JP2001298072A - 静電吸着装置及びこれを用いた真空処理装置 - Google Patents

静電吸着装置及びこれを用いた真空処理装置

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豊司 内山
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Abstract

(57)【要約】 【課題】フェイスダウン方式の真空処理装置においてダ
ストを発生させずに基板を保持し、基板温度制御能力及
び面内温度分布の均一性を向上させる。 【解決手段】本発明の静電チャック４は、誘電体中に吸
着電極６、７が設けられ鉛直下方側に吸着面５ａを有す
る静電チャック本体５と、吸着電極６、７に所定の電圧
を印加可能な直流電源１１と、吸着電極６、７と電源と
の間に流れる電流値を測定する電流計８、９とを備え、
真空処理槽２内の上部に配置される。静電チャック４の
吸着電極６、７に対して所定の電圧を印加した状態にお
いて、基板搬送ロボット１２の支持アーム１３に支持さ
れた基板２０を静電チャック本体５の吸着面５ａに近接
配置し、電流計８、９によって測定された吸着電極８、
９及び直流電源１０間の電流値に基づいて基板搬送ロボ
ット１２の支持アーム１３を静電チャック本体５の吸着
面５ａから離間させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、真空処理装置内に
おいて処理対象物を吸着するための静電吸着装置の技術
に関する。
【０００２】
【従来の技術】真空処理装置においては、処理対象物で
ある基板上に成膜等の処理を行う場合に、基板の処理面
を鉛直下方に向けて（いわゆるフェイスダウン）、成膜
等を行う場合がある。
【０００３】従来、基板の処理面を下方に向けて成膜等
を行う場合には、例えば、図４に示すように、機械的な
クランプ機構１００を用いて基板１２０を支持し、この
クランプ機構１００の基板保持部１０１を上昇させるこ
とによって基板１２０をステージ１０２にクランプする
ようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の技術においては、次のような問題があった。
すなわち、真空処理装置内で基板を機械的にクランプす
る従来技術の場合は、クランプ機構１００の基板保持部
１０１が基板１２０の処理（成膜）面１２０ａに接触せ
ざるを得ないため、特に成膜等の処理を行う場合に、こ
の基板保持部１０１に付着した成膜材料によってダスト
が発生するという問題があった。
【０００５】特に、フェイスダウン方式の真空処理装置
は、基板１２０の成膜面１２０ａにおけるダストを低減
させる目的で使用される場合が多いため、基板１２０の
成膜面１２０ａに非接触の基板保持技術が要望されてい
た。
【０００６】さらに、従来の機械的なクランプ機構１０
０を用いる方式では、基板１２０の温度制御能力及び面
内温度分布の均一化の点で十分な結果が得られないた
め、その向上が望まれていた。
【０００７】本発明は、このような従来の技術の課題を
解決するためになされたもので、フェイスダウン方式の
真空処理装置において、ダストを発生させることなく基
板を保持し、基板の温度制御能力及び面内温度分布の均
一性を向上させることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた請求項１記載の発明は、誘電体中に吸着電極
が設けられ、鉛直下方側に吸着面を有する静電チャック
本体と、前記吸着電極に所定の電圧を印加可能な電源
と、前記吸着電極と前記電源との間に流れる電流値を測
定する電流測定器とを備えたことを特徴とする静電吸着
装置である。
【０００９】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の発明において、誘電体中に複数の吸着電極が設けら
れ、当該吸着電極に対して極性の異なる電圧を印加する
ように構成されていることを特徴とする。
【００１０】さらに、請求項３記載の発明は、真空処理
槽内に請求項１又は２のいずれか１項記載の静電吸着装
置が設けられ、所定の基板を支持可能な基板支持部を有
し、該基板支持部が前記静電チャック本体の吸着面に対
して接近又は離間できるように構成された基板搬送ロボ
ットを備えたことを特徴とする真空処理装置である。
【００１１】また、請求項４記載の発明は、請求項３記
載の発明において、基板搬送ロボットの基板支持部に所
定の弾性材料からなる支持突部が設けられていることを
特徴とする。
【００１２】一方、請求項５記載の発明は、請求項３又
は４記載の真空処理装置において基板を保持させる方法
であって、前記静電チャック本体の吸着電極に対して所
定の電圧を印加した状態において、前記基板搬送ロボッ
トの支持部に支持された基板を前記静電チャック本体の
吸着面に近接配置し、前記電流測定器によって測定され
た前記吸着電極及び電源間の電流値に基づいて前記基板
搬送ロボットの支持部を前記静電チャック本体の吸着面
から離間させることを特徴とする基板保持方法である。
【００１３】このような構成を有する本発明にあって
は、静電吸着装置によって基板を吸着保持させるように
したことから、フェイスダウン方式の真空処理装置にお
いて基板保持部を基板の処理面に接触させずに基板を保
持することができ、これによりダストの発生を防止する
ことが可能になる。
【００１４】特に、基板搬送ロボットの基板支持部に所
定の弾性材料からなる支持突部を設けるようにすれば、
基板搬送時における基板と支持突部との位置ずれを抑制
することができるため、これら両者間の摺動に伴うダス
トの発生を防止することが可能になる。さらに、基板を
静電チャック本体の吸着面から離脱させる際に支持突部
が基板落下時の振動や衝撃を緩和するため、ダストの発
生を防止することが可能になる。
【００１５】したがって、このような本発明によれば、
従来の機械的なクランプ機構を用いる方式に比べ、基板
の温度制御能力を向上させ、また、面内温度分布を均一
化させることが可能になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る静電吸着装置
及びこれを用いた真空処理装置の実施の形態を図面を参
照して詳細に説明する。図１は、本発明の真空処理装置
の一実施の形態の概略構成を示すものである。図１に示
すように、本実施の形態の真空処理装置１は、図示しな
い真空排気系に接続された真空処理槽２を有し、この真
空処理装置１内の上部にステージ３が配設されている。
【００１７】ステージ３には、本発明の一実施の形態と
しての静電チャック（静電吸着装置）４が固定されてい
る。この静電吸着装置は、誘電体からなる静電チャック
本体５を有しており、本実施の形態の場合は、静電チャ
ック本体５の鉛直下方側の面が水平面と平行な吸着面５
ａとなっている。
【００１８】静電チャック本体５内には、複数（本実施
の形態の場合は２つ）の吸着電極６、７が設けられてい
る。ここで、各吸着電極６、７は、それぞれ電流計（電
流測定器）８、９を介して直流電源１０に接続され、各
吸着電極６、７に対して極性の異なる電圧が印加される
ように構成されている。
【００１９】図１に示すように、各電流計８、９は、そ
れぞれパーソナルコンピュータ等の制御部１１に接続さ
れ、各電流計８、９において測定された電流値がこの制
御部１１において解析されるようになっている。
【００２０】さらに、この制御部１１は、所定のシーケ
ンスに基づいて基板搬送ロボット１２の動作を制御する
ように構成されている。
【００２１】基板搬送ロボット１２は、基板２０を載置
可能な支持アーム（基板支持部）１３を有している。こ
の支持アーム１３は、真空処理槽２に対して出し入れで
きるように構成され、さらに、上記制御部１１からの命
令に基づいて昇降できるようになっている。
【００２２】図２（ａ）は、本実施の形態の基板搬送ロ
ボットの支持アームを示す斜視図、図２（ｂ）は、同基
板搬送ロボットの支持アームによって基板２０を支持し
た状態を示す斜視図である。
【００２３】図２（ａ）（ｂ）に示すように、本実施の
形態の支持アーム１３は、Ｕ字状の腕部１４を有してい
る。そして、支持アーム１３の腕部１４の先端部と基端
部とに弾性材料からなる支持突部１５が設けられてお
り、この支持突部１５によって基板２０の縁部を支持す
るようになっている。
【００２４】本発明の場合、支持突部１５の材料として
は、例えば、シリコーンゴム等のゴム材料や、ポリ４フ
ッ化エチレン樹脂等のフッ素系の樹脂材料を好適に用い
ることができる。
【００２５】図３（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態にお
ける基板の吸着方法の一例を示す説明図である。本実施
の形態において基板２０を静電チャック４に吸着させる
場合には、まず、図１に示すように、支持アーム１３に
よって支持された基板２０を真空処理槽２内の静電チャ
ック本体５の直下に配置し、図３（ａ）に示すように、
支持アーム１３を上昇させる。この場合、静電チャック
４の吸着電極６、７には直流電源１０から所定の電圧を
印加しておく。
【００２６】次いで、図３（ｂ）に示すように、基板２
０が静電チャック本体５の吸着面５ａに近接した位置
（例えば吸着面５ａから５００μｍ下方の位置）で支持
アーム１３の上昇を停止させる。
【００２７】さらに、支持アーム１３を微小な速度で例
えば段階的に上昇させながら、各電流計８、９に流れる
電流値を測定する。
【００２８】そして、制御部１１において各電流計８、
９に流れる電流値が所定の値を超えたと判断された時点
で支持アーム１３の上昇を停止させる。
【００２９】その後、図３（ｃ）に示すように、支持ア
ーム１３を下降させ、これを真空処理槽２の外に退出さ
せる。
【００３０】このような構成を有する本実施の形態によ
れば、静電チャック４によって基板２０を吸着保持させ
るようにしたことから、フェイスダウン方式の真空処理
装置１において基板保持部を基板２０の処理面に接触さ
せずに基板２０を保持することができ、これによりダス
トの発生を防止することができる。
【００３１】特に、本実施の形態にあっては、基板搬送
ロボット１２の支持アーム１３に所定の弾性材料からな
る支持突部１５を設けるようにしたことから、基板２０
搬送時における基板２０と支持突部１５との位置ずれを
抑制することができるため、これら両者間の摺動に伴う
ダストの発生を防止することが可能になる。さらに、基
板２０を静電チャック本体５の吸着面５ａから離脱させ
る際において支持突部１５が基板２０落下時の振動や衝
撃を緩和するため、ダストの発生を防止することができ
る。
【００３２】そして、このような本実施の形態の真空処
理装置１によれば、従来の機械的なクランプ機構を用い
る方式に比べ、基板２０の温度制御能力を向上させ、ま
た、面内温度分布を均一化させることができる。
【００３３】なお、本発明は上述の実施の形態に限られ
ることなく、種々の変更を行うことができる。例えば、
上記実施の形態においては、静電チャック本体の吸着面
を水平面と平行になるようにしたが、本発明はこれに限
られず、静電チャック本体の吸着面を水平面に対して所
定の角度だけ傾斜させることも可能である。
【００３４】また、基板搬送ロボットの支持アームの形
状、大きさ等は、適宜変更することができる。
【００３５】さらに、基板を静電チャックに吸着させる
シーケンスについても、上述した実施の形態のものには
限られず、基板の種類やプロセス等に応じて適宜変更が
可能である。
【００３６】さらにまた、本発明は、いわゆる単極の吸
着電極を有する静電吸着装置においても実現可能である
が、上述した実施の形態のように、複数の吸着電極を有
する静電吸着装置を用いれば、プロセスの種類を問わず
基板を吸着保持しうる点で特に効果があるものである。
【００３７】加えて、本発明は、例えばシリコンウェハ
等の半導体基板のほか、例えばガラス基板等の絶縁性基
板等の種々の基板に適用しうるものである。
【００３８】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、フェ
イスダウン方式の真空処理装置において、ダストを発生
させることなく基板を保持することができる。また、本
発明によれば、基板の温度制御能力を向上させ、また、
面内温度分布を均一化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の真空処理装置の一実施の形態の概略構
成図
【図２】（ａ）：同実施の形態の基板搬送ロボットの支
持アームを示す斜視図 （ｂ）：同基板搬送ロボットの支持アームによって基板
を支持した状態を示す斜視図
【図３】（ａ）〜（ｃ）：本実施の形態における基板の
吸着方法の一例を示す説明図
【図４】従来の機械的なクランプ機構の構成を示す斜視
図
【符号の説明】
１…真空処理装置 ２…真空処理槽 ４…静電チャック
（静電吸着装置） ５…静電チャック本体 ６、７…吸
着電極 ８、９…電流計（電流測定器） １０…直流
電源 １１…制御部 １２…基板搬送ロボット １３…
支持アーム（基板支持部） １４…腕部 １５…支持突
部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｎ 13/00 Ｂ２３Ｑ 3/15 Ｄ // Ｂ２３Ｑ 3/15 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｂ (72)発明者 南 展史 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地 日本真空 技術株式会社内 (72)発明者 内山 豊司 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地 日本真空 技術株式会社内 (72)発明者 小池 土志夫 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地 日本真空 技術株式会社内 (72)発明者 湯山 純平 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地 日本真空 技術株式会社内 Ｆターム(参考） 3C016 GA10 5F004 AA01 BB22 BB26 BC06 CA05 5F031 CA02 GA06 GA32 GA48 GA49 HA16 HA46 NA05 PA26 5F045 BB14 DP05 EB11 EM01 EM05 EM10 EN04 GB15

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】誘電体中に吸着電極が設けられ、鉛直下方
    側に吸着面を有する静電チャック本体と、 前記吸着電極に所定の電圧を印加可能な電源と、 前記吸着電極と前記電源との間に流れる電流値を測定す
    る電流測定器とを備えたことを特徴とする静電吸着装
    置。
  2. 【請求項２】誘電体中に複数の吸着電極が設けられ、当
    該吸着電極に対して極性の異なる電圧を印加するように
    構成されていることを特徴とする請求項１記載の静電吸
    着装置。
  3. 【請求項３】真空処理槽内に請求項１又は２のいずれか
    １項記載の静電吸着装置が設けられ、 所定の基板を支持可能な基板支持部を有し、該基板支持
    部が前記静電チャック本体の吸着面に対して接近又は離
    間できるように構成された基板搬送ロボットを備えたこ
    とを特徴とする真空処理装置。
  4. 【請求項４】基板搬送ロボットの基板支持部に所定の弾
    性材料からなる支持突部が設けられていることを特徴と
    する請求項３記載の真空処理装置。
  5. 【請求項５】請求項３又は４記載の真空処理装置におい
    て基板を保持させる方法であって、 前記静電チャック本体の吸着電極に対して所定の電圧を
    印加した状態において、前記基板搬送ロボットの支持部
    に支持された基板を前記静電チャック本体の吸着面に近
    接配置し、 前記電流測定器によって測定された前記吸着電極及び電
    源間の電流値に基づいて前記基板搬送ロボットの支持部
    を前記静電チャック本体の吸着面から離間させることを
    特徴とする基板保持方法。
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