(57)【要約】【課題】  複数の基板ホルダーに位置精度、組み立て精度等の違いがあっても、基板ホルダーに対し基板を常に安定して着脱することのできる基板位置決め機構、およびそのような基板位置決め機構を備えた真空処理装置を提供すること【解決手段】  インライン式真空処理装置において、キャリアＣと一体的な方形の基板ホルダー４０のフレーム部４１内への方形のガラス基板Ｓの着脱に際し、基板ホルダー４０の下端側の二隅部に配置したＣＣＤ撮像装置４１ａ、４１ｂによって撮像される撮像領域４２ａ、４２ｂにおいて、ガラス基板Ｓの端面と、これに対向する基板ホルダー４０の内側面との間隔ＧＸ1 、ＧＹ1 、およびＧＸ2 、ＧＹ2 が測定される。ガラス基板Ｓは基板着脱ロボット２１によって吸着保持してＧＸ1 ＝ＧＸ2 およびＧＹ1 ＝ＧＹ2 となるように位置を調整してから吸着を停止して自然落下させて、基板ホルダー４０に取り付ける。【選択図】  図３
2005223217.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インライン式真空処理装置へ基板を搬入、搬出するキャリアに一体的に取り付けられた基板ホルダーへの前記基板の着脱時に使用される基板位置決め機構において、
前記基板が方形状であり、前記基板ホルダーに形成された前記基板より若干大きい方形状の嵌め込み部に前記基板を着脱する際に使用される基板位置決め機構であり、
前記基板が前記嵌め込み部に嵌め込まれている時に、前記基板の端面とこれに対向する前記基板ホルダーの内側面との間隔を非接触で測定する計測手段と、
前記計測手段の測定結果に基づいて、前記基板の縦方向（Ｙ方向とする）の両端面における前記間隔が等間隔となり、かつ前記基板の横方向（Ｘ方向とする）の下端面の両端部における前記間隔が等間隔となるように前記基板を前記Ｘ方向、
前記Ｙ方向、およびこれらと直角なＺ方向へ移動し得る基板移動手段とからなる
ことを特徴とする基板位置決め機構。
【請求項２】
前記基板が前記嵌め込み部に嵌め込まれている時に、前記基板の少なくとも下端側の二隅部の、一方の隅部における前記基板の縦方向の端面とこれに対向する前記基板ホルダーの内側面との間隔ＧＸ1 、および前記基板の下端面とこれに対向する前記基板ホルダーの内側面との間隔ＧＹ1 を測定することができる第１光学的計測手段と、他方の隅部における前記基板の縦方向の端面とこれに対向する前記基板ホルダーの内側面との間隔ＧＸ2 、および前記基板の下端面とこれに対向する前記基板ホルダーの内側面との間隔ＧＹ2 を測定することができる第２光学的計測手段と、
前記第１光学的測定手段および前記第２光学的測定手段の測定結果に基づき、間隔ＧＸ1 ＝ 間隔ＧＸ2 、および間隔ＧＹ1 ＝ 間隔ＧＹ2 となるように、前記基板の位置を調整し得る前記基板移動手段とからなる
ことを特徴とする請求項１に記載の基板位置決め機構。
【請求項３】
前記光学的計測手段が前記間隔の撮像装置と、前記撮像装置による撮像画面から前記間隔の寸法を出力する画像処理装置とからなる
ことを特徴とする請求項２に記載の基板位置決め機構。
【請求項４】
前記基板移動手段が前記基板を前記Ｘ方向、前記Ｙ方向、およびこれらと直角なＺ方向へ移動させて前記基板ホルダーへ取り付ける時に、前記基板が前記基板ホルダーに当接して発生する押圧力を検出するセンサーが前記基板移動手段に設けられており、前記押圧力が所定の値となった時点で、前記基板移動手段による前記基板の前記Ｚ方向への移動が停止される
ことを特徴とする請求項２に記載の基板位置決め機構。
【請求項５】
真空処理室へ基板を搬入、搬出するキャリアを備えたインライン式真空処理装置において、
前記基板が方形状であり、前記キャリアと一体的な基板ホルダーに前記基板より若干大きい方形状の嵌め込み部が形成されており、前記嵌め込み部に前記基板を着脱するに際して、
前記基板の端面とこれに対向する前記基板ホルダーの内側面との間隔を非接触で測定する計測手段と、前記計測手段の測定結果に基づいて、少なくとも前記基板の縦方向の両端面における前記間隔が等間隔となり、かつ前記基板の下端面の両端部における前記間隔が等間隔となるように前記基板の位置を調整し得る基板移動手段とからなる基板位置決め機構が使用される
ことを特徴とするインライン式真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインライン式真空処理装置への基板の搬入、搬出に使用される基板ホルダーに対する基板の位置決め機構に関するものであり、更に詳しくは、方形状の基板ホルダーに基板ホルダーより小さい方形状の基板を着脱するに際して、基板が基板ホルダーに接触することのないように位置決めして取り付け、取り外することが可能な基板の位置決め機構、およびそのような基板位置決め機構を備えた真空処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、百万個単位のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）が形成されたＬＣＤ(液晶ディスプレイパネル)がテレビや小型コンピュータに多用されるようになっているほか、テレビではＰＤＰ(プラズマディスプレイパネル)も採用されるようになっている。そして、これらのディスプレイパネルは何れもインライン式真空処理装置によってガラス基板の一面に対し、真空下に、スパッタリング、ＣＶＤ（化学的気相成長）、蒸着などの方法によって成膜処理を施すほか、要すれば基板の予熱、成膜後における基板の冷却等を施して製造されている。
【０００３】
例えばスパッタリングによって成膜を行うインライン式真空処理装置においては、成膜室を含む一連の真空処理室の上流側へ未成膜のガラス基板をローディングし、成膜されたガラス基板を真空処理室の下流側からアンローディングするためにキャリアが使用されており、そのキャリアの基板ホルダーへの未成膜のガラス基板の取り付け、基板ホルダーからの成膜済みのガラス基板の取り外しは基板着脱ロボットによって行われている（例えば特許文献１、特許文献２を参照。）。
【特許文献１】特開平８−２７４１４２号公報
【特許文献２】特開２００２−１７６０９０号公報
【０００４】
また、図７は本発明者等が開発に携わったインライン式真空処理装置の一例の平面図であり、キャリアによって搬送されるガラス基板へスパッタリングによってＩＴＯ（インジウム・酸化錫）を成膜するための装置である。図７に示すインライン式真空処理装置１００は、連接された真空処理室８１、８２、８３、８４、８５が連接の方向に設けられた仕切り壁８９によって分割されて、連接された分割処理室８１ａ、８２ａ、８３ａ、８４ａ、８５ａ、および連接された分割処理室８１ｂ、８２ｂ、８３ｂ、８４ｂ、８５ｂが形成されている。
【０００５】
このなかで分割処理室８４ａ、８４ｂはスパッタリング室となっており、それぞれの外壁面にターゲットとカソードを含む成膜手段８４ｅが取り付けられている。また、真空処理室８５には基板ホルダー反転室８６が接続されており、分割処理室８５ａから送り込まれるキャリアＣの搬送方向を反転させて分割処理室８５ｂへ送り込む。更に、上流端である分割真空処理室８１ａにはゲートバルブＧを両側に備えたロードロック室８０ａが接続され、下流端である分割処理室８１ｂにはゲートバルブＧを両側に備えたアンロードロック室８０ｂが接続されており、キャリアＣは真空下にあるロードロック室８０ａ、分割処理室８１ａ〜８５ａ、リターン室８６、分割処理室８５ｂ〜８１ｂ、およびアンロードロック室８０ｂの順に搬送される。
【０００６】
アンロードロック室８０ｂの大気側には搬送されてきたキャリアＣを乗せて１８０度または９０度回転させるターンテーブル９２を備えた回転台室９１が設けられており、定常的な稼動時には１８０度の回転によってキャリアＣは図において下方へシフトされてキャリアＣのリターンライン９４へ乗る。また、装置３のメンテナンス時などにおいては、ターンテーブル９２は９０度回転されてキャリアＣをキャリア・ストッカー９９へ導く。キャリアＣのリターンライン９４はキャリアＣをその幅方向へ搬送するライン９４ａと、幅方向とは直角な方向へ搬送する搬送するライン９４ｂと、再度、キャリアＣを幅方向へ搬送してロードロック室８０ａに至るライン９４ｃとから構成されている。そしてライン９４ａには基板Ｓの着脱ポジションＰ1、Ｐ2 が設定されている。そのほか、 真空処理された基板Ｓを収容するためのカセット９７と未処理の基板Ｓが収容されているカセット９８とが近辺に配置されている。
【０００７】
そして、キャリアＣは大気側からロードロック室８０ａを経由して搬入され、白抜き矢印で示すように分割処理室８１ａ〜８５ａを順に搬送され、基板ホルダー反転室８６を経て、分割処理室８５ｂ〜８１ｂの順に搬送されて、アンロードロック室８０ｂから大気側へ搬出され、リターンライン９４を経由してロードロック室８０ａへ戻る。すなわち、キャリアＣは真空処理室８１〜８５と大気側のリターンライン９４を循環しており、その間、通過する分割処理室８４ａと分割処理室８４ｂにおいてガラス基板にＩＴＯの成膜が行われる。
【０００８】
そして、大気側となっているキャリアＣのリターンライン９４の上流部であるライン９４ａの近傍はガラス基板の着脱ステージ９０とされており、ガラス基板を着脱するためのポジションＰ1 とポジションＰ2 が位置を厳密に設定して設けられている。また、成膜済みのガラス基板を収容するためのカセット９７と、未成膜のガラス基板が収容されているカセット９８が配置されている。そして、所定の位置に設置され、一点鎖線で示したアーム作動範囲９６を有する基板着脱ロボット９５がポジションＰ1、Ｐ2 にあるキャリアＣから成膜済みのガラス基板を取り外してカセット９７へ収容し、空になったキャリアＣにカセット９８から取り出した未成膜のガラス基板を取り付けるようになっている。この時、あらかじめティーチングしておいた基板着脱ロボット９５のアームによってガラス基板の着脱が行われる。すなわち、基板着脱ロボット９５の設置位置を基準点とする三次元の座標に基づいてポジションＰ1、Ｐ2で基板Ｓの着脱が行われている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
キャリアにはガラス基板が嵌め込まれる方形状の基板ホルダーが一体的に取り付けられており、ガラス基板は嵌め込んだまま固定することなく保持するようになっている。すなわち、ガラス基板の着脱を容易にするためと、プロセスの途中で加熱され冷却される時にガラス基板を自由に膨張、収縮させるためである。
【００１０】
したがって、基板ホルダーのガラス基板の嵌め込みスペースはガラス基板の外形寸法にたいして固定することなく支持できる程度の余裕しか持たせていない。そのため、基板着脱ポジションでの停止位置の僅かな違い、すなわち、基板ホルダーの位置の僅かな違いや、メンテナンス時における基板ホルダーの組み立て精度の違い、プロセスでの加熱による基板ホルダーの熱変形度の違い等によって、基板ホルダーに対する基板の取り付け位置が基板ホルダー毎に若干異なることから、ガラス基板の着脱時に基板ホルダーへガラス基板が衝突的に接触して損傷を受けるほか、極端な場合には取り付けが不完全となり、搬送途中にガラス基板が基板ホルダーから脱落するなどのトラブルを発生することがあった。
【００１１】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、基板着脱時における基板ホルダーの位置精度、基板ホルダーの組み立て精度や熱変形度に違いがあっても、基板ホルダーに対して基板を常に安定して着脱することのできる基板位置決め機構、およびそのような基板位置決め機構を備えたインライン式真空処理装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題は請求項１または請求項５の構成によって解決されるが、その解決手段を説明すれば、次に示す如くである。
【００１３】
請求項１の基板位置決め機構は、インライン式真空処理装置へ基板を搬入、搬出するキャリアに一体的に取り付けられた基板ホルダーへの基板の着脱時に使用される基板位置決め機構において、基板が方形状であり、基板ホルダーに形成された基板より若干大きい方形状の嵌め込み部に基板を着脱する際に使用される基板位置決め機構であり、基板が嵌め込み部に嵌め込まれている時に、基板の端面とこれに対向する基板ホルダーの内側面との間隔を非接触で測定する計測手段と、
計測手段の測定結果に基づいて、基板の縦方向（Ｙ方向とする）の両端面における上記間隔が等間隔となり、かつ基板の横方向（Ｘ方向とする）の下端面の両端部における上記間隔が等間隔となるように基板を前記Ｘ方向、Ｙ方向、およびこれらと直角なＺ方向へ移動し得る基板移動手段とからなる機構である。
【００１４】
このような基板位置決め機構は、複数の基板ホルダー間に、基板着脱時における基板ホルダーの位置精度、基板ホルダーの組み立て精度、基板ホルダーの熱変形度に違いがあっても、少なくとも基板の横方向において、基板ホルダーの両側の内側面から等間隔の位置に基板を位置させることができ、基板ホルダーへの基板の取り付け、取り外し時に、基板ホルダーに衝突させることなく基板を取り付け、取り外すことができる。
【００１５】
請求項１に従属する請求項２の基板位置決め機構は、基板が嵌め込み部に嵌め込まれている時に、基板の少なくとも下端側の二隅部の、一方の隅部における基板の縦方向の端面とこれに対向する基板ホルダーの内側面との間隔ＧＸ1 、および基板の下端面とこれに対向する基板ホルダーの内側面との間隔ＧＹ1 を測定することができる第１光学的計測手段と、他方の隅部における基板の縦方向の端面とこれに対向する基板ホルダーの内側面との間隔ＧＸ2 、および基板の下端面とこれに対向する基板ホルダーの内側面との間隔ＧＹ2 を測定することができる第２光学的計測手段と、第１光学的測定手段および第２光学的測定手段の測定結果に基づき、間隔ＧＸ1 ＝ 間隔ＧＸ2 、および間隔ＧＹ1 ＝ 間隔ＧＹ2 となるように、基板の位置を調整し得る基板移動手段と、からなる機構である。
【００１６】
このような基板位置決め機構は、光学的計測手段によって基板に損傷や汚れを与えることなく、基板の端面と基板ホルダーの内側面との間隔ＧＸ1 、ＧＹ1 および間隔ＧＸ2 、ＧＹ2 を測定し、その測定結果に基づいて間隔ＧＸ1 ＝ 間隔ＧＸ2 、および間隔ＧＹ1 ＝ 間隔ＧＹ2 となるように、基板ホルダー内における基板の位置を厳密に調整してとりつけることができるので、基板の着脱時に、基板を基板ホルダーと衝突させるようなことはない。
【００１７】
請求項２に従属する請求項３の基板位置決め機構は、光学的計測手段が上記間隔の撮像装置と、撮像装置による撮像画面から上記間隔の寸法を出力する画像処理装置とからなる機構である。
このような基板位置決め機構は、上記の間隔を瞬時に高精度で測定し、基板ホルダー内での基板の好ましい位置をリアルタイムで設定することができる。
【００１８】
請求項２に従属する請求項４の基板位置決め機構は、基板移動手段が基板をＸ方向、Ｙ方向、およびこれらと直角なＺ方向へ移動させて基板ホルダーへ取り付ける時に、基板が基板ホルダーに当接して発生する押圧力を検出するセンサーが基板移動手段に設けられており、押圧力が所定の値となった時点で、基板移動手段による基板のＺ方向への移動が停止される機構である。
このような基板位置決め機構は、押圧力による変形が過大になって基板が損傷することを防ぎ得る。
【００１９】
請求項５のインライン式真空処理装置は、真空処理室へ基板を搬入、搬出するキャリアを備えたインライン式真空処理装置において、基板が方形状であり、キャリアと一体的な基板ホルダーに基板より若干大きい方形状の嵌め込み部が形成されており、嵌め込み部に基板を着脱するに際して、基板の端面とこれに対向する基板ホルダーの内側面との間隔を非接触で測定する計測手段と、計測手段の測定結果に基づいて、少なくとも基板の縦方向の両端面における上記間隔が等間隔となり、かつ基板の下端面の両端部における上記間隔が等間隔となるように基板の位置を調整し得る基板移動手段とからなる基板位置決め機構が使用される装置である。
【００２０】
このようなインライン式真空処理装置は、真空処理装置内を搬送される複数の基板ホルダー間に、基板着脱時における基板ホルダーの位置精度の違い、基板ホルダーの組み立て精度の違い、基板ホルダーの熱変形度の違いがあっても、基板ホルダーの内側面から等間隔の位置に基板を位置調整することができ、基板ホルダーへの基板の取り付け、取り外し時に、基板ホルダーに衝突させることなく基板を取り付け、取り外すことができる。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１の基板位置決め機構によれば、基板の端面とこれに対向する基板ホルダーの内側面との間隔を非接触で測定する計測手段と、その計測手段の測定結果に基づいて基板の横方向と縦方向との少なくとも何れか一方の両端において上記の間隔が等間隔となるように基板を位置調整する基板移動手段とを備えているので、複数の基板ホルダー間において、基板着脱時における基板ホルダーの位置精度や、基板ホルダーの組み立て精度、熱変形度に違いがあっても、基板移動手段によって基板の位置をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向へ適正に移動させ、基板ホルダーへの基板の着脱時に、基板ホルダーに衝突させることなく基板を取り付け、取り外すことができる。
【００２２】
そのほか、基板移動手段は基板ホルダー内における基板の相対的な位置を変えるだけであるので、その面では基板移動手段の位置を基準にした座標によって基板ホルダーへの基板の着脱をすることを要せず、従ってまた、装置のメンテナンス後の立ち上げに際して、基板移動手段に対して基板を着脱するための詳細なティーチングを必要とせず、立ち上げ時間を大幅に短縮させ生産性を向上させる。また基板ホルダーに対する基板の着脱を従来のように基板着脱ロボットを基準とする座標によらないので、キャリアの停止位置、キャリアへの基板ホルダーの取り付け位置は従来ほどには厳密な精度は必要とせず、それに伴って位置決め機構を簡略化することができる。
【００２３】
請求項２の基板位置決め機構によれば、基板の少なくとも下端側の二隅部の、一方の隅部における基板の縦方向の端面とこれに対向する基板ホルダーの内側面との間隔ＧＸ1 、および基板の下端面とこれに対向する基板ホルダーの内側面との間隔ＧＹ1 を測定することができる第１光学的計測手段と、他方の隅部における基板の縦方向の端面とこれに対向する基板ホルダーの内側面との間隔ＧＸ2 、および基板の下端面とこれに対向する基板ホルダーの内側面との間隔ＧＹ2 を測定し得る第２光学的計測手段と、第１および第２光学的計測手段の測定結果に基づいて、間隔ＧＸ1 ＝ 間隔ＧＸ2 、および間隔ＧＹ1 ＝ 間隔ＧＹ2 となるように、基板の位置を調整し得る移動手段とを備えているので、基板の端面と基板ホルダーの内側面との間隔ＧＸ1 、間隔ＧＹ1 および間隔ＧＸ2 、間隔ＧＹ2 を１基または２基の光学的計測手段によって測定し、その測定結果に基づいて基板ホルダー内の基板の位置を基板移動手段によって調整し、基板が基板ホルダーと衝突的に接触しては欠損するようなトラブルの発生を防ぐことができる。
【００２４】
請求項３の基板位置決め機構によれば、光学的計測手段が上記の間隔の撮像装置と、それによる撮像画面の画像処理装置とからなるので、基板の端面と基板ホルダーの内側面との間隔を瞬時に高精度で測定し、基板ホルダー内での基板の適正な位置をリアルタイムで設定することができ、基板ホルダーへの基板の取り付けを高速かつ円滑化させ生産性を向上させる。
【００２５】
請求項４の基板位置決め機構によれば、基板をＸ方向およびＹ方向と垂直なＺ方向へ移動させて基板ホルダーへ取り付けるに際しての押圧力が所定の値となった時点で、基板移動手段による基板のＺ方向への移動が停止されるので、過大な  押圧力が過大となって基板が損傷することを防ぎ、ロスの発生を抑制する。
【００２６】
請求項５のインライン式真空処理装置によれば、方形状の基板の端面とこれに対向する基板ホルダーの内側面との間隔を測定する非接触の計測手段と、その計測手段の測定結果に基づき、基板の横方向と縦方向との少なくとも何れか一方の両端における上記間隔が等間隔となるように基板を位置調整する基板移動手段とからなる基板位置決め機構を備えているので、真空処理装置内を搬送される複数の基板ホルダー間に、基板着脱時における基板ホルダーの位置精度の違い、基板ホルダーの組み立て精度の違い、基板ホルダーの熱変形度の違いがあっても、基板ホルダーの内側面から等間隔の位置に基板を位置調整することができ、真空処理装置内を搬送中に基板の端面と基板ホルダーの内側面とが接触することによるトラブルを発生させず、装置の生産性を低下させない。
【００２７】
更には、基板移動手段は、基板の端面とこれに対向する基板ホルダーの内側面との間隔を測定する計測手段の測定結果に基づいて、基板ホルダー内における基板の位置を相対的に変えるだけであるので、基板移動手段は絶対位置に設置されていることを要せず、従ってまた基板移動手段としての基板着脱ロボットには、装置のメンテナンス後の立ち上げに際して基板を受け渡しするためのティーチングを必要とせず、インライン式真空処理装置の立ち上げ時間を短縮させ生産性を向上させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の基板位置決め機構は、上述したように、インライン式真空処理装置へ基板を搬入、搬出するキャリアに一体的に取り付けられた基板ホルダーへの基板の着脱時に使用される基板位置決め機構において、基板が方形状であり、基板ホルダーに形成された基板より若干大きい方形状の嵌め込み部に基板を着脱する際に使用される基板位置決め機構であり、基板が嵌め込み部に嵌め込まれている時に、基板の端面とこれに対向する基板ホルダーの内側面との間隔を非接触で測定する計測手段と、計測手段の測定結果に基づいて、基板の縦方向（Ｙ方向とする）の両端面における上記間隔が等間隔となり、かつ基板の横方向（Ｘ方向とする）の下端面の両端部における上記間隔が等間隔となるように基板を前記Ｘ方向、Ｙ方向、およびこれらと直角なＺ方向へ移動し得る基板移動手段とからなる機構である。
【００２９】
また、本発明のインライン式真空処理装置は、真空処理室へ基板を搬入、搬出するキャリアを備えたインライン式真空処理装置において、基板が方形状であり、キャリアと一体的な基板ホルダーに基板より若干大きい方形状の嵌め込み部が形成されており、嵌め込み部に基板を着脱するに際して、基板の端面とこれに対向する基板ホルダーの内側面との間隔を非接触で測定する計測手段と、計測手段の測定結果に基づいて、少なくとも基板の縦方向の両端面における上記間隔が等間隔となり、かつ基板の下端面の両端部における上記間隔が等間隔となるように基板の位置を調整し得る基板移動手段とからなる基板位置決め機構が使用される装置である。
【００３０】
基板ホルダーに一体的に取り付けられる基板ホルダーは通常的には耐熱性金属で作製されるが、中でも軽量で強度、耐熱性、耐食性に優れたチタン合金が好適に使用される。そして、基板は基板ホルダーの嵌め込み部に下辺を接した状態で、固定されることなく取り付けられる。従って、基板は直立した姿勢であってもよいが、基板ホルダーからの脱落を防ぐために、やや傾斜した基板ホルダーに倒れ込んで接する姿勢、すなわち、若干傾斜した立ち姿勢とされる。勿論、寝た姿勢としてもよい。そして、基板ホルダーの嵌め込み部の内側面と基板の外周端面と間隔を測定する計測手段は基板に損傷や汚れを与えない非接触方式であることが望ましく、光学的計測手段がこれに適している。
【００３１】
光学的計測手段としては、ＣＣＤ撮像装置またはＣＭＯＳ撮像装置によって間隔を撮像する方法が迅速性および測定精度において優れている。そのほか、基板ホルダーと基板との境界部分をレーザー光でスキャンニングして基板ホルダーの内側面と基板端面との間に見える基板ホルダーの面からの反射光を観測することによっても上記の間隔を求めることができる。また、視野内にスケールを入れた望遠鏡で直接に観測して上記間隔を求めてもよい。
【００３２】
光学的計測手段による上記の間隔の計測個所は、基板の横方向と縦方向との少なくとも何れか一方の両端における上記間隔が測定できるように設定される。
例えば、基板の上下の両端面における横方向の中央部や、基板の左右の両端面における縦方向の中央部で間隔を計測してもよいが、横方向または縦方向に隣り合う二隅部で計測することにより方形の基板ホルダーに方形の基板が傾いた状態で取り付けられることを排除し得る。そして、隅部を例えばＣＣＤ撮像装置またはＣＭＯＳ撮像装置によって撮像する場合には、Ｘ方向の間隔とＹ方向の間隔とをワンショットで計測することができるというメリットがある。
【００３３】
すなわち、立った姿勢の基板の下端側において横方向であるＸ方向に隣り合う二隅部の一方の隅部を撮像し画像処理することにより、基板の端面と基板ホルダーの内側面との間のＸ方向の間隔ＧＸ1 とＹ方向の間隔ＧＹ1 をワンショットの撮像で求めることができる。また、他方の隅部においても同様に撮像することにより、基板の端面と基板ホルダーの内側面との間のＸ方向の間隔ＧＸ2 とＹ方向の間隔ＧＹ2 をワンショットの撮像で求めることができる。その場合、例えばＸ方向に４００画素のＣＣＤによって間隔ＧＸ1 の実寸法（例えば０．４ｍｍ）を撮像し画像面一杯に示すと、１画素当たり０．００１ｍｍの分解能で撮像されるので、間隔ＧＸ1 を０．０１ｍｍ単位の精度で制御することは十分に可能である。
【００３４】
上記において、ＣＣＤ撮像装置は、基板ホルダーの隅部を撮像して基板ホルダーと基板との相対的な位置関係を測定するものであるから、二隅部を二基のＣＣＤ撮像装置で撮像する場合、二基の撮像装置は厳密な所定の間隔で配置されていることを要しない。すなわち、両隅部が撮像範囲内に入っておればよい。勿論、一基のＣＣＤ撮像装置によって一方の隅部を撮像し、続いてそのＣＣＤ撮像装置を移動させて他方の隅部を撮像するようにしてもよい。この場合も両方の隅部が撮像範囲内に入っておればよく、移動距離を厳密に設定することは必要でない。更には、三隅部を同時に撮像し得るように３基以上のＣＣＤ撮像装置を組み合わせたものであってもよい。
【００３５】
そして、基板移動手段は、光学的計測手段による測定結果に基づいて、間隔ＧＸ1 ＝ 間隔ＧＸ2 および間隔ＧＹ1 ＝ 間隔ＧＹ2 となるように基板を少なくともＸ方向またはＹ方向に移動させて、基板ホルダー内における基板の位置を調整し得るものであることを要する。そのような基板移動手段として通常的には基板着脱ロボットが使用される。そして、本発明に基づいて基板ホルダーの内側面と基板の端面との間隙を光学的に計測する場合には、基板の移動を、従来のように基板着脱ロボットの位置を基準点とする三次元の座標位置に基づいた絶対的な移動を必要とせず、基板ホルダーに対する基板の相対的な位置に基づいて基板の移動方向と移動距離を定めるので、特に基板ホルダーと基板との間隔が小さい場合に基板着脱ロボットに詳細にティーチングしておく必要がなくなる。従って、メンテナンス後における装置の立ち上がり時間が大幅に短縮される。
【００３６】
そのほか、基板が例えば大面積の基板である場合、基板は内在するストレスによってそれ自体が反りを有していることがあるほか、一方の面に機能膜が形成された基板は、成膜材料と基板との熱膨張係数が異なり、かつ成膜温度が高いことから、常温では反りを有していることが多いが、これら反りを有する基板を基板ホルダーに取り付けるに際し、基板着脱ロボットによって基板を基板ホルダーに押し付けられ、その押圧力が過大になって基板を損傷させ易い。従って、例えば基板を吸着保持する基板着脱ロボットのハンド部に押圧力を検知し得るセンサーを設けておき、押圧力が所定の値に達するとハンド部の移動、押圧を停止させるようにしたものであることが望まれる。
【００３７】
押圧力を検出するセンサーとしては、押圧によって電位を生ずる圧電体、押圧により薄くなって容量変化する誘電体、押圧によって抵抗変化する導電体が好適に使用される。勿論、歪ゲージを備えたセンサーを設けてもよい。中でも有機圧電体シートまたは無機圧電体粉末を混合したゴムシートによる感圧センサーを基板着脱ロボットのハンド部に二次元に配置したものはガラス基板が受ける押圧力の分布を把握し得るので好ましい。また、センサーを設ける場所としてはハンド部のほか基板着脱ロボットのアーム部に設けてもよい。
【００３８】
そして、本発明の基板位置決め機構はインライン式真空処理装置、例えばスパッタリングによる成膜室と、その上流側と下流側に連接されている真空処理室へ基板を搬入し搬出する基板ホルダーを備えた装置に適用される。勿論、真空処理はスパッタリングによる成膜以外の各種の真空処理であってもよく、基板はシリコン基板であってもよく、またガラス基板であってもよく、基板の種類は問わない。
【実施例１】
【００３９】
図１は、図７に示した基板着脱ステージ９０とは異なる基板着脱ステージ１０の平面図である。図１において、右方には未成膜のガラス基板Ｓが収容された２個のカセット１２ｂと、成膜済みのガラス基板Ｓを収容するための２個のカセット１２ａがガラス基板Ｓを寝た姿勢となるようして並べられている。また、左方には、アンローディング室から搬出されてきたキャリアＣから成膜済みの立った姿勢のガラス基板Ｓを取り外し、空になったキャリアＣに未成膜のガラス基板Ｓ        を立った姿勢で取り付けるためのターンテーブル３０が設けられている。そして
ターンテーブル３０と４個のカセット１２ａ、１２ｂとの間には、基板着脱ロボット２１が設置されており、矢印ｒで示す方向に往復可能で、そのアームは円２２の内側を作動範囲とするものである。
【００４０】
ガラス基板を着脱するためのターンテーブル３０には、左方の図示を省略したアンローディング室から搬出されてくるキャリアＣを、その搬出路に整合する位置で載置させる架台３１が設けられており、その位置でキャリアＣの基板ホルダーから成膜済みのガラス基板Ｓが取り外される。またターンテーブル３０には、後述の図２の斜視図に示すように、基板ホルダー４０の下端側の両端部に対向する位置にそれぞれＣＣＤ撮像装置４３ａ、４３ｂが設置されており、基板ホルダーとガラス基板との間隔を撮像するようになっている。
【００４１】
そして、成膜済みのガラス基板Ｓが取り外されると、ターンテーブル３０は１８０度回転されて、架台３１、基板ホルダーが空となっているキャリアＣ、およびＣＣＤ撮像装置４３ａ、４３ｂは一点鎖線で示す位置へ移動され、その位置においてキャアリアＣの空の基板ホルダーに未成膜のガラス基板Ｓが取り付けられる。そのガラス基板Ｓの取り付け時にも、基板ホルダーとガラス基板との間隔が撮像される。そして、未成膜のガラス基板が取り付けられたキャリアＣは架台３１から左方の図示を省略したローディング室へ搬入される。
【００４２】
図２は図１におけるターンテーブル３０上のキャリアＣに一体的に取り付けられている基板ホルダー４０と、同ホルダー４０に保持されたガラス基板Ｓと、基板ホルダー４０の下端側の二隅部に対向して設置されているＣＣＤ撮像装置４３ａ、４３ｂとの位置関係を概略的に示す斜視図である。ターンテーブル３０とキャリアＣは図示を省略されている。そして、ＣＣＤ撮像装置４３ａ、４３ｂは後述するように、二隅部における基板ホルダー４０の内側面とガラス基板Ｓの端面との間隔を撮像して間隔の寸法を求めるためのものである。
【００４３】
図３は、図２をＣＣＤ撮像装置４３ａ、４３ｂ側から見た図であるが、ＣＣＤ撮像装置４３ａ、４３ｂの図示は省略している。そして、それに代わるものとして、ＣＣＤ撮像装置４３ａ、４３ｂによる撮像領域４４ａ、４４ｂを一点鎖線で囲んで示している。また、図３は図１においてはターンテーブル３０の回転中心側から見た図である。そして、 図３においては、ガラス基板Ｓは成膜されない裏面側が示されている。基板着脱ロボット２１のハンド部はこのガラス基板Ｓの裏面側を真空吸着してガラス基板を移動させるが、図３においてはハンド部の図示を省略している。
【００４４】
なお、基板着脱ロボット２１のハンド部によって未成膜のガラス基板Ｓを基板ホルダー４０に取り付ける場合、ガラス基板Ｓが反っているとガラス基板Ｓが基板ホルダー４０に当接した後も、ガラス基板Ｓを基板ホルダー４０に押し付けるような場合があり、この押圧力が過大になるとガラス基板Ｓの破損を招く。
このような事態を避けるために、このハンド部には圧力センサーが取り付けられており、押圧力が所定の値以上になるとハンド部の押し付け方向に移動が停止されるようになっている。
【００４５】
また、図４は図３における「４」−「４」線方向の断面図であり、基板ホルダー４０はフレーム部４１と嵌め込み部４２とからなるが、ガラス基板Ｓは嵌め込み部４２の面に接して取り付けられるが固定はされない。従って自然の状態ではガラス基板Ｓの下端は基板ホルダー４０に接した状態になる。図３において、ガラス基板Ｓの下端が基板ホルダー４０から浮き上がった状態で示しているのはガラス基板Ｓと基板ホルダー４０との後述する間隔を図示するためであるが、基板着脱ロボット２１によって保持されているためと見てもよい。
【００４６】
そして、図３に示すＣＣＤ撮像装置４３ａによる撮像領域４４ａにおいて撮像されるガラス基板Ｓの左端面Ｅ1 とこれに対向する基板ホルダー４０の内側面Ｆ1 との間隔ＧＸ1 、およびガラス基板Ｓの下端面Ｅ4 とこれに対向する基板ホルダー４０の内側面Ｆ4 との間隔ＧＹ1 が図示を省略した画像処理装置によって画像処理されてそれらの寸法が求められる。また、ＣＣＤ撮像装置４３ｂによる撮像領域４４ｂにおいても、撮像されるガラス基板Ｓの右端面Ｅ2 とこれに対向する基板ホルダー４０の内側面Ｆ2 との間隔ＧＸ2 、およびガラス基板Ｓの下端面Ｅ4 とこれに対向する基板ホルダー４０の内側面Ｆ4 との間隔ＧＹ２2 が画像処理装置によって画像処理されてそれらの寸法が求められる。
【００４７】
上述したように、この実施例１の場合は基板ホルダー４０が立った姿勢であるから、通常的には、ガラス基板Ｓの下端面Ｅ4 は基板ホルダー４０の内側面Ｆ4 に接した状態、すなわち、間隔ＧＹ1 ＝ 間隔ＧＹ2 ＝ ０ となる。このことを利用して、間隔ＧＹ1 、間隔ＧＹ2 の何れか一方が０でない場合には、ガラス基板Ｓ0 に歪変形ないしは欠損が発生していることを示唆すると判断される。
【００４８】
そして、上記の測定の結果、間隔ＧＸ1 ≠ 間隔ＧＸ2 である場合には、基板着脱ロボット２１のハンド部にガラス基板Ｓを吸着保持し、ガラス基板Ｓを図３に示すように基板ホルダー４０の嵌め込み部４２内に位置させた状態で、間隔ＧＸ1 ＝ 間隔ＧＸ2 および間隔ＧＹ1 ＝ 間隔ＧＹ2 となるように、ガラス基板ＳをＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に移動させ位置調整してから、真空吸着を停止しガラス基板Ｓを自然落下させることにより、図５に示すように、ガラス基板Ｓは自然落下して、下端面Ｅ4 を基板ホルダー４０の内側面Ｆ4 に接触し、すなわち、ＧＹ1 ＝ ＧＹ2 ＝ ０ となって基板ホルダー４０に保持される。ちなみに、Ｘ方向の幅１１００ｍｍ、Ｙ方向の長さ１２５０ｍｍ、厚さ１ｍｍのガラス基板Ｓに付いて間隔ＧＸ1 、間隔ＧＸ2 を等間隔とした時の実寸はそれぞれ０．５ｍｍ程度である。また逆に、ガラス基板Ｓを自然落下させた時点で、ＧＹ1 ＝ ＧＹ2 ＝ ０ とならない場合には、ガラス基板Ｓに何らかの異常、例えばガラス基板Ｓが欠損ないしは変形を生じているとして点検される。       
【００４９】
なお、図５の状態は基板ホルダー４０がキャリアＣと共にアンロードロック室から搬出されてきた状態でもある。すなわち、この状態において、間隔ＧＸ1 と間隔ＧＸ2 の計測、および  ＧＹ1 ＝ ＧＹ2 ＝ ０ であることの確認が行われる。すなわち、ガラス基板Ｓが真空処理室内を一巡して搬出されてきた状態では、少なくともガラス基板Ｓは移動しており、ＧＸ1 ＝  ＧＸ2 の状態は崩れているのが普通であるからである。そして、基板ホルダー４０からの取り外し時にガラス基板Ｓが基板ホルダー４０と接触しないように基板着脱ロボット２１のハンド部の移動経路が策定されて、ガラス基板Ｓが基板ホルダー４０から取り外される。そして、空になった基板ホルダー４０には未成膜のガラス基板Ｓが取り付けられる。
【実施例２】
【００５０】
図６は図７に示したインライン式真空処理装置１００の基板着脱ステージ９０に適用した本発明の基板位置決め機構を示す斜視図である。すなわち、ガラス基板Ｓの取り付け、取り外しが隣接するポジションＰ1、Ｐ2で行われる場合、換言すれば、基板ホルダー４０が搬送方向に一列に並んだ状態でガラス基板Ｓの着脱が行われる場合の、ガラス基板Ｓと基板ホルダー４０、およびガラス基板Ｓと基板ホルダー４０との間隔を測定するためのＣＣＤ撮像装置４３の位置関係を示す。例えば、ガラス基板Ｓの取り付け、取り外しを行うポジションＰ1 においては、基板ホルダー４０の下端側の二隅部を撮像するためのＣＣＤ撮像装置４３ａ、４３ｂが基板ホルダー４０の搬送方向、すなわちガラス基板Ｓの横方向（Ｘ方向）に並んで配置されている。そして、このことは場所Ｐ2 においても同様であり、同様な要素には（’）付きの同一の符号を付した。
【００５１】
この光学的な基板位置決め機構によって基板を着脱させるインライン式真空処理装置は、従来の基板着脱ロボットの設置位置を基準点とする座標軸によって基板を着脱する装置に比して、装置のメンテナンス後の立ち上げに際して基板着脱ロボットに基板を受け渡しするためのティーチングを必要とせず、インライン式真空処理装置の立ち上げ時間を短縮させ生産性を向上させた。また、ガラス基板を基板ホルダーに衝突させること、基板ホルダーと擦らせることがなく、それらによる装置の停止が解消され、装置の安定した稼動を可能にした。
【００５２】
以上、本発明の基板位置決め機構およびそれを備えた真空処理装置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、本発明の技術的精神に基づいて種々の変形が可能である。
【００５３】
例えば本実施例においては、キャリアと共に基板ホルダーが循環して使用されるインライン式真空処理装置に本発明の基板の位置決め機構が適用される場合を例示したが、基板ホルダーが一端側から搬入され他端側から搬出される直線状のインライン式真空処理装置にも適用される。
また本実施例においては、ガラス基板を立った姿勢として真空処理室へ搬入し、真空処理室から搬出する場合を例示したが、ガラス基板を寝た姿勢で搬入、搬出してもよい。
【００５４】
また本実施例においては、ガラス基板にスパッタリングによる成膜を施す場合を例示したが、本発明の基板位置決め機構はこれ以外の真空処理装置、例えばＣＶＤまたは蒸着による成膜、イオン注入、熱処理、エッチング等の真空処理を施すインライン式真空処理装置にも同様に適用される。
【００５５】
また本実施例においては、ガラス基板の位置調整を行った後は直ちに次のステップへ入る場合を示したが、位置調整した後に調整位置を撮像し確認する操作を行うようにしてもよい。
また本実施例においては、方形状のガラス基板を真空処理する場合を例示したが、四隅を落としたほぼ方形状のガラス基板に付いて本発明は同様に適用される。
また本実施例においては、ガラス基板を使用する場合を例示したが、ガラス以外のもの、例えばシリコン基板や、アルミニウムまたはチタンのような金属基板を使用する場合にも本発明は適用される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】インライン式真空処理装置に設けられる実施例１のｓｓ事例基板位置決め機構のＣＣＤ撮像装置、基板着脱ロボットと共に、キャリア着脱用ターンテーブル、基板のカセット等の配置を示す平面図である。
【図２】図１に対応するキャリアと一体的な基板ホルダーとガラス基板、およびＣＣＤ撮像装置の位置関係を概略的に示す斜視図である。
【図３】図２に対応する正面図であり、基板ホルダーとガラス基板との位置関係を知るための、ガラス基板の下端の両端部を撮像するＣＣＤ撮像装置の撮像領域、およびガラス基板の端面と基板ホルダーの内側面との間隔ＧＸ1、ＧＹ1、ＧＸ2、ＧＹ2 の測定個所を示す裏面図である。
【図４】図３における「４」−「４」線方向の断面図である。
【図５】図３の状態からがラス基板が自然落下された状態を示す裏面図である。
【図６】２基の基板ホルダーが一列に並んだ状態で配置された実施例２の基板位置決め機構におけるガラス基板、ＣＣＤ撮像装置の位置関係を概略的に示す斜視図であり、実施例１の図２に相当する図である。
【図７】本発明者等が携わったインライン式真空処理装置の平面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０  基板着脱ステージ、    １２ａ、１２ｂ  ガラス基板のカセット、
２１  基板着脱ロボット、    ２２  アーム部の作動範囲、
３０  基板着脱用ターンテーブル、  ４０  基板ホルダー、
４３ａ、４３ｂ  ＣＣＤ撮像装置、    ４４ａ、４４ｂ  撮像領域、
Ｓ ガラス基板、        Ｐ1、Ｐ2  ガラス基板の着脱ポジション、
ＧＸ1、ＧＸ2、ＧＹ1、ＧＹ2   ガラス基板と基板ホルダーとの間隔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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