JP6089920B2 - 基板移載システム及び基板移載方法 - Google Patents

Description

本発明は、サンプルホルダに基板を移載する基板移載システム及び基板移載方法に関する。

成膜やエッチングなどの処理工程で、基板はサンプルホルダに搭載されてプロセス処理装置に搬入される。サンプルホルダには、基板を水平に搭載するカートタイプや、基板を垂直に搭載するボートタイプなどがある。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（例えば、特許文献１参照。）。基板が搭載される基板プレートを複数有するボートタイプのサンプルホルダを使用することにより、多数の基板を同時に処理するプロセス処理装置のフットプリントを小さくすることができる。なお、サンプルホルダへの基板の搭載及びサンプルホルダからの基板の回収を、「基板の移載」という。

特開２００２−７５８８４号公報

ボートタイプのサンプルホルダでの基板の移載において、基板の主面の面法線方向を回転軸として基板を基板プレート上で所定の角度だけ回転させる方法がある。即ち、基板回収時においては、基板プレートに搭載された基板にロボットハンドを保持させた後、ロボットハンドを回転させて、基板を例えば３度傾ける。その後、ロボットハンドを移動させて、基板プレートから基板を回収する。また、基板搭載時においては、ロボットハンドによって基板を３度傾けた状態で基板プレートに接触させる。そして、基板の傾きを解消するようにロボットハンドを回転させた後にロボットハンドが基板を離して、基板プレートに基板が搭載される。

基板を基板プレート上で保持する場合、固定ピンによって基板を下方や左右から支える方法が採用される。このとき、基板が基板プレートからすべり落ちないように、固定ピンの先端に基板を主面側から支える突起部が形成されている。例えば平型タイプのピンを固定ピンに使用する場合には、固定ピンの軸部分で基板を側面及び下面から支持すると共に、固定ピンの頭部によって基板を主面側から支持する。

したがって、サンプルホルダでの基板の移載においては、基板が固定ピンの突起部に接触しないよう基板を傾けた状態で基板プレートの直上に配置した後、基板が突起部と基板プレートとの間に位置するように基板を回転させる。このとき、基板の移載に要する時間の増大を抑制するために、基板を回転させる角度は小さい方が好ましい。基板が固定ピンの頭部に接触せず、且つ基板の回転角をできるだけ小さくするように、基板を例えば３度程度傾ける。

上記の基板の移載時に、基板プレート上で基板が回転することによって、基板プレートの表面と接触して基板の裏面に傷が発生することがある。

本発明は、ボートタイプのサンプルホルダでの基板の移載において、基板プレート上での基板の回転によって生じる基板裏面の傷の発生を抑制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）基板が搭載される基板搭載領域が定義された基板搭載面を有し、垂直方向に延伸する基板プレートと、（ロ）基板の裏面が基板搭載面と平行に対向した状態で基板を回転させながら、裏面が基板搭載領域と接触する位置と離間した位置との間で基板と基板搭載面との距離を変化させて、基板プレート上で基板の移載を行う移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）基板が搭載される基板搭載領域が定義された基板搭載面を有し、垂直方向に延伸する基板プレートを用意するステップと、（ロ）基板の裏面が基板搭載面と平行に対向した状態で基板を回転させながら、裏面が基板搭載領域と接触する位置と離間した位置との間で基板と基板搭載面との距離を変化させて、基板プレート上で基板の移載を行うステップとを含み、基板の基板搭載領域への搭載及び基板の基板搭載領域からの回収の少なくともいずれかを行う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での基板の移載において、基板プレート上での基板の回転によって生じる基板裏面の傷の発生を抑制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の動作を示す模式図である（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による基板搭載方法を説明するための模式図であり、図１３（ａ）は正面図、図１３（ｂ）は側面図である。 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回収方法を説明するための模式図であり、図１４（ａ）は正面図、図１４（ｂ）は側面図である。 基板プレート上に膜が形成される状態を示す写真であり、図１５（ｂ）は図１５（ａ）の領域Ｓを拡大した写真である。 比較例の基板移載方法を説明するための模式図である。 比較例の基板移載方法によって基板の裏面に発生する傷の例を示す写真であり、図１７（ｂ）は図１７（ａ）の領域Ｒを拡大した写真である。 本発明の第１の実施形態に係る基板移載方法によって基板の裏面に発生する傷の例を示す写真であり、図１８（ｂ）は図１８（ａ）の一部を拡大した写真である。 本発明の第１の実施形態に係る基板移載システムにより複数の基板プレートで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で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、特許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１は、図１に示すように、基板１００が搭載される基板搭載面２１０を有し、垂直方向に延伸する基板プレート２１と、基板プレート２１での基板１００の移載を行う移載装置１０とを備える。

基板プレート２１の基板搭載面２１０には、図２に示すように、矩形状の基板１００が搭載される基板搭載領域２１１、及び基板搭載領域２１１の周囲の非搭載領域２１２が定義されている。図２に示した基板プレート２１の基板搭載面２１０には、４つの基板搭載領域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。移載装置１０は、複数の基板１００を基板搭載面２１０に同時に搭載することが可能である。

ここでは、１つの基板搭載面２１０に複数の基板搭載領域２１１が定義されている例を示した。しかし、１つの基板搭載面２１０に定義される基板搭載領域２１１が１つでもよい。

図１及び図２に示すように、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に搭載された複数の基板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。

基板プレート２１上で基板１００の移載を行う場合に、移載装置１０は、基板１００の裏面が基板搭載面２１０と平行に対向した状態で基板１００を回転させながら、裏面が基板搭載領域２１１と接触する位置と離間した位置との間で基板１００と基板搭載面２１０との距離を変化させる。基板１００は、基板搭載面２１０の面法線方向を中心軸方向として回転する。

基板１００を回転させるのは、基板１００が固定ピンに接触しないように基板１００を基板搭載面２１０に近づけたり基板搭載面２１０から遠ざけたりするためである。このとき、基板１００と基板搭載面２１０との距離の変化の操作と基板１００の回転操作とを別々に行うよりも、基板１００を回転させながら基板１００と基板搭載面２１０との距離を変化させることによって、基板１００の移載に要する時間を短縮することができる。

図１に示すように、移載装置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。移載装置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。また、移載装置１０によって、複数の基板１００が同時に基板搭載領域２１１から回収される。以下に、移載装置１０の動作について説明する。

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、基板１００を基板搭載領域２１１に接近又は離間させる。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と、基板１００の裏面を基板搭載面２１０と平行に対向させた状態で基板保持機構１５を水平方向に移動させる平行移動部１１４を有する。基板移動機構１１は、固定部１７によって固定されている。

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の配置ピッチは基板搭載面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の主面が基板搭載面２１０と対向するように基板搭載面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、主面が基板搭載面２１０と平行で、且つ基板搭載面２１０の面法線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、梁部１１３が支柱部１１１に沿って下方に移動する。これにより、図３に示すように、所定の位置まで基板１００が垂直方向に基板搭載面２１０に沿って下方に移動される。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。

平行移動部１１４は、図１に示すように、一方の端部が支柱回転部１１２に接続し、他方の端部が固定部１７に接続している。そして、図４に示すように、固定部１７との接続点を中心とし、垂直方向を回転軸方向として回転する。このとき、基板１００の裏面を基板搭載面１２０と平行に対向させた状態で基板保持機構１５を水平方向に移動させるために、固定部１７との接続点を中心とする回転を打ち消すように支柱回転部１１２と平行移動部１１４の接続点が回転する。

図２及び図３に示したように、基板搭載面２１０の面法線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。具体的には、図５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、裏面が基板搭載面２１０と平行の状態で基板１００を回転させる。具体的には、図５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、基板搭載面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６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。つまり、１つの回転軸を中心にして複数の基板１００を同時に回転させることにより、基板搭載面２１０の面法線方向と垂直な方向に沿って複数の基板１００が同時に移動する。これにより、複数の基板１００を同時に移載することができる。

更に、基板回転機構１３が基板１００を回転させる動作と平行して、図４に示したように、平行移動部１１４が、基板１００の裏面を基板搭載面２１０と平行に対向させたまま基板保持機構１５を水平方向に移動させる。これにより、基板１００の裏面が基板搭載面２１０と平行に対向した状態で、基板１００を回転させながら基板１００と基板搭載面２１０との距離を変化させることができる。この動作の詳細は後述する。

固定ピンには、例えば図７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の先端が基板搭載面２１０に埋め込まれる。これにより生じるピン３０の頭部３１と基板搭載面２１０との隙間に露出する軸部分３２の一部によって、基板１００が基板搭載面２１０で支持される。基板搭載面２１０上に露出する軸部分３２の長さｔは基板１００の厚さと同等に設定され、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に搭載する場合について、移載装置１０の動作を説明する。

先ず、移載装置１０が処理対象の基板１００を吸着する。基板１００は、例えば図８に示すように、基板トレイ４０の基板配置面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８、図９に示すように、移載装置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８は水平方向から見た側面図であり、図９は垂直方向から見た平面図である。このとき、図１０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１０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の基板搭載面２１０上に移動する。即ち、垂直方向から見た図１１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１２に示すように基板１００の主面が垂直方向と平行になる。図１２は、梁部１１３の先端から見た側面図である。つまり、移載装置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の基板搭載面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の基板搭載面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。また、基板１００の裏面と基板搭載面２１０との間に一定の距離が保持される。

次いで、図５〜図６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基板搭載面２１０に沿って複数の基板１００を同時に回転させる。このとき、図１３（ａ）に矢印で示すように基板回転機構１３が基板１００を回転させると同時に、平行移動部１１４によって基板１００と基板搭載面２１０との距離を変化させて、図１３（ｂ）に矢印で示すように、基板１００を基板プレート２１に近づける。即ち、移載装置１０は、裏面が基板搭載領域２１１に離間して対向する位置まで基板１００を移動させた後、裏面が基板搭載領域２１１に接触するまで基板１００を回転させながら基板搭載面２１０に接近させて、基板１００を基板搭載領域２１１に搭載する。

以上により、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。つまり、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。基板保持機構１５が基板１００を離した後、基板移動機構１１を基板プレート２１から退避させる。

なお、移載装置１０によって、基板搭載領域２１１と基板１００とが完全に重なる位置まで基板１００を回転させてもよいし、或いは完全に重なる直前まで回転させてもよい。例えば、角度θが３度である場合に、基板回転機構１３が基板１００を３度回転させる。或いは、基板回転機構１３が基板１００を２．５度回転させながら基板１００の裏面を基板搭載領域２１１に接触させた後に、基板保持機構１５が基板１００を離す。その後、自重によって基板１００が更に回転しながら基板搭載領域２１１と完全に重なる状態で基板搭載領域２１１に配置される。そして、基板１００を離した後、基板回転機構１３によって梁部１１３を更に０．５度回転させ、基板移動機構１１を退避させる。

図２、図３を参照して説明したように、移載装置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、垂直方向に基板搭載面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。基板搭載面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５、図６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。

移載装置１０は、上記のように設定された左辺固定ピンＰ１と右辺固定ピンＰ２との間を通過するように、傾けた姿勢で基板１００を移動させる。

なお、基板１００を回転させる角度θが大きいほど、基板１００と基板搭載領域２１１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。

次に、基板プレート２１に搭載された基板１００を回収する場合について、移載装置１０の動作を説明する。

先ず、図１に示すように、移載装置１０が、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。そして、吸着部１５１によって基板１００が吸着され、基板保持機構１５が基板１００を保持する。

次いで、基板回転機構１３が、１つの回転軸を中心にして基板搭載面２１０と平行に基板１００を回転させる。これにより、基板１００は、所定の角度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（図３参照。）。基板１００を回転させる角度は、例えば３度程度である。基板回転機構１３は、基板１００の裏面が基板搭載領域２１１と接触した状態から、基板１００を回転させ始める。このとき、図１４（ａ）に矢印で示すように基板回転機構１３が基板１００を回転させると同時に、平行移動部１１４によって基板１００と基板搭載面２１０との距離を変化させ、図１４（ｂ）に矢印で示すように基板１００と基板プレート２１とを離間させる。

即ち、移載装置１０は、裏面が基板搭載領域２１１と接触する位置から基板搭載面２１０に離間して対向する位置まで、基板１００を回転させながら基板搭載面２１０から離間させる。したがって、基板回転機構１３による基板１００の回転が終了した時点では、基板１００の裏面と基板搭載面２１０とは一定の距離で離間している。

そして、基板移動機構１１は、基板１００の裏面と基板搭載面２１０との間に一定の距離を保持したまま、所定の位置まで基板１００を垂直方向に基板搭載面２１０に沿って上方に移動させる。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。その結果、図２に示したように、基板１００は移載装置１０によって保持される。

その後、基板トレイ４０から基板１００を基板プレート２１上に移動する搭載時の動作と逆の動作によって、基板１００を基板トレイ４０に移載する。つまり、基板移動機構１１が、基板保持機構１５に保持された基板１００を、基板トレイ４０の基板配置面４００上に移動する。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、基板１００を移動させながら基板１００の主面を基板配置面４００と平行にする。そして、基板移動機構１１は、基板トレイ４０の基板配置面４００に基板１００を配置する（図８及び図９参照。）。以上のように基板１００が基板搭載面２１０上から移動されて、基板１００が基板搭載領域２１１から回収される。

ところで、基板プレート２１に搭載された基板１００に成膜処理を施す場合には、基板プレート２１の基板１００周囲の領域、即ち非搭載領域２１２にも、膜が形成される。このため、成膜処理が繰り返されるに従って、図１５（ａ）、図１５（ｂ）に示すように、基板プレート２１の基板搭載領域２１１の非搭載領域２１２に厚く膜が形成されていく。

このため、図１６に示す比較例のように基板１００の裏面が基板搭載面２１０に接した状態で基板１００を回転させると、基板１００の裏面と非搭載領域２１２に形成された膜とが擦れ合う。その結果、基板１００の裏面に図１７（ａ）及び図１７（ｂ）に黒く示すように、回転方向に沿った擦り傷が発生する。

これに対し、第１の実施形態に係る基板移載システム１では、基板１００を回転させながら、基板１００と基板搭載面２１０との距離を変化させる。このため、基板１００の回転時に基板１００の裏面と非搭載領域２１２上の膜とが擦れ合うことが抑制される。したがって、図１８（ａ）及び図１８（ｂ）に示すように、基板１００の裏面での傷の発生が抑制される。例えば、傷の位置を示すためのマーカーＭの上方に、数本の線状の傷が発生しているのみである。

基板搭載時における基板１００の回転直前での基板１００と基板搭載面２１０との距離（以下において「搭載時の距離」という）、及び、基板回収時における基板１００の回転直後での基板１００と基板搭載面２１０との距離（以下において「回収時の距離」という）は、基板プレート２１の洗浄サイクルや成膜時間などによって最適値が変化する。即ち、基板プレート２１の洗浄直前における非搭載領域２１２に形成された膜に接触しないように、搭載時の距離及び回収時の距離が設定される。例えば、非搭載領域２１２の着膜量が０．２ｍｍの時点で基板プレート２１を洗浄する場合には、搭載時の距離及び回収時の距離の距離を０．２ｍｍよりも広くする。例えば、搭載時の距離を０．３ｍｍ程度に設定し、回収時の距離を０．４ｍｍ程度に設定する。これらの数値は、本発明者らの実験によって得られた。

基板移載システム１では、複数の基板プレート２１を有するボートタイプのサンプルホルダを採用可能である。このボートタイプのサンプルホルダでは、図１９に示すように複数の基板プレート２１が基板搭載面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に示した基板移載システム１では、基板プレート２１毎に複数の基板１００を同時に搭載可能である。

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１では、基板搭載時及び基板回収時に、基板１００を回転させるのと同時に基板１００と基板搭載面２１０との距離を変化させる。したがって、非搭載領域２１２に膜が形成された状態で基板搭載面２１０上で基板１００を回転させても、基板プレート２１上に形成された膜との接触によって生じる基板裏面の傷の発生を抑制できる。特に、基板１００の両面を太陽電池セルに使用する場合には、基板１００の表面に傷が発生していると変換効率が低下する。したがって、基板移載システム１は、太陽電池セルの製造に好適に使用される。

基板移載システム１は、例えば図２０に示すインライン式製造装置３００に使用可能である。図２０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において成膜処理などが行われる。

図２０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、基板搭載面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２０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１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。そして、基板移載システム１によって基板１００がサンプルホルダ２０から回収される。

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２０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が太陽電池セルである場合に、アンモニア（ＮＨ₃）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。

（第２の実施形態）
図２１及び図２２に、本発明の第２の実施形態に係る基板移載システム１の構成を示す。図２１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１では、移載装置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２１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１では、図２２に示すように、基板搭載面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２２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。

移載装置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、基板搭載面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１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搭載する基板１００の枚数を増加させることができる。同様に、複数の基板プレート２１から複数の基板１００を同時に回収することができる。これにより、サンプルホルダでの基板１００の移載作業に要する時間を短縮できる。そして、基板搭載時及び基板回収時に基板１００を回転させながら基板１００と基板搭載面２１０との距離を変化させることによって、基板プレート２１上に形成された膜との接触によって生じる基板裏面の傷の発生を抑制できる。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２２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、基板搭載面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の基板搭載面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つの基板搭載面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を基板搭載面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特許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。

１…基板移載システム
１０…移載装置
１１…基板移動機構
１３…基板回転機構
１５…基板保持機構
１７…固定部
２０…サンプルホルダ
２１…基板プレート
３０…ピン
４０…基板トレイ
１００…基板
１１１…支柱部
１１２…支柱回転部
１１３…梁部
１１４…平行移動部
１２０…基板搭載面
１５１…吸着部
１５２…アーム部
２１０…基板搭載面
２１１…基板搭載領域
２１２…非搭載領域
３００…インライン式製造装置
３０１…基板取込室
３０２…処理室
３０３…基板取出室
４００…基板配置面

Claims (16)

1. 基板が搭載される基板搭載領域が定義された基板搭載面を有し、垂直方向に延伸する基板プレートと、
   前記基板の裏面が前記基板搭載面と平行に対向した状態で前記基板を回転させながら、前記裏面が前記基板搭載領域と接触する位置と離間した位置との間で前記基板と前記基板搭載面との距離を変化させて、前記基板プレート上で前記基板の移載を行う移載装置と
   を備えることを特徴とする基板移載システム。
2. 前記移載装置が、前記裏面が前記基板搭載領域に離間して対向する位置まで前記基板を移動させた後、前記裏面が前記基板搭載領域に接触するまで前記基板を回転させながら前記基板搭載面に接近させて、前記基板を前記基板搭載領域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。
3. 前記移載装置が、前記裏面が前記基板搭載領域と接触する位置から前記基板搭載面に離間して対向する位置まで前記基板を回転させながら前記基板搭載面から離間させた後、前記基板を前記基板搭載面上から移動させて、前記基板を前記基板搭載領域から回収することを特徴とする請求項１又は２に記載の基板移載システム。
4. 前記移載装置が、
   前記基板を保持する基板保持機構と、
   前記基板の前記裏面を前記基板搭載面と平行に対向させた状態で、前記基板保持機構を水平方向に移動させる基板移動機構と、
   前記裏面が前記基板搭載面と平行の状態で前記基板を回転させる基板回転機構と
   を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板移載システム。
5. 前記基板搭載面に複数の前記基板搭載領域が定義され、
   前記移載装置が、１つの回転軸を中心にして複数の前記基板を同時に回転させることによって、複数の前記基板のそれぞれを複数の前記基板搭載領域で同時に移載することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板移載システム。
6. 前記基板搭載領域の外周の左辺、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、
   前記移載装置が、前記裏面が前記基板搭載面と平行に対向し且つ前記基板搭載面の面法線方向から見て前記基板が前記基板搭載領域に対して傾いた姿勢で、前記基板を前記左辺固定ピンと前記右辺固定ピンとの間を通過するように移動させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板移載システム。
7. 前記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１乃至６のいずれか１項に記載の基板移載システム。
8. 前記プレートの互いに対向する２つの主面がそれぞれ前記基板搭載面であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の基板移載システム。
9. 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乃至８のいずれか１項に記載の基板移載システム。
10. 基板が搭載される基板搭載領域が定義された基板搭載面を有し、垂直方向に延伸する基板プレートを用意するステップと、
    前記基板の裏面が前記基板搭載面と平行に対向した状態で前記基板を回転させながら、前記裏面が前記基板搭載領域と接触する位置と離間した位置との間で前記基板と前記基板搭載面との距離を変化させて、前記基板プレート上で前記基板の移載を行うステップと
    を含み、前記基板の前記基板搭載領域への搭載及び前記基板の前記基板搭載領域からの回収の少なくともいずれかを行うことを特徴とする基板移載方法。
11. 前記基板を前記基板搭載領域に搭載するステップが、
    前記裏面が前記基板搭載領域に離間して対向する位置まで前記基板を移動する段階と、
    前記裏面が前記基板搭載領域に接触するまで、前記基板を回転させながら前記基板を前記基板搭載面に接近させる段階と
    を含むことを特徴とする請求項１０に記載の基板移載方法。
12. 前記基板を前記基板搭載領域から回収するステップが、
    前記裏面が前記基板搭載領域と接触する位置から前記基板搭載面に離間して対向する位置まで、前記基板を回転させながら前記基板搭載面から離間させる段階と、
    前記基板を前記基板搭載面上から移動させる段階と
    を含むことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の基板移載方法。
13. 前記基板搭載面に複数の前記基板搭載領域を定義し、
    １つの回転軸を中心にして複数の前記基板を同時に回転させることによって、複数の前記基板のそれぞれを複数の前記基板搭載領域で同時に移載することを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の基板移載方法。
14. 前記基板搭載領域の外周の左辺、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をそれぞれ配置し、
    前記裏面が前記基板搭載面と平行に対向し且つ前記基板搭載面の面法線方向から見て前記基板が前記基板搭載領域に対して傾いた姿勢で、前記基板を前記左辺固定ピンと前記右辺固定ピンとの間を通過するように移動させる
    ことを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の基板移載方法。
15. 前記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１０乃至１４のいずれか１項に記載の基板移載方法。
16. 前記プレートの互いに対向する２つの主面がそれぞれ前記基板搭載面であることを特徴とする請求項１０乃至１５のいずれか１項に記載の基板移載方法。