(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を載せる基板台と、載せられた基板の周辺部に当接して基板の周辺部をクランプするリングチャックと、先端がリングチャックに固定された駆動棒と、リングチャックが基板の周辺部をクランプするように駆動棒に弾性力を作用させるバネ機構と、そのバネ機構の弾性力に逆らってリングチャックが基板を開放する向きに移動するように駆動棒を移動させる駆動棒移動機構とを具備し、
駆動棒移動機構は、駆動源を有しており、駆動棒移動機構は、上記リングチャックが基板をクランプする時にはバネ機構の力のみが駆動棒に作用するよう駆動棒に対する駆動源の力を解除して駆動棒を遊動させるものであり、
上記バネ機構は、上記駆動棒の上記リングチャックが固定された側とは反対側の端部に固定されているとともに、上記駆動棒には二つのストッパが設けられており、
上記駆動棒移動機構は、二つのストッパの間の部分において上記駆動棒に嵌合した部材を有してこの嵌合した部材により一方のストッパを押すことで上記バネ機構の弾性力に逆らって上記駆動棒を移動させるものであり、上記駆動棒移動機構は、この嵌合した部材をクランプ時に一方のストッパから離間させることで前記駆動棒に対する駆動源の力の解除を行うものであり、他方のストッパは、上記駆動棒移動機構が、嵌合した部材を一方のストッパから離間させて上記駆動棒を遊動させる際に、嵌合した部材が上記駆動棒から脱落するのを防止するものであることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
基板を載せる基板台と、載せられた基板の周辺部に当接して基板の周辺部をクランプするリングチャックと、先端がリングチャックに固定された駆動棒と、リングチャックが基板の周辺部をクランプするように駆動棒に弾性力を作用させるバネ機構と、そのバネ機構の弾性力に逆らってリングチャックが基板を開放する向きに移動するように駆動棒を移動させる駆動棒移動機構とを具備し、
駆動棒移動機構は、駆動源を有しており、駆動棒移動機構は、上記リングチャックが基板をクランプする時にはバネ機構の力のみが駆動棒に作用するよう駆動棒に対する駆動源の力を解除して駆動棒を遊動させるものであり、
上記バネ機構は、上記駆動棒の上記リングチャックが固定された側とは反対側の端部に固定されているとともに、上記駆動棒には二つのストッパが設けられており、
上記駆動棒移動機構は、二つのストッパの間の部分において上記駆動棒に嵌合した部材を有してこの嵌合した部材により一方のストッパを押すことで上記バネ機構の弾性力に逆らって上記駆動棒を移動させるものであり、上記駆動棒移動機構は、この嵌合した部材をクランプ時に一方のストッパから離間させることで前記駆動棒に対する駆動源の力の解除を行うものであり、他方のストッパは、上記駆動棒移動機構が、嵌合した部材を一方のストッパから離間させて上記駆動棒を遊動させる際に、嵌合した部材が上記駆動棒から脱落するのを防止するものであり、
上記リングチャックはメンテナンスの際に交換できるよう設けられており、メンテナンスの際に付着材料が除去されてから再使用されるものであることを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本願発明は、基板を基板台にクランプして処理する基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハや液晶基板，更には情報記録用のディスク等の基板は、基板表面に対する多くの処理を経て製品が製造される。このような基板の処理を行う処理装置は、通常、基板を基板台に載置してクランプし、その後処理が開始される。尚、本願において「クランプ」とは、処理中に基板が動かないように保持しておくという程度の意味である。
【０００３】
図２は、上記のような従来の基板処理装置の概略を説明する正面図である。
図２に示す基板処理装置は、スパッタ装置やＣＶＤ装置等の真空を利用した処理装置の例であり、真空チャンバー１と、この真空チャンバー１の内部に収納された基板台２と、基板台２の上に載せられた基板２０の周辺部をクランプするリングチャック３と、リングチャック３の下面に上端が固定されて下方に延びる駆動棒４と、駆動棒４を上下させてリングチャック３を駆動するリングチャック駆動機構５とから主に構成されている。
【０００４】
リングチャック３は、基板２０の形状に合わせた環状のものである。即ち例えば、半導体ウエハのような略円形の場合には、それに適合した形状の円環状である。そして、基板２０の周辺部を基板台２に押さえ付けるようにして基板２０を基板台２にクランプする。
リングチャック駆動機構５は、具体的には駆動棒４を上下動させるエアシリンダ等の駆動源を含む駆動機構であり、リングチャック３を所定の下側位置に位置させて基板２０をクランプさせるとともに所定の上側位置まで上昇させてクランプを解除するものである。
【０００５】
基板２０のクランプは、リングチャック３の位置制御によって行われる。即ち、基板２０の表面に緩く触れてクランプする高さの位置（以下、クランプ位置）にリングチャック３の下面を位置させることによって基板２０のクランプが達成される。具体的には、リングチャック駆動機構５は特定のストッパ等を有していて、リングチャック３の下面がクランプ位置に達すると、ストッパによって駆動棒４の下降が停止するよう構成されている。言い換えると、不図示のストッパ等に当接して駆動棒４の下降が停止した状態では、リングチャック３の下面が基板２０の表面に緩く触れる位置関係になっている。
これは、もし基板２０の表面に当接することによって駆動棒４の下降が停止する即ち基板２０自体がストッパを兼用するような設計であると、リングチャック３の衝突によって基板２０の表面が傷ついたり欠けたりする恐れがあるからである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の基板処理装置では、リングチャックを予め定められたクランプ位置に位置させることによってクランプしている。しかしがら、以下に示すような幾つかの理由から、リングチャックのクランプ力を常に一定にすることが出来なかった。
まず第一は、リングチャックのメンテナンス上の問題である。即ち、薄膜形成装置やエッチング装置等の場合には、薄膜材料や被エッチング材料がリングチャックに付着するため、定期的にリングチャックを交換する必要がある。一度使用したリングチャックは、付着した材料を除去してから再使用するが、表面を削り取るようにして除去するため、除去の過程でリングチャックの寸法がミリ単位で変わってしまう場合がある。即ち、リングチャックの厚さが僅かに薄くなってしまう場合がある。前述のクランプ位置は、リングチャックが設計通りの厚さを有するものとして予め決められて固定されているため、リングチャックの厚さが変化するとクランプ力が変わってしまう。
【０００７】
このようなリングチャックの寸法変化は、リングチャックの寸法精度のバラツキによっても生ずる。即ち、新品のリングチャックを取り付けても、製品毎の寸法のバラツキが避けられないため、クランプ力が一定にできない。
基板を一定の力でクランプできない第二の要因は、熱による問題である。即ち、加熱によってリングチャックの厚さや駆動棒の長さが変化すると、基板のクランプ力が変化する。この変化は、クランプ力が大きくなる場合と小さくなる場合とがある。大きくなる場合には、強い力でリングチャックが基板を押さえ付ける結果基板が損傷する恐れが発生するし、クランプ力が小さくなる場合には、上記同様クランプできなくなって、基板の位置が固定されないという事態になる。
本願発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、一定の安定した力で基板をクランプして処理することのできる基板処理装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本願の請求項１記載の基板処理装置は、基板を載せる基板台と、載せられた基板の周辺部に当接して基板の周辺部をクランプするリングチャックと、先端がリングチャックに固定された駆動棒と、リングチャックが基板の周辺部をクランプするように駆動棒に弾性力を作用させるバネ機構と、そのバネ機構の弾性力に逆らってリングチャックが基板を開放する向きに移動するように駆動棒を移動させる駆動棒移動機構とを具備し、
駆動棒移動機構は、駆動源を有しており、駆動棒移動機構は、上記リングチャックが基板をクランプする時にはバネ機構の力のみが駆動棒に作用するよう駆動棒に対する駆動源の力を解除して駆動棒を遊動させるものであり、
上記バネ機構は、上記駆動棒の上記リングチャックが固定された側とは反対側の端部に固定されているとともに、上記駆動棒には二つのストッパが設けられており、
上記駆動棒移動機構は、二つのストッパの間の部分において上記駆動棒に嵌合した部材を有してこの嵌合した部材により一方のストッパを押すことで上記バネ機構の弾性力に逆らって上記駆動棒を移動させるものであり、上記駆動棒移動機構は、この嵌合した部材をクランプ時に一方のストッパから離間させることで前記駆動棒に対する駆動源の力の解除を行うものであり、他方のストッパは、上記駆動棒移動機構が、嵌合した部材を一方のストッパから離間させて上記駆動棒を遊動させる際に、嵌合した部材が上記駆動棒から脱落するのを防止するものであるという構成を有する。
また、上述の目的を達成するため、請求項２記載の基板処理装置は、基板を載せる基板台と、載せられた基板の周辺部に当接して基板の周辺部をクランプするリングチャックと、先端がリングチャックに固定された駆動棒と、リングチャックが基板の周辺部をクランプするように駆動棒に弾性力を作用させるバネ機構と、そのバネ機構の弾性力に逆らってリングチャックが基板を開放する向きに移動するように駆動棒を移動させる駆動棒移動機構とを具備し、
駆動棒移動機構は、駆動源を有しており、駆動棒移動機構は、上記リングチャックが基板をクランプする時にはバネ機構の力のみが駆動棒に作用するよう駆動棒に対する駆動源の力を解除して駆動棒を遊動させるものであり、
上記バネ機構は、上記駆動棒の上記リングチャックが固定された側とは反対側の端部に固定されているとともに、上記駆動棒には二つのストッパが設けられており、
上記駆動棒移動機構は、二つのストッパの間の部分において上記駆動棒に嵌合した部材を有してこの嵌合した部材により一方のストッパを押すことで上記バネ機構の弾性力に逆らって上記駆動棒を移動させるものであり、上記駆動棒移動機構は、この嵌合した部材をクランプ時に一方のストッパから離間させることで前記駆動棒に対する駆動源の力の解除を行うものであり、他方のストッパは、上記駆動棒移動機構が、嵌合した部材を一方のストッパから離間させて上記駆動棒を遊動させる際に、嵌合した部材が上記駆動棒から脱落するのを防止するものであり、
上記リングチャックはメンテナンスの際に交換できるよう設けられており、メンテナンスの際に付着材料が除去されてから再使用されるものであるという構成を有する。
【０００９】
【実施例】
以下、本願発明の実施例を説明する。
図１は、本願発明の実施例の基板処理装置の概略を説明する正面図である。
図１に示す基板処理装置は、図２と同様にスパッタ装置やＣＶＤ装置等の真空を利用した処理装置の例であり、真空チャンバー１と、この真空チャンバー１の内部に収納された基板台２と、基板台２の上に載せられた基板２０の周辺部をクランプするリングチャック３と、リングチャック３の下面に上端が固定されて下方に延びる駆動棒４とを有している。そして、この図１に示す基板処理装置では、真空チャンバー１の外部において、バネ機構６と、駆動棒移動機構７と、上下二つのストッパ８１，８２とが駆動棒４に付設されている。
【００１０】
まず、基板台２は上下方向に貫通した貫通孔を有し、駆動棒４は、この貫通孔に上下動可能な状態で挿入されている。駆動棒４は、真空チャンバー１の底板部に貫通して真空チャンバーの下方に延びており、貫通部分にはメカニカルシール１１が配設されている。尚、駆動棒４は、リングチャック３の周に沿って中心対称的に３本から４本程度設けられている。
上下二つのストッパ８１，８２は、真空チャンバー１の下方に露出した部分の駆動棒４に固定された平たい鍔状の部材である。
尚、前述したように、リングチャック３は、メンテナンスの際に交換できるように設けられている。そして、リングチャック３は、メンテナンスの際に付着材料が除去されるものとなっている。付着材料をそのままにしておくと、剥離して基板２０に付着することで基板９を汚損する場合がある。従って、メンテナンスの際に付着材料を除去することは、基板９の汚損を防止する効果がある。
【００１１】
バネ機構６は、駆動棒４の下端にそのバネの先端を固定して駆動棒４を引っ張るように弾性力を発揮するものであり、各々の駆動棒４に付設されている。尚、このバネ機構６としては、ある一定の範囲内であればバネの伸びに拘らず引っ張り力が一定なタイプのものが市販されているので、それを使用する。また、駆動棒４に作用するバネ機構６の力は、後述のような基板２０のクランプの際にリングチャック３が基板２０に当接しても、基板２０の表面を損傷しないような相当程度弱い強さに設定されている。
【００１２】
駆動棒移動機構７は、駆動棒４を上方に移動させて、上記バネ機構６の弾性力に逆らってリングチャック３を上方に動かして基板２０のクランプを解除するものであり、上下二つのストッパ８１，８２の間の部分において駆動棒４に摺動自在な状態で嵌合した摺動ヘッド７１と、この摺動ヘッド７１を先端に固定して下方に延びるアーム７２と、アーム７２の後端に付設された駆動源７３とから主に構成されている。
本実施例における駆動棒４は断面円形のものであり、上記摺動ヘッド７１は、その駆動棒４の外径に適合する内径の貫通孔を有し、その貫通孔に駆動棒４を嵌合させるようにして配置されている。摺動ヘッド７１の内側には、ベアリング等の滑動部材が配設されて摺動を容易にしている。
【００１３】
駆動源７３としては、エアやオイル等を使用した流動体シリンダ又はサーボモータ等の各種の駆動源が使用可能である。後述のように、本実施例における駆動源７３は、単にリングチャック３を移動させてクランプを解除するだけなので、高精度の位置制御が不要であり、使用可能な駆動源の範囲は広い。
尚、真空チャンバー１は、基板２０の搬入搬出のための不図示のゲートバルブを備えた気密なものであり、不図示の排気口に連設された不図示の排気系によって内部が排気される。そして、真空チャンバー１内には、処理の内容に応じて、特定のガス導入系や放電のための電極等が適宜配置される。また、搬入された基板２０を基板台２に載置するとともに処理終了後基板２０を基板台２から取り去って搬出する不図示の搬送機構が、真空チャンバー１内に配置されている。
【００１４】
次に、上記構成に係る本実施例の基板処理装置の作用について説明する。
当初の状態においては、リングチャック３は上側位置にある。即ち、駆動棒移動機構７の駆動源７３が予め動作して、摺動ヘッド７１が上昇し、上側のストッパ８１を押圧して駆動棒４を上方に移動させ、リングチャック３を上側位置まで押し上げ、その上側位置にリングチャック３を停止させている。尚、この状態は、バネ機構６の弾性力に逆らった状態であり、駆動源７３はこの状態を維持するように駆動棒４に力を作用させている。
【００１５】
まず、不図示のゲートバルブが開いて基板２０が不図示の搬送機構によって搬送されて基板台２の上に載置される。
次に、駆動源７３は、摺動ヘッド７１を所定位置まで下降させるように動作する。この摺動ヘッド７１の下降に伴い、バネ機構６の力によって駆動棒４が下降を始め、リングチャック３の下面が基板２０に当接して停止する。この結果、基板２０が基板台２に対してクランプされる。前述の通りバネ機構６の力は相当程度弱いものなので、この際リングチャック３が基板２０の表面に非常にソフトに当接して下降が停止する。
【００１６】
一方、摺動ヘッド７１は、所定の下側位置まで下降して停止する。この位置は、上述のようにリングチャック３が基板２０をクランプした状態において、上下二つのストッパ８１，８２の間の中間の高さの位置である。但し、丁度真ん中である必要はなく、上下二つのストッパ８１，８２の間の位置であればよい。また、上記駆動棒４に対する駆動源７３の力が解除された状態では、駆動棒４に作用する力はバネ機構６の力のみであり、その意味で駆動棒４は遊動状態になっている。
そして、上述のように基板２０のクランプの後、所定の処理が行われ、処理が終了すると、再び駆動棒移動機構７が動作して駆動棒４を上方に移動させ、リングチャック３を上側位置まで上昇させる。この結果、基板２０のクランプが解除され、基板２０は不図示の搬送機構によって搬出される。
【００１７】
上述した実施例において、「発明が解決しようとする課題」の欄で述べたようにリングチャック３の寸法が変化して厚さが薄くなったり、駆動棒４等が熱膨張して長くなったりした場合でも、リングチャック３はバネ機構６の引っ張り力のみが働く遊動状態にあるので、そのような寸法変化や熱膨張を補償するようにバネ機構６が動作する。従って、そのような寸法変化や熱膨張に拘らず、基板２０のクランプ力は常に一定になり、安定して基板２０をクランプすることができる。
その上、本実施例においては、バネの伸びの長さに拘らず引っ張り力の一定なバネ機構６が採用されているので、さらに安定してクランプすることができるようになっている。尚、通常のバネ機構を使用しても、上記寸法変化や熱膨張はミリ単位のオーダーなので、バネの引っ張り力は一定とみなすことができ、実用上は差し支えない場合もある。
尚、上記実施例において、下側のストッパ８２は、摺動ヘッド７１の脱落を防止するものとなっている。下側のストッパ８２により摺動ヘッド７１の脱落が防止されるため、信頼性がより高くなっている。
また、図１から自明の通り、下側のストッパ８２は、摺動ヘッド７１が押し当てられることでリングチャック３を押し下げるよう動作することも可能であるという効果も有する。これは、例えば、駆動棒４が摺動ヘッド７１の内側で何らかの原因でひっかかってしまい、バネ機構６の力のみではリングチャック３を押し下げられなくなってしまったような場合、有効である。
【００１８】
上述したように、本実施例の基板処理装置では、クランプ即ちリングチャック３による基板２０の基板台２への押し付けは、バネ機構６の力によって行われ、従来のように固定されたクランプ位置にリングチャック３の下面を位置させる位置制御によって行うものではない。従って、リングチャック３の寸法変化や駆動棒４等の熱膨張に拘らずクランプ力は一定したものとなり、安定して基板２０をクランプすることができる。このため、クランプ力が減少して処理中に基板が動いてしまったり、逆にクランプ力が強くなり過ぎて基板を損傷したりするというような問題が発生することがない。
尚、上記実施例においては、リングチャック３は上下に移動して基板２０をクランプしたり開放したりするものとして説明したが、横方向に移動するような場合もある。即ち例えば、基板を鉛直方向に立てて保持するようなタイプの装置では、リングチャック３も立てて配置されるので、駆動棒４は横方向に移動することになる。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明した通り、本願の請求項１記載の基板処理装置によれば、リングチャックの寸法変化や駆動棒等の熱膨張を補償するようにバネ機構が動作するので、基板のクランプ力が一定したものとなり、常時安定して基板をクランプすることができるという効果が得られる。これに加え、駆動棒に嵌合した部材の脱落が他方のストッパにより防止されるので、信頼性がより高い。
また、請求項２記載の基板処理装置によれば、リングチャックの寸法変化や駆動棒等の熱膨張を補償するようにバネ機構が動作するので、基板のクランプ力が一定したものとなり、常時安定して基板をクランプすることができるという効果が得られる。これに加え、駆動棒に嵌合した部材の脱落が他方のストッパにより防止されるので、信頼性がより高い。さらに、リングチャックがメンテナンスの際に交換されて付着材料が除去されるので、基板の汚損が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施例の基板処理装置の概略を説明する正面図である。
【図２】従来の基板処理装置の概略を説明する正面図である。
【符号の説明】
１  真空チャンバー
２  基板台
２０  基板
３  リングチャック
４  駆動棒
６  バネ機構
７  駆動棒移動機構
【図１】
0003693182.tif 000002
【図２】
0003693182.tif 000003