(57)【要約】【課題】少なくとも一つのプロセスチャンバ内で行われる例えばスパッタリング、ＣＶＤ、又はＰＥＣＶＤ等の真空蒸着プロセスで基板を加工するための基板処理装置を提供する。【解決手段】基板処理装置は、基板を真空ロック１８，１９からプロセスチャンバに移動するための搬送装置２を有し、真空空間内を延びる搬送装置２により少なくとも一つのプロセスチャンバと隣接して基板を連続的に搬送でき、少なくとも一つの真空ロック１８，１９と隣接して断続的に搬送できる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空蒸着プロセスが少なくとも一つのプロセスチャンバ内で行われる例えばスパッタリング、ＣＶＤ、又はＰＥＣＶＤ等の真空蒸着プロセスを含むプロセスで基板を処理するための基板処理装置において、基板を真空ロックからプロセスチャンバに移動するための搬送装置が設けられ、この搬送装置は、真空空間内を延び、少なくとも一つのプロセスチャンバと隣接して基板を連続的に搬送でき、少なくとも一つの真空ロックと隣接して断続的に搬送できることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
搬送装置は、真空空間内を延びるレールを含むレールシステムを有し、レールシステムは、レール上で移動できる多数のキャリヤを有し、各キャリヤの駆動を他のキャリヤの駆動と独立して制御できることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
各キャリヤに多数の磁石が設けられ、キャリヤの磁石が移動する位置と隣接した真空空間の外側にコイルが配置され、これらのコイルを励起させることにより、キャリヤをレール上で前進させることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
キャリヤは、ベアリングを含むベース部品を有し、ベアリングによりキャリヤをレール上で移動でき、キャリヤは、垂直方向に移動できるようにベース部品に連結された中間部品を含み、基板キャリヤ部品は中間部品に取り付けられ、この取り付けは中間部品と基板キャリヤ部品との間に断熱体を形成することを特徴とする請求項２又は３に記載の基板処理装置。
【請求項５】
基板キャリヤ部品に加熱エレメントが設けられていることを特徴とする請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項６】
中間部品の上流部にノーズが設けられ、中間部品の下流部に凹所が設けられ、中間部品の下に配置された構成要素を覆うようにこの凹所に下流キャリヤのノーズを受け入れることができ、ノーズをキャリヤに挿入できることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項７】
キャリヤが例えば真空ロックの下でとることができる別個の位置と隣接して夫々のキャリヤの中間部品と係合し、作動機構によって上下に移動させることができる押し上げエレメントが真空空間内に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の基板処理装置。
【請求項８】
作動機構は、真空空間の外側に配置されたトグル継ぎ手レバーシステムを含み、押し上げエレメントは、ベローズによって真空空間の底壁に連結されていることを特徴とする請求項７に記載の基板処理装置。
【請求項９】
搬送装置の第１経路は多数の別個の位置を含み、第１経路内でキャリヤの搬送が断続的に行われ、搬送装置の第２経路は、キャリヤを連続的に搬送するように構成されていることを特徴とする請求項２乃至８のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
第１経路の取り出し端は、第２経路の供給端に第３経路を介して連結されていることを特徴とする請求項９に記載の基板処理装置。
【請求項１１】
第２経路の取り出し端は、第１経路の供給端に第４経路を介して連結されていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の基板処理装置。
【請求項１２】
第３経路及び／又は第４経路は、第１経路及び第２経路に対して垂直に延び、第３経路及び／又は第４経路に横レール及び横方向搬送キャリヤが設けられ、横方向搬送キャリヤは、その上にキャリヤを置くように構成され、横方向搬送キャリヤに、横レールに対して垂直方向に延びるレール部品が設けられ、第１及び第２の経路のレールと整合させることができることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の基板処理装置。
【請求項１３】
第１経路は、基板を供給するための真空ロックを含み、第３経路は、基板を周囲温度から約３００℃の温度まで予熱するための加熱手段を含み、第２経路は、基板を約４００℃まで予熱するための加熱手段を含み、加熱手段後に多くの真空蒸着チャンバを含み、真空蒸着チャンバに沿って基板を連続的に移動でき、真空蒸着チャンバの後に、第２及び第４経路は、約１５０℃までの冷却を行うための冷却手段を含み、第１経路の供給端と隣接して基板を６０℃まで更に冷却するための別の冷却手段が設けられ、これらの別の冷却手段の下流に、基板を真空空間の外に取り出すための真空ロックが設けられていることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項１４】
別の冷却手段は、例えば窒素等のガスによって基板の周囲を取り囲むためのリンシング手段を含むことを特徴とする請求項１３に記載の基板処理装置。
【請求項１５】
基板を取り出すための真空ロックの下流にクリーニングステーションが配置されていることを特徴とする請求項１３に記載の基板処理装置。
【請求項１６】
クリーニングステーションの下流に、キャリヤ、少なくとも基板キャリヤの部品を蝕刻してきれいにするための少なくとも一つの蝕刻ステーションが設けられていることを特徴とする請求項１５に記載の基板処理装置。
【請求項１７】
真空空間に、キャリヤを基板処理装置の真空空間に供給し、真空空間から取り出すためのキャリヤ供給及び／又は取り出しステーションが設けられていることを特徴とする請求項２乃至１３のいずれか１項にに記載の基板処理装置。
【請求項１８】
搬送装置は、連続した搬送速度を持つ無端主コンベアを有し、主コンベアの上流に、下流端が主コンベアの上流端に接続された供給コンベアが配置され、主コンベアの下流に、上流端が主コンベアの下流端に接続された取り出しコンベアが配置され、主コンベアと供給コンベアと取り出しコンベアは、真空空間内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項１９】
供給コンベアは、断続的に駆動できる無端コンベアであることを特徴とする請求項１８に記載の基板処理装置。
【請求項２０】
取り出しコンベアは、断続的に駆動できる無端コンベアであることを特徴とする請求項１８に記載の基板処理装置。
【請求項２１】
主コンベアの上方に、真空蒸着チャンバが配置されており、供給コンベアの上方に、基板を導入するための真空ロックが配置され、取り出しコンベアの上方に、基板を取り出すための真空ロックが配置されていることを特徴とする請求項１８に記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１の前提部分に記載の基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような基板処理装置は、例えば本出願人の国際特許出願ＷＯ０２／０４６９７から周知である。
【０００３】
この出願では、搬送装置は、多数の基板を置くことができるディスクによって形成されている。真空チャンバへの基板の導入する間、又は真空ロックを介した真空チャンバからの基板の取り出す間、ディスクを静止させなければならない。このため、装入中及び取り出し中、プロセスチャンバと隣接して配置された基板も静止する。しかしながら、真空蒸着では、真空蒸着プロセス中に基板を前進させるのが好ましい場合が多い。プロセスチャンバを通して基板を前進させることにより、均等性に優れた層を付着する。周知の装置は、プロセスチャンバを通して又はプロセスチャンバに沿って基板を移動させるのに適していない。これは、搬送システムにより基板が静止されるためである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術に記載の基板処理装置を上文中に説明した問題点が解決されるように改良するため、請求項１の特徴部分に記載の基板処理装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような基板処理装置には、真空蒸着が行われるプロセスチャンバに沿って基板を移動できると同時に、基板処理装置のどこかで基板を真空空間に導入でき、又はそこから取り出すことができる、という利点がある。これにより、真空蒸着プロセスで形成される層の厚さが更に均等になる。
【０００６】
真空という用語は、絶対真空であると解釈されるべきではない。確かに、真空蒸着は、絶対真空では行われない。ＰＥＣＶＤ又はＣＶＤプロセスでは、ガス等の流体をプロセスチャンバに導入する。真空という用語が意味するものは、調整された環境、即ち基板の加工及び／又は輸送中に所望の環境であり、搬送装置が延びる空間が環境から遮断されていることにより発生できるということは当業者には理解される。これらの調整された環境には、不活性ガスで充填した真空空間も含まれる。
【０００７】
本発明の別の実施例によれば、基板処理装置は、請求項２に記載の特徴を備えている。
【０００８】
キャリヤを互いに独立して駆動できるため、基板処理装置の幾つかのキャリヤは連続的に前進できると同時に、基板処理装置の他のキャリヤは断続的に前進される。キャリヤを連続的に前進させる経路では、キャリヤは、密接した一連のキャリヤを次々に配置された一つの又は多数のプロセスチャンバの下で前進させることができるように互いに連結できる。これにより、プロセスチャンバの下に配置されたレールが真空蒸着プロセスで汚れないようにする。更に、これにより真空蒸着の効率が向上する。これは、蒸着中に放出された実際上全ての粒子が基板表面に付着し、従って、基板の表面上に所望の層を形成するのに寄与するためである。
【０００９】
本発明の変形例によれば、基板処理装置は、請求項１８に記載の特徴を備えている。
【００１０】
このような実施例は比較的簡単であり、従って、経済的に有利である。この変形例は特に大量生産に関して有利である。これは、主コンベアの搬送速度を真空蒸着プロセスに合わせて正確に調整できるためであり、供給コンベア及び取り出しコンベアをこれに従って正確に調整でき、最大可能な生産を行うためである。しかしながら、このような基板処理装置の融通性は、互いに独立して駆動できるキャリヤを備えた実施例よりもかなり低い。
【００１１】
独立して駆動できるキャリヤを備えた実施例の利点は、夫々の基板に所望の温度までキャリヤを独立して予熱できるということである。従って、基板毎に予熱を変化させることができる。更に、このキャリヤの実施例では、基板の冷却方法を個々に変化させることができる。これは、キャリヤの移動速度、及び従って夫々のキャリヤが加熱経路及び冷却経路にとどまる時間を変化させることができるためである。更に、夫々のキャリヤの経路中に移動速度を変化させることによって、真空蒸着プロセス中に付着される層の厚さを変化させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の更なる詳細は従属項に記載されており、添付図面を参照して二つの例示の実施例に基づいて以下に更に明瞭に説明する。
【００１３】
図１に示す基板処理装置の実施の形態には、真空空間１が設けられており、この真空空間１内に搬送装置２が延びている。図２に更に詳細に示す搬送システム２は、第１経路３を有し、この第１経路３内でキャリヤ４が断続的に前進する。搬送システム２には、第２経路５が更に設けられており、この第２経路５内でキャリヤ４が連続的に前進する。第１経路３の取り出し端３．１は、第３経路６を介して第２経路５の供給端５．１に連結されている。第２経路５の取り出し端５．２は、第４経路７を介して第１経路３の供給端３．２に連結されている。
【００１４】
搬送システム２の第２経路５、第３経路６、第４経路７の夫々で、キャリヤ４が連続的に前進する。第１経路３では、キャリヤ４が断続的に前進する。第１経路３及び第２経路５では、レール８及びレール９が夫々延びている。キャリヤ４には、図８に明瞭に示してあるように、ベアリング１０、１１が設けられ、これらのベアリング１０、１１によってキャリヤ４をレール８、９上で移動させることができる。
【００１５】
図８に明瞭に示すように、キャリヤ４にはベース部品１２が設けられている。このベース部品１２は、平行平面ばね１３を介して中間部品１４に連結されている。通常は、中間部品１４は、ベース部品１２に連結された支持体１５に載置されている。しかしながら、平行平面ばね１３により中間部品１４をベース部品１２に対して垂直方向に変位させることができる。中間部品１４には断熱連結部１６を介して基板キャリヤ部品１７が配置されている。このキャリヤ部品１７には加熱エレメントが設けられている。
【００１６】
加熱エレメントは、基板キャリヤ部品１７に載せた基板を約４５０℃の温度まで加熱できる。断熱連結部１６は接触表面が非常に小さい三点支持体によって形成されているのがよい。この断熱連結部１６により中間部品１４には最大でも約１２０℃の温度しか加わらない。中間部品１４とベース部品１２との間の連結部には平行平面ばね１３を介して影響が及ぼされるため、ここでも実質的に断熱を行うことができ、そのため、ベース部品は最大でも約６０℃の温度にしか達しない。
【００１７】
真空ロック１８、１９と隣接して残留材料を基板キャリヤ部品１７から吸い上げることができるステーション２０と、真空空間内の基板キャリヤ部品１７に随意であるけれども洗浄蝕刻作業を加えることができるステーション２１、２２と隣接して押し上げエレメント２３が設けられている。、これら押し上げエレメント２３によりキャリヤ部品４の中間部品１４を押し上げることができる。
【００１８】
かくして、中間部品１４を真空ロック開口部の制限部２４の下縁部に押し付けることができる。そのため、基板キャリヤ部品１７は、真空ロック１８、１９の開口部内に配置され、真空空間１から断熱される。その後、カバー４６、４７（図４参照）を真空ロック１８、１９の制限部２４から取り外すことができ、そのため、基板を基板キャリヤ部品１７から取り出すことができる。
【００１９】
カバー４６、４７を真空ロック１８、１９の制限部２４から取り外した場合、大気圧により中間部品１４が下方に強力に押されるため、中間部品１４を制限部２４の下縁部に押し付けた状態を保持するにはかなりの力が必要である。この力に抗するため、例示の実施の形態では、トグル継ぎ手レバーシステム２６によって押し上げエレメント２３を上下に移動させる。トグル継ぎ手レバーシステム２６は図９に明瞭に示してあり、このトグル継ぎ手レバーシステム２６はピストン／シリンダ装置２７によって作動できる。
【００２０】
図８は、更に、真空空間１を境界付ける底壁２８及び頂壁２９を示す。キャリヤ４のベース部品１２には一連の磁石３０が設けられている。この一連の磁石３０もまた、図１０に明瞭に示してある。これらの磁石３０は、キャリヤ４の駆動装置の部品である。真空空間１の外側で底壁２８の下に一連のコイル３１が配置されている。
【００２１】
コイル３１は、キャリヤ４をレール８、９の夫々の上で任意の所望の速度で前進させることができるように励起できる。キャリヤ４を第３経路６及び第４経路７の夫々で搬送できるようにするため、これらの経路には横レール３３、３４が夫々設けられている。これらの横レール３３、３４上で横方向搬送キャリヤ３５、３６が移動できる。
【００２２】
第４経路７の横方向搬送キャリヤ３６を図１１に更に詳細に示す。横方向搬送キャリヤ３６には、横レール３４に対して垂直方向に延びるレール部品３７が設けられており、これらのレール部品３７を第１経路３及び第２経路５の夫々のレール８、９の夫々と整合させることができる。横方向搬送キャリヤ３６には、コイル３９と協働する磁石３８が更に設けられている。これらのコイル３９は、真空空間１のハウジングの外側に配置されている。
【００２３】
図１を参照すると、基板を真空空間に導入するための真空ロック１９の後に、キャリヤ４が第３経路６に移動するということがわかる。第３経路６では、キャリヤ４は、横方向搬送キャリヤ３５により第２経路５の方向に移動される。第３経路６には予熱ランプが配置されており、これら予熱ランプにより基板を約３００℃まで加熱できる。
【００２４】
次に、キャリヤ４は第２経路５内に移動し、そこで基板を約４００℃まで更に加熱する。この追加の加熱は、基板キャリヤ部品１７に収容された加熱エレメントによって行われる。基板は、多くのプロセスチャンバ４０、４１、４２を通って進み、これらのチャンバ内で多くの真空蒸着プロセスが行われる。例えば、スパッタリングプロセス又はＰＥＣＶＤプロセスが考えられる。
【００２５】
図２及び図７に明瞭に示すように、キャリヤは、連続したキャリヤ４の基板キャリヤ部品１７が連続した表面を形成するように互いに連結されている。これにより、真空蒸着により例えばレール９等の搬送装置が汚染されないようにする。このような汚染を更に減少するため、各中間部品１４の上流端に、ノーズ４３が設けられている。このノーズ４３を受け入れる凹所４４が下流端に設けられている。
【００２６】
かくして、一種のラビリンスが形成され、これにより、真空蒸着プロセスからの粒子によって輸送レール８、９又はベアリング１０、１１を収容したベース部品１２が汚染されないようにする。第２経路５及び第４経路７の夫々で、プロセスチャンバ４０、４１、４２の下流において、基板を約１５０℃まで冷却する。
【００２７】
基板を更に６０℃まで冷却するための別の冷却手段が第１経路３の供給端と隣接して設けられている。この別の冷却手段は、例えば窒素等のガスによって基板の周囲を取り囲むためのリンシング手段４４を含む。これらの別の冷却手段４４の下流には、基板を基板処理装置から取り出すための真空ロック１８が配置されている。基板を取り出すための真空ロック１８の下流にはクリーニングステーション２０が配置されている。このようなクリーニングステーションは、例えば、基板キャリヤ部品１７を吸引によって浄化するための真空クリーナーを含む。
【００２８】
更に、例示の実施の形態では、キャリヤ４、少なくとも基板キャリヤ部品１７を蝕刻によってクリーニングするため、クリーニングステーション２０の下流に二つの蝕刻ステーション２０、２１が設けられている。
【００２９】
図１には、キャリヤ供給及び／又は取り出しステーション４５が更に示してある。このステーションは、基板処理装置の真空空間１へのキャリヤ４の供給及び取り出しの夫々を行うために設けられている。このようなキャリヤ供給及び／又は取り出しステーション４５には、当然のことながら、真空空間１へのキャリヤ４の導入中に真空空間１内の真空が損なわれないようにするためのエアロックが設けられている。
【００３０】
図１２は、本発明による基板処理装置の第２の実施の形態の断面で示す。この基板処理装置には、同様に、基板を搬送するための搬送装置が配置された真空空間１０１が設けられている。この搬送装置は、連続した搬送速度を持つ無端主コンベア１０２を含む。主コンベア１０２の上流には供給コンベア１０３が配置され、この供給コンベア１０３の下流端は主コンベア１０２の上流端に接続されている。主コンベア１０２の下流には取り出しコンベア１０４が配置されている。この取り出しコンベア１０４の上流端は主コンベア１０２の下流端に接続されている。供給コンベア１０３及び取り出しコンベア１０４も真空空間１０１内に配置されている。
【００３１】
この例示の実施の形態では、供給コンベア１０３及び取り出しコンベア１０４は無端コンベアであり、断続的に駆動できる。主コンベア１０２の上方には真空蒸着チャンバ１０５が配置されている。供給コンベア１０３の上方には、基板を導入するための真空ロック１０６が配置されている。取り出しコンベア１０４の上方には、基板を取り出すための真空ロック１０７が配置されている。無端供給コンベア及び取り出しコンベアの利点は、そのコンベアベルトを移動自在のプレートによって簡単に僅かに押し上げることにより真空ロック１０６、１０７の装入開口部の縁部に押し付けることができることである。このような場合には、真空空間は夫々の真空ロック１０６、１０７の開口部から閉止され、基板を配置したり取り出したりするためにこの開口部からカバーを取り外すことができる。
【００３２】
この例示の実施の形態では、真空蒸着はＰＥＣＶＤ源１０８を使用して行われる。当然のことながら、この実施の形態でも、基板を予熱するための手段及び基板を冷却するための手段を設けることができる。予熱手段は、例えば、無端主コンベア１０２と一体化できる。
【００３３】
本発明は、上文中に説明した例示の実施の形態に限定されず、特許請求の範囲によって定義された本発明の範囲内で様々な変更を行うことができる。例示の実施の形態のキャリヤは実質的に水平な支持面を持つように示してあるけれども、基板が、非水平位置、例えば垂直方向位置又は角度をなした位置のキャリヤで搬送される実施の形態、又は基板がキャリヤの下に吊り下げられる実施の形態も特許請求の範囲によって定義された本発明の範囲内にある。基板をこのような変形例の位置に置くことにより基板の汚染を防ぐ又は少なくするのを補助できる。
【００３４】
連続的搬送は、専ら一定速度での搬送も非断続的搬送も意味しないということは理解されるべきである。連続搬送には、キャリヤの速度を変化させることも含まれる。当然のことながら、連続搬送を一定速度で行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による基板処理装置の第１の実施形態の斜視図である。
【図２】本発明による基板処理装置の搬送装置が見えるように真空空間のプレートとプロセスチャンバと真空ロックを省略した図１と同様の斜視図である。
【図３】図１に示す基板処理装置の平面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【図６】図３のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。
【図７】図３のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。
【図８】真空ロックと隣接したキャリヤの断面図である。
【図９】真空ロックと隣接したキャリヤの斜視図である。
【図１０】キャリヤを下方から見た斜視図である。
【図１１】第４経路と第１経路との間の移行部と隣接したキャリヤの斜視図である。
【図１２】本発明による基板処理装置の第２の実施形態の断面図である。
【符号の説明】
１　真空空間
２　搬送装置
３　第１経路
４　キャリヤ
５　第２経路
６　第３経路
７　第４経路
８　レール
９　レール
１０　ベアリング
１１　ベアリング
１２　ベース部品
１３　平行平面ばね
１４　中間部品
１５　支持体
１６　断熱連結部
１７　基板キャリヤ部品
１８　真空ロック
１９　真空ロック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【外国語明細書】
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