(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空状態でワークピースを処理する真空ハンドラーであって、
大気圧以下の第１の設定操作圧力レベルへの排気に適応した主真空室と、
大気圧以下で、主真空室の操作圧力レベル以上の第２の設定操作圧力レベルへの排気に適応した前置室と、
前記主真空室と前置室とを連結し、主真空室及び前置室から密閉可能で、前置室と主真空室との間でワークピースの搬送中におけるワークピースの通過に適応した真空ロックと、
前記主真空室と真空ロックとの間でワークピースの搬送を行う昇降装置とを備え、
前記前置室は、真空ロック開放時に前記昇降装置に加わる圧力を前記第２の設定操作圧力レベルとして前記昇降装置に加わる圧力差を低減する、真空ハンドラー。
【請求項２】
真空ハンドラーの外部の大気状態と真空ハンドラーの内部の主真空室での真空状態との間でワークピースを搬送する方法であって、
主真空室を第１の設定操作圧力レベルに排気する工程と、
真空ハンドラーの真空ロック領域を第１の設定操作圧力レベルよりも低真空の第３の設定操作圧力レベルに排気する工程と、
真空ハンドラーの前置室領域を第３の設定操作圧力レベルよりも低真空の第２の設定操作圧力レベルに排気する工程と、
前記真空ロックを開放し、前記主真空室と真空ロックとの間でワークピースの搬送を行う昇降装置によって、前置室と真空ロック領域と主真空室との間でワークピースを連続して搬送する工程とを備え、
前記前置室は、前記真空ロック開放時に前記昇降装置に加わる圧力を前記第２の設定操作圧力レベルとして前記昇降装置に加わる圧力差を低減する、搬送方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フラットパネルディスプレイの操作装置及び搬送方法に関し、特に、フラットパネルディスプレイを通常の大気圧状態と真空状態との間で移動する装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造には、複雑で特殊な工程が多数含まれている。これらの工程の多くは、真空状態で行う必要がある。たとえば、製造されたフラットパネルディスプレイのピクセルアレイが完全なものであるか否かの検査や、ピクセルアレイ中に存在する欠陥の検出やその位置の特定を行う方法として、電圧コントラストによる検査方法やＥビームを用いた検査方法が知られている。これらの検査方法では真空状態であることが求められている。Ｅビームを用いた検査方法では、検査基板に対する電子ビームの照射や基板からの二次電子放出の測定を真空状態において行うことを要している。二次電子放出による信号の電圧特性は、基板が電気的に正常であるか否かを表しており、フラットパネルディスプレイの薄膜トランジスター（ＴＦＴ）のスイッチングにおける欠陥の検出や位置の特定に用いることができる。
【０００３】
フラットパネルディスプレイの製造工程中には、例えば、半導体ウェハの製造工程と類似する段階が含まれている。フラットパネルディスプレイあるいは半導体ウェハの製造や検査の段階において、同様な操作装置を適用することができる場合がある。
【０００４】
新規の技術を用いることによって、物理的に大きなフラットパネルディスプレイを扱うことが可能となっているが、フラットパネルディスプレイを取り扱う装置に固有の制約が生じている。その結果、フラットパネルディスプレイの製造と半導体ウェハの製造の両方に対して何らの改良も要することなく適していた装置も、その有効性を失うこととなっている。
【０００５】
その一例として、加工品を通常の大気圧状態と真空状態との間で移動させる真空ハンドラーがある。図８は真空ハンドラーの従来技術を説明するための図である。操作中においては、真空室２４は真空ポンプシステム２２によって高真空に維持されている。ワークピース２０は、真空室２４の真空性を損することなく真空ロック２３内に導入される。次に、同一の真空システムあるいは専用のシステム（図示していない）を用いて、真空ロック２３はその圧力が真空室２４の圧力と同圧となるまで排気される。次に、真空ロック２３は真空室２４側に開放され、ワークピース２０が真空ロック２３からステージ機構２９上あるいは真空室２４内に配置された同様の駆動機構上に搬送される。これによれば、通常、真空ロック２３の容積は真空室の容量よりかなり小さく、排気時間が短時間ですむため、ワークピース２０は比較的高速に搬送される。
【０００６】
Toro-Lira等の特許でU.Sフィリップスに譲渡されている米国特許５，０９８，２４５は、半導体ウェハの操作及び真空室に対する搬出入を行うシステムにかかわるものである。図９は、従来の真空ハンドラー（Toro-Liraによるシステム）の動作の概要を図示している。真空ハンドラー２１は真空室２４と真空ロック２３とを備えている。真空ロック２３は、円形の外部ドア２５によって大気側から密閉されている。図中において、符号２５ｂは閉鎖位置（実線で示す）を示し、符号２５ａは開放位置（破線で示す）を示している。円形の昇降装置２６は、上方位置２６ａ（実線で示す）にあるとき、膨張可能なシール（膨張式シール）２８を用いて真空ロック２３を真空室２４から密閉する。膨張式シール２８は、膨張あるいは加圧された状態を示している。真空室２４の断面開放部分が密閉されることになる。膨張式シール２８を収縮させることによって、昇降装置２６は図中の破線で示す下方位置２６ｂに移動可能となる。
【０００７】
真空ハンドラー２１の操作は以下の手順で行われる。昇降装置２６が上方位置２６ａにあり、膨張式シール２８が加圧された状態にあるとき、真空ロック２３は大気状態に開放され、外部ドア２５は開放位置（２５ａ）に上昇されている。真空ロック２３の範囲において、外部機構（図示していない）は半導体ウェハ２０等のワークピースを昇降装置２６の上部に搬送する（図中の矢印Ｔ1）。半導体ウェハ２０を真空ロック２３内に挿入した後、外部ドア２５を閉鎖位置２５ｂに移動し、真空ロック２３を排気する。
【０００８】
真空ロック２３内が十分な低圧に達すると、膨張式シール２８を収縮し、昇降装置２６を下方位置（２６ｂ）に移動し、昇降装置２６とともに半導体ウェハ２０を真空室２４内に送る。この位置において、内部機構（図示していない）は半導体ウェハを真空室ステージ（図示していない）内に搬送し（矢印Ｔ2）、真空状態における処理を開始する。処理が完了した後に半導体ウェハ２０を真空ハンドラー２１の外部に戻す場合には、上記工程を逆の順で行う。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記したシステムは、真空ロック２３が真空室２４よりも比較的に小容量であるため、半導体ウェハの挿入工程が速いという利点があり、寸法においても半導体ウェハの操作に適している。しかしながら、より大型のフラットパネルディスプレイが出現しており、通常の真空ハンドラーを大型のフラットパネルディスプレイ製造に適用することは困難である。従来技術の真空ハンドラーを大型のフラットパネルディスプレイに適用するのは複雑である。これは、高い圧力差によって大きな応力が発生し、この応力は従来使用している素材や技術の適用を制限する物理的な障害となるためである。
【００１０】
図１０はワークピースを真空室内に導入する工程における、圧力状態を説明するための図であり、真空室内の圧力を実線で示し、真空ロック内の圧力を破線で示している。真空室内を排気して操作真空圧としたとき、真空ロック部分の昇降装置には大気圧と真空圧による圧力差が発生し、図１１に示すような応力が印加される。
このような応力による制限は、従来技術のシステムに対して実際の数値を算出したり試験を行うことによって明らかである。例えば、図９の構成において、外部ドア２５が開放位置２５ａにあるとき、大気圧は昇降装置２６に非常に大きな垂直方向の応力を印加する。０．０７０７ｍ2 の面積を持つ３００ｍｍの半導体ウェハのような比較的に小さなワークピースでは、大気圧と適宜に釣り合う昇降装置２６の機械的器具が可能である。
【００１１】
しかしながら、例えば１１００×１１００ｍｍのフラットパネルディスプレイの基板のような大型のサンプルについては、補償されるべき大気圧はおおよそ２７，５６０ポンドあるいは１２トンとなる。従来技術による実用的な昇降装置機構において、必要な速さで信頼性を有すると共に大きな垂直方向の応力に耐えるには、システムに非常に高いコストをかけない限り不可能である。そこで、大気側と真空側との間において、ワークピースの搬送に伴う高圧に耐えることができ、高速で信頼性があり経済的である真空ハンドラーを開発することが求められている。
【００１２】
そこで、本発明は前記した従来の問題点を解決し、大気側と真空側との間で行うワークピースの搬送において、高圧に耐えることができ、かつ高速で信頼性があり経済的である真空ハンドラーを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、フラットパネルディスプレイの操作装置及び搬送方法に関し、特に、通常の大気状態と真空状態との間で、フラットパネルディスプレイを搬送するシステムに関する。本発明のフラットパネルの操作装置は、真空ハンドラー内に、真空ハンドラーの主真空室と大気側とを連結する前置室を備える。この操作装置では、真空ハンドラーの重要な構成要素は、高い圧力差から有効に密閉されており、この密閉がない場合には構成要素には高い圧力差が加わることになる。
【００１４】
前置室は、真空ハンドラーの脆弱な要素を囲んでいる。真空ハンドラーの脆弱要素としては、例えば、真空ロックや昇降装置やそれらに設けられたシール機構がある。この前置室によって、真空ハンドラーの要素は、ワークピースの大気圧状態と真空状態との間の搬送において応力に満ちた圧力差から保護される。
本発明の真空ハンドラーは、昇降装置を介して真空ロックと連結する主真空室を備える。真空ロックは、前置室内に配置され、真空ハンドラーの外部からその内部にアクセスするために開放可能となっている。
【００１５】
本発明の第１の実施形態である真空ハンドラーの装置は、真空状態でワークピースを処理する真空ハンドラーであって、大気圧以下の第１の設定操作圧力レベルへの排気に適応した主真空室と、大気圧以下で主真空室の操作圧力レベル以上の第２の設定操作圧力レベルへの排気に適応した前置室と、主真空室と前置室とを連結し、主真空室及び前置室から密閉可能で、前置室と主真空室との間でのワークピースの搬送中におけるワークピースの通過に適応した真空ロックとを備える装置である。
【００１６】
主真空室は、フラットパネルディスプレイ等のワークピースについて真空状態で処理を行うチャンバーであり、真空ロック及び前置室を介して大気側との間で密閉可能とすると共に、ワークピースを移動可能としている。真空ロックは主真空室と前置室との間に設けられ、主真空室と前置室との間の密閉を行う。前置室は、真空ロックと大気側との間にあって、主真空室と大気側との圧力緩衝を行い、主真空室側の機構に大気圧が直接加わらないようにする。これによって、高圧に耐え得る真空ハンドラーを構成する。また、前置室は、真空ロックを囲うチャンバーで構成することができ、ワークピースを大気側と真空側との間の搬送速度の低下を低減することができる。
【００１７】
真空ハンドラーの第１の態様は、前記要素に加えてワークピースとしてフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の基板を備える。
真空ハンドラーの第２の態様は、第１の態様の装置において、フラットパネルディスプレイ基板は０．０７１ｍ2 以上の面積を有する。
真空ハンドラーの第３の態様は、前記要素に加えて主真空室と真空ロックとの間でワークピースを搬送する昇降装置を備える。
真空ハンドラーの第４の態様は、第３の態様の装置において、昇降装置は上方位置と下方位置との間の移動に適応し、また、昇降装置が上方位置にあるとき主真空室と真空ロックは互いに実質的に密閉される。
【００１８】
真空ハンドラーの第５の態様は、第４の態様の装置において、昇降装置が上方位置にあるとき主真空室と真空ロックとの間の密閉を行う第１の膨張式シールを備える。真空ハンドラーの第６の態様は、第５の態様の装置において、開放状態と閉鎖状態との間で移動する真空ロックの外部ドアを備え、真空ロックは外部ドアが閉じた状態において第３の中間の設定操作圧力レベルへの排気に適応し、第３の中間の設定操作圧力レベルは第２の設定操作圧力レベルより高真空で、第１の設定操作圧力レベルより低真空である。
【００１９】
真空ハンドラーの第７の態様は、第６の態様の装置において、外部ドアが閉じた状態において真空ロックを前置室から実質的に密閉する第２のシールを備える。
真空ハンドラーの第８の態様は、第７の態様の装置において、ワークピースを前置室内にロードし、ワークピースを前置室から取り出すゲートバルブを備える。
【００２０】
真空ハンドラーの第９の態様は、第８の態様の装置において、前置室内に配置され、前置室と真空ロックとの間でのワークピースの搬送に適応した第１のロボットアームと、主真空室内に配置され、昇降装置と主真空室内の作業領域との間でのワークピースの搬送に適応した第２のロボットアームとを備える。
【００２１】
また、本発明の第２の実施形態である搬送方法は、真空ハンドラーの外部の大気状態と真空ハンドラーの内部の主真空室での真空状態との間でワークピースを搬送する方法であって、主真空室を第１の設定操作圧力レベルに排気する工程と、真空ハンドラーの真空ロック領域を第１の設定操作圧力レベルよりも低真空の第３の設定操作圧力レベルに排気する工程と、真空ハンドラーの前置室領域を第３の圧力レベルよりも低真空の第２の設定操作圧力レベルに排気する工程と、ワークピースを前置室と真空ロック領域と主真空室との間で連続して搬送する工程とを備える。
【００２２】
操作中においては、前置室は大気圧あるいは大気圧以上に通気された後、ワークピースを内部に挿入できるように開放される。その後、前置室は密閉され排気される。前置室の排気によって、前置室内の圧力レベルと主真空室内の圧力レベルとの間の圧力差が制御可能な値に達すると、真空ロックを前置室側に開放してワークピースを内部に配置する。次に、真空ロックを閉じて、真空ロックを主真空室の圧力の近傍の圧力まで排気する。この操作は、昇降装置のシールを収縮させて、真空ロックと真空室間の圧力を等圧とすることによって適宜行うことができる。
【００２３】
圧力が等しくなると昇降装置を下降させる。これによってワークピースを真空室内に搬入し、ワークピースを真空ハンドラー内で操作することができる。上記工程を逆に行うことにより、ワークピースを大気中に戻すことができる。
搬送方法の第１の態様は、前記工程に加えて前置室において第４の設定圧力レベルを形成する工程と、ワークピースを真空ハンドラーから前置室に搬送する工程とを備える。
【００２４】
搬送方法の第２の態様は、第１の態様の方法において、圧力形成の工程は前置室内に窒素ガスを送り込む工程を備える。
搬送方法の第３の態様は、第１，２の態様の方法において、第４の設定圧力レベルは大気圧である。
搬送方法の第４の態様は、第１，２の態様の方法において、第４の設定圧力レベルは大気圧以上である。
【００２５】
搬送方法の第５の態様は、搬送の工程は、前置室領域と真空ロック領域の圧力を等圧とする工程と、ワークピースを前置室領域から真空ロック領域に搬送する工程と、真空ロック領域と主真空室の圧力を等圧とする工程と、ワークピースを真空ロック領域から主真空室に搬送する工程とを備える。
【００２６】
搬送方法の第６の態様は、第５の態様の方法において、前置室領域と真空ロック領域の圧力を等圧とする工程は、真空ロック領域を主真空室から密閉に閉鎖する工程と、真空ロック領域を第３の設定操作圧力レベルに排気する工程とを備える。
【００２７】
搬送方法の第７の態様は、第５の態様の方法において、真空ロック領域と主真空室の圧力を等圧とする工程は、真空ロック領域を前置室から密閉に閉鎖する工程と、真空ロック領域を第１の設定操作圧力レベルに排気する工程とを備える。
【００２８】
搬送方法の第８の態様は、排気工程は少なくとも１つの機械的な粗引きポンプを用いて行う。
搬送方法の第９の態様は、主真空室の排気工程は、機械的な粗引きポンプを組み合わせたクライオポンプを用いて行う。
搬送方法の第１０の態様は、主真空室の排気工程は、機械的な粗引きポンプを組み合わせたターボ分子ポンプを用いて行う。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の真空ハンドラーの概略断面図である。真空ハンドラー１は、ワークピースの製造処理に要する真空状態を提供する。真空ハンドラー１は、前置室２と真空ロック３と、これらを通して外部からアクセスする主真空室４を備える。ワークピース１０は、真空状態において処理を行う主真空室４に到達する前に、真空ハンドラー１のこれらの部分を通って搬入され、処理が完了した後にこれらの部分を通って真空ハンドラー１の外側に搬出される。
【００３０】
主真空室４内には、上下動可能な昇降装置６が設けられる。昇降装置６が上方位置６ａ（図中の実線で示す）にあるときには、膨張式シール８によって真空ロック３との間で密閉が行われる。また、昇降装置６が下方位置６ｂ（図中の破線で示す）にあるときには、真空ロック３と導通しており、このとき膨張式シール８は収縮している。主真空室４は、内部において真空状態で処理を行う部分（図示していない）と連通しており、図示しないロボットアーム等の機構によって、ワークピースの搬送を行うことができる。
【００３１】
前置室２内には、真空ロック３の外部ドア５が設けられる。外部ドア５が下方位置５ｂ（図中の実線で示す）にあるときには、シール７によって前置室２との間で密閉が行われる。また、外部ドア５が上方位置５ａ（図中の破線で示す）にあるときには、真空ロック３と導通しており、図示しないロボットアーム等の機構によって、搬送することができる。
【００３２】
前置室２は、真空ロック３の外部ドア５全体を囲む構成である。前置室２は、その壁部の一部に大気側との間で開閉するゲートバルブ９を備え、該ゲートバルブ９を通してワークピース１０の導出入を行う。
なお、前置室２，真空ロック３，主真空室４は、それぞれ専用あるいは共通の真空ポンプによって排気が行われる。
【００３３】
次に、本発明の真空ハンドラーの動作について、図２，５のフローチャート、図３，６の圧力状態図及び図４，７の応力図を用いて説明する。なお、図３，６の圧力状態図において、真空室圧力は実線で示し、真空ロック圧力は一点鎖線で示し、前置室圧力は破線で示している。
【００３４】
図１の構成による真空ハンドラーでの搬入の操作は以下のように行われる。真空ロック３の外部ドア５を閉鎖した状態とし、主真空室４内の圧力状態をワークピースの処理に適した操作真空圧とした状態において（ステップＳ１）、前置室２を大気圧あるいは大気圧以上とする（ステップＳ２）。なお、主真空室４が到達する操作真空圧を第１設定操作圧力とし、前置室２が到達する高圧を第４設定操作圧力とする。
【００３５】
ワークピース１０を、はじめに真空ハンドラー１の外側に配置した後（ステップＳ３）、前置室２に設けた適当なゲートバルブ９（破線で示している）を通して前置室２の内部に搬入する。
【００３６】
搬送は、例えば機械的なロボットアームを用いて行われる。このロボットアームは前置室２内に配置され、ゲートバルブ９の閉鎖を妨げないように前置室２の領域内に引き込まれる。ゲートバルブ９は、閉鎖時においては真空シールを維持するように構成されなければならないことは明らかであり、この目的に容易に適用できる構成は、従来の技術によって十分に対応することができる（ステップＳ４）。
【００３７】
ワークピース１０の前置室２内への搬入に続いて、ゲートバルブ９を閉鎖する。大気から真空ハンドラー１内に、特に前置室２内に混入する汚染物質を最小とするには、ワークピース１０を前置室２内にロードするためのゲートバルブ９を開放する前に、前置室２を大気圧よりも高い圧力に加圧しなければならない。このように圧力差を形成した結果、前置室２から大気側へのガスの流出が形成され、ワークピースのロード及びアンロードの工程においてゲートバルブ９を開放する際に、真空ハンドラー１内に対する大気ガスや汚染物質の逆方向への流入は最小となる。
【００３８】
このために必要な圧力差を形成するのに適した一態様として、前置室２内にポンプで送られる窒素ガスを利用することができる。当業者によれば、上記に限らず真空ハンドラー１の異なる段階間で連結を行う場合に、ガスの流れの方向を制御し汚染を減少させるために、以下で記述する工程のいかなる部分にも窒素ガスの導入手段を適用することができる（ステップＳ５）。
【００３９】
ワークピース１０を前置室２内に導入し、ゲートバルブ９を閉鎖した後、前置室２を排気する。排気によって達成される好適な圧力は１０Torrのオーダであり、この圧力は例えば機械的粗引きポンプ（図示していない）によって達成することができる。この前置室２が到達する低圧を第２設定操作圧力とする（ステップＳ６）。
【００４０】
次に、外部ドア５を開放位置５ａに上昇させて、真空ロック３を開放する。前置室２の圧力は１０Torrまで低下しているため、真空ロック３の開放によって昇降装置６に加わる圧力は過度なものとはならず（図４の応力）、主真空室３とワークピース１０との間の非常に小さな圧力障壁に過ぎない。したがって、操作を最適なものとするには、前置室２の圧力を昇降装置の機械的制限で許容されるレベルに弱める。真空ハンドラー１の操作者あるいは設計者は、前置室２が到達する圧力の選定において、昇降装置の機械的制限を考慮し、最適な操作条件を達成するとともにシステムの処理量を最大とするように、前置室２の排気時間に対してこれらの制限の釣り合いをとる（ステップＳ７）。
【００４１】
前置室２内にあるワークピース１０は、次に真空ロック３内に搬送される（ステップＳ８）。矢印Ｔ3 は前置室２と真空ロック３との間でワークピース１０の搬送を示し、この搬送は機械的ロボットアーム（図示していない）を用いて行うことができる。
【００４２】
ワークピース１０の真空ロック３内への搬送に続いて、外部ドア５を閉鎖位置５ｂに移動し、シール７の動作によって閉鎖する。シール７は、真空ロック３を前置室２から密閉する（ステップＳ９）。このとき、真空ロック３は、主真空室４内の圧力と同圧あるいはその近傍の圧力となるようにさらに排気し、真空ロック３を主真空室４に開放した際に、開放によって主真空室４に発生するスパイク状の圧力上昇（図４中のＡ）を最小にする。
【００４３】
この真空ロック３の排気を行わない場合には、真空ロック３を主真空室４側に開放する前に行う真空ロック３の排気は不要であり、外部ドア５を閉じた後に膨張式シール８を単に収縮させればよい。しかしながら、この場合には、主真空室４において発生する圧力スパイクは非常に大きくなるため、好適な実施態様とはならない。
【００４４】
上記によれば、前置室２及び真空ロック３と主真空室４との間において、本発明の技術思想や範囲を逸脱すること無く、種々の圧力機構や段階に適用することができる。個々に選択された形態に適用するための設計上の制約は、当業者が容易に想到する要素に基づくものである。例えば、計画された全体のシステムのコストや求められる処理量の他に、ワークピースや真空ハンドラーの種々の部分のサイズによることとなる。さらに、前置室２、真空ロック３及び主真空室４の圧力制御は、専用の装置を用いたり、共有される装置を本発明の技術内で適宜制御することによって行うことができる。特に、操作圧力が理想的には０Torr（実際には１０-7Torrのオーダー）である主真空室４に対しては機械的粗引きポンプとクライオポンプまたはターボ分子ポンプとの組み合わせが求められる場合でも、前置室２及び真空ロック３は排気に機械的粗引きポンプの使用だけを求めることができる。したがって、クライオポンプまたはターボ分子ポンプを主真空室４に適用し、同一の機械的粗引きポンプを全ての３つの領域に好適に適用することができる。この構成を採用しない場合には、各領域は個々に専用のポンプシステムを備えることができる。当業者であれば理解されるように、コストと効率の制約によって個々の設計が選択されることになる。真空ロック３が到達する圧力を第３設定操作圧力とする（ステップＳ１０）。
【００４５】
ワークピース１０を真空ロック３から主真空室４内に搬送するために、昇降装置６を上方位置６ａから下方位置６ｂに下降する（ステップＳ１２）。この昇降装置の下降に先行して、膨張式シール８を収縮させる。真空ロック３と主真空室４との間で密閉状態を維持できる限り、他のタイプのシールの使用も考慮することができる（ステップＳ１１）。昇降装置６を下方位置６ｂに下降させる（ステップＳ１２）ことによって、ワークピース１０は主真空室４内に配置される（ステップＳ１３）。
【００４６】
次に、矢印Ｔ4 に示すように、真空状態での処理を確実にするために、ワークピース１０を主真空室４内の作業領域のステージ（図示していない）に搬送する（ステップＳ１５）。この処理は、好ましくは、昇降装置６が上方位置６ａに再度格納され、主真空室４内の真空状態を維持するために、膨張式シール８を再度膨張させた後に行う（ステップＳ１４）。これは、主真空室４の汚染物質の流れを最小とする。主たる汚染物質の定常的な発生源は、前置室２の壁面に付着する水の分子である。これらの水の分子は大気に由来するものである。特に時間短縮を有利なものとするには、真空室４を直接あるいは間接に大気ガスと連通させる。したがって、ゲートバルブ９及び外部ドア５は、ワークピース１０を通して搬送するほかは必要以上に開放しない。主真空室４内でのワークピース１０の搬送は、自動ロボットアーム（図示していない）を用いて行うことができる。搬送されたワークピースには操作処理が行われる（ステップＳ１６）。
【００４７】
前置室を設けることによって、真空ロックと主真空室との間の圧力差は、大気圧が直接に印加される場合と比較して低減される。図４は各工程において、真空ロックと主真空室との間の圧力差による応力変化を示している。
Ｅビームによる検査及び又は物質のエッチングや成膜処理等の真空状態での操作が完了すると、ワークピース１０は真空ハンドラー１から搬出される。
搬出の操作は、前記の工程を実質的に逆とすることで行うことができ、ワークピース１０を昇降装置６によって主真空室４から真空ロック３に通し、次に真空ロック３から前置室２に通し、前置室２から真空ハンドラー１の外部に搬出する。この工程の間、真空ハンドラー１の各部分の圧力及び操作手順は、搬出と逆となる。
【００４８】
次に、真空ハンドラーの搬出操作について図５〜図７を用いて説明する。なお、図５のフローチャートでは、ステップＳ２１から示している。
図１の構成による真空ハンドラーの搬出の操作は図５のフローチャートのように行われる。はじめに、膨張式シール８を収縮させた後に、昇降装置６を下方位置６ｂに下降させ（ステップＳ２１）、ワークピース１０を作業ステージ（図示していない）から主真空室４の昇降装置６の上部に搬送する。このとき、前置室２内の圧力は１０Torr程度に減圧されており、また、主真空室４及び真空ロック３の圧力は操作真空圧である（ステップＳ２２）。
【００４９】
ワークピース１０を載置したままの状態で昇降装置６を上方位置６ａに移動し、膨張式シール８を膨張あるいは加圧して、ワークピース１０を真空ロック３内に移動させるとともに、主真空室４を真空ロック３から閉鎖する（ステップＳ２３）。
【００５０】
主真空室４を真空ロック３から閉鎖した状態で、外部ドア５を開放位置５ａに上昇させ（ステップＳ２４）、ワークピース１０を前置室２内に移動する。主真空室４は操作真空圧に維持され、真空ロック３は前置室２の圧力となる（ステップＳ２５）。
【００５１】
外部ドア５を閉鎖位置５ｂに下降させ、真空ロック３を前置室２から閉鎖する（ステップＳ２６）。真空ロック３を閉鎖した後、前置室２の圧力を大気圧とする。主真空室４は操作真空圧に維持され、真空ロック３は１０Torr程度の圧力に維持される（ステップＳ２７）。
【００５２】
前置室２のゲートバルブ９を開放して（ステップＳ２８）、ワークピース１０を開放したゲートバルブ９を通してロボットアーム等の移動機構によって真空ハンドラー１の外部に搬出する（ステップＳ２９）。
【００５３】
上記では、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造に適用した場合の観点から記述しているが、本発明は真空状態の処理を要する他の基板についても適用できることは容易に理解される。本発明の利点は、大気側と主真空室との間において、昇降装置が実際に機械的に動くことができるような段階的な圧力変化を含んでいる。
【００５４】
例えば、フラットパネルディスプレイＦＰＤの基板のサイズが１１００×１１００ｍｍ（１．２１ｍ2 ）のとき、昇降装置６に加わる圧力は、従来技術では２７，５６０ポンドであったものが、７．５Torrの前置室２ではわずか２７２ポンドとなる。したがって、直径が高々３００ｍｍのウェハ（０．０７０７ｍ2 ）を扱うように設計された通常の半導体真空ハンドラーに課せられた制限は、容易に超えることができる。前置室を低真空のTorr 範囲に排気することは比較的に容易であり、通常の技術を用いて経済的に行うことができる。
【００５５】
なお、上記は、本発明を実行する例示的な態様であり、これに限られるものではない。当業者によれば、本発明の技術思想及び分野から逸脱することなく変形することができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、大気側と真空側との間で行うワークピースの搬送において、高圧に耐えることができ、かつ高速で信頼性があり経済的な真空ハンドラーを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の真空ハンドラーの概略断面図である。
【図２】本発明の真空ハンドラーによる搬入動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明の真空ハンドラーによる搬入動作における圧力状態を説明するための図である。
【図４】本発明の真空ハンドラーによる搬入動作における応力を説明するための図である。
【図５】本発明の真空ハンドラーによる搬出動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の真空ハンドラーによる搬出動作における圧力状態を説明するための図である。
【図７】本発明の真空ハンドラーによる搬出動作における応力を説明するための図である。
【図８】真空ハンドラーの従来技術を説明するための図である。
【図９】従来の真空ハンドラーの動作の概要を説明するための概略図である。
【図１０】ワークピースを真空室内に導入する工程における圧力状態を説明するための図である。
【図１１】ワークピースを真空室内に導入する工程における応力を説明するための図である。
【符号の説明】
１，２１…真空ハンドラー、２…前置室、３，２３…真空ロック、４，２４…主真空室、５，２５…外部ドア、６，２６…昇降装置、７，２７…シール、８，２８…膨張式シール、９…ゲートバルブ、１０，２０…ワークピース、２２…真空システム、２４…真空室、２９…ステージ機構。
【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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【図１０】
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【図１１】
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