托盘式基板输送系统、成膜方法和电子装置的制造方法

摘要

本发明提供一种托盘式基板输送系统、成膜方法和电子装置的制造方法，即使在移动载置基板时将基板向托盘移动载置的基板移动载置机构的精度低的情况下，也能够使托盘始终稳定地保持基板，能抑制在输送基板时基板自托盘偏移、破损、脱落的产生。在本发明的一实施方式中，在基板(102)被装载在第一托盘(106)上时加压机构对基板(102)施加压力，成为第一托盘(106)保持基板(102)的状态，将该第一托盘(106)安装到第二托盘(107)上，输送机构以第二托盘(107)倾斜的姿势输送到处理室(109)。在处理室(109)中，在减压状态下导入气体，使薄膜堆积在基板(102)上。

说明书

技术领域

本发明涉及使用托盘输送基板的托盘式基板输送系统，特别是涉及在进行减压下的成膜等处理的基板处理装置中输送基板所使用的系统。此外，本发明涉及使用这样的基板处理装置的成膜方法、电子装置的制造方法。

另外，所谓“电子装置”，是指利用电子技术的所有装置，例如液晶显示器和等离子显示器等各种显示用元件、太阳能电池等。

背景技术

在各种电子装置的制造过程中，需要对被处理物(以下称为基板)实施加热处理、成膜处理等表面处理。

例如，在液晶显示器中，需要在玻璃制的基板的板面(不是端面的面)进行形成透明电极的处理等。因为用于这样的处理的基板处理装置在规定的气氛下处理基板，所以具有构成为能够通过真空排气而减压或向内部导入规定的气体的腔室。而且，因为需要连续地进行不同的处理，或从大气压逐渐地降低压力等，所以形成具有多个腔室的结构。

图4是表示作为以往的有代表性的基板处理技术的一个例子，用于立起地输送基板的立式输送在线(in-line)式基板处理装置的概略机构的图。

立式输送在线式基板处理装置是在一条直线上纵向设有加载互锁真空室408和多个处理室409的结构，以贯穿加载互锁真空室408和多个处理室409的方式设有用于输送基板402的输送机构。在各室之间设有闸阀404。

基板402以被载置在托盘(或也称为第一托盘)406上的状态由输送机构依次输送到各室，例如进行成膜等处理。各室中的一个室是在搬入、搬出基板402时向大气开放的加载互锁真空室。

在进行立式输送的在线式基板处理装置中，存在被保持在托盘上的基板由于输送时的振动而引起大的变形，导致基板破损和脱落的问题。特别是在处理G6代(1500[mml×1800[mm])尺寸以上的玻璃基板时，基板本身的重量变重，以及随着近年来显示面板的薄型化要求基板的厚度也变薄，所以输送时变形的程度也较大，显著地出现基板的破损、脱落这样的问题。

在解决上述的问题时，作为进行立式输送的在线式基板处理装置中的输送用托盘，在专利文献1中公开有如下的输送用托盘的结构，该输送用托盘在基板的处理面上具有利用使用了柔软的纤维材料的支承销支承基板的机构。

此外，在专利文献2中公开有如下的结构，即，在输送用托盘下部设有用于吸收输送基板时的冲击的机构，相对于大型基板而言抑制基板的破损。

专利文献1：日本特开2007-204824号公报

专利文献2：日本特开2007-262539号公报

如上所述，以往的在线式基板处理装置的托盘为以下的机构，即，安装嵌入有玻璃基板的方形的托盘，仅通过嵌入基板而保持该基板的机构。因而，托盘的基板嵌入空间只考虑了不对基板的外形尺寸加压就能够把持基板程度的余量。因此，将基板移动载置到托盘上的机构(机器人等)要求精度非常高的基板移动载置的动作。

除此之外，随着基板的大型化发展，对于G6代(1800[mml×1500[mm]×0.07[mm])尺寸的基板，基板的重量接近于5kg，将基板移动载置到基板处理装置的托盘上时的机构要求非常高的精度，并且大型化且要求高装载重量，因此价格非常高。

此外，在线式基板处理装置中，将基板嵌入托盘中而进行输送，但是，为了缩短基板处理时间，输送速度也要加快。除此之外，因为基板重量大，所以惯性也大，有可能产生在输送中基板自托盘位移，以及基板破损、脱落，因此寻求其对应措施。

发明内容

本发明是鉴于上述的问题而提出的，其目的在于，即使在移动载置基板时将基板向托盘移动载置的基板移动载置机构的精度低的情况下，也能够始终将基板相对于托盘稳定地保持，抑制在输送基板时基板自托盘偏移、破损、脱落的产生。

本发明的第一技术方案是使用托盘输送基板的托盘式基板输送系统，其特征在于，包括：第一托盘，能够装载上述基板；加压机构，在上述基板被装载在上述第一托盘上时通过对该基板的端面施加压力而将该基板保持在上述第一托盘上；第二托盘，上述第一托盘相对于该第二托盘能够装卸；输送机构，在从水平地配置被装载在上述第一托盘上的基板的状态立起该基板的状态下，输送安装有上述第一托盘的上述第二托盘。

本发明的第二技术方案是一种成膜方法，其特征在于，包括以下步骤：将基板装载到第一托盘上；通过对被装载在上述第一托盘上的上述基板的端面施加压力而将上述基板保持在上述第一托盘上；将保持有上述基板的第一托盘安装到第二托盘上；在从水平地配置被保持在上述第一托盘上的基板的状态立起该基板的状态下，将安装有上述第一托盘的上述第二托盘输送到腔室内；在上述腔室内，对被保持在由上述第二托盘输送且与该第二托盘一体化的上述第一托盘上的基板实施规定的处理。

本发明的第三技术方案是用于保持并输送基板的托盘，其特征在于，包括：第一托盘，能够装载基板；加压机构，设于上述第一托盘上，具有在上述基板被装载在该第一托盘上时与该基板的端面接触的面，该加压机构构成为利用该与该基板的端面接触的面对上述基板的端面施加压力，且上述与该基板的端面接触的面能够向上述第一托盘的内侧和外侧位移；第二托盘，上述第一托盘相对于该第二托盘能够装卸。

根据本发明，即使在移动载置基板时将基板向托盘移动载置的基板移动载置机构的精度低的情况下，也能够使托盘始终稳定地保持基板，能抑制在输送基板时基板自托盘偏移、破损、脱落的产生。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的基板输送系统和基板处理装置的概略图。

图2是本发明的一实施方式的托盘的概略图。

图3是本发明的一实施方式的托盘的概略图，(a)是表示第一托盘和第二托盘分离的状态的图，(b)是表示使第一托盘和合为一体的状态的图。

图4是表示作为以往的有代表性的基板处理技术的一个例子，用于立起地输送基板的立式输送在线式基板处理装置的概略机构的图。

图5是本发明的一实施方式的加压机构的示意图。

图6是用于说明本发明的一实施方式的、基板向第一托盘进行设置的图。

具体实施方式

以下，基于附图说明本发明的实施方式。

另外，对在图中与图4说明的要素实质相同的要素，标注相同的附图标记。

图1是本实施方式的基板输送系统和基板处理装置的概略图。图1所示的装置是立式输送的在线式装置。图1所示的基板处理装置包括基板输送机器人部103和装载多张基板102的多个盒部101。基板输送机器人部103发挥以下作用，即，将基板102自盒部101移动载置到基板处理装置上的作用以及将处理完成的基板102回收到盒部101中的作用。

在本实施方式中，能够装载基板的托盘(图3的(a)中的附图标记110)包括：第一托盘106，具有用于保持基板的保持机构；第二托盘107，构成为能够与该第一托盘106分离，用于保持该第一托盘106。

本实施方式的基板处理装置具有通过与基板输送机器人部103配合而将基板102移动载置到第一托盘106上的载置台105。载置台105构成为，该载置台105的载置第一托盘106的载置面成为水平(与重力方向垂直的方向)，在将基板102载置到第一托盘106上时，第一托盘106被水平载置在载置台105上。因此，由基板输送机器人部103自盒部101输送的基板102利用该基板输送机器人部103被水平移动载置到载置台105上的第一托盘106上。在基板102被移动载置到第一托盘106上时，利用后述的加压机构对基板102施加压力而使该基板102保持在第一托盘106上。此时，例如利用自载置台105延伸的销状的机构能够暂时将输送机器人部103的基板102载置到该销状的机构后移动载置到第一托盘106上。

这样，在将基板102装载到托盘110上时，通过采用能够自第二托盘107分离第一托盘106的构造，能够以在第一托盘106上的、配置基板102的基板配置区域(图3中附图标记111)成为水平的方式，将第一托盘106配置到载置台105上。因此，因为能将基板102输送到保持为水平的基板配置区域111上，所以即使在基板102在其厚度方向上产生挠曲的情况下，也能容易地将基板102配置到基板配置区域111上。

之后，利用托盘设置机器人(未图示)将设于载置台105上、且装载有基板102的第一托盘106以使第一托盘106立靠的状态安装在立式装载的具有稍微倾斜度的第二托盘107上而使该第一托盘106与该第二托盘107一体化。然后，安装在第二托盘107上的第一托盘106利用设于第二托盘107的下部的输送轨302(图3的(a)图示)和设置于基板处理装置内的输送辊303(图3的(b)图示)，被向加载互锁真空室108以及处理室109输送。另外，在加载互锁真空室108和处理室109之间、以及处理室109和处理室109之间设有闸阀104。

在设置有基板102的托盘110被配置在上述处理室109内时，在该处理室109内对上述基板102实施规定的处理。例如，对处理室109内进行减压，导入规定的气体，在基板102上的规定的位置上形成薄膜。

在该情况下，在成膜处理时，为了防止因所附着的薄膜剥落而产生微粒，也可以不将第二托盘107从被保持为真空的基板处理装置内向处于大气压状态的外部搬出。

如图3的(a)所示，上述第二托盘107构成为，形成有用于保持第一托盘106的保持部304，第一托盘106能够安装在用于设置第一托盘106的托盘设置面305上，或能够自用于设置第一托盘106的托盘设置面305上卸下第一托盘106。此外，如上所述，在第二托盘107上设有输送轨302，该输送轨302与输送辊303卡合，用于使第二托盘107(即托盘110)移动。在本实施方式中，输送轨302和输送辊303作为用于输送托盘110的输送机构而发挥作用。此外，在本实施方式中，如图3的(b)所示，在输送轨302与输送辊303卡合时，托盘设置面305朝向重力方向上侧，且托盘设置面305从位于与重力方向平行的状态成为向第二托盘107的与托盘设置面305相反的一侧倾斜规定的角度的状态，构成输送轨302和输送辊303。由此，在由托盘110输送基板102时，输送机构以第一托盘106、配置在该第一托盘106上的基板102和第二托盘107分别倾斜的姿势进行输送。

在本实施方式中，因为托盘设置面305被倾斜地配置，所以在第二托盘107上设置第一托盘106时，仅通过用保持部304使第一托盘106立靠在第二托盘107上，能够在第二托盘107上设置第一托盘106。即，能更加简便且更加稳定地以倾斜的姿势输送基板102。

另外，在本实施方式中，对以倾斜的姿势输送托盘110(即基板102)的方式进行了说明，但是也可以垂直地立起托盘110而输送。即，只要能够确保从水平地配置托盘设置面305(即设置于第一托盘106上的基板102)的状态立起该托盘设置面305的状态(包括托盘设置面305的面内方向相对于水平方向为垂直方向的情况和托盘设置面305的面内方向相对于该垂直方向倾斜的情况(立式的托盘))，作为第二托盘107应用任何构造均可。

此外，在本实施方式中，以托盘设置面305倾斜的方式设置第二托盘107，使第一托盘106立靠在该第二托盘107上，从而将第一托盘106设置在第二托盘107上，但是不限定于该方法。例如，也可以在第一托盘106上设置多个凸部(凹部)，在第二托盘107上设有与该凸部(凹部)嵌合那样的凹部(凸部)，通过使上述凸部和凹部嵌合，将第一托盘106设置在第二托盘107上。或者，还可以用螺栓和螺母将第一托盘106固定到第二托盘107上。这样，只要能够在从水平地配置托盘设置面305的状态立起该托盘设置面305的状态下在该托盘设置面305上设置第一托盘106，将第一托盘106向第二托盘107设置的设置机构用任何构造均可。

接着，基于图2、图3的(a)、(b)进一步详细地说明本实施方式的托盘式基板输送系统。图2是本实施方式的第一托盘106的概略图。此外，图3的(a)是本实施方式的第一托盘106和第二托盘107安装前的一实施方式的概略侧视图，图3的(b)是输送基板时(安装基板时)第一托盘106和第二托盘107的概略图。

本实施方式的第一托盘106例如是保持G6代1800[mm]×1500[mm]尺寸以上的大型基板那样的基板102而与第二托盘107一体化，且用于一边将基板102保持为立式一边输送和处理该基板102的托盘。在本实施方式中，以基板102为大型显示器用玻璃基板，通过阴极溅镀(sputtering)而进行成膜处理。

首先，利用基板输送机器人部103，基板102被移动载置到水平载置在载置台105上的第一托盘106上。如图3的(b)所示，基板102呈向非处理面306(以下，称为基板102的表面中的不实施处理的一侧、称为通过阴极溅镀而进行成膜处理时不被成膜的基板102的背面侧)侧稍微倾斜的姿势。此时，为了使基板102稳定地被保持在第一托盘106上，设有对基板102施加压力的加压机构。在本实施方式中，作为加压机构，设有定位保持架202。具体地说明，在第一托盘106上设置作为多个凸状构件的基板保持销201，以在基板保持销201上支承非处理面306的方式支承基板102。基板保持销201例如是树脂制。而且，利用设置于第一托盘106的下部和侧部的至少任一方上的定位保持架202，按压基板102的端面地对基板102进行定位。

图5是作为本实施方式的加压机构的一个例子的定位保持架202的示意图。

在图5中，定位保持架202设于第一托盘106上的基板配置区域111的外侧，具有支承板202a、例如弹簧等的弹性体202b、作为按压部的树脂202c、以及把手202d。支承板202a被固定在第一托盘106上，弹性体202b的一端与该支承板202a连接。弹性体202b的另一端与树脂202c连接，该树脂202c相对于第一托盘106不固定，能在该第一托盘106上滑动。因此，在弹性体202b变形的情况下，利用该弹性体202b的恢复力，树脂202c和该树脂202c的端面202e能够向箭头标记方向P移动。此外，在树脂202c上设有把手202d，使用者利用该把手202d，能够使树脂202c和端面202e向箭头标记方向P位移。这样，作为加压机构的定位保持架202，树脂202c和端面202e能够相对于第一托盘106的外侧(图5的箭头标记方向Q)和内侧(图5的箭头标记方向R)移动，而且利用树脂202c(即端面202e)按压基板102的端面102a。

在本实施方式中，在基板配置区域111上配置基板102时，以弹性体202b成为缩短的状态设置支承板202a。由此，在基板配置区域111上配置基板102时，缩短的弹性体202b欲恢复成原来状态的恢复力发挥作用，树脂202c(端面202e)能够朝向图5的箭头标记方向R地按压基板102的端面102a。如图2所示，以隔着基板配置区域的方式设有一对定位保持架202，利用该一对定位保持架202，使基板102从相对的端面102c的两侧承受压力。因此，定位保持架202利用施加在端面102a上的压力而保持基板102。

在这样的构成中，在第一托盘106上设置基板102的情况下，使用者对各定位保持架202的把手202d作用朝向箭头标记方向Q的力时，树脂202c沿着箭头标记方向Q移动，在基板配置区域111和树脂202c之间形成空间K。在缩短的弹性体202b欲恢复成原来的状态时发挥作用的恢复力的作用下，树脂202c向箭头标记方向R移动，该空间K消失。即，在树脂202c的端面202e与基板配置区域111的端部111a对齐时(即，如图5所示，由树脂202c保持基板102时)，上述空间K消失。由此，如图6所示，例如在向第一托盘106设置基板102时等，通过使树脂202c向箭头标记方向Q移动，能够在基板配置区域111上设置与上述空间K相对应的余量(margin)。

在本实施方式中，因为在树脂202c的端面202e位于基板配置区域111的端部111a的情况下，基板102的端面102a也位于上述端部111a，所以基板102准确地位于基板配置区域111上。由此，例如在图6所示的状态下将基板102设置在第一托盘106上的情况下，即使以端面102a位于空间K内的方式将基板102装载到基板保持销201上，在缩短的弹性体202b的恢复力的作用下，使树脂202朝向箭头标记方向R移动，树脂202c的端面202e与存在于空间K内的端面102a接触，该端面102a(即基板102)进一步向箭头标记方向R侧移动。而且，如图5所示，在端面202e、端面102a与基板配置区域111的端部111a对齐时，树脂202c静止，基板102准确地配置在基板配置区域111上。

这样，在本实施方式中，即使不将基板102准确地装载在基板配置区域111上，在树脂202c返回原先的位置的过程中，在缩短的弹性体202b的恢复力的作用下树脂202c移动，从而也能够将基板102自动地定位在准确的位置上。即，通过与基板102的端面102a接触的树脂202c(端面202e)对该端面102a施加压力而产生的一连串的动作，能实现对基板102准确定位以及将基板102保持在该准确的位置上。

由此，即使以较低的精度将基板102装载到第一托盘106上，定位保持架202也能够使基板102移动到该基板102应该位于的区域(即基板配置区域111)，且在该位置上相对于基板102施加压力而保持该基板102。由此，即使在基板输送机器人部103的、向第一托盘106配置基板的配置精度不高的情况下，也能够准确配置基板102，将基板102保持在该准确配置的位置上。

此外，在本实施方式中，因为不是像以往那样通过嵌入在托盘上设置基板的结构，而是利用作为上述加压机构的定位保持架202对基板102的端面102a施加压力而保持基板102，所以第一托盘106能够始终稳定地保持基板102。由此，即使加快托盘110的输送速度或增大基板102的重量从而基板102的惯性增大，也能降低基板102的偏移、脱落。此外，由于弹性体202b的存在，能使树脂202c的端面202e和基板102的端面102a的端面之间的界面沿着箭头标记方向P柔软地位移。由此，即使输送中的托盘110的振动变大，也能利用弹性体202b的变形缓和该振动，能降低基板的破损。

另外，在本实施方式中，重要的在于，利用加压机构，将暂时配置在第一托盘106上的基板102准确地定位在基板配置区域111上，且对被定位在该基板配置区域111上的基板102的端面102a施加规定的压力。只要能发挥这样的作用，加压机构就不限定于上述定位保持架202。例如，也可以在定位保持架202中采用利用电磁驱动机构能够使树脂202c移动的结构(例如，设置驱动器等驱动机构，利用控制装置控制该驱动机构的结构等)。

基板保持销201具有能够以接触面积小的状态保持基板102的功能，而且，例如在加热基板102的情况下，优选真空中气体排出量少。在该情况下，基板保持销201与基板102的接触面积小，所以传导到第一托盘106上的热量的流失少，因此能提高基板加热的均匀性。

既可以从基板102的处理面侧对基板102进行加热，也可以从基板102的非处理面306侧对基板102进行加热，在从非处理面306侧用未图示的加热部件加热基板106的情况下，如图2中图示那样，优选在第一托盘106上形成有开口部210。

另外，作为形成与基板102接触的基板保持销201的树脂，例如能够用PEEK(聚醚醚酮、polyether ether ketone)树脂、PI(聚酰亚胺、Polyimide)树脂等耐热性、耐药性高的树脂。

此外，作为基板保持销201的形状的一个例子，为高度1cm、直径2cm的圆柱状，但是并不限定于此。作为配置在第一托盘106上的基板保持销201的个数，通常是用于支承基板102的四个角的4个以上，但是根据所处理的基板102的大小等而不妨碍输送等来决定个数。

在本实施方式中，如上所述，在图2中，上述的定位保持架202在定位的同时对基板102的端面102a施加不产生变形程度的压力，能够降低将基板102向第一托盘106移动载置时基板输送机器人部103所要求的精度，并且能够使基板102相对于因输送时的振动而引起的基板102的位移返回规定的初始位置。

另外，定位保持架202的与基板102的端面102a的接触部分使用树脂202c，而且，组合弹性体202b对基板102施加压力，并非完全地进行固定，因此能抑制因输送时的振动等而引起的基板102的损伤。

此外，第一托盘106也可以具有用于抑制因输送时的振动而引起的基板102向处理面方向位移的基板位移防止板203。利用该基板位移防止板203，抑制在输送中基板102向处理面方向位移，抑制基板102破损、脱落。

而且，基板位移防止板203也同时能减轻因基板102位移而产生的该基板102与第一托盘106的摩擦，能抑制对成膜后的质量造成影响的微粒的产生。

基板位移防止板203由树脂形成，在第一托盘106上设有多个，而且基板102和基板位移防止板203通过在该基板102和该基板位移防止板203之间设有微小的间隙而以非接触状态设置。由此，在因输送时的振动而引起位移的情况下，能够抑制基板位移防止板203与基板102面接触地位移。

另外，基板位移防止板203为了安装以及拆卸基板102，具有向基板102的处理面方向开闭的构造(未图示)。

另外，第一托盘106也可以具有用于抑制因输送时的振动而引起的基板102向非处理面方向振动的基板位移防止杆204。

基板位移防止杆204是向第一托盘106弯曲的构造，具有多个，而且在该基板位移防止杆204的与基板102接触的部分上具有多个树脂制的基板支承部205。利用这样的基板位移防止杆204和基板保持部205，能够抑制在大型处理基板中产生的基板中央部向非处理面方向弯曲，能抑制基板102的脱落和破损。

如上所述，在本实施方式中，按压部能够朝向第一托盘106的内侧和外侧移动，且构成为能够按压基板102的端面102a的定位保持架202具有准确地定位基板102的功能和保持基板的功能。因此，即使在基板输送机器人部103不将基板102准确地配置在第一托盘106的应该设置的区域(基板配置区域111)，也能够利用定位保持架202使该基板102位于基板配置区域111上。

另外，在从水平地配置托盘的状态立起的状态下欲将基板配置在托盘上的情况下，不得不利用基板输送机器人部103以垂直地保持基板的状态将在该基板设置到托盘上。由此，即使使用具有本发明特征的定位保持架202，有时也难以将基板准确地配置在托盘上。

对此，在本实施方式中，使用与输送机构连接的第二托盘107和相对于该第二托盘107能够装卸的第一托盘106，以在立起基板的状态下保持该基板的方式使该第二托盘107与输送机构预先成为关联状态。由此，在配置基板时，能使第一托盘106自与输送机构卡合的第二托盘107分离。因此，在配置基板102时，能水平地配置第一托盘106，能利用基板输送机器人部103相对于第一托盘106简单地配置基板102。而且，相对于第一托盘106能够装卸的第二托盘107以在从水平立起第一托盘106的状态下保持该第一托盘106的方式预先与输送机机构相关联，所以只通过将第一托盘106安装到第二托盘107上，就能以倾斜的姿势或垂直的姿势而输送基板102。即，在将基板向第一托盘106配置时，也能够将相对于第一托盘106独立的第二托盘107与输送机构连结，以保持从水平地配置托盘配置面305的状态立起该托盘配置面305的状态。由此，在每次向托盘配置基板时，无需将基板以希望的角度立起的方式使托盘与输送机构连结。

这样，在本实施方式中，关于托盘，分为也能水平设置基板的第1功能和用于立起地保持基板的第2功能，有关第1功能利用第一托盘106实现，有关第2功能利用第二托盘107实现。

(实施例)

对730mm×920mm的大小的基板，使用在图1、图2、图3、图5和图6说明的本发明的一实施方式的基板处理装置，作为成膜方法的一个例子，在以下的条件的范围内制作了显示用元件的ITO透明导电膜。

另外，分别通过磁控管方式的使用阴极的阴极溅镀进行成膜处理，只要在以下条件范围内作为电子装置均获得良好的特性。

压力：0.3～0.7[Pa]

电力：36[kW]

基板温度：室温～120[℃]

另外，作为电子装置的制造方法的一个例子，列举有上述显示用元件的制造方法，但是对于上述成膜方法的部分以外，能利用通常的方法制造。

以上，参照附图说明了优选的实施方式、实施例，但是本发明不限定于实施方式、实施例，在从权利要求书的记载中能够掌握的技术范围内，能够进行各种方式的变更。