(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板が搬入されるロード室と、
前記ロード室と連通可能に設けられた共通搬送室と、
前記共通搬送室と連通可能に設けられ、前記被処理基板が搬出されるアンロード室と、
前記共通搬送室と連通可能に設けられ、前記被処理基板を真空雰囲気下で処理する複数の真空処理室と、
前記ロード室及び前記共通搬送室を走行可能に設けられた台車と、前記台車上で前記被処理基板を支持する支持部材と、を有し前記ロード室に搬入された前記被処理基板を支持する支持搬送機構と、
前記被処理基板の周縁部に取り付けられ、前記被処理基板を１枚づつ保持する額縁状のセミトレイと、
前記セミトレイに設けられた第１の係合部と、
前記共通搬送室を走行可能に設けられ、前記第１の係合部と係合可能な第２の係合部を備える真空搬送アーム機構と、
を具備し、
前記真空搬送アーム機構は、真空雰囲気中において、前記第２の係合部を前記セミトレイの第１の係合部に係合させることで前記支持搬送機構に支持された前記被処理基板を前記支持搬送機構から受け取り、前記複数の真空処理室のいずれかへ搬入し、前記被処理基板を前記真空処理室へ置いて前記真空処理室外へ出る
マルチチャンバ型真空処理システム。
【請求項２】
請求項１に記載されたマルチチャンバ型真空処理システムであって、
前記第１の係合部は、前記セミトレイの四隅にそれぞれ形成された凹所からなり、前記第２の係合部は、前記真空搬送アーム機構のアームホルダに形成された凸部である
マルチチャンバ型真空処理システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載されたマルチチャンバ型真空処理システムであって、
前記支持搬送機構は、垂直軸に対して７〜１２°傾けて基板を支持する
マルチチャンバ型真空処理システム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載されたマルチチャンバ型真空処理システムであって、
前記ロード室と前記アンロード室とは共通である
マルチチャンバ型真空処理システム。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載されたマルチチャンバ型真空処理システムであって、  前記共通搬送室は直線状をなし、前記共通搬送室の両側に前記複数の真空処理室がそれぞれ並んで配置されている
マルチチャンバ型真空処理システム。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれかに記載されたマルチチャンバ型真空処理システムであって、  前記共通搬送室は多角形状をなし、前記共通搬送室の各辺に前記複数の真空処理室が配置されている
マルチチャンバ型真空処理システム。
【請求項７】
請求項６に記載されたマルチチャンバ型真空処理システムであって、
前記多角形状の共通搬送室の異なる辺に前記ロード室及び前記アンロード室が設けられている
マルチチャンバ型真空処理システム。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載されたマルチチャンバ型真空処理システムであって、
更に、
真空処理前の被処理基板を予備加熱するための予備加熱室を備える
マルチチャンバ型真空処理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の処理室に被処理基板を次々に搬送して処理するマルチチャンバ型真空処理システムおよび複数の処理室に基板を搬送するための基板搬送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プラズマＣＶＤ、スパッタリング、ドライエッチング等のプラズマ処理を施すための真空処理システム内において、ガラス基板を真空処理室に対して出し入れする際に基板をホルダ（トレイ）に固定し、ホルダとともに基板を搬送する方法としてトレイ斜め搬送方式が採用されている。
【０００３】
トレイレス斜め搬送台車方式は、例えば特開平０７−２４０３７７号公報に開示されているように、複数（通常は２枚）のガラス基板を搬送台車により支持し、搬送台車で製膜室のヒータまで搬送し、ポジショナーにより基板をヒータに押付け、搬送台車は製膜室から退出させる。このトレイレス斜め搬送台車方式では基板を台車のほうに傾けて斜めに持たせ掛けているので、搬送中の基板が安定し、大型の基板を搬送するのに有利である。また、製膜面が下向きとなる姿勢で基板を支持するため、製膜面にパーティクルが付着しにくい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の装置においては、ある１つの製膜室で故障や事故などのトラブルが発生したり、ある１つの製膜室を保守点検する必要が生じたりすると、インライン型の搬送方式（直列に並ぶ複数の製膜室に一方側から順に基板を搬送する方式）であるために装置全体の稼動を停止させなければならない。このため、トラブルやメンテナンスを生じていない処理室まで停止され、設備稼働率が低い。
【０００５】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであって、セミトレイを使用することにより、真空搬送を容易にし、基板位置決め精度を向上した、ある一部の処理室のトラブルやメンテナンスの影響が他の処理室まで及ばない高稼働率のマルチチャンバ型真空処理システム及び基板搬送装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るマルチチャンバ型真空処理システムは、複数の処理室に被処理基板を次々に搬送して処理するマルチチャンバ型真空処理システムであって、走行可能に設けられた台車と、この台車上で基板を斜めに支持する支持部材と、を有する支持搬送機構と、この支持搬送機構が被処理基板を支持し搬送することが可能な共通搬送室と、この共通搬送室に対してゲート弁を介して連通可能に設けられ、被処理基板を真空雰囲気下で処理する複数の真空処理室と、前記共通搬送室に対してゲート弁を介して連通可能に設けられ、被処理基板が搬入されるロード室と、前記共通搬送室に対してゲート弁を介して連通可能に設けられ、被処理基板が搬出されるアンロード室と、を具備することを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る基板搬送装置の一つは、複数の処理室に被処理基板を次々に搬送する基板搬送装置であって、複数の処理室間を走行可能に設けられた台車と、この台車上で被処理基板を斜めに立て掛け支持する支持部材と、真空雰囲気下で前記台車との間で被処理基板を受け渡しする真空搬送ポジショナ機構と、大気雰囲気下で前記台車との間で被処理基板を受け渡しする大気搬送アーム機構と、を具備することを特徴とする。
【０００８】
上記支持機構は、垂直軸に対して７°〜１２°傾けて基板を支持することが好ましく、基板を約１０°傾けて支持することが最も好ましい。基板の傾斜角θ１が７°を下回ると、搬送中に台車上で基板が不安定になり反対側へ倒れるおそれがあるので、傾斜角θ１の下限値は７°とする。一方、基板の傾斜角θ１が１２°を上回ると、搬送スペースやヒータスペースが大きくなり処理室内のデッドスペースが増加して真空ポンプに過大な負荷がかかるようになるので、傾斜角θ１の上限値は１２°とする。しかし、デッドスペースの増大や真空ポンプの過負荷が大きな問題とならない場合は、傾斜角θ１を１２°以上に、例えば２０°〜３０°とすることも可能である。
【０００９】
さらに、被処理基板の周縁部に取り付けられて基板を１枚ずつ保持する額縁状のセミトレイと、このセミトレイの適所に設けられた第１の係合部と、この第１の係合部と係合可能な第２の係合部を有する真空搬送ポジショナ機構と、を具備することが望ましい。
【００１０】
上記真空搬送ポジショナ機構は、第２の係合部を上記セミトレイの第１の係合部に係合させ、真空雰囲気中にて基板を上記セミトレイごと受け取りヒータに密着することが望ましい。この場合に、上記第１の係合部は上記セミトレイの隅部にそれぞれ形成された凹所からなり、上記第２の係合部は上記真空搬送ポジショナ機構のアームホルダに形成された凸部からなることが好ましい。真空雰囲気中では基板を吸着搬送することができないので、真空搬送ポジショナ機構は第２の係合部をセミトレイの第１の係合部に係合させ、この機械的な連結により基板を台車へ受け取り、受け渡しすることができる。
【００１１】
本発明に係る基板搬送装置のもう一つは、複数の処理室に被処理基板を次々に搬送する真空搬送アーム機構であって、ロード、アンロード室に設置されたセミトレイ仮置き台車と、待機雰囲気下で前記セミトレイ仮置き台車との間で被処理基板を受け渡しする大気搬送アーム機構と、を具備することを特徴とする。
【００１２】
この場合にセミトレイは上記台車搬送機構の場合と同様７°から１２°に傾斜させた状態で常に搬送されるものとする。このことによりセミトレイ上の基盤が安定し搬送可能となる。上記真空搬送アーム機構は、第２の係合部を上記セミトレイの第１の係合部に係合させ、真空雰囲気にて基板を搬送することが望ましい。この場合に、上記第1の係合部は上記セミトレイの四隅にそれぞれ形成された凹所からなり、上記第２の係合部は上記真空搬送アーム機構のアームホルダに形成された凸部からなることが好ましい。真空雰囲気中では基板を吸着搬送することができないので、真空搬送アーム機構は第２の係合部をセミトレイの第１の係合部に係合させ、この機械的な連結により基板を保持し搬送することができる。
【００１３】
また、上記２つの搬送機構においてどちらの場合も、上記共通搬送室は直線状をなし、該共通搬送室の両側に上記複数の処理室をそれぞれ並べて配置するようにしてもよい。この場合に、上記直線状の共通搬送室の一端側に上記ロード室および上記アンロード室が設けられていることが好ましい。
【００１４】
上記共通搬送室は多角形状をなし、該共通搬送室の各辺に上記複数の処理室を配置するようにしてもよい。この場合に、上記多角形状の共通搬送室の異なる辺に上記ロード室および上記アンロード室が設けられていることが好ましい。
【００１５】
さらに、真空処理前の被処理基板を予備加熱するための予備加熱室を有することが望ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しながら本発明の種々の好ましい実施の形態について説明する。
【００１７】
図１に示すように、マルチチャンバ型真空処理システム１は、ロード／アンロード室１２、共通搬送室１４、６つの製膜室１６ａ〜１６ｆ、予備加熱室１８を備えている。これら各室１２，１４，１６ａ〜１６ｆ，１８はゲート弁１１を介して連通可能に互いに連結されている。ロード／アンロード室１２には図示しない大気搬送アーム機構によりワーク４が出し入れされるようになっている。
【００１８】
共通搬送室１４は搬送路１４ａを有しており、この搬送路１４ａに沿って真空搬送アーム機構５が走行可能に設けられている。なお、図示しない大気搬送アーム機構と真空搬送アーム機構５とは図示しない支持搬送機構を介してワーク４の受け渡しされるようになっている。また、処理前のワークＷ（基板２）は予備加熱室１８内で所定温度に予備加熱されるようになっている。ガラス基板２は例えば５００ｍｍ×５００ｍｍサイズである。
【００１９】
図２に示すように、ワーク４は、大気搬送アーム機構６により装置外部から搬送され、ロード室／アンロード室１２において大気搬送アーム機構６から支持搬送機構７に受け渡される。更に、支持搬送機構７から真空搬送機構アーム機構５に受け渡される。なお、真空搬送アーム機構５の駆動部（図示せず）はアームホルダ５aを３軸駆動（前進後退／昇降／横移動（水平移動））させる。また一方、大気搬送アーム機構６の駆動部６dは、アームホルダ６aを５軸駆動（前進後退／昇降／横移動（水平移動）／水平面内揺動／軸まわり回転）させる。
【００２０】
真空搬送アーム機構５のアームホルダ５ａは額縁状に形成され、一方面側の四隅に第２の係合部材としての凸部５ｂが取り付けられている。
【００２１】
大気搬送アーム機構６のアームホルダ６ａは二連に構成され、それぞれに複数の吸着機構６ｂが取り付けられている。
【００２２】
支持搬送機構７は、ロード室／アンロード室１２において大気搬送アーム機構６により搬送されたワーク４を支持する。真空搬送アーム機構５はロード室／アンロード室１２に配置された支持搬送機構７の近傍まで走行して、支持搬送機構７からワーク４を受け取る。ここで、支持搬送機構７が、ロード室／アンロード室１２から共通搬送室１４中に配置された真空搬送アーム機構５の近傍まで走行して、ワーク４を真空搬送アーム機構５へ受け渡たす場合もある。また、支持搬送機構７及び真空搬送アーム機構５の双方が共通搬送室１４内を走行して接近し、ワーク４の受け渡しが行われる場合もある。
【００２３】
図３に示すように、ワーク４はガラス基板２とセミトレイ３とを組み合わせたものである。ワーク４においてガラス基板２の周縁部は額縁状のセミトレイ３に嵌め込まれている。セミトレイ３の四隅には第１の係合部としての凹所３ａが形成されている。なお、セミトレイ３はステンレス鋼やハステロイなどの耐熱耐食合金でつくられることが好ましい。また、セミトレイ３はアルミニウム合金のような軽合金でつくるようにしてもよいし、ＳｉＣのような耐熱セラミックでつくるようにしてもよい。
【００２４】
図４に示すように、アームホルダ５ａに取り付けられた突起５ｂが凹所３ａに挿入されることにより、ワーク４は真空搬送アーム機構５に係合されるようになっている。
【００２５】
図５に示すように、大気搬送アーム機構６の吸着機構６ｂは、アームホルダ６ａにスプリング６ｄにより取り付けられた吸着パッド６ｆを有する。吸着パッド６ｆの中央には開口６ｇが形成され、この開口６ｇはアームホルダ６ａの内部排気通路６ｅの開口に連通している。内部排気通路６ｅは図示しない真空ポンプの吸込口に連通している。
【００２６】
処理室１６a内にはヒータ２０および製膜ユニット３０が対面配置され、このヒータ２０と製膜ユニット３０との間にワーク４が真空搬送アーム機構５によって搬入されるようになっている。
【００２７】
図８にしめすようにワーク４は製膜ユニット３０上におかれ、真空搬送アーム機構５が処理室外に出た後、図６及び図８に示すように、ワーク４を載せた製膜ユニット３０は、シリンダ３６により駆動されヒータ加熱面２０aに密着するように押しつけられる。
【００２８】
この場合に、ヒータ２０に対する基板２（ワークＷ）の位置合せは、大気側で大気搬送アーム機構６によりセミトレイに３上に事前に位置合わせが予めなされているので、ヒータ押付時に基板２（ワークＷ）の位置合せする必要がない。
【００２９】
ヒータ２０は、両面発熱型の面状ヒータエレメント及びこれを保護するヒータカバーとを備えており、図示しない支持機構により吊り下げられている。
【００３０】
製膜ユニット３０は、図９に示すように、電極３１、ガス供給機構３２および防着板３３を備えている。電極３１には高周波電源（図示せず）が接続されている。高周波電源は例えば周波数１３．５６ＭＨｚの高周波を電極３１に印可し、電極３１と基板２との間にプラズマを生じさせるようになっている。ガス供給機構３２は電極３１の背面側に配置されている。ガス供給機構３２の配管は図示しないガス供給源に連通接続され、反応性ガスとしてシランを主成分とするプロセスガスが供給されるようになっている。さらに、ガス供給機構３２の背面側には防着板３３が配置されている。
【００３１】
基板２と電極３１との相互間距離は例えば約３５ｍｍに設定され、基板２とガス供給機構３２との相互間距離は例えば４０〜９０ｍｍに設定されている。プラズマは基板２と電極３１とで挟まれた狭い領域に生成されるようになっている。
【００３２】
次に、図１及び図２の構成において真空搬送アーム機構５に代わる別の搬送実施例について説明する。
【００３３】
図１及び図２の構成において真空搬送アーム機構５がない状態において支持搬送機構７はワーク４を載せた状態で図示しないレールに沿って矢印１４ａ方向に移動するものである。また処理室１６の位置で矢印１４ａ方向と直角に回転し、各処理室１６に移動できる機構を有するものとする。図６に示すように、処理室１６ａ内にはヒータ２０及び製膜ユニット３０が対面配置され、このヒータ２０と製膜ユニット３０との間にワーク４が支持搬送機構７によって、搬入されるようになっている。
【００３４】
支持搬送機構７について図７を参照しながら説明する。
【００３５】
図７の（ａ）に示すように、１対の支持アーム７ｃが台車７ａの長手両端近傍の上面からそれぞれ直立している。各支持アーム７ｃから上側リブ７ｄおよび中間リブ７ｅが外方へ向かってそれぞれ水平に延び出し、ワーク４の左右周縁部を接触支持するようになっている。図７の（ｂ）に示すように、支持アーム７ｃは垂直軸８に対して角度θ１だけ傾いている。この傾斜した支持アーム７ｃにワーク７ｃが寄り掛けられている。ワーク４の下端は支持アーム７ｃの段部７ｆに当接し、ワーク４の主面の一部は上側リブ７ｄおよび中間リブ７ｅの各々に接触している。なお、上側リブ７ｄおよび中間リブ７ｅはワーク４の重心よりも下側でワーク４を支持している。
【００３６】
図６および図８に示すように、ワーク４は、シリンダ３６により駆動される複数のポジショナ３７によりヒータ加熱面２０ａに密着するように押し付けられる。その後支持搬送機構７はワークがない状態で処理室１６から外部へ搬出される。そして製膜ユニット３０は、シリンダ３６により駆動されヒータ加熱面２０ａに対し密着するように押し付けられる。
【００３７】
図９に示すように、各製膜ユニット３０は搬送台車４０上にそれぞれ搭載され、レール４１に沿って台車４０により搬送されるようになっている。
【００３８】
上記各々の搬送形態をもった実施形態によれば、基板を各処理室に対して次々に搬送し、複数の基板を同時並行処理することができるので、ある１つの処理室にトラブルが生じた場合であっても他の処理室には直接の影響が及ばず、システム全体を停止する必要がない。また、ある１つの処理室をメンテナンスする必要が生じた場合であっても他の処理室には直接の影響が及ばず、システム全体を停止する必要がない。このため、設備稼働率が従来に比べて格段に高まる。
【００３９】
また、上記各々の搬送形態をもった実施形態によれば、大気側で大気搬送アーム機構６によりセミトレイ３上に事前に位置合わせが予めなされているので、ヒータ押付時に基板２（ワークＷ）を改めてヒータ２０に対して位置合せすることが不要になる。
【００４０】
さらに、上記各々の搬送形態をもった実施形態の装置によれば、処理室を増設したい場合に共通搬送室１４を長くするだけの改造でよいので、設備の増設を比較的簡単にすることができるという利点がある。
【００４１】
次に、図１０を参照しながら本発明の他の実施形態について説明する。なお、本実施形態が上記の実施形態と実質的に同じ部分についての説明は省略する。
【００４２】
本実施形態のマルチチャンバ型真空処理システム１Ａは、多角形状の共通搬送室５４を中央に備え、この共通搬送室５４を取り囲むようにして多角形の各辺にロード室５２、５つの製膜室５６ａ〜５６ｅおよびアンロード室５８がそれぞれゲート弁１１を介して連結されている。ロード室５２とアンロード室５８とは隣り合って設けられている。ロード室５２およびアンロード室５８の中には図示しない台車をもつ支持搬送機構がそれぞれ設けられている。ワーク４は、図示しない大気搬送アーム機構によってロード室５２に搬入され、真空搬送アーム機構５によりロード室５２から取り出され、共通搬送室５４に搬入され、更に各処理室５６ａ〜５６ｅに搬送されるようになっている。また、ワーク４は、真空搬送アーム機構５によってアンロード室５８に搬入され、図示しない大気搬送アーム機構によりロード室５２から取り出され、システム１Ａの外部に搬送されるようになっている。
【００４３】
上記実施形態によれば、共通搬送室の容積が小さくなるので、共通搬送室内の真空排気時間が短縮される。
【００４４】
なお、上記実施形態では５００ｍｍ×５００ｍｍサイズの基板を支持し搬送する場合について説明したが、本発明はこれのみに限られることなく例えば１０００ｍｍ×１０００ｍｍサイズの大型基板を支持し搬送することも可能である。また、本装置形態においても真空搬送アーム機構５の替わりに搬送台車機構７及び処理室に設置した真空搬送ポジショナ３７を用いても同様の機能を実施できる。
【００４５】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、被処理基板を各処理室に対して次々に搬送し、複数の基板を同時並行処理することができるので、ある１つの処理室にトラブルが生じた場合であっても他の処理室には直接の影響が及ばず、システム全体を停止する必要がない。また、ある１つの処理室をメンテナンスする必要が生じた場合であっても他の処理室には直接の影響が及ばず、システム全体を停止する必要がない。このため、設備稼働率が従来に比べて格段に高まる。
【００４６】
また、本発明によれば、大気側で大気搬送アーム機構６によりセミトレイ３上に事前に位置合せが予めなされているので、ヒータや製膜ユニットに対して基板を改めて位置合せすることが不要になる。
【００４７】
さらに、本発明によれば、処理室を増設したい場合に直線状の共通搬送室を長くするだけの改造でよいので、設備の増設を比較的簡単にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るマルチチャンバ型真空処理システムを示す平面図。
【図２】本発明の実施形態に係る基板搬送装置の概要を示す斜視図。
【図３】基板およびセミトレイを示す縦断面図。
【図４】真空側で用いられる搬送アームの係合部とセミトレイの係合部とを示す拡大断面図。
【図５】大気側で用いられる搬送アームの真空吸着パッドを示す部分拡大図。
【図６】マルチチャンバ型真空処理システムの１つの製膜室と基板搬送装置の一部とを示す斜視図。
【図７】（ａ）は基板を支持し搬送するための台車および支持アームを側方から見て示す図、（ｂ）は台車および支持アームを搬送方向から見て示す図。
【図８】セミトレイ／基板ワークおよびヒータユニットを示す斜視図。
【図９】製膜チャンバの内部透視図。
【図１０】本発明の他の実施形態に係るマルチチャンバ型真空処理システムを示す平面図。
【符号の説明】
１，１Ａ…マルチチャンバ型真空処理システム、
２…基板、３…セミトレイ、３ａ…凹所（第１の係合部）、
４…ワーク、
５…真空搬送アーム機構、５ａ…アームホルダ、５ｂ…凸部（第２の係合部）、
６…大気搬送アーム機構、６ａ…アームホルダ、６ｂ…吸着機構、
７…支持搬送機構、７ａ…台車、７ｂ…ガイドレール、７ｃ…支持アーム、
１１…ゲート弁、
１２…ロード／アンロード室、
１４…共通搬送室、１４ａ…搬送路、
１６ａ〜１６ｆ…処理室、
１８…予備加熱室、
２０…ヒータ、
３０…製膜ユニット、
３５，３６…シリンダ、
５２…ロード室、５４…共通搬送室、５６ａ〜５６ｅ…処理室、
５８…アンロード室。
【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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