(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空処理室に基板を搬送する台車上に傾いて直立し、基板が持たせ掛けられて基板の重量を受け止める複数の支柱と、各支柱および他の部材にそれぞれ取り付けられ、基板を保持する保持爪と、を備える搬送台車の基板支持機構において、
前記支柱は、基板加熱用のヒータから輻射熱を受ける側に欠落部を有する搬送台車の基板支持機構。
【請求項２】
前記支柱は、矩形の横断面形状をもつ角筒であり、
前記角筒は、前記ヒータから輻射熱を受ける一側面を備え、
前記欠落部は、前記一側面を全幅にわたって切り欠くスリットを含む
請求項１記載の基板支持機構。
【請求項３】
前記欠落部は、スリット群を含み、
前記スリット群は、前記スリットを含む複数のスリットで構成され、
前記複数のスリットの各々は、前記一側面を全幅にわたって切り欠き、
前記複数のスリットは、前記支柱の長手に沿って等ピッチ間隔で設けられた
請求項２記載の基板支持機構。
【請求項４】
さらに、前記支柱の少なくとも前記ヒータからの輻射熱を受ける側を覆い、前記支柱に照射される熱線を反射する反射部材を有する請求項１乃至３のうちいずれか１記載の基板支持機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空処理室に基板を搬送する搬送台車の基板支持機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラズマＣＶＤ、スパッタリング、ドライエッチング等のプラズマ処理を行う真空処理室に基板を出し入れするためにトレイレス斜め搬送台車方式が用いられている。トレイレス斜め搬送台車方式では、台車本体フレーム上に少し斜めにして直立させた支柱に基板を持たせ掛け、複数の保持爪により基板の辺縁部の一部のみを拘束した状態で基板を搬送する。基板は、プラズマ処理時にヒータ加熱されるとともに生成プラズマから輻射される熱線を受けて熱膨張するが、熱伸びが自由になるように台車の支持機構に保持されているので実質的に変形は生じない。
【０００３】
ところで、プラズマＣＶＤ装置においては、製膜速度を増大させるために基板をプラズマ処理室に搬入する前に予めヒータによって予備加熱する必要がある。基板の予備加熱は、搬送台車がプラズマ処理室の前段に到着したときに台車上で行われる。予備加熱用ヒータは、プラズマ処理室の前方において基板搬送路の一方側に配置され、台車上の基板に赤外線等の熱エネルギ線を照射する。予備加熱温度はおよそ１５０〜２００℃程度である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような予備加熱において、ヒータ１５２により支柱７が基板とともに片面側から加熱され、図５に示すように、熱変形により支柱７が反り曲がる。支柱７は強度及び耐食性を重視してステンレス鋼でつくられ、熱伝導率が他の金属材料等に比べて低いので、支柱の輻射熱を受ける面７ａと反対側の面７ｂとの間の温度差が大きくなりやすく、その結果、両面７ａ，７ｂ間に伸び差を生じて支柱７が傾く。支柱７の傾きが大きい場合は、次の真空処理室の入口を台車６が通過することが困難になる。また、真空処理室の入口を台車６が通過できたとしても狭い真空処理室内の周囲の部材に支柱７が干渉することがあり、台車の走行動作や基板の受け渡し動作に支障をきたすおそれがある。
【０００５】
さらに基板サイズが大型化すると支柱７が長くなり、熱変形した支柱７が真空処理室内の部材と干渉する可能性が増大する。例えば、大型基板を搬送する台車では支柱７の長さが約１．５ｍであるが、支柱の輻射熱を受ける面７ａと反対側の面７ｂとの間の温度差が１００℃程度になった場合に、両面７ａ，７ｂ間の伸び差が２ｍｍ以上になり、支柱７の上端部は１０ｍｍ以上も傾く。
【０００６】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであって、輻射熱による支柱の熱変形反りを有効に防止することができる搬送台車の基板支持機構を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る搬送台車の基板支持機構は、真空処理室に基板を搬送する台車上に傾いて直立し、基板が持たせ掛けられて基板の重量を受け止める複数の支柱と、各支柱および他の部材にそれぞれ取り付けられ、基板の辺縁部の一部を拘束して基板を保持する保持爪と、を備える搬送台車の基板支持機構において、前記支柱は、前記真空処理室内で熱エネルギを受ける側に、熱変形による曲がりを防止するための欠落部を有することを特徴とする。
【０００８】
上記の支柱は矩形の横断面形状をもつ角筒からなり、上記の欠落部は、少なくとも角筒の一側面を全幅にわたって切り欠き、かつ支柱に折れ曲がりを生じないように支柱の長手に沿って所定の間隔に形成された複数のスリットからなることが好ましい。
【０００９】
この場合に、スリットの幅は周囲の部分が熱膨張したときに潰れてしまわないように十分に広くする（少なくとも１ミリ程度）ことが望ましい。しかし、スリット幅を広くしすぎると、支柱が折れ曲がって角度がつきやすくなり、基板が転倒するおそれがあるので、スリット幅は数ミリ程度の適当なものとする。
【００１０】
また、スリットの相互間隔は、支柱の強度を損なわない範囲で、熱変形したときに支柱に折れ曲がりを生じない程度にすることが望ましい。例えば、支柱の長さを１．５メートルとする場合は２００〜４００ｍｍのピッチ間隔とすることが好ましい。
【００１１】
さらに、支柱の少なくとも熱エネルギを受ける側を覆い、該支柱に照射される熱線を反射する反射部材を有することが好ましい。反射部材にはステンレス箔、ニッケル箔、アルミニウム箔、錫箔などの金属箔を用いることが望ましい。
【００１２】
また、支柱は、オーステナイト系ステンレス鋼に比べて線膨張係数が小さい金属材料を耐熱性と耐食性に優れた材料で被覆したコーティング材からなることが好ましい。例えば、ＪＩＳに規定される構造用鋼材（ＳＳ材）からなる角管の外面にニッケルめっきコーティングしたものを支柱に用いることができる。このような支柱は線膨張係数がオーステナイト系ステンレス鋼のそれの約半分であり、熱変形量が大幅に小さくなるとともに、耐食性および耐熱性はニッケルコーティングが受け持つので、長期間にわたる使用に十分に耐えられるものとなる。
【００１３】
なお、基板支持機構は、垂直軸に対して７°〜１２°傾けて基板を支持することが好ましく、基板を約９°傾けて支持することが最も好ましい。基板の傾斜角が７°を下回ると、ローダや製膜室での基板受渡し時の基板支持が不安定になり反対側へ倒れるおそれがあるので、傾斜角の下限値は７°とする。一方、基板の傾斜角が１２°を上回ると、ゲート弁開口幅が広くなったり、搬送スペースや製膜ユニット内の無駄スペースが大きくなり処理室内のデッドスペースが増加して真空ポンプに過大な負荷がかかるようになるので、傾斜角の上限値は１２°とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について説明する。
【００１５】
図１に示すように、搬送台車６がレール８上を走行し、支柱７Ａに支持されたガラス基板Ｇが図示しない真空処理室に向けて搬送されるようになっている。搬送路には２本のレール８が平行に敷設され、真空処理室内に続いている。
【００１６】
台車の本体フレーム６１の側面部には図示しないラックが形成され、これにピニオンギア（図示せず）が噛み込み可能にレール８の側方に所定ピッチ間隔に配置されている。各ピニオンギアにはモータ駆動軸が連結され、ピニオンギアを回転駆動させると、これに噛み込んだラックが送られて台車６が前進するようになっている。
【００１７】
レール８は逆Ｔ字状の横断面を有するものである。レール８の上下フランジには３種類の予圧車輪６６ａ，６６ｂ，６６ｃがそれぞれ摺接し、揺れを抑えた状態で台車６が走行されるようになっている。
【００１８】
次に、搬送台車の基板支持機構について説明する。
【００１９】
基板支持機構は、２本の支柱７Ａと複数の保持爪２０，７１，７２，７３とで構成され、基板ＧをＺ軸に対して約９°傾けて直立支持するものである。
【００２０】
２本の支柱７Ａは、横断面がほぼ正方形の金属製の角管からなり、台車本体フレーム６１の長手方向両端近傍の上面に直立している。支柱７Ａの長さは基板Ｇの一辺より長く、支柱７Ａの相互間隔は基板Ｇの一辺より少し短くなっている。
【００２１】
２本の支柱７Ａは、基板Ｇの重量に耐えられるように台車本体フレーム６１にそれぞれボルト／ナットにより強固に締結されている。支柱７Ａと台車本体フレーム６１とは例えばオーステナイト系ステンレス鋼のような高強度で強靭な金属材料でつくられている。ちなみに、ガラス基板Ｇの一辺の長さを例えば１ｍとし、板厚を４ｍｍとした場合に、その重量は１０ｋｇｆを上回るものとなるので、支柱７Ａの径は４０ｍｍ以上とし、肉厚は４ｍｍ以上として必要な強度を確保する。
【００２２】
各支柱の予備加熱を受ける面７ａには複数のスリット７ｃがそれぞれ形成されている。各スリット７ｃは支柱の予備加熱を受ける面７ａを全幅にわたって切り欠かれ、少し隣接面にも切り込みが入っている。
【００２３】
スリット７ｃの相互間隔は、支柱７の強度を損なわない範囲で支柱７が熱変形したときに折れ曲がりを生じない程度とし、２００〜４００ｍｍのピッチ間隔とする。なお、スリット７ｃ間は等ピッチ間隔としてもよいし、支柱７への加熱量が多く反りが大きくなる上部のピッチ間隔のほうを下部よりも小さくするようにしてもよい。
【００２４】
スリット７ｃの幅は、周囲部分が熱膨張したときに潰れてしまわないように十分に広くし、少なくとも１ミリ程度の幅とする。しかし、スリット幅を広くしすぎると、支柱が折れ曲がって角度がつきやすくなり、基板が転倒するおそれがあるので、スリット幅は５ミリを超えない範囲で数ミリ程度の適当なものとする。
【００２５】
さらに、図４に示すように、反射部材としての金属箔７８を支柱７に巻き付け、予備加熱を受ける面７ａに照射される熱線を反射するようにしてもよい。このような金属箔７８にはステンレス箔、ニッケル箔、アルミニウム箔、錫箔などの高反射率のものを用いる。
【００２６】
また、支柱７は、オーステナイト系ステンレス鋼に比べて線膨張係数が小さい金属材料を耐熱性と耐食性に優れた材料で被覆したコーティング材でつくるようにしてもよい。例えば、ＪＩＳに規定される構造用鋼材（ＳＳ材）からなる角管の外面にニッケルめっき被覆したものを支柱７に用いることができる。
【００２７】
上述した２本の支柱７Ａに基板Ｇがもたせ掛けられ、さらに複数の保持爪２０，７１，７２，７３が基板Ｇの外周端縁部を拘束するようになっている。
【００２８】
左右一対の保持爪２０は、横断面がＵ字状をなし、基板Ｇのコーナー近傍の下辺を下側から受けて保持し、共通の受け渡し機構１０により同期して昇降可能に支持されている。外部昇降シリンダ機構３０のピストンロッド３２を突出させてロッド３３を上方に突き上げると、ジョイント３５が回動し、これとともに伝達軸７５が回動し、受け渡し機構１０の平行四辺形リンクアーム１１，１３，１５が上方に変位し、保持爪２０が上昇して基板Ｇの下辺を保持するようになっている。なお、保持爪２０の凹所にはポリイミド樹脂のような軟質材が充填被覆され、基板Ｇの端面部が損傷しないように保護されている。
【００２９】
３つの保持爪７１が各支柱７Ａの上部、中央、下部にほぼ等ピッチ間隔に取り付けられ、これらの保持爪７１により基板Ｇの左右両辺がそれぞれ拘束されている。これにより搬送中の基板Ｇが進行方向（Ｘ軸方向）に位置ずれするのが防止されている。保持爪７１は基板Ｇの外周端面を保持する形状をなしている。
【００３０】
保持爪７２は、上部補強リブ７４の中央に取り付けられ、基板Ｇの上辺中央を上側から押さえ付けるように基板Ｇを拘束している。保持爪７２は基板Ｇの外周端面を保持する形状をなしている。
【００３１】
保持爪７３は、支持部材７７の上端に支持されたブラケットに取り付けられ、基板Ｇの下辺中央を下側から持ち上げるように基板Ｇを保持している。保持爪７３は基板Ｇの外周端面を保持する形状をなしている。
【００３２】
これらの保持爪７１，７２，７３は、いずれもステンレスばね鋼でつくられた押え板ばね（厚さ０．２５〜１．５０ｍｍ）からなり、実質的に同じ形状をなしている。各保持爪の先端部は、基板Ｇの外周端縁部に当接して基板Ｇを半拘束状態に保持するようになっている。基板搬送時は、保持爪の先端部が基板Ｇの外周端縁部に当接して基板Ｇを保持している。一方、基板受け渡し時には、保持爪の先端部が受け渡し先の部材に当接して当該部材から押し返され、保持爪の可撓部が屈曲部のところから撓んで後方へ変位し、保持爪の先端部が基板Ｇから離脱する。すなわち、基板Ｇが他の部材の上に乗り移るとほぼ同時に、保持爪の先端部が他の部材に突き当たり、ばね可撓部が変位し、保持爪と基板Ｇとの間に間隙が生じる。この結果、保持爪による基板Ｇの拘束が解除され、基板は台車側の支持機構から他の部材上に受け渡される。
【００３３】
プラズマＣＶＤ処理室（製膜室）及び予備加熱用ヒータについて説明する。
【００３４】
搬送台車６が走行する搬送路に予備加熱用ヒータ１５２およびプラズマＣＶＤ処理室（図示せず）が順次配置されている。予備加熱用ヒータ１５２は、プラズマＣＶＤ処理室の前方において基板搬送路の一方側に設けられ、台車６上の基板Ｇに赤外線を照射する赤外線ヒータである。予備加熱温度はおよそ１５０〜２００℃程度であり、ヒータ電源は制御器により照射時間が制御されるようになっている。
【００３５】
製膜室内の製膜ユニットはプラズマＣＶＤ製膜に必要なユニット機器を２組ずつ備えるものであり、中央ユニットの両面にカバーを介してヒータユニットが対面配置されている。ヒータユニットにおいて、ヒータは複数の棒状発熱型のヒータエレメントからなり、ヒータカバーはヒータを裏面を除き箱状に覆い、ボールスクリュウ機構により中央の製膜ユニットに対して可動に支持されている。
【００３６】
ヒータカバーは支持突起を備えており、搬送台車６から受け渡された基板Ｇを支持突起によりヒータカバー上の所定高さ位置に支持できるようになっている。このようなヒータカバーは垂直軸に対して７°〜１２°傾けて基板Ｇを支持する。
【００３７】
製膜ユニットは、ガス供給機能付きラダー電極と、基板押え板と、排気通路とを備えている。電極の高周波電源は所定周波数の高周波を電極に印可し、電極と基板Ｇとの間にプラズマを生じさせるようになっている。
【００３８】
次に、上記の搬送台車を用いて基板Ｇを製膜室に搬送し、製膜処理する場合について概略説明する。
【００３９】
製膜予定面を上向きにしてガラス基板Ｇがローダ部としてのローラテーブル上を搬送されてくると、図示しないセンサが基板Ｇを検知し、この検知信号に基づき送りローラが停止され、基板Ｇが所定の受け渡し位置で停止する。この受け渡し位置には基板受け渡し用のローラフレーム及び搬送台車６が待機しており、ローラフレームにより基板Ｇは台車６上に移載される。
【００４０】
基板Ｇは製膜室に搬入される前にヒータ１５２により所定温度に予備加熱される。このとき台車の支柱７にも熱線が照射されるが、予備加熱を受ける面７ａにスリット７ｃが形成されているので、これに熱伸びが吸収され、支柱７にほとんど反りを生じない。また、支柱７の表面を反射部材７８で覆っているので、熱線が反射されて支柱７そのものの温度上昇も少なく、支柱７の熱変形が小さい。さらに、支柱７の材質をステンレス鋼ではなく一般構造用鋼とすることにより熱膨張による支柱７の変形量が大幅に低減される。このようにして支柱７の片面７ａに予備加熱用の熱線が照射された場合であっても実質的に支柱７には反りや曲がりが発生しない。
【００４１】
次いで、ゲート弁を開け、台車６を製膜室内に入れ、所定位置に停車させる。ボールスクリュウ機構によりヒータカバーを台車６上の基板Ｇに前進近接させるとともに、保持部材のそれぞれを揺動回転させ、支持アームから基板Ｇを解放し、ヒータカバーの支持突起の上に基板Ｇを移載する。
【００４２】
基板Ｇの受け渡し動作が完了すると、台車６は移動してレールから次のレールの上に乗り移り、この台車の乗り移りが完了したことをセンサ（図示せず）で検知すると、シリンダが駆動してゲート弁を移動させ、出入口を閉じる。次に、ヒータカバーを製膜ユニットに向けて前進させ、基板Ｇの周縁部を全周にわたり基板押え板に押し付ける。基板Ｇと電極との間に放電プラズマを発生させ、基板Ｇ上に製膜する。基板Ｇは所定温度に予備加熱されているので、基板上の水分の十分な除去されるとともに、製膜室での基板の昇温及び安定のための時間が大幅に短縮される。
【００４３】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、支柱の熱線を受ける面にスリットを形成しているので、これに熱伸びが吸収され、支柱にほとんど反りを生じなくなる。このため、大型の基板であっても真空処理室の周囲部材と干渉することなく、真空処理室内に安全かつ確実に基板を搬入することができる。
【００４４】
また、本発明によれば、支柱の表面を反射部材で覆っているので、熱線が反射されて支柱そのものの温度上昇も少なくなり、支柱の熱変形量そのものを小さくできる。
【００４５】
さらに、支柱の材質をステンレス鋼の線膨張係数よりも小さい一般構造用鋼とすることにより熱膨張による支柱の変形量を大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態の基板支持機構を有する搬送台車を示す正面図、（ｂ）は搬送台車の基板支持機構の側面図。
【図２】（ａ）は熱変形前の基板支持機構の支柱を示す図、（ｂ）は熱変形後の基板支持機構の支柱を示す図。
【図３】支柱の横断面図。
【図４】他の実施形態の支柱を示す分解斜視図。
【図５】従来の搬送台車の基板支持機構を示す図。
【符号の説明】
６…搬送台車、
６１…本体フレーム、
６６，６６ａ，６６ｂ，６６ｃ…車輪、
７，７Ａ…支柱、
７ａ…輻射熱を受ける面、７ｂ…反対側面、
７ｃ…スリット（欠落部）、
７１，７２，７３…押え板ばね（保持爪）、
７４…補強リブ、
７５…伝達軸、
７７…支持部材、
７８…金属箔（反射部材）、
８…レール、
１０…受け渡し機構、
２０…ホルダ（保持爪）、
３０…外部昇降シリンダ機構、
１５２…ヒータ、
Ｇ…基板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0003962574.tif 000005
【図５】
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