JP2012131585A - 搬送機構、及び、それを備えた真空処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ラック・アンド・ピニオンの技術を用いた縦型搬送によるインライン型の真空処理装置であって、ピニオンギヤとラックギヤが同期ずれにより、トレイに振動や衝撃を与えることなく搬送を可能にする搬送機構、及び、それを備えた真空処理装置を提供することにある。
【解決手段】複数のピニオンギヤのうち、少なくとも２つが回転してラックギヤに順次噛合することにより、該ラックギヤを現工程の処理室内に配置されるピニオンギヤから、次工程の処理室内に配置されるピニオンギヤへと受け渡して、トレイを搬送するラック・アンド・ピニオン機構、及び、それを備えた真空処理装置であって、前記ピニオンギヤをそれぞれ独立に上下移動させる上下駆動部を有していることを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、本発明は、ラックギヤ・アンド・ピニオンギヤによる搬送機構、及び、基板を搬送するためのトレイ等を移動させるラックギヤ・アンド・ピニオンギヤを備えた真空処理装置に関する。

ラック・アンド・ピニオンは、ピニオンギヤと、角棒材の一面に幅方向に歯付けしたラックギヤと、を組み合わせて構成され、ピニオンギヤの回転動作をラックギヤの直線動作に変換する機構であり、自動車のステアリング機構や搬送機構等として利用される。

例えば、インラインスパッタ装置等の真空処理装置では、基板を保持するトレイをラック付きのキャリアで順次搬送して各処理室の間で受け渡し、基板に所望の処理を行う。 即ち、ラックギヤを載置台としてのトレイに固定し、各処理室に設けられたピニオンギヤにラックギヤを噛み合せて回転駆動させ、次工程の処理室のピニオンギヤに順次受け渡すことによって、トレイを搬送している。

図６は、従来の代表的な基板処理技術の一例として、基板を立てて搬送する、上記ラック・アンド・ピニオンの技術を用いた縦型搬送によるインライン型の真空処理装置の概略機構を示したものである。

縦型搬送のインライン型では、例えば、一直線上にロードロックチャンバー２１、及び、複数のプロセスチャンバー２２を縦設した構成であり、ロードロックチャンバー２１、及び、複数のプロセスチャンバー２２を貫くようにして、基板２０を搬送させる搬送機構としてラック・アンド・ピニオンが設けられている。

また、各チャンバーは不図示の排気手段を具備し、各チャンバー間にはゲートバルブ１１が設けられる。 基板２０は、トレイ４に載せられた状態で搬送機構によって各チャンバーに順次搬送され、例えば、成膜等の処理が行われる。各チャンバーのうちの一つは、基板２０の搬入、搬出の際に大気に開放されるロードロックチャンバー２１である。

しかし、ラックギヤを現工程のピニオンギヤから次工程のピニオンギヤに受け渡して噛み合わせる際に、ラックギヤとピニオンギヤとの歯先同士の衝突がしばしば発生する。

歯先同士の衝突が発生すると、負荷が掛かって駆動機構を破損したり、ピニオンギヤの歯上にラックギヤの歯が乗り上げて搬送不能となったり、正常な噛み合いに戻る際の衝突で基板の破損や発塵による製品不良を招いたりする。

そこで、このような不具合を解決するため、一方向クラッチを設けたりする技術が提案されている。これらの技術は、歯先同士の衝突があっても自動ですぐに正常な噛み合いに復帰せしめようとする発想から創案されている。

また、ピニオンギヤの停止角度をセンサ及び制御機構によって正確に管理して、ラックギヤをピニオンギヤの歯先に衝突させることなしに係合せしめる技術も提案されている。

この他にも、機械的手段で事前にピニオンギヤの位相をラックギヤに合わせるラック・アンド・ピニオン機構が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

具体的には、この機構は、球体部材をバネで支持してカムの凹部に押し付けて接触させ、ピニオン軸の停止角度を所定位置に設定し、かつピニオンギヤとラックギヤが噛み合う前にピニオンガイドとラックガイドで位相を合わせるようになっている。かかる構成によれば、歯先同士の衝突を起こすことなく、ラックギヤとピニオンギヤを噛合させることができる。

特開平８−７４９６１号公報

しかしながら、ピニオンギヤ上にトレイが載っている状態であるのか、それとも載っていない状態であるのかにより、サーボモータ等の駆動機構に掛かる負荷に変動が発生し、そのために同期ずれが発生するという課題が残されていた。

一旦同期ずれが発生すると、トレイのラックギヤが、搬送先の処理室に配置したピニオンギヤに円滑に噛み合わなくなり、トレイに振動や衝撃が発生し、トレイ上に搭載された基板の位置ずれ、基板割れの原因となる可能性がある。

また、真空処理装置で処理を行うプロセスの複雑化に伴い、インライン型の真空処理装置であっても、例えば、トレイの進行を一時退避させるバッファ室の配置と組み合わせながら、縦列したプロセスチャンバー間を前進と後退の搬送を頻繁に繰り返しながら処理を進めることができる真空処理装置も標準的な機能として使用される可能性がある。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、ピニオンギヤとラックギヤが同期ずれにより、トレイに振動や衝撃を与えることなく搬送を可能にする搬送機構、及び、それを備えた真空処理装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成すべく成された本発明の構成は、以下の通りである。 即ち、第１の発明に係るラック・アンド・ピニオン機構は、ラックギヤと、駆動源に連結され、前記ラックギヤに噛合する複数のピニオンギヤと、を備え、複数のピニオンギヤのうち、少なくとも２つが回転してラックギヤに順次噛合することにより、該ラックギヤを現工程の第一の処理室内に配置される第一のピニオンギヤから、次工程の第二の処理室内に配置される第二のピニオンギヤへと受け渡して、載置台を搬送するラック・アンド・ピニオン機構であって、第一のピニオンギヤと第二のピニオンギヤをそれぞれ独立に上下移動させる上下駆動部を有していることを特徴とする。

本発明による真空処理装置に配置されるラック・アンド・ピニオン機構は、各ピニオンギヤがトレイを搬送する必要のない場合に、ラックギヤとの噛み合わせを切り離せる上下駆動系を有することを特徴とする。

本発明による搬送駆動部であるラック・アンド・ピニオン機構は、複数の処理室を有する基板搬送装置において、1つの処理室から別の処理室へトレイ4を搬送する場合、搬送に使用する搬送駆動系をそれぞれの処理室内に配置するピニオンギヤの上下駆動部で切り替えることで、サーボモータ等の駆動機構に掛かる負荷に変動に関わらず、両ギヤ間の噛み合わせのずれを修正することができる。

本発明の真空処理装置の搬送機構の概略図である。 本発明の真空処理装置の第一の処理室から第二の処理室へのトレイ搬送開始時の状態図である。 本発明の真空処理装置の第一の処理室から第二の処理室へのトレイ搬送途中の状態図である。 本発明の真空処理装置の第一の処理室から第二の処理室へのトレイ搬送途中の状態図である。 本発明の真空処理装置の第一の処理室から第二の処理室へのトレイ搬送完了時の状態図である。 従来の代表的な基板処理技術の一例としての真空処理装置を上面からみた概略図である。

本発明の真空処理装置の搬送駆動部の実施例について、図１を用いて説明する。
図１において、第一の処理室１a、第二の処理室１ｂは、図６におけるプロセスチャンバーを想定することができる。

本発明に係る搬送駆動部の構成は、不図示の排気系をそれぞれ有する第一の処理室１a及び第二の処理室２aに対応して、第一のピニオンギヤ２a及び第二のピニオンギヤ２b、それぞれ回転させるサーボモータ３a、３b、第一のピニオンギヤ２a及び第二のピニオンギヤ２ｂをそれぞれ上下させる上下駆動部６a、６b、各上下駆動部を動作させるサーボモータ７a、７b及び各サーボモータを制御するモータドライバ８a、８b、９a、９bからなる。また、トレイ４を固定させるトレイロック機構１０ａ、１０ｂがある。

図2から図５を参照して、本発明の実施形態であるラック・アンド・ピニオン機構の駆動制御方法について説明する。

まず、図２は、トレイ４が第一のピニオンギヤ用モータドライバ８aで制御された第一のピニオンギヤ用サーボモータ３ａにより、第一のトレイロック機構１０ａを動作させながら所定の位置で搬送を完了させた状態である。

そして、第一の処理室１a内にあるトレイ４を第一のトレイロック機構１０aにより、第一の処理室１a内において所定の位置に固定している状態であり、第一の処理室１aから第二の処理室１bへの搬送に使用する第一のピニオンギヤ２a、及び、第二のピニオンギヤ２bを各上下駆動部６a及び６ｂを駆動させることにより上昇移動させ、トレイ４のラックギヤ５と第一のピニオンギヤ２aは噛み合っている状態である。

このとき、第一のピニオンギヤ２a及び第二のピニオンギヤ２bの上昇時における各上下駆動部６a、６ｂの移動量は、移動前に採取した位置のデータと移動後の移動した位置で採取した位置のデータの比較から算出して各上下駆動部６a、６ｂのコントローラ１２に記憶させて、この移動量のデータに基づいて各上下駆動部６a、６ｂを動作させて移動させるとよい。また、このとき、各ピニオンギヤは自由に回転できる状態にあるとより好ましい。

次に、この図２に示す状態から、図３、図４及び図５に示す第一の処理室１aから、その次工程である第二の処理室１bにトレイ４を搬送する一実施例を示す（S１〜S５）。

ａ) 第一の処理室１aから第二の処理室１bへの搬送に使用される第二のピニオンギヤ２bを、図２に示す第二の上下駆動部用モータドライバ9ｂ、及び、第二の上下駆動用サーボモータ３bをそれぞれ駆動させて、第二の上下駆動部６bによりラックギヤ5に干渉しない下方位置へ下降移動（図２符号３１）する（S１）。

このとき、トレイ４は第一の処理室1ａ内にあり、まだ、停止状態にある。
第一のピニオンギヤ２aは、ラックギヤ５と噛み合わさった状態のままである（図２図示）。

ｂ) 第一のトレイロック機構１０aを解除し、第一のピニオンギヤ用モータドライバ８a、及び、第一のピニオンギヤ用サーボモータ３aを駆動させてピニオンギヤ２aを回転させ、トレイ４を第二の処理室１bに第二のトレイロック機構１０ｂを動作させながら搬送を開始する（S２）。

ｃ) 第二の処理室１bの第二のピニオンギヤ２bを、第二の上下駆動部用モータドライバ9ｂ、及び、第二の上下駆動用サーボモータ７ｂをそれぞれ駆動させて第二の上下駆動部６bにより上昇移動（符号３２）させる(S３)。

第二のピニオンギヤ２bの上昇時における上下駆動部６bの位置は、上述のとおり、移動量の確認時に採取し、コントローラ１２に記憶しておいた搬送開始時の位置データに基づいて移動させる。
搬送開始時の位置まで第二のピニオンギヤ２bを上昇させることにより、トレイ４のラックギヤ５と第二のピニオンギヤ２bはトレイ４を停止させることなく円滑に噛み合うことになる。

ｄ) 第二のピニオンギヤ２bを回転させて、トレイ４を第二の処理室１bに第二のトレイロック機構１０bを動作させながら所定の位置まで搬送する（S４）。

e）第二の処理室１bへトレイ４の搬送後、第二の処理室１b内のトレイ４を第二のトレイロック機構１０bにより、第二の処理室１b内において所定の位置に固定する（図５図示、S５）。

このようにして、真空処理装置内において、1つの処理室から別の処理室へトレイを搬送する場合、搬送に使用する駆動系をピニオンギヤの上下駆動部で独立に切り替えればよく、トレイが、例えば処理室間を前進又は後退するような搬送方法を採用した場合でも、ピニオンギヤを各処理室で独立に上下移動をするように制御することにより、ラックギヤとピニオンギヤを円滑に噛み合わせることができる。

以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。

１a 第一の処理室
１b 第二の処理室
２a 第一のピニオンギヤ
２b 第二のピニオンギヤ
３a 第一のピニオンギヤ用サーボモータ
３b 第二のピニオンギヤ用サーボモータ
４ トレイ
５ ラックギヤ
６a 第一の上下駆動部
６b 第二の上下駆動部
７a 第一の上下駆動部用サーボモータ
７b 第二の上下駆動用部サーボモータ
８a 第一のピニオンギヤ用モータドライバ
８b 第二のピニオンギヤ用モータドライバ
９a 第一の上下駆動部用モータドライバ
９b 第二の上下駆動部用モータドライバ
１０a 第一のトレイロック機構
１０b 第二のトレイロック機構
１１ ゲートバルブ
１２ コントローラ
２０ 基板
２１ ロードロックチャンバー
２２ プロセスチャンバー

Claims (2)

1. ラックギヤと、駆動源に連結され、前記ラックギヤに噛合する複数のピニオンギヤと、を備え、前記複数のピニオンギヤのうち、少なくとも二つが回転して前記ラックギヤに順次噛合することにより、該ラックギヤを現工程の第一の処理室内に配置される第一のピニオンギヤから、次工程の第二の処理室内に配置される第二のピニオンギヤへと受け渡して、前記載置台を搬送するラック・アンド・ピニオン機構であって、 前記第一のピニオンギヤと前記第二のピニオンギヤをそれぞれ独立に上下移動させる上下駆動部と、を有していることを特徴とするラック・アンド・ピニオン機構。
2. 前記ラックギヤは、被搬送物を搭載して搬送軌道上を移動する載置台に固定され、前記被搬送物が基板であって、前記載置台の搬送機構として請求項１に記載のラック・アンド・ピニオン機構を備え、
   前記搬送軌道に沿って複数の前記処理室が排気可能に接続され、各前記処理室内にそれぞれ前記ピニオンギヤが設けられていることを特徴とする真空処理装置。