(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌条に沿って所定の間隔をおいて配置された複数のピニオンを搬送台車のラックに噛み込ませて前記複数のピニオンがそれぞれ複数のサーボモータに取り付けられて駆動力を伝達し、前記搬送台車に保持された基板を複数の真空処理室に搬送する搬送台車の真空室内走行制御方法において、
（ａ）先行のピニオンが前記ラックに噛み合って駆動力が前記搬送台車に伝達されている状態で、後続のピニオンが前記ラックに噛み合うまでに後続サーボモータを低トルクで起動させておき、
（ｂ）前記後続のピニオンが前記ラックに噛み合った瞬間のタイミングで前記先行のピニオンが取り付けられた先行サーボモータの駆動を高トルクから低トルクに切り替えると同時に、前記後続サーボモータの駆動を低トルクから高トルクに切り替えることを特徴とする搬送台車の真空室内走行制御方法。
【請求項２】
前記先行サーボモータが高トルクで前記先行のピニオンを駆動させている間の回転数と前記後続サーボモータが低トルクで前記後続のピニオンを駆動させている間の回転数をエンコーダで検出し、これらの検出回転数に基づいてコントローラが前記先行のピニオンおよび後続のピニオンの駆動トルクと前記回転数を各々制御する請求項１記載の搬送台車の真空室内走行制御方法。
【請求項３】
前記工程（ｂ）の前記後続のピニオンの噛み合いタイミングにおいて、前記先行サーボモータおよび前記後続サーボモータの回転を同期させることを特徴とする請求項１又は２のいずれか一方に記載の搬送台車の真空室内走行制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＶＤ製膜等を行う真空処理室においてガラス基板を搬送する搬送台車の真空処理室内走行制御方法に関する。
【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処理を基板に施す真空処理室は気密性を保つためにチャンバ外壁で周囲を取り囲まれているので、目視による搬送台車の走行制御が不可能であり、また真空処理室内への駆動力の伝達方法が大きな制約を受ける。
【０００３】
例えば真空処理室はゲート弁で仕切られているので、真空中で同期をとるためにタイミングベルト駆動機構を採用することができない。仮にタイミングベルト駆動機構を大気中に取り付けたとすると、真空処理室を載せる架台のスペース的な制約を受けて取り付けることができなくなり、複雑な形状の真空処理室を互いに連結した場合は、機構が複雑になるので、その実用化は非常に困難である。
【０００４】
このような特殊な環境下では基板に致命的な衝撃や振動が伝わらないように基板を安全かつ円滑に搬送するために、搬送台車の走行制御方法がいくつか提案されている。
【０００５】
例えば特開平１０−１５８８３５号公報には、台車のラックがピニオンに噛み合う瞬間の衝撃を低減するために、ステッピングモータ等を用いて複数のピニオン軸の回転駆動を同期制御し、ラックがピニオンに噛み込む瞬間にピニオンの回転速度を落として台車を減速させ、ラックとピニオンが完全に噛み合った後は加速させる搬送台車の走行制御方法が記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の台車の走行制御方法においては、ラックがピニオンに噛み合うごとに台車の減速と加速を繰り返すので、台車が頻繁に振動してガラス基板がチッピング等の損傷を受けやすい。また、搬送路上での減速回数が多いので、搬送タクトタイムが長引き、処理のスループットが低下する。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、真空処理室内で台車の速度を落とすことなく、かつ基板に致命的な振動や衝撃を与えることなく、基板を迅速かつ円滑に搬送することができる高スループットの搬送台車の真空室内走行制御方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る搬送台車の真空室内走行制御方法は、軌条に沿って所定の間隔をおいて配置された複数のピニオンを搬送台車のラックに噛み込ませて駆動力を伝達し、該搬送台車に保持された基板を複数の真空処理室に搬送する搬送台車の真空室内走行制御方法において、（ａ）先行のピニオンが前記ラックに噛み合って駆動力が搬送台車に伝達されている状態で、後続のピニオンが前記ラックに噛み合う直前のタイミングにおいて後続のサーボモータを低トルクで起動させておき、
（ｂ）前記後続のピニオンが前記ラックに噛み合った瞬間のタイミングで前記先行のサーボモータの駆動を高トルクから低トルクに切り替えると同時に、前記後続のサーボモータの駆動を低トルクから高トルクに切り替えることを特徴とする。
【０００９】
この場合に、先行のサーボモータが高トルクで先行ピニオンを駆動させている間の回転数をエンコーダで検出し、この検出回転数に基づいて工程（ａ）における後続サーボモータの低トルク起動タイミングを決定する。このようにすると、台車が遠方にあるときは後続ピニオンを空転させる無駄がなくなり、台車が接近してきたときには後続ピニオンがラックに噛み込む直前のタイミングに後続サーボモータを低トルクで起動させることができ、電力消費量が低減される。
【００１０】
また、工程（ｂ）の後続ピニオンの噛み合いタイミングにおいて前記先行サーボモータおよび前記後続サーボモータの回転を同期させることが好ましい。このタイミングの時に後続ピニオンの駆動を低トルクから高トルクに切り替えるとともに、後続ピニオンがラックと噛み合う瞬間の衝撃が低減され、台車に伝わる振動が減少する。とくに大型の基板を搬送する場合は、ピニオン／ラックの噛み合い時に台車が衝撃を受けて基板に振動が伝わるので、高トルク低速駆動することが好ましい。ちなみに、台車の走行速度は１．０〜５００ｍｍ／秒の範囲で切り替えられ、加速又は減速される。
【００１１】
本発明の制御方法においては、台車駆動用のサーボモータを、トルク制御することにより速度を落とすことなく台車が走行され、複数のピニオンがラックに噛み合った瞬間に台車に伝わる衝撃が低減される。
【００１２】
すなわち、図６の（ａ），（ｂ）に示すように、第２ピニオンがラックに噛み合う直前のタイミングｔ３において第２モータは低トルクＬＴで起動され、第２ピニオンがラックに噛み合った瞬間のタイミングｔ４で第１モータの駆動トルクを高トルクＨＴから低トルクＬＴに切り替えると同時に、第２モータの駆動トルクを低トルクＬＴから高トルクＨＴに切り替える。このようにすると、台車の推進力は第１ピニオンから第２ピニオンに円滑に切り替わり、台車は第２ピニオンから伝達される高トルク駆動力により前進されるとともに、第１ピニオンは台車の前進を妨げない程度の弱い低トルクＬＴで回転を続ける。
【００１３】
本発明においては、台車の速度を落とすことなく、ピニオンの駆動トルクを制御するので、主要な駆動力をラックに伝達する役割を先行ピニオンから後続ピニオンに切り替えることができ、後続ピニオンが台車のラックに噛み合った瞬間に台車に伝わる衝撃や振動が大幅に低減される。
【００１４】
また、本発明においては、ピニオン駆動用のサーボモータが脱調を生じ難くなるので、ピニオンの同期調整が容易化される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しながら本発明の種々の好ましい実施の形態について説明する。
【００１６】
図１に示すように、クラスタ型真空処理システム１において、共通搬送室としての台車回転室１６が中央に配置され、その周囲に複数の真空処理室１０，１８，２０が放射状に配置され、さらに台車回転室１６同士は互いに連絡通路室（中間室）１９により連結されている。
【００１７】
真空処理室のうちロード室１０およびアンロード室２０は、前面側に大気雰囲気の外部搬送路との間の開口を遮断するゲート弁機構１２を、後面側に真空雰囲気の共通搬送室１６との間の開口を遮断するゲート弁機構１２をそれぞれ備えている。
【００１８】
真空処理室のうち複数の製膜室１８は、共通搬送室１６との間の開口を遮断するゲート弁機構１２をそれぞれ備えている。各製膜室１８の背面側には開閉可能な扉がそれぞれ取り付けられ、扉を開けて各製膜室１８の内部をメンテナンスできるようになっている。扉は手動で開閉できるように各室に取り付けられ、各室を構成するフレーム壁と扉との間にシール部材が介装されている。なお、複数の製膜室１８のうちの一部を予備室として用いるようにしてもよい。予備室は、製膜室として使用されるのは勿論のことであるが、搬送台車６を一時待機（退避）させておく待機室として用いてもよいし、製膜処理前の基板Ｇを予備的に加熱する予備加熱室または冷却する冷却室として用いてもよい。
【００１９】
共通搬送室１６の床部はターンテーブル１７で構成されており、ターンテーブル１７によりレール８上の搬送台車６が水平面内で回転され、搬送台車６の向きが３６０°どの方位にも変えられるようになっている。
【００２０】
図２に示すように、一対の平行レール８が外部搬送路からロード室１０を通って台車回転室１６内の回転レール８に接続可能に敷設され、搬送台車６が各レール８上を１台ずつ走行するようになっている。外部搬送路のレール８の延長線上にロード室１０内のレール８がそれぞれ設けられ、搬送台車６はゲート弁機構１２を通って外部レール８から内部レール８上に乗り移れるようになっている。
【００２１】
各搬送台車６はそれぞれ独立に基板Ｇを１枚ずつ保持し搬送するようになっている。すなわち、台車６は本体フレーム６１上に一対の支柱６２および複数の支持爪（図示せず）を備え、これにより１枚のガラス基板Ｇをやや傾斜した直立姿勢で保持している。ちなみに、ガラス基板Ｇのサイズは例えば１ｍ角である。１ｍ角サイズのガラス基板Ｇは、重量が１０ｋｇｆを上回り、かなりな重量物となる。
【００２２】
基板Ｇを保持した搬送台車６は、外部搬送路からロード室１０を通って台車回転室１６内に入り、ターンテーブル１７により回転されて製膜室１８に位置合せされ、製膜室１８に入って基板Ｇに製膜した後に、台車回転室１６およびアンロード室２０を通って外部搬送路に出ていくようになっている。
【００２３】
図３に示すように、複数のピニオン７２がレール８の側方の近傍に所定の間隔で設けられている。これらのピニオン７２は搬送台車６の側面に形成されたラック６４にそれぞれ噛み合い可能な位置に配置されている。また、ピニオン７２の相互間隔は、台車のラック６４の長さ（１．５〜１．６ｍ）よりも短く、例えば１ｍ角の基板Ｇを搬送する台車６の場合は１．２〜１．４ｍとすることが望ましい。なお、製膜室１８内のレール８の終端位置には当て止めブロック７７が取り付けられ、搬送台車６が所定位置で停止されるようになっている。
【００２４】
図４に示すように、各ピニオン７２にはサーボモータ７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃがそれぞれ取り付けられ、ピニオン７２はそれぞれ独立に回転駆動されるようになっている。各サーボモータ７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃにはエンコーダ７５がそれぞれ取り付けられ、検出したモータ回転数信号がコントローラ８０にそれぞれ送られるようになっている。
【００２５】
コントローラ８０は、回転数検出信号が入力されると、これに基づいて搬送台車６の現在位置とポイント通過予定時刻を演算により求め、その結果に従って各サーボモータ７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃに制御信号を出力し、各ピニオン７２の駆動トルクおよび回転数を制御するようになっている。なお、直列に並ぶレール８からなる同一ラインに設けられたピニオン駆動用モータ７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃはコントローラ８０により同期駆動制御されるようになっている。
【００２６】
図５に示すように、搬送台車６は、本体フレーム６１、一対の支柱６２、複数のローラ車輪６３を備えている。本体フレーム６１の一方側面にはラック６４が形成され、これに上述のピニオン７２が噛み合うようになっている。一対の支柱６２は本体フレーム６１の長手直交軸に対して約１０°傾斜するように本体フレーム６１の上に直立して設けられている。支柱６２の相互間隔は基板Ｇの長辺より少し小さく、これら一対の支柱６２に取り付けられた基板Ｇ保持用の爪に保持されて搬送されるようになっている。支柱６２は基板Ｇの重量に耐えられるように本体フレーム６１に強固に締結されている。支柱６２および本体フレーム６１は例えば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。複数のローラ車輪６３は、断面Ｔ字状のレール８の各部に回転自由に転接し、台車の本体フレーム６１に伝わる振動や衝撃を吸収するための緩衝機構に支持されている。
【００２７】
次に、上記のクラスタ型真空処理システム１において搬送台車６によりガラス基板Ｇを搬送する場合について、図６および図７を用いて説明する。
【００２８】
搬送台車６は、外部搬送路上にて図示しないローラフレーム機構から基板Ｇを受け渡され、外部搬送路からロード室１０を通って台車回転室１６内に入り、ターンテーブル１７の中央にて停止し、ターンテーブル１７により回転されて製膜室１８に対して位置合せされ、製膜室１８に入っていく準備が整う。
【００２９】
台車回転室内での準備が整うと、コントローラ８０は、ゲート弁機構１２の電源に信号を送り、シリンダを駆動させてゲート弁を開けるとともに、第１のモータ７０Ａの電源に信号を送り、図７の（ａ）に示すように、第１ピニオン７２を低トルクＬＴで起動し、所定時間経過後に高トルクＨＴの駆動に切り替えて、搬送台車６を台車回転室１６から製膜室１８に向けて前進させる。
【００３０】
すなわち、コントローラ８０は、図６の（ａ）に示すように、タイミングｔ１において第１モータ７０Ａを低トルクＬＴで起動させ、タイミングｔ２になったときに第１モータ７０Ａを低トルクＬＴから高トルクＨＴの駆動に切り替える。このとき第２モータ７０Ｂも低トルク状態で第１モータ７０Ａと同期して回転している。ちなみに第２及び第３のモータ７０Ｂ，７０Ｃは、第１モータ７０Ａが回転を始めるタイミングｔ１でこれと同期して低トルクＬＴで回転を開始する。
【００３１】
図７の（ｂ）に示すように、第１モータ７０Ａは、後続の第２ピニオン７２がラック６４に噛み込むまでの間（時間ｔ２〜ｔ４）は高トルクＨＴで駆動され、図７の（ｃ）に示すように、後続ピニオンの噛み込みタイミングｔ４になったときに高トルクＨＴから低トルクＬＴの駆動に切り替えられる。
【００３２】
また一方で、コントローラ８０は、図６の（ｂ）に示すように、第２ピニオン７２がラック６４に噛み込むタイミングｔ４よりも前のタイミングｔ１において第２モータ７０Ｂを低トルクＬＴで起動させておき、図７の（ｄ）に示すように、タイミングｔ４になったときに第２モータ７０Ｂを低トルクＬＴから高トルクＨＴの駆動に切り替える。第２モータ７０Ｂは、さらに後続の第３ピニオン７２がラック６４に噛み込むまでの間（時間ｔ４〜ｔ６）は高トルクＨＴで駆動され、後続ピニオンの噛み込みタイミングｔ６になったときに高トルクＨＴから低トルクＬＴの駆動に切り替えられる。
【００３３】
これにより搬送台車６の推進力は第１モータ７０Ａから第２モータ７０Ｂに円滑に切り替わり、搬送台車６は第２モータ７０Ｂから伝達される高トルク駆動力により前進されるとともに、第１モータ７０Ａは台車６の前進を妨げない程度の弱い低トルクＬＴで回転を続ける。
【００３４】
さらに、コントローラ８０は、図６の（ｃ）に示すように、第３ピニオン７２がラック６４に噛み込むタイミングｔ６よりも少し前のタイミングｔ５において第３モータ７０Ｃを低トルクＬＴで起動させておき、タイミングｔ６になったときに第３モータ７０Ｃを低トルクＬＴから高トルクＨＴの駆動に切り替える。
【００３５】
搬送台車６の先端が当て止め７７に衝突する直前のタイミング（図示せず）に第３モータ７０Ｃを高トルクＨＴから低トルクＬＴの駆動に切り替えるとともに、モータ回転数を減速させる。搬送台車６の先端が当て止め７７に接触すると、搬送台車６が停止する。搬送台車６が停止した後に、製膜室内の製膜機構に基板Ｇを受け渡し、次いで搬送台車６を製膜室外に排出してゲート弁を閉じ、製膜室１８内で基板ＧにプラズマＣＶＤ製膜する。
【００３６】
製膜後、コントローラ８０は、第３モータ７０Ｃを低トルクで逆回転起動させ、次いで低トルクＬＴから高トルクＨＴの駆動に切り替えて、搬送台車６を製膜室１８から退出させる。さらに第２モータ７０Ｂを低トルクで逆回転起動させ、次いで低トルクＬＴから高トルクＨＴの駆動に切り替えて、第３ピニオン７２から第２ピニオン７２へのラック６４の噛み込み移行を円滑に行う。さらに、第１モータ７０Ａを低トルクで逆回転起動させ、次いで低トルクＬＴから高トルクＨＴの駆動に切り替えて、第２ピニオン７２から第１ピニオン７２へのラック６４の噛み込み移行を円滑に行う。このようにして搬送台車６は、製膜室１８から台車回転室１６に退出し、ゲート弁を閉じ、ターンテーブル１７を回転させ、ゲート弁を開け、台車回転室１６からアンロード室２０へ搬送台車６を前進させ、アンロード室２０を通って外部搬送路へ出ていく。
【００３７】
上記実施形態によれば、後続ピニオンがラックに噛み込むタイミングよりも少し前のタイミングにおいて後続モータを低トルクＬＴで起動させておくので、台車の推進力は先行モータから後続モータに円滑に切り替わり、台車は後続モータから伝達される高トルク駆動力により前進されるとともに、先行モータは台車の前進を妨げない程度の弱い低トルクＬＴで回転を続ける。このため後続ピニオン噛み込み時に台車に伝わる衝撃が大幅に緩和され、基板に伝達される振動が格段に低減される。
【００３８】
また、上記実施形態では１ｍ角サイズの基板を支持し搬送する場合について説明したが、本発明はこれのみに限られることなく更に大型の基板、例えば１．２ｍ角〜１．５ｍ角サイズの大型基板を保持し搬送することも可能である。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、搬送台車の速度を落とすことなく、ピニオンの駆動トルクを制御するので、主要な駆動力をラックに伝達する役割を先行ピニオンから後続ピニオンに迅速かつ円滑に切り替えることができ、後続ピニオンが台車のラックに噛み合った瞬間に台車に伝わる衝撃や振動が大幅に低減される。このため、搬送対象物のガラス基板が実質的に損傷を受けなくなり、製品の歩留まりが大幅に向上する。
【００４０】
また、本発明によれば、ピニオン駆動用のサーボモータが脱調を生じ難くなるので、ピニオン駆動の同期調整を容易化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】搬送台車を備えた真空処理システムを示す内部透視平面図。
【図２】真空処理システムに設けられたゲート弁および台車搬送路を示す斜視図。
【図３】真空処理室内の台車と駆動機構を示す内部透視平面図。
【図４】真空処理室内の台車と駆動機構を示す内部透視側断面図。
【図５】台車の駆動機構およびレールを示す部分拡大断面図。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は本発明方法を説明するために第１、第２、第３モータの駆動トルクをそれぞれ示すタイミングチャート。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は本発明方法を説明するためにピニオン／ラック噛み込み時に駆動トルクを制御されるモータをそれぞれ示す模式図。
【符号の説明】
６…搬送台車、
６１…本体フレーム、
６２…支柱、
６３…ローラ車輪、
６４…ラック、
７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ…サーボモータ、
７２…ピニオン、
７５…エンコーダ、
８…レール（台車搬送路）、
１０…ロード室、
１６…共通搬送室（台車回転室）、
１７…ターンテーブル、
１８…製膜室（真空処理室、予備室）、
１９…連絡通路室（中間室）、
２０…アンロード室、
７７…当て止めブロック、
８０…コントローラ、
Ｇ…ガラス基板。
【図１】
0003861013.tif 000002
【図２】
0003861013.tif 000003
【図３】
0003861013.tif 000004
【図４】
0003861013.tif 000005
【図５】
0003861013.tif 000006
【図６】
0003861013.tif 000007
【図７】
0003861013.tif 000008