JP3814905B2 - 基板保持装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばイオン注入装置、エッチング装置、薄膜形成装置等に用いられるものであって、基板を静電気によって吸着して保持する静電チャックを備える基板保持装置に関し、より具体的には、印加電圧を切った後の静電チャックから基板を速やかに離脱させる手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記のようなイオン注入装置等においては、従来から、処理する基板（例えば半導体ウェーハ）を静電チャックによって吸着して保持することが行われている。
【０００３】
静電チャックは、簡単に言えば、絶縁体中に埋め込んだ一つまたは複数対の電極に電圧を印加して、吸着物である基板と電極間に正、負の電荷を生ぜしめ、この間に働くクーロン力によって基板を吸着して保持するものである。このような静電チャックによれば、例えば真空中においても基板を吸着保持することができる。
【０００４】
ところがこのような静電チャックには、それに印加する電圧を切っても、すぐには基板を取り外すことができないという問題がある。これは、簡単に言えば、印加電圧を切っても、静電チャックと基板間に電荷が残留しているため、静電チャックの吸着力はε-t/T（Ｔは時定数、ｔは時間）に近いカーブでしか減衰しないからである。例えば、吸着力が半減するのに１０〜２０秒程度もかかる場合がある。
【０００５】
従って、例えばこのような静電チャックをイオン注入装置等に用いた場合、注入処理後の基板を静電チャックから取り外して未処理の基板と交換する際に、静電チャックの残留吸着力がなくなるのを待つための長い待ち時間を必要とし、これが当該装置のスループット（単位時間当たりの処理能力）を低下させる原因となっていた。
【０００６】
このような問題を解決するために、基板離脱機構によって、印加電圧を切った後の静電チャックから基板を強制的に離脱させる方法が、特開平６−３３８５５９号公報に提案されている。
【０００７】
図８に示す基板保持装置はそのような方法を実施するものであり、特定のものだけ長くした複数本の押し上げ部材６とそれらを一括して矢印Ａに示すように昇降させる昇降装置８とから成る基板離脱機構１０を用いて、静電チャック４上に残留電荷によって吸着されている基板２の下面に特定の押し上げ部材６を他のものに先立って当接させて押し上げることにより、先に当接させた部分から基板２を順次剥離するようにして、印加電圧を切った静電チャック４から基板２を離脱させるものである。
【０００８】
【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、静電チャック４から基板２を速やかに離脱させることはできるけれども、複数本の押し上げ部材６およびその昇降装置８から成る複雑な基板離脱機構１０を必要とするという問題がある。
【０００９】
そこでこの発明は、複雑な基板離脱機構を用いることなく、印加電圧を切った静電チャックから基板を速やかに離脱させ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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る第１の基板保持装置は、基板を静電気によって吸着して保持する静電チャックと、この静電チャックを横に倒した状態で上下動させる昇降装置とを備える基板保持装置において、先端部が前記昇降装置による静電チャックの上下動の範囲内に位置しかつ当該静電チャックに当たらないように、非上下動部に固定されていて、前記静電チャックの下降に伴って、当該静電チャック上の基板の一端部にその下から当接して、静電チャックから基板をその一端部から順次剥がすことによって基板を押し上げる押し上げ部材を設けたことを特徴としている。
【００１１】
この発明に係る第２の基板保持装置は、基板を静電気によって吸着して保持する静電チャックと、この静電チャックを立てた状態と倒した状態とに回転させる回転装置とを備える基板保持装置において、先端部が前記回転装置による静電チャックの回転の範囲内に位置しかつ当該静電チャックに当たらないように、非回転部に固定されていて、前記静電チャックの倒した状態付近の回転に伴って、当該静電チャック上の基板の一端部にその下から当接して当該基板を押し上げる押し上げ部材を設けたことを特徴としている。
【００１２】
この発明に係る第３の基板保持装置は、基板を静電気によって吸着して保持する静電チャックと、この静電チャックを立てた状態と倒した状態とに回転させ、かつ少なくとも倒した状態で上下動させる駆動装置とを備える基板保持装置において、先端部が前記駆動装置による静電チャックの上下動および回転の範囲内に位置しかつ当該静電チャックに当たらないように、非上下動かつ非回転部に固定されていて、前記静電チャックの下降および倒した状態付近での回転に伴って、当該静電チャック上の基板の一端部にその下から当接して当該基板を押し上げる押し上げ部材を設けたことを特徴としている。
【００１３】
イオン注入装置、エッチング装置、薄膜形成装置等においては、基板処理または基板搬送等のために、基板を保持する静電チャックを少なくとも横に倒した状態で上下動させる昇降装置、あるいは同静電チャックを立てた状態と倒した状態とに回転させる回転装置、あるいは同静電チャックを上記のように上下動および上記のように回転させる駆動装置を有する基板保持装置が用いられる場合が多い。
【００１４】
この発明は、このような昇降装置、回転装置あるいは駆動装置を、印加電圧を切った静電チャックからの基板の離脱にも利用するものである。
【００１５】
即ち、上記第１の基板保持装置によれば、横に倒した状態の静電チャックを、昇降装置によって、当該静電チャック上の基板が押し上げ部材に当接する以上に下降させることによって、押し上げ部材によって基板の一端部を下から押し上げて、基板を静電チャックから押し剥がすことができる。これによって、複雑な基板離脱機構を用いることなく、印加電圧を切った静電チャックから基板を速やかに離脱させることができる。
【００１６】
上記請求項２記載の基板保持装置によれば、横に倒した状態の静電チャックを更に、回転装置によって、当該静電チャック上の基板が押し上げ部材に当接する以上に回転させることによって、押し上げ部材によって基板の一端部を下から押し上げて、基板を静電チャックから押し剥がすことができる。これによって、複雑な基板離脱機構を用いることなく、印加電圧を切った静電チャックから基板を速やかに離脱させることができる。
【００１７】
上記請求項３記載の基板保持装置によれば、横に倒した状態の静電チャックを、駆動装置によって、当該静電チャック上の基板が押し上げ部材に当接する以上に更に下降および回転させることによって、押し上げ部材によって基板の一端部を下から押し上げて、基板を静電チャックから押し剥がすことができる。これによって、複雑な基板離脱機構を用いることなく、印加電圧を切った静電チャックから基板を速やかに離脱させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、静電チャックを昇降および回転させる駆動装置を有する基板保持装置を用いたハイブリッドスキャン方式のイオン注入装置の要部の一例を示す側面図である。このイオン注入装置は、イオンビーム１２を電磁気的にＸ方向（例えば水平方向。図面では紙面の表裏方向）に往復走査すると共に、このイオンビーム１２に対向するように立てた状態の基板２を、イオンビーム１２の走査領域内において、上記Ｘ方向と直交するＹ方向（例えば垂直方向）に機械的に往復走査し、両走査の協働（ハイブリッドスキャン）によって、基板２の全面にイオンビーム１２を照射して基板２の全面にイオン注入を行うよう構成されている。
【００１９】
ここに用いられている基板保持装置は、上記基板２を静電気によって吸着して保持する前述したような静電チャック４と、この静電チャック４を支持するホルダ１４と、基板２を保持した静電チャック４およびそのホルダ１４を上下動および立てた状態と横に倒した状態とに回転させる駆動装置２０とを備えている。
【００２０】
駆動装置２０は、基板２を保持した静電チャック４およびホルダ１４を、回転軸２４を中心にして矢印Ｂのように往復回転させて、それらを図１中に実線で示すように立てた状態と、同図中に２点鎖線で示すように横に倒した状態とに回転させる回転装置２２を備えている。立てた状態は、この例では、基板２へのイオン注入のための状態であり、基板２をイオンビーム１２に対して垂直に立てる（垂直注入）場合もあるし、斜めに傾けて立てる（斜め注入）場合もある。横に倒した状態は、この例では、基板搬送アーム３０との間で基板２の受け渡し（例えば注入済の基板２と未注入の基板２との入れ換え）を行うための状態であり、通常は水平状態である。３２は、基板搬送アーム３０の基板支持部である。
【００２１】
駆動装置２０は、更に、基板２を保持した静電チャック４、ホルダ１４および回転装置２２を、昇降軸２６を介して、前記Ｙ方向に上下動（昇降）させる昇降装置２８を備えている。この昇降は、基板２のイオンビーム入射位置での前述したような機械的走査のためと、イオンビーム１２の当たらない下方の位置において基板２の受け渡しを行うためである。即ち、基板２へのイオン注入時は、回転装置２２によって静電チャック４および基板２を前述したように立てた状態に保持しておいて、それらを昇降装置２８によってＹ方向に機械的に往復走査する。基板２の受け渡し時は、静電チャック４および基板２を、昇降装置２８によって、上記注入位置よりも更に下方に、即ちイオンビーム１２が当たらない位置に下降させ、かつ回転装置２２によって倒した状態に回転させて保持した状態で、昇降装置２８によって静電チャック４を若干昇降させる等して基板搬送アーム３０との間で基板２の受け渡しを行う。その際、基板搬送アーム３０は、例えば図６に示すように水平面内で矢印Ｃのように旋回させられる。基板２をこの基板搬送アーム３０（より具体的にはその基板支持部３２）と静電チャック４との間で受け渡しする際は、昇降装置２８によって基板２を載せた静電チャック４を若干昇降させても良いし、その代わりに基板搬送アーム３０を若干昇降させても良いし、両者を併用しても良い。
【００２２】
この実施例の基板保持装置は、上記のような駆動装置２０を、印加電圧を切った静電チャック４からの基板２の離脱にも利用するものであり、その一例を図２に示す。
【００２３】
この図２の基板保持装置は、上記駆動装置２０の内の昇降装置２８を基板離脱に利用するものであり、Ｌ字状の押し上げ部材３４を、非上下動部（即ち静電チャック４が前記Ｙ方向に上下動するのに対してそのように上下動しない固定部）の一例としての真空容器内壁３６に次のように固定している。
【００２４】
即ち、この押し上げ部材３４は、その先端部が、倒した状態の静電チャック４の昇降装置２８による前記Ｙ方向の上下動の範囲内に位置するように、より具体的にはこの例では、静電チャック４の前記Ｙ方向の上下動の範囲内における下限近くに位置するように、しかも当該静電チャック４やホルダ１４が当たらないように、真空容器内壁３６に固定されている。しかもこの押し上げ部材３４の先端部は、平面的に見て、例えば図６に示すように、倒した状態の静電チャック４上の基板２の周縁部の下方に位置している。なお、基板搬送アーム３０は、図６に示す状態以上には左に旋回させないので、その基板支持部３２と押し上げ部材３４とが互いに衝突することはない。従ってこの押し上げ部材３４は、静電チャック４の下降に伴って、当該静電チャック４上の基板２の一端部にその下から当接して当該基板２を押し上げる作用をする。
【００２５】
これを詳述すると、倒した状態の静電チャック４を昇降装置２８によって、図２に示したような下降位置状態から更にＹ1 方向に、静電チャック４上の基板２が押し上げ部材３４に当接する以上に下降させると、図３に示すように、押し上げ部材３４の先端部が、静電チャック４上に残留電荷によって吸着されている基板２の一端部を下から押し上げるので、基板２を静電チャック４から押し剥がして離脱させることができる。この剥がす状態を細かく分析すると、押し上げ部材３４によって、初めに基板２の一端部を静電チャック４から押し剥がし、それに続いて基板２の他端部に向けて順次押し剥がし、このようにして基板２の全体を静電チャック４から押し剥がして離脱させることができる。
【００２６】
これとは違って仮に、基板２の全周を同時に押し上げたり、基板２の周縁部の複数箇所を同時に押し上げることによって、基板２を静電チャック４の上面（基板載置面）に対して平行に押し上げると、静電チャック４の上面全面と基板２との間に強い吸着力が残留している状態で基板２のほぼ全体を一気に剥がすことになるので、基板２の破損を惹き起こしやすい。これに対してこの例のように、基板２の一端部から順次剥がすと、基板２が静電チャック４から剥がれた箇所から、静電チャック４表面の残留電荷による分極状態が崩れてこれが周りに急速に拡散するので、残留電荷による吸着力は急速に弱まり、基板２の破損を惹き起こすことなく、基板２を静電チャック４から速やかに離脱させることができる。
【００２７】
このようにこの実施例の基板保持装置は、静電チャック４を倒した状態でも昇降させる昇降装置２８を、静電チャック４からの基板２の離脱にも利用するものであるので、従来例のように複雑な基板離脱機構を用いることなく、しかも基板２を破損させることなく、印加電圧を切った静電チャック４から基板２を速やかに離脱させることができる。その結果、複雑な基板離脱機構が不要になり、そのぶんコスト低減を図ることができる。また、基板２を速やかに離脱させることができるので、このような基板保持装置を用いたイオン注入装置等のスループットも向上する。
【００２８】
なお、基板搬送アーム３０との関係について説明すると、先に基板２を静電チャック４から上記のようにして離脱させそれを静電チャック４上に載置した状態で、基板搬送アーム３０をその基板支持部３２が基板２を受けるように旋回させて来ても良いけれども、図２および図３中に２点鎖線で示すように、予め基板搬送アーム３０をその基板支持部３２が基板２を受ける状態に待機させておいて、その状態で基板２を静電チャック４から上記のようにして離脱させるのが好ましい。そのようにすれば、基板２を離脱させる際に基板２がずれることは殆どないけれども、仮に基板２がずれたとしても、基板支持部３２がその下に予め待機しているから、静電チャック４から基板２が落下する恐れはなく、しかも基板２は基板支持部３２に確実に載ることになるので、安全性がより向上する。また、基板２を静電チャック４から離脱させるのとほぼ同時に、当該基板２を基板支持部３２で受けて搬送することができるので、無駄な待ち時間がなくなり、スループットがより向上する。このことは、後述する実施例についても同様である。なお、この図２の例の場合は、昇降装置２８によって静電チャック４等を下降させることによって基板２を基板搬送アーム３０の基板支持部３２上に載せることができるので、基板搬送アーム３０は昇降しないものでも良い。
【００２９】
図４は、この発明に係る基板保持装置の他の例を示す側面図である。この基板保持装置は、上記駆動装置２０の回転装置２２を静電チャック４からの基板２の離脱にも利用するものであり、Ｌ字状の押し上げ部材３４を、非回転部（即ち静電チャック４が前記矢印Ｂのように回転するのに対してそのように回転しない部分）の一例としての昇降軸２６に次のように固定している。
【００３０】
即ち、この押し上げ部材３４は、その先端部が、回転装置２２による静電チャック４の前記矢印Ｂ方向の回転範囲内に位置するように、より具体的にはこの例では、静電チャック４の前記矢印Ｂ方向の回転範囲内であって、静電チャック４を立てた状態から水平状態に倒し更に少し行き過ぎた辺りに位置するように、しかも当該静電チャック４やホルダ１４に当たらないように、昇降軸２６に固定している。この昇降軸２６は回転しないけれども昇降装置２８によって上下動させられるから、この昇降軸２６に固定している押し上げ部材３４も静電チャック４等と共にＹ方向に上下動することになる。しかもこの押し上げ部材３４の先端部は、平面的に見て、図２に示した押し上げ部材３４の場合と同様に、倒した状態の静電チャック４上の基板２の周縁部の下方に位置している。従ってこの押し上げ部材３４は、静電チャック４の倒した状態付近の回転に伴って、当該静電チャック４上の基板２の一端部にその下から当接して当該基板２を押し上げる作用をする。
【００３１】
これを詳述すると、回転装置２２によって静電チャック４等を、図４に示した水平状態から更に矢印Ｂ1 方向に、静電チャック４上の基板２が押し上げ部材３４に当接する以上に回転させると、図５に示すように、押し上げ部材３４の先端部が、静電チャック４上に残留電荷によって吸着されている基板２の一端部を下から押し上げるので、基板２を静電チャック４から速やかに押し剥がして離脱させることができる。この基板２を剥がす際の詳しい作用および効果は、図２について先に説明したのと同様である。
【００３２】
このようにこの実施例の基板保持装置は、静電チャック４を立てた状態と倒した状態とに回転させる回転装置２２を、静電チャック４からの基板２の離脱にも利用するものであるので、従来例のように複雑な基板離脱機構を用いることなく、しかも基板２を破損させることなく、印加電圧を切った静電チャック４から基板２を速やかに離脱させることができる。その結果、複雑な基板離脱機構が不要になり、そのぶんコスト低減を図ることができる。また、基板２を速やかに離脱させることができるので、このような基板保持装置を用いたイオン注入装置等のスループットも向上する。
【００３３】
また、この実施例の場合も、図２に示した実施例の場合と同様、予め基板搬送アーム３０をその基板支持部３２が基板２を受ける状態に待機させておいた状態で、基板２を静電チャック４から上記のようにして離脱させるのが好ましい。そのようにすれば、前述したように、基板２を基板支持部３２に確実に載せることができるので安全性がより向上すると共に、無駄な待ち時間がなくなり、このような基板保持装置を用いた装置のスループットも向上する。
【００３４】
更に他の実施例として、上記駆動装置２０の回転装置２２と昇降装置２８の両方を、静電チャック４からの基板２の離脱にも利用しても良い。その場合は、上記押し上げ部材３４を、非上下動かつ非回転部に、例えば図２に示した例と同様に真空容器内壁３６に固定しておく。この押し上げ部材３４の先端部は、図２について説明したように昇降装置２８による静電チャック４の上下動の範囲内、かつ図４について説明したように回転装置２２による静電チャック４の回転の範囲内に位置させ、かつそのような動きをする静電チャック４に当該押し上げ部材３４が当たらないように位置させておく。
【００３５】
この実施例の場合は、静電チャック４を図３に示したように下降させるのと同時に図５に示したように回転させることができ、この下降動作と回転動作とを併用して基板２を静電チャック４から離脱させることができるので、基板２をより簡単に離脱させることができる。しかも、基板２を静電チャック４から剥がしながら基板搬送アーム３０の基板支持部３２上に載せることができるので、即ち静電チャック４から基板２を離脱させる動作と離脱させた基板２を基板搬送アーム３０の基板支持部３２上に載せる動作とを同時に行うことができるので、印加電圧を切った静電チャック４から基板２の離脱および当該基板２の基板搬送アーム３０への移し換えの時間をより短縮することができ、従ってこのような基板保持装置を用いた装置のスループットをより向上させることができる。この例の場合も、昇降装置２８によって静電チャック４等を下降させることによって基板２を基板搬送アーム３０の基板支持部３２上に載せることができるので、基板搬送アーム３０は昇降しないものでも良い。
【００３６】
なお、上記実施例はいずれも、基板２の方が静電チャック４よりも若干大きくて基板２の周縁部が静電チャック４からはみ出している場合の例であるが、そうでない場合は、即ち基板２と静電チャック４とが同一サイズであったり、例えば図７に示す例のように基板２の方が小さい場合は、例えば図７に示すように、基板２を離脱させる位置におるけ静電チャック４等の前述した矢印Ｙ1 方向への若干の下降、あるいは静電チャック４等の前述した矢印Ｂ1 方向への若干の回転、あるいはこの両方の動きを許容しながら、押し上げ部材３４の先端部を基板２の一端部の下面に当接させることができる穴を、静電チャック４やホルダ１４に設けておけば良い。図７中の穴４ａおよび穴１４ｂはその一例を示す。
【００３７】
また、基板２に対するイオン注入等の処理の均一性をより高めるために、基板２をそれを保持する静電チャック４およびホルダ１４と共に自転方向に回転させる回転機構を更に設け、それによって基板２等を連続的に回転させながら（回転注入）、あるいは基板２等を所定角度ずつ段階的に回転させながら（ステップ注入）、基板２にイオンビーム１２を照射してイオン注入等の処理を施すようにしても良い。
【００３８】
また、図１に示したようなハイブリッドスキャン方式のイオン注入装置以外の装置においては、例えばエッチング装置や薄膜形成装置においては、上記例のような昇降装置２８および回転装置２２を有する駆動装置２０以外に、静電チャック４を水平状態またはその付近に倒した状態で上下動させる昇降装置だけを備えている場合もあり、その場合は静電チャック４からの基板２の離脱には上記図２および図３に示した実施例を適用すれば良い。あるいは、静電チャック４を立てた状態と倒した状態とに回転させる回転装置だけを備えている場合もあり、その場合は静電チャック４からの基板２の離脱には上記図４および図５に示した実施例を適用すれば良い。
【００３９】
【発明の効果】
この発明は、上記のとおり構成されているので、次のような効果を奏する。
【００４０】
請求項１記載の発明によれば、静電チャックを倒した状態で昇降させる昇降装置を、静電チャックからの基板の離脱にも利用することができるので、従来例のように複雑な基板離脱機構を用いることなく、しかも基板を破損させることなく、印加電圧を切った静電チャックから基板を速やかに離脱させることができる。即ち、非上下動部に固定されている押し上げ部材は、静電チャックの下降に伴って、静電チャック上の基板の一端部にその下から当接して、静電チャックから基板をその一端部から順次剥がす作用を奏するので、基板が静電チャックから剥がれた箇所から、静電チャック表面の残留電荷による分極状態が崩れてこれが周りに急速に拡散することになり、それによって残留電荷による吸着力は急速に弱まり、基板の破損を惹き起こすことなく、基板を静電チャックから速やかに離脱させることができる。その結果、複雑な基板離脱機構が不要になり、そのぶんコスト低減を図ることができる。また、基板を速やかに離脱させることができるので、このような基板保持装置を用いた装置のスループットも向上する。
【００４１】
請求項２記載の発明によれば、静電チャックを立てた状態と倒した状態とに回転させる回転装置を、静電チャックからの基板の離脱にも利用することができるので、従来例のように複雑な基板離脱機構を用いることなく、しかも基板を破損させることなく、印加電圧を切った静電チャックから基板を速やかに離脱させることができる。その結果、複雑な基板離脱機構が不要になり、そのぶんコスト低減を図ることができる。また、基板を速やかに離脱させることができるので、このような基板保持装置を用いた装置のスループットも向上する。
【００４２】
請求項３記載の発明によれば、上記のような昇降装置と回転装置とを、静電チャックからの基板の離脱にも利用することができるので、静電チャックの下降動作と回転動作とを併用して、印加電圧を切った静電チャックから基板をより簡単に離脱させることができる。しかも、基板を静電チャックから離脱させながら基板搬送アーム等に載せることができるので、静電チャックからの基板の離脱および当該基板の基板搬送アーム等への移し換えの時間をより短縮することができ、従ってこのような基板保持装置を用いた装置のスループットをより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】静電チャックを昇降および回転させる駆動装置を有する基板保持装置を用いたハイブリッドスキャン方式のイオン注入装置の要部の一例を示す側面図である。
【図２】この発明に係る基板保持装置の一例を示す側面図であり、この図中の静電チャックの位置は図１中に２点鎖線で示したものに相当する。
【図３】図２の基板保持装置の静電チャックを矢印Ｙ1 方向に少し下降させた状態を示す側面図である。
【図４】この発明に係る基板保持装置の他の例を示す側面図であり、この図中の静電チャックの位置は図１中に２点鎖線で示したものに相当する。
【図５】図４の基板保持装置の静電チャックを矢印Ｂ1 方向に少し回転させた状態を示す側面図である。
【図６】基板搬送アームの一例を示す平面図である。
【図７】静電チャックの他の例を示す断面図である。
【図８】基板離脱機構を備える従来の基板保持装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
２ 基板
４ 静電チャック
２０ 駆動装置
２２ 回転装置
２６ 昇降軸
２８ 昇降装置
３０ 基板搬送アーム
３４ 押し上げ部材
３６ 真空容器内壁
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばイオン注入装置、エッチング装置、薄膜形成装置等に用いられるものであって、基板を静電気によって吸着して保持する静電チャックを備える基板保持装置に関し、より具体的には、印加電圧を切った後の静電チャックから基板を速やかに離脱させる手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記のようなイオン注入装置等においては、従来から、処理する基板（例えば半導体ウェーハ）を静電チャックによって吸着して保持することが行われている。
【０００３】
静電チャックは、簡単に言えば、絶縁体中に埋め込んだ一つまたは複数対の電極に電圧を印加して、吸着物である基板と電極間に正、負の電荷を生ぜしめ、この間に働くクーロン力によって基板を吸着して保持するものである。このような静電チャックによれば、例えば真空中においても基板を吸着保持することができる。
【０００４】
ところがこのような静電チャックには、それに印加する電圧を切っても、すぐには基板を取り外すことができないという問題がある。これは、簡単に言えば、印加電圧を切っても、静電チャックと基板間に電荷が残留しているため、静電チャックの吸着力はε-t/T（Ｔは時定数、ｔは時間）に近いカーブでしか減衰しないからである。例えば、吸着力が半減するのに１０〜２０秒程度もかかる場合がある。
【０００５】
従って、例えばこのような静電チャックをイオン注入装置等に用いた場合、注入処理後の基板を静電チャックから取り外して未処理の基板と交換する際に、静電チャックの残留吸着力がなくなるのを待つための長い待ち時間を必要とし、これが当該装置のスループット（単位時間当たりの処理能力）を低下させる原因となっていた。
【０００６】
このような問題を解決するために、基板離脱機構によって、印加電圧を切った後の静電チャックから基板を強制的に離脱させる方法が、特開平６−３３８５５９号公報に提案されている。
【０００７】
図８に示す基板保持装置はそのような方法を実施するものであり、特定のものだけ長くした複数本の押し上げ部材６とそれらを一括して矢印Ａに示すように昇降させる昇降装置８とから成る基板離脱機構１０を用いて、静電チャック４上に残留電荷によって吸着されている基板２の下面に特定の押し上げ部材６を他のものに先立って当接させて押し上げることにより、先に当接させた部分から基板２を順次剥離するようにして、印加電圧を切った静電チャック４から基板２を離脱させるものである。
【０００８】
【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、静電チャック４から基板２を速やかに離脱させることはできるけれども、複数本の押し上げ部材６およびその昇降装置８から成る複雑な基板離脱機構１０を必要とするという問題がある。
【０００９】
そこでこの発明は、複雑な基板離脱機構を用いることなく、印加電圧を切った静電チャックから基板を速やかに離脱させ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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る第１の基板保持装置は、基板を静電気によって吸着して保持する静電チャックと、この静電チャックを横に倒した状態で上下動させる昇降装置とを備える基板保持装置において、先端部が前記昇降装置による静電チャックの上下動の範囲内に位置しかつ当該静電チャックに当たらないように、非上下動部に固定されていて、前記静電チャックの下降に伴って、当該静電チャック上の基板の一端部にその下から当接して、静電チャックから基板をその一端部から順次剥がすことによって基板を押し上げる押し上げ部材を設けたことを特徴としている。
【００１１】
この発明に係る第２の基板保持装置は、基板を静電気によって吸着して保持する静電チャックと、この静電チャックを立てた状態と倒した状態とに回転させる回転装置とを備える基板保持装置において、先端部が前記回転装置による静電チャックの回転の範囲内に位置しかつ当該静電チャックに当たらないように、非回転部に固定されていて、前記静電チャックの倒した状態付近の回転に伴って、当該静電チャック上の基板の一端部にその下から当接して当該基板を押し上げる押し上げ部材を設けたことを特徴としている。
【００１２】
この発明に係る第３の基板保持装置は、基板を静電気によって吸着して保持する静電チャックと、この静電チャックを立てた状態と倒した状態とに回転させ、かつ少なくとも倒した状態で上下動させる駆動装置とを備える基板保持装置において、先端部が前記駆動装置による静電チャックの上下動および回転の範囲内に位置しかつ当該静電チャックに当たらないように、非上下動かつ非回転部に固定されていて、前記静電チャックの下降および倒した状態付近での回転に伴って、当該静電チャック上の基板の一端部にその下から当接して当該基板を押し上げる押し上げ部材を設けたことを特徴としている。
【００１３】
イオン注入装置、エッチング装置、薄膜形成装置等においては、基板処理または基板搬送等のために、基板を保持する静電チャックを少なくとも横に倒した状態で上下動させる昇降装置、あるいは同静電チャックを立てた状態と倒した状態とに回転させる回転装置、あるいは同静電チャックを上記のように上下動および上記のように回転させる駆動装置を有する基板保持装置が用いられる場合が多い。
【００１４】
この発明は、このような昇降装置、回転装置あるいは駆動装置を、印加電圧を切った静電チャックからの基板の離脱にも利用するものである。
【００１５】
即ち、上記第１の基板保持装置によれば、横に倒した状態の静電チャックを、昇降装置によって、当該静電チャック上の基板が押し上げ部材に当接する以上に下降させることによって、押し上げ部材によって基板の一端部を下から押し上げて、基板を静電チャックから押し剥がすことができる。これによって、複雑な基板離脱機構を用いることなく、印加電圧を切った静電チャックから基板を速やかに離脱させることができる。
【００１６】
上記請求項２記載の基板保持装置によれば、横に倒した状態の静電チャックを更に、回転装置によって、当該静電チャック上の基板が押し上げ部材に当接する以上に回転させることによって、押し上げ部材によって基板の一端部を下から押し上げて、基板を静電チャックから押し剥がすことができる。これによって、複雑な基板離脱機構を用いることなく、印加電圧を切った静電チャックから基板を速やかに離脱させることができる。
【００１７】
上記請求項３記載の基板保持装置によれば、横に倒した状態の静電チャックを、駆動装置によって、当該静電チャック上の基板が押し上げ部材に当接する以上に更に下降および回転させることによって、押し上げ部材によって基板の一端部を下から押し上げて、基板を静電チャックから押し剥がすことができる。これによって、複雑な基板離脱機構を用いることなく、印加電圧を切った静電チャックから基板を速やかに離脱させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、静電チャックを昇降および回転させる駆動装置を有する基板保持装置を用いたハイブリッドスキャン方式のイオン注入装置の要部の一例を示す側面図である。このイオン注入装置は、イオンビーム１２を電磁気的にＸ方向（例えば水平方向。図面では紙面の表裏方向）に往復走査すると共に、このイオンビーム１２に対向するように立てた状態の基板２を、イオンビーム１２の走査領域内において、上記Ｘ方向と直交するＹ方向（例えば垂直方向）に機械的に往復走査し、両走査の協働（ハイブリッドスキャン）によって、基板２の全面にイオンビーム１２を照射して基板２の全面にイオン注入を行うよう構成されている。
【００１９】
ここに用いられている基板保持装置は、上記基板２を静電気によって吸着して保持する前述したような静電チャック４と、この静電チャック４を支持するホルダ１４と、基板２を保持した静電チャック４およびそのホルダ１４を上下動および立てた状態と横に倒した状態とに回転させる駆動装置２０とを備えている。
【００２０】
駆動装置２０は、基板２を保持した静電チャック４およびホルダ１４を、回転軸２４を中心にして矢印Ｂのように往復回転させて、それらを図１中に実線で示すように立てた状態と、同図中に２点鎖線で示すように横に倒した状態とに回転させる回転装置２２を備えている。立てた状態は、この例では、基板２へのイオン注入のための状態であり、基板２をイオンビーム１２に対して垂直に立てる（垂直注入）場合もあるし、斜めに傾けて立てる（斜め注入）場合もある。横に倒した状態は、この例では、基板搬送アーム３０との間で基板２の受け渡し（例えば注入済の基板２と未注入の基板２との入れ換え）を行うための状態であり、通常は水平状態である。３２は、基板搬送アーム３０の基板支持部である。
【００２１】
駆動装置２０は、更に、基板２を保持した静電チャック４、ホルダ１４および回転装置２２を、昇降軸２６を介して、前記Ｙ方向に上下動（昇降）させる昇降装置２８を備えている。この昇降は、基板２のイオンビーム入射位置での前述したような機械的走査のためと、イオンビーム１２の当たらない下方の位置において基板２の受け渡しを行うためである。即ち、基板２へのイオン注入時は、回転装置２２によって静電チャック４および基板２を前述したように立てた状態に保持しておいて、それらを昇降装置２８によってＹ方向に機械的に往復走査する。基板２の受け渡し時は、静電チャック４および基板２を、昇降装置２８によって、上記注入位置よりも更に下方に、即ちイオンビーム１２が当たらない位置に下降させ、かつ回転装置２２によって倒した状態に回転させて保持した状態で、昇降装置２８によって静電チャック４を若干昇降させる等して基板搬送アーム３０との間で基板２の受け渡しを行う。その際、基板搬送アーム３０は、例えば図６に示すように水平面内で矢印Ｃのように旋回させられる。基板２をこの基板搬送アーム３０（より具体的にはその基板支持部３２）と静電チャック４との間で受け渡しする際は、昇降装置２８によって基板２を載せた静電チャック４を若干昇降させても良いし、その代わりに基板搬送アーム３０を若干昇降させても良いし、両者を併用しても良い。
【００２２】
この実施例の基板保持装置は、上記のような駆動装置２０を、印加電圧を切った静電チャック４からの基板２の離脱にも利用するものであり、その一例を図２に示す。
【００２３】
この図２の基板保持装置は、上記駆動装置２０の内の昇降装置２８を基板離脱に利用するものであり、Ｌ字状の押し上げ部材３４を、非上下動部（即ち静電チャック４が前記Ｙ方向に上下動するのに対してそのように上下動しない固定部）の一例としての真空容器内壁３６に次のように固定している。
【００２４】
即ち、この押し上げ部材３４は、その先端部が、倒した状態の静電チャック４の昇降装置２８による前記Ｙ方向の上下動の範囲内に位置するように、より具体的にはこの例では、静電チャック４の前記Ｙ方向の上下動の範囲内における下限近くに位置するように、しかも当該静電チャック４やホルダ１４が当たらないように、真空容器内壁３６に固定されている。しかもこの押し上げ部材３４の先端部は、平面的に見て、例えば図６に示すように、倒した状態の静電チャック４上の基板２の周縁部の下方に位置している。なお、基板搬送アーム３０は、図６に示す状態以上には左に旋回させないので、その基板支持部３２と押し上げ部材３４とが互いに衝突することはない。従ってこの押し上げ部材３４は、静電チャック４の下降に伴って、当該静電チャック４上の基板２の一端部にその下から当接して当該基板２を押し上げる作用をする。
【００２５】
これを詳述すると、倒した状態の静電チャック４を昇降装置２８によって、図２に示したような下降位置状態から更にＹ1 方向に、静電チャック４上の基板２が押し上げ部材３４に当接する以上に下降させると、図３に示すように、押し上げ部材３４の先端部が、静電チャック４上に残留電荷によって吸着されている基板２の一端部を下から押し上げるので、基板２を静電チャック４から押し剥がして離脱させることができる。この剥がす状態を細かく分析すると、押し上げ部材３４によって、初めに基板２の一端部を静電チャック４から押し剥がし、それに続いて基板２の他端部に向けて順次押し剥がし、このようにして基板２の全体を静電チャック４から押し剥がして離脱させることができる。
【００２６】
これとは違って仮に、基板２の全周を同時に押し上げたり、基板２の周縁部の複数箇所を同時に押し上げることによって、基板２を静電チャック４の上面（基板載置面）に対して平行に押し上げると、静電チャック４の上面全面と基板２との間に強い吸着力が残留している状態で基板２のほぼ全体を一気に剥がすことになるので、基板２の破損を惹き起こしやすい。これに対してこの例のように、基板２の一端部から順次剥がすと、基板２が静電チャック４から剥がれた箇所から、静電チャック４表面の残留電荷による分極状態が崩れてこれが周りに急速に拡散するので、残留電荷による吸着力は急速に弱まり、基板２の破損を惹き起こすことなく、基板２を静電チャック４から速やかに離脱させることができる。
【００２７】
このようにこの実施例の基板保持装置は、静電チャック４を倒した状態でも昇降させる昇降装置２８を、静電チャック４からの基板２の離脱にも利用するものであるので、従来例のように複雑な基板離脱機構を用いることなく、しかも基板２を破損させることなく、印加電圧を切った静電チャック４から基板２を速やかに離脱させることができる。その結果、複雑な基板離脱機構が不要になり、そのぶんコスト低減を図ることができる。また、基板２を速やかに離脱させることができるので、このような基板保持装置を用いたイオン注入装置等のスループットも向上する。
【００２８】
なお、基板搬送アーム３０との関係について説明すると、先に基板２を静電チャック４から上記のようにして離脱させそれを静電チャック４上に載置した状態で、基板搬送アーム３０をその基板支持部３２が基板２を受けるように旋回させて来ても良いけれども、図２および図３中に２点鎖線で示すように、予め基板搬送アーム３０をその基板支持部３２が基板２を受ける状態に待機させておいて、その状態で基板２を静電チャック４から上記のようにして離脱させるのが好ましい。そのようにすれば、基板２を離脱させる際に基板２がずれることは殆どないけれども、仮に基板２がずれたとしても、基板支持部３２がその下に予め待機しているから、静電チャック４から基板２が落下する恐れはなく、しかも基板２は基板支持部３２に確実に載ることになるので、安全性がより向上する。また、基板２を静電チャック４から離脱させるのとほぼ同時に、当該基板２を基板支持部３２で受けて搬送することができるので、無駄な待ち時間がなくなり、スループットがより向上する。このことは、後述する実施例についても同様である。なお、この図２の例の場合は、昇降装置２８によって静電チャック４等を下降させることによって基板２を基板搬送アーム３０の基板支持部３２上に載せることができるので、基板搬送アーム３０は昇降しないものでも良い。
【００２９】
図４は、この発明に係る基板保持装置の他の例を示す側面図である。この基板保持装置は、上記駆動装置２０の回転装置２２を静電チャック４からの基板２の離脱にも利用するものであり、Ｌ字状の押し上げ部材３４を、非回転部（即ち静電チャック４が前記矢印Ｂのように回転するのに対してそのように回転しない部分）の一例としての昇降軸２６に次のように固定している。
【００３０】
即ち、この押し上げ部材３４は、その先端部が、回転装置２２による静電チャック４の前記矢印Ｂ方向の回転範囲内に位置するように、より具体的にはこの例では、静電チャック４の前記矢印Ｂ方向の回転範囲内であって、静電チャック４を立てた状態から水平状態に倒し更に少し行き過ぎた辺りに位置するように、しかも当該静電チャック４やホルダ１４に当たらないように、昇降軸２６に固定している。この昇降軸２６は回転しないけれども昇降装置２８によって上下動させられるから、この昇降軸２６に固定している押し上げ部材３４も静電チャック４等と共にＹ方向に上下動することになる。しかもこの押し上げ部材３４の先端部は、平面的に見て、図２に示した押し上げ部材３４の場合と同様に、倒した状態の静電チャック４上の基板２の周縁部の下方に位置している。従ってこの押し上げ部材３４は、静電チャック４の倒した状態付近の回転に伴って、当該静電チャック４上の基板２の一端部にその下から当接して当該基板２を押し上げる作用をする。
【００３１】
これを詳述すると、回転装置２２によって静電チャック４等を、図４に示した水平状態から更に矢印Ｂ1 方向に、静電チャック４上の基板２が押し上げ部材３４に当接する以上に回転させると、図５に示すように、押し上げ部材３４の先端部が、静電チャック４上に残留電荷によって吸着されている基板２の一端部を下から押し上げるので、基板２を静電チャック４から速やかに押し剥がして離脱させることができる。この基板２を剥がす際の詳しい作用および効果は、図２について先に説明したのと同様である。
【００３２】
このようにこの実施例の基板保持装置は、静電チャック４を立てた状態と倒した状態とに回転させる回転装置２２を、静電チャック４からの基板２の離脱にも利用するものであるので、従来例のように複雑な基板離脱機構を用いることなく、しかも基板２を破損させることなく、印加電圧を切った静電チャック４から基板２を速やかに離脱させることができる。その結果、複雑な基板離脱機構が不要になり、そのぶんコスト低減を図ることができる。また、基板２を速やかに離脱させることができるので、このような基板保持装置を用いたイオン注入装置等のスループットも向上する。
【００３３】
また、この実施例の場合も、図２に示した実施例の場合と同様、予め基板搬送アーム３０をその基板支持部３２が基板２を受ける状態に待機させておいた状態で、基板２を静電チャック４から上記のようにして離脱させるのが好ましい。そのようにすれば、前述したように、基板２を基板支持部３２に確実に載せることができるので安全性がより向上すると共に、無駄な待ち時間がなくなり、このような基板保持装置を用いた装置のスループットも向上する。
【００３４】
更に他の実施例として、上記駆動装置２０の回転装置２２と昇降装置２８の両方を、静電チャック４からの基板２の離脱にも利用しても良い。その場合は、上記押し上げ部材３４を、非上下動かつ非回転部に、例えば図２に示した例と同様に真空容器内壁３６に固定しておく。この押し上げ部材３４の先端部は、図２について説明したように昇降装置２８による静電チャック４の上下動の範囲内、かつ図４について説明したように回転装置２２による静電チャック４の回転の範囲内に位置させ、かつそのような動きをする静電チャック４に当該押し上げ部材３４が当たらないように位置させておく。
【００３５】
この実施例の場合は、静電チャック４を図３に示したように下降させるのと同時に図５に示したように回転させることができ、この下降動作と回転動作とを併用して基板２を静電チャック４から離脱させることができるので、基板２をより簡単に離脱させることができる。しかも、基板２を静電チャック４から剥がしながら基板搬送アーム３０の基板支持部３２上に載せることができるので、即ち静電チャック４から基板２を離脱させる動作と離脱させた基板２を基板搬送アーム３０の基板支持部３２上に載せる動作とを同時に行うことができるので、印加電圧を切った静電チャック４から基板２の離脱および当該基板２の基板搬送アーム３０への移し換えの時間をより短縮することができ、従ってこのような基板保持装置を用いた装置のスループットをより向上させることができる。この例の場合も、昇降装置２８によって静電チャック４等を下降させることによって基板２を基板搬送アーム３０の基板支持部３２上に載せることができるので、基板搬送アーム３０は昇降しないものでも良い。
【００３６】
なお、上記実施例はいずれも、基板２の方が静電チャック４よりも若干大きくて基板２の周縁部が静電チャック４からはみ出している場合の例であるが、そうでない場合は、即ち基板２と静電チャック４とが同一サイズであったり、例えば図７に示す例のように基板２の方が小さい場合は、例えば図７に示すように、基板２を離脱させる位置におるけ静電チャック４等の前述した矢印Ｙ1 方向への若干の下降、あるいは静電チャック４等の前述した矢印Ｂ1 方向への若干の回転、あるいはこの両方の動きを許容しながら、押し上げ部材３４の先端部を基板２の一端部の下面に当接させることができる穴を、静電チャック４やホルダ１４に設けておけば良い。図７中の穴４ａおよび穴１４ｂはその一例を示す。
【００３７】
また、基板２に対するイオン注入等の処理の均一性をより高めるために、基板２をそれを保持する静電チャック４およびホルダ１４と共に自転方向に回転させる回転機構を更に設け、それによって基板２等を連続的に回転させながら（回転注入）、あるいは基板２等を所定角度ずつ段階的に回転させながら（ステップ注入）、基板２にイオンビーム１２を照射してイオン注入等の処理を施すようにしても良い。
【００３８】
また、図１に示したようなハイブリッドスキャン方式のイオン注入装置以外の装置においては、例えばエッチング装置や薄膜形成装置においては、上記例のような昇降装置２８および回転装置２２を有する駆動装置２０以外に、静電チャック４を水平状態またはその付近に倒した状態で上下動させる昇降装置だけを備えている場合もあり、その場合は静電チャック４からの基板２の離脱には上記図２および図３に示した実施例を適用すれば良い。あるいは、静電チャック４を立てた状態と倒した状態とに回転させる回転装置だけを備えている場合もあり、その場合は静電チャック４からの基板２の離脱には上記図４および図５に示した実施例を適用すれば良い。
【００３９】
【発明の効果】
この発明は、上記のとおり構成されているので、次のような効果を奏する。
【００４０】
請求項１記載の発明によれば、静電チャックを倒した状態で昇降させる昇降装置を、静電チャックからの基板の離脱にも利用することができるので、従来例のように複雑な基板離脱機構を用いることなく、しかも基板を破損させることなく、印加電圧を切った静電チャックから基板を速やかに離脱させることができる。即ち、非上下動部に固定されている押し上げ部材は、静電チャックの下降に伴って、静電チャック上の基板の一端部にその下から当接して、静電チャックから基板をその一端部から順次剥がす作用を奏するので、基板が静電チャックから剥がれた箇所から、静電チャック表面の残留電荷による分極状態が崩れてこれが周りに急速に拡散することになり、それによって残留電荷による吸着力は急速に弱まり、基板の破損を惹き起こすことなく、基板を静電チャックから速やかに離脱させることができる。その結果、複雑な基板離脱機構が不要になり、そのぶんコスト低減を図ることができる。また、基板を速やかに離脱させることができるので、このような基板保持装置を用いた装置のスループットも向上する。
【００４１】
請求項２記載の発明によれば、静電チャックを立てた状態と倒した状態とに回転させる回転装置を、静電チャックからの基板の離脱にも利用することができるので、従来例のように複雑な基板離脱機構を用いることなく、しかも基板を破損させることなく、印加電圧を切った静電チャックから基板を速やかに離脱させることができる。その結果、複雑な基板離脱機構が不要になり、そのぶんコスト低減を図ることができる。また、基板を速やかに離脱させることができるので、このような基板保持装置を用いた装置のスループットも向上する。
【００４２】
請求項３記載の発明によれば、上記のような昇降装置と回転装置とを、静電チャックからの基板の離脱にも利用することができるので、静電チャックの下降動作と回転動作とを併用して、印加電圧を切った静電チャックから基板をより簡単に離脱させることができる。しかも、基板を静電チャックから離脱させながら基板搬送アーム等に載せることができるので、静電チャックからの基板の離脱および当該基板の基板搬送アーム等への移し換えの時間をより短縮することができ、従ってこのような基板保持装置を用いた装置のスループットをより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】静電チャックを昇降および回転させる駆動装置を有する基板保持装置を用いたハイブリッドスキャン方式のイオン注入装置の要部の一例を示す側面図である。
【図２】この発明に係る基板保持装置の一例を示す側面図であり、この図中の静電チャックの位置は図１中に２点鎖線で示したものに相当する。
【図３】図２の基板保持装置の静電チャックを矢印Ｙ1 方向に少し下降させた状態を示す側面図である。
【図４】この発明に係る基板保持装置の他の例を示す側面図であり、この図中の静電チャックの位置は図１中に２点鎖線で示したものに相当する。
【図５】図４の基板保持装置の静電チャックを矢印Ｂ1 方向に少し回転させた状態を示す側面図である。
【図６】基板搬送アームの一例を示す平面図である。
【図７】静電チャックの他の例を示す断面図である。
【図８】基板離脱機構を備える従来の基板保持装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
２ 基板
４ 静電チャック
２０ 駆動装置
２２ 回転装置
２６ 昇降軸
２８ 昇降装置
３０ 基板搬送アーム
３４ 押し上げ部材
３６ 真空容器内壁
Claims (3)
- 基板を静電気によって吸着して保持する静電チャックと、この静電チャックを横に倒した状態で上下動させる昇降装置とを備える基板保持装置において、先端部が前記昇降装置による静電チャックの上下動の範囲内に位置しかつ当該静電チャックに当たらないように、非上下動部に固定されていて、前記静電チャックの下降に伴って、当該静電チャック上の基板の一端部にその下から当接して、静電チャックから基板をその一端部から順次剥がすことによって基板を押し上げる押し上げ部材を設けたことを特徴とする基板保持装置。
- 基板を静電気によって吸着して保持する静電チャックと、この静電チャックを立てた状態と倒した状態とに回転させる回転装置とを備える基板保持装置において、先端部が前記回転装置による静電チャックの回転の範囲内に位置しかつ当該静電チャックに当たらないように、非回転部に固定されていて、前記静電チャックの倒した状態付近の回転に伴って、当該静電チャック上の基板の一端部にその下から当接して当該基板を押し上げる押し上げ部材を設けたことを特徴とする基板保持装置。
- 基板を静電気によって吸着して保持する静電チャックと、この静電チャックを立てた状態と倒した状態とに回転させ、かつ少なくとも倒した状態で上下動させる駆動装置とを備える基板保持装置において、先端部が前記駆動装置による静電チャックの上下動および回転の範囲内に位置しかつ当該静電チャックに当たらないように、非上下動かつ非回転部に固定されていて、前記静電チャックの下降および倒した状態付近での回転に伴って、当該静電チャック上の基板の一端部にその下から当接して当該基板を押し上げる押し上げ部材を設けたことを特徴とする基板保持装置。
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