JP2009209454A

JP2009209454A - 基板の成膜方法及び円板状基板

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Publication number: JP2009209454A
Application number: JP2009143636A
Authority: JP
Inventors: Terushige Takeyama; 輝茂竹山; Nobuhito Miyauchi; 信人宮内; Takashi Shiba; 高志柴
Original assignee: Canon Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 2009-06-16
Filing date: 2009-06-16
Publication date: 2009-09-17
Anticipated expiration: 2020-01-28
Also published as: JP5042277B2

Abstract

【課題】ロボットの動作速度を変えず、キャリア上のホルダへの基板取付け方等を改良することにより単位時間当たりの基板移載量を増大した基板処理装置を用いることで基板の処理能力を高める。
【解決手段】基板の成膜に用いる基板移載装置は例えばインライン式成膜装置に適用される。この基板移載装置は補助真空室１７と真空室１６を備える。補助真空室１７は複数の第１基板カセットを備える。真空室１６は搬送路に沿ってキャリアが移動する真空室１０ｃに通じている。真空室１６は、ロボット２５と、ロボット２６と、これらのロボットの間に配置され、複数枚の基板が搭載可能でかつ並列に並べられた複数の第２基板カセットとが設けられている。基板１１６はセンタ孔を有する円板状の基板である。基板のセンタ孔はピックアップの動作の際に引掛け部として利用される。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板の成膜方法及び円板状基板に関し、特に、センタ孔を有する磁気ディスクや光ディスク等のごとき円板状基板を成膜する例えばインライン式成膜装置に用いられる基板移載装置において、移載動作に基づき基板の搬入または搬出を行うときに、搬入・搬出に必要される時間を短縮し、成膜処理等のスループットを高めた基板移載装置を備える基板処理装置を用いた基板の成膜方法及び、該基板の成膜方法によって製造された円板状基板に関するものである。

本発明に関連する基板移載装置が開示された文献として特開平８−２７４１４２号公報（特許文献１）が挙げられる。この公報はインライン式成膜装置を開示している。当該成膜装置は、成膜室やその他の処理室等として機能する複数の真空室を含み、複数の真空室を連続して直列的にかつリング状に接続することによって多角形のリング形状の搬送路が形成され、この搬送路において角の部分に回転機構を備える回転真空室を設けたことで特徴づけられている。この公報の図１に、外部からインライン式成膜装置内へ未処理の基板を搬入する基板仕込（搬入）装置と、成膜装置内から外部へ処理済みの基板を搬出する基板回収（搬出）装置が示されている。基板仕込装置で、成膜装置内に搬入された基板は、キャリアに搭載され、多角形リング状の搬送路に沿って例えば時計回りで移動し、各真空室で必要な処理を受ける。そしてそれらの処理が完了した後、基板回収装置によって外部へ搬出される。

上記の基板仕込装置と基板回収装置は、基板を移載するための機構（以下「基板移載機構」という）を備え、基板移載装置として機能している。ここで「基板移載装置」とは、複数枚（例えば２５枚）の基板を搭載した基板カセットから例えば２枚ずつ基板を取り出し、この２枚の基板を、インライン式成膜装置の各成膜処理室内を移動するキャリアに備えられた例えば２つの基板取付け用ホルダの各々に取り付ける動作、またはその逆の動作を行う装置である。

基板移載装置による基板の取出し・取付けの動作では、例えば、基板カセットからの基板のピックアップ（拾い上げ）、移動、ホルダへの載置という動作が行われる。基板移載装置では、このような動作を行うための機構部分、すなわちアーム機能を有したロボットが設けられている。さらに上記の場合に、特に、移載の対象となる基板は、円板状で、かつ中心部に例えば円形の孔（以下「センタ孔」という）を有する基板であるという特徴を有する。上記の基板の移載では、基板のピックアップの際に、このセンタ孔が引掛け部として利用される。さらに図面を利用して従来の基板移載装置を具体的に説明する。この説明では図６〜９が参照される。

図６は前述のインライン式成膜装置における基板仕込装置および基板回収装置の部分の平面図であり、この図では基板仕込装置および搬送路の一部の内部構造が概略的に示されている。搬送路の一部を形成する真空室１００には基板仕込装置１０１と基板回収装置１０２が接続されている。基板仕込装置１０１と基板回収装置１０２は基本的に同じ構成を有しているので、図では基板仕込装置１０１の内部構造のみが示されている。基板仕込装置１０１における基板仕込動作と基板回収装置１０２における基板回収動作は逆の動作となっている。以下の説明では、基板仕込装置１０１の基板仕込動作（基板搬入動作）を説明することにより、従来の代表的な基板移載装置としての移載動作を説明する。

搬送路としての真空室１００は、両側に設けられた真空室１０３に接続され、これらの真空室１０３を介して多角形のリング形状の搬送路を形成する真空室１０４につながっている。真空室１００と真空室１０３の間にはゲートバルブ１０５が設けられている。搬送路を形成する複数の真空室１０３では成膜に関連する処理が行われる。１０６は、基板を搭載し、搬送路を移動して基板を搬送するキャリアである。キャリア１０６は矢印１０７の方向に移動する。真空室１０３は多角形の搬送路の角部に位置する真空室である。真空室１０３の内部には回転機構が内蔵されている。この回転機構によって、搬送路を移動するキャリア１０６の移動方向が変更される。真空室１０３の回転機構および多角形状の搬送路の具体的な構造例は例えば前述の特開平８−２７４１４２号公報に開示されており、ここでは詳細な説明を省略する。

真空室１００に接続された基板仕込装置１０１は、１つの真空室１０８と２つの補助真空室１０９，１１０から構成される。真空室１０８は上記の真空室１００に通じており、かつ基板仕込動作を行うロボット１１１が内蔵されている。補助真空室１０９，１１０は、ゲートバルブ１１２，１１３を介して真空室１０８に接続されている。図６でゲートバルブ１１２は開いた状態にあり、ゲートバルブ１１３は閉じた状態にある。補助真空室１０９，１１０にはさらに外側に通じる搬入用扉のゲートバルブ１１４，１１５が設けられている。このゲートバルブ１１４，１１５を通して処理前の基板が補助真空室１０９，１１０に導入される。補助真空室１０９，１１０には、例えば２５枚の基板１１６を立てた状態で平行に中心軸を一致させて１列に並べて搭載する基板カセット１１７が配置される。

基板カセット１１７は補助真空室内１０９，１１０に固定されている。基板のみが補助真空室１０９，１１０に導入される。補助真空室１０９，１１０の各々では、内外の圧力の調整、ゲートバルブ１１４，１１５を開くことによる大気への開放、２５枚の未処理基板の導入、ゲートバルブ１１４，１１５を閉じて真空排気、ゲートバルブ１１２，１１３を開いてロボット１１１による移載動作等が繰り返される。補助真空室１０９，１１０は交互に使用される。ロボット１１１は、先部アーム１１８の先端に形成した基板ピックアップ部１１９で、矢印１２０のごとく移動して２枚の基板１１６を基板カセット１１７から取り出し、矢印１２１のごとく回転動作を行い、さらに矢印１２２のごとく先部アーム１１８を移動させてキャリア１０６のホルダの所定の個所に２枚の基板１１６の各々を別々に取り付ける。

上記において、補助真空室１０９，１１０の各々、搬送路を形成する真空室１００およびロボット１１１を備えた真空室１０８は、それぞれ、望ましいタイミングで、所要の真空レベルまで真空排気される。真空排気装置は各真空室の下側に設けられている。ここでは真空排気装置の図示および説明は、良く知られたものとして省略する。

図７に基板カセット１１７の一例を示す。基板カセット１１７は実質的に平行に配列された４本のロッド（棒状部材）１３０で形成されている。４本のロッド１３０は、その両端部が、図７に示された位置関係を満たすような状態で、端部フレームで連結されている。図７では、説明の便宜上、端部フレームの図示を省略している。４本のロッド１３０で構成される基板カセット１１７は、図７において少なくとも手前側の端部が開放された状態にある。４本のロッド１３０の各々の周面の少なくとも内側の個所には軸方向に２５個の溝（図示せず）が所定の等間隔（例えばｄ）で形成されている。これらの溝は基板１１６を支持するためのものである。これにより、２５枚の基板１１６が４本のロッド１３０、すなわち基板カセット１１７によって支持されている。４本のロッド１３０は、基板１１６に対して、その下半分の側で基板を支持するような位置関係に保持されている。このため、基板カセット１１７において、２５枚の基板１１６は、間隔ｄにて等間隔で、平行に、かつ一列状に配列されている。なお基板１１６は、センタ孔１１６ａを有する磁気ディスクや光ディスク等のごとき円板状基板の基板である。本発明の関係では、センタ孔１１６ａは引掛け部として利用されるので、基板１１６がセンタ孔１１６ａを有していることは必須の要件である。上記のごとく基板カセット１１７に搭載された基板１１６を、ロボット１１１は２枚ずつピックアップする。ロボット１１１の先部アーム１１８の先端には間隔ｄの２本の溝１３１が形成されている。これらの溝１３１の各々で基板１１６をピックアップする。この溝１３１が前述のピックアップ部１１９を形成している。

ロボット１１１の外観は図８に示される。ロボット１１１は、基台１４１の上に回転軸１４２を備え、回転軸１４２の上端に基部アーム１４３が固定されている。基部アーム１４３は回転軸１４２の周りに自在に回転する構造を有する。基部アーム１４３の外側端部には中間アーム１４４が自在に回転するように取りつけられている。さらに中間アーム１４４の外側端部には上記の先部アーム１１８が自在に回転するように設けられている。先部アーム１１８は、厳密に述べると、その基の部分は高い強度を有するように大きな形態（１１８ａ）で形成されており、先の部分は前述の基板１１６のセンタ孔１１６ａに挿入できるように細い形態（１１８ｂ）で形成されている。先部アーム１１８の先端上面には上記ピックアップ部１１９（２つの溝１３１）が形成されている。先部アーム１１８のピックアップ部１１９は、ロボット１１１の全体の動作に基づいて、前述した矢印１２０，１２１のごとく自在に移動させられる。

キャリア１０６は図９に示される。キャリア１０６は、基板１１６を搭載するための２つのホルダ１５１と、これらのホルダを備えたスライダ１５２とから構成される。キャリア１０６は、全体として板状の形態を有し、かつ縦置きの状態で用いられている。２つのホルダ１５１の各々には円形の孔１５１ａが形成されている。基板１１６は立てた状態でこの孔１５１ａに取りつけられる。孔１５１ａには、通常、基板を押さえるための例えばフィンガ状のバネ部材（図示せず）が付設されている。スライダ１５２の下部にはＮ極とＳ極の磁石１５３が交互に配置されている。真空室１００の床の下側に設けられた磁気結合を利用した回転駆動機構によってスライダ１５２は矢印１０７のごとく移動させられる。

前述した図６〜９を参照して上記構成を有する従来の基板仕込装置１０１の基板仕込動作を説明する。図６は、補助真空室１０９の基板カセット１１７に２５枚の基板１１６がセットされた状態において、補助真空室１０９が所要の真空状態に排気され、ゲートバルブ１１２が開いて、ロボット１１１によって、補助真空室１０９内の基板カセット１１７から基板１１６が２枚ずつ取り出され、真空室１０８内で移動するキャリア１０６の２つのホルダ１５１の各々に順次に取り付ける様子が示されている。ロボット１１１は、その先部アーム１１８の先端に形成されたピックアップ部１１９で２枚の基板１１６が、センタ孔１１６ａを引掛け部として利用して、同時に基板カセット１１７から取り出され、キャリア１０６の２つのホルダ１５１のそれぞれに１枚ずつ取り付けられる。ロボット１１１のピックアップ部１１９では、２枚の基板１１６を前後の方向に並べて保持する。こうして、真空室１０８のロボット１１１によって、補助真空室１０９にセットされた基板カセット１１７における２５枚の基板１１６が、真空室１０６へ次々に移動してくるキャリア１０６のホルダへ２枚ずつ移載される。その間に、他方の補助真空室１１０は、いったん大気に開放され、搬入用扉であるゲートバルブ１１５を介して未処理の基板が導入される。補助真空室１０９の基板カセット１１７に対するロボット１１１の移載動作が完了した後には、補助真空室１０９のゲートバルブ１１２が閉じられ、さらに補助真空室１１０のゲートバルブ１１３を開いて、ロボット１１１は、基板カセット１１７における新たに導入された２５枚の基板１１６に対して前述と同様な基板の移載を継続する。

基板回収装置１０２では、基板仕込装置１０１での基板移載動作とは反対の動作が行われるだけで、構成は実質的に同じである。そこで、基板回収装置１０２において真空室、２つの補助真空室、ゲートバルブ等には同一の符号が付されている。

特開平０８−２７４１４２号公報

前述した従来の基板仕込装置１０１による基板の移載動作では、ロボット１１１によってキャリア１０６のホルダ１５１へ２枚の基板１１６を１枚ずつ取り付けるので、この取付け動作を２度行うことが必要である。基板カセット１１７から２枚の基板１１６を同時にピックアップしたロボット１１１は、キャリア１０６に対して基板の取付け動作を２度行わないと、次のキャリアに対して基板を取り付ける動作を行うことができない。従って、インライン式成膜装置において、被処理物である基板を搭載したキャリアの搬送速度がロボット１１１の基板移載の動作速度で律速され、その結果、成膜装置の全体のスループットが低減され、装置全体の生産能力が制限されるという問題を有していた。このような問題を解決するためには、従来の基板移載の構成を利用する限り、ロボット１１１の動作速度をさらに高めることが必要である。しかしながら、ロボット自体の動作速度をさらに高めることは、現状では限界に達しており、困難な状況にある。

本発明の目的は、上記の問題に鑑み、ロボットの動作速度を変えることなく、例えばキャリア上のホルダへの基板取付け方を改良することにより、単位時間当たりの基板移載量を増大し、基板処理装置の処理能力を高めるようにした基板処理装置の基板移載装置を用いた基板の成膜方法及び、該基板の成膜方法によって製造された円板状基板に関するものである。

本発明に係る基板処理装置の基板移載装置を用いた基板の成膜方法及び、該基板の成膜方法によって製造された円板状基板は、上記目的を達成するために、次のように構成される。

請求項１に係る基板移載装置を用いる基板の成膜方法：この基板の成膜方法に用いられる基板移載装置は、前提の構成として、多角形リング状に配置されかつ直列に接続されると共にそれぞれ真空環境で基板に対して処理を行う複数の真空室と、これらの真空室を貫くように設けられ前述の多角形リング状と同じ形状の搬送路を形成する搬送系と、基板処理面を搬送方向の側方に向けて少なくとも２枚（好ましくは２枚）の基板を保持する複数のキャリアとを備えて成り、さらに搬送系により複数のキャリアが上記搬送路に沿って移動し、その移動の際に、例えば停止状態で、複数の真空室のそれぞれでキャリア上の少なくとも２枚の基板が処理を受けるように構成された基板処理装置に付設されるものである。基板処理装置としては代表的にはインライン式成膜装置である。なお本請求項に係る基板の成膜方法に用いられる基板移載装置の適用範囲は、これに限定されるものではない。さらに上記基板移載装置は、特徴的構成として、外部側に配置され、それぞれ複数枚の前記基板が搭載可能で、並列に並べられた複数の第１基板カセットを設ける第１真空室（補助真空室１７）と、搬送路に沿ってキャリアが移動する搬送用真空室（真空室１０ｃ）に通じると共に、第１真空室側に配置された基板搬送用の第１ロボット（ロボット２５）と、搬送用真空室側に配置された基板搬送用の第２ロボット（ロボット２６）と、第１ロボットと第２ロボットの間に配置され、複数枚（好ましくは２５枚）の基板が搭載可能で並列に並べられた複数の第２基板カセットとを設ける第２真空室（真空室１６）と、を備え、第１のロボットは、第１の基板カセットに搭載された複数枚の基板を搬送用真空室内に保持した状態で待機する動作が可能であり、第１のロボットが、第２の基板カセットに複数枚の基板を受け渡し完了前に、第１の基板カセットの交換作業が可能に構成されている。並列の複数の第２の基板カセットは、通常、第１基板カセットと実質的に同一の構造を有している。また基板はセンタ孔を有する円板状の基板である。基板のセンタ孔は、ピックアップの動作の際に引掛け部として利用される。

上記の構成では、さらに実際のところ、第１ロボットによって基板カセットに搭載されたすべての基板を同時に移動できるように構成し、第２ロボットで例えばキャリアに設けた基板のホルダのすべてに同時に基板を取り付けることができるように構成される。従って上記構成によれば、第２ロボットを利用して同時に移載（ホルダへの基板取付けまたはホルダからの基板取外し）できる基板の枚数を増すように構成することを可能にし、これにより基板移載装置による単位時間当たりの基板移載量を増大し、基板の搬送系による基板搬送能力を向上し、基板処理装置による成膜等の処理能力を高めることが可能になる。

第２の請求項に係る基板移載装置を用いる基板の成膜方法：この基板の成膜方法に用いられる基板移載装置は、前提の構成として、多角形リング状に配置されかつ直列に接続されると共にそれぞれ真空環境で基板に対して処理を行う複数の真空室と、これらの真空室を貫くように設けられ前述の多角形リング状と同じ形状の搬送路を形成する搬送系と、基板処理面を搬送方向の側方に向けて少なくとも２枚（好ましくは２枚）の基板を保持する複数のキャリアとを備えて成り、さらに搬送系により複数のキャリアが上記搬送路に沿って移動し、その移動の際に、例えば停止状態で、複数の真空室のそれぞれでキャリア上の少なくとも２枚の基板が処理を受けるように構成された基板処理装置に付設されるものである。基板処理装置としては代表的にはインライン式成膜装置である。なお本請求項に係る基板の成膜方法に用いられる基板移載装置の適用範囲は、これに限定されるものではない。さらに上記基板移載装置は、特徴的構成として、外部側に配置され、それぞれ複数枚の基板が搭載可能で、並列に並べられた複数の第１基板カセットを設ける第１真空室と、搬送路に沿ってキャリアが移動する搬送用真空室に通じると共に、第１真空室側に配置された基板搬送用の第１ロボットと、搬送用真空室側に配置された基板搬送用の第２ロボットと、第１ロボットと第２ロボットの間に配置され、複数枚の前記基板が搭載可能で並列に並べられた複数の第２基板カセットとを設ける第２真空室と、を備え、第１真空室は外部へ処理済み基板を搬出する搬出室として使用され、第２ロボットは、搬送用真空室に存在するキャリアの複数のホルダから処理済みの基板を同時に取り外し、並列な複数の第２基板カセットのそれぞれへ載置し、これを繰返して第２基板カセットを充填し、第１ロボットは、複数の第２基板カセットに搭載されたすべての処理済み基板を同時に並列な複数の第１基板カセットに移動して搭載し、複数の第１基板カセットに搭載された処理済み基板は外部へ搬出され、第１のロボットは、第２の基板カセットに搭載された複数枚の基板を搬送用真空室内に保持した状態で待機する動作が可能であり、第１のロボットが複数枚の基板を搬送用真空室内に保持している状態で、第２のロボットは、第２の基板カセットに基板を回収する動作が可能に構成されている。

すなわち、この基板の成膜方法に用いられる基板移載装置は上記構成において、基板回収装置として構成される。当該基板移載装置では、第１真空室は外部へ処理済み基板を搬出する搬出室として使用され、第２ロボットは、搬送用真空室に存在するキャリアの複数のホルダから処理済みの基板を同時に取り外し、並列な複数の第２基板カセットのそれぞれへ載置し、これを繰り返して第２基板カセットを充填し、第１ロボットは、複数の第２基板カセットに搭載されたすべての処理済み基板を同時に並列な複数の第１基板カセットに移動して搭載し、複数の第１基板カセットに搭載された処理済み基板は外部へ搬出されるように構成される。

第３の請求項に係る基板移載装置を用いる基板の成膜方法：この基板の成膜方法に用いられる基板移載装置では、上記の請求項１に関する基板仕込装置の構成においては、第１真空室は外部からの未処理基板の搬入室として使用され、並列な複数の第１基板カセットには未処理基板が搭載され、第１ロボットは複数の第１基板カセットに搭載されたすべての未処理基板を同時に並列な複数の第２基板カセットに移動して搭載し、第２ロボットは複数の第２基板カセットのそれぞれから手前側の１枚の基板を同時に取出し、搬送用真空室に存在するキャリアの複数のホルダに同時に取り付けるように構成される。

第４の請求項に係る基板移載装置を用いる基板の成膜方法：この基板の成膜方法に用いられる基板移載装置は上記の基板仕込装置の構成において、好ましくは、第１基板カセットおよび第２基板カセットは２列の並列状態で配置されると共にキャリアは２台のホルダを有し、第１ロボットは二股状先部アームに２本の基板支持ロッドを有すると共に、第２ロボットは二股状先部アームに２つの基板支持ブロックを有するように構成される。

第５の請求項に係る円板状基板は、上記の基板の成膜方法によって製造された円板状基板である。

以上の説明で明らかなように、例えば成膜装置のような基板処理装置に付設される基板仕込装置や基板回収装置等の基板移載装置において、真空室と補助真空室をそれぞれ一室設け、補助真空室には例えば２列の並列な基板カセットを設け各基板カセットにはセンタ孔を有する例えば２５枚の円形基板が配置され、真空室には、例えば、すべての基板を第２の基板カセットへ移動する第１のロボットと、第２の基板カセットと、第２の基板カセットから複数枚の基板を同時にピックアップしキャリアの複数のホルダに同時に取り付ける第２のロボットを設け、所定の同期関係の下で動作させるように構成したため、基板の搬入あるいは搬出の搬送動作の処理能力を高めることができ、基板処理装置の生産能力を高めることができる。

本発明に係る基板の成膜に用いられる基板移載装置が適用されるインライン式成膜装置の平面図である。基板仕込装置および基板回収装置の部分と、関連するその周辺部分とを詳細に示した平面図である。基板カセットの平面図（Ａ）と側面図（Ｂ）を示す図である。第１の基板移動用ロボット（２５）の平面図（Ａ）と側面図（Ｂ）を示す図である。第２の基板移動用ロボット（２６）の平面図（Ａ）と側面図（Ｂ）を示す図である。従来の代表的な基板仕込装置および基板回収装置の部分と、関連するその周辺部分を詳細に示した平面図である。前側の側方から見た基板カセットの斜視図である。従来の基板仕込装置に設けられたロボットの斜視図である。キャリアの斜視図である。

以下に、本発明に係る基板の成膜に用いられる基板処理装置の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は、本発明に係る基板の成膜に用いられる基板移載装置が付設される基板処理装置の全体の平面図の一例を示す。この基板処理装置１０は、例えば、従来技術で述べたところのインライン式成膜装置（以下では簡略して「成膜装置１０」という）である。成膜装置１０は、図１中手前側に基板仕込装置１１と基板回収装置１２を備えている。基板仕込装置１１は成膜装置１０に対して矢印１３のごとく未処理の基板を搬入する装置である。基板回収装置１２は成膜装置１０から処理済みの基板を矢印１５のごとく搬出する装置である。基板仕込装置１１と基板回収装置１２は、接近した個所で並列に設けられ、いずれも後述するごとき基板を移載する動作を行うものである。ただし基板仕込装置１１と基板回収装置１２での基板移載動作は逆になっている。以下の説明では、基板仕込装置１１の構成と動作を中心に本発明に係る基板移載装置の構成と移載動作を説明する。

成膜装置１０は、複数の真空室１０ａ，１０ｂ，１０ｃを含んで構成され、全体として多角形のリング形状を形成するように直列的に真空室が並べられた成膜装置である。これらの複数の真空室によって例えば４角形の搬送路１０ｄが形成される。点線で描かれた搬送路１０ｄはキャリアが移動するルートであり、この搬送路１０ｄに沿ってキャリアは移動する。この実施形態において、キャリアは、図９で示した縦型のキャリアと実質的に同じものである。従ってこの実施形態の説明でも同一の符号を用いて説明を行う。このキャリア１０６によって、その２つのホルダ１５１の各々の基板取付け孔１５１ａに基板が縦置きで搭載され、成膜等の処理が施される基板（前述の基板１１６）の両面が搬送方向の側方を向くような状態で搬送路１０ｄに沿って搬送される。４つの真空室１０ａの各々は、多角形のリング形状に形成された成膜装置において４つの角部の各々に位置する回転室であり、その内部にはキャリアの移動方向を９０°変更するための回転機構が設けられている。また各辺に相当する部分に位置する複数の真空室１０ｂは成膜等を行うための処理用真空室であり、例えばカソード機構やターゲット等のスパッタリング装置を備えている。真空室１０ｃは搬送路の一部を形成し、ここにおいてキャリア１０６に対して未処理の２枚の基板の搭載、およびキャリア１０６からの処理済みの２枚の基板の取出しが行われる。

図２は真空室１０ｃと基板仕込装置１１の内部構造を示した平面図である。基板仕込装置１１と実質的に同じ内部構造を有する基板回収装置１２の内部は示されていない。また真空室１０ａ，１０ｂは想像線で描かれている。基板仕込装置１１はそれぞれ１つの真空室１６と補助真空室１７を備えている。真空室１６と補助真空室１７の間の境界部にはゲートバルブ１８が設けられている。通常、ゲートバルブ１８は閉じ、真空室１６と補助真空室１７は隔離されている。基板の出し入れを行うときにゲートバルブ１８は開かれる。真空室１６と補助真空室１７はそれぞれ独自にその下部に真空排気装置を備えている。真空室１６は、搬送路の一部をなす真空室１０ｃに常に通じている。この実施形態では、一例として、真空室１６と真空室１０ｃの各空間は同じ空間となっているので、同じ真空排気装置で排気されることになる。なお真空室１０ｃについては、基板仕込装置１１に対応する部分と基板回収装置１２に対応する部分を区画し、その間にゲートバルブを介してクリーニング装置の真空室を設けるように構成することもできる。クリーニング装置では成膜装置を巡回してきたキャリアやホルダの汚れを除去する。補助真空室１７にはさらに他のゲートバルブ１９が設けられている。このゲートバルブ１９は、外部から基板仕込装置１１の中に未処理の基板を導入するときに使用される。

搬送路の一部をなす真空室１０ｃは、その両側で、前述の通り、回転機構を内蔵する真空室１０ａとゲートバルブ２０，２１を介して接続されている。ゲートバルブ２１が開くことによりキャリア１０６が真空室１０ｃに移動してくる。前述の通りキャリア１０６の移動は各真空室の床の下側に設けられた磁気結合を利用した駆動機構に基づいて行われる。搬送路では、複数台のキャリア１０６が所定の間隔で一列に並んで移動する。図２では真空室１０ｃの中に２台のキャリア１０６が入ってきている。矢印２２はキャリア１０６の移動方向を示している。真空室１０ｃからキャリア１０６が出ていくときにはゲートバルブ２０が開くことになる。

補助真空室１７には、平行な状態で２台の基板カセット２３，２４が設置されている。基板カセット２３，２４の各々は前述の基板カセット１１７と実質的に同じものである。基板カセット２３，２４は所定の間隔に保持されるように、その両端部が端部フレーム等（図示せず）で固定されている。端部フレームは任意のものを用いることができる。基板カセット２３，２４と端部フレームによってカセットユニットが構成される。各基板カセット２３，２４には例えば２５枚の基板が並べられている。基板は従来技術で説明された基板１１６と同じであるので、この実施形態の説明でも同一の符号を用いて説明する。並列な２つの基板カセット２３，２４の各々における基板１１６の並べ方は、実質的に図７などに示されたものと同じである。また基板１１６は、従来の技術で説明した通り、形態的にはセンタ孔１１６ａを有する円板状の基板である。補助真空室１７は、従来装置では２つ用意されたが、本実施形態では１つしか設けられない。その代わりに、１つの補助真空室内に基板カセット（２３，２４）が２つ並列に設けられている。

真空室１６の内部には、基板移動（基板搬送）に用いられる２台のロボット２５，２６と、２つの基板カセット２７，２８からなるカセットユニットとが設けられている。このカセットユニットは構造の点で前述のカセットユニット（基板カセット２３，２４からなる）と同じものであり、ロボット２５，２６の間の中間位置に設けられている。基板カセット２７，２８のそれぞれは前述の基板カセット２３，２４と同じ構造を有している。またロボット２５は補助真空室１７に近づけて設置されている。ロボット２５は、補助真空室１７内の基板カセット２３，２４に配置された基板１１６を、２５枚ずつまとめて５０枚、同時に、真空室１６内の基板カセット２７，２８に移動させるための基板移動用ロボットである。またロボット２６は真空室１０ｃに近づけて設置されている。ロボット２６は、真空室１６内に設けられた基板カセット２７，２８に配置された基板１１６において手前側の基板を１枚ずつ、全部で２枚同時に取出し、これらの２枚の基板１１６をキャリア１０６上の２つのホルダ１５１に同時に取り付けるための基板移動用ロボットである。ロボット２５，２６は、機構に関して基本的に同じ構成を有し、それぞれ３つのアームで構成されている。ロボット２５，２６で異なる部分は、先端アームの構成、それによって運ばれる基板の数および運び方である。ロボット２５，２６の各々の構成は後で詳細に説明される。

図３に基板カセット２３，２４，２７，２８の平面図（Ａ）と側面図（Ｂ）を示す。図３では、基板カセットに符号３０を付し、並列に並べられた２つの基板カセット３０で作られるカセットユニットに符号３１を付している。基板カセット３０は、従来技術でも説明した通り、平行な４本のロッド３２，３３，３４，３５で構成される。ロッド３２〜３５は、基板１１６の中心軸を表す線１１６ｂよりも下側の位置に配置されており、下側に位置するロッド３２，３３と上側に位置するロッド３４，３５に設定されている。ロッド３２〜３５はすべて丸棒状であり、かつその表面の円周方向に例えば断面がＶ字形の溝３７が例えば２５個分形成されている。このＶ字溝によって各基板１１６は支持され、基板カセット３０に２５枚の基板１１６が搭載される。図３で、基板１１６は想像線で２５枚が並べられた状態が示されている。４本のロッドの図３中左右の端部は端部プレート３８，３９に固定されている。図３で、さらに４０は端部プレート３８，３９を固定するベース材であり、ベース材４０はネジ等で真空室の床部４１に固定されている。端部プレート３８，３９は、基板１１６のセンタ孔１１６ａの周辺部分から基板上方部分が開放されるように形成されている。基板カセット３０は、例えば２５枚の基板１１６をその中心軸の方向に平行に一列に並べることができれば足り、その構成は図示のものに限定されず、任意の構成を採用することができる。この実施形態では、４本のロッド３２〜３５を平行に配置することで基板カセット３０を実現し、さらに基板カセット３０を並列に並べることによりカセットユニット３１を実現している。

次に図４を参照してロボット２５について説明する。図４で（Ａ）はロボット２５の平面図、（Ｂ）はその側面図を示す。ロボット２５は多関節アームの構造を有し、先端部で所定枚数（この例では左右の合計で５０枚）の基板１１６を移動させる機能を有している。多関節アームの構造部分は、基部アーム５１と中間アーム５２と先部アーム５３とから構成されている。ロボット２５では、真空室１６の床部に固定されたベース５４の上に基部アーム５１がその軸５１ａの周りに自在に回転できるように設けられ、基部アーム５１に対して中間アーム５２がその軸５２ａの周りに自在に回転できるように設けられ、中間アーム５２に対して先部アーム５３がその軸５３ａの周りに自在に回転できるように設けられている。中間アーム５２と先部アーム５３の間には仲介部材５４が設けられている。先部アーム５３は仲介部材５４にネジ５５で固定されている。また上記多関節アームはその高さも変えることができるように構成されている。基部アーム５１と中間アームは５２は所要の長さを有するアーム部材として形成されている。先部アーム５３は、その平面形状において、Ｖ字形に類似した二股形状に形成されている。先部アーム５３の二股部の各先部にはボルト５６で基板支持ロッド５７が固定されている。二股状の先部アーム５３において、基板支持ロッド５７は左右位置で平行に２本設けられる。また２本の基板支持ロッド５７の中心線の間隔は、前述のカセットユニット３１において、並列に配置された２つの基板カセット３０の各々における基板の中心線の間隔とほぼ等しい。基板支持ロッド５７の上面には、２５個の溝が形成されるよう複数の凸部５７ａが形成されている。凸部５７ａは好ましくはその頂部が湾曲になるように形成されている。１本の基板支持ロッド５７には、２６個の凸部５７ａで形成された２５個の溝で２５枚の基板１１６が同時に支持されることになる。説明の便宜上、図４（Ａ）では先端と後端に位置する２枚の基板１１６のみが示され、図４（Ｂ）では先端に位置する１枚の基板１１６のみが示されている。従って２本の基板支持ロッド５７を備える先部アーム５３によれば、５０枚の基板を同時に移動させることができる。

次に図５を参照してロボット２６について説明する。図５で（Ａ）はロボット２６の平面図、（Ｂ）はその側面図を示す。ロボット２６は、ロボット２５と同様に、多関節アームの構造を有し、先端部で所定枚数（この例では左右の合計で２枚）の基板１１６を移動させる機能を有している。図５に示されたロボット２６において、ロボット２５で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付し、その説明を省略すると共に、その特徴的な構成を主に説明する。ロボット２６も、基部アーム５１と中間アーム５２と先部アーム５３とからなる多関節アームを有する。二股形状を有する先部アーム５３の二股部の各先部にはボルト５６で基板支持ブロック６１が固定されている。各基板支持ブロック６１は、その上面に１つのＶ溝を有する形状を備えている。このＶ溝によって１枚の基板１１６が保持される。従って先部アーム５３にはその左右の部分に２枚の基板が同時に支持され、これらを移動させることができる。２つの基板支持ブロック６１の各中心線の間隔は、前述のカセットユニット３１（この場合、基板カセット２７，２８からなるカセットユニット）において、並列に配置された２つの基板カセット３０の各々における基板の中心線の間隔とほぼ等しい。先部アーム５３の２つの基板支持ブロック６１は、基板カセット２７，２８から２枚の基板１１６を取り出すときに、ピックアップ部として機能する。上記のごとく２つの基板支持ブロック６１を備える先部アーム５３によれば、２枚の基板を同時に移動させることができる。また基板支持ブロック６１には例えばコイルスプリング等を利用した緩衝材６２が設けられている。緩衝材６２は２枚の基板１１６をキャリア１０６の２つのホルダ１５１の各孔１５１ａに取り付けるときに、基板１１６等にダメージが生じないようにするための手段である。なお緩衝材６２は必須のものではなく、省略することもできる。

以上の構成を有する基板仕込装置１１に基づいて基板の仕込動作（基板カセットからキャリアのホルダへの移載動作）を説明する。基板仕込装置１１の動作は、ゲートバルブの開閉動作、各真空室の真空排気動作、外部からの基板の搬入、ロボット２５，２６による基板の移動動作などからなる。これらの動作は、シーケンス制御を行うコントローラの制御に基づいて一定の同期関係の下で行われる。以下の説明では、コントローラとの関係は良く知られたものとして説明せず、一連の動作の内容を説明する。

基板仕込装置１６では、最初、補助真空室１７に付設されたベントバルブ（図示せず）から例えば窒素（Ｎ₂ ）ガスを導入して大気圧と等しくし、次にゲートバルブ１９を開いて補助真空室１７を大気に開放し、この状態で外部から５０枚の未処理の基板１１６を導入し、補助真空室１７に常設された基板カセット２３，２４に搭載する。基板カセット２３，３４のそれぞれには２５枚ずつ基板１１６が搭載されている。次にゲートバルブ１９が閉じられ、補助真空室１７は所要レベルまで真空排気される。

次に境界部のゲートバルブ１８が開かれる。ゲートバルブ１８が開かれると、ロボット２５は、全体として動作し、先部アーム５３が基板カセット２３，２４上の基板１１６に向かうようにする。二股形状の先部アーム５３に固定された２本の基板支持ロッド５７が基板カセット２３，２４の各々に搭載された基板１１６のセンタ孔１１６ａに位置合わせされ、各基板支持ロッド５７が対応する基板カセットの２５枚分の基板１１６のセンタ孔１１６ａに挿入されるように先部アーム５３を基板側に向かって移動させ、基板支持ロッド５７に形成された２５個のＶ溝と２５枚の基板１１６との位置合わせを行って停止させる。その後、ロボット２５は、基板支持ロッド５７が上の方へ動くように動作し、左右の２５枚の基板１１６、すなわち全部で５０枚の基板１１６を同時に基板カセット２３，２４から持ち上げ、移動の上で周辺の部材に接触しないような状態で回転動作を行い、５０枚の基板１１６を中間の場所に位置する基板カセット２７，２８のところまで運び、基板カセット２７，２８に位置合わせを行って搭載する。ロボット２５はその後、元の待機位置に戻り、待機姿勢の状態に保持される。

次に、ロボット２５が所定動作を完了したことの信号を受け取って、ロボット２６が基板移動の動作を開始する。ロボット２６は、基板カセット２７，２８に搭載された基板１１６に対して、先部アーム５３の二股部の各先端に設けられた基板支持ブロック６１が、基板のセンタ孔１１６ａに対向するように動作する。各基板支持ブロック６１は、基板カセット２７，２８の各々においてもっとも手前に位置する基板１１６のセンタ孔１１６ａに挿入され、そのＶ溝で基板１１６を引掛け、それぞれ基板カセット２７，２８の手前側の１枚の基板（全部で２枚の基板）を同時に取り出す。その後、ロボット２６はアーム機構全体で回転動作を行い、先部アーム５３がキャリア１０６の方に向くように例えば１８０°回転して姿勢を変える。そして先部アームの二股部先端の２つの基板支持ブロック６１の各々がキャリア１０６の２つのホルダ１５１の各々の孔１５１ａに対向するように動作する。２つのホルダ１５１のセンタ孔１５１ａと、２枚の基板１１６の位置が合わされた状態で、ロボット２６は先部アーム５３を前進させ、２枚の基板１１６を、２つのホルダ１５１の孔１５１ａに取り付ける。その後、ロボット２６は、反転動作を行い、基板カセット２７，２８の各々における残りの２４枚の基板１１６に対して、前述と同様に２枚の基板を取出しのために動作する。この間、２枚の基板が搭載されたキャリア１０６は、開かれたゲートバルブ２０を通して矢印２２に示される方向に移動する。その後には、空の状態のホルダを備えた次のキャリア１０６が真空室１０ｃの所定個所に到来している。この次のキャリアに対して、ロボット２６は、次にピックアップした２枚の基板１１６を、前述と同様な動作で取り付ける。ロボット２６は、基板カセット２７，２８の各々に搭載された基板に対して上記の動作を繰返し、次々に移動してくるキャリア１０６のホルダに２枚ずつ基板を取り付ける動作を行う。

ロボット２６が上記の基板移動の動作を行っている間、適宜なタイミングで、補助真空室１７は、前述した通り大気開放用バルブを開いて窒素ガスを導入した後にゲートバルブ１９を開いて大気に開放され、未処理の５０枚の基板が導入されて常設の基板カセットに搭載され、さらに真空排気される。補助真空室１７の側での準備が完了した段階で、ゲートバルブ１８が開いて、ロボット２５が、基板カセット２３，２４に搭載された未処理の５０枚の基板を、基板カセット２７，２８に移動できる態勢が作られる。ロボット２６の側が、基板カセット２７，２８から最後の２枚の基板１１６を取り出した段階で、その状態の信号を受けたロボット２５は、基板カセット２７，２８が空になった状態を確認し、前述した通り、基板カセット２３，２４から５０枚の基板を同時に基板カセット２７，２８に移動させ、その後、再び待機姿勢の状態に保持される。さらに詳しく説明すると、ロボット２５が基板カセット２３，２４から５０枚の基板をとって旋回動作を行うと、ゲートバルブ１８が閉まり、その後、補助真空室１７では上記のごとき大気への開放が行われ、次の５０枚の未処理基板を導入する準備が行われる。なお補助真空室１７の外側には５０枚の未処理基板を搬入されるためのロボット機構が設けられている。またロボット２５は、基板カセット２７，２８に基板を配置するタイミングがくるまで５０枚の基板を持ったまま待機しており、そして最後の取出し信号を受けてから、５０枚の基板を基板カセット２７，２８に搭載する。以上のように構成することによって、補助真空室１７は、基板１１６の受渡しタイミングに関係なく、真空排気・ベントなどの仕事を行うことができる。

以上のごとく、外部からの未処理の基板１１６の搬入、ロボット２５，２６による基板の移動を行うことによって成膜装置１０の各キャリア１０６への基板の仕込動作（移載動作）が継続される。本実施形態によれば、補助真空室が一室であっても、これが律速せず、仕込動作の能力を２倍に高めることができる。すなわち、ロボット２６によってキャリア１０６の２つのホルダ１５１に２枚の基板を同時に取りつけられるように構成し、ロボット２６の動作能力で律速するようにしたため、仕込動作の能力を２倍に高めることができ、基板の搬送能力を２倍に高め、成膜装置１０としての処理能力を２倍に高めることができる。

なお当然のことながら、成膜装置１０での各真空室１０ｂでの成膜処理のプロセスに関しても、処理能力向上の制限にならないように、成膜処理の効率が改善されている。

他方、基板回収装置１２に関しても真空室１６と１つの補助真空室１７を備え、前述の基板仕込装置１１と同じ構造で構成されている。ただし、基板回収装置１２での基板１１６の回収動作は、成膜装置１０で成膜処理が完了した基板１１６がキャリア１０６で真空室１０ｃへ搬送され、ロボット２６がキャリアのホルダから中間に位置する基板カセット２７，２８に２枚の基板を移動する。ロボット２６がこれを繰返し、基板カセット２７，２８に５０枚の基板が搭載された時点で、ロボット２５が基板カセット２７，２８の５０枚の基板を同時に補助真空室１７の基板カセット２３，２４に移す。その間、ロボット２６は、キャリア１０６から基板カセット２７，２８への基板の移動を繰り返している。補助真空室１７の基板カセットに移動された成膜済みの基板は、補助真空室１７を前述の通り大気に開放し、搬出用扉であるゲートバルブ１９から外部へ搬出され、回収される。その後補助真空室１７は閉じられ、所定レベルまで真空排気される。このように、基板回収装置１２による基板回収動作も同様に補助真空室で律速されず、成膜装置１０の生産能力の向上に寄与する。

上記の実施形態では、ロボット２６による基板移動の動作は２枚を同時に移動するように構成したが、これに限定されない。例えば先部アームの形状を三股、四つ股等にすることにより、３枚あるいは４枚の基板を同時に取り出し、取り付けるように構成することもできる。かかる構成によれば、搬送能率、生産能率をさらに向上させることができる。

１０基板処理装置
１１基板仕込装置
１２基板回収装置
１６真空室
１７補助真空室
２３，２４基板カセット
２５，２６ロボット
２７，２８基板カセット
１０６キャリア
１１６基板
１５１ホルダ

Claims

多角形リング状に配置されかつ直列に接続されると共にそれぞれ真空環境で基板に対して処理を行う複数の真空室と、これらの真空室を貫くように設けられ前記多角形リング状の搬送路を形成する搬送系と、基板処理面を搬送方向の側方に向けて少なくとも２枚の前記基板を保持する複数のキャリアとを備えて成り、前記搬送系により複数の前記キャリアが前記搬送路に沿って移動し、その移動の際に複数の前記真空室のそれぞれで前記基板が処理を受けるように構成された基板移載装置を備える基板処理装置を用いる基板の成膜方法であって、外部側に配置され、それぞれ複数枚の前記基板が搭載可能で、並列に並べられた複数の第１基板カセットを設ける第１真空室と、前記搬送路に沿って前記キャリアが移動する搬送用真空室に通じると共に、前記第１真空室側に配置された基板搬送用の第１ロボットと、前記搬送用真空室側に配置された基板搬送用の第２ロボットと、前記第１ロボットと前記第２ロボットの間に配置され、複数枚の前記基板が搭載可能で並列に並べられた複数の第２基板カセットとを設ける第２真空室と、を備え、前記第１のロボットは、前記第１の基板カセットに搭載された複数枚の前記基板を前記搬送用真空室内に保持した状態で待機する動作が可能であり、前記第１のロボットが、前記第２の基板カセットに複数枚の前記基板を受け渡し完了前に、前記第１の基板カセットの交換作業が可能に構成された基板移載装置を備える基板処理装置を用いることを特徴とする基板の成膜方法。
多角形リング状に配置されかつ直列に接続されると共にそれぞれ真空環境で基板に対して処理を行う複数の真空室と、これらの真空室を貫くように設けられ前記多角形リング状の搬送路を形成する搬送系と、基板処理面を搬送方向の側方に向けて少なくとも２枚の前記基板を保持する複数のキャリアとを備えて成り、前記搬送系により複数の前記キャリアが前記搬送路に沿って移動し、その移動の際に複数の前記真空室のそれぞれで前記基板が処理を受けるように構成された基板移載装置を備える基板処理装置を用いる基板の成膜方法であって、外部側に配置され、それぞれ複数枚の前記基板が搭載可能で、並列に並べられた複数の第１基板カセットを設ける第１真空室と、前記搬送路に沿って前記キャリアが移動する搬送用真空室に通じると共に、前記第１真空室側に配置された基板搬送用の第１ロボットと、前記搬送用真空室側に配置された基板搬送用の第２ロボットと、前記第１ロボットと前記第２ロボットの間に配置され、複数枚の前記基板が搭載可能で並列に並べられた複数の第２基板カセットとを設ける第２真空室と、を備え、前記第１真空室は外部へ処理済み基板を搬出する搬出室として使用され、前記第２ロボットは、前記搬送用真空室に存在する前記キャリアの複数のホルダから処理済みの基板を同時に取り外し、並列な複数の前記第２基板カセットのそれぞれへ載置し、これを繰返して前記第２基板カセットを充填し、前記第１ロボットは、複数の前記第２基板カセットに搭載されたすべての前記処理済み基板を同時に並列な複数の前記第１基板カセットに移動して搭載し、複数の前記第１基板カセットに搭載された処理済み基板は外部へ搬出され、前記第１のロボットは、前記第２の基板カセットに搭載された複数枚の前記基板を前記搬送用真空室内に保持した状態で待機する動作が可能であり、前記第１のロボットが複数枚の前記基板を前記搬送用真空室内に保持している状態で、前記第２のロボットは、前記第２の基板カセットに前記基板を回収する動作が可能に構成された基板移載装置を備える基板処理装置を用いることを特徴とする基板の成膜方法。
請求項１に記載された基板の成膜方法であって、前記第１真空室は外部からの未処理基板の搬入室として使用され、並列な複数の前記第１基板カセットには未処理基板が搭載され、前記第１ロボットは複数の前記第１基板カセットに搭載されたすべての前記未処理基板を同時に並列な複数の前記第２基板カセットに移動して搭載し、前記第２ロボットは複数の前記第２基板カセットのそれぞれから手前側の１枚の基板を同時に取出し、前記搬送用真空室に存在する前記キャリアの複数のホルダに同時に取り付けることを特徴とする基板移載装置を備える基板処理装置を用いることを特徴とする基板の成膜方法。
請求項２又は３に記載された基板の成膜方法であって、前記第１基板カセットおよび前記第２基板カセットは２列で配置されると共に前記キャリアは２台の前記ホルダを有し、前記第１ロボットは二股状先部アームに２本の基板支持ロッドを有すると共に、前記第２ロボットは二股状先部アームに２つの基板支持ブロックを有することを特徴とする基板移載装置を備える基板処理装置を用いることを特徴とする基板の成膜方法。
請求項１乃至４のいずれか一項に記載された基板の成膜方法によって製造されたことを特徴とする円板状基板。