JP5993114B2 - アレイアンテナ式プラズマｃｖｄ装置 - Google Patents

Description

本発明は、真空チャンバ内でプラズマを発生させて基板表面に薄膜を生成するアレイアンテナ式プラズマＣＶＤ装置に関する。

従来、特許文献１に示されるアレイアンテナ式プラズマＣＶＤ装置が知られている。このアレイアンテナ式プラズマＣＶＤ装置は、内部を真空状態に減圧可能な真空チャンバを備えており、この真空チャンバの天井部から、高周波電源に電気的に接続可能な複数本の電極棒が垂下支持されている。

そして、真空状態に減圧された真空チャンバ内に、基板を保持する基板搬送用の台車を搬送するとともに、当該基板を電極棒に対向させた状態で、真空チャンバ内に材料ガスを供給しつつ、電極棒に高周波電力を供給する。これにより、真空雰囲気中にプラズマが発生するとともに、プラズマによって分解された材料ガスの成分が基板の表面に付着し、非結晶シリコン膜または微結晶シリコン膜などの薄膜が基板表面に生成されることとなる。

なお、基板搬送用の台車には、その搬送方向に沿って延在するラックが設けられている。一方、真空チャンバ内には、基板搬送体に設けられたラックに噛合するとともに駆動モータの駆動力によって回転するピニオンと、基板搬送用の台車に設けられた車輪をガイドするガイドレールと、が設けられている。そして、ピニオンをラックに噛合させた状態で駆動モータを駆動することにより、真空チャンバ内において、基板搬送用の台車をガイドレールに沿って移動させたり、あるいは、基板搬送用の台車を、外部から真空チャンバ内に搬入したり、真空チャンバ内から外部に搬出したりしている。

国際公開２００４／０９７９１２号パンフレット

上記のアレイアンテナ式プラズマＣＶＤ装置においては、ガイドレールにガイドされて移動する基板搬送用の台車のラックと、真空チャンバ内に設けられたピニオンとが、当該台車の移動方向において同一直線上に位置している。換言すれば、基板搬送用の台車の移動過程において、当該台車に設けられたラックと、真空チャンバ内に設けられたピニオンと、が自然と噛合する位置関係を有している。

しかしながら、上記の構成によれば、基板搬送用の台車を真空チャンバ内に搬入する際に、ピニオンの位相、すなわち、ピニオンの停止角度によっては、ラックとピニオンとが噛合する際に両者の歯が衝突して衝撃が生じてしまう場合がある。このようにして基板搬送用の台車に衝撃が生じると、保持している基板や、種々の部品が落下して損傷するおそれがある。また、場合によっては、ラックがピニオンに乗り上げてしまい、そのときの衝撃で基板搬送用の台車がガイドレールから脱落し、基板が電極棒などに衝突して両者が損傷するおそれもある。

以上のように、従来のアレイアンテナ式プラズマＣＶＤ装置においては、基板搬送用の台車の移動過程で生じる衝撃によって、基板をはじめとする種々の部品が損傷するおそれがあった。

本発明は、真空チャンバ内で基板搬送体が移動する際に生じる衝撃を低減することができるアレイアンテナ式プラズマＣＶＤ装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明のアレイアンテナ式プラズマＣＶＤ装置は、第１の駆動モータの出力軸に設けられた第１のピニオンを真空チャンバ内に備え、第１のピニオンを、基板搬送体に設けられたラックに噛合させて回転させることにより、基板搬送体を真空チャンバ内で移動させるアレイアンテナ式プラズマＣＶＤ装置において、第１のピニオンよりも搬送方向上流側に設けられ、基板搬送体のラックに噛合する第２のピニオンと、第２のピニオンを回転させる第２の駆動モータと、第２のピニオンを基板搬送体のラックに噛合させて基板搬送体を移動させラックを第２のピニオンから第１のピニオンに乗り移らせる際のラックと第１のピニオンとが噛み合う前の所定の時期に、第２の駆動モータを減速し、第１の駆動モータの出力トルクをゼロにして、第１のピニオンを所定の位相に停止させる制御手段と、を備え、第１の駆動モータは、ダイレクトドライブモータであることを特徴とする。

また、本発明のアレイアンテナ式プラズマＣＶＤ装置は、制御手段が、第１のピニオンの位相を直接または間接的に検出する位相検出手段と、位相検出手段の検出信号に基づいて、第１のピニオンを所定の位相まで回転させ、第１の駆動モータの出力トルクをゼロにするモータ制御手段と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明のアレイアンテナ式プラズマＣＶＤ装置は、第１の駆動モータの出力軸が、水平方向に延在し、ラックは第１のピニオンの上に載置されることを特徴とする。

本発明によれば、真空チャンバ内で基板搬送体が移動する際に生じる衝撃を低減することができる。

真空チャンバの正面側を示す斜視図である。 真空チャンバの背面側を示す斜視図である。 真空チャンバの正面側の断面を模式的に示す図である。 真空チャンバ１の右側面図である。 アレイアンテナユニットの斜視図である。 図５の部分拡大図である。 （ａ）は図６のＶＩＩ（ａ）−ＶＩＩ（ａ）線断面図、（ｂ）は図６のＶＩＩ（ｂ）−ＶＩＩ（ｂ）線断面図である。 （ａ）は図６の上面図、（ｂ）は第１アンテナ側コネクタの斜視図である。 アレイアンテナユニットが掛け止められた状態の真空チャンバの正面側断面図である。 アレイアンテナユニットが掛け止められた状態の真空チャンバの右側面図である。 基板搬送体の斜視図である。 基板搬送体の上面図である。 基板搬送体の右側面図である。 基板搬送体が搬入された状態の真空チャンバの右側面図である。 基板搬送体を真空チャンバ内に搬入する際の搬入過程を説明する図である。 駆動モータの取り付け状態を説明する模式図である。 制御手段の構成を示すブロック図である。 基板搬送体の位置と駆動モータの駆動タイミングとを説明する図である。 駆動モータを駆動するための処理を説明するフローチャートである。 基板搬送体を搬入する際の駆動ピニオンの停止角度を説明する図である。 変形例の駆動モータの取り付け状態を説明する模式図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（真空チャンバの構成）
まず、図１〜図４を用いて、本実施形態のアレイアンテナ式（誘導結合型）プラズマＣＶＤ装置の真空チャンバの構造について説明する。図１は、真空チャンバの正面側を示す斜視図、図２は、真空チャンバの背面側を示す斜視図である。

図１および図２に示すように、真空チャンバ１は、筐体２を備えて構成されている。この筐体２は、図中ｙ方向に対面配置された天井部２ａおよび底面部２ｂと、図中ｘ方向に対面配置された右側面部２ｃおよび左側面部２ｄと、図中ｚ方向に対面配置された正面部２ｅおよび背面部２ｆと、を備えている。以下では、天井部２ａ側を真空チャンバ１の上方または上面とし、右側面部２ｃ側を真空チャンバ１の右方または右側面とし、左側面部２ｄ側を真空チャンバ１の左方または左側面として説明する。

正面部２ｅおよび背面部２ｆには、それぞれフロント開口部３およびリヤ開口部４が形成されており、これらフロント開口部３およびリヤ開口部４を開閉するフロント開閉扉５およびリヤ開閉扉６がそれぞれ設けられている。また、右側面部２ｃにも右開口部７が形成されており、この右開口部７を開閉する開閉扉８が設けられている。さらに、左側面部２ｄにも左開口部９が形成されているが、この左開口部９には、後述するゲートバルブ１１０（図１５参照）が設けられており、このゲートバルブ１１０を介して真空チャンバ１と後述の基板搬送チャンバ１００とを真空状態を維持したまま接続したり、あるいはその接続状態を遮断したりすることが可能となっている。そして、このゲートバルブ１１０を閉じるとともに、フロント開閉扉５、リヤ開閉扉６および開閉扉８を閉じることにより、筐体２の内部に、外部から完全に密閉された内部空間１０が形成されることとなる。

また、天井部２ａには、３列のコネクタ群１１ａ、１１ｂ、１１ｃが設けられている。これらコネクタ群１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、複数のコネクタが図中ｘ方向に沿って直列配置されたものであり、図中ｚ方向に所定の間隔を維持している。

図３は、真空チャンバ１の正面側の断面を模式的に示す図である。この図に示すように、コネクタ群１１ａは、高周波電力を供給する高周波電源１２の供給側（非接地側）に電気的に接続された第１天井側コネクタ１３と、高周波電源１２の接地側に電気的に接続された第２天井側コネクタ１４と、が所定の間隔を維持して交互に設けられている。これら第１天井側コネクタ１３および第２天井側コネクタ１４は、その接続部が鉛直方向下方（底面部２ｂ）に向けられており、後述するアレイアンテナユニットの電極棒が、鉛直方向下方から上方に向かって接続可能なように配置されている。

また、詳しくは後述するが、第２天井側コネクタ１４にはガス供給源１５が接続されており、このガス供給源１５から供給される材料ガスが、第２天井側コネクタ１４に接続されたアレイアンテナユニットの電極棒から真空チャンバ１内に噴出可能となっている。なお、ここではコネクタ群１１ａについて説明したが、コネクタ群１１ｂ、１１ｃも上記と同様の構成となっている。さらに、筐体２の天井部２ａには真空ポンプ１６が接続されており、内部空間１０を密閉した状態で真空ポンプ１６を駆動することにより、真空チャンバ１内が真空状態に減圧可能となっている。

また、筐体２の底面部２ｂには、右側面部２ｃから左側面部２ｄまで図中ｘ方向に沿って延在するガイドレール１７が設けられている。図４は、真空チャンバ１の右側面図であるが、この図に示すように、ガイドレール１７は、正面部２ｅ近傍と背面部２ｆ近傍とにそれぞれ設けられており、したがって、図中ｚ方向に間隔を維持して一対配置されることとなる。これら一対のガイドレール１７は、後述する基板やアレイアンテナユニットを真空チャンバ１内に搬入したり、あるいは真空チャンバ１内から搬出したりする際の案内として機能するものである。

（アレイアンテナユニットの構成）
次に、図５〜図８を用いてアレイアンテナユニットの構成について説明する。図５は、アレイアンテナユニット３０の斜視図であり、図６は、図５の部分拡大図である。これらの図に示すように、アレイアンテナユニット３０は、アンテナ支持部材３１を備えており、このアンテナ支持部材３１に複数本の誘導結合型電極５０が支持されている。

この誘導結合型電極５０は、第１電極棒５１と第２電極棒５２とが、接続金具５３によって電気的に接続されたアンテナ素子であり、アンテナ支持部材３１の長手方向に沿って複数本支持されている。具体的には、両電極棒５１、５２は、その長手方向に直交する方向に所定の間隔を維持して交互に直列配置された状態で、その上端部がアンテナ支持部材３１に支持されている。これにより、両電極棒５１、５２は、それらの長手方向を鉛直方向に沿わせた状態で、アンテナ支持部材３１に垂下支持されることとなる。

図７（ａ）は、図６のＶＩＩ（ａ）−ＶＩＩ（ａ）線断面図であり、図７（ｂ）は、図６のＶＩＩ（ｂ）−ＶＩＩ（ｂ）線断面図である。これらの図に示すように、アンテナ支持部材３１は、断面Ｕ字形の部材によって構成されており、その開口を鉛直方向下方に臨ませている。このアンテナ支持部材３１は、図７（ｂ）からも明らかなように、その幅方向中央にアンテナ支持孔３２が形成されている。このアンテナ支持孔３２は、図７（ａ）および図８（ａ）に示すとおり、アンテナ支持部材３１の長手方向に沿って形成される長孔形状をなしており、このアンテナ支持孔３２に、第１電極棒５１および第２電極棒５２が交互に垂下支持されている。

より詳細に説明すると、第１電極棒５１の上端部には、真空チャンバ１の天井部２ａに設けられた第１天井側コネクタ１３に接続可能な第１アンテナ側コネクタ５４が固定されている。また、第２電極棒５２の上端部には、真空チャンバ１の天井部２ａに設けられた第２天井側コネクタ１４に接続可能な第２アンテナ側コネクタ５５が固定されている。

図８（ａ）は、図６の上面図であり、図８（ｂ）は、第１アンテナ側コネクタ５４の斜視図である。ただし、図８（ａ）においては、後述するカバー部材３３を取り外した状態を示している。この図に示すとおり、第１アンテナ側コネクタ５４は、円筒状の本体５４ａを備えており、この本体５４ａの底面部５４ｂに、第１電極棒５１が貫通した状態で固定されている。また、本体５４ａの開口側には、当該本体５４ａよりも大径のフランジ部５４ｃが設けられている。このフランジ部５４ｃは、アンテナ支持部材３１に形成されたアンテナ支持孔３２の幅よりも大径となる寸法関係を維持している。また、本体５４ａには、円筒状の外周面の対向する一部を面取りした一対の平面部５４ｄ、５４ｄが形成されている。これら平面部５４ｄ、５４ｄは、その対向間隔がアンテナ支持孔３２の幅よりも僅かに小さくなる寸法関係を維持している。

したがって、アンテナ支持孔３２の上方から第１アンテナ側コネクタ５４を挿入すると、本体５４ａがアンテナ支持孔３２を挿通するとともに、フランジ部５４ｃがアンテナ支持部材３１の上面に接触して掛け止められ、これによって第１電極棒５１がアンテナ支持部材３１に垂下支持されることとなる。

また、このとき、平面部５４ｄ、５４ｄ間の幅は、アンテナ支持部材３１の幅方向に対する第１アンテナ側コネクタ５４の移動を、第１天井側コネクタ１３に接続可能な範囲内に制限する寸法関係を維持している。しかも、アンテナ支持部材３１に支持された第１アンテナ側コネクタ５４に回転応力が作用したとしても、平面部５４ｄ、５４ｄがアンテナ支持孔３２の内周縁に接触し、第１アンテナ側コネクタ５４の回転が制限される。このようにして、第１電極棒５１は、アンテナ支持部材３１の幅方向の位置決めがなされて直列配置されるとともに、全ての第１電極棒５１が同一方向を向いて垂下支持されることとなる。

なお、ここでは第１アンテナ側コネクタ５４について説明したが、第２アンテナ側コネクタ５５の構成も上記第１アンテナ側コネクタ５４と同様である。つまり、第２アンテナ側コネクタ５５は、本体５５ａと、底面部５５ｂと、フランジ部５５ｃと、一対の平面部５５ｄ、５５ｄと、を備えており、底面部５５ｂに第２電極棒５２が貫通した状態で固定されている。

そして、本体５５ａの開口側には、当該本体５５ａよりも大径のフランジ部５５ｃが設けられている。このように、この第２アンテナ側コネクタ５５も、上記第１アンテナ側コネクタ５４と同様に、回転およびアンテナ支持部材３１の幅方向に対する移動が制限され、第２電極棒５２も直列配置されるとともに、全ての第２電極棒５２が同一方向を向いて垂下支持されることとなる。

また、図７（ａ）に示すように、各第１電極棒５１は、その外周にセラミックスまたは樹脂などの誘電体からなる外筒５６を備えている。一方、各第２電極棒５２は円筒形状をなしており、その長手方向に延在するガス供給路５２ａが内部に形成されている。また、各第２電極棒５２は、ガス供給路５２ａに垂直に連通する噴出孔５２ｂを備えている。この第２電極棒５２は、上述したように、アレイアンテナユニット３０が真空チャンバ１内に掛け止められたときに、第２天井側コネクタ１４に接続されて、上記したガス供給源１５とガス供給路５２ａとが連通する関係をなしている。

したがって、アレイアンテナユニット３０が真空チャンバ１内に掛け止められた状態で、ガス供給源１５から材料ガスが供給されることにより、噴出孔５２ｂから真空チャンバ１の内部空間１０に向けて材料ガスが噴出することとなる。

なお、図５〜図８に示すように、アンテナ支持部材３１には、両アンテナ側コネクタ５４、５５を被覆する断面Ｕ字形のカバー部材３３が固定されている。このカバー部材３３には、両アンテナ側コネクタ５４、５５の本体５４ａ、５５ａに一致する円形の貫通孔３３ａが複数設けられている。これにより、各アンテナ側コネクタ５４、５５の本体５４ａ、５５ａの開口、すなわち、両電極棒５１、５２の上端は、カバー部材３３の貫通孔３３ａを介して上方に臨むこととなる。

また、アンテナ支持部材３１の幅方向両側面には防着パネル３４が設けられており、また、アンテナ支持部材３１の上面には、上方に垂直に起立し、先端にテーパが形成された位置決めピン３５が設けられている。この位置決めピン３５は、複数本の第１電極棒５１および第２電極棒５２のうち、もっとも外側に位置する電極棒よりもさらにアンテナ支持部材３１の長手方向外方に設けられている。さらに、アンテナ支持部材３１の長手方向両端部近傍には、掛止孔３６が貫通形成されている。この掛止孔３６は、アレイアンテナユニット３０を真空チャンバ１に掛け止めるためのものである。

図９は、アレイアンテナユニット３０が掛け止められた状態の真空チャンバ１の正面側断面図である。この図に示すように、真空チャンバ１の天井部２ａには、右側面部２ｃおよび左側面部２ｄ近傍それぞれに、鉛直方向に貫通するとともに鉛直方向下方にテーパが形成された位置決め孔１８が設けられている。また、この位置決め孔１８よりも図中ｘ方向外方には、下方に垂下する掛止ピン１９が固定されている。上記の位置決め孔１８は、アレイアンテナユニットの位置決めピン３５に対応しており、上記の掛止ピン１９は、アレイアンテナユニット３０の掛止孔３６に対応している。

アレイアンテナユニット３０の取り付け方法の詳細については後述するが、アレイアンテナユニット３０を真空チャンバ１内に掛け止める際には、位置決め孔１８に位置決めピン３５を挿通させるように、アレイアンテナユニット３０を天井部２ａの下方から上方に持ち上げる。すると、掛止ピン１９にアレイアンテナユニット３０の掛止孔３６が挿通するとともに、このとき、天井部２ａに設けられた第１天井側コネクタ１３および第２天井側コネクタ１４のそれぞれが、アレイアンテナユニット３０の第１アンテナ側コネクタ５４および第２アンテナ側コネクタ５５のそれぞれに嵌合する。この状態で、掛止ピン１９の下方からボルト等の固定手段を固定することにより、図示のように、アレイアンテナユニット３０が真空チャンバ１の天井部２ａに掛け止められることとなる。

図１０は、アレイアンテナユニット３０が掛け止められた状態の真空チャンバ１の右側面図である。上記したとおり、天井部２ａには、コネクタ群１１ａ、１１ｂ、１１ｃが３列設けられており、これらコネクタ群１１ａ、１１ｂ、１１ｃに、アレイアンテナユニット３０が接続可能となっている。したがって、全てのコネクタ群１１ａ、１１ｂ、１１ｃにアレイアンテナユニット３０が接続されると、図示のように、３体のアレイアンテナユニット３０が、図中ｚ方向に所定の間隔を維持して位置することとなる。

そして、上記のようにアレイアンテナユニット３０が掛け止められた真空チャンバ１内には、基板を保持する基板搬送体が搬入される。この基板搬送体について、図１１〜図１３を用いて説明する。

（基板搬送体の構成）
図１１は基板搬送体６０の斜視図、図１２は基板搬送体６０の上面図、図１３は基板搬送体６０の右側面図である。これらの図に示すように、基板搬送体６０は、基台６１を備えており、この基台６１の幅方向（図中ｚ方向）両端に車輪６２が複数設けられている。この車輪６２は、基板搬送体６０が図中ｘ方向に一直線上に移動可能となるように設けられており、真空チャンバ１内において、上記したガイドレール１７上を転動することにより、基板搬送体６０の真空チャンバ１内での移動を可能としている。

また、基台６１には、当該基台６１から上方に起立する薄板状の基板保持部材６３が設けられている。この基板保持部材６３は、非結晶シリコン膜または微結晶シリコン膜を付着させる対象となる基板Ｗを着脱自在に保持することが可能となっており、基板搬送体６０の搬送方向に直交する方向（図中ｚ方向）に所定の間隔を維持して６つ設けられている。

そして、基台６１の下面には、当該基台６１の幅方向中央位置に固定されたラック６４が設けられている。このラック６４は、基板搬送体６０の搬送方向に沿って設けられており、図２に示すように、真空チャンバ１の底部に設けられ、駆動モータ２０によって回転駆動する駆動ピニオン２１に噛み合うようになっている。したがって、駆動モータ２０を駆動して駆動ピニオン２１を回転駆動すると、駆動ピニオン２１の回転動力がラック６４の直線運動に変換され、これによって基板搬送体６０が、真空チャンバ１内を移動することとなる。

図１４は、基板搬送体６０が搬入された状態の真空チャンバ１の右側面図である。この図に示すように、基板搬送体６０が真空チャンバ１内に搬入された状態では、１体のアレイアンテナユニット３０に対して、その幅方向（図中ｚ方向）両側に基板Ｗが所定の間隔を維持して対面する。以下に、成膜処理の手順について説明する。

（成膜処理）
まず、真空チャンバ１の内部空間１０を密閉するとともに、真空ポンプ１６を駆動して内部空間１０を真空状態に減圧する。この状態で、ゲートバルブを介して真空チャンバ１に接続され、内部が真空状態に維持された基板搬送チャンバから真空チャンバ１内に基板搬送体６０を搬入する。そして、ガス供給源１５から第２電極棒５２に材料ガスを供給して、噴出孔５２ｂから真空チャンバ１内に材料ガスを噴出させる。この状態で、高周波電源１２によって誘導結合型電極５０に高周波電力を供給すると、アレイアンテナユニット３０の周辺にプラズマが発生し、このプラズマによって分解された材料ガスの成分が基板Ｗの表面に付着する。このようにして、基板Ｗの表面に、非結晶シリコン膜または微結晶シリコン膜などの薄膜が成膜されることとなる。

そして、上記のようにして成膜処理が終了したら、真空チャンバ１から基板搬送体６０を搬出するとともに、新たな基板Ｗが保持された基板搬送体６０を真空チャンバ１内に搬入し、以後、上記の各工程が繰り返し行われることとなる。以下では、基板搬送体６０の真空チャンバ１内への搬入過程について詳細に説明する。

（基板搬送体の搬入過程）
図１５は、基板搬送体６０を真空チャンバ１内に搬入する際の搬入過程を説明する図である。この図に示すように、基板搬送体６０は、真空チャンバ１と同様に内部を真空状態に減圧可能な基板搬送チャンバ１００に収容された状態で、基板搬送チャンバ１００とともに真空チャンバ１まで搬送される。この基板搬送チャンバ１００は、真空チャンバ１の左開口部９に接続可能な接続開口部１０１を備えている。また、真空チャンバ１の左開口部９にはゲートバルブ１１０が設けられており、このゲートバルブ１１０によって、基板搬送チャンバ１００と真空チャンバ１とが、真空状態を維持したまま接続されるようになっている。

また、基板搬送チャンバ１００には、基板搬送体６０の車輪６２をガイドするガイドレール１０２が設けられている。このガイドレール１０２は、真空チャンバ１に設けられたガイドレール１７と同様に、基板搬送体６０の搬送方向に直交する水平方向に一対設けられている。また、この一対のガイドレール１０２は、真空チャンバ１と基板搬送チャンバ１００とが接続されたときに、真空チャンバ１のガイドレール１７と同一直線上に位置するように設けられている。

さらに、基板搬送チャンバ１００の底部には、真空チャンバ１の底部に設けられた駆動ピニオン２１と同一の駆動ピニオン１０３が設けられている。この駆動ピニオン１０３は、基板搬送チャンバ１００に収容された基板搬送体６０のラック６４に噛み合うように配置されており、真空チャンバ１に設けられた駆動モータ２０と同一の駆動モータ１０４（図１６および図１７参照）によって回転駆動する。

図１６は、両駆動モータ２０、１０４の取り付け状態を説明する模式図である。本実施形態においては、両駆動モータ２０、１０４に真空用ダイレクトドライブモータが用いられているが、以下では、両モータ２０、１０４を明確に区別して説明するため、駆動モータ２０を真空チャンバ側駆動モータとよび、駆動モータ１０４を搬送チャンバ側駆動モータとよぶ。

真空チャンバ側駆動モータ２０の本体２０ａは、真空チャンバ１の背面部２ｆに、その外部から取り付けられており、出力軸２０ｂを真空チャンバ１内に突出させている。そして、出力軸２０ｂの先端には、基板搬送体６０のラック６４に噛み合う駆動ピニオン２１が設けられている。

また、搬送チャンバ側駆動モータ１０４の本体１０４ａは、真空チャンバ１の背面部２ｆと同一面上に位置する背面部１００ｆの外部から取り付けられており、出力軸１０４ｂを搬送チャンバ１００内に突出させている。そして、出力軸１０４ｂの先端には、基板搬送体６０のラック６４に噛み合う駆動ピニオン１０３が設けられている。

したがって、搬送チャンバ１００を真空チャンバ１に接続した状態で、両駆動モータ１０４、２０を駆動すれば、両駆動ピニオン１０３、２１の回転動力がラック６４の直線運動に変換され、図１５に示すように、基板搬送体６０が、基板搬送チャンバ１００から真空チャンバ１内に搬入されることとなる。以下では、基板搬送体６０を真空チャンバ１内に搬入する際の両駆動モータ２０、１０４の制御について、詳細に説明する。

（駆動モータの制御）
図１７は、両駆動モータ２０、１０４の駆動を制御する制御手段の構成を示すブロック図である。この図に示すように、本実施形態のプラズマＣＶＤ装置は、各種センサや操作部などからの信号が入力される制御手段２０１を備えている。この制御手段２０１には、基板搬送体６０の位置を検出するフォトセンサからなる第１センサ２５、第２センサ２６、第３センサ２７、第４センサ２８から検出信号が入力されるようになっている。制御手段２０１は、各センサ２５〜２８から信号が入力されることにより、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出して種々の処理を実行して、両駆動モータ２０、１０４の駆動を制御することとなる。なお、ここでは、各センサ２５〜２８をフォトセンサとしたが、基板搬送体６０の位置を検出することができればセンサの種類は特に問わない。

図１８は、基板搬送体６０の位置と、両駆動モータ２０、１０４の駆動タイミングと、を説明する図である。この図に示すように、真空チャンバ１には、上記した第１センサ２５、第２センサ２６、第３センサ２７、第４センサ２８が、ガイドレール１７の長手方向に沿って順次設けられている。図１８（ｂ）からも明らかなように、第１センサ２５は、基板搬送体６０が真空チャンバ１内に進入したことを検出可能な位置に配置されている。また、第２センサ２６は、基板搬送体６０の搬入過程で、ラック６４が駆動ピニオン２１に噛み合った直後の基板搬送体６０を検出可能な位置に配置されている。また、第３センサ２７は、基板搬送体６０が、成膜処理を行う際に停止すべき位置の直前まで搬入されたことを検出可能な位置に配置されている。なお、第４センサ２８は、基板搬送体６０がオーバーランしたことを検出するためのもので、第３センサ２７よりもさらに基板搬送体６０の搬入方向前方側に配置されている。

図１９は、両駆動モータ２０、１０４を駆動するための処理を示すフローチャートである。ここでは、図１８を参照しながら、図１９に示す処理にしたがって、両駆動モータ２０、１０４の駆動制御について説明する。

（ステップＳ１）
制御手段２０１は、図１８（ａ）に示すように、基板搬送チャンバ１００と真空チャンバ１とが接続された状態で、基板搬送体６０の搬入開始を示す信号が入力されるのを待機している。そして、搬入開始を示す信号が入力されると、ＣＰＵはステップＳ２に処理を移す。

（ステップＳ２）
搬入開始を示す信号が入力されると、ＣＰＵは、搬送チャンバ側駆動モータ１０４を所定の出力トルクで駆動する。これにより、基板搬送体６０は、基板搬送チャンバ１００側から真空チャンバ１側に移動する。

（ステップＳ３）
次に、ＣＰＵは、第１センサ２５から検出信号が入力されるのを待機する。そして、図１８（ｂ）に示すように、基板搬送体６０が真空チャンバ１内に進入して第１センサ２５から検出信号が入力されると、ＣＰＵはステップＳ４に処理を移す。

（ステップＳ４）
第１センサ２５から検出信号が入力されると、ＣＰＵは、搬送チャンバ側駆動モータ１０４を減速するように制御する。

（ステップＳ５）
また、ＣＰＵは、真空チャンバ側駆動モータ２０を制御し、駆動ピニオン２１の位相合わせを行う。本実施形態の真空チャンバ側駆動モータ２０は、ダイレクトドライブ式のモータであるため、回転量や回転角度を高精度に制御可能となっており、また、減速機を介さないことからも、駆動ピニオン２１を所定角度に高精度に停止させることができる。そこで、制御手段２０１は、図２０に示すように、駆動ピニオン２１の噛み合わせ面が、ラック６４の噛み合わせ面に接触する角度、つまり、駆動ピニオン２１がラック６４に円滑に噛み合う角度になるように、真空チャンバ側駆動モータ２０を制御して位相合わせを行う。

（ステップＳ６）
上記ステップＳ５において位相合わせを行ったら、ＣＰＵは、真空チャンバ側駆動モータ２０の出力トルクを最小にする。このように、ラック６４と駆動ピニオン２１とが噛み合う際に、両者の噛み合わせ面が最適な角度に維持され、しかも、駆動ピニオン２１の出力トルクが最小となることから、両者が円滑に噛合することができ、基板搬送体６０の搬入時における衝撃を最小限に低減することができる。

（ステップＳ７）
次に、ＣＰＵは、第２センサ２６から検出信号が入力されるのを待機する。そして、図１８（ｃ）に示すように、ラック６４と駆動ピニオン２１とが噛合した直後の位置まで基板搬送体６０が移動し、第２センサ２６から検出信号が入力されると、ＣＰＵはステップＳ８に処理を移す。

（ステップＳ８）
第２センサ２６から検出信号が入力されると、ＣＰＵは、真空チャンバ側駆動モータ２０を所定の出力トルクで駆動する。

（ステップＳ９）
また、ＣＰＵは、搬送チャンバ側駆動モータ１０４の出力トルクが最小となるように制御する。これにより、基板搬送体６０は、真空チャンバ側駆動モータ２０の駆動力によって、真空チャンバ１内を移動することとなる。また、このとき、搬送チャンバ側駆動モータ１０４の出力トルクが最小となるように制御されるので、搬送チャンバ１００の駆動ピニオン１０３が抵抗となることもなく、基板搬送体６０の円滑な移動が実現可能となる。

（ステップＳ１０）
次に、ＣＰＵは、第３センサ２７から検出信号が入力されるのを待機する。そして、図１８（ｄ）に示すように、基板搬送体６０が、成膜処理を行う際に停止すべき位置の直前まで搬入されたことを第３センサ２７が検出すると、ＣＰＵはステップＳ１１に処理を移す。

（ステップＳ１１）
第３センサ２７から検出信号が入力されると、ＣＰＵは、真空チャンバ側駆動モータ２０および搬送チャンバ側駆動モータ１０４の駆動を停止させ、モータの駆動処理を終了する。

以上のように、本実施形態によれば、基板搬送体６０を真空チャンバ１内に搬入する際に、基板搬送体６０に設けられたラック６４を、真空チャンバ１内に設けられた駆動ピニオン２１に円滑に噛合させることができるので、基板搬送体６０を搬入する際の衝撃が緩和され、種々の部品の損傷を防止することが可能となる。また、特に本実施形態においては、真空チャンバ側駆動モータ２０を、ダイレクトドライブ式のモータによって構成したので、駆動ピニオン２１の位相合わせを一層高精度にすることができ、基板搬送体６０の搬入時の衝撃を最小限に抑制することができる。

なお、ここでは、基板搬送体６０を真空チャンバ１内に搬入する場合について説明したが、上記と同様に、搬送チャンバ１００の駆動ピニオン１０３についても位相合わせを行うことにより、基板搬送体６０の円滑な搬出を実現可能である。また、例えば、真空チャンバ１内に複数の駆動ピニオンを設け、基板搬送体６０の移動過程において、ラックが駆動ピニオン間を乗り移る場合には、基板搬送体６０の移動方向前方に位置する駆動ピニオンの位相合わせを行えばよい。このようにすれば、搬入、搬出の場合に限らず、真空チャンバ内における基板搬送体の移動すべてを円滑にすることができる。

また、上記実施形態においては、両駆動モータ２０、１０４を真空用ダイレクトドライブモータによって構成することとしたが、基板搬送体６０を搬送するための駆動モータはこれに限らない。例えば、一般的な電動モータの出力軸に減速機を接続するとともに、この減速機の回転軸に駆動ピニオンを設けるようにしてもよい。いずれにしても、基板搬送体に設けられたラックに対して駆動ピニオンが円滑に噛み合うように、駆動ピニオンの位相合わせを行うようにすればよい。したがって、基板搬送体を搬送するための搬送手段を、以下に説明する変形例のように構成することも可能である。

図２１は、変形例の駆動モータの取り付け状態を説明する模式図である。なお、この変形例において、上記実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。この変形例では、真空チャンバ１の外部に、電動モータまたは油圧モータからなる駆動モータ１５０が設けられている。この駆動モータ１５０には減速機１５１が設けられており、駆動モータ１５０の駆動力が減速機１５１によって減速されて出力軸１５２に出力される。この出力軸１５２は、クラッチ１５３を介して伝達軸１５４に接続可能となっている。

伝達軸１５４は、背面部２ｆを貫通して真空チャンバ１内に突出しており、真空チャンバ１内に位置する先端部に上記した駆動ピニオン２１が設けられている。なお、伝達軸１５４には、真空チャンバ１の外方において位相合わせ用ギヤ１５５が設けられている。また、伝達軸１５４には、背面部２ｆを貫通する部分に真空用軸シール部材１５６が設けられている。そして、位相合わせ用ギヤ１５５の歯面には、シリンダ１５７のロッド先端に固定された回転停止部材１５８が対面配置されている。

この回転停止部材１５８は、シリンダ１５７が収縮状態にある場合には、図示のように、位相合わせ用ギヤ１５５の歯間から退避した位置（以下、「許容位置」という）にある。一方、シリンダ１５７が伸長すると、回転停止部材１５８は、位相合わせ用ギヤ１５５の歯間に進入して位相合わせ用ギヤ１５５の回転を制限する位置（以下、「制限位置」という）に変位する。そして、位相合わせ用ギヤ１５５の位相すなわち回転角度を検出する回転検出センサ１５９が設けられており、この回転検出センサ１５９から、駆動モータ１５０やシリンダ１５７を制御する制御手段に検出信号が入力されるようになっている。なお、ここでは説明を省略するが、上記と同様の構成が搬送チャンバ１００にも設けられている。

上記の構成からなる変形例によれば、制御手段が以下のような処理を実行することにより、基板搬送体６０を搬入する際の衝撃を緩和することができる。すなわち、制御手段は、基板搬送体６０を真空チャンバ１内に搬入する際に、真空チャンバ１に設けられた駆動モータ１５０を駆動するとともに、回転検出センサ１５９から検出信号が入力されたところで、当該駆動モータ１５０の駆動を停止する。これと同時に、シリンダ１５７を伸長させて回転停止部材１５８を制限位置に変位させ、位相合わせ用ギヤ１５５の回転を制限する。

このように、位相合わせ用ギヤ１５５の回転が制限されれば、伝達軸１５４の回転も制限され、よって、駆動ピニオン２１が所定の位置に停止する。このとき、駆動ピニオン２１の停止角度を、上記実施形態と同様の停止角度に設定しておけば、上記実施形態と同様に、ラック６４と駆動ピニオン２１とを円滑に噛み合わせることができる。ただし、制御手段は、基板搬送体６０が駆動ピニオン２１に近づいたところで、回転停止部材１５８を退避位置に変位させるようにシリンダ１５７を制御することとなる。

このように、上記した変形例によっても、基板搬送体６０を円滑に真空チャンバ１内に搬入することができる。ただし、駆動モータと駆動ピニオンとの間に減速機が介在する場合には、ダイレクトドライブ式の駆動モータを採用した場合よりも、減速機に設けられたギヤ間の遊び分だけ精度が低下する。したがって、衝撃緩和の要請が強い場合には、ダイレクトドライブ式の駆動モータを採用することが望ましい。

なお、上記実施形態においては、搬送チャンバ１００と真空チャンバ１とで、同様の駆動モータを設けることとしたが、搬送チャンバと真空チャンバとで異なる駆動源を設けることとしてもよい。また、搬送チャンバにおいては、基板搬送体を移動させる手段として、必ずしもラックピニオン式の機構を採用する必要はない。つまり、基板搬送体に設けられるラックは、真空チャンバ内での基板搬送体の移動にのみ用いることとし、搬送チャンバ内での基板搬送体の移動は、まったく別の手段によって行うこととしてもよい。

また、上記実施形態においては、真空チャンバ１に設けられた各センサ２５〜２８の検出信号に基づいて駆動モータを制御することとした。しかしながら、上記実施形態のように、ダイレクトドライブ式の駆動モータのように、回転数や回転角度などを高精度に制御することができれば、駆動モータの回転数などに基づいて、当該駆動モータの駆動、停止、減速を制御しても構わない。

また、上記実施形態においては、駆動モータ２０の回転数および回転角度に基づいて駆動ピニオン２１の位相を検出し、上記変形例においては、位相合わせ用ギヤ１５５の回転角度に基づいて駆動ピニオン２１の位相を検出している。つまり、上記実施形態および変形例では、駆動ピニオン２１の位相を間接的に検出することとした。しかしながら、駆動ピニオンの位相を検出するセンサを設けるなどして、直接的に駆動ピニオンの位相を検出するようにしても構わない。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、真空チャンバ内でプラズマを発生させて基板表面に薄膜を生成するアレイアンテナ式プラズマＣＶＤ装置に利用することができる。

１ 真空チャンバ
２０ 駆動モータ
２１ 駆動ピニオン
６０ 基板搬送体
６４ ラック
１５０ 駆動モータ
１５２ 出力軸
１５５ 位相合わせ用ギヤ
１５７ シリンダ
１５８ 回転停止部材
２０１ 制御手段

Claims (3)

1. 第１の駆動モータの出力軸に設けられた第１のピニオンを真空チャンバ内に備え、前記第１のピニオンを、基板搬送体に設けられたラックに噛合させて回転させることにより、前記基板搬送体を前記真空チャンバ内で移動させるアレイアンテナ式プラズマＣＶＤ装置において、
   前記第１のピニオンよりも搬送方向上流側に設けられ、前記基板搬送体の前記ラックに噛合する第２のピニオンと、
   前記第２のピニオンを回転させる第２の駆動モータと、
   前記第２のピニオンを前記基板搬送体のラックに噛合させて該基板搬送体を移動させ該ラックを該第２のピニオンから前記第１のピニオンに乗り移らせる際の該ラックと該第１のピニオンとが噛み合う前の所定の時期に、前記第２の駆動モータを減速し、前記第１の駆動モータの出力トルクをゼロにして、該第１のピニオンを所定の位相に停止させる制御手段と、を備え、
   前記第１の駆動モータは、ダイレクトドライブモータであることを特徴とするアレイアンテナ式プラズマＣＶＤ装置。
2. 前記制御手段は、
   前記第１のピニオンの位相を直接または間接的に検出する位相検出手段と、
   前記位相検出手段の検出信号に基づいて、前記第１のピニオンを所定の位相まで回転させ、前記第１の駆動モータの出力トルクをゼロにするモータ制御手段と、を備えたことを特徴とする請求項１記載のアレイアンテナ式プラズマＣＶＤ装置。
3. 前記第１の駆動モータは、出力軸が、水平方向に延在し、
   前記ラックは前記第１のピニオンの上に載置されることを特徴とする請求項１または２に記載のアレイアンテナ式プラズマＣＶＤ装置。

Images