專利名稱：：基板保持裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種在等離子處理裝置的真空容器內(nèi)通過靜電吸附來保持基板、并能控制基板溫度的基板保持裝置。
背景技術(shù)：
：在濺射裝置、蝕刻裝置等等離子處理裝置的真空容器內(nèi)設有用于保持基板(晶圓)的基板保持裝置(基板支承裝置)，通常能夠控制基板的溫度。例如、提出有這樣一種基板支承裝置其包括內(nèi)置有加熱器或冷卻器的基座構(gòu)件、以及靜電吸盤，該靜電吸盤隔著傳熱用薄片將晶圓吸附保持在其上部(參照專利文獻l)。在基座構(gòu)件上設有用于導入傳熱用氣體的氣體導入通路，在基座構(gòu)件的上表面部形成有與該氣體導入通路相連通而使傳熱用氣體靜止的氣體靜止用槽。在將傳熱用氣體供給到氣體靜止用槽中時，在基座構(gòu)件與靜電吸盤之間的非接觸部分中產(chǎn)生傳熱用氣體的熱耦合(參照專利文獻l)。另外，提出有一種晶圓處理裝置，其具有基板保持裝置，該基板保持裝置具有加熱器功能和靜電吸盤功能，該晶圓處理裝置借助具有彈性的熱傳導構(gòu)件將向基板保持裝置上的晶圓的熱量輸入傳遞到水冷套(參照專利文獻2以及3)。另外，還提出了一種在基板保持裝置上包括加熱機構(gòu)以及冷卻機構(gòu)的蝕刻裝置(參照專利文獻4)。在該蝕刻裝置中，進行控制，使得在蝕刻開始之前為了使基板溫度達到工藝溫度而預先加熱基板保持裝置，在蝕刻開始時或開始后停止動作而切換成利用等離子體進行的加熱，利用等離子體的加熱和冷卻這雙方使熱平衡溫度達到工藝溫度。并且，提出了一種等離子處理裝置，其在將加熱器內(nèi)置于能產(chǎn)生靜電吸附力的載置臺的內(nèi)側(cè)、將下部冷卻套和熱傳導性薄片構(gòu)件壓靠在載置臺的背面的狀態(tài)下供給高頻電壓(參照專利文獻5)。先行纟支術(shù)文獻專利文獻l:曰本凈爭開2001—110883號7>才艮專利文獻2:曰本凈爭開2004-088063號7>才艮專利文獻3:曰本#爭開2004—087869號/>才艮專利文獻4:日本特開平10-303185號公報專利文獻5:曰本4爭開2000-299288號7>才艮但是，在專利文獻l的技術(shù)中，基座構(gòu)件與靜電吸盤之間、靜電吸盤與晶圓之間是連通的，導入共用供給源(供給系統(tǒng))的傳熱氣體。因而，無法獨立地控制傳熱氣體，從而晶圓的溫度根據(jù)溫度控制條件一次性地決定。例如在200~500°C的高溫下控制晶圓溫度的情況下，由于由等離子體輸入的熱能的變化、基座構(gòu)件的加熱器或冷卻器的加熱或排熱，使總能量難以控制且晶圓的溫度不穩(wěn)定。因而，在該溫度范圍內(nèi)進行使用的情況下，并未使用傳熱氣體。另外，關(guān)于基座構(gòu)件與靜電吸盤之間、以及靜電吸盤與晶圓之間的氣體靜止用槽，只規(guī)定冷卻氣體的壓力為130Torr。因而，對于因工藝條件的變更導致的等離子輸入熱能的變化，很難通過調(diào)整傳熱氣體的壓力來控制傳熱率，從而晶圓溫度的控制性較差。在專利文獻2的技術(shù)中，為了將基板溫度控制成設定溫度，采用導熱系數(shù)為0.3~1W/K的構(gòu)件作為基板保持裝置與冷卻套之間的熱傳導構(gòu)件。例如，在該文獻中公開了在冷卻套溫度為650°C、基板保持裝置的溫度為200~500°C時、能夠控制307W~1168W的熱量輸入量。采用該控制方法，能夠在穩(wěn)定狀態(tài)下控制上述熱量輸入，但是在瞬態(tài)地產(chǎn)生等離子體等的熱量輸入的環(huán)境下，由于熱傳遞構(gòu)件的導熱系數(shù)小到0.31W/K,因此基板的溫度暫時上升到接近設定溫度的2倍。另外，到穩(wěn)定地控制成設定溫度為止，需要10秒以上的時間。另外，在該溫度控制方法中，存在如下問題在工藝處理過程中因基板溫度改變而無法獲得期望的工藝性能。根據(jù)借助冷卻套排出向基板保持裝置輸入的熱量的能力即基板保持裝置與冷卻套的熱傳導率來規(guī)定該溫度控制性能。因而，由于熱傳導構(gòu)件的導熱系數(shù)0.3~1W/K對排熱能力控制速度，所以在熱量輸入穩(wěn)定的狀態(tài)下設定溫度的控制響應性很好。但是，在熱量輸入是瞬態(tài)的環(huán)境下，由于熱傳導率很小，因此控制響應性較差，在工藝處理開始時的熱量輸入為瞬態(tài)的狀態(tài)下，基板溫度發(fā)生改變。因而，為了基板保持裝置在沒有等離子體等的熱量輸入的狀態(tài)、或瞬態(tài)地產(chǎn)生來自等離子體等的熱量輸入的狀態(tài)、熱量輸入穩(wěn)定地產(chǎn)生的狀態(tài)中的任意一種狀態(tài)下，在10秒以內(nèi)將基板溫度控制為設定溫度士10。C，并在100。C以下使用水冷套的循環(huán)水溫度，必須具有能夠改變從基板保持裝置到水冷套間的熱傳導率的功能。專利文獻3的技術(shù)用在工藝溫度為200。C以下的處理中，并未設想對200~50(TC的溫度條件下的基板溫度進行控制。針對該點，在專利文獻4以及專利文獻5中，采用了具有能夠?qū)⒒鍦囟瓤刂茷?0050(TC的設定溫度、借助熱交換用的循環(huán)介質(zhì)進行熱交換的機構(gòu)的基板保持裝置。由于該種基板保持裝置的循環(huán)用介質(zhì)是油性的，因此在維護時容易因泄露、附著等產(chǎn)生污染，不利于潔凈室內(nèi)的操作。該冷卻介質(zhì)(循環(huán)介質(zhì))多是具有點火性的特性的材料，使用時，有潔凈室的安全上的風險。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是鑒于上述問題而做成的，目的在于提供一種使沒有點火性的冷卻介質(zhì)具有對等離子體等的熱量輸入的排熱功能、并且能在200~500。C的溫度范圍內(nèi)高速且高精度地控制基板溫度的基板保持裝置。為了達到上述目的而做成的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)如下所述。即、一種基板保持裝置，其在保持裝置主體的基板保持側(cè)具有靜電吸盤，用于對基板進行靜電吸附，其特征在于，該基板保持裝置包括加熱部件、循環(huán)介質(zhì)流通路徑、熱傳遞能可變部件和氣體封閉部件；上述加熱部件內(nèi)置在上述靜電吸盤中，用于加熱基板；上述循環(huán)介質(zhì)流通路徑形成在上述保持裝置主接；上述熱傳遞能可變部件將傳熱氣體封閉在上述保持裝置主體與上述靜電吸盤的間隙中而形成，并與能夠調(diào)整封閉壓力的傳熱氣體供給系統(tǒng)相連接；上述氣體封閉部件將傳熱氣體封閉在上述靜電吸盤與上述基板的間隙中而形成，并與傳熱氣體供給系統(tǒng)相連接。另外，本發(fā)明提供一種基板保持裝置，其在保持裝置主體的基板保持側(cè)具有靜電吸盤，用于對基板進行靜電吸附，其特征在于，該基板保持裝置包括加熱部件、循環(huán)介質(zhì)流通路徑和熱傳遞能可變部件；上述加熱部件內(nèi)置在上述靜電吸盤中，用于加熱上述基板；上述循環(huán)介質(zhì)流通路徑形成在上述保持裝置連接；上述熱傳遞能可變部件作為傳熱氣體的封閉空間而劃分8形成在上述保持裝置主體的內(nèi)部的上述循環(huán)介質(zhì)流通路徑的上部，并與能夠調(diào)整封閉壓力的傳熱氣體供給系統(tǒng)相連接。采用本發(fā)明，具有熱傳遞能可變部件，該熱傳遞能可變部件通過調(diào)整傳熱氣體的壓力而能夠控制傳熱率。因而，能夠在200~500°C的溫度范圍內(nèi)高速且高精度地控制基板溫度。另外，由于熱傳遞能可變部件的利用氣體封閉而形成的熱傳遞能力是可變的，因此能夠在約200。C以下使用冷卻介質(zhì)。因而，能夠使沒有點火性的冷卻介質(zhì)具有對等離子體等的熱量輸入進行排熱的功能。圖l是表示本發(fā)明的基板保持裝置的第l實施方式的示意圖。圖2是利用與以往的溫度變化的關(guān)系表示本發(fā)明的基板保持裝置的溫度變化的說明圖。圖3是表示第2實施方式的基板保持裝置的示意圖。圖4是表示第2實施方式的熱傳遞能可變部件的橫截面構(gòu)造的剖視圖。圖5是表示本發(fā)明的基板保持裝置的第3實施方式的示意圖。圖6是表示第4實施方式的基板保持裝置的示意圖。具體實施例方式下面，參照本發(fā)明的實施方式，但是本發(fā)明并不限于本實施方式。第l實施方式圖l是表示本發(fā)明的基板保持裝置的第l實施方式的示意圖。圖2是利用與以往的溫度變化的關(guān)系表示本發(fā)明的基板保持裝置的溫度變化的說明圖。如圖l所示，第l實施方式的基板保持裝置l設在作為濺射裝置的代表裝置的等離子處理裝置的真空容器(未圖示)內(nèi)。該基板保持裝置1通過靜電吸附將基板10保持在配置于保持裝置主體1A的基板保持側(cè)(上部)的靜電吸盤3上。保持裝置主體1A例如是將半導體晶圓作為基板IO進行支承的圓板狀或圓柱狀的支承構(gòu)件。在保持裝置主體1A的內(nèi)部劃分形成有供循環(huán)介質(zhì)(冷卻介質(zhì))101流動的循環(huán)介質(zhì)流通路循環(huán)介質(zhì)流通路徑100相連接，通過使循環(huán)介質(zhì)101向循環(huán)介質(zhì)流通路徑100內(nèi)循環(huán)，使保持裝置主體1A具有熱交換功能以及排熱功能。在本實施方式中，采用帶有溫度控制傳感器2A的循環(huán)冷機為循環(huán)介質(zhì)供給部件2,能夠?qū)⒀h(huán)冷機2控制為約200。C以下的溫度(具體而言，100~250°C的溫度)。作為循環(huán)介質(zhì)101，例如能夠采用氟類介質(zhì)或混合有乙二醇的冷卻水、或純水。靜電吸盤3內(nèi)置有靜電吸附電極，用于對基板10進行靜電吸附而保持基板IO。在靜電吸盤3中內(nèi)置有用于加熱基板10的加熱部件4。在本實施方式中，作為加熱部件4，例如采用能夠升溫到200~500。C的帶有溫度控制傳感器4A的加熱器。在保持裝置主體1A與靜電吸盤3的間隙中形成有熱傳遞能可變部件6，該熱傳遞能可變部件6將傳熱氣體(封閉氣體)103封閉在保持裝置主體1A與靜電吸盤3之間的間隙中，且與能夠調(diào)整封閉壓力的傳熱氣體供給系統(tǒng)110相連接。在被劃分于保持裝置主體1A與靜電吸盤3之間的間隙的熱傳遞能可變部件6的周圍配置有環(huán)狀的隔熱構(gòu)件7。作為隔熱構(gòu)件7，能夠舉出例如氧化鋁、不銹鋼等傳熱率在25W/mLK以下的材料，但更優(yōu)選利用氧化鋯、石英等傳熱率小于10W/m2'K的材料來形成隔熱構(gòu)件7。該隔熱構(gòu)件7對保持裝置主體1A與靜電吸盤3進行隔熱，能夠通過調(diào)整氣體封閉壓力而控制傳熱率。根據(jù)所使用的氣體的平均自由行程、將熱傳遞能可變部件6形成為能^f吏克努才t凄史(區(qū)nudsennumber)(Ku=A/L義(m):分子的平均自由行程L(m):代表長度)是大于l的值的間隙尺寸，以能夠通過調(diào)整氣體壓力來改變傳熱率。之所以將克努森數(shù)形成為比l大很多的值，是因為此時能夠忽視分子間碰撞，將流體作為連續(xù)體進行處理。作為傳熱氣體，能夠使用例如氬氣(Ar)、氦氣(He)、或氮氣(N2)等惰性氣體。在基板設定溫度為450。C的條件下采用Ar、He時，將基板保持裝置1A與靜電吸盤3之間的間隙設定為0.150.5mm，將封閉壓力設為100Pa、1000Pa，從而能夠如下述表1所示那樣改變傳熱率。在沒有等離子體11等的熱量輸入12時等、欲減少基板保持裝置1A的循環(huán)介質(zhì)101的排熱能時，將封閉壓力形成為OPa而使傳熱率最小。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>另外，在靜電吸盤3與基板10之間的間隙中還形成有氣體封閉部件8，該氣體封閉部件8將傳熱氣體(基板背面氣體)102封閉在靜電吸盤3與基板10之間的間隙中，并與傳熱氣體供給系統(tǒng)120相連接。氣體封閉部件8用于對基板10的背面進行氣體封閉，并進行基板10與靜電吸盤3的熱傳遞。作為傳熱氣體，如上所述同樣能夠使用例如氬氣(Ar)、氦氣(He)、或氮氣(N2)等惰性氣體。在本實施方式中，用于向熱傳遞能可變部件6中供給傳熱氣體的傳熱氣體供給系統(tǒng)IIO、和用于向氣體封閉部件8中供給傳熱氣體的傳熱氣體供給系統(tǒng)120形成為不同的系統(tǒng)，能夠分別獨立地控制壓力。例如，既可以通過將Ar封閉在熱傳遞能可氣體供給系統(tǒng)中既可以使用不同的傳熱氣體，也可以使用相同的傳熱氣體。采用上述結(jié)構(gòu)，向基板10的輸入熱能經(jīng)由氣體封閉部件8、靜電吸盤3以及熱傳遞能可變部件6傳遞給保持裝置主體1A。在保持裝置主體1A內(nèi)，將輸入熱能傳熱給循環(huán)介質(zhì)IOI，經(jīng)過循環(huán)冷一幾2排熱。具體而言，在采用直徑為300mm的基板10的濺射裝置、蝕刻裝置中，在工藝處理時向基板10的熱量輸入為1000W左右。在熱量輸入為該值時，被控制成450。C的靜電吸盤3將基板背面氣體(Ar或He)102封閉為100~lkPa左右。此時的基板10與靜電吸盤3的傳熱率^^皮控制成100~500W/in2'K。在靜電吸盤3與保持裝置主體1A之間，利用熱傳遞能可變部件6控制封閉氣體(He或Ar)103的壓力，將傳熱率改變成IO~8000W/m2'K，傳熱給保持裝置主體1A。在保持裝置主體1A內(nèi)，利用冷卻介質(zhì)IOI進行排熱。即、在采用氣體封閉的熱傳遞構(gòu)造而利用等離子體等瞬態(tài)地施加熱量輸入的狀態(tài)下，通過調(diào)整封閉壓力將傳熱率控制為10~8000W/m2'K。由此，能夠在IO秒以內(nèi)將200~500°C的設12定溫度的變動控制在設定溫度土10。C以內(nèi)。另外，在穩(wěn)定地產(chǎn)生熱量輸入的狀況下，通過在上述傳熱率的范圍內(nèi)進行控制，也能夠?qū)?00~500°C的設定溫度的變動控制在^L定溫度士10。C內(nèi)。通過設置熱傳遞能可變部件6，基板10雖然被靜電吸盤3的加熱器4高效地升溫，但也能夠向保持裝置主體1A側(cè)高效地傳熱。另外，由于熱傳遞能可變部件6的利用氣體封閉而形成的熱傳遞能力是可變的，因此能夠控制成在約200°C以下使用循環(huán)介質(zhì)IOI。因而，作為循環(huán)介質(zhì)101能夠采用以往所使用的沒有點火性的介質(zhì)、例如全氟三戊胺(Fluorinert)、全氟聚醚(Galden)等氟類介質(zhì)。這樣，通過熱傳遞能可變部件6控制封閉氣體的壓力，能夠改變傳熱率。因而，無需進行靜電吸盤3與保持裝置主體1A之間的構(gòu)件的變更、機構(gòu)性的調(diào)整，就能將循環(huán)介質(zhì)101形成為約20(TC以下、在20050(TC的范圍內(nèi)對靜電吸盤3進行溫度控制。采用第l實施方式的基板保持裝置，如圖2所示，在200~500。C的范圍內(nèi)設定溫度范圍中，只是通過熱傳遞能可變部件6調(diào)整封閉氣體的壓力而控制傳熱率，就能夠高速(IO秒以內(nèi))且高精度(士10。C以內(nèi))地控制基板溫度。此時，能夠利用非油性、沒有點火性的循環(huán)介質(zhì)101實現(xiàn)對等離子體等的熱量輸入的排熱功能，從而無需從靜電吸盤3到保持裝置主體1A進行構(gòu)件的變更、機構(gòu)性的調(diào)整等。另外，作為熱傳遞能可變部件6的靜電吸盤3與保持裝置主體1A之間的間隙即使在靜電吸盤3和保持裝置主體1A因各材質(zhì)的熱特性差而產(chǎn)生了彎曲等熱變形時，也能夠吸收變形，利用氣體傳遞來確保穩(wěn)定的傳熱率。另外在本實施方式中，由于熱傳遞能可變部件6的周圍只利用隔熱構(gòu)件7封閉，因此在根據(jù)使用溫度條件更換靜電吸盤3時、通過維護而進行交換時，與使用銦等熱傳遞材料的情況相比，也容易進行作業(yè)。第2實施方式圖3是表示第2實施方式的基板保持裝置的示意圖。圖4是表示熱傳遞能可變部件的橫截面構(gòu)造的剖視圖。對于與第l實施方式相同的構(gòu)件標注相同的附圖標記來進行說明。第2實施方式的基板保持裝置21是在與第l實施方式相同規(guī)格的基板保持裝置中改變了劃分形成在保持裝置主體1A與靜電吸盤3之間的間隙中的熱傳遞能可變部件6的構(gòu)造而成的。即、第2實施方式中的熱傳遞能可變部件6是將第l板狀體16和第2板狀體17相對配置而劃分形成的，該第1^反狀體16和第2板狀體17分別具有在相對面上豎起而成的圓弧狀的散熱片16A、17A。上述第1板狀體16的散熱片16A與第2板狀體17的散熱片17A在相對配置的狀態(tài)下交錯相鄰地配置，空間的縱剖面形狀呈波形形狀。第2實施方式基本上起到與第l實施方式相同的作用效果，特別是釆用第2實施方式，利用散熱片16A、17A將熱傳遞能可變部件6的內(nèi)部構(gòu)造形成為波型的空間構(gòu)造。因而，起到能夠增大傳熱面積、提高保持裝置主體與封閉氣體間的熱移動速度、進一步提高通過調(diào)整封閉壓力而得到的傳熱的控制性的這些特有的效果。第3實施方式圖5是表示本發(fā)明的基板保持裝置的第3實施方式的示意圖。圖2是利用與以往的溫度變化的關(guān)系表示本發(fā)明的基板保持裝置的溫度變化的說明圖。如圖5所示，第3實施方式的基板保持裝置l設在以作為濺射裝置為代表的等離子處理裝置的真空容器(未圖示)內(nèi)。該基板保持裝置1通過靜電吸附將基板10保持在配置于保持裝置主體1A的基板保持側(cè)(上部)的靜電吸盤3上。保持裝置主體1A例如是將半導體晶圓作為基板10進行支承的圓板狀或圓柱狀的支承構(gòu)件。在保持裝置主體1A內(nèi)劃分形成有供循環(huán)介質(zhì)(冷卻介質(zhì))IOI流動的循環(huán)介質(zhì)流通路徑IOO。用于循環(huán)供給冷卻介質(zhì)101的循環(huán)介質(zhì)供給部件2與該冷卻介質(zhì)流通路徑100相連接，通過使循環(huán)介質(zhì)101向循環(huán)介質(zhì)流通路徑100內(nèi)循環(huán)，使保持裝置主體1A具有熱交換功能以及排熱功能。在本實施方式中，采用帶有溫度控制傳感器2A的循環(huán)冷機作為循環(huán)介質(zhì)供給部件2，能夠?qū)⒀h(huán)冷機2控制為約200。C以下的溫度(具體而言，100~25CTC的溫度)。作為循環(huán)介質(zhì)IOI,例如能夠采用氟類介質(zhì)或混合有乙二醇的冷卻水、或純水。在保持裝置主體1A的內(nèi)部的循環(huán)介質(zhì)流通路徑IOO的上部作為傳熱氣體(封閉氣體)103的封閉空間而劃分形成有熱傳遞能可變部件6，熱傳遞能可變部件6與能夠調(diào)整封閉壓力的傳熱氣體供給系統(tǒng)110相連接。該熱傳遞能可變部件6的周圍被環(huán)狀的隔熱構(gòu)件7劃分。作為隔熱構(gòu)件7，能夠舉出例如氧化鋁、不銹鋼等傳熱率為25W/m2'K以下的材料，但更優(yōu)選利用氧化鋯、石英等傳熱率小于10W/m^K的材料來形成隔熱構(gòu)件7。該隔熱構(gòu)件7對保持裝置主體1A的上部與下部進行隔熱，能夠通過調(diào)整氣體封閉壓力來控制傳熱率。根據(jù)所使用的氣體的平均自由行程、將熱傳遞能可變部件6形成為能使克努森數(shù)(Ku二A/L凡(m):分子的平均自由行程L(m):代表長度)是大于l的值的間隙尺寸，以能夠通過調(diào)整氣體壓力來改變傳熱率。之所以將克努森數(shù)設為比l大很多的值，15是因為此時能夠忽視分子間碰撞，將流體作為連續(xù)體進行處理。作為傳熱氣體，能夠使用例如氬氣(Ar)、氦氣(He)、或氮氣(N2)等惰性氣體。在基板設定溫度為450。C的條件下采用Ar、He時，將熱傳遞能可變部件6的間隙(間隔)設定為0.15~0.5mm，將封閉壓力形成為100Pa、1000Pa，從而能夠如下述表2所示那樣改變傳熱率。在沒有等離子體11等的熱量輸入12時等情況下、欲減少基板保持裝置1A的循環(huán)介質(zhì)101的排熱能時，將封閉壓力形成為OPa而使傳熱率最小。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>靜電吸盤3內(nèi)置有靜電吸附電極，用于對基板10進行靜電吸附而保持基板10。在靜電吸盤3中內(nèi)置有用于加熱基板10的加熱部件4。在本實施方式中，作為加熱部件4，例如采用能夠升溫到200~500。C的帶有溫度控制傳感器4A的加熱器。在保持裝置主體1A與靜電吸盤3之間夾設有片狀的熱傳遞構(gòu)件5。熱傳遞構(gòu)件5由傳熱率在10~200W/m^K的范圍內(nèi)的材料形成，例如由碳片或氮化鋁薄片等構(gòu)成。在靜電吸盤3與基板10的間隙中還形成有傳熱氣體(基板背面氣體)102的氣體封閉部件8，該氣體封閉部件8與傳熱氣體供給系統(tǒng)120相連接。該氣體封閉部件8用于對基板10的背面進行氣體封閉，并進行基板10與靜電吸盤3之間的熱傳遞。作為傳熱氣體，如上所述同樣能夠使用例如氬氣(Ar)、氦氣(He)、或氮氣(N2)等惰性氣體。在本實施方式中，用于向熱傳遞能可變部件6中供給傳熱氣體的傳熱氣體供給系統(tǒng)110、和用于向氣體封閉部件8中供給傳熱氣體的傳熱氣體供給系統(tǒng)120形成為不同的系統(tǒng)，能夠分別獨立地控制壓力。例如，既可以通過將Ar封閉在熱傳遞能可個傳熱氣體供給系統(tǒng)中使用不同的傳熱氣體，也可以使用相同的傳熱氣體。采用上述結(jié)構(gòu)，向基板10的輸入熱能經(jīng)由氣體封閉部件8、靜電吸盤3以及熱傳遞部件5傳遞給保持裝置主體1A。在保持裝置主體1A內(nèi)，利用熱傳遞能可變部件6控制傳熱氣體的封閉壓力，將熱量輸入傳向在保持裝置主體1A的下部流通的循環(huán)介質(zhì)流通路徑100的循環(huán)介質(zhì)101中，通過循環(huán)冷機2進行排熱。具體而言，在采用直徑為300mm的基板10的濺射裝置、蝕刻裝置中，在工藝處理時向基板10的熱量輸入為IOOOW左右。在熱量輸入為該值時，被控制成45CTC的靜電吸盤3將基板背面氣體(Ar或He)102封閉為100~lkPa左右。此時的基板10與靜電吸盤3的傳熱率^^皮控制成100500W/m2'K。在靜電吸盤3與保持裝置主體1A之間，采用氮化鋁薄片、以及碳片等作為傳熱率是10~200W/n^.K的熱傳遞構(gòu)件5而進行傳熱。在保持裝置主體1A內(nèi)，利用熱傳遞能可變部件6控制封閉氣體(He或Ar)103的壓力，將傳熱率改變成10-8000W/m2'K，傳熱給在保持裝置主體1A中流通的循環(huán)介質(zhì)101而進行排熱。即、在采用氣體封閉的熱傳遞構(gòu)造而利用等離子體等瞬態(tài)地施加熱量輸入的狀態(tài)下，通過調(diào)整封閉壓力而將傳熱率控制為10~8000W/m2-K。由此，能夠在IO秒以內(nèi)^]夸200~500°C的設定溫度的變動控制在設定溫度士10。C以內(nèi)。另外，在穩(wěn)定地產(chǎn)生熱量輸入的狀況下，通過在上述傳熱率的范圍內(nèi)進行控制，也能夠?qū)?00~500°C的設定溫度的變動控制在設定溫度士10。C內(nèi)。通過設置熱傳遞能可變部件6，基板10被靜電吸盤3的加熱器4高效地升溫，并且能夠向在保持裝置主體1A的下部流通的循環(huán)介質(zhì)101高效地傳遞熱量。另外，由于熱傳遞能可變部件6的利用氣體封閉而形成的熱傳遞能力是可變的，因此能夠進行控制，使得能在約200。C以下使用循環(huán)介質(zhì)101。因而，作為循環(huán)介質(zhì)101能夠采用以往所使用的沒有點火性的介質(zhì)、例如全氟三戊胺、全氟聚醚等氟類介質(zhì)。這樣，通過熱傳遞能可變部件6控制封閉氣體的壓力，能夠改變傳熱率。因而，無需進行靜電吸盤3與保持裝置主體1A之間的構(gòu)件的變更、機構(gòu)性的調(diào)整，就能將循環(huán)介質(zhì)101形成為約200。C以下、在200500。C的范圍內(nèi)對靜電吸盤3進行溫度控制。采用第3實施方式的基板保持裝置1，如圖2所示，在200~50(TC的范圍內(nèi)設定溫度范圍內(nèi)，只是通過熱傳遞能可變部件6調(diào)整封閉氣體的壓力來控制傳熱率，就能夠高速(IO秒以內(nèi))且高精度(±10°C以內(nèi))地控制基板溫度。此時，能夠利用非油性、沒有點火性的循環(huán)介質(zhì)101的對等離子體等的熱量輸入的排熱功能，從而無需從靜電吸盤3到保持裝置主體1A進行構(gòu)件的變更、機構(gòu)性的調(diào)整等。另外，作為熱傳遞能可變部件6的靜電吸盤3與保持裝置主體1A之間的間隙即使在靜電吸盤3和保持裝置主體1A因各材質(zhì)的熱特性差而產(chǎn)生了彎曲等熱變形時，也能夠吸收變形，利用氣體傳遞來確保穩(wěn)定的傳熱率。另外在本實施方式中，由于熱傳遞能可變部件6的周圍只利用隔熱構(gòu)件7封閉，因此在根據(jù)使用溫度條件更換靜電吸盤3時、通過維護而進行交換時，與使用銦等熱傳遞材料的情況相比、也容易進行作業(yè)。第4實施方式圖6是表示第4實施方式的基板保持裝置的示意圖。圖4是表示熱傳遞能可變部件的橫截面構(gòu)造的剖視圖。對于與第3實施方式相同的構(gòu)件標注相同的附圖標記來進4亍-說明。第4實施方式的基板保持裝置21是在與第3實施方式相同規(guī)格的基板保持裝置中改變了劃分形成在保持裝置主體1A內(nèi)部的循環(huán)介質(zhì)流通路徑100的上部的熱傳遞能可變部件6的構(gòu)造而成的。即、第4實施方式中的熱傳遞能可變部件6是將第l板狀體16和第2板狀體17相對配置而劃分形成的，該第1板狀體16和第2板狀體17分別具有在相對面上豎起而成的圓弧狀的散熱片16A、17A。上述第1板狀體16的散熱片16A與第2板狀體17的散熱片17A在相對配置的狀態(tài)下交錯相鄰地配置，空間的縱剖面形狀呈波形形狀。第4實施方式基本上起到與第3實施方式相同的作用效果，特別是采用第4實施方式，利用散熱片16A、17A將熱傳遞能可變部件6的內(nèi)部構(gòu)造形成為波型的空間構(gòu)造。因而，起到能夠增大傳熱面積、提高保持裝置主體與封閉氣體間的熱移動速度、進一步提高通過調(diào)整封閉壓力而得到的傳熱的控制性的這些特有的效果。第5實施方式下面，采用本發(fā)明的基板保持裝置來對控制基板溫度的方法進4亍-說明。(1)控制方法l工藝開始前利用靜電吸盤3內(nèi)的加熱部件4加熱基一反10,升溫到設定溫度，保持恒定直到工藝開始。此時，并未供給熱傳遞能可變部件6的封閉氣體103。工藝開始后在基板溫度(=靜電吸盤溫度)因來自等離子體的熱量輸入而上升時，供給熱傳遞能可變部件6的封閉氣體103,恒定地維持封閉氣體的壓力而將基板溫度降低到設定溫度。另外，也可以在基板溫度接近設定溫度的時刻降低封閉氣體的壓力。在基板溫度變成^殳定溫度之后，調(diào)節(jié)由加熱部件4進行的加熱和經(jīng)由熱傳遞能可變部件6進行的排熱的平衡，將基板溫度保持成設定溫度。(2)控制方法2工藝開始前利用靜電吸盤3內(nèi)的加熱部件4加熱基板10,使基板10升溫到設定溫度。之后，供給熱傳遞能可變部件6的封閉氣體103,將封閉氣體的壓力維持為預先測定的、能獲得排熱所需的傳熱率的壓力，并且調(diào)整加熱部件的加熱能力，將基板溫度保持為設定溫度直到工藝開始。工藝開始后在基板溫度(=靜電吸盤溫度)因來自等離子體的熱量輸入而上升時，調(diào)節(jié)由力口熱部件4進行的加熱和經(jīng)由熱傳遞能可變部件6進行的排熱的平衡，將基板溫度保持成設定溫度。(3)控制方法3工藝開始前與控制方法2相同。工藝開始后在基板溫度(二靜電吸盤溫度)因來自等離子體的熱量輸入而上升時，使熱傳遞能可變部件6的封閉氣體103的壓力上升，降低基板溫度。在基板溫度接近設定溫度的時刻，使封閉氣體的壓力返回到工藝開始前的壓力。在基板溫度變成設定溫度之后，調(diào)節(jié)由加熱部件4進行的加熱和經(jīng)由熱傳遞能可變部件6進行的排熱的平衡，將基板溫度保持成設定溫度。本發(fā)明并不限于上述第1第5的實施方式，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)能夠進行各種變更。例如，在熱傳遞能可變部件6中的熱傳遞能量不足時，將熱傳遞能可變部件6的上下表面形成為黑色來提高熱輻射率和熱吸收率，提高由輻射所產(chǎn)生的傳遞能量即可。另外，在熱傳遞能可變部件6中，為了提高氣體的氣密性，也能在隔熱構(gòu)件7的上下位置配置在200~500。C的溫度條件下也能使用的密封件、例如碳片等。工業(yè)實用性本發(fā)明的基板保持裝置不僅能適用于濺射裝置、干蝕刻裝置，而且也能適用于等離子灰化(asher)裝置、CVD裝置及液晶顯示器制造裝置等具有真空容器的處理裝置的基板保持裝置。權(quán)利要求1.一種基板保持裝置，其在保持裝置主體的基板保持側(cè)具有靜電吸盤，用于對基板進行靜電吸附，其特征在于，該基板保持裝置包括加熱部件，其內(nèi)置在上述靜電吸盤中，用于加熱基板；循環(huán)介質(zhì)流通路徑，其形成在上述保持裝置主體的內(nèi)部，與用于循環(huán)供給循環(huán)介質(zhì)的循環(huán)介質(zhì)供給部件相連接；熱傳遞能可變部件，其將傳熱氣體封閉在上述保持裝置主體與上述靜電吸盤的間隙中而形成，并與能夠調(diào)整封閉壓力的傳熱氣體供給系統(tǒng)相連接；氣體封閉部件，其將傳熱氣體封閉在上述靜電吸盤與上述基板之間的間隙中而形成，并與傳熱氣體供給系統(tǒng)相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的基板保持裝置，其特征在于，將作為上述熱傳遞能可變部件的上述保持裝置主體與上述4爭電吸盤之間的間隙二沒定為0.15~0.5mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基板保持裝置，其特征在于，上述熱傳遞能可變部件能夠根據(jù)上述傳熱氣體的封閉壓力以及氣體的有無來改變傳熱率。4.根據(jù)權(quán)利要求l~3中任意一項所述的基板保持裝置，其特征在于，用于向上述熱傳遞能可變部件中供給傳熱氣體的傳熱氣體氣體供給系統(tǒng)形成為不同的系統(tǒng)，能夠分別獨立地控制封閉壓力。5.根據(jù)權(quán)利要求l~4中任意一項所述的基板保持裝置，其特征在于，在作為上述熱傳遞能可變部件的上述保持裝置主體與上述靜電吸盤之間的間隙的周圍配置有隔熱構(gòu)件。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基板保持裝置，其特征在于，上述隔熱構(gòu)件由傳熱率為25W/m2'K以下的材料構(gòu)成。7.—種基板保持裝置，其在保持裝置主體的基板保持側(cè)具有靜電吸盤，用于對基板進行靜電吸附，其特征在于，該基板保持裝置包括加熱部件，其內(nèi)置在上述靜電吸盤中，用于加熱上述基板；循環(huán)介質(zhì)流通路徑，其形成在上述保持裝置主體的內(nèi)部，熱傳遞能可變部件，其作為傳熱氣體的封閉空間而劃分形成在上述保持裝置主體的內(nèi)部的上述循環(huán)介質(zhì)流通路徑的上部，并與能夠調(diào)整封閉壓力的傳熱氣體供給系統(tǒng)相連接。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基板保持裝置，其特征在于，將熱傳遞構(gòu)件夾設在上述保持裝置主體與上述靜電吸盤之間。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基板保持裝置，其特征在于，上述熱傳遞構(gòu)件由具有傳熱率在IO~200W/m^K的范圍內(nèi)的材料形成。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基板保持裝置，其特征在于，上述熱傳遞構(gòu)件是碳片或氮化鋁薄片。11.根據(jù)權(quán)利要求7~IO中任意一項所述的基板保持裝置，其特征在于，在上述基板與上述靜電吸盤之間封閉有傳熱氣體。12.根據(jù)權(quán)利要求ll所述的基板保持裝置，其特征在于，用于向上述熱傳遞能可變部件中供給傳熱氣體的傳熱氣體供給系統(tǒng)、和用于向上述基板與上述靜電吸盤之間供給傳熱氣體的傳熱氣體供給系統(tǒng)形成為不同的系統(tǒng)，能夠分別獨立地控制封閉壓力。13.根據(jù)權(quán)利要求7~12中任意一項所述的基板保持裝置，其特征在于，利用隔熱構(gòu)件劃分上述熱傳遞能可變部件的周圍。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的基板保持裝置，其特征在于，上述隔熱構(gòu)件由傳熱率為25W/m2'K以下的材料形成。15.根據(jù)權(quán)利要求l~14中任意一項所述的基板保持裝置，其特征在于，上述加熱部件是能控制溫度的加熱器。16.根據(jù)權(quán)利要求l~15中任意一項所述的基板保持裝置，其特征在于，上述循環(huán)介質(zhì)是氟類介質(zhì)或混合有乙二醇的冷卻水、或純水。17.根據(jù)權(quán)利要求l~16中任意一項所述的基板保持裝置，其特征在于，熱片的第l板狀體和第2板狀體相對配置地劃分形成，第l板狀體的散熱片和第2板狀體的散熱片交錯相鄰地配置。18.根據(jù)權(quán)利要求l~17中任意一項所述的基板保持裝置，其特征在于，上述傳熱氣體是氦氣、氬氣或氮氣。全文摘要本發(fā)明提供一種基板保持裝置，其能夠在200～500℃的溫度范圍內(nèi)高速且高精度地控制基板溫度。基板保持裝置(1)在保持裝置主體(1A)的基板保持側(cè)具有靜電吸盤(3)，用于對基板(10)進行靜電吸附，其中，該基板保持裝置(1)包括內(nèi)置在靜電吸盤(3)中、用于加熱基板(10)的加熱部件(4)；形成在保持裝置主體(1A)的內(nèi)部、與用于循環(huán)供給循環(huán)介質(zhì)(101)的循環(huán)介質(zhì)供給部件(2)相連接的循環(huán)介質(zhì)流通路徑(100)；將傳熱氣體封閉在保持裝置主體(1A)與靜電吸盤(3)的間隙中地形成、并與能夠調(diào)整封閉壓力的傳熱氣體供給系統(tǒng)(110)相連接的熱傳遞能可變部件(6)；將傳熱氣體封閉在靜電吸盤(3)與基板(10)的間隙中地形成、并與傳熱氣體供給系統(tǒng)(120)相連接的氣體封閉部件(8)。文檔編號H01J37/20GK101625953SQ20091015008公開日2010年1月13日申請日期2009年7月9日優(yōu)先權(quán)日2008年7月10日發(fā)明者吉田達彥,田中洋,金子一秋申請人:佳能安內(nèi)華股份有限公司