JP2601180Y2 - 基板保持装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、例えばイオン注入装
置、薄膜形成装置、ドライエッチング装置等に用いられ
るものであって、真空容器内において処理対象の基板を
保持する基板保持装置に関し、より具体的には、その基
板を押さえ付けるクランパー等を昇降させる機構の改良
に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の基板保持装置の従来例を図５に
示す。この基板保持装置は、真空容器２２内に設けられ
ていて基板（例えばガラス基板等）４を支持するベース
６と、基板４の周縁部をこのベース６に対して押さえ付
ける環状のクランパー８と、ベース６を上下動自在に貫
通していて先端部にクランパー８が取り付けられた複数
本（この例では図６に示すように４本）のクランパー軸
１０と、各クランパー１０をベース６の下方に向けて弾
性的に押し下げる複数のばね（この例では圧縮コイルば
ね）１４と、各クランパー軸１０間を連結する連結板１
６と、この連結板１６に、ベース６を上下動自在に貫通
するように取り付けられていて基板４の縁を支える複数
本（この例では図６に示すように４本）の昇降ピン１８
とを備えている。

【０００３】ベース６内には、保持した基板４を冷却す
るための冷媒を流す冷媒通路７が設けられている。各ク
ランパー軸１０は、リニヤ軸受１２によって支えられて
いる。各昇降ピン１８は、その先端部がクランパー８よ
り所定寸法だけ下に位置するように連結板１６に取り付
けられている。

【０００４】ベース６は、通常はこの例のように真空容
器２２を回転自在に貫通する回転駆動軸２０に取り付け
られており、それによって、処理中に基板４を回転させ
て処理の均一性を高めることができるようにしている。

【０００５】更にこの基板保持装置は、真空容器２２の
外側であって、回転駆動軸２０を中心にほぼ対称な位置
に、連結板１６およびそれに取り付けられた物を昇降さ
せる二つのエアシリンダ２６が設けられている。両エア
シリンダ２６は互いに同期して駆動される。各エアシリ
ンダ２６には、真空容器２２を貫通する軸２８がそれぞ
れ結合されており、その先端部で連結板１６を押し上げ
るようにしている。各軸２８が真空容器２２を貫通する
部分は、ベローズ３０によって真空シールされている。

【０００６】上記両エアシリンダ２６は、２段動作（２
ストローク）式のものであり、連結板１６およびそれに
取り付けられた物を２段階に昇降させることができる。

【０００７】即ち、基板搬送ロボットのアーム２によっ
て基板４をベース６とクランパー８との間に搬出入する
ときは、エアシリンダ２６を１段階駆動して、連結板１
６、それに取り付けられたクランパー８および昇降ピン
１８を１段階上昇させる。その状態を図７に示す。この
状態では、昇降ピン１８はベース６より上に出ていな
い。この状態で、基板４を載せたアーム２を、ベース６
とクランパー８間の隙間において図６に示す矢印Ａ方向
に出し入れすることができる。

【０００８】アーム２上の基板４を昇降ピン１８に渡す
ときは、エアシリンダ２６をもう１段階駆動して、連結
板１６、クランパー８および昇降ピン１８をもう１段階
上昇させる。その状態を図５に示す。この状態では、昇
降ピン１８が基板４をアーム２から持ち上げている。こ
の状態でアーム２を引き戻すことができる。

【０００９】基板４をベース６上に保持・固定するとき
は、エアシリンダ２６を元に戻して、軸２８をその先端
部が連結板１６に接触しないように引き戻す。この状態
では、ばね１４の弾性力によってクランパー８がベース
６に向けて押し付けられ、その力によって、ベース６と
クランパー８間に基板４が挟持・固定される。その状態
を図８に示す。この状態で、例えば回転駆動軸２０によ
ってベース６および基板４等を回転させながら、基板４
に対してイオン注入等の処理を施すことができる。

【００１０】

【考案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、図８に示したようにベース６とクラ
ンパー８間にばね１４の弾性力によって基板４を挟持す
るときには、エアシリンダ２６の軸２８をその先端部が
連結板１６に接触しないように下げなければならず、一
方、図５または図７に示したようにクランパー８等を上
昇させるときには、エアシリンダ２６の軸２８の先端部
を連結板１６に当接させて連結板１６等を押し上げなけ
ればならず、このように、クランパー８等を上昇させる
たびに軸２８の先端部が連結板１６に当接するので、そ
の際の両者の摩耗によってパーティクル（ごみ）が発生
し、これが基板４の処理面に付着する可能性があるとい
う問題がある。

【００１１】また、基板４をベース６とクランパー８間
にクランプ（挟持）するクランプ力は、ばね１４のばね
定数に依存しており、クランプ力を調整するためにはば
ね１４を別のばね定数のものに交換しなければならず、
従ってクランプ力の調整が難しいという問題もある。

【００１２】そこでこの考案は、パーティクルの発生を
抑えることができ、かつクランパーのクランプ力を容易
に調整することができる基板保持装置を提供することを
主たる目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この考案の基板保持装置は、真空容器内に設けられ
ていて基板を支持するベースと、基板の周縁部をこのベ
ースに対して押さえ付ける環状のクランパーと、このク
ランパーの下面に突き出して設けられていて基板の縁を
下から支える複数のフックと、前記ベースに設けられて
いてこのフックがそれぞれ入る複数の穴と、シリンダ内
に第１および第２の部屋を有し、各部屋内に第１および
第２のピストンをそれぞれ有し、第２の部屋内の第２の
ピストンの背面部に圧縮ばねを有し、かつ第２のピスト
ンに連結されていてシリンダを貫通しているロッドの先
端部が前記クランパーに接続されていて、当該クランパ
ーを３位置に昇降させる３位置形の複数のエアシリンダ
であって前記ベースにそれぞれ取り付けられたものと、
この各エアシリンダの前記ロッドがシリンダを貫通する
部分から空気が真空容器内へ漏れ出るのをそれぞれ防止
する複数のベローズとを備えることを特徴とする。

【００１４】

【作用】上記３位置形の各エアシリンダの第２の部屋に
圧縮空気を供給すると、その力によって第２のピストン
は、その背面部に設けられた圧縮ばねの弾性力に抗して
押し下げられ、それと共にロッドを介してクランパーも
押し下げられ、その力によって、ベースとクランパー間
に基板が挟持される。

【００１５】上記の状態から、各エアシリンダの第１の
部屋にも圧縮空気を供給すると、第１のピストンによっ
てそのストローク分だけ第２のピストンが押し上げら
れ、第２のピストンは中間位置で停止し、それと共にク
ランパーも中間位置で停止する。この状態では、クラン
パーとベース間に隙間が生じており、その隙間において
基板の搬送を行うことができる。

【００１６】更に、各エアシリンダの第１および第２の
部屋を大気圧に開放すると、圧縮ばねの弾性力によって
第２のピストンは最上位位置まで押し上げられ、それと
共にクランパーも最上位位置まで押し上げられる。この
状態では、クランパーの下面に設けられたフックによっ
て基板を持ち上げることができる。

【００１７】この基板保持装置では、各エアシリンダの
ロッドの先端部はクランパーに接続されていて、クラン
パーの上昇のたびにロッドがクランパー等に当接するよ
うなことは起こらないので、当接部分の摩耗によるパー
ティクルの発生を防止することができる。

【００１８】また、クランパーのクランプ力は、各エア
シリンダの第２の部屋に供給する圧縮空気の圧力によっ
て容易に調整することができる。

【００１９】

【実施例】図１は、この考案の一実施例に係る基板保持
装置を示す拡大部分断面図である。図２は、図１の装置
のベース周りの平面図である。図５および図６の従来例
と同一または相当する部分には同一符号を付し、以下に
おいては当該従来例との相違点を主に説明する。

【００２０】この実施例の基板保持装置は、真空容器２
２内に設けられていて基板（例えばガラス基板）４を支
持するベース６と、基板４の周縁部をこのベース６に対
して押さえ付ける環状のクランパー８と、ベース６等を
真空容器２２内において回転ささる回転駆動軸２０とを
備えている。ベース６内には、保持した基板４を冷却す
るための冷媒を流す冷媒通路７が設けられている。回転
駆動軸２０が真空容器２２を貫通する部分は、Ｏリング
のようなパッキン２４によって真空シールされている。

【００２１】クランパー８の下面には、そこから下方に
突き出すように、基板４の縁を下から支えるＬ字状をし
た複数の（この例では図２に示すように四つの）フック
３２が設けられている。

【００２２】ベース６には、上記各フック３２がそれぞ
れ入る複数の（この例では四つの）穴３４が設けられて
いる。この各穴３４は、図１に示す例のように窪みでも
良いし、ベース６を貫通していても良い。

【００２３】ベース６の周縁部の下部には、複数の（こ
の例では図２に示すように四つの）エアシリンダ４０が
設けられている。各エアシリンダ４０は、３位置形のエ
アシリンダであり、これによってクランパー８を、図４
に示す基板保持位置、図３に示す基板搬送位置および図
１に示す基板受け渡し位置の３位置に昇降させることが
できる。

【００２４】即ち、各エアシリンダ４０は、シリンダ４
２内に第１および第２の部屋４４および４６を有し、こ
の各部屋内に第１および第２のピストン４８および５０
を有している。部屋４６内のピストン５０の背面部には
圧縮ばね５５が設けられている。ピストン４８にはロッ
ド５２が連結されており、それがピストン４８の上昇に
よって部屋４６内へ入るよう構成されている。ピストン
５０にはロッド５４が連結されており、このロッド５４
はベース６を上下動自在に貫通してその先端部がクラン
パー８に接続されている。その接続手段は、ボルト留
め、溶接等任意である。

【００２５】第１の部屋４４内であってピストン４８の
背面側には、配管５６を経由して圧縮空気６６が供給さ
れる。第２の部屋４６内であってピストン５０の前面側
には、配管５８を経由して圧縮空気６８が供給される。
両配管５６および５８は回転駆動軸２０に接続されてお
り、この回転駆動軸２０内には両配管５６および５８に
それぞれつながる通路６０および６２が形成されてお
り、両通路６０および６２内に、真空容器２２外におい
て、ロータリージョイント６４を経由して圧縮空気６６
および６８が供給される。このような経路によって、各
エアシリンダ４０の部屋４４および４６内に、圧縮空気
６６および６８をそれぞれ供給するようにしている。ま
た、この実施例では複数の各エアシリンダ４０に共通の
圧縮空気を供給して、各エアシリンダ４０を互いに同期
させて動作させるようにしている。

【００２６】上記各エアシリンダ４０のロッド５４がシ
リンダ４２を貫通する部分から空気が真空容器２２内へ
漏れ出るのを防止するために、各ロッド５４がベース６
を貫通する部分は、ベローズ７０によってそれぞれ真空
シールされている。

【００２７】動作例を説明すると、上記各エアシリンダ
４０の第２の部屋４６に配管５８を経由して圧縮空気６
８を供給すると、その力によって第２のピストン５０
は、その背面部に設けられた圧縮ばね５５の弾性力に抗
して押し下げられ、それと共にロッド５４を介してクラ
ンパー８も押し下げられ、その力によって、ベース６と
クランパー８間に基板４が挟持・固定される。その状態
を図４に示す。この状態で、例えば回転駆動軸２０によ
ってベース６および基板４等を回転させながら、基板４
に対してイオン注入、薄膜形成、エッチング等の処理を
施すことができる。

【００２８】上記の状態から、各エアシリンダ４０の第
１の部屋４４にも配管５６を経由して圧縮空気６６を供
給すると、第１のピストン４８によってそのストローク
分だけロッド５２を介して第２のピストン５０が押し上
げられ、第２のピストン５０は中間位置で停止する。こ
れを実現するために、この例では圧縮空気６６の圧力を
圧縮空気６８のそれよりも高くしているが、そのように
する代わりに、ピストン４８の面積をピストン５０のそ
れよりも大きくして、ピストン４８にかかる空気の全圧
力をピストン５０側より高くしても良く、そのようにす
れば両圧縮空気６６、６８の圧力が互いに等しくても、
ピストン５０によってピストン４８が押し下げられるの
を防止することができる。このようにしてピストン５０
が中間位置で停止すると、それにロッド５４を介して取
り付けられたクランパー８も中間位置で停止する。その
状態を図３に示す。この状態では、各フック３２の基板
支持面は、アーム２上の基板４の面より下に位置してい
る。この状態では、クランパー８とベース６間に隙間が
生じており、その隙間において基板４の搬送を行うこと
ができる。即ち、基板４を載せたアーム２を、ベース６
とクランパー８間の隙間において図２に示す矢印Ａ方向
に出し入れすることができる。

【００２９】更に、各エアシリンダ４０の第１および第
２の部屋４４および４６を大気圧に開放すると、即ち各
配管５６および５８に圧縮空気６６および６８を供給す
るのを止めて各配管５６および５８を大気圧に開放する
と、圧縮ばね５５の弾性力によって第２のピストン５０
は最上位位置まで押し上げられ、それと共にロッド５４
を介してクランパー８も最上位位置まで押し上げられ
る。その状態が図１に示した状態であり、この状態で
は、フック３２が基板４をアーム２から持ち上げてい
る。この状態でアーム２を出し入れすることができる。

【００３０】上記のようにこの基板保持装置では、各エ
アシリンダ４０のロッド５４の先端部はクランパー８に
接続されていて、クランパー８の上昇のたびにロッド５
４がクランパー８等に当接するようなことは起こらない
ので、当接部分の摩耗によるパーティクルの発生を防止
することができる。

【００３１】また、クランパー８のクランプ力は、各エ
アシリンダ４０の第２の部屋４６に供給する圧縮空気６
８の圧力によって容易に調整することができる。また、
従来のばね１４によるクランプ方式では、ばね１４のば
ね定数を大きくしてクランプ力を大きくしようとする
と、それに伴ってエアシリンダ２６の駆動トルクも大き
くしなければならず、このような理由からクランパー８
のクランプ力を大きくするには制限があったが、この基
板保持装置では、エアシリンダ４０の部屋４６に供給
する圧縮空気６８の圧力を大きくする、ピストン５０
の直径を大きくする、両者を併用する、という手段で
クランパー８のクランプ力を簡単に大きくすることがで
きる。

【００３２】なお、この実施例ではエアシリンダ４０を
クランパー８の四隅に設けて、クランパー８のクランプ
力が基板４により均一にかかるようにしているが、クラ
ンパー８の形状によっては、またクランパー８の剛性を
高める等すれば、エアシリンダ４０を二つまたは三つで
済ませることも可能である。

【００３３】また、基板４の縁を支えるフック３２の数
も、この実施例のように四つに限定されるものではな
く、任意の複数とすることができる。

【００３４】また、上記例示ではいずれも、ベース６等
を回転駆動軸２０によって回転させることができるよう
にしているが、そのようにするか否かは、この考案の本
質に影響するものではなく任意である。

【００３５】

【考案の効果】以上のようにこの考案によれば、ベース
の下部に複数の３位置形のエアシリンダを設けて、これ
によってクランパーを昇降させると共に基板をクランプ
するようにしており、しかも各エアシリンダのロッドの
先端部はクランパーに接続されていて、クランパーの上
昇のたびにロッドがクランパー等に当接するようなこと
は起こらないので、当接部分の摩耗によるパーティクル
の発生を防止することができる。その結果、パーティク
ルが基板に付着して、基板処理の悪化、歩留り低下等が
起こるのを防止することができる。

【００３６】また、クランパーのクランプ力は、各エア
シリンダの第２の部屋に供給する圧縮空気の圧力によっ
て容易に調整することができる。その結果、基板に対す
るクランプ力を最適なものにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例に係る基板保持装置を示す
拡大部分断面図である。

【図２】図１の装置のベース周りの平面図である。

【図３】図１の装置における基板搬送時の状態を示す図
である。

【図４】図１の装置における基板保持時の状態を示す図
である。

【図５】従来の基板保持装置の一例を示す断面図であ
る。

【図６】図５の装置のベース周りの平面図である。

【図７】図５の装置における基板搬送時の状態を示す図
である。

【図８】図５の装置における基板保持時の状態を示す図
である。

【符号の説明】

４ 基板 ６ ベース ８ クランパー ３２ フック ３４ 穴 ４０ ３位置形のエアシリンダ ４２ シリンダ ４４ 第１の部屋 ４６ 第２の部屋 ４８，５０ ピストン ５２，５４ ロッド ５５ 圧縮ばね ６６，６８ 圧縮空気 ７０ ベローズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C23C 14/00 - 14/58 C23C 16/00 - 16/56 C23F 4/00 - 4/04 H01J 37/317 H01L 21/205 - 21/31 H01L 21/68

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空容器内に設けられていて基板を支持
   するベースと、基板の周縁部をこのベースに対して押さ
   え付ける環状のクランパーと、このクランパーの下面に
   突き出して設けられていて基板の縁を下から支える複数
   のフックと、前記ベースに設けられていてこのフックが
   それぞれ入る複数の穴と、シリンダ内に第１および第２
   の部屋を有し、各部屋内に第１および第２のピストンを
   それぞれ有し、第２の部屋内の第２のピストンの背面部
   に圧縮ばねを有し、かつ第２のピストンに連結されてい
   てシリンダを貫通しているロッドの先端部が前記クラン
   パーに接続されていて、当該クランパーを３位置に昇降
   させる３位置形の複数のエアシリンダであって前記ベー
   スにそれぞれ取り付けられたものと、この各エアシリン
   ダの前記ロッドがシリンダを貫通する部分から空気が真
   空容器内へ漏れ出るのをそれぞれ防止する複数のベロー
   ズとを備えることを特徴とする基板保持装置。