JP4582450B2

JP4582450B2 - 真空成膜装置の搬送機構

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Publication number: JP4582450B2
Application number: JP2005047734A
Authority: JP
Inventors: 保小田嶋; 敏行小泉; 実山根; 慶澄月川
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2005-02-23
Filing date: 2005-02-23
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2025-02-23
Also published as: JP2006237161A

Description

本発明は真空成膜装置の搬送機構に関するものであり、更に詳しくは、真空成膜装置の側壁を挿通され、基板搬送用のトレイやキャリアを搬送する搬送ローラの回転軸として、大気側回転軸と真空側回転軸がマグネットカップリングされ、真空側回転軸が軸心方向に移動可能とされた回転軸が使用されている搬送機構に関するものである。

例えば液晶表示パネルやＰＤＰ（プラズマ・ディスプレイ・パネル）用としてガラス基板の一面に真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ（化学的気相成長）などの方法によって必要な材料の薄膜を形成させることが行われている。そして、その薄膜を形成させる真空成膜装置においては、未成膜のガラス基板を大気側から真空下の真空成膜装置へ搬入し、基板を例えばキャリアに載置して真空成膜装置内を搬送し、その搬送の途中でガラス基板に成膜した後、成膜されたガラス基板はキャリアから取り外して真空成膜装置から搬出し、キャリアはふたたび未成膜のガラス基板を載置して真空成膜装置内を循環させることが行われている。これは、キャリアを大気側へ出すことによって水分が付着し、そのまま使用すると真空成膜装置内へ付着水分を持ち込むことになるほか、真空成膜装置の外で温度低下したキャリアを真空成膜装置内へ持ち込めば、キャリアを加熱して温度上昇させることを要し、エネルギーロスが大になることから、これらを回避するためである。

上記のようにキャリアを循環して使用する真空成膜装置においては、ガラス基板を真空成膜装置内へ搬入するに際しては大気側で仕込トレイに載置したガラス基板を真空成膜装置内のキャリアに移し換えることを要し、成膜済みのガラス基板を大気側へ取り出すに際しても真空成膜装置内のキャリアに載置されている成膜済みのガラス基板を取出トレイに移し換えることを要する。
（従来例1）

従来例１のインライン式真空成膜装置は、トレイに載置された基板を真空成膜装置内でキャリアに移し換えるのではなく、成膜チャンバ内へ搬入した基板を成膜チャンバ内で循環されるトレイに移し換えることが行われている。その移し換えは、基板搬入ユニットの回転するコロによって両側の端部を支持され搬送される基板が所定位置に達すると、基板の底面を受ける受板が両側から挿入されて基板を支持し、基板を搬送してきたコロは基板搬入ユニットと共に両外側の退避位置へ移動される。そして、下方の待機位置にあった基板搬送ユニットがそのコロ上のトレイと共に上昇されて、受板に支持されている基板をトレイに載せ、両側の受板はそれぞれ外側の退避位置へ移動される。その後、基板搬送ユニットは基板を載置したトレイと共には更に上昇され、上昇位置でコロの駆動源と連結されてトレイが基板と共に搬送されるようになっているものである。この真空成膜装置においては、基板搬入ユニットのコロは搬入位置と退避位置との間を往復されることから、コロの回転軸と、真空成膜装置の大気側に取り付けられている駆動モータの回転軸とはスライドジョイントを介して連結されているが、スライドジョイントの構成については説明されていない（特許文献１を参照）。

特開平９−２７９３４１号公報（従来例２）

図１３はガラス基板への成膜を連続的に行う真空成膜装置１０の構成を示す概略的な側面図である。仕込トレイに載置されたガラス基板は同真空成膜装置１０の左端部上段の仕込室１から移載室２へ搬入され、移載室２の上段側で仕込トレイからキャリアに移し換えられて往路の上行搬送路１０ｕとなる搬送室３を搬送され、他端部のエレベータ室４で復路の下行搬送路１０ｄへ下降される。下行搬送路１０ｄでは、ガラス基板は加熱室５で所定の温度に加熱され、前後に隔離部を備えた蒸着室６で下面に成膜された後、第１冷却室７、第２冷却室８で冷却されて移載室２の下段側へ送り込まれ、成膜されたガラス基板はキャリアから取出トレイへ移し換えられ、取出室９へ取り出されるようになっている。なお、仕込室１は大気側に存在するガラス基板を仕込室１へ搬入する時に、取出室９は成膜済みガラス基板を大気側へ搬出する時に大気オープンとされるので、常時真空に維持される移載室２から第２冷却室８までとは異なり、厳密には真空成膜装置とは言えない室である。

図１４は図１３の移載室２における搬送ローラの配置を概念的に示す分解斜視図である。移載室２の両側壁２ｓ内にはローラ類が３段に配置されているが、これらが重なって示され図面が不明瞭とならないように、上段の搬入ローラ２１のみを仕込トレイＴｃと共に移載室２から分離して示した。従って、破断して示した移載室２においては、上段の搬入ローラ２１は、その位置を丸印で示した。そして、移載室２の大気側には搬送ローラ２２の回転軸にプーリ２７が取り付けられており、搬送ローラ２３の回転軸にプーリ２８が取り付けられている。搬入ローラ２１の回転軸に取り付けられているプーリ２６は、その位置を丸印で示した。

側壁２ｓ内に配置されているローラの内、上段の搬入ローラ２１はガラス基板Ｇが載置された仕込トレイＴｃを移載室２の奥まで搬入するローラである。中段の搬送ローラ２２は仕込トレイＴｃから移し換えられたガラス基板Ｇを載置するキャリアＣを上行搬送路１０ｕの搬送室３へ送り出すローラであり、下段の搬送ローラ２３は下行搬送路１０ｄの第２冷却室８から送り込まれるキャリアＣから成膜済みのガラス基板Ｇが移し換えられた取出トレイＴｏ（図示されていない）を取出室９へ送り出すローラである。

図１４では仕込トレイＴｃを示しており、その形状は四角形の挿入側の一辺を欠落させた「山」字形状とされている。これは仕込トレイＴｃからガラス基板Ｇを押し上げて仕込トレイＴｃを引き抜く時に、ガラス基板Ｇの周縁部を支持して押し上げている昇降ピンと接触しないようにしたものであり、仕込トレイＴｃの幅方向の中央部に設けられており、根元側が広幅で先端側が狭幅の板部分を主体にガラス基板Ｇが載置される。そして仕込トレイＴｃの周囲に配置された一点差線で示す複数のシリンダーは移載室２の天井壁に取り付けられており、移載室２へ搬入された仕込トレイＴｃを掴んで位置ずれ等を調整して位置決めすることに使用されるものである。図示していないが取出室９から移載室２へ挿入される取出トレイＴｏも同様な「山」字形状である。また、図示せずともキャリアは「口」字形状のフレームであって、トレイと同等のサイズであり、内周縁部にガラス基板Ｇの周縁部が載置されるようになっている。

仕込トレイＴｃの動作は挿入、引き戻しのみで上下動はないこと、挿入位置から下降されるガラス基板Ｇの幅は上段の両側の搬入ローラ２１の間隔よりも小さく、搬入ローラ２１はガラス基板Ｇの下降の支障とならないことから、両側壁２ｓの搬入ローラ２１の間隔は固定である。これに対して、搬入ローラ２１で搬入された仕込トレイＴｃからガラス基板ＧをキャリアＣへ移し換えるには、キャリアＣを下方から上昇させると共に、ガラス基板Ｇを仕込トレイＴｃから上方へ押し上げ、仕込トレイＴｃを引き抜いてから、ガラス基板Ｇを下降させてキャリアＣ上へ載置される。

成膜済みのガラス基板ＧをキャリアＣから取出トレイＴｏへ移し換えるに際しても、キャリアＣを搬送ローラ２３よりも下側へ下降させ、キャリアＣからガラス基板Ｇを押し上げた状態で、取出トレイＴｏを搬送ローラ２３上へ挿入し、ガラス基板を下降させて取出トレイＴｏ上に載置することを要する。すなわち、両側壁２ｓの搬送ローラ２３の間隔よりも横幅が広いキャリアＣを移載室２内で上下させる必要上、搬送ローラ２３をキャリアＣの搬送位置から外側の退避位置へ移動させ、両側壁２ｓの搬送ローラ２３の間の間隔を広げることを要する。このことは中段の搬送ローラ２２についても同様に要求される。

搬送ローラの上記搬送位置と退避位置との間の移動に関して、真空成膜装置に使用されている従来例２の搬送機構９０においては、その縦断面図である図１５に示すように、搬送ローラ９３の回転軸９１が移載室２’の側壁２ｓ’を挿通している箇所で、大気側と真空側との真空シールのためにステンレス・ベローズ９６が使用されている。すなわち、移載室２’の側壁２ｓ’に対して、キャリアＣを搬送する搬送ローラ９３と大気側のプーリ９８を両端部に備え、真空シール軸受９４に軸支された回転軸９１が取付部材９２によって可動部９５に取り付けられており、側壁２s’の開口２ｈ’から回転軸９１と搬送ローラ９３が移載室２’内へ挿入されている。そして、真空シール軸受９４を内部に囲うように円筒状のステンレス・ベローズ９６が設けられており、ステンレス・ベローズ９６の一端は取付部材９２に取り付けられ、他端は移載室２’の側壁２ｓ’に取り付けられている。従って、搬送ローラ９３が取り付けられた可動部材９５を図１５において左方へ一点鎖線で示す位置へ移動させて搬送ローラ９３を退避位置としても、ステンレス・ベローズ９６が伸びることにより移載室２の真空度は維持されるようにしたものである。

従来例２の搬送機構においては、大気側と真空側とを真空シールするために使用されているステンレス・ベローズ９６は、その中心軸と搬送ローラ９３の回転軸９１の軸心とを一致させて取り付けることが要求されるので、作業の難度が高く取り付けに時間を要するほか、搬送ローラ９３の搬送位置と退避位置とのストロークを大きくし難いと言う問題がある。そのほか、高い精度で取り付けたステンレス・ベローズ９６の伸縮の繰り返し寿命は１００万回程度とされているが、実際にはその半分程度の伸縮の繰り返しでステンレス・ベローズ９６にクラックを生ずる。クラックは補修がきかないのでステンレス・ベローズ９６の交換を要するが、ステンレス・ベローズ９６は高価であり、また使用する個数が多いので、真空成膜装置の製造コストを押し上げる要因となっている。

本発明は上述の問題に鑑みてなされ、ステンレス・ベローズを必要としない真空成膜装置の搬送機構、搬送ローラの搬送位置から退避位置までのストロークが大きい搬送機構、更には幅サイズの異なる基板の成膜にも使用され得る搬送機構を提供することを課題とする。

上記の課題の解決手段を説明すれば次に示す如くである。

本発明の真空成膜装置の搬送機構は、平板状の基板へ成膜する真空成膜装置の両側の側壁において大気側から真空側へ挿通される搬送ローラの回転軸が大気側回転軸部と真空側回転軸部とからなり、かつ前記大気側回転軸部と前記真空側回転軸部は、それぞれに設けられたマグネットにより、前記大気側回転軸部に気密に取り付けられた真空隔壁を介して、マグネットカップリングされた位置と前記マグネットカップリングが解除された位置との二位置を取り得るようになっており、前記真空側回転軸部の真空側の端部には、大気側と前記真空成膜装置との間で前記基板を搬入し搬出するトレイ、または前記真空成膜装置内での前記基板の搬送に使用されるキャリアを支持して搬送する前記搬送ローラが取り付けられ、前記大気側回転軸部の大気側の端部には前記回転軸の回転用駆動機構が取り付けられている搬送機構である。

このような真空成膜装置の搬送機構は、側壁を挿通された搬送ローラの回転軸を真空シールした状態で大気側から回転させることができる。また、大気側回転軸部と真空側回転軸部とのマグネットカップリングを解除して真空側回転軸部を側壁側へ移動させることにより、真空側回転軸部に取り付けられた搬送ローラの位置を移動させ、両側の側壁の真空側回転軸部に取り付けられた搬送ローラ間の間隔を広げることができる。

本発明の真空成膜装置の搬送機構は、前記真空側回転軸部がブラケットに取り付けられており、前記ブラケットが前記側壁の大気側に設置されたエアシリンダによって前記側壁側へ牽引されることにより、前記マグネットカップリングが解除される位置となって前記真空側回転軸部に取り付けられた前記搬送ローラが前記トレイまたは前記キャリアの搬送位置から退避位置へ移動されて、両側の前記搬送ローラ間の間隔が広げられ、前記ブラケットが前記エアシリンダによって押し戻されることにより、前記搬送ローラが前記退避位置から前記搬送位置へ復帰される搬送機構である。
このような真空成膜装置の搬送機構は、マグネットカップリングを機械的に解除し、かつ復帰させて、搬送ローラを搬送位置と退避位置との間で往復させることを可能にする。また、複数本の回転軸の真空側回転軸部をブラケットで束ねることにより、複数個の搬送ローラを同時に移動させることができる。

本発明の真空成膜装置の搬送機構は、前記トレイから前記キャリアへの前記基板の移し換え、または前記キャリアから前記トレイへの前記基板の移し換えに際し、上昇または下降される前記キャリアの支障とならないように、前記搬送ローラが前記退避位置とされる搬送機構である。
このような真空成膜装置の搬送機構は、両側壁の搬送ローラを退避位置として搬送ローラ間の間隔を広げることができ、基板の移し換えに際して、キャリアを支障なく上昇または下降させることができる。

本発明の真空成膜装置の搬送機構は、平板状の基板へ成膜する真空成膜装置の両側の側壁において大気側から真空側へ挿通される搬送ローラの回転軸が大気側回転軸部と真空側回転軸部とからなり、かつ前記大気側回転軸部と前記真空側回転軸部は、それぞれに設けられたマグネットにより、前記大気側回転軸部に気密に取り付けられた真空隔壁を介して、複数のマグネットカップリング位置を取り得るようになっており、前記真空側回転軸部の真空側の端部には、大気側と前記真空成膜装置との間で前記基板を搬入し搬出するトレイ、または前記真空成膜装置内での前記基板の搬送に使用されるキャリアを支持して搬送する前記搬送ローラが取り付けられ、前記大気側回転軸部の大気側の端部には前記回転軸の回転用駆動機構が取り付けられている搬送機構である。

このような真空成膜装置の搬送機構は、側壁を挿通された搬送ローラの回転軸を真空シールした状態で大気側から回転させることができる。また、大気側回転軸部と真空側回転軸部とのマグネットカップリングの位置を変更することにより、両側の側壁の真空側回転軸部に取り付けられた搬送ローラ間の間隔を複数段に調整することができる。
真空側回転軸部に取り付けられた搬送ローラをキャリアやトレイの搬送位置から退避位置へ移動させることができる。

本発明の真空成膜装置の搬送機構によれば、搬送ローラの回転軸を側壁で真空シールして回転させるべく、大気側回転軸部と真空側回転軸部とを、真空隔壁を介して、マグネットカップリングさせているので、真空シールにステンレス・ベローズを使用する場合と比較して損傷を受け難く、真空成膜装置の稼動率を高める。更に、大気側回転軸部と真空側回転軸部とのマグネットカップリングを解除して真空側回転軸部を側壁側へ移動させることにより、両側の側壁の搬送ローラ間の間隔を広げてキャリアを上下方向に移動させることができる。また、搬送ローラの移動のストロークを大きく取ることができ、真空成膜装置を設計する上での自由度を高める。

本発明の真空成膜装置の搬送機構によれば、搬送ローラの回転軸の真空側回転軸部がブラケットに取り付けられているので、複数本の回転軸を設ける場合に、それぞれの真空側回転軸部をブラケットで束ねて、複数個の搬送ローラを同時に退避させ復帰させることができ、搬送ローラの退避機構を簡略化させることができる。

本発明の真空成膜装置の搬送機構によれば、トレイからキャリアへの基板の移し換え、またはキャリアからトレイへの基板の移し換えに際し、上昇または下降されるキャリアの支障とならないように、搬送ローラを搬送位置から退避位置へ移動させ、両側壁の搬送ローラ間の間隔を広げることができるので、真空成膜装置内での基板の移し換えを円滑に進めることができる。

本発明の真空成膜装置の搬送機構によれば、大気側回転軸部に対して真空側回転軸部がその移動方向の複数の位置でマグネットカップリングが可能とされているので、両側壁の搬送ローラ間の間隔を複数段で広げることができ、かつ各段において大気側回転軸部に対して真空側回転軸部がマグネットカップリングされて、大気側回転軸部の回転の駆動力を真空側回転軸部に伝達することができ、幅サイズの異なる基板に対応したキャリアを搬送することができる。

本発明の一形態に係る真空成膜装置の搬送機構は、平板状の基板へ成膜する真空成膜装置の両側の側壁において大気側から真空側へ挿通される搬送ローラの回転軸が大気側回転軸部と真空側回転軸部とからなり、かつ前記大気側回転軸部と前記真空側回転軸部は、それぞれに設けられたマグネットにより、前記大気側回転軸部に気密に取り付けられた真空隔壁を介して、マグネットカップリングされた位置と前記マグネットカップリングが解除された位置との二位置を取り得るようになっており、前記真空側回転軸部の真空側の端部には、大気側と前記真空成膜装置との間で前記基板を搬入し搬出するトレイ、または前記真空成膜装置内での前記基板の搬送に使用されるキャリアを支持して搬送する前記搬送ローラが取り付けられ、前記大気側回転軸部の大気側の端部には前記回転軸の回転用駆動機構が取り付けられている搬送機構である。

トレイまたはキャリアを搬送する搬送ローラの回転軸は、搬送するトレイまたはキャリアの搬送方向の長さによって適切な本数が使用され、真空成膜装置の両側壁に垂直な方向に同一水平面内に並べられる。回転軸の回転駆動機構として代表的なものには駆動モータによってベルト駆動されるプーリがある。その場合、複数本の搬送ローラのうち、搬送方向の下流端側の回転軸の搬送ローラを駆動ローラとし、それ以外の搬送ローラは従動ローラとされる。そして、各搬送ローラがスリップすることなく同期して回転するように、各回転軸のプーリにはタイミングベルトが装着される。そのほか、各回転軸をギアで連結して回転させることもできる。

回転軸を構成する大気側回転軸部と真空側回転軸部とのマグネットカップリングは、例えば、外周面に大気側永久磁石を嵌め込んだ大気側円筒状部材を大気側回転軸部の真空側端部に取り付け、大気側円筒状部材が真空隔壁を介して挿入される真空側の円筒状部材の内周面に上記大気側永久磁石と対向して反対極の真空側永久磁石を嵌め込み、その真空側の円筒状部材を真空側回転軸部の大気側端部に取り付けることによって形成させることができる。そして、真空側回転軸部は、大気側永久磁石に対して真空側永久磁石がマグネットカップリングされる位置と、マグネットカップリングが解除される位置とを取れるように構成される。例えば、真空側回転軸部をその軸心に沿って大気側回転軸部へ近接させ大気側永久磁石が存在しない位置まで移動させることによってマグネットカップリングを解除することができる。このようにして、真空側永久磁石がマグネットカップリングされる位置は真空側回転軸部の搬送ローラがトレイやキャリアを搬送する搬送位置となり、真空側永久磁石がマグネットカップリングを解除される位置は搬送ローラの退避位置となる。真空隔壁はステンレス製有底円筒とされ、開口側が大気側回転軸部に真空ろう付して気密に取り付けられる。

大気側回転軸部に対する真空側回転軸部のマグネットカップリングの形成と解除は、固定されている大気側回転軸部に対し、真空側回転軸部を軸心に沿って機械的に移動させることによって行われる。例えば、真空側回転軸部をブラケットに取り付け、そのブラケットを真空成膜装置の側壁の大気側に設置したエアシリンダによって牽引することにより、マグネットカップリングを解除することができ、ブラケットを押し戻すことによってマグネットカップリングの形成させることができる。

キャリアを支持して搬送する搬送ローラを搬送位置と退避位置との間で往復可能にすることは、両側壁の搬送ローラ間の間隔より横幅が大きいキャリアを真空成膜装置内で上昇させ下降させる場合に好都合である。例えば、キャリアからトレイへ成膜済みの基板を移し換える際には、キャリアから基板を押し上げた後、搬送ローラを搬送位置から退避位置へ移動させ、両側壁の搬送ローラ間の間隔を広げてキャリアを搬送ローラの高さ位置よりも下降させる。次いで、搬送ローラを退避位置から元の搬送位置へ戻して、搬送ローラ上に取出トレイを挿入し、基板を取出トレイ上に降ろしてから、取出トレイは搬送ローラで搬出される。その後、両側壁の搬送ローラ間の間隔を広げて、キャリアは挿入されている仕込トレイの下方へ上昇され、仕込トレイから基板が移し換えられる。このように、トレイとキャリアとの間での基板の移し換えに際して、搬送ローラは搬送位置と退避位置との間を往復される。

本発明の他の形態に係る真空成膜装置の搬送機構は、平板状の基板へ成膜する真空成膜装置の両側の側壁において大気側から真空側へ挿通される搬送ローラの回転軸が大気側回転軸部と真空側回転軸部とからなり、かつ前記大気側回転軸部と前記真空側回転軸部は、それぞれに設けられたマグネットにより、前記大気側回転軸部に気密に取り付けられた真空隔壁を介して、複数のマグネットカップリングされる位置を取り得るようになっており、前記真空側回転軸部の真空側の端部には、大気側と前記真空成膜装置との間で前記基板を搬入し搬出するトレイ、または前記真空成膜装置内での前記基板の搬送に使用されるキャリアを支持して搬送する前記搬送ローラが取り付けられ、前記大気側回転軸部の大気側の端部には前記回転軸の回転用駆動機構が取り付けられている搬送機構である。

本発明の一形態に係る真空成膜装置の搬送機構は、大気側回転軸部に対して真空側回転軸部がマグネットカップリングされた位置と、マグネットカップリングが解除された位置との二位置を取り得るものであるが、本発明の他の形態に係る真空成膜装置の搬送機構は、大気側回転軸部と真空側回転軸部とが複数のマグネットカップリング位置を取り得るようにしたものである。複数のマグネットカップリング位置は、例えば真空側回転軸部に１個の永久磁石を取り付け、大気側回転軸部には複数個の永久磁石を軸心方向に並べて取り付けたものとすることによって可能である。例えば、外周面に複数個の大気側永久磁石を軸心方向に並べて配置した大気側円筒状部材を大気側回転軸部の真空側端部に取り付け、大気側円筒状部材が真空隔壁を介して挿入される真空側円筒状部材の内周面に上記大気側永久磁石に対向する反対極の真空側永久磁石を嵌め込み、その真空側円筒状部材を真空側回転軸部の大気側端部に取り付けることによって形成させることができる。複数としたマグネットカップリング位置の各位置において、大気側回転軸部による回転の駆動力が真空側回転軸部真空側回転軸へ伝達される。なお、本発明の上記他の形態に係る真空成膜装置の搬送機構におけるマグネットカップリング以外の構成要素は本発明の上記一形態に係る真空成膜装置におけるマグネットカップリング以外の搬送要素と同一とされる。

真空側回転軸部が大気側回転軸部の軸心方向の複数の位置でマグネットカップリングを可能としていることにより、両側壁の真空側回転軸部に取り付けられている搬送ローラ間の間隔を複数段に設定することができるので、横幅サイズの異なるトレイやキャリアの搬送を可能とし、このことは真空成膜装置を横幅サイズの異なる基板への成膜が可能なものとする。また、マグネットカップリング位置を２箇所として、２箇所の内、真空側回転軸部が真空側のマグネットカップリング位置にある時の搬送ローラの位置をトレイやキャリアの搬送位置とし、真空側回転軸部が大気側のマグネットカップリング位置にある時の搬送ローラの位置を退避位置とすることもできる。

図１は、実施例１の搬送機構２０が取り付けられた図１３の真空成膜装置１０の移載室２を搬送方向に沿って見た縦断面図である。すなわち、実施例１の搬送機構２０は、搬送ローラ２３（搬送ローラ２２も同様）の搬送位置と退避位置との移動を可能とするために、順次、詳しく説明するが、搬送ローラ２３の回転軸３１として大気側回転軸と真空側回転軸とをマグネットカップリングさせたものを使用している。そして、図２は図１における［２］−［２］線方向の断面図である。以下に先ず、マグネットカップリングされた回転軸３１による搬送機構２０が取り付けられている移載室２について説明する。

図１における移載室２の左側の側壁２ｓを参照し、移載室２の側壁２ｓを挿通されている上段の回転軸３１の真空側の端部には搬入ローラ２１、大気側の端部には回転用のプーリ２６が取り付けられている。上述したように回転軸３１はマグネットカップリングされた回転軸である。移載室の側壁２ｓを挿通されている中段の回転軸３１の真空側の端部には搬送ローラ２２、大気側の端部には回転用のプーリ２７が取り付けられている。同様、移載室２の側壁２ｓを挿通されている下段の回転軸３１の真空側の端部には搬送ローラ２３、大気側の端部にはプーリ２８が取り付けられている。なお、搬入ローラ２１は搬送位置と退避位置との間を移動されることはないので、マグネットカップリングされた回転軸３１は搬入ローラ２１に不可欠な要素ではなく、単なる回転軸であってもよい。

対応する図２を参照して、移載室２の左側の側壁２ｓには、図１４で示した分解斜視図と同様、搬送ローラ２３とプーリ２８を両端部に有するマグネットカップリングされた回転軸３１が６本配置されている。そして、大気側の６個のプーリ２８には、図示せずともタイミングベルト２９が巻装されており、図示を省略したモータが起動されることにより６個のプーリ２８は同期して回転される。このことは、上段のプーリ２６、中段のプーリ２７についても同様である。そして、６本の回転軸３１のうち、図２において上方となる第２冷却室８側の３本と、下方となる取出室９側の３本は、それぞれ搬送ローラ２３側が退避機構５０のブラケット５１に取り付けられており、ブラケット５１は移載室２の側壁２ｓを磁気シール部５２により挿通された連結ロッド５３によって作動板５４と連結されている。

そして作動板５４と連結されたブラケット５１がエアシリンダ５５によって牽引され押し戻されることによって、搬送ローラ２３が搬送位置と退避位置とを往復するようになっている。上記のマグネットカップリングされた回転軸３１の詳細は後述する。なお、図２においては、右側の側壁２ｓに取り付けられた６本の回転軸３１とそれらの退避機構５０の図示は省略している。また、図１においても、左側の側壁２ｓには退避機構５０の図示を省略しており、右側の側壁２ｓには退避機構５０を図示しているが、６本の回転軸３１の図示は省略している。

更には、図１に示したキャリア・トレイ昇降機構６０が、図２に示すように、二点鎖線で示す取出トレイＴｏの中心を通る取出トレイＴｏの搬送方向に２箇所、幅方向に２箇所の４箇所に対称的に設置されており、図１に示したガラス基板昇降機構７０が、図２に示すように、一点鎖線で示したガラス基板Ｇの中心位置に設置されている。そして、図１を参照し、ガラス基板昇降機構７０の昇降軸７１に取り付けられたフレーム７２には、ガラス基板Ｇに先端が当接して基板を昇降させる複数の昇降ピン７３が、図２に破線で示すように、ガラス基板Ｇの全周の周縁部を支持するように配置されている。

次に、搬送ローラ２３が取り付けられているマグネットカップリングされた回転軸３１を例として、マグネットカップリングされた回転軸を詳しく説明する。図３はマグネットカップリングされた回転軸３１の断面図であり、図３において二点鎖線で示す移載室２の側壁２ｓの右方が真空側（移載室２）であり、左方が大気側である。そして、回転軸３１の真空側の先端部には搬送ローラ２３、大気側の先端部にはプーリ２８が取り付けられている。また、回転軸３１の大気側においては、移載室２の側壁２ｓへ気密に取り付けられた取付板３５にフランジ３４が固定されており、そのフランジ３４に対して軸受ケーシング３３が鍔部３３ｆで固定されている。

この軸受ケーシング３３内に保持された軸受３２ａ、３２ｂの内輪に大気側回転軸３１ａが軸支されており、同回転軸３１ａの真空側の先端には、円筒状の永久磁石Ｍを外周面に嵌め込んだ磁性部材３７がネジ止めされている。また磁性部材３７を覆う有底円筒形状の真空隔壁３８が、その開口側の端部を軸受ケーシング３３の外周面とフランジ３４の切込み３４ｇとの間に挿入して、真空隔壁３８の挿入の先端とフランジ３４の内周面とを符号Ｐで示すように環状に隅肉溶接的に真空ろう付し、かつ真空隔壁３８の外周面がフランジ３４の真空側の面と接する箇所を符号Ｑで示すように環状に隅肉溶接的に真空ろう付することにより、大気側と真空側とを気密にシールしている。そして、真空隔壁３８と取付板３５の真空側の面に固定された円筒状のスリーブ３６とが側壁２ｓの開口２ｈから移載室２内へ挿入されている。

他方、回転軸３１の真空側では、軸受ケーシング４３がブラケット５１に取り付けられており、その軸受ケーシング４３内に保持された軸受４２ａ、４２ｂの内輪に真空側回転軸３１ｂが軸支されている。そして、同回転軸３１ｂの大気側の先端には、真空隔壁３８内の永久磁石Ｍに対して同心の永久磁石Ｎを内周面に嵌め込んだ円筒形状の磁性部材４７の底面側がネジ止めされており、対向させた永久磁石Ｍの例えばＳ極と永久磁石ＮのＮ極とによってマグネットカップリングが形成されている。すなわち、大気側回転軸３１ａがプーリ２８によって回転されることにより、マグネットカップリングを介して真空側回転軸３１ｂが回転されるようになっている。また、磁性部材４７と大気側のスリーブ３６との間には、軸受ケーシング４３の大気側のフランジ部４３ｆに磁性部材４７と同心のスリーブ４６が取り付けられている。なお、スリーブ３６とスリーブ４６とが重なっている部分では、スリーブ３６の内周面にスライドブッシュ３６ｂが嵌め込まれている。以上に説明したように、実施例１の搬送機構では、大気側と真空側が真空隔壁３８によって区画されている。

そして、図２も参照して、搬送ローラ２３の退避機構５０のエアシリンダ５５が作動されて、連結ロッド５３がブラケット５１を大気側へ牽引することにより、図３に示す搬送ローラ２３が取り付けられた真空側回転軸３１ｂはマグネットカップリングの力に打ち勝って大気側へ移動され、真空側回転軸３１ｂに属する永久磁石Ｎは網目で示す位置まで移動される。以上説明したように、図３において、永久磁石Ｍと永久磁石Ｎとがマグネットカップリングを形成している時の搬送ローラ２３の位置がキャリアＣを搬送する搬送位置であり、マグネットカップリングが解除されて磁性部材４７が一点鎖線で示す位置へ移動された時の搬送ローラ２３の位置が退避位置である。

図４は図３のマグネットカップリングされた回転軸３１が移載室２の側壁２ｓに取り付けられた状態を示す部分破断斜視図である。マグネットカップリングされた回転軸３１の構成は図３と同様であるので、その説明は省略するが、回転軸３１が取付板３５によって移載室２の側壁２ｓに取り付けられ、側壁２ｓの開口２ｈから真空側へ挿入されている。そして真空側の軸受ケーシング４３の先端部はブラケット５１に取り付けられており、ブラケット５１の外側となる回転軸３１ｂの先端部には搬送ローラ２３が取り付けられる。

また、大気側回転軸３１ａの大気側の先端部に取り付けられたプーリ２８にはタイミングベルト２９が巻装されており、プーリ２８は図示されないモータによってベルト駆動される。そして、ブラケット５１は磁気シール５２を介して側壁２ｓを挿通された連結ロッド５３によって作動板５４と連結されており、作動板５４がエアシリンダ５５によって牽引されることにより、搬送ローラ２３は搬送位置から退避位置へ移動される。そして、図５は退避機構５０の連結ロッド５３によってブラケット５１が大気側へ牽引されたことにより、大気側回転軸３１ａと真空側回転軸３１ｂとのマグネットカップリングが解除されて、真空側回転軸３１ｂが大気側へ移動された状態を示す斜視図である。すなわち、真空側回転軸３１ｂに取り付けられる搬送ローラ２３は退避位置へ移動されることになる。

上段の左右の搬入ローラ２１は退避位置への移動は行われないが、中段の搬送ローラ２２は下段の搬送ローラ２３と同様、上述したエアシリンダ５５によって搬送位置と退避位置との間を往復される。従って、下段の搬送ローラ２３についてその移動を説明する。

図６から図１０までは図１における左側の側壁２ｓに取り付けられた搬送ローラ２３の搬送位置と退避位置との間の移動、キャリアＣの昇降、および取出トレイＴｏの挿入、ガラス基板Ｇの搬出等の作用をステップ的に示す図である。なお、図６から図１０までにおいて、移載室２の側壁２ｓの左側は大気側、右側は移載室２であり真空側である。そしてキャリアＣを搬送ローラ２３の近辺で上昇または下降させた場合の搬送ローラ２３からの距離は他の部分と比例関係には示されていない。

図６−Ａは成膜済みのガラス基板Ｇを載置したキャリアＣが紙面の裏側となる第２冷却室８から搬送ローラ２３によって移載室２の下段部へ搬入されてきた状態を示す。図６−Ｂはキャリア・トレイ昇降機構６０の昇降軸６１が上昇され、その先端のフローティング用のボール６３によって、キャリアＣが搬送ローラ２３から一定の高さ位置に上昇され、フローティングされている状態を示す。このフローティング状態において、キャリアＣは搬送方向と幅方向とについて位置決めされるが、その操作は搬送ローラ２３の移動とは直接の関係はないので、位置決め操作の説明は省略する。

続く図７−Ｃは搬送ローラ２３が搬送位置から左方の退避位置へ例えば５０ｍｍ移動された状態を示す。図示せずとも、右側の側壁２ｓに取り付けられた搬送ローラ２３は右方の退避位置へ移動される。図７−Ｄはキャリア・トレイ昇降機構６０の昇降軸６１が下降されて、キャリアＣが最下の位置へ下降された状態を示す。続いて図８−Ｅは搬送ローラ２３が搬送位置へ戻された状態を示す。この状態においてガラス基板昇降機構７０の昇降軸７１が上昇されて基板昇降ピン７３を上昇させる。図８−Ｆは基板昇降ピン７３の先端がガラス基板Ｇの下面に当接してガラス基板Ｇを上昇させ、ガラス基板ＧがキャリアＣから押し上げられた状態を示す。なお、基板昇降ピン７３はガラス基板Ｇの全周の周縁部を一定の間隔で支持するように配置されている。

続く図９−Ｇは、図８−ＦのキャリアＣとガラス基板Ｇとの間に、取出トレイＴｏが紙面の手前側から移載室２内へ挿入され搬送ローラ２３上に乗せられた状態を示す。図９−Ｈは、ガラス基板昇降機構７０の昇降軸７１が下降されてガラス基板Ｇが取出トレイＴｏに載置された状態を示す。そして、図１０−Ｉに示すように、取出トレイＴｏは搬送ローラ２３によってガラス基板Ｇと共に手前側の取出室９へ取り出される。その後、図１０−Ｊに示すように、搬送ローラ２３は退避位置へ移動され、続いてキャリアＣは移載室２の上段側へ上昇され、上段側において、仕込室１から挿入されている仕込トレイＴｃ上のガラス基板ＧがキャリアＣへ移し換えられ、キャリアＣはガラス基板Ｇと共に中段の搬送ローラ２２によって上行搬送路１０ｕへ送り込まれる。この仕込トレイＴｃからキャリアＣへのガラス基板Ｇの移し換えに際しても、中段の搬送ローラ２２は搬送位置と退避位置との間を往復される。

図１１は、実施例２の大気側回転軸部に対して真空側回転軸部が二位置においてマグネットカップリングが可能な回転軸を有する搬送機構についてのマグネットカップリング部分を示す断面図である。しかし、マグネットカップリング部分以外は、実施例１で示した搬送機構と同様であるので、図１１は図３と共通の符号を付している。図１１において、二点鎖線で示す移載室２の側壁２ｓの右方は真空側（移載室２）であり、左方は大気側である。そして、図示せずとも回転軸３１の真空側の先端部には搬送ローラ、大気側の先端部にはプーリが取り付けられている。

図１１において、大気側の軸受ケーシング３３内に保持された軸受３２ａ、３２ｂの内輪に軸支されている大気側回転軸３１ａの真空側の先端には、円筒状の永久磁石Ｍ₁および永久磁石Ｍ₂を外周面に嵌め込んだ磁性部材３７’がネジ止めされている。また、この磁性部材３７’を覆う有底円筒形状の真空隔壁３８’が、その開口側の端部を軸受ケーシング３３の外周面とフランジ３４の切込み３４ｇとの間に挿入して、符号Ｐと符号Ｑで示す箇所において隅肉溶接的に真空ろう付されて大気側と真空側とを気密にシールしていることは実施例１の場合と同様である。なお、図３と寸法が異なる構成要素には符号に（’）を付した。

他方、真空側の軸受ケーシング４３内に保持された軸受４２ａ、４２ｂの内輪に軸支されている真空側回転軸３１ｂの大気側の先端には、真空隔壁３８’内の永久磁石Ｍ₁、永久磁石Ｍ₂に対して同心の永久磁石Ｎを内周面に嵌め込んだ円筒形状の磁性部材４７の底面側がネジ止めされている。すなわち、真空側回転軸３１ｂの永久磁石Ｎは、大気側回転軸３１ａの永久磁石Ｍ₁および永久磁石Ｍ₂との二位置においてマグネットカップリングされるようになっているので、図示しないエアシリンダによって図１１に示す真空側回転軸３１ｂが図において左方へ移動されると、真空側回転軸３１ｂに取り付けられている永久磁石Ｎは、大気側回転軸３１ａに取り付けられている永久磁石Ｍ₁とのマグネットカップリングが解除されて隣の永久磁石Ｍ₂とマグネットカップリングされる。

従って、ベルト駆動される大気側回転軸３１ａの回転の駆動力は、大気側回転軸３１ａの永久磁石Ｍ₂と真空側回転軸３１ｂの永久磁石Ｎとのマグネットカップリングを介して真空側回転軸３１ｂに伝達され、真空側回転軸３１ｂの真空側端部に取り付けられている図示されていない搬送ローラ２３を回転させる。このように、真空側回転軸３１ｂはマグネットカップリングされる二位置において何れも搬送ローラ２３が回転されることから、両側の側壁の搬送ローラ２３の間の間隔が変更されても回転されるので、幅サイズが異なるキャリアＣを搬送することができる。

以上、本発明のマグネットカップリングした回転軸による搬送機構を実施例によって説明したが、勿論、本発明はこれに限られることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

例えば図３において、真空隔壁３８、すなわち、内部に大気側回転軸３１ａとその先端の永久磁石Ｍを備えた磁性部材３７とが挿入されている真空隔壁３８を移載室２の側壁２ｓの開口２ｈから真空側（移載室２）へ挿入されている構成を示したが、図１２に示すように、先端部に永久磁石Ｍを備えた真空側回転軸８０ｂが挿入された真空隔壁８８を移載室の側壁２ｓの開口２ｈの大気側に取り付け、その真空隔壁８８が中空の大気側回転軸８０ａ内に挿入された構成とすることもできる。なお、図１２−Ａは、中空の大気側回転軸８０ａの内周面に２個の永久磁石Ｍを軸心方向に並べて２個所のカップリング位置を設けたものである。また、図１２−Ｂは、図１２−Ａとほぼ同様な構成であるが、２個所のカップリング位置のほかに、真空隔壁８８’の奥に真空側回転軸８０ｂが大気側回転軸８０ａとマグネットカップリングされない位置を設けた構成を示す。

また実施例１においては、移載室２内で仕込トレイＴｃに載置されたガラス基板ＧをキャリアＣへ移し換えて蒸着室６で成膜し、成膜されたガラス基板Ｇを移載室２内でキャリアＣから取出トレイＴｏへ移し換える場合を示したが、仕込トレイＴｃや取出トレイＴｏを使用せずに、移載室２内へガラス基板Ｇの単体を搬入してキャリアＣへ移し換え、成膜されたガラス基板を移載室２内でキャリアＣから取り出し、成膜されたガラス基板のみを移載室２から搬出する場合にも本発明の搬送装置は適用される。

また各実施例においては、マグネットカップリングさせるものとして永久磁石と永久磁石との組み合わせを採用したが、永久磁石と強磁性体との組み合わせであってもよい。
また各実施例においては、ガラス基板に成膜する場合の搬送機構を示したが、真空下において熱処理やプラズマエッチング等の処理を行う場合の搬送機構としても適用することが可能である。
また各実施例においては、ガラス基板に成膜する真空成膜装置における基板の搬送機構を示したが、基板はガラス以外のもの、例えば半導体基板や、ステンレス板等の金属板、プラスチック板であってもよい。

実施例１の搬送機構が取り付けられた真空成膜装置の移載室の構成を示す縦断面図である。図１における［２］−［２］線方向の断面図である。実施例１の搬送機構に使用されている搬送ローラのマグネットカップリングされた回転軸の断面図である。図３のマグネットカップリングされた回転軸が移載室の一方の側壁に取り付けられた状態を示す部分破断斜視図であり、搬送ローラは搬送位置にある。搬送ローラが退避位置とされた時のマグネットカップリングされた回転軸を示す部分破断斜視図である。図６から図１０までは、移載室において、成膜済みのガラス基板をキャリアから取出トレイへ移し換える過程をステップ的に示す図であり、その間における搬送ローラの搬送位置と退避位置との移動を示す。図６に続いてガラス基板の移し換えのステップを示す図である。図７に続いてガラス基板の移し換えのステップを示す図である。図８に続いてガラス基板の移し換えのステップを示す図である。図９に続いてガラス基板の移し換えのステップを示す図である。実施例２の搬送装置のマグネットカップリング部分を示す断面図である。マグネットカップリングされた回転軸の変形例を示す図である。真空成膜装置の構成を示す概略的側面図である。図１３の真空成膜装置内の移載室における搬送ローラの配置を示す分解斜視図である。移載室に設けられた従来例２の搬送機構を示す断面図である。

符号の説明

２・・・移載室、２ｓ・・・側壁、２ｈ・・・開口、
１０・・・真空成膜装置、２３・・・搬送ローラ、２８・・・プーリ、
３１・・・回転軸、３１ａ・・・大気側回転軸、３１ｂ・・・真空側回転軸、
３２ａ・・・軸受、３２ｂ・・・軸受、３３・・・軸受ケーシング、
３４・・・フランジ、３５・・・取付板、３６・・・スリーブ、
３７・・・磁性部材、３８・・・真空隔壁、４２ａ・・・軸受、
４２ｂ・・・軸受、４３・・・軸受ケーシング、４６・・・スリーブ、
４７・・・磁性部材、５０・・・退避機構、５１・・・ブラケット、
５２・・・磁気シール部、５３・・・連結ロッド、５４・・・作動板、
５５・・・エアシリンダ、６０・・・キャリア・トレイ昇降機構、
６１・・・昇降軸、７０・・・ガラス基板昇降機構、７１・・・昇降軸
７３昇降ピン、
Ｃ・・・キャリア、Ｇ・・・ガラス基板、Ｍ・・・永久磁石、
Ｎ・・・永久磁石、Ｔｃ・・・仕込トレイ、Ｔｏ・・・取出トレイ

Claims

平板状の基板の搬送方向に沿って見た真空成膜装置の両側の側壁に前記搬送方向に沿って各々設けられ、大気側回転軸部と真空側回転軸部とからなる複数の回転軸と、
前記真空側回転軸部の端部各々に取り付けられた複数の搬送ローラと、
前記大気側回転軸部各々を同期して回転させるための回転駆動機構と、
前記真空側回転軸部各々を回転可能に支持するブラケットと、前記側壁の大気側に設置され前記ブラケットを移動させるためのエアシリンダとを有し、前記複数の搬送ローラで大気側と前記真空成膜装置との間で基板を搬入し搬出するトレイ、または、前記真空成膜装置内での前記基板の搬送に使用されるキャリアの下面を支持する搬送位置と、前記複数の搬送ローラを前記搬送位置から前記側壁側へ退避させた退避位置との間で、前記真空側回転軸部各々を軸心に沿って前記大気側回転軸部に対して同時に往復移動させる退避機構と、
前記大気側回転軸部各々に取り付けられた円筒状の第１の永久磁石と、前記真空側回転軸部各々に取り付けられた円筒状の第２の永久磁石と、前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石との間に配置され両側の前記側壁各々に気密に取り付けられた真空隔壁とを有し、前記搬送位置で前記第１の永久磁石が前記第２の永久磁石と対向することにより、前記大気側回転軸部とともに前記真空側回転軸部を回転させることで前記キャリアまたは前記トレイを搬送するマグネットカップリングと、
前記複数の搬送ローラが前記退避位置へ退避したときに、前記キャリア又は前記トレイを前記搬送ローラに対して昇降させる第１の昇降機構と、
を備えた真空成膜装置の搬送機構。
前記キャリア又は前記トレイに対して前記基板を昇降させる第２の昇降機構をさらに具備し、
前記第２の昇降機構は、前記第１の昇降機構に支持された前記キャリアと、前記搬送位置にある前記複数の搬送ローラに支持された前記トレイとの間で、前記基板を移載する請求項１に記載の真空成膜装置の搬送機構。
前記大気側回転軸部各々は、前記搬送位置と前記退避位置との間で前記第２の永久磁石と対向する円筒状の第３の永久磁石をそれぞれ有する請求項１に記載の真空成膜装置の搬送機構。