(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板搬送機を内蔵する基板搬送室と、該基板搬送室の周囲に配設された複数の真空処理室と、該真空処理室の何れか１つ、又は複数によって所定の処理を施された基板と、未処理の基板とを熱の良導体で成るカセット内で上下に複数段で収容する、少なくとも１つの仕込−取出室とを備えた真空処理装置において、前記カセットの上段側の底壁部は下段側を被覆しており、前記カセットの上下各段の底壁部に埋設させて冷却媒体の循環手段を設け、且つ、前記底壁部の中央部に長手方向に直線的に延びる中央載置部と該中央部の両側に直線的に延びる一対の両縁載置部とからなる載置部に基板を載置させて、前記循環手段を循環する冷却媒体により、前記複数段で収容されている基板を冷却するようにしたことを特徴とする真空処理装置。
【請求項２】
前記各段の底壁部は、前記中央載置部と前記両縁載置部との間に前記基板搬送機のフォーク状のアームが相通する直線的な凹部を備えており、前記カセットを上下駆動させることにより前記載置部と前記アームとの間で基板を移載することを特徴とする請求項１に記載の真空処理装置。
【請求項３】
前記カセットは駆動部により上下に駆動される駆動板に立設させた複数本の駆動ロッドの上端部に固定されており、前記カセットと前記駆動板との間には真空ベローズが設けられ、該真空ベローズ内を前記駆動ロッドは挿通されていて、且つ、該駆動ロッドの一本は中空とされ、該中空駆動ロッドに前記冷却媒体の循環用管を挿通させて前記循環手段に連通させていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の真空処理装置。
【請求項４】
前記カセットは黒色処理されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、基板に所定の真空処理を施すための真空処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及びその問題点】
図３は、従来例の真空処理装置を示すもので、全体として１'で示され、平面的に見て六角形状の真空搬送室２'内には、フログレグ（ｆｌｏｇ  ｌｅｇ）式のロボット９'が設けられており、これは中心軸１０'の周りに矢印ａで示すように回動可能であり、又、この中心軸１０'に対し、伸縮自在なフログレグ１１'が結合されており、この先端部にフォーク状の搬送アーム１２'が取り付けられている。これはフログレグ１１'の伸縮により矢印ｂの方向に移動可能とされている。基板搬送室２'の側壁には予熱室３'、第１スパッタ室４'、第２スパッタ室５'、第３スパッタ室６'、第１仕込−取出室７'及び第２仕込−取出８'が設けられており、これら室３'乃至８'と、基板搬送室７'との間には仕切バルブ１３'乃至１８'が設けられている。真空処理室１'の前方には、カセット置台１９'が設けられており、これに複数枚の基板を上下に重ね配設させたカセット２０'、２１'、２２'、２３'が所定の間隔をおいて取り付けられている。又、このカセット置台１９'と真空処理室装置１'との間に基板仕込−取出ロボット２４'が、レール２５ａ'、２５ｂ'上を、図において左右に、すなわち矢印ｅの方向に移動可能に設けられており、このロボット２４'もフログレグ方式であるが、ロボット駆動部２６'を備えており、この中心回転軸３０'の周りに回動自在にフログレグ２７'が取り付けられており、この先端部にはフォーク状の搬入アーム２９'が取り付けられている。このフログレグ２７'は軸３０'の軸心方向に上下動可能に設けられている。
【０００３】
図４に示すように、２つの仕込−取出室７'、８'は同様な構成を有するが、この内、一方の室８'についてのみ説明すると、この仕込−取出室８'を形成する側壁３１'内にカセット空間３２'を形成させており、ここに断面が長方形状のカセット３３'が設けられている。これは駆動軸３６'により矢印ｆの方向に上下動可能であって、その内側壁には、上下に所定のピッチで帯状の突出部３５ａ'、３５ｂ'が形成されている。これに基板Ｓ１、・・・・Ｓ６が、その両縁部で支持されるのであるが、最初は全て未処理の基板であり、上方から順次、所定の処理が行われるように構成されている。
【０００４】
従来例の真空処理装置１'は以上のように構成されるが、次にこの作用について説明する。
【０００５】
最初は２つの仕込−取出室７'、８'内には、図４に示すようなカセット３３'に、すべて未処理の基板を収容させて配設されており、今、一方の仕込−取出室８'から基板の処理を行なうものとすれば、ゲートバルブＧ1 、Ｇ2 を閉じて所定の圧力に減圧した後、ゲートバルブ１８'を開放する。基板搬送室２'内のロボット９'は軸１０'の周りに回動して、その搬送アーム１２'を仕込−取出室８'に対向させ、フログレグ１１'を延ばして、搬送アーム１２'を最上段の突出段部３５ａ'、３５ｂ'と、次段の突段部３５ａ'、３５ｂ'内の空間ｈ内に挿通させる。次いで、駆動軸３６'を所定のピッチ下動させると、最上段の未処理の基板Ｓ１はアーム１２'の上に乗せられる。この後、フログレグ１１'を縮ませると、基板搬送室２'内に持ち来される。この後、軸１０'の周りに図３において、反時計方向に所定角度回動させて予熱室３に対向させる。今、ゲートバルブ１３'は開放しているので、フログレグ１１'を伸ばすことにより、アーム１２'に乗せられている基板Ｓ１は、この予熱室３'内に搬送され、所定の位置にセットされ、ゲートバルブ１３'が閉じられた後、この予熱室３'内で所定の加熱が行われる。所定時間加熱されると、ゲートバルブ１３'を開放し、加熱された基板をロボット９'のアーム１２'で受けて搬送室２'内に取り出し、所定角度回動して第１のスパッタ室４内に供給する。ロボット９'は軸１０'の周りに時計方向に回動して仕込−取出室８'の前方に至り、上述と同様にして、未処理の基板Ｓ2 をカセット３３'から取り出して予熱室１３'に供給する。第１のスパッタ室４'内で、所定時間スパッタを行なうと、ゲートバルブ１４'を開放し、この処理済の基板Ｓ1 をスパッタ室４'から取り出し、ロボット９'を軸１０'の周りに時計方向に回動させて仕込−取出室８'にアーム１２'を対向させる。次いで、アーム１２'を伸ばしてカセット３３'の最上段の突出部３５ａ'、３５ｂ'に載置させる。
【０００６】
以上のようにして、予熱室３'で所定時間加熱された基板は、第１、第２、又は第３のスパッタ室４'、５'、又は６'に供給し、又、所定時間スパッタを行なった基板はスパッタ室４'、５'又は６'から取り出して、仕込−取出室８'のカセット３３'内に供給していくのであるが、ロボット９'による未処理の基板の予熱室３'への供給、この予熱室３'からスパッタ室４'、５'又は６'への供給、又、これらスパッタ室４'、５'又は６'から所定時間スパッタされた基板の仕込−取出室８'への供給は、予め定められたプログラムにそって、タクト運転で行われ、ロボット９'や予熱室３'、スパッタ室４'、５'、６'の遊び時間をなるべく少なくするようにしている。なお、以下、説明を分かり易くするために、予熱室３'での予熱工程を省略し、基板は各スパッタ室４'、５'、６'でのスパッタ作用のみを受けるものとして更に詳述する。
【０００７】
ロボット９'は、第１のスパッタ室４'に基板Ｓ１を供給した後、図示の対向位置を取り、ゲートバルブ１４'を閉じた後、軸１０'の周りに時計方向に回動して再び第１の仕込−取出室８'に対向する。そして、フログレグ１１'を延ばしてアーム１２'を図３において２段目の支持部３５ａ'、３５ｂ'の下方に挿通するが、この前に駆動軸３６'は所定のピッチで上動して、基板Ｓ２とＳ３との間の空間ｈにアーム１２'を対向させているので、ここに挿通させて２段目の基板Ｓ２の下方に至り、駆動軸３６'を所定のピッチ下動させ、基板Ｓ２を受け、アーム１２'を縮ませて、基板搬送室２'内に持ち来した後、軸１０'の周りにアーム１２'を時計方向に回動させ、第２のスパッタ室５'に対向させる。ゲートバルブ１５'を開け、フログレグ１１'を延ばしてアーム１２'上の基板を第２のスパッタ室５'内に供給する。所定の位置にセットした後、アーム１２'を退却させ、ゲートバルブ１５'を閉じる。ロボット９'は、再び軸１０'の周りに時計方向に回動して、第１のスパッタ仕込−取出室８'に対向し、上述と同様にして３段目の基板Ｓ３を取り出し、同様にして第３のスパッタ室６'に基板を供給する。この間に、第１のスパッタ室４'で、所定のスパッタ時間で被膜を形成された処理済の基板Ｓ１を取り出すべく、ロボット９'は、図３に示される位置でゲートバルブ１４'を開放させ、アーム１２'を延ばして、処理済に基板Ｓ１を取り出し、駆動軸１０'の周りに時計方向に回動して第１の仕込−取出室８'に対向し、アーム１２'を第１段目と第２段目との間の空間ｈ内に挿通し、駆動軸３６'を所定ピッチ下動させれば、処理済の基板Ｓ１は最上段の支持部３５ａ'、３５ｂ'に乗せられる。
【０００８】
次いで、同様にして第２のスパッタ室５'及び第３のスパッタ室６'から順次、処理済の基板が取り出され、２段目、３段目の支持部としての突出部３５ａ'、３５ｂ'、３５ａ'、３５ｂ'に載置される。以上のようにして、第１の仕込−取出室８'内に収容されているカセット３３'内の全ての基板Ｓ１乃至Ｓ６に所定のスパッタ処理が行われると、カセット空間３２'はベントされ、大気圧になるとゲートバルブＧ１を開放させる。ロボット２４'の前のカセット２３'は最初の仕込−取出室８'への供給により空のカセットとなっているが、これに順次、処理済の基板Ｓ１乃至Ｓ６が供給されるようになっている。すなわち、アーム２９'は、仕込−取出室８'内で第１段目と第２段目との間を挿通させて、最上段の処理済の基板Ｓ１を受け、フログレグを縮ませた後、外方に取り出し、次いで、軸３０'の周りに時計方向に回動させ、カセット２３'に対向させて第１段目の支持部に処理済の基板を上述したと同様に載置させる。
【０００９】
この後、順次、処理済の基板Ｓ２乃至Ｓ６をカセット２３'内に供給していくのであるが、この為に所定のピッチずつ、軸３０'に沿ってフログレグ２８'は下動していく。なお、第１の仕込−取出室８'をベントして、上述のようにして処理済の基板Ｓ１乃至Ｓ６を搬出し、カセット２３'内に供給している間に第２の仕込−取出室７'内の未処理の基板を、上述と同様にして、第１、第２、第３のスパッタ室４'、５'、６'に供給して順次スパッタを行なう。処理済の基板Ｓ１乃至Ｓ６を全て空のカセット２３'に充填させた後、外方のロボット２４'は、矢印ｅで示す方向で、一点鎖線で示す位置に移動し、ここで次のカセット２２'内に収容されている未処理の基板を矢印の方向に移動して、そのアーム２９'を対向させ、基板間に挿通して１枚の基板を受け、矢印ｅ方向の移動、ｃ方向の回転及びｄ方向の伸縮により、第１の仕込−取出室８'内のカセット３３'に上方から順次、未処理の基板を充填していく。この間、第２の仕込−取出室７'内のカセットに収容されている基板もスパッタ処理されていくのであるが、第２の仕込−取出室７'内のすべての未処理の基板が処理された時には、第１の仕込−取出室８'内には未処理の基板がすべて供給されており、ゲートバルブＧ１を閉じて排気され、所定の真空下に置かれている。第２の仕込−取出室７'内の基板がすべて処理されると、上述と同様にして、ゲートバルブＧ２が開けられ、仕込−取出室７'内のカセットから処理済の基板をロボット２４'により取り出して空のカセット２０に装填されていくのであるが、この前にロボット２４'はレール２５ａ'、２５ｂ'に沿って三点鎖線で示す位置に移動している。すべての処理済の基板が空のカセット２０'に装填されると、未処理の基板を装填しているカセット２１'の前に移動し（二点鎖線で示す位置）、これから１枚ずつ、未処理の基板を、二点鎖線で示すように取り出して、第２の仕込−取出室７'に未処理の基板を供給し、所要枚数供給すると、ゲートバルブＧ２を閉じて所定の真空下に排気する。
【００１０】
以上のようにして、第１、第２の仕込−取出室８'、７'に交互に未処理の基板の供給及びこれからの搬出、搬入を行って、第１、第２乃至第３のスパッタ室４'乃至６'でのスパッタを連続的に行う。図４において、カセット３３'で最上段の基板Ｓ１から上述のようにしてスパッタを施され、再びこの最上段の両側の支持部３５ａ'、３５ｂ'で成る載置部にフログレグアーム方式のロボットにより載置されるのであるが、処理直後の基板Ｓ１は高温に加熱されており、これからの熱が下段に支持されている未処理の基板Ｓ２にカセット内の伝熱及びこれから放射する熱により加熱され、基板の種類によっては複雑な形状で大きく反る場合がある。例えば、最近、広く適用される液晶用のガラス基板では顕著である。上述のようにして、大気の常温中から搬送されたので、常温からこの加熱温度にまで加熱されるが、この場合、スペースファクタの点から、各段は非常に近接しているので急速に加熱される。これにより、上述のように大きな反りを生ずる。このような未処理の基板を、真空室内のフログレグアーム方式のロボットにより各処理室に搬入するのであるが、既に大きく反っているために、この処理室の所定の位置に位置決めして載置させんとしても、これから大きくずれる場合がある。また、何らかのパターン加工が施されていれば、このような基板にスパッタ処理や何らかの真空処理を施せば所定の位置に処理されないことになる。更に、上述の各処理室内の位置決めも不正確であるばかりではなく、薄膜形成の場合には膜厚不均一になる。
【００１１】
【発明が解決しようとする問題点】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、仕込−取出室に配設されているカセット内の未処理の基板が処理済みの基板により加熱されて大きく反り、処理特性に悪影響を与えるのを防止することの出来る真空処理室を提供すること。
【００１２】
【問題点を解決するための手段】
以上の目的は、基板搬送機を内蔵する基板搬送室と、該基板搬送室の周囲に配設された複数の真空処理室と、該真空処理室の何れか１つ、又は複数によって所定の処理を施された基板と、未処理の基板とを熱の良導体で成るカセット内で上下に複数段で収容する、少なくとも１つの仕込−取出室とを備えた真空処理装置において、前記カセットの上段側の底壁部は下段側を被覆しており、前記カセットの上下各段の底壁部に埋設させて冷却媒体の循環手段を設け、且つ、前記底壁部の中央部に長手方向に直線的に延びる中央載置部と該中央部の両側に直線的に延びる一対の両縁載置部とからなる載置部に基板を載置させて、前記循環手段を循環する冷却媒体により、前記複数段で収容されている基板を冷却するようにしたことを特徴とする真空処理装置、によって達成される。
【００１３】
【作用】
カセットに設けられた冷却媒体、例えば水の循環手段で水が循環し、カセットは一様に水冷される。従って、上段から順に処理済みの高温の基板が載置されても、下段の未処理の基板が高温には加熱されることはなく、如何なる種類の基板であっても大きく反るようなことはない。従って、真空室内の基板搬送機により各処理室内に搬送されるが、該処理室内の処理位置に正確に位置決めして配設され、所定の処理を確実かつ正確に行なうことが出来る。よって、処理基板の特性を従来より大巾に向上させることが出来る。
【００１４】
【実施例】
図１は、本発明の実施例による真空処理装置における一方の仕込−取出室の部分破断斜視図を示すが、真空処理装置は全体として１で示され、従来例で述べたようにこの右方の空間２は真空処理室１内に連通する真空室（真空搬送室）であり、フログレグアーム方式のロボット（基板搬送機）２５が配設されている。又、左方の空間３は、大気中となっており、上述のような種々の装置が配設されている。本実施例の仕込−取出室４は、上方のカセット室５Ａ、下方の駆動室５Ｂとから成っており、カセット室５Ａの上壁板５Ａａはロック機構６により図示するような位置に固定される。また、上壁板５Ａａの中央部にはベントガスのＮ2 を導入するための部材Ｑが固定されている。カセット室５Ａ内には、２段式カセット７が配設されており、これはカセット室５Ａの前壁部に形成した観測窓８と対向しており、上段９及び下段１０との二段構造であり、この９、１０は同一の構成であるので、上段９についてのみ説明すると、中央部に長手方向に沿って基板載置部もしくは中央載置部１１があり、この両側で側縁部にカセットの両縁載置部１２ａ、１２ｂが形成されており、中央の載置部１１と両側の載置部１２ａ、１２ｂとの間にロボット２５のフォーク状のアーム２６ａ、２６ｂを挿通させる幅を有する溝もしくは凹部ｍが形成されている。図１から明らかなように、上記載置部１１、１２ａ、１２ｂは底壁部ｎと一体的に形成されている。本発明によれば、上下段９、１０の底壁部ｎには、冷却水循環用のジャケット１３が埋設されている。これは図示せずとも、下方の冷却水の供給、排出チューブホルダーＴに連通させられている。なお、カセット７は熱の良導体、例えば金属から成っているものとする。また、吸熱効果を良くする為、黒色処理されている方が良い。
【００１５】
カセット７の下段の底壁部ｎには、４本の駆動ロッド１４ａ、１４ｂ及び１４ｃ、１４ｄが固定されており、これらはカセット室５Ａの底壁部１５に形成した丸孔５ａを挿通しており、これらの下方へと延びる部分は駆動室５Ｂ内に配設される蛇腹状の真空ベローズ１６ａ、１６ｂ及び１６ｃ、１６ｄを挿通し、駆動室５Ｂ内に上下動可能に配設される駆動板１７に下端が固定されている。駆動ロッド１４ａ、１４ｂ、１４ｃ及び１４ｄは、駆動板１７の上下動と共に上下動するように構成されている。
【００１６】
駆動板１７の下方には、電動機１９が配設されており、これはＬ字形状の取付部材２０により駆動室５Ｂの前壁に固定されている。この電動機１９の回転軸１９ａは、駆動板１７の中央部に設けられ、内側面にねじを切ったねじブロック１７ａに螺合するねじロッドとして形成され、この上端部は支持板２２に設けたベアリング２３に回転可能に支持されている。駆動板１７の図２において左辺部にはガイドブロック１８ａ、１８ｂが形成されており、これは駆動室の前壁に固定されたガイドレール２７ａ、２７ｂに図示するように凹凸係合して上下に摺動自在となっている。図２に示すように、１つの真空ベローズ１６ｂ内を挿通する駆動ロット１４ｂは中空ロッドとされており、これに上述の水循環用の管２４ａ、２４ｂが挿通され、ジャケット１３に連通されている。本発明の第１実施例による真空処理装置１は以上のように構成されるが、次にこの作用について説明する。なお、他構成は他方の仕込−取出室を除いて従来例と同一である。
【００１７】
図１において、下段１０には図示せずとも、未処理の長方形状の基板Ｈが載置されているものとする。従来例と同様に、真空処理を施された基板Ｈが図１に示すように、フログレグアーム方式のロボット２５により、矢印ａに示す方向に上段９の溝ｍに一対のアーム２６ａ、２６ｂを挿通させながら前進させて所定の位置で停止させる。この後、電動機１９の駆動により回転軸１９ａが回転すると、ねじブロック１７ａとの螺合により、駆動板１７がガイドレール２７ａ、２７ｂにガイドブロック１８ａ、１８ｂが案内されて所定量上昇して、電動機１９が停止する。これにより処理済の基板Ｈは、その中央部及び両側縁部において載置部１１、１２ａ、１２ｂに載置される。次いで、ロボット２５のアーム２６ａ、２６ｂは図示する位置へと後退する。この後、電動機１９は再び駆動され、カセット７は更に上昇して所定値の高さに至ると電動機１９は停止し、図示の位置にあるロボット２５のアーム２６ａ、２６ｂが矢印ａに示す方向に前進し、一対の溝ｍ内に挿通された後、電動機１９は再び駆動され、カセット７は所定量下降する。これにより、未処理の図示しない基板Ｈはアーム２６ａ、２６ｂに載置される。次いで、ロボット２５のアーム２６ａ、２６ｂは図示する位置に後退し、この後、従来例と同様に、ロボット２５はその中心軸の周りの回転とフログレグ（図示略）の伸縮により真空処理室内へと搬送される。
【００１８】
以上のようにして、基板Ｈに真空処理が施されるのであるが、本発明によれば、上下段９、１０の底壁部ｎに循環用の水冷ジャケット１３が埋設されているので、上下段９、１０全体が冷却されており、従って、上述したように上段９の載置部１１、１２ａ、１２ｂに処理済の熱い基板Ｈを載置しても、この加熱によるカセット７の温度上昇も抑制され、下段１０に載置されている未処理の基板Ｈをそれほど加熱することはない。各底壁部ｎに埋設させた冷媒循環手段としてのジャケット１３により直接冷却されると共に上方の底壁部が直上方にあって対向しているので効率良く基板は冷却される。すなわち、従来はこの加熱により未処理の基板Ｈは複雑な形状に反っていたが、このような反りがなくなり、ほとんど真平面のまゝでロボット２５のアーム２６ａ、２６ｂにより取り出され、所定の真空処理室内に搬入されるのであるが、従来のような大きな反りがないので、所定の位置に正しく位置決めさせることができる。よって正しい真空処理が施される。上述したように更に本発明によれば、上段９の底壁部ｎは下段１０に対し被覆しているので、上段の熱い基板Ｈから未処理の基板が直接輻射により加熱されることはないので更に冷却効果もしくは昇温抑止効果を高めるものである。また、ほゞ真平面な基板Ｈをロボット２５のアーム２６ａ、２６ｂ上に載せることになるので、従来生じていた、搬送中の落下事故も皆無とすることができる。
【００１９】
以上、本発明の実施例について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基いて種々の変形が可能である。
【００２０】
例えば、以上の実施例では２段構造のカセットを説明したが、勿論、段数はこれに限られることなく、更に段数を増やすことが出来る。又、真空処理される基板の形状は長方形であったが、勿論、これに限ることなく円形のものにも本発明は適用可能である。この場合には、その基板の支持構造は、当然公知であるが上記とは異なるものである。
【００２１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の真空処理装置によれば、仕込−取出室における未処理の基板を処理済の基板により加熱されて複雑な形状に反って、真空処理室において反ることがなく、本来の真平面形状を維持して所定の真空処理室に正しく位置決めされ、正しく真空処理を施されることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は本発明の実施例による真空処理装置における仕込−取出室の部分破断斜視図である。
【図２】  図２は同要部の縦断面図である。
【図３】  図３は従来例の真空処理装置の平面図である。
【図４】  図４は同真空処理装置における仕込−取出室を示す断面図である。
【符号の説明】
１    真空処理室
７    カセット
９    上段
１０  下段
１３  水冷ジャケット
ｎ    底壁部
１１  中央載置部
１２ａ、１２ｂ    両縁載置部
【図１】
0003894374.tif 000002
【図２】
0003894374.tif 000003
【図３】
0003894374.tif 000004
【図４】
0003894374.tif 000005