WO2015075817A1 - 基板処理システム - Google Patents

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WO2015075817A1
WO2015075817A1 PCT/JP2013/081538 JP2013081538W WO2015075817A1 WO 2015075817 A1 WO2015075817 A1 WO 2015075817A1 JP 2013081538 W JP2013081538 W JP 2013081538W WO 2015075817 A1 WO2015075817 A1 WO 2015075817A1
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carrier
processing system
substrate carrier
transfer
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直也 武田
昌夫 平塚
真義 上野
Original Assignee
株式会社島津製作所
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    • H01L21/67778—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations the wafers being stored in a carrier, involving loading and unloading involving loading and unloading of wafers
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Definitions

  • the present invention relates to a substrate processing system in which a substrate to be processed is vertically mounted on a substrate carrier and stored in a process processing apparatus.
  • the substrate is mounted on the substrate carrier and carried into the process processing apparatus.
  • a cart-type substrate carrier that horizontally mounts the substrate to be processed
  • an unprocessed substrate is mounted on the substrate carrier by a linear motion machine combined with a linearly moving device such as a cylinder. Is recovered from the substrate carrier.
  • substrate transfer the mounting of the substrate on the substrate carrier and the recovery of the substrate from the substrate carrier are collectively referred to as “substrate transfer”.
  • a cart type substrate carrier the substrate is placed flat on the substrate carrier. Then, the substrate carrier on which the substrate is mounted is transported inside a substrate processing system including a linear motion machine and a process processing apparatus, and substrate processing is performed (for example, refer to Patent Document 1).
  • an object of the present invention is to provide a substrate processing system capable of improving the efficiency of substrate processing using a substrate carrier on which substrates are vertically mounted.
  • a substrate processing system capable of transporting a plurality of substrate carriers on which substrates to be processed are vertically mounted, wherein (a) a substrate transfer device for transferring a substrate to a substrate carrier; (A) a process processing apparatus for processing a substrate mounted on the substrate carrier; (c) a transport apparatus for circulating the substrate carrier between the substrate transfer apparatus and the process processing apparatus; and (d) a branch connected to the transport apparatus. And a substrate carrier transfer mechanism having a storage area in which a substrate carrier moving along the branch path is stored, and a substrate processing system is provided in which the substrate carrier is taken out of the substrate processing system in the storage area.
  • the present invention it is possible to provide a substrate processing system capable of improving the efficiency of substrate processing using a substrate carrier on which substrates are vertically mounted.
  • FIG. 4A is a schematic diagram illustrating an example of a substrate transfer method by the substrate processing system according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 4A is a schematic diagram for explaining supply of the substrate
  • FIG. 4A is a schematic diagram for demonstrating collection
  • FIG. 4A is a schematic diagram which shows the structural example of the substrate transfer apparatus of the substrate processing system which concerns on embodiment of this invention.
  • a substrate 100 to be processed is vertically mounted on a boat-type substrate carrier 10 and carried into a process processing apparatus 30.
  • the substrate processing system 1 includes a substrate transfer device 20 that transfers a substrate 100 to a substrate carrier 10, a process processing device 30 that targets the substrate 100 mounted on the substrate carrier 10, a substrate transfer device 20, and a process.
  • a transport device 40 that circulates the substrate carrier 10 between the processing devices 30 and a substrate carrier transfer mechanism 50 for taking out the substrate carrier 10 from the substrate processing system 1 are provided.
  • the substrate carrier transfer mechanism 50 has a branch path 51 connected to the transfer device 40 and a storage area 52 in which the substrate carrier 10 moving on the branch path 51 is stored.
  • the substrate carrier 10 is transferred from the transfer device 40 to the storage area 52 via the branch path 51. Then, the substrate carrier 10 is taken out from the substrate processing system 1 in the storage area 52. Details of the substrate carrier transfer mechanism 50 will be described later.
  • a solid line arrow attached to the substrate carrier 10 on the transfer device 40 indicates the transfer direction of the substrate carrier 10 in the substrate processing by the process processing device 30.
  • the dashed arrows indicate the transport direction of the substrate carrier 10 when the substrate carrier 10 is taken out from the substrate processing system 1 and when the substrate carrier 10 is loaded into the substrate processing system 1.
  • the transport apparatus 40 includes a first transport path 41 that transports the substrate carrier 10 from the substrate transfer apparatus 20 to the process processing apparatus 30, and a second transport path that transports the substrate carrier 10 from the process processing apparatus 30 to the substrate transfer apparatus 20.
  • a plurality of substrate carriers 10 can be transported simultaneously.
  • the substrate carrier 10 on which the processed substrate 100 processed by the process processing apparatus 30 is mounted is transferred to the substrate transfer apparatus 20 through the second transfer path 42. Then, the processed substrate 100 is recovered from the substrate carrier 10 by the substrate transfer device 20, and the unprocessed substrate 100 is mounted on the substrate carrier 10. Thereafter, the substrate carrier 10 on which the unprocessed substrate 100 is mounted is transported from the substrate transfer apparatus 20 to the process processing apparatus 30 through the first transport path 41.
  • the substrate carrier 10 mounted with the substrate 100 circulates between the substrate transfer apparatus 20 and the process processing apparatus 30, thereby replacing the substrate 100 mounted on the substrate carrier 10.
  • processing of the substrate 100 such as film formation processing is sequentially performed.
  • FIG. 10 An example of a substrate carrier 10 in which the substrate processing system 1 is employed is shown in FIG.
  • the boat type substrate carrier 10 having a plurality of substrate plates 11 on which the substrates 100 are vertically mounted, the footprint of the process processing apparatus 30 that processes a large number of substrates 100 at the same time can be reduced. Further, since the substrate 100 is mounted vertically, accumulation of foreign matters on the substrate 100 is suppressed.
  • a plurality of substrate plates 11 each having a bottom portion fixed to a single bottom plate 12 are usually arranged along the surface normal direction of the substrate mounting surface 110.
  • a substrate mounting area 111 on which the substrate 100 is mounted is defined on the substrate mounting surface 110 of the substrate plate 11 as being arranged in the horizontal direction.
  • One substrate 100 is mounted on one substrate mounting area 111.
  • the number of substrates 100 mounted on one substrate mounting surface 110 can be arbitrarily set.
  • the number of substrate mounting areas 111 defined on one substrate mounting surface 110 may be one.
  • two opposing main surfaces of the substrate plate 11 may be used as the substrate mounting surface 110, respectively.
  • the substrate 100 is supported on the substrate mounting region 111 by a fixing pin (not shown) disposed on the substrate mounting surface 110.
  • the substrate 100 is a substrate used for a semiconductor device or a solar battery cell such as a silicon substrate or a glass substrate.
  • the substrate carrier 10 can be taken out from the substrate processing system 1 in the storage area 52 arranged at a position different from the transfer device 40 to which the substrate carrier 10 is transferred for substrate processing. For this reason, when the substrate carrier 10 is replaced, it is not necessary to stop the entire substrate processing system 1. That is, the substrate 100 can be processed while circulating the other substrate carrier 10 between the substrate transfer device 20 and the process processing device 30 in parallel with the operation of taking out the substrate carrier 10.
  • the substrate processing system 1 includes a first substrate carrier transfer mechanism 501 and a second substrate carrier transfer mechanism 502.
  • the first substrate carrier transfer mechanism 501 is connected to the first transport path 41.
  • the second substrate carrier transfer mechanism 502 is connected to the second transport path 42.
  • the substrate carrier 10 transported through the first transport path 41 is moved in the storage area 52 of the first substrate carrier transfer mechanism 501 by moving the branch path 51 of the first substrate carrier transfer mechanism 501.
  • the substrate carrier 10 transported through the second transport path 42 is moved in the branch path 51 of the second substrate carrier transfer mechanism 502 and stored in the storage area 52 of the second substrate carrier transfer mechanism 502.
  • the substrate carrier 10 can be removed from the storage area 52 manually.
  • the timing for taking out the substrate carrier 10 from the substrate processing system 1 can be arbitrarily set. For example, in order to clean the substrate carrier 10, the substrate carrier 10 that has been used for the film forming process a certain number of times is taken out from the substrate processing system 1. Then, after the foreign matter deposited on the substrate carrier 10 in the film forming process is washed, it is put into the substrate processing system 1. Alternatively, the substrate carrier 10 may be removed from the substrate processing system 1 and cleaned after being used for a certain period, for example, about one month. Although details will be described later, the substrate carrier 10 on which the substrate 100 is not normally mounted can be taken out from the storage area 52.
  • the substrate carrier 10 after the substrate 100 is collected by the substrate transfer device 20 can be taken out from the storage area 52 of the first substrate carrier transfer mechanism 501.
  • the substrate carrier 10 transported through the second transport path 42 after the processing in the process processing apparatus 30 is completed can be taken out from the storage area 52 of the second substrate carrier transfer mechanism 502.
  • the substrate carrier 10 When the substrate carrier 10 is taken out by the first substrate carrier transfer mechanism 501, the substrate carrier 10 is transported by the first transport path 41. Then, the substrate carrier 10 is moved from the first transport path 41 to the branch path 51 of the first substrate carrier transfer mechanism 501, and the substrate carrier 10 is taken out from the storage area 52.
  • the substrate carrier 10 When the substrate carrier 10 is taken out by the second substrate carrier transfer mechanism 502, the substrate carrier 10 is moved from the second transport path 42 to the branch path 51 of the second substrate carrier transfer mechanism 502, and is transferred from the storage area 52 to the substrate carrier 10. Take out.
  • the substrate carrier 10 When the substrate carrier 10 is loaded into the substrate processing system 1, the substrate carrier 10 is disposed in the storage area 52 of the second substrate carrier transfer mechanism 502. The substrate carrier 10 is moved from the storage area 52 to the second transport path 42 by the branch path 51 of the second substrate carrier transfer mechanism 502. Then, the substrate carrier 10 is carried into the substrate transfer device 20, and the unprocessed substrate 100 is mounted on the substrate carrier 10.
  • the management device 70 can manage the number of processes for each substrate carrier 10. For example, each substrate carrier 10 is assigned a unique number (ID), and the ID of the substrate carrier 10 is read by the ID reader of the management device 70 every time the processing step is completed. Then, the substrate carrier 10 that has passed through the processing steps more than a certain number of times is selectively taken out by the substrate carrier transfer mechanism 50.
  • the ID reader is preferably disposed adjacent to the second transport path 42 that transports the substrate carrier 10 from the process processing apparatus 30 to the substrate transfer apparatus 20. In particular, by disposing an ID reader at a connection point between the second transport path 42 and the branch path 51 of the second substrate carrier transfer mechanism 502, the substrate carrier 10 that has reached a predetermined number of times can be processed quickly. It can be removed from the system 1.
  • the management device 70 may record the number of times of processing for each substrate carrier 10 and automatically move the target substrate carrier 10 from the transport device 40 to the substrate carrier transfer mechanism 50 under the control of the management device 70.
  • an operator who has checked the number of processing times may move the substrate carrier 10 to the substrate carrier transfer mechanism 50 by switching the conveyance path.
  • the unprocessed substrate 100 is disposed in the first substrate moving device 81, and the processed substrate 100 is disposed in the second substrate moving device 82. Is done.
  • a first substrate moving device 81 and a second substrate moving device 82 are connected to a substrate cassette 80 in which the substrate 100 is stored.
  • the substrates 100 are stacked in a substrate cassette 80.
  • the first substrate moving device 81 and the second substrate moving device 82 move in the horizontal direction like a belt conveyor in conjunction with the vertical movement of the substrate cassette 80 as indicated by the arrow.
  • the unprocessed substrate 100 is unloaded from the substrate cassette 80 and placed on the first substrate moving device 81.
  • the processed substrate 100 is moved from the second substrate moving device 82 and carried into the substrate cassette 80.
  • the substrate 100 is placed flat on the first substrate moving device 81 or the second substrate moving device 82.
  • the number of substrates 100 arranged on the first substrate moving device 81 or the second substrate moving device 82 is set in accordance with, for example, the number of substrates 100 transferred by the substrate transfer device 20 at a time.
  • the substrate transfer device 20 takes out the unprocessed substrate 100 from the first substrate transfer device 81 and mounts it on the substrate carrier 10.
  • the substrate transfer device 20 collects the processed substrate 100 from the substrate carrier 10 and places it on the second substrate transfer device 82.
  • the substrate transfer apparatus 20 exchanges the processed substrate 100 and the unprocessed substrate 100 in the substrate carrier 10.
  • the transfer operation of the substrate 100 in the substrate transfer apparatus 20 is performed by, for example, a robot arm 21 as shown in FIG.
  • the robot arm 21 includes a substrate moving mechanism 22 and a substrate holding mechanism 23.
  • the substrate holding mechanism 23 includes an adsorption portion 231 and an arm portion 232, and one substrate holding mechanism 23 is prepared for each substrate 100.
  • the substrate 100 is adsorbed by the adsorbing portion 231 brought into contact with the main surface of the substrate 100, and the substrate holding mechanism 23 holds the plurality of substrates 100 in a state where the main surfaces are arranged on the same plane level.
  • the suction unit 231 holds the substrate 100 by vacuum suction.
  • the substrate moving mechanism 22 includes a support column 221, a support column rotating unit 222 that rotates the support column unit 221 around a vertical direction in which the support column unit 221 extends, and a beam unit 223 that extends from the support column unit 221 in the radial direction of the rotation.
  • a support column 221 a support column rotating unit 222 that rotates the support column unit 221 around a vertical direction in which the support column unit 221 extends
  • a beam unit 223 that extends from the support column unit 221 in the radial direction of the rotation.
  • Have The arm portion 232 of the substrate holding mechanism 23 is attached to the beam portion 223.
  • the substrate moving mechanism 22 moves the plurality of substrates 100 held by the substrate holding mechanism 23 onto the substrate plate 11 so that the main surface of the substrate 100 faces the substrate mounting surface 110.
  • an example is shown in which four substrate mounting areas 111 are defined on one substrate mounting surface 110.
  • the robot arm 21 When the substrate is mounted, the robot arm 21 sucks the unprocessed substrate 100 placed flat on the first substrate moving device 81 as shown in FIG. In this case, as shown in FIGS. 6 to 8, the robot arm 21 brings the suction portion 231 of the substrate holding mechanism 23 into contact with the main surface of the substrate 100.
  • 6 is a side view seen from the horizontal direction
  • FIG. 7 is a plan view seen from the vertical direction
  • FIG. 8 is a side view seen from the tip of the beam portion 223.
  • the substrate moving mechanism 22 moves the substrate 100 onto the substrate mounting surface 110 of the substrate plate 11. That is, as shown in FIG. 9 as viewed from the vertical direction, the beam rotating unit 222 rotates the beam unit 223 around the column unit 221 as the rotation axis, and the substrate 100 moves from the first substrate moving device 81 to the substrate plate 11. Is done. At this time, the beam portion 223 rotates with the extending direction of the beam portion 223 as a rotation axis, and the main surface of the substrate 100 becomes parallel to the vertical direction as shown in FIG. FIG. 10 is a side view as seen from the tip of the beam portion 223. That is, while moving the substrate 100, the robot arm 21 makes the main surface of the substrate 100 vertical so that the main surface of the substrate 100 is parallel to the substrate mounting surface 110 of the substrate plate 11.
  • the substrate moving mechanism 22 places the substrate 100 in the substrate mounting region 111 of the substrate plate 11. Thereafter, the robot arm 21 releases the substrate 100, and a plurality of substrates 100 are simultaneously mounted on the substrate plate 11.
  • the robot arm 21 brings the suction portion 231 of the substrate holding mechanism 23 into contact with the main surface of the substrate 100 as shown in FIG. Then, the substrate 100 is adsorbed by the adsorption unit 231, and the substrate holding mechanism 23 holds the substrate 100.
  • the substrate 100 held by the substrate holding mechanism 23 is moved from the substrate plate 11 to the second substrate by an operation opposite to the operation at the time of mounting to move the substrate 100 from the first substrate moving device 81 onto the substrate plate 11.
  • Move to moving device 82 the beam portion 223 rotates with the extending direction of the beam portion 223 as a rotation axis, and the main surface of the substrate 100 is leveled while moving the substrate 100.
  • the substrate moving mechanism 22 places the substrate 100 on the second substrate moving device 82. As described above, the substrate 100 is recovered from the substrate carrier 10 and placed on the second substrate moving device 82.
  • a plurality of substrate plates 11 are arranged apart from and parallel to each other along the surface normal direction of the substrate mounting surface 110 as shown in FIG. 12. According to the robot arm 21, a plurality of substrates 100 can be simultaneously mounted on each substrate plate 11.
  • the robot arm 21 holds the substrate 100 by vacuum suction, whereby vibration of the substrate 100 during transfer can be suppressed. In order to stably hold the substrate 100 with less vibration, it is preferable to suck as large an area of the substrate 100 as possible. Also, by using the robot arm 21, the substrate 100 can be transferred at high speed and with high accuracy.
  • the process processing apparatus 30 is, for example, an in-line manufacturing apparatus including a substrate take-in chamber 31, a process chamber 32, and a substrate take-out chamber 33 as shown in FIG.
  • a film forming process, an etching process, a sputtering process, and the like are performed in the processing chamber 32.
  • the substrate carrier 10 on which the substrate 100 is mounted is taken into the substrate take-in chamber 31. Then, the substrate carrier 10 is transferred from the substrate take-in chamber 31 to the processing chamber 32, and predetermined processing is performed in the processing chamber 32. For example, after a thin film is formed on the substrate 100 in the processing chamber 32, the substrate carrier 10 is transferred from the processing chamber 32 to the substrate extraction chamber 33. Thereafter, the substrate carrier 10 is taken out from the substrate take-out chamber 33.
  • the process processing apparatus 30 may be configured to include the substrate take-in chamber 31 and the process chamber 32 without the substrate take-out chamber 33.
  • the substrate carrier 10 is used as an anode electrode. After introducing the source gas into the processing chamber 32, electric power is supplied between the substrate carrier 10 and the cathode electrode to bring the source gas into a plasma state. By exposing the substrate 100 to the formed plasma, a desired thin film mainly composed of the raw material contained in the raw material gas is formed on the exposed surface of the substrate 100. By appropriately selecting the source gas, a desired thin film such as a silicon semiconductor thin film, a silicon nitride thin film, a silicon oxide thin film, a silicon oxynitride thin film, or a carbon thin film can be formed on the substrate 100.
  • a desired thin film such as a silicon semiconductor thin film, a silicon nitride thin film, a silicon oxide thin film, a silicon oxynitride thin film, or a carbon thin film can be formed on the substrate 100.
  • a silicon nitride (SiN) film as an antireflection film or an insulating film is formed on the substrate 100 using a mixed gas of ammonia (NH 3 ) gas and silane (SiH 4 ) gas. Can be formed.
  • NH 3 ammonia
  • SiH 4 silane
  • a film is formed on the substrate 100 in a state where the temperature of the substrate 100 to be processed is set to a predetermined temperature. For this reason, when the film processing is performed by the process processing apparatus 30, the substrate 100 is preheated in the substrate take-in chamber 31 before being carried into the processing chamber 32. That is, the substrate taking-in chamber 31 also serves as a preheating chamber. Then, the substrate 100 that has reached the set temperature is carried into the processing chamber 32 and a film forming process is performed.
  • the substrate processing system 1 further includes a substrate mounting sensor 60.
  • the substrate mounting sensor 60 detects whether or not the substrate 100 is normally mounted on the substrate carrier 10 between the substrate transfer device 20 and the process processing device 30.
  • the substrate mounting sensor 60 moves the substrate carrier 10 from the substrate transfer device 20 in the first transfer path 41 and transfers the substrate in the second transfer path 42. They are arranged at positions where the substrate carrier 10 is carried into the apparatus 20.
  • the substrate mounting sensor 60 disposed in the vicinity of the first transport path 41 is referred to as a “carrying-out side substrate mounting sensor 61”, and the substrate mounting sensor 60 disposed in the vicinity of the second transport path 42. This is referred to as “carry-in side substrate mounting sensor 62”.
  • the substrate mounting sensor 60 detects that the substrate 100 is mounted in a normal posture on the substrate carrier 10 and that the substrate 100 is mounted at a normal position on the substrate carrier 10.
  • the substrate mounting sensor 60 is based on an image acquisition device 601 that captures a substrate mounting surface 110 of the substrate plate 11 on which the substrate 100 is mounted and acquires a determination image, and the determination image. And a determination device 602 that determines whether or not the substrate 100 is normally mounted on the substrate mounting surface 110.
  • the image acquisition device 601 captures an image including the substrate mounting area 111 on the substrate mounting surface 110 when the substrate carrier 10 on which the substrate 100 is mounted moves on the transport device 40 and enters the imaging range. As a result, an image capable of determining the position and orientation of the substrate 100 with respect to the substrate mounting region 111 is taken.
  • the determination device 602 determines the position and orientation of the substrate 100 by performing image processing on the image captured by the image acquisition device 601. When the substrate 100 is not disposed at the set position of the substrate mounting area 111, the determination device 602 determines that the substrate 100 is not normally mounted on the substrate mounting surface 110.
  • the determination device 602 determines that the substrate 100 is not normally mounted on the substrate carrier 10 when the image of the substrate 100 does not exist at a predetermined position of the determination image, for example.
  • a CCD (charge coupled device) camera, a CMOS (complementary metal oxide semiconductor) camera, or the like can be employed as the image acquisition device 601.
  • FIG. 14 shows an example in which the substrate mounting sensor 60 includes two image acquisition devices 601 and simultaneously images the two opposing substrate mounting surfaces 110 of the substrate plate 11. Thereby, mounting of the substrate 100 can be detected simultaneously on both surfaces of the substrate plate 11. On the other hand, when only one main surface of the substrate plate 11 is the substrate mounting surface 110, the mounting of the substrate 100 is detected on the substrate mounting surface 110 by one image acquisition device 601.
  • the substrate mounting sensor 60 may determine whether or not the substrate 100 is normally mounted on the substrate mounting surface 110 by using means other than the imaging device.
  • a detection device such as a reflective optical sensor can also be used for the substrate mounting sensor 60.
  • the substrate carrier 10 When the substrate mounting sensor 60 detects that the substrate 100 is not normally mounted on the substrate carrier 10, for example, the substrate carrier 10 is taken out from the transfer device 40 and the substrate 100 is transferred again.
  • the substrate carrier 10 detected by the carry-out substrate mounting sensor 61 that the substrate 100 is not normally mounted is taken out from the transport apparatus 40 by the first substrate carrier transfer mechanism 501.
  • the substrate carrier 10 detected by the carry-in substrate mounting sensor 62 that the substrate 100 is not normally mounted is taken out from the transport apparatus 40 by the second substrate carrier transfer mechanism 502.
  • the transfer of the substrate 100 is performed again by an operator, for example.
  • the substrate processing system 1 it is possible to prevent the substrate carrier 10 on which the substrate 100 is not normally mounted from being carried into the substrate transfer device 20 or the process processing device 30.
  • FIG. 15 shows an example in which the substrate 100a is mounted on the substrate mounting surface 110 in a normal posture, and the substrates 100b and 100c are not mounted on the substrate mounting surface 110 in a normal posture.
  • FIG. 16 shows an example of a substrate 100e that is not in close contact with the substrate mounting surface 110 and a substrate 100f that is dropped from the substrate mounting surface 110 with respect to the substrate 100d mounted at a normal position on the substrate mounting surface 110. Show.
  • the substrate 100 When the substrate 100 is not normally mounted on the substrate carrier 10, for example, the substrate 100 falls from the substrate carrier 10 in the process processing apparatus 30, so that the substrate 100 is damaged or transported in the process processing apparatus 30. The mechanism may be destroyed. Further, when the process processing apparatus 30 is a film forming apparatus in which a film forming gas is injected from below, the gas outlet is blocked by the dropped substrate 100, or the gas flow is disturbed. As a result, normal processing may not be performed. Furthermore, normal processing may not be performed if the distance between the substrate 100 and the adjacent substrate plate 11 deviates from the set value.
  • the substrate 100 is normally mounted on the substrate carrier 10 before the unloading-side substrate mounting sensor 61 is unloaded from the substrate transfer apparatus 20 and loaded into the process processing apparatus 30. Detect that Thereby, the failure of the process processing apparatus 30 and the stop of the automatic operation due to the substrate 100 not being normally mounted on the substrate carrier 10 can be prevented.
  • the carry-out side substrate mounting sensor 61 is arranged at a position where the substrate mounting surface 110 of the substrate carrier 10 transported on the first transport path 41 can be photographed.
  • the substrate carrier 10 is arranged around the first conveyance path 41 while the substrate carrier 10 is being conveyed from the substrate transfer apparatus 20 to the process processing apparatus 30. Since the carry-out side substrate mounting sensor 61 is not arranged in the process processing apparatus 30, it is not necessary to consider that the surroundings are in a vacuum state.
  • the substrate carrier 10 moves along the first conveyance path 41, the substrate mounting surface 110 of the substrate carrier 10 can be sequentially photographed even if the position of the substrate mounting sensor 60 is fixed.
  • the substrate carrier 10 is used for the film forming process in a state where the substrate 100 is not mounted in the substrate mounting region 111 or in a state where the substrate 100 is not mounted normally and a part of the substrate mounting region 111 is exposed. As a result, a film is formed in the substrate mounting region 111.
  • the substrate 100 is supported by fixing pins arranged on the substrate mounting surface 110, but a portion of the fixed pins exposed on the substrate mounting region 111 is formed by cumulatively forming a film on the substrate mounting region 111. The length of is shortened. For this reason, the substrate 100 cannot be supported by the fixing pins, and the substrate 100 cannot be mounted on the substrate carrier 10.
  • the surface of the substrate carrier 10 is insulated by the film in a plasma film forming apparatus using the substrate carrier 10 as an electrode. Electrical connection is degraded. This causes the substrate 100 to be in an electrically floating state, causing problems such as a decrease in film formation rate and a decrease in film thickness uniformity.
  • the substrate mounting sensor 60 detects that the substrate is mounted on all the substrate mounting regions 111 defined in the substrate carrier 10, it is possible to prevent a film from being formed in the substrate mounting region 111.
  • the substrate mounting is performed. Images are taken one by one for the region 111.
  • a wide-angle lens may be used for the image acquisition device 601 to photograph all the board mounting areas 111 at the same time.
  • the substrate 100 may be detached from the substrate carrier 10, or the posture of the substrate 100 on the substrate mounting surface 110 may be disturbed.
  • the heated substrate 100 may be warped during processing in the process processing apparatus 30, and the position of the substrate 100 may be displaced from the substrate mounting region 111 or the posture of the substrate 100 may be disturbed.
  • the substrate carrier 10 is carried into the substrate transfer device 20 and a transfer operation is performed, the substrate 100 falls from the substrate carrier 10 and is damaged, or the robot arm 21 holds the substrate 100 accurately. I can't.
  • the robot moves the substrate mounting area 111 on which the substrate 100 is not mounted.
  • the arm 21 may be adsorbed.
  • the substrate carrier 10 is pulled by the robot arm 21 and the substrate carrier 10 is detached from the transfer device 40 or a failure such as the substrate 100 dropping from the substrate carrier 10 occurs.
  • the substrate 100 is normally mounted on the substrate carrier 10 before the loading-side substrate mounting sensor 62 is unloaded from the process processing apparatus 30 and loaded into the substrate transfer apparatus 20. Detect that As a result, it is possible to prevent a failure of the substrate transfer apparatus 20 and a stop of the automatic operation due to the substrate 100 not being normally mounted on the substrate carrier 10.
  • the carry-in side substrate mounting sensor 62 is arranged at a position where the substrate mounting surface 110 of the substrate carrier 10 transported on the second transport path 42 can be photographed.
  • the substrate carrier 10 is arranged around the second conveyance path 42 while the substrate carrier 10 is being conveyed from the process processing apparatus 30 to the substrate transfer apparatus 20. Similar to the carry-out side substrate mounting sensor 61, the carry-in side substrate mounting sensor 62 is not disposed in the process processing apparatus 30, and therefore it is not necessary to consider that the surroundings are in a vacuum state. Further, since the substrate carrier 10 moves along the second conveyance path 42, the substrate mounting surface 110 of the substrate carrier 10 can be sequentially photographed even if the position of the image acquisition device 601 is fixed.
  • FIG. 1 shows a case where the substrate processing system 1 includes both a carry-out side substrate mounting sensor 61 and a carry-in side substrate mounting sensor 62.
  • the substrate mounting sensor 60 may be arranged only in one of the position where the substrate carrier 10 is carried into the substrate transfer apparatus 20 and the position where the substrate carrier 10 is carried out from the substrate transfer apparatus 20.
  • the substrate mounting sensor 60 is disposed at a position where the substrate carrier 10 is carried into the substrate transfer apparatus 20. You don't have to.
  • the substrate processing system 1 further includes a substrate carrier cleaner 90 that removes foreign substances accumulated on the substrate carrier 10. Since the substrate 100 is processed by the process processing apparatus 30 with the substrate carrier 10 mounted, the substrate carrier 10 is affected by the substrate processing. For example, the film adheres to the substrate plate 11 of the substrate carrier 10 when the substrate 100 is formed. The film adhering to the substrate plate 11 is then peeled off from the substrate plate 11 and deposited as a foreign material 900 on the bottom plate 12, for example, as shown in FIG.
  • the substrate carrier cleaner 90 removes the foreign matter 900 on the substrate carrier 10. For example, the removal gas 91 is blown onto the substrate carrier 10 by the blow function to blow up the foreign matter 900, and the foreign matter 900 is sucked by the dust absorber 92.
  • the foreign matter accumulated on the substrate carrier 10 can be removed by the substrate carrier cleaner 90. As a result, it can be suppressed that foreign matter is mixed into the thin film formed on the substrate 100 and the film quality is deteriorated.
  • the substrate 100 mounted on the substrate carrier 10 can be processed by the process processing apparatus 30 while simultaneously transporting the plurality of substrate carriers 10. it can. That is, another process can be executed in parallel with the process in the process processing device 30.
  • the substrate 100 can be transferred to the substrate carrier 10, whether or not the substrate 100 is normally mounted on the substrate carrier 10, or the substrate carrier 10 can be cleaned.
  • the substrate carrier 10 is taken out from or loaded into the substrate processing system 1 by the substrate carrier transfer mechanism 50. For this reason, even when the substrate carrier 10 is replaced, it is not necessary to stop the entire substrate processing system 1.
  • the tact delay in the processing of the substrate 100 is suppressed, and the efficiency of the substrate processing using the boat type substrate carrier 10 on which the substrate 100 is mounted vertically can be improved.
  • the substrate holding mechanism 23 of the robot arm 21 may be arranged not only in the direction parallel to the main surface of the substrate 100 but also in the normal direction of the main surface of the substrate 100. That is, as shown in FIG. 18, a plurality of substrate holding mechanisms 23 are arranged along the normal direction of the main surface of the held substrate 100. Therefore, the plurality of substrates 100 are respectively held by the substrate holding mechanism 23 in a matrix when viewed from above.
  • the substrate holding mechanisms 23 arranged are not limited to three rows.
  • the number of substrates 100 that are simultaneously held is larger than when the substrate holding mechanism 23 is arranged only in a direction parallel to the main surface of the substrate 100.
  • the distance between the arm portions 232 along the normal direction of the main surface of the substrate 100 may be fixed or variable according to the distance between the substrate plates 11.
  • the distance between the arm portions 232 is made variable by an actuator.
  • FIG. 19 shows an example in which three substrate plates 11 are arranged, the number of arranged substrate plates 11 is not limited to three.
  • the substrate holding mechanism 23 is connected by a connecting arm 23A.
  • a plurality of substrates 100 can be simultaneously mounted on a plurality of substrate plates 11 by using the substrate transfer device 20 shown in FIG. Therefore, the number of substrates 100 to be simultaneously transferred to the boat type substrate carrier 10 can be increased. Thereby, the time for mounting the substrate 100 on the substrate carrier 10 can be shortened. Similarly, a plurality of substrates 100 can be simultaneously recovered from a plurality of substrate plates 11.
  • the present invention is applicable to a substrate processing system using a boat type substrate carrier.

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Abstract

　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、基板を基板キャリアに移載する基板移載装置と、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、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、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る。

Description

基板処理システム
　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
    　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１に記載の基板処理システム。
  6. 　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。
  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６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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