JP5704261B2

JP5704261B2 - 基板移載システム及び基板移載方法

Info

Publication number: JP5704261B2
Application number: JP2013555097A
Authority: JP
Inventors: 正久東; 鈴木　正康; 正康鈴木; 大輔今井; 直也武田
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2012-01-25
Filing date: 2012-05-23
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2032-05-23
Also published as: CN103858220A; KR101555623B1; WO2013111358A1; CN103858220B; KR20140047158A; JPWO2013111358A1

Description

本発明は、処理対象の基板をサンプルホルダに移載する基板移載システム及び基板移載方法に関する。

半導体装置の製造工程において、高精度のプロセス制御が容易であるという利点から、成膜、エッチング、アッシングなどの処理にプラズマ処理装置が用いられている。例えば成膜装置として、平行平板を構成するカソード電極とアノード電極間にプラズマを形成して成膜処理を行うプラズマ化学気相成長（ＣＶＤ）成膜装置が知られている。

プラズマ処理装置の基板処理方法は、基板を１枚ずつ処理する枚葉式と複数の基板を同時に処理するバッチ式に大別される。太陽電池は基板サイズが１２５ｍｍ〜１５６ｍｍ程度と小さく、また、１枚の基板当たりにかけられるコストが小さいために単位時間当たりの処理基板枚数を多くする必要がある。このため、太陽電池用の成膜装置ではバッチ式が用いられることが多い。

バッチ式では、複数の基板を同時に成膜処理室に搬送するために、基板を基板搭載装置に移載する。基板搭載装置には、水平な板に基板を水平に並べるカートタイプや、基板を垂直に複数並べるボートタイプなどがあるが、処理効率を向上させるために、ボートタイプのサンプルホルダを用いて同時に処理できる基板の数を増やすことが有効である。

このため、例えば複数の基板を主面の法線方向に並べた状態でボートタイプのサンプルホルダに搭載する基板移載方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平１１−１２１５８７号公報

ボートタイプのサンプルホルダは、搭載面が定義された基板プレートを搭載面の法線方向に配列した構成を有する。このため、複数の基板を主面の法線方向に並べた状態でサンプルホルダに移載する場合は、基板プレート間のピッチと搭載面の基板間のピッチのいずれについても調整する必要がある。このとき、例えば基板搭載時に基板を基板プレートにぶつけたり、基板プレートに搭載しそこなって基板を落下させたりしないために、基板プレートの歪みなどを考慮して基板プレート間のピッチに対してマージンを持たせる必要がある。このため、基板プレート間のピッチや基板間のピッチを高精度に合わせこんで、基板をサンプルホルダに精度よく移載することが困難である。

本発明は、ボートタイプのサンプルホルダに複数の基板を同時に、且つ高精度で移載できる基板移載システム及び基板移載方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、（イ）垂直方向に延伸し、且つ複数の矩形の基板搭載領域が水平方向に配列して定義された搭載面を有し、基板搭載領域それぞれの外周の左辺、右辺及び下辺に左辺固定ピン、右辺固定ピン及び下辺固定ピンがそれぞれ配置された基板プレートと、（ロ）それぞれの主面が同一平面レベルに配置された状態で複数の矩形の基板を保持する基板保持機構、水平方向から見て基板搭載領域に対して斜めの姿勢で、保持された複数の基板の主面を搭載面と近接して対向させる基板移動機構、及び１つの回転軸を中心にして搭載面に沿って複数の基板を同時に回転させる基板回転機構を有し、基板の左辺、右辺及び下辺が左辺固定ピン、右辺固定ピン及び下辺固定ピンにそれぞれ支持されるように複数の基板を複数の基板搭載領域に同時に搭載する基板搭載装置とを備える基板移載システムが提供される。

本発明の他の態様によれば、（イ）垂直方向に延伸し、且つ複数の矩形の基板搭載領域が水平方向に配列して定義された搭載面を有し、基板搭載領域それぞれの外周の左辺、右辺及び下辺に左辺固定ピン、右辺固定ピン及び下辺固定ピンがそれぞれ配置された基板プレートを用意するステップと、（ロ）それぞれの主面が同一平面レベルに配置された状態で複数の矩形の基板を保持するステップと、（ハ）水平方向から見て基板搭載領域に対して斜めの姿勢で、保持された複数の基板の主面を搭載面と近接して対向させるステップと、（ニ）１つの回転軸を中心にして搭載面に沿って複数の基板を同時に回転させて、基板の左辺、右辺及び下辺が左辺固定ピン、右辺固定ピン及び下辺固定ピンにそれぞれ支持されるように複数の基板を複数の基板搭載領域に同時に搭載するステップとを含む基板移載方法が提供される。

本発明によれば、ボートタイプのサンプルホルダに複数の基板を同時に、且つ高精度で移載できる基板移載システム及び基板移載方法を提供できる。

本発明の第１の実施形態に係る基板移載システムの構成を示す模式図である。本発明の第１の実施形態に係る基板移載システムの動作を示す模式図である（その１）。本発明の第１の実施形態に係る基板移載システムの動作を示す模式図である（その２）。本発明の第１の実施形態に係る基板移載システムによる基板の回転を示す模式図である（その１）。本発明の第１の実施形態に係る基板移載システムによる基板の回転を示す模式図である（その２）。本発明の第１の実施形態に係る基板移載システムの基板プレートに配置される固定ピンの構造を示す模式図である。本発明の第１の実施形態に係る基板移載システムによる基板移載方法の例を説明するための模式図である（その１）。本発明の第１の実施形態に係る基板移載システムによる基板移載方法の例を説明するための模式図である（その２）。本発明の第１の実施形態に係る基板移載システムによる基板移載方法の例を説明するための模式図である（その３）。本発明の第１の実施形態に係る基板移載システムによる基板移載方法の例を説明するための模式図である（その４）。本発明の第１の実施形態に係る基板移載システムによる基板移載方法の例を説明するための模式図である（その５）。本発明の第１の実施形態に係る基板移載システムの回転軸の位置を説明するための模式図である（その１）。本発明の第１の実施形態に係る基板移載システムの回転軸の位置を説明するための模式図である（その２）。本発明の第１の実施形態に係る基板移載システムの回転軸の位置を説明するための模式図である（その３）。本発明の第１の実施形態に係る基板移載システムの回転軸の位置を説明するための模式図である（その４）。本発明の第１の実施形態に係る基板移載システムの回転軸の位置を説明するための模式図である（その５）。本発明の第１の実施形態に係る基板移載システムの回転軸の位置を説明するための模式図である（その６）。本発明の第１の実施形態に係る基板移載システムによる回転角度の最大値を説明するための模式図である。本発明の第１の実施形態に係る基板移載システムの回転軸の位置を設定する方法を説明するための模式図である（その１）。本発明の第１の実施形態に係る基板移載システムの回転軸の位置を設定する方法を説明するための模式図である（その２）。本発明の第１の実施形態に係る基板移載システムにより複数の基板プレートに基板を移載する例を示す模式図である。比較例の基板移載システムにより複数の基板プレートに基板を移載する例を示す模式図である。本発明の第１の実施形態に係る基板移載システムを適用可能なインライン式製造装置の構成を示す模式図である。本発明の第２の実施形態に係る基板移載システムの構成を示す模式図である。本発明の第２の実施形態に係る基板移載システムにより複数の基板プレートに基板を移載する例を示す模式図である。

図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであることに留意すべきである。又、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の構造、配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の実施形態は、請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る基板移載システムは、図１に示すように、搭載面２１０を有する基板プレート２１と、複数の矩形の基板１００を搭載面２１０に同時に搭載する基板搭載装置１０とを備える。

基板プレート２１の搭載面２１０は垂直方向に延伸し、図２に示すように、複数の矩形の基板搭載領域２１１が水平方向に配列して定義されている。１つの基板搭載領域２１１に１枚の基板１００が搭載される。更に、基板搭載領域２１１それぞれの外周の左辺、右辺及び下辺に左辺固定ピンＰ１、右辺固定ピンＰ２及び下辺固定ピンＰ３がそれぞれ配置されている。以下において、左辺固定ピンＰ１、右辺固定ピンＰ２及び下辺固定ピンＰ３を総称して「固定ピン」という。

なお、基板搭載領域２１１それぞれに対する左辺固定ピンＰ１、右辺固定ピンＰ２及び下辺固定ピンＰ３の相対位置は、複数の基板搭載領域２１１において共通である。このため、基板プレート２１に搭載された基板１００にプロセス処理を施した場合に、固定ピンによる各基板１００への影響を同一にできる。例えば成膜処理が行われた場合には、固定ピンの影になって成膜されない領域をすべての基板１００で共通にできる。

図１に示すように、基板搭載装置１０は、基板移動機構１１、基板回転機構１３、及び基板保持機構１５を有する。詳細は後述するが、基板搭載装置１０によって、基板１００の左辺、右辺及び下辺が左辺固定ピンＰ１、右辺固定ピンＰ２及び下辺固定ピンＰ３にそれぞれ支持されるように、複数の基板１００が同時に基板搭載領域２１１に搭載される。

基板保持機構１５は、吸着部１５１とアーム部１５２を有し、１枚の基板１００に基板保持機構１５が１つずつ用意されている。基板１００の主面に接触させた吸着部１５１によって基板１００が吸着され、基板保持機構１５は、それぞれの主面が同一平面レベルに配置された状態で複数の基板１００を保持する。吸着部１５１は、例えば真空吸着によって基板１００を保持する。

基板移動機構１１は、保持された複数の基板１００の主面を搭載面２１０と近接して対向させる。図１に示した基板移動機構１１は、支柱部１１１と、支柱部１１１の延伸する垂直方向を回転軸として支柱部１１１を回転させる支柱回転部１１２と、その回転の半径方向に支柱部１１１から延伸する梁部１１３を有する。梁部１１３の延伸する方向に沿って、複数の基板保持機構１５が梁部１１３に取り付けられている。具体的には、基板保持機構１５のアーム部１５２が梁部１１３に取り付けられており、梁部１１３におけるアーム部１５２の配置ピッチは搭載面２１０上の基板搭載領域２１１の配置ピッチに等しい。基板移動機構１１は、基板保持機構１５によって保持された複数の基板１００を、基板１００の主面が搭載面２１０と対向するように搭載面２１０上に移動する。このとき、図２に示したように、基板搭載領域２１１の斜め上方に、主面が搭載面２１０と平行で、且つ水平方向から見て基板搭載領域２１１に対して斜めの姿勢で基板１００が配置される。その後、基板移動機構１１は、図３に示すように、所定の位置まで基板１００を垂直方向に搭載面２１０に沿って下方に移動させる。このとき、基板１００は基板搭載領域２１１に対して斜めの姿勢のままである。具体的には、図４に示すように、斜めの姿勢の基板１００の下辺と平行な直線と、基板搭載領域２１１の下辺と平行な直線とが、回転中心点Ｃにおいて角度θをなして交差するように基板１００が保持される。

基板回転機構１３は、１つの回転軸を中心にして搭載面２１０に沿って複数の基板１００を同時に回転させる。具体的には、図４に示したように基板搭載領域２１１に対して斜めに保持されていた複数の基板１００を、搭載面２１０の面法線方向と平行で、且つ回転中心点Ｃを通過する直線を回転軸として角度θだけ同時に回転させる。その結果、図５に示すように、複数の基板１００が基板搭載領域２１１に同時に搭載される。このとき、基板１００の左辺、右辺及び下辺が左辺固定ピンＰ１、右辺固定ピンＰ２及び下辺固定ピンＰ３にそれぞれ支持される。

固定ピンには、例えば図６に示すような平型タイプのピン３０を採用可能である。ピン３０の軸部分３２の先端の一部が搭載面２１０に埋め込まれる。これにより生じるピン３０の頭部３１と搭載面２１０との隙間に露出する軸部分３２によって、基板１００が搭載面２１０で支持される。搭載面２１０上に露出する軸部分３２の長さｔは基板１００の厚みと同等に設定され、例えば２００μｍ程度である。

基板搭載領域２１１間の間隔は、ピン３０の頭部３１の直径が最小値である。つまり、ピン３０の頭部３１の直径が小さいほど基板搭載領域２１１間の間隔を小さくできるが、基板１００を安定して保持するために、ピン３０の頭部３１の直径は２〜５ｍｍ程度、例えば３．６ｍｍ程度であることが好ましい。基板搭載領域２１１間の間隔は狭いほど好ましく、最大値は例えば１０ｍｍ程度である。

以下に、主面を水平にして基板トレイに配列された基板１００を基板プレート２１に移載する場合について、基板搭載装置１０の動作を説明する。

先ず、基板搭載装置１０が処理対象の基板１００を吸着する。基板１００は、例えば図７に示すように、基板トレイ４０の搭載面４００に主面を上下方向に向けて配列された状態で平らに置かれている。この場合、図７、図８に示すように、基板搭載装置１０は、基板保持機構１５の吸着部１５１を基板１００の主面に接触させる。図７は水平方向から見た側面図であり、図８は垂直方向から見た平面図である。このとき、図９に示すように基板保持機構１５のアーム部１５２は水平方向に延伸する。図９は、梁部１１３の先端から見た側面図である。

その後、基板移動機構１１が、基板１００を基板プレート２１の搭載面２１０上に移動する。即ち、垂直方向から見た図１０に示すように、支柱回転部１１２によって支柱部１１１を回転軸として梁部１１３が回転して、基板１００が基板トレイ４０から基板プレート２１に移動される。このとき、梁部１１３の延伸する方向を回転軸として梁部１１３が回転し、図１１に示すように基板１００の主面が垂直方向と平行になる。図１１は、梁部１１３の先端から見た側面図である。つまり、基板搭載装置１０は基板１００を移動させながら、基板１００の主面が基板プレート２１の搭載面２１０と平行になるように基板１００の主面を垂直にする。

そして、基板移動機構１１は、図３に示したように、基板プレート２１の搭載面２１０上に基板１００を配置する。このとき、既に述べたように、基板１００は、所定の角度θをなすように基板搭載領域２１１に対して斜めに保持される。そして、図４〜図５を参照して説明したように、基板回転機構１３が、１つの回転軸を中心にして搭載面２１０に沿って複数の基板１００を同時に回転させる。これにより、基板１００の各辺と基板搭載領域２１１の各辺とがそれぞれ平行に調整されて、基板１００が基板搭載領域２１１に配置される。

以上により、基板１００の左辺、右辺及び下辺が固定ピンにそれぞれ支持されて、複数の基板１００が同時に複数の基板搭載領域２１１に搭載される。

以下に、基板回転機構１３が、複数の基板１００を同時に回転させる場合の回転軸の位置、即ち、図４及び図５に示した回転中心点Ｃについて説明する。先ず、１枚の基板１００について回転中心点Ｃの最適位置について検討する。

図２、図３を参照して説明したように、基板搭載装置１０は、水平方向から見て基板搭載領域２１１に対して斜めの姿勢の基板１００を、垂直方向に搭載面２１０に沿って下方に移動させる。このため、左辺固定ピンＰ１と右辺固定ピンＰ２の基板搭載領域２１１の下辺からの垂直方向距離は互いに異なるように設定される。搭載面２１０の上方から見て反時計方向に基板１００を回転させる場合は、図４、図５などに示したように、基板搭載領域２１１の下辺から左辺固定ピンＰ１までの垂直方向距離よりも、基板搭載領域２１１の下辺から右辺固定ピンＰ２までの垂直方向距離が短く設定される。以下では、左辺固定ピンＰ１よりも右辺固定ピンＰ２の方が基板搭載領域２１１の下辺からの垂直方向距離が短い場合について説明する。

図１２に示した例では、回転中心点Ｃの位置が、下辺固定ピンＰ３の位置を通過する垂直方向の直線Ｌ３よりも右辺固定ピンＰ２に近い位置で、且つ、左辺固定ピンＰ１と右辺固定ピンＰ２の位置をそれぞれ通過して水平方向に延伸する２つの直線Ｌ１、Ｌ２間に設定されている。図１２に示した位置を回転中心点Ｃとした場合には、固定ピンのいずれにも接触することなく基板１００を基板搭載領域２１１に沿って回転させることができる。

図１３に示した例では、回転中心点Ｃの位置が、下辺固定ピンＰ３の位置を通過する直線Ｌ３よりも左辺固定ピンＰ１に近い位置で、且つ、左辺固定ピンＰ１と右辺固定ピンＰ２の位置をそれぞれ通過する直線Ｌ１と直線Ｌ２間に設定されている。図１３に示した位置を回転中心点Ｃとした場合には、基板１００を基板搭載領域２１１に沿って回転させると基板１００が下辺固定ピンＰ３に接触する。このため、基板１００を基板搭載領域２１１に配置することができない。

図１４に示した例では、回転中心点Ｃの位置が、下辺固定ピンＰ３の位置を通過する直線Ｌ３よりも右辺固定ピンＰ２に近い位置で、且つ、左辺固定ピンＰ１の位置を通過する直線Ｌ１よりも上方に設定されている。図１４に示した位置を回転中心点Ｃとした場合には、基板１００を基板搭載領域２１１に沿って回転させると基板１００が左辺固定ピンＰ１に接触する。このため、基板１００を基板搭載領域２１１に配置することができない。

図１５に示した例では、回転中心点Ｃの位置が、下辺固定ピンＰ３の位置を通過する直線Ｌ３よりも右辺固定ピンＰ２に近い位置で、且つ、右辺固定ピンＰ２の位置を通過する直線Ｌ２よりも下方に設定されている。図１５に示した位置を回転中心点Ｃとした場合には、基板１００を基板搭載領域２１１に沿って回転させると基板１００が右辺固定ピンＰ２に接触する。このため、基板１００を基板搭載領域２１１に配置することができない。

図１６に示した例では、回転中心点Ｃの位置が、右辺固定ピンＰ２よりも右側の基板搭載領域２１１の外側で、且つ、左辺固定ピンＰ１と右辺固定ピンＰ２の位置をそれぞれ通過する２つの直線Ｌ１、Ｌ２間に設定されている。図１６に示した位置を回転中心点Ｃとした場合には、固定ピンのいずれにも接触することなく基板１００を基板搭載領域２１１に沿って回転させることができる。

したがって、固定ピンのいずれにも接触することなく基板１００を基板搭載領域２１１に沿って回転させることができる回転中心点Ｃの位置は、下辺固定ピンＰ３の位置を通過する直線Ｌ３よりも右側であり、且つ、左辺固定ピンＰ１と右辺固定ピンＰ２の位置をそれぞれ通過する２つの直線Ｌ１、Ｌ２間である。この領域を、図１７に領域Ａとして示した。

なお、図１８に示したように、基板搭載領域２１１を挟んで回転中心点Ｃの反対側に位置する左辺固定ピンＰ１の位置と回転中心点Ｃとをつなぐ直線と、回転中心点Ｃの位置を通過して水平方向に延伸する直線とがなす角度θ_MAXが、固定ピンに接触することなく基板１００を回転させる角度の最大値である。角度θ_MAXよりも大きな角度で基板１００を回転させるためには、左辺固定ピンＰ１と基板搭載領域２１１上の基板１００との距離が広くなりすぎて安定して基板１００を固定することができない。したがって、基板１００を回転させる角度は角度θ_MAX以下である必要がある。

１枚の基板１００を回転させる場合の上記の議論から、複数の基板１００を同時に回転させる場合の回転軸の位置、即ち回転中心点Ｃの位置は以下のように設定される。つまり、図１９に示すように、基板搭載領域２１１の下辺からの垂直方向距離が左辺固定ピンＰ１よりも短い右辺固定ピンＰ２側の最外縁、即ち最も右側に配置された基板搭載領域２１１の外側（右側）で、且つ、左辺固定ピンＰ１と右辺固定ピンＰ２の位置をそれぞれ通過する直線Ｌ１と直線Ｌ２間に、回転中心点Ｃが位置する。

なお、回転時においては、回転軸から最も離れた固定ピン、即ち最も左側に配置された基板１００と左辺固定ピンＰ１との距離が、基板１００と固定ピンとの最短距離である。最も右側に配置された基板搭載領域２１１の右辺固定ピンＰ２の位置に回転中心点Ｃがある場合に、回転時において基板１００が基板搭載領域２１１の左辺固定ピンＰ１から離れる距離が最大である。図１９に示した曲線ｒは、回転時の基板１００の最外点の軌跡である。しかし、固定ピンの大きさを無限小にできないため、回転中心の右辺固定ピンＰ２が基板１００と接触する。このため、図１９に矢印で示したように、最も右側に配置された基板搭載領域２１１の右辺固定ピンＰ２の位置よりも外側（右側）に回転中心点Ｃをずらす必要がある。

なお、回転時における基板１００と搭載面２１０との摺り量を少なくするためには、図２０に矢印で示したように、回転中心点Ｃを上方にずらすことが好ましい。しかし、回転中心点Ｃを上方にずらすことにより回転量を減らすことができる一方で、図２０に基板１００の最外点の軌跡を曲線ｒで示したように、回転時に基板１００が左辺固定ピンＰ１から離れる距離が小さくなる。このように、基板１００と搭載面２１０との摺り量と、基板１００と固定ピン間の距離とはトレードオフの関係にあるため、回転中心点Ｃの垂直方向の位置は、直線Ｌ１と直線Ｌ２の間で任意に設定される。

上記では基板１００が搭載面２１０上で反時計方向に回転する例を示した。基板１００が時計方向に回転する場合も、同様の議論が可能である。即ち、基板搭載領域２１１の下辺から右辺固定ピンＰ２までの垂直方向距離よりも、基板搭載領域２１１の下辺から左辺固定ピンＰ１までの垂直方向距離が短く設定される。そして、左辺固定ピンＰ１側の最外縁、即ち最も左側に配置された基板搭載領域２１１の外側（左側）で、且つ、左辺固定ピンＰ１と右辺固定ピンＰ２の位置をそれぞれ通過する直線Ｌ１と直線Ｌ２間に、回転中心点Ｃを設定する。

したがって、固定ピンのいずれにも接触することなく複数の基板１００を基板搭載領域２１１に沿って回転させることができる回転軸の位置は、左辺固定ピンＰ１と右辺固定ピンＰ２のうちの垂直方向距離が短い側の最外縁の基板搭載領域２１１の外側で、且つ、左辺固定ピンＰ１と右辺固定ピンＰ２の位置をそれぞれ通過して水平方向に延伸する２つの直線Ｌ１、Ｌ２間の領域内である。

そして、複数の基板１００を回転させる角度の最大値である角度θ_MAXは、左辺固定ピンＰ１及び右辺固定ピンＰ２の位置のうちの基板搭載領域２１１を挟んで回転軸の位置から最も遠い位置と回転軸の位置とをつなぐ直線と、回転軸の位置を通過して水平方向に延伸する直線とがなす角度である。

なお、基板１００を回転させる角度θが大きいほど、基板１００と搭載面２１０との摺り量が増大する。このため、基板１００を回転させる角度θは小さいことが好ましい。例えば、基板１００を回転させる角度を３度以内に設定する。しかし、角度θが小さいほど、回転時における基板１００と固定ピン間の距離が小さくなる。このため、基板１００が固定ピンに接触しないように、角度θが設定される。例えば、回転時における基板１００と固定ピン間の距離の最小値が１ｍｍ程度以上になるように角度θを設定することが好ましい。

ボートタイプのサンプルホルダでは、図２１に示すように複数の基板プレート２１が搭載面２１０の面法線方向に沿って、互いに離間し且つ平行に配置されている。図１に示した基板搭載システムによれば、基板プレート２１毎に複数の基板１００が同時に搭載される。

これに対し、図２２に示す比較例による基板搭載方法は、基板プレート２１毎に１枚ずつの基板１００を同時に複数の基板プレート２１に搭載する。図２２に示した基板搭載方法では、基板プレート２１上で基板１００を位置決めする精度の向上が困難である。これは、各基板プレート２１上での搭載面２１０に沿った方向の位置決めに加えて、基板プレート２１間の配置ピッチを考慮した搭載面２１０の法線方向に沿った方向の位置決めが必要なためである。基板プレート２１にたわみが発生している可能性なども考慮して位置決め精度を決定するため、一定のマージンが必要である。したがって、図２２に示した比較例の基板搭載方法では、基板１００の停止位置の許容幅を広くせざるを得ない。このため、固定ピンのサイズも大きくする必要がある。その結果、搭載面２１０上での基板１００間の間隔が広くなったり、固定ピンによる非成膜領域の面積が拡大したりするなどの問題が生じる。

一方、図２１に示した図１の基板搭載システムによれば、基板プレート２１毎に基板１００を搭載するため、基板１００の位置合わせ精度を向上することができる。このため、基板１００の停止位置の許容幅を小さくすることができ、固定ピンのサイズを小さくすることができる。

図１に示した基板移載システムは、例えば図２３に示すインライン式製造装置３００に使用可能である。図２３は、基板取込室３０１、処理室３０２、基板取出室３０３からなるインライン式製造装置である。処理室３０２において、例えば成膜処理、エッチング処理、スパッタ処理などが行われる。

図２３に示したサンプルホルダ２０は、複数の基板プレート２１がそれぞれの底部を固定板２２によって固定されて、搭載面２１０の面法線方向に沿って並列に並べられたボートタイプである。図２３では基板プレート２１が５枚である例を示したが、基板プレート２１の枚数は５枚に限られない。ボートタイプのサンプルホルダ２０により、１回の成膜処理工程で処理できる基板１００の枚数を増やすことができ、その結果、全体の処理時間を短縮することができる。

インライン式製造装置３００では、図１に示した基板移載システムによって基板１００が搭載されたサンプルホルダ２０が基板取込室３０１に取り込まれる。そして、サンプルホルダ２０が基板取込室３０１から処理室３０２に搬送され、処理室３０２において所定の処理が行われる。例えば処理室３０２において基板１００に薄膜が形成された後、サンプルホルダ２０は処理室３０２から基板取出室３０３に搬送される。その後、基板取出室３０３からサンプルホルダ２０が取り出される。

サンプルホルダ２０は、図示を省略した搬送装置によってインライン式製造装置３００の各室間を搬送される。例えば、基板取込室３０１と処理室３０２間、及び処理室３０２と基板取出室３０３間に開閉式のゲート（図示略）が配置され、これらのゲートを介してサンプルホルダ２０が移動する。なお、インライン式製造装置が、基板取出室３０３を備えない、基板取込室３０１と処理室３０２からなる構造であってもよい。

例えば図２３に示すインライン式製造装置３００がプラズマ化学気相成長（ＣＶＤ）成膜装置である場合には、サンプルホルダ２０はアノード電極として使用される。処理室３０２内に原料ガスを導入後、サンプルホルダ２０とカソード電極間に交流電力を供給して原料ガスをプラズマ状態にする。形成されたプラズマに基板１００を曝すことにより、原料ガスに含まれる原料を主成分とする所望の薄膜が基板１００の露出した表面に形成される。原料ガスを適宜選択することによって、シリコン半導体薄膜、シリコン窒化薄膜、シリコン酸化薄膜、シリコン酸窒化薄膜、カーボン薄膜などの所望の薄膜を基板１００上に形成することができる。例えば、基板１００が太陽電池である場合に、アンモニア（ＮＨ ₃）ガスとシラン（ＳｉＨ₄）ガスの混合ガスを用いて、基板１００上に反射防止膜や絶縁膜として窒化シリコン（ＳｉＮ）膜を形成できる。

太陽電池反射防止膜の成膜処理などでは、処理対象の基板１００の温度を予め決められた設定温度にした状態で、基板１００に膜を形成する。このため、インライン式製造装置３００で成膜処理する場合には、処理室３０２に搬入される前に、基板取込室３０１において基板１００は予備加熱される。つまり、基板取込室３０１は予備加熱室を兼ねる。そして、設定温度に達した基板１００が処理室３０２に搬入され、成膜処理が行われる。

以上に説明したように、本発明の第１の実施形態に係る基板移載システムによれば、基板プレート２１の搭載面２１０上で複数の基板１００を共通の１つの回転軸によって回転させることにより、基板１００を同時に基板プレート２１に搭載することができる。このため、ボートタイプのサンプルホルダに複数の基板１００を同時に、且つ高精度で移載できる基板移載システム及び基板移載方法を提供できる。

（第２の実施形態）
図２４及び図２５に、本発明の第２の実施形態に係る基板移載システムの構成を示す。図２４は、上方から見た平面図である。第２の実施形態に係る基板移載システムでは、基板搭載装置１０の基板保持機構１５が基板１００の主面と平行な方向だけでなく、基板１００の主面の法線方向にも配置されていることが第１の実施形態と異なる点である。つまり、第１の実施形態で説明した基板保持機構１５が、保持された基板１００の主面の法線方向に沿って複数配列されている。したがって、複数の基板１００が上方から見てマトリクス状に基板保持機構１５によってそれぞれ保持される。その他の構成については、第１の実施形態と同様である。

なお、配列される基板保持機構１５は３列に限られないのはもちろんである。図２４に示した基板移載システムでは、基板保持機構１５が基板１００の主面と平行な方向にのみ配置されている場合と比べて、同時に保持される基板１００の枚数が多い。

基板１００の主面の法線方向に沿ったアーム部１５２間の距離は、基板プレート２１間の距離に対応させて固定でもよいし、或いは可変でもよい。例えば、基板トレイ４０から基板１００を取得する時において間隔を可変にするために、アクチュエータでアーム部１５２間の距離を可変にする。

第２の実施形態に係る基板移載システムでは、図２５に示すように、搭載面２１０の面法線方向に複数の基板プレート２１が配列されている。なお、図２５では３枚の基板プレート２１が配列されている例を示したが、配列される基板プレート２１の枚数は３枚に限られない。基板保持機構１５は連結アーム１５Ａによって接続されている。

基板搭載装置１０は、それぞれの主面が同一平面レベルに配置された複数の基板１００からなる基板列を、基板１００の主面の面法線方向に沿って複数配列した状態で保持する。そして、搭載面２１０の面法線方向に沿って配列された複数の基板プレート２１に、第１の実施形態で説明した方法と同様にして、複数の基板１００を同時に搭載する。その結果、上方から見て複数の基板１００がマトリクス状に配置される。

第２の実施形態に係る基板移載システムを用いることにより、複数の基板１００を複数の基板プレート２１に同時に搭載することができる。したがって、ボートタイプのサンプルホルダに同時に移載する基板１００の枚数を増加させることができる。これにより、サンプルホルダに基板１００を搭載する時間を短縮できる。同様に、複数の基板プレート２１から複数の基板１００を同時に取り外すことができる。他は、第１の実施形態と実質的に同様であり、重複した記載を省略する。

なお、図２４に示したように複数の基板プレート２１のそれぞれに基板１００を同時に搭載するには、搭載面２１０が所定の場所に安定して位置していることが重要である。このため、基板プレート２１間の距離やサンプルホルダ２０の位置を所定の位置に高精度に固定する矯正装置などを使用することが好ましい。

（その他の実施形態）
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、基板プレート２１の搭載面２１０に４つの基板搭載領域２１１が定義されている例を示したが、１つの搭載面２１０に定義される基板搭載領域２１１の数は４つに限られない。また、複数の基板１００を搭載面２１０上で反時計方向に回転させる例を示したが、時計方向に回転させてもよい。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

本発明の基板移載システムは、複数の基板を同時にサンプルホルダに搭載する用途に利用可能である。

Claims

垂直方向に延伸し、且つ複数の矩形の基板搭載領域が水平方向に配列して定義された搭載面を有し、前記基板搭載領域それぞれの外周の左辺、右辺及び下辺に左辺固定ピン、右辺固定ピン及び下辺固定ピンがそれぞれ配置された基板プレートと、
それぞれの主面が同一平面レベルに配置された状態で複数の矩形の基板を保持する基板保持機構、前記水平方向から見て前記基板搭載領域に対して斜めの姿勢で、保持された前記複数の基板の前記主面を前記搭載面と近接して対向させる基板移動機構、及び１つの回転軸を中心にして前記搭載面に沿って前記複数の基板を同時に回転させる基板回転機構を有し、前記基板の左辺、右辺及び下辺が前記左辺固定ピン、前記右辺固定ピン及び前記下辺固定ピンにそれぞれ支持されるように前記複数の基板を前記複数の基板搭載領域に同時に搭載する基板搭載装置と
を備えることを特徴とする基板移載システム。
前記左辺固定ピンと前記右辺固定ピンの前記基板搭載領域の下辺からの垂直方向距離が互いに異なり、前記左辺固定ピンと前記右辺固定ピンのうちの前記垂直方向距離が短い側の最外縁の前記基板搭載領域の外側で、且つ、前記左辺固定ピンと前記右辺固定ピンの位置をそれぞれ通過して前記水平方向に延伸する２つの直線間に、前記回転軸が位置することを特徴とする請求項１に記載の基板移載システム。
前記複数の基板を回転させる角度が、前記左辺固定ピン及び前記右辺固定ピンの位置のうちで前記複数の基板搭載領域を挟んで前記回転軸の位置から最も遠い位置と前記回転軸の位置とをつなぐ直線と、前記回転軸の位置を通過して前記水平方向に延伸する直線とがなす角度以下であることを特徴とする請求項２に記載の基板移載システム。
前記複数の基板を回転させる角度が３度以内であることを特徴とする請求項３に記載の基板移載システム。
前記基板搭載領域に対する前記左辺固定ピン、前記右辺固定ピン及び前記下辺固定ピンの相対位置が、前記複数の基板搭載領域において共通であることを特徴とする請求項１に記載の基板移載システム。
前記左辺固定ピン、前記右辺固定ピン及び前記下辺固定ピンが頭部及び前記頭部よりも断面積の小さい軸部分を有するピン構造であり、前記軸部分の先端方向の一部が前記搭載面に埋め込まれ、前記頭部と前記搭載面との間の前記軸部分で前記基板が支持されることを特徴とする請求項１に記載の基板移載システム。
前記基板プレートを複数有することを特徴とする請求項１に記載の基板移載システム。
前記基板搭載装置が、保持された前記基板の主面の法線方法に沿って配列された複数の前記基板保持機構を有し、
前記基板搭載装置が、前記搭載面の面法線方向に沿って配列された複数の前記基板プレートに複数の前記基板を同時に搭載することを特徴とする請求項１に記載の基板移載システム。
垂直方向に延伸し、且つ複数の矩形の基板搭載領域が水平方向に配列して定義された搭載面を有し、前記基板搭載領域それぞれの外周の左辺、右辺及び下辺に左辺固定ピン、右辺固定ピン及び下辺固定ピンがそれぞれ配置された基板プレートを用意するステップと、
それぞれの主面が同一平面レベルに配置された状態で複数の矩形の基板を保持するステップと、
前記水平方向から見て前記基板搭載領域に対して斜めの姿勢で、保持された前記複数の基板の前記主面を前記搭載面と近接して対向させるステップと、
１つの回転軸を中心にして前記搭載面に沿って前記複数の基板を同時に回転させて、前記基板の左辺、右辺及び下辺が前記左辺固定ピン、前記右辺固定ピン及び前記下辺固定ピンにそれぞれ支持されるように前記複数の基板を前記複数の基板搭載領域に同時に搭載するステップと
を含むことを特徴とする基板移載方法。
前記左辺固定ピンと前記右辺固定ピンの前記基板搭載領域の下辺からの垂直方向距離が互いに異なり、前記左辺固定ピンと前記右辺固定ピンのうちの前記垂直方向距離が短い側の最外縁の前記基板搭載領域の外側で、且つ、前記左辺固定ピンと前記右辺固定ピンの位置をそれぞれ通過して前記水平方向に延伸する２つの直線間に、前記回転軸の位置が設定されていることを特徴とする請求項９に記載の基板移載方法。
前記複数の基板を回転させる角度が、前記左辺固定ピン及び前記右辺固定ピンの位置のうちで前記複数の基板搭載領域を挟んで前記回転軸の位置から最も遠い位置と前記回転軸の位置とをつなぐ直線と、前記回転軸の位置を通過して前記水平方向に延伸する直線とがなす角度以下であることを特徴とする請求項１０に記載の基板移載方法。
前記複数の基板を回転させる角度が３度以内であることを特徴とする請求項１１に記載の基板移載方法。
前記基板搭載領域に対する前記左辺固定ピン、前記右辺固定ピン及び前記下辺固定ピンの相対位置が、前記複数の基板搭載領域において共通であることを特徴とする請求項９に記載の基板移載方法。
前記左辺固定ピン、前記右辺固定ピン及び前記下辺固定ピンが頭部及び前記頭部よりも断面積の小さい軸部分を有するピン構造であり、前記軸部分の先端方向の一部が前記搭載面に埋め込まれ、前記頭部と前記搭載面との間の前記軸部分で前記基板が支持されることを特徴とする請求項９に記載の基板移載方法。
それぞれの前記主面が前記同一平面レベルに配置された複数の前記基板からなる基板列を前記主面の面法線方向に沿って複数配列した状態で保持し、前記搭載面の面法線方向に沿って配列された複数の前記基板プレートに複数の前記基板を同時に搭載することを特徴とする請求項９に記載の基板移載方法。