JP2011035090A - 真空搬送装置及び表示装置の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】
ストロークの大きな真空搬送装置であっても、適時にその駆動系を覆う容器の内部を真空排気出来る基板搬送装置を提供することを本発明の課題とする。
【解決手段】
本発明の係わる真空搬送装置は、内部を排気し得る第一の容器、前記第一の容器内に位置する内部を排気し得る第二の容器、前記第二の容器を一の方向に並進移動をさせる運動手段、排気手段と連通/遮断をするバルブ及び第一の容器に設けられた中空部分を有する第一の接合部、前記第二の容器に設けられた前記第一の接続部に対向する中空柱状体の突出部並びに前記中空柱状体の突出部の内側を移動可能で、前記第一の接合部に前記運動手段により接合可能な中空柱状体の部分を有する第二の接続部を有する構成とする。
【選択図】図4

Description

真空搬送装置を使用した表示装置の製造方法に関する。
例えば半導体製造装置やフラットパネルディスプレイ製造装置等では、真空容器等からなる真空室内における基板の搬送手段として、真空搬送装置が用いられている。
真空室内で基板を搬送するための基板搬送装置の代表的な構成としては、特許文献1の図10に開示されているような構成が知られている。
この特許文献1では、真空容器の外側に、電源、制御に用いる駆動系が配置されており、この駆動系が真空フランジを介して接続されている。真空容器内には、実際に基板を保持して搬送するためのアーム部のみが収納されており、駆動系と搬送系とが真空容器によって分離された構造を採っている。
また、基本的に、水平方向に対する基板の搬送は、真空容器の内部に設置されたアーム部の伸縮動作を基本動作として行われる。真空容器の外部に設置された駆動系から、回転駆動力を発生させる回転駆動機構によって、真空容器の内部のアーム部に回転動作を駆動力をとして伝達し、アーム部を伸縮動作させることで、基板を水平方向に対して搬送することが可能にされている。
真空容器内における鉛直方向(昇降方向)に対する基板の搬送は、真空容器の外部に配置された駆動系の接続部に金属製ベローズが設置されており、この金属製ベローズの伸縮量(ストローク量)に応じて、鉛直方向の搬送が可能にされている。したがって、鉛直方向の搬送量を増やす場合には、真空容器の外部に接続された金属製ベローズの伸縮可能な長さを増やす必要がある。
真空搬送装置による基板の搬送は、半導体製造装置やフラットパネルディスプレイ製造装置における高効率化を図るために、近年では、基板の搬送方向のうちで、鉛直方向に対する搬送量を大きく確保することが求められている。また、真空搬送装置において搬送時に基板を取り扱う環境も、より一層クリーンな環境が要求されている。
しかしながら、上述した従来の真空搬送装置の構成では、鉛直方向に対する搬送量を増やす場合に、真空容器の外部に配置されている金属製ベローズのストローク量の増加を伴い、その長さの増加量が搬送量の2〜3倍にもなる。したがって、金属製ベローズが真空容器の外部で占める体積が増えるので、このような真空搬送装置を設置するために要する体積は、鉛直方向に対する搬送量の増加に伴って大幅に増える傾向にある。加えて、水平方向(XY軸方向)の搬送に用いる回転動作も、長い回転軸を介した回転動作の伝達に依存しているので、回転トルクの減少と、回転軸径の増加とを伴うことになる。
真空容器外部の金属製ベローズの長さが増大するのを抑える対策としては、駆動系の部分の真空シール構造を改善する構成が、特許文献2の図1に開示されている。この特許文献2の構成では、シール構造が磁性流体シールの代わりにメカニカルシールが採用されており、回転軸の昇降動作に応じて、シール部分が浮動する機構を備えている。この構成によって、金属製ベローズの長さ自体は減少するが、鉛直運動をするために必要な体積が減少する訳ではない。
特許文献1には、駆動系からパーティクル、有機系ガスが真空室内に流出しないように、駆動系を気密容器で覆う発明が開示されている。しかし、時間の経過と共に容器内にパーティクル、有機系ガスが蓄積して行く。従って、適切なタイミングで容器の内部を真空排気してやる必要がある。しかしながら、本発明に係わるストロークの大きな駆動系においては、上述の適時に容器内部を真空排気する構成は発明者の知る限り開示されていなかった。
特開平9−131680号公報(図3、図10) 特開2005−161409号公報(図1)
たとえストロークの大きな真空搬送装置であっても、適時にその駆動系を覆う容器の内部を真空排気出来る基板搬送装置を提供することを本発明の課題とする。
本発明の第2の課題は、上記基板搬送装置を使用して表示装置の製造方法を提供することである。
上記課題を解決するため、本発明の係わる真空搬送装置は、内部を排気し得る第一の容器、前記第一の容器内に位置する内部を排気し得る第二の容器、前記第二の容器を一の方向に並進移動をさせる運動手段、排気手段と連通/遮断をするバルブ及び第一の容器に設けられた中空部分を有する第一の接合部、前記第二の容器に設けられた前記第一の接続部に対向する中空柱状体の突出部並びに前記中空柱状体の突出部の内側を移動可能で、前記第一の接合部に前記運動手段により接合可能な中空柱状体の部分を有する第二の接続部を有しており、前記第二の接続部は、その中空柱状体の部分の一端より前記中空柱状体の部分の外壁に沿う方向に順に、前記一端に位置する前記第二の容器の内に位置する弁体、該中空柱状体の部分に設けられた前記第二の容器の内部と該中空柱状体の部分の内部とを繋ぐ貫通孔及び前記突出部の内壁と前記中空柱状体の部分の外壁との間を遮断するシール材とを有し、他の一端には前記第二の容器の外にあって開口を有するフランジを有しており、前記フランジの開口を介して前記第一の接続部の中空柱状体の部分の内部と連通することが可能で、前記運動手段によって前記第二の容器を移動させることにより前記第二の容器の内部と前記第二の接合部の中空柱状体の部分の内部と連通/遮断をすることが可能である構成とする。
本発明の第2の課題は、上記の本発明に係わる真空搬送装置を使用して表示装置の製造方法を提供することである。
たとえ基板搬送のストロークの大きな真空搬送装置であっても、適時にその駆動系を覆う容器の内部を真空排気出来る。その結果、パーティクル・有機ガスが基板を通過する真空室内に流出するのを防ぐことが出来、該基板が汚染するのを防止できる。
本実施形態の真空搬送ロボットの概略構成を示す斜視図である。 上記真空搬送ロボットが備える水平搬送機構及び水平駆動部を示す断面図である。 上記真空搬送ロボットが備える鉛直搬送機構及び鉛直駆動部を示す断面図である。 真空容器とベースとの接続構造を説明するための模式図である。 本発明の真空搬送装置の使用形態の一例を示す図である。 本発明の真空搬送装置の使用形態の他の例を示す図である。 本発明の処理装置を利用して生産する有機ELディスプレイの断面構造を示す梗概図である。 本発明の処理装置を利用して生産する電子放出素子ディスプレイの構造を示す斜視図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明に係る真空搬送装置としての本実施形態の真空搬送ロボットの概略構成を示す斜視図である。図2は、本実施形態の真空搬送ロボットが備える水平搬送機構及び水平駆動部の概略構成を示す断面図である。本実施形態においては、2次元方向を水平面方向、それに垂直な方向を鉛直方向として説明する。
図1に示すように、本実施形態の真空搬送ロボットは、半導体や各種ディスプレイ用デバイス構造が実装される搬送物としての基板100を3軸方向に対してそれぞれ搬送するために用いられる。この真空搬送ロボットは、基板100を二次元方向である水平(XY軸)方向に対して搬送する二次元搬送手段としての水平搬送機構111と、この水平搬送機構111を鉛直方向(Z軸方向)に対して搬送する支持手段としての鉛直搬送機構112とを備えている。
また、この真空搬送ロボットは、水平搬送機構111及び鉛直搬送機構112が内部に配置された真空室としての真空容器101を備えている。また、真空搬送ロボットは、水平搬送機構111を駆動する水平駆動部113と、鉛直搬送機構112を駆動する駆動手段としての鉛直駆動部114とを備えている。
水平搬送機構111は、図1及び図2に示すように、基板100を支持するアーム部材としての第1アーム105、第2アーム104及びハンド103を有している。また、水平搬送機構111は、第1アーム105、第2アーム104及びハンド103を回動可能に連結して支持する回転軸220,221,223を含む回転機構と、この回転機構を内部に収容するケース部材とを有している。
第1アーム105の一端は、回転軸220を介してベース106上に支持されており、第1アーム105の他端には、第2アーム104の一端が回転軸221を介して支持されている。また、第2アーム104の他端には、基板100が載置されるハンド103が回転軸223を介して支持されている。ハンド103の上に載せられ基板100は、水平搬送機構111によって水平方向の任意の位置に搬送されると共に、鉛直搬送機構112によって鉛直方向の任意の高さに搬送される。
真空搬送ロボットの鉛直搬送機構112は、水平搬送機構111を支持するベース部材としてのベース106と、このベース106を鉛直方向に移動可能に支持する支持部材302を含む移動機構とを有している。
真空搬送ロボットの水平駆動部113は、水平搬送機構111を駆動する水平方向用駆動軸としての一組のXY軸方向駆動軸107a,107bと、これら駆動軸107a,107bを回転駆動する回転発生器201とを有している。鉛直駆動部114は、それ自身は並進運動しないで、言い換えると二次元方向に移動しないで、真空容器101に対して移動しないように固定されて設けられている。この鉛直駆動部114は、図3に示すように、鉛直搬送機構112を駆動する鉛直方向用駆動軸としての一組のZ軸方向駆動軸108a,108b(一組の変換手段)と、これら駆動軸108a,108bを回転駆動する回転発生器301とを有している。
なお、回転発生器201,301としては、例えばサーボモーターとハーモニックドライブを使用する構成が挙げられる。真空搬送ロボットが備える制御部(不図示)が、制御プログラムに基づいて回転発生器301の駆動制御を行うことで、対向する位置に配置された駆動軸108a,108bは同期されて回転駆動される。
図1に示すように、真空容器101の内部には、一組のXY軸方向駆動軸107a,107bと、一組のZ軸方向駆動軸108a,108bがそれぞれ設けられている。これら一組のXY軸方向駆動軸107a,107b、及び、一組のZ軸方向駆動軸108a,108bは、水平搬送機構111によって作られる平面の中心軸である、ベース106の中央を通る中心軸に対して対向する位置にそれぞれ配置されている。すなわち、一組のXY軸方向駆動軸107a,107b、及び、一組のZ軸方向駆動軸108a,108bは、ベース106の対角線上にそれぞれ配置されて構成されている。これらXY軸方向駆動軸107a,107b及びZ軸方向駆動軸108a,108bの各端部には、真空容器101の上面部の壁を隔てて、真空容器101の外部に、回転発生器201,301がそれぞれ設けられている。水平駆動部113及び鉛直駆動部114は、各回転発生器201,301によってそれぞれの駆動軸107a,107b,108a,108bに任意の回転を与えることが可能にされている。一組のXY軸方向駆動軸107a,107bと、一組のZ軸方向駆動軸108a,108bは、水平搬送機構111が配置されたベース106に機械的に接続されている。また、一組のXY軸方向駆動軸107a,107b及び一組のZ軸方向駆動軸108a,108bは、真空容器101内にそれぞれ収容されており、真空雰囲気に常時、曝されている。ここで、Z軸方向駆動軸108a,108bは必ずしも対向する位置に配する必要はない。
また、真空搬送ロボットは、ベース106及び水平搬送機構111のケース部材の内部を排気するための排気ポンプを含む排気部(不図示)を備えている。
図2に示すように、真空容器101の外側には、回転発生器201が設けられており、真空回転導入機構(不図示)を介して、回転発生器201がXY軸方向駆動軸107a,107bに接続されている。真空容器101の内部への回転力の導入は、例えば磁性流体シールを介して行われている。
本発明にかかわらず、一般に、真空搬送ロボットでは、搬送物を水平方向に対する任意の位置に搬送することが可能なように構成されている。本実施形態の真空搬送ロボットにおける水平搬送機構111によって、基板100を水平方向に対する任意の位置に搬送するための構造は以下のとおりである。
水平搬送機構111は、水平方向に対する基板100の搬送は、第1アーム105、第2アーム104、及びハンド103を伸縮動作させることで行う。伸縮させる機構の一例としては、図2に示すような構成によって実現されている。
図2に示すように、回転発生器201によって発生された回転駆動力は、XY軸方向駆動軸107aとしてのボールスプラインによってギア213に伝達される。なお、ボールスプラインとは、スプライン軸とスリーブとの間に多数の鋼球が介在されて構成されているものを指している。このボールスプラインは、鋼球を循環運動させながらころがり対偶で、ストロークの長短に関係なく移動できる構造である。このため、ボールスプラインは、回転駆動力を回転運動として伝達できるのに加えて、軸方向の動作に対して円滑な直線運動として容易に駆動することが可能にされている。
ギア213とギア214は、真空容器101内で噛み合わされて接続されている。ギア213からギア214へ回転駆動力を伝達する際、これらギア213,214の間に更に他のギアが追加されてもよい。また、ギア213とギア214との間には、必要に応じて真空用の潤滑材を塗布したり、真空用の潤滑材をコーティングしたりすることで、円滑な噛み合い状態が確保されている。
ギア214に伝達された回転駆動力は、回転軸215を介して、ベース106内に配置されたプーリー216を回転駆動させる。このプーリー216の回転駆動力は、タイミングベルト217を介してプーリー218に伝達され、プーリー218を回転駆動させる。プーリー218は、回転軸220に固定されており、この回転軸220を介して、第1アーム105内に配置されて回転軸220に固定されているプーリー251に回転駆動力を伝達する。プーリー251の回転駆動力は、タイミングベルト252を介して、同様に第1アーム105内に配置されたプーリー253に伝達される。
プーリー253には、回転軸221を介して第2アーム104に連結され、プーリー253の回転駆動により、第2アーム104の回転動作を制御することができる。同時に、第2アーム104を回転させながら、プーリー253と一体に回転する回転軸221を介して回転駆動力を伝達することによって、プーリー254を回転駆動することができる。同様に、プーリー254に伝達された回転駆動力は、タイミングベルト255を介してプーリー256に伝達され、プーリー256を回転駆動させる。プーリー256には、回転軸223を介してハンド103に連結されており、プーリー256が回転駆動されることによって、回転軸223を介してハンド103を回転させて、ハンドル103を所望の位置に移動させることができる。
一方、回転発生器201によって発生させた回転駆動力を、XY軸方向駆動軸107bとしてのボールスプラインを介してギア203に伝達する。ギア203とギア204は、真空容器101内で噛み合わされている。ギア203からギア204に回転駆動力を伝達する際、これらギアの間に更に他のギアが追加されてもよい。ギア203とギア204との間には、必要に応じて真空用の潤滑材を塗布したり、真空用の潤滑材をコーティングしたりすることで、円滑な噛み合い状態が確保されている。
ギア204に伝達された回転駆動力は、回転軸205を介して、ベース106内に配置されているプーリー206を回転駆動させる。ギア206に伝達された回転駆動力は、タイミングベルト207を介してプーリー208に伝達され、プーリー208を回転駆動させる。プーリー208は、第1アーム105に突出している筒状の軸部材102の外壁に固定されており、回転軸220を通すために、プーリー208は中空構造となっている。プーリー208の回転空洞によって任意の角度に第1アーム105を回転させて所望の位置に移動させることができる。
以上の、回転発生器201によって発生された回転駆動力を、各回転軸、ギア、タイミングベルト、プーリーを介して伝達させることによって、第1アーム105、第2アーム104、ハンド103を任意に回動させて水平運動させることが可能である。これら各部材の動きを組み合わせることによって、一般的な真空搬送ロボットに求められる、基板100の水平方向に対する任意の位置への搬送を行うことができる。すなわち、水平方向に対する搬送は、ポールスプラインからの回転駆動力を各ギア、タイミングベルト、プーリーを介して、各アーム105,104に伝達することによって、各アーム105,104の連続した伸縮運動(水平運動)に変換して行われる。
本実施形態の真空搬送ロボットは、図2に示した水平搬送機構111及び水平駆動部113を備えることで、水平搬送機構111の回転動作に必要なXY軸方向駆動軸107a,107bを真空容器101の内部に配置することができる。このため、真空搬送ロボットを設置するために要する体積を減少させることができる。
図3は、本実施形態の真空搬送ロボットが備える鉛直搬送機構及び鉛直駆動部の概略構成を示す断面図である。図3に示すように、真空容器101の外側には、回転発生器301が、ベース106の中央に対して対向する位置に配置されている。回転発生器301は、真空回転導入機構を用いて、同様にベース106の中央に対して対向する位置に配置されたZ軸方向駆動軸108a,108bに接続されている。ここで、Z軸方向駆動軸108a,108bは、必ずしも対向する位置に配される必要はない。
上記の水平搬送ができることに加え、真空搬送ロボットでは、一般的に、搬送物を鉛直(Z軸)方向に搬送することが求められる。本実施形態では、Z軸方向駆動軸108a,108bを回転動作によってベース106を鉛直方向に搬送させることで、搬送対象のZ軸方向への搬送を実現することができる。また、一般的に、Z軸方向に対する搬送量(昇降量)を長くするために、真空容器の底面部の外方に、Z軸方向駆動軸が移動するための空間としてZ軸方向に対して大きな設置体積を必要とする。本実施形態では、図3に示すように、Z軸方向駆動軸108a,108bを真空容器101の内部に配置することによって、Z軸方向駆動軸を設置するために要する体積を大きくすることなく、Z軸方向駆動軸108a,108bを長く設けることができる。
Z軸方向駆動軸108a,108bとして、回転軸であるボールネジを用いることによって、回転発生器301によって発生された回転駆動力がZ軸方向の直進駆動力に変換される。ボールネジには、回転軸に形成されたネジ部をなす螺旋状の溝に対応するように配置されたナット304を介して、ブラケット305が接続されている。
したがって、ボールネジの回転に伴うナット304の直進動作によって、ブラケット305を介してベース106を上下方向に昇降させることができる。また、ボールネジに平行に、ボールネジの直進移動を補助するための直線ガイド303を配置することによって、ボールネジ及びベース106の直進動作の信頼性を確保することができる。
加えて、ベース106の中央に対して対称な位置には、同一構造の回転発生器301がそれぞれ配置されている。これらの回転発生器301を同期させて駆動制御することによって、ベース106を水平方向と平行な状態に保ったままで、ベース106上に設けられた水平搬送機構111を鉛直方向に移動することができる。このとき、図2に示したXY軸方向駆動軸107としてのボールスプラインは、ベース106の昇降動作を妨げること無く、滑らかにベース106を鉛直方向に移動させることができる。
図4は、本発明に係わる真空搬送装置の断面図である。XY軸方向駆動軸を含む面で切断した図である。本図を使用して、水平搬送機構111を構成する各ケース部材の内部を真空排気する構成について説明する。図4において、図2に示した水平搬送機構111の構成要素には同一の符号を付し、その説明は原則省略する。
図4に示すように、真空容器101内に配置された水平搬送機構111は、ケース部材の内部に各種機構部品が収容された密閉構造に構成されている。第1及び第2のアーム105,104は、個々のケース部材を構成する筒状の軸部材102、260を介して回動可能に連結されており、各軸部材102,260の内部に回転軸220,221が挿通されている。各軸部材102、260は、中空構造に構成されており、水平搬送機構111の内部は雰囲気が連通されている。102及び260自体は金属製の筒状のものであり、少なくとも片方は磁気シール等で回転自在に隣接の部材に接続されている。
本実施形態では、水平搬送機構111の内部とベース106(第二の容器)の内部とが、ケース部材を構成する軸部材102を介して雰囲気が連通されている。そして、真空容器101(第一の容器)及びベース106(第二の容器)には、互いに着脱可能に接続される接続部としての第一の接続部450及び第二の接続部451がそれぞれ設けられている。ベース106(第二の容器)の下部に第一の接続部450に対向して設けられた第二の接続部451は、中空柱状体の部分401の一端にはベース106(第二の容器)内に位置する弁体402、他の一端には第二の容器外に位置するフランジ429を有している。ベース106は突出部106aを有しており、その内壁と中空柱状体の部分401の外壁の間にはOリング423及びスライドベアリング424が配され、突出部106aの内壁と中空柱状体の部分401の外壁との間を遮断状態を維持しつつ一の方向に並進運動可能に接続されている。また、弁体402がベース106に密着している状態で、Oリング423及び弁体402に配されているOリング421との間には貫通孔422が形成されている。また、フランジ429とベース106(第二の容器)との間には弾性体425が位置しており、該弾性体425により弁体402が第二に容器の内壁に例えばOリングのようなシール材421を介して付勢押し付けられている。中空柱状体の部分401には貫通孔422が穿孔されているが、弁体402がベース106(第二の容器)が押し付いている状態では貫通孔422は遮断された状態となっている。それにより第二の容器の内部と外部とは遮断状態となっている。また、他の端に位置するフランジ429には例えばOリングのようなシール材426が取り付けられており、第二の接続部451の中空柱状部の内部431と外部とを遮断状態にすることが出来るようになっている。ここで、中空柱状体401の外形は円柱であることが望ましい。また、弾性体425としてはバネを選択することが出来る。
一の方向に並進運動させる運動手段(本実施例では図1に記載の鉛直搬送機構112)のより、第二の接続部451のフランジ425のシール材426が真空容器101(第一の容器)の内壁に接触する。そして、一の方向に並進運動させる運動手段112(図1)を更に同一の方向に移動させると、弁体402とベース106との間の遮断状態が解消し、貫通孔422を介してベース106(第二の容器)の内部の空間と中空柱状体の部分401の内部の空間431が連通状態となる。
一方、第一の接続部450は一端が閉じられた中空柱状体411であって、その一面に排気手段に415に繋がる排気管412を有している。排気管412に対向してシリンダーバルブ427が配設されており、その先端に取り付けられている、Oリング等のシール材414をシリンダーバルブ427と反対側の面に有する弁体413を、中空柱状体411の内壁に押し付けることにより排気手段415と遮断状態に、離すことにより連通状態にすることが出来る。尚、第一の接続部は中空柱状体の部分411を有するとして上記では説明したが、シリンダーバルブ427の動きを許容する中空部を有していれば足りる。、また、真空容器101は排気手段415とは別の排気手段417により排気されている。
以上を再度説明すると、一の方向に並進運動させる運動手段(本実施例では図1に記載の鉛直搬送機構112)により第二の接続部451が第一に接続部450から十分離れた状態では、弁体402はベース106(第二の容器)の内壁に密着した状態となり、ベース106に繋がる内部の空間と外部の空間とは遮断されている。
一の方向に並進運動させる運動手段(本実施例では図1に記載の鉛直搬送機構112)を駆動して、ベース106側の第二の接続部451を真空容器101の内壁に接触させ、更に同一方向にベース106を移動させる。そうすると、弁体402とベース106との間の遮断状態が解消し、弁体402がベース106に密着した状態で弁体に属するシール材421とベース106(第二の容器)の突出部106aの内壁と第二の接続部の中空柱状体の部分401の外壁との間を遮断状態にするシール材423との間に位置する貫通孔422を介して、ベース106内部と第二の接続部の中空柱状体の部分401の内部431とが連通状態となる。その状態で、シリンダーバルブ427を駆動して弁体413を開の状態とすると、ベース106(第二の容器)内の空間、第二の接続部451の内部空間431、第一の接続部450の内部空間432及び排気管412の空間428が、第一の容器内の第二の容器に繋がる空間と遮断した状態で連通する。
以上の動作が可能なため、ベース106(第二の容器)内部と排気手段415を適切なタイミングで接続することが出来る。その結果、ベース106(第二の容器)内部を適切なタイミングで真空排気できる。
真空容器101内に配置された密閉構造をなしている水平搬送機構111の圧力は、水平搬送機構111内の軸受け構造等の機構部品からの放出ガスによって、次第に上昇する。したがって、真空容器101内の真空雰囲気の汚染等を防ぐことを考慮した場合、水平搬送機構111のケース部材に対して、適切なタイミングで真空排気を行う必要がある。同時に、水平搬送機構111のケース部材は、鉛直方向(Z軸方向)に対して比較的長い距離の搬送が行われるので、接続口401と真空排気口411とを常時接続させて、ケース部材の内部を常時真空に排気することが可能な状態に維持することができない。
このため、本実施形態では、ケース部材に内部が連通されたベース106に第二の接続部451、真空容器101に第一の接続部450が設けられており、水平搬送機構111の密閉構造をなすケース部材の内部の圧力を保つことが可能にされている。また、適切なタイミングで、第二の接続部451と真空容器101に設けられた第一の接続部450とを接続し、シリンダーバルブ427を駆動して弁体413をオープン状態にすると、水平搬送機構111が収納されている空間に繋がるベース106の内部を真空に排気することができる。一方、真空容器101内で第一の接続部450と第二の接続部451が接続していない間は、弁体402を閉じることによって、水平搬送機構111の内部を所定の圧力以下に保つことができる。つまり、ベース106の内部及び水平搬送機構111のケース部材の内部を必要に応じて適切な減圧環境に保つことができる。
上述したように、本実施形態によれば、水平搬送機構111を駆動するXY軸方向駆動軸107a,107b及び鉛直搬送機構112を駆動するZ軸方向駆動軸108a,108bが、真空容器101の内部に配置されて構成されている。これによって、基板100の鉛直方向の搬送量(昇降量)を増加させると共に真空搬送装置を設置するために要する体積の削減を可能にし、真空搬送ロボット全体の小型化を実現することができる。更に、搬送機構の各種構成部品が収納されているケース部材の内部を適時に真空排気することが出来る。
つまり、本実施形態では、従来のように真空容器の外部に露出して駆動軸を配置する構成の代わりに、真空容器101の内部における対向する位置に配置される各一組のXY軸方向駆動軸107a,107b及びZ軸方向駆動軸108a,108bを用いている。これらXY軸方向駆動軸107a,107b及びZ軸方向駆動軸108a,108bを有する水平駆動部113及び鉛直駆動部114によって、回転運動を水平方向に対する移送運動と、鉛直方向に対する移送運動とを設置体積の増大を伴うことなく行うことが可能になる。これによって、真空容器101の内部における鉛直方向に対する搬送量を増加させ、かつ、真空搬送ロボットを設置するために要する体積を削減することができる。また、従来は、鉛直方向に対する動き代を確保するため、装置の占有体積以上の設置空間を確保する必要があったが、本発明においてはその必要はない。
さらに、真空容器101内で第一の接続部450と第二の接続部451が接続していない間は、弁体402を閉じることによって、搬送機構の各種構成部品から発生するパーティクル及び有機系ガス等により真空容器101内にある基板が汚染されるのを防止することが出来る。また、適切なタイミングで第一の接続孔450及び第二の接続孔451とを接続させ、それぞれの弁体402,シリンダーバルブ427を開放することによって、ベース106内部及び水平搬送機構111のケース内部を真空排気する。その結果、真空室101内の真空雰囲気の汚染を防止できる。
本発明の真空搬送装置の使用形態の一例として、図5に示す様に、本発明の真空搬送装置1と多段真空焼成炉501を連結する例が挙げられる。図5の例では、多段真空焼成炉501内の任意の高さの段に対して、搬送物の取り出し、設置を行うことができる。前述のように、本発明では、装置占有体積を増加することなく、所望の機能を実現することができる。
使用方法について説明する。1は本発明の真空搬送装置、501は真空焼結炉である。501の内部には所定の数の基板支持枠502が設けられており、また不図示のヒータが取り付けられており真空焼結炉501内の基板100を所望の温度に加熱出来る構造となっている。
何らかの方法で、真空搬送装置1に運ばれて来た基板100は、本装置の水平搬送機構により真空焼結炉501の方向に向く。次いで、指定された基板支持枠502に該基板を搬送する為に、当該基板支持枠502に対して所定の高さまで、垂直搬送機構により搬送する。その後、水平搬送機構を稼動し、基板支持枠502に対向する位置まで基板100を搬送する。そして、基板100が基板支持枠502に乗る位置まで、アームを下ろし、その後水平機構により該アームを引っ込める。上記動作を真空焼結炉501の基板支持枠502の全ての基板支持枠502に基板100が載置されるまで行う。その後、真空搬送装置1と真空焼結炉501の間に設けられている不図示のゲートバルブを閉じる。そして、真空焼結炉501を不図示の真空排気ポンプで所要の圧力まで排気し、不図示のヒータで加熱する。予め設定された時間基板の加熱を行うと、基板100の焼結は完了する。処理を完了した基板100は、上に記載した動作と反対の動作を繰り返すことにより、真空焼結炉501から真空搬送装置1に回収される。
他の例として、図6に示す様に、本発明の真空搬送装置1の両側に、互いに搬送物の搬送高さが異なる、スパッタ成膜装置601と蒸着成膜装置602とを連結する例が挙げられる。図6の例では、同一の真空装置内で、高い位置への搬送を必要とする真空蒸着成膜工程と、低い位置への搬送を必要とする真空スパッタ成膜工程を共存させることができる。
蒸着成膜装置602は、蒸着材料をトレイ等の容器に入れて置き、それを電子ビームあるいはヒータ等で加熱して気体状にし、重力に逆らって基板方向に向かわせ、基板に到達した所で、基板に付着させて成膜するものである。従って、蒸着材料を入れた容器は下側に、成膜される基板は上側に配置することが原理的に必要である。更に、最近は被成膜対象である基板が大きくなっているので、均一な膜を得るためには、従来に比較し、蒸着材料が入った容器と被成膜対象である基板の間の距離をより大きくすることが必要になって来た。一方、スパッタ装置においては、基板の大きさに対応した大きさのターゲットを採用することが可能で、蒸着装置のように基板とターゲットの距離を離す必要はない。その結果、スパッタ装置601は高さの低いものに、蒸着成膜装置602の高さは高いものになる。本発明の真空搬送装置をその間に配することによって、上記のような高さに差があってもスムーズに搬送動作をすることが出来る。その結果、搬送をする為だけに、スパッタ装置601の高さを不要に高くする必要がなくなる。よって、接地体積を小さく出来るという効果がある。尚、搬送の手順は上記で述べたものと同様であるので、重ねて説明することはしない。
また、図5や図6の例に限らず、本発明の真空搬送装置を中心とし、その周囲に複数の真空チャンバーを連結して真空処理装置を構成することができる。本発明の真空搬送装置を用いることによって、搬送物を任意の水平面方向及び任意の鉛直方向に搬送することができるため、各真空チャンバーが必要とする搬送物の搬送高さは異なっていてもよい。
図7は、本発明に係わる真空処理装置を適用して生産することが特に適している画像表示装置の一つである有機蛍光表示装置(以降「有機EL表示装置」と称することとする)の構造の梗概図である。
701はガラス基板、702はアノード、704はホールに係わる層、705は発光層、706は電子輸送層、707は電子注入層、708はカソードである。尚、ホールに係わる層704はホール注入層704aとホール輸送層704bより成っている。ここは、アノード702は、銀又はAl等で作製されることが多い。
動作は、アノード702とカソード708間に電圧が印加されると、アノード702によりホールがホール注入層704aに注入される。一方カソード708より電子が電子注入層707に注入される。注入されたホール及び電子は、ホール注入層704a及びホール輸送層704b、並びに電子注入層707及び電子輸送層706をそれぞれ移動して発光層705に達する。発光層705に達したホール及び電子は再結合して発光する。
ここで、図7に於いて、ホール注入層704aから電子注入層707までの層は蒸着法で、カソード708はスパッタ成膜法で作製される。
上で説明したように有機EL表示装置の作製法はスパッタ成膜法と蒸着法が混在したプロセスなので、本発明の真空搬送装置を使用した成膜装置使用すれば、装置の占有体積を小さくすることが出来る。特に、有機EL表示装置の成膜装置は多くの成膜装置又は処理装置がインラインで繋がったもの多いので、本発明は装置の占有体積を小さくする上で極めて有用である。
図8は、本発明に係わる真空処理装置を適用して生産に適用することが特に適している画像表示装置の一つである電子放出素子表示装置の斜視図である。
801は電子源基板、802は行配線、803は列配線、804は電子放出素子、807は第一のゲッタ、810は第二のゲッタ、811は補強板、812は枠、813はガラス基板、814は蛍光膜、815はメタルバック、Dox 1〜Dox mは列選択端子、Doy 1〜Doy nは行選択端子を表す。尚、ガラス基板813、蛍光膜814、メタルバック815はフェースプレートを構成する。
本表示装置は、行配線802及び列配線803が平面的に交差する所に、電子放出素子804が配置されている。そして、選択された行配線802及び列配線803に所定の電圧を印加するとその平面的に交差する部位に位置する電子放出素子804から電子が放出され、電子は正の高電圧が印加されているフェースプレートに向かって加速される。電子はメタルにバック815衝突しそれに接する蛍光膜814を励起し、発光する。ここで、第一のゲッタ807は列配線803の上に作製されている。
また、フェースプレート、枠812及び基板813で囲まれた空間は真空に維持される。そして、その空間を画像表示装置の耐用期間に亘って真空状態に維持するために、内部にゲッタ材が配されている。ゲッタ材には、蒸発型ゲッタと非蒸発型ゲッタがあり、適宜使い分けられている。蒸発ゲッタとしては、Ba,Li,Al,Hf,Nb,Ta,Th,Mo,Vなどの金属単体あるいはこれらの金属の合金が知られている。一方、非蒸発ゲッタとしては、Zr、Tiなどの金属単体、あるいはこれらの合金が知られている。
図8の例において、Al,Al合金、銅又はMo等からなる行配線802及び列配線803はスパッタで成膜されるのが通常である。一方、第一のゲッタ807及び第二のゲッタ811は蒸着法で成膜されることが多い。よって、電子放出素子表示装置の作製法も有機EL表示装置と同様スパッタ成膜法と蒸着法が混在したプロセスなので、本発明の真空搬送装置を使用した成膜装置使用すれば、装置の占有体積を小さくすることが出来る。
上記においては電子放出素子装置及び有機EL表示装置を例に本発明に係わる真空搬送装置の適用について説明してきたが、基板が大型化して均一な成膜等の基板処理を行う際に、基板とターゲットあるいは蒸着源等の材料源との距離を処理毎に調整する必要がある処理を含む装置あるいは処理方法には一般的に有効である。
本発明に係わる真空搬送装置を使用することにより、基板を一の方向に長ストロークの移動を要する場合であっても、設置体積を削減することが出来、且つ適時に搬送機構の各種構成部品が収納されているケースの内部を真空排気することが出来ため、基板を搬送中に汚染することを防止することができる。
1 真空搬送装置
100 基板
101 真空容器(第一の容器)
102、260 筒状の軸部材
103 ハンド
104 第2アーム
105 第1アーム
106 ベース(第二の容器)
107a,107b XY軸方向駆動軸
108a,108b Z軸方向駆動軸
111 水平搬送機構
112 鉛直搬送機構
113 水平駆動部
114 鉛直駆動部
201 回転発生器
220 回転軸
221 回転軸
223 回転軸
301 回転発生器
401 中空柱状体の部分
402、413 弁体
411 一端が閉じられた中空柱状体
412、416 排気管
415、417 排気手段
422 貫通孔
414、421、423、426 シール材
425 弾性体
427 シリンダーバルブ
429 フランジ
450 第一の接続部
451 第二の接続部
501 真空焼結炉
601 スパッタ成膜装置
602 蒸着成膜装置

Claims (9)

  1. 内部を排気し得る第一の容器、
    前記第一の容器内に位置する内部を排気し得る第二の容器、
    前記第二の容器を一の方向に並進移動をさせる運動手段、
    排気手段と連通/遮断をするバルブ及び第一の容器に設けられた中空部分を有する第一の接合部、
    前記第二の容器に設けられた前記第一の接続部に対向する中空柱状体の突出部並びに
    前記中空柱状体の突出部の内側を移動可能で、前記第一の接合部に前記運動手段により接合可能な中空柱状体の部分を有する第二の接続部を有しており、
    前記第二の接続部は、その中空柱状体の部分の一端より前記中空柱状体の部分の外壁に沿う方向に順に、前記一端に位置する前記第二の容器の内に位置する弁体、該中空柱状体の部分に設けられた前記第二の容器の内部と該中空柱状体の部分の内部とを繋ぐ貫通孔及び前記突出部の内壁と前記中空柱状体の部分の外壁との間を遮断するシール材とを有し、他の一端には前記第二の容器の外にあって開口を有するフランジを有しており、前記フランジの開口を介して前記第一の接続部の中空部分の内部と連通することが可能で、前記運動手段によって前記第二の容器を移動させることにより前記第二の容器の内部と前記第二の接合部の中空柱状体の部分の内部と連通/遮断をすることが可能であることを特徴とする真空搬送装置。
  2. 前記第二の接続部の中空柱状体の部分の外形は円柱であることを特徴とする請求項1に記載の真空搬送装置。
  3. 前記第二の容器を並進運動させる運動手段は、ボールネジであることを特徴とする請求項1又は2に記載の真空搬送装置。
  4. 第二の接続部の弁体は、弾性体により前記第二の容器の内壁に付勢押し付けられることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の真空搬送装置。
  5. 前記弾性体はバネであることを特徴とする請求項4に記載の真空搬送装置。
  6. 前記第二の容器の内部には、真空搬送ロボットの駆動機構が収納されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の真空搬送装置。
  7. 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の基板搬送装置を使用する工程を有する工程を特徴とする表示装置の製造方法。
  8. 前記表示装置は有機EL表示装置であることを特徴とする請求項7に記載の表示装置の製造方法。
  9. 前記表示装置は電子放出素子表示装置あることを特徴とする請求項7に記載の表示装置の製造方法。
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