JP6369054B2 - Substrate placing apparatus and substrate processing apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、基板の処理を実行するために、載置台上に基板を載置する技術に関する。 The present invention relates to a technique for mounting a substrate on a mounting table in order to perform substrate processing.
液晶表示装置(LCD:Liquid Crystal Display)などのFPD(Flat Panel Display)に使用される例えば薄膜トランジスター(TFT:Thin Film Transistor)は、ガラス基板などの基板上に、ゲート電極やゲート絶縁膜、半導体層などをパターニングしながら順次積層していくことにより形成される。 For example, a thin film transistor (TFT) used in a flat panel display (FPD) such as a liquid crystal display (LCD) is a gate electrode, a gate insulating film, a semiconductor on a substrate such as a glass substrate. It is formed by sequentially laminating layers and the like while patterning.
こうしたTFTの製造工程においては、処理容器内に配置された基板に対し、処理ガスである成膜ガスやエッチングガスを供給し、電極となる金属膜や絶縁膜、半導体層を成膜する処理や、成膜された膜をエッチングしてパターニングする処理などを実行するための基板処理装置が利用される。 In such a TFT manufacturing process, a film-forming gas or an etching gas, which is a processing gas, is supplied to a substrate disposed in a processing container to form a metal film, an insulating film, or a semiconductor layer as an electrode. A substrate processing apparatus is used for performing a process of etching and patterning a formed film.
例えば、基板を一枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置に基板を配置する手法を説明すると、処理対象の基板は、外部の搬送機構によって処理容器内に搬入され、処理容器内に配置された載置台の上方位置にまで搬送される。この載置台には、基板の載置面から突没自在に構成された複数の支持ピンが設けられており、これらの支持ピンを載置面の上方側に突出させる。しかる後、搬送機構から支持ピン上に基板を受け渡し、搬送機構を退避させた後、支持ピンを載置面の下方側まで降下させることによって載置台上に基板が載置される。
これら載置台や支持ピン、支持ピンの昇降機構は、上記基板処理装置における基板載置装置を構成している。
For example, a method of placing a substrate in a single wafer processing apparatus that processes substrates one by one will be described. A substrate to be processed is carried into a processing container by an external transport mechanism and placed in the processing container. It is conveyed to a position above the mounting table. The mounting table is provided with a plurality of support pins configured to protrude and retract from the mounting surface of the substrate, and these supporting pins protrude above the mounting surface. Thereafter, the substrate is delivered from the transport mechanism onto the support pins, and after the transport mechanism has been retracted, the support pins are lowered to the lower side of the mounting surface to place the substrate on the mounting table.
The mounting table, the support pins, and the lifting mechanism of the support pins constitute the substrate mounting device in the substrate processing apparatus.
上述の基板処理装置にて処理されるFPD用のガラス基板は、年々、大型化が進んでおり、一辺が数メートル以上にもなる。一方、その厚さ寸法は1ミリメートルよりも薄くなっており、0.5ミリメートル以下の基板の処理も必要になってきている。
このように、大型化と薄型化とが同時に進行することにより、基板は、重量が増加すると共に破損しやすくなってきている。一方、基板の重量化に伴って、載置台への受け渡しの際に基板を一時的に支持する支持ピンから、基板に対してより大きな力が加わることとなり、基板内に発生する応力により破損などが生じる原因の一つとなる。
The glass substrate for FPD processed with the above-mentioned substrate processing apparatus is increasing in size year by year, and one side becomes several meters or more. On the other hand, the thickness dimension is thinner than 1 millimeter, and it is necessary to process a substrate of 0.5 millimeter or less.
As described above, the increase in the size and the reduction in the thickness simultaneously cause the substrate to increase in weight and to be easily damaged. On the other hand, as the weight of the substrate increases, a larger force is applied to the substrate from the support pins that temporarily support the substrate during delivery to the mounting table, and damage due to stress generated in the substrate. This is one of the causes.
これら支持ピンから基板に働く力の影響を緩和するためには、支持ピンの設置数を増やすことが考えられるが、支持ピンの設置数の増加は、基板載置装置のコストを上昇させる要因となってしまう。 In order to mitigate the influence of the force acting on the substrate from these support pins, it is conceivable to increase the number of support pins installed, but the increase in the number of support pins installed is a factor that increases the cost of the substrate mounting device. turn into.
ここで特許文献1には、レジスト膜が塗布された基板(半導体ウエハ)を加熱するベーキング装置における基板の搬入出の際の異音の発生や位置ずれを抑えるため、セラミック製であった基板支持用の押上げピンを、基板よりも硬度の低いポリイミド樹脂製とした例が記載されている。しかしながら、FPD用の基板載置装置において、ポリイミド樹脂は従来、用いられている材料の一つであり、FPD用のガラス基板内に生じる応力を低減するという課題を解決するには不十分である。 Here, in Patent Document 1, a substrate support made of ceramic is used in order to suppress the occurrence of abnormal noise and misalignment during loading / unloading of a substrate in a baking apparatus that heats a substrate (semiconductor wafer) coated with a resist film. An example in which the push-up pins for use are made of polyimide resin having a hardness lower than that of the substrate is described. However, in an FPD substrate mounting apparatus, polyimide resin is one of the materials conventionally used, and is insufficient to solve the problem of reducing the stress generated in the glass substrate for FPD. .
また特許文献2には、レチクルなどのフォトマスク用のガラス基板に形成された露光後のレジスト膜を現像する現像処理装置において、基板の周縁部を下面側から支持する支持ピンと基板との接触面積を小さくするために、当該支持ピンの上端部を合成ゴム製とした技術が記載されている。しかしながらフォトマスク用のガラス基板は、高々、10〜20センチメートル程度の大きさしかない一方、その厚さは数ミリメートルにもなり、ガラス基板が支持ピンから受ける力の影響を受けて破損する恐れがあるといった問題は存在しない。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、支持ピンの設置数の増加を抑えつつ、薄くて大型の基板を載置台に載置することが可能な基板載置装置、及びこの基板載置装置を備えた基板処理装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a substrate mounting capable of mounting a thin and large substrate on a mounting table while suppressing an increase in the number of support pins. An object of the present invention is to provide an apparatus and a substrate processing apparatus provided with the substrate mounting apparatus.
第1の発明に係る基板載置装置は、0.5ミリメートル以下の厚さ寸法を有する基板が載置される載置面を備える載置台と、
前記載置台を上下方向に貫通するように設けられ、基板を下面側から支持する複数の支持ピンと、
前記複数の支持ピンを、前記載置面の上方側にて基板を支持する支持位置と、当該載置面の下方側の退避位置との間で昇降させる昇降機構と、を備え、
前記複数の支持ピンには、先端部に、基板を下面側から支持する際に、当該基板からの荷重のみを受けて点接触または線分接触の状態から弾性変形して基板との接触面積が広がる弾性部材が設けられていることと、
前記弾性部材が設けられた複数の前記支持ピンを用い、周縁部側よりも中央部側の方が下方側へ撓んだ状態で基板を支持するように、前記基板の周縁部側を支持する支持ピンの先端部に設けられた弾性部材の硬度よりも、当該基板の中央部側を支持する支持ピンの先端部に設けられた弾性部材の硬度の方が低いことと、を特徴とする。
また、第2の発明に係る基板載置装置は、0.5ミリメートル以下の厚さ寸法を有する基板が載置される載置面を備える載置台と、
前記載置台を上下方向に貫通するように設けられ、基板を下面側から支持する複数の支持ピンと、
前記複数の支持ピンを、前記載置面の上方側にて基板を支持する支持位置と、当該載置面の下方側の退避位置との間で昇降させる昇降機構と、を備え、
前記複数の支持ピンには、先端部に、基板を下面側から支持する際に、当該基板からの荷重のみを受けて点接触または線分接触の状態から弾性変形して基板との接触面積が広がる弾性部材が設けられていることと、
周縁部側よりも中央部側の方が下方側へ撓んだ状態で基板を支持するように、前記支持位置が、前記基板の周縁部側を支持する支持ピンの先端部の高さ位置よりも、当該基板の中央部側を支持する支持ピンの先端部の高さ位置の方が低く設定され、前記弾性部材は、前記基板の周縁部側を支持する支持ピン、及び当該基板の中央部側を支持する支持ピンに設けられていることと、
前記基板の周縁部側を支持する支持ピンの先端部に設けられた弾性部材の硬度よりも、当該基板の中央部側を支持する支持ピンの先端部に設けられた弾性部材の硬度の方が高いことと、を特徴とする。
A substrate mounting apparatus according to a first invention includes a mounting table including a mounting surface on which a substrate having a thickness dimension of 0.5 mm or less is mounted;
A plurality of support pins provided so as to penetrate the mounting table in the vertical direction, and supporting the substrate from the lower surface side;
An elevating mechanism that raises and lowers the plurality of support pins between a support position for supporting the substrate on the upper side of the placement surface and a retreat position on the lower side of the placement surface;
The plurality of supporting pins, the tip contact area in supporting substrate from the lower surface side, the substrate is elastically deformed from the state of contact or line contact received only by point loads from the substrate Is provided with an elastic member that spreads ,
Using the plurality of support pins provided with the elastic member, the peripheral edge side of the substrate is supported so that the substrate is supported in a state where the central side is bent downward than the peripheral edge side. It is characterized in that the hardness of the elastic member provided at the front end portion of the support pin that supports the central portion side of the substrate is lower than the hardness of the elastic member provided at the front end portion of the support pin .
Moreover, the substrate mounting apparatus according to the second invention is a mounting table including a mounting surface on which a substrate having a thickness dimension of 0.5 mm or less is mounted;
A plurality of support pins provided so as to penetrate the mounting table in the vertical direction, and supporting the substrate from the lower surface side;
An elevating mechanism that raises and lowers the plurality of support pins between a support position for supporting the substrate on the upper side of the placement surface and a retreat position on the lower side of the placement surface;
The plurality of support pins have a contact area with the substrate that is elastically deformed from a point contact or line segment contact state by receiving only a load from the substrate when supporting the substrate from the lower surface side at the tip portion. An expanding elastic member is provided;
The support position is higher than the height position of the tip of the support pin that supports the peripheral edge side of the substrate so that the substrate is supported in a state where the central side is bent downward than the peripheral edge side. Also, the height position of the front end portion of the support pin that supports the central portion side of the substrate is set lower, and the elastic member includes the support pin that supports the peripheral portion side of the substrate, and the central portion of the substrate. Being provided on a support pin that supports the side,
The hardness of the elastic member provided at the front end portion of the support pin that supports the central portion side of the substrate is larger than the hardness of the elastic member provided at the front end portion of the support pin that supports the peripheral portion side of the substrate. It is characterized by being high.
前記基板載置装置は以下の特徴を備えていても良い。
(a)第1の発明において、前記複数の支持ピンは、各支持ピンに設けられた弾性部材が基板と点接触または線分接触する際の高さ位置が揃っていること。
(b)第2の発明において前記複数の支持ピンのうち最も周縁部側に配置された支持ピンは、基板の外周縁からの距離が30ミリメートル以内の位置に配置されていること。
(c)前記基板は、全周が4メートル以上の角型基板であること。また、前記基板は、ガラス基板であること。
The substrate mounting apparatus may have the following features.
(A ) In the first invention, the plurality of support pins have the same height position when the elastic member provided on each support pin makes point contact or line segment contact with the substrate.
( B ) In the second invention, among the plurality of support pins, the support pin arranged closest to the peripheral edge side is arranged at a position within 30 millimeters from the outer peripheral edge of the substrate.
( C ) The substrate is a square substrate having a total circumference of 4 meters or more. The substrate is a glass substrate.
また、他の発明に係る基板処理装置は、上述の基板載置装置と、前記基板載置装置の載置台を収容した処理容器と、前記処理容器に基板の処理ガスを供給する処理ガス供給部と、を備えたことを特徴とする。 In addition, a substrate processing apparatus according to another invention includes the above-described substrate mounting apparatus, a processing container that houses a mounting table of the substrate mounting apparatus, and a processing gas supply unit that supplies a processing gas of the substrate to the processing container And.
本発明は、基板を下面側から支持する際に、弾性変形して基板との接触面積が広がる弾性部材を備えた支持ピンを用いて基板を支持するので、0.5ミリメートル以下の薄い基板であっても、支持ピンから基板に加わる力を分散しつつ載置台への載置動作を実行することができる。 In the present invention, when the substrate is supported from the lower surface side, the substrate is supported using a support pin provided with an elastic member that is elastically deformed to increase the contact area with the substrate. Even if it exists, the mounting operation | movement to a mounting base can be performed, disperse | distributing the force added to a board | substrate from a support pin.
以下、図1〜図3を参照しながら本発明の実施の形態に係る基板処理装置を備えた基板処理装置の構成例であるプラズマエッチング装置について説明する。
プラズマエッチング装置1は、少なくとも全周が4メートル以上(例えば短辺が2.2メートル、長辺が2.5メートル)であって、0.5ミリメートル以下の厚さ寸法を有するFPD用のガラス基板(以下、単に「基板」と記す)Fに対してエッチング処理を行う容量結合型平行平板プラズマエッチング装置として構成されている。FPDとしては、液晶ディスプレイ(LCD)、エレクトロルミネセンス(Electro Luminescence;EL)ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル(PDP)などが例示される。プラズマエッチング装置1は、基板Fを収容する処理容器であるチャンバー2を備えている。チャンバー2は、例えば、表面がアルマイト処理(陽極酸化処理)されたアルミニウムからなり、基板Fの形状に対応して四角筒形状に形成されている。
Hereinafter, a plasma etching apparatus, which is a configuration example of a substrate processing apparatus including a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention, will be described with reference to FIGS.
The plasma etching apparatus 1 is an FPD glass having a thickness of at least 4 millimeters (for example, the short side is 2.2 meters and the long side is 2.5 meters) and has a thickness dimension of 0.5 millimeters or less. It is configured as a capacitively coupled parallel plate plasma etching apparatus that performs an etching process on a substrate (hereinafter simply referred to as “substrate”) F. Examples of the FPD include a liquid crystal display (LCD), an electroluminescence (EL) display, a plasma display panel (PDP), and the like. The plasma etching apparatus 1 includes a
チャンバー2内の底部には、基板Fが載置される載置台3が設けられている。載置台3は、基板Fの形状に対応して四角板状または柱状に形成されており、金属等の導電性材料からなる下部電極31と、下部電極31の周縁を覆い、絶縁材料からなる環状部材32と、下部電極31や環状部材32とチャンバー2の底面との間に設けられ、下部電極31とチャンバー2との間を絶縁するための絶縁材料からなる絶縁部材33とを備えている。
A mounting table 3 on which a substrate F is mounted is provided at the bottom of the
下部電極31は、整合器23を介して高周波電源24に接続されている。高周波電源24からは例えば13.56MHzの高周波電力が載置台3に印加される。さらに載置台3には、載置された基板Fを吸着するための静電チャックや、基板Fの裏面にヘリウムガスなどの冷却用の温調ガスを供給するための温調ガス供給ライン(いずれも不図示)が設けられている。
The lower electrode 31 is connected to the high
前記載置台3(下部電極31)と対向するチャンバー2の上部には、チャンバー2内に処理ガスであるエッチングガスを供給すると共に、平行平板の上部電極として機能するシャワーヘッド11が設けられている。シャワーヘッド11は、内部に処理ガスを拡散させるガス拡散空間12が形成されているとともに、載置台3との対向面には、処理ガスを吐出する多数の吐出孔13が形成されている。このシャワーヘッド11はチャンバー2を介して接地されている。
An upper portion of the
シャワーヘッド11の上面には処理ガス供給管14が接続されており、この処理ガス供給管14の基端部には処理ガス供給部15が設けられている。処理ガス供給部15は、不図示の処理ガス供給源やマスフローコントローラを備え、シャワーヘッド11へ向けてエッチングのための処理ガスを所定量で供給することができる。エッチングを行う処理ガス(エッチングガス)の例としては、ハロゲン系のガスやO2ガス、Arガスなど、通常この分野で用いられるガスを用いることができる。
A processing
チャンバー2の底壁には排気管16が接続されており、この排気管16は排気装置17に繋がっている。排気装置17はターボ分子ポンプなどの真空ポンプを備え、これによりチャンバー2内が所定圧力の真空雰囲気となるまで減圧することができる。
またチャンバー2の側壁には、基板Fを搬入出するための搬入出口21が形成されているとともに、この搬入出口21を開閉するゲートバルブ22が設けられている。
An
A loading / unloading
以上に説明した構成を備えるプラズマエッチング装置1において、載置台3には、外部から搬送されてきた基板Fを受け取り、載置台3の上面に設けられている載置面へと基板Fを受け渡すための支持ピン4が設けられている。なお、図1以外の図では、下部電極31、環状部材32、絶縁部材33を一体の載置台3として表示してある。
以下、図2に示した平面図において、搬入出口21の設けられている方向を手前側、載置台3を挟んで搬入出口21と反対側の方向を奥手側として説明する。また、図2の載置台3には基板Fが載置される載置領域(載置面)30を破線で示してある。基板Fは、長辺側を搬入出口21に対向させた状態で載置領域30に載置される。
In the plasma etching apparatus 1 having the above-described configuration, the mounting table 3 receives the substrate F transferred from the outside, and delivers the substrate F to the mounting surface provided on the upper surface of the mounting table 3. Support pins 4 are provided. In the drawings other than FIG. 1, the lower electrode 31, the
Hereinafter, in the plan view shown in FIG. 2, the direction in which the loading / unloading
図1、図2に示すように下部電極31及びチャンバー2の底板には、これらの部材31、2を上下方向に貫通する複数の貫通孔35が設けられ、各貫通孔35に支持ピン4が挿入されている。
図2を用いて支持ピン4(貫通孔35)の配置例を説明すると、本例の載置台3においては、搬入出口21に対向する基板Fの一辺(長辺である)から、他方の一辺へかけてこれら2辺の中点を結ぶ直線a-a’に沿って、6本の支持ピン4がほぼ等間隔で配置されている(図2中、「1〜6」の番号を振ってある)。
As shown in FIGS. 1 and 2, the bottom electrode 31 and the bottom plate of the
An arrangement example of the support pins 4 (through holes 35) will be described with reference to FIG. 2. In the mounting table 3 of this example, one side (long side) of the substrate F facing the loading / unloading
上記6本の支持ピン4のうち、2番、及び5番の支持ピン4を交点として、左手の基板Fの一辺(短辺である)から、他方の一辺へかけて5本の支持ピン4がほぼ等間隔で配置されている(図2中「7−8−2−9−10」及び「11−12−5−13−14」の番号を振ってある)。さらに1番、及び6番の支持ピン4の左右両脇には、「8−12」の支持ピン4と前後方向に並ぶ位置、及び「9−13」の支持ピン4と前後方向に並ぶ位置に各々支持ピン4が設けられている(図2中「15、17」及び「16、18」の番号を振ってある)。
従って、本例のプラズマエッチング装置1においては、合計18本の支持ピン4を用いて基板Fを支持する構成となっている。なお図示の便宜上、図1に示した支持ピン4は、図2に示した支持ピン4の配置状態に対応した配置とはなっていない。
Among the six
Accordingly, the plasma etching apparatus 1 of this example is configured to support the substrate F using a total of 18 support pins 4. For convenience of illustration, the support pins 4 shown in FIG. 1 are not arranged corresponding to the arrangement state of the support pins 4 shown in FIG.
図1、図3に示すように、各支持ピン4は、載置台3及びチャンバー2の底面を上下方向に貫通する昇降棒41の上端側の先端部に、基板Fの下面と接触して当該基板Fを支持する支持部材42を設けた構造となっている。
各支持ピン4は、図示しない位置決め用ブッシュによって径方向に位置決めされた状態で貫通孔35に挿入されている。
As shown in FIGS. 1 and 3, each
Each
図1に示すように、各支持ピン4の下部は、チャンバー2の下面側に突出し、その下端部は、例えば共通の昇降板45に接続されている。昇降板45は、例えばチャンバー2の下面に配置されたステッピングモーターなどの駆動部47によって上下方向に移動するロッド46に接続され、このロッド46の上下運動に伴って各支持ピン4を載置台3の載置領域30から突没させることができる。
As shown in FIG. 1, the lower portion of each
チャンバー2の下面側に突出する支持ピン4の下部にはそれぞれ、フランジ部43が形成されており、各フランジ部43には、支持ピン4を囲むように設けられた伸縮自在なベローズ44の下端部が接続されている。各ベローズ44の上端部は、チャンバー2の底面に接続され、支持ピン4の昇降に追従して伸縮するとともに、各貫通孔35とベローズ44との隙間を塞いでチャンバー2内を気密に保っている。
プラズマエッチング装置1に設けられている載置台3、支持ピン4及びその昇降機構(昇降板45、ロッド46、駆動部47)は、本実施の形態の基板載置装置に相当する。
The mounting table 3, the support pins 4, and the lifting mechanism (lifting
またプラズマエッチング装置1は、図1に示すようにその全体の動作を統括制御する制御部5と接続されている。制御部5は不図示のCPUと記憶部とを備えたコンピュータからなり、記憶部にはプラズマエッチング装置1の動作などについてのステップ(命令)群が組まれたプログラムが記録されている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカード等の記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。
Further, the plasma etching apparatus 1 is connected to a
ここで以上に説明した構成を備えるプラズマエッチング装置1の動作について簡単に説明しておく。例えばプラズマエッチング装置1が接続されている真空搬送室内を、外部の搬送機構によって処理対象の基板Fが搬送されてくる。プラズマエッチング装置1は、搬入出口21のゲートバルブ22を開き、搬送機構のアームをチャンバー2内に進入させ、これにより基板Fが載置台3の上面の載置領域30の上方位置に搬送される。
Here, the operation of the plasma etching apparatus 1 having the configuration described above will be briefly described. For example, the substrate F to be processed is transferred by an external transfer mechanism in a vacuum transfer chamber to which the plasma etching apparatus 1 is connected. In the plasma etching apparatus 1, the
次いで、各支持ピン4の上端をアームによる基板Fの保持位置よりも高い支持位置まで上昇させ、アームから支持ピン4に基板Fを受け渡す。なお、支持ピン4の配置位置は、アームと干渉しない位置に設定されている。
支持ピン4に基板Fが受け渡されたら、アームをチャンバー2から退出させ、ゲートバルブ22によって搬入出口21を閉じる。また、支持ピン4を下降させて載置台3の上面の下方側の退避位置まで退避させることにより、載置領域30に基板Fが載置され、不図示の静電チャックを作動させることにより載置台3に基板Fが吸着保持される。
Next, the upper end of each
When the substrate F is delivered to the support pins 4, the arm is retracted from the
次いで、排気装置17によってチャンバー2内を所定の圧力まで真空排気し、処理ガス供給部15から処理ガス(本例ではエッチングガス)を所定の流量で供給する。処理ガスは、処理ガス供給管14、シャワーヘッド11を介してチャンバー2内に供給される。
そして、高周波電源24から載置台3に高周波電力を印加し、下部電極31とシャワーヘッド11(上部電極)との間に高周波電界を生じさせてチャンバー2内の処理ガスをプラズマ化させる。この結果、プラズマ化した処理ガス中の活性種の作用により基板Fに対するエッチング処理が実行される。
Next, the inside of the
Then, high-frequency power is applied from the high-
所定時間だけ基板Fのエッチング処理を実行したら、高周波電源24からの高周波電力の印加を停止するとともに、処理ガスの供給、チャンバー2内の真空排気を停止し、載置台3への基板Fの吸着固定を解除する。次に、支持ピン4を基板Fの受け渡しが行われる支持位置まで上昇させ、ゲートバルブ22開いてアームを基板Fの下方側に進入させる。しかる後、支持ピン4を降下させることにより、支持ピン4からアームに基板Fが受け渡され、外部へと搬出される。
When the etching process of the substrate F is executed for a predetermined time, the application of the high frequency power from the high
以上に説明した基板Fの処理において、アームと載置台3との間で基板Fを支持、搬送する支持ピン4は、昇降棒41の上端に設けられた支持部材42にて基板Fを支持する。このため背景技術にて説明したように、基板Fの大型化による重量の増加に伴って基板Fには各支持ピン4から大きな力が加わる。また、0.5ミリメートル以下といった薄い基板Fの破損を避けつつ、安定して基板を支持するためには、支持ピン4から基板Fに力が加わることにより基板F内に発生する応力を低減する必要がある。
In the processing of the substrate F described above, the support pins 4 that support and transport the substrate F between the arm and the mounting table 3 support the substrate F by the
さらに図4に模式的に示すように、間隔を開けて配置された支持ピン4によって大型で薄い基板Fを支持すると、基板Fにおける支持ピン4と接していない領域が下方側へ撓んで複数の凸面が形成される。このように複数の凸面が形成された状態のまま載置台3上に基板Fを載置すると、支持ピン4に支持されている領域の周囲に位置する凸面の下端が先に載置台3上に載置されてしまう。
Further, as schematically shown in FIG. 4, when the large thin substrate F is supported by the support pins 4 arranged at an interval, a region of the substrate F that is not in contact with the support pins 4 is bent downward to form a plurality of A convex surface is formed. Thus, when the board | substrate F is mounted on the mounting
支持ピン4に支持されている領域の周囲が先に載置台3上に載置されてしまうと、基板Fと載置領域30との間に働く摩擦の影響などにより、基板Fが平坦な形状に変形することができず、基板Fと載置台3との間に隙間gが形成されてしまうことがある(図5)。
こうした隙間gが形成されると、例えば温調ガスを利用した基板Fの冷却にむらが生じ、基板Fの面内における均一なエッチング処理を阻害する要因となる。
If the periphery of the region supported by the support pins 4 is first placed on the mounting table 3, the substrate F has a flat shape due to the influence of friction acting between the substrate F and the mounting
When such a gap g is formed, for example, unevenness of cooling of the substrate F using the temperature control gas occurs, which becomes a factor that hinders uniform etching processing within the surface of the substrate F.
本実施の形態に係る支持ピン4は、上述の各課題に対応するための構成を備えている。以下にその具体的内容について説明する。
初めに基板内に生じる応力を低減する手法に関して説明する。例えば従来の支持ピン4は、チャンバー2の下面側に突出する下部側から、基板Fの下面と接触してこれを支持する上部側までが一体のポリイミド樹脂によって構成されている。また、撓みや歪み、加工寸法のばらつき(公差)などに伴って各基板Fの形状に変化があった場合でも、その変化に対応して(追従して)同じ状態で基板Fを支持できるよう、支持ピン4の上部側の先端(上端)は半球状に加工されている。しかしながらポリイミド樹脂は、基板Fの重量を支える程度の力を加えても殆ど弾性変形しないため、基板Fと支持ピン4とは点接触となり、基板Fに集中的に力が加わることになる。
The
First, a method for reducing the stress generated in the substrate will be described. For example, the
そこで本例の支持ピン4は、例えばポリイミド樹脂製の昇降棒41の上部に、ポリイミド樹脂よりも硬度が小さく、弾性変形可能な弾性部材、例えばフッ素系の合成ゴム製の支持部材42を設けた構造となっている(図3)。
支持部材42を構成する合成ゴムの硬度は、基板Fの強度や基板Fに加わる力、支持ピン4が基板Fを支持する位置などによっても異なるが、例えばJIS K6253(デュロメータタイプA)で30〜90の範囲の例えば50〜70のものが使用される。
Therefore, the
The hardness of the synthetic rubber constituting the
図3に示すように支持部材42の先端部は、ほぼ半球状に加工されているので、アームから支持ピン4への基板の受け渡し時においては、各支持部材42は基板Fの下面と点接触する。しかる後、さらに支持ピン4を上昇させて基板Fの荷重を支持部材42に加えると、支持部材42が弾性変形して支持部材42と基板Fとの接触面積が広がる。
As shown in FIG. 3, since the tip of the
この結果、支持部材42(支持ピン4)から基板Fに加わる力を分散して、基板F内に発生する応力を低減することができる。また、支持部材42の先端を半球状に加工し、基板Fから加わる荷重に応じて支持部材42を変形させることにより、例えば当該先端を予め平坦な面状に加工しておく場合に比べて、撓みや歪みなどによる基板Fの形状の変化に追従して同じ状態で基板Fを保持することができる。
As a result, the force applied to the substrate F from the support member 42 (support pin 4) can be dispersed, and the stress generated in the substrate F can be reduced. Further, by processing the tip of the
次に、図5を用いて説明した隙間gの形成を抑えつつ、載置台3上に基板Fを載置する手法について図6〜図10を参照しながら説明する。
上記の課題を解決するため、本例の支持ピン4においては、基板Fを支持する位置に応じて支持部材42を構成する合成ゴムの硬度を変化させている。図6は、載置領域30における支持部材42(42a〜42c)の配置位置と合成ゴムの硬度との対応関係を示す説明図であり、図7は、図6に示したハッチ及び符号と合成ゴムの硬度との関係を示す説明図である。
Next, a method for mounting the substrate F on the mounting table 3 while suppressing the formation of the gap g described with reference to FIG. 5 will be described with reference to FIGS.
In order to solve the above problems, in the
図6に示すように、本例においては、基板Fの中央部側を支持し、既述の直線a-a’に沿って配置された「3−4」の番号を振った支持部材42cについて、硬度が最も低い(柔らかい)合成ゴムを使用している。
次いで、これら中央部の支持部材42cを外側から囲むように環状に配置された「8−2−9−13−5−12」の番号を振った支持部材42b(一点鎖線で結んで示してある)は、中程度の硬度を有する合成ゴムを使用している。
As shown in FIG. 6, in this example, the
Next, the
さらに、これら中央側の支持部材42c、42bを外側から囲むように環状に配置され、基板Fの外周縁近傍位置に配置された「15−1−16−10−14−18−6−17−11−7」の番号を振った支持部材42a(短い破線で結んで示してある)は、硬度が最も高い(硬い)合成ゴムを使用している。
このように、本例の載置台3には、支持部材42a〜42cの合成ゴムの硬度が、基板Fの中央部側から周縁部側へ向けて、順次、高くなるように配置されている。
Further, the central
Thus, on the mounting table 3 of this example, the synthetic rubbers of the
上記の構成の支持ピン4を用いて載置台3に基板Fを載置する動作について図8〜図10を参照しながら説明する。これらの図には、直線a-a’上に配置された「1〜6」の番号を付した支持ピン4を示してある。
本例においては、「1〜6」の番号を付した支持ピン4の支持位置は、支持部材42a〜42cの上端の高さがほぼ同じ高さ位置となるように設定されている。これを分かりやすく示すため、図8には基板Fを支持せずに支持ピン4を支持位置まで上昇させたときの状態を示してある。
The operation of mounting the substrate F on the mounting table 3 using the support pins 4 having the above configuration will be described with reference to FIGS. These figures show the support pins 4 numbered “1-6” arranged on the straight line aa ′.
In this example, the support positions of the support pins 4 numbered “1-6” are set such that the upper ends of the
これらの支持ピン4上に基板Fが支持されると、図9に示すように基板Fからの荷重を受けて各支持部材42a〜42cが弾性変形し、これら支持部材42a〜42cと基板Fとの接触面積が広がって基板Fに加わる力が分散される。
When the substrate F is supported on the support pins 4, the
また、支持部材42a〜42cの硬度が、基板Fの中央部側ほど低く、周縁部側へ向けて順次、高くなるように支持ピン4を配置することにより、中央部側の支持部材42cの変形量が大きくなる一方、周縁部側へいくほど支持部材42b、42aの変形量は小さくなっていく。
Further, by arranging the support pins 4 so that the hardness of the
この結果、図9に示すように、基板Fは、周縁部側よりも中央部側の方が下方側へ撓んだ凸形状の状態で載置台3(載置領域30)の上方側に支持される。
なお、図9に示した基板Fを支持している各支持部材42a〜42cの形状は、支持ピン4の配置位置に応じて支持部材42a〜42cの変形量が異なることを説明するために模式的に示したものであり、実際の変形形状を示すものではない。
As a result, as shown in FIG. 9, the substrate F is supported on the upper side of the mounting table 3 (mounting region 30) in a convex shape in which the central side is bent downward rather than the peripheral side. Is done.
Note that the shapes of the
図9に示した状態で支持ピン4に基板Fを支持したら、駆動部47を作動させて全ての支持ピン4を同時に、同じスピードで降下させていく。すると、下方側へ向けて最も突出している基板Fの下面側の中央部が、先ず載置台3と接触する。そして、さらに支持ピン4を降下させると、載置台3と接触する基板Fの下面が、基板Fの中央部側から周縁部側へ向けて次第に広がっていく。
If the board | substrate F is supported by the
この結果、図4、図5を用いて説明したように、支持ピン4に支持されている位置の周囲の複数の領域が先に載置台3上に載置されてしまうといった状況が発生せず、隙間gの形成を避けつつ基板Fを載置台上に載置することができる(図10)。
As a result, as described with reference to FIGS. 4 and 5, a situation in which a plurality of regions around the position supported by the
プラズマエッチング装置1に設けられている、本実施の形態に係る基板載置装置(載置台3、支持ピン4やその昇降機構(昇降板45、ロッド46など))によれば以下の効果がある。弾性部材である合成ゴムにより構成され、基板Fを下面側から支持する際に、弾性変形して基板Fとの接触面積が広がる支持部材42を備えた支持ピンを用いて基板Fを支持するので、0.5ミリメートル以下の薄い基板Fであっても、支持ピン4から基板Fに加わる力を分散しつつ載置台3への載置動作を実行することができる。
According to the substrate mounting device (mounting table 3,
ここで全ての支持ピン4に弾性変形可能な支持部材42を設けることは必須ではない。図11には、図2にて説明した例と同様の支持ピン4の配置例において、破損などが発生しやすい基板Fの周縁部を支持する支持ピン4にのみ、弾性変形可能な支持部材42を設けた例を示している。図11に示す例において、支持部材42を備えた支持ピン4が配置される位置は、例えば基板Fの外周縁から、基板Fと支持部材42との接触面の中心までの距離wが30ミリメートル以内の範囲、好適には20ミリメートル以内の範囲、さらに好適には10ミリメートル以内の範囲となる位置に設定される。
なお区別のため、図11〜図13の説明においては、支持部材42を設けていない支持ピン4には「4a」の符号を付してある。
Here, it is not essential to provide
For the sake of distinction, in the description of FIG. 11 to FIG. 13, the
また、支持部材42が設けられていない支持ピン4aを備える載置台3にて、図5を用いて説明した隙間gの形成を抑えつつ載置台3への基板Fの載置を行う手法について図12、図13を用いて説明する。
既述のように、支持部材42を設けていない例えばポリイミド樹脂製の支持ピン4aの上端部は、殆ど弾性変形しないことから、図9を用いて説明したように基板Fの重さを利用して周縁部側よりも中央部側の方が下方側へ撓んだ凸形状を形成することは難しい。
In addition, a method for placing the substrate F on the placement table 3 while suppressing the formation of the gap g described with reference to FIG. 5 on the placement table 3 including the support pins 4a on which the
As described above, since the upper end portion of the
そこで、本例の載置台3においては、図12に示すように、支持ピン4a、4を支持位置まで上昇させたとき各支持ピン4a、4の先端部が異なる高さ位置に到達する設定となっている。そして、これらの支持ピン4a、4にて基板Fを支持すると、図13に示すように、当該基板Fの形状が周縁部側よりも中央部側の方が下方側へ撓んだ凸形状となるように、各支持ピン4a、4の先端部が到達する高さ位置が予め設定されている。即ち、基板Fを載置した際に弾性変形した支持ピン4の上端の高さよりも、支持ピン4aの上端の高さは低くなっている。この結果、図9、図10を用いて説明した例と同様に、隙間gの形成を抑えつつ、載置台3上に基板Fを載置することができる。
Therefore, in the mounting table 3 of the present example, as shown in FIG. 12, when the support pins 4a and 4 are raised to the support position, the tip portions of the support pins 4a and 4 reach different height positions. It has become. And if the board | substrate F is supported by these support pins 4a and 4, as shown in FIG. 13, the shape of the said board | substrate F will be the convex shape which the direction of the center part side bent below rather than the peripheral part side. The height position where the front-end | tip part of each
図12に示したように、各支持ピン4a、4の先端部が、異なる高さ位置に到達するように調節する手法は、異なる長さの支持ピン4a、4を図1に示す共通の昇降板45に接続してもよい。また、例えば同じ長さの支持ピン4a、4に、各々昇降機構を設け、待機位置から各支持ピン4a、4を上昇させる距離を変化させてもよい。後者の場合には、高さ距離の設定変更だけで、基板Fが支持ピン4a、4に支持される際の基板Fの形状を変更することもできる。
As shown in FIG. 12, the method of adjusting the tips of the support pins 4a and 4 to reach different height positions is the same as the support pins 4a and 4 having different lengths as shown in FIG. It may be connected to the
さらに、図12、図13に示した例の如く、支持位置にて各支持ピン4a、4の先端部が到達する高さ位置を変化させることにより、周縁部側よりも中央部側の方が下方側へ撓んだ状態となるように基板Fを支持する場合においても、全ての支持ピン4に支持部材42を設けてもよい。このとき、既述のように基板Fの周縁部側の方が中央部側よりも破損などが発生しやすいことを考慮し、図6、図7を用いて説明した例とは反対に、周縁部側の支持部材42の硬度を低く(柔らかく)し、中央部側の支持部材42の硬度を高くしてもよい。
但し、全ての支持ピン4の硬度が同じになるようにしてもよいことは勿論である。
Further, as in the example shown in FIGS. 12 and 13, by changing the height position at which the tip of each
However, it goes without saying that all the support pins 4 may have the same hardness.
また、支持部材42は半球形状のものを用いる場合に限らず、例えば図14(a)の支持ピン4bに示すように半円板形状の支持部材42dの頂部にて基板Fを支持してもよいし、図14(b)の支持ピン4cに示すように半円筒形状の支持部材42eの側周面の頂部にて基板Fを支持してもよい。基板Fは、これらの支持部材42d、42eの側周面の頂部に位置する線分と接触(線分接触)し、さらに基板Fの荷重を加えると、支持部材42d、42eが弾性変形して支持部材42d、42eと基板Fとの接触面積が広がる。
さらに、支持ピン4(支持部材42)の配置位置は、図6に示した18本の支持ピン4にて基板Fを支持する例に限定されず、支持ピン4の設置数を増減し、また異なる配置位置に配置してもよいことは勿論である。
Further, the
Furthermore, the arrangement positions of the support pins 4 (support members 42) are not limited to the example in which the substrate F is supported by the 18
そして、以上に説明した構成を備える基板載置装置(載置台3、支持ピン4やその昇降機構)を適用可能な基板処理装置は、プラズマエッチング装置1の例に限定されるものではない。基板F上に形成されたレジスト膜を除去するプラズマアッシング装置や、基板Fへの成膜を行うプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)装置、熱CVD装置などにも適用することができる。
And the substrate processing apparatus which can apply the substrate mounting apparatus (the mounting table 3, the
F 基板
1 プラズマエッチング装置
3 載置台
30 載置領域
4、4a〜4c
支持ピン
42、42a〜42c
支持部材
45 昇降板
47 駆動部
F substrate 1
Support pins 42, 42a-42c
Claims (7)
前記載置台を上下方向に貫通するように設けられ、基板を下面側から支持する複数の支持ピンと、
前記複数の支持ピンを、前記載置面の上方側にて基板を支持する支持位置と、当該載置面の下方側の退避位置との間で昇降させる昇降機構と、を備え、
前記複数の支持ピンには、先端部に、基板を下面側から支持する際に、当該基板からの荷重のみを受けて点接触または線分接触の状態から弾性変形して基板との接触面積が広がる弾性部材が設けられていることと、
前記弾性部材が設けられた複数の前記支持ピンを用い、周縁部側よりも中央部側の方が下方側へ撓んだ状態で基板を支持するように、前記基板の周縁部側を支持する支持ピンの先端部に設けられた弾性部材の硬度よりも、当該基板の中央部側を支持する支持ピンの先端部に設けられた弾性部材の硬度の方が低いことと、を特徴とする基板載置装置。 A mounting table including a mounting surface on which a substrate having a thickness dimension of 0.5 mm or less is mounted;
A plurality of support pins provided so as to penetrate the mounting table in the vertical direction, and supporting the substrate from the lower surface side;
An elevating mechanism that raises and lowers the plurality of support pins between a support position for supporting the substrate on the upper side of the placement surface and a retreat position on the lower side of the placement surface;
The plurality of supporting pins, the tip contact area in supporting substrate from the lower surface side, the substrate is elastically deformed from the state of contact or line contact received only by point loads from the substrate Is provided with an elastic member that spreads ,
Using the plurality of support pins provided with the elastic member, the peripheral edge side of the substrate is supported so that the substrate is supported in a state where the central side is bent downward than the peripheral edge side. A substrate characterized in that the hardness of the elastic member provided at the tip of the support pin that supports the central portion side of the substrate is lower than the hardness of the elastic member provided at the tip of the support pin Placement device.
前記載置台を上下方向に貫通するように設けられ、基板を下面側から支持する複数の支持ピンと、
前記複数の支持ピンを、前記載置面の上方側にて基板を支持する支持位置と、当該載置面の下方側の退避位置との間で昇降させる昇降機構と、を備え、
前記複数の支持ピンには、先端部に、基板を下面側から支持する際に、当該基板からの荷重のみを受けて点接触または線分接触の状態から弾性変形して基板との接触面積が広がる弾性部材が設けられていることと、
周縁部側よりも中央部側の方が下方側へ撓んだ状態で基板を支持するように、前記支持位置が、前記基板の周縁部側を支持する支持ピンの先端部の高さ位置よりも、当該基板の中央部側を支持する支持ピンの先端部の高さ位置の方が低く設定され、前記弾性部材は、前記基板の周縁部側を支持する支持ピン、及び当該基板の中央部側を支持する支持ピンに設けられていることと、
前記基板の周縁部側を支持する支持ピンの先端部に設けられた弾性部材の硬度よりも、当該基板の中央部側を支持する支持ピンの先端部に設けられた弾性部材の硬度の方が高いことと、を特徴とする基板載置装置。 A mounting table including a mounting surface on which a substrate having a thickness dimension of 0.5 mm or less is mounted;
A plurality of support pins provided so as to penetrate the mounting table in the vertical direction, and supporting the substrate from the lower surface side;
An elevating mechanism that raises and lowers the plurality of support pins between a support position for supporting the substrate on the upper side of the placement surface and a retreat position on the lower side of the placement surface;
The plurality of supporting pins, the tip contact area in supporting substrate from the lower surface side, the substrate is elastically deformed from the state of contact or line contact received only by point loads from the substrate Is provided with an elastic member that spreads ,
The support position is higher than the height position of the tip of the support pin that supports the peripheral edge side of the substrate so that the substrate is supported in a state where the central side is bent downward than the peripheral edge side. Also, the height position of the front end portion of the support pin that supports the central portion side of the substrate is set lower, and the elastic member includes the support pin that supports the peripheral portion side of the substrate, and the central portion of the substrate. Being provided on a support pin that supports the side,
The hardness of the elastic member provided at the front end portion of the support pin that supports the central portion side of the substrate is larger than the hardness of the elastic member provided at the front end portion of the support pin that supports the peripheral portion side of the substrate. A substrate mounting apparatus characterized by being high .
前記基板載置装置の載置台を収容した処理容器と、
前記処理容器に基板の処理ガスを供給する処理ガス供給部と、を備えたことを特徴とする基板処理装置。 A substrate mounting device according to any one of claims 1 to 6 ,
A processing container containing a mounting table for the substrate mounting apparatus;
And a processing gas supply unit configured to supply a processing gas for the substrate to the processing container.
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