JP2006045618A - 真空処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 生産性を向上させるとともに、省スペース化した真空処理装置を提供する。
【解決手段】 基板を真空処理する真空処理室１３０と、基板を載置して搬送する基板キャリア１２と、基板を大気側と真空側間とで搬入、搬出する予備室１２０Ａ、１２０Ｂとを具備した真空処理装置において、予備室１２０Ａ、１２０Ｂと真空処理室１３０間に、基板キャリア１２を搬出入させる基板キャリアスライド室３０を設けるとともに、この基板キャリアスライド室３０は、基板キャリア１２を滞在させる最小限の２対のレール３２Ａ、３２Ｂを有し、これらのレール３２Ａ、３２Ｂを予備室１２０Ａ、１２０Ｂ、又は、真空処理室１３０に基板キャリア１２を搬出入する位置に制御する位置制御機構を備える構成とした。
この場合位置制御機構は、ボールネジ３４Ａ、３４Ｂと直動ガイド４０とで構成すると良い。
【選択図】 図５

Description

本発明は、いわゆるインライン式の真空処理装置に係り、特に、生産性を向上し、省スペース化した、１ｍ級以上の大型基板用の縦型方式の真空処理装置に関する。

例えば、プラズマディスプレイや液晶ディスプレイに用いられる大型ガラス基板を加工するには、真空下において、所望の温度まで昇温させる加熱工程や、スパッタリング、ＣＶＤ、或いは、エッチング等の加工手段で複数層成膜する種々の成膜工程が必要である。

ここで、以下、これら真空下における複数層の成膜工程の他、この成膜工程に付随する加熱工程等の真空下における処理工程を総括的に真空処理と呼び、また、真空槽にスパッタリング装置、ＣＶＤ装置やエッチング装置の他、加熱装置等の真空処理機構を具備し、基板を真空処理する一工程分の機能を有する真空室を真空処理室と総括的に呼ぶこととする。

特許文献１に示されるように、従来より、種々の真空処理装置が実用に供されている。
特許文献１のインライン型スパッタリング装置は、基板はローディング室の搬送手段に装着され、成膜室で成膜されて、アンローディング室で回収されるワンスルータイプである（特許文献図１０参照）。

一方、従来の真空処理装置の例として、特許文献１とは異なる真空リターンタイプの縦型の真空処理装置を図８を用いて説明する。
図８は、従来の真空処理装置の主要構成を示す平面図である。

図８に示すように、従来の真空処理装置１００は、基板着脱室１１０、複数（図示のものでは３）の真空処理室１３０、１３２、１３４と、及び、基板を大気側と真空側間で搬入、搬出する予備室１２０とを備えている。

同図において、１５０は真空排気装置である。
また、説明の便宜上、基板キャリアの図示は省略している。
なお、基板を、大気側と真空側とに搬入、搬出する予備室１２０Ａ、１２０Ｂについては、以下、単に「予備室」、「ロード／アンロード室」、簡単に「Ｌ／ＵＬ室」という場合がある。

また、各真空処理室１３０、１３２、１３４内には、基板キャリアが下流側に搬送される往路となる第１の搬送経路１６０と、上流側に搬送される復路となる第２の搬送経路１６２の２つの搬送経路が設けられている。
更に、従来の真空処理装置１００は、最後部（図中右端）の第３の真空処理室１６４が、基板キャリアを往路１６０から復路１６２に、この２つの搬送経路１６０、１６２に対して横方向に移動させて移載する移載機構（図示せず）を備えている。

従来の真空処理装置１００の基本動作について、図８を用いて説明する。
基板着脱室１１０で、基板キャリアに基板を載置されると、この基板キャリアは、ロード／アンロード室（Ｌ／ＵＬ室）１２０に搬入され、このＬ／ＵＬ室１２０が真空排気され、高真空化された後に、第１の真空処理室１３０内に用意されている、往路となる第１の搬送経路１６０に搬出される。
基板キャリアは、往路１６０を搬送されながら、第１乃至第３の真空処理室１３０、１３２、１３４において、載置された基板が加熱や成膜等の真空処理が施される。

第３の真空処理室１３４で基板が真空処理された後は、基板キャリアは復路となる第２の搬送経路１６２に、図示しない移載機構により移載され、第３乃至第１の真空処理室１３４、１３２、１３０においてそれぞれ成膜等の真空処理がなされて、基板キャリアは、真空処理された基板を載置した状態で、Ｌ／ＵＬ室１２０を経て、基板着脱室１１０で基板が取り外される。
即ち、この従来例は、真空中で基板がＬ／ＵＬ室に帰還してくる真空リターン方式である点に特徴を有している。

特開２０００−１２９４３６

ところで、一般に、Ｌ／ＵＬ室では、基板キャリアの搬入搬出の他に、真空排気と大気圧開放が行われる。
図８に示す従来の真空処理装置１００では、真空処理室の入り口が単数であり、また、Ｌ／ＵＬ室１２０が単数のため、基板を真空処理室１３０の真空側に搬送する際の大気圧から真空排気する際に掛かる時間が長いと、基板の出し入れに手間取り、各真空処理室で成膜等の真空処理が滞るブランクタイムが発生して、生産効率が低下する問題が発生する。

また、これとは異なる問題として、近年、基板の大型化が加速しており、例えば、２、３ｍ級或いはそれ以上の特大の基板では、真空処理装置１００の設置スペースが過大になるという難点がある。

本発明は、上記従来の課題を解決し、生産性を向上させるとともに、省スペース化した真空処理装置を提供することを目的とする。

本発明の真空処理装置は、請求項１に記載のものでは、基板を真空処理する真空処理室と、前記基板を載置して搬送する基板キャリアと、前記基板を大気側と真空側とに搬入、搬出する予備室とを具備した真空処理装置において、前記予備室と前記真空処理室間に、前記予備室又は前記真空処理室に前記基板キャリアを搬出入させる基板キャリアスライド室を設けるとともに、この基板キャリアスライド室は、前記基板キャリアを滞在させる滞在軌道を有し、この滞在軌道を前記予備室又は前記真空処理室に基板キャリアを搬出入する位置に制御する位置制御機構を備える構成とした。

請求項２に記載の真空処理装置は、上記基板キャリアスライド室内の滞在軌道の数を２とした構成とした。

請求項３に記載の真空処理装置は、上記基板キャリアスライド室内の２以上の滞在軌道は、それぞれ独立に位置制御が可能とされている構成とした。

請求項４に記載の真空処理装置は、上記位置制御機構は、ボールネジとこのボールネジの回転駆動モータと直動ガイドとを有し、上記滞在軌道は、前記直動ガイドに沿って、前記ボールネジの回転によって位置制御される構成とした。

請求項５に記載の真空処理装置は、上記基板キャリアスライド室内の基板キャリアの滞在軌道は、１対のレールで構成される。

請求項６に記載の真空処理装置は、上記真空処理装置は、基板を略直立させた状態で真空処理を行う縦型方式である構成とした。

本発明の真空処理装置は、上述のように構成したために、以下のような優れた効果を有する。
（１）請求項１に記載したように構成すると、予備室を複数にすることが可能となり、真空排気に長時間を有しても、真空処理室でブランクタイムが生じるという事態を回避でき、生産効率を向上することができる。

（２）請求項２に記載したように構成すると、基板キャリアスライド室内に２つの基板キャリアが滞在可能であるとともに、滞在軌道を２に限定することにより、基板キャリアスライド室内に設ける滞在軌道の逃げ代分を１軌道分のみとすることができるので、基板キャリアスライド室の大きさも小さくすることが可能になる。

（３）請求項３に記載したように構成すると、タクトタイムを短くすることができ、基板の真空処理の生産効率を向上することができる。

（４）請求項４に記載したように構成すると、簡単な構成の基板キャリアの滞在軌道の位置制御装置とすることができる。

（５）請求項５に記載したように構成すると、基板キャリアを安定して滞在させることができる。

（６）請求項６に記載したように構成すると、大型基板に容易に対応可能となり、真空処理装置の設置スペースを削減することができる。

以下、本発明の真空処理装置の第１及び第２の各実施の形態を図１乃至図７を用いて、順次説明する。
第１の実施の形態：
先ず、本発明の真空処理装置の第１の実施の形態を図１及び図２を用いて説明する。
図１は、本実施の形態の真空処理装置の構成を示す平面図である。
図２は、本実施の形態の真空処理装置に用いる基板キャリアスライド室の構成を示す平面図である。

図１に示すように、本実施の形態の真空処理装置１０は、基板着脱室１１０、複数（図示のものでは３）の真空処理室１３０、１３２、１３４と、基板キャリアスライド室２０、及び、基板を大気側と真空側間とで搬入、搬出する複数（図示のものは２）の予備室１２０Ａ、１２０Ｂとを備えている。

同図において、１５０は真空排気装置である。
また、説明の便宜上、基板キャリアの図示は省略している。
なお、基板を、大気側と真空側とに搬入、搬出する予備室１２０Ａ、１２０Ｂについては、従来技術で説明した場合と同様に、以下、単に「予備室」、「ロード／アンロード室」、簡単に「Ｌ／ＵＬ室」という場合がある。

また、各真空処理室１３０、１３２、１３４内には、基板キャリア１２が下流側に搬送される往路となる第１の搬送経路１６０と、上流側に搬送される復路となる第２の搬送経路１６２の２つの搬送経路が設けられている。
更に、従来の真空処理装置１００は、最後部（図中右端）の第３の真空処理室１６４が、基板キャリア１２を往路１６０から復路１６２に、この２つの搬送経路１６０、１６２に対して横方向に移動させて移載する移載機構（図示せず）を備えている。

従って、本発明の真空処理装置１０の基本構成は、上述した従来の真空処理装置１００とほぼ同様であり、ロード／アンロード室（Ｌ／ＵＬ室）１２０Ａ、１２０Ｂと真空処理室１３０、１３２、１３４間に、基板キャリアスライド室２０を設け、Ｌ／ＵＬ室を複数（図示のものは２）の１２０Ａ、１２０Ｂにした点に構成上の特徴を備えている。
従って、以下、基板キャリアスライド室２０を中心に説明する。

上述したように、一般に、Ｌ／ＵＬ室では、基板キャリアの搬入搬出の他に、真空排気と大気圧開放が行われ、Ｌ／ＵＬ室におけるこの作業時間が各真空処理室における真空処理に要する加工時間よりも大幅に長い場合は、Ｌ／ＵＬ室が単数の場合は、基板キャリアの真空処理室への仕込みに手間取り、各真空処理室では真空処理が行えないブランクタイムが生じ、生産効率が低下するという問題が生じる。

そこで、本実施の形態の真空処理装置１０では、図１に示すように、Ｌ／ＵＬ室１２０Ａ、１２０Ｂを複数（図示のものは２）のものとし、真空処理室１３０、１３２、１３４に搬出入される基板キャリア１２、及び、Ｌ／ＵＬ室１２０Ａ、１２０Ｂに搬出入される基板キャリア１２を一時的に滞在させる、基板キャリアスライド室２０を、Ｌ／ＵＬ室１２０Ａ、１２０Ｂと真空処理室１３０、１３２、１３４の間に設置し、基板キャリア１２を搬出入するＬ／ＵＬ室１２０Ａ、１２０Ｂを利用状況に合わせて適宜選択できるようにすることにより、上記ブランクタイムを解消し、生産効率の向上を図る。
なお、基板キャリアスライド室２０は、真空処理装置１０稼働中は、常時、高真空に保持されている。

次に、この基板キャリアスライド室２０の構成について、図２を用いて説明する。
図２は、基板キャリアスライド室２０の構成を示す平面図である。
基板キャリアスライド室２０には、Ｌ／ＵＬ室１２０Ａ、１２０Ｂから搬出入され、或いは、真空処理室１３０、１３２、１３４から搬出入される基板キャリア１２を一時的に滞在させる滞在軌道として多数対（図示のものでは４）のレール２２Ａ〜２２Ｄと、このレール２２Ａ〜２２Ｄを第１の真空処理室１３０やＬ／ＵＬ室１２０Ａ、１２０Ｂの搬出ポジションに制御する位置制御機構を備えている。

また、位置制御機構は、多数対のレール２２Ａ〜２２Ｄをスライドさせるボールネジ２４と、このボールネジ２４の回転駆動モータ（図示せず）と、レール２２Ａ〜２２Ｄの平行移動を保持する直動ガイド２６とを備えた構成である。

この構成で、基板キャリアスライド室２０では、多数のレール２２Ａ〜２２Ｄは、直動ガイド２６に沿って、ボールネジ２４の推力でＬ／ＵＬ室１２０Ａ、１２０Ｂや第１の真空処理室１３０の各搬出入ポジションにスライドされ、基板キャリア１２が搬出入される。
また、単一のボールネジ２４により、各レール２２Ａ〜２２Ｄは一定の間隙を保ったまま並行にスライドされる。
多数対のレール２２Ａ〜２２Ｄには、多数（図示のものは最大４）の基板キャリア１２が滞在可能であり、Ｌ／ＵＬ室１２０Ａ、１２０Ｂが複数ある場合でも、対応が可能で、生産性の効率化が可能である。

次に、本実施の形態の真空処理装置１０の基本動作を図１及び図２を用いて、簡単に説明する。
基板着脱室１１０で、基板キャリア１２に図示しない基板を載置すると、この基板キャリア１２は、Ｌ／ＵＬ室１２０Ａ、１２０Ｂのいずれかに搬入され、このいずれかのＬ／ＵＬ室１２０Ａ、１２０Ｂが真空排気され、高真空化された後に、基板キャリアスライド室２０に搬出される。

次に、基板キャリア１２は、基板キャリアスライド室２０内の位置制御機構により、基板キャリア１２の搬入位置から第１の真空処理室１３０の入室ポジションまで移送され、第１の真空処理室１３０内に用意されている、往路となる第１の搬送経路１６０に搬出される。
基板キャリア１２は、往路１６０を搬送されながら、第１乃至第３の真空処理室１３０、１３２、１３４において、載置された基板が加熱や成膜等の真空処理が施される。

第３の真空処理室１３４で基板が真空処理された後は、基板キャリア１２は復路となる第２の搬送経路１６２に、図示しない移載機構により移載され、第３乃至第１の真空処理室１３４、１３２、１３０においてそれぞれ成膜等の真空処理がなされて、基板キャリアスライド室２０に戻される。
基板キャリア１２は、Ｌ／ＵＬ室１２０Ａ、１２０Ｂを選択して、位置制御機構により選択したＬ／ＵＬ室１２０Ａ、１２０Ｂのポジションに位置制御され、に退出し、大気解放後、基板着脱室１１０で基板が取り外される。

従って、本実施の形態の形態の真空処理装置１０では、基板キャリアスライド室２０を設けるとともに、この基板キャリアスライド室２０に多数の滞在軌道であるレール２２Ａ〜２２Ｄと位置制御機構２４、２６を具備することにより、Ｌ／ＵＬ室を複数１２０Ａ、１２０Ｂにでき、多数の基板キャリア１２を滞在可能にできるため、真空処理室１３０、１３２、１３４におけるブランクタイムの発生を抑えることができ、生産効率を向上させることができる。

第１の実施の形態の課題
本発明の真空処理装置の第２の実施の形態の説明の前に、上記した第１の実施の形態の問題点を説明する。
ところで、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイの大型化に伴い、真空処理する基板が大型化する場合の問題点を、図３及び図４を用いて説明する。
図３及び図４は、基板が大型化した場合の問題点を説明するための平面図である。

図２に示した第１の実施の形態の真空処理装置に用いる基板キャリアスライド室２０では、多数対のレール２２Ａ〜２２Ｄを有していたために、例えば、図３に示すように、図中最下端のレール２２Ｄが上側のＬ／ＵＬ室１２０Ａに基板キャリア１２を搬出入させる場合、多数対（図示のものでは３対）分のレール２２Ａ〜Ｃの逃げ代を確保しなければならないことになる。
同様に、図４に示すように、図中最上端のレール２２Ａが下側のＬ／ＵＬ室１２０Ｂに基板キャリア１２を搬出入させる場合、多数対（図示のものでは３対）分のレール２２Ｂ〜Ｄの逃げ代を確保しなければならない。
これは、基板キャリアスライド室２０内に多数の基板キャリア１２を滞在させることが可能であり、ブランクタイムを少なくし、生産効率の向上に対しては非常に有利であった。

しかし、近年、基板の大型化が加速しており、例えば、２、３ｍ級或いはそれ以上の特大の基板では、この基板キャリアスライド室２０自体が巨大化し、真空処理装置の設置スペースが過大になるという問題が生じる。
また、基板キャリアスライド室２０が余りに巨大化すると、基板キャリアスライド室２０の製作や搬送が不能になって、真空処理装置１０そのものの製作や設置に障害が発生するという虞を有している。

また、第１の実施の形態の基板キャリアスライド室２０では、各レール２２Ａ〜２２Ｄが単一のボールネジ２４によって、同時に並行してポジションが制御されていたために、レール２２Ａ〜２２Ｄ上に滞在させておいた複数の基板キャリア１２について、ひとつひとつ位置制御するため、複数の同時位置制御ができないため、タクトタイムが長くなるという問題も備えている。

第２の実施の形態
以上の事情を踏まえて、次に、本発明の真空処理装置の第２の実施の形態について、図５乃至図７を用いて説明する。
図５は、本発明の真空処理装置の基板キャリアスライド室の基本構成を示す平面図である。
図６及び図７は、本発明の真空処理装置の基板キャリアスライド室の基本動作を説明する平面図である。

なお、本実施の形態の真空処理装置の基本構成は、図１に示す第１の実施の形態のものと基板キャリアスライド室以外では同一の構成を用いるので、以下、基板キャリアスライド室を中心に説明する。

先ず、図５を用いて、本実施の形態の基板キャリアスライド室３０の基本構成を説明する。
前記基板キャリアスライド室の主要構成３０は、基板キャリア１２を滞在させる滞在軌道として、２対のレール３２Ａ、３２Ｂと、この２対のレール３２Ａ、３２Ｂを、それぞれ独立に、Ｌ／ＵＬ室１２０Ａ、１２０Ｂ、又は、真空処理室１３０に、基板キャリア１２を搬出入するポジションに制御する位置制御機構を備えている。

また、この位置制御機構は、２つのボールネジ３４Ａ、３４Ｂとこのボールネジ３４Ａ、３４Ｂの回転駆動モータ（図示せず）と、直動ガイド４０とを有し、２対のレール３２Ａ、３２Ｂは、直動ガイド４０に沿って、ボールネジ３４Ａ、３４Ｂをそれぞれ独立に回転制御することによって、それぞれ独立に位置制御される。

このように構成すると、図６に示すように、図中、上側のレール３２Ａが下側のＬ／ＵＬ室１２０Ｂの基板キャリア１２の搬出入ポジションに位置制御される場合でも、基板キャリアスライド室３０のレール３２Ｂの逃げ代は１レール分だけで済む。
同様に、図７に示すように、図中、下側のレール３２Ｂが上側のＬ／ＵＬ室１２０Ａの基板キャリア１２の搬出入ポジションに位置制御される場合でも、基板キャリアスライド室３０のレール３２Ａの逃げ代は１レール分だけで済む。

従って、真空処理される基板が特大化した場合でも、基板キャリアスライド室３０自体の巨大化を極力抑えることができ、設置箇所の省スペース化、そして、基板キャリアスライド室３０の製作、搬送が非常に困難になるという上記した問題を回避することができる。

また、本実施の形態の基板キャリアスライド室３０では、２対のレール３２Ａ、３２Ｂをそれぞれのボールネジ３４Ａ、３４Ｂにより、独立に位置制御可能としているために、例えば、図１に示すように、一方のレール３２Ｂを真空処理室１３０の搬入ポジションに位置制御し、他方のレール３２Ａは、それとは独立に、上側のＬ／ＵＬ室１２０Ａの搬出ポジションに位置制御するといったことが可能になる。

これにより、第１の実施の形態では、１つの基板キャリア１２の搬出入の度に、多数のレール２２Ａ〜２２Ｄ全体をスライドさせていたが（図２参照）、本実施の形態によれば、基板の真空処理のロスタイムが削減できるので、タクトタイムを短くすることができ、生産効率が向上する。

即ち、本実施の形態の発明の特徴は、基板キャリアスライド室３０のレール３２Ａ、３２Ｂを最小限の２対に限定することにより、基板キャリアスライド室３０内には２つの基板キャリア１２が滞在可能であり、基板の成膜処理効率の低減を抑えるとともに、基板キャリアスライド室３０自体の省スペース化を図るものである。

本発明の真空処理装置は上記実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。
例えば、上記実施の形態の真空処理装置では、図１に示す第３の真空処理室で基板が往路から復路に移載されて帰還するタイプのもので説明したが、本発明の特徴は、基板キャリアスライド室であり、この基板キャリアスライド室が利用できる総ての真空処理装置に適用できるのは勿論のことである。

また、レールの独立位置制御機構としては、２本のボールネジと直動ガイドでレール位置を制御する例で説明したが、これを他の位置制御機構に置き換えても良い。
更に、基板キャリアスライド室の滞在軌道については、２本のレールの例で説明したが、これに限定されず他の構成の軌道、例えば単一のレールを用いたものなどを用いても何ら支障はない。

本発明の真空処理装置の第１の実施の形態の基本構成を示す平面図である。 本発明の真空処理装置に用いる基板キャリアスライド室の基本構成を示す平面図である。 第１の実施の形態の真空処理装置の基板キャリアスライド室の問題点を説明するための平面図である。 第１の実施の形態の真空処理装置の基板キャリアスライド室の問題点を説明するための平面図である。 本発明の第２の実施の形態の真空処理装置の基板キャリアスライド室の基本構成を説明する平面図である。 本発明の第２の実施の形態の真空処理装置の基板キャリアスライド室の基本動作を説明する平面図である。 本発明の第２の実施の形態の真空処理装置の基板キャリアスライド室の基本動作を説明する平面図である。 従来の真空処理装置の主要構成を示す平面図である。

符号の説明

１０：真空処理装置
１２：基板キャリア
２０、３０：基板キャリアスライド室
２２Ａ〜２２Ｄ：レール（滞在軌道）
３２Ａ〜３２Ｄ：レール（滞在軌道）
２４、３４Ａ、３４Ｂ：ボールネジ
２６、４０：直動ガイド
１２０Ａ、１２０Ｂ：Ｌ／ＵＬ室（予備室）
１３０、１３２、１３４：真空処理室

Claims (6)

1. 基板を真空処理する真空処理室と、前記基板を載置して搬送する基板キャリアと、前記基板を大気側と真空側とに搬入、搬出する予備室とを具備した真空処理装置において、
   前記予備室と前記真空処理室間に、前記予備室又は前記真空処理室に前記基板キャリアを搬出入させる基板キャリアスライド室を設けるとともに、この基板キャリアスライド室は、前記基板キャリアを滞在させる滞在軌道を有し、この滞在軌道を前記予備室又は前記真空処理室に基板キャリアを搬出入する位置に制御する位置制御機構を備えていることを特徴とする真空処理装置。
2. 上記基板キャリアスライド室内の滞在軌道の数を２としたことを特徴とする請求項１記載の真空処理装置。
3. 上記基板キャリアスライド室内の２以上の滞在軌道は、それぞれ独立に位置制御が可能とされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の真空処理装置。
4. 上記位置制御機構は、ボールネジとこのボールネジの回転駆動モータと直動ガイドとを有し、上記滞在軌道は、前記直動ガイドに沿って、前記ボールネジの回転によって位置制御されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の真空処理装置。
5. 上記基板キャリアスライド室内の基板キャリアの滞在軌道は、１対のレールで構成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の真空処理装置。
6. 上記真空処理装置は、基板を略直立させた状態で真空処理を行う縦型方式であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の真空処理装置。

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