WO2011121632A1

WO2011121632A1 - 搬送機構及びこれを用いた真空処理装置と電子デバイスの製造方法

Info

Publication number: WO2011121632A1
Application number: PCT/JP2010/002261
Authority: WO
Inventors: 畦原吉史
Original assignee: キヤノンアネルバ株式会社
Priority date: 2010-03-29
Filing date: 2010-03-29
Publication date: 2011-10-06

Abstract

　大型の基板であっても、安定して搬送することができ、調整が容易な搬送機構を提供する。　一対の支持体１０，１０間に、該支持体１０，１０の回転運動の中心から等距離の位置に複数本のワイヤー３を張架し、支持体１０，１０の回転運動に伴うワイヤー３の移動によって、基板２０を前方に搬送する。

Description

搬送機構及びこれを用いた真空処理装置と電子デバイスの製造方法

　本発明は、液晶パネルの製造工程等で使用される、ガラス基板のような大型基板の搬送にも対応した搬送機構及び該搬送機構を用いた真空処理装置、さらには、該真空処理装置を用いた電子デバイスの製造方法に関する。

　従来、例えば、液晶パネルの成膜処理を行う真空処理装置において、ガラスのような大型基板を水平にした状態で搬送する（以下、水平搬送という）ために、特許文献１，２に開示されたような搬送機構が提案されている。特許文献１には、基板の搬送方向に配列した複数のローラーシャフトに複数の幅の細いローラーを適当な間隔で配置した搬送機構が開示されている。また、特許文献２には、基板の大型化に伴い、基板にダメージを与えず安定的に搬送を行うことを主眼とした機構として、予め撓んだシャフトにローラーを具備した搬送ローラーを備えた搬送機構が開示されている。

　大型基板を安定的に搬送させることは、基板へのダメージを抑制することになり、装置の安定稼動に寄与するものである。また、最近の成膜プロセスの多様化とその性能の安定化に対する要望に呼応するために、成膜処理時における、例えば、加熱や冷却性能の制御を容易にする機構を基板搬送の近傍に設置できる真空処理装置を提供することが必要であった。特に、基板を水平搬送する場合に、搬送される基板の下部（真空処理装置の底面上）にそれらの機構が設置できる真空処理装置を提供することは重要なことである。

特開２００４－３３８８９３号公報特開２００４－３５２４２７号公報

　特許文献１，２に開示された真空処理装置においては、搬送する基板の下部にローラーシャフトやそれに具備される複数のローラーを支持するための軸受けや支持部が必要となる。その理由は、基板の幅方向において、ローラーが基板に均等に接して、基板を前方に均等に押し出す必要があるためである。基板の自重による垂れ下がりや加熱雰囲気による撓み量増加などにより、ローラーが基板に均等に接していない場合には、基板を押し出す力が該幅方向において不均一になるため、搬送方向が歪んだり、結果として基板自体にダメージを与える恐れがある。

　特許文献１、２に開示される真空処理装置の場合、真空による差圧で真空処理装置内の底部もしくはベース板等の水平面の高さが、処理室の壁面を押す大気圧により変化し易く、真空排気する前の大気圧による大気状態のみでのレベル調整が困難である。特に、成膜室などの処理室の中央部付近においては、上記水平面の高さの調整が困難である。そのため、基板をより安定に搬送する機構が望まれていた。

　また、上記した軸受けや支持部は、搬送方向に直交する方向（幅方向）の中央付近の装置底部に設置されるため、係る位置に加熱や冷却機構を独立したユニット形式で設置しようとすると、スペースに制約を受けることになる。そのため、幅方向の中央付近に充分なスペースを確保することができる搬送機構が望まれていた。

　本発明の課題は、大型の基板であっても、安定して搬送することができ、調整が容易な搬送機構を提供することにある。また、同時に、搬送する基板の下方に充分なスペースを確保することができる搬送機構を提供することにある。本発明においては、さらに、係る搬送機構によって基板を安定に搬送しながら効率良く真空処理を行いうる真空処理装置と、該真空処理装置を用いた電子デバイスの製造方法を提供することにある。

　本発明の第１は、少なくとも、互いに対向する一対の支持体と、前記一対の支持体に、互いに対向する面内において回転する回転運動を付与する駆動系と、前記支持体の回転運動の中心軸から等距離の位置において、前記支持体間に張架された複数本のワイヤーと、を有し、前記支持体の回転運動によって前記ワイヤーが被搬送物を順次移送させることによって前記被搬送物を搬送することを特徴とする搬送機構である。

　本発明の第２は、複数のプロセスチャンバを有し、前記プロセスチャンバに被搬送物を搬送するための搬送機構を備えた真空処理装置であって、前記搬送機構として、前記本発明の搬送機構を少なくとも１台備えていることを特徴とする真空処理装置である。

　本発明の第３は、複数のプロセスチャンバに順次基板を搬送しながら各プロセスチャンバにおいて前記基板に所定の処理を施す電子デバイスの製造方法であって、前記本発明の真空処理装置を用いたことを特徴とする電子デバイスの製造方法である。

　本発明の搬送機構においては、一対の支持体間に張架した複数本のワイヤーによって被搬送物を搬送するため、被搬送物の幅方向において均等に被搬送物を押し出すことができ、大型の基板であっても安定して被搬送物を搬送することができる。また、ワイヤーは支持体間に張架されているため、従来のローラーのような、幅方向中央部で下方からローラーを支える軸受けや支持部を設ける必要がない。そのため、該ワイヤーの下方において充分なスペースを確保することができ、真空処理装置において、被搬送物の下方に加熱や冷却パネル等を設置することができる。また、真空処理装置における差圧でのチャンバ底部や付随するベース板の撓みによる影響を抑制でき、搬送機構の調整が容易となる。

本発明の搬送機構の一実施形態の斜視図である。図１の搬送機構を上から見た平面図である。図１の搬送機構の駆動用ローラー、ガイドローラー、駆動用ローラーの応用例の正面図である。本発明の搬送機構の支持体の構成例の斜視図、正面図、断面図である。本発明の真空処理装置の一実施形態であるインライン型の真空処理装置の概略図である。図５の真空処理装置の部分側面図及び正面図である。本発明の真空処理装置を用いて製造する電子デバイスの一例の断面図である。

　本発明の搬送機構は、電子デバイスを製造するための真空処理装置に好ましく適用されるが、本発明において電子デバイスとは、電子技術を利用した装置全般を指す。例えば、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の各種表示用素子、太陽電池等である。

　図１は、本発明の搬送機構の一実施形態の概略構成を示す斜視図である。また、図２は係る搬送機構を上から見た平面図である。尚、図１においては、便宜上、図２に示した一部の部材を省略している。

　本発明の搬送機構は、被搬送物として、一辺が１ｍ以上のガラス基板の搬送に適しており、例えば、Ｇ５（１１００ｍｍ×１３００ｍｍ）対応のガラス基板である。図１，図２において、２０は係る被搬送物である基板であり、本例においては、係る基板２０を直接、前方に押し出して搬送する駆動用ローラー１と、該駆動用ローラー１のガイド用としてフリーのガイドローラー２から構成される。ガイドローラー２は、基板２０の搬送時の受け渡しをスムーズにさせるため、駆動用ローラー１の前後に配置する。また、１５は、サイドローラーであり、基板２０の搬送方向を安定させるための部材である。

　図３により、本発明に係る駆動用ローラー１とガイドローラー２について詳細に説明する。図３において、（ａ）は駆動用ローラーの正面図、（ｂ）はガイドローラーの正面図である。

　本発明に係る駆動用ローラー１は、対向する一対の支持体１０，１０と、対向する支持体１０，１０間に両端を取り付けられ、該支持体間で張架された複数本のワイヤー３とを有している。本例において、ワイヤー３はローラー１本当たり６本用いられているが、本発明ではこれに限定されるものではない。支持体１０，１０は、駆動系１２，１２により、対向面内において回転運動する回転を付与される。本例において、駆動系１２，１２は２つの傘歯車を組み合わせてなる回転力伝達部であり、不図示の駆動部から付与された回転動力が、該歯車を経由して支持体１０，１０に伝達され、これにより支持体１０，１０が回転する。尚、一対の支持体１０，１０は同期して回転するように、駆動系１２，１２の動作が調整される。

　また、ワイヤー３は、係る回転運動の中心軸から等距離に、即ち支持体１０，１０において対向面内の任意の円周上に、中心軸に平行に配置されている。

　係る構成で駆動系１０により、支持体１０，１０を回転させると、ワイヤー３は支持体１０の回転運動の中心軸を中心に移動する。よって、ワイヤー３上に載せられた基板２０にワイヤー３が順次接触し、該基板２０を、ワイヤー３との接触位置から回転方向のベクトル方向に該ワイヤー３が押し出し、基板２０が前方に搬送される。

　本例においては、支持体１０，１０にワイヤー３の両端が取り付けられ、該支持体１０，１０はそれぞれ、スライドベース１１，１１に取り付けられている。スライドベース１１，１１はスライドレール２１上で前後（紙面上では左右）方向にスライド可能になっており、該スライドベース１１，１１を互いに離れる方向にスライドさせてから固定することにより、ワイヤー３は張力がかかった状態となる。よって、本発明においては、ワイヤー３は、その長さ方向（基板２０の幅方向、或いは、搬送方向に直交する方向）において、下方より支持しなくても、水平に保たれ、基板２０の裏面に均等に接することができる。その結果、ワイヤー３は、基板２０の幅方向において均等に、該基板２０を前方に押し出すことができ、基板２０は安定して搬送される。

　本例においては、基板２０の裏面がワイヤー３によって損傷しないように、ワイヤー３に金属製のカラー４と、樹脂製ローラー５とを交互に通す。樹脂製ローラー５は、カラー４よりも直径が大になるように形成されており、よって、本例においては基板２０の裏面には樹脂製ローラー５のみが接触する。

　本発明において、ワイヤー３は、被搬送物である基板２０の材料と同じかほぼ等しい線膨張係数であることが好ましく、基板２０がガラス基板である場合には、例えばチタンが好ましい。ガラスの線膨張係数は９×１０^-6ｃｍ／ｃｍ／℃程度であり、チタンは８．４×１０^-6ｃｍ／ｃｍ／℃である。また、カラー４は例えばアルミニウム製であり、樹脂製ローラー５としては、ポリイミド系樹脂などの耐熱性のある素材が好ましい。

　金属製カラー４や樹脂製ローラー５の個数は、搬送させる基板２０の幅に応じて決めるものとする。また、空回りせずに回転力を効率的に伝えるため金属製カラー４と樹脂製ローラー５は、ワイヤー３に「かしめ」または「圧入」等を実施することで一体化することが好ましい。また、駆動用ローラー１に張っている各ワイヤー３に付加している樹脂製ローラー５の配置は隣り合うワイヤー３と同じ配列にならないようにする方がより好ましい。

　本発明において、ワイヤー３の本数や中心軸からの距離は、被搬送物の大きさや重量等により適宜調整される。

　図３（ｂ）に示すガイドローラー２に使用するワイヤー６も、前述の駆動用ローラーの場合ように、基板２０の材料とほぼ同じ線膨張係数を有する材料とし、そのワイヤー６に金属製カラー７とそれより少し径の大きい樹脂製ローラー８を差し込む方が好ましい。この場合、前述と異なり「かしめ」や「圧入」等は行わない方がより好ましく、フリーのままとする。駆動用ローラー１の場合のように、基板２０に回転力を与える必要がないからである。

　また、ワイヤー３の両端は、駆動用ローラー１の場合は、複数本が張った状態を維持することができる支持体１０に、また、支持体１０を配置していないガイドローラー２の場合はスライドベース１１に取り付けられる。いずれもワイヤー３の両端は、ワイヤー３を交換可能な状態にさせるため、好ましくはＴ字型とすることが好ましい。

　図４は、本発明の搬送機構の支持体１０，１０の一例であり、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ－Ｂ断面図である。本例において、支持体１０は、ワイヤー３のＴ字型の端部をかけるための溝１３を設けた取り付け部１０ａと、スライドベース１１に取り付けられる凸部１０ｂとからなる。尚、（ａ）においては、便宜上、凸部１０ｂを省略して示した。

　本例では、ワイヤー３の両端部の形状に合わせたＴ字型の溝１３が支持体１０の取り付け部１０ａに形成されており、この部分にワイヤー３の端部を掛けることにより、ワイヤー３を支持体１０，１０間で脱着可能に張り渡すことができる。尚、ガイドローラー２においても、スライドベース１１に同様のＴ字型の溝を形成し、ワイヤー６の端部を掛けることが好ましい。

　尚、図３（ｃ）は本発明に係る駆動用ローラー１の応用例であり、支持体１０，１０間にシャフト９を設けた構成の正面図である。尚、図３（ｃ）においては、便宜上、手前に位置するワイヤー３を省略して示している。シャフト９は可変シャフト（例えば、スプライン）であり、係るシャフトの長さを変えることにより、支持体１０，１０間の距離を調整し、ワイヤー３に所定の張力をかけることができる。また、係るシャフトは支持体１０，１０の回転運動の中心軸になるように配置することが好ましい。本例の場合、駆動系１２から付与された回転運動は、シャフト９を介して、駆動系１２を設けていない側の支持体１０に伝達される。よって、図３（ｃ）に示すように、駆動系１２は一対の支持体１０，１０の一方にのみ設ければよい。

　尚、ガイドローラー２もスライドレール２１上に配置するが、図３（ｂ）に示すように、スライド可変シャフト９は取り付けない構造としてもよいが、スライドベース１１，１１間の距離を保持しやすいため、可変シャフト９を取り付けてもよい。

　次に、本発明の真空処理装置について説明する。

　本発明の真空処理装置は、複数のプロセスチャンバと、該チャンバに順次基板を搬送するための搬送機構を備えており、係る搬送機構として、前記した本発明の搬送機構を少なくとも１台備えていることを特徴とする。

　図５は、本発明の真空処理装置の一例の構成を示す斜視図である。図中、３０はそれぞれプロセスチャンバ（プロセスチャンバとしてカソード３１を搭載したスパッタチャンバを含む）であり、紙面手前側から奥側に向かって基板２０を搬送しながら各チャンバ内において所定の処理を行う。

　図６は図５の真空処理装置の部分拡大図であり、（ａ）は任意のチャンバ内の側面図、（ｂ）は正面図である。図中の符号は図１乃至図５と同じ部材を示す。また、図中の４０は冷却或いは加熱、若しくはその両方を行う温度調整パネルである。

　図６に示すように、本発明の搬送機構を備えた真空処理装置においては、チャンバ３０内において、大気圧との差圧による隔壁の撓みの影響を受け易い、幅方向中央部に従来のようなローラーを支持するための軸受けや支持部等を設ける必要がない。そのため、駆動用ローラー１やガイドローラー２が搬送方向に複数配置された構成において、ワイヤー３，６（図３参照）の下方には充分なスペースが確保され、所望の装置、部材を設置することができる。よって、電子デバイスの成膜プロセス上、基板の加熱や冷却が必要な場合において、基板の上方だけでなく、下方にも温度調整パネル４０を載置することができ、効率良く成膜プロセスを行うことができる。

　また、本発明の搬送機構は、前記したように、一対の支持体１０，１０間にワイヤー３を張架してなり、スライドレール２１，２１の位置とワイヤー３の長さを変更することで、支持体１０，１０間の距離は容易に調整できる。よって、基板２０の幅が長い場合にも、ワイヤー３の長さと張力調整を最適化することで安定的な搬送が得られる。

　特に、図５に示されるインライン型の真空処理装置において、それぞれ個別の処理を行うチャンバ３０をプロセスに応じて縦列させていくブロックビルド方式を採用する装置にとっては好ましい形態である。即ち、本発明の搬送機構は、処理を行う基板の幅に応じて任意に調整ができるため、基板の長尺方向を幅方向とすることで、真空処理装置の全長を短くすることができるという利点も得られる。

　図７は、本発明の真空処理装置を用いて製造する電子デバイスの一例であり、Ｃｕ－Ｉｎ－Ｇａ－Ｓｅ（以下、ＣＩＧＳという）系化合物太陽電池の断面模式図である。図中、１１１はガラス又はステンレス等の基板、１１２は裏面電極であるＭｏ層、１１３は起電部であるＣＩＧＳ化合物層、１１４は、例えば、ＣｄＳよりなるバッファ層、１１５は窓層であるＺｎＯとＡＺＯの２層構造層である。

　この太陽電池の製造方法の一例を挙げると、基板１１１上に裏面電極であるＭｏ層１１２をスパッタ法で成膜する。ＣＩＧＳ化合物層１１３は、ＣａＧａ合金とＩｎの２層積層を作製後、Ｈ₂Ｓｅのガス雰囲気中で高温アニールを施し、多結晶化合物を得ることで形成する。バッファ層１１４として、Ｃｄｓをケミカルバスデポジション方式で成膜した後、最後に、窓層である２層構造層１１５を構成するＺｎＯとＡＺＯをスパッタ法で成膜する。このうちスパッタ法で成膜する工程に本発明の真空処理装置を適用する場合、例えば多層膜である窓層１１５や単層のＭｏ層１１２を図６の例で示したような真空処理装置で行うことができる。

　３：ワイヤー、４：カラー、５：ローラー、９：シャフト、１０：支持体、１２：駆動装置、２０：基板

Claims

　少なくとも、互いに対向する一対の支持体と、前記一対の支持体に、互いに対向する面内において回転する回転運動を付与する駆動系と、前記支持体の回転運動の中心軸から等距離の位置において、前記支持体間に張架された複数本のワイヤーと、を有し、前記支持体の回転運動によって前記ワイヤーが被搬送物を順次移送させることによって前記被搬送物を搬送することを特徴とする搬送機構。
　前記一対の支持体間に、両端を前記支持体に固定されたシャフトを有し、前記駆動系が、前記シャフトを中心軸にして前記支持体に回転運動を与える請求項１に記載の搬送機構。
　前記ワイヤーが前記支持体に脱着可能に取り付けられ、対向する一対の支持体間の距離が可変である請求項１又は２に記載の搬送機構。
　前記ワイヤーが、前記被搬送物と同じ線膨張係数を有する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の搬送機構。
　前記ワイヤーには、金属製カラーと、前記カラーよりも直径が大である樹脂製ローラーが通され、前記ローラーはワイヤーに固定されており、被搬送物には前記ローラーのみが接触する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の搬送機構。
　複数のプロセスチャンバを有し、前記プロセスチャンバに被搬送物を搬送するための搬送機構を備えた真空処理装置であって、前記搬送機構として、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の搬送機構を少なくとも１台備えていることを特徴とする真空処理装置。
　被搬送物が、少なくとも一辺が１ｍを超えるガラス基板であることを特徴とする請求項６に記載の真空処理装置。
　複数のプロセスチャンバに順次基板を搬送しながら各プロセスチャンバにおいて前記基板に所定の処理を施す電子デバイスの製造方法であって、請求項６又は７に記載の真空処理装置を用いたことを特徴とする電子デバイスの製造方法。