JP4099249B2

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Publication number: JP4099249B2
Application number: JP27348697A
Authority: JP
Inventors: 行樹栗田; 善郎長谷川; 直之野沢
Original assignee: Canon Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 1997-09-20
Filing date: 1997-09-20
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2017-09-20
Also published as: JPH1191945A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願の発明は、基板の表面に所定の処理を施す基板処理装置等において基板を支持する目的で使用される基板支持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基板の表面に所定の処理を施すことは、ＬＳＩ（大規模集積回路）、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、情報記録ディスク等の製作において盛んに行われている。このうち、ハードディスク等の情報記録ディスクの製作の分野では、中央に開口を有する基板を垂直に支持する基板支持装置が使用される場合がある。
【０００３】
図６は従来の基板支持装置の構成を示す正面概略図、図７は図６に示す基板支持装置の動作を説明する斜視概略図である。図６及び図７に示す基板支持装置は、垂直に立てて配置されたベース板１１と、このベース板１１に設けられた固定支持爪１２及び可動支持爪１３によって主に構成されている。
【０００４】
図６及び図７に示すように、ベース板１１は、方形の板部材に「Ｊ」の字の形状の切り欠きを設けたような形状のものである。そして、その「Ｊ」の字の切り欠きの曲線部分（以下、曲線部）に四つの固定支持爪１２が設けられている。四つの固定支持爪１２は、図６及び図７に示すように、「Ｊ」の字の最下点を通る垂直な線（以下、中心軸線１０）に対して線対称となる位置関係で配置されている。
【０００５】
各々の固定支持爪１２は、短い帯板状の部材を曲げてＬ字状にしたような形状の部材である。ベース板１１の切り欠き部分には、段差が設けられており、この段差に係止させるようにして各固定支持爪１２が配置され、ネジ止め等の方法によってベース板１１に対して固定されている。そして、各固定支持爪１２の先端は、曲線部の曲率の中心点に向かっており、その先端部分は、図７に示すようなＶ字状の凹部が形成されている。
【０００６】
一方、可動支持爪１３はベース板１１の上面に固定されている。可動支持爪１３は、帯板状の部材の先端をＬ字状に曲げた形状を有する。可動支持爪１３の後端はベース板１１の上端面にネジ止め等によって固定されており、Ｌ字状の先端部分はちょうど中心軸線１０上に位置して下方に向いている。そして、下方に向いた先端部分には、固定支持爪１２と同様にＶ字状の凹部が形成されている。
【０００７】
上記従来の基板支持装置の動作について説明する。
上記基板支持装置は、ハードディスク用の基板のような円形の板状で中央に開口２０を有する基板２を支持するよう構成され、基板２を保持する基板ピックアップ３を備えた搬送機構４によって基板２が着脱されるようになっている。
【０００８】
また、図７に示すように、基板支持装置１の付近には、基板支持装置１の可動支持爪１３を開閉する開閉装置５が設けられる。上述した可動支持爪１３は板ばねになっており、開閉装置５は、可動支持爪１３の先端を上方に変位させて可動支持爪１３を撓ませる開閉ピン５１と、開閉ピン５１を水平方向及び垂直方向に移動させる移動機構５２とから構成されている。
【０００９】
まず、上記基板支持装置１に基板２を装着する場合について説明する。基板ピックアップ３は基板２の中央の開口２０に先端を挿入させて基板２を保持しながら、基板２を基板支持装置１の近傍まで水平に搬送する。この際、開閉装置５の開閉ピン５１は移動機構５２によって予め水平に移動して基板支持装置１の可動支持爪１３の下方に進入し、さらに所定距離上方に移動して図６に点線で示すように可動支持爪１３を撓ませて可動支持爪１３が開いた状態にしている。
【００１０】
基板ピックアップ３は、基板支持装置１のベース板１１の位置まで基板２を移動させ、可動支持爪１３と固定支持爪１２との間の位置に基板２を位置させる。そして、搬送機構４が基板ピックアップ３を少し下降させ、基板２が固定支持爪１２の上に載って支持されるようにする。
【００１１】
次に、開閉装置５の移動機構５２が開閉ピン５１を所定距離下降させ、可動支持爪１３の撓みを解消させて可動支持爪１３がほぼ水平な姿勢になるようにする。この結果、可動支持爪１３の先端部分が基板２の上縁に当接し、基板２を上から抑える状態となる。その後、基板ピックアップ３は後退し、別の基板２の保持等のため、搬送機構４によって所定の位置まで送られる。また、開閉ピン５１も後退して所定の退避位置に退避する。
【００１２】
基板２を基板支持装置１から取り外す場合は上記の手順と逆であり、まず開閉装置５の移動機構５２が開閉ピン５１を水平移動させて可動支持爪１３の下方に進入させ、所定距離上昇させて可動支持爪１３を撓ませる。そして、搬送機構４が基板ピックアップ３を駆動し、基板ピックアップ３の先端を基板２の中央の開口２０に挿入させる。この状態で基板ピックアップ３が少し上昇して基板２を保持して持ち上げ、基板ピックアップ３が後退して基板２を基板支持装置１から引き抜くことで取り外しが完了する。
【００１３】
次に、上述したような基板支持装置１を使用した基板処理装置について説明する。図８は、図６及び図７に示す基板支持装置を使用した基板処理装置の例の概略構成を示す平面図である。
図８に示す基板処理装置は、基板着脱チャンバー６１と処理チャンバー６２とをゲートバルブ６６を介在させて隣接して配置した構造である。処理される基板２は基板着脱チャンバー６１で基板支持装置１に装着され、基板支持装置１ごと処理チャンバー６２に送られる。そして、処理チャンバー６２で処理を行った後、再び基板着脱チャンバー６１に戻され、基板支持装置１から取り外される。
【００１４】
図８には、基板処理装置の一例として、磁性薄膜を作成するスパッタリング装置が示されている。即ち、処理チャンバー６２内には、スパッタリングカソード６３が設けられている。スパッタリングカソード６３は、スパッタされるターゲット６３１と、ターゲット６３１の背後に設けられた磁石機構６３３とから構成されている。また、ターゲット６３１にターゲット所定の電圧を印加するスパッタ電源６３２が設けられている。
【００１５】
磁石機構６３３は、中央に設けられた柱状の中心磁石６３４と中心磁石６３４を取り囲むリング状の周辺磁石６３５とからなる構成であり、ターゲット６３１を貫くアーチ状の磁力線６３６を設定するようになっている。この磁力線６３６によってマグネトロンスパッタリングが可能となり、高効率の成膜が行える。
【００１６】
処理チャンバー６２は、排気系６４や内部に所定のガスを導入するガス導入手段６５を備えている。処理チャンバー６２内を所定のガスを導入しながら、スパッタ電源６３２を動作させると、ターゲット６３３を臨む空間にスパッタ放電が生じ、プラズマＰが形成される。
【００１７】
図８に示すように、スパッタリングカソード６３は、基板支持装置１に支持された基板２の両側に位置するように一対設けられている。従って、プラズマＰは基板２の両側に形成され、基板２の両側の面に対して同時に成膜できるようになっている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の基板支持装置が使用される基板処理装置では、基板の表面に対して隅々まで良質な処理が行えることが要請されている。例えば、情報記録媒体用の基板に対する磁性薄膜の作成処理においては、一枚の基板への記録容量を大きくするため、なるべく基板の周縁に近い領域まで良質な磁性薄膜を作成することが要請されている。
発明者の研究によると、上述した構成の基板支持装置を使用した場合、基板の中央部分では良質な磁性薄膜が作成できるが、基板の周辺部特に基板の周縁に近い部分では、局所的に異常な性質の薄膜が作成されてしまう問題があることが判明した。
【００１９】
図９は、この従来の基板支持装置の問題を説明した図である。より具体的には、図９は、図６及び図７に示す基板支持装置を使用して作成した磁性薄膜のモジュレーション特性を示したものである。モジュレーション特性とは、モジュレーション即ち出力信号の異常な変動がないかどうかの特性を意味し、ここでは、基板に作成された磁性薄膜の磁気特性が周方向での均一であるかどうかを意味している。具体的には、図９は、基板の周方向での保持力及び残留磁束の大きさを電気信号に置き換えて表したものである。
【００２０】
図９には、直径９５ｍｍの基板のモジュレーション特性が示されている。このうち、図９（Ａ）は中心から半径４０ｍｍの位置でもモジュレーション特性を、図９（Ｂ）は中心から半径４６．５ｍｍの位置でのモジュレーション特性を示している。
図９から分かる通り、中心から半径４０ｍｍの位置では、周方向での磁気特性は均一であり、モジュレーションは生じていないが、半径４６．５ｍｍの位置では、局所的に磁気特性な急激を示すピークが五カ所観察されており、モジュレーションが生じている。このようなモジュレーションが生ずると、磁気記録の際にエラーになり易く、不良セクタの原因になり易い。
【００２１】
発明者がこのピークの原因について鋭意検討を加えた結果、このピークの位置は、図６に示す支持爪の位置に対応していることを発見した。即ち、ピークの周方向の位置は、成膜の際に支持爪が位置していた周方向の位置と一致していた。このようなことから、ピークの原因は、支持爪の存在が原因していると考えられた。
【００２２】
発明者の更なる研究によると、支持爪の存在による磁気特性のピークの発生は、成膜の際に形成するプラズマの挙動に関連していることが分かってきた。即ち、図６に示すような従来の基板支持装置では、ベース板の切り欠きの縁と基板の周縁の間の空間にもプラズマは進入してくる。特に、基板に０〜−４００Ｖ程度の負のバイアス電圧を印加したときのプラズマの進入が問題となっている。
【００２３】
この場合、基板の周囲の空間の電気的条件を考えると、支持爪は通常ステンレス等の金属で形成されているので、支持爪が例えば接地電位に維持される場合、プラズマから電子やイオンが盛んに支持爪を通って接地部に流れる。このため、支持爪の存在している場所だけプラズマの状態が局所的に変化していると考えられる。このような原因で、図９（Ｂ）に示すような磁気特性の局所的な変化が生じてしまうものと考えられる。
【００２４】
また、基板に対して負のバイアス電圧を与えてプラズマ中から正イオンを引き出して処理に利用することも検討されている。この場合、支持爪は負のバイアス電圧を与える電極としても兼用される。このような場合、基板とベース板との間の隙間にプラズマが進入すると、支持爪の存在によってプラズマの空間的条件が大きく変化し、図９（Ｂ）に示すような磁気特性の局所的な変化がさらにひどくなると予想される。
【００２５】
本願発明は、かかる課題を解決するためになされたものである。即ち、支持爪の存在が原因で、処理の特性が局所的に変化することのない均質な基板処理が行える基板支持装置を提供することを目的としている。
【００２６】
【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、基板を臨む空間にプラズマを形成しながら基板に所定の処理を施す基板処理装置において基板を垂直に立てて支持するために使用される基板支持装置であって、
垂直に立てられた姿勢のベース板と、ベース板に取り付けられた複数の支持爪とを備えており、
複数の支持爪は、垂直に立てられた基板の周縁に当接して基板を支持するものであり、これら複数の支持爪の少なくとも一つは、基板の周縁に当接したり周縁から離れたりすることが可能な可動支持爪であり、
ベース板は縁を有し、この縁は、基板が前記複数の支持爪によって支持された際、基板の周縁に沿った方向である周方向に延びるものであり、ベース板は、この縁と基板の周縁との間に隙間が形成される形状を有しており、
ベース板は、前記隙間が、すべての前記支持爪の前記周方向の前後の箇所において他の箇所より狭くなる形状を有しているという構成を有する。
上記課題を解決するため、本願の請求項２記載の発明は、基板を臨む空間にプラズマを形成しながら基板に所定の処理を施す基板処理装置において基板を垂直に立てて支持するために使用される基板支持装置であって、
垂直に立てられた姿勢のベース板と、ベース板に取り付けられた複数の支持爪と、ベース板に軸支された開閉アームとを備えており、
複数の支持爪は、垂直に立てられた基板の周縁に当接して基板を支持するものであり、これら複数の支持爪の少なくとも一つは、基板の周縁に当接したり周縁から離れたりすることが可能な可動支持爪であり、
可動支持爪は、前記開閉アームに固定されていて前記開閉アームを介してベース板に取り付けられており、
前記開閉アームは、前記可動支持爪が基板を支持するために基板に接触した状態が閉じた状態であり、基板の着脱の際に前記可動支持爪が基板から離間した状態が開いた状態であり、
前記ベース板は縁を有し、この縁は、基板が前記複数の支持爪によって支持された際、基板の周縁に沿った方向である周方向に延びるものであり、前記ベース板は、この縁と基板の周縁との間に第１の隙間が形成される形状を有しており、
前記開閉アームは縁を有し、この縁は、基板が前記複数の支持爪によって支持された際、基板の周縁に沿った方向である周方向に延びるものであり、前記開閉アームは、この縁と基板の周縁との間に第２の隙間が形成される形状を有しており、
前記ベース板及び前記開閉アームは、前記第１の隙間及び第２の隙間が、すべての前記支持爪の前記周方向の前後の箇所において他の箇所より狭くなる形状を有してい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３記載の発明は、上記請求項１の構成において、すべての前記支持爪の前記周方向の前後の位置では、前記隙間は７ｍｍ以下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の発明は、上記請求項２の構成において、すべての前記支持爪の前記周方向の前後の位置では、前記第１隙間及び第２の隙間は７ｍｍ以下であるという構成を有する。
【００２７】
【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。
図１は、本願発明の実施形態の基板支持装置の概略構成を示す正面図である。このうち、図１（Ａ）は、基板が基板支持装置に装着された状態を示し、図１（Ｂ）は、基板支持装置への基板の着脱の際に基板が上昇位置に位置した一時的な状態を示している。
図１に示す基板支持装置は、ベース板１１と、基板２の周縁に当接して基板２を垂直に支持するようベース板１１に取り付けられた複数の支持爪１４１，１４２，１４３とを備えている。
【００２８】
ベース板１１は、全体がほぼ方形の板状である。ベース板１１の下部には、不図示の搬送キャリアに取り付ける取り付け部１１０が形成されている。搬送キャリアは、基板２を支持した基板支持装置を水平方向に搬送させる機構である。
ベース板１１のほぼ中央の位置には、図１に示すように、ほぼ円周の一部を成す切り欠きが形成されている。この円周の中心は、基板２が装着された際に基板２の中心が位置する点（以下、支持中心）に一致している。
【００２９】
図１上、時計の針の進む向きに従って円周角で表すと、８３度から１４７度程度までの部分１１１では、切り欠きの縁は円周の一部を成している（以下、第一円周部１１１）。また、２３３度から２７７度程度までの部分１１２でも、切り欠きの縁は円周の一部を成している（以下、第二円周部１１２）。
【００３０】
第一円周部１１１と第二円周部１１２とは、同一半径の円周の一部である。そして、この半径は、基板２の半径よりも３ｍｍ程度大きくなっている。つまり、図１（Ａ）に示すように基板２が装着された状態では、第一円周部１１１及び第二円周部１１２では、基板２の縁とベース板１１の縁が同一の３ｍｍの間隔（以下、円周離間間隔と呼ぶ）を隔てて向かい合う状態となる。
尚、図１（Ａ）に示すように、第一円周部１１１と第二円周部１１２との間の部分では、円周上よりもえぐられた形状となっている。これは、後述するように、基板２を保持した基板ピックアップの待避位置を確保するためである。
【００３１】
そして、時計の針の進む向きを前、逆を後ろとすると、第一円周部１１１の前側の端部の少し後ろよりの位置には、円周に対して垂直な方向（円の径方向）に沿って細長い第一の隘路１５１が形成されている。そして、この隘路１５１内には、第一の支持爪１４１が配置されている。
第一の支持爪１４１は、図１に示すようなＬ字状の部材である。即ち、帯状の板を図１に示すようにＬ字状に折り曲げた形状である。一方、第一の隘路１５１の終端には、第一の爪固定用開口１５２が形成されている。第一の爪固定用開口１５２の縁には、第一の支持爪１４１を固定する第一の固定部１５３が設けられている。第一の支持爪１４１の終端は、この第一の固定部１５３にネジ止めによって固定されている。
【００３２】
図２を使用して、第一の支持爪１４１の先端の形状及び第一の支持爪１４１の突出長さについて説明する。図２は、第一の支持爪１４１の先端の形状及び第一の支持爪１４１の突出長さについて説明する斜視概略図である。
図２に示すように、第一の支持爪１４１の先端は、浅いＶ字状に形成されている。Ｖ字の深さは０．５ｍｍ程度である。従って、第一の支持爪１４１の先端から第一円周部１１１の成す円周までの距離（突出長さ）は、円周離間間隔ｄよりも僅かに大きく、３．５ｍｍ程度である。但し、この突出長さは、図６に示す従来の基板支持装置において、切り欠きの縁から固定支持爪１２が突出する長さ（例えば１０ｍｍ程度）より遙かに小さい。
尚、Ｖ字の深さを２ｍｍ程度に深くして突出長さを５ｍｍ程度にすると、基板２の支持は安定する。しかし、Ｖ字の深さをあまり深くすると、支持爪１４１の先端部分が影になって基板２の周縁に近い領域での処理が阻害されるというシャドー効果の問題が大きくなる欠点がある。
【００３３】
また、図１に戻り、第二円周部１１２の後ろよりの端部から少し前よりの位置には、第二の隘路１５４が形成されている。この隘路１５４も、円周に対して垂直な方向に沿って長いものである。そして、この第二の隘路１５４に、第二の支持爪１４２が配置されている。
第二の支持爪１４２も、図１に示すようなＬ字状の部材である。そして、第二の隘路１５４の終端には、第二の爪固定用開口１５５が形成され、第二の爪固定用開口１５５の縁には、第二の支持爪１４２を固定する第二の固定部１５６が設けられている。第二の支持爪１４２の終端は、この第二の固定部１５６にネジ止めによって固定されている。そして、第二の支持爪１４２の先端も、図２に示す第一の支持爪１４１の先端と同じ形状であり、第一の支持爪１４１の場合と同じ突出長さで第二円周部１１２から支持中心に向けて突出している。
【００３４】
第一円周部１１１の後ろ側の部分の切り欠きの縁も、円周の一部を成すようになっている。この部分を第三円周部１１３と呼ぶが、この第三円周部１１３の中心は、図１（Ｂ）に示すように基板２が着脱の際に一時的に位置する上昇位置（以下、単に上昇位置という）に位置した際の基板２の中心の点（以下、上昇中心という）に一致している。そして、上昇位置に位置した基板２の周縁と第三円周部１１３の縁との距離は、第一円周部１１１等と同様に３ｍｍ程度である。
また、第二円周部１１２の前側の部分１１４の切り欠きの縁も、上昇中心と同心の円周の一部を成している。この部分を第四円周部１１４と呼ぶと、この第四円周部１１４と症状位置の基板２の周縁との距離も、同様に３ｍｍ程度である。
【００３５】
このようなベース板１１の上辺部分には、開閉アーム１６が設けられている。開閉アーム１６は、図１に示すように、一端がベース板１１の左側の上端部に軸支されている。即ち、開閉アーム１６は、上端部に設けられた回転軸１６１の回りに所定角度の範囲内で回転可能となっている。
【００３６】
開閉アーム１６は、図１に示すように、上側に位置する直線状部１６２と、直線状部１６２の下側に位置する円周状部１６３と、直線状部１６２と円周状部１６３とをつなぐ三つの中継部１６４とからなる形状である。そして、円周状部１６３の下側の縁は、装着された基板２の上側の一部分に沿って等距離を保って延びる形状となっている。以下、この部分の開閉アーム１６の縁を第五円周部１１５と呼ぶ。
【００３７】
即ち、図１（Ａ）に示す通り、基板２が装着された状態では、３４０度（−２０度）から４３度程度の周方向の位置において、基板２の周縁と第五円周部１１５が等距離を保って延びる状態となっている。そして、ここでも、基板２の周縁と第五円周部１１５との間の円周離間間隔は３ｍｍに設定されている。
【００３８】
尚、第五円周部１１５の周方向後ろ側においても、開閉アーム１６の縁は円周状となっている（以下、第六円周部１１６）。この第六円周部１１６は、第三円周部１１３や第四円周部１１４と同じく、図１（Ｂ）に示すように上昇中心と同心上に円周状の形状になっている。
【００３９】
このような開閉アーム１６の長さ方向の真ん中より少し先端側の位置には、図１に示すように可動支持爪１４３が設けられている。開閉アーム１６は、直線状部１６２と円周状部１６３とを繋ぐ三つの中継部１６４によって左右に二つの中空が設けられている。そして、左側の中空の部分から周方向前側の端から円周状部１６３を貫通して第三の隘路１５７が形成されている。
【００４０】
可動支持爪１４３は、帯板状の部材をＬ字状に折り曲げた形状であり、折り曲げた先端側の部分が第三の隘路１５７に挿通されている。可動支持爪１４３の後端側の部分は、開閉アーム１６の左側の中空内に位置し、直線状部１６２の下面に固定されている。
【００４１】
可動支持爪１４３の先端は、第五円周状部１６３の円周の方向に対して垂直に突出している。そして、この可動支持爪１４３の先端の形状寸法も第一の支持爪１４１の同じであり、先端の突出長さも第一の支持爪１４１と同様に３．５ｍｍである。尚、図１（Ａ）に示すように、基板２が装着された際には、可動支持爪１４３の先端側の部分は、支持中心を結ぶ線上に位置する。
【００４２】
また一方、開閉アーム１６の先端には、コイルスプリング１７の一端１７１が係止されている。このコイルスプリング１７の他端１７２は、ベース板１１の右側の上端部に係止されている。開閉アーム１６が回転軸１６１を支点として回転した際、コイルスプリング１７は、他端１７２を支点にして所定角度範囲で回転するようになっている。
【００４３】
このコイルスプリング１７は、図１（Ａ）にすように基板２２が装着された際、開閉アーム１６を下側に回転させる弾性力を発生させて基板２を下方に押し付け、基板２の支持を安定化させる作用を持つものである。
即ち、図１（Ａ）に示すように、第一第二の支持爪１４１，１４２の上に載せられて基板２が装着された状態で、基板２が何らかの弾みで第一第二の支持爪１４１，１４２から跳ね上がろうとすると、基板２は可動支持爪１４３を押して開閉アーム１６を上方に（反時計回りに）向けて回転させるようにする。
【００４４】
しかしながら、開閉アーム１６がこの向きに回転すると、コイルスプリング１７は、開閉アーム１６の先端に固定されたコイルスプリング１７の一端１７１とベース板１１に固定された他端１７２との間隔が狭まりながら他端１７２を中心にして上方に（反時計回りに）回転する。
コイルスプリング１７の一端１７１と他端１７２との間隔が狭まると、コイルスプリング１７の弾性力はそれに逆らうように作用するから、開閉アーム１６の上方への回転を抑えるよう作用する。このため、基板２が第一第二の支持爪１４１，１４２から跳ね上がるのが抑えられる。
しかしながら、開閉アーム１６が上方にさらに回転して、ある位置を越えてしまうと、今度はコイルスプリング１７の一端１７１と他端１７２が遠ざかる動きになり、コイルスプリング１７の弾性力は、開閉アーム１６を上方に弾き出すように作用する。
【００４５】
このコイルスプリング１７の作用が変化する臨界点は、コイルスプリング１７の一端１７１と他端１７２との距離が最も接近した地点である。この地点は、開閉アーム１６の回転中心（回転軸）とコイルスプリング１７の一端１７１と他端１７２とが一直線上になる状態であり、デッドポイントと呼ばれる。
デッドポイントを越えて開閉アーム１６が反時計回りに回転すると、コイルスプリング１７の弾性力は、開閉アーム１６を下方に抑える向きから上々に弾き出す向きに変化する。但し、現実のデッドポイントは、開閉アーム１６の自重や回転軸１６１の部分での摩擦等から上記地点から僅かに下方の地点になる。
【００４６】
尚、基板２の装着状態、即ち、基板２が第一第二の支持爪１４１，１４２に支持されその上に可動支持爪１４３が載っている状態では、コイルスプリング１７の一端１７１と他端１７２との間隔は、自由状態（外から力が加わらない状態）の間隔よりも少し狭い間隔になっている。即ち、基板２が装着された状態では、コイルスプリング１７の弾性力は基板２を下方に僅かに抑えるよう作用する。但し、基板２が装着された状態でコイルスプリング１７の一端１７１と他端１７２の間隔が丁度自由状態の間隔になるよう構成してもよい。
【００４７】
一方、開閉アーム１６の右側の中空部分には、基板着脱装置の基板ピックアップが備える開閉棒３８が挿通され、開閉アーム１６が開閉されるようになっている。図３を使用してこの開閉棒３８による開閉アーム１６の開閉動作を説明する。図３は、図１に示す基板支持装置への基板２の着脱の際に使用される基板着脱装置の基板ピックアップの斜視概略図である。
【００４８】
この基板ピックアップ３は、基板２の中央の開口の縁を支持する垂直な姿勢の第一の支持板３１と、第一の支持板３１を先端に固定した第一の水平板３２と、基板２の下縁を支持する垂直な姿勢の第二の支持板３３と、第二の支持板３３を先端に固定した第二の水平板３４と、第一の水平板３２と第二の水平板３４とを一体に保持した垂直な姿勢の保持板３５と、保持板３５に先端が固定された駆動ロッド３６と、保持板３５の上端から側方に延びる取り付け板３７と、取り付け板３７から前方に延びるように固定した開閉棒３８とから主に構成されている。尚、駆動ロッド３６には、基板ピックアップ３全体を水平方向及び垂直方向に移動させる不図示の移動機構が設けられている。
【００４９】
図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図３を使用して、本実施形態の基板支持装置への基板２の着脱動作について説明する。最初に、基板支持装置に基板２を装着する動作について説明する。
まず、図３に示すように基板２が基板ピックアップ３に支持され、不図示の移動機構が基板ピックアップ３を移動させ、基板２を図１（Ｂ）に示す位置に位置させる。即ち、基板２をベース板１１の切り欠き内に位置させるとともに、基板２の中心が上昇中心の位置に一致した状態とする。この状態では、開閉アーム１６は、図１（Ｂ）に示すように、直線状部１６２がほぼ水平な状態にある。この状態は、開閉アーム１６が開いた状態である。そして、上記のように基板ピックアップ３が基板２を上昇位置に位置させるように移動して停止すると、基板ピックアップ３に備えられた開閉棒３８の先端が、開閉アーム１６の右側の中空内に挿通された状態となる。
【００５０】
この状態で不図示の移動機構が、基板ピックアップ３を所定のストロークで下降させる。この結果、基板２が下降して第一の支持爪１４１及び第二の支持爪１４２の上に載り、基板２の中心が支持中心に一致した状態即ち装着状態となる。この下降動作の際には、開閉棒３８も同時に下降し、開閉アーム１６を下方に（時計回りに）押し下げる。そして、開閉アーム１６に設けられた可動支持爪１４３が、図１（Ａ）に示すように基板２の上縁に当接する。また、開閉アーム１６の下方への回転に伴い、コイルスプリング１７は上述したようにデッドポイントを越えて反時計回りに回転し、開閉アーム１６を下方に押し下げるよう弾性力を作用させる。このため、装着された基板２の跳ね上がりが防止される。
【００５１】
尚、装着動作が終了した際、基板ピックアップ３の第二の支持板３３は、ベース板１１の第一円周部１１１と第二円周部１１２との間のえぐられた部分に位置する。また、装着動作が終了した際、基板ピックアップ３の第一第二の支持板３１，３３は、それらの上縁が基板２から僅かに離間した位置（以下、装着終了位置）にある。不図示の移動機構は、基板ピックアップ３をこの装着終了位置から水平方向に移動させて後退させ、所定の待機位置に位置させる。
【００５２】
基板２の取り外し動作は、上記基板２の装着動作とは逆の手順で行われる。即ち、所定の待機位置にある基板ピックアップ３を移動させ、上記装着終了位置に位置させる。この際、図１（Ａ）に示すように、基板ピックアップ３に備えられた開閉棒３８は、閉じた状態である開閉アーム１６の右側の中空内に挿通される。
【００５３】
この状態で、移動機構は基板ピックアップ３を所定のストロークで上昇させる。この結果、図３に示すように基板２が第一の支持板３１及び第二の支持板３３によって支持された状態となる。移動機構は、基板ピックアップ３をさらに上昇させ、基板２を上昇位置に位置させる。この動作の際、開閉棒３８が開閉アーム１６に引っ掛かって開閉アーム１６を上方に押し上げる。この結果、コイルスプリング１７はデッドポイントを越え、図１（Ｂ）に示すように開閉アーム１６は開いた状態となる。尚、ベース板１１の右側の上端部にはストッパ１８が設けられており、開閉アーム１６の先端は、このストッパ１８に当たってそれ以上は開かないようになっている。
【００５４】
このようにして基板２を上昇位置に位置させた後、移動機構は基板ピックアップ３を水平に後退させる。これによって、基板２が基板支持装置から引き抜かれて取り外される。その後、移動機構は、所定の場所まで基板ピックアップ３を移動させて基板２を搬送する。
【００５５】
さて、上記構成及び動作に係る本実施形態の基板支持装置においては、図１の図示状態及び上述した説明から分かるように、三つの支持爪１４１，１４２，１４３の周方向前後においては、他の周方向の位置よりも基板２の周囲に形成される隙間が狭くなっている。これは、前述したプラズマの挙動に関する発明者の研究に基づいている。
即ち、図６に示す従来の基板支持装置のように、基板２の周縁とベース板１１（又はベース板１１に固定された他の部材）との間に形成される隙間が広い場合や、隙間ではなくで外側に開いた空間等である場合、プラズマはその隙間や空間を埋めるように進入してくる。しかしながら、ある限度以上に狭い空間についてはプラズマは一般にそこに進入してくることはない。
【００５６】
本実施形態で、支持爪１４１，１４２，１４３の前後の隙間を狭くしているのは、このような理由に基づいている。即ち、支持爪１４１，１４２，１４３の前後の隙間を狭くしておくと、少なくともこの部分にはプラズマは進入してこない。従って、支持爪１４１，１４２，１４３の存在によってプラズマの空間的条件が変化することはなく、磁気特性の局所的な変化を抑制することができる。
【００５７】
図４は、上記支持爪１４１，１４２，１４３の前後の隙間を狭くすることによる磁気特性の改善の効果を確認した実験の結果を示すものである。この図４は、本実施形態の基板支持装置を使用してスパッタリングにより磁性薄膜を作成した基板２の磁性薄膜のモジュレーション特性を示したものである。図４の（Ａ）（Ｂ）は、図９の（Ａ）（Ｂ）と同様であり、（Ａ）は中心から半径４０ｍｍの位置でもモジュレーション特性を、図９（Ｂ）は中心から半径４６．５ｍｍの位置でのモジュレーション特性を示している。
【００５８】
図４から分かる通り、本実施形態の基板支持装置を使用して磁性薄膜を作成した基板２では、図９（Ｂ）に見られたようなモジュレーションは全く観察されていない。これは、支持爪の存在によってモジュレーション特性に影響を与えるようなプラズマの空間的条件の変化が生じていないことを示している。
【００５９】
次に、基板２の周囲の隙間とモジュレーション特性との関係について検討を加えた結果について説明する。図５は、基板２の周囲の隙間とモジュレーションの大きさとの関係を示す図である。
上述した通り、隙間が狭くなるとプラズマが進入しにくくなるのでモジュレーションは小さくなるが、どの程度まで隙間が狭くなるとプラズマの進入が無くなるかは、プラズマの条件によって若干異なってくる。最も大きな影響を与える因子は圧力である。この図５には、圧力５ｍＴｏｒｒでアルゴンガスのプラズマを形成し、支持爪１４１，１４２，１４３の前後の空間の隙間即ち支持爪１４１，１４２，１４３の突出長さを変化させた実験を結果を示している。尚、図５において、モジュレーションの大きさは、図９（Ｂ）に示すピークの相対的な高さ（（ａ／ｂ）×１００（％））を示している。
【００６０】
図５に示すように、圧力５ｍＴｏｒｒの条件では、隙間が３ｍｍぐらいまではモジュレーションの大きさは３％以下に抑えられ、実用上殆ど問題とならない。また、隙間が７ｍｍより大きくなると、モジュレーションの大きさは５％を越えるようになり、実用上の問題が発生してくる。
一般に、圧力が低くなると、より狭い隙間でもプラズマは進入し易くなる。しかしながら、発明者の研究によると、隙間が３ｍｍ以下である場合、モジュレーションはいずれの圧力条件でも殆ど問題とならない大きさになる。また、隙間が７ｍｍ以下である場合でも、基板処理で採用されるであろう多くの圧力条件においてはモジュレーションは実用上問題とならない大きさとなる。従って、隙間は理想的には３ｍｍ以下であるが、実用的には隙間は７ｍｍ以下であることが好ましい。
【００６１】
上述した本実施形態の基板支持装置では、基板ピックアップ３の上下動に連動して開閉アーム１６が開閉されるようになっている。この構成は、基板２の着脱動作に要する時間を短縮できるメリットがあるが、本願発明の構成はこれに限定されるものではない。即ち、基板ピックアップ３とは別に開閉アーム１６の開閉機構を設けるようにしても良い。開閉機構は、例えば開閉アーム１６の右側の中空に進入する開閉ピンと、開閉ピンを水平方向及び垂直方向に移動させる機構とによって構成できる。
【００６２】
また、上述した基板支持装置は、図８に示すような薄膜作成装置に採用されるが、これ以外にも、エッチング装置や表面改質装置等の処理装置に採用することが可能である。
さらに、基板２は円形であるもののみが説明されたが、液晶基板のような方形の基板２であっても差し支えない。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明した通り、本願発明によれば、基板の周囲に形成される隙間が支持爪の前後で狭くなっているので、支持爪の存在が原因で基板処理の特性に影響が出ることがなく、均質な処理が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施形態の基板支持装置の概略構成を示す正面図であり、（Ａ）は基板が基板支持装置に装着された状態、（Ｂ）は基板が基板支持装置への基板の着脱の際に基板が上昇位置に位置した一時的な状態を示している。
【図２】第一の支持爪１４１の先端の形状及び第一の支持爪１４１の突出長さについて説明する斜視概略図である。
【図３】図１に示す基板支持装置への基板２の着脱の際に使用される基板着脱装置の基板ピックアップの斜視概略図である。
【図４】支持爪１４１，１４２，１４３の前後の隙間を狭くすることによる磁気特性の改善の効果を確認した実験の結果を示すものである。
【図５】基板２の周囲の隙間とモジュレーションの大きさとの関係を示す図である。
【図６】従来の基板支持装置の構成を示す正面概略図である。
【図７】図６に示す基板支持装置の動作を説明する斜視概略図である。
【図８】図６及び図７に示す基板支持装置を採用した薄膜作成装置の例の概略構成を示す正面図である。
【図９】従来の基板支持装置の問題を説明した図であり、図６及び図７に示す基板支持装置を使用して作成した磁性薄膜のモジュレーション特性を示したものである。
【符号の説明】
１基板支持装置
１１ベース板
１１１第一円周部
１１２第二円周部
１１５第五円周部
１４１第一の支持爪
１４２第二の支持爪
１４３可動支持爪
１６開閉アーム
１６２円周状部
１７コイルスプリング
２基板
３基板ピックアップ
３８開閉棒[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate support apparatus used for the purpose of supporting a substrate in a substrate processing apparatus or the like that performs a predetermined process on the surface of the substrate.
[0002]
[Prior art]
Applying a predetermined treatment to the surface of a substrate is actively performed in the manufacture of LSI (Large Scale Integrated Circuit), LCD (Liquid Crystal Display), information recording disk, and the like. Among these, in the field of manufacturing information recording disks such as hard disks, there are cases where a substrate support device that vertically supports a substrate having an opening in the center is used.
[0003]
6 is a schematic front view showing the configuration of a conventional substrate support apparatus, and FIG. 7 is a schematic perspective view for explaining the operation of the substrate support apparatus shown in FIG. The substrate support apparatus shown in FIGS. 6 and 7 is mainly configured by a base plate 11 arranged vertically and a fixed support claw 12 and a movable support claw 13 provided on the base plate 11.
[0004]
As shown in FIGS. 6 and 7, the base plate 11 has a shape in which a rectangular plate member is provided with a notch in the shape of “J”. Then, four fixed support claws 12 are provided in a curved portion (hereinafter, a curved portion) of the “J” notch. As shown in FIGS. 6 and 7, the four fixed support claws 12 are arranged in a positional relationship that is line symmetric with respect to a vertical line (hereinafter, center axis 10) that passes through the lowest point of the letter “J”. Has been.
[0005]
Each of the fixed support claws 12 is a member having a shape that is obtained by bending a short strip-shaped member into an L shape. The notch portion of the base plate 11 is provided with a step, and each fixed support claw 12 is disposed so as to be locked to the step, and is fixed to the base plate 11 by a method such as screwing. Yes. And the front-end | tip of each fixed support nail | claw 12 is going to the center point of the curvature of a curve part, and the V-shaped recessed part as shown in FIG. 7 is formed in the front-end | tip part.
[0006]
On the other hand, the movable support claw 13 is fixed to the upper surface of the base plate 11. The movable support claw 13 has a shape obtained by bending the end of a strip-shaped member into an L shape. The rear end of the movable support claw 13 is fixed to the upper end surface of the base plate 11 by screws or the like, and the L-shaped front end portion is located just on the central axis 10 and faces downward. And the V-shaped recessed part is formed in the front-end | tip part which faced downward similarly to the fixed support nail | claw 12. FIG.
[0007]
The operation of the conventional substrate support apparatus will be described.
The substrate support device is configured to support a substrate 2 having a circular plate shape such as a substrate for a hard disk and having an opening 20 in the center, and the substrate 2 is provided by a transport mechanism 4 including a substrate pickup 3 that holds the substrate 2. Is designed to be removed.
[0008]
As shown in FIG. 7, an opening / closing device 5 that opens and closes the movable support claw 13 of the substrate support device 1 is provided in the vicinity of the substrate support device 1. The movable support claw 13 described above is a leaf spring, and the opening / closing device 5 includes an open / close pin 51 that deflects the movable support claw 13 by displacing the tip of the movable support claw 13 upward, and the open / close pin 51 in the horizontal direction. The moving mechanism 52 is configured to move in the vertical direction.
[0009]
First, the case where the board | substrate 2 is mounted | worn with the said board | substrate support apparatus 1 is demonstrated. The substrate pickup 3 conveys the substrate 2 horizontally to the vicinity of the substrate support device 1 while holding the substrate 2 by inserting the tip into the central opening 20 of the substrate 2. At this time, the opening / closing pin 51 of the opening / closing device 5 is moved horizontally in advance by the moving mechanism 52 and enters below the movable support claw 13 of the substrate supporting device 1 and further moves upward by a predetermined distance, and is indicated by a dotted line in FIG. Thus, the movable support claw 13 is bent so that the movable support claw 13 is opened.
[0010]
The substrate pickup 3 moves the substrate 2 to the position of the base plate 11 of the substrate support device 1 and positions the substrate 2 at a position between the movable support claw 13 and the fixed support claw 12. Then, the transport mechanism 4 lowers the substrate pickup 3 slightly so that the substrate 2 is placed on and supported by the fixed support claws 12.
[0011]
Next, the moving mechanism 52 of the opening / closing device 5 lowers the opening / closing pin 51 by a predetermined distance to cancel the bending of the movable support claw 13 so that the movable support claw 13 is in a substantially horizontal posture. As a result, the distal end portion of the movable support claw 13 comes into contact with the upper edge of the substrate 2 and the substrate 2 is held from above. Thereafter, the substrate pickup 3 moves backward and is sent to a predetermined position by the transport mechanism 4 for holding another substrate 2 or the like. The open / close pin 51 is also retracted and retracted to a predetermined retracted position.
[0012]
When the substrate 2 is removed from the substrate support device 1, the above procedure is reversed. First, the moving mechanism 52 of the opening / closing device 5 moves the opening / closing pin 51 horizontally to enter below the movable support claw 13 and raise it by a predetermined distance. The movable support claw 13 is bent. Then, the transport mechanism 4 drives the substrate pickup 3 to insert the tip of the substrate pickup 3 into the central opening 20 of the substrate 2. In this state, the substrate pickup 3 slightly rises to hold and lift the substrate 2, and the substrate pickup 3 moves backward to pull out the substrate 2 from the substrate support device 1, thereby completing the removal.
[0013]
Next, a substrate processing apparatus using the substrate support apparatus 1 as described above will be described. FIG. 8 is a plan view illustrating a schematic configuration of an example of a substrate processing apparatus using the substrate support apparatus illustrated in FIGS. 6 and 7.
The substrate processing apparatus shown in FIG. 8 has a structure in which a substrate attaching / detaching chamber 61 and a processing chamber 62 are arranged adjacent to each other with a gate valve 66 interposed therebetween. The substrate 2 to be processed is mounted on the substrate support device 1 in the substrate attaching / detaching chamber 61, and the whole substrate support device 1 is sent to the processing chamber 62. Then, after processing is performed in the processing chamber 62, the substrate is again returned to the substrate attaching / detaching chamber 61 and removed from the substrate supporting apparatus 1.
[0014]
FIG. 8 shows a sputtering apparatus for producing a magnetic thin film as an example of a substrate processing apparatus. That is, a sputtering cathode 63 is provided in the processing chamber 62. The sputtering cathode 63 includes a target 631 to be sputtered and a magnet mechanism 633 provided behind the target 631. Further, a sputtering power source 632 for applying a target predetermined voltage to the target 631 is provided.
[0015]
The magnet mechanism 633 includes a columnar center magnet 634 provided at the center and a ring-shaped peripheral magnet 635 surrounding the center magnet 634, and sets an arch-shaped magnetic force line 636 that penetrates the target 631. Yes. This line of magnetic force 636 enables magnetron sputtering, and enables highly efficient film formation.
[0016]
The processing chamber 62 includes an exhaust system 64 and gas introduction means 65 for introducing a predetermined gas into the interior. When the sputtering power supply 632 is operated while introducing a predetermined gas into the processing chamber 62, sputtering discharge occurs in the space facing the target 633, and plasma P is formed.
[0017]
As shown in FIG. 8, a pair of sputtering cathodes 63 is provided so as to be positioned on both sides of the substrate 2 supported by the substrate support apparatus 1. Accordingly, the plasma P is formed on both sides of the substrate 2 and can be formed on both sides of the substrate 2 simultaneously.
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
A substrate processing apparatus using the above-described conventional substrate support apparatus is required to perform high-quality processing to every corner of the surface of the substrate. For example, in the process of creating a magnetic thin film on a substrate for an information recording medium, in order to increase the recording capacity on a single substrate, it is required to produce a high-quality magnetic thin film as close to the periphery of the substrate as possible. Yes.
According to the inventor's research, when the substrate support apparatus having the above-described configuration is used, a high-quality magnetic thin film can be formed in the central portion of the substrate, but locally anomalies in the peripheral portion of the substrate, particularly in the portion close to the peripheral edge of the substrate. It has been found that there is a problem that a thin film having a proper property is produced.
[0019]
FIG. 9 is a diagram for explaining a problem of this conventional substrate support apparatus. More specifically, FIG. 9 shows the modulation characteristics of a magnetic thin film prepared using the substrate support apparatus shown in FIGS. The modulation characteristic means the characteristic of whether there is no abnormal fluctuation of the modulation signal, that is, the output signal. Here, it means that the magnetic characteristic of the magnetic thin film formed on the substrate is uniform in the circumferential direction. Yes. Specifically, FIG. 9 shows the holding force in the circumferential direction of the substrate and the magnitude of the residual magnetic flux replaced with electric signals.
[0020]
FIG. 9 shows the modulation characteristics of a substrate having a diameter of 95 mm. Of these, FIG. 9A shows the modulation characteristic even at a position with a radius of 40 mm from the center, and FIG. 9B shows the modulation characteristic at a position with a radius of 46.5 mm from the center.
As can be seen from FIG. 9, the magnetic characteristics in the circumferential direction are uniform at the position of the radius of 40 mm from the center and no modulation occurs, but at the position of the radius of 46.5 mm, the peak that shows a sharp local magnetic characteristic sharply appears. Are observed in five places, and modulation occurs. When such modulation occurs, an error is likely to occur during magnetic recording, and a defective sector is likely to be caused.
[0021]
As a result of the inventor's earnest examination about the cause of this peak, it was found that the position of this peak corresponds to the position of the support claw shown in FIG. In other words, the circumferential position of the peak coincided with the circumferential position where the support claws were located during film formation. From this, it was considered that the cause of the peak was caused by the presence of the supporting nails.
[0022]
Further research by the inventor has shown that the occurrence of a peak in magnetic properties due to the presence of the supporting claws is related to the behavior of the plasma formed during film formation. That is, in the conventional substrate support apparatus as shown in FIG. 6, the plasma enters the space between the notch edge of the base plate and the peripheral edge of the substrate. In particular, there is a problem of plasma intrusion when a negative bias voltage of about 0 to −400 V is applied to the substrate.
[0023]
In this case, considering the electrical conditions of the space around the substrate, the support claws are usually formed of a metal such as stainless steel. Therefore, when the support claws are maintained at a ground potential, for example, electrons and ions are proliferated from the plasma. It flows to the grounding part through the support claw. For this reason, it is considered that the plasma state is locally changed only in the places where the support claws are present. For this reason, it is considered that a local change in magnetic characteristics as shown in FIG. 9B occurs.
[0024]
In addition, it has been studied to apply a negative bias voltage to the substrate to extract positive ions from the plasma and use it for processing. In this case, the support claw is also used as an electrode for applying a negative bias voltage. In such a case, when the plasma enters the gap between the substrate and the base plate, the spatial conditions of the plasma greatly change due to the presence of the support claws, and the local magnetic characteristics as shown in FIG. The change is expected to be even worse.
[0025]
The present invention has been made to solve this problem. That is, an object of the present invention is to provide a substrate support apparatus that can perform uniform substrate processing without locally changing processing characteristics due to the presence of support claws.
[0026]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 of the present application is used to support a substrate in a vertical position in a substrate processing apparatus that performs a predetermined process on a substrate while forming plasma in a space facing the substrate. A substrate support device comprising:
  It is equipped with a base plate in a vertical position and a plurality of support claws attached to the base plate,
  The plurality of support claws abut the peripheral edge of the vertically erected substrate to support the substrate, and at least one of the plurality of support claws abuts on or away from the peripheral edge of the substrate. Is a movable support nail,
  The base plate has an edge, and the edge extends in a circumferential direction that is a direction along the periphery of the substrate when the substrate is supported by the plurality of support claws. Has a shape in which a gap is formed between
  The base plate has a configuration in which the gap has a shape that is narrower than other portions in the circumferential front and rear portions of all the support claws.
  In order to solve the above problems, the invention according to claim 2 of the present application is used to support a substrate in an upright position in a substrate processing apparatus that performs a predetermined process on the substrate while forming plasma in a space facing the substrate. A substrate support device comprising:
  A base plate in a vertically standing position, and a plurality of support claws attached to the base plateOpen / close arm pivotally supported by the base plateWith
  The plurality of support claws abut the peripheral edge of the vertically erected substrate to support the substrate, and at least one of the plurality of support claws abuts on or away from the peripheral edge of the substrate. Is a movable support nail,
  The movable support claw is fixed to the open / close arm and attached to the base plate via the open / close arm,
  The open / close arm is in a closed state in which the movable support claw is in contact with the substrate to support the substrate, and is in a state in which the movable support claw is separated from the substrate when the substrate is attached or detached. ,
  The base plate has an edge, and the edge extends in a circumferential direction that is a direction along the periphery of the substrate when the substrate is supported by the plurality of support claws. And a shape in which a first gap is formed between the peripheral edge of the substrate and
  Opening / closing armHas an edge, and this edge extends in a circumferential direction, which is a direction along the periphery of the substrate when the substrate is supported by the plurality of support claws.Opening / closing armBetween this edge and the edge of the substrateSecondIt has a shape that forms a gap,
  The base plate and the opening / closing armSaidFirst gap and second gapHowever, it has the structure that it has a shape which becomes narrower than another location in the location before and behind the said circumferential direction of all the said support claws.
  Moreover, in order to solve the said subject, a claim3The described inventionClaim 1 aboveIn the configuration, the gap is 7 mm or less at the front and rear positions in the circumferential direction of all the support claws.
  In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 4 is the configuration according to claim 2, wherein the first gap and the second gap are 7 mm at the front and rear positions in the circumferential direction of all the support claws. The configuration is as follows.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
FIG. 1 is a front view showing a schematic configuration of a substrate support apparatus according to an embodiment of the present invention. 1A shows a state in which the substrate is mounted on the substrate support device, and FIG. 1B shows a temporary state in which the substrate is located at the raised position when the substrate is attached to or detached from the substrate support device. It shows the state.
The substrate support apparatus shown in FIG. 1 includes a base plate 11 and a plurality of support claws 141, 142, and 143 attached to the base plate 11 so as to abut the peripheral edge of the substrate 2 and vertically support the substrate 2. Yes.
[0028]
The base plate 11 has a substantially rectangular plate shape as a whole. At the lower part of the base plate 11, an attachment part 110 to be attached to a transport carrier (not shown) is formed. The transport carrier is a mechanism that transports the substrate support device that supports the substrate 2 in the horizontal direction.
As shown in FIG. 1, a cutout that is substantially part of the circumference is formed at a position substantially at the center of the base plate 11. The center of this circumference coincides with a point where the center of the substrate 2 is located when the substrate 2 is mounted (hereinafter referred to as a support center).
[0029]
In FIG. 1, when expressed by a circumferential angle according to the direction in which the hands of the watch move, in the portion 111 from about 83 degrees to about 147 degrees, the edge of the notch forms a part of the circumference (hereinafter referred to as the first). Circumference 111). Further, even in the portion 112 from about 233 degrees to about 277 degrees, the edge of the notch forms a part of the circumference (hereinafter, the second circumferential portion 112).
[0030]
The first circumferential portion 111 and the second circumferential portion 112 are part of the circumference having the same radius. This radius is about 3 mm larger than the radius of the substrate 2. That is, in the state where the substrate 2 is mounted as shown in FIG. 1A, the edge of the substrate 2 and the edge of the base plate 11 are the same 3 mm in the first circumferential portion 111 and the second circumferential portion 112. It is in a state of facing each other with an interval (hereinafter referred to as a circumferential separation interval).
In addition, as shown to FIG. 1 (A), in the part between the 1st circumference part 111 and the 2nd circumference part 112, it has a shape which was digging out rather than on the circumference. This is for securing a retracted position of the substrate pickup holding the substrate 2 as will be described later.
[0031]
When the forward direction of the clock hands is forward and the reverse is backward, the direction perpendicular to the circumference (the radial direction of the circle) is slightly behind the front end of the first circumferential portion 111. ) And a first narrow bottle 151 is formed. And the 1st support nail | claw 141 is arrange | positioned in this bottleneck 151. FIG.
The first support claw 141 is an L-shaped member as shown in FIG. That is, the belt-like plate is bent into an L shape as shown in FIG. On the other hand, a first claw fixing opening 152 is formed at the end of the first bottleneck 151. A first fixing portion 153 for fixing the first support claw 141 is provided at the edge of the first claw fixing opening 152. The terminal end of the first support claw 141 is fixed to the first fixing portion 153 by screws.
[0032]
The shape of the tip of the first support claw 141 and the protruding length of the first support claw 141 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic perspective view illustrating the shape of the tip of the first support claw 141 and the protruding length of the first support claw 141.
As shown in FIG. 2, the tip of the first support claw 141 is formed in a shallow V shape. The depth of the V shape is about 0.5 mm. Therefore, the distance (projection length) from the tip of the first support claw 141 to the circumference formed by the first circumferential portion 111 is slightly larger than the circumferential separation distance d and is about 3.5 mm. However, this protrusion length is much smaller than the length (for example, about 10 mm) from which the fixed support claw 12 protrudes from the edge of the notch in the conventional substrate support apparatus shown in FIG.
Note that when the V-shaped depth is increased to about 2 mm and the protruding length is set to about 5 mm, the support of the substrate 2 is stabilized. However, if the depth of the V-shape is made too deep, there is a drawback that the shadow effect problem that the processing in the region close to the peripheral edge of the substrate 2 is hindered by the shadow of the tip of the support claw 141 becomes large.
[0033]
Returning to FIG. 1, a second bottleneck 154 is formed at a position slightly forward from the rear end of the second circumferential portion 112. The bottleneck 154 is also long along a direction perpendicular to the circumference. A second support claw 142 is disposed in the second bottleneck 154.
The second support claw 142 is also an L-shaped member as shown in FIG. A second claw fixing opening 155 is formed at the end of the second bottleneck 154, and a second fixing for fixing the second support claw 142 to the edge of the second claw fixing opening 155. A portion 156 is provided. The terminal end of the second support claw 142 is fixed to the second fixing portion 156 by screws. The tip of the second support claw 142 has the same shape as the tip of the first support claw 141 shown in FIG. 2 and has the same protruding length as that of the first support claw 141 and the second circumferential portion 112. Projecting toward the center of support.
[0034]
The edge of the notch in the rear side portion of the first circumferential portion 111 also forms a part of the circumference. This portion is referred to as a third circumferential portion 113, and the center of the third circumferential portion 113 is a raised position (hereinafter, referred to as “the substrate 2” when the substrate 2 is temporarily attached / detached as shown in FIG. 1B). It coincides with the center point of the substrate 2 (hereinafter simply referred to as the rising position) when it is positioned at the rising position. The distance between the peripheral edge of the substrate 2 located at the raised position and the edge of the third circumferential portion 113 is about 3 mm, as in the first circumferential portion 111 and the like.
The notched edge of the front portion 114 of the second circumferential portion 112 also forms a part of the circumference concentric with the rising center. When this portion is called the fourth circumferential portion 114, the distance between the fourth circumferential portion 114 and the peripheral edge of the substrate 2 at the symptom position is also about 3 mm.
[0035]
An opening / closing arm 16 is provided on the upper side of the base plate 11. As shown in FIG. 1, one end of the open / close arm 16 is pivotally supported by the upper left end portion of the base plate 11. That is, the open / close arm 16 can rotate within a range of a predetermined angle around a rotation shaft 161 provided at the upper end.
[0036]
As shown in FIG. 1, the open / close arm 16 includes a linear portion 162 positioned on the upper side, a circumferential portion 163 positioned on the lower side of the linear portion 162, a linear portion 162, and a circumferential portion 163. It is the shape which consists of the three relay parts 164 which connect. The lower edge of the circumferential portion 163 has a shape that extends at a constant distance along a part of the upper side of the mounted substrate 2. Hereinafter, this edge of the opening / closing arm 16 is referred to as a fifth circumferential portion 115.
[0037]
That is, as shown in FIG. 1A, in the state where the substrate 2 is mounted, the peripheral edge of the substrate 2 and the fifth circumferential portion 115 are positioned at a circumferential position of about 340 degrees (−20 degrees) to 43 degrees. It is in a state of extending while maintaining an equal distance. Also here, the circumferential separation distance between the peripheral edge of the substrate 2 and the fifth circumferential portion 115 is set to 3 mm.
[0038]
Note that the edge of the opening / closing arm 16 is also circumferential on the rear side in the circumferential direction of the fifth circumferential portion 115 (hereinafter, the sixth circumferential portion 116). As with the third and fourth circumferential portions 113 and 114, the sixth circumferential portion 116 has a circumferential shape concentrically with the rising center as shown in FIG.
[0039]
  thislikeAs shown in FIG. 1, a movable support claw 143 is provided at a position slightly on the tip side from the middle in the length direction of the opening / closing arm 16. The open / close arm 16 is provided with two hollows on the left and right sides by three relay portions 164 that connect the linear portion 162 and the circumferential portion 163. A third bottleneck 157 is formed from the left hollow portion through the circumferential portion 163 from the front end in the circumferential direction.
[0040]
The movable support claw 143 has a shape obtained by bending a band plate-like member into an L shape, and the bent tip side portion is inserted into the third bottleneck 157. A portion on the rear end side of the movable support claw 143 is located in the hollow on the left side of the opening / closing arm 16 and is fixed to the lower surface of the linear portion 162.
[0041]
The distal end of the movable support claw 143 protrudes perpendicularly to the circumferential direction of the fifth circumferential portion 163. The shape of the tip of the movable support claw 143 is the same as that of the first support claw 141, and the protruding length of the tip is 3.5 mm, similar to the first support claw 141. As shown in FIG. 1A, when the substrate 2 is mounted, the distal end portion of the movable support claw 143 is located on a line connecting the support centers.
[0042]
On the other hand, one end 171 of the coil spring 17 is locked to the tip of the opening / closing arm 16. The other end 172 of the coil spring 17 is locked to the upper right end of the base plate 11. When the open / close arm 16 rotates with the rotation shaft 161 as a fulcrum, the coil spring 17 rotates in a predetermined angle range with the other end 172 as a fulcrum.
[0043]
When the substrate 22 is mounted as shown in FIG. 1A, the coil spring 17 generates an elastic force that rotates the open / close arm 16 downward to press the substrate 2 downward to support the substrate 2. It has a stabilizing effect.
That is, as shown in FIG. 1 (A), in a state where the substrate 2 is mounted on the first and second support claws 141 and 142, the substrate 2 is moved by the first and second support claws. When the board 2 tries to jump up from 141, 142, the substrate 2 pushes the movable support claw 143 to rotate the opening / closing arm 16 upward (counterclockwise).
[0044]
However, when the opening / closing arm 16 rotates in this direction, the coil spring 17 is moved while the gap between the one end 171 of the coil spring 17 fixed to the tip of the opening / closing arm 16 and the other end 172 fixed to the base plate 11 is reduced. Rotate upward (counterclockwise) about end 172.
When the distance between the one end 171 and the other end 172 of the coil spring 17 is narrowed, the elastic force of the coil spring 17 acts against it, and thus acts to suppress the upward rotation of the opening / closing arm 16. For this reason, it is suppressed that the board | substrate 2 jumps up from the 1st 2nd support nail | claw 141,142.
However, when the opening / closing arm 16 further rotates upward and exceeds a certain position, the one end 171 and the other end 172 of the coil spring 17 are moved away from each other, and the elastic force of the coil spring 17 is controlled by the opening / closing arm 16. Acts so as to flip upward.
[0045]
The critical point at which the action of the coil spring 17 changes is the point where the distance between the one end 171 and the other end 172 of the coil spring 17 is closest. This point is a state in which the rotation center (rotation axis) of the open / close arm 16 and one end 171 and the other end 172 of the coil spring 17 are in a straight line, and is called a dead point.
When the open / close arm 16 rotates counterclockwise beyond the dead point, the elastic force of the coil spring 17 changes from the direction in which the open / close arm 16 is held downward to the upward flipping direction. However, the actual dead point is a point slightly below the above point due to the weight of the open / close arm 16 and the friction at the rotating shaft 161.
[0046]
When the substrate 2 is mounted, that is, when the substrate 2 is supported by the first and second support claws 141 and 142 and the movable support claw 143 is placed thereon, one end 171 and the other end 172 of the coil spring 17 are provided. Is a little narrower than the interval in a free state (a state in which no force is applied from the outside). That is, in a state where the substrate 2 is mounted, the elastic force of the coil spring 17 acts to slightly restrain the substrate 2 downward. However, it may be configured such that the distance between the one end 171 and the other end 172 of the coil spring 17 is exactly the free state with the substrate 2 mounted.
[0047]
On the other hand, an opening / closing bar 38 provided in a substrate pickup of the substrate attachment / detachment apparatus is inserted into the right hollow portion of the opening / closing arm 16 so that the opening / closing arm 16 is opened and closed. The opening / closing operation of the opening / closing arm 16 by the opening / closing bar 38 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic perspective view of the substrate pickup of the substrate attaching / detaching apparatus used when attaching / detaching the substrate 2 to / from the substrate supporting device shown in FIG.
[0048]
The substrate pickup 3 includes a first support plate 31 in a vertical posture that supports the edge of the opening at the center of the substrate 2, a first horizontal plate 32 having the first support plate 31 fixed at the tip, and the substrate 2. A second support plate 33 in a vertical posture that supports the lower edge of the first horizontal plate 34, a second horizontal plate 34 with the second support plate 33 fixed to the tip, a first horizontal plate 32, and a second horizontal plate 34. , A drive rod 36 having a tip fixed to the holding plate 35, a mounting plate 37 extending laterally from the upper end of the holding plate 35, and a forward direction from the mounting plate 37. It is mainly comprised from the opening-and-closing rod 38 fixed so that it might extend. The drive rod 36 is provided with a movement mechanism (not shown) that moves the entire substrate pickup 3 in the horizontal direction and the vertical direction.
[0049]
The attaching / detaching operation of the substrate 2 to / from the substrate supporting apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIGS. First, the operation of mounting the substrate 2 on the substrate support apparatus will be described.
First, as shown in FIG. 3, the substrate 2 is supported by the substrate pickup 3, and a moving mechanism (not shown) moves the substrate pickup 3 so that the substrate 2 is positioned at the position shown in FIG. That is, the substrate 2 is positioned in the notch of the base plate 11 and the center of the substrate 2 is set to coincide with the position of the rising center. In this state, as shown in FIG. 1B, the open / close arm 16 has the linear portion 162 in a substantially horizontal state. This state is a state where the open / close arm 16 is opened. When the substrate pickup 3 moves and stops so as to position the substrate 2 in the raised position as described above, the tip of the opening / closing bar 38 provided on the substrate pickup 3 is inserted into the hollow on the right side of the opening / closing arm 16. It will be in the state.
[0050]
In this state, a moving mechanism (not shown) lowers the substrate pickup 3 with a predetermined stroke. As a result, the substrate 2 descends and rests on the first support claw 141 and the second support claw 142, and the center of the substrate 2 coincides with the support center, that is, the mounted state. During this lowering operation, the opening / closing bar 38 is also lowered simultaneously, and pushes down the opening / closing arm 16 downward (clockwise). Then, the movable support claw 143 provided on the open / close arm 16 comes into contact with the upper edge of the substrate 2 as shown in FIG. As the opening / closing arm 16 rotates downward, the coil spring 17 rotates counterclockwise beyond the dead point as described above, and applies an elastic force to push the opening / closing arm 16 downward. For this reason, the board | substrate 2 with which it mounted | wore is prevented from jumping up.
[0051]
When the mounting operation is finished, the second support plate 33 of the substrate pickup 3 is located in the portion between the first circumferential portion 111 and the second circumferential portion 112 of the base plate 11. Further, when the mounting operation is completed, the first and second support plates 31 and 33 of the substrate pickup 3 are in positions where their upper edges are slightly separated from the substrate 2 (hereinafter referred to as mounting end positions). A moving mechanism (not shown) moves the substrate pickup 3 from the mounting end position in the horizontal direction and moves it backward to place it at a predetermined standby position.
[0052]
The removal operation of the substrate 2 is performed in the reverse procedure to the mounting operation of the substrate 2. That is, the substrate pickup 3 at a predetermined standby position is moved to be positioned at the mounting end position. At this time, as shown in FIG. 1A, the open / close bar 38 provided in the substrate pickup 3 is inserted into the hollow on the right side of the open / close arm 16 in the closed state.
[0053]
In this state, the moving mechanism raises the substrate pickup 3 with a predetermined stroke. As a result, as shown in FIG. 3, the substrate 2 is supported by the first support plate 31 and the second support plate 33. The moving mechanism further raises the substrate pickup 3 and positions the substrate 2 in the raised position. During this operation, the open / close bar 38 is caught by the open / close arm 16 and pushes the open / close arm 16 upward. As a result, the coil spring 17 exceeds the dead point, and the open / close arm 16 is opened as shown in FIG. A stopper 18 is provided at the upper right end of the base plate 11 so that the tip of the opening / closing arm 16 abuts against the stopper 18 and cannot be opened any further.
[0054]
After the substrate 2 is positioned in the raised position in this way, the moving mechanism retracts the substrate pickup 3 horizontally. As a result, the substrate 2 is pulled out from the substrate support device and removed. Thereafter, the moving mechanism moves the substrate pickup 3 to a predetermined location and conveys the substrate 2.
[0055]
Now, in the substrate support apparatus of the present embodiment relating to the above-described configuration and operation, as can be seen from the illustrated state of FIG. The gap formed around the substrate 2 is narrower than the position in the circumferential direction. This is based on the inventors' research on the plasma behavior described above.
That is, as in the conventional substrate support apparatus shown in FIG. 6, when the gap formed between the peripheral edge of the substrate 2 and the base plate 11 (or another member fixed to the base plate 11) is wide, If it is a space that is open to the outside instead of plasma, the plasma enters to fill the gap or space. However, for spaces narrower than a certain limit, plasma generally does not enter there.
[0056]
In this embodiment, the gap between the front and rear of the support claws 141, 142, and 143 is narrowed based on such a reason. That is, if the gaps before and after the support claws 141, 142, and 143 are narrowed, plasma does not enter at least this portion. Therefore, the spatial conditions of the plasma do not change due to the presence of the support claws 141, 142, and 143, and local changes in magnetic characteristics can be suppressed.
[0057]
FIG. 4 shows the results of an experiment confirming the effect of improving the magnetic characteristics by narrowing the gaps before and after the support claws 141, 142, and 143. FIG. 4 shows the modulation characteristics of the magnetic thin film of the substrate 2 on which the magnetic thin film was formed by sputtering using the substrate support apparatus of this embodiment. 4A and 4B are the same as FIGS. 9A and 9B. FIG. 4A shows the modulation characteristic even at a position of a radius of 40 mm from the center, and FIG. The modulation characteristic at a position of 5 mm is shown.
[0058]
As can be seen from FIG. 4, the modulation as shown in FIG. 9B is not observed at all on the substrate 2 in which the magnetic thin film is formed using the substrate support apparatus of the present embodiment. This indicates that there is no change in the spatial conditions of the plasma that affects the modulation characteristics due to the presence of the support claws.
[0059]
Next, the result of studying the relationship between the gap around the substrate 2 and the modulation characteristics will be described. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the gap around the substrate 2 and the magnitude of the modulation.
As described above, the plasma becomes difficult to enter when the gap is narrowed, and thus the modulation is small. However, the extent to which the gap is narrowed is slightly different depending on the plasma conditions. The most influential factor is pressure. FIG. 5 shows the result of an experiment in which argon gas plasma was formed at a pressure of 5 mTorr, and the clearance between the front and rear of the support claws 141, 142, 143, that is, the protruding length of the support claws 141, 142, 143 was changed. Show. In FIG. 5, the magnitude of the modulation indicates the relative height ((a / b) × 100 (%)) of the peak shown in FIG. 9B.
[0060]
As shown in FIG. 5, under the condition of a pressure of 5 mTorr, the magnitude of the modulation is suppressed to 3% or less until the gap is about 3 mm, and there is almost no problem in practical use. Further, when the gap is larger than 7 mm, the size of the modulation exceeds 5%, which causes a practical problem.
Generally, when the pressure is lowered, the plasma is likely to enter even in a narrower gap. However, according to the inventor's research, when the gap is 3 mm or less, the modulation becomes a size that hardly causes a problem under any pressure condition. Even when the gap is 7 mm or less, the modulation does not cause a problem in practical use under many pressure conditions that will be employed in substrate processing. Therefore, the gap is ideally 3 mm or less, but practically the gap is preferably 7 mm or less.
[0061]
In the substrate support apparatus of this embodiment described above, the open / close arm 16 is opened and closed in conjunction with the vertical movement of the substrate pickup 3. This configuration has an advantage that the time required for the attaching / detaching operation of the substrate 2 can be shortened, but the configuration of the present invention is not limited to this. That is, an opening / closing mechanism for the opening / closing arm 16 may be provided separately from the substrate pickup 3. The opening / closing mechanism can be configured by, for example, an opening / closing pin that enters the right side of the opening / closing arm 16 and a mechanism that moves the opening / closing pin in the horizontal direction and the vertical direction.
[0062]
Moreover, although the substrate support apparatus described above is employed in a thin film forming apparatus as shown in FIG. 8, it can also be employed in a processing apparatus such as an etching apparatus or a surface modification apparatus.
Furthermore, although only the circular substrate 2 has been described, a rectangular substrate 2 such as a liquid crystal substrate may be used.
[0063]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the gap formed around the substrate is narrow before and after the support claw, the substrate processing characteristics are not affected due to the presence of the support claw, Homogeneous processing can be performed.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are front views showing a schematic configuration of a substrate support device according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 1A shows a state where a substrate is mounted on the substrate support device, and FIG. 1B shows a substrate mounted on the substrate support device; The temporary state which the board | substrate was located in the raising position at the time of attachment or detachment of is shown.
FIG. 2 is a schematic perspective view illustrating the shape of the tip of the first support claw 141 and the protruding length of the first support claw 141. FIG.
3 is a schematic perspective view of a substrate pickup of the substrate attaching / detaching device used when attaching / detaching the substrate 2 to / from the substrate supporting device shown in FIG. 1; FIG.
FIG. 4 shows the result of an experiment for confirming the effect of improving the magnetic characteristics by narrowing the gaps before and after the support claws 141, 142, and 143.
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the gap around the substrate 2 and the magnitude of modulation.
FIG. 6 is a schematic front view showing a configuration of a conventional substrate support apparatus.
7 is a schematic perspective view for explaining the operation of the substrate support apparatus shown in FIG. 6. FIG.
8 is a front view showing a schematic configuration of an example of a thin film forming apparatus employing the substrate support apparatus shown in FIGS. 6 and 7. FIG.
FIG. 9 is a diagram for explaining a problem of a conventional substrate support apparatus, showing the modulation characteristics of a magnetic thin film prepared using the substrate support apparatus shown in FIGS. 6 and 7;
[Explanation of symbols]
1 Substrate support device
11 Base plate
111 First circumference
112 Second circumference
115 Fifth Circle Circumference
141 First support nail
142 Second support claw
143 Movable support claws
16 Opening and closing arm
162 Circumferential part
17 Coil spring
2 Substrate
3 Substrate pickup
38 Opening and closing bar

Claims

A substrate support device used for vertically supporting a substrate in a substrate processing apparatus that performs predetermined processing on a substrate while forming plasma in a space facing the substrate,
It is equipped with a base plate in a vertical position and a plurality of support claws attached to the base plate,
The plurality of support claws abut the peripheral edge of the vertically erected substrate to support the substrate, and at least one of the plurality of support claws abuts on or away from the peripheral edge of the substrate. Is a movable support nail,
The base plate has an edge, and the edge extends in a circumferential direction that is a direction along the periphery of the substrate when the substrate is supported by the plurality of support claws. Has a shape in which a gap is formed between
The base plate has a shape in which the gap is narrower than other portions in the circumferential front and rear portions of all the support claws.

A substrate support device used for vertically supporting a substrate in a substrate processing apparatus that performs predetermined processing on a substrate while forming plasma in a space facing the substrate,
It is equipped with a base plate in an upright posture, a plurality of support claws attached to the base plate, and an open / close arm pivotally supported on the base plate .
The plurality of support claws abut the peripheral edge of the vertically erected substrate to support the substrate, and at least one of the plurality of support claws abuts on or away from the peripheral edge of the substrate. Is a movable support nail,
The movable support claw is fixed to the open / close arm and attached to the base plate via the open / close arm,
The open / close arm is in a closed state in which the movable support claw is in contact with the substrate to support the substrate, and is in a state in which the movable support claw is separated from the substrate when the substrate is attached or detached. ,
The base plate has an edge, and the edge extends in a circumferential direction that is a direction along the periphery of the substrate when the substrate is supported by the plurality of support claws. And a shape in which a first gap is formed between the peripheral edge of the substrate and
Has the opening arm edge, this edge, when the substrate is supported by said plurality of supporting claws, which extend in the circumferential direction is a direction along the periphery of the substrate, the opening and closing arm, this edge And a shape in which a second gap is formed between the peripheral edge of the substrate and
The base plate and the open / close arm have a shape in which the first gap and the second gap are narrower than the other places in the front and rear portions of the support claws in the circumferential direction. A substrate support apparatus.

2. The substrate support apparatus according to claim 1 , wherein the gap is 7 mm or less at the front and rear positions of all the support claws in the circumferential direction.

The substrate support apparatus according to claim 2, wherein the first gap and the second gap are 7 mm or less at positions in the circumferential direction of all the support claws.