(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内にロードロックチャンバ、トランスファーチャンバ、プロセスチャンバを形成し、前記トランスファーチャンバに設けたトランスファーマシンにより処理対象基板を前記ロードロックチャンバとプロセスチャンバ間で相互移送させるようにしたプロセス処理システムにおいて、
前記ロードロックチャンバを上下に複数段形成するとともにこれを前記トランスファーチャンバの周囲に複数配置することにより処理対象基板を複数同時収容可能としておき、各ロードロックチャンバには方向転換手段を設けることにより前記トランスファーチャンバによる受渡し方向に前記基板を転換可能としてなり、
前記トランスファーチャンバには前記上下に複数段設けられたロードロックチャンバに合わせて処理対処基板の受渡しをなす受渡しアームを上下に複数段有してなるトランスファーマシンを備え、
前記プロセスチャンバには処理対象基板の垂直移送手段を設け、
前記垂直移送手段は一対の上下水平軸の各々の左右に二重プーリを取付けるとともに上下で対応しているプーリに各々端部を固定したベルトを背面側と前面側にそれぞれ巻き掛けることにより全体として巻き掛けベルト機構となるように設定し、
当該垂直移送手段の左右ベルト間に渡し掛けて取り付けられた横架シャフトに対してその軸回りに回転可能な転回テーブルを設け、当該転回テーブルには基板把持手段を前記転回テーブルの回転駆動手段に連動して圧着開放をなさしめ、前記回転駆動手段を前記垂直移送手段による垂直移送時に前記転回テーブルと切り離し可能としてなり、
前記ロードロックチャンバでの真空引き処理と、前記上下段トランスファーマシンによるプロセスチャンバに対する基板供給搬送と戻し搬送、並びにプロセスチャンバでのプロセス処理とを同時並行的に稼動可能としてなる、
ことを特徴とする基板のプロセス処理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は基板のプロセス処理システムに係り、特に半導体ウエハやガラス基板などにビームを照射してエッチング処理などを行なわせるため、処理用真空容器へのワーク供給からプロセス処理および排出に至る一連の処理を効率的に行なうための基板のプロセス処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハやガラス基板などのワークに薄膜を形成したり、これをエッチング処理したりする場合、パーティクルなどの汚染物が少ないことや、イオンビームの散乱が防げるなどの理由から、通常、真空容器内において処理が行われる。
【０００３】
従来のシステムでは、ロードロックチャンバ、トランスファーチャンバ、プロセスチャンバを一直線上に配列し、ワーク収容カセットを介して真空容器に１枚ずつロードロックチャンバに搬入した後、チャンバ内を真空状態とし、トランスファーマシンによりロードロックチャンバからプロセス処理チャンバにワークを直線移動させることで処理するような構成となっていた。また、ワークを真空容器内において直線的に移動させて処理を行う場合、一般に水平なベース上にワークを配置し、ベースを一方向に移動させ、イオンビームなどを照射するようにしていた。しかし、近年、ワークが大型化しており、それに伴いイオンビーム源も大型化し、ビームの垂直照射は装置高さを大きくすることから、ビームは水平照射とし、ワークを上下方向に移動させてプロセス処理などを行うようになってきている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ガラス基板のように薄くて矩形の大型ワークに対する真空プロセス処理は、その形状に起因して搬送方向に一定の制限があり、ローディングする際も一枚ずつ行ない、プロセス処理も一枚単位で行われているのが実状である。このため、処理効率が非常に悪いという問題があった。また、縦型プロセス処理装置を用いる場合、トランスファーマシンから水平搬送されてくるワークを垂直方向に転回しなければならず、この転回処理のための構造が複雑になるとともに、転回機構のための駆動設備を内蔵するために、駆動源などからゴミ（パーティクル）などの汚染物が発生してワークが汚染され、不良率の上昇を招くばかりでなく、真空中で円滑に作動させるためのメンテナンスが容易でないという問題を引き起こしている。また、ワークを転回させる必要上、ワークの保持機構と回転のための駆動設備を各々備えなければならず、更に水平搬送されてくるワークを所定の姿勢で的確に配置するための処理が困難であるなどの問題があった。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点に着目してなされたもので、ワーク形状に制限を受けることがなく効率的にローディングを行なうことができるとともに、真空容器内でのパーティクルなどの汚染物質の発生を抑制しつつ、縦型プロセス処理装置に対するワークへのプロセス処理への移行操作と搬出入操作を非常に効率的に行なうことができるようにした基板のプロセス処理システムを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る基板のプロセス処理システムは、真空容器内にロードロックチャンバ、トランスファーチャンバ、プロセスチャンバを形成し、前記トランスファーチャンバに設けたトランスファーマシンにより処理対象基板を前記ロードロックチャンバとプロセスチャンバ間で相互移送させるようにしたプロセス処理システムにおいて、前記ロードロックチャンバを上下に複数段形成するとともにこれを前記トランスファーチャンバの周囲に複数配置することにより処理対象基板を複数同時収容可能としておき、各ロードロックチャンバには方向転換手段を設けることにより前記トランスファーチャンバによる受渡し方向に前記基板を転換可能としてなり、前記トランスファーチャンバには前記上下に複数段設けられたロードロックチャンバに合わせて処理対処基板の受渡しをなす受渡しアームを上下に複数段有してなるトランスファーマシンを備え、前記プロセスチャンバには処理対象基板の垂直移送手段を設け、前記垂直移送手段は一対の上下水平軸の各々の左右に二重プーリを取付けるとともに上下で対応しているプーリに各々端部を固定したベルトを背面側と前面側にそれぞれ巻き掛けることにより全体として巻き掛けベルト機構となるように設定し、当該垂直移送手段の左右ベルト間に渡し掛けて取り付けられた横架シャフトに対してその軸回りに回転可能な転回テーブルを設け、当該転回テーブルには基板把持手段を前記転回テーブルの回転駆動手段に連動して圧着開放をなさしめ、前記回転駆動手段を前記垂直移送手段による垂直移送時に前記転回テーブルと切り離し可能としてなり、前記ロードロックチャンバでの真空引き処理と、前記上下段トランスファーマシンによるプロセスチャンバに対する基板供給搬送と戻し搬送、並びにプロセスチャンバでのプロセス処理とを同時並行的に稼動可能としてなることを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る基板のプロセス処理システムの具体的実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１に実施形態に係る真空ロードロック装置を具備したイオン注入システムの全体構成の概略図を示す。このシステムはワークとしてのガラス基板Ｗに対してイオンビームＢを照射するプロセス処理をなすもので、ガラス基板Ｗの搬入搬出部となるロードロックチャンバＬＣ、実際のプロセス処理をなす室となる縦型のプロセスチャンバＰＣ、およびこれらの間でガラス基板の受渡しをなすトランスファーチャンバＴＣとを有し、これらを真空容器として構成している。この実施形態では、ロードロックチャンバＬＣを上下二段としつつこれを左右に併設した構成となっており、チャンバにてガラス基板Ｗを搬入して真空引きし、プロセスチャンバＰＣに真空搬送した後にプロセス処理をなし、当該プロセス処理終了後に真空搬送して別のチャンバに戻して不活性ガスによるパージを行なって大気搬出する一連の作業を、ローテーションを組んで連続的に行なわせるようにしている。
【０００９】
この実施形態に係るシステムの初段に設けられている真空ロードロック装置を図２〜５を参照して説明する。図１は同装置の一部断面平面図、図２は同縦断面図、図３は同側面図、図４は同装置に内蔵されている上部ワーク搭載台座の斜視図である。このロードロック装置は、図１にも示したように、ロードロックチャンバＬＣを上下二段としつつこれをトランスファーチャンバＴＣに向かって左右に併設することにより４つのロードロックチャンバＵＬ、ＬＬ、ＵＲ、ＬＲを形成している。図２〜５において、４つのロードロックチャンバを番号２００（２００ＵＬ、２００ＬＬ、２００ＵＲ、２００ＬＲ）で示している。
【００１０】
このチャンバ２００は真空チャンバケース２０２によって外部と遮断されるが、大気側との間でガラス基板Ｗを搬出入させるため、各ロードロックチャンバ２００には開閉扉２０４によって仕切られる外部出入口２０６が設けられ、この外部出入口２０６は同一面となるように設定され（図２右側端面）、大気トランスファーマシン２０８が左右上下に移動することによって、カセット収納されたガラス基板Ｗを各ロードロックチャンバ２００にに位置を合わせ、受渡しアーム２０９をチャンバ内に出し入れしてワーク搬入ができるようにしている。
【００１１】
一方、各ロードロックチャンバ２００は、真空状態におかれているトランスファーチャンバ２１０（図１ではＴＣ）に対して内部出入口２１２を通じてガラス基板Ｗの受渡しをなすようにしている。トランスファーチャンバ２１０の中央に置かれている真空トランスファーマシン２１４は、左右のロードロックチャンバ２００Ｌ（２００ＵＬ、２００ＬＬ）、２００Ｒ（２００ＵＲ、２００ＬＲ）に回転して向き合うことができるようになっており、受渡しアーム２１６を差し入れてガラス基板Ｗの受渡しをなす。このため、左右の内部出入口２１２の開口面は互いに９０度の角度をなして真空トランスファーマシン２１４に対面している。
【００１２】
前記外部出入口２０６から搬入されるガラス基板Ｗは矩形とされているため、大気搬送形態と真空搬送形態が異なる。そこで、各ロードロックチャンバ２００には、ワーク搭載ユニット２３０が内蔵され、これをロータにより回転可能に支持し、搬入されたガラス基板Ｗをプロセス処理部に搬送するトランスファーチャンバ２１０の取り出し方向に合わせて搭載ガラス基板Ｗの向きを変更可能としている。この構造を図４に示した上部ワーク搭載ユニット２３０Ｕを参照して説明する。
【００１３】
真空チャンバケース２０２の天板部にロータ２２０を据え付け、カップリング２２２および磁性流体シール２２４を介して回転軸２２６をチャンバ内部に突出させている。回転軸２２６の下端には門型吊り下げフレーム２２８を介して座板２３２が前記回転軸２２６によって水平回転できるように支持されている。座板２３２は盤面上にガラス基板Ｗを搭載支持するが、この搭載面には搭載ユニット２３０が固定され、ユニット上面にガラス基板Ｗを載せるようにしている。搭載ユニット２３０は座板２３２の上面に一対のバー２３４、２３４を平行に置き、その間に小型板２３６を配置し、これらの上面にガラス受け２３８を合計８個所設けてガラス基板Ｗを載せるようにしている。そして、載置されているガラス基板Ｗの下面に、トランスファーマシン２０８、２１４における受渡しアーム２０９、２１６に先端に設けられたＵ字形状のハンドを前後からそれぞれ差し入れできるように、隙間を形成しているのである。
【００１４】
このような上部ワーク搭載ユニット２３０Ｕは、上部ロードロックチャンバ２００ＵＬ、２００ＵＲに各々装備されている。下部ロードロックチャンバ２００ＬＬ、２００ＬＲにも同様のワーク搭載ユニット２３０が装備されているが、この下部ワーク搭載ユニット２３０Ｌは、ロータ２２０から回転軸２２６に至る機構部がチャンバ底面部に取り付けられ、チャンバ内に突出された回転軸２６に直接回転可能に支持されている。すなわち門型吊り下げフレーム２２８は介在されていない。その他の構成は上部ワーク搭載ユニット２３０Ｕと同様である。
【００１５】
このような構成により、４室のロードロックチャンバ２００では、それぞれ、搬入されたガラス基板Ｗを搭載したワーク搭載ユニット２３０を４５度回転させることにより、真空トランスファーマシン２１４の受渡し方向にガラス基板Ｗの向きを合わせることができる。
【００１６】
ところで、ガラス基板Ｗが各ロードロックチャンバ２００に搬入された後、チャンバ内を真空引きするが、外部出入口２０６は開閉扉２０４により閉め切り可能とされ、同時に内部出入口２１２部分もシャッタ２４０により閉め切り可能としている。また、真空引きのために左右のロードロックチャンバ２００Ｌ、２００Ｒの中間部位に真空吸引のためのダクト手段２４２が設備されている。
【００１７】
ロードロックチャンバ２００を真空引きすると、内部に搬入されているガラス基板Ｗは急激な圧力変動により、ワーク搭載ユニット２３０上でバタつくおそれがある。これを防止するために、各ロードロックチャンバ２００には前記ワーク搭載ユニット２３０の周囲に搭載ガラス基板Ｗを把持する振動抑制手段２４４を設けている。これは同時に搭載ガラス基板Ｗを点対称位置にて側端面を押圧して搭載ガラス基板Ｗの位置決めをなすセンタリング手段を兼用させている。
【００１８】
図２にはこの振動抑制手段２４４の配置形態を示し、図６〜図７に詳細構成を示している。図示のように、各ロードロックチャンバ２００内には、ワーク搭載ユニット２３０上の搭載ガラス基板Ｗの点対称位置にて側端面を押圧して位置決めをなす一対の端面位置調整手段２４６，２４６が配置され、これらが振動抑制手段２４４を構成している。各端面位置調整手段２４６はワーク搭載ユニット２３０上に載置されているガラス基板Ｗの対角線上に位置する各コーナ部分の外方に配置されている。各端面位置調整手段２４６は真空チャンバケース２０２の天板および底板からチャンバ内に突入されている回転支柱２４８を有している。この回転支柱２４８の先端部に水平アーム２５０が取り付けられており、この水平アーム２５０を水平旋回してガラス基板Ｗの隅部上面まで移動できるようになっており、矩形ガラス基板Ｗの各縁辺に対して４５度をなす角度まで旋回させて停止されるよう構成されている。水平アーム２５０の上面部には一対の押えローラ２５２、２５２が取り付けられ、これがガラス基板Ｗのコーナを挟む側端面に各々当接するように配置される。したがって、回転支柱２４８を回転させて水平アーム２５０の旋回を行なわせ、水平アーム２５０がガラス基板Ｗの辺と４５度をなす位置で停止されることにより、搭載ガラス基板Ｗが位置ずれしていても押えローラ２５２，２５２によってコーナ位置が正規の搭載位置に調整される。各端面位置調整手段２４６の水平アーム２５０は搭載ガラス基板Ｗの対角線上に一対設けられているので、両者の作用で搭載ガラス基板Ｗはワーク搭載ユニット２３０上でセンタリングされる。このセンタリングは、大気側から搬入された形態のまま行なうようにしている。各端面位置調整手段２４６は、チャンバケース２０２の外部に設けた水平アーム２５０をエアシリンダ２５６の押出しにより磁性流体シール２５４を介して位置決め方向に操作し、位置決め後はエアシリンダ２５６の引込みによって前記アーム２５０が逆方向に復帰させる。エアシリンダ２５６を同時に作動させることにより容易に同期させることができる。この一対の端面位置調整手段２４６を継続して作動させることにより、ロードロックチャンバ２００内を真空引きする際に、ガラス基板Ｗは固定保持状態となり、吸引負圧変動によりバタついたり、位置ずれすることが防止される。
【００１９】
なお、前述した真空トランスファーマシン２１４は伸縮アームを用いてガラス基板を水平搬送する一般的なもので、この実施形態では上下二段構造に構成しており、上部ロードロックチャンバ２００ＵＬ、２００ＵＲとのワーク受渡しは上段マシンにより行ない、下部ロードロックチャンバ２００ＬＬ、２００ＬＲとのワーク受渡しは下段マシンにより行なうようにしている。
【００２０】
図８〜図１１は実施形態に係るシステムに用いている真空プロセス処理装置の正面断面図、側面断面図、図８におけるＡ−Ａ断面図、およびＢ−Ｂ断面図である。
【００２１】
真空プロセス処理装置は、縦型真空容器１０により構成されたプロセスチャンバの内部に垂直搬送手段１２を設けており、ワークとしてのガラス基板を、上部に配置したプロセス処理領域と下部に配置したワーク出入領域間を垂直移送可能としている。水平状態で真空容器１０内に搬入されるワークを垂直方向に転回させ、これを上方向に垂直移動させ、ビーム照射領域を通過させてプロセス処理するようにしている。
【００２２】
前記垂直搬送手段１２は、図１２に概略構成を示しているように、真空容器１０の上下に配置された一対の水平軸１４，１６を有し、下部の水平軸１６にモータ１８を連結してこれを駆動軸としている。各軸１４，１６には左右に一対の巻き掛けベルト機構２０（２０Ｒ，２０Ｌ）が設けられている。この巻き掛けベルト機構２０は、パーティクル発生を抑制するために次のような構造とされている。上部水平軸１４に取り付けられる各従動プーリ２２を二重プーリ構造（２２ｍ、２２ｎ）とし、同様に下部水平駆動軸１６に取り付けられる各駆動プーリ２４も二重プーリ構造（２４ｍ、２４ｎ）としている。そして、上下で対応しているプーリ（２２ｍと２４ｍ、２２ｎと２４ｎ）に各々端部を固定したステンレスベルト２６ｍ、２６ｎを背面側と前面側にそれぞれ巻き掛けることにより、全体として巻き掛けベルト機構となるように設定して、プーリとベルトの滑りによるパーティクル発生を防止した状態で、正逆回転ができるようにしている。したがって、左右の巻き掛けベルト機構２０の背面側に各ベルト２６ｍ、２６ｍ間に跨ってワークを取り付けることにより、ワークを垂直搬送するようにしている。
【００２３】
このような垂直搬送手段１２には、ワークを水平状態と垂直状態の２つの状態変化ができる転回プラテン３０を取り付けている。すなわち、この転回プラテン３０は、ワークとなるガラス基板Ｗを搭載して、水平状態から垂直状態に転回してプロセス処理のための垂直上方移動ができるようにし、また、逆にプロセス処理が終了して下降移動して来た場合に垂直状態から水平状態に転回できるように取り付けられる。このため、垂直搬送手段１２の特に背面側に位置する左右一対のベルト２６ｍ、２６ｍに横架シャフト３４が取り付けられ、これと平行に回転支軸３６が複数のブラケット３８を介して回転可能に支持されている（図１２参照）。また、図１３に詳細に示すように、前記回転支軸３６には転回プラテン３０が連結され、その回転操作により転回プラテン３０を水平状態から垂直状態に回転操作できるようにしている。特に、この実施形態では、前記回転支軸３６を二重軸構造とし、その外軸３６Ａによる回転動作をプラテン回転に利用するようにしており、このため、外軸３６Ａの先端部を転回プラテン３０の一側部に固定された第１回転ブラケット４０に連結し、転回プラテン３０の他側部に固定された第２回転ブラケット４２を補助支軸４４の周りに回転できるように支持している。回転支軸３６と補助支軸４４は当然ながら同一軸芯上に設定されている。これにより前記外軸３６Ａを回転操作することにより、転回プラテン３０は回転支軸３６および補助支軸４４の軸芯周りに回転できるのである。
【００２４】
ところで、転回プラテン３０は転回動作を上記回転支軸３６の外軸３６Ａで行なうようにしているが、水平保持および垂直保持手段が設けられている。これは、図１４(１)に示すように、転回プラテン３０を水平位置で回転を停止させ、また垂直位置で転回プラテン３０の回転を停止させるストッパ３７を横架シャフト３４に固定して設けている。このストッパ３７と回転支軸３６に回転節を有するリンク３９、４１を取り付け、これらリンク３９，４１同士もやはり回転節で連結して「へ」状となる長さに設定しておき、その一方のリンク４１をスプリング４３付きのスライダリンクとしている。両リンク３９，４１が直線状になった思案点を超えた状態では、スプリング４３による付勢力が転回テーブル３０を水平側ストッパもしくは垂直側ストッパに当接させる作用をなすように設定されている。このような４節リンク機構により、回転駆動手段から切り離した状態でも、垂直状態もしくは水平状態を前記スプリング４３によって保持できるようにしている。
【００２５】
また、前記回転支軸３６を構成している内軸３６Ｂは、転回プラテン３０に装備したワーク脱着機構４６の作動に用いるようにしているが、ワーク脱着機構４６の構成は次のようになっている。
【００２６】
図１４は転回プラテン３０の側面図および底面図を示しており、図１５はワーク脱着機構の基板受渡時と基板把持時の部分断面図、図１６はワーク脱着機構４６を構成している把持爪機構部と基板支持ピン機構部の模式斜視図、図１７はその全体概要を示す模式斜視図を示している。
【００２７】
図１４に示すように、転回プラテン３０の周縁部４個所にワーク脱着機構４６が設けられ、当該ワーク脱着機構４６によってガラス基板Ｗの４個所を把持させ、転回プラテン３０を垂直状態とした場合に、転回プラテン３０に搭載したガラス基板Ｗが落下しないようにしている。図１６に示すように、把持爪機構部４８は、垂直脚５０の上端部をコ字形状とすることによりプラテン端縁部を圧着できる爪部５２を設けている。垂直脚５０は転回プラテン３０側に固定した垂直フレーム５４と平行となるように配置され、この両者が上下平行リンク５６、５８により連結されている。これにより、垂直脚５０、垂直フレーム５４、および上下平行リンク５６，５８が平行リンク機構を構成し、爪部５２をプラテン端部に対して接離動作可能となる。爪部５２の接離作動は、前記上部平行リンク５６をベルクランク形状としておき、その屈曲先端部をプラテン盤面に沿って往復動作する作動アーム機構６０により操作することで行われる。また、前記把持爪機構部４８の垂直脚５０には持上げプレート６２が固定され、爪部５２がガラス基板Ｗの圧着を開放すると同時に、基板受渡し可能状態となるように基板支持ピン機構部を構成しているワーク支持ピン６４を転回プラテン３０の上表面に突出させるようにしている。ワーク支持ピン６４は、転回プラテン３０に設けた昇降ガイド６６に挿通され、ワーク把持状態ではスプリング力で引き込み位置に保持される。前記把持爪機構部４８の基板開放動作に伴い、前記持上げプレート６２がワーク支持ピン６４の下端部を押し上げることにより、ワーク支持ピン６４が上昇作動され、転回プラテン３０の上面より突出してガラス基板Ｗを持上げて基板受渡し可能状態にする。
【００２８】
上述したワーク脱着機構４６は転回プラテン３０の4個所に配置されているが、これらを同時に脱着作動させるために、互いに対向する一対のワーク脱着機構４６の作動アーム機構６０を回転支軸３６と平行に中央に向けて延在させ、両作動アーム機構６０の間に楔板６８を介在させることで、対を構成している作動アーム機構６０を押し広げ可能とし、爪部５２によりガラス基板Ｗの挟着状態を開放できるようにしている。図１７に示す如く、楔板６８は二組のワーク脱着機構４６を同時に作動させるように一対設けられ、これらを連結板７０で結合している。そして、連結板７０にはＵ字溝７２を有するブロック７４が一体的に設けられ、Ｕ字溝７２に対して前述した回転支軸３６の内軸３６Ｂの先端に設けたクランク７６が嵌合し、内軸３６Ｂの回転により各楔板６８を作動アーム機構６０の間に挿入して押し広げ可能としている。作動アーム機構６０は、図１５に示しているように、プラテン３０側に一端を連結した戻しバネ７８が作動アーム機構６０をプラテン中央側に戻すように付勢しており、これにより爪部５２が常時ガラス基板Ｗを挟着する方向に付勢させている。前記作動アーム機構６０における楔板６８との接触部にはローラ８０が取り付けられ、これにより接触抵抗が小さくなるようにして、作動アーム６０を円滑にしている。
【００２９】
このように、二重軸構造となっている回転支軸３６の外軸３６Ａの回転により転回プラテン３０を水平・垂直に回転操作し、内軸３６Ｂの回転によりワーク脱着機構４６の開放操作する。これは外軸３６Ａと内軸３６Ｂの回転を連動させ、転回プラテン３０が水平状態にありガラス基板Ｗが搭載されたときに、ワーク脱着機構４６によるワーク把持を行なわせ、その後に転回プラテン３０を垂直状態に回動させるようにしている。また、逆にプロセス処理の終了後に垂直状態にある転回プラテン３０を外軸３６Ａによって水平状態まで回転させ、その後にワーク脱着機構４６を内軸３６Ｂによる操作で開放させるようにしている。この実施形態では、転回プラテン３０の転回操作とワーク脱着機構４６による脱着操作を一つの駆動手段８２により行なわせており、このため、前記回転支軸３６における真空容器１０の内壁寄りの位置にて二重噛合いクラッチ８４Ａ、８４Ｂを介して、真空容器１０の外部に設けられた駆動手段８２と断続可能にしている。駆動手段８２は前記二重噛合いクラッチ８４Ａ、８４Ｂの断続操作用のエアシリンダ８６により往復移動可能とされたサーボモータ８８を有し、このモータ８８の出力軸側に外軸／内軸同期入切用エアクラッチ９０を設けて構成されている。当該エアクラッチ９０は、外軸３６Ａへの回転動力の伝達経路の接続／遮断を行うものであり、この操作により内軸３６Ｂの回転のみ、あるいは両者同時に回転させるかの切替が可能とされている。これにより、エアシリンダ８６の操作により二重噛合いクラッチ８４Ａ、８４Ｂを断続することにより、接続して外部の回転駆動手段８２との回転伝達経路を確保したり、転回プラテン３０側を回転駆動手段８２と切り離した状態で昇降移動させるすることができるようになる。そして、エアクラッチ９０により外軸３６Ａ・内軸３６Ｂへの回転動力の伝達対象の切替をなすことができる。この実施形態では、水平状態にある転回プラテン３０上にガラス基板Ｗが搭載された後、最初に内軸３６Ｂに回転動力を伝えて基板の挟着保持を行なわせ、次いで転回プラテン３０が垂直状態となるように外軸３６Ａに回転動力を伝えるようにエアクラッチ９０を切り替え操作し、垂直移動可能となったときにエアシリンダ８６により二重噛合いクラッチ８４Ａ、８４Ｂを切り離して転回プラテン３０側のみを上昇移動できるようにそれぞれ切り替え操作されるようにシーケンスが組まれる。基板へのプロセス処理が終了した後に、下降移動してきた転回プラテン３０に対しては、最初に二重噛合いクラッチ８４Ａ、８４Ｂを接続して回転伝達経路を確保し、次いで、水平状態までプラテン３０を回転させるように外軸３６Ａと内軸３６Ｂは同時に回転が伝えられ、水平状態に至ったときにエアクラッチ９０にて、外軸３６Ａが切り離され内軸３６Ｂのみ回転伝達してワーク脱着機構４６を開放操作させるようにしている。これにより、ワーク転回とワーク脱着を単一の回転駆動手段８２により行なわせることができるのである。
【００３０】
ところで、ワークとしてのガラス基板Ｗはトランスファーマシンを介して転回プラテン３０に搭載されるが、ワーク脱着機構４６により正確な把持操作を行なわせるために、ガラス基板Ｗのセンタリング手段９２を設けている。このセンタリング手段９２は図１０に概略構成が示されているように、転回テーブル３０上の搭載ガラス基板Ｗの点対称位置にて側端面を押圧して位置決めをなす一対の端面位置調整手段９３，９３により構成されている。図１８〜図２０に詳細を示している。各端面位置調整手段９３は転回プラテン３０の対角線上に位置する各コーナ部分の外方に配置されている。各端面位置調整手段９３は真空容器１０の底板から立設されている回転支柱９４を有している。この回転支柱９４の上端部に水平アーム９６が取り付けられており、この水平アーム９６を水平旋回して転回テーブル３０の隅部上面まで移動できるようになっており、矩形テーブル各縁辺に対して４５度をなす角度まで旋回させて停止されるよう構成されている。水平アーム９６の下面部には一対の押えローラ９８、９８が取り付けられ、これがガラス基板Ｗのコーナを挟む側端面に各々当接するように配置される。したがって、回転支柱９４を回転させて水平アーム９６の旋回を行なわせ、水平アーム９６が転回テーブル３０の辺と４５度をなす位置で停止されることにより、搭載ガラス基板Ｗが位置ずれしていても押えローラ９８，９８によってコーナ位置が正規の搭載位置に調整される。各端面位置調整手段９３の水平アーム９６は転回テーブル３０の対角線上に一対設けられているので、両者の作用で搭載ガラス基板Ｗは転回テーブル３０上でセンタリングされるのである。各端面位置調整手段９３を同期させるため、回転支柱９４の下部にプーリ１００がそれぞれ設けられており、これらを同期ベルト１０２で連係し、かつ同期ベルト１０２の中間位置を牽引するセンタリングシリンダ１０４を設けている。当該シリンダ１０４を引き込み作動させたとき、各水平アーム９６がセンタリング位置に繰り出す方向に支柱９４を回転させる方向にプーリ１００を回転させるようになっている。また、プーリ１００を含む回転支柱９４は水平アーム９６を通常は待避位置に置かれるように、スプリング１０６により回転付勢されている。
【００３１】
なお、真空容器１０には、ビーム入射窓１０８が設けてあって、図１、図９に示したように、ビームＢを真空容器１０内に入射させ、ビーム入射窓１０８を横断して移動するガラス基板ＷにビームＢを照射してガラス基板Ｗのプロセス処理が行えるようにしてある。また、真空容器１０には、図９に示したように、ガイドレール１１２が上下方向に設けてある。このガイドレール１１２には、転回プラテン３０を支えている横架シャフト３４の支持部材に設けたスライダ１１４が嵌合しており、転回プラテン３０を確実に垂直方向に直線移動できるようにしてある。そして、ガラス基板Ｗの転回テーブル３０の受け渡しは、図９の実線の位置に設けられて真空トランスファーマシン２１４によって行われるようになっていて、この位置において転回プラテン３０が水平位置と鉛直位置との間を回動させられる。
【００３２】
このように構成された基板のプロセス処理システムの作用は次のようになる。ガラス基板Ｗ単体の処理工程としては、ロードロックチャンバ２００への搬入後の真空引き、これに続いて真空搬送によるプロセスチャンバへの移送、プロセス処理、プロセスチャンバからロードロックチャンバへの戻し移動のための真空搬送、ロードロックチャンバ２００の窒素ガスによるパージ、大気搬送といった一連の流れとなる。具体的には、ロードロックチャンバ２００の内部出入口２１２のシャッタ２４０を閉じてトランスファーチャンバ２１０との間を遮断し、外部出入口２０６の扉２０４を開いてガラス基板Ｗを搬入する。その後、扉２０４を閉じ、振動抑制手段２４４を作動させてガラス基板Ｗのセンタリングを行なうと同時にその位置に固定保持しつつ真空引きを行なう。ロードロックチャンバ２００の内部が真空状態に達した後に、前記振動抑制手段２４４を開放し、シャッタ２４０を開くと同時にロータ２２０を作動してワーク搭載ユニット２３０を４５度回転させて、ガラス基板Ｗの向きを真空トランスファーマシン２１４の受渡し方向に向ける。これを受けて真空トランスファーマシン２１４は受渡しアーム２１６をロードロックチャンバ２００内に差し入れ、ガラス基板Ｗを持上げて引き抜き、回転してプロセスチャンバＰＣ側に方向を転換する。その後は、図１から理解できるように、プロセスチャンバＰＣに装備されているプラテン上にガラス基板Ｗを載置し、ここでガラス基板Ｗを把持した後、プラテンを垂直に転回してビーム照射のための垂直移動を行なってプロセス処理をなす。
【００３３】
ガラス基板Ｗは、図９の実線の位置に停止して待機している転回プラテン３０の上に真空トランスファーマシン２１４の操作で搭載される。転回プラテン３０の上面にはワーク支持ピン６４が突出状態にあり、いわゆる剣山に載せられた状態となっている。その後、センタリング手段９２が作動し、水平アーム９６の繰り出しにより、ガラス基板Ｗの対角線上の両コーナ部分の側端面を押し付け、転回テーブル３０上でガラス基板Ｗの方向調整と中心位置調整が行なわれる。このセンタリング調整が行なわれた後、転回テーブル３０の回転支軸３６とクラッチ結合している回転駆動手段８２を作動させてワーク把持を行なわせ、その後に転回テーブル３０の回転動作に入る。
【００３４】
まず、エアクラッチ９０を二重軸構造となっている回転支軸３６の外軸３６Ａを切り離し状態とし、内軸３６Ｂのみに回転伝達行なう。内軸３６Ｂが回転すると、図１７から明らかなように、先端のクランク７６が回転して連結板７０を動かし、一対の楔板６８を転回プラテン３０の盤面に沿って移動する。ガラス基板Ｗが搭載されるときには、図１５（１）に示しているように、ワーク脱着機構４６は爪開放状態にある。この開放状態は、対向する作動アーム機構６０を互いに押し広げるように楔板６８をアーム先端間に挿入させた状態で実現されているため、内軸３６Ｂを図１７において右回転させ、楔板６８を一対の作動アーム機構６０間から引き抜くように作動させる。これにより、作動アーム機構６０の戻しバネ７８の作用で爪部５２が下降すると同時にワーク支持ピン６４が下降し、図１６（２）に示しているように、転回プラテン３０上にて基板端縁部が把持される。
【００３５】
このワーク把持が完了した後、エアクラッチ９０を作動させ外軸３６Ａへも回転伝達を行ない、内軸３６Ｂと同期して回転させる。外軸３６Ａは転回プラテン３０に固定されている第１回転ブラケット４０に結合されているため、外軸３６Ａの回転がそのまま転回プラテン３０の回転になる。外軸３６Ａを９０度回転させることにより、転回プラテン３０は垂直状態になる（図８鎖線状態、図１３参照）。これによりガラス基板Ｗをビーム入射窓１０８に対面させて通過させることができる状態になる。
【００３６】
その後、回転支軸３６と回転駆動手段８２と縁切りをなすように、エアシリンダ８６を作動させて、二重噛合いクラッチ８４Ａ、８４Ｂ部分を切り離す。この切り離しが終了した後に、サーボモータ１８が正方向に回転駆動されて駆動プーリ２４が図１２の矢印１０００のように、駆動ベルト２６ｍを繰り出す方向に回転する。これにより、同期ベルト２６ｎが駆動プーリ２４に巻き取られ、従動プーリ２２を矢印３００のように駆動プーリ２４と同期して同方向に回転させ、駆動ベルト２６ｍを従動プーリ２２に巻き取る。このため、ガラス基板Ｗを保持した転回プレート３０、図１２の矢印２０００のように上昇する。このとき、転回プラテン３０が上昇してビーム入射窓１０８との対面位置を通過する際に、ビームＢがガラス基板Ｗに照射され、ガラス基板Ｗにプロセス処理が行われる。そして、転回プラテン３０が上限位置に達すると、図示しないセンサによって検出され、図示しない制御装置がサーボモータ１８を逆方向に回転駆動する。
サーボモータ１８が逆転駆動させると、駆動プーリ２４は、図１２の矢印４００のように、駆動ベルト２６ｍを巻き取る方向に回転する。このため、転回テーブル３０は、矢印５００のように下降する方向に直線移動し、従動プーリ２２が駆動プーリ２４と同方向に同期回転して駆動ベルト２６ｍを繰り出す。このとき、同期ベルト２６ｎは、従動プーリ２２の空回りを防止するとともに、従動プーリ２２に巻き取られるため、緩みを生ずることがない。そして、転回プラテン３０に保持させたガラス基板Ｗは、ビーム入射窓１０８との対応位置を通過する際に再びビームＢが照射される。
【００３７】
転回プラテン３０が下限位置に達すると、図示しないセンサがこれを検知し、制御装置がサーボモータ１８を再び正方向に回転駆動し、上記と同様にして転回プラテン３０を上昇させる。以下同様にしてガラス基板Ｗの処理が終了するまで転回プラテン３０の昇降動作が行われる。そして、ガラス基板ＷへのビームＢの照射が所定回数終了すると、制御装置は、転回プラテン３０を図８の実線位置に停止させる。
【００３８】
そして、回転駆動手段８２を転回プラテン３４の回転支軸３６と伝達するためにエアシリンダ８６を作動させて二重噛合いクラッチ８４Ａ、８４Ｂの連結行なう。その後、エアクラッチ９０により外軸３６Ａへの回転伝達を行なわせ、転回プラテン３０を水平位置に戻すように９０度回転させる。水平状態になったときに外軸３６Ａへの回転伝達経路をエアクラッチ９０により遮断し、内軸３６Ｂの回転により、ワーク脱着機構のワーク開放操作に入る。これは、図１７に示している状態から内軸３６Ｂを左回転させ、先端のクランク７６によって楔板６８を対となっている作動アーム機構６０の間に差し込んで、作動アーム機構６０を押出し、ワーク脱着機構４６の爪部５２を上昇させると同時にワーク支持ピン６４を押し上げ、ガラス基板Ｗを持上げ上昇させる。かかる状態となった時点で、真空トランスファーマシン２１４が作動してガラス基板Ｗを搬出するのである。
【００３９】
この後は、プラテン上から真空トランスファーマシン２１４がガラス基板Ｗを受け取り、反転してロードロックチャンバ２００の方向に向け、チャンバ内部のワーク搭載ユニット２３０上に載置する。ガラス基板Ｗを受け入れたロードロックチャンバ２００はシャッタ２４０を閉じ、窒素ガスによるパージを行なった後、外部出入口２０６を開放し、大気トランスファーマシン２０８によりカセットに処理済みガラス基板Ｗを格納する。
【００４０】
このように、本実施形態によれば、一つの回転駆動手段８２により転回プラテン３０を水平・垂直間の回転を行なわせるとともに、ワーク脱着機構４６も作動させることができる。これらの一連の作業は多軸構造とした回転支軸３６を一方向に回転させ、回転対象軸をクラッチで断続することのみで実施できるため、作業性が非常に簡易となる。また、ガラス基板Ｗをプロセス処理側に移動させる際に、転回テーブル３０に関わる動作をなす駆動手段８２とクラッチ部分で切り離して、単独移動できるようにしているので、搬送力を小さくすることができる。したがって、機敏な動作を転回テーブル３０に付与することができ、プロセス処理を簡易迅速に行なわせることができる。更に、トランスファーマシンにより搬入されたガラス基板Ｗを転回テーブル３０上でセンタリングすることができるため、垂直転回のための基板保持位置に適正に配置することができ、把持爪による損傷の虞もなくなる。センタリング手段９２は基板Ｗの対角線上にある外側縁を押し付ける作用で位置修正をなすため、非常に簡易に実現できる。
【００４１】
また、実施形態では、ロードロックチャンバ２００が４室あるため、上記工程をローテーションを組んで、連続的に行なうようにし、ガラス基板Ｗの１枚の処理がおよそ４分要するものとして、連続処理によって平均１分／１枚のタクトタイムで処理できるものとなっている。これは具体的には、４枚のガラス基板Ｗを同時に運用しており、１枚目について例えばロードロックチャンバ２００ＵＬに搬入して真空引きしている工程において、ロードロックチャンバ２００ＬＬに装填されて供給された２枚目は下段の真空トランスファーマシン２１４によってプロセスチャンバＰＣからロードロックチャンバ２００ＬＬへの戻し搬送を行なわせた後に窒素ガスパージ、基板交換作業を行なうようにし、ロードロックチャンバ２００ＵＲに装填されて供給された３枚目はプロセス処理と、その後に上段の真空トランスファーマシン２１４によって戻り搬送工程に置かれる。またロードロックチャンバ２００ＬＲを通じて供給された４枚目は下段の真空トランスファーマシン２１４によってプロセスチャンバへの供給過程からプラテン搭載過程にあるように設定する。この全体の処理工程を図２１に示す。厳密には図示の各工程の時間が同一でないため、待ち時間が含まれるが、この連続処理を実施することによって大幅にタクトタイムを縮小することができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、特にロードロックチャンバを上下多段に形成するとともにこれを前記トランスファーチャンバの周囲に複数配置することにより処理対象基板を複数同時収容可能としておき、各ロードロックチャンバには方向転換手段を設けることにより前記トランスファーチャンバによる受渡し方向に前記基板を転換可能としてなり、前記プロセスチャンバには垂直移送手段を設け、当該垂直移送手段に取り付けられたフレームに対して転回テーブルを設け、当該転回テーブルには基板把持手段を前記転回テーブルの回転駆動手段に連動して圧着開放をなさしめ、前記回転駆動手段を前記垂直移送手段による垂直移送時に前記転回テーブルと切り離し可能とし、ロードロックチャンバにワークを搬入して真空引きしてトランスファーマシン方向に向きを転換させ、対応段高さ位置のおける前記トランスファーマシンにより前記プロセスチャンバに真空搬送した後にプロセス処理をなし、当該プロセス処理終了後に真空搬送してロードロックチャンバに戻して不活性ガスによるパージを行なって大気搬出する一連の作業を、各ロードロックチャンバに装填したワーク毎にローテーションを組んで連続的に行なわせるようにしたので、効率的にローディングを行なうことができるとともに、真空容器内でのパーティクルなどの汚染物質の発生を抑制しつつ、縦型プロセス処理装置に対するワークへのプロセス処理への移行操作と搬出入操作を非常に効率的に行なうことができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る基板のプロセス処理システムの全体構成を示す概略図である。
【図２】同システムに用いられる真空ロードロック装置の平面断面図である。
【図３】同装置の縦断面図である。
【図４】同装置の側面図である。
【図５】同装置における上部ワーク搭載台座の構成を示す斜視図である。
【図６】振動抑制手段の側面図である。
【図７】振動抑制手段の平面図である。
【図８】実施形態に係るシステムに用いる真空プロセス処理装置の正面断面図である。
【図９】同真空プロセス処理装置の側面断面図である。
【図１０】図８のＡ−Ａ断面図である。
【図１１】図８におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図１２】同真空プロセス処理装置の要部構成を示す模式斜視図である。
【図１３】同真空プロセス処理装置における回転支軸と転回テーブルの断面図である。
【図１４】同真空プロセス処理装置における転回テーブルの断面図および底面図である。
【図１５】ワーク脱着機構の基板受渡時と基板把持時の部分断面図である。
【図１６】ワーク脱着機構を構成している把持爪機構部と基板支持ピン機構部の模式斜視図である。
【図１７】ワーク脱着機構の全体概要を示す模式斜視図である。
【図１８】センタリング手段の平面図である。
【図１９】センタリング手段の側面図である。
【図２０】センタリング手段を構成している端面位置調整手段の断面図である。
【図２１】実施形態に係るプロセス処理装置による作業工程図である。
【符号の説明】
１０            縦型真空容器
１２            垂直搬送手段
１４、１６      水平軸
１８            モータ
２０            巻き掛けベルト機構
２２            従動プーリ
２４            駆動プーリ
２６ｍ、２６ｎ  ベルト
３０            転回プラテン
３４            横架シャフト
３６            回転支軸
３６Ａ          外軸
３６Ｂ          内軸
３７            ストッパ
３８            ブラケット
３９，４１      リンク
４０            第１回転ブラケット
４２            第２回転ブラケット
４３            スプリング
４４            補助支軸
４６            ワーク脱着機構
４８            把持爪機構部
５０            垂直脚
５２            爪部
５４            垂直フレーム
５６，５８      平行リンク
６０            作動アーム機構
６２            持上げプレート
６４            ワーク支持ピン
６６            昇降ガイド
６８            楔板
７０            連結板
７２            Ｕ字溝
７４            ブロック
７６            クランク
７８            戻しバネ
８０            ローラ
８２            回転駆動手段
８４Ａ、８４Ｂ  二重噛合いクラッチ
８６            エアシリンダ
８８            サーボモータ
９０            エアクラッチ
９２            センタリング手段
９３            端面位置調整手段
９４            回転支柱
９６            水平アーム
９８            押えローラ
１００            プーリ
１０２            同期ベルト
１０４            センタリングシリンダ
１０６            スプリング
１０８            ビーム入射窓
１１２            ガイドレール
１１４            スライダ
２００            ロードロックチャンバ
２０２            真空チャンバケース
２０４            開閉扉
２０６            外部出入口
２０８            大気トランスファーマシン
２０９            受渡しアーム
２１０            トランスファーチャンバ
２１２            内部出入口
２１４            真空トランスファーマシン
２１６            受渡しアーム
２２０            ロータ
２２２            カップリング
２２４            磁性流体シール
２２６            回転軸
２２８            吊り下げフレーム
２３０            搭載ユニット
２３２            座板
２３４            バー
２３６            小型板
２３８            ガラス受け
２４０            シャッタ
２４２            真空ダクト手段
２４４            振動抑制手段
２４６            端面位置調整手段
２４８            回転支柱
２５０            水平アーム
２５２            押えローラ
２５４            磁性流体シール
２５６            エアシリンダ
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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