JP5717439B2 - 基板搬送装置及び真空処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板搬送装置に関するものであり、特に真空処理装置内で基板を搬送する基板搬送装置及び該基板搬送装置を備える真空処理装置に関するものである。

インライン型の真空処理装置では、基板はキャリアに保持された状態で各チャンバに搬送されて順次所定の真空処理が施されるように構成されている。キャリアには永久磁石が取り付けられており、一方、チャンバ側には真空シールでチャンバ内の真空雰囲気とは隔てられた磁気ネジが回転可能に配設されている。磁気ネジの表面には異なる磁極が交互に螺旋を描くように着磁されている。基板搬送装置は、この螺旋状の着磁部分とキャリアの永久磁石とが磁気カップリングを形成することで磁気ネジの回転に伴いキャリアが移動できるように構成されている（例えば、特許文献１乃至３参照）。

一方、上述の磁気ネジに替えてリニアモータを用いた基板搬送装置が知られている（例えば、特許文献４参照）。リニアモータを用いることで搬送速度（スループット）の向上や基板搬送装置のさらなる小型化を図ることができる。特許文献４に開示されている技術は、モータ効率を維持しながら周辺環境への熱の影響を抑制することを目指したものであり、永久磁石が配置される空間を固定子コイルを備えたステータが配置される空間から隔てるために真空隔壁を用いた構造が提案されている。

特開２００４−２１８８４４号公報 特開平５−４９２３２号公報 特開平５−５２２４８号公報 特開２０００−０３２７３３号公報

しかしながら、特許文献４に開示されている技術のようにステータ表面と永久磁石表面の形状がいずれも平面となる構造では、それらに挟まれる真空隔壁も平板状に形成されていた。このため、真空隔壁は大気圧力と真空圧力の差圧による荷重に耐えうるだけの強度（許容たわみ、許容応力の確保）が必要とされる。そのため、真空隔壁の板厚は厚くならざるを得ず、また、キャリアとの干渉を防止するために真空隔壁と永久磁石との間に空隙を設ける必要がある。

この真空隔壁の板厚と、真空隔壁と永久磁石との空隙によって、ステータ表面と永久磁石表面の間隔が広がるため電磁気回路の特性悪化及びリニアモータ効率の低下を招いていた。このため、装置や駆動電源の大型化、駆動配線の複雑化、より強固な安全対策が必要とされることからコストの上昇を招いていた。

本発明の目的は、上記課題に鑑み、ステータ表面と永久磁石表面の間隔を縮小し、リニアモータ効率を向上することができる基板搬送装置及び真空処理装置を提供することにある。

本発明に係る基板搬送装置は、基板を搭載したキャリアを、チャンバ内で搬送する基板搬送装置であって、キャリアに設けられた永久磁石と、永久磁石に対向するように、チャンバに設けられた駆動磁石と、永久磁石と駆動磁石との間に設けられ、永久磁石が配置されている空間を真空雰囲気に保持できる真空隔壁と、を備え、キャリアの進行方向に対して垂直な方向において、真空隔壁は、永久磁石と対向する部分が湾曲した断面形状を有し、永久磁石及び駆動磁石のうち少なくとも一方は、真空隔壁の壁面と所定の距離を保つように真空隔壁と対向する部分が湾曲していることを特徴とする。また、本発明に係る真空処理装置は、上述した基板搬送装置と、基板搬送装置により搬送された基板に対して所定の真空処理を行う少なくとも一つのプロセスチャンバと、を備えることを特徴とする。

本発明により、ステータ表面と永久磁石表面の間隔を縮小し、リニアモータ効率を向上することができる基板搬送装置及び真空処理装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る真空処理装置の概略構成図である。 本発明の第１の実施形態に係るプロセスチャンバの概略構成図（搬送方向の断面図）である。 図２のＩ−Ｉ断面図である。 図２のＩＩ−ＩＩ断面図である。 図３のＨ部分の拡大説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る真空隔壁の斜視図と断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る真空処理装置の他の構成例である。 本発明の第２の実施形態に係る真空処理装置の拡大説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る真空隔壁の斜視図と断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る真空処理装置の他の構成例である。 本発明の第３の実施形態に係る真空処理装置の拡大説明図である。 本発明の第３の実施形態に係る真空隔壁の斜視図と断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る真空処理装置の他の構成例である。 本発明の第１，２実施形態に係る真空隔壁の必要な肉厚を示す比較図である。 フラットな断面形状を有する真空隔壁を備える真空処理装置の拡大説明図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。以下の説明は本発明を具体化した一例であって、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変できることは勿論である。なお、本明細書中では、キャリア１１の進行方向を左右方向、キャリア１１の進行方向に垂直な方向を上下方向と記載する。

（第１実施形態）
図１乃至７は本発明の第１の実施形態に係る基板搬送装置及び真空処理装置について説明した図であり、図１は真空処理装置の概略構成図、図２はプロセスチャンバの概略構成図（搬送方向の断面図）、図３は図２のＩ−Ｉ断面図、図４は図２のＩＩ−ＩＩ断面図、図５は図３のＨ部分の拡大説明図、図６は真空隔壁の斜視図と断面図、図７は真空処理装置の他の構成例である。なお、図面の煩雑化を防ぐため一部を除いて省略されている。

図１に示す真空処理装置Ｓは、ロードチャンバＬＬ、アンロードチャンバＵＬ、コーナーチャンバＣ、プロセスチャンバＳ１やその他の処理室として機能する複数のチャンバがゲートバルブ（ＧＶ）を介して無端状に連結されたインライン型の成膜装置である。基板は基板カセットに搭載された状態でロードチャンバＬＬに装填され、カセット間移載ロボットによって基板カセットに移載される。そして、基板はロボットＲＢＴによって後述するキャリア１１に移載され、キャリア１１に搭載された状態で基板搬送路（搬送路）に沿って搬送され各チャンバ内で所定の処理が施される。所定の真空処理が施された基板はアンロードチャンバＵＬから排出される。

図２〜４にプロセスチャンバＳ１の概略図を示す。図２は隣り合う２つのプロセスチャンバＳ１（Ｓ１ａ，Ｓ１ｂとする）について側方から拡大した図であり、図３は図２のＩ−Ｉ断面の概略図、図４は図２のＩＩ−ＩＩ断面の概略図である。
それぞれのプロセスチャンバＳ１は、内部を真空排気できる略直方体状の容器であり、ステンレス又はアルミニウム合金から構成されている。隣り合うチャンバとはＧＶを介して連結されている。プロセスチャンバＳ１には、スパッタリング処理をするためのプロセスユニットと、基板搬送路１０に沿ってキャリア１１を搬送する基板搬送装置と、内部を真空排気する不図示の真空ポンプを有している。

基板１３は、基板搬送装置によって前工程側（上流側）から搬送され、ターゲットＴＧの前面に停止若しくは通過する。このときターゲットＴＧからスパッタされた成膜物質が基板１３上に堆積される。成膜された基板１３は後工程（下流側）に搬送されることを一連のサイクルとしている。形成されるスパッタ物質の種類と数に応じて多数のターゲットＴＧ若しくは複数のプロセスチャンバＳ１が設けられる。なお、図２に示したゲートバルブ（ＧＶ）を介して連結された２つのプロセスチャンバＳ１の上流側にロードロックチャンバＬＬを接続し、下流側にアンロードチャンバＵＬを接続すると、直線状に連結されたインライン式成膜装置を構成することができる。

基板搬送装置は、いわゆる縦型搬送装置であり、キャリア１１を垂直姿勢で搬送することができる。基板搬送装置によって、インライン式成膜装置を構成する各プロセスチャンバＳ１を貫通して設けられた基板搬送路１０に沿って基板１３を移送できるように構成されている。基板搬送路１０は、プロセスチャンバＳ１側に配設されたリニアモータステータ（以下、駆動磁石とする）２１と、駆動磁石２１を励起制御するドライバ２９と、キャリア１１を移動可能に支持する複数のガイド２３を有している。

また、プロセスチャンバＳ１の側壁には基板搬送路１０に沿って略矩形状の開口部３５ａが形成されており、この開口部３５ａに後述する真空隔壁３５が気密に取り付けられている。真空隔壁３５の内側はプロセスチャンバＳ１内と同じく真空排気可能である。本実施形態では、キャリア１１を垂直姿勢で搬送する基板搬送装置を例に説明するが、水平姿勢で基板１３を搬送する基板搬送装置にも本発明を適用できることはもちろんである。

ガイド２３は回転自在なコロ（ベアリングに支持されたローラ）であり、キャリア１１の自重を受ける第１ガイド２３ａと、キャリア１１が駆動磁石２１から受ける水平方向の引力や斥力を受ける第２ガイド２３ｂとからなる。キャリア１１は回転自在なガイド２３によって支持されることで、駆動磁石２１の磁力に応じて基板搬送路１０に沿ってスムーズに移動することができる。なお、駆動磁石２１は真空隔壁３５の大気側（大気圧雰囲気側）に、ガイド２３は真空隔壁３５の真空側（真空雰囲気側）に配置される。駆動磁石２１と真空隔壁３５については後述する。

キャリア１１は、基板１３を搭載した状態でチャンバＳ１内の基板搬送路１０に沿って周回して移動可能な部材であり、駆動磁石２１から推進力を得る機構部と、基板１３を支持できるホルダ部と、ガイド２３に当接するとともに機構部とホルダ部が取り付けられるスライダーとを有している。機構部は、基板搬送路１０に沿って設けられた駆動磁石２１と磁気カップリングを形成する永久磁石１２を有して構成されている。永久磁石１２はホルダ１３の移動方向に対して交互に異なる磁極が現われるように複数の磁石要素から構成されている。ホルダ部は基板１３を支持する基板取り付け部としての開口１１ａが形成された略矩形の板状部材である。開口１１ａの周囲には基板１３を支持するための屈曲形状の板ばねである基板支持爪（不図示）が設けられている。本実施形態において用いられるキャリア１１は１つの開口１１ａを有するため基板１３を１枚搭載することができ、開口１１ａを複数形成すれば複数の基板１３を搭載することができる。

本実施形態において基板１３は矩形状の板状部材を例にして記載するが、キャリア１１のホルダ部を交換することにより、磁気ディスクや光ディスクなどの記憶メディアに用いられる円盤状部材、種々の形状のガラス基板、アルミニウム若しくはアルミニウム合金などの金属基板、シリコン基板、樹脂基板などにも本発明の基板搬送装置で搬送できることはもちろんである。

プロセスユニットは、キャリア１１に保持された基板１３に対向するプロセスチャンバＳ１の壁面に設けられたカソード２５、プロセスガス（放電ガス）をカソード２５の周囲に導入するガス導入装置、カソードに電力を供給する電源（いずれも不図示）を備えている。なお、カソード２５は、基板１３の両側に同時に成膜処理を行うためプロセスチャンバＳ１の両側の壁面に設けられており、それぞれに成膜材料であるターゲットを配置できる。

駆動磁石２１について説明する。
駆動磁石２１は、複数のステータ要素２７と駆動磁石ヨーク２８を備えている。また、上述したように真空隔壁３５の大気側に位置している。ステータ要素２７は、固定子鉄心としてのステータティース３１に電磁コイル３３（巻き線）が巻きつけられており、電磁コイル３３に電力を供給することで磁界を発生するように構成されている。ドライバ２９によってそれぞれのステータ要素２７の電磁コイル３３に電力が供給されるタイミングが制御されている。図４に示すように、それぞれのステータ要素２７は真空隔壁３５を挟んでホルダ１１の永久磁石１２と対向する位置に配置され、永久磁石１２を構成する磁石要素と磁気カップリングを形成できるように、磁石要素が並んだ間隔とほぼ同じ間隔でホルダ１１の進行方向に沿って固定子ヨーク２８に取り付けられている。

固定子ヨーク２８は、各ステータ要素２７を固定するとともに磁気回路を形成できるようにステータティース３１と同様に透磁率の高いケイ素鋼板などから構成されている。本実施形態での固定ヨーク２８の形状は細長い矩形状であるが、１つのプロセスチャンバＳ１に取り付けられるステータ要素２７を支持できる形状であればよいものとする。駆動磁石２１のプロセスチャンバＳ１に対する位置は固定子ヨーク２８の取り付け位置によって決定される。そのため、固定子ヨーク２８には不図示の取り付け冶具を介してプロセスチャンバＳ側に取り付けられている。

ドライバ２９は、各ステータ要素２７の励起を制御する装置であり、各ステータ要素２７の電磁コイル３３に電力を供給する電源、各ドライバ２９を制御する制御コンピュータ（いずれも不図示）に接続されている。なお、キャリア１１の位置を検知するエンコーダユニットをドライバ２９に接続して、キャリア１１の位置情報に基づいて駆動磁石２１（各ステータ要素２７）の励起タイミングなどを制御してキャリア１１の搬送位置を制御するように構成してもよい。各ドライバ２９と制御コンピュータを合わせて制御装置とする。

ドライバ２９によって所定のタイミングで各ステータ要素２７（駆動磁石２１）を励起して、駆動磁石２１から生じた磁力をキャリア１１の永久磁石１２に及ぼしてキャリア１１を移動制御することができる。また、永久磁石１２と駆動磁石２１の間に設けられた真空隔壁３５によって駆動磁石２１を大気側に配置し、永久磁石１２を真空側に配置している。そのため、駆動磁石２１からの発熱をガスを介して放熱できるとともに各ステータ要素２７からドライバ２９への配線を通すための真空用のフィードスルーを必要としない。

図５は、図３のＨ部分の拡大図である。図３に示すように、真空隔壁３５はプロセスチャンバＳ１の開口部３５ａに外側から嵌め込むように取り付けられている。真空隔壁３５の縁部分とプロセスチャンバＳ１との間にはＯリング（シール部材）３５ｂが介装され、真空隔壁３５の取り付け部分（フランジ部３７）の気密を保っている。ホルダ１１の進行方向に垂直な断面における真空隔壁３５の断面形状（図２でいうＩ−Ｉ断面の形状）は、真空側に凸に張り出した曲面形状をなしている。曲面形状は概Ｒ形（円弧状や楕円の弧状）のように湾曲した形状である。

真空隔壁３５の断面形状が真空側に凸、すなわち、プロセスチャンバＳ１の内側に向かって張り出しており、特に、キャリア１１の進行方向に垂直な断面が概Ｒ形状（円弧状や楕円の弧状）に構成されているため、大気圧差圧が真空隔壁３５に及ぼす荷重の応力緩和が可能になる。真空隔壁３５に負荷される荷重が真空隔壁３５のＲ部分よって分散されるためである。そのため、真空隔壁３５を平板で構成した場合と比して真空隔壁３５の肉厚を大幅に薄くすることが可能になる。また、永久磁石１２表面形状および駆動磁石２１（ステータ要素２７）表面形状が、真空隔壁３５の断面形状と揃えられて形成されることで永久磁石１２と駆動磁石２１の距離を縮めている。なお、真空隔壁３５の断面形状と揃えられるのは永久磁石１２と駆動磁石２１の一方のみであってもある程度の効果が認められる。

図６（ａ）に真空隔壁３５の斜視図、図６（ｂ）に図６（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図を示す。図６（ａ）の斜視図は真空隔壁３５を大気側から見た様子である。真空隔壁３５は、略矩形状のフランジ部３７とフランジ部３７と一体に形成された隔壁部３９とからなり、隔壁部３９はさらに、永久磁石１２と駆動磁石２１の間に配置される湾曲部３９ａと略半円板状（半楕円形状）の側壁部３９ｂとから構成されている。真空隔壁３５の材質としては非磁性材料が適しており、本実施形態においてはステンレス（ＳＵＳ３０４）が用いられている。

本実施形態おいては、図６（ｂ）からわかるように湾曲部３９ａの断面形状は楕円形状であり、内面の寸法は幅（ｗ）１５０ｍｍ、高さ（ｈ）６０ｍｍであり、厚さ（ｔ）１．６７ｍｍの寸法に形成されている。側壁部３９ｂは、真空排気によっても変形しない十分な強度を得るために厚さ１０ｍｍで形成されている。なお、大気側で対向する一対の側壁部３９ｂの内面間距離は３５０ｍｍである。また、フランジ部４７は、取り付け作業や真空排気によっても変形しない十分な強度を得るために厚さ１５ｍｍ、長辺側の幅及び短辺側の幅とも２５ｍｍとされている。

隔壁部３９を湾曲形状とすることで真空排気の差圧による隔壁部３９のたわみ量を減少させることができ、湾曲部３９ａの厚さ（ｔ）を薄く形成することができる。大気圧による荷重を湾曲した湾曲部３９ａによって分散するためである。従って、真空隔壁３５を用いることにより、従来の平板状の隔壁（図１５参照）を用いるよりも永久磁石１２と駆動磁石２１との距離（ｄ）を縮めることができる。この空間距離（ｄ）は、モータの効率に対して指数的に関与するものであり、結果として、大幅なモータ効率改善を図ることが可能になる。なお、本実施形態の真空隔壁３５と平板状の隔壁の厚さ（ｔ）の比較結果を図１４の説明として後述する。

本実施形態おいては、湾曲部３９ａの断面形状は幅（ｗ）方向に長い楕円形状として形成した例を示したが、高さ（ｈ）方向に長い楕円形状、若しくは、半円形状として形成してもよいことはもちろんである。なお、強度の観点からは半円形状（ｗ／２＝ｈ）が好ましく、楕円形状よりもさらに厚さ（ｔ）を薄く形成することができる。

また、図７は本実施形態の変形例（他の構成例）である。この構成例は、駆動磁石２１（ステータティース３１）の先端の形状を真空隔壁断面形状に揃えて概Ｒ形状（または楕円形状）に構成しているのみでなく、さらに電磁コイル３４（巻き線）の巻回される形状（巻き線の線形状）も、真空隔壁３５の断面形状に揃えて巻回されている。電磁コイル３４の形状と、ステータティース３１の形状が揃えられて、かつ近づけられているため、電源から電磁コイル３４に供給された電力により発生した磁場をより効率的に、ステータティース３１の先端に伝達可能に構成されている。そのため、モータ効率をさらに向上させることが可能になる。さらに、真空隔壁３５の真空側表面はフラット（平滑）であるため、永久磁石１２の上下方向の寸法が制限されない。

（第２実施形態）
図８，９に基づいて本発明の第２実施形態を説明する。
第１実施形態の構成要素と同一の構成要素については同一の参照番号を付して説明を省略する。
本実施形態と上述した第１の実施形態との主な違いは基板搬送装置の構成にあり、具体的には、本実施形態に係る基板搬送装置は第１の実施形態に比べて、駆動磁石、永久磁石、真空隔壁の構成に違いを有している。

図８に示した断面図は、図３のＨ部分において、基板搬送装置として本実施形態に係る基板搬送装置を取り付けた場合の拡大図である。
本実施形態に係る基板搬送装置も縦型搬送装置であり、キャリア１１を垂直姿勢で各プロセスチャンバＳ１を貫通して設けられた基板搬送路４０に沿って基板１３を移送できる。基板搬送路４０は、プロセスチャンバＳ１側に配設された駆動磁石４１と、駆動磁石４１を励起制御するドライバ２９と、キャリア１１を移動可能に支持する複数のガイド２３を有している。また、プロセスチャンバＳ１の側壁には基板搬送路４０に沿って略矩形状の開口部３５ａが形成されており、この開口部３５ａに真空隔壁４５が気密に取り付けられている。真空隔壁４５の内側はプロセスチャンバＳ１内と同じく真空排気可能である。

ここで、駆動磁石４１、永久磁石４２、真空隔壁４５について説明する。
駆動磁石４１は、基板搬送路４０の主要な構成要素の一つであり、複数のステータ要素４６と駆動磁石ヨーク２８を備えている。また、上述したように真空隔壁５５の大気側に位置している。ステータ要素４６は、固定子鉄心としてのステータティース４３に電磁コイル３３が巻きつけられて電力を供給することで磁界を発生するように構成されており、ドライバ２９によってそれぞれのステータ要素４６に電力が供給されるタイミングが制御されている。それぞれのステータ要素４６は真空隔壁４５を挟んでホルダ１１の永久磁石４２と対向する位置に配置され、永久磁石４２を構成する磁石要素と磁気カップリングを形成できるように、磁石要素が並んだ間隔の整数倍の間隔でホルダ１１の進行方向に沿って固定子ヨーク２８に取り付けられている。

駆動磁石４１と永久磁石４２は、第１の実施形態に係る駆動磁石２１と永久磁石１２と形状が異なっている。永久磁石４２は、真空隔壁４５（駆動磁石４１）側に凸に張り出した断面形状を有し、一方、駆動磁石４１（各ステータ要素４６）は、真空隔壁４５（永久磁石４２）側に凹な断面形状を有している。そして、真空隔壁４５の断面形状は、大気側に凸、すなわち、プロセスチャンバＳ１の外側に向かって張り出しており、かつ、キャリア１１の進行方向に垂直な断面が概Ｒ形状（または円弧状、楕円の円弧状）に形成されている。第１の実施形態に係る真空隔壁３５と同様、大気圧差圧が真空隔壁４５に及ぼす荷重の応力緩和が可能になる。真空隔壁を平板で構成した場合と比して真空隔壁４５の肉厚を大幅に薄くすることが可能になる。また、永久磁石４２表面形状および駆動磁石４１（ステータ要素４６）表面形状が、真空隔壁４５の断面形状と揃えられた形状に形成されている。

図９（ａ）に真空隔壁４５の斜視図、図９（ｂ）に図９（ａ）のＩＶ−ＩＶ断面図を示す。図９（ａ）の斜視図は真空隔壁４５を大気側から見た様子である。真空隔壁４５は、略矩形状のフランジ部４７とフランジ部４７と一体に形成された隔壁部４９とからなり、隔壁部４９はさらに、永久磁石４２と駆動磁石４１の間に配置される湾曲部４９ａと湾曲部４９ａと上下方向で連結される第１側壁部４９ｂと湾曲部４９ａと左右方向で連結される第２側壁部４９ｃとから構成されている。真空隔壁４５の材質としては非磁性材料が適しており、本実施形態においてはステンレス（ＳＵＳ３０４）が用いられている。

本実施形態おいては、図９（ｂ）からわかるように湾曲部４９ａの断面形状は楕円形状（楕円の円弧状）であり、内面での幅（ｗ＊）１５０ｍｍ、高さ（ｈ＊）６０ｍｍであり、厚さ（ｔ＊）１．１８５ｍｍの寸法に形成されている。第１側壁部４９ｂは、真空排気によっても変形しない十分な強度を得るために厚さ１０ｍｍで形成されている。なお、大気側で対向する一対の第１側壁部４９ｂの内面間距離は３５０ｍｍである。第２側壁部４９ｃは、真空排気によっても変形しない十分な強度を得るために厚さ１０ｍｍで形成されている。また、フランジ部４７は、取り付け作業や真空排気によっても変形しない十分な強度を得るために厚さ１５ｍｍ、長辺側の幅及び短辺側の幅とも２５ｍｍとされている。

真空隔壁４５を湾曲形状とすることで、真空排気の差圧による隔壁部４９のたわみ量を減少させることができるため湾曲部４９ａの厚さ（ｔ＊）を薄く形成することができる。大気圧による荷重を湾曲した隔壁部４９（湾曲部４９ａ）によって分散するためである。従って、真空隔壁４５を用いることにより、従来の平板状の隔壁（図１５参照）を用いるよりも永久磁石４２と駆動磁石４１との距離（ｄ）を縮めることができる。この空間距離（ｄ）は、モータの効率に対して指数的に関与するものであり、結果として、大幅なモータ効率改善を図ることが可能になる。

なお、本実施形態の真空隔壁４５と平板状の真空隔壁１３５（図１５参照）の厚さを比較した例を図１４の説明として後述する。図１５に示した真空処理装置では、フラット表面の真空隔壁１３５に併せて、永久磁石１１２とステータ要素１２７の真空隔壁１３５の先端が矩形状に形成されている。ステータ要素１２７はステータティース１４１に電磁コイル１３３が巻回されて構成されている。

本実施形態おいては、湾曲部４９ａの断面形状は幅（ｗ＊）方向に長い楕円形状として形成した例を示したが、高さ（ｈ＊）方向に長い楕円形状、若しくは、半円形状として形成してもよいことはもちろんである。なお、強度の観点からは半円形状（ｗ＊／２＝ｈ＊）が好ましく、楕円形状よりもさらに厚さ（ｔ＊）を薄く形成することができる。

また、本実施形態の電磁コイル３３は、直線上にステータティース４３に巻回されているが、図１０に示した電磁コイル３３２のように、電磁コイルの巻き線の線形状を真空隔壁４５の断面形状に揃えて巻回してもよい。図７の構成と同様に、電磁コイルの形状と、ステータティース４３の形状が揃えられて、かつ近づけられているためモータ効率をさらに向上させることが可能になる。

（第３の実施形態）
図１１，１２に基づいて本発明の第３の実施形態について説明する。
第１実施形態の構成要素と同一の構成要素については同一の参照番号を付して説明を省略する。本実施形態と上述した第１の実施形態との主な違いは基板搬送装置の構成にあり、具体的には、本実施形態の基板搬送装置は第１の実施形態に比べて、駆動磁石、永久磁石、真空隔壁の構成に違いを有している。

図１１に示した断面図は、図３のＨ部分において、基板搬送装置として本実施形態に係る基板搬送装置を取り付けた場合の拡大図である。
本実施形態に係る基板搬送装置も縦型搬送装置であり、キャリア１１を垂直姿勢で各プロセスチャンバＳ１を貫通して設けられた基板搬送路５０に沿って基板１３を移送できる。基板搬送路５０は、プロセスチャンバＳ１側に配設された駆動磁石５４と、駆動磁石５４を励起制御するドライバ２９と、キャリア１１を移動可能に支持する複数のガイド２３を有している。また、プロセスチャンバＳ１の側壁には基板搬送路５０に沿って略矩形状の開口部３５ａが形成されており、この開口部３５ａに真空隔壁５５が気密に取り付けられている。真空隔壁５５の内側はプロセスチャンバＳ１内と同じく真空排気可能である。

駆動磁石５４と永久磁石５２は、第１の実施形態に係る駆動磁石２１と永久磁石１２とは形状が異なっている。本実施形態に係る真空隔壁５５は、永久磁石５２に対向する表面（真空側表面）は凹凸のないフラット（平滑）な形状（平滑面）であり、駆動磁石５４が配置される側の表面（大気側表面）には複数のリブ６１（変形防止部）が一体に形成されている。真空隔壁５５の真空側表面はフラット（平滑面）であるため、永久磁石５２の真空隔壁５５側の先端は真空隔壁５５に対して同じ距離（等距離）を保つように矩形状の断面に形成されている。真空隔壁５５の大気側表面に設けられたリブ６１は、真空隔壁５５のたわみ（変形）を抑えるための略板状部材であり、固定子ヨーク２８に取り付けられた複数のステータ要素５６の間に挿入されるように配置される。

ステータ要素５６は、固定子鉄心としてのステータティース５１に電磁コイル５３（巻き線）が巻きつけられて構成されており、ドライバ２９によって制御されている。各ステータ要素５６は真空隔壁５５を挟んでホルダ１１の永久磁石５２と対向する位置に配置され、永久磁石５２を構成する磁石要素と磁気カップリングを形成できるように、磁石要素が並んだ間隔の整数倍の間隔でホルダ１１の進行方向に沿って固定子ヨーク２８に取り付けられている。

真空隔壁５５（隔壁部５９）の大気側表面であってもリブ６１が上下方向に設けられていない部分はフラットである。そのため、真空隔壁５５の大気側表面と対向する各ステータ要素５６の先端も真空隔壁５５に対して等距離を保つように矩形状の断面に形成されている。すなわち、各ステータ要素５６と永久磁石５２の形状は図１５に示したフラットな真空隔壁１３５に用いられる構成と近似している。

図１２（ａ）に真空隔壁５５の斜視図、図１２（ｂ）に図１２（ａ）のＶ−Ｖ断面図を示す。図１２（ａ）の斜視図は真空隔壁５５を大気側から見た様子であり、第１の実施形態についてのＩＩＩ−ＩＩＩ断面図（図６（ａ））と対応する断面図である。真空隔壁５５は、略矩形状のフランジ部５７とフランジ部５７と一体に形成された隔壁部５９とからなる。隔壁部５９はさらに、永久磁石５２と駆動磁石５４の間に配置される上板部５９ａと、上板部５９ａの縁部分で気密に連結される側壁部（５９ｂ，５９ｃ）とから構成されている。上板部５９ａはリブ６１を有している。そして本実施形態の側壁部（５９ｂ，５９ｃ）は、上板部５９ａと水平方向（キャリアの進行方向）で連結される第１側壁部５９ｂ、上板部５９ａと上下方向（キャリアの進行方向と直交する方向）で連結される第２側壁部５９ｃとからなる。第１側壁部５９ｂと第２側壁部５９ｃはそれぞれ１組ずつで構成され、上板部５９ａとフランジ部５７とを気密に連結されるため、これら４つの側壁部５９ｂ，５９ｃは略管状に組み合わされている。真空隔壁５５の材質としては非磁性材料が適しており、本実施形態においてはステンレス（ＳＵＳ３０４）が用いられている。

本実施形態おいては、図１２（ｂ）からわかるように上板部５９ａは、両面ともフラット（平滑）な板状の部材（以下、平板部分という）に複数の変形防止部材としてのリブ６１が一体に形成された形状である。平板部分の逆側（大気圧雰囲気側）の面に断面矩形状の棒状部材であるリブ６１が複数、上下方向（キャリア１１の進行方向に対して垂直に交わる方向）に設けられたものである。リブ６１は対向する第２側壁部５９ｃの間に架け渡され、連結するように形成されているが、上板部５９ａの大気圧雰囲気側と第２側壁部５９ｃとは一体に形成されている。

上板部５９ａは、内面で幅（ｗ＊＊）１５０ｍｍ、高さ（ｈ＊＊）６０ｍｍであり、厚さ（ｔ＊＊）０．４５ｍｍの寸法に形成されている。各リブ６１は、真空排気によっても上板部５９ａの平板部分の変形を抑える強度があり、長さ（ｗ＊＊方向の寸法）６０ｍｍ、高さ（ｈ＊＊方向の寸法）１８ｍｍ、厚さ（キャリア１１進行方向の寸法）４ｍｍ、ピッチ（リブ６１間の距離）２４ｍｍである。側壁部５９ｂ，５９ｃは、真空排気によっても変形しない十分な強度を得るためにいずれもとも厚さ１０ｍｍで形成されている。なお、キャリア１１の進行方向で対向する一対の側壁部５９ｂの内面間距離は３５０ｍｍである。また、フランジ部５７は、真空排気によっても変形しない十分な強度を得るために厚さ１５ｍｍ、長辺側の幅及び短辺側の幅とも２５ｍｍとされている。

大気圧差圧が真空隔壁５５に負荷されると、リブ６１が上板部５９ａの平板部分に負荷される荷重を緩和するため、上板部５９ａのたわみを抑えることができる。真空隔壁の上板部を単純な平板で構成した場合と比して真空隔壁５５の上板部５９ａの肉厚を大幅に薄くすることが可能になる。また、永久磁石５２表面形状および駆動磁石５４（ステータ要素５６）表面形状が、真空隔壁５５の断面形状と揃えられた形状に形成されている。従って、真空隔壁５５を用いることにより、従来の平板状の隔壁（図１５参照）を用いるよりも永久磁石５２と駆動磁石５４との距離（ｄ）を縮めることができる。

この空間距離（ｄ）は、モータの効率に対して指数的に関与するものであり、結果として、大幅なモータ効率改善を図ることが可能になる。本実施形態おいては、リブ６1は隣り合うステータ要素５６の隙間に全て挿入されるように形成されているが、たわみ量の大きい中心部分にのみリブ６１を形成する構成でもよいことはもちろんである。すなわち、真空排気によっても上板部５９ａの変形を所定値以内に抑える強度があればよいものとする。

また、図１３は本実施形態の変形例（他の構成例）であり、ステータ要素６２に本実施例との際がある。具体的には、本実施形態のリブ６１とステータティース５１と電磁コイル５３（巻き線）の配置を見なおしたものである。なお、図１３はステータ要素の部分を拡大した概略説明図であり、図３のＩＩ−ＩＩ断面に相当する。

ステータ要素６２は、ステータティース５１の固定子ヨーク２８側に電磁コイル５３を巻回して、ステータティース５１の真空隔壁５５側には電磁コイル５３が巻回されていない。そして、電磁コイル３３が巻回されていない部分にリブ６１が差し込まれるように配置されている。すなわち、電磁コイル５３は上板部５９ａと離間する部分のステータティース５１にのみ巻かれ、リブ６１は、隣り合う電磁コイル６２の電磁コイル５３が巻かれていない部分のステータティース５１（図１３中の領域Ａ）の間に差し込まれるように配置される。

このような構成とすることで、狭いスペースにおいても、リブ６１の厚さ（キャリア１１進行方向の寸法）と高さ（ｈ＊＊方向の寸法）を確保することができる。特に、永久磁石５２の磁石素子の間隔を狭める場合には、ステータ要素６２の間隔も狭める必要があるため本構成は効果的である。永久磁石５２の磁石素子の間隔を狭めることでキャリア１１進行方向に対する磁石の数量を増大させることができるため、本実施形態の効果を失うことなく、基板搬送装置の高出力化・小型化を図ることができる。

図１４は、真空隔壁の肉厚を示す比較図であり、上述した各実施形態に係る真空隔壁３５、４５，５５と図１５に示す平板状の真空隔壁１３５の必要な厚さ（肉厚）を示している。図１４はシミュレーションによる解析結果の一例である。まず、シミュレーションモデルについて記載する。このシミュレーションでは、真空隔壁３５，４５は半円形状断面とした。半円形状断面とは、真空隔壁３５ではｗ／２＝ｈ＝７５ｍｍ、真空隔壁４５ではｗ＊／２＝ｈ＊＝７５ｍｍの寸法の断面形状である。各真空隔壁（３５，４５，５５，１３５）とも水平方向と上下方向のそれぞれの中心でカットした１／４のモデルで解析を行った。

大気面荷重は均一とし、大気側から真空−大気差圧荷重（９８．０６７
Ｎ／ｍ^２）が真空隔壁の大気側の内壁面全てに均一に荷重されるものとした。真空隔壁（３５，４５，５５，１３５）の材質は全てＳＵＳ３０４（弾性係数Ｅ＝１．９×１０＾１１
Ｎ／ｍ^２）とした。フランジ部（３７，４７，５７，１３７）の外面部分が固定（拘束）される条件とした。外面部分とは開口部３５ａと接する面の逆側の件であり、図５中の符号Ｑで示す面である。なお、各実施形態ともフランジ部（３７，４７，５７，１３７）の寸法は同一であり長辺側の幅及び短辺側の幅とも２５ｍｍ、厚さは１５ｍｍである。

そして、永久磁石１２，４２，１１２と対向する真空隔壁（３５，４５，５５，１３５）の面の中心部分でのたわみ最大変位量（最大たわみ量）が０．０１ｍｍとなる厚さ（ｔ，ｔ＊，ｔ＊＊）を真空隔壁３５，４５，５５，１３５のそれぞれについて解析した。真空隔壁（３５，４５，５５，１３５）の面の中心部分とは、湾曲部３９ａ，４９ａ，上板部５９ａの上下方向と左右方向の中心部分とした。また、最大たわみ量とは、真空隔壁３５，４５，５５，１３５に真空−大気圧差圧が荷重されたときに真空隔壁１３５（湾曲部３９ａ，４９ａ）の中心部分が真空側に変形する際のｈ（ｈ＊，ｈ＊＊）方向の変位量をいうものとする。

シミュレーションの結果、フラット（平面状）の断面形状を有する真空隔壁１３５（図１５参照）ではたわみ量が０．０１ｍｍになるときの板厚は１０．０ｍｍであったのに対し、第１実施形態の真空隔壁３５（図６（ａ））では０．３４８ｍｍとなり、第２実施形態の真空隔壁４５（図９（ａ））では０．４５ｍｍ、第３実施形態の真空隔壁５５（図１２（ａ））では０．４５ｍｍとなった。すなわち、本シミュレーションの結果としては、平面状の真空隔壁１３５では１０ｍｍ程度の板厚を必要とするのに対して、第１〜３の実施形態の構成では湾曲部３９ａ，４９ａおよび上板部５９ａの板厚を１ｍｍ以下にできるという結果を示している。

真空隔壁３５，４５，５５を用いることで、ステータティース３１，４３，５１先端と永久磁石１２，４２，５２表面との空間距離（ｄ）を平面状の真空隔壁１３５を用いた場合と比べて大幅に縮めることが可能になる。真空隔壁３５，４５，５５，１３５と大気側のステータティース３１，４３，５１の先端との空隙を０．５ｍｍ、真空隔壁３５，４５，５５，１３５と真空内の永久磁石１２，４２，５２，１１２の表面との空隙を１．０ｍｍとすると、真空隔壁３５，４５，５５の空間距離（ｄ）は真空隔壁１３５に比べて、１／５以下にすることができる。この空間距離（ｄ）は、モータの効率に対して指数的に関与するものであり、結果として大幅なモータ効率改善を図ることが可能になる。

以上の説明から、本発明により、真空隔壁３５，４５，５５が受ける大気差圧による応力を緩和することにより、真空隔壁３５，４５，５５の湾曲部３９ａ，４９ａおよび上板部５９ａの肉厚を薄くすることが可能になり、駆動磁石２１，４１，５４表面と永久磁石１２，４２，５２表面の空隙を狭めることが可能になる。従って、モータ効率の向上が図れることにより、駆動源の小型化、駆動配線の小型化、電流の削減による安全対策のコスト比率削減が行え、ユーザにとって、コスト低減、省スペースかつ、安全な装置を提供することが可能になる。

さらに、真空隔壁４５（第２の実施形態）では、真空隔壁３５（第１の実施形態）のように真空内部側に湾曲部４９ａが張り出す構造ではないため、プロセスチャンバＳ１の外壁をよりキャリア１１に近づけることが可能になり、プロセスチャンバＳ１の真空内部空間を減少させることが可能になる。それにより、第２の実施形態に係る真空処理装置は、第１の実施形態に比べてプロセスチャンバＳ１の小型化、排気系（真空ポンプなど）の小型化が図れ、真空処理装置全体の小型化が図れる。さらに、上述したシミュレーション結果（図１４参照）でも明らかなように、第２の実施形態に係る真空処理装置は、モータ効率改善の点でも、より良好な結果が得られる。

また、真空隔壁３５，４５，５５を筒状ではなく、該半割り構造にしていることにより、ステータ要素２７，４６からの大気中への放熱を効率的に行うことが可能になるため、コイル抵抗を下げることが可能になり、さらなる効率向上を図ることが可能になる。

Ｓ 真空処理装置
Ｓ１，Ｓ１ａ，Ｓ１ｂ プロセスチャンバ
ＬＬ ロードチャンバ
ＵＬ アンロードチャンバ
Ｃ コーナーチャンバ
ＴＧ ターゲット
１０，４０，５０ 基板搬送路
１１ キャリア
１１ａ 開口
１２，４２，５２，１１２ 永久磁石（運動子マグネット）
１３ 基板
２１，４１，５４ 駆動磁石
２３ ガイド
２３ａ 第１ガイド
２３ｂ 第２ガイド
２５ カソード
２７，４６，５６，６２，１２７ ステータ要素
２８ 固定子ヨーク
２９ ドライバ
３１，４３，５１，１４１ ステータティース（固定子鉄心）
３３，３３２，３４，５３，１３３ 電磁コイル（巻き線）
３５，４５，５５ 真空隔壁
３５ａ 開口部
３５ｂ Ｏリング
３７，４７，５７，１３７ フランジ部
３９，４９，５９ 隔壁部
３９ａ，４９ａ 湾曲部
３９ｂ 側壁部
４９ｂ，５９ｂ 第１側壁部
４９ｃ，５９ｃ 第２側壁部
５９ａ 上板部
６１ リブ

Claims (6)

1. 基板を搭載したキャリアを、チャンバ内で搬送する基板搬送装置であって、
   前記キャリアに設けられた永久磁石と、
   前記永久磁石に対向するように、前記チャンバに設けられた駆動磁石と、
   前記永久磁石と前記駆動磁石との間に設けられ、前記永久磁石が配置されている空間が真空雰囲気となり、前記駆動磁石が配置されている空間が大気圧雰囲気となるように、前記チャンバの壁面に形成された開口部に気密に取り付けられた真空隔壁と、を備え、
   前記真空隔壁は、
   前記キャリアの進行方向に対して垂直な方向において、前記永久磁石と対向する部分が湾曲した断面形状を有する湾曲部と、
   前記キャリアの進行方向において、前記湾曲部の両側の縁部に接続された一対の第１側壁部と、を有することを特徴とする基板搬送装置。
2. 前記湾曲部の断面形状は、前記真空雰囲気側に張り出したＲ形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の基板搬送装置。
3. 前記キャリアの進行方向に対して垂直な方向、かつ前記開口部が形成された前記壁面に平行な方向において、前記湾曲部の両側の縁部は前記開口部に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の基板搬送装置。
4. 前記キャリアの進行方向に対して垂直な方向、かつ前記開口部が形成された前記壁面に平行な方向において、前記湾曲部の両側の縁部に接続された一対の第２側壁部をさらに有し、
   前記キャリアの進行方向において、前記一対の第２側壁部の両端の縁部はそれぞれ前記一対の第１側壁部に接続され、
   前記湾曲部の断面形状は、前記大気圧雰囲気側、かつ前記一対の第２側壁部に挟まれた空間の内側に張り出したＲ形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の基板搬送装置。
5. 前記駆動磁石は、固定子鉄心と該固定子鉄心に巻かれた巻き線とを有するコイルを備えて構成され、
   前記巻き線は、前記真空隔壁の壁面と同じ距離を保つように前記固定子鉄心に湾曲して巻かれていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の基板搬送装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板搬送装置と、前記基板搬送装置により搬送された基板に対して所定の真空処理を行う複数のプロセスチャンバと、を備えることを特徴とする真空処理装置。