JP6018519B2 - ゲートバルブ及びこれを有する真空処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板に対して真空下での成膜等の処理を行う各処理室の間などを気密に遮断又は分離するために使用されるゲートバルブ及びこれを有する真空処理装置に関する。

従来より、可とう性の帯状基板を搬送しながら又は搬送中に一時的に停止させてから真空下で成膜等の処理を行うロールツーロール方式の真空処理装置が知られている。例えば、図５に示すような、帯状基板収容室１０１と真空処理室１０２との間にゲート１０４を配置し、このゲート１０４に、帯状基板１０３を挟みながら帯状基板収容室１０１と真空処理室１０２との間を気密に分離できるゲートバルブ１０５を設けるようにしたロールツーロール方式の真空処理装置が知られている。このゲートバルブ１０５は、例えば、ゲート１０４に取り付けられた弾性部材１０６と、下面に弾性部材１０５ｃが取り付けられたバルブ可動部１０５ａと、このバルブ可動部１０５ａを上下動させるバルブ駆動機構１０５ｂとを含んでいる。このような従来のゲートバルブ又は真空処理装置においては、前記バルブ駆動機構１０５ｂにより、前記バルブ可動部１０５ａの下面の弾性部材１０５ｃを前記ゲート１０４側の弾性部材１０６の方向に移動させ帯状基板１０３と共に押圧することにより、各室間が気密に分離又は遮断されるようになっている。

特開平６−１８４７４６号公報

このような従来のロールツーロール方式の真空処理装置においては、前述のように、成膜等の処理を行う各処理室の間又は基板を巻き出し供給する基板供給室もしくは基板を巻き取り収容する基板収容室と処理室との間での圧力差からそれらの間で反応ガスなどが漏れてしまうこと、あるいは前記の基板供給室、基板収容室もしくは処理室のいずれかをメンテナンスや基板もしくは部品の交換などのため大気中に晒すときに他の室に大気が侵入してしまうことなどを防止するため、それらの間にゲートバルブを配置してそれらの間を気密に分離又は隔離するようにしている。

しかしながら、従来のゲートバルブ又はこれを有する真空処理装置においては、ゲートバルブの気密分離性能が十分でないため、成膜等の処理中に各処理室の間で反応ガスが漏れてしまうという問題があった。また従来のゲートバルブ又はこれを有する真空処理装置においては、ゲートバルブの気密分離性能が十分でないため、一つの処理室のメンテナンスを行うためにその処理室だけを大気に開放する場合に、又は基板供給室もしくは基板収容室に収容されているロール状帯状基板を交換等するために基板供給室もしくは基板収容室を大気に開放する場合に、他の処理室などにも大気が侵入してしまうという問題があった。

本発明はこのような従来技術の問題点に着目してなされたものであって、互いに真空度が異なる各処理室の間又は基板供給室もしくは基板収容室と処理室との間などを確実に気密に分離又は遮断して、成膜等の処理中に各処理室の間で反応ガスが漏れてしまうこと又はメンテナンス時や基板の交換時などに他の処理室に大気が侵入してしまうことを確実に防止することができるようしたゲートバルブ及びこれを有する真空処理装置を提供することを目的とする。

以上のような課題を解決するための本発明によるゲートバルブは、互いに真空度が異なる各処理室の間又は処理前の基板を供給する基板供給室もしくは処理後の基板を収容する基板収容室と処理室との間を気密に遮断又は分離するために使用されるゲートバルブであって、平面略円形状の凹部を有するように形成されており、前記凹部の平面略円周状の周囲を構成する凹部側壁の内周側面は前記凹部の上端部から底部に向かうに従って徐々に前記凹部の平面が小さくなるテーパー状に形成されており、前記凹部側壁の互いに半径方向に対向する部分にそれぞれ基板が通過可能なスリットが形成されており、少なくとも前記凹部側壁のテーパー状内周側面と前記凹部の底部上面とがゴム弾性体により形成されている受け部と、前記受け部の凹部に嵌合可能な凸部を有するように形成されており、前記基板を前記スリットを介して移動させるときは前記凸部が前記スリットを遮断しない位置に配置され、前記基板に対して成膜等の処理を行うか又は前記の処理室、基板供給室もしくは基板収容室をメンテナンスや基板交換などのために大気中に晒すときは前記凸部が前記受け部の凹部に嵌め込まれ押圧されるように移動する押圧部であって、前記受け部の凹部側壁のテーパー状内周側面に当接又は密着可能な押圧側テーパー状側面と、前記凹部の底部上面に当接又は密着可能な押圧側平面とを備えており、少なくとも前記押圧側テーパー状側面及び前記押圧側平面がゴム弾性体により形成されている押圧部と、を備えたことを特徴とするものである。

また、本発明によるゲートバルブにおいては、前記スリットの下端面は前記受け部の凹部の底部上面と同一平面上に形成されていてもよい。

また、本発明によるゲートバルブにおいては、前記受け部の底部又は前記押圧部の押圧側平面の一部に、前記受け部の凹部と前記押圧部の凸部との間に存在する気体を排気するための排気ポンプを接続するための穴が形成されていてもよい。

また、本発明によるゲートバルブにおいては、前記受け部はゴム弾性体により一体成形されていてもよい。

また、本発明によるゲートバルブにおいては、前記基板は、前記基板供給室から巻き出されながら供給され途中の一つ又は複数の成膜室を介して前記基板収容室中で巻き取られながら収容される、可とう性の帯状基板であり、前記受け部及び前記押圧部は、前記帯状基板を互いの間に挟み込んだ状態で、前記各処理室の間又は前記基板供給室もしくは前記基板収容室と前記処理室との間を気密に遮断又は分離するものであってもよい。

さらに、本発明による真空処理装置は、前述のようなゲートバルブが、少なくとも２つの処理室の間又は基板供給室もしくは基板収容室と処理室との間に配置されていることを特徴とするものである。

本発明では、前記受け部の凹部側壁に基板通過用スリットを形成すると共にその内周側面をテーパー状に形成し、他方、前記押圧部の側面を前記受け部の凹部側壁のテーパー状内周側面と当接又は密着可能なテーパー状に形成するようにした。よって、本発明によれば、前記基板に対して成膜等の処理を行うか又は前記の処理室、基板供給室もしくは基板収容室をメンテナンスや基板交換などのために大気中に晒す場合に、前記受け部の凹部側壁のテーパー状内周側面と前記押圧側テーパー状側面とのいずれか一方を他方に近づくように移動させ押圧させるだけで、前記受け部側のテーパー状内周側面のゴム弾性体と前記押圧部側のテーパー状側面のゴム弾性体とが互いに自然に位置合わせされた状態で密接する結果、前記スリットが確実に気密に遮断される。

また、本発明によれば、前記押圧部の凸部と前記受け部の凹部とのいずれか一方を他方に近づくように移動させ押圧させるだけで、前記受け部の底部上面のゴム弾性体と前記押圧部の押圧側平面のゴム弾性体とが互いに広範囲の面に渡って密接され押圧される結果、前記受け部及び押圧部より成るゲートバルブの前後の各室の間が確実に気密に遮断される。

また、特に、本発明によれば、前記スリットを通過する基板として可とう性帯状基板を使用する場合において、前記基板に対して成膜等の処理を行うか又は前記の処理室、基板供給室もしくは基板収容室をメンテナンスや基板交換などのために大気中に晒すとき、前記受け部の底部上面と前記押圧部の押圧側平面との間に前記スリットを通過中の可とう性帯状基板が挟み込まれている状態だったとしても、前述のように、前記受け部の底部上面のゴム弾性体と前記押圧部の押圧側平面のゴム弾性体とが互いに広範囲に渡る面で押圧され弾性変形的に密着される結果、前記帯状基板と前記受け部側底部上面と前記押圧側平面との間の各室に繋がる隙間を確実に無くして、前記ゲートバルブの前後の各室の間を確実に気密に遮断することができる。よって、本発明によれば、可とう性帯状基板を使用するロールツーロール方式の真空処理装置においても、ゲートバルブのみで各処理室毎の真空度や圧力を独立に制御することが確実に行えるようになる。

また、本発明において、前記受け部の底部又は前記押圧部の押圧側平面の一部に、排気ポンプを接続するための穴を形成するようにしたときは、前記受け部の凹部と前記押圧部の凸部との間の隙間（特に、前記帯状基板とそれを挟み込んでいる前記受け部の底部上面及び前記押圧部の押圧側平面との間の各室に繋がる隙間）に存在する気体を排気することができるので、前記隙間に存在する気体が処理室等に侵入してしまうことを、より確実に防止することができる。

さらに、本発明において、前記受け部をゴム弾性体により一体成形するようにしたときは、前記受け部の全体を前記の当接・押圧される押圧部の凸部の形状に合わせて弾性変形させることが可能となるので、前記押圧部の前記受け部への嵌合・密着状態を、より良好なものにすることができる。

本発明の一実施形態に係るゲートバルブを構成する押圧部と受け部を示す斜視図である。 本実施形態の動作を説明するための図である。 本実施形態の動作を説明するための図であって、（ａ）は前記押圧側平面１２と前記凹部の底部上面４ａとが帯状基板Ｗを挟んだ状態で互いに密着している状態の一部を示す平断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 本実施形態による受け部をハウジングに収容した状態を示す斜視図である。 従来のロールツーロール方式の真空処理装置を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施形態に係るゲートバルブを構成する押圧部と受け部を示す斜視図である。図１において、１はゲートバルブを構成する受け部、２は前記受け部１の中央に形成された平面略円形状の凹部、３は前記受け部の周囲を構成する平面略円周形状の凹部側壁、３ａは前記凹部側壁３の内周側面であって前記凹部２の周囲を構成する内周側面、４ａは前記受け部１の底部４の上面、５は前記受け部１の上端面、６ａ，６ｂは前記凹部側壁３の互いに半径方向に対向する２つの箇所にそれぞれ形成された基板が通過可能なスリットである。

本実施形態では、前記凹部２は、前記凹部側壁３の内周側面３ａと前記底部４の上面４ａとにより画されている。また本実施形態では、前記凹部側壁３の内周側面３ａは、前記凹部２の図示上端部（前記受け部１の上端面５参照）から前記底部上面４ａに向かうに従って徐々に前記凹部２の平面が小さくなるテーパー状に形成されている。また本実施形態においては、前記凹部２の凹部側壁３のテーパー状内周側面３ａと前記凹部２の底部４の上面４ａとを含む前記受け部１全体が、ゴム弾性体により一体形成されている。

また本実施形態では、前記受け部１の底部４の上面４ａは前記スリット６ａ，６ｂの下端面６ａａ，６ｂａと同一平面上に形成されている。また、図１において、７は前記底部４の略中央部に形成された挿通穴である。この挿通穴７は、前記受け部１の凹部２と後述する凸状の押圧部（図１の符号１１参照）との間に存在する気体を排気するための排気管（後述）を取り付けるための穴である。

また図１において、１１は本実施形態のゲートバルブを構成する凸状の押圧部、１２は前記押圧部１１の押圧側平面、１３は前記押圧部１１の側面、１４は前記押圧部１１の上端部（前記受け部１から離れた側の部分）である。

本実施形態では、前記側面１３は、前記押圧側平面１２から前記上端部１４に向かうに従って徐々に前記側面１３により画される略円形の水平断面が小さくなるテーパー状に形成されている。また本実施形態において、前記押圧部１１の本体（前記上端部１４を含む）は金属製で、前記押圧側平面１２と前記側面１３に対応する部分だけがゴム弾性体により形成されている。

次に図２及び図３を参照して本実施形態の動作を説明する。なお、図３（ａ）は前記押圧側平面１２と前記凹部の底部上面４ａとが帯状基板Ｗを挟んだ状態で互いに密着している状態の一部を示す平断面図、図３（ｂ）は図２（ｂ）のＡ−Ａ線及び図３（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図３（ｃ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

まず本実施形態において、帯状基板Ｗが前記スリット６ａ，６ｂを通過しながら移動するときは、前記押圧部１１を前記スリット６ａ，６ｂを遮断しない位置に配置しておく（図２（ａ）参照）。

他方、一時的に停止させた帯状基板Ｗに対して成膜等の処理を行うか又は処理室、基板供給室もしくは基板収容室をメンテナンスや基板交換などのために大気中に晒すときは、前記押圧部１１を、駆動機構（図示せず）により前記受け部１の方向（図示下方）に移動させて、前記受け部１の凹部内に嵌合させて押圧、密着させる（図２（ｂ）参照）。これにより、まず前記スリット６ａ，６ｂは、前記押圧側テーパー状側面１３と前記凹部側壁３のテーパー状内周側面３ａとが互いに押圧、密着することにより気密に遮断される。また、前記帯状基板Ｗと前記受け部１の底部上面４ａと前記押圧部１１の押圧側平面１２との間も、前記底部上面４ａと前記押圧側平面１２が互いに押圧、密着することにより、気密に遮断される。

なお、本実施形態では、前述のように帯状基板Ｗが前記受け部１の底部上面４ａと前記押圧部１１の押圧側平面１２とに挟まれた状態となるため、帯状基板Ｗと前記受け部１の底部上面４ａと前記押圧部１１の押圧側平面１２との間の一部で、隙間Ｄ（図３（ａ）及び（ｂ）参照）が生じる可能性はあり得る。しかしながら、本実施形態では、前述のように、前記受け部１の底部上面４ａと前記押圧部１１の押圧側平面１２とがゴム弾性体で形成されていること、及び、前記受け部１の底部上面４ａと前記押圧部１１の押圧側平面１２とが互いの広い範囲の面に渡って互いに押圧、密着されることなどから、仮に前記受け部１の底部上面４ａと前記押圧側平面１２と帯状基板Ｗとの間の一部に前述のような隙間Ｄ（図３（ａ）及び（ｂ）参照）が生じたとしても、前記受け部１の底部上面４ａと前記押圧側平面１２と帯状基板Ｗとの間の他の部分では、前記受け部１の底部上面４ａと前記押圧部１１の押圧側平面１２が互いに隙間がない程に弾性変形されつつ強く密着される（図３（ｃ）参照）ため、ゲートバルブで仕切られた各室は、互いに気密に遮断され、それぞれの真空度が互いに独立に制御又は保持され得るようになる。

なお、図２に示すように、前記受け部１の挿通穴７には、排気ポンプ接続部２３が嵌合されている。そして、前記排気ポンプ接続部２３の中央に固定された排気管２３ａに、排気ポンプ２４が接続されている。これにより、帯状基板Ｗを前記受け部１の底部上面４ａと前記押圧部１１の押圧側平面１２との間に挟み込んだときそれらの間の一部にもし隙間（図３（ａ）の符号Ｄ参照）が存在していても、そのような隙間Ｄ内の気体は前記排気ポンプ２４により排気される。

また図４は前述のような受け部１を金属製のハウジング２１に収容した状態を示す斜視図である。図４に示すように、前記ハウジング２１には、前記受け部１の各スリット６ａ，６ｂにそれぞれ対向するスリット２２が形成されている。また前記ハウジング２１には、前記受け部１の挿通穴７（図１参照）に嵌合される排気ポンプ接続部２３が、取り付けられている。前記排気ポンプ接続部２３は、前記隙間Ｄ（図３参照）に存在する気体を排気ポンプ２４（図２参照）により排気するための排気管２３ａを備えている。

以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態として述べたものに限定されるものではなく、様々な修正及び変更が可能である。例えば、前記実施形態においては、前記受け部１はその全体をゴム弾性体により一体成形したものとしたが、本発明においては、例えば前記受け部１の本体を金属製とし前記凹部側壁３のテーパー状内周側面３ａと底部上面４ａの部分にだけゴム弾性体を前記本体に固定するようにしてもよい。また、前記実施形態では排気ポンプ２４に接続するための排気管２３ａ及び排気ポンプ接続部２３を接続するための挿通穴７を受け部の底部４に形成したが、本発明では前記挿通穴を押圧部１１の側に形成するようにしてもよい。

１ 受け部
２ 凹部
３ 凹部側壁
３ａ 凹部側壁のテーパー状内周側面
３ａ 押圧側ペーパー状側面
４ 底部
４ａ 底部上面
５ 受け部の上端面
６ａ，６ｂ，２２ スリット
６ａａ，６ｂａ スリットの下端面
７ 挿通穴
１１ 押圧部
１２ 押圧側平面
１３ 押圧部の側面
１４ 押圧部の上端部
２１ ハウジング
２３ 排気ポンプ接続部
２３ａ 排気管
２４ 排気ポンプ
Ｄ 隙間
Ｗ 可とう性の帯状基板

Claims (6)

1. 互いに真空度が異なる各処理室の間又は処理前の基板を供給する基板供給室もしくは処理後の基板を収容する基板収容室と処理室との間を気密に遮断又は分離するために使用されるゲートバルブであって、
   平面略円形状の凹部を有するように形成されており、前記凹部の平面略円周状の周囲を構成する凹部側壁の内周側面は前記凹部の上端部から底部に向かうに従って徐々に前記凹部の平面が小さくなるテーパー状に形成されており、前記凹部側壁の互いに半径方向に対向する部分にそれぞれ基板が通過可能なスリットが形成されており、少なくとも前記凹部側壁のテーパー状内周側面と前記凹部の底部上面とがゴム弾性体により形成されている受け部と、
   前記受け部の凹部に嵌合可能な凸部を有するように形成されており、前記基板を前記スリットを介して移動させるときは前記凸部が前記スリットを遮断しない位置に配置され、前記基板に対して成膜等の処理を行うか又は前記の処理室、基板供給室もしくは基板収容室をメンテナンスや基板交換などのために大気中に晒すときは前記凸部が前記受け部の凹部に嵌め込まれ押圧されるように移動する押圧部であって、前記受け部の凹部側壁のテーパー状内周側面に当接又は密着可能な押圧側テーパー状側面と、前記凹部の底部上面に当接又は密着可能な押圧側平面とを備えており、少なくとも前記押圧側テーパー状側面及び前記押圧側平面がゴム弾性体により形成されている押圧部と、
   を備えたことを特徴とするゲートバルブ。
2. 請求項１において、前記スリットの下端面は前記受け部の凹部の底部上面と同一平面上に形成されている、ことを特徴とするゲートバルブ。
3. 請求項１又は２において、前記受け部の底部又は前記押圧部の押圧側平面の一部に、前記受け部の凹部と前記押圧部の凸部との間に存在する気体を排気するための排気ポンプを接続するための穴が形成されている、ことを特徴とするゲートバルブ。
4. 請求項１から３までのいずれかにおいて、前記受け部はゴム弾性体により一体成形されている、ことを特徴とするゲートバルブ。
5. 請求項１から４までのいずれかにおいて、前記基板は、前記基板供給室から巻き出されながら供給され途中の一つ又は複数の成膜室を介して前記基板収容室中で巻き取られながら収容される、可とう性の帯状基板であり、
   前記受け部及び前記押圧部は、前記帯状基板を互いの間に挟み込んだ状態で、前記各処理室の間又は前記基板供給室もしくは前記基板収容室と前記処理室との間を気密に遮断又は分離するものである、ことを特徴とするゲートバルブ。
6. 請求項１から５までのいずれかのゲートバルブが、少なくとも２つの処理室の間又は基板供給室もしくは基板収容室と処理室との間に配置されている真空処理装置。

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