(57)【要約】【課題】簡単な機構で、ラックギヤとピニオンギヤとを円滑に噛み合わせることができる搬送装置、及びこれを備えた真空処理装置を提供する。【解決手段】本発明の搬送装置は、基板３を搭載して搬送軌道９上を移動するキャリア２０に設けられたラックギヤ７と、ラックギヤ７に噛合する複数のピニオンギヤ５ａ，５ｂとを備え、ラックギヤ７は、ピニオンギヤ５ａがラックギヤ７の一端で歯合するときに、ピニオンギヤ５ｂと歯合する箇所のラックギヤ７が高くなるように形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
進退動できるキャリアに設けられ、いずれの部分でも歯先の形状が同じであるラックギヤと、
前記ラックギヤに噛合する第１ピニオンギヤと、
前記第１ピニオンギヤよりも前記キャリアの進行方向側の位置で前記ラックギヤに噛合する第２ピニオンギヤと、を備える搬送装置であって、
前記ラックギヤは、
前記第１ピニオンギヤが前記ラックギヤの中央部分で歯合し、前記第２ピニオンギヤが前記ラックギヤの両端部分のいずれか一端部分で歯合するときに、前記第１ピニオンギヤとのバックラッシが、前記第２ピニオンギヤとのバックラッシよりも小さくなるように形成されていることを特徴とする搬送装置。
【請求項２】
前記中央部分の高さは、前記両端部分の高さよりも高いことを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。
【請求項３】
前記キャリアが第１方向に搬送され、前記第２ピニオンギヤが前記ラックギヤの両端部分のいずれか一端部分で歯合するとき、前記第１ピニオンギヤが前記ラックギヤの中央部分で歯合し、
前記キャリアが第１方向とは逆方向に搬送され、前記第１ピニオンギヤが前記ラックギヤの両端部分のいずれか他端部分で歯合するとき、前記第２ピニオンギヤが前記ラックギヤの中央部分で歯合することを特徴とする請求項１又は２に記載の搬送装置。
【請求項４】
ゲートバルブを介して接続された複数の真空処理室と、請求項１乃至３の何れかの１項に記載の搬送装置と、を備える真空処理装置であって、
前記第１ピニオンギヤと前記第２ピニオンギヤはそれぞれ異なる前記真空処理室に配置されることを特徴とする真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板トレイを搬送する搬送装置、及びこの搬送装置を備えた真空処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空容器内で基板を搬送する基板搬送装置として、ラック・アンド・ピニオン機構を備えた基板搬送装置が知られている。ラック・アンド・ピニオン機構は、ピニオンギヤの回転動作をラックギヤの直線動作に変換する機構であり、ピニオンギヤと、角棒材の一面に幅方向に歯付けしたラックギヤと、を組み合わせて構成される。
【０００３】
例えば、インラインスパッタ装置等の真空処理装置では、基板を保持する基板トレイをラック付きのキャリアで順次搬送して各真空処理室の間で次工程に移すために受け渡し、基板に所望の処理を行う。即ち、ラックギヤを基板トレイに固定し、各真空処理室に設けられたピニオンギヤにラックギヤを噛合させて回転駆動させ、次工程の真空処理室のピニオンギヤに順次受け渡すことによって、基板トレイを搬送している。
【０００４】
図５は、従来の搬送装置の一例を示すもので、真空処理装置の搬送方向の側方から搬送装置を見た模式図である。簡単のため、キャリア１０２とピニオンギヤ１０５のみを記載した。搬送装置は、被搬送物を保持してラック・アンド・ピニオン機構によりキャリア１０２を搬送する装置である。真空処理室の底面中央部には、キャリア１０２の搬送方向を規定する搬送軌道が敷設されている。キャリア１０２の底面には２列のラックギヤ１０７が設けられ、搬送軌道側にはキャリア１０２のラックギヤ１０７のそれぞれと歯合するピニオンギヤ１０５が複数個所に設けられている。
【０００５】
上記のとおり、大型の基板を搬送するＰＤＰ等の生産で使用される基板搬送装置の一例を図６に示したが、従来のラックギヤ１０７とピニオンギヤ１０５を有する搬送装置は以下の課題を有していた。
【０００６】
すなわち、真空処理装置の真空処理室間において、現工程のピニオンギヤ１０５から次工程のピニオンギヤ１０５に受け渡して噛み合わせる際に、ラックギヤ１０７とピニオンギヤ１０５との歯先同士が衝突するおそれがあった。
【０００７】
図６は、従来のラックギヤ１０７とピニオンギヤ１０５との噛合関係を示す模式図である。また、それぞれの歯先を符号４２、４１で示し、移動方向をそれぞれ３８、３９で示している。歯先４１、４２同士の衝突が発生すると、負荷が掛かって駆動機構の停止の原因になる場合がある。また、ピニオンギヤ１０５の歯先４１上にラックギヤ１０７の歯先４２が乗り上げると、正常な噛み合いに戻る際の衝突や衝撃で基板の破損や発塵による製品不良を招く恐れがあった。
【０００８】
そこで、このような問題を解決するため、一方向クラッチ機構を設けた技術や、ピニオンギヤをピニオン軸に垂直な方向や軸方向に逃がす技術が提案されている。この技術は、歯先同士の衝突があっても自動ですぐに正常な噛み合いに復帰せしめることを意図したものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
従来の一方向クラッチを設ける技術及びピニオンギヤを逃がす技術は、ラックギヤとピニオンギヤとの位相関係を当初は修正せず、その後正常な噛み合いに復帰せしめようとする思想である。従って、ラックギヤとピニオンギヤとの衝突を回避するために別途の対策を講ずる必要がある。
【００１０】
一方、長手方向に複数設けられ少なくとも１つがラックギヤと噛合うように配置されたステッピングモータ駆動式のピニオンギヤと、ピニオンギヤを少なくとも２つずつ同期駆動する同期駆動手段とを備える搬送装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。また、一部のラックギヤの歯先形状を変更し、ピニオンギヤとの衝突を回避する技術が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１１−２４７９５７号公報
【特許文献２】特開平９−２９１３６０号公報
【特許文献３】特開２０１１−１３７４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献２の技術によれば、ラックギヤが次工程のピニオンギヤに噛合する前に同期をとるため、ラックギヤの歯にピニオンギヤの歯が突き当ることを効果的に回避することができる。しかしながら、部品点数が多くなることから、低コスト化及びメンテナンス時間を短縮することが難しいという問題を有していた。さらに、特許文献３の技術によっても、ラックギヤの歯にピニオンギヤの歯が突き当ることを効果的に回避することができる。しかしながら、高い信頼性を維持しつつも、よりコストを抑えられる技術が求められている。
【００１３】
本発明の目的は、簡単な構成でラックギヤとピニオンギヤとを円滑に噛み合わせることが可能な搬送装置、及びこの搬送装置を備えた真空処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の搬送装置は、進退動できるキャリアに設けられ、いずれの部分でも歯先の形状が同じであるラックギヤと、ラックギヤに噛合する第１ピニオンギヤと、第１ピニオンギヤよりもキャリアの進行方向側の位置でラックギヤに噛合する第２ピニオンギヤと、を備える搬送装置であって、ラックギヤは、第１ピニオンギヤが前記ラックギヤの中央部分で歯合し、第２ピニオンギヤがラックギヤの両端部分のいずれか一端部分で歯合するときに、第１ピニオンギヤとのバックラッシが、第２ピニオンギヤとのバックラッシよりも小さくなるように形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ラックギヤとの同期駆動手段を不要とする簡単な機構で、ラックギヤとピニオンギヤとを円滑に噛み合わせることができるため、高い信頼性を有する搬送装置及びこの搬送装置を備えた真空処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る複数の真空処理室を備えた真空処理装置の一例を模式的に示した平面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る搬送装置を搬送方向から見た模式図（ａ）、搬送方向の側方から見た模式図（ｂ）である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面の概略図であり、ロードロック室から基板搬送室にキャリアが受け渡される際の模式図である。
【図４】図３（ｂ）のＸ部分とＹ部分の拡大図である。
【図５】従来の搬送装置の一例を示す模式図である。
【図６】従来のラックギヤとピニオンギヤとの噛合関係を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の一実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する部材、配置等は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することができることは勿論である。
【００１８】
図１は複数の真空処理室を備えた真空処理装置の一例を模式的に示した平面図である。図１に示す真空処理装置１には、ゲートバルブ１４を介して各種の機能を有する複数の真空処理室（真空容器）が接続されている。真空処理装置は、基板処理室１３と２つのロードロック室１１が、ゲートバルブ１４を介して基板搬送室１２と接続されている。これらの真空処理室は真空空間として区画され、それぞれ後述する搬送装置を備えている。なお図面の簡単化のため一部のサーボモーターを不図示とした。
【００１９】
各真空処理室には、それぞれ内部を排気する不図示の排気装置が接続されている。この排気装置によって、例えば、真空処理室は２×１０-4Ｐａ〜２×１０-5Ｐａ程度に真空引きされている。さらに、各真空処理室には、内部へ処理ガスを供給する不図示のガス供給装置が接続されている。
【００２０】
基板処理室１３、ロードロック室１１、基板搬送室１２について説明する。基板処理室１３は、成膜工程のための真空処理室であり、スパッタリング成膜を行うためのカソード装置１８が搬送軌道の両側に設けられている。基板処理室内のカソード装置１８は、キャリア２０に保持されて搬送装置上を搬入された基板３と対向するようにターゲットが配置されている。
【００２１】
ロードロック室１１は、大気圧と真空排気を繰り返しながら、被処理材としての基板３が搭載されたキャリア２０を真空処理装置内に出し入れする基板搬入／搬出工程が行われる真空処理室である。本実施形態に係る真空処理装置１は２つのロードロック室１１，１１のそれぞれでキャリア２０の出し入れを行ことができる。ただし、一方のロードロック室１１から未処理の基板を搭載したキャリア２０を導入し、他方から処理済の基板を搭載したキャリア２０を排出するように使用してもよい。基板処理室１３とロードロック室１１は、キャリア２０をその長手方向に搬送する搬送軌道９を備えている。
【００２２】
基板搬送室１２は、ロードロック室１１と基板処理室１３との間でキャリア２０を搬送する搬送工程が行われる真空処理室である。基板搬送室１２内にはキャリア２０の長手方向にキャリア２０を搬送する搬送軌道９の他に、キャリア２０の長手方向に直交する方向にキャリア２０を搬送するスライド装置（不図示）が備えられている。スライド装置によって、基板処理室内の搬送軌道９とロードロック室１１内の搬送軌道９が直接接続できない装置レイアウトであっても、ロードロック室１１と基板処理室１３との間でキャリア２０を搬送することができる。
【００２３】
本実施形態の真空処理装置には基板処理室１３は１つのみ接続されている構成であるが、基板処理室１３を複数備える構成であってもよい。また、本実施形態では、基板処理室１３はスパッタリング成膜室により構成されているが、これに限定されず、他に加熱や冷却のみを行う処理室であっても構わない。
【００２４】
図１と図２に基づいて搬送装置とキャリア２０について説明する。図２は搬送装置の模式図であり、図２（ａ）は搬送方向から見た模式図、図２（ｂ）は搬送方向の側方から搬送装置とキャリアを見た模式図である。簡単のため、キャリア２０とピニオンギヤ５と支持ローラー（軸受け）１６のみを記載した。搬送装置は、キャリア２０を搬送する装置であり、搬送装置は搬送軌道９とキャリア２０とを有して構成される。
【００２５】
搬送軌道９は、図１中の破線で示したように各真空処理室の底面に設けられており、キャリア２０の搬送方向を規定する搬送軌道９と、キャリア２０を進退動するラック・アンド・ピニオン装置とを有している。搬送軌道９には、キャリア２０の自重を支持する支持ローラー１６と、キャリア２０のラックギヤ７のそれぞれと歯合するピニオンギヤ５が設けられている。支持ローラー１６はキャリア２０の搬送方向に沿って並べられており、ピニオンギヤ５の回転に伴ってキャリア２０をスムーズに移動させることができる。なお、図１には、各搬送軌道９にピニオンギヤ５が一つ設けられた構成であるが、複数設けてもよいことはもちろんである。
【００２６】
キャリア２０は、２つの基板トレイ２２と基板トレイ２２の底面に設けられたラックギヤ１０７とを有して構成されている。基板トレイ２２，２２は、裏面を対向させた状態で組み立てられ、それぞれに被成膜面を外側に向けた基板３を起立した状態で保持できる。また、それぞれの基板トレイ２２は基板を保持するホルダと一体に構成されている。そのため、１つのキャリア２０に２枚の基板３を搭載することができる。基板３は、例えば、ガラス基板等から構成されている。ロードロック室１１の大気側に設けられた不図示の準備室において、基板トレイ２２，２２を傾けてキャリア２０の設けられた２つの基板トレイ２２のそれぞれに基板３を取り付ける。図２では、基板３を保持する基板トレイ２２，２２は、キャリア２０の両側に配置する構成を示したが片側だけでも構わない。基板３は、例えば、基板トレイ２２，２２のそれぞれ４辺に取り付けられた固定治具（不図示）により、４辺で押さえられて保持されている。また、ピニオンギヤ５と歯合するラックギヤ７は、キャリア２０の底面に２列設けられている。
【００２７】
上述のように、一部省略して示されたキャリア２０の下面の両側には、ラックギヤ７と称する角棒材の一面に幅方向に歯付けした直線ギヤが、そのギヤ部を下向きにして搬送方向に沿って配置されている。
ピニオンギヤ５は、各真空処理室に設けられ、複数の中間ギヤからなるピニオン駆動装置（不図示）を介して大気側に配置されるサーボモーター１５等の駆動手段の駆動力により回転する。これら複数のピニオンギヤ５のうち、少なくとも２つが回転してラックギヤ７に順次噛合することにより、ラックギヤ７を任意のピニオンギヤ５（５ａ）から他のピニオンギヤ５（５ｂ）へと受け渡すようになっている。
【００２８】
ここで、本発明に係るラックギヤ７は、少なくとも１ヶ所で取り付け高さが異なっている。図１では、ラックギヤ７の高さが、その両端側よりも中央部分で高さが高く形成されている。ここでラックギヤ７の高さとは、ピニオンギヤ５の方向へのラックギヤ７の寸法であり、ラックギヤ７の高さが高いほど、ピニオンギヤ５とラックギヤ７とのバックラッシ（以下、単にバックラッシとする）が小さくなる。ピニオンギヤ５は搬送軌道９に固定されており、支持ローラー１６によって基板トレイ２２底面の位置が決まる。そのため、ラックギヤ７の高さによってピニオンギヤ５とラックギヤ７とのバックラッシが調整されることになる。本発明のラックギヤ７では、その長さ方向の中央部分（図２のＸ部分）で、両端部分（例えば図２のＹ部分）に比べてラックギヤ７の高さが高くなっている。
【００２９】
本発明のラックギヤ７は歯先の形状はいずれの位置でも同じに形成されている。歯先の形状が同じとは、実質的に同じ形状を含む用語であり、具体的にはピニオンギヤとのバックラッシの大きさが同等であるものをいうものとする。バックラッシとは、ラックギヤ７とピニオンギヤ５が歯合するとき、ラックギヤ７の１つの歯先の一面側にピニオンギヤ５が当接しているときに、隣の歯先とそのピニオンギヤ５との隙間をいうものとする。
【００３０】
図３，４に基づいて、本発明の搬送装置についてさらに説明する。
図３（ａ）,（ｂ）は、図１のＡ−Ａ断面の概略図であり、ロードロック室１１の搬送軌道９から基板搬送室１２の搬送軌道９にキャリア２０が受け渡される際の模式図である。また、図４は図３（ｂ）のＸ部分とＹ部分の拡大図である。図３（ａ）は、キャリア２０がロードロック室１１に存在している状態であり、ピニオンギヤ５ａ（第１ピニオンギヤ）だけがラックギヤ７の先端部に歯合している状態である。このとき、ゲートバルブ１４を開放し、ピニオンギヤ５ａを回転させることでキャリア２０をロードロック室１１から基板搬送室１２の方向（進行方向）に移動させることができる。
【００３１】
図３（ｂ）はキャリア２０がロードロック室１１から基板搬送室１２に受け渡されている状態であり、ピニオンギヤ５ａはラックギヤ７の中央部（Ｘ部分）に歯合し、ピニオンギヤ５ｂ（第２ピニオンギヤ）はラックギヤ７の先端部（Ｙ部分）に歯合している。ゲートバルブ１４は開放されている。このとき、ピニオンギヤ５ａが歯合している部分はラックギヤ７の高さが高い部分（中央部分）である。図４（ａ）に示すように、ピニオンギヤ５ａがラックギヤ７と歯合する部分ではバックラッシが小さくなっている。ピニオンギヤ５ａの位置は固定されているため、ピニオンギヤ５ａとラックギヤ７とのバックラッシが小さくなった分だけ、ラックギヤ７の位置精度を向上させることができる。
【００３２】
一方、図３（ｂ）の状態では、ピニオンギヤ５ｂが歯合している部分はラックギヤ７の高さが高くない部分（両端部分）であり、図４（ｂ）に示すように、ピニオンギヤ５ｂとラックギヤ７とのバックラッシは小さくなっていない。ここで、ピニオンギヤ５ａとピニオンギヤ５ｂは、同期して回転するように構成されており、各ピニオンギヤ５ａ，５ｂの歯先の角度位置も揃えてある。そして、ピニオンギヤ５ａ，５ｂの距離は、ラックギヤの歯先の整数倍に調整されている。
【００３３】
そのため、ピニオンギヤ５ａのよってラックギヤ７の位置精度が向上されているので、ピニオンギヤ５ｂの歯先４１は、ラックギヤ７の先端部の歯先４２と歯先４３の間に侵入することになる（図４（ｂ）参照）。すなわち、ピニオンギヤ５ｂの歯先がラックギヤ７の先端部の歯先と強く摺接したり衝突したりすることがなく、ラックギヤ７とピニオンギヤ５とを円滑に噛み合わせることができる。なお、ロードロック室１１の搬送軌道９から基板搬送室１２の搬送軌道９にキャリア２０が受け渡される動きについて上述したが、基板搬送室１２の搬送軌道９からロードロック室１１の搬送軌道９にキャリア２０を受け渡すときも同様である。さらに、基板搬送室１２の搬送軌道９と基板処理室１３の搬送軌道９との間でキャリア２０を受け渡すときも同様に本発明を適用できることはもちろんである。
【００３４】
真空処理装置１では、ロードロック室１１のピニオンギヤ５ａと、基板搬送室１２のピニオンギヤ５ｂの距離（キャリア２０の搬送方向の距離）と、基板搬送室１２のピニオンギヤ５ｃと、基板処理室１３のピニオンギヤ５ｄの距離（キャリア２０の搬送方向の距離）はいずれも同じに設定されている（図１参照）。そして、ピニオンギヤ５ａとピニオンギヤ５ｂの距離、又はピニオンギヤ５ｃとピニオンギヤ５ｄの距離は、いずれもラックギヤ７の長さの半分に設定されている。また、ラックギヤ７の高さが高い部分（中央部分）はラックギヤ７の中央部分に形成されており、ラックギヤ７の高さが高くない部分（両端部分）は中央部分の両端側に形成されている。そのため、キャリア２０が逆方向に移動する場合にも本発明は同様の効果を奏する。
【００３５】
また、本実施形態では、キャリア２０の両側に設けられた２つの基板トレイ２２，２２の進行方向のズレも矯正できるためプロセスの信頼性を向上することができる。すなわち、本実施形態では、キャリア２０の２つの基板トレイ２２，２２のそれぞれの底部にラックギヤ７が設けられる構成である。そのため、両側のラックギヤ７の進行方向にズレが生じるとキャリア２０が進行方向に対して角度を有した状態で搬送されることになる。しかしながら実施形態の構成では両側のラックギヤ７の位置精度が高いため、両側のピニオンギヤ５がそれぞれのラックギヤ７の端部の歯先に同時に歯合する。従って、両側のラックギヤ７，７の進行方向にズレが生じることがない。
【００３６】
すなわち、本発明のキャリア２０は真空処理装置１内で進退動するため、一方方向（第１方向）でのキャリア２０の位置精度と逆方向でのキャリア２０の位置精度を同時に向上できる本発明によって、真空処理装置１でのキャリア２０の搬送の信頼性が向上する。具体的には、キャリア２０が一方方向（第１方向）に搬送され、ピニオンギヤ５ｂがラックギヤ７の進行方向の両端部分のいずれか一端部分で歯合するとき、ピニオンギヤ５ａがラックギヤ７の中央部分で歯合する。一方、キャリア２０が第１方向とは逆方向に搬送され、ピニオンギヤ５ａがラックギヤ７の両端部分のいずれか他端部分で歯合するとき、ピニオンギヤ５ｂがラックギヤ７の中央部分で歯合する。このように本発明はキャリア２０がいずれの方向に移動する際にも効果を奏する。
【００３７】
また、本発明のラックギヤ７は、両端部分のギヤ部分が形成された部材（以下、第１部材７ｂ）と中央部分のギヤ部分が形成された部材（以下、第２部材７ａ）とが別部材として構成されている。具体的には、第２部材７ｂは第１部材７ａに比べてラックギヤの高さが高くなるように構成されている。そのため、第１部材７ｂと第２部材７ｂを基板トレイ２２に取り付けるだけで、本発明のラックギヤ７を構成することができる。
【００３８】
本発明によれば、ラックギヤとの同期駆動手段を不要とする簡単な機構で、ラックギヤ７とピニオンギヤ５とを円滑に噛み合わせることができるため、キャリア２０等の搬送の信頼性を向上できる。特に、ラックギヤ７の歯先の形状を部分的に変えることなく、ラックギヤ７の一部の歯先の高さを変えるだけで本発明を適用できるため、より簡便に本発明を実施できる。
【符号の説明】
【００３９】
１、１００  真空処理装置
３  基板
５、１０５  ピニオンギヤ
７、１０７  ラックギヤ
９  搬送軌道
１１  ロードロック室
１２  基板搬送室
１３  基板処理室
１４  ゲートバルブ
１５  サーボモーター（駆動装置）
１６  支持ローラー
１８  カソード装置
２０，１０２  キャリア（載置台）
２２  基板トレイ
３８  ラックギヤの移動方向
３９  ピニオンギヤの回転方向
４１  ピニオンギヤの歯先
４２，４３  ラックギヤの歯先
【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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