JP2007058015A - 基板除電方法、基板除電装置、及び液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶表示装置の製造に用いられるガラス基板等の基板の除電が容易で、基板の大型化に十分対応でき、基板に対するパーティクルの付着を防止して製品の歩留まりを向上させることが可能な基板除電方法、基板除電装置、及び液晶表示装置の製造方法を提供する。
【解決手段】過熱蒸気Ｓを発生するための過熱蒸気発生装置２と、過熱蒸気Ｓを噴射するノズル３を備える除電処理室５と、ガラス基板４を前記除電処理室５に搬送するための搬送ローラ６とを備える基板除電装置１を用い、プラスに帯電したガラス基板４の表面に４００℃以上の過熱蒸気を噴射することで、ガラス基板４をマイナスに帯電させて除電を行った後、ガラス基板４の表面に薄膜による素子を形成して、液晶表示装置を製造する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置等に用いられるガラス基板等の基板の静電気帯電を除電するのに最適な基板除電方法、基板除電装置、及び液晶表示装置の製造方法に関する。

液晶表示装置は、通常、一対のガラス基板の間に液晶が封入されて構成される。前記ガラス基板には、透明導電層、有機高分子膜、半導体膜、金属膜などの各種の薄膜が製膜されると共に薄膜がパターニングされて、ガラス基板上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等のスイッチング素子や、該スイッチング素子を駆動制御する回路等の各種の素子が形成される。

ガラス基板上に薄膜を形成する工程では、ガラス基板の表面に付着している微細なパーティクルを洗浄して除去する必要がある。ガラス基板の表面にパーティクルが付着した状態で薄膜が形成されると、薄膜をパターニングして形成される配線や回路に断線やショートなどの配線不良が発生し、素子の動作不良を引き起こしてしまう。

ガラス基板は、その移動等により静電気が発生して帯電する。ガラス基板が静電気帯電していると、表面に微細なパーティクルが付着し易くなる。そこで薄膜形成工程では、まず除電装置を用いて静電気帯電したガラス基板の静電気を除電した後、ガラス基板の洗浄を行っていた。

液晶表示装置の製造に際し、液晶パネル構成部材の静電気の発生を防止したり、発生した静電気を除電するための種々の方法が提案されている。除電方法として例えば、イオン化された空気を吹き付ける装置（除電ブロアーと言う）を用いる方法が公知である（例えば特許文献１参照）。ガラス基板は、通常、静電気によりプラスに帯電する。上記除電ブロアーは、マイナスのイオンを含む空気を噴射可能に形成されている。プラスに帯電したガラス基板の表面に、除電ブロアーによりマイナスのイオンを噴射することで、ガラス基板の電荷がゼロになって静電気が除電される。

特開平１０−１４２６０７号公報（段落０００７）

大画面液晶テレビジョン等のように液晶表示装置が大型化すると、ガラス基板も大型化するため、液晶表示装置の製造時における静電気対策は益々重要になっている。しかし、ガラス基板が大型化すると、除電ブロアーなどの除電装置も大型化して、それに掛かる費用も増加してしまう。更に除電ブロアーは、装置の電極が劣化すると交換する必要があり、その交換時期が短く、メンテナンス作業が煩雑であるという問題がある。

また、除電ブロアーによる除電は、帯電した電位を中和するだけなので、除電効果はその場限りであって、除電効果を長時間維持することはできない。例えばＴＦＴ形成工程等では、ガラス基板に対して、洗浄、製膜、フォトリソグラフィー、及びエッチングを一つのサイクルとして、このサイクルが何度も繰り返される。この場合、除電ブロアーによるガラス基板の除電は、上記各サイクルの洗浄前に、常に行う必要がある。

本発明が解決しようとする課題は、除電ブロアーの欠点を解決することが可能であり、基板の除電が容易で、基板の大型化に十分対応でき、基板に対するパーティクルの付着を防止して製品の歩留まりを向上させることが可能な基板除電方法、基板除電装置、及び液晶表示装置の製造方法を提供することにある。

このような課題を解決するため、本発明の基板除電方法は、基板に過熱蒸気を噴射して除電することを要旨とするものである。

本発明の基板除電方法は、過熱蒸気の温度が４００℃以上であることが好ましい。

本発明の基板除電方法において、過熱蒸気の噴射を外気を遮断した状態で行うことができる。

本発明の基板除電方法において、過熱蒸気が純水を過熱したものを用いることができる。

本発明の基板除電方法において、基板としてガラス基板を用いることができる。

本発明の基板除電装置は、過熱蒸気を発生するための過熱蒸気発生手段、及び前記過熱蒸気発生手段で発生した過熱蒸気を噴射するノズルを備え基板に過熱蒸気を噴射して除電を行うための除電処理手段基板を備えることを要旨とするものである。

本発明の基板除電装置において、ノズルを先細状に形成することができる。

本発明の基板除電装置において、ノズルを基板の表面側及び裏面側に設けることができる。

本発明の液晶表示装置の製造方法は、薄膜による素子が形成された一対のガラス基板の間に液晶が封入されてなる液晶表示装置の製造方法において、ガラス基板に４００℃以上の過熱蒸気を噴射してガラス基板を除電した後、ガラス基板の表面に薄膜による素子の形成を行うことを要旨とするものである。

本発明の基板除電方法は、基板に過熱蒸気を噴射して除電する方法を採用したことにより、例えば基板がプラスイオンに帯電したガラス基板の場合には、ガラス基板に過熱蒸気を噴射するだけで、プラスイオンの帯電がマイナスイオンとなり、容易に基板の除電を行うことができる。基板の静電気帯電を容易に除電することができるから、基板に対するパーティクルの付着を確実に防止して、製品の歩留まりを向上させることが可能である。

更に本発明の基板除電方法は、過熱蒸気を噴射して除電する方法であるから、基板が大型化した場合に、除電ブロアーのように電極を大型化する様な装置全体を大型化する必要はなく、過熱蒸気の噴射ノズルを基板に合わせた形状にする等、装置の簡単な変更で良く、装置全体を大型化せずに基板の大型化に容易に対応できる。

また本発明の基板除電方法は、一度、基板の除電を行えば、その除電効果が長時間維持されることから、各工程における洗浄工程の度に、毎回除電を行う必要がない。そのため、各工程毎に除電装置を設置しなくても良いので、除電装置の数を減らして除電に掛かるコストを低減することができる。

本発明の基板除電方法において、過熱蒸気の温度が４００℃以上である場合、安定した除電を確実に行うことができる。

本発明の基板除電方法において、過熱蒸気の噴射を外気を遮断した状態で行う場合、外気の影響を受けないことから、基板にパーティクルが付着する虞が更に小さくなる。

本発明の基板除電方法において、過熱蒸気が純水を過熱したものである場合、過熱蒸気中にイオン等を含まないことから、基板上に形成される各種半導体や回路等の電気的特性に悪影響を与える虞がない。

本発明の基板除電装置は、過熱蒸気発生手段及び除電処理手段を備えるから、従来の除電装置である除電ブロアーのような電極が不要であり、煩雑に電極を交換する必要がなく、メンテナンスが容易であるといった効果を奏する。

本発明の基板除電装置において、ノズルが先細状に形成されている場合、基板に過熱蒸気を効率よく噴射することができる。

本発明の基板除電装置において、ノズルが基板の表面側及び裏面側に設けられている場合、基板の表裏両面側から過熱蒸気の噴射を行うことができるために、過熱蒸気を基板の両面に同時に噴射することで、基板の除電を効率良く確実に行うことができる。

本発明の液晶表示装置の製造方法は、ガラス基板に４００℃以上の過熱蒸気を噴射し、ガラス基板を除電した後、ガラス基板の表面に薄膜による素子の形成を行うものであるから、静電気帯電によってガラス基板に埃や塵等のパーティクルが付着するのを防止でき、薄膜形成時にパーティクルの付着による素子の不良を防止して、液晶表示装置の歩留まりが向上するといった効果を有する。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の基板除電装置の一例の概略を示す説明図である。図１に示す基板除電装置１は、過熱蒸気Ｓを発生するための過熱蒸気発生装置２等からなる過熱蒸気発生手段と、過熱蒸気Ｓを噴射するノズル３を備え、ガラス基板４等の基板に過熱蒸気Ｓを噴射して除電を行うための除電処理室５等の除電処理手段と、ガラス基板４を前記除電処理室５に搬送するための搬送ローラ６等からなる基板搬送手段とを備えるものである。

過熱蒸気発生装置２は、４００℃以上の高温の過熱蒸気を発生可能に形成されている。過熱蒸気発生装置２は、既知の過熱蒸気発生装置を利用することができる。過熱蒸気発生装置２は、該過熱蒸気発生装置で発生した過熱蒸気Ｓを噴射するためのノズル３に接続されている。

過熱蒸気発生装置２において、過熱蒸気Ｓを発生させるために用いられる水としては、水道水、純水（イオン交換水も含む）等が用いられる。水道水は、水質が安定していて供給が容易であり安価である。また、純水はイオン等を含まないことから、基板上に形成される各種半導体や回路等の電気的特性に悪影響を与える虞がない。

図１に示す基板除電装置１では、ガラス基板４の表面側と裏面側の両面に過熱蒸気Ｓを噴射することができるように構成されている。具体的には、図１に示すように、過熱蒸気発生装置２及びノズル３が、除電処理室５内におけるガラス基板４の表面側（図中ではガラス基板４の上方）及び裏面側（図中ではガラス基板の下方）の両側に設けられている。

なお、過熱蒸気発生装置２は、除電処理室４の外部に設置しても良い。また図１に示す装置では、各ノズル３、３に対して過熱蒸気発生装置２、２をそれぞれに設けたが、一つの過熱蒸気発生装置に二つのノズル３、３を接続して、一つの過熱蒸気発生装置から二つのノズルに過熱蒸気を供給するように構成してもよい。

またノズル３は、先細状に形成されている。先細状の具体的な形状は、ガラス基板４の進行方法（図１中で矢印Ｐで示した）の長さが短く、進行方向と交叉する方向となるガラス基板４の幅方向の長さが長いスリット形状を有するものである。この場合、ノズル３の幅方向の長さは、ノズル３からガラス基板４に過熱蒸気Ｓを噴射した際に、ガラス基板４の幅方向の全体に過熱蒸気が噴射されるように、ガラス基板４の幅に対応する長さに形成されている。

除電処理室５は、外気を遮断して密閉状態とすることが可能に形成されている。具体的には、図１に示すように、除電処理室５のガラス基板４の入口と出口に、開閉可能なシャッター７、７を設けて、除電処理室５を密閉状態とすることができる。また、除電処理室５には排気手段等を接続してもよい。

搬送ローラ６は、除電処理室５にガラス基板を搬入し、除電処理したガラス基板４を次の工程に搬出するためのものであり、除電処理室５の内部、その入口側、及び出口側に設けられている。搬送ローラ６は、ガイドローラ及び駆動ローラなどから構成される。基板搬送手段としては、上記搬送ローラ６以外に、コンベアベルト等の既知の各種の搬送手段を用いることができる。

また特に図示しないが、除電したガラス基板４が次の洗浄工程等に搬出される際に外気に触れないように、除電処理室５に隣接して洗浄処理室を設置すれば、除電したガラス基板４にパーティクルが再付着するのを更に良好に防止できる。

以下、図１に示す基板除電装置を用いて本発明の基板除電方法について説明する。図１に示すように、先ず、ガラス基板４は搬送ローラ６によって除電処理室５の内部に搬送される。除電処理室５の内部には、ガラス基板４の上方及び下方に過熱蒸気発生装置２及びノズル３が配置されている。ガラス基板４の表面及び裏面の両面に、ノズル３、３から過熱蒸気Ｓを同時に噴射してガラス基板４の除電を行う。

過熱蒸気Ｓをガラス基板４の一部に噴射しただけでも除電効果は得られるが、確実な除電を行う点からは、過熱蒸気Ｓがガラス基板４全体に噴射されるようにすることが望ましい。同様に、過熱蒸気Ｓをガラス基板４の片面だけに行っても除電効果は得られるが、確実な除電を行う点から、ガラス基板４の表裏両面に過熱蒸気を噴射するのが好ましい。

ガラス基板４の表面の全面に過熱蒸気Ｓを噴射する手段としては、ガラス基板４を静止した状態とし、ノズル３をガラス基板４の搬送方向に移動させながらノズル３から過熱蒸気Ｓを噴射する方法が挙げられる。また、ノズル３を静止した状態とし、ガラス基板４を移動させながらノズル３から過熱蒸気Ｓを噴射しても、ガラス基板４の表面の全体に過熱蒸気Ｓを噴射することができる。

本発明の基板除電方法は、このように、ガラス基板４等の基板に過熱蒸気Ｓを噴射して除電する点に大きな特徴がある。従来、過熱蒸気は脱脂や、洗浄の後の乾燥等に用いられることはあったが、除電には全く利用されていなかった。通常、ガラス基板４の表面は静電気によりプラスに帯電している。本発明者等は、プラスに帯電しているガラス基板４の表面に、過熱蒸気Ｓを噴射すると、マイナスに帯電した状態となって除電が行われることを見出した。なお過熱蒸気による除電のメカニズムは不明であるが、ガラス基板に高温の過熱蒸気を噴射しても、ガラス基板表面の化学的な組成は変化せずに、除電のみが行われる。このようにガラス基板に過熱蒸気を噴射しても、ガラス基板の表面の組成が変化しないので、ガラス基板に形成される薄膜による素子の性能に悪影響を与える虞はない。

過熱蒸気は、飽和蒸気に熱を加えた蒸気であり１気圧で１００℃以上の温度を有するものを言うが、本発明では４００℃以上の高温の過熱蒸気を用いることが好ましい。過熱蒸気の温度が、４００℃未満であると、除電効果が十分得られない虞がある。更に好ましい過熱蒸気の温度は４５０℃以上である。

ガラス基板４に過熱蒸気Ｓを噴射して除電する場合、その噴射時間は、除電可能な範囲で適宜選択することができる。

本発明の基板除電方法は、ガラス基板に好適に用いられるが、ガラス基板に限定されるものではない。基板としては、液晶表示装置、ＥＬ表示装置、プラズマ表示装置等の基板として用いられる普通ガラス、石英ガラス等の各種ガラス基板、半導体装置に用いられるシリコンウェハー、電子部品製造に用いられる各種基板を用いることができる。また基板の大きさ、形状等も特に限定されない。

本発明の液晶表示装置の製造方法は、一対のガラス基板の間に液晶が封入されてなる液晶表示装置を製造する際に、まず上記の基板除電方法を利用して、ガラス基板の表面に４００℃以上の過熱蒸気を噴射し、ガラス基板を除電する。その後、ガラス基板の表面に薄膜による液晶表示装置を構成する各種の素子を形成するものである。

そして、素子を形成した一対のガラス基板等を組み合わせて、ガラス基板の間に液晶を封入して液晶表示パネルとする工程や、液晶表示パネルの表裏面に偏光板等の各種の光学部品を積層し貼着したり、制御用部品等を取り付ける組み立て工程等を経て、液晶表示装置を製造することができる。

ガラス基板に素子を形成する工程としては、例えば、上記の基板除電方法によりガラス基板の除電を行った後、ガラス基板の洗浄を行い、ガラス基板の表面に導電膜、絶縁膜、半導体膜などの薄膜を製膜し、フォトリソグラフィー及びエッチングにより薄膜をパターニングして所定の形状に形成する工程を行う。そして、この洗浄からエッチングまでの工程を必要な回数だけ繰り返すことにより、所望の素子を形成することができる。

本発明の液晶表示装置の製造方法では、ガラス基板の除電は、素子を構成する薄膜の形成に先立ち最初に１回だけ行えば良い。従来の除電ブロアーの除電方法の場合は、その後の上記薄膜形成工程の洗浄工程の前に毎回行っていたが、本発明では除電効果が長時間維持されるので、そのように洗浄工程の前に毎回除電を行う必要がない。

本発明の液晶表示装置の製造方法では、ガラス基板を除電した後の工程である、ガラス基板に薄膜による素子を形成する工程や、一対の基板を組み合わせその間に液晶を封入して液晶パネルとする工程や、組み立て工程等は、既知のこの種の液晶表示装置の工程を利用することができるので、その説明は省略する。

石英ガラス製のガラス基板の表面に、過熱蒸気発生装置を用いて４５０℃の過熱蒸気を噴射したところ、過熱蒸気噴射前のガラス表面の帯電電位が＋０．０２ｋＶであったのが、過熱蒸気噴射後は−０．０３ｋＶとなった。このガラス基板の表面を分析したところ、化学的な組成に変化はなかった。また、この処理したガラス基板を１日放置後に帯電電位を測定したところ−０．０３ｋＶであり、帯電電位に変化はなかった。

本発明の基板除電装置の一例の概略を示す説明図である。

符号の説明

１ 基板除電装置
２ 過熱蒸気発生装置
３ ノズル
４ ガラス基板
５ 除電処理室
Ｓ 過熱蒸気

Claims (9)

1. 基板に過熱蒸気を噴射して除電することを特徴とする基板除電方法。
2. 過熱蒸気の温度が４００℃以上であることを特徴とする請求項１記載の基板除電方法。
3. 過熱蒸気の噴射を外気を遮断した状態で行うことを特徴とする請求項１記載の基板除電方法。
4. 過熱蒸気が純水を過熱したものであることを特徴とする請求項１記載の基板除電方法。
5. 基板がガラス基板であることを特徴とする請求項１記載の基板除電方法。
6. 過熱蒸気を発生するための過熱蒸気発生手段、及び前記過熱蒸気発生手段で発生した過熱蒸気を噴射するノズルを備え基板に過熱蒸気を噴射して除電を行うための除電処理手段を備えることを特徴とする基板除電装置。
7. ノズルが先細状に形成されていることを特徴とする請求項６記載の基板除電装置。
8. ノズルが基板の表面側及び裏面側に設けられていることを特徴とする請求項６記載の基板除電装置。
9. 薄膜による素子が形成された一対のガラス基板の間に液晶が封入されてなる液晶表示装置の製造方法において、ガラス基板に４００℃以上の過熱蒸気を噴射してガラス基板を除電した後、ガラス基板の表面に薄膜による素子の形成を行うことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
   

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