(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に所定の薄膜を作成する成膜手段を備えた成膜チャンバーと、大気側から成膜チャンバーに基板を搬入する際に基板が一時的に配置される基板搬入チャンバーと、成膜された基板を大気側に搬出する際に基板が一時的に配置される基板搬出チャンバーとを含む複数の真空チャンバーを縦設し、基板を水平に載せたトレイを搬送しながら成膜を行うトレイ搬送式インライン成膜装置であって、
前記成膜チャンバー又は成膜チャンバーを含み且つ前記基板搬入チャンバー及び前記基板搬出チャンバーを除いた複数の真空チャンバー内を通過するようにして設定されたトレイ搬送ラインに沿って一つ又は複数のトレイを搬送するトレイ搬送系を具備しており、トレイに搭載された基板がトレイ搬送系によって搬送される間にトレイは前記成膜チャンバー中に位置して基板が成膜されるようになっており、
トレイ搬送ライン上には、トレイへの基板の搭載を行う基板搭載位置と、成膜済みの基板のトレイからの回収を行う基板回収位置が設定されており、
前記基板搬入チャンバーから基板を基板搭載位置まで搬送する搬入側基板搬送系と、基板を基板回収位置から前記基板搬出チャンバーまで搬送する搬出側基板搬送系とが設けられており、
トレイは、成膜済みの基板が回収された後に再び基板搭載位置に位置して基板が搭載され、成膜チャンバー内での成膜に繰り返し利用されるものであり、
トレイ搬送ラインが設定された、前記成膜チャンバー又は成膜チャンバーを含み且つ前記基板搬入チャンバー及び前記基板搬出チャンバーを除いた複数の真空チャンバーは、トレイに対する基板の搭載、基板への成膜、トレイからの基板の回収という一連の動作が繰り返される間、大気に開放されずに常に真空雰囲気となるチャンバーであることを特徴とするトレイ搬送式インライン成膜装置。
【請求項２】
前記トレイは、前記トレイ搬送系を構成する部材に固定されておらず、トレイ搬送系を構成する部材に載った状態で搬送されるものであることを特徴とする請求項１記載のトレイ搬送式インライン成膜装置。
【請求項３】
前記トレイ搬送ラインのうち前記基板回収位置から前記基板搭載位置までの部分は、成膜の際にトレイが位置する場所を挟んで成膜手段とは反対側の位置に設定されていることを特徴とする請求項１又は２記載のトレイ搬送式インライン成膜装置。
【請求項４】
前記トレイ搬送系は、基板搭載位置から基板回収位置までトレイを水平な姿勢のまま移動させる往路側水平移動機構と、基板回収位置においてトレイを水平な姿勢のまま上方又は下方に移動させる回収側垂直移動機構と、基板回収位置から基板搭載位置までトレイを水平な姿勢のまま移動させる復路側水平移動機構と、基板搭載位置においてトレイを水平な姿勢のまま下方又は上方に移動させる搭載側垂直移動機構とから構成されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載のトレイ搬送式インライン成膜装置。
【請求項５】
前記基板回収位置から前記基板搭載位置へのトレイ搬送ライン上においてトレイを加熱する加熱手段が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載のトレイ搬送式インライン成膜装置。
【請求項６】
前記加熱手段は、成膜が行われる位置のトレイに対しても加熱が行えるよう構成されていることを特徴とする請求項５記載のトレイ搬送式インライン成膜装置。
【請求項７】
前記トレイ搬送系は、成膜チャンバーを構成する一つの真空チャンバーの内部のみでトレイを搬送するよう構成されていることを特徴とする請求項１乃至６いずれかに記載のトレイ搬送式インライン成膜装置。
【請求項８】
前記トレイは、基板の成膜する領域の形状に応じた開口を有して成膜面を下方に向けて基板を載せることが可能になっており、前記成膜手段は、このトレイの開口を通して成膜材料を下方から基板の表面に到達させることが可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至７いずれかに記載のトレイ搬送式インライン成膜装置。
【請求項９】
前記成膜チャンバーの搬送方向の前後に別の真空チャンバーが接続されており、前記トレイ搬送系は、前記成膜チャンバーとその前後の真空チャンバーを通過するようにして一つ又は複数のトレイを搬送するものであることを特徴とする請求項１乃至８いずれかに記載のトレイ搬送式インライン成膜装置。
【請求項１０】
前記基板搬入チャンバーと前記基板搬出チャンバーとは、一つの真空チャンバーで兼用されていることを特徴とする請求項１乃至９いずれかに記載のトレイ搬送式インライン成膜装置。
【請求項１１】
前記搬入側基板搬送系が搬送した未成膜の基板をトレイに受け渡してトレイに搭載する機構と、成膜済みの基板をトレイから前記搬出側基板搬送系に受け渡す機構が設けられていることを特徴とする請求項１乃至１０いずれかに記載のトレイ搬送式インライン成膜装置。
【請求項１２】
前記搬入側基板搬送系は、基板を一枚ずつ前記基板搬入チャンバーから前記基板搭載位置まで搬送するものであり、前記搬出側基板搬送系は、基板を一枚ずつ前記基板回収位置から前記基板搬出チャンバーまで搬送するものであることを特徴とする請求項１乃至１１いずれかに記載のトレイ搬送式インライン成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願の発明は、基板をトレイに載せて搬送して基板の表面に所定の薄膜を作成するトレイ搬送式の成膜装置であって、成膜チャンバーを含む複数の真空チャンバーを搬送の方向に沿って縦設したインライン式の成膜装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
基板の表面に薄膜を作成する成膜装置には、真空蒸着装置、スパッタリング装置、ＣＶＤ（化学的気相成長）装置等の各種のタイプのものが知られている。また、成膜チャンバーを含む複数の真空チャンバーを搬送の方向に沿って縦設したインライン式の装置も従来より知られている。
これらの装置を、基板をトレイに載せて搬送して基板の表面に所定の薄膜を作成するトレイ搬送式の装置とすることが検討されている。図９は、トレイ搬送式としたインライン式の装置の正面断面概略図である。図９に示す装置は、水平な姿勢のトレイ１の上に基板２を載せ、このトレイ１をトレイ搬送系３によって水平に搬送させる。
【０００３】
具体的には、トレイ搬送ラインに沿って、複数の真空チャンバー４１，４２，４３が縦設されている。各々の真空チャンバー４１，４２，４３はゲートバルブ４０を介して気密に接続されている。各々の真空チャンバー４１，４２，４３は、トレイ１の搬送順に、仕込みチャンバー４１、成膜チャンバー４２、回収チャンバー４３になっている。
成膜チャンバー４２は、成膜の方式に従って構成された成膜手段５を備えている。成膜手段５は、例えば真空蒸着により成膜を行う場合、電子ビーム加熱方式等の蒸発源で構成され、成膜チャンバー４２内に成膜材料よりなる蒸気流を発生させて基板２に到達させ、成膜を行うようにする。
【０００４】
基板２は、トレイ１に搭載されて仕込みチャンバー４１に搬入され、トレイ搬送系３がトレイ１を搬送することで成膜チャンバー４２に移動する。そして、上記のような成膜の後、トレイ１及び基板２は、回収チャンバー４３から搬出され、その後基板２はトレイ１から回収される。従って、トレイ１は、大気側、真空雰囲気、大気側の順に送られることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したトレイ搬送式インライン成膜装置では、トレイは、大気側、真空雰囲気、大気側の順に送られる。即ち、大気側と成膜チャンバーとを交互に行き来する。このため、大気側に出た際に大気中の水分や有機物がトレイに付着し、基板に作成される膜中にこれらが取り込まれて不純物となる。
この問題を解決するには、トレイを成膜チャンバーに搬入した後、充分な時間をかけて成膜チャンバーを排気し、成膜チャンバー内をかなり低い真空圧力にしてから成膜を開始する方法がある。しかし、この方法ではタクトタイムが非常に長くかかり、生産性が低下する欠点がある。
【０００６】
また、膜は基板のみならずトレイの表面にも堆積するが、このように膜が堆積したトレイを大気に開放して基板を搭載する際、大気中の水分や有機物によって膜が汚染され、膜の表面に汚染層が形成される。そして、このトレイを再び成膜チャンバーに搬入して成膜に使用すると、表面の汚染層の上にさらに膜が堆積し、汚染層の界面を持った膜が積層されることになる。このように汚染層の界面のある膜は剥がれ易く、剥がれた膜はパーティクルとなって成膜チャンバー中を浮遊し、基板に付着することによって膜の表面欠陥等の重大な問題を生ずることになる。
【０００７】
一方、成膜の際に基板を１００℃から３００℃程度に加熱することが多い。この場合、基板温度の均一性を確保するため、トレイも基板温度と同様の温度まで加熱する必要がある。従来の装置では、基板をトレイに搭載する際には基板もトレイも常温であり、成膜チャンバーに搬入してから基板とトレイとを同時に加熱するようにしている。しかし、この方式では、熱容量の大きなトレイを必要な温度に加熱するのに長い時間がかかり、また基板のみを加熱する場合に比べ大きな電力が必要になる。また、トレイは、大気中の常温と真空中の高温との熱サイクルを繰り返すことになって大きなエネルギー損失が生ずる他、トレイに堆積した膜がトレイとの熱膨張率の差によって剥がれやすくなり、剥がれた膜は前述と同様にパーティクルを発生させる。
【０００８】
本願の発明は、このような点を解決課題として成されたものであり、トレイが大気に開放されることなくしてトレイへの基板の搭載やトレイからの基板の回収を可能し、大気中の水分等のトレイへの付着を防止するとともに、基板を加熱する場合にも大きな電力を必要とせずエネルギーロスの少ない装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本願の請求項１記載の発明は、基板の表面に所定の薄膜を作成する成膜手段を備えた成膜チャンバーと、大気側から成膜チャンバーに基板を搬入する際に基板が一時的に配置される基板搬入チャンバーと、成膜された基板を大気側に搬出する際に基板が一時的に配置される基板搬出チャンバーとを含む複数の真空チャンバーを縦設し、基板を水平に載せたトレイを搬送しながら成膜を行うトレイ搬送式インライン成膜装置であって、
前記成膜チャンバー又は成膜チャンバーを含み且つ前記基板搬入チャンバー及び前記基板搬出チャンバーを除いた複数の真空チャンバー内を通過するようにして設定されたトレイ搬送ラインに沿って一つ又は複数のトレイを搬送するトレイ搬送系を具備しており、トレイに搭載された基板がトレイ搬送系によって搬送される間にトレイは前記成膜チャンバー中に位置して基板が成膜されるようになっており、
トレイ搬送ライン上には、トレイへの基板の搭載を行う基板搭載位置と、成膜済みの基板のトレイからの回収を行う基板回収位置が設定されており、
前記基板搬入チャンバーから基板を基板搭載位置まで搬送する搬入側基板搬送系と、基板を基板回収位置から前記基板搬出チャンバーまで搬送する搬出側基板搬送系とが設けられており、
トレイは、成膜済みの基板が回収された後に再び基板搭載位置に位置して基板が搭載され、成膜チャンバー内での成膜に繰り返し利用されるものであり、
トレイ搬送ラインが設定された、前記成膜チャンバー又は成膜チャンバーを含み且つ前記基板搬入チャンバー及び前記基板搬出チャンバーを除いた複数の真空チャンバーは、トレイに対する基板の搭載、基板への成膜、トレイからの基板の回収という一連の動作が繰り返される間、大気に開放されずに常に真空雰囲気となるチャンバーである。
同様に上記課題を解決するため、請求項２記載の発明は、上記請求項１の構成において、前記トレイは、前記トレイ搬送系を構成する部材に固定されておらず、トレイ搬送系を構成する部材に載った状態で搬送されるものである。
同様に上記課題を解決するため、請求項３記載の発明は、上記請求項１又は２の構成において、前記トレイ搬送ラインのうち前記基板回収位置から前記基板搭載位置までの部分は、成膜の際にトレイが位置する場所を挟んで成膜手段とは反対側の位置に設定されている。
同様に上記課題を解決するため、請求項４記載の発明は、上記請求項１、２又は３の構成において、前記トレイ搬送系は、基板搭載位置から基板回収位置までトレイを水平な姿勢のまま移動させる往路側水平移動機構と、基板回収位置においてトレイを水平な姿勢のまま上方又は下方に移動させる回収側垂直移動機構と、基板回収位置から基板搭載位置までトレイを水平な姿勢のまま移動させる復路側水平移動機構と、基板搭載位置においてトレイを水平な姿勢のまま下方又は上方に移動させる搭載側垂直移動機構とから構成されている。
同様に上記課題を解決するため、請求項５記載の発明は、上記請求項１乃至４いずれかの構成において、前記基板回収位置から前記基板搭載位置へのトレイ搬送ライン上においてトレイを加熱する加熱手段が設けられている。
同様に上記課題を解決するため、請求項６記載の発明は、上記請求項５の構成において、前記加熱手段は、成膜が行われる位置のトレイに対しても加熱が行えるよう構成されている。
同様に上記課題を解決するため、請求項７記載の発明は、上記請求項１乃至６いずれかの構成において、前記トレイ搬送系は、成膜チャンバーを構成する一つの真空チャンバーの内部のみでトレイを搬送するよう構成されている。
同様に上記課題を解決するため、請求項８記載の発明は、上記請求項１乃至７いずれかの構成において、前記トレイは、基板の成膜する領域の形状に応じた開口を有して成膜面を下方に向けて基板を載せることが可能になっており、前記成膜手段は、このトレイの開口を通して成膜材料を下方から基板の表面に到達させることが可能に構成されている。
同様に上記課題を解決するため、請求項９記載の発明は、上記請求項１乃至８いずれかの構成において、前記成膜チャンバーの搬送方向の前後に別の真空チャンバーが接続されており、前記トレイ搬送系は、前記成膜チャンバーとその前後の真空チャンバーを通過するようにして一つ又は複数のトレイを搬送するものである。
同様に上記課題を解決するため、請求項１０記載の発明は、上記請求項１乃至９いずれかの構成において、前記基板搬入チャンバーと前記基板搬出チャンバーとは、一つの真空チャンバーで兼用されている。
同様に上記課題を解決するため、請求項１１記載の発明は、上記請求項１乃至１０いずれかの構成において、前記搬入側基板搬送系が搬送した未成膜の基板をトレイに受け渡してトレイに搭載する機構と、成膜済みの基板をトレイから前記搬出側基板搬送系に受け渡す機構が設けられている。
同様に上記課題を解決するため、請求項１２記載の発明は、上記請求項１乃至１１いずれかの構成において、前記搬入側基板搬送系は、基板を一枚ずつ前記基板搬入チャンバーから前記基板搭載位置まで搬送するものであり、前記搬出側基板搬送系は、基板を一枚ずつ前記基板回収位置から前記基板搬出チャンバーまで搬送するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態について説明する。
図１から図６は、本願発明の実施形態の構成を説明する図である。このうち、図１は実施形態のトレイ搬送式インライン成膜装置の構成を説明する正面概略図、図２は、図１の装置におけるトレイの構成を説明する斜視概略図である。また、図３は、トレイへの基板の受け渡しを行う受け板機構の構成を説明する斜視概略図、図４は、図１の装置における搬入側基板搬送系の構成を説明する斜視概略図である。また、図５から図８は、図１の装置におけるトレイ搬送系の構成を例示する図である。このうち、図５は、図１の装置における搭載側垂直移動機構及び搭載側トレイ搬送機構の構成を説明する斜視概略図、図６及び図７は、トレイへの基板の搭載動作を説明する側面概略図、図８はトレイからの基板の回収動作を説明する側面概略図である。
【００１１】
まず、図１に示す通り、本実施形態の装置は、大気側から基板２を搬入する基板搬入チャンバー４４と、基板２の表面の所定の薄膜を作成する成膜手段５を備えた成膜チャンバー４２と、成膜された基板２を搬出する基板搬出チャンバー４５とを基板２の搬送の方向に沿って縦設した構成となっている。基板搬入チャンバー４４、成膜チャンバー４２、基板搬出チャンバー４５の各々の境界部分、基板搬入チャンバー４４の入り口側、及び、基板搬出チャンバー４５の出口側には、それぞれゲートバルブ４０が配設されており、トレイ１に載せられた基板２は、これらのゲートバルブ４０を通して、基板搬入チャンバー４４、成膜チャンバー４２、基板搬出チャンバー４５の順に搬送されるようになっている。尚、各チャンバー４４，４２，４５には、不図示の排気系が接続され、所定の圧力まで排気可能に構成されている。
【００１２】
本実施形態の装置では、基板２及びトレイ１の搬送の構成に大きな特徴の一つがあるので、以下の説明では、この点に重点をおいて説明する。
本実施形態では、基板２は、基板搬入チャンバー４４に搬入された後、搬入側基板搬送系６によって基板搭載位置まで搬送され、搭載側受け板機構３１を使用してトレイ１に搭載されるようになっている。そして、トレイ１が搭載側トレイ搬送機構３２及び往路搬送機構３４によって成膜チャンバー４２内を往路搬送ラインに沿って搬送される過程で、トレイ１上の基板２に所定の成膜が行われ、基板回収位置において回収側受け板機構３５を使用して基板２がトレイ１から回収されて、搬出側基板搬送系７によって基板搬出チャンバー４５に搬送されるようになっている。そして、トレイ１は、回収側垂直移動機構３６によって上昇した後、往路搬送ラインの上側に設定された復路搬送ラインを回収側トレイ搬送機構３７及び復路搬送機構３８によって搬送され、その後搭載側垂直移動機構３３によって基板搭載位置に戻るようになっている。従って、正面から見ると、トレイ１は、長方形状の循環経路に沿って循環するようになっている。
【００１３】
まず、図２を使用して基板２及びトレイ１の構成について説明する。
本実施形態の装置によって成膜される基板２は、図２に示すように長方形のものである。具体的には、例えばプラズマディスプレイ用のガラス基板等が想定されている。基板２の大きさは、例えば１０００ｍｍ×６５０ｍｍ程度であり、厚さは例えば３ｍｍ程度である。
【００１４】
トレイ１は、図２に示すような長方形の枠状のものである。即ち、トレイ１は中央に長方形の開口を有する。トレイ１の内側の縁には、図２に示すような段差が設けられており、この段差の部分に基板２を落とし込むようになっている。尚、本実施形態では、基板２の成膜を行う表面（以下、成膜面）が下側を向くようにして基板２がトレイ１に載せられるようになっており、下方から成膜材料を成膜面に到達させて成膜を行うようになっている。
また、トレイ１は、長辺の部分の両側に三つずつ均等間隔で受け板用凹部１１が形成されている。尚、基板２は、長辺の方向に搬送されるようになっており、また基板２を載せたトレイ１も基本的に基板２の長辺の方向に搬送されるようになっている。
【００１５】
次に、図３を使用して受け板機構３１，３５の構成について説明する。
受け板機構３１，３５は、トレイ１への基板２の受け渡しの際に使用されるものであり、搭載側受け板機構３１も回収側受け板機構３５も同様な構成になっている。搭載側受け板機構３１は、図３に示すような左右一対の受け板ユニット３１１，３１２から構成されている。
受け板ユニット３１１，３１２は、基板２の長辺の方向に長い帯板状の受け板保持板３１１１，３１２１と、受け板保持板３１１１，３１２１に固定された受け板３１１２，３１２２とから構成されている。受け板３１１２，３１２２は、トレイ１の受け板用凹部１１の位置に相当するように三つずつ設けられており、基板２の長辺部分の端部の図３に示すように支えるよう構成されている。尚、受け板ユニット３１１，３１２には、図６及び図７に示すように、受け板移動棒３１３を介して受け板駆動源３１４が接続されており、受け板駆動源３１４によって、両側の受け板ユニット３１１，３１２が接近する向きと遠ざかる向きとで直線移動することが可能に構成されている。
【００１６】
次に、図１及び図４を使用して搬入側基板搬送系６について説明する。
搬入側基板搬送系６は、基板搬入チャンバー４４から基板搭載位置まで基板２を搬送するためのものである。この搬入側基板搬送系６は、基板搬入チャンバー４４に配設された搬入側第一基板搬送機構６１と、成膜チャンバー４２内の基板搭載位置に配設された搬入側第二基板搬送機構６２とから主に構成されている。
【００１７】
図４には、搬入側第二基板搬送機構６２の構成が示されている。搬入側第二基板搬送機構６２は、搬送方向に沿って両側に配設された一対の基板搬送ユニットによって構成されている。この基板搬送ユニット６２０は、複数の搬送コロ６２１と、各搬送コロ６２１を軸支する様搬送コロ６２１を先端に固定したコロ軸６２２と、ベアリングを介在させて各コロ軸６２２を貫通させて保持した保持板６２３と、各コロ軸６２２に固定されたプーリ６２４とから主に構成されている。
【００１８】
プーリ６２４のうちの一つは、プーリ駆動軸６２５が固定された駆動プーリになっており、他のプーリ６２４は従動プーリになっている。プーリ駆動軸６２５は、スライドジョイント６２６を介して導入棒６２７に連結されており、導入棒６２７は、成膜チャンバー４２の器壁４２０を気密に貫通し、成膜チャンバー４２外に配設されたモータ等のコロ回転駆動源６２８に連結されている。そして、各プーリ６２５にはベルト６２９が架けられており、コロ回転駆動源６２８が駆動されると、スライドジョイント６２６を介して駆動プーリ６２４が回転し、この回転がベルト６２９によって従動プーリ６２４に伝えられ、これによって、すべての搬送コロ６２１が同じ向きに回転するようになっている。
【００１９】
尚、プーリ駆動軸６２５は、減速器やクラッチ等を備えた運動伝達機構６２８１を介してコロ回転駆動源６２８に連結されている。また、スライドジョイント６２６は、基板搬送ユニット６２０の直線移動を許容しつつ導入棒６２７とプーリ駆動軸６２５とを連結し、回転運動を伝えるためのものである。
尚、他方の側の基板搬送ユニット６２０も同様な構成であり、両側に並んだ搬送コロ６２１の回転によって搬送コロ６２１の上に載った基板２を搬送するようになっている。
【００２０】
また、保持板６２３の搬送コロ６２１の側とは反対側の面には、保持板移動棒６２３１が固定されている。この保持板移動棒６２３１は、成膜チャンバー４２の器壁に気密に貫通しており、成膜チャンバー４２外に配設されたエアシリンダ等の直線駆動源６２３２に連結されている。直線駆動源６２３２が駆動されると、保持板移動棒６２３１によって保持板６２３が移動し、一対の基板搬送ユニット６２０が互いに接近する向きと互いに遠ざかる向きとに直線移動するよう構成されている。尚、基板搬送ユニット６２０の移動を直線性よくガイドする不図示のリニアガイドが設けられている。
【００２１】
尚、基板搬入チャンバー４４に設けられた搬入側第一基板搬送機構６１は、上記保持体移動棒６２３１及び直線駆動源６２３２が設けられていない点を除き、上記搬入側第二基板搬送機構６２と同様の構成である。
また、搬出側基板搬送系７も、上記搬入側基板搬送系６と同様の構成であり、基板搬出チャンバー４５に配置された搬出側第一基板搬送機構７１と、基板回収位置に配設された搬出側第二基板搬送機構７２とから構成されている。そして、搬出側第二基板搬送機構７２は、上述のものと同様の保持板移動棒及び直線駆動源を備えている。
【００２２】
次に、図１及び図５を使用して、搭載側垂直移動機構３３及び搭載側トレイ搬送機構３２の構成を説明する。本実施形態では、搭載側垂直移動機構３３によってトレイ１を垂直移動させながら、受け板３１１２，３１２２から基板２を受け取ってトレイ１に載せ、搭載側トレイ搬送機構３２によって成膜チャンバー４２内の搬送を開始するよう構成されている。
まず、搭載側トレイ搬送機構３２は、上述した搬入側第二基板搬送機構６２と類似した構成になっており、搬送方向に沿って両側に配設された一対のトレイ搬送ユニット３２０によって構成されている。即ち、トレイ搬送ユニット３２０は、複数の搬送コロ３２１と、各搬送コロ３２１を軸支するよう搬送コロ３２１を先端に固定したコロ軸３２２と、ベアリングを介在させて各コロ軸３２２を貫通させて保持した保持板３２３と、各コロ軸３２２に固定されたプーリ３２４とから主に構成されている。
【００２３】
そして、プーリ３２４のうちの一つは、プーリ駆動軸３２５が固定された駆動プーリになっており、他のプーリ３２４は従動プーリになっている。プーリ駆動軸３２５は、ユニバーサルジョイントのような着脱ジョイント３２６を介して導入棒３２７に連結されており、導入棒３２７は、成膜チャンバー４２の器壁４２０を気密に貫通し、成膜チャンバー４２外に配設されたモータ等のコロ回転駆動源３２８に連結されている。
【００２４】
また、各プーリ３２４にはベルト３２９が架けられており、コロ回転駆動源３２８が駆動されると、着脱ジョイント３２６を介して駆動プーリ３２４が回転し、ベルト３２９によってこの回転が伝えられて従動プーリ３２９が回転し、これによってすべての搬送コロ３２１が同じ向きに回転するようになっている。尚、導入棒３２７は、減速器やクラッチ等を備えた運動伝達機構３２８１を介してコロ回転駆動源３２８に連結されている。また、他方の側のトレイ搬送ユニット３２０も同様な構成であり、両側に並んだ搬送コロ３２１の回転によって搬送コロ３２１の上に載ったトレイ１を搬送するようになっている。
【００２５】
そして、搭載側垂直移動機構３３は、各々のトレイ搬送ユニット３２０全体を垂直に移動させ、これによってトレイ１を垂直に移動させるようになっている。搭載側垂直移動機構３３は、保持板３２３の中央部分を支持するＬ字状の小さな板材からなる支持体３３１と、支持体３３１の下面に先端が固定されるとともに成膜チャンバー４２の底面の器壁４２０に気密に貫通した垂直移動棒３３２と、垂直移動棒３３２に連結されたエアシリンダ等の垂直駆動源３３３等から主に構成されている。垂直駆動源３３４が駆動されると、垂直駆動棒３３２がトレイ搬送ユニット３２０全体を垂直方向に移動させ、これによってトレイ１が垂直移動を行うようになっている。尚、トレイ搬送ユニット３２０の垂直移動を直線性よくガイドする不図示のリニアガイドが設けられている。
【００２６】
また、回収側直線移動機構３６及び回収側トレイ搬送機構３７の構成も上述とほぼ同様である。但し、後述するように、回収側トレイ搬送機構３７のコロ回転駆動源３７８及び導入棒３７７は、搭載側トレイ搬送機構３２のものよりも高い位置、具体的には復路搬送ラインの高さの位置に設けられている。
尚、図１に示す往路搬送機構３４及び復路搬送機構３８は、具体的に示されていないが、図５に示す搭載側トレイ搬送機構３２とほぼ同様の構成である。但し、トレイ１を垂直移動させることはないので、搭載側垂直移動機構３３のようなものは設けられていない。
【００２７】
次に、図６及び図７を使用して、トレイ１への基板２の搭載動作について説明する。図６及び図７には、片方の側の基板搬送ユニット６２０、トレイ搬送ユニット３２０、搭載側受け板機構３１及び搭載側垂直移動機構３３等が示されている。
まず、搬入側基板搬送系６によって基板２が基板搭載位置まで搬送される。この際、搬入側第二基板搬送機構６２の基板搬送ユニット６２０は、図６中に二点鎖線で示す位置に位置している。不図示のセンサによって基板２が所定位置に達したことを検出すると、基板搬送ユニット６２０のコロ回転駆動源６２８が停止し、基板２を停止させる。次に、搭載側受け板機構３１が駆動され、一対の受け板ユニット３１１，３１２（受け板ユニット３１２は図６及び図７中不図示）が互いに接近する方向に移動し、図６に示すように、基板２の長辺方向の端部を支持する位置まで移動して停止する。この際、各受け板３１１２，３１２２は、基板搬送ユニット６２０の各搬送コロ６２１の間を進入し、搬送コロ６２１にはぶつからないようになっている。
【００２８】
次に、基板搬送ユニット６２０の直線駆動源６２８が駆動され、一対の基板搬送ユニット６２０が互いに遠ざかる向きに移動する。図６に示す片側の基板搬送ユニット６２０は、実線で示す位置に位置する。この状態では、基板２は、受け板３１１２，３１２２のみで支持された状態となっている。
そして次に、搭載側垂直移動機構３３が駆動され、下方の待機位置にあったトレイ搬送ユニット３２０が上昇し、トレイ搬送ユニット３２０上のトレイ１に基板２が載るか又はその僅か下方の位置に達すると移動を停止する。この際、受け板３１１２，３１２２は、前述したようにトレイ１に形成された受け板用凹部１１内に位置した状態となる。
【００２９】
次に、搭載側受け板機構３１が再び駆動され、受け板ユニット３１１，３１２を互い遠ざかる向きに移動させる。これによって、図７に示すように、基板２はトレイ１上に完全に載った状態となり、受け板ユニット３１１，３１２は、図７に示すように退避位置まで移動して停止する。
そして、搭載側垂直移動機構３３が再び駆動され、トレイ搬送ユニット３２０を所定位置まで上昇させる。この所定位置とは、成膜の際の搬送ラインである復路搬送ラインの高さの位置である。この位置に達すると、図７中に示すように、トレイ搬送ユニット３２０のプーリ駆動軸３２５が、着脱ジョイント３２６を介して導入棒３２７に連結された状態となるようになっている。従って、トレイ搬送ユニット３２０がこの位置に達した後、コロ回転駆動源３２８が駆動されて各搬送コロ３２１が回転し、これによってトレイ１は往路搬送ラインに沿って成膜チャンバー４２内を搬送されていくことになる。
【００３０】
次に、図８を使用して、トレイ１からの基板２の回収動作について説明する。図８は、図６及び図７と同様に、片方の側の基板搬送ユニット６４０、回収側受け板機構３５、回収側垂直移動機構３６及び回収側トレイ搬送機構３７のトレイ搬送ユニット３７０を示している。尚、図８に示す基板搬送ユニット６４０は、基板回収位置に配設された搬出側第二基板搬送機構６４のものを示している。
往路搬送ラインに沿ってトレイ１が搬送されて成膜が完了すると、トレイ１は基板回収位置に達して停止する。この停止動作は、不図示のセンサの信号等によって行う。トレイ１が基板回収位置に達した際には、トレイ搬送ユニット３７０は、図８中にＡで示す往路搬送ラインの高さの位置に位置している。この状態で、まず回収側垂直移動機構３６が動作し、トレイ搬送ユニット３７０をＢの位置まで下降させる。このＢの位置は、トレイ１上の基板２が、搬出側基板搬送系７の基板搬送ラインの高さの位置になるような位置である。
【００３１】
次に、回収側受け板機構３５が動作し、退避位置にあった一対の受け板ユニット３５１，３５２（受けユニット３５２は図８中不図示）を互いに接近する向きに移動させる。そして、受け板３５１２，３５２２（受け板３５２２は図８中不図示）がトレイ１の受け板用凹部１１に進入しながら基板２の長辺方向の端部を支持する位置に達すると、受け板ユニット３５１，３５２の移動は停止される。
【００３２】
次に、回収側垂直移動機構３６が再び動作し、トレイ搬送ユニット３７０をさらに下降させ、図８にＣで示す下方の退避位置まで移動させて停止させる。これによって、トレイ１は基板２を載置しない空の状態となるとともに、基板２は受け板３５１２，３５２２の上に載って受け板３５１２，３５２２のみで支持された状態となる。
【００３３】
そして次に、基板搬送ユニット３７０の直線駆動源３７８が動作して一対の基板搬送ユニット３７０が互いに接近する向きに移動し、先端の搬送コロ３７１が基板２の長辺方向の端部の下方に達すると移動を停止する。
この状態で、回収側受け板機構３５が再び駆動され、一対の受け板ユニット３５１，３５２が互いに遠ざかる向きに移動し、当初の待機位置に復帰する。これによって、受け板３５１２，３５２２に支持されていた基板２は、基板搬送ユニット６４０の搬送コロ６４１の上に移る。この状態で、基板搬送ユニット６４０のコロ回転駆動源６４８が駆動され、搬送コロ６４１は、成膜チャンバー４２から基板搬出チャンバー４５へ基板２を送る。
【００３４】
基板２が基板搬出チャンバー４５まで送られると、基板回収位置にある一対の基板搬送ユニット３７０は互いに遠ざかる向きに移動し、当初の待機位置に復帰する。そして、回収側垂直移動機構３６が再び駆動され、トレイ搬送ユニット３７０を図８にＤで示す位置まで上昇させる。このＤの位置は、往路搬送ラインよりも高い位置に設定された復路搬送ラインの位置である。このＤの位置にトレイ搬送ユニット３７０が達すると、図８に二点鎖線で示すように、プーリ駆動軸３７５と導入棒３７７とが着脱ジョイント３７６によって連結された状態となる。従って、この状態でコロ回転駆動源３７８が駆動されることにより、空のトレイ１は、復路搬送ラインに沿って搬送されていくことになる。
【００３５】
往路搬送ラインに沿って設けられた往路搬送系３４及び復路搬送ラインに沿って設けられた復路搬送系３８については、具体的に図示されていないが、図５に示すトレイ搬送ユニット３２０と同様の構成が採用されている。即ち、搬送ラインの両側に設けられた複数の搬送コロをプーリ及びベルトからなる駆動機構によって回転させて搬送する構成が採用されている。尚、往路搬送系３４及び復路搬送系３８には、図５に示す搭載側垂直移動機構３３のような構成は設けられていない。
また、基板搬入チャンバー４４への基板２の搬入及び基板搬出チャンバー４５からの基板２の搬出については、不図示の搬送ロボットを使用して行われるか、もしくは、搬送コロを使用した搬送機構を別途配設して行われる。場合によって、オペレーターが直接手で基板２を持って行う場合もある。
【００３６】
次に、本実施形態の別の特徴点である成膜手段５及び加熱手段の構成について説明する。
本実施形態の装置は、真空蒸着によって成膜を行うよう構成されており、成膜手段５は、成膜チャンバー４２にゲートバルブ４０を介して接続された蒸発源チャンバー５１と、蒸発源チャンバー５１内に配設された蒸発源５２と、蒸発源５２からの蒸気流を遮断するシャッタ５３等から主に構成されている。
成膜チャンバー４２の底面の中央には、図１に示すような大きな開口４２１が設けられており、この開口４２１を通して蒸発材料を供給するように蒸発源チャンバー５１が気密に接続されている。成膜チャンバー４２内の蒸発源５２には、例えば電子ビーム加熱方式又は抵抗加熱方式のるつぼが採用されており、内部に収容した材料を加熱して蒸発させるようになっている。
【００３７】
蒸発した材料は、蒸発源チャンバー５１から成膜チャンバー４２に進入し、トレイ１上の基板２の成膜面に達して所定の膜が作成される。本実施形態では、成膜面が下方を向いており、下方から成膜材料を到達させている。この構成は、成膜チャンバー４２内に存在する塵や埃、パーティクル等が成膜面に付着しづらくし、膜の欠陥を生じにくくするという点に大きく貢献している。
次に、加熱手段は、成膜の際の基板２の温度を所定温度まで高くして、成膜速度を上げたり、膜質を向上させたりするためのものである。この加熱手段には、本実施形態では、輻射加熱ランプ８が採用されており、輻射加熱によって基板２を加熱するようになっている。輻射加熱ランプ８は、棒状のものであり、搬送方向に直角な方向に延びるようして搬送方向に複数並べて設けられるとともに、往路搬送ラインを挟んで蒸着チャンバー５１と向かい合うようにして配設されている。
【００３８】
上記加熱手段の構成によれば、基板２がトレイ１に載せられて往路搬送ラインを搬送されてくると、上側に設けられた輻射加熱ランプ８によって基板２及びトレイ１が加熱され、所定の高温になり、この状態で成膜が行われる。
そして、本実施形態の加熱手段の大きな特徴は、復路搬送ラインに沿って搬送されるトレイ１も、加熱手段によって加熱される点である。即ち、図１に示すように、復路搬送ラインは、加熱手段である輻射加熱ランプ８群のすぐ上側に設定されており、輻射加熱ランプ８の直上をトレイ１が通過するようになっている。従って、復路搬送ラインに沿ってトレイ１が搬送される過程で、輻射加熱ランプ８によってトレイ１は加熱される。尚、輻射加熱ランプ８群の上側を覆うようにして均熱板を配設し、輻射加熱ランプ８からの輻射線によって均熱板を加熱してこの均熱板からの輻射線によってトレイ１を加熱するようにすると、広範な復路搬送ライン上の場所で均一にトレイ１を加熱することができる。
【００３９】
このような加熱手段によって、トレイ１は基板２の搭載前に予め加熱されるようになっている。従って、トレイ１に基板２を載せた後の加熱時間が短縮化でき、温度均一性に優れた良質な成膜処理を高い生産性で行うことができる。また、トレイ１は大気中に取り出されず成膜室内で循環しているので、トレイ１の温度は相当程度高い領域で小さな昇降を繰り返すことになり、大気中に取り出して一旦常温にする従来に比べ、加熱のエネルギー効率の格段に向上している。
成膜の具体例について説明すると、例えばプラズマディスプレイ用のガラス基板について、表面保護用の薄膜をＭｇＯを材料として作成することができる。膜厚は例えば５０００オングストローム程度である。この際のガラス基板の加熱温度は、例えば２５０℃程度である。
【００４０】
以上説明した本実施形態の装置の構成において、トレイ１は一枚の基板２を載置するものであったが、二枚もしくはそれ以上の基板２を載置するようにしてもよい。また、一つのトレイ１だけが循環する場合でも、充分発明の効果が得られる。
また、成膜手段５の構成としては、前述した蒸発源チャンバー５１の構成に加えて、基板２の近傍に所定のガスを供給する手段を付加し、蒸発させた材料とガスとを反応させて所望の薄膜を作成する場合があるし、高周波電力供給手段等を付加してガスにエネルギーを与えながら成膜する場合もある。
【００４１】
さらに、蒸発源の構成としては、前述した個体ソースとしてのるつぼの他、ガスソースや液体を加熱蒸発させて供給する液体ソース等も使用できる。さらに、蒸発源にイオンソースを使用してイオンビーム蒸着を行ったり、分子線源を使用して分子線エピタキシャル成長を行うようにすることも可能である。
さらにまた、真空蒸着以外の方式の成膜手段５を採用することも可能である。例えば、成膜手段５として、スパッタリングカソードとスパッタ用ガス導入手段を採用してスパッタリングにより成膜する構成としたり、気相成長用の反応性ガスを導入するガス導入手段と熱又は高周波電力等のエネルギーを供給するエネルギー供給手段を採用して化学的気相成長法（ＣＶＤ）により成膜する構成とすることも可能である。
【００４２】
また、上記実施形態の装置では、トレイ１は一つの真空チャンバー即ち成膜チャンバー４２内のみで循環するよう構成されたが、成膜チャンバー４２の前後に別の真空チャンバーを接続し、これら複数の真空チャンバーにまたがって循環するよう構成してもよい。但し、一つの真空チャンバー内を循環するようにすると、トレイ搬送系の構成が簡略化される他、装置全体の小型化にも貢献できる。
尚、成膜手段５が配設された部分とは反対側の部分に復路搬送ラインが設定され、成膜手段５とは反対側の部分を回ってトレイ１が基板搭載位置に復帰する本実施形態の構成は、復路搬送ラインに沿った搬送系の構成が複雑にならず、装置全体がコンパクトにできる効果があるが、これに限られるものではない。
また、加熱手段の構成としては、輻射加熱ランプ８以外の輻射加熱手段（例えば、赤外線セラミックヒータ等）や接触加熱を行う加熱手段等を使用することができる。加熱手段が成膜中の基板２を加熱するとともに復路搬送ラインにあるトレイ１をも加熱する上記実施形態の構成は、加熱手段を兼用しているので、装置が簡略化され、コストが安くなるメリットがあるが、これに限られるものではない。
【００４３】
さらに、トレイ搬送系の構成としては、水平移動と水平な姿勢を保ったままの垂直移動とを組み合わせた前述の構成の他、トレイ１の搬送方向を転換する転換機構を採用して、トレイ１の基板載置面が常に搬送方向に沿うようにして搬送する機構も考えられる。但し、水平移動と水平な姿勢を保ったままの垂直移動とを組み合わせた前述の構成は、搬送のための機構に要するスペースが小さくでき、装置全体の大型化を抑制できるメリットがある。
【００４４】
また、基板搬入チャンバー４４と基板搬出チャンバー４５を一つの真空チャンバーで兼用することも可能である。例えば、成膜チャンバー４２にゲートバルブを介して気密に接続した真空チャンバー内に、基板１を多数収容可能な基板カセットと搬送ロボットとを配設し、搬送ロボットによって基板１を一枚ずつ基板カセットから基板搭載位置に搬送するとともに、成膜が終わった基板１を一枚ずつ取り出して基板カセットに収容する構成が考えられる。
本願の発明は、上述のように各種の機構を使用しているが、これらの機構は、上記実施形態の構成に限られるものではない。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明した通り、本願の請求項１の発明によれば、装置の稼働中、トレイは大気に晒されずに搬送されるので、トレイが大気に触れて水分等を吸着することによる問題が発生せず、良質な成膜処理を高い生産性で行うことができる。
また、請求項３の発明によれば、上記効果に加え、成膜の際にトレイが位置する場所を挟んで成膜手段とは反対側の位置を通過するようにしてトレイが基板搭載位置に戻るので、装置の構成が簡略化されるというメリットがある。
また、請求項４の発明によれば、上記効果に加え、水平移動と水平な姿勢を保ったままの垂直移動とを組み合わせたトレイ搬送系の構成を採用しているので、搬送のための機構に要するスペースが小さくでき、装置全体の大型化を抑制できるメリットがある。
また、請求項５の発明によれば、上記効果に加え、基板搭載位置までに戻るトレイ搬送ライン上においてトレイを加熱する加熱手段が設けられているので、基板を加熱しながら処理する際の処理時間が短くできるとともに加熱のエネルギー効率も格段に向上する。
また、請求項６の発明によれば、上記効果に加え、加熱手段が成膜の際の加熱にも兼用されているので、加熱手段の構成が簡略化され、コスト的にもメリットが大きい。
また、請求項７の発明によれば、上記効果に加え、成膜チャンバーを構成する一つの真空チャンバーの内部のみでトレイが搬送されるので、トレイ搬送系の構成が簡略化される他、装置全体の小型化にも貢献できる。
また、請求項８の発明によれば、上記効果に加え、基板の成膜面が下方を向き、成膜材料を下方から成膜面に到達させる成膜するので、成膜面への塵や埃の付着が抑制され、成膜の質が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本願発明の実施形態のトレイ搬送式インライン成膜装置の構成を説明する正面概略図である。
【図２】  図１の装置における搬入側基板搬送系の構成を説明する斜視概略図である。
【図３】  図１の装置におけるトレイの構成を説明する斜視概略図である。
【図４】  図１の装置においてトレイへの基板の受け渡しを行う受け板機構の構成を説明する斜視概略図である。
【図５】  図１の装置におけるトレイ搬送系を構成する搭載側垂直移動機構及び搭載側トレイ搬送機構の構成を説明する斜視概略図である。
【図６】  図１の装置におけるトレイへの基板の搭載動作を説明する側面概略図である。
【図７】  図１の装置におけるトレイへの基板の搭載動作を説明する側面概略図である。
【図８】  図１の装置におけるトレイからの基板の回収動作を説明する側面概略図である。
【図９】  トレイ搬送式としたインライン式の装置の正面断面概略図である。
【符号の説明】
１  トレイ
２  基板
３１  搭載側受け板機構
３２  搭載側トレイ搬送機構
３３  搭載側垂直移動機構
３４  往路搬送機構
３５  回収側受け板機構
３６  回収側垂直移動機構
３７  回収側トレイ搬送機構
３８  復路搬送機構
４２  成膜チャンバー
４４  基板搬入チャンバー
４５  基板搬出チャンバー
５  成膜手段
６  搬入側基板搬送系
７  搬出側基板搬送系
８  加熱手段としての輻射加熱ランプ
【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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【図８】
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【図９】
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