KR101270526B1 - 진공처리장치 - Google Patents

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도시오 나카지마
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가부시키가이샤 아루박
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Abstract

이 진공처리장치는 진공처리실(20, 22, 24), 기판캐리어(40), 예비실(14)을 구비한 종형 진공처리장치(10)에 있어서, 예비실(14) 내 및 진공처리실(20, 22, 24) 내에 왕로(16), 귀로(18)의 2개의 반송경로가 설치되어 있는 것과 함께, 기판캐리어를 왕로(16)에서 귀로(18)로 이동탑재하는 이동탑재기구를 진공처리실(24) 내에 구비한다.

Description

진공처리장치{Vacuum process apparatus}
도 1은 본 발명의 진공처리장치의 제 1 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 진공처리장치의 제 1 실시예에 이용하는 진공처리실의 개략구조를 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 진공처리장치의 제 1 실시예에 이용하는 이동탑재기구(트래버스기구)를 구비한 진공처리실의 개략구조를 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 진공처리장치의 제 2 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 5는 종래예 1의 종형의 진공처리장치의 외관구성을 나타내는 일부재단 사시도이다.
도 6은 종래예 2의 종형의 진공처리장치의 개략구성을 나타내는 평면도이다.
도 7은 반송 및 위치결정장치를 구비하는 진공처리장치의 전체구성을 개념적으로 나타내는 측면도이다.
도 8은 기판캐리어의 구동기구를 나타내는 측면도이다.
도 9는 기판캐리어의 구동기구를 나타내는 정면도이다.
도 10은 진공처리실 측에 배치되는 제동기구의 배치를 나타내는 사시도이다.
도 11은 도 10에 나타내는 제동기구의 구성예를 나타내는 간략구성도이다.
도 12는 기판캐리어의 반송속도를 제동제어할 때의 관계기구의 시간특성도이 다.
도 13은 도 4에 나타내는 진공처리장치에서의 저장실의 구성을 나타내는 상면도이다.
본 발명은, 이른바 인라인식의 진공처리장치에 관한 것으로, 특히 1변이 1m이상의 대형기판에 매우 적합하고, 기판의 반송시스템을 개량하며, 공간절약화, 저비용화한 진공처리장치에 관한 것이다.
예를 들어, 플라즈마 디스플레이나 액정 디스플레이에 이용되는 대형유리기판을 가공하는 데는 진공하에서 원하는 온도까지 승온시키는 가열공정이나, 스퍼터링, CVD(Chemical Vapor Deposition) 등의 성막공정, 혹은 에칭 등의 가공공정 등을 이용하여 복수층 성막하는 여러가지 처리공정이 필요하다.
이하, 이들 진공하에서의 성막공정 외에, 이 성막공정에 부수하는 가열공정 등의 진공하에서의 처리공정을 총괄적으로 진공처리라 칭한다. 또한, 스퍼터링장치, CVD장치나 에칭장치 외에, 가열장치 등의 진공처리기구를 구비하고, 기판을 진공처리하는 하나의 공정분의 기능을 갖는 진공실을 진공처리실이라고 총괄적으로 칭한다.
일본특허공개 평11-131232호 공보에 개시되는 바와 같이, 종래부터 여러가지 진공처리장치가 실용에 제공되고 있다.
상기 일본특허공개 평11-131232호 공보에 개시된 기판을 수평상태로 성막하는 성막장치에서는, 후술하는 바와 같이, 기판이 대형화하면, 그에 따라 장치도 대형화한다는 문제를 갖고 있다. 이 때문에, 기판을 대략 직립시켜서 성막 등을 행하는 종형의 진공처리장치도 개발되고 있다.
이하, 2개의 다른 구성의 종래의 종형 진공처리장치에 대해서, 도 5 및 도 6을 이용하여 설명한다.
우선, 종래예 1로서, 대형기판용 종형의 진공처리장치에 대해서 도 5를 이용하여 설명한다.
도 5는 종래예 1의 대형기판용 종형의 진공처리장치의 외관구성을 나타내는 일부재단 사시도이다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 종래의 진공처리장치(100)는, 기판착탈실(110), 기판유지트레이(42)를 구비한 기판캐리어(40), 기판(30)을 탑재한 기판캐리어(40)를 도입하는 기판도입실(120), 기판(30)을 진공처리하는 하나의 공정분의 기능을 갖는 복수(도시한 것은 3개)의 진공처리실(130, 132, 134), 기판(30)의 진공처리후, 기판캐리어(40)를 추출하는 기판추출실(140), 트래버서실(150), 기판캐리어(40)를 기판착탈실에 반송하는 리턴컨베이어(160)로 구성된다.
트래버서실(150)은 기판추출실(140)로부터 추출된 기판캐리어(40)를 리턴컨베이어(160)로 이동탑재하는 이동탑재기구(도시생략)를 구비하고 있다.
또한, 기판도입실(120), 각 진공처리실(130, 132, 134), 기판추출실(140)에는, 각각 진공배기장치가 장착되어 있지만, 도 5에서는 생략되어 있다.
다음에, 종래예 1의 진공처리장치(100)에 대해서, 도 5를 이용하여 설명한다.
우선, 기판착탈실(110)에서는, 기판이동탑재기구(112)가 횡적(橫積)으로 저장된 기판(30)을 추출하고, 수직으로 직립시켜서, 회전기구(114) 상의 기판캐리어(40)의 기판유지트레이(42)에 탑재한다.
기판(30)이 이동탑재된 기판캐리어(40)는, 기판유지트레이(42)에 거의 직립시킨 기판(30)을 고정유지한다. 그 후, 기판캐리어(40)는 회전기구(114)에 의해 방향전환되어 기판도입실(120) 방향으로 향하고, 리턴컨베이어(160)의 반송방향과 평행하게 기판도입실(120)에 반송된다.
또한, 후술하는 바와 같이, 기판착탈실(110)에서는 진공처리된 기판(30)을 탑재한 기판캐리어(40)가 리턴컨베이어(160)에 의해 반송되어 오므로, 이 기판(30)을 기판캐리어(40)로부터 분리한다.
기판(30)이 분리된 기판캐리어(40)는 다음의 기판(30)의 반송에 이용된다.
기판(30)이 종배치되는 것은, 주로 대형의 액정 디스플레이나 플라즈마 디스플레이가 보급함에 따라, 기판(30) 자체가 대형화, 박형화되고, 횡배치의 경우는 진공처리장치(100) 자체의 평면적이 그에 따라 대형화되므로, 종형으로 함으로써 공간절약화를 도모하는 취지이다.
또한, 횡배치의 경우는, 기판의 자중에 의한 굽힘이 발생하여 평탄성을 유지하기 어렵고, 균일한 성막이 곤란해지기 때문이다.
기판도입실(120)에서는, 기판착탈실(110)로부터 기판캐리어(40)가 반입될 때 는 대기압에 개방되어 있지만, 반입후는 구획문이 닫히고, 진공배기장치에 의해 배기된다. 기판도입실(120) 내가 소정의 진공도로 된 바, 이웃의 제 1 진공처리실(130)과의 사이의 구획문이 열리고, 기판캐리어(40)는 이 제 1 진공처리실(130)로 반출된다.
기판도입실(120)은, 기판캐리어(40)의 반출후 이웃의 제 1 진공처리실(130)과의 사이의 구획문이 닫히고, 질소가스 또는 대기의 도입에 의해 대기압으로 되돌아온 후, 기판착탈실(110)과의 사이의 구획문이 열리고, 다음의 기판캐리어(40)의 반입이 행해진다.
이때, 제 1 진공처리실(130)과의 사이의 구획문이 닫힌 후에 기판도입실(120)이 대기압에 개방되기 때문에, 제 1 진공처리실(130)의 고진공은 유지된다.
기판도입실(120)부터 트래버서실(150)까지는 기판캐리어(40)의 반송경로가 설치되어 있다.
이 반송경로에 대해 간단하게 그 일례를 보충설명한다. 이 반송경로는 한쌍의 레일로 이루어지고, 기판캐리어(40)는 그 저부에 설치된 복수쌍의 차륜에 의해 이 레일 상을 이동한다.
기판캐리어(40)의 하면에는 랙(rack)이 설치되어 있다. 기판도입실(120), 제 1 내지 제 3 진공처리실(130, 132, 134), 기판추출실(140), 트래버서실(150)에는, 기판캐리어(40)의 랙에 치합하고, 모터의 회전력으로 회전시킬 수 있는 각각 복수개의 피니온 기어가 설치되어 있다. 이들 피니온 기어와 랙을 치합함으로써, 모터의 구동력을 기판캐리어(40)에 전달하여, 기판캐리어(40)를 반송한다.
제 1 진공처리실(가열실)(130)에는 가열장치(도시생략)가 구비되어 있다. 기판캐리어(40)가 제 1 진공처리실(130)에 입실하면, 기판캐리어(40)에 탑재된 기판(30)은 성막에 적합한 온도까지 승온된다.
가열실(130)에서 기판(30)이 원하는 온도까지 가열되면, 가열실(130)과 제 2 진공처리실(132)의 사이의 구획문이 열린다. 기판캐리어(40)는 제 2 진공처리실(132)에 반출되고, 가열실(130)에는 다음의 기판캐리어(40)가 반입된다.
제 2 진공처리실(성막실)(132)에서는 스퍼터링장치(133) 등에 의해 기판(30)에 성막처리가 실시된다. 성막처리 후는 제 2 진공처리실(132)과 제 3 진공처리실(134)의 사이의 구획문이 열리고, 기판캐리어(40)는 제 3 진공처리실(134)에 반출되며, 제 2 진공처리실(132)에는 다음의 기판캐리어(40)가 반입된다.
마찬가지로, 제 3 진공처리실(성막실)(134)에서는 스퍼터링장치(135) 등에 의해 기판(30)에 성막처리가 실시된다. 성막처리 후는 제 3 진공처리실(134)과 기판추출실(140)의 사이의 구획문이 열리고, 기판캐리어(40)는 기판추출실(140)에 반출되며, 제 3 진공처리실(134)에는 다음의 기판캐리어(40)가 반입된다.
이 종래예 1의 진공처리장치(100)에서, 제 2 및 제 3 진공처리실(성막실)(132, 134)에서의 성막공정에는, 기판캐리어(40)를 고정정지시켜서 성막을 행하는 고정성막방식을 채용하고 있다.
기판캐리어(40)가 제 3 진공처리실(134)에서 기판추출실(140)로 반송될 때, 기판추출실(140)은 진공배기장치에 의해 고진공으로 유지되어 있다. 기판캐리어(40)가 제 3 진공처리실(134)에서 기판추출실(140)로 반송된 후, 기판추출실(140) 과 제 3 진공처리실(134)의 사이의 구획문이 닫히고, 그 후 기판추출실(140)은 대기압에 개방된다.
기판추출실(140)이 대기압으로 되돌아오면, 성막처리가 종료된 기판(30)을 탑재한 기판캐리어(40)는 트래버서실(150)로 퇴실한다.
이때, 제 3 진공처리실(134)과의 사이의 구획문이 닫히고나서 기판추출실(140)이 대기압에 개방되기 때문에, 제 3 진공처리실(134)의 고진공은 유지된다.
기판캐리어(40)는 트래버서실(150)에서 반송경로로부터 리턴컨베이어(160)로 이동탑재되고, 상술한 바와 같이, 리턴컨베이어(160)에 의해 기판착탈실(110)까지 반송된다.
한편, 제 1 실시예와 같은 인라인식의 진공처리장치에서는, 기판도입실과 기판추출실이 진공배기와 대기압 개방이 반복되지만, 진공처리실은 항상 고진공으로 유지되면서 진공처리를 행한다.
다음에, 상기 종래예 1의 진공처리장치와는 다른 구성의 종래예 2의 진공처리장치를 도 6을 이용하여 설명한다.
도 6은, 종래예 2의 대형기판용 종형의 진공처리장치의 개략구성을 나타내는 평면도이다.
또, 기판캐리어(40)에 대해서는, 도면의 번잡화를 피하기 위해, 도시생략한다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 이 종래예 2의 진공처리장치(200)는, 기판착탈실(110), 복수(도시한 것에서는 3개)의 진공처리실(130, 132, 134), 기판캐리어 (40)를 진공처리실(130, 132, 134)에 대하여 대기측과의 사이에서 반입, 반출하는 예비실(210), 회전리턴실(220)을 구비한 구성이다.
예비실(210) 내와 각 진공처리실(130, 132, 134) 내에는 기판캐리어(40)를 반송하는 왕로(往路,230), 귀로(歸路,232)가 되는 2개의 반송경로(230, 232)가 평행하게 부설되어 있다.
예비실(210)과 각 진공처리실(130, 132, 134)에는, 진공배기장치(50)가 각각 장착되어 있다.
기판착탈실(110), 진공처리실(130, 132, 134), 기판캐리어(40)의 구성은 상기 종래예 1과 동일하다.
예비실(210)은, 대기압에 개방된 상태에서, 구획문을 열고 기판착탈실(110)과의 사이에서 기판캐리어(40)의 도입과 추출을 행한다.
예비실(210)은 진공배기장치(50)와는 별도의 진공배기장치에 의해 고진공상태로 되고나서, 제 1 진공처리실(130)과의 사이의 구획문이 열린다. 이 상태에서, 기판캐리어(40)가 예비실(210)과 제 1 진공처리실(130)의 사이에서 반출, 반입되므로, 각 진공처리실(130, 132, 134)은, 종래예 1과 동일하고, 진공처리장치(200)의 가동중은 항상 고진공이 유지된다.
기판캐리어(40)는, 종래예 1과 마찬가지로, 예비실(210)부터 제 3 진공처리실(134)까지 왕로(230)를 반송하고, 제 3 진공처리실(134)에서의 성막공정이 종료하면, 회전리턴실(220)로 퇴출한다.
기판캐리어(40)는, 이 회전리턴실(220)에서 180°방향 전환되고 나서, 제 3 진공처리실(134) 내에 설치된 귀로가 되는 반송경로(232)에 이동되고, 예비실(210)까지 반송된다.
최종적으로, 진공처리된 기판(30)은 기판착탈실(110)에서 기판캐리어(40)로부터 분리된다.
회전리턴실(220)은 진공으로 유지되고, 따라서, 기판캐리어(40)는 진공하에서 예비실(210)까지 귀로(232)가 반송된다.
그런데, 도 5에 나타낸 종래예 1의 진공처리장치(100)에서는, 리턴컨베이어(160)에 의해 기판캐리어(40)를 기판착탈실(110)까지 반송하여, 진공처리된 기판(30)을 추출하는 방식이기 때문에, 리턴컨베이어(160)나 트래버서실(150)이 불가결하다.
또한, 대기압 개방과 진공배기를 반복하는 기판도입실(120)과 기판추출실(140)의 쌍방이 필요하고, 이 쌍방에 진공배기장치를 장착할 필요가 있다.
따라서, 종래예 1의 진공처리장치(100)에서는 설치공간이 과대해진다는 문제점이 있다.
즉, 도 5에 나타내는 바와 같이, 종래예 1에서는, 리턴컨베이어(160)나 기판추출실(140), 트래버서실(150)의 설치공간이 필요한 것 외에, 진공처리실(130, 132, 134)과 리턴컨베이어(160)의 사이에는 소정의 간격을 설치해야만 하고, 장치(100) 전체의 설치공간이 커진다는 문제점을 갖고 있다.
일반적으로, 진공처리장치를 설치하는 클린룸에서는, 청결도의 유지를 위해 공기청정장치 등을 항상 가동시키고 있다. 진공처리장치의 설치공간이 커지면, 클 린룸에 설치할 수 있는 진공처리장치의 대수가 제한되고, 장치 1대당 클린룸의 건설비용, 설비비용 및 유지비용이 증대한다는 문제점을 갖고 있다.
또한, 종래예 1의 진공처리장치(100)에서는, 여러가지 구성 갯수가 많고, 장치의 제작비용이 증대한다는 문제점도 갖고 있다.
한편, 도 6에 나타내는 종래예 2의 진공처리장치(200)에서, 기판캐리어(40)는 회전리턴실(220)부터 각 진공처리실(130, 132, 134) 내에 설치된 귀로(232)를 예비실(210)까지 반출하므로, 종래예 1과는 달리, 기판추출실(140)이나 리턴컨베이어(160)를 장착할 필요가 없고, 그 만큼의 설치공간을 삭감할 수 있다. 그러나, 종래예 2의 진공처리장치(200)에서는 회전리턴실(220)의 설치가 불가결하고, 설치공간이 커진다는 문제점이 남는다.
또한,회전리턴실(220)에서 기판(30)이 180°방향 전환하는 방식의 종래예 2의 진공처리장치(200)에서는, 기판(30)의 방향성이 반전하여 결함이 발생한다는 문제점을 갖고 있다.
본 발명은, 상기 종래의 문제점을 해결하기 위해, 기판의 반송시스템을 개량하고, 간단한 구성으로 공간절약화, 저비용화한 진공처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 진공처리장치는, 기판을 직립시킨 상태로 진공처리를 행하는 종형의 진공처리장치로서, 상기 기판을 진공처리하는 진공처리실과, 상기 기판을 탑재하여 반송하는 기판캐리어와, 대기측과 상기 진공처리실의 사이에 설치되고, 상기 기판을 탑재한 상기 기판캐리어가 반송되는 예비실과, 상기 예비실 내 및 상기 진공처리실 내에 설치되고, 상기 예비실에서 상기 진공처리실로 반송되는 상기 기판캐리어의 왕로가 되는 제 1 반송경로와, 상기 예비실 내 및 상기 진공처리실 내에 설치되고, 상기 진공처리실에서 상기 예비실로 반송되는 상기 기판캐리어의 귀로가 되는 제 2 반송경로와, 상기 진공처리실 내에 설치되고, 상기 기판캐리어를 상기 제 1 반송경로에서 상기 제 2 반송경로로 이동탑재시키는 이동탑재기구를 구비한다.
또는, 본 발명의 진공처리장치는, 기판을 직립시킨 상태로 진공처리를 행하는 종형의 진공처리장치로서, 상기 기판을 진공처리하는 진공처리실과, 상기 기판을 탑재하여 반송하는 기판캐리어와, 대기측과 상기 진공처리실의 사이에 설치되고, 상기 기판을 탑재한 상기 기판캐리어가 반송되는 복수의 예비실과, 상기 진공처리실과 상기 예비실의 사이에 설치되고, 상기 예비실에서 상기 진공처리실로 반송되는 상기 기판캐리어 및 상기 진공처리실에서 상기 예비실로 반송되는 상기 기판캐리어를 저장하는 기판캐리어 저장실과, 상기 진공처리실 내에 설치되고, 상기 기판캐리어 저장실에서 상기 진공처리실로 반송되는 상기 기판캐리어의 왕로가 되는 제 1 반송경로와, 상기 진공처리실 내에 설치되고, 상기 진공처리실에서 상기 기판캐리어 저장실로 반송되는 상기 기판캐리어의 귀로가 되는 제 2 반송경로와, 상기 진공처리실 내에 설치되고, 상기 기판캐리어를 상기 제 1 반송경로에서 상기 제 2 반송경로로 이동탑재하는 이동탑재기구를 구비한다.
이 진공처리장치에는, 상기 기판에 대하여 성막가공이 실시될 때에, 기판캐리어가 정지고정되는 고정성막방식을 채용할 수 있다.
이 진공처리장치에는, 상기 기판에 대하여 성막가공이 실시될 때에, 상기 기판캐리어의 기판유지트레이의 한쪽면에 상기 기판이 유지되는 상기 기판의 한쪽만을 성막처리하는 한쪽면성막방식을 채용할 수 있다.
상기 진공처리장치는, 상기 진공처리실을 복수 구비하고, 상기 진공처리실 중 적어도 어느 하나가 상기 이동탑재기구를 구비해도 된다.
상기 진공처리장치는, 상기 진공처리실 중에서, 최하류부의 상기 진공처리실이 상기 이동탑재기구를 구비해도 된다.
상기 진공처리장치에는, 상기 진공처리실 중에서, 최하류부의 상기 진공처리실의 더 하류측에 상기 이동탑재기구를 구비한 이동탑재실이 설치되어 있어도 된다.
상기 진공처리장치는, 상기 제 1 반송경로와 상기 제 2 반송경로의 사이에, 상기 기판을 원하는 온도로 가열하는 가열장치를 구비해도 된다.
상기 진공처리장치에는, 상기 제 1 반송경로에서 상기 기판을 가열하는 가열장치를 구비하는 것과 함께, 상기 제 2 반송경로에서 상기 기판에 성막처리를 행하는 성막장치를 구비하는 귀로성막방식을 채용할 수 있다.
상기 진공처리장치에는, 상기 제 1 반송경로에서 상기 기판에 성막처리를 행하는 성막장치를 구비하는 것과 함께, 상기 제 2 반송경로에서 상기 기판을 가열시키는 왕로성막방식을 채용할 수 있다.
(실시예)
본 발명의 진공처리장치의 제 1 및 제 2 실시예를 도 1 내지 도 4를 이용하고, 도 5 및 도 6을 참조하여 차례로 설명한다.
(제 1 실시예)
본 발명의 진공처리장치의 제 1 실시예에 대해서, 도 1 내지 도 3을 이용하여 설명한다.
본 실시예의 진공처리장치(10)의 기본구성을 도 1을 이용하여 설명한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시예의 진공처리장치(10)는, 기판착탈실(12), 예비실(14), 1라인 상에 연결된 제 1 내지 제 3의 3개의 진공처리실(20, 22, 24)을 구비한 구성이다. 예비실(14)은, 기판캐리어(40)를 진공처리실(20, 22, 24)에 대하여 반입, 반출한다.
또한, 예비실(14) 내 및 각 진공처리실(20, 22, 24) 내에는, 기판캐리어(40)가 예비실(14)에서 각 진공처리실(20, 22, 24)로 반송되는 왕로가 되는 제 1 반송경로(16)와, 기판캐리어(40)가 각 진공처리실(20, 22, 24)에서 예비실(14)로 반송되는 귀로가 되는 제 2 반송경로(18)가 수평방향으로 평행하게 설치되어 있다.
또, 본 실시예의 진공처리장치(10)는, 마지막부인 제 3 진공처리실(24)이 기판캐리어(40)를 왕로(16)에서 귀로(18)로, 2개의 반송경로(16, 18)에 대하여 가로방향으로 이동시켜서 이동탑재하는 이동탑재기구(M)를 구비하고 있다.
이 이동탑재기구(M)는, 왕로(16) 상의 기판캐리어(40)를 일단 들어올려, 귀로(18)로 이동탑재하는 기구를 갖고 있다.
이 기구로서 예를 들어, 기판캐리어(40)를 하방에서 지지 가능하고 상하방향으로 이동할 수 있는 캐리어 승강기구와, 기판캐리어(40)를 상방에서 흡착 유지 가능하고 상하방향으로 이동할 수 있는 마그넷 승강기구와, 상기 캐리어 승강기구를 상기 횡방향으로 이동시킬 수 있는 캐리어 슬라이드기구를 구비하는 구성을 채용할 수 있다. 이 경우, 우선, 진공처리실(24)에 반입된 왕로(16) 상의 기판캐리어(40)를, 캐리어 승강기구 및 마그넷 승강기구를 이용하여 들어올린다. 다음에, 마그넷 승강기구만을 상승시켜서, 기판캐리어(40)를 캐리어 승강기구에 지지시킨 상태로 한다. 다음에, 캐리어 슬라이드기구를 이용하여, 캐리어 승강기구를 왕로(16)측에서 귀로(18)측으로 이동시키고, 기판캐리어(40)를 왕로(16)측에서 귀로(18)측으로 이동시킨다. 이 기판캐리어(40)에 대하여 캐리어 승강기구를 하강시키고, 귀로(18)상의 기판캐리어(40)를 마그넷 승강기구에만 유지시킨 상태로 한다. 그리고, 캐리어 슬라이드기구를 이용하여, 캐리어 승강기구를 귀로(18)측에서 왕로(16)측으로 후퇴하여 도피시킨 후, 기판캐리어(40)를 보유하고 있는 마그넷 승강기구를 하강시킴으로써, 기판캐리어(40)를 귀로(18)로 이동탑재시킬 수 있다.
예비실(14)에는 진공배기장치(50)가 장착되어 있다. 각 진공처리실(20, 22, 24)에는, 스퍼터링장치 등의 성막장치(21, 23, 25) 및 진공배기장치(50)가 각각 장착되어 있다.
진공처리실(20) 내에는, 제 1 반송경로(16)와 제 2 반송경로(18)의 사이에, 기판(30)을 원하는 온도로 가열하는 가열장치(32)가 장착되어 있다(도 2 참조).
기판착탈실(12), 예비실(14), 각 진공처리실(20, 22, 24), 기판캐리어(40)의 기본구성 및 기능은 종래예 1 및 2에서 설명한 것과 동일하다.
각 반송경로(16, 18)에는, 종래예 1에서 설명한 바와 같이, 각각 2개의 레일이 부설되어 있고, 이 레일 상을 주행하는 차륜이 기판캐리어(40)에 설치되어 있다. 기판캐리어(40) 측에 장착한 랙에, 예비실(14)이나 각 진공처리실(20, 22, 24) 측에 설치된 피니온 기어를 치합하여, 모터의 구동력을 전달함으로써, 기판캐리어(40)는 레일 상을 이동한다.
본 실시예의 진공처리장치(10)에서는, 이하의 상정(想定)으로 동작을 행하는 것으로 한다.
우선, 기판(30)의 1변이 1m 이상의 대형 기판이고, 종래예 1 및 2와 마찬가지로, 복수의 진공처리실(20, 22, 24)에 있어서 이 대형 기판(30)을 수직면에 대하여 약간 경사지어서, 거의 직립시킨 상태로 진공처리가 행해지는 종형의 처리방식으로 한다.
다음에, 기판(30)에 성막가공할 때는, 기판캐리어(40)를 정지고정하여 성막하는 고정성막방식으로 한다.
기판(30)은, 기판캐리어(40)에 탑재될 때에, 수직면에 대하여 약간 경사지어, 거의 직립하여 기판유지트레이(42)에 고정유지된다.
이는, 기판(30)의 판두께가 0.5mm~5mm 정도로, 기판(30)의 크기에 비교하여 얇고, 수직으로 탑재한 경우에는 좌굴(挫屈)할 우려가 있기 때문에, 기판(30)을 안정하게 유지하고, 평탄성을 확보하려는 취지이다.
또, 기판(30)은, 기판캐리어(40)의 기판유지트레이(42)의 표면에 유지된다. 따라서, 각 성막장치(21, 23, 25)에서의 성막방식은, 기판(30)의 한쪽면만이 성막처리되는 한쪽면성막방식으로 한다.
또한, 왕로(16)를 가열반송공정으로 하고, 귀로(18)를 성막공정으로 하는 귀로성막방식으로 한다.
또, 도면의 번잡화를 피하기 위해, 도 1에서는 기판캐리어(40)와 가열장치(32)를 도시생략한다.
본 실시예의 진공처리장치(10)에 대해서, 도 1 내지 도 3을 이용하고, 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다.
도 5와 마찬가지로, 기판착탈실(10)에서 기판(30)을 기판캐리어(40)에 유지시킨다. 기판(30)을 기판유지트레이(42)에 유지한 기판캐리어(40)는, 왕로가 되는 제 1 반송경로(16)에 의해 예비실(14)로 반입된다. 예비실(14)이 진공배기장치(50)에 의해 고진공상태로 배기되고나서, 기판캐리어(40)는 제 1 진공처리실(20)로 반송된다.
제 1 및 제 2 진공처리실(20, 22) 내에서, 제 1 반송경로(16)와 제 2 반송경로(18)의 사이에는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 가열장치(32)가 장착되어 있다. 기판(30)은, 왕로(16) 반송중 성막처리되지 않고, 원하는 온도까지 가열된다.
따라서, 종래예와는 달리, 가열실을 별도 설치하는 것이 불필요해진다.
도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 각 진공처리실(20, 22, 24)에는 왕로(16)를 반송하는 기판캐리어(40)와, 귀로(18)를 반송하는 기판캐리어(40)의 2대의 기판캐리어(40)가 수용된다. 따라서, 귀로(18)에서 기판(30)이 성막장치(25, 23, 21)에 의해 성막가공되고 있는 동안, 왕로(16)의 기판(30)은 가열처리되므로, 진공처리장치(10)의 생산효율을 높일 수 있다.
기판캐리어(40)에 유지된 기판(30)은, 제 1, 제 2 및 제 3 진공처리실(20, 22, 24) 내를 왕로가 되는 제 1 반송경로(16)를 따라 가열처리되면서 반송된다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 성막장치(25)를 갖는 제 3 진공처리실(24)은, 제 1 반송경로(16)에서 제 2 반송경로(18)로 기판캐리어(40)를 이동시켜서 이동탑재하는 이동탑재기구(M)와, 이동탑재공간(24a)을 갖고 있다. 이 제 3 진공처리실(24) 내에서, 이동탑재기구(M)에 의해 기판캐리어(40)는 제 2 반송경로(18)로 이동탑재된다.
이에 의해, 종래예 1 및 2와는 달리, 본 실시예의 진공처리장치(10)에는 트래버서실(150)이나 회전리턴실(220)이 불필요해진다(도 5, 도 6 참조).
귀로가 되는 제 2 반송경로(18)에 이동탑재된 기판캐리어(40)는, 제 3, 제 2 및 제 1의 순서대로 진공처리실(24, 22, 20)을 반송한다. 각 진공처리실(24, 22, 20) 내에서, 성막장치(25, 23, 21)에 의해, 기판(30)이 고정성막방식으로 성막처리된다.
성막처리후의 기판(30)은 예비실(14)에 반출되고, 최종적으로는 기판착탈실(110)에서 기판캐리어(40)로부터 분리된다.
따라서, 본 실시예의 진공처리장치(10)에서는, 기판캐리어(40)가 제 3 진공처리실(24)부터 예비실(14)까지, 그 내부에 설치된 제 2 반송경로(18)를 고진공 하에서 성막처리하면서 보내고 되돌아 온다.
또한, 종래예 1에서는, 기판캐리어(40)의 도입, 추출을 기판도입실(120)과 기판추출실(140)의 2실에서 행하였다. 즉, 종래예 1에서는 기판도입실(120) 및 기판추출실(140)에서 각각 진공배기와 대기압개방이 반복되므로, 기판도입실(120) 및 기판추출실(140)의 각각에 진공배기장치가 필요하였다. 이에 대하여, 본 실시예의 진공처리장치(10)에서는, 예비실(14)의 1실에서 도입, 추출이 가능하므로, 진공배기장치도 1대로 된다.
또한, 종래예 2와는 달리, 본 실시예의 진공처리장치(10)에서는, 기판(30)의 방향성이 반전된다는 결함을 회피할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시예의 진공처리장치(10)에서는, 종래예에서 필요했던 리턴컨베이어(160), 가열실(120), 추출실(140), 회전리턴실(220), 트래버스실(150) 등을 개별적으로 설치할 필요가 없어지고(도 5, 도 6 참조), 구성 갯수가 삭감될 수 있으며, 대폭적인 공간절약화, 저비용화가 가능하다.
(제 2 실시예)
다음에, 본 발명의 진공처리장치의 제 2 실시예에 대해서, 도 4를 이용하고 도 1, 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다.
본 실시예의 진공처리장치(60)의 기본구성은, 도 4에 나타내는 바와 같이, 기판착탈실(12), 복수(도시한 것은 2개)의 예비실(14A, 14B), 기판캐리어 저장실(62), 1라인 상에 연결된 제 1 내지 제 3 진공처리실(20, 22, 24), 기판캐리어(40)를 구비한 구성이다.
또, 도 4에서 기판캐리어(40)는 도시생략한다. 또한, 제 1 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명은 생략한다.
각 진공처리실(20, 22, 24) 내에는, 기판캐리어(40)가 하류측으로 반송되는 왕로가 되는 제 1 반송경로(64)와, 기판캐리어(40)가 상류측으로 반송되는 귀로가 되는 제 2 반송경로(66)가 설치되어 있다. 제 1 및 제 2 반송경로(64, 66)는 수평방향으로 거의 평행하게 되어 있다.
본 실시예의 진공처리장치(60)에서는, 마지막부(하류측)인 제 3 진공처리실(24) 내에, 기판캐리어(40)를 제 1 반송경로(64)에서 제 2 반송경로(66)로 이동시키는 이동탑재기구(M)가 구비되어 있다.
기판착탈실(12) 및 제 1 진공처리실(20)보다 하류의 각 구성은, 상기 제 1 실시예와 동일하다. 여기서는, 제 1 실시예와의 차이점인 복수의 예비실(14A, 14B)과 기판캐리어 저장실(62)에 대해서 설명한다.
일반적으로, 예비실에서는 기판캐리어의 반입, 반출 외에, 진공배기와 대기압 개방이 행해진다.
예비실에서의 작업시간이 각 진공처리실에서의 진공처리에 필요로 하는 가공시간보다도 대폭 길고, 예비실이 단수인 경우는 기판캐리어를 예비실에서 진공처리실 내로 반입하기까지 동안에 각 진공처리실에서는 진공처리를 행할 수 없는 블랭크(blank)타임이 생기고, 생산효율이 저하한다는 문제가 발생한다.
본 실시예에서는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 복수(도시한 것은 2개)의 예비실(14A, 14B)과 기판캐리어 저장실(62)을 설치하고, 생산효율의 향상을 도모한다. 예비실(14A, 14B)에는, 각각 제 1 반송경로(63, 65) 및 제 2 반송경로(67, 68)가 설치되어 있다. 또, 본 실시예에서는 이들 예비실(14A, 14B)의 각각에 왕복 각 1개(합계 2개씩)의 반송경로가 설치되어 있지만, 예비실 내의 반송경로의 개수는 2개로 한정되지 않는다. 예를 들어, 각 예비실에 왕로와 귀로를 겸하는 1개의 반송경로가 설치되어 있어도 된다.
기판캐리어 저장실(62)은, 예비실(14A, 14B)과 진공처리실(20)의 사이에 배치되고, 진공상태가 유지되어 있다. 이 기판캐리어 저장실(62)은, 예비실(14A, 14B)과 진공처리실(20)의 사이에서 기판캐리어(40)를 주고받기 위한 이동공간을 갖고 있다.
즉, 예비실을 복수개 설치함으로써, 장시간을 필요로 하는 진공배기·대기압개방 등의 작업을 복수의 예비실에서 평행하게 행할 수 있으므로, 예비실에서의 작업을 기다리지 않고 진공처리를 진행할 수 있다.
또, 기판캐리어 저장실(62) 내에서 기판캐리어(40)를 반송하는 구조로서는, 예를 들어 도 13에 나타내는 바와 같이, 예비실(14A, 14B) 및 진공처리실(20)의 각 반송경로(63~68)와 동일한 레일(400)을, 기판캐리어(40)를 유지시킨 상태에서 이동시켜서 반송경로(63~68) 중 어느 하나에 대하여 접속시켜, 기판캐리어(40)를 주고받는 구조를 채용할 수 있다. 레일(400)은, 예를 들어 예비실(14A, 14B) 및 진공처리실(20)의 각 반송경로에 직교하는 볼나사(401)와 직진가이드축(402)을 이용하는 직진기구에 의해, 각 반송경로(63~68) 사이를 이동시킬 수 있다. 레일(400)을 복수 설치하면, 보다 효율적으로 기판캐리어(40)를 반송할 수 있는 것과 함께, 기판캐리어 저장실(62)에 기판캐리어(40)를 일시적으로 보관할 수도 있다. 또한, 각 레일(400)을 각각 다른 볼나사(401)를 이용하여 개별적으로 이동시키는 구조를 채용하 면, 기판캐리어 저장실(62)의 소형화를 도모할 수도 있다.
또, 본 발명의 진공처리장치(60)는, 제 1 실시예와 마찬가지로 진공처리실(24) 내에 이동탑재기구(M)를 구비하고 있으므로, 종래예에서 필요했던 리턴컨베이어(160), 가열실(120), 추출실(140), 회전리턴실(220), 트래버스실(150) 등이 불필요해지고, 구성 갯수가 삭감될 수 있으며, 대폭적인 공간절약화, 저비용화가 가능하다.
본 발명의 진공처리장치는, 상기 각 실시예의 것에 한정되지 않는다.
예를 들어, 상기 각 실시예에서는, 진공처리실을 3실 구비하는 진공처리장치의 예로 설명했지만, 이 수에 한정되지 않고, 예를 들어 단층막형성으로 진공처리실이 단수인 경우, 혹은 복수개의 진공처리실을 구비하는 진공처리장치에 대해서도, 본 발명을 적용할 수 있는 것은 물론이다.
또한, 상기 실시예에서는, 귀로에서 성막하는 방식(귀로성막방식)의 진공처리장치로 설명하였지만, 기판을 고온가열하여 왕로에서 성막하는 방식(왕로성막방식)의 진공처리장치도, 본 발명과 동일한 효과가 얻어지고, 본 발명의 범위 내에 포함된다.
또, 상기 각 실시예의 설명에서는, 기판의 재질, 가열온도에 대해서는 구체적으로 언급하지 않았지만, 이들 요소에 의해 본 발명이 제한되는 것은 아니다.
또한, 기판캐리어의 반송경로는, 기판캐리어가 2개의 레일 상을 랙에 피니온 기어를 치합하여 반송되는 구성으로 설명하였지만, 반송경로는 반드시 이 구성에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 레일 상을 기판캐리어에 부속하는 차륜으로 주행하는 것이 아니라, 진공처리실 내에 부착된 롤러 상에 기판캐리어를 실어서 이동하는 구성의 것으로도 된다.
또, 상기 각 실시예에서, 각 성막실(성막을 행하는 진공처리실)은 기판의 다층성막에 대응하여 각각 다른 성막처리를 행하는 것을 상정하고 있다.
그러나, 예를 들어, 하나의 진공처리실에서의 성막공정에서 막두께를 두껍게 하기 위해 성막시간이 극단적으로 길어지면, 그 처리를 기다리는 동안, 다른 진공처리실에서 장시간, 진공처리를 행할 수 없는 블랭크타임이 생기는 경우가 상정된다.
이 경우는 생산성을 향상시키기 위해, 이 성막공정을 2 이상으로 분할하여, 동일한 성막처리를 행하는 성막실을 2 이상 연결하여 대응하는 사태도 상정할 수 있다.
따라서, 본 발명에는, 각 성막실이 각각 다른 성막처리를 행하는 경우나, 또한 동일한 성막처리를 행하는 복수의 성막실을 갖는 경우의 쌍방의 경우가 포함된다.
이하, 본 발명의 진공처리장치의 진공처리실에서의 기판캐리어의 반송 및 위치결정장치의 일례에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 7은 이 반송 및 위치결정장치를 구비하는 진공처리장치의 전체구성을 개념적으로 나타내는 측면도, 도 8은 기판캐리어의 구동기구를 나타내는 측면도, 도 9는 기판캐리어의 구동기구를 나타내는 정면도이다. 도 10은 진공처리실측에 배치 되는 제동기구를 나타내는 사시도, 도 11은 도 10에 나타내는 제동기구의 구성예를 나타내는 간략구성도이다. 도 12는 기판캐리어의 반송속도를 제동제어했을 때의 관계기구의 시간특성도이다.
이 반송 및 위치결정장치에 대해서는, 예를 들어 유리기판 등의 대형기판에 대하여, 복수층의 성막처리를 실시하기 위해 복수(도시한 것으로는 3개)의 진공처리실을 반송시키는 경우에 대해 설명하지만, 여기서는, 기판캐리어를 반송하여 제 1 진공처리실(304A) 내의 소정위치에 정지시키는 경우에 대해서만 설명한다.
도 7에서, 부호 301은 진공처리장치, 302A 및 302B는 각각 기판캐리어가 반입, 반출되는 예비실, 304A~304C는 제 1~제 3 진공처리실, 305a, 305d는 각각 진공처리장치(301)의 입구, 출구에 설치되는 구획문, 305b는 예비실(302A)과 제 1 진공처리실(304A)의 사이에 설치되는 구획문, 305c는 제 3 진공처리실(304C)과 예비실(302B)의 사이에 설치되는 구획문이다.
도 7에서, 부호 S301은 제 1 진공처리실(304A)과 제 2 진공처리실(304B)의 사이에 설치되는 구획문, S302는 제 2 진공처리실(304B)과 제 3 진공처리실(304C)의 사이에 설치되는 구획문이다.
도 7에서, 부호 306은 기판캐리어로서, 직립하여 기판(307)을 탑재한 상태에서, 진공처리장치 내를 관통하여 횡방향(수평방향)으로 배치되는 레일(315) 상을 주행하는 차륜(316)에 의해 반송된다. 도 7에서, 부호 313은 구동력 전달수단으로서의 피니온 기어, 314는 구동력 전달수단으로서의 랙이다.
도 8 및 도 9에, 기판캐리어(306)의 구동기구를 나타낸다. 차륜(316)은, 기 판캐리어(306)의 하중을 레일(315)상에서 확실하게 지지하고, 원활하게 반송시키기 위한 것으로, 소정간격을 두고 수쌍(도시한 것으로는 4쌍)이 기판캐리어(306)의 바닥부에 설치된다.
랙(314)은, 기판캐리어(306)의 차대부(車臺部)에 대해서 스프링(320)을 개재하여 설치된다. 도 8에서, 부호 321은 랙(314)의 피벗(pivot)축이다. 랙(314)의 좌단측(진행방향 선단부)에는, 피벗축(321)을 지점으로 스프링(320)의 작용에 의해 항상 상방으로 향하여 끌어올려지는 힘이 작용하고 있기 때문에, 기판캐리어(306)가 진공처리실 내에 반입할 때에, 랙(314)의 치(齒)가 피니온 기어(313)의 치와 급격하게 닿거나 치끼리가 강한 힘으로 얹히거나 하지 않고, 양자가 원활하게 치합하도록 되어 있다.
피니온 기어(313)는, 기판캐리어(306)의 랙(314)과의 치합위치도 고려하여, 도 10에 나타내는 바와 같이, 기판캐리어(306)의 반송경로에 대해 소정 간격으로 복수개 배치된다.
이 구동기구에서는 서보모터 등의 구동용 모터(323)의 구동력이 벨트(322)를 통해 피니온 기어(313)에 전달되고, 이 피니온 기어(313)가 회전구동됨으로써, 랙(314)이 직진한다. 이 랙(314)의 직진에 따라, 레일(315) 상을 주행하는 차륜(316)에 의해 지지된 기판캐리어(306)가 레일(315) 즉, 반송경로를 따라 이동된다.
도 10 및 도 11에 기판캐리어(306)의 제동장치의 구성을 나타낸다. 이 제동장치에 있어서, 진공처리실측(고정측)에는 기판캐리어(306)의 정지위치의 전방 소정위치에, 예를 들어 3개의 제동력 부여위치 검출용 센서(317a~317c)와, 이들 센서 (317a~317c)의 작동에 의해 작동되는 센서와 동일한 개수의 전자석(318a~318c)를 각각 구비한 제동기구(312)가 배치된다. 한편, 기판캐리어(306)측(이동측)에는, 제동용의 자석으로서의 영구자석식 차상자(車上子)(311)가 배치된다.
도 12는 기판캐리어(306)의 기동부터 정지까지의 기판캐리어(306)의 위치결정동작에 관한 구성요소의 동작을 나타내는 타이밍차트로, 종축은 이하에 서술하는 파형신호 A~I를, 횡축은 시간축 t를 나타낸다.
도 12 중, 파형(A)은 구동용 모터(323)의 표준적인 회전속도특성을, 파형(B)은 제동시에 수정되는 구동용 모터(323)의 실제의 회전속도특성을 나타낸다.
도 12 중, 파형(C, D, E)은 각각 센서(317a, 317b, 317c)의 검출출력을, 파형(F, G, H)은 전자석(318a, 318b, 318c)의 여자(勵磁)전압을 나타낸다.
파형(I)은 도시하지 않은 기계적 록(lock)기구의 동작기간을 나타낸다.
다음에, 도 7 외에, 도 8~도 12도 참조하여 이 반송 및 위치결정장치의 동작에 대해서 설명한다.
우선, 진공처리가 실시되는 기판(307)을 탑재한 기판캐리어(306)는, 일련공정의 시단인 구획문(305a)이 열리면, 구동용 모터(323)의 구동력이 피니온 기어(313)에서 랙(314)으로 전달됨으로써, 레일(315) 상을 반송하고, 예비실(302A)로 반입된다.
이 때, 진공처리실(304A)(진공)과 예비실(302A)(대기압)의 경계인 구획문(305b)은 밀폐되어 있다. 기판캐리어(306)가 예비실(302A)로 반입된 후, 구획문(305a)이 폐쇄되고, 도시하지 않은 배기펌프가 작동되면, 예비실(302A)은 작업환경 인 공간으로 된다.
예비실(302A)에서 필요한 진공도가 얻어지면, 예비실(302A)과 거의 등압으로 사전에 유지되어 있는 이웃의 제 1 진공처리실(304A)과의 경계인 구획문(305b)이 열린다. 도면에서는 생략되어 있지만, 각 실에 1개 이상 설치되어 있는 피니온 기어(313)의 회전(도 8에서는 좌회전)에 의해, 기판캐리어(306) 하부의 랙(314)에 추력이 작용하고, 기판캐리어(306)가 제 1 진공처리실(304A)로 반입된다.
도 12에 나타내는 바와 같이, 시점(t1)에서 구동용 모터(323)의 속도제어수단(도시생략)에 대하여, 기판캐리어(306)를 이동시키는 지령이 주어지면, 구동용 모터(323)는 당초에는 파형(A)에 나타내는 곡선을 따라 속도제한된다. 구동용 모터(323)는 시점(t2) 이후, 저속으로 회전을 계속한 후, 시점(t3)부터는 다음에 상술하는 제동지령에 따라 파형(B)에 나타내는 회전속도특성에 따르도록 제어되고, 타행 또는 제동에 의해 감속하여 정지한다(시점(t3)).
이 구간(t3~t5)(제동중)에서의 각 구성요소의 동작에 대하여, 이하 상세하게 설명한다.
우선, 도 7에 나타내는 바와 같이, 진공처리장치(301)에서, 기판캐리어(306)가 제 1 진공처리실(304A) 내로 반입된다. 기판캐리어(306)가 전진하여, 기판캐리어(306)의 선단부에 장착된 차상자(311)의 선단이 기판캐리어(306)의 정지위치 직전에 배치된 제동기구(312) 내의 제동력 부여위치 검출용 센서(317a)(도 11 참조) 에 대향하는 위치에 도달하면(시점 t3), 도 12의 파형(C)에 나타내는 센서(317a)의 검출출력에 기초하여, 파형(F)에 나타내는 바와 같이 전자석(318a)이 여자되어 기판캐리어(306) 측의 영구자석식 차상자(311)에 대향하는 위치에서, 영구자석식 차상자(311)의 자극과는 다른 극이 되도록 상하방향으로 S, N극의 자석의 기능을 발휘시킨다. 차상자(311) 및 전자석(318a)의 각 자석 간의 흡인력에 의해, 기판캐리어(306)가 제동력을 받고, 시점(t3)부터 이후는 구동용 모터(323)의 회전속도는 파형(B)에 나타내는 바와 같이 감쇠한다.
기판캐리어(306)가 더 전진하여, 영구자석식 차상자(311)가 센서(317b)에 대향하는 위치에 도달하면(시점 t4), 차상자(311)의 근접을 검출한 센서(317b)가 파형(D)에 나타내는 바와 같이 출력한다. 이 검출출력에 기초하여, 전자석(318b)이 파형(G)에 나타내는 여자전압으로 여자되고, 영구자석식 차상자(311)를 흡인한다. 또, 기판캐리어(306)의 영구자석식 차상자(311)가 센서(317c)에 대향하는 위치에 도달하면(시점t5), 센서(317c)가 파형(E)에 나타내는 검출출력을 내므로, 이 검출출력에 기초하여 전자석(318c)이 파형(H)에 나타내는 여자전압으로 여자되어 영구자석식 차상자(311)를 흡인한다. 기판캐리어(306)는, 이들 차상자(311) 및 전자석(318c)의 전자제동력을 받고 급격하게 감속된다.
한편, 이 동안(시점 t3~t5), 상술한 바와 같이 구동용 모터(323)에 대해서도, 속도제어수단으로부터 도 10의 파형(A)의 감쇠특성으로 나타내는 바와 같이 구 동용 모터(323)의 회전속도를 저하시키는 제동력이 부여된다. 기판캐리어(306)는, 이 파형(A)에 나타내는 감쇠특성의 제동력을 가하여, 상기 각 전자석(318a~318c)과 영구자석식 차상자(311) 사이의 흡인력에 의한 제동력의 양자가 가산된다. 구동용 모터(323)의 회전속도는, 파형(A)의 속도특성이 수정되어 파형(B)에 나타내는 바와 같이 급속하게 저하해 가고, 시점(t5)에서 정지한다. 이 시점(t5)에서, 차상자(311)와 전자석(318c)의 사이에 인력이 작용하고 있음으로써, 기판캐리어(306)는 진공처리실(304A) 내의 소정위치에 정지한다.
이러한 제동이 행해지는 결과, 발진(發塵)작용도 없고, 원활, 적확하게 기판캐리어(306)를 정지시킬 수 있다.
또, 도시하지 않지만, 보조적인 기구로서 기판캐리어(306)를 진공처리실(304A)의 소정위치에 록시키는 기계적 록기구를 설치하면, 기판캐리어의 중량이 큰 경우에도 위치결정장치를 다음과 같이 행할 수 있다.
이 기계적 록기구에 의한 동작을 도 12의 파형도 I에서 보충설명한다.
도 12에서, 파형(I)은, 기계적 록기구의 동작을 나타내는 파형이다. 마지막의 제동용 전자석(318c)의 여자가 종료하는 시점(t4)으로부터 소정시간, 기계적 록기구를 작동시키면, 기판캐리어(306)가 관성으로 타행하려고 한 경우에도, 기판캐리어(306)는 진공처리실에 대해 고정되고, 소정의 위치로부터 벗어나지 않는다.
본원 발명의 진공처리장치에 적용되는 기판캐리어의 반송 및 위치결정장치는, 이상 설명한 장치에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 장치에서는 제 1 진공처리실(304A)에서만의 기판캐리어(306)의 위치결정동작을 대표적으로 설명했지만, 제 2, 3 진공처리실(304B, 304C)에서의 기판캐리어(306)의 위치결정에도 마찬가지로 행할 수 있다. 또한, 도시하지 않지만, 진공처리장치가 가열실을 구비하여 진공환경으로 열처리를 행하는 경우, 가열실에서의 기판캐리어의 위치결정에도, 당연히 적용 가능하다.
또, 상술한 진공처리장치에서, 도 7에 나타내는 바와 같이 제 3 진공처리실(304C)에서의 처리를 종료한 기판을 탑재한 기판캐리어는, 예비실(302B)을 거쳐 구획문(305d)으로부터 우방측으로 배출되는 구성으로 했지만, 진공처리장치 내에서 기판캐리어를 반송하는 반송경로를 왕로, 귀로의 2경로를 설치하고, 진공처리장치(301)의 우방단은 폐쇄하는 것과 함께, 우방단에 왕로에서 귀로로 기판캐리어를 이동시키는 이동탑재기구를 설치해도 된다. 즉, 왕복의 반송경로를 구비하고, 진공처리가 완료된 기판을 탑재한 기판캐리어가 귀로를 거쳐 좌방단의 귀로출구측으로부터 반출되는 구조로 해도 된다.
또한, 상술한 장치에서는, 구동용 모터의 감쇠특성(제동신호)을 센서(317a)의 검출신호와 동일한 시점(t3)에서 기판캐리어(306)의 속도제어수단으로부터 부여하는 경우에서 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 이 시점(t3)을 기준으로 하여 약간 어긋난 시점에서 시작하도록 해도 된다.
또, 상술한 장치에서는, 제동력 부여위치 검출용 센서로서, 3개의 센서(317a~317c)를 배치한 경우를 나타냈지만, 3개에 한정되지 않고, 1개의 센서이어도 된다. 단, 도시하는 바와 같이 복수개의 센서를 설치한 쪽이 기판캐리어(306)의 제동력 부여위치를 정밀도 높게 검지할 수 있고, 따라서 적정한 제동력을 부여할 수 있으므로, 바람직하다.
또한, 상술한 장치에서는, 기판캐리어(306)의 제동용으로서, 도 11의 좌방에 나타내는 바와 같은 상하방향으로 N극, S극의 극성을 띤 1개의 영구자석을 구비한 영구자석식 차상자(311)를 기판캐리어(306)에 배치하고, 한편, 각각 상하방향으로 차상자(311)의 영구자석과는 반대극성인 S극, N극에 여자되는 3개의 전자석(318a~318c)을 진공처리실측에 배치함으로써, 기판캐리어(306)측과 진공처리실측에 배치한 각 자석의 상호 흡인력에 의해 기판캐리어(306)에 제동력이 부여되는 경우로 설명하였다.
그러나, 캐리어측과 진공처리실측에 배치한 각 자석의 극성을 동일한 극성으로 하고, 이들 자석의 반발력에 의한 속도완화작용에 기초하는 제동력을 이용해도 된다.
또, 자석의 인력 혹은 반발력에 의한 작용을 이용하는 구성으로서, 다음의 각 경우가 고려된다.
(1) 기판캐리어측의 제동용 자석을 자극이 반송방향에 따른 수평방향으로 나란하도록 배치하고, 진행방향 후방을 N극성으로, 진행방향 전방을 S극성으로 자화(磁化)한 영구자석을 구비한 영구자석식 차상자를 이용한다. 한편, 진공처리실측에 배치되는 3개의 전자석도 마찬가지로 반송방향에 따른 수평방향으로 배치하여, 진행방향 후방을 S극성으로, 진행방향 전방을 N극성으로 여자되도록 한 전자석으로 한다.
영구자석식 차상자는 기판캐리어의 진행에 따라, 진공처리실측에 배치되는 3개의 전자석에 대하여 차례대로 대향하는 위치에 도달한다. 차상자와 기판캐리어의 각 자석이 횡방향으로 자극을 나란하게 배치되어 있기 때문에, 첫번째의 전자석에 대향하는 위치에 있어서, 우선, 동일한 극성인 S극과 S극이 서로 반발하고, 다음에 반대극성인 N극과 S극이 서로 끌어당긴다. 3개의 전자석 각각에 대하여 대향할 때에 이들의 반발·흡인이 반복되므로, 기판캐리어에는 각 자석의 반발력과 흡인력에 의한 2단계의 제동력이 부여된다.
이러한 2단계의 제동력을 부여하는 다른 구성으로서, 다음의 구성도 고려된다.
(2) 기판캐리어측 및 진공처리실측에 배치하는 자석을 도시하는 장치와 마찬가지로, 자석을 상하방향으로 배치한다. 기판캐리어측 및 진공처리실 측에 각각 복수개의 자석을 배치하고, 극성의 나열방법을 교대로 함으로써, 기판캐리어의 진행에 따라 이들의 자석이 차례대로 대향할 때, 동일한 극성이 되는 위치를 거쳐 반대극성이 되는 위치에 도달하도록 구성하면 된다.
또, 기판캐리어의 구동기구로서는, 피니온 기어와 랙의 조합의 경우로 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 주사위 구동기구 또는 체인 구동기구 등을 이용해도 된다.
이상 설명한 본원 발명의 진공처리장치는, 액정 디스플레이용 스퍼터장치, 대형기판용 스퍼터장치, 플라즈마 디스플레이용 스퍼터장치 등의 각종 스퍼터장치 를 포함하는 진공처리장치로서 이용할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서, 구성의 부가, 생략, 치환 및 그 밖의 변경이 가능하다. 본 발명은 상술한 설명에 의해 한정되지 않고, 첨부한 특허청구범위에 의해서만 한정된다.
본 발명의 진공처리장치는 상술한 바와 같이 구성했기 때문에, 다음과 같은 우수한 효과를 갖는다.
(1) 구성 갯수가 적고, 장치 전체가 슬림화되므로, 대폭으로 공간절약화, 저비용화한 진공처리장치로 할 수 있다.
(2) 예비실을 복수개 갖는 타입의 것으로도 장치 전체가 슬림화되므로, 대폭으로 공간절약화, 저비용화한 진공처리장치로 할 수 있다.
(3) 고정성막방식의 공간절약화, 저비용화한 진공처리장치로 할 수 있다.
(4) 한쪽면성막방식의 공간절약화, 저비용화한 진공처리장치로 할 수 있다.
(5) 트래버서실이 불필요해져, 더욱 공간절약화, 저비용화한 진공처리장치로 할 수 있다.
(6) 트래버서실이 불필요해져 공간절약화, 저비용화가 도모되는 것과 함께, 효율적인 진공처리공정을 구비한 진공처리장치로 할 수 있다.
(7) 공간절약화, 저비용화가 도모되는 것과 함께, 신속한 진공처리에 대응한 진공처리장치로 할 수 있다.
(8) 가열실이 불필요해져, 더욱 공간절약화, 저비용화한 진공처리장치로 할 수 있다.
(9) 성막처리를 시작할 때, 기판이 이미 성막에 적합한 온도로 가열되어 있기 때문에, 공간절약화, 저비용화가 도모되는 것과 함께, 신속한 진공처리에 대응한 진공처리장치로 할 수 있다.
(10) 기판을 추출할 때, 기판이 이미 어느 정도 방열되어 있기 때문에, 방열대기시간이 단축될 수 있고, 공간절약화, 저비용화가 도모된다. 특히, 기판을 고온가열하는 경우, 신속한 진공처리에 대응한 진공처리장치로 할 수 있다.

Claims (10)

  1. 기판을 직립시킨 상태로 진공처리를 행하는 진공처리장치로서,
    상기 기판을 진공처리하는 복수의 진공처리실;,
    상기 기판을 탑재하여 반송하는 기판캐리어;,
    상기 진공처리실 내에 설치되고, 상기 복수의 진공처리실 사이를 반송하는 상기 기판캐리어의 왕로(往路)가 되는 제 1 반송경로;,
    상기 진공처리실 내에 설치되고, 상기 복수의 진공처리실 사이를 반송하는 상기 기판캐리어의 귀로(歸路)가 되는 제 2 반송경로; 및
    상기 기판캐리어를 상기 제 1 반송경로에서 상기 제 2 반송경로로 이동시키는 이동탑재기구;를 구비하며,
    상기 이동탑재기구는 상기 기판을 진공처리하는 상기 복수의 진공처리실 중 적어도 어느 하나의 내부에 설치되며,
    상기 이동탑재기구는 상기 기판 캐리어를 하방에서 지지하여 상하방향으로 이동시킬 수 있는 기판캐리어 승강기구를 구비하며, 상기 기판캐리어를 지지하여 들어올리고, 또한 상기 기판캐리어를 상기 제1 반송 경로 및 상기 제2 반송 경로에 대하여 횡방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    대기측과 상기 진공처리실의 사이에, 상기 기판을 탑재한 상기 기판캐리어가 반송되는 예비실을 구비하는 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
  3. 기판을 직립시킨 상태로 진공처리를 행하는 진공처리장치로서,
    상기 기판을 진공처리하는 복수의 진공처리실;
    상기 기판을 탑재하여 반송하는 기판캐리어;
    대기측과 상기 진공처리실의 사이에 설치되고, 상기 기판을 탑재한 상기 기판캐리어가 반송되는 복수의 예비실;,
    상기 진공처리실과 상기 예비실의 사이에 설치되고, 상기 예비실에서 상기 진공처리실로 반송되는 상기 기판캐리어 및 상기 진공처리실에서 상기 예비실로 반송되는 상기 기판캐리어를 저장하는 기판캐리어 저장실;,
    상기 진공처리실 내에 설치되고, 상기 기판캐리어 저장실에서 상기 진공처리실로 반송되는 상기 기판캐리어의 왕로(往路)가 되는 제 1 반송경로;
    상기 진공처리실 내에 설치되고, 상기 진공처리실에서 상기 기판캐리어 저장실로 반송되는 상기 기판캐리어의 귀로(歸路)가 되는 제 2 반송경로; 및
    상기 기판캐리어를 상기 제 1 반송경로에서 상기 제 2 반송경로로 이동탑재하는 이동탑재기구;를 구비하며,
    상기 이동탑재기구는 상기 기판을 진공처리하는 복수의 진공처리실 중 적어도 어느 하나의 내부에 설치되며,
    상기 이동탑재기구는 상기 기판 캐리어를 하방에서 지지하여 상하방향으로 이동시킬 수 있는 기판캐리어 승강기구를 구비하며, 상기 기판캐리어를 지지하여 들어올리고, 또한 상기 기판캐리어를 상기 제1 반송 경로 및 상기 제2 반송 경로에 대하여 횡방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
  4. 삭제
  5. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 기판에 대하여 성막가공이 실시될 때에, 기판캐리어가 정지고정되는 고정성막방식이 채용되는 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
  6. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 기판에 대하여 성막가공이 실시될 때에, 상기 기판캐리어의 기판유지트레이의 한쪽면에 상기 기판이 유지되고, 상기 기판의 한쪽면만을 성막처리하는 한쪽면성막방식이 채용되는 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
  7. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 진공처리실 중에서, 최하류부의 상기 진공처리실이 상기 이동탑재기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
  8. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 제 1 반송경로와 상기 제 2 반송경로의 사이에, 상기 기판을 원하는 온도로 가열하는 가열장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
  9. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 제 1 반송경로에서 상기 기판을 가열하는 가열장치를 구비하는 것과 함께, 상기 제 2 반송경로에서 상기 기판에 성막처리를 행하는 성막장치를 구비하는 귀로성막방식이 채용되는 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
  10. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 제 1 반송경로에서 상기 기판에 성막처리를 행하는 성막장치를 구비하는 것과 함께, 상기 제 2 반송경로에서 상기 기판을 가열시키는 왕로성막방식이 채용되는 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
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