JP6156513B2 - 基板処理システム - Google Patents

Description

本発明は、処理対象の基板が垂直に基板キャリアに装着されてプロセス処理装置に格納される基板処理システムに関する。

成膜やエッチングなどの処理工程で、基板は基板キャリアに搭載されてプロセス処理装置に搬入される。処理対象の基板を水平に搭載するカートタイプの基板キャリアを使用する場合には、シリンダなどの直線動作する装置を組み合わせた直動機によって、未処理の基板が基板キャリアに装着され、処理済の基板が基板キャリアから回収される。以下において、基板キャリアでの基板の装着及び基板キャリアからの基板の回収を総称して、「基板の移載」という。カートタイプの基板キャリアでは、基板が基板キャリアに平置きされる。そして、基板を搭載した基板キャリアを、直動機やプロセス処理装置を含む基板処理システムの内部で搬送させて、基板処理が行われていた（例えば、特許文献１参照。）。

一方、処理効率を向上させるために、処理対象の基板を垂直に搭載するボートタイプの基板キャリア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。垂直に基板が搭載される基板プレートを複数有するボート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。

特開２０１０−１９６１１６号公報

しかしながら、ボートタイプの基板キャリアを使用する場合には、複数の基板キャリアが同時に搬送される基板処理システムを構築して効率的に基板処理を行う検討が行われてこなかった。

このため、例えば基板キャリアを交換する場合には、基板処理システム全体を一旦停止させる必要があった。このため、装置のメンテナンスに係る時間が増大し、基板処理の作業効率が低下するという問題があった。

上記問題点に鑑み、本発明は、基板を垂直に搭載する基板キャリアを用いる基板処理の効率を向上可能な基板処理システムを提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、処理対象の基板を垂直に搭載する基板キャリアを複数搬送可能な基板処理システムであって、（ア）基板を基板キャリアに移載する基板移載装置と、（イ）基板キャリアに装着された基板を処理対象とするプロセス処理装置と、（ウ）基板移載装置とプロセス処理装置間で基板キャリアを巡回させる搬送装置と、（エ）搬送装置に連結する分岐路、及び分岐路を移動する基板キャリアが格納される格納領域を有する基板キャリア移載機構と、（オ）基板移載装置とプロセス処理装置間において、搬送装置で搬送される基板キャリアに基板が正常に装着されているか否かを検出する基板装着センサとを備え、格納領域において基板キャリアが基板処理システムから取り出され、基板キャリアに基板が正常に装着されていないことを基板装着センサが検出した場合に、基板キャリアが格納領域に格納される基板処理システム提供される。

本発明によれば、基板を垂直に搭載する基板キャリアを用いる基板処理の効率を向上可能な基板処理システムを提供できる。

本発明の実施形態に係る基板処理システムの構成を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る基板処理システムに使用される基板キャリアの構造例を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る基板処理システムに使用される基板キャリアの基板装着面の構成例を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る基板処理システムによる基板の移載方法の例を示す模式図であり、図４（ａ）は基板の供給を説明するための模式図であり、図４（ｂ）は基板の回収を説明するための模式図である。 本発明の実施形態に係る基板処理システムの基板移載装置の構成例を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る基板処理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）。 本発明の実施形態に係る基板処理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）。 本発明の実施形態に係る基板処理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）。 本発明の実施形態に係る基板処理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）。 本発明の実施形態に係る基板処理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）。 本発明の実施形態に係る基板処理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６）。 本発明の実施形態に係る基板処理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。 本発明の実施形態に係る基板処理システムのプロセス処理装置の構成例を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る基板処理システムの基板装着センサの構成例を示す模式図である。 基板が基板装着面に装着された例を示す模式図である。 基板が基板装着面に装着された例を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る基板処理システムの基板キャリアクリーナの構成例を示す模式図である。 本発明のその他の実施形態に係る基板処理システムの構成を示す模式図である。 本発明のその他の実施形態に係る基板処理システムにより複数の基板プレートに基板を同時に移載する例を示す模式図である。

次に、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。

図１に示す本発明の実施形態に係る基板処理システム１では、処理対象の基板１００がボートタイプの基板キャリア１０に垂直に装着されてプロセス処理装置３０に搬入される。基板処理システム１は、基板１００を基板キャリア１０に移載する基板移載装置２０と、基板キャリア１０に装着された基板１００を処理対象とするプロセス処理装置３０と、基板移載装置２０とプロセス処理装置３０間で基板キャリア１０を巡回させる搬送装置４０と、基板キャリア１０を基板処理システム１から取り出すための基板キャリア移載機構５０とを備える。

基板キャリア移載機構５０は、搬送装置４０に連結する分岐路５１、及び分岐路５１を移動する基板キャリア１０が格納される格納領域５２を有する。搬送装置４０から分岐路５１を経由して格納領域５２に基板キャリア１０が搬送される。そして、格納領域５２において基板キャリア１０が基板処理システム１から取り出される。基板キャリア移載機構５０の詳細については後述する。

図１において搬送装置４０上の基板キャリア１０に付した実線の矢印は、プロセス処理装置３０による基板処理における基板キャリア１０の搬送方向を示す。一方、破線の矢印は、基板キャリア１０を基板処理システム１から取り出す場合、及び基板キャリア１０を基板処理システム１に投入する場合の基板キャリア１０の搬送方向を示す。

搬送装置４０は、基板移載装置２０からプロセス処理装置３０に基板キャリア１０を搬送する第１の搬送路４１と、プロセス処理装置３０から基板移載装置２０に基板キャリア１０を搬送する第２の搬送路４２とを備える。搬送装置４０では、複数の基板キャリア１０を同時に搬送することができる。

基板処理システム１では、プロセス処理装置３０での処理が行われた処理済の基板１００を搭載した基板キャリア１０が、第２の搬送路４２によって基板移載装置２０に搬送される。そして、基板移載装置２０によって、処理済の基板１００が基板キャリア１０から回収され、未処理の基板１００が基板キャリア１０に装着される。その後、未処理の基板１００を搭載した基板キャリア１０が、第１の搬送路４１によって基板移載装置２０からプロセス処理装置３０に搬送される。

上記のように、基板処理システム１では、基板１００が装着された基板キャリア１０が基板移載装置２０とプロセス処理装置３０間を巡回することによって、基板キャリア１０に搭載される基板１００を交換しながら、成膜処理などの基板１００の処理が順次行われる。

基板処理システム１が採用される基板キャリア１０の例を図２に示す。基板１００が垂直に装着される基板プレート１１を複数有するボートタイプの基板キャリア１０を使用することにより、多数の基板１００を同時に処理するプロセス処理装置３０のフットプリントを小さくすることができる。また、基板１００が垂直に装着されるため、基板１００上での異物の堆積が抑制される。

ボートタイプの基板キャリア１０では、通常、それぞれの底部が１つの底板１２に固定された複数の基板プレート１１が、基板装着面１１０の面法線方向に沿って配列されている。基板プレート１１の基板装着面１１０には、図３に示すように、基板１００が装着される基板装着領域１１１が水平方向に配列して定義されている。１つの基板装着領域１１１に１枚の基板１００が装着される。

なお、図３では基板装着面１１０に４つの基板装着領域１１１が定義されている例を示したが、１つの基板装着面１１０に装着される基板１００の枚数は任意に設定可能である。例えば、１つの基板装着面１１０に定義される基板装着領域１１１が１つでもよい。また、基板プレート１１の対向する２つの主面をそれぞれ基板装着面１１０としてもよい。なお、基板装着面１１０に配置した図示を省略した固定ピンなどによって、基板装着領域１１１上で基板１００が支持される。

基板１００は、例えばシリコン基板やガラス基板などの、半導体装置や太陽電池セルに使用される基板である。

基板処理システム１では、基板処理のために基板キャリア１０が搬送される搬送装置４０とは異なる位置に配置された格納領域５２において、基板キャリア１０を基板処理システム１から取り出すことができる。このため、基板キャリア１０を交換する場合に、基板処理システム１全体を停止させる必要がない。つまり、基板キャリア１０の取り出し作業と並行して、他の基板キャリア１０を基板移載装置２０とプロセス処理装置３０間で巡回させながら基板１００を処理することができる。

図１に示した例では、基板処理システム１が第１の基板キャリア移載機構５０１と第２の基板キャリア移載機構５０２を備える。第１の基板キャリア移載機構５０１は、第１の搬送路４１に連結されている。第２の基板キャリア移載機構５０２は、第２の搬送路４２に連結されている。即ち、第１の搬送路４１を搬送される基板キャリア１０を、第１の基板キャリア移載機構５０１の分岐路５１を移動させて、第１の基板キャリア移載機構５０１の格納領域５２に格納する。或いは、第２の搬送路４２を搬送される基板キャリア１０を、第２の基板キャリア移載機構５０２の分岐路５１を移動させて、第２の基板キャリア移載機構５０２の格納領域５２に格納する。格納領域５２での基板キャリア１０の取り出しは、人手によって行うことができる。

基板キャリア１０を基板処理システム１から取り出すタイミングは、任意に設定可能である。例えば、基板キャリア１０をクリーニングするために、一定の回数だけ成膜処理に使用された基板キャリア１０を基板処理システム１から取り出す。そして、成膜処理において基板キャリア１０に堆積した異物を洗浄した後に、基板処理システム１に投入する。或いは、一定の期間、例えば一ヶ月程度使用した後に、基板キャリア１０を基板処理システム１から取り出して洗浄してもよい。また、詳細は後述するが、基板１００が正常に装着されていない基板キャリア１０を、格納領域５２から取り出すことができる。

なお、基板移載装置２０によって基板１００が回収された後の基板キャリア１０を、第１の基板キャリア移載機構５０１の格納領域５２から取り出すことができる。或いは、プロセス処理装置３０での処理が終了して第２の搬送路４２を搬送される基板キャリア１０を、第２の基板キャリア移載機構５０２の格納領域５２から取り出すこともできる。

基板キャリア１０を第１の基板キャリア移載機構５０１において取り出す場合には、基板キャリア１０を第１の搬送路４１で搬送する。そして、第１の搬送路４１から第１の基板キャリア移載機構５０１の分岐路５１に基板キャリア１０を移動させ、格納領域５２から基板キャリア１０を取り出す。

基板キャリア１０を第２の基板キャリア移載機構５０２において取り出す場合には、第２の搬送路４２から第２の基板キャリア移載機構５０２の分岐路５１に移動させ、格納領域５２から基板キャリア１０を取り出す。

基板キャリア１０を基板処理システム１に投入する場合には、第２の基板キャリア移載機構５０２の格納領域５２に基板キャリア１０を配置する。基板キャリア１０は、第２の基板キャリア移載機構５０２の分岐路５１によって格納領域５２から第２の搬送路４２に移動される。そして、基板キャリア１０は基板移載装置２０に搬入され、未処理の基板１００が基板キャリア１０に搭載される。

なお、基板処理システム１では、管理装置７０によって基板キャリア１０ごとの処理回数を管理することができる。例えば、基板キャリア１０にそれぞれ独自の番号（ＩＤ）を付し、管理装置７０のＩＤリーダによって、処理工程を終了するごとに基板キャリア１０のＩＤを読み取る。そして、一定の回数以上に処理工程を通過した基板キャリア１０を、選択的に基板キャリア移載機構５０において取り出す。この場合、ＩＤリーダは、プロセス処理装置３０から基板移載装置２０に基板キャリア１０を搬送する第２の搬送路４２に隣接して配置されることが好ましい。特に、第２の搬送路４２と第２の基板キャリア移載機構５０２の分岐路５１との連結箇所にＩＤリーダを配置することによって、所定の処理回数を達した基板キャリア１０を速やかに基板処理システム１から取り出すことができる。

なお、管理装置７０が基板キャリア１０ごとの処理回数を記録して、管理装置７０の制御によって自動的に対象の基板キャリア１０を搬送装置４０から基板キャリア移載機構５０に移動させてもよい。或いは、処理回数をチェックした作業者が、搬送路を切り替えて基板キャリア１０を基板キャリア移載機構５０に移動させてもよい。

以下に、基板キャリア１０での基板１００の移載について説明する。図１に示した基板処理システム１では、以下に説明するように、未処理の基板１００は第１の基板移動装置８１に配置され、処理済の基板１００は第２の基板移動装置８２に配置される。

図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、基板１００が格納される基板カセット８０に第１の基板移動装置８１及び第２の基板移動装置８２が接続されている。例えば基板カセット８０内に基板１００が平積みされている。そして、基板カセット８０が矢印のように上下方向に動作するのと合わせて、ベルトコンベアのように第１の基板移動装置８１及び第２の基板移動装置８２が水平方向に移動する。これにより、図４（ａ）に示すように、未処理の基板１００が基板カセット８０から搬出されて第１の基板移動装置８１上に配置される。また、図４（ｂ）に示すように、処理済の基板１００が第２の基板移動装置８２から移動して基板カセット８０に搬入される。基板１００は、第１の基板移動装置８１や第２の基板移動装置８２に平置きされる。

第１の基板移動装置８１上や第２の基板移動装置８２上に配置される基板１００の枚数は、例えば基板移載装置２０が一度に移載する基板１００の枚数に合わせて設定される。基板移載装置２０は、未処理の基板１００を第１の基板移動装置８１から取り出し、基板キャリア１０に装着する。また、基板移載装置２０は、処理済の基板１００を基板キャリア１０から回収し、第２の基板移動装置８２に配置する。このように、基板移載装置２０によって、基板キャリア１０において処理済の基板１００と未処理の基板１００とが交換される。

基板移載装置２０における基板１００の移載作業は、例えば図５に示すようなロボットアーム２１によって行われる。ロボットアーム２１は、基板移動機構２２及び基板保持機構２３を有する。

基板保持機構２３は、吸着部２３１とアーム部２３２を有し、１枚の基板１００に基板保持機構２３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２３１によって基板１００が吸着され、基板保持機構２３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２３１は、真空吸着によって基板１００を保持する。

基板移動機構２２は、支柱部２２１と、支柱部２２１の延伸する垂直方向を回転軸として支柱部２２１を回転させる支柱回転部２２２と、その回転の半径方向に支柱部２２１から延伸する梁部２２３を有する。梁部２２３に、基板保持機構２３のアーム部２３２が取り付けられている。基板移動機構２２は、基板保持機構２３によって保持された複数の基板１００を、基板１００の主面が基板装着面１１０と対向するように基板プレート１１上に移動する。

ロボットアーム２１による基板１００の移載作業の例を、図６〜図１１を参照して説明する。ここで、１つの基板装着面１１０に４つの基板装着領域１１１が定義されている例を示した。

基板装着時においては、図６に示すように、ロボットアーム２１が、第１の基板移動装置８１に平置きされた未処理の基板１００を吸着する。この場合、図６〜図８に示すように、ロボットアーム２１は、基板保持機構２３の吸着部２３１を基板１００の主面に接触させる。図６は水平方向から見た側面図であり、図７は垂直方向から見た平面図である。図８は、梁部２２３の先端から見た側面図である。

その後、基板移動機構２２が、基板１００を基板プレート１１の基板装着面１１０上に移動させる。即ち、垂直方向から見た図９に示すように、支柱回転部２２２によって支柱部２２１を回転軸として梁部２２３が回転して、基板１００が第１の基板移動装置８１から基板プレート１１に移動される。このとき、梁部２２３の延伸する方向を回転軸として梁部２２３が回転し、図１０に示すように基板１００の主面が垂直方向と平行になる。図１０は、梁部２２３の先端から見た側面図である。つまり、ロボットアーム２１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１１の基板装着面１１０と平行になるように基板１００の主面を垂直にする。

そして、図１１に示すように、基板移動機構２２が基板プレート１１の基板装着領域１１１に基板１００を配置する。その後、ロボットアーム２１が基板１００を離し、複数の基板１００が同時に基板プレート１１に装着される。

基板回収時においては、図１１に示すように、ロボットアーム２１が、基板保持機構２３の吸着部２３１を基板１００の主面に接触させる。そして、吸着部２３１によって基板１００が吸着され、基板保持機構２３が基板１００を保持する。

次いで、第１の基板移動装置８１から基板１００を基板プレート１１上に移動する装着時の動作と逆の動作によって、基板保持機構２３に保持された基板１００を基板プレート１１上から第２の基板移動装置８２に移動させる。このとき、梁部２２３の延伸する方向を回転軸として梁部２２３が回転し、基板１００を移動させながら基板１００の主面を水平にする。そして、基板移動機構２２は、第２の基板移動装置８２に基板１００を平置きする。以上のようにして、基板１００が基板キャリア１０から回収されて、第２の基板移動装置８２上に配置される。

ボートタイプの基板キャリア１０では、図１２に示すように複数の基板プレート１１が基板装着面１１０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。ロボットアーム２１によれば、基板プレート１１毎に複数の基板１００を同時に搭載することができる。

従来の直動機による基板１００の移載では、ベルヌーイ現象の影響で基板キャリア１０が振動して、基板１００が割れる可能性などがあった。しかし、基板処理システム１によれば、ロボットアーム２１が真空吸着によって基板１００を保持することによって、移載時の基板１００の振動を抑制できる。なお、振動を少なく安定して基板１００を保持するためには、基板１００のできるだけ大きな面積を吸着することが好ましい。また、ロボットアーム２１を使用することにより、高速且つ高精度に基板１００の移載を行うことができる。

次に、プロセス処理装置３０について説明する。プロセス処理装置３０は、例えば図１３に示すような、基板取込室３１、処理室３２、基板取出室３３からなるインライン式製造装置などである。処理室３２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１３に示したプロセス処理装置３０では、基板１００が装着された基板キャリア１０が基板取込室３１に取り込まれる。そして、基板キャリア１０が基板取込室３１から処理室３２に搬送され、処理室３２において所定の処理が行われる。例えば処理室３２において基板１００に薄膜が形成された後、基板キャリア１０は処理室３２から基板取出室３３に搬送される。その後、基板取出室３３から基板キャリア１０が取り出される、なお、プロセス処理装置３０が、基板取出室３３を備えない、基板取込室３１と処理室３２からなる構造であってもよい。

例えばプロセス処理装置３０がプラズマ化学気相成長（ＣＶＤ）成膜装置である場合には、基板キャリア１０はアノード電極として使用される。処理室３２内に原料ガスを導入後、基板キャリア１０とカソード電極間に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、プロセス処理装置３０で成膜処理する場合には、処理室３２に搬入される前に、基板取込室３１において基板１００は予備加熱される。つまり、基板取込室３１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３２に搬入され、成膜処理が行われる。

基板処理システム１は、基板装着センサ６０を更に備える。基板装着センサ６０は、基板移載装置２０とプロセス処理装置３０間において、基板キャリア１０に基板１００が正常に装着されているか否かを検出する。

図１に示した基板処理システム１では、基板装着センサ６０が、第１の搬送路４１における基板移載装置２０から基板キャリア１０が搬出される位置と、第２の搬送路４２における基板移載装置２０に基板キャリア１０が搬入される位置に、それぞれ配置されている。以下において、第１の搬送路４１に近接して配置された基板装着センサ６０を「搬出側基板装着センサ６１」といい、第２の搬送路４２に近接して配置された基板装着センサ６０を「搬入側基板装着センサ６２」という。

基板装着センサ６０は、基板キャリア１０に基板１００が正常な姿勢で装着されていることや、基板キャリア１０の正常な位置に基板１００が装着されていることを検出する。

基板装着センサ６０は、例えば図１４に示すように、基板１００が装着された基板プレート１１の基板装着面１１０を撮影して判定用画像を取得する画像取得装置６０１と、判定用画像に基づいて基板１００が基板装着面１１０に正常に装着されているか否かを判定する判定装置６０２とを備える。

画像取得装置６０１は、基板１００が搭載された基板キャリア１０が搬送装置４０上を移動して撮影範囲に入ったときに、基板装着面１１０上の基板装着領域１１１を含む画像を撮影する。これにより、基板装着領域１１１に対する基板１００の位置や姿勢を判別できる画像が撮影される。判定装置６０２は、画像取得装置６０１が撮影した画像について画像処理を行って基板１００の位置や姿勢を判別する。そして、設定された基板装着領域１１１の位置に基板１００が配置されていない場合に、判定装置６０２は基板１００が基板装着面１１０に正常に装着されていないと判定する。

判定装置６０２は、例えば判定用画像の所定の位置に基板１００の画像が存在していない場合に、基板キャリア１０に基板１００が正常に装着されていないと判定する。画像取得装置６０１には、ＣＣＤ（電荷結合素子）カメラやＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）カメラなどを採用可能である。

なお、図１４では、基板装着センサ６０が２つの画像取得装置６０１を有し、基板プレート１１の対向する２つの基板装着面１１０を同時に撮影する例を示した。これにより、基板プレート１１の両面において基板１００の装着を同時に検出できる。一方、基板プレート１１の片方の主面のみが基板装着面１１０である場合には、１つの画像取得装置６０１によって、その基板装着面１１０において基板１００の装着を検出する。

また、基板装着センサ６０が、撮像装置以外の手段を用いて、基板１００が基板装着面１１０に正常に装着されているか否かを判定してもよい。例えば、反射型の光センサなどの検出装置も基板装着センサ６０に採用可能である。

基板キャリア１０に基板１００が正常に装着されていないことが基板装着センサ６０によって検出された場合には、例えば搬送装置４０から基板キャリア１０を取り出して基板１００の移載をやり直す。図１に示した例では、基板１００が正常に装着されていないことが搬出側基板装着センサ６１によって検出された基板キャリア１０は、第１の基板キャリア移載機構５０１によって搬送装置４０から取り出される。また、基板１００が正常に装着されていないことが搬入側基板装着センサ６２によって検出された基板キャリア１０は、第２の基板キャリア移載機構５０２によって搬送装置４０から取り出される。搬送装置４０から取り出された基板キャリア１０については、例えば作業者によって基板１００の移載のやり直しが行われる。

上記のように、基板処理システム１によれば、基板１００が正常に装着されていない基板キャリア１０が基板移載装置２０やプロセス処理装置３０に搬入されることを防止できる。

基板キャリア１０での基板１００の移載時において基板１００が正常な位置に装着されなかったり、基板１００が正常な姿勢で装着されなかったりした場合には、プロセス処理装置３０で不具合が生じるおそれがある。図１５に、基板１００ａが基板装着面１１０に正常な姿勢で装着され、基板１００ｂ、基板１００ｃが基板装着面１１０に正常な姿勢で装着されていない例を示した。また、図１６に、基板装着面１１０の正常な位置に装着されている基板１００ｄに対し、基板装着面１１０に密着していない基板１００ｅや基板装着面１１０から脱落している基板１００ｆの例を示す。

基板キャリア１０に基板１００が正常に装着されなかった場合には、例えばプロセス処理装置３０内で基板１００が基板キャリア１０から落下することによって、基板１００が破損したり、プロセス処理装置３０内の搬送機構が破壊されることがある。また、プロセス処理装置３０が下方から成膜用のガスが内部に噴射される成膜装置である場合に、ガスの吹き出し口が落下した基板１００によって塞がれたり、ガスの流れが乱されたりすることによって、正常な処理を行えないことがある。更に、基板１００と隣接する基板プレート１１間の距離が設定された値からずれることによって、正常な処理が行えない場合がある。

これに対し、基板処理システム１では、搬出側基板装着センサ６１が、基板移載装置２０から搬出されてプロセス処理装置３０に搬入される前の基板キャリア１０について、基板１００が正常に装着されていることを検出する。これにより、基板１００が基板キャリア１０に正常に装着されていないことに起因するプロセス処理装置３０の故障や自動運転の停止を防止できる。

上記目的のために、搬出側基板装着センサ６１は、第１の搬送路４１上を搬送される基板キャリア１０の基板装着面１１０を撮影可能な位置に配置される。例えば、基板移載装置２０からプロセス処理装置３０に基板キャリア１０が搬送される途中で第１の搬送路４１の周囲に配置される。搬出側基板装着センサ６１はプロセス処理装置３０内に配置されるのではないため、周囲が真空状態になることなどを考慮する必要はない。また、基板キャリア１０が第１の搬送路４１を移動してくるため、基板装着センサ６０の位置を固定しておいても、基板キャリア１０の基板装着面１１０を順次撮影することができる。

また、基板装着領域１１１に基板１００が装着されていない状態や、基板１００が正常に装着されずに基板装着領域１１１の一部が露出している状態で基板キャリア１０が成膜処理に使用されると、基板装着領域１１１に膜が形成される。通常、基板１００は基板装着面１１０に配置された固定ピンによって支持されるが、基板装着領域１１１上に膜が累積的に形成されることによって、固定ピンの基板装着領域１１１上に露出した部分の長さが短くなる。このため、固定ピンによって基板１００を支持できなくなって、基板１００を基板キャリア１０に装着できない状態になる。

また、基板装着領域１１１上に膜が形成されると、基板キャリア１０を電極として用いるプラズマ成膜装置などでは、基板キャリア１０の表面が膜によって絶縁される結果、基板キャリア１０と基板１００間の電気的接続が劣化する。これにより基板１００が電気的にフローティング状態となって、成膜速度の低下、膜厚の均一性の低下などの問題が生じる。

しかし、基板装着センサ６０が、基板キャリア１０に定義されたすべての基板装着領域１１１に基板が装着されていることを検出することにより、基板装着領域１１１に膜が形成されることを防止できる。基板キャリア１０のすべての基板装着領域１１１に基板が装着されていることを検出するためには、例えば、基板装着領域１１１のそれぞれが画像取得装置６０１の撮影範囲に入ってきたタイミングで、基板装着領域１１１について一つずつ画像を撮影する。或いは、画像取得装置６０１に広角レンズを使用して、すべての基板装着領域１１１を同時に撮影してもよい。

また、プロセス処理装置３０での処理工程において、基板キャリア１０から基板１００が外れたり、基板装着面１１０上の基板１００の姿勢が乱れたりすることがある。例えば、プロセス処理装置３０での処理において加熱された基板１００に反りが生じて、基板１００の位置が基板装着領域１１１からずれたり、基板１００の姿勢が乱れたりする場合がある。この状態で基板キャリア１０が基板移載装置２０に搬入されて移載作業が行われると、基板１００が基板キャリア１０から落下して破損したり、ロボットアーム２１が基板１００を正確に保持することができない。

また、基板装着領域１１１に基板１００が装着されていない状態で基板キャリア１０がプロセス処理装置３０から基板移載装置２０に搬送された場合に、基板１００が装着されていない基板装着領域１１１をロボットアーム２１が吸着することがある。その結果、ロボットアーム２１によって基板キャリア１０が引っ張られ、基板キャリア１０が搬送装置４０から外れたり、基板キャリア１０から基板１００が落下するなどの障害が発生したりする。

これに対し、基板処理システム１では、搬入側基板装着センサ６２が、プロセス処理装置３０から搬出されて基板移載装置２０に搬入される前の基板キャリア１０について、基板１００が正常に装着されていることを検出する。これにより、基板１００が基板キャリア１０に正常に装着されていないことに起因する基板移載装置２０の故障や自動運転の停止を防止できる。

搬入側基板装着センサ６２は、第２の搬送路４２上を搬送される基板キャリア１０の基板装着面１１０を撮影可能な位置に配置される。例えば、プロセス処理装置３０から基板移載装置２０に基板キャリア１０が搬送される途中で第２の搬送路４２の周囲に配置される。搬出側基板装着センサ６１と同様に搬入側基板装着センサ６２はプロセス処理装置３０内に配置されるのではないため、周囲が真空状態になることなどを考慮する必要はない。また、基板キャリア１０が第２の搬送路４２を移動してくるため、画像取得装置６０１の位置を固定しておいても、基板キャリア１０の基板装着面１１０を順次撮影することができる。

なお、図１では基板処理システム１が、搬出側基板装着センサ６１と搬入側基板装着センサ６２の両方を備える場合を示した。しかし、基板移載装置２０に基板キャリア１０が搬入される位置と、基板移載装置２０から基板キャリア１０が搬出される位置の、いずれか一方だけに基板装着センサ６０を配置してもよい。例えば、プロセス処理装置３０内において基板装着面１１０上で基板１００の位置が変動するおそれがない場合には、基板移載装置２０に基板キャリア１０が搬入される位置には基板装着センサ６０を配置しなくてもよい。

基板処理システム１は、図１に示すように、基板キャリア１０に堆積した異物を排除する基板キャリアクリーナ９０を更に備える。基板１００が基板キャリア１０の装着された状態でプロセス処理装置３０によって処理されるため、基板キャリア１０は基板処理の影響を受ける。例えば基板１００の成膜時に基板キャリア１０の基板プレート１１などに膜が付着する。基板プレート１１に付着した膜は、その後に基板プレート１１から剥離して、例えば図１７に示すように底板１２上に異物９００として堆積する。基板キャリアクリーナ９０は、基板キャリア１０上の異物９００を除去する。例えば、ブロー機能によって除去用気体９１を基板キャリア１０に吹き付けて異物９００を吹き上げ、吸塵器９２によって異物９００を吸引する。

上記のように、基板キャリアクリーナ９０によって基板キャリア１０に堆積した異物を除去することができる。その結果、異物が基板１００に形成された薄膜に混入して膜質が低下することなどを抑制できる。

以上に説明したように、本発明の実施形態に係る基板処理システム１では、複数の基板キャリア１０を同時に搬送させながら、プロセス処理装置３０によって基板キャリア１０に装着された基板１００を処理することができる。即ち、プロセス処理装置３０での処理と並行して他の処理を実行できる。例えば、基板１００を基板キャリア１０に移載したり、基板１００が基板キャリア１０に正常に装着されているか否かを検出したり、基板キャリア１０をクリーニングしたりできる。更に、基板処理システム１では、基板キャリア移載機構５０によって基板キャリア１０を基板処理システム１から取り出したり投入したりする。このため、基板キャリア１０を交換する場合にも基板処理システム１の全体を停止させる必要がない。

したがって、基板処理システム１によれば、基板１００の処理におけるタクト遅れが抑制され、基板１００を垂直に搭載するボートタイプの基板キャリア１０を用いる基板処理の効率を向上できる。

（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、ロボットアーム２１の基板保持機構２３を、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列してもよい。つまり、図１８に示すように、基板保持機構２３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る。このため、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２３によってそれぞれ保持される。

なお、配列される基板保持機構２３は３列に限られないのはもちろんである。図１８に示した基板移載装置２０では、基板保持機構２３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２３２間の距離は、基板プレート１１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、第１の基板移動装置８１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２３２間の距離を可変にする。

図１８に示した基板移載装置２０では、図１９に示すように、基板装着面１１０の面法線方向に複数の基板プレート１１が配列されている。なお、図１９では３枚の基板プレート１１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１１の枚数は３枚に限られない。基板保持機構２３は連結アーム２３Ａによって接続されている。

図１８に示した基板移載装置２０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１１に同時に搭載することができる。したがって、ボートタイプの基板キャリア１０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、基板キャリア１０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１１から複数の基板１００を同時に回収することができる。

なお、図１８に示したように複数の基板プレート１１のそれぞれに基板１００を同時に搭載するには、基板装着面１１０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１１間の距離や基板キャリア１０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。

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。

本発明は、ボートタイプの基板キャリアを用いる基板処理システムに利用可能である。

Claims (9)

1. 処理対象の基板を垂直に搭載する基板キャリアを複数搬送可能な基板処理システムであって、
   前記基板を前記基板キャリアに移載する基板移載装置と、
   前記基板キャリアに装着された前記基板を処理対象とするプロセス処理装置と、
   前記基板移載装置と前記プロセス処理装置間で前記基板キャリアを巡回させる搬送装置と、
   前記搬送装置に連結する分岐路、及び前記分岐路を移動する前記基板キャリアが格納される格納領域を有する基板キャリア移載機構と、
   前記基板移載装置と前記プロセス処理装置間において、前記搬送装置で搬送される前記基板キャリアに前記基板が正常に装着されているか否かを検出する基板装着センサと
   を備え、
   前記格納領域において前記基板キャリアが前記基板処理システムから取り出され、
   前記基板キャリアに前記基板が正常に装着されていないことを前記基板装着センサが検出した場合に、前記基板キャリアが前記格納領域に格納される
   ことを特徴とする基板処理システム。
2. 前記格納領域に配置された前記基板キャリアが、前記分岐路を通過して前記搬送装置に搭載されることを特徴とする請求項１に記載の基板処理システム。
3. 前記基板キャリア移載機構を複数備えることを特徴とする請求項１に記載の基板処理システム。
4. 前記基板が格納される基板カセットと、
   前記基板カセットから搬出された、前記プロセス処理装置での処理が行われていない未処理の前記基板が配置される第１の基板移動装置と、
   前記プロセス処理装置での処理が行われた処理済の前記基板が配置されて、処理済の前記基板を前記基板カセットに搬入する第２の基板移動装置と
   を更に備え、
   前記基板移載装置が、
   前記第１の基板移動装置に配置された未処理の前記基板を前記基板キャリアに装着し、
   前記基板キャリアから回収した処理済の前記基板を前記第２の基板移動装置に配置する
   ことを特徴とする請求項１に記載の基板処理システム。
5. 前記基板移載装置が、
   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前記基板を真空吸着によって保持する基板保持機構と、
   保持された前記複数の基板を、前記第１の基板移動装置及び前記第２の基板移動装置のいずれかと前記基板キャリアとの間で移動させる基板移動機構と
   を備え、
   前記複数の基板を前記基板キャリアに同時に移載することを特徴とする請求項４に記載の基板処理システム。
6. 前記基板装着センサが、前記基板が装着された前記基板キャリアを撮影して判定用画像を取得し、前記判定用画像に基づいて前記基板キャリアに前記基板が正常に装着されているか否かを検出することを特徴とする請求項１に記載の基板処理システム。
7. 前記基板装着センサが、前記基板移載装置から前記基板キャリアが搬出される位置及び前記基板移載装置に前記基板キャリアが搬入される位置の少なくともいずれかに配置されていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理システム。
8. 前記基板キャリアに堆積した異物を排除する基板キャリアクリーナを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の基板処理システム。
9. 前記基板キャリアごとの処理回数を管理する管理装置を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の基板処理システム。

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