JP5467894B2 - 基板処理装置及び表示用素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インライン式の基板処理装置に関し、特に、ディスプレイ製造用の成膜装置において、基板を載せたトレイを搬送する機構を用いた基板処理装置、及び、それを用いた表示用素子の製造方法に関する。

近年、例えば、薄型ディスプレイ製造用の成膜装置では、ディスプレイの大型化、低価格化に伴う生産性の向上のため、大型基板での多面取り、基板の高速搬送によるスループットの向上が主流となっている。 このような成膜装置に、例えば、特開２００３−１０９９９６号公報（特許文献１）がある。

ここで、図５に、基板処理装置の一例として、薄型ディスプレイ製造用の成膜装置の概略図を示す。
また、図６に、図５の基板処理装置に搭載される搬送機構の一例を示し、（ａ）ではガラス基板を搭載した基板搬送トレイの側面図、及び、（ｂ）では基板搬送トレイの進行方向の正面から見た正面図を表す。

図５において、まず、基板ロード室12にガラス基板14を設置した基板搬送トレイ1が搬入され真空排気し、隣接する加熱排気室11へ搬送する（符号50は基板搬送トレイ1の移動方向を示す）。
加熱排気室11で、ガラス基板14の成膜前予備加熱、つまり、加熱によりガラス基板14と基板搬送トレイ1から吸着ガスのデガスを行い、その後、トレイスライド機構10により隣接する成膜室8へ搬送する（符号51、及び、52は基板搬送トレイ1の移動方向を示す）。
成膜室8は、例えば、スパッタリング装置を備えたスパッタリング室で、片面もしくは両面のガラス基板14に成膜後、トレイスライド機構10を経由して、再び、加熱排気室11に搬送し、基板アンロード室13でベント後、成膜されたガラス基板14を搬出する（符号53は基板搬送トレイ1の移動方向を示す）。

ところで、上述のように、ガラス基板の大型化によって重量が増加した基板搬送トレイを、基板処理装置内で高速搬送させるため、その摩擦により搬送機構から多くのパーティクルと呼ばれるゴミが発生している。
例えば、図５に示す基板処理装置が稼動している間は、このパーティクルが基板処理装置内に存在し続けるため、搬送中や、ガラス基板のロードロック、アンロードロック時の排気ベントによりパーティクルがガラス基板へ付着することが度々発生する。
パーティクルがガラス基板に付着すると、パネル品質の低下を招き、製品の歩留まりを悪化させ、生産性を低下させる要因となる。

そこで、搬送機構から発生するパーティクルがガラス基板へ付着するのを防ぐために、搬送機構の下部に吸着機構を追加した成膜装置が提案されている（特許文献２、及び、３を参照）。
図８（ａ）及び（ｂ）は、特許文献２、３で提案されている成膜装置を示す。
図８（ａ）では基板搬送トレイの搬送機構の側面図を示し、（ｂ）では基板搬送トレイの進行方向の正面から見た正面図を示す。
特許文献２、３には、搬送系における磨耗カス（パーティクル）発生箇所近辺に、マグネット5と吸着用材15からなる磨耗カス吸着部16を設け、磨耗カスを吸着することにより分散を防止することが記載されている。

特開２００３-１０９９９６号公報 特開２００７-１２６７０３号公報 特開２００７-２０４８２３号公報

しかし、特許文献２、３に記載の基板処理装置では、パーティクル発生源である搬送機構の下方に、磁性材からなる吸着用材15の上にマグネット5を配しているため、パーティクルのほとんどが磁力線の集中するマグネット5の磁極上にしか吸着せず、磁性材料でできた吸着用材15には吸着させることはできない。
さらに、磨耗カス吸着部16を円形歯車3の下にのみ設置しているため、基板搬送トレイ1が移動して円形歯車3から離れた場所で、平板歯車2から落ちたパーティクルは吸着することができない。
また、基板処理装置のメンテナンスの際、マグネット5に吸着したパーティクルも除去するが、マグネット5の表面磁束密度が高いほど、マグネット5からパーティクルを除去することが困難となる。

本発明の目的は、搬送により発生するパーティクルが基板へ付着するのを広範囲にわたり低減させ、メンテナンス時、低減させたパーティクルの処理を容易にできる基板処理装置を提供することにある。

上記の目的を達成するべく本発明の構成は、以下の通りである。

本発明の基板処理装置は、基板をトレイに搭載した状態で、排気可能な処理室の間を、前記トレイごと搬送しながら前記処理基板に前記処理室内で所定の処理を施す基板処理装置であって、前記処理室は、前記トレイの搬送路の下方に配置され、前記トレイの搬送方向に沿って、隙間を挟んで同じ磁極で向き合うように設けられた複数の磁性体と、前記隙間に配置されるとともに前記磁性体の搬送路側を覆う非磁性部材と、を有するパーティクル吸着体を備えていることを特徴とする。

また、本発明の表示用素子の製造方法は、上述の基板処理装置を使用して前記所定の処理が施された前記基板を用いていることを特徴とする。

本発明は、基板処理装置において、基板の搬送により発生するパーティクルが基板へ付着するのを低減させ、パーティクルによるディスプレイの品質低下を防ぐことができる。
また、パーティクルは、磁性を帯びたものに限らず、非磁性のものに対しても付着を低減させることができる。

本発明の実施形態に係る基板処理装置を示し、（ａ）は、搭載される搬送機構及びパーティクル吸着部の側面図を表し、（ｂ）は、搬送機構及びパーティクル吸着部の基板搬送トレイの進行方向の正面から見た正面図を表し、（ｃ）は、パーティクル吸着部の側面から見た拡大図を表す。 本発明の別の実施形態に係る基板処理装置を示し、（ａ）は、搭載される搬送機構及びパーティクル吸着部の側面図を表し、（ｂ）は、搬送機構及びパーティクル吸着部の基板搬送トレイの進行方向の正面から見た正面図を表し、（ｃ）は、パーティクル吸着部の側面から見た拡大図を表す。 本発明の別の実施形態に係る基板処理装置を示し、（ａ）は、搭載される搬送機構及びパーティクル吸着部の側面図を表し、（ｂ）は、搬送機構及びパーティクル吸着部の基板搬送トレイの進行方向の正面から見た正面図を表し、（ｃ）は、パーティクル吸着部の側面から見た拡大図を表す。 本発明の実施形態に係る基板処理装置の概略図を示す。 従来の基板処理装置の概略図である。 従来の基板処理装置に搭載される搬送機構の一例を示し、（ａ）ではガラス基板を搭載した基板搬送トレイの側面図、及び、（ｂ）では基板搬送トレイの進行方向の正面から見た正面図をそれぞれ示す。 表示用素子の断面図を示す。 従来の基板処理装置に搭載される搬送機構の一例を示し、（ａ）ではガラス基板を搭載した基板搬送トレイの側面図、及び、（ｂ）では基板搬送トレイの進行方向の正面から見た正面図を示す。

図１、図２及び図３に、本発明の実施形態に係るインライン方式の基板処理装置を示す。
以下、図１、図２及び図３を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
尚、図１、図２及び図３においては、図５及び図６で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付している。

図１は、（ａ）に搭載される搬送機構及びパーティクル吸着部の側面図を表し、（ｂ）に搬送機構及びパーティクル吸着部の基板搬送トレイの進行方向の正面から見た正面図を表し、（ｃ）にパーティクル吸着部の側面から見た拡大図を表す。
この基板処理装置は、図６で示した基板処理装置と同様に、ガラス基板14を基板搬送トレイ1に鉛直方向に片面１枚もしくは両面２枚設置し、基板搬送トレイ1に取り付けた平板歯車2（またはラックともいう）と基板処理装置内に設置された円形歯車3（またはピニオンギアともいう）、等からなる搬送機構により、インラインで搬送させた状態で加熱排気室11又は成膜室8で加熱又は成膜する。

図１（ａ）及び（ｂ）では、平板歯車2と一体となった基板搬送トレイ1が、不図示のモーターに連結された円形歯車3上に設置され、さらに、（ｃ）でそれらの搬送機構の下部にマグネット5を非磁性材薄板4、マグネット設置板6で挟んだ、パーティクル吸着部７があることを示す。
図１（ｃ）が示す非磁性材薄板4には凹凸のない薄板でマグネット5を覆い、マグネット5間の隙間に非磁性材薄板4が入り込まない場合の構成である。非磁性材薄板4は、例えば、Al板などが採用される。

本発明に係る基板処理装置に配置されたマグネット5は、基板搬送トレイ1に沿った方向に同じ極性が向かい合うように複数配置され、それに伴い、マグネット5と合わせて、非磁性材薄板4、マグネット設置板6も、円形歯車3の下部だけでなく、基板搬送トレイ1が進行する全ての搬送路の下部、例えば、基板処理装置の床面上に設置されている。
従がって、基板搬送トレイ1が搬送されると、平板歯車2と円形歯車3の間で磨耗により生じるパーティクルは、磁力により下部にあるマグネット5に引き寄せられる。

基板搬送トレイ1の進行方向に沿って磁極が複数存在するようにマグネット5を設置しているため、円形歯車3の下部から発生したパーティクルだけでなく、基板搬送トレイ1が円形歯車3から離れた場所で、平板歯車2から発生したパーティクルも吸着することができる。

さらに、マグネット5が吸着したパーティクルは基板処理装置のメンテナンス時に除去されるが、マグネット5の上に非磁性材薄板4を設置しているため、非磁性材薄板4をマグネット5から離すだけで、容易にパーティクルを除去することができる。

次に、本発明の別の実施形態に係る基板処理装置を、図２を用いて説明する。
図２も図１と同様、（ａ）に搭載される搬送機構及びパーティクル吸着部の側面図を表し、（ｂ）に搬送機構及びパーティクル吸着部の基板搬送トレイの進行方向の正面から見た正面図を表し、（ｃ）にパーティクル吸着部の側面から見た拡大図を表す。

ここで、図２（ｃ）のように、マグネット5それぞれの磁極間も非磁性材薄板4で覆い、非磁性材薄板4に凹部20を形成した形態も考えられる。この場合、隣り合うマグネット5の磁極間もパーティクルを吸着でき、さらに、非磁性のパーティクルに対しても凹部に落とし込むことが可能となり、非磁性材薄板4上に落下したパーティクルが巻き上げられる頻度を低減させることができる。

図１（ｂ）及び図２（ｂ）の場合、基板搬送トレイ1の進行方向に沿ってマグネット5の磁極を向き合わせて配置しているが、進行方向に直交する方向は同一の磁極である。

図３に、さらに本発明の別の実施形態に係る基板処理装置を示す。
図３も、図１及び図２と同様、（ａ）に搭載される搬送機構及びパーティクル吸着部の側面図を表し、（ｂ）に搬送機構及びパーティクル吸着部の基板搬送トレイの進行方向の正面から見た正面図を表し、（ｃ）にパーティクル吸着部の側面から見た拡大図を表す。

ここで、図３（ｂ）のように、細かいブロック状のマグネット5を基板搬送トレイ１の進行方向だけでなく、進行方向に直交する向きに配置しマグネット5それぞれの磁極間を非磁性材薄板4で覆う形態とする。この場合も、図２と同様に隣り合うマグネット磁極間もパーティクルを吸着できる。

次に、図４に本発明に係るパーティクル吸着部7の基板処理装置内における配置箇所を一例として示す。尚、図４においては、図５で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付している。

本例では、例えば、ディスプレイパネル用のガラス基板14を、基板ロード室12で基板搬送トレイ１に立てた状態で設置し、排気した後、ゲートバルブ9で仕切られた加熱排気室11に搬送する。
加熱排気後、トレイスライド機構10で成膜室8に搬送可能な位置まで基板搬送トレイ1を移動し、成膜室8に搬送する。成膜室8で成膜後、ゲートバルブ9を通過して加熱排気室11を経て、基板アンロード室13からガラス基板14を搬出する。
これらの一連の基板搬送トレイ１の移動する範囲に、パーティクル吸着部７を設置することで、円形歯車3のある部分だけでなく、基板搬送トレイ１にある平板歯車2から落ちたパーティクルも吸着することができる。

このインライン式の基板処理装置の実施例として、例えば、表示用素子の製造の一つである液晶パネルディスプレイのＴＦＴ製造工程のゲート電極、ソース・ドレイン電極、透明電極形成工程がスパッタリング法で成膜される。
これらの工程においてパーティクルが発生した場合、これら電極の断線、ショートの原因となる。
本発明を用いた基板処理装置では、これらの工程で発生したパーティクルを吸着部に効率的に吸着することができるため、基板への付着を防ぎ、その結果、電極の断線、ショートを防ぎ、パネルの品質低下や生産性の低下を防ぐことができた。

次に、実際の表示用素子の製造方法について、一例として、本願発明の基板処理装置を用いる液晶パネルの製造工程を図７により説明する。
液晶パネルの製造工程として、アレイ製造工程、及び、ＢＭ(ブラックマトリックス)製造工程等があるが、主にアレイ製造工程のうち、下記のa、d、eの工程では、基板処理装置としてスパッタリング装置が使用される。

ここで、アレイ製造工程とは、例えば、ガラス基板 上にトランジスタや配線を構成し、具体的には、各種薄膜の成膜、洗浄、フォトレジスト塗布、パターン露光、現像、エッチング、レジスト剥離、検査の各工程からなる。
上記製造工程の中で、成膜は、以下のa→ｂ→ｃ→ｄ→ｅ→ｆの順番に行われる。
a.ゲート電極 (Mo 等)72
b.ゲート絶縁膜 (SiNx 等)73
c.半導体層 (a-Si a-Si(n+)P
等)74、75
d.ソース・ドレイン電極
(Mo等)76、77
e.透明電極 (ITO 等)78
f.保護膜 (SiNx 等)79

まず、基板搬送トレイ 1には、不図示のクランプでガラス基板 14を固定した。
図４に示す基板ロード室12、加熱排気室11 から搬送された基板搬送トレイ 1は、スパッタリング室 である成膜室8内の所定の位置で止まり、不図示のマスク が基板搬送トレイ
1の枠全体を覆い膜が付かないようにした。

次に、成膜室8内にAr等のスパッタリングガスを導入した。成膜室 8内が所定の真空度になったら、不図示のカソード 側に電圧をかけてスパッタ成膜放電をおこなった。
成膜終了後、不図示のカソード 側の電圧とスパッタリングガスが止められ、その後、基板搬送トレイ1は成膜室 8から加熱排気室11、基板アンロード室13へと搬送した。

以上、成膜室としてスパッタリング室を例にして説明したが、スパッタリング室に限定されること無く、実施形態は、トレイ搬送を用いる蒸着、ＣＶＤ、ドライエッチングなどの基板処理装置に適用可能である。
尚、本発明はかかる実施形態、実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲のおいて種々の形態に変更可能である。

１ 基板搬送トレイ
２ 平板歯車
３ 円形歯車
４ 非磁性材薄板
５ マグネット
６ マグネット設置板
７ パーティクル吸着部
８ 成膜室
９ ゲートバルブ
１０ トレイスライド機構
１１ 加熱排気室
１２ 基板ロード室
１３ 基板アンロード室
１４ ガラス基板
１５ 吸着用材
１６ 磨耗カス吸着部
２０ 凹部

Claims (4)

1. 基板をトレイに搭載した状態で、排気可能な処理室の間を、前記トレイごと搬送しながら前記処理基板に前記処理室内で所定の処理を施す基板処理装置であって、
   前記処理室は、
   前記トレイの搬送路の下方に配置され、前記トレイの搬送方向に沿って、隙間を挟んで同じ磁極で向き合うように設けられた複数の磁性体と、前記隙間に配置されるとともに前記磁性体の搬送路側を覆う非磁性部材と、を有するパーティクル吸着体を備えていることを特徴とする基板処理装置。
2. 前記非磁性部材の表面に形成された凹部が、前記隙間に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
3. 請求項１又は２に記載の基板処理装置であって、前記複数の磁性体は、前記搬送方向および搬送方向の直交方向のいずれにも隙間を挟んで設けられていることを特徴とする基板処理装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理装置を使用して前記処理所定の処理が施された前記基板を用いていることを特徴とする表示用素子の製造方法。