JP2003293132A - 薄膜形成装置に対する基板の交換ユニットおよび基板交換方法 - Google Patents

薄膜形成装置に対する基板の交換ユニットおよび基板交換方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 成膜時に基板を保持するキャリアを用いる薄
膜形成プロセスにおいて、基板の温度上昇を抑えるため
に、キャリアの温度管理を可能とする。 【解決手段】 成膜装置から基板およびキャリアを受け
取る基板交換ヘッドと基板を載置するステージとの間で
基板を授受する際に、基板交換ヘッドから成膜済みの基
板と同時にキャリアを受け取り、キャリアを保持したま
ま当該基板のみをステージに受け渡し、当該保持したキ
ャリアをその保持状態にて冷却することとし、その後、
ステージ上に載置された成膜前の基板を当該保持したキ
ャリアを用いて受け取り、基板交換ヘッドを介して当該
機板およびキャリアを成膜装置に受け渡すこととした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術の分野】本発明は、薄膜形成装置に
対して基板の授受を行う基板交換ユニットおよび基板交
換方法に関する。より詳細には、本発明は、スパッタリ
ング法により薄膜を形成するスパッタリング装置等、薄
膜形成装置との間で成膜済みの基板等を受け取り且つ成
膜前の基板等を供給するユニットおよび方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来技術】円板状の基板に対して各種薄膜を形成して
製造される記録媒体、特にディスク状の形状を有するも
のとして、例えば、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等のＣ
Ｄ系ディスク、あるいはＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ、
等のＤＶＤ系ディスク等の光ディスク、あるいはＭＯ、
ＭＤ等の光磁気ディスク等、種々のディスクが存在す
る。
【０００３】これらディスクは、例えばポリカーボネー
ト等の素材からなる基板に対して、スパッタリング法、
スピンコート法等の種々の方法を用いて薄膜を積層する
ことによって製造されている。なお、一般的に、基板に
は、実際に当該ディスクをドライブに搭載する際等に基
板のハンドリングに用いるため、その中央部に貫通穴が
設けられている。
【０００４】積層される薄膜の内、例えば反射膜等に用
いられる金属薄膜は、スパッタリング法を用いて形成さ
れる。当該方法においては、円板状基板は、アルゴン等
の放電用のガスによって所定圧力とされた真空容器中
で、ターゲット正面に対向して、固定、保持される。一
般的には、この状態で、ターゲットに対してある電圧が
与えられ、これによってターゲットと基板との間に放電
が発生し、プラズマが生じる。当該プラズマ中のイオン
によってターゲット表面のターゲット構成元素がスパッ
タされ、このスパッタ粒子が基板表面に付着することに
よって膜形成が行われる。
【０００５】ディスクにおける膜構成によっては、スパ
ッタリング装置を用いて複数の薄膜の形成を行う場合も
考えられる。このような場合、スパッタリング装置とし
ては、円周上に複数の成膜室を配置し、その中央に基板
搬送用のロボットを配置し、各々の成膜室で順次薄膜を
基板上に形成してゆく、いわゆる多元型のタイプのもの
が用いられる。なお、光ディスク等においては、基板に
設けられた中央穴部分周囲および外周部に膜形成が為さ
れていない非成膜領域を設ける必要があり、スパッタリ
ングによる成膜時においては、インナーマスクおよびア
ウターマスクと呼ばれる治具によって、非成膜領域上を
覆った状態で、実際の成膜工程が行われる。
【０００６】このため、従来のスパッタリング装置にお
いては、アウターマスク等を基板に対して固定すること
とし、これらを一体として各成膜装置間、あるいは上述
の多元型のスパッタリングにおける各成膜室間での基板
搬送が行われる。具体的には、多元型のスパッタリング
装置においては、キャリアと呼ばれる保持治具上に基板
およびマスクが保持、固定され、これらはキャリアによ
り保持された状態で各成膜室間を搬送されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】光ディスク等におい
て、保護膜として例えば酸化膜、窒化膜等の非金属膜を
用いる場合がある。これら薄膜は、酸化物、窒化物等か
らなるターゲットをスパッタリングすることによって基
板上に成膜される。しかしながら、これらターゲットを
用いた場合、一般的に放電発生あるいはその維持に要す
る印可電圧は大きく、また良好な膜特性を得ようとした
場合、その成膜速度は低いものとなる。このため、所定
の厚さを有する膜を得るためには、成膜に要する時間が
長くなり、密度の高いプラズマに基板を長時間晒す必要
がある。
【０００８】光ディスク等の基板には、一般的にはポリ
カーボネート等の材料より構成されるため、熱に対する
耐性は低く、スパッタリングによる成膜中においても、
その温度を基板の耐熱温度以下に保つ必要がある。しか
しながら、上述の酸化膜とを形成する場合には、成膜に
要する時間が長く且つ高密度のプラズマに基板を晒すこ
とから、プラズマからの輻射熱あるいは基板に達するス
パッタ粒子のエネルギー等によって、基板温度は容易に
耐熱温度以上に達してしまう恐れがある。
【０００９】この対策として、基板に密着するキャリア
の熱容量をある程度大きくし、基板に与えられる熱エネ
ルギーをキャリアに伝えることで、基板の温度上昇に要
する時間を遅くすることが考えられる。また、酸化膜等
を一つの成膜室のみで形成するのではなく、複数の成膜
室で時間をかけ、且つ成膜室間で基板等の冷却を行うな
がら膜形成を行うことで基板の温度上昇を抑える等の方
法が考えられる。しかし、キャリア自体にある程度以上
の熱量が蓄積されてしまった場合、基板がキャリアから
熱せられてしまい、その結果、基板温度がその耐熱温度
以上になる恐れもある。
【００１０】このため、冷却専用の処理室をこれら複数
の成膜室間に設けることも考えられる。しかし、キャリ
ア単体を冷却する場合、いわゆる真空中にキャリア等を
保持しても、熱を伝える空気等の媒体が存在しないため
に、キャリアに蓄積された熱は容易に発散せず、キャリ
アの温度を効果的に下げることはできなかった。また、
成膜室の増加あるいは冷却専用室の構築によって、成膜
工程に要する時間が長くなり、当該工程の処理効率が低
下してしまう恐れもあった。
【００１１】本発明は上記課題を鑑みて為されたもので
あり、キャリアの温度上昇の抑制が可能となるスパッタ
リング装置の提供を目的とするものである。また、キャ
リアの温度上昇の抑制が可能となるキャリアの供給方法
および前述のスパッタリング装置を用いたディスク状記
録媒体の製造方法の提供を目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る基板交換ユニットは、基板と、基板の
所定部分を覆う磁性体からなるマスクと、磁性体を有し
且つ磁性体を用いて基板およびマスクを保持するキャリ
アとを保持する、成膜装置におけるキャリアホルダ、と
の間で基板、マスクおよびキャリアを授受する基板交換
ユニットであって、キャリアホルダから、基板およびマ
スクと共にキャリアを受け取る際、および基板、マスク
およびキャリアを保持する際に用いされるキャリア脱着
手段を有する基板交換ハンドと、基板交換ハンドと正対
し、基板交換ハンドとの間で、磁力を用いて基板、マス
ク、およびキャリアを授受するヘッド部と、マスクをそ
の表面に固定するマスク固定手段を有し、基板交換ハン
ドとは異なる位置においてヘッド部と正対して、マスク
固定手段を用いてヘッド部との間でマスクおよび基板の
授受を行うステージと、基板交換ハンドとステージとの
間に存在し、基板およびマスクをステージに受け渡した
後のヘッド部に保持されたキャリアを冷却する待機位置
とを有することを特徴としている。
【００１３】なお、前述の基板交換ユニットにおいて
は、基板交換ハンドにおけるキャリア脱着手段は、キャ
リアに設けられた、所定の幅からなるキャリアの表面よ
り裏面に貫通する小径部分である長穴、およびその端部
に設けられた幅より大きな直径を有する貫通穴からなる
大径部分とからなるキャリア脱着穴と協動するものであ
って、基板交換ハンドにおいて基板、マスクおよびキャ
リアを固定する基板に対して垂直な方向に回転可能な基
板固定部と、基板固定部のキャリア脱着穴に対応する位
置に設けられた、その先端部に大径部分の直径より小さ
く且つ長穴の幅より大きな直径を有する大径部を有し、
長穴の幅よりも小さな直径を有すると共に長穴の深さよ
りも大きな長さを有するキャリア固定ピンとからなるこ
とが好ましい。
【００１４】また、上記課題を解決するために、本発明
に係る基板交換ユニットは、成膜装置における、基板
と、基板の所定部分を覆うマスクと、基板およびマスク
を保持するキャリアとを保持する、成膜装置におけるキ
ャリアホルダとの間で、成膜前および成膜後の基板、マ
スクおよびキャリアを授受する基板交換ユニットであっ
て、キャリアホルダに対して成膜前および成膜後の基
板、マスクおよびキャリアを授受する基板交換ハンド
と、成膜前および成膜後の基板およびマスクが載置され
るステージと、基板交換ハンドより成膜後の基板、マス
クおよびキャリアを受け取り、ステージに対して成膜後
の基板およびマスクを受け渡し、キャリアを保持した状
態にて所定時間待機した後、成膜前の基板およびマスク
をステージより受け取るアームヘッドとを有することを
特徴としている。
【００１５】また、上記課題を解決するために、本発明
に係る基板交換方法は、成膜装置における、基板と、基
板の所定部分を覆う磁性体からなるマスクと、磁性体を
有し且つ磁性体を用いて基板およびマスクを保持するキ
ャリアとを保持する、成膜装置におけるキャリアホル
ダ、との間で基板、マスクおよびキャリアを授受する基
板交換方法であって、基板交換ハンドによって、キャリ
アホルダから、基板、マスクおよびキャリアを受け取る
工程と、アームヘッドによって、基板交換ハンドから、
基板、マスクおよびキャリアを受け取る工程と、アーム
ヘッドからステージ上に基板およびマスクを載置する工
程と、ステージ上の基板およびマスクを、新たな基板お
よびマスクに交換する工程と、アームヘッドによって、
ステージ上の新たな基板およびマスクをキャリアと共に
保持し、基板交換ハンドに受け渡す工程と、基板交換ハ
ンドによって、キャリアホルダに新たな基板およびマス
クおよびキャリアを受け渡す工程とからなり、ステージ
上の基板およびマスクを交換する際に、アームヘッドに
保持されたキャリアの冷却が行われることを特徴として
いる。
【００１６】
【実施例】本発明に係る実施の形態である基板交換ユニ
ットおよびスパッタリング装置について、上方より見た
場合の概略構成を図１に示す。本実施の形態において
は、１３の成膜室１０２および基板の供給および取出し
室１０３の、１４室からなるスパッタリング装置１００
を例として述べる。なお、１４角形の各辺上に配置され
た成膜室１０２には、各々放電空間をターゲット近傍の
特定領域に限定するため等に用いられるいわゆるアース
シールドと呼ばれる構成、装置内部へのよけいなスパッ
タ粒子の付着を防止するためのいわゆる防着シールドと
呼ばれる構成、放電に用いるアルゴンガス等の導入系、
および真空排気系等の種々の構成が配置されている。し
かしながら、これら構成は本発明と直接の関係はないた
めに、図示およびここでの説明は省略することとする。
【００１７】各成膜室１０２が円周上に配置された中央
部には、キャリアホルダ搬送ユニット１０５が配置され
ている。キャリアホルダ搬送ユニット１０５には、基板
１、マスク２およびキャリア１０を同時に保持するキャ
リアホルダ７０が、キャリアホルダ搬送ユニット１０５
の回転中心を中心として放射状に１４個保持されてい
る。本発明においては、キャリア１０は、キャリアホル
ダ７０とは独立して取り扱うことを可能としている。各
キャリアホルダ７０は、キャリアホルダ搬送ユニット１
０５によって、各成膜室１０２に対して各々が正対する
ように回転駆動される。
【００１８】図に示す装置においては、供給および取出
し室１０３において、キャリアホルダ７０が基板１、マ
スク２およびキャリア１０を受け取り、連続する各成膜
室１０２の前で所定時間停止して薄膜の形成を行うとい
う工程を、時計回りに回転しながら各順次行っていく。
１３の成膜室１０２の前を通過し、当該装置１００にお
ける成膜工程が終了した基板１は、マスク２、およびキ
ャリア１０と共に供給および取出し室１０３より取り出
される。供給および取出し室１０３の前に配置された基
板交換ユニット６は、基板交換ハンド２０によって、成
膜工程が終了した基板１、マスク２およびキャリア１０
をキャリアホルダ７０から受け取る。
【００１９】基板交換ユニット６は、基板交換ハンド２
０と、第１および第２のアームヘッド３０、４０と、第
１および第２のステージ５０、６０とから構成されてい
る。第１および第２のアームヘッ３０、４０ドは、その
先端部にそれぞれ第および第２のヘッド部３１、４１を
有しており、その他端部において略９０゜の夾角を保つ
ように連結され、その連結部を中心として、不図示のア
ームヘッド駆動機構によって、回動可能に支持されてい
る。第１および第２のステージ５０、６０は、当該連結
部を中心として１８０゜対称となり且つ当該連結部から
の距離が当該連結部からヘッド部３１、４１中心までの
距離と等しくなる位置にそれぞれ配置されている。
【００２０】また、後述する基板交換ハンド２０の水平
位置は、第１および第２のステージ５０、６０の中間で
あって当該回転中心からの距離が当該連結中心からヘッ
ド部３１、４１中心までの距離と等しくなる位置に配置
されている。また、アームヘッド３０、４０が待機位置
８０にある時、第１および第２のヘッド部３１、４１
は、第１のステージ５０と基板交換ハンド２０との水平
位置との中間、および第２のステージ６０と基板交換ハ
ンド２０との水平位置との中間にそれぞれ位置すること
となる。当該構成により、第１のヘッド部３１が第１の
ステージ５０上にある場合には第２のヘッド部４１は水
平状態にある基板交換ハンド２０上にあり、第２のヘッ
ド部４１が第２のステージ６０上にある場合には、第１
のヘッド部３１が水平状態にある基板交換ハンド２０上
にあることとなる。
【００２１】基板交換ユニット６における、基板交換ハ
ンド２０に対する基板１、マスク２およびキャリア１０
の受け渡し等の手順について述べる。なお、以下の説明
の参照として、キャリア１０を正面から見た状態を図２
に、基板交換ハンド２０と第１および第２のアームヘッ
ド３０、４０との間で基板１、マスク２およびキャリア
１０を授受する際の状態の断面概略を図３に、キャリア
ホルダ７０と基板交換ハンド２０との間で基板１、マス
ク２およびキャリア１０を授受する際の状態の断面概略
を図４に、第１および第２のステージ５０、６０上に基
板１およびマスク２が保持された状態の断面概略を図５
に、第１および第２のアームヘッド３０、４０がキャリ
ア１０を保持した状態の断面概略を図６にそれぞれ示
す。なお、本実施例においては中央部に貫通孔を形成し
ていない基板１を用いることとし、従ってインナーマス
クを用いない構成となっている。
【００２２】本実施例において、キャリア１０は、基板
保持面に、アウターマスク２の裏面凸部３を収容する環
状の溝部１１と、当該溝部１１の底面に配置された小マ
グネット１２とを有している。また、環状溝部１１の外
周には、キャリア表面から裏面に貫通するキャリア固定
用穴１３およびキャリア脱着用穴１４が、キャリア中心
から等距離で配置されている。
【００２３】キャリア固定用穴１３およびキャリア脱着
用穴１４は、円形の通し穴が円周方向に延在された長穴
からなる小径部分１５と、その一端部において当該円形
の内径より径の大きい大径部分１６が連続することによ
って構成されている。なお、円周方向にキャリア固定用
穴１３は９０゜づつ位置をずらして配置されており、キ
ャリア脱着用穴１４はキャリア固定用穴１３同士の中間
に位置するように配置されている。また、キャリア固定
用穴１３とキャリア脱着用穴１４とは、長穴に対する大
径部分１６の構成位置が、円周方向で逆の位置となるよ
うに配置されている。
【００２４】まず、成膜終了後の基板１が存在する供給
および取出し室１０３に対し、乾燥窒素等が導入されて
当該室の大気中への開放がなされる。スパッタリング装
置１００内において、基板１、マスク２およびキャリア
１０は、図４に示すように、キャリアホルダ７０によっ
て支持されている。キャリアホルダ７０におけるキャリ
ア固定部７１は、キャリアホルダ回転モータ７２に連結
されており、ベアリング７３によって回転可能に支持さ
れている。なお、キャリア１０に設けられた小マグネッ
ト１２の磁力によってマスク２がキャリア１０に密着、
固定されており、略円板形状を有する基板１は、このマ
スク２とキャリア１０とによって挟持された状態で、キ
ャリア１０によって保持されている。
【００２５】当該キャリアホルダ７０は、不図示のマグ
ネットと、キャリア固定用穴１３に対応した位置に配置
された、キャリア固定部７１に設けられたキャリア固定
ピン７４とを有している。キャリア固定ピン７４は、小
径部７５と先端部に設けられた大径部７６とからなり、
小径部７５はキャリア固定用穴１３の小径部分１５を挿
嵌可能な径からなり、大径部７６はキャリア固定用穴１
３の大径部分１６を挿嵌可能であり且つ小径部分１５を
挿嵌不可能な径からなる。また、キャリア固定ピン７４
の小径部７５の長さは、キャリア固定用穴１３の小径部
分１５の深さより大きくなうように設定されている。
【００２６】不図示のマグネットの磁力によって、２マ
スク、キャリア１０はキャリアホルダ７０によって吸
着、保持されている。キャリア固定用穴１３の大径部分
１６にキャリア固定ピン７４を挿嵌した後、キャリアホ
ルダ回転用モータ７２を用いて、キャリア固定部７１と
共にキャリア固定ピン７４をキャリア固定用穴１３の小
径部分１５方向に回転させる。この操作によって、キャ
リア固定ピン７４の大径部７６とキャリア固定用穴１３
の小径部分１５とが係合し、キャリアホルダ７０に対す
るキャリア１０の固定が為されている。
【００２７】基板交換ハンド２０は、キャリア脱着用モ
ータ２２に接続され、且つベアリング２３によって回転
可能に支持されたキャリア支持部２１を有する。キャリ
ア支持部２１は、キャリア支持面においてキャリア１０
を固定、保持し、当該支持面には、キャリア１０に設け
られたキャリア脱着用穴１４と対応する配置に、前述の
キャリア固定ピン７４と同形状のキャリア脱着ピン２４
が設けられている。
【００２８】なお、キャリア脱着ピン２４もキャリア固
定ピン７４と同様に小径部２５とその先端の大径部２６
とを有し、小径部２５の長さがキャリア脱着用穴１４の
小径部分１５の深さより長くなるように設定されてい
る。これらキャリア脱着用ピン２４は、キャリア脱着用
穴１４と協動するキャリア脱着手段を構成する。当該基
板交換ハンド２０が前述の基板１等を保持した状態にあ
るキャリアホルダ７０に接近し、キャリア脱着ピン２４
をキャリア脱着用穴１４の大径部分１６に挿嵌する。続
いて、キャリア脱着用回転モータ２２を用いて、大径部
分１６にあるキャリア脱着ピン２４を小径部分１５方向
に回転移動させ、キャリア１０を基板交換ハンド２０に
対して固定する。
【００２９】略同時に、キャリアホルダ回転モータ７２
を用いて、キャリア固定部７１と共にキャリア固定ピン
７４をキャリア固定用穴１３の大径部分１６に回転移動
させる。これにより当該基板１、マスク２およびキャリ
ア１０は、キャリアホルダ７０から離脱可能となり、基
板１等のキャリアホルダ７０から基板交換ハンド２０へ
の受け渡しが終了する。その後、不図示の基板交換ハン
ド駆動機構により、基板交換ハンド２０は後退し、キャ
リアホルダ７０に対して正対する基板を略垂直に支持す
る垂直姿勢から、基板１を上方にて略水平方向に支持す
る水平姿勢となるように駆動される。
【００３０】基板交換ハンド２０が基板１、マスク２お
よびキャリア１０をキャリアホルダー７０から受け取
り、水平方向にその姿勢を変える操作が行われる間、第
１および第２のアームヘッド３０、４０はそれぞれの待
機位置８０にてその動作を停止している。その際、次に
キャリアホルダ７０に受け渡されるべきキャリア１０
は、図６に示す状態で、第１のアームヘッド３０におけ
る第１のヘッド部３１に保持されており、当該待機位置
８０において窒素ガス等により冷却されている。また、
第２のアームヘッド４０における第２のヘッド部４１
は、成膜済みの基板１等を受け取るために、キャリア１
０等を何ら保持しない状態で当該待機位置８０において
待機している。
【００３１】第１のヘッド部３１が有するキャリア１０
に対して受け渡されるべき成膜前の基板１は、図５に示
す状態で、第１のステージ５０上に準備されている。成
膜前の基板１は、第１のステージ５０上に成膜面を下方
（ステージ表面）に向けた状態でマスク２と一体化され
て載置されている。当該ステージ５０は、その内部に、
ステージ用マグネットアーム５３に支持されたステージ
用マグネット５２を有しており、当該マグネットアーム
５３はステージ用エアシリンダ５４に接続されている。
これらステージ用マグネット５２、ステージ用マグネッ
トアーム５３およびステージ用エアシリンダ５４は、マ
スク固定手段を構成する。
【００３２】当該シリンダ５４の駆動によって、ステー
ジ用マグネット５２は、ステージ用マグネットアーム５
３を介して、ステージ表面であるマスク支持面５１に対
して最も近い位置と遠い位置との間を移動する。ステー
ジ用マグネット５２がステージ表面５１に最も近づいた
図５の状態で、磁性体により構成されたアウターマスク
２は、ステージ表面に対して固定、保持される。当該ア
ウターマスク２が、ステージ用マグネット５２により所
定位置に固定されることにより、基板１もマスク２に応
じた所定位置に保持されることとなる。
【００３３】図６に示すように、第１および第２のヘッ
ド部３１、４１はその内部に、ヘッド用マグネットアー
ム３４に支持されたヘッド用マグネット３３を有してお
り、当該マグネットアーム３４はヘッド用エアシリンダ
３５に接続されている。当該シリンダ３５の駆動によっ
て、ヘッド用マグネット３３は、ヘッド用マグネットア
ーム３４を介して、ヘッド部３１におけるキャリア支持
面３２に対して最も近い位置と遠い位置との間を移動す
る。ヘッド用マグネット３３がキャリア支持面３２に最
も近づいた図６の状態で、内部に小マグネット１２を有
するキャリア１０は、当該マグネット３３の磁力によっ
てキャリア支持面３２に対して固定、保持される。当該
状態が、現時点における第１のヘッド部３１の待機状態
となる。
【００３４】次に、不図示のアームヘッド駆動機構によ
り、第１および第２のアームヘッド３０、４０が連結部
を中心として回動され、第１のヘッド部３１が第１のス
テージ５０上に、また第２のヘッド４１部が水平状態の
基板交換ハンド２０上に移動後、その回動が停止され
る。ここで、各々のヘッド部３１、４１は、第１のステ
ージ５０の表面、および水平状態の基板交換ハンド２０
のキャリア支持部２１に向かって降下される。第１のヘ
ッド部３１が保持するキャリア１０が、第１のステージ
５０上のマスク２および基板１と接触し、同時に第２の
ヘッド部４１が、基板交換ハンド２０が保持するキャリ
ア１０と接触した時点で、この降下を停止する。これら
の接触状態は、不図示の通常のタッチセンサにより確認
している。
【００３５】この状態で、第１のステージ５０において
は、ステージ用エアシリンダ５４の操作によってステー
ジ用マグネット５２がステージ表面とは最も遠い位置に
移動する。このため、当該マグネット５２がマスク２に
及ぼす磁力より、キャリアに配置された小マグネット１
２および第１のヘッド部３１におけるヘッド用マグネッ
ト３３がマスク２におよぼす磁力が大きくなる。その結
果、基板１およびマスク２がキャリア１０に密着し、こ
れらが一体として第１のヘッド部３１に保持されること
となる。
【００３６】前述の如く、第２のヘッド部４１は、第１
のヘッド部３１と共に降下され、キャリア１０等を何ら
保持しない第２のヘッド部４１は、そのキャリア支持部
２１が基板交換ハンド２０上のキャリア１０の裏面と接
触して、その降下が停止される。次に、ヘッド用エアシ
リンダ３５の操作によってヘッド用マグネット３３をキ
ャリア支持面３２に最も近い状態とし、当該マグネット
３３の磁力によって、マスク２、およびキャリア１０
を、これらが基板１を挟持した状態でキャリア支持面に
吸着させる。その後、キャリア脱着用回転モータ２２に
よって基板交換ハンド２０におけるキャリア支持部２１
およびキャリア脱着ピン２４が回転され、キャリア脱着
用穴１４とキャリア脱着ピン２４との係合が解除され
る。
【００３７】以上の手順を経て、第１のヘッド部３１
は、成膜前の基板１を挟持したマスク２およびキャリア
１０を保持し、第２のヘッド部４１は、成膜後の基板１
を挟持したマスク２およびキャリア１０を保持した状態
となる。この状態で、不図示のアームヘッド駆動機構に
より第１および第２のアームヘッド３０、４０は所定高
さまで上昇され、続いて、第１のヘッド部３１が基板交
換ハンド２０上に位置し、且つ第２のヘッド部４１が第
２のステージ６０上に位置するまで回転駆動される。
【００３８】その後、第１および第２のアームヘッド３
０、４０は降下し、第１のヘッド部３１が保持するキャ
リア１０に設けられているキャリア脱着用穴１４に対し
て、基板交換ハンド２０のキャリア脱着ピン２４が挿嵌
して、その降下が停止される。その際、同時に、第２の
ヘッド部４１に保持されたマスク２も、第２のステージ
６０におけるマスク支持面５１に接触する。ここで、基
板交換ハンド２０におけるキャリア支持部２１およびキ
ャリア脱着ピン２４がキャリア脱着用モータ２２によっ
て回転移動される。これにより、キャリア脱着ピン２４
がキャリア脱着用穴１４の小径部分１５に移動し、キャ
リア脱着用ピン２４の大径部２６とキャリア脱着用穴１
４の小径部分１５が係合して、基板交換ハンド２０に対
する成膜前基板１、およびこれを挟持するマスク２およ
びキャリア１０の固定が為される。
【００３９】その後、第１のヘッド部３１におけるヘッ
ド用マグネット３３が、ヘッド用エアシリンダ３５によ
って、第１のヘッド部３１におけるキャリア支持面３２
から最も遠い位置に移動される。これら第１のヘッド部
３１から基板交換ハンド２０への基板１等の受け渡しが
行われると同時に、第２のヘッド部４１から第２のステ
ージ６０へのマスク２および基板１の受け渡しが行われ
る。なお、第２のステージ６０は、上述の第１のステー
ジ５０と同じ構造を有している。
【００４０】第２のステージ６０にマスク２が接触した
状態で、第２のステージ６０に設けられたステージ用マ
グネット５２が、ステージ用マグネットアーム５３を介
して、ステージ用エアシリンダ５４によってステージ表
面であるマスク支持面５１に対して最も近い位置まで駆
動される。この状態において、第２のヘッド部４１にお
けるヘッド用マグネット３３および当該ヘッド部４１に
保持されたキャリア１０における小マグネット１２によ
ってマスク２におよぼされる磁力より、ステージ用マグ
ネット５２によってマスク２におよぼされる磁力の方が
強くなる。
【００４１】しかしながら、ヘッド用マグネット３３が
キャリア１０の小マグネット１２におよぼす磁力は、ス
テージ用マグネット５２が当該小マグネット１２におよ
ぼす磁力よりも強くなるように設定されている。このた
め、この状態で第２のヘッド部４１が上昇すると、基板
１およびマスク２は第２のステージ６０によって吸着保
持され、キャリア１０は第２のヘッド部４１によって吸
着保持されることとなる。その際、基板１、マスク２お
よびキャリア１０を基板交換ハンド２０に受け渡した第
１のヘッド部３１も同時に上昇する。
【００４２】その後、第１および第２のアームヘッド３
０、４０は、アームヘッド駆動機構によってそれぞれ待
機位置８０上に位置するように回転駆動される。この状
態で、前述のキャリアホルダ７０から基板交換ハンド２
０への基板１、マスク２およびキャリア１０の受け渡し
とは逆の手順で、基板交換ハンド２０からキャリアホル
ダ７０への基板１、マスク２およびキャリア１０の受け
渡しが行われる。第２のステージ６０上に載置された成
膜済みの基板１およびマスク２は、不図示の基板移載ロ
ボットによって成膜前の新たな基板１およびマスク２と
交換される。同時に、成膜前の基板１等を保持したキャ
リアホルダ７０が存在する仕込み取出し室が排気され、
当該基板１に対する成膜工程が開始される。
【００４３】その後、新たな成膜済み基板１、マスク２
およびこれらを保持するキャリア１０を保持するキャリ
アホルダ７０が基板供給および取出し室１０３に移動
し、且つ当該室の大気開放が為される。成膜前基板１お
よびマスク２が第２のステージ６０載置され、第２のヘ
ッド部４１にキャリア１０が保持され、第１のステージ
５０に何ら載置されておらず、且つ第１のヘッド部３１
が何ら保持しないこの状態は、これまで述べた基板１、
マスク２およびキャリア１０の受け渡し手順において、
各ステージおよび各ヘッド部がそれぞれ入れ替わった状
態となっている。以下、基板の受け渡し手順がステージ
およびヘッド部を入れ替えた以外は前述の通り繰り返さ
れる。
【００４４】基板の受け渡し工程を以上の手順とするこ
とにより、ヘッド部が待機位置にある際に、ヘッド部が
保持するキャリアを徐冷あるいは強制的に冷却すること
が可能となる。これにより、常に一定の温度、あるいは
所定の温度以下に管理されたキャリア上に基板を載置し
て、スパッタリング装置における薄膜形成を行うことが
可能となる。従って、ある程度以上の時間、基板をプラ
ズマに晒すような成膜プロセスが必要となった場合にお
いても、当該キャリアの熱容量を適当なものとすること
によって、基板の温度上昇を抑えることが可能となる。
【００４５】なお、本実施例においては、中央部に貫通
穴が設けられていない基板を用いることとしている。し
かし本発明はこれに限定されず、中央部に貫通穴を有す
る基板を用いても良い。また、ステージにおけるマスク
固定手段として、マグネットによる磁力を用いることと
しているが、真空吸着等、種々の固定方法を用いること
が可能である。また、キャリア脱着手段としてキャリア
脱着ピン等を用いることとしているが、この部分にも真
空吸着等の種々の固定方法を適応することが可能であ
る。また、基板中央部を覆う、いわゆる内マスクと呼ば
れる更なるマスクを用いることとしても良い。この場
合、当該内マスクの基板に対する固定は、キャリア内部
に埋設したマグネットによることとしても良く、内マス
ク固定用に別個のマグネットを用いることとしても良
い。
【００４６】また、基板交換ハンド、アームヘッドおよ
びステージにおいて、基板等を水平に保持して各構成間
での受け渡しを行うこととしているが、基板等を略垂直
に保持して各構成間での受け渡しを行う構成としても良
い。また、本実施例においては、待機位置においてキャ
リアを冷却する際に乾燥窒素等を吹きかけることとして
いるが、キャリアの冷却方法はこれに限定されない。具
体的には、水冷等された板状の冷却機構等を、待機位置
におけるヘッド部の下方に配置し、大気中に当該冷却機
構をキャリアに押し付ける操作を行っても良い。また、
ヘッド部自身に水冷機構等を設け、これによってキャリ
アの温度管理を行うこととしても良い。
【００４７】また、本発明を用いる際に対象となる薄膜
形成装置としてスッパタリング装置を挙げたが、本発明
の適応はこれに限られず、蒸着装置、ＣＶＤ装置等、種
々の薄膜形成装置に対して適応することが可能である。
また、本発明は、単に光ディスク等の製造方法として用
いられるだけでなく、中央部の除去工程が後に施される
製品、例えばハードディスク等、円盤状の部材全ての製
造工程に対しても適応可能である。
【００４８】
【本発明の効果】本発明の実施により、キャリアの温度
を一定あるいは所定温度以下に保った状態で、基板等を
保持させることが可能となる。これにより、長時間基板
をプラズマに晒すことを要する成膜プロセスを実施する
場合であっても、基板に与えられた熱エネルギーを冷却
されたキャリアに逃がすことが可能となり、より広範な
成膜条件にて基板上への薄膜形成を行うことが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る基板交換ユニットおよびスパッタ
リング装置の平面上での概略構成を示す図である。
【図２】キャリアを正面から見た状態の概略構成を示す
図である。
【図３】基板交換ハンドと第１および第２のアームヘッ
ドとの間で基板、マスクおよびキャリアを授受する際の
状態の断面概略を示す図である。
【図４】キャリアホルダと基板交換ハンドとの間で基
板、マスクおよびキャリアを授受する際の状態の断面概
略を示す図である。
【図５】第１および第２のステージ上に基板およびマス
クが保持された状態の断面概略を示す図である。
【図６】第１および第２のアームヘッドがキャリアを保
持した状態の断面概略を示す図である。
【符号の説明】
１： 基板 ２： マスク（アウターマスク） ３： マスク裏面凸部 ６： 基板交換ユニット １０： キャリア １１： 環状溝部 １２： 小マグネット １３： キャリア固定用穴 １４： キャリア脱着用穴 １５： 小径部分 １６： 大径部分 ２０： 基板交換ハンド ２１： キャリア支持部 ２２： キャリア脱着用モータ ２３： ベアリング ２４： キャリア脱着用ピン ２５： 脱着ピン小径部 ２６： 脱着ピン大径部 ３０： 第１のアームヘッド ３１： 第１のヘッド部 ３２： キャリア支持面 ３３： ヘッド用マグネット ３４： ヘッド用マグネットアーム ３５： ヘッド用エアシリンダ ４０： 第２のアームヘッド ４１： 第２のヘッド部 ５０： 第１のステージ ５１： マスク支持面 ５２： ステージ用マグネット ５３： ステージ用マグネットアーム ５４： ステージ用エアシリンダ ６０： 第２のステージ ７０： キャリアホルダ ７１： キャリア固定部 ７２： キャリアホルダ回転モータ ７３： ベアリング ７４： キャリア固定ピン ７５： 固定ピン小径部 ７６： 固定ピン大径部 ８０： 待機位置 １００： スパッタリング装置 １０２： 成膜室 １０３： 基板供給および取出し室 １０５： キャリアホルダ搬送ユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石崎 秀樹 東京都中央区日本橋一丁目13番１号 ティ ーディーケイ株式会社内 (72)発明者 宇佐美 守 東京都中央区日本橋一丁目13番１号 ティ ーディーケイ株式会社内 Ｆターム(参考） 4K029 AA24 BD11 HA02 HA04 KA02 5D121 AA01 AA03 EE03 EE19 EE20 EE29 JJ02 JJ03 JJ04 5F031 CA01 DA13 FA02 FA03 FA07 FA14 GA10 GA15 GA30 GA50 HA25 HA46 HA60 MA28 MA29

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板と、前記基板の所定部分を覆う磁性
    体からなるマスクと、磁性体を有し且つ前記磁性体を用
    いて前記基板およびマスクを保持するキャリアとを保持
    する、成膜装置におけるキャリアホルダ、との間で前記
    基板、マスクおよびキャリアを授受する基板交換ユニッ
    トであって、 前記キャリアホルダから、前記基板およびマスクと共に
    前記キャリアを受け取る際、および前記基板、マスクお
    よびキャリアを保持する際に用いされるキャリア脱着手
    段を有する基板交換ハンドと、 前記基板交換ハンドと正対し、前記基板交換ハンドとの
    間で、磁力を用いて前記基板、マスク、およびキャリア
    を授受するヘッド部と、 前記マスクをその表面に固定するマスク固定手段を有
    し、前記基板交換ハンドとは異なる位置において前記ヘ
    ッド部と正対して、前記マスク固定手段を用いて前記ヘ
    ッド部との間で前記マスクおよび基板の授受を行うステ
    ージと、 前記基板交換ハンドと前記ステージとの間に存在し、前
    記基板およびマスクを前記ステージに受け渡した後の前
    記ヘッド部に保持された前記キャリアを冷却する待機位
    置とを有することを特徴とする基板交換ユニット。
  2. 【請求項２】 前記基板交換ハンドにおける前記キャリ
    ア脱着手段は、前記キャリアに設けられた、所定の幅か
    らなる前記キャリアの表面より裏面に貫通する小径部分
    である長穴、およびその端部に設けられた前記幅より大
    きな直径を有する貫通穴からなる大径部分とからなるキ
    ャリア脱着穴と協動するものであって、前記基板交換ハ
    ンドにおいて前記基板、マスクおよびキャリアを固定す
    る前記基板に対して垂直な方向に回転可能な基板固定部
    と、前記基板固定部の前記キャリア脱着穴に対応する位
    置に設けられた、その先端部に前記大径部分の直径より
    小さく且つ前記長穴の幅より大きな直径を有する大径部
    を有し、前記長穴の幅よりも小さな直径を有すると共に
    前記長穴の深さよりも大きな長さを有するキャリア固定
    ピンとからなることを特徴とする請求項１記載のユニッ
    ト。
  3. 【請求項３】 基板と、前記基板の所定部分を覆うマス
    クと、前記基板および前記マスクを保持するキャリアと
    を保持する、成膜装置におけるキャリアホルダ、との間
    で、成膜前および成膜後の前記基板、マスクおよびキャ
    リアを授受する基板交換ユニットであって、 前記キャリアホルダに対して前記成膜前および成膜後の
    基板、マスクおよびキャリアを授受する基板交換ハンド
    と、 前記成膜前および成膜後の基板およびマスクが載置され
    るステージと、 前記基板交換ハンドより前記成膜後の基板、マスクおよ
    びキャリアを受け取り、前記ステージに対して前記成膜
    後の基板およびマスクを受け渡し、前記キャリアを保持
    した状態にて所定時間待機した後、前記成膜前の基板お
    よびマスクを前記ステージより受け取るアームヘッドと
    を有することを特徴とする基板交換ユニット。
  4. 【請求項４】 基板と、前記基板の所定部分を覆う磁性
    体からなるマスクと、磁性体を有し、且つ前記磁性体を
    用いて前記基板およびマスクを保持するキャリアとを保
    持する、成膜装置におけるキャリアホルダ、との間で前
    記基板、マスクおよびキャリアを授受する基板交換方法
    であって、 基板交換ハンドによって、前記キャリアホルダから、前
    記基板、マスクおよびキャリアを受け取る工程と、 アームヘッドによって、前記基板交換ハンドから、前記
    基板、マスクおよびキャリアを受け取る工程と、 前記アームヘッドからステージ上に前記基板およびマス
    クを載置する工程と、 前記ステージ上の前記基板およびマスクを、新たな基板
    およびマスクに交換する工程と、 前記アームヘッドによって、前記ステージ上の前記新た
    な基板およびマスクを前記キャリアと共に保持し、前記
    基板交換ハンドに受け渡す工程と、 前記基板交換ハンドによって、前記キャリアホルダに前
    記新たな基板およびマスクおよび前記キャリアを受け渡
    す工程とからなり、 前記ステージ上の基板およびマスクを交換する際に、前
    記アームヘッドに保持された前記キャリアの冷却が行わ
    れることを特徴とする基板交換方法。
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