真空処理装置
【課題】本発明では、成膜処理のスループットの向上を図ることができ、同時に複数種類の処理が可能な真空処理装置を提供する。
【解決手段】真空処理装置１は、被処理材Ｓをキャリア３に保持した状態で搬送路Ｒに沿って搬送し、搬送路Ｒに沿って配置された複数のプロセスチャンバで所定の真空処理を行う装置であり、搬送路Ｒの角の部分にそれぞれ配置されている複数の方向転換チャンバ内でキャリア３に保持される被処理材Ｓの交換が行われる。
【解決手段】真空処理装置１は、被処理材Ｓをキャリア３に保持した状態で搬送路Ｒに沿って搬送し、搬送路Ｒに沿って配置された複数のプロセスチャンバで所定の真空処理を行う装置であり、搬送路Ｒの角の部分にそれぞれ配置されている複数の方向転換チャンバ内でキャリア３に保持される被処理材Ｓの交換が行われる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数の被処理材に対する真空処理に適した真空処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被処理材に対する数層程度の成膜処理に適した成膜装置として、ＬＯＡＤチャンバとＵＮＬＯＡＤチャンバの間に複数のプロセスチャンバが配設された真空処理装置が知られている。このような真空処理装置では被処理材をキャリアに保持した状態で搬送することができるため、連続的に被処理材の表面に多層膜を形成することができる。
【０００３】
しかしながらプロセスチャンバの上流側と下流側にロードロック室を設ける構成では、被処理材とともにキャリア（若しくはホルダ）を真空容器の外に取り出す必要がある。すなわち、真空容器外に取り出されたキャリアを再び真空容器内に入れるたびに脱ガスすることからスループットの向上が困難であった。
【０００４】
一方、キャリアを真空容器の外に取り出すことなく多数の被処理材に成膜するため、真空容器内に無端状の搬送路を構成する技術が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１の技術によれば、キャリアを真空容器の外に取り出すことなく、未処理の被処理材の投入と処理済みの被処理材の排出ができるためスループットを向上することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２２９１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の技術は、無端状の搬送路を周回しながら所定の成膜を行う処理に適しているものの複数種類の処理を同時に行うことは困難であった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、成膜処理のスループットの向上を図ることができ、複数種類の処理が可能な真空処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る真空処理装置は、被処理材を保持するキャリアと、キャリアを多角形状の搬送路に沿って搬送する搬送装置と、被処理材に対して所定の真空処理を行うよう搬送路に沿って配置された複数のプロセスチャンバと、多角形状の搬送路の角の部分に配置され、キャリアの向きを転換する方向転換チャンバとを有する真空処理装置であって、複数の方向転換チャンバ内で、キャリアに未処理の被処理材を移載され、若しくは、キャリアから処理済みの被処理材を取り外されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
成膜処理のスループットの向上を図ることができ、同時に複数種類の処理が可能な真空処理装置及び真空処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る真空処理装置の構成図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る真空処理装置で用いられるキャリアの構成図である。
【図４】図３のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る真空処理装置のキャリアの動きを示す説明図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る真空処理装置のキャリアの動きを示す説明図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る真空処理装置のキャリアの動きを示す説明図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る真空処理装置の構成摸式図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る真空処理装置で用いられるホルダの構成図である。
【図１０】他の実施形態に係る真空処理装置の構成摸式図である。
【図１１】他の実施形態に係る真空処理装置の構成摸式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の各実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する部材、配置等は発明を具体化した一例であって本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変できることは勿論である。
【００１２】
本願明細書中では、真空処理装置としてＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）を成膜するＣＶＤ成膜装置（真空処理装置１）を例に挙げて説明するが本発明はこの限りではない。例えば、スパッタリング装置や他のＰＶＤ装置若しくは他のＣＶＤ装置などにも本発明は好適に適用可能である。本発明は成膜装置以外の処理装置、例えばドライエッチング装置若しくはアッシング装置、熱処理装置などの装置にも好適に適用可能である。また、本発明に係る真空処理装置は、燃料電池製造装置、パネル製造装置、半導体製造装置、ストレージ製造装置として好適に適用可能なものである。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１〜７は本発明の第１の実施形態に係る真空処理装置を示す図であり、図１は真空処理装置の構成摸式図、図２は図１のＩ−Ｉ断面図、図３，図４はキャリアの構成図、図５〜７真空処理装置のキャリアの動きを示す説明図である。なお、図面の煩雑化を防ぐため一部を除いて省略している。
【００１４】
図１に基づいて真空処理装置１の概略構成を説明する。真空処理装置１はインライン型の成膜装置であり、真空チャンバが無端状且つ四角形に連結されて構成されている。具体的には真空処理装置１は、２つのプロセスチャンバＰＣ（ＰＣ１，ＰＣ２）とコーナチャンバＣＣ（ＣＣａ〜ＣＣｄ）からなる組み合わせが４セット直列に連結されている。四隅に配置されているコーナチャンバＣＣ（方向転換チャンバ）のそれぞれには２つのロードロックチャンバＬＬ（ＬＬ１，ＬＬ２）が接続されている。各コーナチャンバＣＣの内部にはそれぞれ基板移載装置ＲＢが設けられており、各真空チャンバはいずれもゲートバルブＧＶ介して接続されている。なお、図１では一つのコーナチャンバＣＣａ以外の基板移載装置ＲＢを不図示とした。
【００１５】
本明細書においては、２つのプロセスチャンバＰＣ（ＰＣ１，ＰＣ２）とコーナチャンバＣＣからなる組み合わせをプロセスユニットＡ〜Ｄと称する。各プロセスユニットＡ〜Ｄを構成するプロセスチャンバＰＣ（ＰＣ１，ＰＣ２）とコーナチャンバＣＣを区別するときは、夫々の符号の末尾にａ，ｂ，ｃ，ｄを付加する。
【００１６】
真空処理装置１では、被処理材Ｓをキャリア３に保持した状態で真空処理が行われるため、各真空チャンバ間でキャリア３を移送する搬送装置が設けられている。搬送装置によってキャリア３に保持された被処理材Ｓを四角形状（多角形状）の搬送路Ｒに沿って移動させ、所定の真空チャンバに搬送することができる。また、真空処理装置１では、各プロセスユニットがプロセスチャンバを２つ有するが、プロセスチャンバが１つの場合や３つ以上であってもよい。
【００１７】
被処理材Ｓは、厚さ０．１ｍｍ程度のシート状の金属部材を、５０×５０ｍｍ〜５００×５００ｍｍ程度の矩形状に形成したものである。真空処理装置１は、シート状のアルミ板，チタン板、又はステンレス鋼板製の被処理材Ｓの両面（表面と裏面）にＤＬＣ膜を成膜する処理に適している。ただし、被処理材Ｓは真空処理の目的に応じて適宜変更できるものとする。
【００１８】
プロセスチャンバＰＣ（ＰＣ１，ＰＣ２）は、被処理材Ｓに対して所定の真空処理を行う真空チャンバであり、本実施形態ではＰＣ１は加熱チャンバ、ＰＣ２はＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ
Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）を成膜するためのＣＶＤ成膜チャンバとして用いられる。ただし、ＰＣ１、ＰＣ２のプロセスは決まっておらず、同じプロセスを行ってもよい。また、プロセスも加熱や成膜だけでなく、エッチング処理であっても良いことはもちろんである。本実施形態においてプロセスチャンバＰＣ１，ＰＣ２は同様の構成であるが、プロセスチャンバＰＣ１とＰＣ２の構成を異なるものとしてもよい。
【００１９】
プロセスチャンバＰＣ２について図２に基づいて説明する。プロセスチャンバＰＣ２は、ガス導入系２４と電圧印加手段及び排気手段などを備えている。ガス導入系２４から導入されるガスはＣｘＨｙ（炭化水素系ガス），Ｈ２，Ｎ２，Ａｒ，Ｏ２などである。
【００２０】
排気手段としては一例として、ターボ分子ポンプ２６と背圧排気用ポンプ２７を有し、さらに、排気コンダクタンスを変化できるメインバルブ２５やバリアブルオリフィスがあると望ましい。電圧印加手段は、キャリア３を介して被処理材Ｓに高電圧を印加するものであり、電源２２や、電圧印加用シリンダー２３を備えている。電圧印加用シリンダー２３は、キャリア３の搬送時には、キャリア３のホルダ部分と非接触とすべく電圧印加手段を動作させる。その他に、被処理材Ｓの温度を測定するための温度測定手段２１を備えている。温度測定手段２１としては例えば、放射温度計が用いられる。
【００２１】
プロセスチャンバＰＣ２には、キャリア３の周囲にシールド２８が設けられており、基板処理中にプロセスチャンバＰＣ２の内壁に膜が堆積することを防止している。シールド２８の裏面には磁場形成手段２９が設けられている。磁場形成手段２９によって形成される磁場により、被処理材の処理中におけるプロセスチャンバＰＣ２の空間内のプラズマ密度分布をコントロールすることができる。磁場形成手段２９としては、永久磁石や電磁石が用いられる。またシールド２８は電気的に接地されており、プロセスチャンバＰＣ２においてプラズマを形成する際にはアノードとして機能する。なお、本発明に係るプラズマＣＶＤ装置において、磁場形成手段２９は及びシールド２８の接地は必須の構成要素ではない。シールド２８がアノードとして機能するならば他の装置構成も採用可能である。
【００２２】
次に、プロセスチャンバＰＣ１，ＰＣ２における被処理材Ｓへの成膜処理について説明する。まず、被処理材Ｓの加熱処理として、プロセスチャンバＰＣ１に不活性ガスを導入して、プロセスチャンバＰＣ１の圧力を５〜５０Ｐａ程度に制御する。そして電圧印加用シリンダー２３を駆動することによって、キャリア３と電圧印加手段を電気的に接触させる。電圧印加手段で印加される高電圧は、直流電圧（ＤＣ）もしくはパルスＤＣであり、被処理材Ｓに電圧が印加されプロセスチャンバＰＣ１にプラズマが形成される。このプラズマによるイオン衝撃により、被処理材Ｓの温度が上昇する。
【００２３】
被処理材Ｓの加熱後、被処理材Ｓを保持したキャリア３をプロセスチャンバＰＣ２に移動する。プロセスチャンバＰＣ２にキャリア３が移動したらゲートバルブＧＶ閉鎖して、プロセスチャンバＰＣ２内に炭化水素ガスを導入する。炭化水素ガスはプロセスチャンバＰＣ２内に形成されたプラズマにより分解され、被処理材Ｓに印加された負の電圧によりイオンが被処理材Ｓに引き込まれ、被処理材Ｓの被成膜面にカーボン膜（ＤＬＣ膜）が成膜される。
【００２４】
コーナチャンバＣＣは、キャリア３の搬送方向を９０度変更する方向転換装置を備えた真空チャンバである。方向転換装置は搬送装置の一部であり、方向転換装置として公知の技術（例えば特開平８−２７４１４２に記載された技術）を適用することができるものとする。各コーナチャンバＣＣには、ロードロックチャンバＬＬ（ＬＬ１，ＬＬ２）がゲートバルブＧＶを介して接続されている。各コーナチャンバＣＣ内には基板移載装置ＲＢが配置されている。また、キャリア３を真空処理装置１内に出し入れするためのキャリアロードロックチャンバＣＬＬが任意のコーナチャンバＣＣ（図１ではＣＣａ）にゲートバルブＧＶを介して接続されている。
【００２５】
ロードロックチャンバＬＬ（ＬＬ１，ＬＬ２）は、被処理材Ｓを導入するロードチャンバと取り出すアンロードチャンバのいずれとしても使用できるものである。ロードロックチャンバＬＬとコーナチャンバＣＣ内の間、若しくは、ロードロックチャンバＬＬと大気側との間での被処理材Ｓの移送は、被処理材Ｓが所定枚数ずつカセットに支持された状態で行われる。コーナチャンバＣＣにゲートバルブＧＶを介して接続され、不図示のガス導入系や排気系を備えている。そのため、ロードロックチャンバＬＬの排気／ベントおよびゲートバルブＧＶの開閉操作によってロードロックチャンバＬＬ内とコーナチャンバＣＣ内の空間と適宜連続させることができる。
【００２６】
ロードロックチャンバＬＬは、各コーナチャンバＣＣの所定方向で接続されている。すなわち、コーナチャンバＣＣａ，ＣＣｄに接続されるロードロックチャンバＬＬはいずれも一方向を向いている。また、コーナチャンバＣＣｂ，ＣＣｃに接続されるロードロックチャンバＬＬはいずれも逆方向を向いている。このようにロードロックチャンバＬＬを接続する向きを設定することで真空処理装置１のフットプリントの増加を抑えている。
【００２７】
基板移載装置ＲＢは、多関節タイプのロボットを好適に適用することができ、ロボットアームの先端には被処理材Ｓを適宜把持する把持手段が設けられている。ロードロックチャンバＬＬとコーナチャンバＣＣとの間のゲートバルブＧＶを開放した状態では、基板移載装置ＲＢを介してコーナチャンバＣＣ内のキャリアとの間で被処理材Ｓの交換、すなわち供給（取り付け）若しくは排出（取り外し）をすることができる。
【００２８】
ここで、キャリア３とキャリア３を搬送する搬送装置について説明する。
まず、図３，４に基づいてキャリア３の構成を説明する。キャリア３は、上述したように被処理材Ｓを保持した状態で搬送装置によって真空処理装置１内を移動する部材であり、被処理材Ｓを支持する枠状のホルダ部５と、ホルダ部５の下側に設けられ、後述する搬送装置の磁気ネジと磁気結合する磁石列４ａが水平方向に沿って取付けられるスライダ部４とからなる。
【００２９】
ホルダ部５は、導電性を有する矩形の枠状のホルダ本体に、被処理材Ｓを挟んで保持できるバネ式支持部５ｂを備えており、さらに搬送時の被処理材Ｓの揺れや熱膨張などによる被処理材Ｓの反りなどの変形を防ぐためのガイド部５ａも有している。バネ式支持部５ｂは高電圧を被処理材Ｓに印加するために金属板から構成されている。また、ガイド部５ａは熱逃げを抑えるように熱伝導の低い絶縁材から構成されている。また、バネ式支持部５ｂは、被処理材Ｓを挿入しやすいように、先端部分が外側に広がった形状になっている。
【００３０】
本実施形態では、図３，４に示されるように被処理材Ｓの上部中央の１箇所にバネ式支持部５ｂを設け、被処理材Ｓを保持している。なお、ガイド部５ａは被処理材Ｓの湾曲を防ぐための部材であるため、被処理材Ｓと触れている必要はない。
【００３１】
シート状の被処理材Ｓは、スライダ部４に支持されたホルダ部５に保持されるため、垂直に保持された状態で両面に処理がなされる。また、高電圧はホルダ部５のバネ式支持部５ｂを介して被処理材Ｓに印加されるため、ホルダ部５と被処理材Ｓの電位は実質的に等しくなる。
【００３２】
搬送装置は、真空処理装置１内に設けられた搬送路Ｒに沿ってキャリア３をプロセスチャンバＰＣ及びコーナチャンバＣＣの所定位置に移送する真空チャンバに備えられた装置であり、公知の技術（例えば特開平８−２２６５１２参照）を用いることができる。
【００３３】
具体的には、キャリア側の磁石列４ａと磁気結合する搬送マグネット（永久磁石）４ｂと、搬送マグネット４ｂを軸周り回転させる不図示の駆動源とを有している（図２参照）。搬送路Ｒにはキャリア３が垂直姿勢のまま進退動できるようにベアリングが配列されている。搬送マグネット４ｂは、いわゆる磁気ネジであり、キャリア３の搬送方向（搬送路Ｒ）に長手方向を配置された軸状部材の表面にＮ極及びＳ極の磁極がらせん状に形成されている。搬送マグネット４ｂを軸中心に回転させることでその軸に沿った方向に磁石列４ａを介して磁気的に結合したキャリア３を搬送することができる。なお、磁気ネジの代わりにリニアモータやラックアンドピニオン機構を用いてもよいことはもちろんである。
【００３４】
上述のように真空処理装置１は、２つのプロセスチャンバＰＣ（ＰＣ１，ＰＣ２）とコーナチャンバＣＣからなる組み合わせが４つのプロセスユニットが直列に連結されているため、各セットのプロセスチャンバＰＣの処理条件を変更することにより、各プロセスユニットで異なる種類の処理を行うことができる。
【００３５】
図５〜７は真空処理装置１でのキャリアの動きを示す説明図であり、図５はキャリア３を周回移動させながら被処理材Ｓを処理する場合、図６，７はキャリア３を往復移動させながら被処理材Ｓを処理する場合である。図５はキャリア３を周回移動させながら被処理材Ｓを処理するときの被処理材Ｓ（キャリア３）の配置の一例である。
【００３６】
図５のように、キャリア３を周回移動させながら被処理材Ｓを処理する際に被処理材Ｓが搬送される順序は、各プロセスユニットで行われる処理によらず以下のようなものである。すなわち、コーナチャンバＣＣａから供給した被処理材は搬送路に沿ってプロセスチャンバＰＣａ（ＰＣ１ａ，ＰＣ２ａ）で処理された後、コーナチャンバＣＣｂから排出される。
【００３７】
コーナチャンバＣＣｂから供給した被処理材は搬送路Ｒに沿ってプロセスチャンバＰＣｂ（ＰＣ１ｂ，ＰＣ２ｂ）で処理された後、コーナチャンバＣＣｃから排出される。コーナチャンバＣＣｃから供給した被処理材は搬送路に沿ってプロセスチャンバＰＣｃ（ＰＣ１ｃ，ＰＣ２ｃ）で処理され、コーナチャンバＣＣｄから排出される。同様に、コーナチャンバＣＣｄから供給した被処理材は搬送路に沿ってプロセスチャンバＰＣｄ（ＰＣ１ｄ，ＰＣ２ｄ）で処理され、コーナチャンバＣＣａから排出される。
【００３８】
各プロセスユニットのプロセスチャンバＰＣの処理条件が異なる場合、隣接する各プロセスユニット間に影響するおそれがあるが、本実施形態ではコーナチャンバＣＣを介して各プロセスユニットが連結されるためプロセスユニット間でガスや輻射熱が流通することを避けることができる。また、真空処理装置１では、コーナチャンバＣＣにロードロックチャンバＬＬ（ＬＬ１，ＬＬ２）が連結されるとともにコーナチャンバＣＣ内に基板移載装置が配置されている。この構成によりロボットチャンバや基板移載のための真空チャンバを設ける必要がなくなった。すなわち、真空チャンバの数を抑えるとともに、キャリアを搬送する経路長を短くすることができるため、搬送路スループットの低下とコストの上昇を抑えられる。
【００３９】
ここで、各プロセスユニットのプロセスチャンバＰＣの処理条件が異なる場合として、加熱温度やプロセスガスの濃度，種類を異なる条件とすることが考えられる。具体的には、各プロセスユニットで種類や寸法が異なる被処理材を処理する場合に、被処理材の違いに応じてプロセス条件を変更される場合が挙げられる。
【００４０】
図６，７はキャリア３を往復移動させながら被処理材Ｓを処理するときの被処理材Ｓ（キャリア３）の配置の一例であるが、図６と図７でキャリア３の移動経路が異なっている。
図６は、各プロセスユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄでの真空処理を独立して行う際のキャリア３の配置例である。各プロセスユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを構成する真空チャンバの間をキャリア３が往復しながら被処理材Ｓの真空処理が行われるため、各プロセスユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄで１つのキャリア３が配置される。
【００４１】
具体的には、プロセスユニットＡでは、コーナチャンバＣＣａで未処理の被処理材Ｓがキャリア３に搭載された後、プロセスチャンバＰＣ１ａ、ＰＣ２ａで所定の真空処理が行われ、コーナチャンバＣＣｂから処理済みの被処理材Ｓとして搬出される。そして、コーナチャンバＣＣｂで未処理の被処理材Ｓがキャリア３に搭載された後、プロセスチャンバＰＣ２ａ、ＰＣ１ａで所定の真空処理が行われ、コーナチャンバＣＣａから処理済みの被処理材Ｓとして搬出される。このようにキャリア３はコーナチャンバＣＣａとＣＣｂとの間を繰り返し往復し、１回往復する間に２回の真空処理を行うことができる。
【００４２】
他のプロセスユニットＢ，Ｃ，Ｄでも同様であり、プロセスユニットＢではコーナチャンバＣＣｂとＣＣｃとの間を、プロセスユニットＣではコーナチャンバＣＣｃとＣＣｄとの間を、プロセスユニットＤではコーナチャンバＣＣｄとＣＣａとの間を、それぞれキャリア３が１回往復する間に２回の真空処理を行うことができる。
【００４３】
図７は、任意の２つのプロセスユニットでの真空処理を独立して行う際のキャリア３の配置例である。図７では、プロセスユニットＢ，Ｄで真空処理を行う例を示している。プロセスユニットＢではコーナチャンバＣＣｂとＣＣｃとの間を、プロセスユニットＤではコーナチャンバＣＣｄとＣＣａとの間を、それぞれキャリア３が１回往復する間に２回の真空処理を行うことができる。この間、コーナチャンバＣＣａとＣＣｂとの間にあるプロセスチャンバＰＣ１ａ，ＰＣ２ａ、及び、コーナチャンバＣＣｃとＣＣｄとの間にあるプロセスチャンバＰＣ１ｃ，ＰＣ２ｃは使用しない。従って、真空処理装置１を稼動させながら、装置の一部のメンテナンスを行うことができる。図６，７のようにキャリア３を往復移動させる際には、稼動させている各プロセスユニットで異なる種類の処理を行うことができるし、同じ処理を行うこともできる。
【００４４】
なお、図６，７のようにキャリア３を往復移動させる動作では、各キャリア３を同期して移動させる必要がないため、プロセス時間の長いプロセスチャンバＰＣ(たとえばＰＣ２)がプロセスを行っている間に、被処理材Ｓの搭載（交換）とプロセスチャンバＰＣ１でのプロセス(加熱など)を行うことができる。これにより、コーナチャンバＣＣとプロセスチャンバＰＣ１に存在するキャリア３を１つにすることができるため、キャリア３を一つ減らすことができる。従って、スループットも短縮できる。
【００４５】
（第２の実施形態）
図８，９は、本発明の第２の実施形態に係る真空処理装置を示す説明図であり、図８は真空処理装置２の構成摸式図、図９はキャリア３０の構成図である。なお、第１の実施形態と同様の部材、配置等には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。真空処理装置２は、６つのプロセスユニットＡ〜Ｆから構成されている。各プロセスユニットの構成は、第１の実施形態の真空処理装置１と同様であり、２つのプロセスチャンバＰＣ（ＰＣ１，ＰＣ２）とコーナチャンバＣＣからなっている。
【００４６】
６つのプロセスユニットＥ，ＦのコーナチャンバＣＣｅ，ＣＣｆは、搬送路Ｒの角の部分（方向転換される部分）に配置されていない。すなわち、真空処理装置２は５つ以上のプロセスユニットから四角形状の閉ループを形成している。また、コーナチャンバＣＣｅ，ＣＣｆは、搬送路Ｒの角の部分に配置されていないため、キャリア３の方向転換装置を取り除いてもよい。但し、図９に示すように、被処理材Ｓを移載する際にキャリアがロードロックチャンバ（若しくは基板移載装置）に対して所定方向を向いている必要がある際にはこの限りでない。
【００４７】
図９は、本実施形態に係る真空処理装置で用いられるキャリア３０の構成図である。キャリア３０はキャリア３と比べてホルダ部５の側面の一部が開放されており、側方から被処理材Ｓを取り付け、若しくは取り外すことができる。被処理材Ｓを側方から把持するタイプの基板移載装置ＲＢ２を組み合わせることで、キャリア３に比べて被処理材Ｓの移載動作を確実に行うことができる。なお、キャリア３０を第１の実施形態の真空処理装置１で使用してもよいことはもちろんである。
【００４８】
また、真空処理装置１，２を構成するプロセスユニットは、異なる数量のプロセスチャンバＰＣを有する複数のタイプから構成されてもよい。例えば、図１０に示す真空処理装置５０のように、２つのプロセスチャンバＰＣとコーナチャンバＣＣからなるプロセスユニットＡ，Ｃと、３つのプロセスチャンバＰＣとコーナチャンバＣＣからなるプロセスユニットＧ，Ｈと、１つのプロセスチャンバＰＣとコーナチャンバＣＣからなるプロセスユニットＩ，Ｊとから四角形状の閉ループを形成することもできる。各プロセスユニットで行われる真空処理の種類が大きく異なるときに有効である。
【００４９】
上述した本発明に係る真空処理装置１，２，５０を用いることで、真空処理のスループットの向上を図ることができ、同時に複数種類の処理が可能な真空処理装置及び真空処理方法を提供することができる。
【００５０】
また、上述した真空処理装置１，２，５０の適用例としては、本発明に係る処理装置を用いて固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ：ｐｏｌｙｍｅｒ
ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ ｆｕｅｌ ｃｅｌｌ）に用いられるセパレータの製造する例が挙げられる。具体的には、本発明に係る処理装置は、所定形状のステンレス鋼板の表面にカーボン膜コーティングを形成する処理工程に適用される。具体的には、被処理材Ｓとして１５０〜３００ｍｍ角、厚さ０．０５〜０．５ｍｍのステンレス鋼板を、アルミ製のキャリア３によって垂直方向に保持し、複数のプロセスチャンバ間に搬送し処理を行う。その中の一室の処理室において、処理品にパルスＤＣパワーを印加して、エチレンガスのプラズマＣＶＤによる処理品のカーボン膜コーティングを行う。
【００５１】
図１１に他の実施形態に係る真空処理装置について説明する。図１１の真空処理装置は、ロードロックチャンバ内のキャリアが、被処理材Ｓを取り外すときと取付けるときで、異なる方向を向くように構成されている。本実施形態の真空処理装置は、上述した第１の実施形態とコーナチャンバＣＣ２（ＣＣａ２〜ＣＣｄ２）の構成が異なる。また、コーナチャンバＣＣ２（ＣＣａ２〜ＣＣｄ２）の直交する２つの壁面に、ロードロックチャンバＬＬ１，ＬＬ２がそれぞれ取り付けられている。本実施形態の真空処理装置では、コーナチャンバＣＣ２内にキャリア３が入ってきたときの向き（第１方向）で被処理材Ｓを取り外し、方向転換をした後の向き（第２方向）でキャリア３に被処理材Ｓを取り付けて、次のチャンバに送り出している。
【００５２】
被処理材Ｓの移載はロボットを用いて行うことができる。被処理材Ｓを取り外す際のキャリア３の方向と、被処理材Ｓを取り付ける際のキャリア３の方向が異なるように構成し、被処理材Ｓを取り外すロボットと被処理材Ｓを取り付けるロボットの位置を最適化するとよい。すなわち、キャリア３が基板取り外し位置にあるときに被処理材Ｓを把持しやすい位置に被処理材Ｓを取り外すロボットを配置し、キャリア３が基板取り付け位置にあるときに被処理材Ｓを把持しやすい位置に取り付けるロボットを配置するとよい。被処理材Ｓを把持しやすい位置は、例えば、キャリア３に保持された被処理材Ｓの係止部（孔などの把持部）の正面である。２台のロボットの位置がキャリア３の回転位置の周りに、キャリア３の回転角度（図１１では９０度）ずれて配置されるため、２台のロボットのアームの動作範囲が重ならない。従って、２台のロボットを同時に動作させることができ、被処理材Ｓの移載時間を早くすることができる。
【００５３】
また、図１１の真空処理装置でキャリア３０（図９参照）を用いてもよい。この場合は、被処理材Ｓを側方から把持するタイプの基板移載装置ＲＢ２でキャリア３０への被処理材Ｓの移載を行うとよい。すなわち、キャリア３０がコーナチャンバＣＣ２に入ってきたときの向きで被処理材Ｓを取り外し、方向転換をした後に被処理材Ｓを取り付けて、次のチャンバに送り出す。この場合も２台のロボットの位置がキャリア３の回転方向に９０度ずれるため、２台のロボットのアームの動作範囲が重ならない。２台のロボットを同時に動作させることができ、被処理材Ｓの移載時間を早くすることができる。
【符号の説明】
【００５４】
Ａ〜Ｊ プロセスユニット
ＬＬ，ＬＬ１，ＬＬ２ ロードロックチャンバ
ＰＣ，ＰＣ１，ＰＣ２ プロセスチャンバ
ＣＣ，ＣＣａ〜ＣＣｊ コーナチャンバ（方向転換チャンバ）
ＧＶ ゲートバルブ
ＣＬＬ キャリアロードロックチャンバ
ＲＢ 基板移載装置
Ｒ 搬送路
Ｓ 被処理材
１，２，５０ 真空処理装置
３，３０ キャリア
４ スライダ部
４ａ 磁石列
４ｂ 搬送マグネット
５，６ ホルダ部
５ａ ガイド部
５ｂ バネ式支持部
２１ 温度測定手段
２２ パルスＤＣ電源
２３ 電圧印加用シリンダー
２４ ガス導入系
２５ メインバルブ
２６ ターボ分子ポンプ
２７ 背圧排気用ポンプ
２８ シールド
２９ 磁場形成手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数の被処理材に対する真空処理に適した真空処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被処理材に対する数層程度の成膜処理に適した成膜装置として、ＬＯＡＤチャンバとＵＮＬＯＡＤチャンバの間に複数のプロセスチャンバが配設された真空処理装置が知られている。このような真空処理装置では被処理材をキャリアに保持した状態で搬送することができるため、連続的に被処理材の表面に多層膜を形成することができる。
【０００３】
しかしながらプロセスチャンバの上流側と下流側にロードロック室を設ける構成では、被処理材とともにキャリア（若しくはホルダ）を真空容器の外に取り出す必要がある。すなわち、真空容器外に取り出されたキャリアを再び真空容器内に入れるたびに脱ガスすることからスループットの向上が困難であった。
【０００４】
一方、キャリアを真空容器の外に取り出すことなく多数の被処理材に成膜するため、真空容器内に無端状の搬送路を構成する技術が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１の技術によれば、キャリアを真空容器の外に取り出すことなく、未処理の被処理材の投入と処理済みの被処理材の排出ができるためスループットを向上することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２２９１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の技術は、無端状の搬送路を周回しながら所定の成膜を行う処理に適しているものの複数種類の処理を同時に行うことは困難であった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、成膜処理のスループットの向上を図ることができ、複数種類の処理が可能な真空処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る真空処理装置は、被処理材を保持するキャリアと、キャリアを多角形状の搬送路に沿って搬送する搬送装置と、被処理材に対して所定の真空処理を行うよう搬送路に沿って配置された複数のプロセスチャンバと、多角形状の搬送路の角の部分に配置され、キャリアの向きを転換する方向転換チャンバとを有する真空処理装置であって、複数の方向転換チャンバ内で、キャリアに未処理の被処理材を移載され、若しくは、キャリアから処理済みの被処理材を取り外されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
成膜処理のスループットの向上を図ることができ、同時に複数種類の処理が可能な真空処理装置及び真空処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る真空処理装置の構成図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る真空処理装置で用いられるキャリアの構成図である。
【図４】図３のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る真空処理装置のキャリアの動きを示す説明図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る真空処理装置のキャリアの動きを示す説明図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る真空処理装置のキャリアの動きを示す説明図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る真空処理装置の構成摸式図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る真空処理装置で用いられるホルダの構成図である。
【図１０】他の実施形態に係る真空処理装置の構成摸式図である。
【図１１】他の実施形態に係る真空処理装置の構成摸式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の各実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する部材、配置等は発明を具体化した一例であって本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変できることは勿論である。
【００１２】
本願明細書中では、真空処理装置としてＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）を成膜するＣＶＤ成膜装置（真空処理装置１）を例に挙げて説明するが本発明はこの限りではない。例えば、スパッタリング装置や他のＰＶＤ装置若しくは他のＣＶＤ装置などにも本発明は好適に適用可能である。本発明は成膜装置以外の処理装置、例えばドライエッチング装置若しくはアッシング装置、熱処理装置などの装置にも好適に適用可能である。また、本発明に係る真空処理装置は、燃料電池製造装置、パネル製造装置、半導体製造装置、ストレージ製造装置として好適に適用可能なものである。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１〜７は本発明の第１の実施形態に係る真空処理装置を示す図であり、図１は真空処理装置の構成摸式図、図２は図１のＩ−Ｉ断面図、図３，図４はキャリアの構成図、図５〜７真空処理装置のキャリアの動きを示す説明図である。なお、図面の煩雑化を防ぐため一部を除いて省略している。
【００１４】
図１に基づいて真空処理装置１の概略構成を説明する。真空処理装置１はインライン型の成膜装置であり、真空チャンバが無端状且つ四角形に連結されて構成されている。具体的には真空処理装置１は、２つのプロセスチャンバＰＣ（ＰＣ１，ＰＣ２）とコーナチャンバＣＣ（ＣＣａ〜ＣＣｄ）からなる組み合わせが４セット直列に連結されている。四隅に配置されているコーナチャンバＣＣ（方向転換チャンバ）のそれぞれには２つのロードロックチャンバＬＬ（ＬＬ１，ＬＬ２）が接続されている。各コーナチャンバＣＣの内部にはそれぞれ基板移載装置ＲＢが設けられており、各真空チャンバはいずれもゲートバルブＧＶ介して接続されている。なお、図１では一つのコーナチャンバＣＣａ以外の基板移載装置ＲＢを不図示とした。
【００１５】
本明細書においては、２つのプロセスチャンバＰＣ（ＰＣ１，ＰＣ２）とコーナチャンバＣＣからなる組み合わせをプロセスユニットＡ〜Ｄと称する。各プロセスユニットＡ〜Ｄを構成するプロセスチャンバＰＣ（ＰＣ１，ＰＣ２）とコーナチャンバＣＣを区別するときは、夫々の符号の末尾にａ，ｂ，ｃ，ｄを付加する。
【００１６】
真空処理装置１では、被処理材Ｓをキャリア３に保持した状態で真空処理が行われるため、各真空チャンバ間でキャリア３を移送する搬送装置が設けられている。搬送装置によってキャリア３に保持された被処理材Ｓを四角形状（多角形状）の搬送路Ｒに沿って移動させ、所定の真空チャンバに搬送することができる。また、真空処理装置１では、各プロセスユニットがプロセスチャンバを２つ有するが、プロセスチャンバが１つの場合や３つ以上であってもよい。
【００１７】
被処理材Ｓは、厚さ０．１ｍｍ程度のシート状の金属部材を、５０×５０ｍｍ〜５００×５００ｍｍ程度の矩形状に形成したものである。真空処理装置１は、シート状のアルミ板，チタン板、又はステンレス鋼板製の被処理材Ｓの両面（表面と裏面）にＤＬＣ膜を成膜する処理に適している。ただし、被処理材Ｓは真空処理の目的に応じて適宜変更できるものとする。
【００１８】
プロセスチャンバＰＣ（ＰＣ１，ＰＣ２）は、被処理材Ｓに対して所定の真空処理を行う真空チャンバであり、本実施形態ではＰＣ１は加熱チャンバ、ＰＣ２はＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ
Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）を成膜するためのＣＶＤ成膜チャンバとして用いられる。ただし、ＰＣ１、ＰＣ２のプロセスは決まっておらず、同じプロセスを行ってもよい。また、プロセスも加熱や成膜だけでなく、エッチング処理であっても良いことはもちろんである。本実施形態においてプロセスチャンバＰＣ１，ＰＣ２は同様の構成であるが、プロセスチャンバＰＣ１とＰＣ２の構成を異なるものとしてもよい。
【００１９】
プロセスチャンバＰＣ２について図２に基づいて説明する。プロセスチャンバＰＣ２は、ガス導入系２４と電圧印加手段及び排気手段などを備えている。ガス導入系２４から導入されるガスはＣｘＨｙ（炭化水素系ガス），Ｈ２，Ｎ２，Ａｒ，Ｏ２などである。
【００２０】
排気手段としては一例として、ターボ分子ポンプ２６と背圧排気用ポンプ２７を有し、さらに、排気コンダクタンスを変化できるメインバルブ２５やバリアブルオリフィスがあると望ましい。電圧印加手段は、キャリア３を介して被処理材Ｓに高電圧を印加するものであり、電源２２や、電圧印加用シリンダー２３を備えている。電圧印加用シリンダー２３は、キャリア３の搬送時には、キャリア３のホルダ部分と非接触とすべく電圧印加手段を動作させる。その他に、被処理材Ｓの温度を測定するための温度測定手段２１を備えている。温度測定手段２１としては例えば、放射温度計が用いられる。
【００２１】
プロセスチャンバＰＣ２には、キャリア３の周囲にシールド２８が設けられており、基板処理中にプロセスチャンバＰＣ２の内壁に膜が堆積することを防止している。シールド２８の裏面には磁場形成手段２９が設けられている。磁場形成手段２９によって形成される磁場により、被処理材の処理中におけるプロセスチャンバＰＣ２の空間内のプラズマ密度分布をコントロールすることができる。磁場形成手段２９としては、永久磁石や電磁石が用いられる。またシールド２８は電気的に接地されており、プロセスチャンバＰＣ２においてプラズマを形成する際にはアノードとして機能する。なお、本発明に係るプラズマＣＶＤ装置において、磁場形成手段２９は及びシールド２８の接地は必須の構成要素ではない。シールド２８がアノードとして機能するならば他の装置構成も採用可能である。
【００２２】
次に、プロセスチャンバＰＣ１，ＰＣ２における被処理材Ｓへの成膜処理について説明する。まず、被処理材Ｓの加熱処理として、プロセスチャンバＰＣ１に不活性ガスを導入して、プロセスチャンバＰＣ１の圧力を５〜５０Ｐａ程度に制御する。そして電圧印加用シリンダー２３を駆動することによって、キャリア３と電圧印加手段を電気的に接触させる。電圧印加手段で印加される高電圧は、直流電圧（ＤＣ）もしくはパルスＤＣであり、被処理材Ｓに電圧が印加されプロセスチャンバＰＣ１にプラズマが形成される。このプラズマによるイオン衝撃により、被処理材Ｓの温度が上昇する。
【００２３】
被処理材Ｓの加熱後、被処理材Ｓを保持したキャリア３をプロセスチャンバＰＣ２に移動する。プロセスチャンバＰＣ２にキャリア３が移動したらゲートバルブＧＶ閉鎖して、プロセスチャンバＰＣ２内に炭化水素ガスを導入する。炭化水素ガスはプロセスチャンバＰＣ２内に形成されたプラズマにより分解され、被処理材Ｓに印加された負の電圧によりイオンが被処理材Ｓに引き込まれ、被処理材Ｓの被成膜面にカーボン膜（ＤＬＣ膜）が成膜される。
【００２４】
コーナチャンバＣＣは、キャリア３の搬送方向を９０度変更する方向転換装置を備えた真空チャンバである。方向転換装置は搬送装置の一部であり、方向転換装置として公知の技術（例えば特開平８−２７４１４２に記載された技術）を適用することができるものとする。各コーナチャンバＣＣには、ロードロックチャンバＬＬ（ＬＬ１，ＬＬ２）がゲートバルブＧＶを介して接続されている。各コーナチャンバＣＣ内には基板移載装置ＲＢが配置されている。また、キャリア３を真空処理装置１内に出し入れするためのキャリアロードロックチャンバＣＬＬが任意のコーナチャンバＣＣ（図１ではＣＣａ）にゲートバルブＧＶを介して接続されている。
【００２５】
ロードロックチャンバＬＬ（ＬＬ１，ＬＬ２）は、被処理材Ｓを導入するロードチャンバと取り出すアンロードチャンバのいずれとしても使用できるものである。ロードロックチャンバＬＬとコーナチャンバＣＣ内の間、若しくは、ロードロックチャンバＬＬと大気側との間での被処理材Ｓの移送は、被処理材Ｓが所定枚数ずつカセットに支持された状態で行われる。コーナチャンバＣＣにゲートバルブＧＶを介して接続され、不図示のガス導入系や排気系を備えている。そのため、ロードロックチャンバＬＬの排気／ベントおよびゲートバルブＧＶの開閉操作によってロードロックチャンバＬＬ内とコーナチャンバＣＣ内の空間と適宜連続させることができる。
【００２６】
ロードロックチャンバＬＬは、各コーナチャンバＣＣの所定方向で接続されている。すなわち、コーナチャンバＣＣａ，ＣＣｄに接続されるロードロックチャンバＬＬはいずれも一方向を向いている。また、コーナチャンバＣＣｂ，ＣＣｃに接続されるロードロックチャンバＬＬはいずれも逆方向を向いている。このようにロードロックチャンバＬＬを接続する向きを設定することで真空処理装置１のフットプリントの増加を抑えている。
【００２７】
基板移載装置ＲＢは、多関節タイプのロボットを好適に適用することができ、ロボットアームの先端には被処理材Ｓを適宜把持する把持手段が設けられている。ロードロックチャンバＬＬとコーナチャンバＣＣとの間のゲートバルブＧＶを開放した状態では、基板移載装置ＲＢを介してコーナチャンバＣＣ内のキャリアとの間で被処理材Ｓの交換、すなわち供給（取り付け）若しくは排出（取り外し）をすることができる。
【００２８】
ここで、キャリア３とキャリア３を搬送する搬送装置について説明する。
まず、図３，４に基づいてキャリア３の構成を説明する。キャリア３は、上述したように被処理材Ｓを保持した状態で搬送装置によって真空処理装置１内を移動する部材であり、被処理材Ｓを支持する枠状のホルダ部５と、ホルダ部５の下側に設けられ、後述する搬送装置の磁気ネジと磁気結合する磁石列４ａが水平方向に沿って取付けられるスライダ部４とからなる。
【００２９】
ホルダ部５は、導電性を有する矩形の枠状のホルダ本体に、被処理材Ｓを挟んで保持できるバネ式支持部５ｂを備えており、さらに搬送時の被処理材Ｓの揺れや熱膨張などによる被処理材Ｓの反りなどの変形を防ぐためのガイド部５ａも有している。バネ式支持部５ｂは高電圧を被処理材Ｓに印加するために金属板から構成されている。また、ガイド部５ａは熱逃げを抑えるように熱伝導の低い絶縁材から構成されている。また、バネ式支持部５ｂは、被処理材Ｓを挿入しやすいように、先端部分が外側に広がった形状になっている。
【００３０】
本実施形態では、図３，４に示されるように被処理材Ｓの上部中央の１箇所にバネ式支持部５ｂを設け、被処理材Ｓを保持している。なお、ガイド部５ａは被処理材Ｓの湾曲を防ぐための部材であるため、被処理材Ｓと触れている必要はない。
【００３１】
シート状の被処理材Ｓは、スライダ部４に支持されたホルダ部５に保持されるため、垂直に保持された状態で両面に処理がなされる。また、高電圧はホルダ部５のバネ式支持部５ｂを介して被処理材Ｓに印加されるため、ホルダ部５と被処理材Ｓの電位は実質的に等しくなる。
【００３２】
搬送装置は、真空処理装置１内に設けられた搬送路Ｒに沿ってキャリア３をプロセスチャンバＰＣ及びコーナチャンバＣＣの所定位置に移送する真空チャンバに備えられた装置であり、公知の技術（例えば特開平８−２２６５１２参照）を用いることができる。
【００３３】
具体的には、キャリア側の磁石列４ａと磁気結合する搬送マグネット（永久磁石）４ｂと、搬送マグネット４ｂを軸周り回転させる不図示の駆動源とを有している（図２参照）。搬送路Ｒにはキャリア３が垂直姿勢のまま進退動できるようにベアリングが配列されている。搬送マグネット４ｂは、いわゆる磁気ネジであり、キャリア３の搬送方向（搬送路Ｒ）に長手方向を配置された軸状部材の表面にＮ極及びＳ極の磁極がらせん状に形成されている。搬送マグネット４ｂを軸中心に回転させることでその軸に沿った方向に磁石列４ａを介して磁気的に結合したキャリア３を搬送することができる。なお、磁気ネジの代わりにリニアモータやラックアンドピニオン機構を用いてもよいことはもちろんである。
【００３４】
上述のように真空処理装置１は、２つのプロセスチャンバＰＣ（ＰＣ１，ＰＣ２）とコーナチャンバＣＣからなる組み合わせが４つのプロセスユニットが直列に連結されているため、各セットのプロセスチャンバＰＣの処理条件を変更することにより、各プロセスユニットで異なる種類の処理を行うことができる。
【００３５】
図５〜７は真空処理装置１でのキャリアの動きを示す説明図であり、図５はキャリア３を周回移動させながら被処理材Ｓを処理する場合、図６，７はキャリア３を往復移動させながら被処理材Ｓを処理する場合である。図５はキャリア３を周回移動させながら被処理材Ｓを処理するときの被処理材Ｓ（キャリア３）の配置の一例である。
【００３６】
図５のように、キャリア３を周回移動させながら被処理材Ｓを処理する際に被処理材Ｓが搬送される順序は、各プロセスユニットで行われる処理によらず以下のようなものである。すなわち、コーナチャンバＣＣａから供給した被処理材は搬送路に沿ってプロセスチャンバＰＣａ（ＰＣ１ａ，ＰＣ２ａ）で処理された後、コーナチャンバＣＣｂから排出される。
【００３７】
コーナチャンバＣＣｂから供給した被処理材は搬送路Ｒに沿ってプロセスチャンバＰＣｂ（ＰＣ１ｂ，ＰＣ２ｂ）で処理された後、コーナチャンバＣＣｃから排出される。コーナチャンバＣＣｃから供給した被処理材は搬送路に沿ってプロセスチャンバＰＣｃ（ＰＣ１ｃ，ＰＣ２ｃ）で処理され、コーナチャンバＣＣｄから排出される。同様に、コーナチャンバＣＣｄから供給した被処理材は搬送路に沿ってプロセスチャンバＰＣｄ（ＰＣ１ｄ，ＰＣ２ｄ）で処理され、コーナチャンバＣＣａから排出される。
【００３８】
各プロセスユニットのプロセスチャンバＰＣの処理条件が異なる場合、隣接する各プロセスユニット間に影響するおそれがあるが、本実施形態ではコーナチャンバＣＣを介して各プロセスユニットが連結されるためプロセスユニット間でガスや輻射熱が流通することを避けることができる。また、真空処理装置１では、コーナチャンバＣＣにロードロックチャンバＬＬ（ＬＬ１，ＬＬ２）が連結されるとともにコーナチャンバＣＣ内に基板移載装置が配置されている。この構成によりロボットチャンバや基板移載のための真空チャンバを設ける必要がなくなった。すなわち、真空チャンバの数を抑えるとともに、キャリアを搬送する経路長を短くすることができるため、搬送路スループットの低下とコストの上昇を抑えられる。
【００３９】
ここで、各プロセスユニットのプロセスチャンバＰＣの処理条件が異なる場合として、加熱温度やプロセスガスの濃度，種類を異なる条件とすることが考えられる。具体的には、各プロセスユニットで種類や寸法が異なる被処理材を処理する場合に、被処理材の違いに応じてプロセス条件を変更される場合が挙げられる。
【００４０】
図６，７はキャリア３を往復移動させながら被処理材Ｓを処理するときの被処理材Ｓ（キャリア３）の配置の一例であるが、図６と図７でキャリア３の移動経路が異なっている。
図６は、各プロセスユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄでの真空処理を独立して行う際のキャリア３の配置例である。各プロセスユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを構成する真空チャンバの間をキャリア３が往復しながら被処理材Ｓの真空処理が行われるため、各プロセスユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄで１つのキャリア３が配置される。
【００４１】
具体的には、プロセスユニットＡでは、コーナチャンバＣＣａで未処理の被処理材Ｓがキャリア３に搭載された後、プロセスチャンバＰＣ１ａ、ＰＣ２ａで所定の真空処理が行われ、コーナチャンバＣＣｂから処理済みの被処理材Ｓとして搬出される。そして、コーナチャンバＣＣｂで未処理の被処理材Ｓがキャリア３に搭載された後、プロセスチャンバＰＣ２ａ、ＰＣ１ａで所定の真空処理が行われ、コーナチャンバＣＣａから処理済みの被処理材Ｓとして搬出される。このようにキャリア３はコーナチャンバＣＣａとＣＣｂとの間を繰り返し往復し、１回往復する間に２回の真空処理を行うことができる。
【００４２】
他のプロセスユニットＢ，Ｃ，Ｄでも同様であり、プロセスユニットＢではコーナチャンバＣＣｂとＣＣｃとの間を、プロセスユニットＣではコーナチャンバＣＣｃとＣＣｄとの間を、プロセスユニットＤではコーナチャンバＣＣｄとＣＣａとの間を、それぞれキャリア３が１回往復する間に２回の真空処理を行うことができる。
【００４３】
図７は、任意の２つのプロセスユニットでの真空処理を独立して行う際のキャリア３の配置例である。図７では、プロセスユニットＢ，Ｄで真空処理を行う例を示している。プロセスユニットＢではコーナチャンバＣＣｂとＣＣｃとの間を、プロセスユニットＤではコーナチャンバＣＣｄとＣＣａとの間を、それぞれキャリア３が１回往復する間に２回の真空処理を行うことができる。この間、コーナチャンバＣＣａとＣＣｂとの間にあるプロセスチャンバＰＣ１ａ，ＰＣ２ａ、及び、コーナチャンバＣＣｃとＣＣｄとの間にあるプロセスチャンバＰＣ１ｃ，ＰＣ２ｃは使用しない。従って、真空処理装置１を稼動させながら、装置の一部のメンテナンスを行うことができる。図６，７のようにキャリア３を往復移動させる際には、稼動させている各プロセスユニットで異なる種類の処理を行うことができるし、同じ処理を行うこともできる。
【００４４】
なお、図６，７のようにキャリア３を往復移動させる動作では、各キャリア３を同期して移動させる必要がないため、プロセス時間の長いプロセスチャンバＰＣ(たとえばＰＣ２)がプロセスを行っている間に、被処理材Ｓの搭載（交換）とプロセスチャンバＰＣ１でのプロセス(加熱など)を行うことができる。これにより、コーナチャンバＣＣとプロセスチャンバＰＣ１に存在するキャリア３を１つにすることができるため、キャリア３を一つ減らすことができる。従って、スループットも短縮できる。
【００４５】
（第２の実施形態）
図８，９は、本発明の第２の実施形態に係る真空処理装置を示す説明図であり、図８は真空処理装置２の構成摸式図、図９はキャリア３０の構成図である。なお、第１の実施形態と同様の部材、配置等には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。真空処理装置２は、６つのプロセスユニットＡ〜Ｆから構成されている。各プロセスユニットの構成は、第１の実施形態の真空処理装置１と同様であり、２つのプロセスチャンバＰＣ（ＰＣ１，ＰＣ２）とコーナチャンバＣＣからなっている。
【００４６】
６つのプロセスユニットＥ，ＦのコーナチャンバＣＣｅ，ＣＣｆは、搬送路Ｒの角の部分（方向転換される部分）に配置されていない。すなわち、真空処理装置２は５つ以上のプロセスユニットから四角形状の閉ループを形成している。また、コーナチャンバＣＣｅ，ＣＣｆは、搬送路Ｒの角の部分に配置されていないため、キャリア３の方向転換装置を取り除いてもよい。但し、図９に示すように、被処理材Ｓを移載する際にキャリアがロードロックチャンバ（若しくは基板移載装置）に対して所定方向を向いている必要がある際にはこの限りでない。
【００４７】
図９は、本実施形態に係る真空処理装置で用いられるキャリア３０の構成図である。キャリア３０はキャリア３と比べてホルダ部５の側面の一部が開放されており、側方から被処理材Ｓを取り付け、若しくは取り外すことができる。被処理材Ｓを側方から把持するタイプの基板移載装置ＲＢ２を組み合わせることで、キャリア３に比べて被処理材Ｓの移載動作を確実に行うことができる。なお、キャリア３０を第１の実施形態の真空処理装置１で使用してもよいことはもちろんである。
【００４８】
また、真空処理装置１，２を構成するプロセスユニットは、異なる数量のプロセスチャンバＰＣを有する複数のタイプから構成されてもよい。例えば、図１０に示す真空処理装置５０のように、２つのプロセスチャンバＰＣとコーナチャンバＣＣからなるプロセスユニットＡ，Ｃと、３つのプロセスチャンバＰＣとコーナチャンバＣＣからなるプロセスユニットＧ，Ｈと、１つのプロセスチャンバＰＣとコーナチャンバＣＣからなるプロセスユニットＩ，Ｊとから四角形状の閉ループを形成することもできる。各プロセスユニットで行われる真空処理の種類が大きく異なるときに有効である。
【００４９】
上述した本発明に係る真空処理装置１，２，５０を用いることで、真空処理のスループットの向上を図ることができ、同時に複数種類の処理が可能な真空処理装置及び真空処理方法を提供することができる。
【００５０】
また、上述した真空処理装置１，２，５０の適用例としては、本発明に係る処理装置を用いて固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ：ｐｏｌｙｍｅｒ
ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ ｆｕｅｌ ｃｅｌｌ）に用いられるセパレータの製造する例が挙げられる。具体的には、本発明に係る処理装置は、所定形状のステンレス鋼板の表面にカーボン膜コーティングを形成する処理工程に適用される。具体的には、被処理材Ｓとして１５０〜３００ｍｍ角、厚さ０．０５〜０．５ｍｍのステンレス鋼板を、アルミ製のキャリア３によって垂直方向に保持し、複数のプロセスチャンバ間に搬送し処理を行う。その中の一室の処理室において、処理品にパルスＤＣパワーを印加して、エチレンガスのプラズマＣＶＤによる処理品のカーボン膜コーティングを行う。
【００５１】
図１１に他の実施形態に係る真空処理装置について説明する。図１１の真空処理装置は、ロードロックチャンバ内のキャリアが、被処理材Ｓを取り外すときと取付けるときで、異なる方向を向くように構成されている。本実施形態の真空処理装置は、上述した第１の実施形態とコーナチャンバＣＣ２（ＣＣａ２〜ＣＣｄ２）の構成が異なる。また、コーナチャンバＣＣ２（ＣＣａ２〜ＣＣｄ２）の直交する２つの壁面に、ロードロックチャンバＬＬ１，ＬＬ２がそれぞれ取り付けられている。本実施形態の真空処理装置では、コーナチャンバＣＣ２内にキャリア３が入ってきたときの向き（第１方向）で被処理材Ｓを取り外し、方向転換をした後の向き（第２方向）でキャリア３に被処理材Ｓを取り付けて、次のチャンバに送り出している。
【００５２】
被処理材Ｓの移載はロボットを用いて行うことができる。被処理材Ｓを取り外す際のキャリア３の方向と、被処理材Ｓを取り付ける際のキャリア３の方向が異なるように構成し、被処理材Ｓを取り外すロボットと被処理材Ｓを取り付けるロボットの位置を最適化するとよい。すなわち、キャリア３が基板取り外し位置にあるときに被処理材Ｓを把持しやすい位置に被処理材Ｓを取り外すロボットを配置し、キャリア３が基板取り付け位置にあるときに被処理材Ｓを把持しやすい位置に取り付けるロボットを配置するとよい。被処理材Ｓを把持しやすい位置は、例えば、キャリア３に保持された被処理材Ｓの係止部（孔などの把持部）の正面である。２台のロボットの位置がキャリア３の回転位置の周りに、キャリア３の回転角度（図１１では９０度）ずれて配置されるため、２台のロボットのアームの動作範囲が重ならない。従って、２台のロボットを同時に動作させることができ、被処理材Ｓの移載時間を早くすることができる。
【００５３】
また、図１１の真空処理装置でキャリア３０（図９参照）を用いてもよい。この場合は、被処理材Ｓを側方から把持するタイプの基板移載装置ＲＢ２でキャリア３０への被処理材Ｓの移載を行うとよい。すなわち、キャリア３０がコーナチャンバＣＣ２に入ってきたときの向きで被処理材Ｓを取り外し、方向転換をした後に被処理材Ｓを取り付けて、次のチャンバに送り出す。この場合も２台のロボットの位置がキャリア３の回転方向に９０度ずれるため、２台のロボットのアームの動作範囲が重ならない。２台のロボットを同時に動作させることができ、被処理材Ｓの移載時間を早くすることができる。
【符号の説明】
【００５４】
Ａ〜Ｊ プロセスユニット
ＬＬ，ＬＬ１，ＬＬ２ ロードロックチャンバ
ＰＣ，ＰＣ１，ＰＣ２ プロセスチャンバ
ＣＣ，ＣＣａ〜ＣＣｊ コーナチャンバ（方向転換チャンバ）
ＧＶ ゲートバルブ
ＣＬＬ キャリアロードロックチャンバ
ＲＢ 基板移載装置
Ｒ 搬送路
Ｓ 被処理材
１，２，５０ 真空処理装置
３，３０ キャリア
４ スライダ部
４ａ 磁石列
４ｂ 搬送マグネット
５，６ ホルダ部
５ａ ガイド部
５ｂ バネ式支持部
２１ 温度測定手段
２２ パルスＤＣ電源
２３ 電圧印加用シリンダー
２４ ガス導入系
２５ メインバルブ
２６ ターボ分子ポンプ
２７ 背圧排気用ポンプ
２８ シールド
２９ 磁場形成手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理材を保持するキャリアと、
該キャリアを多角形状の搬送路に沿って搬送する搬送装置と、
前記被処理材に対して所定の真空処理を行うよう搬送路に沿って配置された複数のプロセスチャンバと、
前記多角形状の搬送路の角の部分に配置され、前記キャリアの向きを転換する方向転換チャンバとを有する真空処理装置であって、
複数の前記方向転換チャンバ内で、前記キャリアに未処理の前記被処理材を移載され、若しくは、前記キャリアから処理済みの前記被処理材を取り外されることを特徴とする真空処理装置。
【請求項２】
前記被処理材を供給し、又は所定の真空処理後の前記被処理材が排出されるロードロックチャンバをさらに有し、
前記ロードロックチャンバはゲートバルブを介して前記方向転換チャンバに連結されることを特徴とする請求項１に記載の真空処理装置。
【請求項１】
被処理材を保持するキャリアと、
該キャリアを多角形状の搬送路に沿って搬送する搬送装置と、
前記被処理材に対して所定の真空処理を行うよう搬送路に沿って配置された複数のプロセスチャンバと、
前記多角形状の搬送路の角の部分に配置され、前記キャリアの向きを転換する方向転換チャンバとを有する真空処理装置であって、
複数の前記方向転換チャンバ内で、前記キャリアに未処理の前記被処理材を移載され、若しくは、前記キャリアから処理済みの前記被処理材を取り外されることを特徴とする真空処理装置。
【請求項２】
前記被処理材を供給し、又は所定の真空処理後の前記被処理材が排出されるロードロックチャンバをさらに有し、
前記ロードロックチャンバはゲートバルブを介して前記方向転換チャンバに連結されることを特徴とする請求項１に記載の真空処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２５５２０７（Ｐ２０１２−２５５２０７Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１１０５８５（Ｐ２０１２−１１０５８５）
【出願日】平成２４年５月１４日（２０１２．５．１４）
【出願人】（０００２２７２９４）キヤノンアネルバ株式会社 (564)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年５月１４日（２０１２．５．１４）
【出願人】（０００２２７２９４）キヤノンアネルバ株式会社 (564)
【Ｆターム（参考）】
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