JP4640876B2

JP4640876B2 - Substrate transfer device

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電吸着装置、基板搬送装置、真空処理装置及び基板保持方法に関し、特に、絶縁性基板を静電吸着することが可能な静電吸着装置と、その静電吸着装置を備えた基板搬送装置及び真空処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、真空装置内への基板の搬出入には基板搬送ロボットが用いられている。
図１５(ａ)の符号１１０は、真空処理装置(スパッタリング装置)であり、真空槽１１２と基板搬送装置１２０とを有している。真空槽１１２内の天井側にはカソード電極１１３が配置されており、底壁側には基板吸着装置１１４が配置されている。
【０００３】
基板搬送装置１２０は、駆動装置１２１と、該駆動装置１２１に取り付けられた腕部１２２と、該腕部１２２の先端に取り付けられた保持部１２３とを有している。
【０００４】
保持部１２３の構成を図１６(ａ)、(ｂ)に示す。同図(ａ)は同図(ｂ)のＸ−Ｘ線断面図に相当する。この保持部１２３は、金属板１２４と、該金属板１２４上に配置された誘電体層１２５を有している。この誘電体層１２５はセラミックス製であり、その表面に、導電性のカーボンからなる第１、第２の電極１２７₁、１２７₂が形成されている。
【０００５】
第１、第２の電極１２７₁、１２７₂の平面図を同図(ｂ)に示す。第１、第２の電極１２７₁、１２７₂は櫛状に成形されており、その歯の部分が互いに噛み合うように配置されている。
【０００６】
第１、第２の電極１２７₁、１２７₂はそれぞれ真空槽１１２外に設けられた電源に接続されており、その電源を駆動すると、第１、第２の電極１２７₁、１２７₂の間に直流電圧を印加することができる。
第１、第２の電極１２７₁、１２７₂上には、第１、第２の電極１２７₁、１２７₂と誘電体層１２５表面とを被覆するように保護膜１３０が形成されている。
【０００７】
上述した真空槽１１２内に基板を搬入する際には、保持部１２３表面に基板１１１を載置した状態で、第１、第２の電極１２７₁、１２７₂の間に直流電圧を印加する。
【０００８】
一般に、不均一な電場Ｅ中に分極率αの誘電体を置いたとき、その誘電体には、単位面積当たり次式で表されるグラディエント力が働く。
ｆ＝１／２・α・ｇｒａｄ(Ｅ²)
上述した保持部１２３では、互いに隣接する第１、第２の電極１２７₁、１２７₂の間の距離が非常に小さくなっている。その結果、誘電体からなる基板がその表面に載置されたときに、上式のｇｒａｄ(Ｅ²)が大きくなっている。
【０００９】
その結果、基板１１１が、保持部１２３の表面方向に上述したグラディエント力を受け、基板１１１の裏面全面が保持部１２３表面に静電吸着される。図１７は、その状態を模式的に示した図である。図１７において、符号１２２は第１、第２の電極１２７₁、１２７₂間に直流電圧を印加する直流電源を示しており、符号Ｅは電場を示している。また、符号ｆは基板１１１に働くグラディエント力の方向を示している。
こうして、保持部１２３表面に基板１１１が静電吸着された状態で、腕部１２２を水平移動させ、基板１１１を基板吸着装置１１４上に静止させる。
【００１０】
次いで、真空槽１１２底部に配置された昇降機構１０６を動作させ、基板１１１を保持部１２３上から基板吸着装置１１４上に移し替え、腕部１２２及び保持部１２３を真空槽１１２から抜き出し、真空槽１１２を密閉し、スパッタリングガスを導入し、カソード電極１１３に配置されたターゲットのスパッタリングを行う。
【００１１】
上述した静電吸着装置では、グラディエント力により基板を静電吸着しているため、例えばガラス基板等のような絶縁性基板でも静電吸着することができる。また、基板１１１を静電吸着力で保持しているので、保持部１２３を高速に移動させても、基板１１１が保持部１２３から滑落しにくく、基板１１１を高速に移動させることができる。
【００１２】
しかしながら、保持部１２３の表面が基板１１１の裏面と接触しているため、搬送の際に基板１１１の裏面が保持部１２３の表面と擦れ合い、基板１１１の裏面に傷がついてしまうという問題が生じていた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の要求に応じるために創作されたものであり、その目的は、基板を静電吸着しつつ搬送する際に、基板の成膜面や裏面に傷がつかない技術を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、移動可能に構成された腕部と、前記腕部に設けられ、前記腕部の移動によって移動可能に構成された保持部とを有し、前記保持部は、静電吸着装置を備え、前記静電吸着装置は、枠状で内周面が吸着面である基体と、前記基体の前記吸着面に設けられた第１、第２の電極とを有し、前記第１、第２の電極が位置する吸着面は、吸着対象である基板の側面に対して平行に配置され、前記第１、第２の電極は、それぞれ櫛状に成形され、櫛歯の部分が噛み合って配置され、前記第１、第２の電極間に印加された電圧で形成された電界Ｅ中に分極率αの誘電体が配置されると、前記誘電体には単位面積当たり１／２・α・ｇｒａｄ(Ｅ ² )の大きさのグラディエント力が働いて前記誘電体を吸着できるように構成されたことを特徴とする基板搬送装置である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の基板搬送装置であって、前記枠状の基体は、複数の部分に分割できるように構成されたことを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の基板搬送装置であって、前記吸着面から突出して設けられた突出部を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の静電吸着装置は、第１、第２の電極が位置する吸着面を有している。ここで吸着面とは、静電吸着装置が基板の側面と当接する平面であり、例えば第１、第２の電極が露出している場合には、基板の側面に面する第１、第２の電極の表面に相当し、第１、第２の電極上に保護膜が形成されている場合には、保護膜の表面に相当するものである。
【００１６】
一例として、枠状に形成された基体を有し、その内周面が吸着面とされた場合には、この吸着面が基板の側面と平行に配置されているので、基板の側面が吸着面と当接した状態で、第１、第２の電極間に電圧を印加すると、基板の側面が吸着面方向にグラディエント力を受け、吸着面に静電吸着される。
【００１７】
こうして、基板の表面や裏面には静電吸着装置が接触しない状態で静電吸着できるので、基板が熱膨張した場合でも、基板の成膜面やその裏面が静電吸着装置と擦れることにより、傷がつくことはない。従って、基板の表面や裏面に傷がつかない状態で基板を静電吸着して保持することができる。
【００１８】
なお、上記構成の静電吸着装置において、その吸着面から突出して設けられた突出部を有するように構成してもよい。
このように構成し、突出部を下方に位置させた状態で、基板を上方から開口内へと下降させると、基板の周囲は突出部の上に乗り、突出部によって支えられる。このように、突出部で基板の周囲を支えることにより、静電吸着力が弱くなった場合でも、基板を確実に保持することができる。
【００１９】
また、本発明の基板搬送装置は、本発明の静電吸着装置を有しており、基板の側面を静電吸着した状態で基板を搬送している。このため、搬送中に基板の成膜面や裏面に傷がつかないようにして、基板を搬送することができる。
【００２０】
さらに、本発明の真空処理装置は、本発明の静電吸着装置を有しており、基板の側面を静電吸着した状態で基板を真空処理できるように構成されている。このため、例えば真空処理中に基板が熱膨張しても、基板の裏面や成膜面などは静電吸着装置に接触していないので、熱膨張によって基板の裏面や成膜面が静電吸着装置と擦れ合って傷がつかないようにすることができる。
また、本発明の基板保持方法では、基板の側面を静電吸着して保持しているので、基板を保持した状態で、基板の表面や裏面に傷がつくことがない。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下で図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１の符号１０は、本発明の一例の真空処理装置(スパッタリング装置)を示している。真空処理装置１０は、真空槽１２と搬送室１５とを有している。真空槽１２内の天井側にはカソード電極１３が配置されており、底壁側には基板吸着装置１４が配置されている。
【００２２】
搬送室１５内には、基板搬送装置２０が配置されている。この基板搬送装置２０は、駆動装置２１と、該駆動装置２１に取り付けられた腕部２２と、該腕部２２の先端に取り付けられた静電吸着装置２３とを有している。駆動装置２１内には、図示しないモータが配置され、腕部２２の一端は、このモータに接続されており、水平面内での伸縮移動と垂直方向への移動ができるように構成されている。
【００２３】
静電吸着装置２３は、腕部２２の他端に設けられており、腕部２２の移動に伴って、水平方向と垂直方向に移動できるように構成されている。
静電吸着装置２３の構成の一例を図２(ａ)、(ｂ)に示す。この静電吸着装置２３は、誘電体で構成され、中央に矩形状の開口９９が設けられてなる矩形枠体２５を有している。この矩形枠体２５は、開口９９に面する側面を合計四面有している。
【００２４】
図２(ｂ)の符号２６に示し、開口９９に面する矩形枠体２５の側面(以下で吸着面と称する。)の平面図を図３(ｂ)に示し、この吸着面２６を含む矩形枠体２５の一部断面図を図３(ａ)の符号２４に示す。この図３(ａ)は、同図(ｂ)のＡ−Ａ線断面図に相当している。
【００２５】
この矩形枠体２５の吸着面２６には、図３(ｂ)に示すように導電性のカーボンからなる第１、第２の電極２７₁、２７₂が形成されている。第１、第２の電極２７₁、２７₂は櫛状に成形されており、その歯の部分が互いに噛み合うように配置されている。
【００２６】
第１、第２の電極２７₁、２７₂はそれぞれ真空槽１２外に設けられた図示しない電源に接続されており、その電源を駆動すると、第１、第２の電極２７₁、２７₂の間に直流電圧を印加することができるように構成されている。
【００２７】
搬送室１５には、図示しない搬出入室が接続されている。かかる真空処理装置１０を用いて、ガラスからなる基板をスパッタリング処理する場合には、搬出入室内の図示しない載置台に成膜対象の絶縁性基板を配置し、真空槽１２と、搬送室１５と、搬出入室とを真空雰囲気にしておく。
【００２８】
次に、基板搬送装置２０を動作させ、搬送室１５から、静電吸着装置２３を搬出入室内に入れ、静電吸着装置２３の矩形開口９９を、基板１１の上に位置させる。矩形開口９９は、基板１１とほぼ同じ大きさになるように予め形成されており、矩形開口９９と基板１１との位置合わせをした状態で、基板１１を上昇させると、基板１１は図４(ｂ)に示すように矩形開口９９内に収まる。収まったら基板１１を静止させる。このとき静電吸着装置２３の吸着面２６と、基板１１の側面とは互いに当接している。
【００２９】
この状態で、第１、第２の電極２７₁、２７₂間に電圧を印加すると、第１、第２の電極２７₁、２７₂の間に生じた電界により、基板１１の側面が、各側面に接する静電吸着装置２３の吸着面２６方向にグラディエント力を受け、基板１１の各側面が、吸着面２６に静電吸着され、開口９９から基板１１が落下しない状態になる。
【００３０】
こうして、静電吸着装置２３の吸着面２６に基板１１の側面が静電吸着されたら、腕部２２を水平移動させて静電吸着装置２３を搬出入室から取り出し、搬送室１５を介して真空槽１２内に搬入した後、基板１１を基板吸着装置１４上に静止させる(図５(ａ))。
【００３１】
次いで、真空槽１２底部に配置された昇降ピン６を上昇させ、その先端に基板１１の裏面が当接したら、第１、第２の電極２７₁、２７₂への電圧印加を停止し、基板１１の静電吸着状態を解除する。すると、基板１１が昇降ピン６の先端に乗り、基板１１が静電吸着装置２３から昇降ピン６へと移し替えられる。
【００３２】
その後昇降ピン６を降下させて、基板吸着装置１４上に基板１１を載置させる(図５(ｂ))。
次に、腕部２２及び静電吸着装置２３を真空槽１２から抜き出し、真空槽１２を密閉し、スパッタリングガスを導入し、カソード電極１３に配置されたターゲットのスパッタリングを行う。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態の基板搬送装置２０では、静電吸着装置２３が基板１１の側面を静電吸着しているので、基板１１１の裏面を静電吸着装置１２３表面に静電吸着していた従来と異なり、基板１１の裏面が静電吸着装置と接していない。このため、搬送中等に基板１１の裏面が静電吸着装置２３に擦られることはなく、基板１１の裏面に傷がつかない。このように、基板１１の成膜面や裏面に傷がつかない状態で、基板１１を搬送させることができる。
なお、上記実施形態では、静電吸着装置２３の形状を矩形枠体としたが、本発明の静電吸着装置の形状はかかる形状に限られるものではない。
【００３４】
図６の符号３１に、本発明の他の実施形態の静電吸着装置を示す。この静電吸着装置３１は、上述した矩形枠体２５の、矩形開口９９に面した側面に、矩形開口９９側に突出して形成された庇状の突出部３４を有している。
【００３５】
この静電吸着装置３１においても、矩形開口９９内には上述した吸着面２６があり、この吸着面２６に基板１１の側面を静電吸着して保持することができる。
矩形開口９９は、搬送対象となる基板１１と同じ大きさであるが、突出部３４が下方に位置した状態で開口９９の上方から基板１１を降下させると、基板１１底面の周囲は突出部３４上に乗る。このため基板１１の底面はその周囲が突出部３４によって下方から支えられるので、静電吸着力が弱くなった場合でも、基板１１は確実に静電吸着装置３１上に保持される。
【００３６】
また、静電吸着装置を、図７(ａ)、(ｂ)の符号４０に示すような構成としてもよい。この静電吸着装置４０は、四本の駆動軸３９₁〜３９₄と、それぞれの先端に取り付けられた直方体状の吸着部３７₁〜３７₄を有している。
【００３７】
各吸着部３７₁〜３７₄は２個一組が互いに対向し、４個の吸着部３７₁〜３７₄の全てが略同一平面上に配置されている。吸着部３７₁〜３７₄は駆動軸３９₁〜３９₄によってそれぞれが水平方向に移動できるように構成されており、それぞれが水平移動して互いに近づくと、矩形の枠体を形成することができるように構成されている。各吸着部３７₁〜３７₄の互いに対向する面には、上述した吸着面２６があり、上述した矩形の枠体が形成されたときにその枠体の内周面が、吸着面２６となるように構成されている。
【００３８】
まず、図８(ａ)に示すように、基板１１を吸着部３７₁〜３７₄の下方に位置させた後、図８(ｂ)に示すように、基板１１を吸着部３７₁〜３７₄の位置する高さまで上昇させる。
【００３９】
次いで、図８(ｃ)に示すように、各吸着部３７₁〜３７₄を基板に向けて水平移動させ、それぞれの吸着面を基板１１の側面に当接させる。この状態で、吸着面２６の第１、第２の電極に電圧を印加すると、基板１１のそれぞれの側面が、各吸着部３７₁〜３７₄の吸着面に静電吸着されて保持される。
【００４０】
また、図９(ａ)の符号４５に示すように、静電吸着装置を、４個の吸着部４１₁〜４１₄を有する構成としてもよい。この吸着部４１₁〜４１₄は、図８で説明した静電吸着装置４０の吸着部３７₁〜３７₄のそれぞれに庇状の突出部４２₁〜４２₄が形成され、それぞれが移動できるように構成されており、図９(ｂ)に示すように、矩形の枠体を形成し、基板１１の側面を静電吸着して保持することができる。さらに、突出部４２₁〜４２₄が形成されているため、基板１１の周辺は突出部４２₁〜４２₄に乗り、図６で説明した静電吸着装置３１と同様、静電吸着力が弱まった場合であっても、基板１１を静電吸着装置４５上に確実に保持させることができる。
【００４１】
以上までは、矩形の絶縁性基板を側面から静電吸着・保持する静電吸着装置２３、３１、４０、４５について説明したが、本発明において静電吸着可能な基板はこれに限られるものではなく、例えばシリコン基板等の導電性基板にも適用可能である。
【００４２】
以下で、円形のシリコン基板を静電吸着した状態で保持可能な静電吸着装置について説明する。図１０の符号５１に、円形の基板を静電吸着する静電吸着装置を示す。
【００４３】
この静電吸着装置５１は、円形の枠体状に形成されており、中央に円形の開口５２が設けられている。この開口５２に面する内周面は、上述した吸着面２６となっているが、第１、第２の電極２７₁、２７₂の表面には、図３(ｃ)に示すように保護膜９０が形成されている。
【００４４】
図１０(ｂ)に示すように、開口５２中に円形の基板５０を収めると、円形の基板の側面が吸着面と当接する。この状態で、吸着面２６に形成された第１、第２の電極２７₁、２７₂間に電圧を印加する。このとき、第１、第２の電極２７₁、２７₂は保護膜９０で被覆されているので、導電性の基板５０の側面には直接接触しない。このため、基板５０を介して第１、第２の電極２７₁、２７₂が短絡することはないので、第１、第２の電極２７₁、２７₂間には電界が発生し、基板５０の側面が吸着面２６方向にグラディエント力を受け、静電吸着されて保持される。
【００４５】
このように、保護膜９０が設けられているので、導電性の基板５０を静電吸着することができ、かつ第１、第２の電極２７₁、２７₂が基板５０の側面と直接接触しないので、第１、第２の電極２７₁、２７₂が磨耗しにくくなり、長期間の使用に堪えうる。
【００４６】
また、図１１(ａ)の符号５５に示すように、図１０(ａ)で示した静電吸着装置５１に、円形の開口５２に向けて突出する庇状の突出部５６を設ける構成の静電吸着装置としてもよい。
【００４７】
この静電吸着装置５５においても、図１１(ｂ)に示すように、円形の開口５２中に円形の基板５０を収めた状態で、円形基板５０の側面を静電吸着することができる。しかも、この状態で円形の基板５０の周囲部分は、突出部５６の上に乗るので、図６、図９でそれぞれ説明した静電吸着装置３１、４５と同様に、静電吸着力が弱くなったとしても、基板５０を静電吸着装置５５上に確実に保持させることができる。
【００４８】
また、静電吸着装置を図１２(ａ)の符号６１に示す構成としてもよい。
この静電吸着装置６１は、２本の駆動軸５４₁、５４₂と、それぞれの先端に取り付けられた吸着部５３₁、５３₂とを有している。
【００４９】
吸着部５３₁、５３₂は、互いに対向して同一表面上に配置され、駆動軸５４₁、５４₂によって相対的に移動することができ、近づいたときに、図１２(ａ)に示すように、円形の枠体を形成することができるように構成されている。円形の枠体が形成されると、その中央に円形の開口５７が形成されるが、その開口５７に面する側面は、上述した吸着面２６となっている。
【００５０】
図１２(ａ)に示すように、各吸着部５３₁、５３₂が枠体を形成し、その中央に円形の開口５７が形成された状態で、円形の基板５０を開口５７の下に配置し、次いで図１２(ｂ)に示すように円形の基板５０を上昇させて開口５７中に収める。この状態で、吸着面２６に形成された第１、第２の電極間に電圧を印加すると、円形の基板５０の側面が吸着面方向にグラディエント力を受け、静電吸着される。
【００５１】
さらに、静電吸着装置を、図１３(ａ)の符号７０に示すような構成としてもよい。この静電吸着装置７０は、図１２で説明した静電吸着装置６１の、吸着部５３₁、５３₂にそれぞれ突出部６３₁、６３₂が形成されることで構成されている。
【００５２】
この静電吸着装置７０において、突出部６３₁、６３₂は、図１３(ａ)に示すように吸着部５３₁、５３₂が円形の枠体を形成したときに中央に現れる円形の開口５７に向けて突出するように設けられており、円形の基板５０を円形の開口５７と位置合わせした状態で、その上方から降下させると、円形の基板５０の周囲が突出部６３₁、６３₂の上に乗る。
【００５３】
かかる静電吸着装置７０においても、図１３(ｂ)に示すように円形の開口５７中に円形の基板５０を収めた状態で、円形基板５０の側面を静電吸着することができ、しかも、円形の基板５０の周囲は、突出部６３₁、６３₂の上に乗るので、図６、図９、図１１でそれぞれ説明した静電吸着装置３１、４５、５５と同様に、静電吸着力が弱まっても、基板５０を静電吸着装置７０上に確実に保持させることができる。
【００５４】
上述した静電吸着装置３１、４０、４５、５１、５５、６１、７０についても、基板の側面を静電吸着して保持するため、搬送中などに基板の裏面に傷がつかないようにすることができる。
【００５５】
なお、上述した静電吸着装置３１、４０、４５、５１、５５、６１、７０は、基板搬送装置２０に用いられるものとしたが、本発明の静電吸着装置は基板搬送装置のみに用いられるものではなく、例えば、図１４の符号７１に示すように、スパッタリング装置の基板保持装置に用いてもよい。
【００５６】
このスパッタリング装置７１は、真空槽７２を有している。真空槽７２内の天井側にはカソード電極７３が配置されており、底壁側には基板保持装置７４が配置されている。この基板保持装置７４は、上述した静電吸着装置２３、３１、４０、４５、５１、５５、６１、７０のいずれか一つを有しており、処理対象である基板１１が真空槽７２内に搬入されると、その基板１１の側面を静電吸着して保持することができるように構成されている。
【００５７】
このようなスパッタリング装置７１においても、基板保持装置７４によって基板の裏面がどこにも当接しない状態で基板を保持し、その状態で基板を処理することができるので、処理中に熱膨張などによって基板裏面に傷がつかないようにすることができる。
【００５８】
また、上述した静電吸着装置においては、第１、第２の電極２７₁、２７₂を導電性のカーボンで構成しているが、本発明の第１、第２の電極２７₁、２７₂はこれに限られるものではなく、例えばアルミニウムなどの金属で構成してもよい。
【００５９】
さらに、上述した保護膜９０の材料として、シリコン窒化物を用いたが、本発明の保護膜はこれに限られるものではなく、例えば、ＡｌＮ、ＴａＮ、ＷＮ、ＧａＮ、ＢＮ、ＩｎＮ、ＳｉＡｌＯＮ等の窒化物や、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｃｒ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、ＴｉＯ、ＺｎＯ等の酸化物を用いてもよい。さらに又、ダイヤモンド、ＴｉＣ、ＴａＣ、ＳｉＣなどの炭化物を用いてもよいし、ポリイミド、ポリ尿素、シリコーンゴムなどの有機重合体を用いてもよい。
【００６０】
また、上述した第１、第２の電極２７₁、２７₂は、図２(ａ)、(ｃ)に示すように基体２５上に形成されているが、本発明の第１、第２の電極２７₁、２７₂はこれに限られるものではなく、例えば、図１８(ａ)〜(ｄ)の符号８２〜８５に示すように、基体２５の表面に凹部を形成して、それぞれの凹部に第１、第２の電極２７₁、２７₂を配置するように構成してもよい。
【００６１】
同図(ａ)の符号８２に示す場合では、第１、第２の電極２７₁、２７₂の上端部は基体２５上から突き出されており、吸着面は、第１、第２の電極２７₁、２７₂の上端部の表面となっている。この吸着面を符号９２に示している。この吸着面９２に基板の側面が当接し、基板側面と基体２５との間には隙間が形成される。
【００６２】
同図(ｂ)の符号８２では、第１、第２の電極２７₁、２７₂の上端部は、基体２５の表面と同じ高さに形成されている。即ち、基体２５表面と第１、第２の電極２７₁、２７₂の上端部は面一に形成されており、基体２５表面と第１、第２の電極２７₁、２７₂の上端部とが吸着面９３になっている。この場合、基板側面は第１、第２の電極２７₁、２７₂の上端部と基体２５表面との両方に接触する。
【００６３】
同図(ｃ)の符号８４では、第１、第２の電極２７₁、２７₂の上端部は、基体２５の表面よりも低く形成されている。即ち、第１、第２の電極２７₁、２７₂の上端部は凹部内の奥まった部分に位置しており、第１、第２の電極２７₁、２７₂間には、基体２５の表面部分で構成された突部２９が形成されている。
【００６４】
この静電吸着装置３４では、その表面に基板を配置すると基板側面は突部２９の上端部と接触するが、第１、第２の電極２７₁、２７₂とは接触しないようになっている。この突部２９の表面が、吸着面９４となっている。
従って、基板が比較的耐磨耗性の低い第１、第２の電極２７₁、２７₂と直接接触しないため、第１、第２の電極２７₁、２７₂の寿命が長くなる。
【００６５】
さらに、同図(ｄ)の符号８５に示すように、凹部の内部に第１の電極２７₁を配置し、突部２９の上端部に第２の電極２７₂を配置するように構成してもよい。このように構成した場合には、第２の電極２７₂の上端部に基板側面が当接するので、この第２の電極２７₂の上端部が吸着面９５となる。
【００６６】
また、上述した静電吸着装置のうち、突出部を備えた静電吸着装置３１、４５、５５、７０については、それぞれに設けられた突出部３４、４２₁〜４２₄、５６、６３₁〜６３₂には第１、第２の電極が配置されていないが、本発明の静電吸着装置はこれに限られるものではなく、それぞれの突出部３４、４２₁〜４２₄、５６、６３₁〜６３₂の、基板周囲と接する面に、第１、第２の電極を配置して、基板周囲と接する面においても静電吸着することができるように構成してもよい。この場合には、基板の側面のみならず、基板底面の周囲もまた静電吸着されるので、静電吸着力が強くなり、さらに確実に基板を保持することができる。
【００６７】
なお、上述の実施形態では、絶縁性基板としてガラス基板を、導電性基板としてシリコン基板を静電吸着する場合について説明したが、本発明の静電吸着装置が静電吸着する基板は、これらの基板に限られるものではなく、また、基板の形状も、矩形形状と円形形状について説明したが、これらの形状に限られるものではない。
【００６８】
なお、図１４では、スパッタリング装置を例に基板保持装置への応用を述べたが、本発明はスパッタリング装置に限定されるものではなく、エッチング装置、ＣＶＤ装置、イオン注入装置、ＲＴＰ(Rapid Thermal Processing)装置等の基板保持装置にも応用できるものである。
【００６９】
【発明の効果】
基板に傷がつかない状態で搬送できる。また、プロセス装置中で基板に傷をつけずに基板を保持できる。さらに、基板の仕込室(カセット室)に応用すれば、基板に傷をつけずに保持し続けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の真空処理装置の構成を説明する図
【図２】(ａ)：本発明の一実施形態の静電吸着装置の一例を説明する斜視図
(ｂ)：本発明の一実施形態の静電吸着装置の一例を説明する平面図
【図３】(ａ)：本発明の一実施形態の静電吸着装置の一部を説明する断面図
(ｂ)：本発明の一実施形態の静電吸着装置の吸着面を説明する平面図
(ｃ)：本発明の他の実施形態の静電吸着装置の一部を説明する断面図
【図４】(ａ)：本発明の一実施形態の静電吸着装置を説明する斜視図
(ｂ)：本発明の一実施形態の静電吸着装置に基板が保持された状態を説明する斜視図
【図５】(ａ)：本発明の真空処置装置の動作を説明する第１の図
(ｂ)：本発明の真空処置装置の動作を説明する第２の図
【図６】(ａ)：本発明の他の実施形態であって、矩形枠体に突出部が設けられた静電吸着装置を説明する斜視図
(ｂ)：矩形枠体に突出部が設けられた静電吸着装置に基板が保持された状態を説明する斜視図
【図７】(ａ)：本発明の他の実施形態であって、分割可能な矩形枠体を有する静電吸着装置を説明する斜視図
(ｂ)：分割可能な矩形枠体を有する静電吸着装置に、基板が保持された状態を説明する斜視図
【図８】(ａ)：本発明の他の実施形態であって、分割可能な矩形枠体を有する静電吸着装置の動作を説明する斜視図
(ｂ)：その続きの動作を説明する斜視図
(ｃ)：その続きの動作を説明する斜視図
【図９】(ａ)：本発明の他の実施形態であって、分割可能な矩形枠体に突出部が設けられた静電吸着装置を説明する斜視図
(ｂ)：分割可能な矩形枠体に突出部が設けられた静電吸着装置に、基板が保持された状態を説明する斜視図
【図１０】(ａ)：本発明の他の実施形態であって、円形の枠体を有する静電吸着装置を説明する斜視図
(ｂ)：円形の枠体を有する静電吸着装置に、基板が保持された状態を説明する斜視図
【図１１】(ａ)：本発明の他の実施形態であって、円形の枠体に突出部が設けられてなる静電吸着装置を説明する斜視図
(ｂ)：円形の枠体に突出部が設けられて成る静電吸着装置に、基板が保持された状態を説明する斜視図
【図１２】(ａ)：本発明の他の実施形態であって、分割可能な円形枠体を有する静電吸着装置を説明する斜視図
(ｂ)：分割可能な円形枠体を有する静電吸着装置に、基板が保持された状態を説明する斜視図
【図１３】(ａ)：本発明の他の実施形態であって、分割可能な円形枠体に突出部が設けられた静電吸着装置を説明する斜視図
(ｂ)：分割可能な円形枠体に突出部が設けられた静電吸着装置に、基板が保持された状態を説明する斜視図
【図１４】本発明の静電吸着装置を有するスパッタリング装置を説明する断面図
【図１５】(ａ)：従来の真空処理装置の動作を説明する第１の図
(ｂ)：従来の真空処理装置の動作を説明する第２の図
【図１６】(ａ)：従来の静電吸着装置の構成を説明する断面図
(ｂ)：従来の静電吸着装置の構成を説明する平面図
【図１７】グラディエント力を説明する図
【図１８】(ａ)：本発明の第１、第２の電極の配置状態を説明する第１の断面図
(ｂ)：本発明の第１、第２の電極の配置状態を説明する第２の断面図
(ｃ)：本発明の第１、第２の電極の配置状態を説明する第３の断面図
(ｄ)：本発明の第１、第２の電極の配置状態を説明する第４の断面図
【符号の説明】
１０……真空処理装置１１……基板２３……静電吸着装置２６……吸着面２７₁……第１の電極２７₂……第２の電極９０……保護膜[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrostatic adsorption apparatus, a substrate transfer apparatus, a vacuum processing apparatus, and a substrate holding method, and in particular, includes an electrostatic adsorption apparatus capable of electrostatically adsorbing an insulating substrate and the electrostatic adsorption apparatus. The present invention relates to a substrate transfer apparatus and a vacuum processing apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a substrate transfer robot has been used for loading and unloading a substrate into and from a vacuum apparatus.
Reference numeral 110 in FIG. 15A denotes a vacuum processing apparatus (sputtering apparatus), which includes a vacuum chamber 112 and a substrate transfer apparatus 120. A cathode electrode 113 is disposed on the ceiling side in the vacuum chamber 112, and a substrate adsorption device 114 is disposed on the bottom wall side.
[0003]
The substrate transfer device 120 includes a driving device 121, an arm portion 122 attached to the driving device 121, and a holding portion 123 attached to the tip of the arm portion 122.
[0004]
The configuration of the holding unit 123 is shown in FIGS. The figure (a) is equivalent to the XX sectional view of the figure (b). The holding unit 123 includes a metal plate 124 and a dielectric layer 125 disposed on the metal plate 124. The dielectric layer 125 is made of ceramics, and has first and second electrodes 127 made of conductive carbon on the surface thereof.₁127₂Is formed.
[0005]
First and second electrodes 127₁127₂A plan view is shown in FIG. First and second electrodes 127₁127₂Is shaped like a comb and is arranged so that its tooth portions mesh with each other.
[0006]
First and second electrodes 127₁127₂Are connected to a power source provided outside the vacuum chamber 112, and when the power source is driven, the first and second electrodes 127 are connected.₁127₂A DC voltage can be applied between the two.
First and second electrodes 127₁127₂Above, the first and second electrodes 127₁127₂A protective film 130 is formed so as to cover the surface of the dielectric layer 125.
[0007]
When the substrate is carried into the vacuum chamber 112 described above, the first and second electrodes 127 are placed with the substrate 111 placed on the surface of the holding unit 123.₁127₂A DC voltage is applied during
[0008]
In general, when a dielectric having a polarizability α is placed in a non-uniform electric field E, a gradient force expressed by the following equation per unit area acts on the dielectric.
f = 1/2 · α · grad (E²)
In the holding unit 123 described above, the first and second electrodes 127 adjacent to each other.₁127₂The distance between is very small. As a result, when a substrate made of a dielectric is placed on the surface, grad (E²) Is getting bigger.
[0009]
As a result, the substrate 111 receives the above-described gradient force in the surface direction of the holding unit 123, and the entire back surface of the substrate 111 is electrostatically attracted to the surface of the holding unit 123. FIG. 17 is a diagram schematically showing this state. In FIG. 17, reference numeral 122 denotes first and second electrodes 127.₁127₂A DC power supply for applying a DC voltage between them is shown, and a symbol E indicates an electric field. Reference numeral f indicates the direction of the gradient force acting on the substrate 111.
In this way, with the substrate 111 electrostatically adsorbed on the surface of the holding unit 123, the arm unit 122 is moved horizontally to make the substrate 111 rest on the substrate adsorbing device 114.
[0010]
Next, the lifting mechanism 106 disposed at the bottom of the vacuum chamber 112 is operated to transfer the substrate 111 from the holding unit 123 to the substrate suction device 114, and the arm unit 122 and the holding unit 123 are extracted from the vacuum chamber 112, and the vacuum chamber 112 is sealed, sputtering gas is introduced, and the target disposed on the cathode electrode 113 is sputtered.
[0011]
In the electrostatic adsorption device described above, since the substrate is electrostatically adsorbed by a gradient force, for example, an insulating substrate such as a glass substrate can be electrostatically adsorbed. In addition, since the substrate 111 is held by electrostatic attraction, even if the holding unit 123 is moved at a high speed, the substrate 111 is unlikely to slide off the holding unit 123, and the substrate 111 can be moved at a high speed.
[0012]
However, since the front surface of the holding unit 123 is in contact with the back surface of the substrate 111, the back surface of the substrate 111 rubs against the front surface of the holding unit 123 during transport, and the back surface of the substrate 111 is damaged. It was.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention was created to meet the demands of the above prior art, and its purpose is to provide a technique that does not damage the film formation surface or the back surface of the substrate when transporting the substrate while electrostatically adsorbing the substrate. There is to do.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above problems, the claims1The described invention has an arm portion configured to be movable, and a holding portion provided on the arm portion and configured to be movable by the movement of the arm portion.AndThe holding part, StaticEquipped with an electroadsorption device,The electrostatic attraction apparatus includes a base body having a frame shape and an inner peripheral surface being an attraction surface, and first and second electrodes provided on the attraction surface of the base body, and the first and second electrodes The suction surface on which the electrode is located is disposed in parallel to the side surface of the substrate to be attracted, and the first and second electrodes are each formed in a comb shape, and the comb teeth portions are meshed with each other, When a dielectric having a polarizability α is disposed in the electric field E formed by the voltage applied between the first and second electrodes, the dielectric has a value of 1/2 · α · grad (per unit area). E ² ) Magnitude gradient force works to attract the dielectric.Characterized byA substrate transfer device.
  The invention described in claim 2 is described in claim 1.A substrate transfer device, wherein the frame-shaped substrate is configured to be divided into a plurality of parts.It is characterized by that.
  The invention described in claim 33. The substrate transfer apparatus according to claim 1, further comprising a protruding portion provided protruding from the suction surface. 4.It is characterized by that.
[0015]
The electrostatic adsorption device of the present invention has an adsorption surface on which the first and second electrodes are located. Here, the adsorption surface is a plane on which the electrostatic adsorption device comes into contact with the side surface of the substrate. For example, when the first and second electrodes are exposed, the first and second surfaces facing the side surface of the substrate. When the protective film is formed on the first and second electrodes, this corresponds to the surface of the protective film.
[0016]
As an example, when the substrate has a frame shape and its inner peripheral surface is an adsorption surface, the adsorption surface is arranged in parallel with the side surface of the substrate. When a voltage is applied between the first and second electrodes in the state of being in contact with each other, the side surface of the substrate receives a gradient force in the direction of the attracting surface and is electrostatically attracted to the attracting surface.
[0017]
In this way, electrostatic adsorption can be carried out without contacting the front and back surfaces of the substrate, so even if the substrate is thermally expanded, the film formation surface of the substrate and its back surface rub against the electrostatic adsorption device. There will be no scratches. Therefore, the substrate can be electrostatically adsorbed and held in a state where the front surface and back surface of the substrate are not damaged.
[0018]
In addition, you may comprise in the electrostatic attraction apparatus of the said structure so that it may have a protrusion part which protruded and provided from the adsorption | suction surface.
When the substrate is lowered from above into the opening in the state where the protrusion is positioned below, the periphery of the substrate rides on the protrusion and is supported by the protrusion. Thus, by supporting the periphery of the substrate with the protruding portion, the substrate can be reliably held even when the electrostatic attraction force becomes weak.
[0019]
Moreover, the substrate transport apparatus of the present invention has the electrostatic suction apparatus of the present invention, and transports the substrate with the side surfaces of the substrate being electrostatically attracted. For this reason, a board | substrate can be conveyed so that the film-forming surface and back surface of a board | substrate may not be damaged during conveyance.
[0020]
Furthermore, the vacuum processing apparatus of the present invention has the electrostatic chucking apparatus of the present invention, and is configured so that the substrate can be vacuum processed in a state where the side surface of the substrate is electrostatically chucked. For this reason, for example, even if the substrate thermally expands during vacuum processing, the back surface or film formation surface of the substrate is not in contact with the electrostatic adsorption device, so the back surface or film formation surface of the substrate is electrostatically adsorbed by thermal expansion. It can be rubbed against the device to prevent scratching.
Further, in the substrate holding method of the present invention, the side surfaces of the substrate are electrostatically attracted and held, so that the front and back surfaces of the substrate are not damaged while the substrate is held.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
Reference numeral 10 in FIG. 1 indicates a vacuum processing apparatus (sputtering apparatus) as an example of the present invention. The vacuum processing apparatus 10 includes a vacuum chamber 12 and a transfer chamber 15. A cathode electrode 13 is disposed on the ceiling side in the vacuum chamber 12, and a substrate adsorption device 14 is disposed on the bottom wall side.
[0022]
A substrate transfer device 20 is disposed in the transfer chamber 15. The substrate transfer device 20 includes a drive device 21, an arm portion 22 attached to the drive device 21, and an electrostatic adsorption device 23 attached to the tip of the arm portion 22. A motor (not shown) is disposed in the drive device 21, and one end of the arm portion 22 is connected to the motor, and is configured to be able to extend and contract in the horizontal plane and move in the vertical direction.
[0023]
The electrostatic attraction device 23 is provided at the other end of the arm portion 22, and is configured to move in the horizontal direction and the vertical direction as the arm portion 22 moves.
An example of the configuration of the electrostatic adsorption device 23 is shown in FIGS. The electrostatic adsorption device 23 includes a rectangular frame 25 that is made of a dielectric and has a rectangular opening 99 at the center. The rectangular frame 25 has a total of four side surfaces facing the opening 99.
[0024]
A plan view of a side surface (hereinafter referred to as a suction surface) of the rectangular frame 25 facing the opening 99 shown by the reference numeral 26 in FIG. 2B is shown in FIG. A partial cross-sectional view of the frame body 25 is indicated by reference numeral 24 in FIG. FIG. 3A corresponds to a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
[0025]
The adsorption surface 26 of the rectangular frame 25 has first and second electrodes 27 made of conductive carbon as shown in FIG.₁, 27₂Is formed. First and second electrodes 27₁, 27₂Is shaped like a comb and is arranged so that its tooth portions mesh with each other.
[0026]
First and second electrodes 27₁, 27₂Are connected to a power source (not shown) provided outside the vacuum chamber 12, and when the power source is driven, the first and second electrodes 27 are connected.₁, 27₂It is comprised so that a DC voltage can be applied between.
[0027]
A carry-in / out chamber (not shown) is connected to the transfer chamber 15. When sputtering a glass substrate using the vacuum processing apparatus 10, an insulating substrate to be formed is placed on a mounting table (not shown) in the carry-in / out chamber, and a vacuum chamber 12, a transfer chamber 15, The vacuum chamber is kept in the carry-in / out chamber.
[0028]
Next, the substrate transfer device 20 is operated, and the electrostatic chuck 23 is placed in the carry-in / out chamber from the transfer chamber 15, and the rectangular opening 99 of the electrostatic chuck 23 is positioned on the substrate 11. The rectangular opening 99 is formed in advance so as to be approximately the same size as the substrate 11. When the substrate 11 is lifted in a state where the rectangular opening 99 and the substrate 11 are aligned, the substrate 11 is shown in FIG. It fits in the rectangular opening 99 as shown in b). When it is received, the substrate 11 is stopped. At this time, the suction surface 26 of the electrostatic suction device 23 and the side surface of the substrate 11 are in contact with each other.
[0029]
In this state, the first and second electrodes 27₁, 27₂When a voltage is applied between the first and second electrodes 27,₁, 27₂The side surface of the substrate 11 receives a gradient force in the direction of the suction surface 26 of the electrostatic suction device 23 in contact with each side surface due to the electric field generated between the side surfaces, and each side surface of the substrate 11 is electrostatically attracted to the suction surface 26. The substrate 11 is not dropped from the opening 99.
[0030]
Thus, when the side surface of the substrate 11 is electrostatically attracted to the attracting surface 26 of the electrostatic attracting device 23, the arm portion 22 is moved horizontally to take out the electrostatic attracting device 23 from the carry-in / out chamber, and the vacuum chamber through the transfer chamber 15. After carrying in in 12, the board | substrate 11 is made still on the board | substrate adsorption | suction apparatus 14 (FIG.5 (a)).
[0031]
Next, when the raising / lowering pin 6 arranged at the bottom of the vacuum chamber 12 is raised and the back surface of the substrate 11 comes into contact with the tip, the first and second electrodes 27 are disposed.₁, 27₂Is stopped, and the electrostatic attraction state of the substrate 11 is released. Then, the board | substrate 11 gets on the front-end | tip of the raising / lowering pin 6, and the board | substrate 11 is moved to the raising / lowering pin 6 from the electrostatic attraction apparatus 23. FIG.
[0032]
Thereafter, the lift pins 6 are lowered to place the substrate 11 on the substrate suction device 14 (FIG. 5B).
Next, the arm portion 22 and the electrostatic adsorption device 23 are extracted from the vacuum chamber 12, the vacuum chamber 12 is sealed, a sputtering gas is introduced, and the target disposed on the cathode electrode 13 is sputtered.
[0033]
As described above, in the substrate transport apparatus 20 of the present embodiment, since the electrostatic adsorption device 23 electrostatically adsorbs the side surface of the substrate 11, the back surface of the substrate 111 is electrostatically adsorbed on the surface of the electrostatic adsorption device 123. Unlike the conventional case, the back surface of the substrate 11 is not in contact with the electrostatic adsorption device. For this reason, the back surface of the substrate 11 is not rubbed against the electrostatic adsorption device 23 during transportation or the like, and the back surface of the substrate 11 is not damaged. As described above, the substrate 11 can be transported in a state where the film forming surface and the back surface of the substrate 11 are not damaged.
In the above embodiment, the shape of the electrostatic adsorption device 23 is a rectangular frame, but the shape of the electrostatic adsorption device of the present invention is not limited to such a shape.
[0034]
The code | symbol 31 of FIG. 6 shows the electrostatic attraction apparatus of other embodiment of this invention. The electrostatic attraction device 31 has a hook-like protrusion 34 formed on the side face of the rectangular frame 25 facing the rectangular opening 99 so as to protrude toward the rectangular opening 99.
[0035]
Also in the electrostatic attraction device 31, the above-described adsorption surface 26 is provided in the rectangular opening 99, and the side surface of the substrate 11 can be electrostatically adsorbed and held on the adsorption surface 26.
The rectangular opening 99 is the same size as the substrate 11 to be transported, but when the substrate 11 is lowered from above the opening 99 with the protrusion 34 positioned below, the periphery of the bottom surface of the substrate 11 is the protrusion 34. Get on. For this reason, since the periphery of the bottom surface of the substrate 11 is supported by the protrusion 34 from below, the substrate 11 is reliably held on the electrostatic adsorption device 31 even when the electrostatic adsorption force is weakened.
[0036]
Further, the electrostatic adsorption device may be configured as shown by reference numeral 40 in FIGS. 7 (a) and 7 (b). The electrostatic chuck 40 includes four drive shafts 39.₁~ 39_FourAnd a rectangular parallelepiped suction portion 37 attached to each tip.₁~ 37_Fourhave.
[0037]
Each adsorption part 37₁~ 37_FourEach of which has a set of two facing each other and has four suction portions 37.₁~ 37_FourAre arranged on substantially the same plane. Suction part 37₁~ 37_FourIs the drive shaft 39₁~ 39_FourAre configured so that each can move in the horizontal direction, and when each moves horizontally and approaches each other, a rectangular frame can be formed. Each adsorption part 37₁~ 37_FourThe suction surfaces 26 described above are provided on the surfaces facing each other, and the inner peripheral surface of the frame body is configured to be the suction surface 26 when the rectangular frame body described above is formed.
[0038]
First, as shown in FIG.₁~ 37_FourThen, as shown in FIG. 8B, the substrate 11 is placed on the suction portion 37.₁~ 37_FourRaise to the height of the position.
[0039]
Next, as shown in FIG.₁~ 37_FourAre horizontally moved toward the substrate, and the respective suction surfaces are brought into contact with the side surfaces of the substrate 11. In this state, when a voltage is applied to the first and second electrodes of the suction surface 26, each side surface of the substrate 11 is brought into contact with each suction portion 37.₁~ 37_FourIs electrostatically adsorbed and held on the adsorption surface.
[0040]
Further, as indicated by reference numeral 45 in FIG. 9A, the electrostatic chucking device includes four chucking portions 41.₁~ 41_FourIt is good also as a structure which has. This adsorption part 41₁~ 41_FourIs a suction part 37 of the electrostatic suction device 40 described in FIG.₁~ 37_FourEach of the hook-shaped protrusions 42₁~ 42_Four9 are formed so that they can move. As shown in FIG. 9B, a rectangular frame can be formed and the side surface of the substrate 11 can be electrostatically adsorbed and held. Further, the protrusion 42₁~ 42_FourTherefore, the periphery of the substrate 11 has a protruding portion 42.₁~ 42_FourAs in the case of the electrostatic adsorption device 31 described in FIG. 6, the substrate 11 can be reliably held on the electrostatic adsorption device 45 even when the electrostatic adsorption force is weakened.
[0041]
Up to this point, the electrostatic attraction devices 23, 31, 40, and 45 that electrostatically attract and hold a rectangular insulating substrate from the side have been described. However, the substrate that can be electrostatically attracted in the present invention is not limited to this. For example, the present invention can also be applied to a conductive substrate such as a silicon substrate.
[0042]
Hereinafter, an electrostatic attraction apparatus capable of holding a circular silicon substrate in an electrostatically attracted state will be described. Reference numeral 51 in FIG. 10 shows an electrostatic adsorption device that electrostatically adsorbs a circular substrate.
[0043]
The electrostatic adsorption device 51 is formed in a circular frame shape, and a circular opening 52 is provided at the center. Although the inner peripheral surface facing the opening 52 is the suction surface 26 described above, the first and second electrodes 27 are provided.₁, 27₂As shown in FIG. 3C, a protective film 90 is formed on the surface.
[0044]
As shown in FIG. 10B, when the circular substrate 50 is accommodated in the opening 52, the side surface of the circular substrate contacts the suction surface. In this state, the first and second electrodes 27 formed on the suction surface 26.₁, 27₂A voltage is applied between them. At this time, the first and second electrodes 27₁, 27₂Is covered with the protective film 90, and thus does not directly contact the side surface of the conductive substrate 50. For this reason, the first and second electrodes 27 are interposed via the substrate 50.₁, 27₂Does not short-circuit, so the first and second electrodes 27₁, 27₂An electric field is generated therebetween, and the side surface of the substrate 50 receives a gradient force in the direction of the attracting surface 26 and is electrostatically attracted and held.
[0045]
As described above, since the protective film 90 is provided, the conductive substrate 50 can be electrostatically adsorbed and the first and second electrodes 27 can be electrostatically adsorbed.₁, 27₂Is not in direct contact with the side surface of the substrate 50, the first and second electrodes 27₁, 27₂Will be less likely to wear out and can withstand long-term use.
[0046]
Further, as indicated by reference numeral 55 in FIG. 11 (a), the electrostatic chuck 51 shown in FIG. 10 (a) is provided with a hook-like protruding portion 56 that protrudes toward the circular opening 52. It is good also as an electroadsorption apparatus.
[0047]
Also in this electrostatic attraction device 55, as shown in FIG. 11B, the side surface of the circular substrate 50 can be electrostatically adsorbed while the circular substrate 50 is housed in the circular opening 52. In addition, in this state, the peripheral portion of the circular substrate 50 is placed on the protruding portion 56, so that the electrostatic attracting force becomes weak as in the electrostatic attracting devices 31 and 45 described in FIGS. Even so, the substrate 50 can be reliably held on the electrostatic chuck 55.
[0048]
Further, the electrostatic adsorption device may be configured as indicated by reference numeral 61 in FIG.
The electrostatic adsorption device 61 has two drive shafts 54.₁, 54₂And suction portions 53 attached to the respective tips.₁, 53₂And have.
[0049]
Suction part 53₁, 53₂Are arranged on the same surface so as to face each other, and the drive shaft 54₁, 54₂As shown in FIG. 12 (a), a circular frame can be formed. When the circular frame is formed, a circular opening 57 is formed at the center thereof, and the side surface facing the opening 57 is the suction surface 26 described above.
[0050]
As shown in FIG.₁, 53₂12 forms a frame and a circular opening 57 is formed in the center of the frame. Then, the circular substrate 50 is placed under the opening 57, and then the circular substrate 50 is raised as shown in FIG. And put it in the opening 57. In this state, when a voltage is applied between the first and second electrodes formed on the suction surface 26, the side surface of the circular substrate 50 receives a gradient force in the suction surface direction and is electrostatically attracted.
[0051]
Furthermore, the electrostatic adsorption device may be configured as shown by reference numeral 70 in FIG. This electrostatic adsorption device 70 is an adsorption unit 53 of the electrostatic adsorption device 61 described in FIG.₁, 53₂Each protrusion 63₁63₂Is formed.
[0052]
In this electrostatic chuck 70, the protrusion 63₁63₂As shown in FIG. 13 (a).₁, 53₂Is provided so as to protrude toward the circular opening 57 appearing in the center when the circular frame is formed, and the circular substrate 50 is lowered from above in a state of being aligned with the circular opening 57. The periphery of the circular substrate 50 is the protrusion 63.₁63₂Get on top.
[0053]
Also in such an electrostatic adsorption device 70, the side surface of the circular substrate 50 can be electrostatically adsorbed in a state where the circular substrate 50 is housed in the circular opening 57 as shown in FIG. The periphery of the circular substrate 50 has a protrusion 63.₁63₂6, 9, and 11, the substrate 50 is placed on the electrostatic adsorption device 70 even if the electrostatic adsorption force is weakened, similarly to the electrostatic adsorption devices 31, 45, and 55 described in FIGS. 6, 9, and 11. It can be reliably held.
[0054]
The electrostatic adsorption devices 31, 40, 45, 51, 55, 61, and 70 described above are also held by electrostatic adsorption on the side surfaces of the substrate, so that the back surface of the substrate is not damaged during transportation. be able to.
[0055]
In addition, although the electrostatic adsorption apparatus 31,40,45,51,55,61,70 mentioned above shall be used for the board | substrate conveyance apparatus 20, the electrostatic adsorption apparatus of this invention is used only for a board | substrate conveyance apparatus. For example, it may be used for a substrate holding device of a sputtering apparatus as indicated by reference numeral 71 in FIG.
[0056]
The sputtering apparatus 71 has a vacuum chamber 72. A cathode electrode 73 is disposed on the ceiling side in the vacuum chamber 72, and a substrate holding device 74 is disposed on the bottom wall side. The substrate holding device 74 includes any one of the electrostatic adsorption devices 23, 31, 40, 45, 51, 55, 61, and 70 described above. When loaded, the side surface of the substrate 11 can be electrostatically attracted and held.
[0057]
In such a sputtering apparatus 71 as well, the substrate can be processed with the substrate holding device 74 in a state where the back surface of the substrate is not in contact with anything, and the substrate can be processed in that state. It is possible to prevent the back surface from being scratched.
[0058]
Moreover, in the electrostatic attraction apparatus described above, the first and second electrodes 27 are provided.₁, 27₂Is made of conductive carbon, and the first and second electrodes 27 of the present invention are used.₁, 27₂Is not limited to this, and may be made of a metal such as aluminum.
[0059]
Further, although silicon nitride is used as the material of the protective film 90 described above, the protective film of the present invention is not limited to this. For example, AlN, TaN, WN, GaN, BN, InN, SiAlON, etc. Nitride and SiO₂, Al₂O_Three, Cr₂O_ThreeTiO₂An oxide such as TiO or ZnO may be used. Furthermore, a carbide such as diamond, TiC, TaC, or SiC may be used, or an organic polymer such as polyimide, polyurea, or silicone rubber may be used.
[0060]
In addition, the first and second electrodes 27 described above.₁, 27₂Are formed on the substrate 25 as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (c), the first and second electrodes 27 of the present invention.₁, 27₂Is not limited to this. For example, as shown by reference numerals 82 to 85 in FIGS. 18A to 18D, recesses are formed on the surface of the base 25, and the first and second recesses are formed in the respective recesses. Electrode 27₁, 27₂May be arranged.
[0061]
In the case indicated by reference numeral 82 in FIG. 8A, the first and second electrodes 27 are provided.₁, 27₂The upper end of each of the first and second electrodes 27 protrudes from the base 25, and the suction surface is the first and second electrodes 27.₁, 27₂It is the surface of the upper end part. This suction surface is denoted by reference numeral 92. The side surface of the substrate comes into contact with the suction surface 92, and a gap is formed between the substrate side surface and the base body 25.
[0062]
In FIG. 8B, reference numeral 82 denotes the first and second electrodes 27.₁, 27₂Is formed at the same height as the surface of the substrate 25. That is, the surface of the base 25 and the first and second electrodes 27.₁, 27₂Is formed flush with the surface of the base 25 and the first and second electrodes 27.₁, 27₂A suction surface 93 is formed on the upper end of the suction surface. In this case, the substrate side faces the first and second electrodes 27.₁, 27₂In contact with both the upper end of the substrate and the surface of the substrate 25.
[0063]
In FIG. 8C, reference numeral 84 denotes the first and second electrodes 27.₁, 27₂Is formed lower than the surface of the base 25. That is, the first and second electrodes 27₁, 27₂The upper end portion of the first and second electrodes 27 is located in a recessed portion in the recess.₁, 27₂In the meantime, a protrusion 29 composed of a surface portion of the base body 25 is formed.
[0064]
In this electrostatic adsorption device 34, when a substrate is placed on the surface, the side surface of the substrate comes into contact with the upper end portion of the protrusion 29, but the first and second electrodes 27₁, 27₂And is not in contact with. The surface of the protrusion 29 is a suction surface 94.
Accordingly, the first and second electrodes 27 having a relatively low wear resistance on the substrate.₁, 27₂The first and second electrodes 27 because they are not in direct contact with each other.₁, 27₂The lifetime of
[0065]
Further, as indicated by reference numeral 85 in FIG. 4D, the first electrode 27 is formed inside the recess.₁And the second electrode 27 at the upper end of the protrusion 29.₂May be arranged. In such a configuration, the second electrode 27₂Since the substrate side surface is in contact with the upper end of the second electrode 27,₂The upper end portion of this is the suction surface 95.
[0066]
In addition, among the electrostatic adsorption devices described above, the electrostatic adsorption devices 31, 45, 55, and 70 each having a protruding portion are provided with the protruding portions 34 and 42 provided respectively.₁~ 42_Four56, 63₁~ 63₂The first and second electrodes are not disposed in the electrode, but the electrostatic adsorption device of the present invention is not limited to this, and the protrusions 34 and 42 are not limited thereto.₁~ 42_Four56, 63₁~ 63₂Alternatively, the first and second electrodes may be arranged on the surface in contact with the substrate periphery so that electrostatic adsorption can be performed on the surface in contact with the substrate periphery. In this case, since not only the side surface of the substrate but also the periphery of the bottom surface of the substrate is electrostatically attracted, the electrostatic attracting force is increased and the substrate can be held more reliably.
[0067]
In the above-described embodiment, the case where the glass substrate is electrostatically adsorbed as the insulating substrate and the silicon substrate is electrostatically adsorbed as the conductive substrate has been described. The shape of the substrate is not limited to the substrate, and the shape of the substrate has been described with respect to the rectangular shape and the circular shape. However, the shape is not limited to these shapes.
[0068]
In FIG. 14, the application to the substrate holding device is described taking the sputtering device as an example. However, the present invention is not limited to the sputtering device, but an etching device, a CVD device, an ion implantation device, an RTP (Rapid Thermal Processing). It can also be applied to a substrate holding device such as a device.
[0069]
【The invention's effect】
It can be transported without scratching the substrate. In addition, the substrate can be held without damaging the substrate in the process apparatus. Furthermore, if the substrate is applied to a substrate preparation chamber (cassette chamber), the substrate can be kept without being damaged.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a vacuum processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a perspective view illustrating an example of an electrostatic adsorption device according to an embodiment of the present invention.
(b): Plan view for explaining an example of the electrostatic adsorption device of one embodiment of the present invention
FIG. 3A is a cross-sectional view illustrating a part of an electrostatic attraction apparatus according to an embodiment of the present invention.
(b): Plan view for explaining the attracting surface of the electrostatic attracting device of one embodiment of the present invention
(c): Cross-sectional view for explaining a part of an electrostatic attraction apparatus according to another embodiment of the present invention
FIG. 4A is a perspective view illustrating an electrostatic attraction apparatus according to an embodiment of the present invention.
(b): Perspective view illustrating a state in which the substrate is held by the electrostatic attraction apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5A is a first diagram for explaining the operation of the vacuum treatment apparatus of the present invention.
(b): 2nd figure explaining operation | movement of the vacuum treatment apparatus of this invention.
FIG. 6A is a perspective view for explaining an electrostatic attraction device according to another embodiment of the present invention, in which a protrusion is provided on a rectangular frame.
(b): Perspective view for explaining a state in which the substrate is held by an electrostatic chucking device having a rectangular frame provided with a protrusion.
FIG. 7A is a perspective view for explaining an electrostatic attraction device having a rectangular frame that can be divided according to another embodiment of the present invention.
(b): Perspective view for explaining a state in which the substrate is held by an electrostatic chuck having a rectangular frame that can be divided.
FIG. 8A is a perspective view for explaining the operation of an electrostatic attraction device having a rectangular frame that can be divided according to another embodiment of the present invention.
(b): Perspective view explaining the subsequent operation
(c): Perspective view explaining the subsequent operation
FIG. 9A is a perspective view for explaining an electrostatic attraction apparatus according to another embodiment of the present invention, in which a projecting portion is provided on a separable rectangular frame.
(b): A perspective view for explaining a state in which a substrate is held by an electrostatic adsorption device in which a projecting portion is provided on a separable rectangular frame.
10A is a perspective view for explaining an electrostatic attraction apparatus having a circular frame according to another embodiment of the present invention. FIG.
(b): perspective view for explaining a state in which the substrate is held by the electrostatic chuck having a circular frame.
FIG. 11A is a perspective view illustrating an electrostatic attraction apparatus according to another embodiment of the present invention, in which a protrusion is provided on a circular frame.
(b): A perspective view for explaining a state in which a substrate is held in an electrostatic adsorption device in which a projecting portion is provided on a circular frame.
FIG. 12A is a perspective view for explaining an electrostatic attraction device having a separable circular frame, which is another embodiment of the present invention.
(b): Perspective view for explaining a state in which the substrate is held by the electrostatic chuck having a separable circular frame.
FIG. 13A is a perspective view for explaining an electrostatic attraction device according to another embodiment of the present invention, in which a projecting portion is provided on a separable circular frame.
(b): Perspective view for explaining a state where a substrate is held in an electrostatic chucking device in which a projecting portion is provided on a separable circular frame.
FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a sputtering apparatus having an electrostatic attraction apparatus according to the present invention.
FIG. 15A is a first diagram illustrating the operation of a conventional vacuum processing apparatus.
(b): 2nd figure explaining operation | movement of the conventional vacuum processing apparatus.
FIG. 16A is a cross-sectional view illustrating the configuration of a conventional electrostatic attraction apparatus.
(b): Plan view for explaining the configuration of a conventional electrostatic chuck
FIG. 17 is a diagram for explaining a gradient force
FIG. 18A is a first cross-sectional view illustrating the arrangement state of the first and second electrodes of the present invention.
(b): Second sectional view for explaining the arrangement of the first and second electrodes of the present invention
(c): Third sectional view for explaining the arrangement state of the first and second electrodes of the present invention
(d): Fourth sectional view for explaining the arrangement of the first and second electrodes of the present invention
[Explanation of symbols]
10 …… Vacuum processing device 11 …… Substrate 23 …… Electrostatic adsorption device 26 …… Suction surface 27₁...... First electrode 27₂... Second electrode 90 ... Protective film

Claims

An arm configured to be movable;
Wherein provided on the arms, it has a holding portion which is movable by the movement of the arm portion,
The holding unit includes an electrostatic adsorption device,
The electrostatic adsorption device is:
A frame-shaped base body with an inner peripheral surface serving as an adsorption surface;
First and second electrodes provided on the adsorption surface of the substrate;
The suction surface on which the first and second electrodes are located is arranged in parallel to the side surface of the substrate to be suctioned,
The first and second electrodes are each formed in a comb shape, and are arranged with the comb teeth meshing with each other,
When a dielectric having a polarizability α is disposed in an electric field E formed by a voltage applied between the first and second electrodes, the dielectric has a value of ½ · α · grad (per unit area). A substrate transfer apparatus configured so that a gradient force having a magnitude of E ² ) works to attract the dielectric .

2. The substrate transfer apparatus according to claim 1, wherein the frame-shaped substrate is configured to be divided into a plurality of portions.

3. The substrate transfer apparatus according to claim 1, further comprising a protruding portion provided so as to protrude from the suction surface. 4.