JP3629371B2

JP3629371B2 - 成膜装置および成膜方法

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Application number: JP30854698A
Authority: JP
Inventors: 正康二川
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Filing date: 1998-10-29
Publication date: 2005-03-16
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板の搬走路に沿って配置された複数の処理室に基板を順次搬送して成膜処理を施すインライン式真空成膜装置とそのロード室に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置や半導体等の製造には広く真空成膜装置が用いられている。液晶表示装置の製造を例に説明すると、液晶表示装置の製造は、インジウム−スズ酸化物や金属の薄膜をガラス基板表面に成膜する工程を含み、このような薄膜は例えばスパッタ装置と呼ばれる真空成膜装置においてガラス表面に成膜される。
【０００３】
スパッタ装置では、成膜材料で構成されたターゲットと成膜対象であるガラス基板を減圧雰囲気の中で対向させ、放電現象を利用してガラス基板上に成膜材料を堆積させる。また、成膜処理に先立ち、ガラス基板を加熱する工程を含むことが多い。
【０００４】
こうした製造装置は、良好な膜が得られ、生産性が高く、メンテナンス性が良好で、設置面積の小さいものが理想的である。
【０００５】
真空成膜装置は、中間室の周囲に複数の処理室を配置したクラスターツール真空成膜装置と、複数の処理室を連続的に配置したインライン真空成膜装置の２種類の形態に分類できる。
【０００６】
図６は一般的なクラスターツール真空成膜装置の概要図である。図６を用いて、一般的なクラスターツール真空成膜装置について説明する。
【０００７】
図６において、６個の処理室、つまり２個のロード室１、加熱室３、第１成膜室４、第２成膜室５、第３成膜室６が中間室１６の周りに配置されている。中間室１６内部には基板搬送ロボット１５が配置され、各処理室間で基板８の搬送を行う。なお、一般的には基板搬送ロボット１５は、一度に一枚の基板しか搬送できない。また、各成膜室には成膜手段１７が設けられている。
【０００８】
このクラスターツール真空成膜装置に対し、基板８を運搬するための基板カセット２０と、基板８を成膜処理する前に洗浄する洗浄装置１８と、基板カセット２０と洗浄装置１８とロード室１との間で基板８を搬送する自走ロボット１９とが設置されている。
【０００９】
処理前の基板８は複数枚が基板カセット２０に入れられて装置手前に運搬される。自走ロボット１９は処理前の基板８を基板カセット２０から取り出して、洗浄装置１８まで搬送し、洗浄装置１８に投入する。次に、洗浄を終了した基板８を洗浄装置１８からロード室１に搬送する。また、自走ロボット１９は、処理済みの基板８をロード室１から取り出し、基板カセット２０に搬送する。
【００１０】
次に、一般的なインライン真空成膜装置を図７を用いて説明する。図７は一般的なインライン真空成膜装置の概要図である。
【００１１】
図７において、６個の処理室、つまりロード室１、加熱室３、第１成膜室４、第２成膜室５、第３成膜室６、アンロード室７は、直線的に連なって配置されている。
【００１２】
一般的なインライン真空成膜装置では、成膜対象である基板８は保持具９に保持され、垂直に立った状態で搬送される。可能ならば保持具９には複数枚の基板が保持され、さらに基板８の成膜面を外側に向けて２個の保持具９が背中合わせで一組となり、搬送されることが多い。
【００１３】
従って、同時に処理することが可能な基板枚数が一枚であるクラスターツール真空成膜装置と比較して、処理可能枚数が多いため生産性が良い。
【００１４】
ロード室１とアンロード室７は保持具走路２１によって接続され、処理を終了した基板８を保持する保持具９をアンロード室７からロード室１手前の保持具開閉機構２２に移動させる。
【００１５】
各成膜室においては、２個の成膜手段１７がその両面に搭載され、成膜する面を外側に向けて背中合わせに搬送されている２組の基板８を同時に成膜する。
【００１６】
インライン成膜装置に対し、基板８を運搬するための基板カセット２０と、基板を洗浄する洗浄装置１８と、保持具９を水平軸を中心に開くように回転して水平にする保持具開閉機構２２と、基板カセット２０と洗浄装置１８と中間基板台２４の３者間で基板８を搬送する自走ロボット１９と、中間基板台２４と保持具９との間で基板８を搬送する脱着ロボット２３が設置されている。
【００１７】
図７に示す中間基板台２４は、中央に配設された垂直軸の周りに旋回する４個の基板保持台によって構成され、脱着ロボット２３と自走ロボット１９は同時に中間基板台２４にアクセスすることができる。
【００１８】
処理前の基板８は、複数枚が基板カセット２０に格納した状態で装置手前に運搬される。自走ロボット１９は、処理前の基板８を基板カセット２０から取り出し、洗浄装置１８に搬送し、投入して洗浄する。次に、洗浄を終了した基板８を洗浄装置１８から中間基板台２４に搬送する。
【００１９】
脱着ロボット２３は、中間基板台２４に置かれた基板８を受け取り、保持具開閉機構２２に搬送する。
【００２０】
保持具開閉機構２２は、背中合わせになった２枚の保持具９を、水平軸を中心に開くように回転させて水平にする。
【００２１】
脱着ロボット２３は、成膜処理を実施した基板８を保持具９から取り外し、未処理の基板８を保持具９に装着する。
【００２２】
基板８を装着後、保持具開閉機構２２は水平になっている２枚の保持具９を再び垂直に起こし、ロード室１に搬送する。
【００２３】
脱着ロボット２３が処理済みの基板８を中間基板台２４に置くと、自走ロボット１９は、処理済みの基板８を中間基板台２４から基板カセット２０に搬送する。
【００２４】
このように、クラスターツール真空成膜装置、インライン真空成膜装置、あるいは説明していないその他の真空成膜装置であっても、生産に用いられる自動化された真空成膜装置では、装置のみが単独で存在するわけではなく、必ず装置に対して、処理対象をやりとりするための移載搬送装置が必要である。
【００２５】
装置に対する処理対象のやりとりを行う移載搬送装置は、クラスターツール真空成膜装置の方が、保持具開閉機構２２、保持具走路２１や脱着ロボット２３を必要とするインライン真空成膜装置と比較して少ない床面積で設置できる。
【００２６】
したがって、成膜手順が単純であったり、設置面積を優先する場合はクラスターツール真空成膜装置が用いられ、成膜手順が複数段階から構成されていたり、生産効率を要求される場合はインライン真空成膜装置が用いられている。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、クラスターツール真空成膜装置やインライン真空成膜装置などの従来の真空成膜装置にも下記のような問題がある。
【００２８】
クラスターツール真空成膜装置でも多層膜成膜のような複数段階の処理を必要とする成膜は可能ではあるが、各処理室を接続する中間室１６内部の基板搬送ロボット１５の搬送能力が生産能力の限界を決定するため、処理段数が多い場合、生産効率がインライン真空成膜装置と比較して大幅に悪くなる。
【００２９】
これまでの液晶表示装置の製造においてはその製造工程が比較的単純であったため、クラスターツール真空成膜装置の生産能力で十分対応でき、上述のように設置面積の点から、クラスターツール真空成膜装置が主に用いられてきた。
【００３０】
しかし、液晶表示装置の性能向上に伴って、複数段階の処理を必要とする多層膜成膜の要求が高まってきており、この要求に対し、中間室１６内部の基板搬送ロボット１５の搬送能力を向上させることを目的とするクラスターツールの改良装置が提案されている。
【００３１】
例えば、特開平８−３７４４号公報で提案されている装置は、中間室における搬送処理数を２組とし、搬送能力の向上を図っている。
【００３２】
しかし、この種の改良を行っても、成膜処理対象の処理室間の移動を中間室を介して行うクラスターツール真空成膜装置の特徴を有していることに関しては変化がない。
【００３３】
従って、多層膜成膜のような複数の処理を必要とする成膜では、成膜処理対象が何度も中間室を通過する必要が生じ、生産性はインライン真空成膜装置と比較して悪くなる。
【００３４】
また、この種のクラスターツール真空成膜装置の改良装置（例えば特開平４−１３７５２２号公報、特開平６−６９３１６号公報、特開平８−３７４４号公報等）では、どれも中間室周囲に処理室を配置する構造であるため、中間室内部をメンテナンスするためには周囲に配置された処理室のどれかを除去しなければならない。
【００３５】
ところが、処理室はそれぞれ排気系の配管や電気系の配線で外部装置と接続されており、処理室移動の際は、それらの切り離しや再接続処理を行う必要を生ずる。また、処理室の重量が大きな場合、その移動や中間室との再接続時の位置決めも困難である。
【００３６】
従って、中間室内部メンテナンス毎にこれらの処理を行うことは現実的ではない。
【００３７】
一方、インライン真空成膜装置は、処理が連続的かつ並列に行われ、しかも各処理室に２個の処理手段１７を配置することが可能なため生産効率が良いが、各処理室が連なって配置されているため、どれか１つの処理室に問題が発生すると装置全体が停止してしまい生産が行えなくなるという問題がある。
【００３８】
また、一連の処理のうち、どれかの処理に必要となる時間が他の処理と比較して長い場合、他の処理はこの特定の処理が完了するまで待つ必要があり、装置の生産効率が低下してしまう。
【００３９】
さらに、処理室を直線的に配置した装置では、処理室の数が多い場合、装置寸法が大きくなってしまうという問題がある。
【００４０】
この装置寸法の問題を解決する目的で、一連の処理室をコの字状に配置（特開平５−２８７５３０号公報）したり、多角形に配置（特開平８−２７４１４２号公報）するというインライン装置の改良装置が提案されている。
【００４１】
しかし、処理室をコの字状、あるいは多角形に配置した場合、コの字状、あるいは多角形の内側にある装置のメンテナンスが困難になるという問題が発生する。
【００４２】
具体的に図８を用いて説明する。図８に示す真空成膜装置は、ロード室１、加熱室３、回転室１０、第１成膜室４、第２成膜室５、第３成膜室６、アンロード室７がコの字型の搬送路に沿って配置され、ロード室１とアンロード室７は保持具走路２１で接続されている。
【００４３】
各処理室には、それぞれ２個の成膜手段１７がその内側と外側に搭載されている。この内側に位置する成膜手段１７に対しメンテナンス等の作業を行う場合を考える。
【００４４】
この場合、内側の成膜手段１７は各処理室や保持具走路２１、洗浄装置１８、脱着ロボット２３、自走ロボット１９等によって囲まれているため、メンテナンス作業者は成膜手段１７へのアクセスが困難である。また、内側の成膜手段１７で部品交換の必要が生じた場合、交換部品の運搬も困難である。
【００４５】
外側の成膜手段１７の取り付け位置から内側の成膜手段１７にアクセスすることは原理的には可能であるが、そのためには外側の成膜手段１７を除去する必要があり、特に成膜手段１７の重量が大きな場合には現実的ではない。
【００４６】
図８の構成においてこの問題を根本的に解決するためには、装置内側にメンテナンスを必要とする成膜手段１７などの装置を配置しないようにすればよい。しかし、内側の成膜手段１７を省略すればメンテナンスに関する問題は発生しないが、装置寸法が同じであるにもかかわらず装置の処理能力が半分になってしまい、良い解決方法ではない。
【００４７】
また、インライン真空成膜装置では、成膜対象である基板を保持具に保持し、保持具ごと基板を処理室間で移動する構成であるため、保持具の基板脱着機構とその設置面積が必要となる。
【００４８】
また、この保持具への基板の脱着を大気中で行なうと、保持具が大気中のガスを吸着し、処理室内で高い真空度が得られにくい。ただし、基板の装着とロード室における排気処理を平行して行うことができる。
【００４９】
一方、保持具への基板の装着を真空回転室内で行う場合、保持具は常に真空雰囲気内にあるためガスの吸着という問題は発生しないが、基板の装着とロード室における排気処理を平行に行えないため、装置生産性が悪くなるという問題がある。
【００５０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述した課題の解決を目的としてなされたものであって、本発明に係る成膜装置は、基板に対して真空中で成膜処理を施す複数の処理室と、各処理室を隔離するゲートバルブと、基板を保持した保持具を前記処理室の間で搬送する搬送系とを有する成膜装置であって、処理室を並列に配設したものを一単位とする複合処理室を複数単位直列に配置し、少なくとも一方が搬送方向を１８０度回転させて基板を搬送可能な回転室または回転装置を複合処理室の両側に配置したことを特徴とする。
【００５１】
上記保持具は、好ましくは、基板を立てた状態で保持し、且つ複合処理室の外側に処理部を設ける。
【００５２】
また、上記回転装置は基板を大気中で回転させるものであってももよい。上記回転室または回転装置の一方にロード室を設けてもよく、回転室または回転装置の他方に複合処理室を一単位付加してもよい。また、上記ロード室の側面壁に基板を保持する機構を有し、且つ、側面壁は水平軸を介してロード室と接続され、水平軸の周囲に回転することによりロード室を開閉するものであってももよい。
【００５３】
上記複合処理室間に回転室を配置してもよい。
【００５４】
本発明に係る成膜方法は、１つの局面では、処理室を並列に配設したものを一単位とする複合処理室を複数単位直列に配置し、その両側に基板を保持する保持具を回転する回転室または回転装置を配置し、回転室または回転装置の少なくとも一方が保持具の向きを１８０度回転変更可能な成膜装置を用いた成膜方法であって、処理室内に基板を導入する工程と、処理室内で基板を処理する工程と、処理室から回転室または回転装置に基板を移動させる工程と、回転室または回転装置にて基板を１８０度回転させる工程と、回転室または回転装置から処理室とは異なる処理室内に基板を移動させる工程とを備える。
【００５５】
本発明に係る成膜方法は、他の局面では、処理室を並列に配設したものを一単位とする複合処理室を複数単位直列に配置し、その両側に基板を保持する保持具を回転可能な回転室または回転装置を配置し、回転室または回転装置の少なくとも一方が保持具の向きを１８０度変更可能であり、回転室に複合処理室を一単位付加した成膜装置を用いた成膜方法であって、第１処理室内に基板を導入する工程と、第１処理室内で基板を処理する工程と、第１処理室から回転室に基板を移動させる工程と、回転室にて基板を１８０度回転させるかあるいは基板を回転させずに保持する工程と、回転室から第１処理室とは異なる第２処理室内に基板を移動させる工程と、第２処理室から回転室に基板を移動させる工程と、回転室にて基板を１８０度回転させるかあるいは基板を回転させずに保持する工程と、回転室から第１および第２処理室とは異なる第３処理室内に基板を移動させる工程とを備える。
【００５６】
【発明の実施の形態】
以下、図をもとに本発明の実施例１乃至４を説明する。
【００５７】
［実施例１］以下、実施例１について説明する。
【００５８】
図１は本発明の実施例１の真空成膜装置の概要図である。一例として、この真空成膜装置は基板８を加熱処理した後、３層の膜を基板表面に成膜する装置である。
【００５９】
図１に示すように、実施例１の真空成膜装置は、ロード室１とアンロード室７、加熱室３と第３成膜室６、第１成膜室４と第２成膜室５がそれぞれ背中合わせになって１組となり、この３組が一列に連なって配置されている。
【００６０】
これら背中合わせに１組となっている各処理室は、独立した容器であっても良いが、実施例１では１個の容器を隔壁で分割した構造とした。
【００６１】
また、それぞれの処理室には独立に排気系を設け、背中合わせになっている各処理室が独立に異なる処理を異なるタイミングで行うことができる。
【００６２】
しかし、背中合わせに１組になっている各処理室を１個の容器で構成し、排気系を共有する構成であっても良い。この場合、背中合わせになっている各処理室は協調して、同時にあるいは交互に処理を行うことになるが、排気系を共有するので、装置のコスト低減を図れる。
【００６３】
実施例１では、装置の列の１端である第１成膜室４と第２成膜室５には、ゲートバルブ２を介して真空回転室１０が接続されている。保持具９に保持された成膜基板８は、第１成膜室４から回転室１０に搬送され、搬送方向を１８０度転回し、第２成膜室５に搬入される。
【００６４】
この列の他端には、回転機構１１が設けられてある。回転機構１１は、アンロード室７から搬送された保持具９を垂直軸の周りに１８０度転回させ、ロード室１に搬送する働きを有している。回転機構１１上には、保持具９を水平軸の周りに９０度回転させる機構を有している。
【００６５】
更に、この真空成膜装置に対し、洗浄装置１８、自走ロボット１９、基板脱着ロボット２３が設けられている。
【００６６】
次に、この真空成膜装置の処理動作を工程順に説明する。
【００６７】
（１）基板８脱着時には、保持具９は回転機構１１上の保持具９を水平軸の周りに回転させる機構によって９０度回転し、水平状態に支持されている。この状態で、脱着ロボット２３が、処理済みの基板８を保持具９から取り外し、次に、新しい基板８を保持具９に装着する。
【００６８】
（２）回転機構１１上の保持具９を、水平の周りに９０度回転させる機構により保持具９を回転させて垂直状態にする。
【００６９】
（３）保持具９をロード室１に搬入し、ロード室１のゲートバルブ２ａを閉じた後、図示されていない排気装置によりロード室１内を所定の圧力にまで排気する。
【００７０】
（４）ロード室１と加熱室３の間のゲートバルブ２ｂを開け、保持具９をロード室１から加熱室３に搬送する。搬送後、ゲートバルブ２ｂは閉じられる。以降ゲートバルブの動作については記述を省略する。
【００７１】
（５）保持具９上の基板８を加熱室３において所定の温度まで加熱する。
【００７２】
（６）基板８を加熱後、保持具９は第１成膜室４に搬送され、第１の膜が基板８表面に成膜される。
【００７３】
（７）第１の膜の成膜後、保持具９は回転室１０に搬送され、垂直軸を中心に１８０度方向を転回した後、第２成膜室５に搬送される。
【００７４】
（８）第２成膜室５で第２の膜が基板８表面に成膜される。
【００７５】
（９）第２の膜の成膜後、保持具９は第３成膜室６に搬送され、第３の膜が基板８表面に成膜される。
【００７６】
（１０）第３の膜の成膜後、保持具９はアンロードロック室７に搬送される。アンロードロック室７が大気圧になった後、保持具９は装置外に搬送される。
【００７７】
（１１）大気中の回転機構１１が、保持具９を垂直軸の周りに１８０度転回する。
【００７８】
（１２）回転機構１１上の保持具９を水平軸の周りに９０度回転させる機構が、保持具９を水平状態になるように回転させる。
【００７９】
（１３）成膜済みの基板８が保持具９から取り外され、未処理の基板８が保持具９に装着される。
【００８０】
（１４）回転機構１１上の保持具９を水平軸中心に９０度回転させる機構が、保持具９を垂直になるように回転させる。
【００８１】
（１５）再びロード室１に搬送される。
【００８２】
以上の一連の処理は並列的かつ連続的に実行される。このため、実施例１の真空成膜装置によれば基板加熱を伴う３層の成膜処理を、高い生産性を維持して実施することができる。
【００８３】
処理中の基板の流れは、処理途中で、回転室によって垂直軸を中心に１８０度向きが変えられるため、１直線上に配置したインライン真空成膜装置と比較してその装置長さをほぼ半分にできる。
【００８４】
また、本装置はすべての成膜室の成膜手段１７を装置外部に向けているため、成膜室のメンテナンスを容易に行うことができる。
【００８５】
また、各処理室は背中合わせに配置されており、インライン真空成膜装置で必要となる保持具を大気中で搬送する保持具走路もないため装置幅が小さくなる。
【００８６】
また、大気中で保持具を垂直軸の周りに所定角度で回転させる回転機構上に、保持具を水平軸中心に９０度回転させる機構を設けたことにより、従来のインライン装置に付属している保持具開閉機構回転機構の機能を持つため、装置設置面積を少なくすることができる。
【００８７】
この結果、通常装置の半分の設置面積で装置を設置できる。従って、通常装置の設置面積内にこの真空成膜装置を２台設置することができ、高い生産対面積比が得られる。しかも、この場合、独立した真空成膜装置が２台あるため、うち１台がメンテナンスを目的に停止しても生産全体を停止する必要がない。
【００８８】
さらに、背中合わせに１組となっている各処理室は１つの容器を隔壁で分割した構造となっているため、別々の容器で構成する場合と比較してより低いコストで作成できる。
【００８９】
なお、本実施例１では基板加熱を伴う３層の成膜処理について説明したが、２層以下の成膜処理や４層以上の成膜処理、あるいはその他の処理を必要とする成膜処理についても装置構成の変更で対応可能である。
【００９０】
［実施例２］以下、実施例２について説明する。
【００９１】
図２は本発明の実施例２の真空成膜装置の概要図である。一例として、この真空成膜装置は基板８を加熱処理した後、１層の膜を基板８表面に成膜し、その後、基板８を冷却処理する装置である。
【００９２】
例えば、成膜処理には加熱処理や冷却処理と比較して２倍程度の時間を必要とする場合、一般的なインライン真空成膜装置や実施例１に示した真空成膜装置のように、処理室が連続して配置されている装置を用いると、もっとも長い処理時間を必要とする処理に、装置の生産能力が律速されるため、生産性が悪化するといった問題がある。
【００９３】
実施例２の真空成膜装置は、図２に示すように、実施例１と同様に、ロード室１とアンロード室７、加熱室３と冷却室１２がそれぞれ背中合わせになって１組となり、この２組が一列に連なって配置されている。また、背中合わせに１組となっている各処理室は独立した容器であっても良いが、本実施例では１つの容器を隔壁で分割した構造とした。
【００９４】
それぞれの処理室には独立に排気系を有するため、背中合わせになっている各処理室が、独立に異なる処理を異なるタイミングで実施することができる。
【００９５】
実施例２の装置の１端を構成する加熱室３と冷却室１２には回転室１０が接続されている。さらに、回転室１０には他の処理室と同様に背中合わせになって１組となった第１成膜室４と第２成膜室５が接続されている。第１成膜室４と第２成膜室５では同じ膜が時間的に平行して成膜処理できるように構成されている。
【００９６】
回転室１０内部は真空に保たれ、加熱室３から回転室１０に搬送された保持具９に保持された基板８を第１成膜室４に搬送したり、基板８を１８０度回転させて第２成膜室５に搬送する。
【００９７】
また、第１成膜室４で成膜処理を終了して回転室１０に搬送された保持具９に保持された基板８を、保持具ごと１８０度回転させて冷却室１２に搬送する、あるいは、第２成膜室５で成膜処理を終了して回転室１０に搬送された保持具９に保持された基板８を冷却室１２に搬送する。
【００９８】
他端には回転機構１１が設けられている。回転機構１１は、アンロード室７から搬送された保持具９を垂直軸の周りに１８０度回転させ、ロード室１に搬送する働きを有している。また、回転機構１１上には、保持具９を水平軸中心に９０度回転させる機構が設けられている。
【００９９】
次に、この真空成膜装置の処理動作を工程順に説明する。下記説明において先行する基板と保持具を各々８ａ，９ａとし、後行する基板と保持具を各々８ｂ，９ｂとする。
【０１００】
（１）基板８脱着時、保持具９は、回転機構１１上の保持具９を水平軸の周りに９０度回転させる機構によって、水平状態に支持されている。この状態で、脱着ロボット２３が、処理済みの基板を保持具９から取り外し、新しい基板８ａを保持具９ａに装着する。
【０１０１】
（２）回転機構１１上の、保持具９を水平軸の周りに９０度回転させる機構が、保持具９ａを垂直状態に回転させる。
【０１０２】
（３）保持具９ａをロード室１に搬入し、ロード室１のゲートバルブ２を閉じた後、図示されていない排気装置によりロード室１内を所定の圧力に設定する。
【０１０３】
（４）ロード室１と加熱室３の間のゲートバルブ２を開け、保持具９をロード室から加熱室３に搬送する。搬送後、ゲートバルブ２は閉じられる。以降ゲートバルブの動作については記述を省略する。
【０１０４】
（５）基板８ａを加熱室３において所定の温度まで加熱する。
【０１０５】
（６）基板８ａ加熱後、保持具９ａは回転室１０に搬送され、そのまま第１成膜室４に搬送されて基板８ａ表面の成膜処理が開始される。
【０１０６】
（７）第１成膜室４で成膜処理が行われているとき、次の基板８ｂが装着された保持具９ｂがロード室から加熱室３に搬送され、所定の温度まで加熱される。
【０１０７】
（８）基板８ｂ加熱後、保持具９ｂは回転室１０に搬送され、垂直軸の周りに１８０度方向転回された後、第２成膜室５に搬送されて基板８ｂ表面の成膜処理が開始される。この時、第１成膜室４では基板８ａの成膜処理が行われている。
【０１０８】
（９）第１成膜室４での成膜処理終了後、保持具９ａは回転室１０に搬送され、垂直軸の周りに１８０度回転された後、冷却室１２に搬送され、冷却される。この時、第２成膜室５では基板８ｂの成膜処理が行われている。
【０１０９】
（１０）冷却処理後、保持具９ａはアンロードロック室７に搬送され、アンロードロック室７が大気圧になった後、装置外に搬送される。
【０１１０】
（１１）一方、第２成膜室５での成膜処理終了後、保持具９ｂは回転室１０に搬送され、そのまま冷却室１２に搬送され、冷却される。
【０１１１】
（１２）大気中の回転機構１１が保持具９ａを垂直軸の周りに１８０度回転させる。大気中の回転機構１１上の、保持具９を水平軸中心に９０度回転させる機構が、保持具９ａを水平状態になるように回転させる。成膜済みの基板８ａが保持具９ａから取り外され、未処理の基板８が基板保持具９に装着される。大気中の回転機構１１上の、保持具９を水平軸中心に９０度回転させる機構が、保持具９を垂直になるように回転させる。再びロード室１に搬送される。
【０１１２】
（１３）一方、冷却処理後、保持具９ｂはアンロードロック室７に搬送され、アンロードロック室７が大気圧になった後、装置外に搬送される。大気中の回転機構１１が、保持具９ｂを垂直軸の周りに１８０度回転させる。大気中の回転機構１１上の、保持具９を水平軸中心に９０度回転させる機構が、保持具９ｂを水平状態になるように回転させる。成膜済みの基板８ｂが保持具９ｂから取り外され、未処理の基板８が保持具９に装着される。大気中の回転機構１１上の、保持具９を水平軸中心に９０度回転させる機構が保持具９を垂直になるように回転させる。再びロード室１に搬送される。
【０１１３】
以上の一連の処理は同時並列的かつ連続的に実行される。
【０１１４】
第１成膜室４と第２成膜室５において平行して成膜処理が行われるため、成膜処理が他の処理よりも長い時間を必要とするものであってもそれが律速段階となって生産性が悪化することがない。
【０１１５】
このため、本真空成膜装置によれば長い処理時間を必要とする工程を有する成膜処理を高い生産性をもって行うことができる。
【０１１６】
その他の特徴は実施例１の真空成膜装置と同様である。
【０１１７】
［実施例３］以下、実施例３について説明する。
【０１１８】
図３は本発明の実施例３の真空成膜装置の概要図である。一例として、この真空成膜装置は基板８を加熱処理した後、３層の膜を基板８表面に成膜する装置である。
【０１１９】
実施例３の真空成膜装置は、図３に示すように、実施例１および２と同様に、加熱室３と第３成膜室６、第１成膜室４と第２成膜室５がそれぞれ背中合わせになって１組となり、この２組が一列に連なって配置されている。
【０１２０】
背中合わせに１組となっている各処理室は独立した容器であっても良いが、本実施例では１つの容器を隔壁で分割した構造となっている。それぞれの処理室には独立に排気系を設け、背中合わせになっている各処理室が独立に異なる処理を異なるタイミングで行うことができる。
【０１２１】
実施例３の装置の列の両端には第１の回転室１０ａと第２の回転室１０ｂが接続されている。さらに、第２の回転室１０ｂには、２個のロード室１がＴ字型に接続されている。この２個のロード室１は独立した排気系を有し、異なるタイミングで排気やベントを行うことができる。
【０１２２】
第１の回転室１０ａ内部は真空に保たれ、第１成膜室４から第１の回転室１０ａに搬送された保持具９に保持された基板８を垂直軸の周りに１８０度旋回させ、第２成膜室５に搬送する。
【０１２３】
また、第２の回転室１０ｂ内部も真空に保たれ、第３成膜室６から第２の回転室１０ｂに搬送された保持具９を垂直軸の周りに９０度転回させ、２個のロード室１のうちのどちらかに搬送する働きと、２個のロード室１のうちのどちらかから第２の回転室１０ｂに搬送された保持具９を垂直軸の周りに９０度回転させ、加熱室３に搬送する。
【０１２４】
図４にロード室１の側面図を示す。図４（ａ）は閉じた状態であり、図４（ｂ）は開いた状態である。
【０１２５】
ロード室１の側壁１３は水平軸中心に回転することによって開閉可能に構成されており、側壁１３には真空内で基板８を保持具９に脱着する基板移載装置１４が取り付けられている。
【０１２６】
基板移載装置１４は、保持した基板が安定するように、基板８を垂直軸から所定の角度（５度〜１５度程度）だけ傾けて保持する。したがって、排気中に基板が基板移載装置１４から外れることを防止できる。
【０１２７】
基板移載装置１４が取り付けられている側壁１３は、水平軸まわりに回転するため、基板移載装置１４及びそれに保持された基板８も同時に回転する。側壁１３の回転角度は、側壁１３が開いた状態のときに基板８がほぼ水平となるように設定されている。
【０１２８】
実施例３の真空成膜装置の成膜処理動作は、基本的に実施例１のものと同じであるので省略する。
【０１２９】
ここでは、実施例３の真空成膜装置の特徴であるロード室１の動作を順に説明する。
【０１３０】
（１）成膜処理を終了した基板８が保持具９に保持された状態で、第２の回転室１０ｂからロード室１に搬送される。
【０１３１】
（２）ロード室１では、基板８を保持具９からロード室１の側壁１３に取り付けられた基板移載装置１４に移動する。このとき、基板８は基板移載装置１４に垂直軸から所定の角度（５度）をもって保持されており、倒れることがない。
【０１３２】
（３）空になった保持具９をロード室１から第２の回転室１０ｂに搬送し、２室間のゲートバルブ２を閉じる。
【０１３３】
（４）ロード室１内部を大気圧にする。
【０１３４】
（５）ロード室１の側壁１３を開く。このとき基板８はロード室１の側壁１３に取り付けられた基板移載装置１４に機械的に保持されているため、側壁１３の開扉と同時に、これに保持された基板８が外部に展開する。
【０１３５】
（６）自走ロボット１９はほぼ水平状態となっている基板移載装置１４の上の成膜処理済み基板８を取り外し、成膜処理前の次の基板８を基板移載装置１４に装着する。
【０１３６】
（７）ロード室１の側壁１３を閉じる。このとき、側壁１３に取り付けられた基板移載装置１４と、これに保持された基板８とは同時に起き上がる。
【０１３７】
（８）ロード室１を排気する。
【０１３８】
（９）ロード室１の排気終了後、ゲートバルブ２を開き、空の保持具９を第２の回転室１０ｂより搬送する。
【０１３９】
（１０）基板８をロード室１の側壁１３に取り付けられた基板移載装置１４から保持具９に移載する。
【０１４０】
（１１）保持具９に保持された成膜処理前の基板８がロード室１から第２の回転室１０ｂに搬送される。
【０１４１】
本実施例３の真空成膜装置では真空中で基板８が保持具９に脱着され、保持具９が大気中に出ることがない。したがって、保持具９に大気中のガスが吸着されることがない。
【０１４２】
また、この脱着動作は２個のロード室１において、異なるタイミングで平行して行われるため、ロード室１が１個しかない場合と比較して多くの基板８を処理できる。
【０１４３】
また、２個のロード室１を第２の回転室１０ｂにＴ字型に接続し、ロード室１の側壁１３に基板移載装置１４を取り付け、この側壁１３が水平軸まわりに回転することによってロード室１が開閉する。
【０１４４】
従って、装置の全長を短くすることが可能となるとともに、従来のインライン装置の保持具開閉機構とロード室を統合することができ、装置外部の基板移載機構、洗浄機構等と組み合わせたときの必要設置面積を少なくすることができる。
【０１４５】
なお、本実施例では２個のロード室１を回転室１０ｂにＴ字型に接続しているが、Ｙ字型でも良い。そのとき、回転室１０ｂの回転角は９０度ではなくロード室１の配置に従う角度になる。
【０１４６】
その他の特徴は実施例１と同じであるため省略する。
【０１４７】
［実施例４］以下、実施例４について説明する。
【０１４８】
図５は本発明の実施例４の真空成膜装置の概要図である。実施例２と同じく、実施例４の真空成膜装置は、基板８を加熱処理した後、１層の膜を基板８表面に成膜し、基板８を冷却処理する装置である。
【０１４９】
例えば、成膜処理には加熱処理や冷却処理と比較して２倍程度の時間を必要とする場合、一般的なインライン真空成膜装置や実施例３に示した真空成膜装置のように、処理室が連続して配置されている装置を用いると、装置の生産能力は最も長い処理時間を必要とする処理に律速され、生産性が悪化するといった問題がある。
【０１５０】
実施例４の真空成膜装置は、図５に示すように、加熱室３と冷却室１２が背中合わせになって１組となり、この１組の両端には第１の回転室１０ａ、第２の回転室１０ｂが接続されている。
【０１５１】
第１の回転室１０ａには、第１成膜室４と第２成膜室５が背中合わせになって１組となったものが、さらに接続されている。また、第２の回転室１０ｂには、２個のロード室１がＴ字型に接続されている。
【０１５２】
実施例４における本真空成膜装置の成膜処理動作は、基本的に実施例２のものと同じであるため省略する。また、ロード室１の動作は実施例３と同じであるため省略する。
【０１５３】
本実施例の真空成膜装置は、第１成膜室４と第２成膜室５において平行して成膜処理が行われるため、他の処理よりも長い時間を必要とする成膜処理であっても、それが律速段階となって生産性を悪化させることがない。
【０１５４】
このため、本真空成膜装置によれば長い処理時間を必要とする工程を有する成膜処理を高い生産性をもって行うことができる。
【０１５５】
また、本実施例の真空成膜装置では、真空中で基板８が保持具９に脱着され、保持具９が大気中に出ることがないので保持具９に大気中のガスが吸着することがない。
【０１５６】
この脱着動作は、２個のロード室１において、異なるタイミングで平行して行われる。したがって、ロード室１が１個しかない場合と比較して多くの基板８を処理できる。また、２個のロード室１を第２の回転室１０ｂにＴ字型に接続し、ロード室１の側壁１３に基板移載装置１４を取り付け、この側壁１３が水平軸まわりに回転することによってロード室１が開閉する。
【０１５７】
従って、装置の全長を短くすることが可能となるとともに、従来のインライン装置に保持具開閉機構とロード室を統合することができ、装置外部の基板移載機構、洗浄機構等と組み合わせたときの必要設置面積を少なくすることができる。
【０１５８】
なお、本実施例では２個のロード室１を回転室１０ｂにＴ字型に接続しているが、Ｙ字型でも良い。そのとき、回転室１０ｂの回転角は９０度ではなくロード室１の配置に従う角度になる。
【０１５９】
その他の特徴は実施例１と同じであるため省略する。
【０１６０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、請求項１記載の発明では、一連の処理室を一列に配置した場合と比較して装置長さを短くすることができ、２個の処理室を並列に配置するので、インライン真空成膜装置においては必要となる保持具走路もないことから装置寸法が小さくなり、この結果複数の装置を所定の設置面積内に配置できるため、高い生産能力を得ることができる。
【０１６１】
また、請求項２記載の発明では、容易に処理部のメンテナンスを行うことが可能となる。
【０１６２】
また、請求項３記載の発明では、装置を簡略化することができる。
【０１６３】
また、請求項４記載の発明では、保持具が装置外部に搬出されなく、大気に触れることがないため、保持具がガスを吸着することがない。
【０１６４】
また、請求項５記載の発明では、特定の処理を平行して行うことが可能となり、装置の生産効率を向上することができる。
【０１６５】
また、請求項６記載の発明では、基板移載機構、洗浄機構等と組み合わせたときの必要設置面積を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の真空成膜装置の概要図である。
【図２】本発明の実施例２の真空成膜装置の概要図である。
【図３】本発明の実施例３の真空成膜装置の概要図である。
【図４】本発明の実施例３の真空成膜装置のロード室の側面図である。
【図５】本発明の実施例４の真空成膜装置の概要図である。
【図６】従来技術のクラスターツール真空成膜装置の概要図である。
【図７】従来技術のインライン真空成膜装置の概要図である。
【図８】先行技術のインライン真空成膜装置の改良装置の概要図である。
【符号の説明】
１ロード室、２ゲートバルブ、３加熱室、４第１成膜室、５第２成膜室、６第３成膜室、７アンロード室、８成膜基板、９保持具、１０回転室、１１回転機構、１２冷却室、１３側壁、１４基板移載装置、１５基板搬送ロボット、１６中間室、１７処理手段、１８洗浄装置、１９自走ロボット、２０基板カセット、２１保持具走路、２２保持具開閉機構、２３脱着ロボット、２４中間基板台。

Claims

基板に対して真空中で成膜処理を施す複数の処理室と、前記各処理室を隔離するゲートバルブと、前記基板を保持した保持具を前記処理室の間で搬送する搬送系とを有する成膜装置であって、
前記処理室を並列に配設したものを一単位とする複合処理室を複数単位直列に配置し、少なくとも一方が搬送方向を１８０度回転させて前記基板を搬送可能な回転室または回転装置を前記複合処理室の両側に配置したことを特徴とする成膜装置。
前記保持具は前記基板を立てた状態で保持し、且つ前記複合処理室の外側に処理部を設けることを特徴とする、請求項１に記載の成膜装置。
前記回転装置は前記基板を大気中で回転させることを特徴とする、請求項１に記載の成膜装置。
前記回転室または回転装置の一方にロード室を設けたことを特徴とする、請求項１に記載の成膜装置。
前記回転室または回転装置の他方に前記複合処理室を一単位付加したことを特徴とする、請求項１に記載の成膜装置。
前記ロード室の側面壁に前記基板を保持する機構を有し、且つ、前記側面壁は水平軸を介してロード室と接続され、水平軸の周囲に回転することにより前記ロード室を開閉することを特徴とする、請求項４に記載の成膜装置。
前記複合処理室間に前記回転室を配置したことを特徴とする、請求項１に記載の成膜装置。
処理室を並列に配設したものを一単位とする複合処理室を複数単位直列に配置し、その両側に基板を保持する保持具を回転する回転室または回転装置を配置し、前記回転室または回転装置の少なくとも一方が前記保持具の向きを１８０度回転変更可能な成膜装置を用いた成膜方法であって、
前記処理室内に前記基板を導入する工程と、
前記処理室内で前記基板を処理する工程と、
前記処理室から前記回転室または回転装置に基板を移動させる工程と、
前記回転室または回転装置にて前記基板を１８０度回転させる工程と、
前記回転室または回転装置から前記処理室とは異なる処理室内に基板を移動させる工程とを備えた、成膜方法。
処理室を並列に配設したものを一単位とする複合処理室を複数単位直列に配置し、その両側に基板を保持する保持具を回転可能な回転室または回転装置を配置し、前記回転室または回転装置の少なくとも一方が前記保持具の向きを１８０度変更可能であり、前記回転室に前記複合処理室を一単位付加した成膜装置を用いた成膜方法であって、
第１処理室内に前記基板を導入する工程と、
前記第１処理室内で前記基板を処理する工程と、
前記第１処理室から前記回転室に前記基板を移動させる工程と、
前記回転室にて前記基板を１８０度回転させるかあるいは前記基板を回転させずに保持する工程と、
前記回転室から前記第１処理室とは異なる第２処理室内に前記基板を移動させる工程と、
前記第２処理室から前記回転室に前記基板を移動させる工程と、
前記回転室にて前記基板を１８０度回転させるかあるいは前記基板を回転させずに保持する工程と、
前記回転室から前記第１および第２処理室とは異なる第３処理室内に前記基板を移動させる工程と、
を備えた、成膜方法。