JP4578784B2 - 基板処理装置 - Google Patents
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Description
【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
Claims (16)
- 真空空間内に延びる搬送装置であって、当該真空区間内に基板を導入し、かつ当該真空空間内から基板を取り出すための真空ロックと、当該真空空間内において基板を処理するためのプロセスチャンバとの間で基板を搬送するための搬送装置を備え、
この搬送装置は、プロセスチャンバにおいて処理されている基板を連続的に搬送することができるとともに、真空ロックにおいて基板を導入可能かつ取り出し可能になるように、基板を断続的に搬送することができ、
搬送装置は、複数のキャリヤを有し、各キャリヤは複数の磁石を含み、
真空空間内ではなく、磁石が移動する位置と隣接した真空空間の外側に複数のコイルが配置され、これらのコイルを励起させることにより、キャリヤを前進させ、
複数のキャリヤのうちいずれかのキャリヤを断続的に移動させると同時に他のキャリヤを連続的に移動させるようにコイルの励起が制御され、
キャリヤがプロセスチャンバ内で連続的に搬送される場合に、連続したキャリヤのうち基板を載置する基板キャリヤ部品が連続した表面を形成するように、キャリヤが互いに連結され、
各キャリヤの上流部にノーズが設けられ、各キャリヤの下流部に凹所が設けられ、上流のキャリヤの凹所に、下流のキャリヤのノーズが受け入れられ、連続したキャリヤが互いに連結される場合にラビリンスを形成することを特徴とする基板処理装置。 - 搬送装置は、レールシステムを有し、
レールシステムは、真空空間内を延びる複数のレールと、レール上で移動できる前記キャリヤとを含み、
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。 - 各キャリヤは、レール上で移動可能とするためのベアリングを含むベース部品と、このベース部品に連結され、垂直方向に移動可能な中間部品と、この中間部品に取り付けられた前記基板キャリヤ部品とを有し、中間部品と基板キャリヤ部品との間に断熱体が設けられていることを特徴とする請求項2に記載の基板処理装置。
- 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3に記載の基板処理装置。
- ノーズは中間部品の上流部に設けられ、凹所は中間部品の下流部に設けられ、中間部品の下に配置された構成要素を覆うように凹所に下流の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3又は4に記載の基板処理装置。
- キャリヤが、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4に記載の基板処理装置。
- 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6に記載の基板処理装置。
- 搬送装置の第1経路は、複数の別個の位置を含み、キャリヤを断続的に搬送するように構成され、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1乃至7のいずれか1項に記載の基板処理装置。
- 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8に記載の基板処理装置。
- 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に記載の基板処理装置。
- 第3経路及び第4経路のうちの少なくとも一方は、第1経路及び第2経路に対して垂直に延び、第3経路及び第4経路のうちの当該少なくとも一方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に記載の基板処理装置。
- 第1経路は、基板を導入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、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、真空空間内から基板を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又は11に記載の基板処理装置。
- 別の冷却手段は、窒素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12に記載の基板処理装置。
- 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12に記載の基板処理装置。
- 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14に記載の基板処理装置。
- 真空空間に、キャリヤを真空空間に供給すること、および真空空間から取り出すことのうちの少なくとも一方を行うキャリア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1乃至12のいずれか1項に記載の基板処理装置。
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