JP2015176909A - 基板吸着離脱機構、基板搬送装置及び真空装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板を粘着力によって保持する真空装置等において、基板を離脱させる際に基板に対する局所的な応力集中による基板の破損を防止するとともに、基板を離脱させる際に生ずる静電気によって基板上のデバイス部分に対する悪影響を防止する技術を提供する。
【解決手段】本発明の基板吸着離脱機構は、基板２０を吸着する吸着面５ａを一方側の面に有し、弾性材料からなる粘着性のシート状の吸着離脱部材３と、吸着離脱部材３の他方側の面の周縁部を固定して支持する支持部４と、支持部４の内側に配置され、吸着離脱部材３の他方側の面の被押圧面３ｂに対して接触又は離間可能な押圧面５ａを有する押圧部５と、押圧部５を吸着離脱部材３の被押圧面３ｂに対して接触又は離間する方向に移動させるための駆動機構６とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば半導体製造工程、液晶ディスプレイ製造工程、プラズマディスプレイ製造工程等において、基板を搬送する際に粘着力によって基板を吸着し且つ離脱する技術に関する。
特に、例えばガラス基板等の非磁性体基板や、ガラスエポキシ樹脂等の実装基板用の絶縁性樹脂基板及び金属層の積層基板を搬送する際に粘着力によって基板を吸着し且つ離脱する技術に関する。

従来、この種の装置としては、例えば真空槽内において基板を粘着力によって保持部に吸着して種々の処理を行うものが知られている。
例えば、リング状の粘着面によって基板を吸着保持する一方で、基板を粘着面から剥離する際に、膜を変形させて基板に対して押しつけるものや、剛体部を基板に対して押し付けるものが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
また、可撓性ゴムからなる粘着パッドを基板に押し付けて基板を保持する一方で、粘着パッドを加圧膨張させて基板から剥離するものも提案されている（例えば、特許文献３参照）。

しかし、このような従来技術では、基板を粘着面から剥離させる際に基板に対する局所的な応力集中によって基板の破損が生ずるという問題がある。
また、基板を粘着面から剥離させる際に発生する静電気によって、基板上のデバイス部分に対して悪影響を及ぼすという問題もある。

特許第３８８２００４号公報 特許第３９１７６５１号公報 特開２０１２−２０４７０９号公報

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、その目的とするところは、基板を粘着力によって保持する真空装置等において、基板を離脱させる際に基板に対する局所的な応力集中による基板の破損を防止するとともに、基板を離脱させる際に生ずる静電気によって基板上のデバイス部分に対する悪影響を防止する技術を提供することにある。

上記目的を達成するためになされた本発明は、基板を吸着する吸着面を一方側の面に有し、弾性材料からなる粘着性のシート状の吸着離脱部材と、前記吸着離脱部材の他方側の面の周縁部を固定して支持する支持部と、前記支持部の内側に配置され、当該吸着離脱部材の他方側の面の被押圧面に対して接触又は離間可能な押圧面を有する押圧部と、前記押圧部を前記吸着離脱部材の被押圧面に対して接触又は離間する方向に移動させるための駆動機構とを備えた基板吸着離脱機構である。
本発明では、前記吸着離脱部材の吸着面の前記基板に対する粘着力が、前記吸着離脱部材の被押圧面の前記押圧部の押圧面に対する粘着力より大きくなるように構成されている場合にも効果的である。
本発明では、前記吸着離脱部材の吸着面の表面粗さが、前記吸着離脱部材の被押圧面の表面粗さより小さくなるように構成されている場合にも効果的である。
本発明では、前記押圧部は、前記押圧面が、前記吸着離脱部材の被押圧面に対して平行となる位置と、前記吸着離脱部材の被押圧面に対して非平行となる位置との間で移動可能に構成されている場合にも効果的である。
一方、本発明は、基板を台座面上に配置して搬送する搬送台と、前記搬送台に設けられ、上述したいずれかの基板吸着離脱機構とを有し、前記押圧部の押圧面が前記搬送台の台座面に対して面一の位置となるように構成されている基板搬送装置である。
また、本発明は、真空槽と、前記真空槽内に配置され、上述したいずれかの基板吸着離脱機構とを有する真空装置である。
また、本発明は、真空槽と、前記真空槽内に配置され、上述した基板搬送装置とを有する真空装置である。

以上述べた本発明によれば、駆動機構を動作させて押圧部の押圧面を吸着離脱部材の被押圧面から剥離させた後、吸着離脱部材の吸着面に吸着された基板を吸着離脱部材から離脱させる際、吸着離脱部材の吸着面から基板の裏側面に対して与えられる剪断力は、基板の裏側面に吸着させた平面状の吸着面を基板の裏側面に対して直交する方向に剥離する従来技術と比べて非常に小さいことから、基板を基板吸着離脱機構から離脱させる際に吸着離脱部材から基板に対する局所的な応力集中は発生せず、その結果、基板の破損を防止することができる。
また、これにより、基板を基板吸着離脱機構から離脱させる際の摩擦力も従来技術と比べて非常に小さく静電気が殆ど発生しないことから、基板上のデバイス部分に対して悪影響を及ぼすことがない。

本発明において、吸着離脱部材の吸着面の基板に対する粘着力が、吸着離脱部材の被押圧面の押圧部の押圧面に対する粘着力より大きくなるように構成されている場合には、基板を吸着離脱部材の吸着面に吸着させた状態で、吸着離脱部材の被押圧面から押圧部の押圧面をより円滑に剥離させることができる。

この場合、吸着離脱部材の吸着面の基板の裏側面に対する粘着力が、吸着離脱部材の被押圧面の押圧部の押圧面に対する粘着力より大きくなるようにするためには、例えば吸着離脱部材の吸着面の表面粗さ（例えば、平均表面粗さＲａ）が、吸着離脱部材の被押圧面の表面粗さより小さくなるように構成することにより容易に行うことができる。

本発明において、押圧部の押圧面が、吸着離脱部材の被押圧面に対して平行となる位置と、吸着離脱部材の被押圧面に対して非平行となる位置との間で移動可能に構成されている場合には、基板を吸着離脱部材の吸着面に吸着させるとともに吸着離脱部材の被押圧面に対して平行にして押圧部の押圧面を吸着離脱部材の被押圧面に吸着させた状態で、押圧部の押圧面を吸着離脱部材の被押圧面に対して非平行となる位置に移動させることにより、押圧部の押圧面が、吸着離脱部材の被押圧面に対して一方の周縁部から他方の周縁部に向って徐々に剥離するため、この場合の剥離に要する力は、押圧面を吸着離脱部材の被押圧面に対して平行に保持した状態で剥離する場合と比較して非常に小さく、その結果、吸着離脱部材の被押圧面から押圧部の押圧面をより円滑に剥離させることができる。

以上述べたように本発明によれば、大型基板を含む基板を基板吸着離脱機構から離脱させる際に、基板の破損を防止することができるとともに、基板上のデバイス部分に対して悪影響を及ぼすことがない真空装置を提供することができる。

本発明に係る基板吸着離脱機構の実施の形態の内部構成を示す部分断面図 （ａ）（ｂ）：本実施の形態における基板吸着動作を示す説明図 （ａ）（ｂ）：本実施の形態における基板離脱動作を示す説明図 （ａ）（ｂ）：本実施の形態における基板離脱動作を示す説明図 （ａ）：本発明に係る基板搬送装置の実施の形態を示す全体構成を示す斜視図、（ｂ）：同実施の形態の要部断面図

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る基板吸着離脱機構の実施の形態の内部構成を示す部分断面図である。
図１に示すように、本実施の形態の基板吸着離脱機構１は、例えば真空槽２内で用いられるもので、基板２０を吸着するための吸着離脱部材３を有している。

吸着離脱部材３は、粘着性を有する弾性材料（例えばシリコーンゴム）からなる同一の厚さのシート状の部材によって構成されている。
本明細書における「粘着性」は、当該粘着性を有する物質が基板等の部材の表面に接触した場合に、当該粘着性を有する物質と、当該基板等の部材の表面との間における分子間力によって生ずるものをいう。

吸着離脱部材３は、例えば円板形状に形成されるもので、基板２０を吸着する吸着面３ａを一方側の面に有している。
基板吸着離脱機構１は、例えば吸着離脱部材３と同等の外径を有する円筒形状の支持部４を有し、この支持部４の一方の端部に上述した吸着離脱部材３の縁部が固定されて支持されるようになっている。

この場合、吸着離脱部材３としては、支持部４に固定された状態において自重によって撓まないように、その材料、大きさ、形状、厚さ等を設定することが好ましい。
また、吸着離脱部材３の内部に導電性のフィラーを含有させることもできる。吸着離脱部材３の内部に導電性のフィラーを含有させることにより、放電時における放電効率を向上させることができる。

支持部４の内側には、押圧部５が設けられている。
この押圧部５は、例えば支持部４の内径より小さい外径を有する円柱形状に形成され、その一方の面である押圧面５ａを上述した吸着離脱部材３の他方側の面である被押圧面３ｂに対向するように配置されている。

押圧部５の内部には、プロセス中における温度を制御するための冷却機構及び加熱機構（図示せず）を設けることもできる。
冷却機構としては、例えば水等の冷媒を循環させる構成のものを用いることができる。加熱機構としては、例えば抵抗加熱方式のヒータを用いることができる。

押圧部５には、駆動機構６によって駆動される例えば棒状の駆動部材７が連結されている。
そして、駆動機構６によって駆動部材７を直線的に例えば鉛直方向に移動させることにより押圧部５が吸着離脱部材３の被押圧面３ｂに対して接触又は離間するように構成されている。

駆動部材７の例えば押圧部５との連結部分の近傍には、傾斜機構部７ａが設けられている。
この傾斜機構部７ａは、駆動部材７の移動方向に対して所定角度例えば鋭角に傾斜することによって、吸着離脱部材３の被押圧面３ｂに対する押圧部５の押圧面５ａの角度を、平行である０度から非平行である例えば５度程度に設定する機能を有している。
なお、本実施の形態の場合、駆動部材７は、例えば真空槽２の外部に設けられた交流電源８に接続されている。

本発明の場合、特に限定されることはないが、後述するように基板２０の裏側面を吸着離脱部材３の吸着面３ａに吸着させた状態で、吸着離脱部材３の被押圧面３ｂから押圧部５の押圧面５ａをより円滑に剥離させる観点からは、吸着離脱部材３の吸着面３ａの基板２０の裏側面に対する粘着力が、吸着離脱部材３の被押圧面３ｂの押圧部５の押圧面５ａに対する粘着力より大きくなるように構成することが好ましい。

この場合、吸着離脱部材３の吸着面３ａの基板２０の裏側面に対する粘着力が、吸着離脱部材３の被押圧面３ｂの押圧部５の押圧面５ａに対する粘着力より大きくなるようにするためには、例えば吸着離脱部材３の吸着面３ａの表面粗さ（例えば、平均表面粗さＲａ）が、吸着離脱部材３の被押圧面３ｂの表面粗さより小さくなるように構成することにより容易に行うことができる。

なお、基板吸着離脱機構１の上下関係を反転しても、基板２０が吸着離脱部材３から離脱することがないように、基板２０の裏側面と各吸着離脱部材３の吸着面３ａとの間の粘着力を設定することが好ましい。

図２（ａ）（ｂ）は、本実施の形態における基板吸着動作を示す説明図である。
本実施の形態において、基板２０を吸着して真空処理（例えばエッチング処理）を行う場合には、図示しない搬送ロボットを用いて例えば上述した真空槽２（ここでは図示せず）内に基板２０を搬入し、図２（ａ）に示すように、昇降ピン１０によって基板２０の裏側面を支持して基板吸着離脱機構１の上方に配置する。

そして、図２（ｂ）に示すように、昇降ピン１０を下降させ、各昇降ピン１０の上端部を吸着離脱部材３の吸着面３ａより下方の位置に配置する。これにより、基板２０が吸着離脱部材３の吸着面３ａ上に載置される。
この動作と並行して駆動機構６を駆動することによって押圧部５を上昇させ、その押圧面５ａを吸着離脱部材３の被押圧面３ｂに押圧して密着させる。

その結果、基板２０の自重によって吸着離脱部材３が弾性変形して押しつぶされ、その反力によって基板２０の裏側面が吸着離脱部材３の吸着面３ａに粘着保持される。この状態においては、押圧部５の押圧面５ａの角度は吸着離脱部材３の被押圧面３ｂの角度と平行になっている。

この場合、押圧部５を予め上昇させ、押圧面５ａを吸着離脱部材３の被押圧面３ｂに押圧することにより吸着離脱部材３を変形させ、吸着面３ａが若干基板２０側に凸状となるようにすることもできる。
このように動作させることにより、基板２０の裏側面を一層確実に吸着離脱部材３の吸着面３ａに粘着保持させることができる。

また、例えば基板吸着離脱機構１の下方から真空排気を行うことにより、基板２０に対して下方側の力を作用させ、吸着離脱部材３の吸着面３ａに対して基板２０の裏側面を押し付けることもできる。
このような動作を行うことにより、基板２０の裏側面を一層確実に吸着離脱部材３の吸着面３ａに粘着保持させることができる。

そして、この状態で、真空槽２内に放電用ガスを導入するとともに、上述した交流電源８（ここでは図示せず）から所定の交流電圧を印加することにより、基板２０の表側面に対してエッチング処理を行う。

本実施の形態では、押圧部５の押圧面５ａが吸着離脱部材３の被押圧面３ｂに密着していることから、エッチング処理の際に、上述した吸着離脱部材３の冷却機構を動作させることにより、吸着離脱部材３を介して円滑に熱を逃がして基板２０の冷却及び温度制御を行うことができる。
また、逆に、上述した吸着離脱部材３の加熱機構を動作させることにより、吸着離脱部材３を介して円滑に加熱を行い基板２０の加熱及び温度制御を行うことができる。

図３（ａ）（ｂ）及び図４（ａ）（ｂ）は、本実施の形態における基板離脱動作を示す説明図である。
本実施の形態において、基板吸着離脱機構１から基板２０の離脱を行う場合には、傾斜機構部７ａを動作させて押圧部５の押圧面５ａの角度を吸着離脱部材３の被押圧面３ｂに対して所定角度傾斜させるとともに、駆動機構６を動作させて押圧部５を若干下降させる。

これにより、図３（ａ）に示すように、押圧部５の押圧面５ａが吸着離脱部材３の被押圧面３ｂから剥離する。
この場合、押圧部５の押圧面５ａは、吸着離脱部材３の被押圧面３ｂに対して一方の周縁部から他方の周縁部に向って徐々に剥離することから、剥離に要する力は、押圧面５ａを吸着離脱部材３の被押圧面３ｂに対して平行に保持した状態で剥離する場合と比較して非常に小さく、吸着離脱部材３の被押圧面３ｂから押圧部５の押圧面５ａをより円滑に剥離させることができる。

その後、昇降ピン１０を上昇させることにより基板２０を上昇させ、吸着離脱部材３の吸着面３ａから基板２０を剥離する。
本実施の形態の場合、吸着離脱部材３が弾性変形可能な材料からなり、吸着離脱部材３の周縁部が支持部４に固定されているため、図３（ｂ）に示すように、吸着離脱部材３の吸着面３ａの周縁部３ｃと基板２０の裏側面とが剥離する一方で、基板２０の上昇により基板２０の裏側面に吸着された吸着離脱部材３の中央部分が基板２０側に凸状となるように弾性変形する。

その後、図４（ａ）に示すように、基板２０の上昇に伴い吸着離脱部材３の吸着面３ａの中央部分に向って基板２０の裏側面との剥離が進行し、基板２０の裏側面と吸着離脱部材３の吸着面３ａとの吸着面積が徐々に小さくなり、最終的には基板２０の裏側面の全面が吸着離脱部材３の吸着面３ａから剥離する。

この基板剥離の際に吸着離脱部材３の吸着面３ａから基板２０の裏側面に対して与えられる剪断力は、基板２０の裏側面に吸着させた平面状の吸着面３ａを基板２０の裏側面に対して直交する方向に剥離する場合と比べて非常に小さい。

そして、基板２０の裏側面が吸着離脱部材３の吸着面３ａから完全に剥離した後は、図４（ｂ）に示すように、吸着離脱部材３の弾性力によって吸着離脱部材３が元の平面シート形状に戻る。

以上述べた本実施の形態によれば、吸着離脱部材３の吸着面３ａに吸着された基板２０を吸着離脱部材３から離脱させる際、吸着離脱部材３の吸着面３ａから基板２０の裏側面に対して与えられる剪断力は、基板２０の裏側面に吸着させた平面状の吸着面３ａを基板２０の裏側面に対して直交する方向に剥離する従来技術と比べて非常に小さいことから、基板２０を基板吸着離脱機構１から離脱させる際に吸着離脱部材３から基板２０に対する局所的な応力集中は発生せず、その結果、基板２０の破損を防止することができる。

また、これにより、基板２０を基板吸着離脱機構１から離脱させる際の摩擦力も従来技術と比べて非常に小さく静電気が殆ど発生しないことから、基板２０上のデバイス部分に対して悪影響を及ぼすことがない。

さらに、本実施の形態では、押圧部５の押圧面５ａが、吸着離脱部材３の被押圧面３ｂに対して平行となる位置と、吸着離脱部材３の被押圧面３ｂに対して非平行となる位置との間で移動可能に構成されていることから、基板２０を吸着離脱部材３の吸着面３ａに吸着させるとともに吸着離脱部材３の被押圧面３ｂに対して平行にして押圧部５の押圧面５ａを吸着離脱部材３の被押圧面３ｂに吸着させた状態で、押圧部５の押圧面５ａを吸着離脱部材３の被押圧面３ｂに対して非平行となる位置に移動させることにより、押圧部５の押圧面５ａが、吸着離脱部材３の被押圧面３ｂに対して一方の周縁部から他方の周縁部に向って徐々に剥離するため、この場合の剥離に要する力は、押圧面５ａを吸着離脱部材３の被押圧面３ｂに対して平行に保持した状態で剥離する場合と比較して非常に小さく、その結果、吸着離脱部材３の被押圧面３ｂから押圧部５の押圧面５ａをより円滑に剥離させることができる。

図５（ａ）（ｂ）は、本発明に係る基板搬送装置の実施の形態を示すもので、図５（ａ）は、全体構成を示す斜視図、図５（ｂ）は、要部断面図である。
以下、上記実施の形態と対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
図５（ａ）（ｂ）に示すように、本実施の形態の基板搬送装置１５は、大型基板３０を搬送するためのもので、搬送台４０に上述した基板吸着離脱機構１を複数有するものである。

本実施の形態の搬送台４０は、大型基板３０の形状と対応するように形成された例えば矩形板状に形成され、その表面に形成された平面状の台座面４１上に大型基板３０を載置支持するように構成されている。
ここで、台座面４１は、所定の平面度を保持した加工が施されており、例えばガラスからなる大型基板３０を面方向に関して撓みのない状態で載置支持できるように構成されている。

搬送台４０には、上述した基板吸着離脱機構１の外径より若干大きな孔部からなる複数の収容部４０ａが設けられ、各収容部４０ａ内に基板吸着離脱機構１が収容されている（図５（ｂ）参照）。
ここで、各基板吸着離脱機構１は、吸着離脱部材３の吸着面３ａが搬送台４０の台座面４１と面一となるように配置されている。

そして、搬送台４０の周囲に設けられた昇降ピン１０によって大型基板３０を昇降するように構成されている。
本実施の形態においては、昇降ピン１０を下降させることにより、大型基板３０が搬送台４０の台座面４１上に載置されるとともに、各基板吸着離脱機構１の吸着離脱部材３の吸着面３ａと接触する。

この場合、押圧部５を予め上昇させて押圧面５ａを吸着離脱部材３の被押圧面３ｂに押圧することにより吸着離脱部材３を上方側に若干変形させ、その吸着面３ａを搬送台４０の台座面４１の高さ位置より突き出るようにすることもできる。
このように動作させることにより、大型基板３０の裏側面を一層確実に各基板吸着離脱機構１の吸着離脱部材３の吸着面３ａに粘着保持させることができる。
なお、大型基板３０を各基板吸着離脱機構１の吸着離脱部材３の吸着面３ａから剥離する動作については、上記実施の形態の場合と同一の動作であり、その説明を省略する。

このような構成を有する本実施の形態によれば、上記実施の形態と同様に、大型基板３０を複数の基板吸着離脱機構１から離脱させる際に吸着離脱部材３から大型基板３０に対する局所的な応力集中は発生せず、その結果、大型基板３０の破損を防止することができる。

また、これにより、大型基板３０を各基板吸着離脱機構１から離脱させる際の摩擦力も従来技術と比べて非常に小さく静電気が殆ど発生しないことから、大型基板３０上のデバイス部分に対して悪影響を及ぼすことがない。

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、上記実施の形態では、吸着離脱部材の形状を円板形状とし、支持部の形状を円筒形状としたが、本発明はこれに限られず、例えば、吸着離脱部材の形状を矩形板形状とし、支持部の形状を角形筒形状とすることもできる。

また、上記実施の形態では、基板を基板吸着離脱機構の吸着離脱部材上に載置して吸着させるようにしたが、本発明はこれに限られず、これらの上下関係を反転させた場合も含むものである。
また、基板を昇降させる機構として、上述した昇降ピンのほか基板を機械的に把持する機構を用いることもできる。

さらに、上記実施の形態では、基板を吸着離脱部材の吸着面に吸着させた状態で、押圧部の押圧面を吸着離脱部材の被押圧面に対して平行となる位置から非平行となる位置に移動させて吸着離脱部材の被押圧面から押圧部の押圧面を剥離させるようにしたが、本発明はこれに限られず、吸着離脱部材の被押圧面の押圧部の押圧面に対する粘着力が、吸着離脱部材の吸着面の基板に対する粘着力より非常に小さい場合には、押圧部の押圧面を吸着離脱部材の被押圧面に対して平行にした状態で押圧部の押圧面の剥離を行うこともできる。
さらに、本発明は、真空中のみならず、大気中やガス中においても使用することができる。

１…基板吸着離脱機構
２…真空槽
３…吸着離脱部材
３ａ…吸着面
３ｂ…被押圧面
４…支持部
５…押圧部
５ａ…押圧面
６…駆動機構
７…駆動部材
７ａ…傾斜機構部
１０…昇降ピン
２０…基板

Claims (7)

1. 基板を吸着する吸着面を一方側の面に有し、弾性材料からなる粘着性のシート状の吸着離脱部材と、
   前記吸着離脱部材の他方側の面の周縁部を固定して支持する支持部と、
   前記支持部の内側に配置され、当該吸着離脱部材の他方側の面の被押圧面に対して接触又は離間可能な押圧面を有する押圧部と、
   前記押圧部を前記吸着離脱部材の被押圧面に対して接触又は離間する方向に移動させるための駆動機構とを備えた基板吸着離脱機構。
2. 前記吸着離脱部材の吸着面の前記基板に対する粘着力が、前記吸着離脱部材の被押圧面の前記押圧部の押圧面に対する粘着力より大きくなるように構成されている請求項１記載の基板吸着離脱機構。
3. 前記吸着離脱部材の吸着面の表面粗さが、前記吸着離脱部材の被押圧面の表面粗さより小さくなるように構成されている請求項２記載の基板吸着離脱機構。
4. 前記押圧部は、前記押圧面が、前記吸着離脱部材の被押圧面に対して平行となる位置と、前記吸着離脱部材の被押圧面に対して非平行となる位置との間で移動可能に構成されている請求項１乃至３のいずれか１項記載の基板吸着離脱機構。
5. 基板を台座面上に配置して搬送する搬送台と、
   前記搬送台に設けられ、請求項１乃至４のいずれか１項記載の基板吸着離脱機構とを有し、
   前記押圧部の押圧面が前記搬送台の台座面に対して面一の位置となるように構成されている基板搬送装置。
6. 真空槽と、
   前記真空槽内に配置され、請求項１乃至４のいずれか１項記載の基板吸着離脱機構とを有する真空装置。
7. 真空槽と、
   前記真空槽内に配置され、請求項５記載の基板搬送装置とを有する真空装置。

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