JP4490524B2

JP4490524B2 - Electrostatic adsorption stage and substrate processing apparatus

Info

Publication number: JP4490524B2
Application number: JP22694899A
Authority: JP
Inventors: 洋田中; 清梨本
Original assignee: Canon Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 1999-08-10
Filing date: 1999-08-10
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2019-08-10
Also published as: JP2001053134A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願の発明は、板状の対象物を静電吸着する静電吸着ステージに関するものであり、また、このような静電吸着ステージによって対象物としての基板を保持して基板の表面に所定の処理を施す基板処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
対象物を静電気により吸着する静電吸着の技術は、半導体ウェーハや液晶基板等の基板（製品の基になる板状物の総称）を処理する装置において多用されている。例えば、基板の表面に所定の薄膜を作成するスパッタリング装置やプラズマ化学蒸着（ＣＶＤ）装置、プラズマの作用を利用して基板の表面を所定のパターンでエッチングするプラズマエッチング装置等の基板処理装置では、基板を静電吸着ステージに静電吸着して処理を行っている。
【０００３】
静電吸着ステージは、表面が対象物を静電吸着する面になっている誘電体ブロックと、誘電体ブロック内に埋設された吸着電極と、吸着電極に静電吸着用の電圧を印加する吸着電源とから主に構成されている。通常、一対又は複数対の吸着電極が設けられており、吸着電源は、対を成す吸着電極に対して直流電圧を与える。この結果、誘電体ブロックの表面に静電気が誘起され、対象物が静電吸着される。
【０００４】
上述したような基板処理装置は、真空中で又は所定の雰囲気中で基板を処理するため、多くの場合、気密な処理容器内に上記静電吸着ステージを備えている。そして、搬送ロボットによって処理容器内に基板を搬送し、静電吸着ステージに載置して静電吸着している。そして、処理終了後は、基板を静電吸着ステージから受け取って処理容器から搬出するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の静電吸着ステージにおいて、対象物を静電吸着ステージから取り去る際には、吸着電源の動作を停止させ、吸着電極への電圧印加を解消した状態とする。しかしながら、電圧印加解消後も誘電体ブロックの電荷はすぐには解消せず、静電吸着面には多くの電荷が残留している。このため、対象物を静電吸着面から脱離させようとしても、残留電荷による静電吸着力（以下、残留吸着力）のために対象物が脱離しないことがある。また、無理矢理対象物を脱離させようとすると、対象物が跳びはねたり、最悪の場合には対象物が破損してしまうことがある。
【０００６】
また、静電吸着面に残留電荷がある状態で対象物を脱離させると、剥離帯電と同じメカニズムで対象物の裏面が帯電してしまう問題がある。対象物が製品の基になる基板である場合、裏面が帯電すると、そこに多くの塵埃が吸い寄せられ、吸い寄せられた塵埃が基板の表面側に周り込む結果、基板の表面を汚損する恐れがある。このような基板の汚損は、製品不良の原因となる場合がある。
【０００７】
さらに、対象物としての基板を搬送ロボットで自動搬送する基板処理装置等において、残留吸着力より静電吸着されている基板を無理矢理脱離させようとすると、反動で基板の位置ずれが生じる。この結果、搬送ロボットに基板を受け渡すことができなくなる事故が発生する恐れもある。
【０００８】
このような問題を避ける方法として、吸着電極への電圧印加解消後、残留電荷が自然消滅する時間をおいてから対象物を脱離させる方法が考えられる。しかしながら、自然消滅するまでには３０秒〜６０秒程度の時間を要し、脱離終了までに長時間を要する欠点がある。特に、静電吸着ステージが基板処理装置のような生産設備に使用される場合、スループットの悪化等の生産性低下の原因になる。
【０００９】
また、別の方法として、一対の吸着電極に対して静電吸着の際とは互いに逆極性の電圧を印加して残留電荷を早急に解消させる方法も考えられる。即ち、一対の吸着電極のうち、静電吸着の際には、一方の吸着電極に正電圧を、他方の吸着電極には負電圧を印加する。そして、脱離の際には、一方の吸着電極に負電圧を、他方の吸着電極には正電圧を印加する。誘電ブロックには逆電界が設定されるため、残留電荷が短時間に解消するメリットがある。
【００１０】
しかしながら、上記方法も、次のような欠点がある。
まず、脱離の際に逆電界を設定した場合、逆電界設定によって残留電荷は減少し、あるタイミングでゼロになるものの、それ以上に逆電界設定を続けると、今度は逆方向に誘電体ブロックが充電されてしまい、静電吸着面には逆極性の電荷が発生してしまう。従って、この方法を実現するには、残留電荷が丁度ゼロになるタイミングで逆電界設定を停止させる必要がある。しかしながら、この残留電荷がゼロになっている時間の幅は非常に短く、このタイミングで精度良く逆電界設定を停止させるのは困難である。
【００１１】
また、上記方法を実現するには、残留電荷がゼロになるまでの時間を予め実験的に求めておき、そのタイミングで逆電界設定を停止させるシーケンスを採用することになる。しかしながら、残留電荷がゼロになるまでの時間は色々な要因によって変化するため、残留電荷ゼロの状態で逆電界設定を停止させるのは実際には難しい。例えば、残留電荷がゼロになるまでの時間は、誘電体ブロックの体積抵抗に大きく影響されるが、この体積抵抗は温度により変化する。基板処理装置における静電吸着ステージは、処理中に基板が所定の温度になるように加熱又は冷却されて温度制御されていることが多く、その温度は処理の種類によって異なる。従って、残留電荷がゼロになるまでの時間も処理の種類によって異なることになる。残留電荷がゼロになるまでの時間を、処理の種類に応じた静電吸着ステージの各温度に従って予め求めておくことは困難かつ面倒である。
【００１２】
また、誘電体ブロックの体積抵抗は、その製造上の理由からばらつくことが避けられない。従って、残留電荷がゼロになるまでの時間は、使用する静電吸着ステージにより少しずつ変化してしまう。また、基板処理装置では、残留電荷がゼロになるまでの時間は、基板の表面状態によっても変わってしまう。例えば、基板が単なるシリコンウェーハ（ベアシリコン）の場合と、シリコンウェーハの表面に酸化シリコン等の絶縁膜が形成されている場合とでは、残留電荷がゼロになるまでの時間は微妙に変わってしまう。
【００１３】
さらに、対象物としての基板を搬送ロボットにより自動搬送する基板処理装置等では、静電吸着ステージと搬送ロボットとの間の基板の受け渡しは、静電吸着ステージに設けた複数の昇降ピンにより行われることが多い。この場合、基板への昇降ピンの当接箇所は複数になるが、上記方法において残留電荷が消滅するタイミングはそれら複数の当接箇所において同時になることは殆どない。従って、ある箇所で残留電荷がゼロになったタイミングを捉えて基板を脱離させても、他の箇所ではまだ残留電荷があり、その箇所では昇降ピンが無理矢理基板を脱離させることになる。この結果、基板の跳びはね、破損、剥離帯電、位置ずれ等が生ずる恐れがある。
【００１４】
本願の発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、対象物を静電吸着ステージから脱離させる際に対象物の跳びはね、破損、剥離帯電、位置ずれ等の問題を発生させないという技術的意義を有する。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本願の請求項１記載の発明は、表面が静電吸着面である誘電体ブロックと、誘電体ブロック内に設けられた第１吸着電極及び第２吸着電極と、第１吸着電極に所定の電圧を印加する第１吸着電源と、第２吸着電極に第１吸着電極とは逆極性の所定の電圧を印加する第２吸着電源とを備え、第１吸着電源及び第２吸着電源により誘電体ブロックに静電吸着用の電界を設定することで静電吸着面に静電気を誘起して板状の対象物を静電吸着する吸着電源を備えた静電吸着ステージであって、
対象物の脱離のために前記静電吸着用の電界を解消させた後に前記誘電体ブロックに前記静電吸着用の電界とは逆向きの電界を設定する逆電界設定機構と、静電吸着力とは逆向きの機械的な圧力を対象物の脱離の前に予め対象物に与える予圧機構とが設けられており、予圧機構が与える予圧の大きさは、その予圧が与えられる際の残留電荷による静電吸着力よりも小さいものであり、
前記逆電界設定機構は、前記第１吸着電源が前記第１吸着電極に印加する電圧を前記静電吸着用の電界を設定する際のものとは逆極性にし、前記第２吸着電源が前記第２吸着電極に印加する電圧を前記静電吸着用の電界を設定する際のものとは逆極性にして前記逆向きの電界を設定するものであり、
前記逆電界設定機構は、前記予圧機構が予圧を与えた後に前記逆向きの電界を設定するものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項２記載の発明は、上記請求項１の構成において、前記静電吸着面が水平な面であってその上に前記対象物が静電吸着されるようになっており、前記予圧の大きさは、前記対象物の自重による圧力より大きいという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項３記載の発明は、上記請求項１又は２の構成において、前記誘電体ブロックには前記静電吸着面に垂直な方向に延びる複数のピン用通路が設けられているとともに、各ピン用通路にはピンが設けられており、
対象物の受け渡しのために各ピンをピン用通路に沿って移動させるか又は前記誘電体ブロックと前記吸着電極をピン用通路の方向に移動させる駆動部が設けられており、
前記予圧機構は、この駆動部とは別の駆動源によって前記予圧を印加するものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項４記載の発明は、上記請求項３の構成において、前記予圧機構は、前記各ピンの先端に設けられた可動ヘッドと、可動ヘッドを介して前記対象物に対して弾性力を作用させる弾性体とを有しており、この弾性体が前記別の駆動源であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項５記載の発明は、基板の表面に所定の処理を施す基板処理装置であって、内部でその所定の処理が行われる処理容器と、処理容器内の所定の位置に基板を静電吸着して保持する静電吸着ステージとを備えており、
静電吸着ステージは、表面が静電吸着面である誘電体ブロックと、誘電体ブロック内に設けられた第１吸着電極及び第２吸着電極と、第１吸着電極に所定の電圧を印加する第１吸着電源と、第２吸着電極に第１吸着電極とは逆極性の所定の電圧を印加する第２吸着電源とを備え、第１吸着電源及び第２吸着電源により誘電体ブロックに静電吸着用の電界を設定することで静電吸着面に静電気を誘起して板状の対象物を静電吸着する吸着電源を備えた静電吸着ステージであって、
対象物の脱離のために前記静電吸着用の電界を解消させた後に前記誘電体ブロックに前記静電吸着用の電界とは逆向きの電界を設定する逆電界設定機構と、静電吸着力とは逆向きの機械的な圧力を対象物の脱離の前に予め対象物に与える予圧機構とが設けられており、予圧機構が与える予圧の大きさは、その予圧が与えられる際の残留電荷による静電吸着力よりも小さいものであり、
前記逆電界設定機構は、前記第１吸着電源が前記第１吸着電極に印加する電圧を前記静電吸着用の電界を設定する際のものとは逆極性にし、前記第２吸着電源が前記第２吸着電極に印加する電圧を前記静電吸着用の電界を設定する際のものとは逆極性にして前記逆向きの電界を設定するものであり、
前記逆電界設定機構は、前記予圧機構が予圧を与えた後に前記逆向きの電界を設定するものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項６記載の発明は、上記請求項５の構成において、前記静電吸着面が水平な面であってその上に前記基板が静電吸着されるようになっており、前記予圧の大きさは、前記基板の自重による圧力より大きいという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項７記載の発明は、上記請求項５又は６の構成において、前記誘電体ブロックには前記静電吸着面に垂直な方向に延びる複数のピン用通路が設けられているとともに、各ピン用通路にはピンが設けられており、
基板の受け渡しのために各ピンをピン用通路に沿って移動させるか又は前記誘電体ブロックと前記吸着電極とをピン用通路の方向に移動させる駆動部が設けられており、
前記予圧機構は、この駆動部とは別の駆動源によって前記予圧を印加するものである構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項８記載の発明は、上記請求項７の構成において、前記予圧機構は、前記各ピンの先端に設けられた可動ヘッドと、可動ヘッドを介して前記基板に対して弾性力を作用させる弾性体とを有しており、この弾性体が前記別の駆動源である構成を有する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態について説明する。
まず、静電吸着ステージの発明の実施形態について説明する。図１及び図２は静電吸着ステージの発明の実施形態の概略を示す図であり、図１は正面断面図、図２は平面図である。図１及び図２に示す静電吸着ステージは、金属製のステージ本体１１と、表面が静電吸着面１０である誘電体ブロック１２と、誘電体ブロック１２内に設けられた吸着電極１３１，１３２とから主に構成されている。
【００１７】
誘電体ブロック１２は、アルミナ等の誘電体製である。本実施形態では、二極方式の構成が採用されており、従って吸着電極１３１，１３２は一対のものである。一対の吸着電極１３１，１３２は図２に示すように半円板状であり、静電吸着面１０と平行な面に沿って設けられている。
【００１８】
また、静電吸着ステージは、吸着電極１３１，１３２に所定の電圧を印加して誘電体ブロック１２に静電吸着用の電界を設定する吸着電源１４１，１４２を備えている。吸着電源１４１，１４２は二つ設けられており、一対の吸着電極１３１，１３２に極性が互いに異なり大きさが同じである直流電圧を印加するようになっている。尚、ステージ本体１１はアースされている。
二つの吸着電源１４１，１４２が動作すると、一対の吸着電極１３１，１３２の間には静電吸着用の電界として直流電界が設定され、この電界によって静電吸着面１０に静電気が誘起されて対象物９が静電吸着されるようになっている。
【００１９】
静電吸着のメカニズムとしては、二つのものが知られている。一つは、クーロン力によるものであり、もう一つはジョンソンラーベク力によるものである。ジョンソンラーベク力は、微小な領域に電流が集中することにより生ずる吸着力である。即ち、静電吸着面１０や対象物９の裏面は、微視的には小さな凹凸があり、対象物９が静電吸着面１０に載置された際には、これらの凹凸が接触している。吸着電源１４１，１４２が動作して静電吸着面１０に静電気が誘起されると、これらの微小な凹凸の接触箇所に電流が集中して流れ、この結果、ジョンソンラーベク力による吸着力が生ずる。本実施形態のような静電吸着ステージは、クーロン力よりもジョンソンラーベク力の方が支配的であり、主にジョンソンラーベク力により静電吸着が成される。
【００２０】
また、静電吸着ステージは、対象物９の受け渡しのための機構（以下、受け渡し機構）１５を備えている。受け渡し機構１５は、主に静電吸着ステージ内で昇降する複数の昇降ピン１５１と、複数の昇降ピン１５１を一体に保持したピン保持板１５２と、ピン保持板１５２を駆動して複数の昇降ピン１５１を一体に昇降させるピン駆動部１５３等から構成されている。図１及び図２に示すように、静電吸着ステージには、上下方向に長いピン用通路１６が形成されている。昇降ピン１５１はこのピン用通路１６内に位置して昇降するようになっている。尚、図２に示すように、ピン用通路１６は三つ設けられており、それらの位置は静電吸着ステージの中心と同心である正三角形の頂点の位置となっている。そして、それらピン用通路１６の各々に昇降ピン１５１が設けられており、従って三つの昇降ピン１５１が設けられている。
【００２１】
ピン保持板１５２は、水平な姿勢で設けられており、各昇降ピン１５１の下端を固定して保持している。ピン駆動部１５３には、サーボモータとボールねじを組み合わせた機構が採用されている。サーボモータを動作させると、ピン保持板１５２は不図示の回転規制部によって回転しないようになっているので、ボールねじによって回転運動が上下運動に変換されてピン保持板１５２が上下に移動する。この結果、各昇降ピン１５１が同時に昇降するようになっている。サーボモータとしては位置制御用の高精度のものが好適であり、昇降ピン１５１を上下方向の任意の位置で停止させられるようにすることが好ましい。
【００２２】
上述した構成の静電吸着ステージに対象物９を静電吸着させる場合、ピン駆動部１５３によって各昇降ピン１５１を所定の上限位置に位置させる。この上限位置では、各昇降ピン１５１は静電吸着面１０から突出している。この状態で、各昇降ピン１５１の上に対象物９を載せ、ピン駆動部１５３を動作させて各昇降ピン１５１を下限位置まで下降させる。下限位置では、各昇降ピン１５１の先端は静電吸着面１０よりも下方に位置する状態となる。従って、各昇降ピン１５１が上限位置から下降位置まで下降する際、対象物９は静電吸着面１０の上に載る。この状態で、上述したように一対の吸着電源１４１，１４２を動作させると、対象物９は静電吸着面１０に静電吸着される。
【００２３】
対象物９を静電吸着面１０から脱離させる際には、上記とは逆の動作になる。即ち、ピン駆動部１５３を動作させて各昇降ピン１５１を下限位置から上限位置まで上昇させる。この上昇の際、各昇降ピン１５１は対象物９を静電吸着面１０から持ち上げるよう動作する。そして、各昇降ピン１５１が上限位置に達すると、対象物９も上限位置に位置することになる。これにより、対象物９の脱離動作が終了する。
【００２４】
また、本実施形態の静電吸着ステージは、上記対象物９の脱離の際に残留電荷を少なくするため、逆電界設定機構１７を備えている。逆電界設定機構１７は、誘電体ブロック１２に静電吸着用の電界とは逆向きの電界を設定するものである。本実施形態では、静電吸着用の電界を設定する一対の吸着電源１４１，１４２を逆電界設定機構１７に兼用している。即ち、逆電界設定機構１７は、一対の吸着電源１４１，１４２の吸着電極１３１，１３２に対する接続を逆にするスイッチ回路１７１と、スイッチ回路１７１を駆動するスイッチ駆動部１７２とから主に構成されている。
【００２５】
スイッチ回路１７１は、ＯＰアンプＩＣ等の半導体素子を利用した回路又はリレー等が使用される。スイッチ駆動部１７２は、対象物９の静電吸着の際には、例えば、正電圧印加の吸着電源（以下、正電源）１４１を一方の吸着電極１３１に接続し、負電圧印加の吸着電源（以下、負電源）１４２を他方の吸着電極１３２に接続するようスイッチ回路１７１を駆動する。そして、対象物９の脱離の際には、正電源１４１を他方の吸着電極１３２に接続し、負電源１４２を一方の吸着電極１３１に接続するようスイッチ回路１７１を駆動する。これにより、誘電体ブロック１２には静電吸着時とは逆向きの電界が設定されるようになっている。
【００２６】
本実施形態の静電吸着ステージの大きな特徴点は、対象物９の脱離の際、所定の機械的な圧力を対象物９に与える予圧機構が設けられている点である。以下、この点を詳説する。予圧機構は、対象物９を静電吸着ステージから脱離させる際、静電吸着面１０の残留電荷による残留吸着力よりも大きさが小さくて静電吸着力とは逆向きの機械的な圧力を脱離の前に予め対象物９に与えるものである。本実施形態では、構造を簡略化するため、受け渡し機構１５を兼用して予圧機構としている。
【００２７】
図３は、図１の静電吸着ステージに設けられた予圧機構について説明する図であり、図１に示す昇降ピン１５１の断面構造を示す概略図である。図３に示すように、昇降ピン１５１は上端側が中空状である。そして、この中空の部分には、コイルスプリング１８１と、コイルスプリング１８１の上端に固定された可動ヘッド１８２とが設けられている。コイルスプリング１８１の下端は、昇降ピン１５１の非中空部分に固定されている。図２に示すように本実施形態では三つの昇降ピン１５１が設けられているが、それぞれ同じ構成のコイルスプリング１８１及び可動ヘッド１８２が設けられている。
【００２８】
コイルスプリング１８１が自由長の状態にあるとき、可動ヘッド１８２は昇降ピン１５１の上端開口から少し突出した状態になる。前述したように受け渡し機構１５が動作して昇降ピン１５１が上昇すると、可動ヘッド１８２が対象物９の裏面に当接する。そしてさらに昇降ピン１５１が上昇すると、対象物９は残留吸着力によって静電吸着面１０に吸着されているために可動ヘッド１８２がコイルスプリング１８１をその弾性に逆らって縮めるよう作用する。昇降ピン１５１が適当な上昇位置で停止すると、残留吸着力よりも大きさが小さくて残留吸着力とは逆向きの圧力がコイルスプリング１８１の弾性によって対象物９に与えられることになる。以下、この上昇位置を本実施形態の説明において「予圧位置」と呼ぶ。
【００２９】
次に、上記構成に係る本実施形態の静電吸着ステージの動作について、図４を使用してさらに詳しく説明する。図４は、図１から図３に示す実施形態の静電吸着ステージの動作について説明するタイミングチャートである。図４中、（１）は吸着電極１３１への印加電圧を、（２）は吸着電極１３２への印加電圧を、（３）は可動ヘッド１８２の位置を、（４）は予圧の印加状況を、（５）は誘電体ブロック１２の残留電荷を、（６）は対象物９に作用する静電吸着力についてそれぞれ時系列的に示している。
【００３０】
まず、対象物９を静電吸着する場合には、前述した通り対象物９を静電吸着ステージの静電吸着面１０の上に載せ、一対の吸着電源１４１，１４２を動作させる。これによって対象物９が静電吸着面１０に静電吸着される。
対象物９を静電吸着面１０から脱離させる動作は、以下の手順で行う。まず、時刻ｔ₀ にて、一対の吸着電源１４１，１４２の動作を停止させる。この結果、一対の吸着電極１３１，１３２への印加電圧は０Ｖということになる。この際、一対の吸着電極１３１，１３２は接地電位ではあるものの、誘電体ブロック１２にはまだ残留電荷が多く存在しており、対象物９は残留吸着力によって静電吸着面１０に吸着されている。
【００３１】
そして、時刻ｔ_１において受け渡し機構１５のピン駆動部１５３を動作させ、昇降ピン１５１が下限位置から予圧位置に位置するよう昇降ピン１５１を上昇させる。この結果、前述したように、対象物９が残留吸着力によって吸着されつつもそれとは逆向きの機械的な圧力が対象物９に与えられた状態となる。その後、スイッチ駆動部１７２がスイッチ回路１７１を駆動させ、一対の吸着電極１３１，１３２に対する一対の吸着電源１４１，１４２の接続状態を互いに逆にする。そして、時刻ｔ_２において一対の吸着電源１４１，１４２に動作を再開させる。この結果、一対の吸着電極１３１，１３２を介して誘電体ブロック１２に静電吸着用の電界とは逆向きの電界が設定される。この逆向きの電界によって、誘電体ブロック１２の残留電荷は、図４（５）に示すように急速に緩和されて減少する。
【００３２】
逆電界の印加が続くと、時刻ｔ₄ において残留電荷がやがてゼロになる。この時刻ｔ₄ を過ぎると、誘電体ブロック１２が逆極性に充電されて図４（５）に示すように逆極性の電荷が生ずるようになる。しかしながら、本実施形態の静電吸着ステージにおいて重要な点は、対象物９に残留吸着力とは逆向きの予圧が与えられているので、残留電荷がゼロになった時点では予圧によって対象物９が静電吸着面１０から離間し、逆極性の電荷によっては静電吸着されない点である。この点について、図４に加え図５を使用して説明する。図５は、対象物９の脱離の際の予圧機構の動作について説明する図である。
【００３３】
図５（１）に示すように、対象物９に予圧が印加されている状態では、予圧機構のコイルスプリング１８１はその弾性に逆らって圧縮されている状態である。上述したように、誘電体ブロック１２の残留電荷の減少に伴い、対象物９に作用する残留吸着力も急速に減少する。そして、時刻ｔ₄ の前のｔ₃ においては、残留吸着力と予圧とが等しくなる。この時刻ｔ₃ 又はこの時刻ｔ₃ を過ぎたとたんに、図５（２）に示すように、昇降ピン１５１内のコイルスプリング１８１の弾性により対象物９が少し持ち上がって静電吸着面１０から離間する。
【００３４】
対象物９が静電吸着面１０から離間すると、誘電体ブロック１２と対象物９との間に電流は流れなくなるので、ジョンソンラーベク力による静電吸着力はゼロになる。前述したように本実施形態のような静電吸着ステージではジョンソンラーベク力による静電吸着力が支配的であるから、対象物９が静電吸着面１０から離間することにより、対象物９に作用する静電吸着力は激減する。このため、対象物９に作用する力は殆どコイルスプリング１８１の弾性のみになる。コイルスプリング１８１はその自由状態に近い長さになるまでに伸張し、対象物９はその分だけ上昇する。そして、対象物９の自重とコイルスプリング１８１の弾性と釣り合いが取れた位置（以下、離間位置）で対象物９の上昇が停止する。
【００３５】
尚、対象物９が静電吸着面１０から離間してもクーロン力による静電吸着力は対象物９に作用している。しかしながら、周知のようにクーロン力は距離の二乗に反比例して小さくなる。本実施形態においては、上記離間位置の静電吸着面１０からの距離（図５中ｄで示す）が充分長くなるようコイルスプリング１８１の弾性力が設定されており、離間位置において対象物９に作用するクーロン力は無視できる程度に小さい。
【００３６】
また、対象物９が静電吸着面１０から離間するタイミングは、各昇降ピン１５１において同じになるとは限らない。これは、静電吸着面１０の残留吸着力は完全に均一な度合いで減少するとは限らないからである。即ち、三つの昇降ピン１５１において、まず一つの昇降ピン１５１が当接している箇所で最初に離間が生じ、次に、別の一つの昇降ピン１５１が当接している箇所で離間が生じ、最後に、残りの一つの昇降ピン１５１が当接している箇所で離間が生ずる場合もある。いずれにしても、充分な時間の経過後には、三つの昇降ピン１５１の当接箇所すべてで離間が生じ、対象物９は静電吸着面１０から完全に離間する。
【００３７】
このようにして、対象物９が静電吸着面１０から脱離して離間位置まで上昇し、対象物９に作用する残留吸着力が解消されると、受け渡し機構１５が最終的な受け渡しのための動作を行う。即ち、ピン駆動部１５３が動作して、各昇降ピン１５１を所定の上限位置まで上昇させる。この結果、対象物９も上限位置まで上昇する。この位置で、人の手によって又はロボット等の自動的な機構によって対象物９は静電吸着ステージから取り去られる。
【００３８】
上記動作の説明から解るように、本実施形態の静電吸着ステージによれば、静電吸着面１０に残留吸着力が無いか又はあっても影響を受けない状態で対象物９が静電吸着面１０から脱離するので、対象物９の跳びはね、破損、位置ずれ、剥離帯電等の問題が生じない。
また、対象物９に機械的な予圧をかけた状態で逆電界を設定して残留電荷を緩和するので、残留電荷がゼロになる直前に予圧によって対象物９が静電吸着面１０から自動的に離間する。従って、誘電体ブロック１２が逆極性に誘電分極され始めても、対象物９にはこの逆極性の誘電分極による残留吸着力は作用しない。このため、残留電荷が丁度ゼロになるタイミングで逆電界設定を停止させる必要はなく、本実施形態の構成の実用性は極めて高い。即ち、誘電体ブロック１２の体積抵抗等の静電的な条件に応じて逆電界の印加時間を調節する必要はない。図４に示すように、時刻ｔ₄ 経過後に、任意の時刻ｔ₅ に一対の吸着電源１４１，１４２の動作を停止させればよい。時刻ｔ₄ は、誘電体ブロック１２の体積抵抗等の条件により異なるから、予想される（ｔ₄ −ｔ₀ ）の時間のうち最も長い時間に対して充分長くなるように時刻ｔ₅ を設定すればよい。
【００３９】
上述した本実施形態の構成において、予圧機構が与える予圧の大きさは重要なパラメータである。予圧を印加する際、その印加の瞬間における残留吸着力よりも大きな予圧を印加してしまうと、予圧の印加と同時に対象物９が残留吸着力に逆らって静電吸着面１０から離間する結果となる。これでは、対象物９を無理矢理脱離させているのと同じになり、前述したように対象物９の跳びはね、破損、位置ずれ、剥離帯電等の問題を生ずる恐れがある。
【００４０】
また、対象物９の自重がコイルスプリング１８１を圧縮する圧力よりも予圧が小さくなってしまうと、残留吸着力がゼロになった時点で対象物９が静電吸着面１０から離間しない事態となってしまう。これでは、逆極性の誘電分極による静電吸着力が引き続き作用する結果となり、残留吸着力の無い状態で対象物９を脱離させることが不可能になってしまう。従って、本実施形態の構成では、予圧は対象物９の自重による圧力より大きくすることが好ましい。
【００４１】
本実施形態では、静電吸着面１０が水平に沿った面であり、その上に対象物９が静電吸着されたが、静電吸着面１０が垂直な面であり、対象物９が垂直に立った状態で静電吸着される場合もある。また、水平な静電吸着面１０が静電吸着ステージの下面に相当しており、下側で対象物９を静電吸着する場合もある。このように静電吸着面１０が側面や下面に設定されている場合、対象物９の自重の影響は無いので、対象物９の自重よりも小さな予圧でも構わない場合がある。尚、このように静電吸着面１０が側面や下面に設定されている場合、静電吸着面１０から離間した対象物９が落下しないよう保持する保持具を別途設けることが好ましい。
【００４２】
尚、予圧によって対象物９が静電吸着面１０から離間した際の静電吸着面１０と対象物９との距離（以下、離間距離）は、前述したように、クーロン力が実質的に無視できる程度とされる。この距離は、０．１ｍｍ程度以上である。離間距離を長くすることはクーロン力の影響を小さくすることから好ましいが、あまり長くすると、コイルスプリング１８１の弾性を強くすることになり、離間の際に対象物９が大きく飛び跳ねてしまう問題が生ずる。このため、離間距離は１．０ｍｍ程度以下にすることが好ましい。
【００４３】
次に、基板処理装置の発明の実施形態について説明する。基板処理装置の実施形態は、上述した実施形態とほぼ同じ構成の静電吸着ステージを備え、対象物としての基板を静電吸着ステージに静電吸着して保持しながら基板の表面に所定の処理を施す装置である。このような基板処理装置としては各種のものがあるが、以下の説明では、一例としてスパッタリング装置を採り上げる。
図６は、基板処理装置の発明の実施形態であるスパッタリング装置を示した正面断面概略図である。図６に示す装置は、内部で基板９０に対してスパッタリング処理が行われる処理容器２と、処理容器２内の所定位置に基板９０を静電吸着して保持する静電吸着ステージ１とを備えている。
【００４４】
処理容器２は、排気系２１を備えた気密な真空容器である。排気系２１は、処理容器２内を１０^-9Ｔｏｒｒ程度の到達圧力まで排気できるよう構成される。処理容器２は、不図示のゲートバルブを介して不図示の予備真空容器に気密に接続されている。
【００４５】
静電吸着ステージ１は、図１〜図３に示す実施形態と同様に、ステージ本体１１と誘電体ブロック１２とから成る。そして、誘電体ブロック１２内に一対の吸着電極１３１，１３２が埋設されており、この一対の吸着電極１３１，１３２に極性が互いに異なる直流電圧を印加する一対の吸着電源１４１，１４２が設けられている。
本実施形態においても、静電吸着ステージ１は、逆電界設定機構１７を備えている。逆電界設定機構１７は、図１〜図３に示す実施形態と同様に、スイッチ回路１７１と、スイッチ回路１７１を駆動するスイッチ駆動部１７２とから成る構成である。
【００４６】
また、静電吸着ステージ１は、同様に受け渡し機構１５及び予圧機構を備えている。これらの構成は、図１〜図３に示すものとは多少異なる。受け渡し機構１５は、静電吸着ステージ１内に設けられた複数の支持ピン１５４と、静電吸着ステージ１全体を上下に駆動して昇降させるステージ駆動部３とから主に構成されている。本実施形態における支持ピン１５４では、図１から図３に示す実施形態における昇降ピン１５１と同様に、正三角形の頂点の位置に三つ設けられている。そして、図１から図３に示す実施形態における昇降ピン１５１と同様に、コイルスプリングと可動ヘッド（ともに図６中不図示）が設けられている。
【００４７】
また、図６に示すように、静電吸着ステージ１の下面中央にはステージ支柱３１の上端が固定されている。ステージ支柱３１の下端は、水平なベース板３２に固定されている。処理容器２の底板部には、静電吸着ステージ１の断面よりも少し小さい開口が設けられている。ステージ支柱３１はこの開口に層通されている。そして、ベース板３２は処理容器２の下方に位置し、ベース板３２の周縁と処理容器２の開口の縁と気密につなぐようにしてベローズ３３が設けられている。ステージ駆動部３は、サーボモータ３４と、サーボモータ３４に接続されたボールねじ３５と、ベース板３２に固定されているとともにボールねじ３５に噛み合った状態で設けられた接続ポート３６とから主に構成されている。サーボモータ３４が駆動されると、ボールねじ３５の回転により接続ポート３６を介してベース板３２が昇降する。この結果、静電吸着ステージ１もベース板３２と一体に昇降するようになっている。
【００４８】
受け渡し機構１５及び予圧機構の動作について、図７を使用して説明する。図７は、図６に示す装置における静電吸着ステージ１の受け渡し機構１５及び予圧機構の動作について説明する図である。本実施形態の装置では、基板９０は、不図示の搬送ロボットにより処理容器２内に搬送され、処理終了後には、不図示の搬送ロボットにより処理容器２から搬出されるようになっている。上述した静電吸着ステージ１の受け渡し機構１５は、搬送ロボットから静電吸着ステージ１への、また、静電吸着ステージ１から搬送ロボットへの基板９０の受け渡しのための機構であり、予圧機構にも兼用されている。
【００４９】
基板９０が処理容器２内に搬入されていない状態では、ステージ駆動部３は、静電吸着ステージ１を所定の下限位置に位置させている。この状態では、支持ピン１５４の先端は静電吸着ステージ１の上面（静電吸着面１０）から突出している。この状態で、図７（１）に示すように、搬送ロボットがアーム４によって基板９０を支持しながら不図示のゲートバルブを通って処理容器２内に進入した後に下降し、基板９０を支持ピン１５４の上に載せる。
搬送ロボットがアーム４を少し下降させた後に後退させ、処理容器２内から退出させる。不図示のゲートバルブが閉じるとともに、ステージ駆動部３が動作し、図７（２）に示すように、静電吸着ステージ１を所定の上限位置まで上昇させる。この結果、静電吸着ステージ１の静電吸着面１０の上に基板９０が載る。支持ピン１５４の先端は、基板９０の裏面から離れた状態となる。この状態で、吸着電源１４１，１４２が動作し、前述した実施形態の場合と同様に基板９０が静電吸着される。
【００５０】
次に、処理終了後に基板９０を処理容器２から搬出する場合には、ステージ駆動部３は静電吸着ステージ１を上限位置から下限位置まで下降させる。この結果、基板９０が静電吸着ステージ１の静電吸着面１０から脱離し、図７（１）に示すのと同様に支持ピン１５４の上に基板９０が載った状態となる。この状態でゲートバルブが開いて搬送ロボットのアーム４が処理容器２内に進入して基板９０の下方に位置する。そして、アーム４が所定距離上昇して基板９０を受け取り、処理容器２から退出する。
【００５１】
本実施形態における予圧機構は、上述した各支持ピン１５４内のコイルスプリングと、ステージ駆動部３のサーボモータ３４を制御する制御部１９等から構成されている。制御部１９は、上記基板９０の脱離動作の際、上限位置から下限位置に一気に下降させるのではなく、各支持ピン１５４内のコイルスプリングにより基板９０に予圧が与えられる位置に静電吸着ステージ１を一時的に停止させるようになっている。本実施形態の説明では、この位置を「予圧位置」と呼ぶ。この予圧機構の動作について、図８を使用して以下具体的に説明する。図８は、図６に示す基板処理装置の実施形態における予圧機構の動作について説明する図である。
【００５２】
前述した脱離動作の際、ステージ駆動部３は、前述したように静電吸着ステージ１を上限位置から下降させる。静電吸着ステージ１が下降すると、基板９０の裏面と各支持ピン１５４の上端との距離が徐々に小さくなり、やがて、各支持ピン１５４内のコイルスプリング１５５の上端に設けられた可動ヘッド１５６に基板９０の裏面が接触する（図８（１））。
【００５３】
ステージ駆動部３は、静電吸着ステージ１を図８（１）に示す状態からさらに短い所定の距離だけ下降させる（図８（２））。この下降により、基板９０の裏面は可動ヘッド１５６を下方に押し下げるため、コイルスプリング１５５の弾性により基板９０を上方に押し上げる力が基板９０に対して与えられる。この際に基板９０に与えられる力は、基板９０に作用している残留吸着力よりも大きさが小さく静電吸着力とは逆向きの力であり、本実施形態における予圧である。予圧の大きさは、図８（１）の状態から図８（２）の状態にする際の静電吸着ステージ１の下降距離Ｄ及びコイルスプリング１５５のバネ定数によって決まるが、予圧が残留吸着力より大きくならないよう、これらのパラメータが選定される。
【００５４】
本実施形態においても、上述した予圧の印加により、誘電体ブロック１２の体積抵抗等を考慮することなく、残留電荷がほぼゼロになるタイミングで確実に基板９０の脱離を行うことができる。この点について、図９を使用して説明する。図９は、図６から図８に示す実施形態の装置における静電吸着ステージ１からの基板９０の脱離動作について説明するタイミングチャートである。図９中、（１）は吸着電極１３１への印加電圧を、（２）は吸着電極１３２への印加電圧を、（３）は静電吸着ステージ１の位置を、（４）は予圧の印加状況を、（５）は誘電体ブロック１２の残留電荷を、（６）は基板９０に作用する静電吸着力についてそれぞれ時系列的に示している。
【００５５】
処理終了後、基板９０を静電吸着ステージ１から脱離させるために、時刻ｔ₀ において、一対の吸着電源１４１，１４２の動作を停止させる。この結果、一対の吸着電極１３１，１３２への印加電圧は０Ｖになるものの、誘電体ブロック１２の残留電荷により基板９０は静電吸着面１０に吸着されている。
そして、時刻ｔ₁ においてステージ駆動部３が動作し、静電吸着ステージ１を上限位置から予圧位置に下降させる。この結果、前述した予圧が対象物９に与えられた状態となる。
【００５６】
その後、スイッチ駆動部１７２がスイッチ回路１７１を駆動させ、一対の吸着電極１３１，１３２に対する一対の吸着電源１４１，１４２の接続状態を互いに逆にし、時刻ｔ₂ において一対の吸着電源１４１，１４２が動作を再開する。この結果、一対の吸着電極１３１，１３２を介して誘電体ブロック１２に逆電界が設定される。これによって、誘電体ブロック１２の残留電荷は、図９（５）に示すように急速に緩和されて減少する。
【００５７】
そして、逆電界の印加が続き、時刻ｔ₄ において残留電荷がやがてゼロになり、時刻ｔ₄ を過ぎると、誘電体ブロック１２が逆極性に充電されて図９（５）に示すように逆極性の電荷が生ずるようになる。この際、時刻ｔ₄ より僅かに前のｔ₃ において、残留吸着力と予圧とが等しくなり、この時刻ｔ₃ 又はこの時刻ｔ₃ を過ぎたとたんに、支持ピン１５４内のコイルスプリング１８１の弾性により対象物９が少し持ち上がって静電吸着面１０から離間する。この結果、ジョンソンラーベク力の解消により静電吸着力は激減する。そして、基板９０は、コイルスプリング１５５の弾性と基板９０の自重とが釣り合う高さまで持ち上がり、この状態では残留電荷によるクーロン力は無視できるほど小さい。その後、ステージ駆動部３が静電吸着ステージ１をさらに下降させ、当初の下限位置に位置させる。これによって、基板９０の脱離動作が完了する。
【００５８】
上記説明から解るように、本実施形態においても、静電吸着面１０に残留吸着力が無いか又はあっても影響を受けない状態で基板９０が静電吸着面１０から脱離するので、基板９０の跳びはね、破損、位置ずれ、剥離帯電等の問題が生じない。また、予圧機構によって予圧が与えられているため、残留電荷がゼロになる直前で基板９０が静電吸着面１０から自動的に離間して静電吸着力が解消される。従って、誘電体ブロック１２の体積抵抗等の条件を考慮する必要はなく、極めて実用性が高い。
【００５９】
次に、本実施形態の装置の他の構成について説明する。
本実施形態の装置は、上述した他、図６に示すように、処理容器２内に所定のプロセスガスを導入するガス導入系５と、処理容器２内に被スパッタ面が露出するよう設けられたターゲット６と、ターゲット６に所定の電圧を印加してスパッタ放電を生じさせるスパッタ電源７と、ターゲット６の背後に設けられた磁石機構８とを備えている。
【００６０】
ターゲット６は、絶縁材６１を介してスパッタチャンバー１に気密に取り付けられている。ターゲット６の材質は、基板９０の表面に作成する薄膜の材質により決まる。スパッタ電源７には、負の直流電源又は高周波電源が使用される。高周波電源が使用される場合、ターゲット６とスパッタ電源７との間に所定のキャパシタンスが設けられ、ターゲット６に自己バイアス電圧を与えてターゲット６をスパッタする。
【００６１】
磁石機構８は、放電の効率のよいマグネトロンスパッタを行うために備えられている。具体的には、磁石機構８は、中心磁石８１と、中心磁石８１を周状に取り囲む周辺磁石８２と、中心磁石８１及び周辺磁石８２を繋ぐ円盤状のヨーク８３とから構成されている。
【００６２】
ガス導入系５は、所定のプロセスガスを溜めた不図示ボンベと処理容器２とをつなぐ配管に設けられたバルブ５１や不図示の流量調整器とから主に構成されている。プロセスガスとしては、アルゴンや窒素等のガスが使用される。
【００６３】
本実施形態の装置の全体の動作について、以下に説明する。
排気系２１によって処理容器２が不図示の予備真空容器と同程度の真空圧力まで排気されている状態で、不図示のゲートバルブを通して基板９０を不図示の搬送ロボットにより不図示の予備真空容器から処理容器２内に搬入し、静電吸着ステージ１に載置して静電吸着させる。
そして、ゲートバルブを閉じた後、ガス導入系５によって所定のプロセスガスを所定の流量で処理容器２内に導入し、この状態でスパッタ電源７を動作させる。この結果、スパッタ放電が生じてプラズマＰが形成される。スパッタ放電によりターゲット６がスパッタされ、基板９０の表面に所定の薄膜が作成される。
【００６４】
薄膜が所定の厚さに達するまでスパッタを続けた後、スパッタ電源７及びガス導入系５の動作を止める。その後、排気系２１によって処理容器２内を再度排気した後、前述したように基板９０を静電吸着ステージ１から脱離させ、不図示の搬送ロボットにより処理容器２から不図示の予備真空容器に搬出する。これで一枚の基板９０に対する一連の処理が終了する。このような動作を繰り返して、成膜処理を各基板９０に対して行う。
【００６５】
上述したように、本実施形態の装置は、図１から図３に示す静電吸着ステージ１とは多少異なる構成のものを使用したが、全く同じ構成の静電吸着ステージ１を使用することも勿論可能である。また、本実施形態では、基板処理装置の一例としてスパッタリング装置を採り上げたが、ＣＶＤ装置やエッチング装置等の他の基板処理装置についても同様に実施できることはいうまでもない。
【００６６】
尚、上述したような処理容器２内にプラズマを形成して処理する装置では、プラズマと高周波との相互作用により生ずる自己バイアス電圧により静電吸着を行う構成も採用し得る。この場合には、一対の吸着電極１３１，１３２に同様に高周波電圧を印加するか、又は、吸着電極１３１，１３２を一つにしてこれに高周波電圧を印加するようにする。プラズマ中のイオン及び電子は高周波によって周期的に静電吸着ステージ１に引きつけられるが、イオンと電子の移動度の違いから電子が多く引きつけられ、その違いを相殺するようにして静電吸着ステージ１の表面は高周波電圧に負の直流分の電圧を重畳したような電位変化となる。この負の直流分の電圧が自己バイアス電圧である。この自己バイアス電圧のみによっても基板９０の静電吸着は可能であるが、さらに吸着電極１３１，１３２に正の直流電圧を重畳させると、より強い誘電分極を生じるため静電吸着力が高くなる。
【００６７】
また、本実施形態では、基板９０としては半導体ウェーハが想定されているが、液晶ディスプレイを製作する際の液晶基板やプリント回路を製作する際のプリント基板等についても同様に実施できる。
【００６８】
【実施例】
次に、上記基板処理装置の実施形態の実施例について説明する。
基板９０が直径２００ｍｍ程度のシリコン半導体ウェーハの場合、静電吸着ステージ１への静電吸着は、一対の吸着電源１４１，１４２によって一対の吸着電極１３１，１３２に±３００Ｖ程度の電圧を印加することにより行える。
【００６９】
このように静電吸着した基板９０を静電吸着ステージ１から脱離させる場合、一対の吸着電源１４１，１４２の出力をゼロにした後、１〜３秒程度この状態を保持する。そして、前述した予圧機構により１０ｇｆ／ｃｍ^２程度の予圧を基板９０に印加する。そして、スイッチ回路１７１を動作させて極性を切り替え、±５００Ｖ程度の電圧を印加して誘電体ブロック１２に逆電界を設定する。この状態を５秒程度維持した後、受け渡し機構１５を最終的に動作させ、基板９０を静電吸着ステージ１から離れた上限位置に位置させる。この動作までには、残留電荷がゼロになるタイミングで基板９０は静電吸着面１０から自動的に脱離しており、基板９０の跳びはね、破損、位置ずれ、剥離帯電等は生じない。
【００７０】
残留電荷がゼロになるタイミングは、前述したように、基板９０の種類や表面の構成、誘電体ブロック１２の体積抵抗のバラツキ等により変化するが、上記条件による場合、予圧印加状態で逆電界を設定する時間を５秒程度に設定すれば、殆どすべての場合において自動的に基板９０が静電吸着面１０から離間する。
尚、与えるべき予圧の大きさは、前述した通り脱離の際の残留吸着力によって変わる。そして、残留吸着力は基板９０を静電吸着する際の電圧によって変わる。上述したような基板処理装置の場合、静電吸着用の電圧は５００Ｖ〜１０００Ｖ程度である。この場合、予圧の大きさは１０ｇｆ／ｃｍ² 〜３０ｇｆ／ｃｍ² 程度であることが好ましい。１０ｇｆ／ｃｍ² より小さいと、基板９０が静電吸着面１０からうまく離間しない恐れがある。また、３０ｇｆ／ｃｍ² より大きいと、離間の際に基板９０の跳びはねが生ずる恐れがある。
【００７１】
上述した各実施形態及び実施例において、吸着電極１３１，１３２は一対のものであったが、二対、三対、又はそれ以上であってもよい。また、誘電体ブロック１２外の電極との間で電界を設定する構成であれば、吸着電極は一つであってもよい。受け渡し機構１５の構成としては、前述したような昇降ピン１５１又は支持ピン１５４を使用するものの他、複数のフック状の部材を対象物９の周縁部分に引っ掛けて対象物９を受け渡す構成でもよい。さらに、受け渡し機構１５が予圧機構に兼用されていない構成も考えられる。例えば、受け渡し機構１５とは別に前述したような昇降ピンを設けて予圧機構としてもよい。また、複数のフック状の部材を対象物９の周縁部分に引っ掛けて対象物９を静電吸着面１０から引き離す力を予圧として与える構成でもよい。
【００７２】
本願の発明における予圧は、静電吸着力とは逆向きの力であるが、完全に逆向きの力でなくともよい。静電吸着面から対象物９又は基板９０を離間させる方向の力であればよく、静電吸着面に対して斜めに作用する力の場合もある。
尚、本願における静電吸着ステージの発明は、前述したような基板処理装置の他、基板の表面を検査する装置等に使用することが可能である。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明した通り、本願の請求項１記載の発明によれば、静電吸着面に残留吸着力が無いか又はあっても影響を受けない状態で対象物が静電吸着面から脱離するので、対象物の跳びはね、破損、位置ずれ、剥離帯電等の問題が生じない。また、対象物に機械的な予圧をかけた状態で逆電界を設定して残留電荷を緩和するので、残留電荷がゼロになる直前に予圧によって対象物が静電吸着面から自動的に離間する。従って、誘電体ブロックが逆極性に誘電分極され始めても、対象物にはこの逆極性の誘電分極による残留吸着力は作用しない。このため、残留電荷が丁度ゼロになるタイミングで逆電界設定を停止させる必要はなく、極めて実用性の高い静電吸着ステージが提供される。
また、請求項２記載の発明によれば、上記請求項１の効果に加え、予圧が対象物の自重による圧力より大きいので、残留電荷がゼロになった場合でも対象物の自重により対象物が静電吸着面から離間しないという問題は生じない。
また、本願の請求項５記載の発明によれば、基板処理装置において上記請求項１の発明の効果と同様の効果を得ることができ、基板の跳びはね、破損による歩留まりの低下、位置ずれによる基板搬送エラーの事故、剥離帯電による基板の汚損等の問題が生じない実用的な装置が提供される。
また、請求項６記載の発明によれば、上記請求項５の効果に加え、基板処理装置において上記請求項２と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】静電吸着ステージの発明の実施形態の概略を示す正面断面図である。
【図２】静電吸着ステージの発明の実施形態の概略を示す平面図である。
【図３】図１の静電吸着ステージに設けられた予圧機構について説明する図であり、図１に示す昇降ピン１５１の断面構造を示す概略図である。
【図４】図１から図３に示す実施形態の静電吸着ステージの動作について説明するタイミングチャートである。
【図５】対象物９の脱離の際の予圧機構の動作について説明する図である。
【図６】基板処理装置の発明の実施形態であるスパッタリング装置を示した正面断面概略図である。
【図７】図７は、図６に示す装置における静電吸着ステージ１の受け渡し機構１５及び予圧機構の動作について説明する図である。
【図８】図６に示す基板処理装置の実施形態における予圧機構の動作について説明する図である。
【図９】図６から図８に示す実施形態の装置における静電吸着ステージ１からの基板９０の脱離動作について説明するタイミングチャートである。
【符号の説明】
１静電吸着ステージ
１１ステージ本体
１２誘電体ブロック
１３１吸着電極
１３２吸着電極
１４１吸着電源
１４２吸着電源
１５受け渡し機構
１５１昇降ピン
１５２ピン保持板
１５３ピン駆動部
１５４支持ピン
１５５コイルスプリング
１５６可動ヘッド
１７逆電界設定機構
１７１スイッチ回路
１７２スイッチ駆動部
１８１コイルスプリング
１８２可動ヘッド
２処理容器
３ステージ駆動部
４アーム
５ガス導入系
６ターゲット
７スパッタ電源
８磁石機構
９対象物
９０基板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The invention of the present application relates to an electrostatic adsorption stage for electrostatically adsorbing a plate-like object, and the substrate as the object is held by such an electrostatic adsorption stage and a predetermined treatment is performed on the surface of the substrate. The present invention relates to a substrate processing apparatus for performing the process.
[0002]
[Prior art]
Electrostatic adsorption technology for adsorbing an object by static electricity is often used in apparatuses for processing a substrate such as a semiconductor wafer or a liquid crystal substrate (a generic term for a plate-like object on which a product is based). For example, in a substrate processing apparatus such as a sputtering apparatus or a plasma chemical vapor deposition (CVD) apparatus that creates a predetermined thin film on the surface of the substrate, a plasma etching apparatus that etches the surface of the substrate in a predetermined pattern using the action of plasma, Processing is performed by electrostatically adsorbing the substrate to an electrostatic adsorption stage.
[0003]
The electrostatic adsorption stage has a dielectric block whose surface electrostatically attracts an object, an adsorption electrode embedded in the dielectric block, and an adsorption that applies a voltage for electrostatic adsorption to the adsorption electrode. Mainly composed of power supply. Usually, a pair or a plurality of pairs of adsorption electrodes are provided, and the adsorption power source applies a DC voltage to the pair of adsorption electrodes. As a result, static electricity is induced on the surface of the dielectric block, and the object is electrostatically attracted.
[0004]
In order to process a substrate in a vacuum or in a predetermined atmosphere, the substrate processing apparatus as described above often includes the electrostatic adsorption stage in an airtight processing container. Then, the substrate is transported into the processing container by the transport robot, and placed on the electrostatic suction stage for electrostatic suction. Then, after the processing is completed, the substrate is received from the electrostatic adsorption stage and carried out of the processing container.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional electrostatic chucking stage, when the object is removed from the electrostatic chucking stage, the operation of the chucking power source is stopped and the voltage application to the chucking electrode is canceled. However, even after the voltage application is canceled, the electric charge of the dielectric block is not eliminated immediately, and a lot of electric charge remains on the electrostatic adsorption surface. For this reason, even if an object is to be detached from the electrostatic adsorption surface, the object may not be detached due to an electrostatic adsorption force (hereinafter, residual adsorption force) due to residual charges. Also, if the object is forced to be detached, the object may jump or the object may be damaged in the worst case.
[0006]
In addition, if the object is detached while there is a residual charge on the electrostatic adsorption surface, there is a problem that the back surface of the object is charged by the same mechanism as peeling charging. If the object is a substrate on which the product is based, if the back surface is charged, a large amount of dust is sucked into the substrate, and the sucked dust moves around to the surface side of the substrate, which may damage the surface of the substrate. . Such contamination of the substrate may cause product defects.
[0007]
Further, in a substrate processing apparatus or the like that automatically transports a substrate as an object with a transport robot, if the substrate that is electrostatically attracted by the residual attracting force is forcibly detached, the substrate is displaced due to the reaction. As a result, there is a possibility that an accident may occur in which the substrate cannot be delivered to the transfer robot.
[0008]
As a method for avoiding such a problem, a method is considered in which the object is desorbed after a time for the residual charge to spontaneously disappear after the voltage application to the adsorption electrode is eliminated. However, it takes about 30 to 60 seconds until it disappears spontaneously, and it takes a long time to complete the desorption. In particular, when the electrostatic adsorption stage is used in a production facility such as a substrate processing apparatus, it causes a decrease in productivity such as a deterioration in throughput.
[0009]
As another method, a method in which the residual charges are quickly eliminated by applying voltages having opposite polarities to those of the pair of adsorption electrodes at the time of electrostatic adsorption can be considered. That is, of the pair of adsorption electrodes, a positive voltage is applied to one adsorption electrode and a negative voltage is applied to the other adsorption electrode during electrostatic adsorption. When desorbing, a negative voltage is applied to one adsorption electrode and a positive voltage is applied to the other adsorption electrode. Since a reverse electric field is set in the dielectric block, there is an advantage that residual charges can be eliminated in a short time.
[0010]
However, the above method also has the following drawbacks.
First, when a reverse electric field is set at the time of desorption, the residual charge decreases due to the reverse electric field setting and becomes zero at a certain timing, but if the reverse electric field setting is continued further, the dielectric block is now reversed in the reverse direction. Is charged, and charges of opposite polarity are generated on the electrostatic adsorption surface. Therefore, in order to realize this method, it is necessary to stop the setting of the reverse electric field at the timing when the residual charge is just zero. However, the time period during which the residual charge is zero is very short, and it is difficult to accurately stop the reverse electric field setting at this timing.
[0011]
In order to realize the above method, a sequence in which the time until the residual charge reaches zero is experimentally obtained in advance and the reverse electric field setting is stopped at that timing is adopted. However, since the time until the residual charge becomes zero varies depending on various factors, it is actually difficult to stop the setting of the reverse electric field when the residual charge is zero. For example, the time until the residual charge becomes zero is greatly influenced by the volume resistance of the dielectric block, but this volume resistance changes with temperature. The electrostatic adsorption stage in the substrate processing apparatus is often temperature-controlled by heating or cooling so that the substrate reaches a predetermined temperature during processing, and the temperature varies depending on the type of processing. Therefore, the time until the residual charge becomes zero also varies depending on the type of processing. It is difficult and troublesome to previously obtain the time until the residual charge becomes zero according to each temperature of the electrostatic adsorption stage corresponding to the type of processing.
[0012]
In addition, the volume resistance of the dielectric block inevitably varies for manufacturing reasons. Therefore, the time until the residual charge becomes zero changes little by little depending on the electrostatic adsorption stage used. In the substrate processing apparatus, the time until the residual charge becomes zero varies depending on the surface state of the substrate. For example, when the substrate is a simple silicon wafer (bare silicon) and when an insulating film such as silicon oxide is formed on the surface of the silicon wafer, the time until the residual charge becomes zero varies slightly. .
[0013]
  Furthermore, in a substrate processing apparatus or the like that automatically transports a substrate as an object by a transport robot, transfer of the substrate between the electrostatic suction stage and the transport robot is performed by a plurality of lifting pins provided on the electrostatic suction stage. There are many cases. in this case,substrateAlthough there are a plurality of contact points of the lift pins to the bottom, the timing at which the residual charge disappears in the above method is rarely the same at the plurality of contact points. Therefore, even if the substrate is removed at the timing when the residual charge becomes zero at a certain location, there is still residual charge at the other location, and the lift pins forcefully remove the substrate at that location. As a result, the substrate may jump, be damaged, peel off, or be misaligned.
[0014]
The invention of the present application has been made to solve such problems, and problems such as jumping, breakage, peeling electrification, misalignment, etc. of the object when the object is detached from the electrostatic adsorption stage. Has the technical significance of not generating
[0015]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 of the present application is provided with a dielectric block whose surface is an electrostatic adsorption surface, and a dielectric block.A first adsorption electrode and a second adsorption electrode;,FirstApply a predetermined voltage to the adsorption electrodeAnd a second adsorption power source that applies a predetermined voltage having a polarity opposite to that of the first adsorption electrode to the second adsorption electrode. The first adsorption power source and the second adsorption power sourceAn electrostatic adsorption stage having an adsorption power source for electrostatically adsorbing a plate-like object by inducing static electricity on the electrostatic adsorption surface by setting an electric field for electrostatic adsorption on the dielectric block,
  A reverse electric field setting mechanism for setting an electric field opposite to the electric field for electrostatic attraction in the dielectric block after eliminating the electric field for electrostatic attraction for detachment of an object; A preload mechanism that applies a mechanical pressure opposite to the force to the object in advance prior to the detachment of the object. The magnitude of the preload provided by the preload mechanism is determined when the preload is applied. It is smaller than the electrostatic adsorption force due to the residual charge,
  The reverse electric field setting mechanism is configured such that the voltage applied to the first adsorption electrode by the first adsorption power source has a polarity opposite to that when the electric field for electrostatic adsorption is set, and the second adsorption power source is the first adsorption power source. The voltage applied to the two adsorption electrodes is set to have the opposite polarity to that when the electric field for electrostatic adsorption is set, and the reverse electric field is set.
  The reverse electric field setting mechanism has a configuration in which the reverse electric field is set after the preload mechanism gives a preload.
  In order to solve the above problem, the invention according to claim 2 is configured such that, in the configuration of claim 1, the electrostatic attraction surface is a horizontal surface, and the object is electrostatically adsorbed thereon. The size of the preload is larger than the pressure due to the weight of the object.
  In order to solve the above problem, the invention according to claim 3 is the configuration according to claim 1 or 2, wherein the dielectric block has a plurality of pin passages extending in a direction perpendicular to the electrostatic attraction surface. In addition to being provided, each pin passage is provided with a pin,
  A drive unit is provided for moving each pin along the pin passage for delivery of the object or moving the dielectric block and the adsorption electrode in the direction of the pin passage,
  The preload mechanism has a configuration in which the preload is applied by a drive source different from the drive unit.
  In order to solve the above problem, the invention according to claim 4 is the configuration according to claim 3, wherein the preload mechanism includes a movable head provided at a tip of each pin, and the target via the movable head. And an elastic body that applies an elastic force to the object, and the elastic body is the another drive source.
  In order to solve the above problem, the invention according to claim 5 is a substrate processing apparatus for performing a predetermined process on the surface of a substrate, a processing container in which the predetermined process is performed, An electrostatic adsorption stage for electrostatically adsorbing and holding the substrate at a predetermined position;
  The electrostatic adsorption stage is provided with a dielectric block whose surface is an electrostatic adsorption surface, and the dielectric block.A first adsorption electrode and a second adsorption electrode;,FirstApply a predetermined voltage to the adsorption electrodeAnd a second adsorption power source that applies a predetermined voltage having a polarity opposite to that of the first adsorption electrode to the second adsorption electrode. The first adsorption power source and the second adsorption power sourceAn electrostatic adsorption stage having an adsorption power source for electrostatically adsorbing a plate-like object by inducing static electricity on the electrostatic adsorption surface by setting an electric field for electrostatic adsorption on the dielectric block,
  A reverse electric field setting mechanism for setting an electric field opposite to the electric field for electrostatic attraction in the dielectric block after eliminating the electric field for electrostatic attraction for detachment of an object; A preload mechanism that applies a mechanical pressure opposite to the force to the object in advance prior to the detachment of the object. The magnitude of the preload provided by the preload mechanism is determined when the preload is applied. It is smaller than the electrostatic adsorption force due to the residual charge,
  The reverse electric field setting mechanism is configured such that the voltage applied to the first adsorption electrode by the first adsorption power source has a polarity opposite to that when the electric field for electrostatic adsorption is set, and the second adsorption power source is the first adsorption power source. The voltage applied to the two adsorption electrodes is set to have the opposite polarity to that when the electric field for electrostatic adsorption is set, and the reverse electric field is set.
  The reverse electric field setting mechanism has a configuration in which the reverse electric field is set after the preload mechanism gives a preload.
  In order to solve the above problem, the invention according to claim 6 is the configuration according to claim 5, wherein the electrostatic adsorption surface is a horizontal surface on which the substrate is electrostatically adsorbed. The preload is larger than the pressure due to the weight of the substrate.
  In order to solve the above problem, the invention according to claim 7 is the configuration according to claim 5 or 6, wherein the dielectric block has a plurality of pin passages extending in a direction perpendicular to the electrostatic attraction surface. In addition to being provided, each pin passage is provided with a pin,
  A drive unit is provided for moving each pin along the pin passage for delivery of the substrate or moving the dielectric block and the adsorption electrode in the direction of the pin passage,
  The preload mechanism has a configuration in which the preload is applied by a drive source different from the drive unit.
  In order to solve the above problem, according to an eighth aspect of the present invention, in the configuration of the seventh aspect, the preload mechanism includes a movable head provided at a tip of each pin, and the substrate via the movable head. And an elastic body that causes an elastic force to act thereon, and the elastic body is configured as the another drive source.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
First, an embodiment of the invention of the electrostatic adsorption stage will be described. 1 and 2 are diagrams showing an outline of an embodiment of the invention of an electrostatic adsorption stage, FIG. 1 is a front sectional view, and FIG. 2 is a plan view. The electrostatic adsorption stage shown in FIGS. 1 and 2 includes a metal stage body 11, a dielectric block 12 whose surface is the electrostatic adsorption surface 10, and adsorption electrodes 131 and 132 provided in the dielectric block 12. And is composed mainly of.
[0017]
The dielectric block 12 is made of a dielectric such as alumina. In the present embodiment, a two-pole configuration is adopted, and therefore the adsorption electrodes 131 and 132 are a pair. As shown in FIG. 2, the pair of attracting electrodes 131 and 132 have a semicircular shape and are provided along a plane parallel to the electrostatic attracting surface 10.
[0018]
The electrostatic adsorption stage includes adsorption power sources 141 and 142 that apply a predetermined voltage to the adsorption electrodes 131 and 132 to set an electric field for electrostatic adsorption on the dielectric block 12. Two suction power sources 141 and 142 are provided, and a pair of suction electrodes 131 and 132 are applied with DC voltages having different polarities and the same magnitude. The stage body 11 is grounded.
When the two suction power sources 141 and 142 are operated, a direct current electric field is set as an electric field for electrostatic adsorption between the pair of adsorption electrodes 131 and 132, and static electricity is induced on the electrostatic adsorption surface 10 by this electric field, and the target The object 9 is electrostatically attracted.
[0019]
There are two known electrostatic adsorption mechanisms. One is due to Coulomb force, and the other is due to Johnson Rahbek force. The Johnson rabek force is an attracting force generated when current is concentrated in a minute region. That is, the electrostatic attraction surface 10 and the back surface of the object 9 have microscopic irregularities, and when the object 9 is placed on the electrostatic attraction surface 10, these irregularities are in contact with each other. Yes. When the suction power sources 141 and 142 are operated and static electricity is induced on the electrostatic suction surface 10, current concentrates and flows at the contact points of these minute irregularities, and as a result, the suction force due to the Johnson rabe force is generated. . In the electrostatic adsorption stage as in this embodiment, the Johnson rabe force is more dominant than the coulomb force, and electrostatic adsorption is mainly performed by the Johnson rabe force.
[0020]
  The electrostatic adsorption stage isMechanism for delivery of the object 9 (hereinafter referred to as delivery mechanism)15 is provided.Delivery mechanism15, a plurality of lifting pins 151 that are lifted and lowered mainly in the electrostatic adsorption stage, a pin holding plate 152 that integrally holds the plurality of lifting pins 151, and a plurality of lifting pins 151 that are driven by driving the pin holding plate 152. It consists of a pin drive unit 153 that moves up and down integrally. As shown in FIGS. 1 and 2, a pin passage 16 that is long in the vertical direction is formed in the electrostatic adsorption stage. The raising / lowering pin 151 is located in this pin channel | path 16, and raises / lowers. As shown in FIG. 2, three pin passages 16 are provided, and their positions are the positions of the apexes of an equilateral triangle that is concentric with the center of the electrostatic chucking stage. Each of the pin passages 16 is provided with an elevating pin 151, and therefore, three elevating pins 151 are provided.
[0021]
The pin holding plate 152 is provided in a horizontal posture, and fixes and holds the lower end of each lifting pin 151. The pin drive unit 153 employs a mechanism that combines a servo motor and a ball screw. When the servo motor is operated, the pin holding plate 152 is prevented from rotating by a rotation restricting portion (not shown), so that the rotational movement is converted into the vertical movement by the ball screw, and the pin holding plate 152 moves up and down. As a result, the lifting pins 151 are lifted and lowered simultaneously. As the servo motor, a highly accurate one for position control is preferable, and it is preferable that the elevating pin 151 can be stopped at an arbitrary position in the vertical direction.
[0022]
When the object 9 is electrostatically attracted to the electrostatic chucking stage having the above-described configuration, each pin 151 is positioned at a predetermined upper limit position by the pin driving unit 153. At the upper limit position, each elevating pin 151 protrudes from the electrostatic attraction surface 10. In this state, the object 9 is placed on each lifting pin 151 and the pin driving unit 153 is operated to lower each lifting pin 151 to the lower limit position. At the lower limit position, the tips of the lifting pins 151 are positioned below the electrostatic chucking surface 10. Accordingly, the object 9 is placed on the electrostatic attraction surface 10 when each elevating pin 151 is lowered from the upper limit position to the lowered position. In this state, when the pair of suction power sources 141 and 142 are operated as described above, the object 9 is electrostatically attracted to the electrostatic attraction surface 10.
[0023]
When the object 9 is detached from the electrostatic chucking surface 10, the operation is the reverse of the above. That is, the pin driving unit 153 is operated to raise each lifting pin 151 from the lower limit position to the upper limit position. During the ascent, each elevating pin 151 operates to lift the object 9 from the electrostatic attraction surface 10. And when each raising / lowering pin 151 reaches an upper limit position, the target object 9 will also be located in an upper limit position. Thereby, the detachment | desorption operation | movement of the target object 9 is complete | finished.
[0024]
In addition, the electrostatic adsorption stage of this embodiment includes a reverse electric field setting mechanism 17 in order to reduce residual charges when the object 9 is detached. The reverse electric field setting mechanism 17 sets an electric field opposite to the electrostatic adsorption electric field in the dielectric block 12. In the present embodiment, the pair of suction power sources 141 and 142 for setting the electric field for electrostatic attraction is also used as the reverse electric field setting mechanism 17. That is, the reverse electric field setting mechanism 17 mainly includes a switch circuit 171 that reverses the connection of the pair of suction power sources 141 and 142 to the suction electrodes 131 and 132 and a switch drive unit 172 that drives the switch circuit 171. Yes.
[0025]
As the switch circuit 171, a circuit using a semiconductor element such as an OP amplifier IC or a relay is used. When the object 9 is electrostatically attracted, the switch driving unit 172 connects, for example, a suction power source (hereinafter referred to as a positive power source) 141 to which a positive voltage is applied to one suction electrode 131, and a suction power source to which a negative voltage is applied ( Hereinafter, the switch circuit 171 is driven to connect the negative power source 142 to the other attracting electrode 132. When the object 9 is detached, the switch circuit 171 is driven so that the positive power supply 141 is connected to the other suction electrode 132 and the negative power supply 142 is connected to the one suction electrode 131. Thereby, an electric field opposite to that at the time of electrostatic attraction is set in the dielectric block 12.
[0026]
  A major feature of the electrostatic attraction stage according to the present embodiment is that a preload mechanism for applying a predetermined mechanical pressure to the object 9 when the object 9 is detached is provided. This point will be described in detail below. When the object 9 is detached from the electrostatic adsorption stage, the preload mechanism has a mechanical pressure that is smaller than the residual adsorption force due to the residual charge on the electrostatic adsorption surface 10 and is opposite to the electrostatic adsorption force. Is given to the object 9 in advance before desorption. In this embodiment, in order to simplify the structure,Delivery mechanism15 is also used as a preload mechanism.
[0027]
FIG. 3 is a diagram for explaining a preload mechanism provided in the electrostatic adsorption stage of FIG. 1, and is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of the elevating pin 151 shown in FIG. As shown in FIG. 3, the upper and lower pins 151 are hollow on the upper end side. In the hollow portion, a coil spring 181 and a movable head 182 fixed to the upper end of the coil spring 181 are provided. The lower end of the coil spring 181 is fixed to the non-hollow portion of the lift pin 151. As shown in FIG. 2, in this embodiment, three lifting pins 151 are provided, but a coil spring 181 and a movable head 182 having the same configuration are provided.
[0028]
  When the coil spring 181 is in a free length state, the movable head 182 protrudes slightly from the upper end opening of the elevating pin 151. As previously mentioneddeliveryWhen the mechanism 15 operates to raise the elevating pin 151, the movable head 182 contacts the back surface of the object 9. When the elevating pins 151 are further raised, the object 9 is attracted to the electrostatic attraction surface 10 by the residual attraction force, so that the movable head 182 acts to contract the coil spring 181 against its elasticity. When the elevating pin 151 stops at an appropriate ascending position, a pressure smaller than the residual attracting force and opposite to the residual attracting force is applied to the object 9 by the elasticity of the coil spring 181. Hereinafter, this raised position is referred to as a “preload position” in the description of the present embodiment.
[0029]
Next, the operation of the electrostatic attraction stage according to the present embodiment having the above configuration will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation of the electrostatic attraction stage according to the embodiment shown in FIGS. 1 to 3. In FIG. 4, (1) shows the applied voltage to the suction electrode 131, (2) shows the applied voltage to the suction electrode 132, (3) shows the position of the movable head 182 and (4) shows the preload application status. (5) shows the residual charge of the dielectric block 12 and (6) shows the electrostatic attraction force acting on the object 9 in time series.
[0030]
First, when the object 9 is electrostatically attracted, the object 9 is placed on the electrostatic attracting surface 10 of the electrostatic attraction stage as described above, and the pair of attracting power sources 141 and 142 are operated. As a result, the object 9 is electrostatically attracted to the electrostatic attracting surface 10.
The operation of detaching the object 9 from the electrostatic chucking surface 10 is performed according to the following procedure. First, time t₀ Then, the operation of the pair of suction power sources 141 and 142 is stopped. As a result, the applied voltage to the pair of adsorption electrodes 131 and 132 is 0V. At this time, although the pair of attracting electrodes 131 and 132 are at the ground potential, the dielectric block 12 still has a lot of residual charges, and the object 9 is attracted to the electrostatic attracting surface 10 by the residual attracting force. Yes.
[0031]
  And time t₁InDelivery mechanismThe 15 pin drive units 153 are operated to raise the elevating pins 151 so that the elevating pins 151 are located at the preload position from the lower limit position. As a result, as described above, while the object 9 is adsorbed by the residual adsorption force, a mechanical pressure in the opposite direction is applied to the object 9. Thereafter, the switch driving unit 172 drives the switch circuit 171 to reverse the connection state of the pair of suction power sources 141 and 142 with respect to the pair of suction electrodes 131 and 132. And time t₂Then, the pair of suction power sources 141 and 142 is caused to resume operation. As a result, an electric field opposite to the electric field for electrostatic adsorption is set in the dielectric block 12 via the pair of adsorption electrodes 131 and 132. Due to this reverse electric field, the residual charges in the dielectric block 12 are rapidly relaxed and reduced as shown in FIG.
[0032]
When application of the reverse electric field continues, time t_Four The residual charge eventually becomes zero. This time t_Four After that, the dielectric block 12 is charged with the reverse polarity, and the charge with the reverse polarity is generated as shown in FIG. However, the important point in the electrostatic adsorption stage of the present embodiment is that a preload opposite to the residual adsorption force is given to the object 9, so that the object 9 is preloaded by the preload when the residual charge becomes zero. Is separated from the electrostatic attraction surface 10 and is not electrostatically attracted by charges of opposite polarity. This point will be described with reference to FIG. 5 in addition to FIG. FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the preload mechanism when the object 9 is detached.
[0033]
As shown in FIG. 5 (1), in the state where the preload is applied to the object 9, the coil spring 181 of the preload mechanism is compressed against its elasticity. As described above, as the residual charge of the dielectric block 12 decreases, the residual attractive force acting on the object 9 also decreases rapidly. And time t_Four T before_Three In the case, the residual adsorption force and the preload are equal. This time t_Three Or this time t_Three As shown in FIG. 5 (2), the object 9 is slightly lifted by the elasticity of the coil spring 181 in the elevating pin 151 and separated from the electrostatic attraction surface 10 as shown in FIG.
[0034]
When the object 9 is separated from the electrostatic attraction surface 10, no current flows between the dielectric block 12 and the object 9, so the electrostatic attraction force due to the Johnson rabe force becomes zero. As described above, in the electrostatic chucking stage as in the present embodiment, the electrostatic chucking force due to the Johnson rabek force is dominant, so that the object 9 is separated from the electrostatic chucking surface 10, so The acting electrostatic attraction is drastically reduced. For this reason, the force acting on the object 9 is almost only the elasticity of the coil spring 181. The coil spring 181 extends to a length close to its free state, and the object 9 is raised accordingly. Then, the ascent of the object 9 stops at a position where the weight of the object 9 and the elasticity of the coil spring 181 are balanced (hereinafter referred to as a separated position).
[0035]
Even if the object 9 is separated from the electrostatic attraction surface 10, the electrostatic attraction force due to the Coulomb force acts on the object 9. However, as is well known, the Coulomb force decreases in inverse proportion to the square of the distance. In the present embodiment, the elastic force of the coil spring 181 is set so that the distance (indicated by d in FIG. 5) from the electrostatic attraction surface 10 at the separated position is sufficiently long. The acting Coulomb force is negligibly small.
[0036]
Further, the timing at which the object 9 is separated from the electrostatic attraction surface 10 is not necessarily the same for each lifting pin 151. This is because the residual attracting force of the electrostatic attracting surface 10 is not necessarily reduced to a completely uniform degree. That is, in the three lifting pins 151, first, separation occurs at a position where one lifting pin 151 abuts, and then separation occurs at a position where another lifting pin 151 abuts. In addition, there is a case where separation occurs at a place where the remaining one lifting pin 151 is in contact. In any case, after a sufficient amount of time has elapsed, separation occurs at all contact points of the three lifting pins 151, and the object 9 is completely separated from the electrostatic attraction surface 10.
[0037]
  In this way, the object 9 is removed from the electrostatic attraction surface 10.DetachmentAnd when the residual adsorption force acting on the object 9 is eliminated,Delivery mechanism 15Is the finalAction for deliveryI do. That is, the pin driving unit 153 operates to raise each lifting pin 151 to a predetermined upper limit position. As a result, the object 9 is also raised to the upper limit position. At this position, the object 9 is removed from the electrostatic adsorption stage by a human hand or by an automatic mechanism such as a robot.
[0038]
As can be understood from the above description of the operation, according to the electrostatic adsorption stage of the present embodiment, the object 9 is electrostatically adsorbed in a state where there is no residual adsorption force on the electrostatic adsorption surface 10 or it is not affected even if it exists. Since it is detached from the surface 10, problems such as jumping, breakage, misalignment, and peeling electrification of the object 9 do not occur.
In addition, since the residual electric charge is relaxed by setting a reverse electric field in a state where mechanical preload is applied to the object 9, the object 9 is automatically removed from the electrostatic adsorption surface 10 by the preload immediately before the residual charge becomes zero. Separate. Therefore, even if the dielectric block 12 starts to be dielectrically polarized with the opposite polarity, the residual attracting force due to the opposite polarity dielectric polarization does not act on the object 9. For this reason, it is not necessary to stop the setting of the reverse electric field at the timing when the residual charge is exactly zero, and the practicality of the configuration of this embodiment is extremely high. That is, it is not necessary to adjust the application time of the reverse electric field according to electrostatic conditions such as the volume resistance of the dielectric block 12. As shown in FIG._Four After elapse, any time t_Five The operation of the pair of suction power sources 141 and 142 may be stopped. Time t_Four Is expected to vary depending on conditions such as volume resistance of the dielectric block 12 (t_Four -T₀ ) At time t so as to be sufficiently long with respect to the longest time._Five Should be set.
[0039]
In the configuration of the present embodiment described above, the magnitude of the preload provided by the preload mechanism is an important parameter. When applying a preload, if a preload greater than the residual adsorption force at the moment of application is applied, the object 9 is separated from the electrostatic adsorption surface 10 against the residual adsorption force simultaneously with the application of the preload. Become. This is the same as when the object 9 is forcibly detached, and there is a possibility that problems such as jumping, breakage, misalignment, and peeling electrification of the object 9 occur as described above.
[0040]
In addition, if the preload becomes smaller than the pressure for compressing the coil spring 181 due to the weight of the object 9, the object 9 is not separated from the electrostatic adsorption surface 10 when the residual adsorption force becomes zero. End up. As a result, the electrostatic attractive force due to the dielectric polarization having the reverse polarity continues to act, and it becomes impossible to detach the object 9 without the residual attractive force. Therefore, in the configuration of the present embodiment, it is preferable that the preload is larger than the pressure due to the weight of the object 9.
[0041]
In this embodiment, the electrostatic attraction surface 10 is a surface along the horizontal, and the object 9 is electrostatically adsorbed thereon, but the electrostatic attraction surface 10 is a vertical surface, and the object 9 is vertical. In some cases, electrostatic adsorption may occur while standing. Further, the horizontal electrostatic chucking surface 10 corresponds to the lower surface of the electrostatic chucking stage, and the object 9 may be electrostatically chucked on the lower side. Thus, when the electrostatic attraction surface 10 is set on the side surface or the lower surface, there is no influence of the weight of the object 9, and thus a preload smaller than the weight of the object 9 may be used. In addition, when the electrostatic attraction surface 10 is set to the side surface or the lower surface in this way, it is preferable to separately provide a holding tool for holding the object 9 separated from the electrostatic attraction surface 10 from falling.
[0042]
The distance between the electrostatic attraction surface 10 and the object 9 when the object 9 is separated from the electrostatic attraction surface 10 by the preload (hereinafter referred to as the separation distance) is substantially ignored by the Coulomb force as described above. It is considered to be possible. This distance is about 0.1 mm or more. Increasing the separation distance is preferable because the influence of the Coulomb force is reduced. However, if the separation distance is too long, the elasticity of the coil spring 181 is increased and the object 9 jumps greatly during separation. . For this reason, the separation distance is preferably about 1.0 mm or less.
[0043]
Next, an embodiment of the substrate processing apparatus will be described. The embodiment of the substrate processing apparatus includes an electrostatic adsorption stage having substantially the same configuration as the above-described embodiment, and performs predetermined treatment on the surface of the substrate while electrostatically adsorbing and holding the substrate as an object on the electrostatic adsorption stage. It is a device that applies. There are various types of such substrate processing apparatuses. In the following description, a sputtering apparatus is taken as an example.
FIG. 6 is a schematic front sectional view showing a sputtering apparatus which is an embodiment of the substrate processing apparatus. The apparatus shown in FIG. 6 includes a processing container 2 in which a sputtering process is performed on a substrate 90 inside, and an electrostatic adsorption stage 1 that electrostatically attracts and holds the substrate 90 at a predetermined position in the processing container 2. ing.
[0044]
The processing container 2 is an airtight vacuum container provided with an exhaust system 21. The exhaust system 21 is provided in the processing container 2 with 10^-9The exhaust gas can be exhausted to an ultimate pressure of about Torr. The processing container 2 is hermetically connected to a preliminary vacuum container (not shown) via a gate valve (not shown).
[0045]
The electrostatic adsorption stage 1 includes a stage main body 11 and a dielectric block 12 as in the embodiment shown in FIGS. A pair of suction electrodes 131 and 132 are embedded in the dielectric block 12, and a pair of suction power sources 141 and 142 for applying DC voltages having different polarities are provided to the pair of suction electrodes 131 and 132. Yes.
Also in the present embodiment, the electrostatic adsorption stage 1 includes the reverse electric field setting mechanism 17. The reverse electric field setting mechanism 17 is configured by a switch circuit 171 and a switch driving unit 172 that drives the switch circuit 171 as in the embodiment shown in FIGS.
[0046]
  Similarly, the electrostatic adsorption stage 1Delivery mechanism15 and a preload mechanism. These configurations are slightly different from those shown in FIGS.Delivery mechanismReference numeral 15 mainly includes a plurality of support pins 154 provided in the electrostatic chucking stage 1 and a stage driving unit 3 that drives the entire electrostatic chucking stage 1 up and down to move up and down. In the support pins 154 in the present embodiment, three are provided at the positions of the apexes of the equilateral triangle, similarly to the lift pins 151 in the embodiment shown in FIGS. 1 to 3. A coil spring and a movable head (both not shown in FIG. 6) are provided in the same manner as the lifting pins 151 in the embodiment shown in FIGS.
[0047]
As shown in FIG. 6, the upper end of the stage support 31 is fixed at the center of the lower surface of the electrostatic adsorption stage 1. The lower end of the stage column 31 is fixed to a horizontal base plate 32. An opening that is slightly smaller than the cross section of the electrostatic adsorption stage 1 is provided in the bottom plate portion of the processing container 2. The stage column 31 is layered through this opening. The base plate 32 is located below the processing container 2 and is provided with a bellows 33 so as to be airtightly connected to the peripheral edge of the base plate 32 and the edge of the opening of the processing container 2. The stage driving unit 3 mainly includes a servo motor 34, a ball screw 35 connected to the servo motor 34, and a connection port 36 fixed to the base plate 32 and engaged with the ball screw 35. It is configured. When the servo motor 34 is driven, the base plate 32 moves up and down through the connection port 36 by the rotation of the ball screw 35. As a result, the electrostatic adsorption stage 1 is also moved up and down integrally with the base plate 32.
[0048]
  Delivery mechanism15And preload mechanismWill be described with reference to FIG. FIG. 7 shows the electrostatic adsorption stage 1 in the apparatus shown in FIG.Delivery mechanism15And preload mechanismIt is a figure explaining operation | movement of. In the apparatus of the present embodiment, the substrate 90 is transported into the processing container 2 by a transport robot (not shown), and is unloaded from the processing container 2 by a transport robot (not shown) after the processing is completed. Of the electrostatic adsorption stage 1 described above.Delivery mechanism15 is a mechanism for transferring the substrate 90 from the transfer robot to the electrostatic suction stage 1 and from the electrostatic suction stage 1 to the transfer robot.It is also used as a preload mechanism.
[0049]
In a state where the substrate 90 is not carried into the processing container 2, the stage driving unit 3 positions the electrostatic adsorption stage 1 at a predetermined lower limit position. In this state, the tip of the support pin 154 protrudes from the upper surface (electrostatic attracting surface 10) of the electrostatic attracting stage 1. In this state, as shown in FIG. 7A, the transfer robot moves down through the gate valve (not shown) while supporting the substrate 90 by the arm 4 and then descends to support the substrate 90. Place on top of 154.
The transfer robot lowers the arm 4 a little and then moves it back out of the processing container 2. While the gate valve (not shown) is closed, the stage driving unit 3 operates to raise the electrostatic adsorption stage 1 to a predetermined upper limit position as shown in FIG. As a result, the substrate 90 is placed on the electrostatic adsorption surface 10 of the electrostatic adsorption stage 1. The tips of the support pins 154 are in a state separated from the back surface of the substrate 90. In this state, the suction power sources 141 and 142 operate, and the substrate 90 is electrostatically sucked in the same manner as in the above-described embodiment.
[0050]
Next, when the substrate 90 is unloaded from the processing container 2 after the processing is completed, the stage driving unit 3 lowers the electrostatic adsorption stage 1 from the upper limit position to the lower limit position. As a result, the substrate 90 is detached from the electrostatic adsorption surface 10 of the electrostatic adsorption stage 1, and the substrate 90 is placed on the support pins 154 in the same manner as shown in FIG. In this state, the gate valve is opened, and the arm 4 of the transfer robot enters the processing container 2 and is positioned below the substrate 90. Then, the arm 4 rises a predetermined distance, receives the substrate 90, and exits the processing container 2.
[0051]
The preload mechanism in the present embodiment includes the coil spring in each support pin 154 described above, the control unit 19 that controls the servo motor 34 of the stage drive unit 3, and the like. The controller 19 does not move downward from the upper limit position to the lower limit position at the time of the detaching operation of the substrate 90, but at an electrostatic adsorption stage at a position where a preload is applied to the substrate 90 by the coil spring in each support pin 154. 1 is temporarily stopped. In the description of the present embodiment, this position is referred to as a “preload position”. The operation of this preload mechanism will be specifically described below with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the preload mechanism in the embodiment of the substrate processing apparatus shown in FIG.
[0052]
During the above-described desorption operation, the stage driving unit 3 lowers the electrostatic adsorption stage 1 from the upper limit position as described above. When the electrostatic adsorption stage 1 is lowered, the distance between the back surface of the substrate 90 and the upper end of each support pin 154 gradually decreases, and eventually the movable head 156 provided at the upper end of the coil spring 155 in each support pin 154 is applied. The back surface of the substrate 90 contacts (FIG. 8 (1)).
[0053]
The stage driving unit 3 lowers the electrostatic chucking stage 1 by a shorter predetermined distance from the state shown in FIG. 8 (1) (FIG. 8 (2)). Due to this lowering, the back surface of the substrate 90 pushes down the movable head 156 downward, so that the force of pushing up the substrate 90 upward by the elasticity of the coil spring 155 is applied to the substrate 90. The force applied to the substrate 90 at this time is a force that is smaller in magnitude than the residual attracting force acting on the substrate 90 and is opposite to the electrostatic attracting force, and is a preload in this embodiment. The magnitude of the preload is determined by the descending distance D of the electrostatic adsorption stage 1 and the spring constant of the coil spring 155 when changing from the state of FIG. 8 (1) to the state of FIG. 8 (2). These parameters are selected so as not to become larger.
[0054]
Also in this embodiment, by applying the preload described above, the substrate 90 can be surely detached at the timing when the residual charge becomes almost zero without considering the volume resistance of the dielectric block 12 or the like. This point will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a timing chart for explaining the desorption operation of the substrate 90 from the electrostatic attraction stage 1 in the apparatus of the embodiment shown in FIGS. In FIG. 9, (1) is the applied voltage to the adsorption electrode 131, (2) is the applied voltage to the adsorption electrode 132, (3) is the position of the electrostatic adsorption stage 1, and (4) is the preload application. (5) shows the residual charge of the dielectric block 12, and (6) shows the electrostatic attraction force acting on the substrate 90 in time series.
[0055]
After the processing is completed, in order to detach the substrate 90 from the electrostatic adsorption stage 1, time t₀ The operation of the pair of suction power sources 141 and 142 is stopped. As a result, although the voltage applied to the pair of attracting electrodes 131 and 132 becomes 0 V, the substrate 90 is attracted to the electrostatic attracting surface 10 by the residual charge of the dielectric block 12.
And time t₁ The stage driving unit 3 operates to lower the electrostatic adsorption stage 1 from the upper limit position to the preload position. As a result, the above-described preload is applied to the object 9.
[0056]
Thereafter, the switch drive unit 172 drives the switch circuit 171 to reverse the connection state of the pair of suction power sources 141 and 142 with respect to the pair of suction electrodes 131 and 132, and at time t.₂ The pair of suction power sources 141 and 142 resumes operation. As a result, a reverse electric field is set in the dielectric block 12 via the pair of attracting electrodes 131 and 132. As a result, the residual charge of the dielectric block 12 is rapidly relaxed and reduced as shown in FIG.
[0057]
Then, the application of the reverse electric field continues and time t_Four At time t, the residual charge becomes zero at time t_Four After that, the dielectric block 12 is charged with the reverse polarity, and the charge with the reverse polarity is generated as shown in FIG. At this time, time t_Four Slightly before t_Three In this case, the residual adsorption force and the preload become equal, and this time t_Three Or this time t_Three As soon as it passes, the object 9 is lifted up slightly by the elasticity of the coil spring 181 in the support pin 154 and is separated from the electrostatic attraction surface 10. As a result, the electrostatic attraction force is drastically reduced by the elimination of the Johnson rabe force. The substrate 90 is lifted to a height at which the elasticity of the coil spring 155 and the weight of the substrate 90 are balanced. In this state, the Coulomb force due to the residual charge is negligibly small. Thereafter, the stage driving unit 3 further lowers the electrostatic chucking stage 1 and positions it at the initial lower limit position. Thereby, the desorption operation of the substrate 90 is completed.
[0058]
As can be seen from the above description, also in this embodiment, the substrate 90 is detached from the electrostatic adsorption surface 10 in a state where there is no residual adsorption force on the electrostatic adsorption surface 10 or is not affected by the electrostatic adsorption surface 10. Problems such as jumping, breakage, misalignment, and peeling electrification of 90 do not occur. Further, since the preload is applied by the preload mechanism, the substrate 90 is automatically separated from the electrostatic chucking surface 10 immediately before the residual charge becomes zero, and the electrostatic chucking force is eliminated. Therefore, it is not necessary to consider conditions such as the volume resistance of the dielectric block 12, and it is extremely practical.
[0059]
Next, another configuration of the apparatus according to the present embodiment will be described.
In addition to the above, the apparatus of the present embodiment is provided with a gas introduction system 5 for introducing a predetermined process gas into the processing container 2 and a surface to be sputtered in the processing container 2 as shown in FIG. The target 6, a sputtering power source 7 that generates a sputtering discharge by applying a predetermined voltage to the target 6, and a magnet mechanism 8 provided behind the target 6 are provided.
[0060]
The target 6 is airtightly attached to the sputtering chamber 1 via an insulating material 61. The material of the target 6 is determined by the material of the thin film formed on the surface of the substrate 90. As the sputtering power source 7, a negative DC power source or a high frequency power source is used. When a high frequency power supply is used, a predetermined capacitance is provided between the target 6 and the sputtering power supply 7, and the target 6 is sputtered by applying a self-bias voltage to the target 6.
[0061]
The magnet mechanism 8 is provided for performing magnetron sputtering with high discharge efficiency. Specifically, the magnet mechanism 8 includes a central magnet 81, a peripheral magnet 82 that surrounds the central magnet 81 in a circumferential shape, and a disk-shaped yoke 83 that connects the central magnet 81 and the peripheral magnet 82.
[0062]
The gas introduction system 5 is mainly composed of a valve 51 and a flow rate regulator (not shown) provided in a pipe connecting a cylinder (not shown) that stores a predetermined process gas and the processing container 2. A gas such as argon or nitrogen is used as the process gas.
[0063]
The overall operation of the apparatus according to this embodiment will be described below.
In a state where the processing container 2 is evacuated to a vacuum pressure equivalent to that of a not-shown preliminary vacuum container by the exhaust system 21, the substrate 90 is removed from the not-shown preliminary vacuum container by a not-shown transfer robot through a gate valve not shown. It is carried into the processing container 2 and placed on the electrostatic adsorption stage 1 for electrostatic adsorption.
After the gate valve is closed, a predetermined process gas is introduced into the processing vessel 2 at a predetermined flow rate by the gas introduction system 5, and the sputtering power source 7 is operated in this state. As a result, sputter discharge occurs and plasma P is formed. The target 6 is sputtered by sputtering discharge, and a predetermined thin film is formed on the surface of the substrate 90.
[0064]
After the sputtering is continued until the thin film reaches a predetermined thickness, the operations of the sputtering power source 7 and the gas introduction system 5 are stopped. Thereafter, the inside of the processing container 2 is evacuated again by the exhaust system 21, and then the substrate 90 is detached from the electrostatic adsorption stage 1 as described above, and the processing container 2 is changed from the processing container 2 to a preliminary vacuum container (not shown) by a transfer robot (not shown). Take it out. This completes a series of processes for one substrate 90. By repeating such an operation, the film forming process is performed on each substrate 90.
[0065]
As described above, the apparatus of the present embodiment has a configuration slightly different from that of the electrostatic adsorption stage 1 shown in FIGS. 1 to 3, but the electrostatic adsorption stage 1 having exactly the same configuration may be used. Of course it is possible. Moreover, in this embodiment, although the sputtering apparatus was taken up as an example of a substrate processing apparatus, it cannot be overemphasized that it can implement similarly about other substrate processing apparatuses, such as a CVD apparatus and an etching apparatus.
[0066]
In addition, in the apparatus which forms and processes plasma in the processing container 2 as mentioned above, the structure which performs electrostatic attraction | suction by the self-bias voltage produced by interaction with plasma and a high frequency can also be employ | adopted. In this case, a high frequency voltage is applied to the pair of adsorption electrodes 131 and 132 in the same manner, or the adsorption electrodes 131 and 132 are combined into one to apply a high frequency voltage thereto. Ions and electrons in the plasma are periodically attracted to the electrostatic adsorption stage 1 by a high frequency, but a large amount of electrons are attracted by the difference in mobility between ions and electrons, and the difference is offset so as to cancel out the difference. The surface of the surface changes in potential as if a negative DC component voltage is superimposed on a high-frequency voltage. This negative DC component voltage is the self-bias voltage. Although the substrate 90 can be electrostatically attracted only by this self-bias voltage, if a positive DC voltage is further superimposed on the attracting electrodes 131 and 132, a stronger dielectric polarization is generated and the electrostatic attracting force is increased.
[0067]
In this embodiment, a semiconductor wafer is assumed as the substrate 90. However, the present invention can be similarly applied to a liquid crystal substrate for manufacturing a liquid crystal display, a printed circuit board for manufacturing a printed circuit, and the like.
[0068]
【Example】
Next, examples of the embodiment of the substrate processing apparatus will be described.
When the substrate 90 is a silicon semiconductor wafer having a diameter of about 200 mm, electrostatic adsorption to the electrostatic adsorption stage 1 is performed by applying a voltage of about ± 300 V to the pair of adsorption electrodes 131 and 132 by the pair of adsorption power sources 141 and 142. Can be done.
[0069]
  When the electrostatically attracted substrate 90 is detached from the electrostatic adsorption stage 1, the output of the pair of adsorption power sources 141 and 142 is set to zero, and this state is maintained for about 1 to 3 seconds. And it is 10 gf / cm by the preload mechanism mentioned above.²A certain amount of preload is applied to the substrate 90. Then, the polarity is switched by operating the switch circuit 171 and a reverse electric field is set in the dielectric block 12 by applying a voltage of about ± 500V. After maintaining this state for about 5 seconds,Delivery mechanism15 is finally operated, and the substrate 90 is moved from the electrostatic adsorption stage 1.Locate at the upper limit away.This behaviorUntil the substrate 90 is automatically removed from the electrostatic chucking surface 10 at the timing when the residual charge becomes zero.DetachmentThus, the substrate 90 does not jump, break, shift, peel off, or the like.
[0070]
As described above, the timing at which the residual charge becomes zero varies depending on the type of the substrate 90, the configuration of the surface, the variation in the volume resistance of the dielectric block 12, and the like. If the set time is set to about 5 seconds, the substrate 90 is automatically separated from the electrostatic chucking surface 10 in almost all cases.
Note that the magnitude of the preload to be applied varies depending on the residual adsorption force at the time of desorption as described above. The residual attracting force varies depending on the voltage when the substrate 90 is electrostatically attracted. In the case of the substrate processing apparatus as described above, the voltage for electrostatic adsorption is about 500V to 1000V. In this case, the magnitude of the preload is 10 gf / cm.² ~ 30gf / cm² It is preferable that it is about. 10 gf / cm² If it is smaller, the substrate 90 may not be well separated from the electrostatic chucking surface 10. 30 gf / cm² If it is larger, jumping of the substrate 90 may occur at the time of separation.
[0071]
  In each of the embodiments and examples described above, the adsorption electrodes 131 and 132 are a pair, but may be two pairs, three pairs, or more. Moreover, if the electric field is set between the electrodes outside the dielectric block 12, the number of the adsorption electrodes may be one.Delivery mechanismAs the configuration of 15, in addition to the one using the lifting pins 151 or the support pins 154 as described above, a plurality of hook-shaped members are hooked on the peripheral portion of the object 9 to place the object 9.Hand overIt may be configured. further,Delivery mechanismA configuration in which 15 is not used as a preload mechanism is also conceivable. For example,Delivery mechanismIn addition to 15, a lifting pin as described above may be provided as a preload mechanism. Moreover, the structure which hooks a several hook-shaped member on the peripheral part of the target object 9, and gives the force which separates the target object 9 from the electrostatic attraction surface 10 as a preload may be sufficient.
[0072]
The preload in the invention of the present application is a force in a direction opposite to the electrostatic attraction force, but may not be a force in a completely opposite direction. The force may be a force in a direction that separates the object 9 or the substrate 90 from the electrostatic adsorption surface, and may be a force that acts obliquely with respect to the electrostatic adsorption surface.
The invention of the electrostatic adsorption stage in the present application can be used for an apparatus for inspecting the surface of a substrate in addition to the substrate processing apparatus as described above.
[0073]
【The invention's effect】
  As described above, according to the first aspect of the present invention, the object is detached from the electrostatic attraction surface in a state where the electrostatic attraction surface has no residual adsorption force or is not affected even if it exists. No problems such as jumping, breakage, misalignment, and peeling electrification of the object occur. In addition, since the residual electric charge is relaxed by setting a reverse electric field with the mechanical preload applied to the object, the object is automatically separated from the electrostatic adsorption surface by the preload immediately before the residual charge becomes zero. . Therefore, even if the dielectric block starts to be dielectrically polarized with the opposite polarity, the residual attracting force due to the opposite polarity dielectric polarization does not act on the object. For this reason, it is not necessary to stop the setting of the reverse electric field at the timing when the residual charge is exactly zero, and an electrostatic adsorption stage with extremely high practicality is provided.
  Further, according to the invention of claim 2, in addition to the effect of claim 1, the preload is larger than the pressure due to the weight of the object, so that even if the residual charge becomes zero, the object is caused by the weight of the object. There is no problem of not being separated from the electrostatic adsorption surface.
  In addition, the claims of this application5According to the invention described above, the substrate processing apparatus can obtain the same effect as the effect of the invention of the first aspect, and the substrate jumping, the yield decrease due to breakage, the accident of the substrate transport error due to misalignment, A practical apparatus is provided that does not cause problems such as contamination of the substrate due to peeling charging.
  Claims6According to the described invention, the above claims5In addition to the above effect, the same effect as that of the second aspect can be obtained in the substrate processing apparatus.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front sectional view showing an outline of an embodiment of an invention of an electrostatic adsorption stage.
FIG. 2 is a plan view showing an outline of an embodiment of the invention of an electrostatic adsorption stage.
3 is a diagram for explaining a preload mechanism provided in the electrostatic adsorption stage of FIG. 1, and is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of a lift pin 151 shown in FIG.
4 is a timing chart for explaining the operation of the electrostatic attraction stage according to the embodiment shown in FIGS. 1 to 3. FIG.
FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the preload mechanism when the object 9 is detached.
FIG. 6 is a schematic front sectional view showing a sputtering apparatus which is an embodiment of the invention of a substrate processing apparatus.
7 is a diagram of the electrostatic adsorption stage 1 in the apparatus shown in FIG.Delivery mechanism 15 and preload mechanismIt is a figure explaining operation | movement of.
FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the preload mechanism in the embodiment of the substrate processing apparatus shown in FIG. 6;
9 is a timing chart for explaining the desorption operation of the substrate 90 from the electrostatic attraction stage 1 in the apparatus of the embodiment shown in FIGS. 6 to 8. FIG.
[Explanation of symbols]
1 Electrostatic adsorption stage
11 Stage body
12 Dielectric block
131 Adsorption electrode
132 Adsorption electrode
141 Suction power supply
142 Suction power supply
15Delivery mechanism
151 Lift pin
152 pin holding plate
153 pin drive
154 Support pin
155 Coil spring
156 Movable head
17 Reverse electric field setting mechanism
171 Switch circuit
172 Switch drive unit
181 Coil spring
182 Movable head
2 processing container
3 Stage drive unit
4 arms
5 Gas introduction system
6 Target
7 Sputtering power supply
8 Magnet mechanism
9 Object
90 substrates

Claims

A dielectric block whose surface is an electrostatic adsorption surface, a first adsorption electrode and a second adsorption electrode provided in the dielectric block, a first adsorption power source for applying a predetermined voltage to the first adsorption electrode, A second adsorption power source for applying a predetermined voltage having a polarity opposite to that of the first adsorption electrode to the two adsorption electrodes, and an electric field for electrostatic adsorption is set in the dielectric block by the first adsorption power source and the second adsorption power source ; An electrostatic adsorption stage equipped with an adsorption power source that induces static electricity on the electrostatic adsorption surface to electrostatically adsorb a plate-like object,
A reverse electric field setting mechanism for setting an electric field opposite to the electric field for electrostatic attraction in the dielectric block after eliminating the electric field for electrostatic attraction for detachment of an object; A preload mechanism that applies a mechanical pressure opposite to the force to the object in advance prior to the detachment of the object. The magnitude of the preload provided by the preload mechanism is determined when the preload is applied. It is smaller than the electrostatic adsorption force due to the residual charge,
The reverse electric field setting mechanism is configured such that the voltage applied to the first adsorption electrode by the first adsorption power source has a polarity opposite to that when the electric field for electrostatic adsorption is set, and the second adsorption power source is the first adsorption power source. The voltage applied to the two adsorption electrodes is set to have the opposite polarity to that when the electric field for electrostatic adsorption is set, and the reverse electric field is set.
The electrostatic adsorption stage, wherein the reverse electric field setting mechanism sets the reverse electric field after the preload mechanism gives preload.

The electrostatic attraction surface is a horizontal surface on which the object is electrostatically adsorbed, and the magnitude of the preload is greater than the pressure due to the weight of the object. The electrostatic adsorption stage according to claim 1.

The dielectric block is provided with a plurality of pin passages extending in a direction perpendicular to the electrostatic adsorption surface, and each pin passage is provided with a pin,
A drive unit is provided for moving each pin along the pin passage for delivery of the object or moving the dielectric block and the adsorption electrode in the direction of the pin passage,
3. The electrostatic adsorption stage according to claim 1, wherein the preload mechanism applies the preload by a drive source different from the drive unit.

The preload mechanism includes a movable head provided at the tip of each pin, and an elastic body that applies an elastic force to the object via the movable head. The electrostatic adsorption stage according to claim 3, wherein the electrostatic adsorption stage is a drive source.

A substrate processing apparatus for performing predetermined processing on a surface of a substrate, a processing container in which the predetermined processing is performed inside, and an electrostatic suction stage for electrostatically chucking and holding the substrate at a predetermined position in the processing container And
The electrostatic adsorption stage includes a dielectric block whose surface is an electrostatic adsorption surface, a first adsorption electrode and a second adsorption electrode provided in the dielectric block, and a first voltage that applies a predetermined voltage to the first adsorption electrode . 1 suction power source and a second suction power source for applying a predetermined voltage of the opposite polarity to the first suction electrode to the second suction electrode, and electrostatic suction to the dielectric block by the first suction power source and the second suction power source An electrostatic adsorption stage having an adsorption power source that induces static electricity on the electrostatic adsorption surface by setting an electric field for electrostatic adsorption of a plate-like object,
A reverse electric field setting mechanism for setting an electric field opposite to the electric field for electrostatic attraction in the dielectric block after eliminating the electric field for electrostatic attraction for detachment of an object; A preload mechanism that applies a mechanical pressure opposite to the force to the object in advance prior to the detachment of the object. The magnitude of the preload provided by the preload mechanism is determined when the preload is applied. It is smaller than the electrostatic adsorption force due to the residual charge,
The reverse electric field setting mechanism is configured such that the voltage applied to the first adsorption electrode by the first adsorption power source has a polarity opposite to that when the electric field for electrostatic adsorption is set, and the second adsorption power source is the first adsorption power source. The voltage applied to the two adsorption electrodes is set to have the opposite polarity to that when the electric field for electrostatic adsorption is set, and the reverse electric field is set.
The substrate processing apparatus, wherein the reverse electric field setting mechanism sets the reverse electric field after the preload mechanism gives a preload.

The electrostatic adsorption surface is a horizontal surface on which the substrate is electrostatically adsorbed, and the size of the preload is larger than the pressure due to the weight of the substrate. Item 6. The substrate processing apparatus according to Item 5.

The dielectric block is provided with a plurality of pin passages extending in a direction perpendicular to the electrostatic adsorption surface, and each pin passage is provided with a pin,
A drive unit is provided for moving each pin along the pin passage for delivery of the substrate or moving the dielectric block and the adsorption electrode in the direction of the pin passage,
The substrate processing apparatus according to claim 5, wherein the preload mechanism applies the preload by a driving source different from the driving unit.

The preload mechanism includes a movable head provided at the tip of each pin, and an elastic body that applies an elastic force to the substrate via the movable head, and the elastic body is used for the another drive. The substrate processing apparatus according to claim 7, wherein the substrate processing apparatus is a source.