JP6132957B2 - Substrate chucking method and system by charging process - Google Patents
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Description
本発明は、半導体、0LED、ディスプレー、太陽電池、照明など各種薄膜素子を作る製造工程に於いて基板またはウエハーを固定させてくれるチャッキング方法及びチャッキングシステムに関するものである。 The present invention relates to a chucking method and a chucking system for fixing a substrate or a wafer in a manufacturing process for manufacturing various thin film elements such as semiconductors, 0LEDs, displays, solar cells, and lighting.
半導体チップまたはディスプレーパネルを製作するために、シリコンウエハーまたはカラスのような透明素材基板に薄膜を蒸着する工程に於いて基板を固定させてくれるチャック(chuck)を要することになる。チャックにて基盤を掴んで移送したり、基板が垂れる現象を防止して均一に薄膜を形成するように固定するものがチャックである。このようなチャックは、半導体ウエハーにも適用される。 In order to manufacture a semiconductor chip or a display panel, a chuck for fixing the substrate is required in the process of depositing a thin film on a transparent material substrate such as a silicon wafer or a crow. A chuck is one that holds and transfers a substrate by a chuck, or that fixes a substrate so as to form a thin film uniformly by preventing a substrate from dripping. Such a chuck is also applied to a semiconductor wafer.
基板チャックは、安定して基板を固定させ、全ての工程を終えた基板から容易にデチャック(dechuck)できて、基板に損傷を与えてはならない。
既存に提案されて使用されているチャックとしては、電気的な引力を利用する静電チャック、粘着剤が塗布された粘着副材料を利用する粘着チャック、真空吸着力を利用する真空チャック、静電気的な引力を利用するが蓄電器形態を作って基板をチャッキングする蓄電器チャックなどがある。このように多様なチャックが提案されているが、実際の工程に於いて精巧な構造にて製作されたチャックの使用環境によって磨耗・損傷などの原因にて寿命が短くなる。特に、大面積基板用のチャックは、全体を引っくり返すフリップ動作に於いて曲がる変形などが発生するため、高価のチャックプレートを頻繁に交替しなければならない問題がある。
The substrate chuck can fix the substrate stably, can be easily dechucked from the substrate after all the steps, and should not damage the substrate.
The chucks that have been proposed and used are electrostatic chucks that use electrical attraction, adhesive chucks that use adhesive sub-materials with adhesive applied, vacuum chucks that use vacuum suction, electrostatic There is a capacitor chuck that uses a simple attractive force but chucks the substrate by creating a capacitor configuration. Various chucks have been proposed as described above, but their life is shortened due to wear and damage depending on the usage environment of the chuck manufactured with an elaborate structure in the actual process. Particularly, a chuck for a large-area substrate has a problem that an expensive chuck plate must be frequently replaced because a bending deformation or the like occurs in a flip operation in which the whole is turned over.
また、蒸着工程を前後してプラズマ洗浄が実施されるが、この時、プラズマによって基板とチャックプレート表面が強く帯電されて除電を実施しなければならない不便が発生し、除電をしない場合、基板とチャックプレートの荷電状態によって基板とチャックプレートが一部強く付着されてデチャックされなかったり、チャンバー内の汚染物が基板に付着される問題が発生する。 In addition, plasma cleaning is performed before and after the vapor deposition process. At this time, the substrate and the surface of the chuck plate are strongly charged by the plasma, and there is an inconvenience that the charge must be removed. Depending on the charged state of the chuck plate, there are problems that the substrate and the chuck plate are partly strongly adhered and not dechucked, or contaminants in the chamber adhere to the substrate.
本発明は、より簡素化されたチャッキング方法及びチャッキングシステムを提案し、安定した基板をチャッキングを可能にし、容易にデチャックできる新しいチャッキング方法及びチャッキングシステムを提供することを課題とする。 The present invention proposes a more simplified chucking method and chucking system, and provides a new chucking method and chucking system that enables stable chucking and can be easily dechucked. .
また、本発明が新しく提案しようとするチャッキング方法及びチャッキングシステムは、アウトギャシングが少なく、高温の状況でも使用でき、耐久性に優れていて維持費用及び生産費が節減できる特長を具備するものとする。 Further, the chucking method and the chucking system to be newly proposed by the present invention have features that reduce outgassing, can be used even in high temperature conditions, have excellent durability, and can reduce maintenance costs and production costs. Shall.
本発明は、上記の目的によって基板を帯電させ、帯電された基板によって反対極性の電荷が誘導される導体板をチャックプレートとして使用したり、絶縁板を反対極性に帯電させてチャックプレートとして使用して界面で強い静電引力が発生するようにした。 In the present invention, the substrate is charged for the above purpose, and a conductor plate in which charges of opposite polarity are induced by the charged substrate is used as a chuck plate, or an insulating plate is charged to opposite polarity and used as a chuck plate. So that strong electrostatic attraction is generated at the interface.
即ち、本発明者たちは、基板とチャックを密着させたとしても、その界面を拡大して見ると、界面はフラットな状態でなく、不規則な凸凹面を成すため、完全に噛み合う部分と浮き上がる部分を持つようになり、密着される部分での静電引力はとても強くなるため、強力なチャッキングが可能であるということを認識し、それによってチャッキングしょうとする基板を予め帯電させてその基板を接地された導体板に密着させることにてチャックに反対極性の電荷が誘導されて非常に強力なチャッキングが発生するようにした。基板と導体板が密着された界面での距離は、とても小さいため、距離の二乗に反比例するクーロンの力が作用するからである。 That is, even if the present inventors have brought the substrate and the chuck into close contact with each other, when the interface is enlarged, the interface is not in a flat state, but forms an irregular uneven surface, so that it floats up with a completely meshing portion. Since the electrostatic attraction at the part to be attached becomes very strong, it is recognized that strong chucking is possible, and by doing so, the substrate to be chucked is charged in advance By bringing the substrate into close contact with the grounded conductor plate, a charge of opposite polarity is induced in the chuck so that very strong chucking occurs. This is because the distance at the interface where the substrate and the conductor plate are in close contact with each other is so small that a Coulomb force inversely proportional to the square of the distance acts.
本発明は、基板の前面または後面を静電気の帯電手段によって帯電させ、基板の後面を導体板形態のチャックプレートに付着させるチャッキング方法を提供する。 The present invention provides a chucking method in which a front surface or a rear surface of a substrate is charged by electrostatic charging means, and a rear surface of the substrate is attached to a chuck plate in the form of a conductor plate.
本発明は、上記の部分で導体板に薄い誘電体コーティング膜を被せることができる。 In the present invention, the conductive plate can be covered with a thin dielectric coating film at the above-described portion.
本発明は、上記の部分で誘電体チャックプレートに基板の後面と反対の極性の電荷を帯電させて基板とチャックプレートをチャッキングすることができる。 According to the present invention, the substrate and the chuck plate can be chucked by charging the dielectric chuck plate with a charge having a polarity opposite to that of the rear surface of the substrate.
本発明は、上記の部分で静電気帯電のために基板に摩擦電気を発生さるせる方法、プラズマ処理方法またはイオンビーム処理方法を使用することができる。 The present invention can use a method of generating triboelectricity on the substrate for electrostatic charging in the above portion, a plasma processing method, or an ion beam processing method.
また、本発明は、帯電された基板と導体板のデチャッキングのためにチャックプレートに基板を支持するデチャックピンを通過させるピンホールを形成してピンに機械的な力を加えて押し出す方法にてデチャッキングをし、必要時にはガスを送風したり、イオナイザーにて除電をしたり、チャックプレートに外部電圧認可を並行して行うことができる。 Further, the present invention is a method of forming a pin hole through which a dechuck pin for supporting the substrate is passed through the chuck plate for dechucking the charged substrate and the conductive plate, and extruding the pin by applying mechanical force to the pin. Dechucking can be performed, and when necessary, gas can be blown, static electricity can be removed with an ionizer, and external voltage approval can be applied to the chuck plate in parallel.
本発明は、上記の部分で基板と導体板のデチャッキングのためにチャックプレートに微細なガス注入孔またはガス注入溝を形成することができる。 In the present invention, fine gas injection holes or gas injection grooves can be formed in the chuck plate for dechucking of the substrate and the conductor plate in the above-described portion.
一方、本発明は、基板に静電気を帯電させ、帯電された基板に金属ホイルを付着させ、静電チャックまたは蓄電器チャックにて基板をチャッキングする方法も提供する。 On the other hand, the present invention also provides a method of charging a substrate with an electrostatic chuck or a capacitor chuck by charging the substrate with static electricity, attaching a metal foil to the charged substrate.
また、本発明は、大面積の基板をチャックに安着させる過程で機械的アラインメントを実施する時、基板が垂れる現象によって基板の一部とチャックがくっつくことを防止し、または基板とチャックの間の静電気引力を弱化させて機械的アラインメントの正確度を確保するための手段として基板が安着する間にチャックプレートに外部電圧を認可して調整を行った後、基板の静電気を利用して基板とチャックプレートをチャッキングする方法を提供する。 In addition, the present invention prevents the chuck of a part of the substrate and the chuck due to the phenomenon that the substrate droops when the mechanical alignment is performed in the process of seating the large area substrate on the chuck, or between the substrate and the chuck. As a means to secure the accuracy of mechanical alignment by weakening the electrostatic attraction of the substrate, the external voltage is applied to the chuck plate and adjusted while the substrate is seated, and then the substrate is utilized using the static electricity of the substrate. And a method of chucking the chuck plate.
また、本発明は、 The present invention also provides:
上記の方法にて基板とチャックプレートがチャッキングされて状態をデチャッキングするために、 In order to dechuck the state that the substrate and chuck plate are chucked by the above method,
チャックプレートは、基板を支持するピンが通過できるピンホールを具備し、 The chuck plate has a pinhole through which a pin supporting the substrate can pass,
ピンは、フレームに設置されて上昇と下降ができるようにしてチャックプレートに下部に配置し、 The pin is placed on the lower part of the chuck plate so that it can be raised and lowered by being installed on the frame,
基板とチャックプレートを分離するために、上記のピンが上昇されて上記のピンホールを通過して基板を支持して上昇させて基板とチャックプレートを分離するデチャッキング方法を提供する。 In order to separate the substrate and the chuck plate, there is provided a dechucking method for separating the substrate and the chuck plate by lifting the pins and passing the pin holes to support and lift the substrate.
また、本発明は、上記に於いてチャックプレートは送風されるガスを通過させることができるガス注入孔またはガス注入溝を具備して基板とチャックプレートにガスを送風することを特徴とする基板とチャックプレートを分離するデチャッキング方法を提供する。 According to another aspect of the present invention, there is provided a substrate, wherein the chuck plate includes a gas injection hole or a gas injection groove through which a gas to be blown can pass, and gas is blown to the substrate and the chuck plate. A dechucking method for separating a chuck plate is provided.
また、本発明は、基板の片面または両面を静電気にて帯電させ、 The present invention also charges one or both sides of the substrate with static electricity,
金属ホイルを帯電された基板面に付着し、 A metal foil is attached to the charged substrate surface,
金属ホイルは、基板面に帯電された電荷と反対極性の電荷が誘導されて静電引力にて付着され、 The metal foil is attached by electrostatic attraction by inducing a charge of the opposite polarity to the charge charged on the substrate surface,
金属ホイルが付着された基板を静電チャックにてチャッキングすることを特徴とする基板チャッキング方法を提供する。 Provided is a substrate chucking method characterized in that a substrate to which a metal foil is attached is chucked by an electrostatic chuck.
また、本発明は、 The present invention also provides:
基板の片面または両面を静電気にて帯電させ、 Charge one or both sides of the board with static electricity,
金属ホイルを帯電された基板面に付着し、 A metal foil is attached to the charged substrate surface,
金属ホイルは、基板面に帯電された電荷と反対極性の電荷が誘導されて発生する静電引力にて付着され、 The metal foil is attached by electrostatic attraction generated by induction of charge having the opposite polarity to the charge charged on the substrate surface,
金属ホイル面をキャパシターの第１極板とし、これに対向する第2極板を設置する。
この時、第１極板と第２極板の間に誘電体が配置されるように第２極板の下面に誘電体が付着されているものを適用し、
The metal foil surface is used as the first electrode plate of the capacitor, and the second electrode plate facing it is installed.
At this time, a dielectric material is applied to the lower surface of the second electrode plate so that the dielectric material is disposed between the first electrode plate and the second electrode plate.
第１極板と第２極板にそれぞれ違う電圧を認可して電位差を与えて蓄電器を形成して基板をチャッキングすることを特徴とする基板チャッキング方法を提供する。 Provided is a substrate chucking method characterized in that different voltages are applied to a first electrode plate and a second electrode plate to apply a potential difference to form a capacitor to chuck a substrate.
基板の片面または両面に静電気を形成し、 Create static electricity on one or both sides of the board,
導体または不導体コーティング膜を具備した導体にてチャックプレートに静電気によって帯電された基板を安着させ、チャックプレートに誘導される電荷によって静電気力にて基板とチャックプレートをチャッキングし、 The substrate charged with static electricity is seated on the chuck plate with a conductor having a conductor or a non-conductive coating film, and the substrate and the chuck plate are chucked with electrostatic force by the charge induced in the chuck plate,
基板とチャックプレートをデチャッキングするために、 To dechuck the substrate and chuck plate,
基板とチャックプレートにガスを送風する送風ガス利用方法、イオン発生器を駆動して除電する方法、外部電圧をチャックプレートに認可して基板に対してチャック力を与える方法、またはチャックプレートに基板を支持するピンが通過できるピンホールを具備させてデチャックピンをピンホールに通過させて機械的にデチャッキングする方法の何れかの一つの方法、または多数の方法を同時に適用して基板とチャックプレートをデチャッキングし、 A method of using blown gas to blow gas to the substrate and the chuck plate, a method of removing electricity by driving an ion generator, a method of applying an external voltage to the chuck plate to give a chucking force to the substrate, or a substrate to the chuck plate The substrate and the chuck plate are formed by applying any one of a method of mechanically dechucking by passing a dechuck pin through the pinhole by providing a pinhole through which a supporting pin can pass, or by applying a number of methods simultaneously. Dechucking
上記のチャックプレートは、多数のドットが浮き上がる陽刻のエムボシング構造のドットアレイを具備し、基板がチャックプレートにチャッキングされた状態で基板とチャックプレートの間に除電ガスが円滑に注入さるるようにしてデチャッキングを容易にさせることを特徴とする基板とチャックプレートのチャッキング及びデチャッキング方法を提供する。 The above chuck plate is equipped with a dot array with an embossing structure that allows a large number of dots to float, so that the discharge gas can be smoothly injected between the substrate and the chuck plate while the substrate is chucked on the chuck plate. The present invention provides a method of chucking and dechucking a substrate and a chuck plate, which facilitates dechucking.
本発明によると、安定な状態で基板をチャッキングすることができ、デチャックが容易になり、基板がプラズマ洗浄過程を経て基板に荷電された状態を除電を行わずそのままチャッキングに応用することができるので、とても簡単であり、効果的である。 According to the present invention, the substrate can be chucked in a stable state, dechucking is facilitated, and the state in which the substrate is charged through the plasma cleaning process can be directly applied to chucking without performing static elimination. It is so easy and effective.
また、本発明のチャッキング方法及びチャッキングシステムは、従来の電極形成構造を含む高価の静電チャックとは違って、簡単な金属板または絶縁膜がコーティングされた金属板だけで基板をチャッキングし、チャックそのものに微細構造の電極を必要としないので、チャック製作費が値安でありながらとても強力に基板をチャッキングすることができ、単純な構造にて真空チャンバー内でのアウトギャシングが少なく、高温の状態でも使用でき、耐久性に優れていてチャックを使用するシステムの維持管理が簡単なので、維持費用及び生産費が節減できる特長を具備する。 Also, the chucking method and chucking system of the present invention chucks a substrate only by a simple metal plate or a metal plate coated with an insulating film, unlike an expensive electrostatic chuck including a conventional electrode forming structure. However, since the chuck itself does not require a fine-structured electrode, the chuck can be chucked very powerfully while the chuck manufacturing cost is low, and outgassing in a vacuum chamber is possible with a simple structure. The system can be used even at high temperatures, has excellent durability, and is easy to maintain and manage a system that uses a chuck.
以下、添付図面を参照して本発明の望ましい実施例に対して詳細に説明する。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1と図2は、本発明のチャッキング原理を説明するための概念的な断面図である。 1 and 2 are conceptual cross-sectional views for explaining the chucking principle of the present invention.
静電気帯電手段(20)によって基板(10)の後面に静電気を帯電させ、導体板にてできたチャックプレート(30)を帯電された基板の後面に付着すると、チャックプレート(30)の界面には基板の後面に帯電された電荷と反対極性を持つ自由電荷が誘導されて静電引力によって両面が強く付着された。 Static electricity is charged on the back surface of the substrate (10) by the electrostatic charging means (20), and when the chuck plate (30) made of a conductor plate is attached to the back surface of the charged substrate, the interface of the chuck plate (30) is A free charge having the opposite polarity to the charged electric charge was induced on the rear surface of the substrate, and both surfaces were strongly attached by electrostatic attraction.
この時、基板(10)とチャックプレート(30)の境界面を拡大すると、楕円内の図の通り、界面は完全にフラットな状態ではなく、凸凹の状態を成している。即ち、分子水準の大きさで接近すると、基板(10)とチャックプレート(30)はそれぞれが不規則な隙間を持った状態でくっついている。必要によって、平らな基板に人為的に微細屈曲を形成させてチャックプレートを製作することもできる。基板とチャックプレートがくっついて完全に密着された地点では、導体の電荷が基板の方へ放電されることになり、その点が電荷を帯びないこともあるが、基板は不導体であるので密着された点の周囲は電荷移動がないため、それ以上の連鎖放電は発生しない。尚、密着された点々の面積は、全体面積に比べるととても少ない部分であるため、大部分の面積で静電気力が存在する。それぞれの電荷の間の距離の二乗に反比例するクーロン力による引力は、全体的に強いが、完全に密着された地点の周囲ではその距離がとても小さくて非常に強力である。本発明は、このような微細な水準の界面構造を認識して帯電による静電引力にて基板(10)とチャックプレート(30)を合着する方案を提案したものである。 At this time, when the boundary surface between the substrate (10) and the chuck plate (30) is enlarged, as shown in the figure in the ellipse, the interface is not completely flat but is uneven. That is, when approaching at the molecular level, the substrate (10) and the chuck plate (30) are stuck together with irregular gaps. If necessary, the chuck plate can be manufactured by artificially forming a fine bend on a flat substrate. At the point where the substrate and the chuck plate are adhered together, the conductor charge is discharged toward the substrate, and the point may not be charged, but the substrate is non-conductive so Since there is no charge transfer around the marked point, no further chain discharge occurs. In addition, since the area | region of the closely_contact | adhered points is a very small part compared with the whole area, electrostatic force exists in most areas. The attractive force due to the Coulomb force, which is inversely proportional to the square of the distance between each charge, is strong overall, but the distance is very small and very strong around the point where it is completely in close contact. The present invention proposes a method for recognizing such a fine level interface structure and bonding the substrate (10) and the chuck plate (30) by electrostatic attraction by charging.
基板(10)は、静電気によって帯電されるカラスまたはシリコン、ポリマー素材であり、チャックプレート(30)は、導体板そのものであったり、導体板に薄い誘電体(不導体、絶縁体ともいう)コーティング膜を形成したものであったりする。導体板に薄い誘電体(例えば、セラミック、テフロン(登録商標である)などをコーティングした場合にも、誘電体のダイポールとその下部にある導体の自由電荷を誘導するので、基板と静電気的引力にてチャッキングされることがある。また、誘電体がコーティングされたチャックプレートの誘電体表面に帯電手段として、静電気を帯電させて表面が帯電されることがあり、それによって基板後面と静電引力にて誘電体コーティング面を持つチャックプレートを付着することができる。付着されるチャックプレート(30)にも、基板後面の静電気と反対極性を持つ静電気を帯電手段にて帯電させた後、基板(10)とチャックプレート(30)を付着させると、強い静電引力によって相着される。チャックプレートが不導体である場合、このような方法が有用であるが、導体である場合には、誘導電荷を利用するので強いて帯電過程を実施する必要はない。 The substrate (10) is a crow, silicon, or polymer material that is charged by static electricity, and the chuck plate (30) is a conductive plate itself or a thin dielectric (also referred to as a non-conductor or insulator) coating on the conductive plate. It may be a film formed. Even when a thin dielectric (e.g. ceramic, Teflon (registered trademark)) is coated on the conductor plate, it induces free charge of the dielectric dipole and the conductor underneath it. In addition, the dielectric surface of the chuck plate coated with a dielectric material may be charged with static electricity as a charging means, thereby charging the surface with the rear surface of the substrate. A chuck plate having a dielectric coating surface can be attached by applying a static electricity having a polarity opposite to the static electricity on the rear surface of the substrate to the attached chuck plate (30) by a charging means. 10) and chuck plate (30) are attached by strong electrostatic attraction, which is useful when the chuck plate is non-conductive. Some, but if it is conductor, it is not necessary to conduct the by force charging process because it utilizes the induced charge.
図2を見ると、基板(10)の後面を静電気にて帯電して導体チャックプレート(30)に付着することに於いて、チャックプレート(30)を電気的に孤立させた場合と外部接地に連結した場合のそれぞれに対する電荷分布が表示されている。 As shown in FIG. 2, the back surface of the substrate (10) is electrostatically charged and attached to the conductor chuck plate (30), so that the chuck plate (30) is electrically isolated and externally grounded. The charge distribution for each connected case is displayed.
チャックプレート(30)が接地された場合には、接地を通じて電荷が供給されるので、基板(10)とチャックプレート(30)の境界面のみ電荷が分布する。チャックプレート(30)が電気的に孤立された場合には、導体であるチャックプレート(30)の内部電荷の再分布によって境界面に基板(10)と反対極性の電荷が分布され、チャックプレートの後面には、基板(10)に帯電されたのと同じ極性の電荷が帯電される。しかし、何れの場合にも基板とチャックプレート(30)間には、静電気力が作用し、チャックプレート(30)の厚さが十分に厚ければ両方の場合の静電気力の差は殆どない。従って、本発明に於いてのチャックプレート(30)は、電気的に接地して使用でき、電気的に孤立させて使用することもできる。このような特性は、実際に工程装置の構成を柔軟にできる長所となる。 When the chuck plate (30) is grounded, the charge is supplied through the ground, so that the charge is distributed only at the boundary surface between the substrate (10) and the chuck plate (30). When the chuck plate (30) is electrically isolated, the charge of the opposite polarity to the substrate (10) is distributed on the boundary surface due to the redistribution of the internal charge of the chuck plate (30), which is a conductor, and the chuck plate (30) The rear surface is charged with the same polarity as that charged on the substrate (10). However, in any case, an electrostatic force acts between the substrate and the chuck plate (30), and if the thickness of the chuck plate (30) is sufficiently thick, there is almost no difference in the electrostatic force in both cases. Therefore, the chuck plate (30) in the present invention can be used while being electrically grounded, or can be used while being electrically isolated. Such a characteristic is an advantage that the configuration of the process apparatus can be made flexible.
図3は、本発明を実施するためのチャックプレート(30)の構成と基板（10）をローディングするローディングピン(300)を表示する。 FIG. 3 shows the structure of the chuck plate (30) for carrying out the present invention and the loading pins (300) for loading the substrate (10).
図3のチャックプレート(100)は、基板(10)と同じ平面を持つプレートを基本とし、基板(10)をローディングする時に基板を支持するローディングピン(300)が通過できるピンホール(110)を具備する。チャンバー内のローディングピンフレーム(310)にローディングピン(300)が設置された基板ローディング副材料が配置され、チャックプレートが基板ローディング副材料の上部に配置されて基板がチャックプレートの上部に搬入されると、ローディングピン(300)が上昇されてチャックプレート(100)のピンホール(110)を通過して基板をローディングする。ローディングピン(300)が基板(10)を支持した状態で下降して基板(10)とチャックプレート(100)が合着することになる。このような基板ローディング過程は、図9に説明されている。 The chuck plate (100) in FIG. 3 is basically a plate having the same plane as the substrate (10), and has a pin hole (110) through which a loading pin (300) supporting the substrate can pass when the substrate (10) is loaded. It has. A substrate loading sub-material in which loading pins (300) are installed is disposed on a loading pin frame (310) in the chamber, a chuck plate is disposed on top of the substrate loading sub-material, and a substrate is loaded onto the chuck plate. Then, the loading pin (300) is raised and passes through the pin hole (110) of the chuck plate (100) to load the substrate. The loading pin (300) is lowered while supporting the substrate (10), and the substrate (10) and the chuck plate (100) are bonded. Such a substrate loading process is illustrated in FIG.
図3では、チャックプレート自体の構成に対して幾つかの実施例が記されている。
即ち、単純に金属プレートまたは誘電体がコーティングされた金属プレートにローディングピンのためのピンホール(110)として形成されているもの(100)、その他に微細なガス注入孔(120)を具備したもの(150)、またはガス注入溝(130)を具備したもの(160)がある。微細なガス注入孔(120)またはガス注入溝(130)を形成したものは、基板とチャックプレートのデチャック過程でガスを注入して送風によってデチャックをより容易にさせようとしたものである。
In FIG. 3, several embodiments are described for the structure of the chuck plate itself.
In other words, a metal plate or a metal plate coated with a dielectric is formed as a pinhole (110) for a loading pin (100), and in addition, has a fine gas injection hole (120) (150), or (160) having a gas injection groove (130). In the case where the fine gas injection hole (120) or the gas injection groove (130) is formed, gas is injected during the dechucking process of the substrate and the chuck plate, and the dechuck is made easier by blowing air.
ピンホール(110)は、薄膜が形成されないデッドゾーン(例えば、枠と中心を通る十字路)に形成し、微細なガス注入孔(120)は、チャックプレートの前面に渡ってガス注入孔(120)の間の間隔が数mmから数十mm以内の範囲内(例えば、1mm〜20mm)で形成する。ガス注入溝(130)は、ガス注入が順調に行われようにチャックプレートの表面の一方の端から始めて反対側の端で終る形態にてチャックプレートの前面に渡って陰核にて彫って多数のものを形成する。ガス注入溝(130)の間の間隔は、数mmから数十mm以内(例えば、1mm〜20mm)になるようにする。 The pinhole (110) is formed in a dead zone where a thin film is not formed (for example, a cross road that passes through the frame and the center), and the fine gas injection hole (120) is formed over the front surface of the chuck plate. Is formed within a range of several mm to several tens mm (for example, 1 mm to 20 mm). The gas injection groove (130) is carved in a clitoris over the front surface of the chuck plate in such a manner that it starts at one end of the surface of the chuck plate and ends at the opposite end so that gas injection is performed smoothly. Form things. The interval between the gas injection grooves (130) is set to be within several mm to several tens mm (for example, 1 mm to 20 mm).
図4は、基板(10)の後面を帯電させるための手段としてイオン発生器を使用するものを示している。 FIG. 4 shows the use of an ion generator as a means for charging the rear surface of the substrate (10).
基板(10)の停止時または移送中に基板(10)の下部に位置したイオン発生器(40)より供給された静電気によって非接触方式にて静電気を帯電させる。基板を停止させて置いてから帯電させる場合、基板が支持ピン(50)によって支持されている状態で静電気の帯電を実施する。支持ピン(50)は、不導体にて製作して基板(10)の接触中に静電気による影響がないようにする。イオン発生器(40)の位置は、固定するか、必要時には駆動部を結合して左右スキャンが可能になるようにする。左右スキャンが可能な場合には基板の全面を均一に帯電するために必要なイオン発生器の個数を減らすことができる。基板の移送中に帯電させる場合、移送ローラー(55)を不導体素材にて製作して基板の静電気に影響がないようにする。不導体である支持ピン(50)或は移送ローラー(55)は、機能性プラスチックであるPEEKなどにて製作することができる。イオン発生器(40)によって基板の前面と後面が全て帯電されてもチャックプレートと静電引力にてチャッキングすることには問題がない。 Static electricity is charged in a non-contact manner by static electricity supplied from an ion generator (40) located below the substrate (10) when the substrate (10) is stopped or transferred. When charging after the substrate is stopped, electrostatic charging is performed in a state where the substrate is supported by the support pins (50). The support pin (50) is made of a non-conductor so as not to be affected by static electricity during the contact with the substrate (10). The position of the ion generator (40) is fixed, or when necessary, the drive unit is coupled so that left and right scanning is possible. When left and right scanning is possible, the number of ion generators required to uniformly charge the entire surface of the substrate can be reduced. When charging is performed during the transfer of the substrate, the transfer roller (55) is made of a non-conductive material so as not to affect the static electricity of the substrate. The support pin (50) or the transfer roller (55), which is a non-conductor, can be manufactured from PEEK, which is a functional plastic. Even if the front and rear surfaces of the substrate are all charged by the ion generator (40), there is no problem in chucking with the chuck plate by electrostatic attraction.
図5は、基板(10)の後面をプラズマ処理にて帯電させるのを示している。 FIG. 5 shows that the rear surface of the substrate (10) is charged by plasma treatment.
工程チャンバー(60)内部のプラズマ発生のための一対の電極(80)の間に基板(10)を固定副材(70)にて配置し、放電ガスを注入してプラズマ発生用電源(90)にてプラズマを発生させて基板(10)の後面が帯電されるようにする。上記で、基板の固定副材(70)は、支持ピン、挟み、支持器具物などから成る。プラズマによって後面が帯電された基板(10)をチャックプレートの上部に安着させて基板をチャックに付着する。この場合、基板(10)は前面と後面全てに帯電されることもあり得るが、チャックプレートと静電チャッキングには問題がない。 A substrate (10) is disposed between the pair of electrodes (80) for plasma generation inside the process chamber (60) with a fixed secondary material (70), and a discharge gas is injected to generate a plasma generation power source (90). The plasma is generated in order to charge the rear surface of the substrate (10). In the above, the fixing sub-material (70) of the substrate is composed of support pins, sandwiches, support fixtures, and the like. The substrate (10) whose rear surface is charged by plasma is seated on the chuck plate, and the substrate is attached to the chuck. In this case, the substrate (10) may be charged on both the front and rear surfaces, but there is no problem with the chuck plate and electrostatic chucking.
特に、基板(10)に対するプラズマ処理は、基板に薄膜を蒸着する工程の中で基板の
洗浄を目的にて実施されていて、プラズマ洗浄過程は基板とチャックプレートのチャッキングのための帯電過程にて自然に処理できる。
In particular, the plasma treatment for the substrate (10) is performed for the purpose of cleaning the substrate in the process of depositing a thin film on the substrate, and the plasma cleaning process is a charging process for chucking the substrate and the chuck plate. Can be processed naturally.
図6は、摩擦電気を利用して基板を帯電させることを説明する斜視図である。 FIG. 6 is a perspective view for explaining charging of a substrate using triboelectricity.
基板(10)の後面または前面を静電気にて帯電させるために摩擦電気を利用する。摩擦手段(200)としては、円筒形物体の外部にフィラメントを固定させたり、フィルム形態の物質を円筒形物体の外部に巻いたり、またはフィルム形態の物質の厚さの薄い部分を円筒形物体に固定させた摩擦ブラシを利用する。摩擦ブラシの具体例は後述する。 Triboelectricity is used to charge the back surface or front surface of the substrate (10) with static electricity. As the friction means (200), the filament is fixed to the outside of the cylindrical object, the film-like substance is wound around the cylindrical object, or the thin part of the film-like substance is turned into the cylindrical object. Use a fixed friction brush. Specific examples of the friction brush will be described later.
即ち、基板に対して各種工程を進行している途中で、以前の工程より渡された基板を基板固定部(260)(例えば、ストッパーなど)を利用して動かないようし、摩擦手段(摩擦ブラシ或は摩擦ローラー)を回転させて基板の後面に摩擦による静電気を発生させる。これによって基板後面が帯電される。摩擦手段(200)の回転速度を調節して基板に時間当たり供給される摩擦エネルギが調整でき、帯電される摩擦電気量は、摩擦エネルギに比例するので、基板をチャッキングする工程時間によって回転速度を調節する。基板の後面を均一に摩擦・帯電するためには、摩擦手段または基板を一定の距離にて水平移動させながら摩擦工程を段階的に(数回)実施する。 That is, while the various processes are being performed on the substrate, the substrate transferred from the previous process is not moved using the substrate fixing part (260) (for example, a stopper), and friction means (friction A brush or a friction roller is rotated to generate static electricity due to friction on the rear surface of the substrate. As a result, the rear surface of the substrate is charged. The frictional energy supplied to the substrate can be adjusted by adjusting the rotational speed of the friction means (200), and the amount of triboelectricity charged is proportional to the frictional energy, so the rotational speed depends on the process time for chucking the substrate. Adjust. In order to uniformly rub and charge the rear surface of the substrate, the friction process is performed stepwise (several times) while horizontally moving the friction means or the substrate at a certain distance.
摩擦手段の材質は、基板物質と比べて帯電熱(Triboelectric series)に於いて成るべく遠く離れている物質を選択するのが望ましい。例えば、基板がカラス材質であれば摩擦手段はPET、polyimide、PTFTなどが使用できる。摩擦手段に帯電された静電気を除去するために導体素材の静電気除去板(250)を摩擦手段に接触される位置に配置する。 As the material of the friction means, it is desirable to select a material as far away as possible in the charging heat (Triboelectric series) compared to the substrate material. For example, if the substrate is a crow material, the friction means can be PET, polyimide, PTFT, or the like. In order to remove static electricity charged on the friction means, a static electricity removing plate (250) made of a conductive material is disposed at a position in contact with the friction means.
図7は、摩擦電気が発生できる摩擦手段を詳細に示している斜視図である。 FIG. 7 is a perspective view showing in detail the friction means capable of generating triboelectricity.
摩擦手段(200)は、円筒形胴体(201)の外部にフィラメント(203)またはフィルム(204、205)形態の摩擦素材が付着固定されていて、駆動部と連結するための摩擦駆動軸(202)が中央に位置する形態である。基板と接触する摩擦部は、摩擦フィラメント(203)、摩擦フィルム(204)、垂直型摩擦フィルム(205)などの実施形態にて具現できる。円筒形胴体(201)及び摩擦駆動軸(202)は、ステンレススチールまたは高強度軽量化プラスチックを使用して製作することができる。 The friction means (200) includes a friction material in the form of a filament (203) or a film (204, 205) attached and fixed to the outside of the cylindrical body (201), and a friction drive shaft (202 ) Is located at the center. The friction part in contact with the substrate can be embodied in embodiments such as a friction filament (203), a friction film (204), and a vertical friction film (205). The cylindrical body (201) and the friction drive shaft (202) can be manufactured using stainless steel or high strength and light weight plastic.
図8は、基板移送途中に摩擦電気を発生させて帯電させる方法を説明するための斜視図である。即ち、基板移送中に摩擦を発生させて基板を帯電する方法を説明する。 FIG. 8 is a perspective view for explaining a method of charging by generating triboelectricity during substrate transfer. That is, a method for charging a substrate by generating friction during substrate transfer will be described.
基板(10)の後面が多数の円筒形摩擦手段(200)に接触されるように位置させ、摩擦手段(200)を回転させて一定の回転速度以上になると基板(10)の後面と摩擦手段(200)の間で滑りが発生し、基板(10)が移送されると同時に基板の後面が摩擦・帯電される効果を得ることができる。 When the rear surface of the substrate (10) is positioned so as to be in contact with a large number of cylindrical friction means (200), and the friction means (200) is rotated to a certain rotational speed or more, the rear surface of the substrate (10) and the friction means Slip occurs between (200) and the substrate (10) is transferred, and at the same time, the rear surface of the substrate is rubbed and charged.
基板(10)の下部に多数の円筒形摩擦手段(200)のみを配置して構成することができ、多数の円筒形摩擦手段(200)と移送用ローラー(270)を複合的に配置して構成することもできる。 Only a large number of cylindrical friction means (200) can be arranged at the bottom of the substrate (10), and a large number of cylindrical friction means (200) and a transfer roller (270) can be arranged in combination. It can also be configured.
移送用ローラー(270)の作動時、円筒形摩擦手段(200)を停止させて置くだけでも摩擦帯電を発生させることができる。けれども、もっと早くて効果的に摩擦帯電を発生させるために、移送用ローラー(270)の回転方向と反対方向に一定の速度にて摩擦手段(200)を回転させて摩擦効果を極大化させることができる。基板の移送方向を前進と後進に変更しながら摩擦させると、制限された空間で基板の後面を均一に帯電させることができる。 When the transfer roller (270) is actuated, frictional electrification can be generated simply by stopping the cylindrical friction means (200). However, in order to generate frictional charge faster and more effectively, the friction means (200) is rotated at a constant speed in the direction opposite to the rotation direction of the transfer roller (270) to maximize the friction effect. Can do. By rubbing while changing the substrate transfer direction between forward and backward, the rear surface of the substrate can be uniformly charged in a limited space.
また、円筒形摩擦手段を導体にて製作してここに電圧を認可した後、基板を円筒形摩擦手段と接触するようにして円筒形摩擦手段を回転させると、基板に帯電される。この場合、基板の帯電効率が良い。 Further, after the cylindrical friction means is made of a conductor and a voltage is approved here, when the cylindrical friction means is rotated so as to contact the cylindrical friction means, the substrate is charged. In this case, the charging efficiency of the substrate is good.
また、基板に静電気を形成するために、導体板に電圧を認可し、基板を電圧が認可された導体板に接触させる方法を使用することができる。導体板に直流電圧として100V乃至10kVの電圧を認可して基板を導体板に接触させると、基板に静電気が均一に形成されるようになる。上記で導体板は、チャックプレートを構成する導体板である場合もあるが、別途の帯電手段として提供される導体板である場合もある。 Further, in order to form static electricity on the substrate, a method can be used in which a voltage is applied to the conductor plate and the substrate is brought into contact with the conductor plate for which the voltage is approved. When a voltage of 100 V to 10 kV is approved as a DC voltage to the conductor plate and the substrate is brought into contact with the conductor plate, static electricity is uniformly formed on the substrate. In the above description, the conductor plate may be a conductor plate constituting the chuck plate, or may be a conductor plate provided as a separate charging unit.
図9は、基板(10)をチャックプレート(100)に安着させることを示し、図10は、基板(10)をチャックプレート(100)から分離(dechucking)することを示している。 FIG. 9 shows that the substrate (10) is seated on the chuck plate (100), and FIG. 10 shows that the substrate (10) is dechucked from the chuck plate (100).
チャックプレート(100)には、蒸着とは関係のないデッドゾーンと一致する領域に所定の貫通穴であるピンホール(110)を形成して、基板の安着に使用するローディングピン(300)が通過できるように構成する。チャックプレート(100)は、表面が滑らかでよく研磨された導体金属にて製作する。上述した通り、チャックプレート(100)は、金属板の上部にセラミックのような誘電体を薄く(10nm乃至100m)コーティングすることができる。
In the chuck plate (100), a pin hole (110) that is a predetermined through hole is formed in a region that coincides with a dead zone that is not related to vapor deposition, and a loading pin (300) that is used for seating a substrate is provided. Configure to pass. The chuck plate (100) is made of a conductive metal whose surface is smooth and well polished. As described above, the
チャックプレート(100)のピンホール(110)を通じてローディングピン(300)を一定の高さにて上昇させた状態で後面が帯電された基板を移送用ロボットなどの手段を利用してローディングピン(300)の上に載せた後、ローディングピン(300)を下降させて基板(10)をチャックプレート(100)の上に安定的に安着させる。基板(10)が安着されると、チャックプレート(100)の表面に基板の後面と反対極性の電荷または電気ダイポールが誘導され、基板(10)の後面とチャックプレート(100)の表面に誘導された電荷の間の引力によって基板(10)がチャックプレート(100)に付着される。 Using a means such as a transfer robot, the loading pin (300) is transferred to the substrate whose rear surface is charged while the loading pin (300) is raised at a certain height through the pin hole (110) of the chuck plate (100). ), The loading pin (300) is lowered to stably seat the substrate (10) on the chuck plate (100). When the substrate (10) is seated, a charge or electric dipole of the opposite polarity to the rear surface of the substrate is induced on the surface of the chuck plate (100), and is induced on the rear surface of the substrate (10) and the surface of the chuck plate (100). The substrate (10) is attached to the chuck plate (100) by the attractive force between the generated charges.
ローディングピン(300)は、不導体或は金属にて製作する場合、先端の部分には、不導体にてキャップを被せて絶縁させることで基板と接触時に静電気の影響がないようにする。 When the loading pin (300) is made of a non-conductor or metal, the tip portion is covered with a non-conductor to insulate it so as not to be affected by static electricity when contacting the substrate.
デチャックピン(320)を利用した機械的な力による分離は、ローディングピン(300)と同じ構造にて形成されているデチャックピン(320)をチャックプレート(100)の下部より上昇させてピンホール(110)を通過して基板(10)に機械的な力を加えて基板(10)をチャックプレート(100)から分離する。デチャックピン(320)もフレーム(330)に設置されていて、不導体よりは導体にて作るのが、デチャックに有利である。場合によっては、ローディングピンをデチャックピンとして使用することもできる。しかし、デチャックは、デチャックピン(320)の他に別の手段によって行われることもあり、他の分離方法の使用時にデチャックピンは、基板を分離させる補助的な手段として利用されることがある。 Separation by mechanical force using the dechuck pin (320) is achieved by lifting the dechuck pin (320) formed in the same structure as the loading pin (300) from the lower part of the chuck plate (100). The substrate (10) is separated from the chuck plate (100) by applying mechanical force to the substrate (10) through the hole (110). The dechuck pin (320) is also installed on the frame (330), and it is advantageous for the dechuck to be made of a conductor rather than a nonconductor. In some cases, the loading pin can be used as a dechuck pin. However, the dechuck may be performed by other means besides the dechuck pin (320), and the dechuck pin may be used as an auxiliary means for separating the substrate when using another separation method. is there.
図11は、除電手段によるデチャックを示している。 FIG. 11 shows dechucking by the static elimination means.
除電ランプ(400)を照射して静電気を中和させて付着力である静電気力を除去した後、デチャックピンを上昇させて分離する。除電ランプの光源としては、VUV(vacuum ultra violet)を利用することができる。VUVは、波長が200nm以下である紫外線のことで、空気分子に効果的に吸収されてイオン化し、生成されたイオンによって静電気を中和する。VUVは、真空度10-4Paでも残留ガスと効果的に反応して静電気を中和することができる。大面積の基板を分離するためには、基板の上部及び左右に多数の除電ランプ(400)を配置して静電気力を除去することができ、状況によっては、基板の左右または片方の側面にのみ除電ランプ(400)を設置して運用することもできる。 After neutralizing static electricity by irradiating the static elimination lamp (400) to remove the electrostatic force, which is an adhesive force, the dechuck pin is raised and separated. VUV (vacuum ultra violet) can be used as a light source of the static elimination lamp. VUV is ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less, and is effectively absorbed and ionized by air molecules, and the generated ions neutralize static electricity. VUV can effectively react with residual gas and neutralize static electricity even at a vacuum of 10-4 Pa. In order to separate a large area board, a number of static elimination lamps (400) can be placed on the top and left and right of the board to eliminate the electrostatic force, depending on the situation, only on the left or right or one side of the board. It is also possible to install and operate a static elimination lamp (400).
図12は、基板とチャックプレートの分離工程に於いて送風する過程を説明する断
面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a process of blowing air in the process of separating the substrate and the chuck plate.
送風ガス(Ventgas)の注入を助ける微細なガス注入孔(120)またはガズ注入溝(130)が形成されているチャックプレート(150、160)を適用した場合のデチャック過程は、送風によって除電し、デチャックピンにてデチャックすることができる。 The dechucking process when applying a chuck plate (150, 160) in which fine gas injection holes (120) or gas injection grooves (130) that help injection of blowing gas (Ventgas) are applied is neutralized by blowing air, Dechuck pin can be used for dechucking.
真空状態で工程を実施する場合の基板−チャックの分離方法の実施例の一つとして、送風(Vent)過程によって基板−チャック間の静電気力を弱化させ、デチャックピンを上昇させて基板をチャックから分離する方法がある。送風されるガス(Ventgas)には、相当のイオンが含まれていて静電気を中和して静電気力を弱化させる。送風ガス(Ventgas)が基盤−チャックの付着領域へ効果的に注入できるようにチャックプレート(100)に直径1mm以下の微細穴のガス注入孔(120)を多数開けたり、チャックプレート(100)の表面にガス注入溝(130)が形成された構造を適用する(図3参照)。ガス注入溝(130)は、加工が容易でありながらガスの方もよく注入できるようにチャックプレートの表面を横切って幅が10m以上、1mm以下、高さが10m以上、10mm以下の範囲の溝を掘って形成する。送風ガス(Ventgas)としては、空気、N2、Heなどが使用できる。蒸着が終った後、チャックプレート(100)は、真空チャンバー(500)の内部でチャックプレートの支持部(510)に載せられた状態で外部より送風ガス(ventgas)を注入して分離工程を実施する。 As one example of the substrate-chuck separation method when the process is performed in a vacuum state, the electrostatic force between the substrate and the chuck is weakened by the ventilation (Vent) process, and the dechuck pin is raised to chuck the substrate. There is a way to separate from. The blown gas (Ventgas) contains considerable ions and neutralizes static electricity to weaken the electrostatic force. To enable the blowing gas (Ventgas) to be effectively injected into the substrate-chuck adhesion area, the chuck plate (100) has a large number of fine gas injection holes (120) with a diameter of 1 mm or less, or the chuck plate (100) A structure in which a gas injection groove (130) is formed on the surface is applied (see FIG. 3). The gas injection groove (130) is a groove having a width of 10 m or more and 1 mm or less and a height of 10 m or more and 10 mm or less across the surface of the chuck plate so that gas can be injected better while being easy to process. Dig and form. As the blowing gas (Ventgas), air, N2, He, or the like can be used. After the deposition is completed, the chuck plate (100) is placed on the chuck plate support (510) inside the vacuum chamber (500) and injected with a blow gas (ventgas) from the outside to perform the separation process. To do.
図13は、基板とチャックプレートの分離工程に於いて外部から電圧を認可する方法を説明する断面図である。チャックプレート(100)に、基板(10)に帯電されたものと同一の極性の外部電圧を認可する方法にて静電気を中和してデチャックする。この場合にも、上記の送風ガス注入による静電気中和を実施したり、または送風と共にデチャックピンによる機械的なデチャックを並行して実施することができる。デチャックピンを利用してデチャックする方法は、送風ガス、イオン発生器(イオナイザー:ionizer)の除電、外部電圧の認可などの別の手段と併用することができる。 FIG. 13 is a cross-sectional view for explaining a method for authorizing a voltage from the outside in the step of separating the substrate and the chuck plate. The chuck plate (100) is dechucked by neutralizing static electricity by a method of authorizing an external voltage having the same polarity as that charged on the substrate (10). Also in this case, the neutralization of static electricity by the blowing gas injection described above can be performed, or the mechanical dechucking by the dechuck pins can be performed in parallel with the blowing. The method of dechucking using the dechuck pin can be used in combination with other means such as blown gas, ionizer neutralization, and external voltage approval.
チャック装置を利用して蒸着工程を実施する時、基板をチャックに安着する前に通常チャック表面で基板の位置を合わせるための機械的アラインメントを実施することになる。この時、アラインメントの正確度のために基板がチャックプレートの表面に近く接近した状態で基板またはチャックプレートを機械的に動かせてアラインメントを実施する。大面積基板の場合には、基板が垂れる量が大きいので、基板の垂れる部分がチャックプレートと接触したり、近過ぎる位置に置かれるようになる。従って、本発明のチャック装置を利用すると、機械的アラインメントの途中で基板の垂れる部分がチャックプレートによって受ける静電気の引力にてアラインメントの正確度が低下されることがある。本発明では、大面積の基板の場合、基板を安着する間、機械的アラインメントが完了される前に基板がチャックプレートにくっつくことを防止するために、または基板とチャックプレートの間の引力を弱化させる目的にてチャックプレートに基板の帯電極性と同一の極性を帯びる所定の電圧を基板安着工程の間に認可する方法を提供する。チャックプレートに認可する外部電圧は、基板がローディングピンに支持されて下降を始める時点から予め認可して維持続けるようにし、機械的アラインメントが完了された後に電圧を消去し、その後に基板をチャックプレートに完全に安着させて静電気引力によって付着されるようにする。 When the deposition process is performed using the chuck device, mechanical alignment for aligning the substrate on the chuck surface is usually performed before the substrate is seated on the chuck. At this time, for the accuracy of alignment, alignment is performed by mechanically moving the substrate or the chuck plate while the substrate is close to the surface of the chuck plate. In the case of a large-area substrate, since the amount of the substrate dripping is large, the dripping portion of the substrate comes into contact with the chuck plate or is placed too close. Therefore, when the chuck device of the present invention is used, the accuracy of alignment may be reduced due to the electrostatic attraction force received by the chuck plate at the portion where the substrate hangs down during the mechanical alignment. In the present invention, in the case of a large area substrate, during the seating of the substrate, to prevent the substrate from sticking to the chuck plate before the mechanical alignment is completed, or to reduce the attractive force between the substrate and the chuck plate. Provided is a method for authorizing a predetermined voltage having the same polarity as the charged polarity of a substrate to a chuck plate during a substrate attachment process for the purpose of weakening. The external voltage applied to the chuck plate is pre-approved and maintained from the time when the substrate is supported by the loading pins and starts to descend, and after the mechanical alignment is completed, the voltage is erased, and then the substrate is attached to the chuck plate. It should be completely seated on and attached by electrostatic attraction.
本発明による基板チャッキング/デチャッキングに対する全体的な工程を整理して説明すると、次の通りである。 The overall process for substrate chucking / dechucking according to the present invention will be described as follows.
基板移送用ロボットが静電気の帯電工程に基板を投入すると、静電気帯電装置が作動して基板の後面を帯電させる。帯電された基板は、再び移送用ロボットによってチャックプレートの上へ上昇状態であるローディングピンの上部に伝達され、ローディングピンが下降して基板とチャックが合着される。基板がチャックに固定されると、蒸着工程を通ることになり、蒸着が終った基板とチャックは、多様な基板−チャックの分離方法によって基板を分離するようになる。分離された基板は、所定の追加工程を経てディスプレー、半導体素子として製作される。以上の静電気帯電工程、基板安着、基板−チャック合着、基板-チャック分離のような工程は、常圧または真空環境の中で可能になるが、静電気の安定性及び事前・事後の工程との連携性を考慮すると、真空環境の中で実施するのがより望ましい。 When the substrate transfer robot puts the substrate into the electrostatic charging process, the electrostatic charging device operates to charge the rear surface of the substrate. The charged substrate is transmitted again to the upper portion of the loading pin that is in the upward state on the chuck plate by the transfer robot, and the loading pin is lowered to bond the substrate and the chuck. When the substrate is fixed to the chuck, the substrate passes through the deposition process, and the substrate and the chuck after the deposition are separated by various substrate-chuck separation methods. The separated substrate is manufactured as a display or a semiconductor element through a predetermined additional process. The processes such as electrostatic charging process, substrate attachment, substrate-chuck attachment, and substrate-chuck separation can be performed in normal pressure or vacuum environment. It is more desirable to carry out in a vacuum environment, considering the cooperation of the above.
基板チャッキング、デチャッキング工程中に基板及びチャックプレートにスクラッチまたは磨耗を減らす目的で、金属導体のチャックプレートの上に不導体膜をコーティングして使用することができる。不導体膜は、厚過ぎるとチャッキング力が減少されてしまうので、100m以下の薄膜形態を使用することが望ましい。これに適用できる不導体材質としては、アルミナ、イットリア、ジルコニア、窒化シリコンなどの耐磨耗、耐化学性及び耐熱性が良好なセラミックを例として挙げられる。 In order to reduce scratches or wear on the substrate and the chuck plate during the substrate chucking and dechucking process, a non-conductive film may be coated on the metal conductive chuck plate. If the non-conductive film is too thick, the chucking force is reduced. Therefore, it is desirable to use a thin film form of 100 m or less. Examples of the nonconductive material applicable to this include ceramics having good wear resistance, chemical resistance, and heat resistance, such as alumina, yttria, zirconia, and silicon nitride.
上記の実施例に対する変形例として、チャックプレートを不導体にて作ることができる。 As a modification to the above embodiment, the chuck plate can be made of a nonconductor.
基板は、既に説明した実施例と同じ方法を使用して後面を帯電させ、不導体にて製作されたチャックプレートの前面を基板の帯電に使用した摩擦電気、イオン発生器、プラズマ処理などと同一の方法を利用して基板後面の帯電極性と反対極性にて帯電した後、基板を不導体チャックプレートに安着させてそれぞれ帯電された静電気の間の引力によって付着する方法も適用される。 The substrate is charged with the back surface using the same method as the embodiment already described, and the front surface of the chuck plate made of a nonconductor is the same as the triboelectric, ion generator, plasma processing, etc. used for charging the substrate. There is also applied a method in which the substrate is charged with a polarity opposite to the charged polarity on the rear surface of the substrate by using the above method, and then the substrate is seated on a non-conductive chuck plate and adhered by an attractive force between each charged static electricity.
例えば、カラス基板の後面を(+)電荷にて帯電させ、A1203と同じセラミックを利用してチャックプレートを製作し、イオン発生器にてチャックプレートを(-)電荷に帯電してカラス基板をチャックプレートに付着することができる。セラミック素材は、多様な金属酸化物にてできているものもあるが、その他にも耐熱性に優れているポリマー素材、テフロンなどをチャックプレート素材として選択することができる。 For example, the back surface of a crow board is charged with (+) charge, the chuck plate is manufactured using the same ceramic as A1203, and the crow board is chucked by charging the chuck plate to (-) charge with an ion generator. Can adhere to the plate. Some ceramic materials are made of various metal oxides, but other polymer materials having excellent heat resistance, such as Teflon, can be selected as the chuck plate material.
以上の実施例は、主に基板の後面を帯電させる方式として記述されているが、同一の方式を適用して基板の前面を帯電したり、基板の前後面を全て帯電してチャックプレートに付着する方式も実施可能である。 The above embodiments are mainly described as a method of charging the rear surface of the substrate. However, the same method is applied to charge the front surface of the substrate, or all the front and rear surfaces of the substrate are charged and attached to the chuck plate. This method can also be implemented.
また、基板の前面と後面に適用される静電気の帯電方法として相違な二つの方法を複合的に使用することも幾らでも可能である。例えば、同一の基板で、後面は摩擦帯電法を使用し、前面はイオン発生器を利用して帯電させることもできる。 In addition, it is possible to use any two different methods in combination as the electrostatic charging method applied to the front and rear surfaces of the substrate. For example, the same substrate can be charged using a triboelectric charging method on the rear surface and an ion generator on the front surface.
一方、基板の静電気の帯電を利用した付着概念を利用することに於いて次のような変形実施例も可能である。 On the other hand, the following modified embodiment is also possible by using the adhesion concept using electrostatic charging of the substrate.
即ち、非常に薄い金属ホイルを上述した静電気の帯電によって基板に付着し、金属ホイルが静電気の帯電によって付着された基板を再び一般静電チャックまたはキャパシターチャックなどにてチャッキングして基板にホールディング及び移送することができる。キャパシターチャックは、特許文献１に記載されていて、静電チャックは、特許文献２〜４などに記載されているものを利用することができる。上記の特許公報または公開公簿の内容は、本発明に対する応用に於いてその内容が本原に編入及び参照される。 That is, a very thin metal foil is attached to the substrate by the above-described electrostatic charging, and the substrate to which the metal foil is attached by electrostatic charging is again chucked by a general electrostatic chuck or a capacitor chuck, and held on the substrate. Can be transported. The capacitor chuck is described in Patent Document 1, and the electrostatic chuck described in Patent Documents 2 to 4 can be used. The contents of the above-mentioned patent gazettes or public books are incorporated and referred to in the present application in the application to the present invention.
キャパシターチャックは、金属ホイルが静電気の帯電によって付着された基板の金属ホイル面面をキャパシターの第１極板とし、ここに対向する第２極板を設置して極板の間に誘電体が配置されるように第２極板の下部面に誘電体が付着されているものを適用する。第１極板と第２極板にそれぞれ違う電圧を認可して電位差を与えることで軸電気を形成して基板をチャッキングすることになる。 In the capacitor chuck, the metal foil surface of the substrate to which the metal foil is attached by electrostatic charging is used as the first electrode plate of the capacitor, and a second electrode plate facing the capacitor plate is provided, and a dielectric is disposed between the electrode plates. In this way, a material in which a dielectric is attached to the lower surface of the second electrode plate is applied. By applying different voltages to the first electrode plate and the second electrode plate and applying a potential difference, axial electricity is formed to chuck the substrate.
一方、本発明は、静電気を帯電させて基板とチャックプレートを静電引力にてチャッキングさせた場合、デチャッキングをより容易に行うために、図14の通りチャックプレートにドット構造を適用したドット型のチャックプレート(170)を構成した。 On the other hand, the present invention is a dot type in which a dot structure is applied to the chuck plate as shown in FIG. 14 in order to perform dechucking more easily when static electricity is charged and the substrate and the chuck plate are chucked by electrostatic attraction. The chuck plate (170) was constructed.
即ち、基本の金属板のみでできているチャックプレートに比べてデチャックがもっと容易にできるようにチャックプレートの表面にドットアレイを形成した構造を適用することができる。ドットアレイは、一種のエムボシング構造であったり、多数のドットが陽刻にて形成されているものである。 That is, a structure in which a dot array is formed on the surface of the chuck plate can be applied so that dechucking can be performed more easily than a chuck plate made of only a basic metal plate. The dot array has a kind of embossing structure, or a large number of dots are formed at positive intervals.
上記のようなドットアレイは、溶射コーティング、スパッタ、CVDなどの蒸着装置に於いて所定のマスクを利用すると容易に形成することができ、ドット(180)の大きさが多き場合には、直接ドット構造をカッティングしてチャックプレートの表面に付着する方式を使用してもドットアレイを構成することができる。また、ドット構造をカッティングして付着した導電体或は不導体シート、ホイール或はプレート、または陽刻にてエムボシングされた導電体/不導体シート、ホイール或はプレートをチャックプレートに付着してドットアレイを形成することもできる。チャックプレートの表面にドットアレイがあれば、図16で示したように帯電された基板をチャックプレートに安着する時には、ドットアレイの高さ程度の間隔を置いて基板に位置することになる。ドットアレイの高さは、チャックプレートの各辺の長さより十分に小さいので、基板の静電気とチャックプレートに誘導された静電気の間の電気長が近似的に平衡板の蓄電器モデルの電気長と同一になる。この時、基板の端の付近では、エッジ効果によって電気長が弱くなり、チャッキング力が弱くなるので、これを補完するためにドットアレイの高さより少し厚い両面粘着剤(190)を基板の端の部分の該当される領域に付着して使用することができる。両面粘着剤(190)は、ドット型チャックプレート(170)の方には粘着力が非常に強いものを適用し、基板の方には少し弱いものを適用する。例えば、180度のpeeling testを基準として、チャックプレート(170)の方は粘着剤の強さが1000gf/25mm以上のものを、基板(10)の方の弱い粘着剤に対しては粘着剤の強さが100gf/25mm以下のものを使用する。それによって、両面粘着剤(190)は、ドット型チャックプレート(170)と強くくっついて永久接着を形成し、基板(10)の方へは静電気力の基板ホールディングを補助する程度の弱い粘着力特性を持つようになって反復して再使用が可能となる。また、両面粘着剤(190)の代わりに、トット型チャックプレート(170)の方には 接着剤が、基板(10)の方には再使用が可能な弱い粘着剤が具備されている接着・粘着複合シートを使用しても同一の機能を具現することができる。両面粘着剤(190)は、上で記述した基板の端だけでなく、素子の特性に影響を与えない領域に限って多様な位置に追加してチャッキング力を補完することができる。 The dot array as described above can be easily formed by using a predetermined mask in a deposition apparatus such as thermal spray coating, sputtering, or CVD. A dot array can also be constructed by using a method of cutting the structure and attaching it to the surface of the chuck plate. Conductor or non-conductive sheet, wheel or plate attached by cutting the dot structure, or conductive / non-conductive sheet, wheel or plate embossed in a positive manner is attached to the chuck plate to form a dot array. Can also be formed. If there is a dot array on the surface of the chuck plate, as shown in FIG. 16, when the charged substrate is seated on the chuck plate, it is positioned on the substrate with an interval of about the height of the dot array. Since the height of the dot array is sufficiently smaller than the length of each side of the chuck plate, the electrical length between the static electricity of the substrate and the static electricity induced to the chuck plate is approximately the same as the electrical length of the capacitor model of the balance plate become. At this time, the electrical length becomes weak due to the edge effect near the edge of the substrate, and the chucking force becomes weak.To compensate for this, double-sided adhesive (190) slightly thicker than the height of the dot array is added to the edge of the substrate. It can be used by adhering to the corresponding area of the part. As the double-sided adhesive (190), a material having a very strong adhesive force is applied to the dot chuck plate (170), and a material having a slightly weak adhesive force is applied to the substrate. For example, on the basis of a peeling test of 180 degrees, the chuck plate (170) has an adhesive strength of 1000 gf / 25 mm or more, and the substrate (10) has a weak adhesive. Use a strength of 100 gf / 25 mm or less. As a result, the double-sided adhesive (190) strongly adheres to the dot-type chuck plate (170) to form a permanent bond, and the substrate (10) has a weak adhesive property that assists the substrate holding of electrostatic force. It becomes possible to reuse it repeatedly. Also, instead of the double-sided adhesive (190), the tot type chuck plate (170) has an adhesive and the substrate (10) has a weak adhesive that can be reused. Even if an adhesive composite sheet is used, the same function can be realized. The double-sided pressure-sensitive adhesive (190) can be added not only to the edge of the substrate described above, but also to a region that does not affect the characteristics of the element to supplement the chucking force.
ドット型チャックプレート(170)に付着された基板をデチャックする時には、チャックプレートと向い合う基板面の相当部分が露出されるようになるので、送風(vent)による、または除電ランプによる除電効果が向上できたり、除電作用と同時にまたは除電直後のデチャックピンの上昇時に比較的小さい力を加えて基板をチャックプレートから分離することが容易になるという長所がある。ドット型チャックプレート(170)に付着された基板をデチャックする時にも、図13で示した通り、チャックプレートに外部電圧を認可して静電気を弱化させて基板をデチャックすることができる。この時、外部電圧は、基板に帯電された静電気ど同一の極性の直流電圧または交流電圧を使用することができる。交流電圧は、送風ガス注入と並行して使用する時に送風ガスをイオン化して静電気の中和を助ける。ドットアレイは、セラミック、ポリマーなどの絶縁体を使用して構成することができ、金属素材を使用して製作することもできる。ドットアレイを構成するドットの高さは、チャックプレートの一辺の長さより十分に小さくなるようにし、ドットの高さが大き過ぎるとチャッキング力の減少が多いので、大体1〜500mの範囲内の高さを使用するのが望ましい。ドットアレイを構成するドットの直径は、蒸着工程を通じて製作される最終製品の特性に影響を与えないように選定し、大体lm〜10mmの範囲内のものを使用するのが望ましい。図面には、ドットアレイが四角アレイになっているが、これに限定することなく、必要に応じて六角アレイなどの多角アレイまたは円形アレイにも変形が可能であるのが明らかである。 When de-chucking the substrate attached to the dot chuck plate (170), a substantial part of the substrate surface facing the chuck plate is exposed, improving the charge removal effect by venting or using a charge removal lamp There is an advantage that it is easy to separate the substrate from the chuck plate by applying a relatively small force at the time of raising the dechucking pin at the same time as the discharging operation or immediately after the discharging operation. When the substrate attached to the dot chuck plate (170) is dechucked, as shown in FIG. 13, an external voltage can be granted to the chuck plate to weaken static electricity and dechuck the substrate. At this time, the external voltage can be a DC voltage or an AC voltage of the same polarity as the static electricity charged on the substrate. The AC voltage ionizes the blast gas when used in parallel with the blast gas injection to help neutralize static electricity. The dot array can be configured using an insulator such as ceramic or polymer, and can also be manufactured using a metal material. The height of the dots that make up the dot array should be sufficiently smaller than the length of one side of the chuck plate. If the dot height is too large, the chucking force will decrease much, so it is generally within the range of 1 to 500 m. It is desirable to use height. The diameter of the dots constituting the dot array is selected so as not to affect the characteristics of the final product manufactured through the vapor deposition process, and it is desirable to use a diameter in the range of approximately lm to 10 mm. In the drawing, the dot array is a square array, but it is apparent that the present invention is not limited to this, and can be modified into a polygonal array such as a hexagonal array or a circular array as necessary.
本発明の権利は、上述した実施例に限定されることなく、請求範囲に記載されたところによって定義され、本発明の分野で通常の知識を持った者が請求範囲に記載された権利の範囲内で多様な変形と改作をすることができるのは明らかである。 The right of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but is defined by what is described in the claims, and a person having ordinary knowledge in the field of the present invention has the scope of the rights described in the claims. It is clear that various modifications and adaptations can be made within the framework.
10：基板
60：工程チャンバー
70：固定副材
80:電極
90：電源
100：チャックプレート
110：ピンホール
120：ガス注入孔
130：ガス注入溝
170：ドット型チャックプレート
180：ドット
190：両面粘着剤
10: Board
60: Process chamber
70: Fixed secondary material
80: Electrode
90: Power supply
100: Chuck plate
110: Pinhole
120: Gas injection hole
130: Gas injection groove
170: Dot type chuck plate
180: Dot
190: Double-sided adhesive
Claims (3)
導体または不導体コーティング膜を具備した導体でできているチャックプレートに静電気によって帯電された基板を安着させ、チャックプレートに誘導される電荷による静電気力にて基板とチャックプレートを付着する
ことを特徴とする方法。 Create static electricity on one or both sides of the board,
Characterized in that is seated by the substrate charged by static electricity chuck plate made of a conductor provided with the conductor or nonconductor coating film, attaching the substrate and the chuck plate at the electrostatic force due to charges induced on the chuck plate And how to.
チャックプレートは、送風されるガスが通過できるガス注入孔またはガス注入溝を具備して、基板とチャックプレートにガスを送風する送風ガス利用方法、イオン発生器を駆動して除電する方法、外部電圧をチャックプレートに認可して基板に対してチャック力を与える方法、またはチャックプレートに基板を支持するピンが通過できるピンホールを具備させてデチャッキングをピンホールへ通過させて機械的にデチャッキングを行う方法の中の何れかの一つの方法、または多数の方法を並行実施して基板とチャックプレートを分離する
請求項１に記載の方法。 In order to dechuck the state where the substrate and chuck plate are chucked,
The chuck plate has a gas injection hole or a gas injection groove through which the gas to be blown can pass, and uses a blown gas to blow gas to the substrate and the chuck plate, a method of removing electricity by driving an ion generator, an external voltage A method for applying a chucking force to a substrate by authorizing the chuck plate, or a method for mechanically dechucking by providing a pinhole through which the pin supporting the substrate can pass through the chuck plate and passing the dechucking through the pinhole The substrate and the chuck plate are separated by performing any one of the methods or a number of methods in parallel.
The method of claim 1 .
基板の片面または両面に静電気を形成する帯電手段と；
導体または不導体コーティング膜を具備した導体にてできたチャックプレートと；を備え、
チャックプレートに静電気によって帯電された基板を安着させて、チャックプレートに誘導される電荷による静電気力にて基板とチャックプレートを付着する
ことを特徴とするシステム。 In a substrate chucking system that chucks a substrate to a chuck plate,
Charging means for forming static electricity on one or both sides of the substrate;
A chuck plate made of a conductor having a conductive or non-conductive coating film;
A system in which a substrate charged by static electricity is seated on a chuck plate, and the substrate and the chuck plate are attached by electrostatic force generated by the charge induced in the chuck plate.
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