧の流動性媒体２２としてヘリウムガ
スをそれぞれ封入したものを用いた。また、検出器２６
として四重極質量分析器を用いた。正常時に真空容器３
０内の全圧が５×１０^-7Ｔｏｒｒであり、そのときの四
重極質量分析器で測定したヘリウムの分圧が１×１０
^-10 Ｔｏｒｒ（検出限界）以下であったのに対して、袋
１８が破損したときのヘリウムの分圧は、破損状況によ
り、１０^-7Ｔｏｒｒ〜１０^-4Ｔｏｒｒ程度の範囲で検出
することができた。また、漏れ出たヘリウムによる真空
装置への影響はなかった。

【００３０】（実験例２）冷却パッド１６として、フッ
素樹脂フィルム製の袋１８内に、低蒸気圧の流動性媒体
２０としてシリコーングリースを主成分とする真空用グ
リースを、高蒸気圧の流動性媒体２２としてエチルアル
コールをそれぞれ封入したものを用いた。また、検出器
２６として四重極質量分析器を用いた。正常時に真空容
器３０内の全圧が５×１０^-7Ｔｏｒｒであり、そのとき
の四重極質量分析器で測定した炭化水素の分圧が１×１
０^-8Ｔｏｒｒ台であったのに対して、袋１８が破損した
ときの炭化水素の分圧は、破損状況により、１０^-6Ｔｏ
ｒｒ〜１０^-3Ｔｏｒｒ程度の範囲で検出することができ
た。また、漏れ出たエチルアルコールによる真空装置へ
の影響はなかった。

【００３１】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、流動性
媒体をフレキシブルな袋内に封入した冷却パッドを基板
台と基板との間に介在させるようにしており、冷却パッ
ド内の流動性媒体は等方的な圧力になるように自由に変
性するので、冷却パッドは基板の面内で一様な厚みとな
り、均一な冷却能力を得ることができる。しかも、冷却
パッドの表面は、基板や基板台の凹凸に応じた変形をす
るので、基板面および基板台面に対する接触面積が大き
く、従って非常に大きい冷却能力が得られる。

【００３２】また、万一、冷却パッドの袋が破損して流
動性媒体が真空容器内に漏れ出た場合、高蒸気圧の流動
性媒体が気化して雰囲気中に拡散するので、それを検出
器によって速やかに検出することができる。

【００３３】しかも、高蒸気圧の流動性媒体は少量しか
混入していないので、漏れ出るものの殆どは低蒸気圧の
流動性媒体であり、それが真空容器内に漏れても、飛散
さずに漏れ出た場所に止まっているので、真空装置への
影響は殆どない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る基板保持装置を示す
断面図である。

【図２】従来の基板保持装置の一例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

２ 基板 ４ 基板台 ８ 冷媒 １４ 基板押さえ １６ 冷却パッド １８ 袋 ２０ 低蒸気圧の流動性媒体 ２２ 高蒸気圧の流動性媒体 ２４ 基板保持部 ２６ 検出器 ３０ 真空容器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を支持するためのものであって冷媒
   によって冷却される基板台と、基板の縁をこの基板台に
   向けて押さえ付ける基板押さえと、基板台上に当該基板
   台と基板との間に挟まれるように設けられていて、相対
   的に低蒸気圧の流動性媒体中に相対的に高蒸気圧の流動
   性媒体を少量混入したものをフレキシブルな袋内に封入
   して成る冷却パッドとを有し、真空容器内に設けられた
   基板保持部と、この基板保持部の冷却パッド内の相対的
   に高蒸気圧の流動性媒体が真空容器内に漏れ出たことを
   検出する検出器とを備えることを特徴とする基板保持装
   置。