ディスク被覆システム
【課題】多数のステーションを有する磁気ディスク等の基板を処理するフートプリントの小さいシステムを提供する。
【解決手段】それぞれの上部に処理チャンバが積層され、さまざまなサイズのディスクを取るように調節可能なディスクキャリア上でディスクがシステムを通じて移動するところのディスク処理及び製造装置が記述されている。ディスクはロードゾーンを通じてシステムに進入し、その後ディスクキャリア内に装着される。ディスクはキャリア内にあって、ひとつのレベルで、処理チャンバを通じて連続的に移動し、その後、リフトまたはエレベータにより他のレベルへ移動する。他のレベルにおいて、再びディスクはシステムを通じて連続的に移動し、その後アンロードゾーンで出力される。
【解決手段】それぞれの上部に処理チャンバが積層され、さまざまなサイズのディスクを取るように調節可能なディスクキャリア上でディスクがシステムを通じて移動するところのディスク処理及び製造装置が記述されている。ディスクはロードゾーンを通じてシステムに進入し、その後ディスクキャリア内に装着される。ディスクはキャリア内にあって、ひとつのレベルで、処理チャンバを通じて連続的に移動し、その後、リフトまたはエレベータにより他のレベルへ移動する。他のレベルにおいて、再びディスクはシステムを通じて連続的に移動し、その後アンロードゾーンで出力される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ディスクを作成する際に使用される基板のような薄い基板を扱いかつ処
理するためのシステム及び処理方法に関する。特に、本発明は、いくつかの処理ステーシ
ョンにおいて、さまざまな被覆技術を使用する際に、両面同時に基板処理するための改良
されたシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
２００２年７月１日付けニューヨークタイムズでディスク生産者が説明するように、家
庭に持ち帰るためのプラスチックトレイは、現在のコンピュータハードディスクよりも粗
利益が高い。しかし、我々は、今日、複雑なコンピュータチップと同じくらい多くの技術
を含むディスクを要求する。本発明はこのようなディスク製造の改良に関し、より高度な
ディスク技術の創造及びコスト低減を可能にする。
【０００３】
米国特許第5,215,420号及び第5,425,611号は、ディスク製造に使用される基本的な装置
を説明する。この装置は、MPD250と称し、カリフォルニア州サンタクララのインテバック
・インコーポレイテッドより購入することができる。装置は、メインチャンバ、搬入出ロ
ードロック、基板ロード及びアンロードステージ、及び複数の処理ステーションを含む。
ディスクはシステム内に送り込まれ、処理ステーション内で処理され、その後コンピュー
タのハードディスクのような使用に適したディスクとしてシステムから送り出される。MP
D250の開発以前には、米国特許第4,981,408号に記載されるようなカリフォルニア州パロ
アルトのバリアン・アソシエイツから入手可能であった装置が存在した。他に、日本のア
ネルバ・コーポレイションのC-3040がある。装置の目的のひとつは、基板上により厚い膜
を蒸着することである。このシステムを記載する特許は、米国特許第6,027,618号、第6,2
28,439B1号及び第6,251,232B1号である。これらの特許文献はここに参考文献として組み
込まれる。
【０００４】
これらの従来技術のひとつの欠点は、かなり大きなフットプリントを占めることである
。そのいくつかは非常に長い。他にも概して長方形の面積を占め、一部屋全部である。デ
ィスク製造用のこれらの装置は典型的に大きいサイズのクリーンルーム内で実行されるた
め、装置は過剰に大きくなりかつ非常に高価なクリーンルームを必要とする。
【０００５】
近年、技術に進歩に従い、オリジナルのシステムにアドオンを追加することが必要にな
ってきた。例えば、このようなアドオンのひとつが、ツールから除去される前に、ディス
クを潤滑させるための潤滑油ステーションである。これは、米国特許第6,183,831B1号及
び２０００年５月１日出願の米国特許出願第09/562,039号に記載されている。他は、プラ
ズマ強化CVDを使ってダイヤモンド状被覆を形成するために炭素の蒸着を扱わなければな
らない。これは、例えば、米国特許第6,101,972号、6,203,862号及び6,368,678B1号に記
載されている。
【特許文献１】米国特許第5,215,420号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
放射状システムにおいて、装置の一部として機能することができる処理ステーションの
数に関して限界が存在する。典型的に、既存のシステムは約１２個のステーションに制限
される。ステーションを付加するには、装置の大幅な設計変更が必要となり、工場は、よ
り多くのステーションを有するシステムがそのフットプリントをかなり増加させることを
容易に予想できる。これらのシステムにおいて、概して、装置のさまざまなステーション
へ基板を運ぶのに同じ基板ホルダが使用される。基板ホルダを変えることが必要または所
望されるなら、システムの動作停止及び生産停止が必要になる。また、基板が動いている
間にこれらのシステム内で処理を行うことは不可能であり、これによりパスバイモードで
蒸着が実行される際に非常に薄い層の蒸着が禁止される。
【０００７】
線形機械は放射状システムが経験したのと同じ種類の問題を有する。それは大きなフッ
トプリントを有し、基板ホルダを変更するにはシステム及び生産を停止する必要がある。
任意のアドオンはフットプリントを拡張し、ステーション数が設備の空間的制約により制
限される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の好適実施例は、比較的小さいフットプリントを有する構造において高いスルー
プットで、両面同時に、垂直位置で、基板を処理するシステムである。システムはフレキ
シビリティを有し、処理ステーションの付加を許す。システムは、基板キャリアがある処
理ステーションに制限され、その後クリーンキャリアが他のステーションで使用されるべ
く交換されるように分割されている。これは、従来の装置では不可能であり、この特性に
より通常キャリア上に蒸着し後続の処理ステーションを汚染する処理を使って、基板を被
覆することが可能になる。当該システムはスタンドアロンタイプであるか、または他のシ
ステムの能力を拡張するために他のシステムに接続されてもよい。システムアーキテクチ
ャーは、基板が処理中に固定されているところの静的処理及び基板が処理中に移動すると
ころのパスバイ処理の両方を可能にする。本発明のアーキテクチャーは、装置のスツープ
ットを増加させる技術的要求の変更に従い、付加的処理が基板上で実行されるよう、フッ
トプリントを実質的に変更することなく付加的ステーションを追加することを可能にする
。他の修正により、装置のフットプリントを変更することなく、生産力を二倍またはそれ
以上にするよう、それぞれの処理ステーション内で一枚以上の基板を保持するホルダに基
板ホルダを交換することが可能になる。これら及び他の利益及び改良は以下の詳細な説明
で議論される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
従来の基板処理システムが図１に示されている。ここで、同じ構成要素は同じ符号で示
される。図１に示されるように、システムは処理装置10及び基板ハンドリングシステム20
を有する。処理装置10は、メイン真空チャンバ40上に設置された複数の処理ステーション
30、32、34等を含む。処理ステーション30、32、34等はメイン真空チャンバ40の円中心に
関して円形配列で設置されている。さらに、処理装置10は、処理用システム内に基板を搬
入するためのロードステーション42及び処理済のシステムから基板を搬出するためのアン
ロードステーション44を含む。典型的に、基板は磁気ハードディスクを作成するためのま
たは磁気光学ディスクを作成するための基板である。基板及び最終的なディスクは中央開
口部を有する。さらに、基板処理システムは、真空ポンプ、電源及び制御器（図示せず）
を含む。
【００１０】
処理は、システム要求に応じて、同じかまたは異なる処理ステーション30、32、34等内
で実行される。図１の例において、システムは等角間隔に配置された１２個の処理ステー
ション、ロードステーション42及びアンロードステーション44を有する。処理ステーショ
ンは、磁気ディスクを製造する際に従来技術で採用されるような、ひとつまたはそれ以上
の加熱ステーション、スパッタステーション、冷却ステーション、化学気相成長ステーシ
ョン等から成る。基板は、一枚ずつ各ステーションで同じ時間の間連続して移送され、処
理ステーションにより処理されるようにシステムを通じて移動される。基板ホルダは、処
理ステーション及び中央チャンバ内の汚染を避けるように、処理動作中、メイン真空チャ
ンバから処理ステーションをシールする。
【００１１】
メイン真空チャンバ40内には、複数の基板グリッパまたはディスクグリッパが、それぞ
れの処理ステーション内で持ち上がるように各処理ステーションに関して配置されている
。基板ハンドリングシステム20は、バッファ真空チャンバ90、ロードロック92、入口コン
ベア94、アンロードロック96及び出口コンベア98を含む。処理用基板を運ぶカセット100a
、100b、100c、100dはロードロック92を通じてバッファ真空チャンバ90内に入り、アンロ
ードロック96を通じてバッファ真空チャンバ90から出る。この構成において、ロードアー
ム102はカセット100bからロードステーション42内のディスクグリッパまたはリフタ70へ
基板を移送する。アンロードアーム104はアンロードステーション44内のディスクグリッ
パまたはディスクリフタ70からカセット100cへ基板を移送する。基板ハンドリングシステ
ム20は、ここに参考文献として組み込む上記米国特許第5,215,420号に詳細に説明されて
いる。
【００１２】
図２において、本発明に従うシステムの好適実施例が示されている。このシステムは、
処理ステーションの第２レイヤーが処理ステーションのベースレイヤーの上に配置された
状態で、積層関係の多くの処理ステーションから成る。これには、図１に示されるような
従来技術に見られる大きな中央真空メインチャンバが存在しない。それにより、システム
を通じて被処理基板を移動するための制御された循環が可能になる。それは、従来のシス
テムにより占有されていたフットプリントをかなり減少させ、より多くの処理ステーショ
ンを稼働させることが可能である。それにより、大きなフットプリントを有する従来技術
で実行されていた作業と同じ数の作業を、非常に小さいフットプリントで実行でき、また
はより多くの数の処理作業を、システムを通過する基板上に施すことが可能となる。さら
に、以下の図面に関して説明されるように、各ステーションで実行される処理用の個別雰
囲気を形成するよう、ターボ分子またはクライオポンプのような真空ポンプにより、各処
理ステーションは別々に排気される。
【００１３】
図２を参照して、２３個のステーション処理システムが図示されている。実際に、ステ
ーションの数はより多くも少なくもできる。ステーションは101〜123で示される。125で
示されるシステムをロードするために、基板のカセットがロード／アンロード孔126に送
り込まれる。カセットは、経路に沿って、ロード／アンロードステーション129でのポジ
ションへ移動する。ディスクキャリア（図４A参照）はロード／アンロードチャンバ129内
に移動し、そこでアンロード側の移送機構は、処理サイクルを通過したディスクキャリア
内のディスクを内側ホールによりグリップする。その後、ディスクキャリアのジョーが開
放され、処理済の基板がディスクキャリアから除去され、図１の従来技術で説明されたも
のと類似のリフトブレードへ移送される。その後、リフトブレードは基板またはディスク
をカセット内に配置する。ロード側からこの同じロード／アンロードステーション129に
おいて、従来技術と同様のリフトブレードがカセットから基板またはディスクを持上げ、
ロードチャンバ内に上げる。搬送機構はリフトブレードからディスクをディスクキャリア
へ移送し、そこで、ジョー134及び136はディスクキャリア内でディスクをグリップするよ
う閉じる。その後、ディスクキャリアはエレベータ128へ移動し、処理ステーションの上
部セット近くであってステーション101のすぐ隣りのレベルまで持上げられる。その後、
基板及びキャリアは一単位として移動し、ステーション101内へ移送され、そこでディス
クの処理が開始される。その後、基板130及びディスクキャリアの単位は処理ステーショ
ン102の隣りに移動する。ステーション102での処理の後、基板及びディスクキャリアはス
テーション103の隣りへ移動し、そこでディスクは付加的な処理作業を実行される。ディ
スクキャリア上の基板は、101から単位がエレベータ131に入るところの112まで上部レベ
ルに沿って、ひとつの処理チャンバから次へと直列に移動する。その後、単位は下部レベ
ルまで下げられ、ステーション123から113へ戻る。それに沿って、ディスクは、製造要求
に従って処理される。例えば、基板搬入システムはディスクが晒される処理を考慮する際
ある意味で浸水しているので、エレベータチャンバはディスク及び真空システムから水分
を除去するための水ポンプまたはマイスナートラップのような冷却トラップを含む。第１
ステーション101において、ディスクは被覆処理を実行する前にプレコンディショニング
を続けるべく加熱される。
【００１４】
電力制御器132が処理ステーションの上下に配置されている。しかし、それらはシステ
ムの端部に配置される。システムが電力集中処理用に多数の制御器を要求する場合、制御
器は別々のキャビネット内に配置される。図２に示されるように、システムは、システム
125の左側のオペレータステーション133でのエントリーにより駆動され、プログラムされ
る。ステーション127はロード／アンロードステーションとして記述されているが、実際
には、ステーション123の隣りの他端で実行されるアンロード動作を有するシステム内に
基板をロードするよう作用するのみである。アンロードステーションはロードステーショ
ンと対向する位置にユニットの裏側に見られる。これは、以下の図面においてよりはっき
りと示される。基本的に、それはロードステーションに見えるが、システムをアンロード
するよう機能する。ディスクまたは基板を保持するディスクキャリアはアンロードステー
ションに移動する。ジョー134、139が開いてディスクを移送機構へ開放し、移送機構はジ
ョーからディスクを取る。移送機構は図１の構造で使用されるようなシステムかまたは以
下で議論されるようなシステムである。移送機構は、ロードステーションで使用されるよ
うなロードブレードまたは図１で使用されるロードブレードと一致するアンロードブレー
ドへディスクを移送し、そこでディスクはカセットのロード側へ下げられる。
【００１５】
図２は２３個のステーションを有するシステム125を示す。しかし、特定の磁気ディス
クの製造が処理済ディスクに実行された処理より少ない処理を要求するならば、２３個ま
たはそれ以上のステーションのシステム全部が要求されないか、または基板が制限された
集合のアクティブな処理ステーションのみを通過するよう制御されるか、あるいはすべて
の処理ステーションが動作状態ではなくなる。変形的に、より小さいシステムが使用され
てもよい。このようなシステムは例えばより少ない処理ステーションを含む。中央真空チ
ャンバに依存しかつ円形構成を有するシステムと積層システムを合体させることも可能で
ある。このような構造の利点は、制限された付加的面積またはフットプリントで磁気ディ
スクを形成する際に実行されるべき付加的または新しい処理が可能になるよう、製造者が
本発明のシステムへ既存の装置を結合することが可能になるという点である。この点は以
下の図６との関連でさらに議論される。
【００１６】
図３には単一の処理モジュール135が示されており、図４Aにはディスクキャリア136が
基板130とともに示されている。図４Bには、ロードステーションにおいてキャリア内にデ
ィスクを移送するための及びアンロードステーションにおいてキャリア外にディスクを移
送するための機構が示されている。図４Cには機構の他の図面が示され、図４Bにはディス
クキャリアとキャリア上のディスク配置の関係がより詳細に示されている。
【００１７】
図３には、ディスクキャリア136が処理モジュール135内に配置されて示されている。分
離バルブ144及び分離バルブドライバ145はチャンバ135の開口部129を開閉するよう動作す
る。基板130はディスクキャリア内に配置され、移動中ディスクキャリア内の定位置に保
持される。基板は、内側ホール及びグリッパーアクチュエータ、並びにアンロードするた
めにディスクがグリップされた後またはロードするためにグリップが解かれる前にキャリ
アジョーを開くグリッパーアクチュエータ機構によってディスクをグリップする移送機構
により、さまざまな処理チャンバ内での処理に従ってリリースされる。これらの動作は図
４B及び４Cに示される。
【００１８】
図４Bでは、基板のカセット202がロードドア204を通じて移送区画201内に送り込まれて
いる。この位置で、基板は真空環境にある。処理済基板がアンロードゾーン207でアンロ
ードされて移送ステーション201を離れてカセットに戻り、アンロードドア208を通じて移
送ステーション及びカセットホルダ内の器具から除去されるまで、基板はこの位置ですべ
ての操作中に真空環境のままである。ディスクのカセット202はこのサブシステムのロー
ド区画の位置で示されている。カセットホルダは、カセットホルダ202の外部の上部移送
ゾーン203を通じて、基板がディスクキャリア内にロードされるところのディスクロード
ゾーン205へ持上げられるような位置へ基板を配置するようカセットホルダを移送するホ
イール206上に乗っている。上記したようにディスクは、図１に示される従来のシステム
で使用されるリフタと類似のディスクリフタによりカセット外部に持上げられる。この場
合、リフタは開口部222を通じて上に移動し、カセットを通じて基板と係合し、その後、
移送ゾーン203を通じて基板を持上げてディスクロードゾーン205内へ移送する。基板を受
け取るカセット224へ被覆済み基板を戻すのに同様のリフタが使用され、カセットは基板
のロードが完全に終了した後移送ステーション201を出る。リフタは基板をアンロードゾ
ーンから取り出し、アンロード側の経路を通じて下へ移動し、その後基板をカセットに残
し、リフタアームは開口部223を通じて移動する。
【００１９】
基板は、最初に、移送ゾーン203の上のロードゾーン内に到達する。その位置で、ピッ
クアップアーム210が外側に基板中央の穴の中に移動する。このアーム210は基板の中央区
画に挿入されたクリップにより基板と結合し、基板中央の穴または開口部の内側エッジを
つかむ。その後、アーム210は図に示される位置まで戻り、そこでディスクキャリアのジ
ョーを順に開放する機構211を作動させる。その後、ディスクキャリアジョーはディスク
または基板の周りに配置され、ピックアップアームからディスクを除去し、ディスクをつ
かんでさまざまな処理装置を通じてディスクを運ぶ。
【００２０】
図４Cは図４Bに示されるディスクロード／アンロード区画の側面図である。図において
、ディスクキャリア136は側面図で示されている。この図において、移送ドライブ区画212
内に配置されたホイール137が見える。ホイールはシステムを通じてディスクキャリアを
移送するのに使用される。ディスクキャリアは、一部が各チャンバのベースに配置され、
一部が嵌合構造体として各ディスクキャリア216のベースに配置された磁気ドライブシス
テム212により処理チャンバから処理チャンバへ移動される。各ディスクキャリア及び各
チャンバは、磁気ドライブシステム212による動作用の個別移送エレメントを有する。こ
のシステムのホイールはロータリー真空フィードスルーを利用した通常のモーターにより
駆動されるが、リニアモーターと置換されてもよい。ディスクキャリアは、キャリアベー
ス216内に設置された４００シリーズのステンレススチールのような軟質磁性材料により
移動される。図４Cの下側区画に示されるのは、下部チャンバ内のカセット202の側面図で
ある。
【００２１】
基板130の挿入を可能にし、アンロードゾーン207内に処理済基板を解放するように、デ
ィスクキャリア136を開放するべく作動される磁気作動システム211が示されている。この
ような磁気システムが４つ示されている。しかし、基板ホルダのジョーを開閉する目的を
達成するために、これ以上または以下の磁気システムが使用されても良い。
【００２２】
基板の周囲にはハロー構造体213がある。この構造体はディスクキャリア136に取り付け
られ、直径が異なる基板の処理を可能にする。例えば、ハロー構造体は、サイズの異なる
処理用基板がホルダ内に配置可能となるように、広げられまたは狭められ、あるいはディ
スクキャリアから除去される。ディスクキャリア内のディスクまたは基板は、ハロー構造
体213のエッジで保持されるか、もしそれが使用されない場合にはディスクキャリア136自
身により保持される。
【００２３】
図５Aは、処理動作がシステム125内で実行されるところの典型的な処理チャンバ135の
構造を示す。ディスクホルダは上部開口内にディスクを配置する。完全に組み立てられた
状態で側面140は、隣りのチャンバ及びシステムの残りの部分から当該チャンバを分離す
るための分離シールを含む。冷却トラップ、真空ポンプまたは機器が頂部開口142に配置
される。チャンバ用の主要真空ポンプは分離バルブボディ上でチャンバに隣接して配置さ
れ、開口140を通じて排気が行われる。好適実施例において、各チャンバは、各チャンバ
内に均一かつ制御された真空環境を維持するためのクライオ、ターボまたは他の適当なポ
ンプを有する。背面開口部及び正面開口部は、被覆または処理すべき基板の両側にターゲ
ットとしてのソースを配置するために、スパッタ蒸着を実行するチャンバと関連して使用
される。他の処理装置が、処理チャンバを包囲するチャンバ壁となるように、これらの開
口部に配置されてもよい。ベースでの開口部には、ホイール及びディスクキャリアの下部
領域、開口部を閉じるためのシール及び移送用のドライブモーター163が配置されている
。
【００２４】
図５Bは処理ステーションの各部のエレメントを示す。チャンバフレーム135に設置され
た２つのスパッタリングソースとともに、頂上にはターボポンプ149が示されている。図
面にはまた、右側でこのチャンバをシールする分離バルブ144が見える。左側には、この
チャンバを他のチャンバまたはエレベータに取り付けるための開口部129が示されている
。通常隣りのチャンバは、チャンバが互いに分離されるように、このチャンバに取り付け
られる側に分離バルブを有する。
【００２５】
図６Aを参照して、円形システム147に接続された積層システム146が示されている。こ
の結合装置は完全な処理システムであるか、または従来商業的に使用されている既存のシ
ステムと連絡する積層型処理ステーションを与えることにより、既存の円形装置により多
くの処理能力を付加することが可能である。この装置において、処理ステーション151を
有する円形部分147は、レール144により支持され、チャンバ151から次のチャンバへ基板
を移動することにより連続的に基板を処理する。装置146の第１区画は線形処理ステーシ
ョンを示す。これらは、処理チャンバの上部に取り付けられた真空ポンプ149により識別
される。上部処理チャンバが示されているが、システムはユーザーの要求及び／または所
望に応じてこれ以上または以下のこのようなステーションを構成することが可能である。
図６Aに示されていないが、この区画146は真空ポンプ149に結合されたステーションの下
の下層処理ステーションを含む。これは図６Bに示されている。真空ポンプは各処理チャ
ンバごとに存在する。同様の真空ポンプが積層146の下側部分の処理チャンバ用に下側に
伸びる。これもまた図６Bに示されている。スクリーン148及びキーボード150は装置の動
作を制御するためのオペレータステーション133を構成する。円形システム147は真空ポン
プが取り付けられた単一の処理チャンバを含む。図１に示されるようなシステムに積層型
フロントエンド区画146が結合されると、区画146のディスクキャリア内の基板は、基板ハ
ンドリングシステム内にディスクを移送するか、またはロードステーション42でディスク
グリッパ70へ移送しその後システム内に送られる。
【００２６】
図７A〜Eは、図２に示される積層システムを通じてどのようにディスクが移動するかを
示す一組の図である。図７は５つの異なる図から成る。ここでは、処理チャンバ内でディ
スクがどのように配置されるか、及びステーション間でディスクがどのように移送される
かが示されている。図中、ディスクは転々と移動するため、ディスクには1〜5及び18〜25
の符号が付されている。図７Aにおいて、ディスク1は下部またはエレベータ128の入口に
あり、ディスク2はエントリーステーションにある。基板3、4及び5は装置へのエントリー
を待っており、ディスクキャリア内への移送を待っているカセット内に通常配置される。
図７Bにおいて、エレベータは処理チャンバに搬入する位置のトップレベルまでディスク1
を移動し、ディスク18は図４A〜Cとの関連で説明されたようなディスクキャリアから分離
されている。その後、それはアンロードカセット内にアンロードされる。この図でディス
ク2は図４A〜Cとの関連で説明されたロードステーション内のディスクキャリアにロード
されている。図７Cにおいて、ディスクキャリア内に載置されたディスク2がエレベータ内
に移動する間、ディスク1はディスクキャリアにより第１処理ステーションに移動され、
被覆処理が完了した基板18はシステムの外へ送り出される。ディスク3はシステムにエン
トリーするために配置され、ディスク19は出る準備ができており、ディスクキャリアから
分離されている。図７Cに示された他のディスクは、システムを通じて移動する。処理ス
テーションの上層において、ディスク25、24及び23はひとつ右のステーションに移動し（
図７Bの位置と比較して）、ディスク1は処置ステーション内に移動する。上層の最も右位
置にあるディスク22が下方に移動し、その結果ディスク22は下層の最も右側の位置を占め
、下層の他のディスクはひとつ左のステーションに移動する。図７Dにおいて、新しいデ
ィスク4がシステムに入る準備ができ、一方ディスク20はシステムを出るところである。
上層のディスクがすべてひとつ右のステーションに移動し、最終ディスク23が下層ステー
ションに下降する。図７Eにおいて、ディスク5がシステムに入るところであり、ディスク
キャリアに載置されたディスク4がエレベータ上にあり、ディスク3により占有されたエン
トリーステーションまで移動する準備ができた。ディスクは上記図面に示されたルートに
従い上下移動し、ディスク20はシステムから出る。この構造及びプログラムに対するサイ
クルのこの時点で、図７Aでシステムへのエントリーを待っていたすべてのオリジナルデ
ィスク3、4及び5は搬入され、３つの新しい基板6、7及び8がエントリーを待っている。ま
たこの時点で、ディスク18、19及び20の処理が完了し、システムから除去されている。シ
ステムは左右両側にエレベータを有する。左側のエレベータは処理チャンバの上層レベル
までディスクを移動し、右側のエレベータは処理用のディスクを下層レベルまで下げ、デ
ィスクは下層処理レベルに沿ってエントリーポイントまで戻りその後システムから出る。
【００２７】
図８A〜Eを参照して、システムは、ひとつの装置から他の装置へ基板を移動するための
スイングアームを有する２つの装置として示されている。基板はそれが従う経路及び移動
を単純化するために符号が付されている。図８Aにおいて、基板6、7及び8はシステムに入
るのを待つ位置にある。基板10及び11は処理され、装置から取り出されている。基板12は
図８Bで処理済基板と一緒にされ、基板25が、スイングアーム153により左側の積層処理ス
テーションから右側の他の積層処理ステーションへ移動される。図８Eにおいて、基板6、
7及び8がシステム内にあって処理されており、基板12及び13がシステムから出され、処理
済ディスクと一緒にされ、それらはカセットホルダ内に再配置される。図８AからEに示さ
れるように、ディスクはステーションからステーションへ移動する。
【００２８】
図９において、キャリア交換モジュール156が示されている。さまざまな処理ステーシ
ョンにおいて基板処理中に存在するキャリアは、処理ステーションで蒸着される材料によ
り被覆される。例えば、典型的な製造プロセスにおいて、磁気ハードディスクを作成する
ために、アルミニウム基板に、スパッタ技術を使ってまずクロム層が被覆され、次にコバ
ルト合金が蒸着され、次に磁気ディスクを製造するために製造プロセスに従いユーザーに
より決定される他の層が蒸着される。蒸着の最終段階は、例えば米国特許第6,368,678号
に記載されるようなプラズマ強化化学気相成長を使って、ダイヤモンド状の被覆を形成す
ることに基づくものである。クロム、コバルト及び炭素がすべて同じ基板上に蒸着される
システムにおいて、各処理に同じキャリアが使用されれば、キャリア上に不所望な材料の
付着が生じる。これはそれ自身問題ではないかもしれない。しかし、キャリア上に蒸着さ
れた材料が後の処理工程の間に剥がれ落ち、その結果、信頼できないかまたは他の製品と
同一でない製品を作るように、部分的に被覆された基板への新しい蒸着が妨げられまたは
損なわれれば、問題である。この問題が発生するのを避けるために、本発明のシステムは
基板の処理が実行される前にキャリアを新しくきれいなものに交換することができるよう
戦略的に配置されたステーションを含む。図９はこのような交換モジュールを示し、図１
０A〜Dはキャリア交換シーケンスを示す。始めに、きれいなキャリア155が交換モジュー
ル156内にロードされる。処理ステーション内でのキャリアの設定使用回数または特定の
処理工程及び／または蒸着にキャリアを晒す設定回数の後に生じるようシステムにプログ
ラムされた手動または自動送りによって、新しいキャリアがロードされる。後の作業及び
被覆基板自身に有害な効果が生じる前に不純物が除去されるように、まず、キャリア交換
モジュール内できれいなキャリアが予め調整される。キャリア交換モジュールは線形構造
体の一方の端部または両端の同等な位置に配置される。例えば、それは、図８Aにステー
ション156及び159として示されるように、エレベータの向う側に存在する。同様のステー
ションが図８A〜Eに示されるスイングアームの位置に配置されてもよい。この構造により
、ディスクが処理チャンバの第１セクションから第２セクションへ移動する際に、ディス
クキャリアの変更が可能になり、その結果、ディスクが第２セクションに入るとき、ディ
スクは予めきれいにされたディスクキャリアにより装置の第１セクション内での処理から
効果的に分離される。図８Aに示されるように配置される際、ディスクキャリアは、ディ
スクキャリアからディスクを移送した後にクリーニング用モジュールを入れることにより
、運転停止して移送される。図９には、真空ポンプ149及び分離バルブ144が示されている
。これらにより、汚染が生じることなく、キャリア交換モジュール156をシステムへ直接
接続することが可能になる。この構造は、図８Aの156または159に示される位置に配置さ
れるか、またはキャリアが交換されなければ汚染が生じるような他の任意の位置に配置さ
れる。既存の装置に結合する図６Aに示される装置は、線形装置146からディスクが移動す
る際にディスクキャリアから離れたディスクの手渡しを要求し、ディスクキャリア内のデ
ィスクは円形装置147へ移送され、ディスクはディスクキャリアまたは円形システム内に
エントリーする際にディスクが配置されるカセットから持上げられる。ディスクがリフタ
上に配置されると、その後ディスクはペデスタル方式の従来のキャリアへ手渡され、カセ
ットへディスクを戻すためにまたは線形システム146内でさらに処理するようディスクキ
ャリアへディスクを渡すために、リフタへ戻されるまでキャリアはシステムを通じてディ
スクとともに移動する。図９に示されるようなステーション156は、セクション146を通じ
たディスクの移動が完了しセクション147へ入る際に、キャリアからディスクを分離する
ためにこの位置に設けられる。同様に、ディスクのセクション147を通じた移動が完了し
セクション146へ入る際、ディスクは図９と同じステーションできれいなディスクキャリ
アへ装填される。
【００２９】
図１０において、キャリア交換モジュールがエレベータ128の向う側に配置されている
。図１０のシステムは、新しいキャリアが準備されるとキャリアをスキップロードするよ
うプログラムされる。新しいキャリア155はスキップロードされたキャリア157と置換する
ために使用される。これは最初のチャンバ内の空キャリア157により示される。空キャリ
アはエレベータ128により上方に移動する通常のシーケンスに従う。これは図１０Bに示さ
れる。図１０Cにおいて、キャリアの交換が示されている。きれいなキャリア155が交換さ
れたキャリア157と置換され、図１０Dに示されるようにきれいなキャリアが通常のフロー
サイクルで移動し、クリーニングが必要なキャリア157がクリーニングされ、その後交換
が必要な次のキャリアと置換するのに使用するべく交換モジュール内へ挿入される。
【００３０】
図１１を参照して、２枚のディスクを同時に保持するディスクキャリアが示されている
。これはグリップ機構を使って達成され、それはディスクキャリアがシステムを通じて移
動する際にさまざまな処理チャンバ内で処理位置に２枚のディスクを保持する。ディスク
キャリア内に存在するディスクが２枚でも１枚でも各処理チャンバ内で消費される時間は
同じであるため、この設計はシステムのスループットを２倍にする。
【００３１】
図１２は図２に示されるシステム125により使用可能なサイクルを示す。このサイクル
は１動作あたり５.１秒である。移送に１秒かかり、処理に４.１秒かかる。これらの時間
は変化するが、システム125はこの時間制約に従い動作可能である。この速度での動作は
１時間に７００枚の被覆基板を生成し、通常の１日８時間作業では月に１５０万枚以上の
ディスクを製造できる。
【００３２】
処理ステーション内での処理は詳細に説明されなかったが、この装置はこの点で真の利
点を与えることが理解されよう。例えば、ディスクキャリアは処理ステーション内に進入
し、処理中に多くの処理ステーションを通じて連続的に移動する。これは、パスバイ処理
として知られている。これはある種の蒸着に対して有効である。２つまたはそれ以上の処
理ステーションを結合することも可能であり、同じプロセスにおいてより多くの時間基板
を処理することも可能である。したがって、ひとつの基板をある温度に上昇させるために
２つまたはそれ以上の処理ステーションを使用する代わりに、同じ結果に対して多くの移
動及び複数のステーションを通常必要とする単一ステーションまたはそれと同等なステー
ション内で所望の機能を実行するように、２つまたはそれ以上の処理ステーションがひと
つの大きな処理ステーションに組み合わされる。処理時間はひとつのサイクルあたり通常
約５秒かかるが、これはある処理動作に対しては非常に短い時間であるが他の処理動作に
対しては長い時間である。したがって装置は動作を変更するようにプログラムされ得る。
これは、本発明の装置において、ディスクキャリアをステーション内により長く置きこと
ができるようかつ他の処理に要求される時間の２から３倍を必要とする処理を可能にする
ように、処理チャンバをより大きなステーションに結合することにより扱われるか、また
は適当に調節されたより少ない時間を要する作業に与えられるサイクルを遅らせることに
より達成される。
【００３３】
本発明の好適実施例が説明されてきたが、特許請求の範囲に記載された発明の態様から
離れることなく、さまざまな修正及び変更が可能であることは、当業者の知るところであ
る。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、従来の基板処理システムの平面図である。
【図２】図２は、本発明に従う２３個ステーションシステムの略示図である。
【図３】図３は、本発明に使用するためのひとつの処理モジュールの略示図である。
【図４Ａ】図４Aは、本発明の異なる処理モジュールへディスクを移送するために使用されるディスクキャリアの略示図である。
【図４Ｂ】図４Bは、ディスク移送機構の正面図である。
【図４Ｃ】図４Cは、ディスク移送機構の側面図である。
【図５Ａ】図５Aは、処理ステーションの支持構造体の略示図である。
【図５Ｂ】図５Bは、処理ステーションの水平断面図である。
【図６Ａ】図６Aは、本発明のマルチステーション小フットプリントシステムが円形システムと結合されるところのシステムの略示図である。
【図６Ｂ】図６Bは、同じ装置の側面略示図である。
【図７】図７A、B、C、D及びEは、基板及び関連するディスクキャリアが移動するプログラムされた経路を示す移送図である。
【図８Ａ】図８Aは、磁気被覆基板を形成する際に基板及び関連ディスクキャリアが移動する他のプログラムされた経路を示すディスク移送図である。
【図８Ｂ】図８Bは、磁気被覆基板を形成する際に基板及び関連ディスクキャリアが移動する他のプログラムされた経路を示すディスク移送図である。
【図８Ｃ】図８Cは、磁気被覆基板を形成する際に基板及び関連ディスクキャリアが移動する他のプログラムされた経路を示すディスク移送図である。
【図８Ｄ】図８Dは、磁気被覆基板を形成する際に基板及び関連ディスクキャリアが移動する他のプログラムされた経路を示すディスク移送図である。
【図８Ｅ】図８Eは、磁気被覆基板を形成する際に基板及び関連ディスクキャリアが移動する他のプログラムされた経路を示すディスク移送図である。
【図９】図９は、キャリア交換モジュールの略示図である。
【図１０】図１０A、B、C及びDは、キャリア交換シーケンスを示す。
【図１１】図１１は、２枚ディスク用のホルダを有する処理ステーションの略示図である。
【図１２】図１２は、システム動作サイクルを示すチャートである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ディスクを作成する際に使用される基板のような薄い基板を扱いかつ処
理するためのシステム及び処理方法に関する。特に、本発明は、いくつかの処理ステーシ
ョンにおいて、さまざまな被覆技術を使用する際に、両面同時に基板処理するための改良
されたシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
２００２年７月１日付けニューヨークタイムズでディスク生産者が説明するように、家
庭に持ち帰るためのプラスチックトレイは、現在のコンピュータハードディスクよりも粗
利益が高い。しかし、我々は、今日、複雑なコンピュータチップと同じくらい多くの技術
を含むディスクを要求する。本発明はこのようなディスク製造の改良に関し、より高度な
ディスク技術の創造及びコスト低減を可能にする。
【０００３】
米国特許第5,215,420号及び第5,425,611号は、ディスク製造に使用される基本的な装置
を説明する。この装置は、MPD250と称し、カリフォルニア州サンタクララのインテバック
・インコーポレイテッドより購入することができる。装置は、メインチャンバ、搬入出ロ
ードロック、基板ロード及びアンロードステージ、及び複数の処理ステーションを含む。
ディスクはシステム内に送り込まれ、処理ステーション内で処理され、その後コンピュー
タのハードディスクのような使用に適したディスクとしてシステムから送り出される。MP
D250の開発以前には、米国特許第4,981,408号に記載されるようなカリフォルニア州パロ
アルトのバリアン・アソシエイツから入手可能であった装置が存在した。他に、日本のア
ネルバ・コーポレイションのC-3040がある。装置の目的のひとつは、基板上により厚い膜
を蒸着することである。このシステムを記載する特許は、米国特許第6,027,618号、第6,2
28,439B1号及び第6,251,232B1号である。これらの特許文献はここに参考文献として組み
込まれる。
【０００４】
これらの従来技術のひとつの欠点は、かなり大きなフットプリントを占めることである
。そのいくつかは非常に長い。他にも概して長方形の面積を占め、一部屋全部である。デ
ィスク製造用のこれらの装置は典型的に大きいサイズのクリーンルーム内で実行されるた
め、装置は過剰に大きくなりかつ非常に高価なクリーンルームを必要とする。
【０００５】
近年、技術に進歩に従い、オリジナルのシステムにアドオンを追加することが必要にな
ってきた。例えば、このようなアドオンのひとつが、ツールから除去される前に、ディス
クを潤滑させるための潤滑油ステーションである。これは、米国特許第6,183,831B1号及
び２０００年５月１日出願の米国特許出願第09/562,039号に記載されている。他は、プラ
ズマ強化CVDを使ってダイヤモンド状被覆を形成するために炭素の蒸着を扱わなければな
らない。これは、例えば、米国特許第6,101,972号、6,203,862号及び6,368,678B1号に記
載されている。
【特許文献１】米国特許第5,215,420号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
放射状システムにおいて、装置の一部として機能することができる処理ステーションの
数に関して限界が存在する。典型的に、既存のシステムは約１２個のステーションに制限
される。ステーションを付加するには、装置の大幅な設計変更が必要となり、工場は、よ
り多くのステーションを有するシステムがそのフットプリントをかなり増加させることを
容易に予想できる。これらのシステムにおいて、概して、装置のさまざまなステーション
へ基板を運ぶのに同じ基板ホルダが使用される。基板ホルダを変えることが必要または所
望されるなら、システムの動作停止及び生産停止が必要になる。また、基板が動いている
間にこれらのシステム内で処理を行うことは不可能であり、これによりパスバイモードで
蒸着が実行される際に非常に薄い層の蒸着が禁止される。
【０００７】
線形機械は放射状システムが経験したのと同じ種類の問題を有する。それは大きなフッ
トプリントを有し、基板ホルダを変更するにはシステム及び生産を停止する必要がある。
任意のアドオンはフットプリントを拡張し、ステーション数が設備の空間的制約により制
限される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の好適実施例は、比較的小さいフットプリントを有する構造において高いスルー
プットで、両面同時に、垂直位置で、基板を処理するシステムである。システムはフレキ
シビリティを有し、処理ステーションの付加を許す。システムは、基板キャリアがある処
理ステーションに制限され、その後クリーンキャリアが他のステーションで使用されるべ
く交換されるように分割されている。これは、従来の装置では不可能であり、この特性に
より通常キャリア上に蒸着し後続の処理ステーションを汚染する処理を使って、基板を被
覆することが可能になる。当該システムはスタンドアロンタイプであるか、または他のシ
ステムの能力を拡張するために他のシステムに接続されてもよい。システムアーキテクチ
ャーは、基板が処理中に固定されているところの静的処理及び基板が処理中に移動すると
ころのパスバイ処理の両方を可能にする。本発明のアーキテクチャーは、装置のスツープ
ットを増加させる技術的要求の変更に従い、付加的処理が基板上で実行されるよう、フッ
トプリントを実質的に変更することなく付加的ステーションを追加することを可能にする
。他の修正により、装置のフットプリントを変更することなく、生産力を二倍またはそれ
以上にするよう、それぞれの処理ステーション内で一枚以上の基板を保持するホルダに基
板ホルダを交換することが可能になる。これら及び他の利益及び改良は以下の詳細な説明
で議論される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
従来の基板処理システムが図１に示されている。ここで、同じ構成要素は同じ符号で示
される。図１に示されるように、システムは処理装置10及び基板ハンドリングシステム20
を有する。処理装置10は、メイン真空チャンバ40上に設置された複数の処理ステーション
30、32、34等を含む。処理ステーション30、32、34等はメイン真空チャンバ40の円中心に
関して円形配列で設置されている。さらに、処理装置10は、処理用システム内に基板を搬
入するためのロードステーション42及び処理済のシステムから基板を搬出するためのアン
ロードステーション44を含む。典型的に、基板は磁気ハードディスクを作成するためのま
たは磁気光学ディスクを作成するための基板である。基板及び最終的なディスクは中央開
口部を有する。さらに、基板処理システムは、真空ポンプ、電源及び制御器（図示せず）
を含む。
【００１０】
処理は、システム要求に応じて、同じかまたは異なる処理ステーション30、32、34等内
で実行される。図１の例において、システムは等角間隔に配置された１２個の処理ステー
ション、ロードステーション42及びアンロードステーション44を有する。処理ステーショ
ンは、磁気ディスクを製造する際に従来技術で採用されるような、ひとつまたはそれ以上
の加熱ステーション、スパッタステーション、冷却ステーション、化学気相成長ステーシ
ョン等から成る。基板は、一枚ずつ各ステーションで同じ時間の間連続して移送され、処
理ステーションにより処理されるようにシステムを通じて移動される。基板ホルダは、処
理ステーション及び中央チャンバ内の汚染を避けるように、処理動作中、メイン真空チャ
ンバから処理ステーションをシールする。
【００１１】
メイン真空チャンバ40内には、複数の基板グリッパまたはディスクグリッパが、それぞ
れの処理ステーション内で持ち上がるように各処理ステーションに関して配置されている
。基板ハンドリングシステム20は、バッファ真空チャンバ90、ロードロック92、入口コン
ベア94、アンロードロック96及び出口コンベア98を含む。処理用基板を運ぶカセット100a
、100b、100c、100dはロードロック92を通じてバッファ真空チャンバ90内に入り、アンロ
ードロック96を通じてバッファ真空チャンバ90から出る。この構成において、ロードアー
ム102はカセット100bからロードステーション42内のディスクグリッパまたはリフタ70へ
基板を移送する。アンロードアーム104はアンロードステーション44内のディスクグリッ
パまたはディスクリフタ70からカセット100cへ基板を移送する。基板ハンドリングシステ
ム20は、ここに参考文献として組み込む上記米国特許第5,215,420号に詳細に説明されて
いる。
【００１２】
図２において、本発明に従うシステムの好適実施例が示されている。このシステムは、
処理ステーションの第２レイヤーが処理ステーションのベースレイヤーの上に配置された
状態で、積層関係の多くの処理ステーションから成る。これには、図１に示されるような
従来技術に見られる大きな中央真空メインチャンバが存在しない。それにより、システム
を通じて被処理基板を移動するための制御された循環が可能になる。それは、従来のシス
テムにより占有されていたフットプリントをかなり減少させ、より多くの処理ステーショ
ンを稼働させることが可能である。それにより、大きなフットプリントを有する従来技術
で実行されていた作業と同じ数の作業を、非常に小さいフットプリントで実行でき、また
はより多くの数の処理作業を、システムを通過する基板上に施すことが可能となる。さら
に、以下の図面に関して説明されるように、各ステーションで実行される処理用の個別雰
囲気を形成するよう、ターボ分子またはクライオポンプのような真空ポンプにより、各処
理ステーションは別々に排気される。
【００１３】
図２を参照して、２３個のステーション処理システムが図示されている。実際に、ステ
ーションの数はより多くも少なくもできる。ステーションは101〜123で示される。125で
示されるシステムをロードするために、基板のカセットがロード／アンロード孔126に送
り込まれる。カセットは、経路に沿って、ロード／アンロードステーション129でのポジ
ションへ移動する。ディスクキャリア（図４A参照）はロード／アンロードチャンバ129内
に移動し、そこでアンロード側の移送機構は、処理サイクルを通過したディスクキャリア
内のディスクを内側ホールによりグリップする。その後、ディスクキャリアのジョーが開
放され、処理済の基板がディスクキャリアから除去され、図１の従来技術で説明されたも
のと類似のリフトブレードへ移送される。その後、リフトブレードは基板またはディスク
をカセット内に配置する。ロード側からこの同じロード／アンロードステーション129に
おいて、従来技術と同様のリフトブレードがカセットから基板またはディスクを持上げ、
ロードチャンバ内に上げる。搬送機構はリフトブレードからディスクをディスクキャリア
へ移送し、そこで、ジョー134及び136はディスクキャリア内でディスクをグリップするよ
う閉じる。その後、ディスクキャリアはエレベータ128へ移動し、処理ステーションの上
部セット近くであってステーション101のすぐ隣りのレベルまで持上げられる。その後、
基板及びキャリアは一単位として移動し、ステーション101内へ移送され、そこでディス
クの処理が開始される。その後、基板130及びディスクキャリアの単位は処理ステーショ
ン102の隣りに移動する。ステーション102での処理の後、基板及びディスクキャリアはス
テーション103の隣りへ移動し、そこでディスクは付加的な処理作業を実行される。ディ
スクキャリア上の基板は、101から単位がエレベータ131に入るところの112まで上部レベ
ルに沿って、ひとつの処理チャンバから次へと直列に移動する。その後、単位は下部レベ
ルまで下げられ、ステーション123から113へ戻る。それに沿って、ディスクは、製造要求
に従って処理される。例えば、基板搬入システムはディスクが晒される処理を考慮する際
ある意味で浸水しているので、エレベータチャンバはディスク及び真空システムから水分
を除去するための水ポンプまたはマイスナートラップのような冷却トラップを含む。第１
ステーション101において、ディスクは被覆処理を実行する前にプレコンディショニング
を続けるべく加熱される。
【００１４】
電力制御器132が処理ステーションの上下に配置されている。しかし、それらはシステ
ムの端部に配置される。システムが電力集中処理用に多数の制御器を要求する場合、制御
器は別々のキャビネット内に配置される。図２に示されるように、システムは、システム
125の左側のオペレータステーション133でのエントリーにより駆動され、プログラムされ
る。ステーション127はロード／アンロードステーションとして記述されているが、実際
には、ステーション123の隣りの他端で実行されるアンロード動作を有するシステム内に
基板をロードするよう作用するのみである。アンロードステーションはロードステーショ
ンと対向する位置にユニットの裏側に見られる。これは、以下の図面においてよりはっき
りと示される。基本的に、それはロードステーションに見えるが、システムをアンロード
するよう機能する。ディスクまたは基板を保持するディスクキャリアはアンロードステー
ションに移動する。ジョー134、139が開いてディスクを移送機構へ開放し、移送機構はジ
ョーからディスクを取る。移送機構は図１の構造で使用されるようなシステムかまたは以
下で議論されるようなシステムである。移送機構は、ロードステーションで使用されるよ
うなロードブレードまたは図１で使用されるロードブレードと一致するアンロードブレー
ドへディスクを移送し、そこでディスクはカセットのロード側へ下げられる。
【００１５】
図２は２３個のステーションを有するシステム125を示す。しかし、特定の磁気ディス
クの製造が処理済ディスクに実行された処理より少ない処理を要求するならば、２３個ま
たはそれ以上のステーションのシステム全部が要求されないか、または基板が制限された
集合のアクティブな処理ステーションのみを通過するよう制御されるか、あるいはすべて
の処理ステーションが動作状態ではなくなる。変形的に、より小さいシステムが使用され
てもよい。このようなシステムは例えばより少ない処理ステーションを含む。中央真空チ
ャンバに依存しかつ円形構成を有するシステムと積層システムを合体させることも可能で
ある。このような構造の利点は、制限された付加的面積またはフットプリントで磁気ディ
スクを形成する際に実行されるべき付加的または新しい処理が可能になるよう、製造者が
本発明のシステムへ既存の装置を結合することが可能になるという点である。この点は以
下の図６との関連でさらに議論される。
【００１６】
図３には単一の処理モジュール135が示されており、図４Aにはディスクキャリア136が
基板130とともに示されている。図４Bには、ロードステーションにおいてキャリア内にデ
ィスクを移送するための及びアンロードステーションにおいてキャリア外にディスクを移
送するための機構が示されている。図４Cには機構の他の図面が示され、図４Bにはディス
クキャリアとキャリア上のディスク配置の関係がより詳細に示されている。
【００１７】
図３には、ディスクキャリア136が処理モジュール135内に配置されて示されている。分
離バルブ144及び分離バルブドライバ145はチャンバ135の開口部129を開閉するよう動作す
る。基板130はディスクキャリア内に配置され、移動中ディスクキャリア内の定位置に保
持される。基板は、内側ホール及びグリッパーアクチュエータ、並びにアンロードするた
めにディスクがグリップされた後またはロードするためにグリップが解かれる前にキャリ
アジョーを開くグリッパーアクチュエータ機構によってディスクをグリップする移送機構
により、さまざまな処理チャンバ内での処理に従ってリリースされる。これらの動作は図
４B及び４Cに示される。
【００１８】
図４Bでは、基板のカセット202がロードドア204を通じて移送区画201内に送り込まれて
いる。この位置で、基板は真空環境にある。処理済基板がアンロードゾーン207でアンロ
ードされて移送ステーション201を離れてカセットに戻り、アンロードドア208を通じて移
送ステーション及びカセットホルダ内の器具から除去されるまで、基板はこの位置ですべ
ての操作中に真空環境のままである。ディスクのカセット202はこのサブシステムのロー
ド区画の位置で示されている。カセットホルダは、カセットホルダ202の外部の上部移送
ゾーン203を通じて、基板がディスクキャリア内にロードされるところのディスクロード
ゾーン205へ持上げられるような位置へ基板を配置するようカセットホルダを移送するホ
イール206上に乗っている。上記したようにディスクは、図１に示される従来のシステム
で使用されるリフタと類似のディスクリフタによりカセット外部に持上げられる。この場
合、リフタは開口部222を通じて上に移動し、カセットを通じて基板と係合し、その後、
移送ゾーン203を通じて基板を持上げてディスクロードゾーン205内へ移送する。基板を受
け取るカセット224へ被覆済み基板を戻すのに同様のリフタが使用され、カセットは基板
のロードが完全に終了した後移送ステーション201を出る。リフタは基板をアンロードゾ
ーンから取り出し、アンロード側の経路を通じて下へ移動し、その後基板をカセットに残
し、リフタアームは開口部223を通じて移動する。
【００１９】
基板は、最初に、移送ゾーン203の上のロードゾーン内に到達する。その位置で、ピッ
クアップアーム210が外側に基板中央の穴の中に移動する。このアーム210は基板の中央区
画に挿入されたクリップにより基板と結合し、基板中央の穴または開口部の内側エッジを
つかむ。その後、アーム210は図に示される位置まで戻り、そこでディスクキャリアのジ
ョーを順に開放する機構211を作動させる。その後、ディスクキャリアジョーはディスク
または基板の周りに配置され、ピックアップアームからディスクを除去し、ディスクをつ
かんでさまざまな処理装置を通じてディスクを運ぶ。
【００２０】
図４Cは図４Bに示されるディスクロード／アンロード区画の側面図である。図において
、ディスクキャリア136は側面図で示されている。この図において、移送ドライブ区画212
内に配置されたホイール137が見える。ホイールはシステムを通じてディスクキャリアを
移送するのに使用される。ディスクキャリアは、一部が各チャンバのベースに配置され、
一部が嵌合構造体として各ディスクキャリア216のベースに配置された磁気ドライブシス
テム212により処理チャンバから処理チャンバへ移動される。各ディスクキャリア及び各
チャンバは、磁気ドライブシステム212による動作用の個別移送エレメントを有する。こ
のシステムのホイールはロータリー真空フィードスルーを利用した通常のモーターにより
駆動されるが、リニアモーターと置換されてもよい。ディスクキャリアは、キャリアベー
ス216内に設置された４００シリーズのステンレススチールのような軟質磁性材料により
移動される。図４Cの下側区画に示されるのは、下部チャンバ内のカセット202の側面図で
ある。
【００２１】
基板130の挿入を可能にし、アンロードゾーン207内に処理済基板を解放するように、デ
ィスクキャリア136を開放するべく作動される磁気作動システム211が示されている。この
ような磁気システムが４つ示されている。しかし、基板ホルダのジョーを開閉する目的を
達成するために、これ以上または以下の磁気システムが使用されても良い。
【００２２】
基板の周囲にはハロー構造体213がある。この構造体はディスクキャリア136に取り付け
られ、直径が異なる基板の処理を可能にする。例えば、ハロー構造体は、サイズの異なる
処理用基板がホルダ内に配置可能となるように、広げられまたは狭められ、あるいはディ
スクキャリアから除去される。ディスクキャリア内のディスクまたは基板は、ハロー構造
体213のエッジで保持されるか、もしそれが使用されない場合にはディスクキャリア136自
身により保持される。
【００２３】
図５Aは、処理動作がシステム125内で実行されるところの典型的な処理チャンバ135の
構造を示す。ディスクホルダは上部開口内にディスクを配置する。完全に組み立てられた
状態で側面140は、隣りのチャンバ及びシステムの残りの部分から当該チャンバを分離す
るための分離シールを含む。冷却トラップ、真空ポンプまたは機器が頂部開口142に配置
される。チャンバ用の主要真空ポンプは分離バルブボディ上でチャンバに隣接して配置さ
れ、開口140を通じて排気が行われる。好適実施例において、各チャンバは、各チャンバ
内に均一かつ制御された真空環境を維持するためのクライオ、ターボまたは他の適当なポ
ンプを有する。背面開口部及び正面開口部は、被覆または処理すべき基板の両側にターゲ
ットとしてのソースを配置するために、スパッタ蒸着を実行するチャンバと関連して使用
される。他の処理装置が、処理チャンバを包囲するチャンバ壁となるように、これらの開
口部に配置されてもよい。ベースでの開口部には、ホイール及びディスクキャリアの下部
領域、開口部を閉じるためのシール及び移送用のドライブモーター163が配置されている
。
【００２４】
図５Bは処理ステーションの各部のエレメントを示す。チャンバフレーム135に設置され
た２つのスパッタリングソースとともに、頂上にはターボポンプ149が示されている。図
面にはまた、右側でこのチャンバをシールする分離バルブ144が見える。左側には、この
チャンバを他のチャンバまたはエレベータに取り付けるための開口部129が示されている
。通常隣りのチャンバは、チャンバが互いに分離されるように、このチャンバに取り付け
られる側に分離バルブを有する。
【００２５】
図６Aを参照して、円形システム147に接続された積層システム146が示されている。こ
の結合装置は完全な処理システムであるか、または従来商業的に使用されている既存のシ
ステムと連絡する積層型処理ステーションを与えることにより、既存の円形装置により多
くの処理能力を付加することが可能である。この装置において、処理ステーション151を
有する円形部分147は、レール144により支持され、チャンバ151から次のチャンバへ基板
を移動することにより連続的に基板を処理する。装置146の第１区画は線形処理ステーシ
ョンを示す。これらは、処理チャンバの上部に取り付けられた真空ポンプ149により識別
される。上部処理チャンバが示されているが、システムはユーザーの要求及び／または所
望に応じてこれ以上または以下のこのようなステーションを構成することが可能である。
図６Aに示されていないが、この区画146は真空ポンプ149に結合されたステーションの下
の下層処理ステーションを含む。これは図６Bに示されている。真空ポンプは各処理チャ
ンバごとに存在する。同様の真空ポンプが積層146の下側部分の処理チャンバ用に下側に
伸びる。これもまた図６Bに示されている。スクリーン148及びキーボード150は装置の動
作を制御するためのオペレータステーション133を構成する。円形システム147は真空ポン
プが取り付けられた単一の処理チャンバを含む。図１に示されるようなシステムに積層型
フロントエンド区画146が結合されると、区画146のディスクキャリア内の基板は、基板ハ
ンドリングシステム内にディスクを移送するか、またはロードステーション42でディスク
グリッパ70へ移送しその後システム内に送られる。
【００２６】
図７A〜Eは、図２に示される積層システムを通じてどのようにディスクが移動するかを
示す一組の図である。図７は５つの異なる図から成る。ここでは、処理チャンバ内でディ
スクがどのように配置されるか、及びステーション間でディスクがどのように移送される
かが示されている。図中、ディスクは転々と移動するため、ディスクには1〜5及び18〜25
の符号が付されている。図７Aにおいて、ディスク1は下部またはエレベータ128の入口に
あり、ディスク2はエントリーステーションにある。基板3、4及び5は装置へのエントリー
を待っており、ディスクキャリア内への移送を待っているカセット内に通常配置される。
図７Bにおいて、エレベータは処理チャンバに搬入する位置のトップレベルまでディスク1
を移動し、ディスク18は図４A〜Cとの関連で説明されたようなディスクキャリアから分離
されている。その後、それはアンロードカセット内にアンロードされる。この図でディス
ク2は図４A〜Cとの関連で説明されたロードステーション内のディスクキャリアにロード
されている。図７Cにおいて、ディスクキャリア内に載置されたディスク2がエレベータ内
に移動する間、ディスク1はディスクキャリアにより第１処理ステーションに移動され、
被覆処理が完了した基板18はシステムの外へ送り出される。ディスク3はシステムにエン
トリーするために配置され、ディスク19は出る準備ができており、ディスクキャリアから
分離されている。図７Cに示された他のディスクは、システムを通じて移動する。処理ス
テーションの上層において、ディスク25、24及び23はひとつ右のステーションに移動し（
図７Bの位置と比較して）、ディスク1は処置ステーション内に移動する。上層の最も右位
置にあるディスク22が下方に移動し、その結果ディスク22は下層の最も右側の位置を占め
、下層の他のディスクはひとつ左のステーションに移動する。図７Dにおいて、新しいデ
ィスク4がシステムに入る準備ができ、一方ディスク20はシステムを出るところである。
上層のディスクがすべてひとつ右のステーションに移動し、最終ディスク23が下層ステー
ションに下降する。図７Eにおいて、ディスク5がシステムに入るところであり、ディスク
キャリアに載置されたディスク4がエレベータ上にあり、ディスク3により占有されたエン
トリーステーションまで移動する準備ができた。ディスクは上記図面に示されたルートに
従い上下移動し、ディスク20はシステムから出る。この構造及びプログラムに対するサイ
クルのこの時点で、図７Aでシステムへのエントリーを待っていたすべてのオリジナルデ
ィスク3、4及び5は搬入され、３つの新しい基板6、7及び8がエントリーを待っている。ま
たこの時点で、ディスク18、19及び20の処理が完了し、システムから除去されている。シ
ステムは左右両側にエレベータを有する。左側のエレベータは処理チャンバの上層レベル
までディスクを移動し、右側のエレベータは処理用のディスクを下層レベルまで下げ、デ
ィスクは下層処理レベルに沿ってエントリーポイントまで戻りその後システムから出る。
【００２７】
図８A〜Eを参照して、システムは、ひとつの装置から他の装置へ基板を移動するための
スイングアームを有する２つの装置として示されている。基板はそれが従う経路及び移動
を単純化するために符号が付されている。図８Aにおいて、基板6、7及び8はシステムに入
るのを待つ位置にある。基板10及び11は処理され、装置から取り出されている。基板12は
図８Bで処理済基板と一緒にされ、基板25が、スイングアーム153により左側の積層処理ス
テーションから右側の他の積層処理ステーションへ移動される。図８Eにおいて、基板6、
7及び8がシステム内にあって処理されており、基板12及び13がシステムから出され、処理
済ディスクと一緒にされ、それらはカセットホルダ内に再配置される。図８AからEに示さ
れるように、ディスクはステーションからステーションへ移動する。
【００２８】
図９において、キャリア交換モジュール156が示されている。さまざまな処理ステーシ
ョンにおいて基板処理中に存在するキャリアは、処理ステーションで蒸着される材料によ
り被覆される。例えば、典型的な製造プロセスにおいて、磁気ハードディスクを作成する
ために、アルミニウム基板に、スパッタ技術を使ってまずクロム層が被覆され、次にコバ
ルト合金が蒸着され、次に磁気ディスクを製造するために製造プロセスに従いユーザーに
より決定される他の層が蒸着される。蒸着の最終段階は、例えば米国特許第6,368,678号
に記載されるようなプラズマ強化化学気相成長を使って、ダイヤモンド状の被覆を形成す
ることに基づくものである。クロム、コバルト及び炭素がすべて同じ基板上に蒸着される
システムにおいて、各処理に同じキャリアが使用されれば、キャリア上に不所望な材料の
付着が生じる。これはそれ自身問題ではないかもしれない。しかし、キャリア上に蒸着さ
れた材料が後の処理工程の間に剥がれ落ち、その結果、信頼できないかまたは他の製品と
同一でない製品を作るように、部分的に被覆された基板への新しい蒸着が妨げられまたは
損なわれれば、問題である。この問題が発生するのを避けるために、本発明のシステムは
基板の処理が実行される前にキャリアを新しくきれいなものに交換することができるよう
戦略的に配置されたステーションを含む。図９はこのような交換モジュールを示し、図１
０A〜Dはキャリア交換シーケンスを示す。始めに、きれいなキャリア155が交換モジュー
ル156内にロードされる。処理ステーション内でのキャリアの設定使用回数または特定の
処理工程及び／または蒸着にキャリアを晒す設定回数の後に生じるようシステムにプログ
ラムされた手動または自動送りによって、新しいキャリアがロードされる。後の作業及び
被覆基板自身に有害な効果が生じる前に不純物が除去されるように、まず、キャリア交換
モジュール内できれいなキャリアが予め調整される。キャリア交換モジュールは線形構造
体の一方の端部または両端の同等な位置に配置される。例えば、それは、図８Aにステー
ション156及び159として示されるように、エレベータの向う側に存在する。同様のステー
ションが図８A〜Eに示されるスイングアームの位置に配置されてもよい。この構造により
、ディスクが処理チャンバの第１セクションから第２セクションへ移動する際に、ディス
クキャリアの変更が可能になり、その結果、ディスクが第２セクションに入るとき、ディ
スクは予めきれいにされたディスクキャリアにより装置の第１セクション内での処理から
効果的に分離される。図８Aに示されるように配置される際、ディスクキャリアは、ディ
スクキャリアからディスクを移送した後にクリーニング用モジュールを入れることにより
、運転停止して移送される。図９には、真空ポンプ149及び分離バルブ144が示されている
。これらにより、汚染が生じることなく、キャリア交換モジュール156をシステムへ直接
接続することが可能になる。この構造は、図８Aの156または159に示される位置に配置さ
れるか、またはキャリアが交換されなければ汚染が生じるような他の任意の位置に配置さ
れる。既存の装置に結合する図６Aに示される装置は、線形装置146からディスクが移動す
る際にディスクキャリアから離れたディスクの手渡しを要求し、ディスクキャリア内のデ
ィスクは円形装置147へ移送され、ディスクはディスクキャリアまたは円形システム内に
エントリーする際にディスクが配置されるカセットから持上げられる。ディスクがリフタ
上に配置されると、その後ディスクはペデスタル方式の従来のキャリアへ手渡され、カセ
ットへディスクを戻すためにまたは線形システム146内でさらに処理するようディスクキ
ャリアへディスクを渡すために、リフタへ戻されるまでキャリアはシステムを通じてディ
スクとともに移動する。図９に示されるようなステーション156は、セクション146を通じ
たディスクの移動が完了しセクション147へ入る際に、キャリアからディスクを分離する
ためにこの位置に設けられる。同様に、ディスクのセクション147を通じた移動が完了し
セクション146へ入る際、ディスクは図９と同じステーションできれいなディスクキャリ
アへ装填される。
【００２９】
図１０において、キャリア交換モジュールがエレベータ128の向う側に配置されている
。図１０のシステムは、新しいキャリアが準備されるとキャリアをスキップロードするよ
うプログラムされる。新しいキャリア155はスキップロードされたキャリア157と置換する
ために使用される。これは最初のチャンバ内の空キャリア157により示される。空キャリ
アはエレベータ128により上方に移動する通常のシーケンスに従う。これは図１０Bに示さ
れる。図１０Cにおいて、キャリアの交換が示されている。きれいなキャリア155が交換さ
れたキャリア157と置換され、図１０Dに示されるようにきれいなキャリアが通常のフロー
サイクルで移動し、クリーニングが必要なキャリア157がクリーニングされ、その後交換
が必要な次のキャリアと置換するのに使用するべく交換モジュール内へ挿入される。
【００３０】
図１１を参照して、２枚のディスクを同時に保持するディスクキャリアが示されている
。これはグリップ機構を使って達成され、それはディスクキャリアがシステムを通じて移
動する際にさまざまな処理チャンバ内で処理位置に２枚のディスクを保持する。ディスク
キャリア内に存在するディスクが２枚でも１枚でも各処理チャンバ内で消費される時間は
同じであるため、この設計はシステムのスループットを２倍にする。
【００３１】
図１２は図２に示されるシステム125により使用可能なサイクルを示す。このサイクル
は１動作あたり５.１秒である。移送に１秒かかり、処理に４.１秒かかる。これらの時間
は変化するが、システム125はこの時間制約に従い動作可能である。この速度での動作は
１時間に７００枚の被覆基板を生成し、通常の１日８時間作業では月に１５０万枚以上の
ディスクを製造できる。
【００３２】
処理ステーション内での処理は詳細に説明されなかったが、この装置はこの点で真の利
点を与えることが理解されよう。例えば、ディスクキャリアは処理ステーション内に進入
し、処理中に多くの処理ステーションを通じて連続的に移動する。これは、パスバイ処理
として知られている。これはある種の蒸着に対して有効である。２つまたはそれ以上の処
理ステーションを結合することも可能であり、同じプロセスにおいてより多くの時間基板
を処理することも可能である。したがって、ひとつの基板をある温度に上昇させるために
２つまたはそれ以上の処理ステーションを使用する代わりに、同じ結果に対して多くの移
動及び複数のステーションを通常必要とする単一ステーションまたはそれと同等なステー
ション内で所望の機能を実行するように、２つまたはそれ以上の処理ステーションがひと
つの大きな処理ステーションに組み合わされる。処理時間はひとつのサイクルあたり通常
約５秒かかるが、これはある処理動作に対しては非常に短い時間であるが他の処理動作に
対しては長い時間である。したがって装置は動作を変更するようにプログラムされ得る。
これは、本発明の装置において、ディスクキャリアをステーション内により長く置きこと
ができるようかつ他の処理に要求される時間の２から３倍を必要とする処理を可能にする
ように、処理チャンバをより大きなステーションに結合することにより扱われるか、また
は適当に調節されたより少ない時間を要する作業に与えられるサイクルを遅らせることに
より達成される。
【００３３】
本発明の好適実施例が説明されてきたが、特許請求の範囲に記載された発明の態様から
離れることなく、さまざまな修正及び変更が可能であることは、当業者の知るところであ
る。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、従来の基板処理システムの平面図である。
【図２】図２は、本発明に従う２３個ステーションシステムの略示図である。
【図３】図３は、本発明に使用するためのひとつの処理モジュールの略示図である。
【図４Ａ】図４Aは、本発明の異なる処理モジュールへディスクを移送するために使用されるディスクキャリアの略示図である。
【図４Ｂ】図４Bは、ディスク移送機構の正面図である。
【図４Ｃ】図４Cは、ディスク移送機構の側面図である。
【図５Ａ】図５Aは、処理ステーションの支持構造体の略示図である。
【図５Ｂ】図５Bは、処理ステーションの水平断面図である。
【図６Ａ】図６Aは、本発明のマルチステーション小フットプリントシステムが円形システムと結合されるところのシステムの略示図である。
【図６Ｂ】図６Bは、同じ装置の側面略示図である。
【図７】図７A、B、C、D及びEは、基板及び関連するディスクキャリアが移動するプログラムされた経路を示す移送図である。
【図８Ａ】図８Aは、磁気被覆基板を形成する際に基板及び関連ディスクキャリアが移動する他のプログラムされた経路を示すディスク移送図である。
【図８Ｂ】図８Bは、磁気被覆基板を形成する際に基板及び関連ディスクキャリアが移動する他のプログラムされた経路を示すディスク移送図である。
【図８Ｃ】図８Cは、磁気被覆基板を形成する際に基板及び関連ディスクキャリアが移動する他のプログラムされた経路を示すディスク移送図である。
【図８Ｄ】図８Dは、磁気被覆基板を形成する際に基板及び関連ディスクキャリアが移動する他のプログラムされた経路を示すディスク移送図である。
【図８Ｅ】図８Eは、磁気被覆基板を形成する際に基板及び関連ディスクキャリアが移動する他のプログラムされた経路を示すディスク移送図である。
【図９】図９は、キャリア交換モジュールの略示図である。
【図１０】図１０A、B、C及びDは、キャリア交換シーケンスを示す。
【図１１】図１１は、２枚ディスク用のホルダを有する処理ステーションの略示図である。
【図１２】図１２は、システム動作サイクルを示すチャートである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直に位置した基板の両面を同時に処理するための基板処理システムであって、
処理ステーションのベースレイヤーの上に配置された処理ステーションの第２レイヤー
と、
当該基板処理システムの両側にあるエレベータと、
基板が配置され、移動中保持するディスクキャリアと、
ロードステーションでディスクキャリアに基板を移送させ、アンロードステーションで
ディスクキャリアから基板を移送させる移送機構と、
当該基板処理ステーションを通じてディスクキャリアを移送するために使用するホイー
ルと、
各処理ステーションのベースに部分的に配置される磁気ドライブシステムと、
を含み、
処理ステーションのそれぞれは、取り付けられた真空ポンプにより別個に排気される、
基板処理システム。
【請求項１】
垂直に位置した基板の両面を同時に処理するための基板処理システムであって、
処理ステーションのベースレイヤーの上に配置された処理ステーションの第２レイヤー
と、
当該基板処理システムの両側にあるエレベータと、
基板が配置され、移動中保持するディスクキャリアと、
ロードステーションでディスクキャリアに基板を移送させ、アンロードステーションで
ディスクキャリアから基板を移送させる移送機構と、
当該基板処理ステーションを通じてディスクキャリアを移送するために使用するホイー
ルと、
各処理ステーションのベースに部分的に配置される磁気ドライブシステムと、
を含み、
処理ステーションのそれぞれは、取り付けられた真空ポンプにより別個に排気される、
基板処理システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図８Ｅ】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図８Ｅ】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−１５０７１１（Ｐ２００８−１５０７１１Ａ）
【公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３４１４４７（Ｐ２００７−３４１４４７）
【出願日】平成１９年１２月２８日（２００７．１２．２８）
【分割の表示】特願２００７−２０７１５０（Ｐ２００７−２０７１５０）の分割
【原出願日】平成１６年１月２０日（２００４．１．２０）
【出願人】（５９２０１４０３４）インテバック・インコーポレイテッド (29)
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＴＥＶＡＣ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２８日（２００７．１２．２８）
【分割の表示】特願２００７−２０７１５０（Ｐ２００７−２０７１５０）の分割
【原出願日】平成１６年１月２０日（２００４．１．２０）
【出願人】（５９２０１４０３４）インテバック・インコーポレイテッド (29)
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＴＥＶＡＣ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
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