JP2008041760A - プラズマ処理等の表面処理用設置装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被処理物を設置部から持ち上げるための昇降ピン及びピン孔に起因する処理ムラによって製品の品質に影響が及ぶのを防止する。
【解決手段】プラズマ表面処理用の設置装置２０の設置部２１の上面に被処理物Ｗを設置する。被処理物Ｗには、複数の製品となるべき製品領域Ｗｂと、隣接する製品領域Ｗｂどうしをつなぐ連結部分となる非製品領域Ｗａとが設定されている。設置部２１の非製品領域Ｗａに対応する部分に、ピン孔２１ｐが形成され、このピン孔２１ｐに、被処理物Ｗを持ち上げるための昇降ピン２３が出没可能に設けられている。
【選択図】図１

Description

この発明は、プラズマ処理等の表面処理において、被処理物を設置するための装置に関する。

例えば、特許文献１には、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）となるべきガラス基板の表面処理装置が記載されている。装置には基板を設置するためのステージが設けられている、ステージにはピン孔が形成され、このピン孔に昇降ピンが出没可能に設けられている。昇降ピンをステージより上に突出させておき、処理すべき基板を昇降ピン上に載せる。次いで、昇降ピンを下降させ、ピン孔内に収容する。これにより、基板が下側電極の上面に載置される。表面処理後、昇降ピンをピン孔から再び突出させて基板をステージから持ち上げ、取り出す。
特許文献２では、ステージを金属にて構成するとともに電気的に接地し、これをプラズマ処理装置の接地電極として用いている。ステージの上方には電源電極が配置されている。この電源電極と接地電極としてのステージとの間に大気圧プラズマ放電が生成される。このプラズマ放電にて処理ガスをプラズマ化し、ステージ上のガラス基板をプラズマ表面処理するようになっている。
特開２００４−３１１９３４号公報 特開２００６−０４９２９９号公報

ステージと昇降ピンとの間には温度差等の状態差が生じ、その結果、基板に処理ムラができるおそれがある（特許文献１、段落００１５）。特に、特許文献２のようにステージをプラズマ処理装置の接地電極として用いる場合、ステージのピン孔及び昇降ピンに対応する部分では電界が乱れやすく、プラズマが不均一になり、処理ムラが出来やすい。

上記問題点を解決するために、本発明は、製品となるべき製品領域が複数設定された被処理物を表面処理する際、前記被処理物を設置するための設置装置であって、
前記被処理物が設置されるべき面を有し、この面にピン孔が開口形成された設置部と、
前記ピン孔に出没可能に設けられた昇降ピンと、
を備え、前記ピン孔及び昇降ピンが、前記被処理物の複数の製品領域のうち隣接する領域どうしをつなぐ連結部分の付近に対応するように配置されていることを特徴とする。
これによって、ピン孔及び昇降ピンに起因する処理ムラが出来たとしても、製品の品質には殆ど影響しない部分に出来るようにすることができ、製品の品質を維持することができる。

また、本発明は、製品となるべき製品領域が複数設定された被処理物を大気圧近傍のプラズマ放電により表面処理する際、前記被処理物を設置するための設置装置であって、
電極と対向して前記電極との間に前記プラズマ放電を形成するとともに前記被処理物が設置されるべき金属製の面を有し、この面にピン孔が開口形成された設置部と、
前記ピン孔に出没可能に設けられた昇降ピンと、
を備え、前記ピン孔及び昇降ピンが、前記被処理物の複数の製品領域のうち隣接する領域どうしをつなぐ連結部分の付近に対応するように配置されていることを特徴とする。
これによって、電極と設置部の金属面との間の放電空間におけるピン孔及び昇降ピンに対応する部分のプラズマ状態が不均一になり、これに起因して被処理物に処理ムラが出来たとしても、製品の品質には殆ど影響しない部分に出来るようにすることができ、製品の品質を維持することができる。
ここで、大気圧近傍とは、１．０１３×１０⁴〜５０．６６３×１０⁴Ｐａの範囲を言い、圧力調整の容易化や装置構成の簡便化を考慮すると、１．３３３×１０⁴〜１０．６６４×１０⁴Ｐａが好ましく、９．３３１×１０⁴〜１０．３９７×１０⁴Ｐａがより好ましい。

前記被処理物の隣接する製品領域どうしの間に、前記連結部分として、製品とならず切除されるべき非製品領域が設定されている場合、前記ピン孔及び昇降ピンが、前記非製品領域に対応するように配置されていることが好ましく、前記ピン孔及び昇降ピンの全体が、前記非製品領域内に位置するようになっていることがより好ましい。
これによって、製品領域に処理ムラが出来るのを確実に回避することができる。
前記ピン孔及び昇降ピンの一部又は全体が、隣接製品領域のうち一方の領域における他方の領域側の端部に対応するように配置されていてもよい。すなわち、隣接する製品領域どうしが非製品領域を介して連なっている場合、前記ピン孔及び昇降ピンが、一方の製品領域と非製品領域とに跨るように配置されていてもよく、前記ピン孔及び昇降ピンの全体が、一方の製品領域の端部内に配置されていてもよい。隣接する製品領域どうしが非製品領域を介さずに直接的に接している場合、前記ピン孔及び昇降ピンが、これら隣接する製品領域に跨るように配置されていてもよく、前記ピン孔及び昇降ピンの全体が、一方の製品領域の端部内に配置されていてもよい。製品領域の端部は、通常、回路等の製品の品質に関わる要素が配置されることが殆どないので、そこに処理ムラが出来たとしても製品の品質に影響が及ぶのを回避することができる。
前記ピン孔及び昇降ピンは、すべて非製品領域または製品領域の端部に対応配置されているのが好ましく、製品領域の中央部には対応配置されないようにするのが好ましい。

前記設置部の前記面が被処理物より小面積であり、前記設置部の平面視外側に支持枠が、前記昇降ピンと同期して昇降可能に設けられていることが好ましい。被処理物の外周部は、設置部より平面視外側に突出して配置されることになる。この被処理物の外周突出部を前記支持枠にて支持することができる。同時に、前記昇降ピンにて被処理物の内側部分を支持することにより、被処理物を、撓まないようにしながら持ち上げることができる。また、昇降ピン及びピン孔の個数を減らすことができ、隣接製品領域どうしの連結部分という限られた区域に対応するように配置するのが容易になる。

本発明によれば、ピン孔及び昇降ピンに起因する処理ムラが出来たとしても、製品の品質には殆ど影響しない部分に出来るようにすることができ、製品の品質を維持することができる。

以下、本発明の実施形態を説明する。
図１に示すように、本実施形態の被処理物Ｗは、例えばＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）用の大型ガラス基板である。ガラス基板Ｗは、平面視四角形をなしている。同図の斜線部に示すように、ガラス基板Ｗには、ＦＰＤ（製品）となるべき複数（ここでは６つ）の製品領域Ｗａが設定されている。製品領域Ｗａは、各々四角形をなし、互いに縦横に整列して配置されている。隣接する製品領域Ｗａどうしは、互いに離れており、これら隣接領域Ｗａどうし間に製品とはならず切除されるべき非製品領域Ｗｂが設けられている。この非製品領域Ｗｂを連結部分として、隣接製品領域Ｗａどうしが繋がっている。

図２は、ガラス基板Ｗの表面（上面）を例えば撥水化処理するための表面処理装置Ｍを示したものである。表面処理装置Ｍは、大気圧プラズマ処理装置にて構成されている。表面処理装置Ｍは、図示しない架台に支持された処理ユニット１０と、この処理ユニット１０より下側に配置されたステージ２０（表面処理用設置装置）とを備えている。

処理ユニット１０には、高圧電極１１が設けられている。電極１１は、水平な一方向（図１の左右方向、図２の紙面直交方向）に延びる長尺状をなしている。電極１１の下面にはセラミックの板や溶射膜等からなる固体誘電体層１３が設けられている。電極１１に電源１が接続されている。

表面処理装置Ｍには、処理ガス源２が設けられている。処理ガス源２は、処理目的に応じた種類の処理ガスを処理ユニット１０に供給するようになっている。例えば、撥水化処理では、処理ガスとしてＣＦ_４等のフッ化炭素化合物や窒素が用いられている。
処理ユニット１０には、処理ガス源２に連なる処理ガス吹出し路１４が形成されている。処理ガス吹出し路１４は、処理ユニット１０の下面に達している。

処理ユニット１０は、スキャン機構３に接続されている。このスキャン機構３によって処理ユニット１０が電極１１の長手方向と直交する方向（図２の左右方向）にスキャンされるようになっている。
処理ユニット１０が位置固定される一方、ステージ２０が移動されるようになっていてもよい。

図１及び図２に示すように、ステージ２０は、設置部としてのステージ本体２１と、このステージ本体２１を囲む支持枠２２とを備えている。ステージ本体２１は、平面視四角形の金属盤にて構成されている。ステージ本体２１は、接地線２５を介して電気的に接地されており、処理ユニット１０の高圧電極１１と対をなす接地電極を構成している。上記電源１から高圧電極１１への電圧供給により、高圧電極１１と接地電極としてのステージ本体２１との間に大気圧グロー放電が生成されるようになっている。

ステージ本体２１の上面に、処理すべきガラス基板Ｗが設置されるようになっている。ガラス基板Ｗは、接地電極２１の金属表面に配置されるべき固体誘電体層としての機能を果たす。

ステージ本体２１の面積は、ガラス基板Ｗより若干小さい。したがって、ガラス基板Ｗの外周部がステージ本体２１より突出されるようになっている。ガラス基板Ｗの製品領域Ｗａは、外周の突出部より内側に配置されている。

ステージ本体２１の平面視外側には支持枠２２が配置されている。この支持枠２２が、ガラス基板Ｗの外周の突出部に宛がわれるようになっている。支持枠２２は、ステージ本体２１の外縁に沿って延びている。なお、支持枠２２は、ステージ本体２１の４つの外縁にそれぞれ対応して配置されているが、ステージ本体２１の少なくとも対辺をなす２つの外縁に対応するように設けられていればよい。支持枠２２は、昇降駆動部４１（図３）によってステージ本体２１より上に突出した上位置（図３）と、ステージ本体２１より下に位置する下位置との間で昇降されるようになっている。図２に示すように、支持枠２２は、上下の中間位置においてステージ本体２１と同高さに位置するようになっている。

図１に示すように、ステージ本体２１には多数の小孔状の吸着孔２１ｖが設けられている。この吸着孔２１ｖを真空吸引することによってガラス基板Ｗをステージ本体２１に吸着し固定できるようになっている。

ステージ本体２１には、複数（例えば６つ）のピン孔２１ｐが上下に貫通するように形成されている。ピン孔２１ｐの上端部の内周面は逆円錐状になっている。図１に示すように、各ピン孔２１ｐは、ガラス基板Ｗの非製品領域Ｗｂに対応する部分にだけ配置され、製品領域Ｗａに対応する部分には配置されていない。

各ピン孔２１ｐに昇降ピン２３が収容されている。昇降ピン２３は金属にて構成され、上端部が逆円錐状になっている。これによって、昇降ピン２３の上面の面積が比較的大きくなっている。昇降ピン２３は、昇降駆動部５１（図３）によってステージ本体２１から上へ突出する位置（図３）と、ステージ本体２１内に引っ込んだ位置（図２）との間で昇降されるようになっている。引っ込んだ位置において、昇降ピン２３の上面は、ステージ本体２１の上面と面一になっている。

上記のように構成された表面処理装置Ｍを用いて被処理物のガラス基板Ｗを表面処理する方法を説明する。
設置工程
処理ユニット１０をステージ２０の平面視外側に退避させたうえで、図３に示すように、支持枠２２と昇降ピン２３を昇降駆動部４１，５１によってステージ２０より上に突出させる。この支持枠２２及び昇降ピン２３上に、処理すべきガラス基板Ｗを載置する。支持枠２２によってガラス基板Ｗの外周部を支持し、昇降ピン２３によってガラス基板Ｗの内側部分を支持することにより、ガラス基板Ｗが撓むのを防止することができる。ガラス基板Ｗを昇降ピン２３だけでなく支持枠２２でも支持することにより、昇降ピン２３の本数を減らし配置間隔を広くすることができる。更には、ピン孔２１ｐ及び昇降ピン２３を、ガラス基板Ｗの限られた領域Ｗｂに対応する部分だけに容易に配置することができる。

次に、支持枠２２及び昇降ピン２３を昇降駆動部４１，５１にて互いに同期させて下降させ、ガラス基板Ｗをステージ本体２１の上面に設置する。続いて吸着孔２１ｖの真空吸引によりガラス基板Ｗをステージ本体２１に吸着し固定する。ガラス基板Ｗの製品領域Ｗａは、ピン孔２１ｐ及び昇降ピン２３からずれて配置され、非製品領域Ｗｂが、ピン孔２１ｐ及び昇降ピン２３に被さるように配置されることになる。

表面処理工程
次いで、処理ユニット１０をスキャンさせながら、電源１から高圧電極１１に電圧を供給して高圧電極１１と接地電極としてのステージ２０との間に電界を印加して大気圧グロー放電を生成し、処理ユニット１０とガラス基板Ｗとの間の空間をプラズマ空間とする。このプラズマ空間に処理ユニット１０の吹出し路１４から処理ガスを吹き出す。この処理ガスがプラズマ化されてガラス基板Ｗに接触して反応が起きる。これによって、ガラス基板Ｗの撥水化などのプラズマ表面処理を行なうことができる。

この表面処理工程において、ピン孔２１ｐ及び昇降ピン２３の配置位置では、電界が乱れプラズマが不均一になるおそれがある。そうすると、ガラス基板Ｗに処理ムラが出来る可能性がある。しかし、処理ムラが出来たとしても、その処理ムラは、製品となる領域Ｗａにではなく、製品として利用されない領域Ｗｂに形成されることになる。

取出し工程
表面処理の終了後、吸着孔２１ｖの真空吸引を停止するとともに、吸着孔２１ｖに窒素や空気などの剥離用流体を供給し、ガラス基板Ｗの残留吸着を解除するとともに、ガラス基板Ｗとステージ本体２１の間に剥離用流体を入り込ませ、ガラス基板Ｗをステージ本体２１から剥離する。この剥離用流体の供給開始タイミングはステージ全体の吸着孔２１ｖに対し同時でもよいが、好ましくはステージの中央側の吸着孔２１ｖへの供給を先に行ない、その後、周辺側の吸着孔２１ｖへの供給を行なうようにするのが好ましい。これによって、ガラス基板Ｗの特に中央部の残留吸着を確実に除去できステージ本体２１から確実に剥離することができる。

また、処理ユニット１０をステージ２０の平面視外側に退避させておく。そして、図３に示すように、支持枠２２及び昇降ピン２３を昇降駆動部４１，５１によって同期させて上昇させる。ガラス基板Ｗの全体がステージ２０から確実に剥離されているので、ガラス基板Ｗを破損することなく安全かつスムーズに持ち上げることができる。持ち上げ開始時は極力低速で上昇し、その後上昇速度を大きくするのが好ましい。これによって、ガラス基板Ｗの破損を一層確実に防止でき、安全性をより高めることができる。
上記設置工程と同様に、ガラス基板Ｗは、持ち上げられた状態において、外周部が支持枠２２によって支持され、内側部分が昇降ピン２３によって支持されることになる。これにより、ガラス基板Ｗの撓みを防止することができる。
そして、フォーク状マニピュレータ等を用いてガラス基板Ｗを搬出する。

表面処理装置Ｍから搬出されたガラス基板Ｗは、更に別の製品化工程に付された後、最終的に製品領域Ｗａごとに切り出され、非製品領域Ｗｂは除去される。切り出された個々の製品領域Ｗａが、製品としてのＦＰＤとなる。図１の実施形態の場合、１つのガラス基板Ｗから６つのＦＰＤが得られる。これらＦＰＤが、それぞれ液晶テレビ、プラズマテレビ等に搭載されることになる。これらＦＰＤには、ピン孔２１ｐ及び昇降ピン２３に起因する処理ムラが出来ていることはない。したがって、良好な品質を確保することができる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものでなく、種々の改変をなすことができる。
例えば、ピン孔２１ｐ及び昇降ピン２３は、隣接する製品領域Ｗａどうしをつなぐ連結部分の付近に対応する部分に配置されていればよく、図４に示すように、ピン孔２１ｐ及び昇降ピン２３の一部が、製品領域Ｗａの端部に入っていてもよい。或いは、ピン孔２１ｐ及び昇降ピン２３の全体、製品領域Ｗａの端部に配置されていてもよい。通常、製品領域Ｗａの端部には回路等の製品の品質に関わる要素が配置されることは殆どない。したがって、製品領域Ｗａの端部に処理ムラが出来たとしても製品の品質に影響が及ぶことは殆どない。

表面処理工程では、支持枠２２をステージ本体２１の側部から退避させ、これに代えて枠状の継ぎ足し部材をステージ本体２１の側部に継ぎ足し、この継ぎ足し部材上に被処理物Ｗのステージ本体２１からの突出部分を載せることにしてもよい。継ぎ足し部材は、金属にて構成し、電気的に接地するとともに、上面には固体誘電体層を設け、継ぎ足し部材上でもプラズマ放電が形成されるようにするのが好ましい。これによって、被処理物Ｗの外周部をも表面処理することができる。

被処理物は、ガラス基板Ｗに限られず、ウェハ等であってもよい。被処理物の形状は、四角形に限られず、その他の多角形や円形をなしていてもよい。
被処理物の製品となるべき製品領域Ｗａは、四角形に限られず、その他の多角形や円形をなしていてもよい。

表面処理手段は、プラズマ表面処理に限られず、熱ＣＶＤ等にも適用できる。
表面処理内容は、洗浄、表面改質（親水化、撥水化等）、成膜、エッチング、アッシング、その他の種々の表面処理に適用可能である。

本発明は、例えばフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造に利用可能である。

本発明の第１実施形態に係るプラズマ表面処理装置のステージ（設置装置）を示す、図２のＩ−Ｉ線に沿う平面図である。 上記表面処理装置の概略構成を表面処理時の状態で示す、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 被処理物をステージより上に位置させた状態の断面図である。 ステージのピン孔及び昇降ピンと被処理物の製品領域との配置関係の変形態様を示す平面図である。

符号の説明

Ｗ ガラス基板（被処理物）
Ｗａ 製品領域
Ｗｂ 非製品領域
Ｍ 表面処理装置
２０ ステージ（設置装置）
２１ ステージ本体（設置部）
２１ｐ ピン孔
２２ 支持枠
２３ 昇降ピン

Claims (4)

1. 製品となるべき製品領域が複数設定された被処理物を表面処理する際、前記被処理物を設置するための設置装置であって、
   前記被処理物が設置されるべき面を有し、この面にピン孔が開口形成された設置部と、
   前記ピン孔に出没可能に設けられた昇降ピンと、
   を備え、前記ピン孔及び昇降ピンが、前記被処理物の複数の製品領域のうち隣接する領域どうしをつなぐ連結部分の付近に対応するように配置されていることを特徴とする表面処理用設置装置。
2. 製品となるべき製品領域が複数設定された被処理物を大気圧近傍のプラズマ放電により表面処理する際、前記被処理物を設置するための設置装置であって、
   電極と対向して前記電極との間に前記プラズマ放電を形成するとともに前記被処理物が設置されるべき金属製の面を有し、この面にピン孔が開口形成された設置部と、
   前記ピン孔に出没可能に設けられた昇降ピンと、
   を備え、前記ピン孔及び昇降ピンが、前記被処理物の複数の製品領域のうち隣接する領域どうしをつなぐ連結部分の付近に対応するように配置されていることを特徴とするプラズマ表面処理用設置装置。
3. 前記被処理物の隣接する製品領域どうしの間に、前記連結部分として、製品とならず切除されるべき非製品領域が設定されており、
   前記ピン孔及び昇降ピンが、前記非製品領域に対応するように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の設置装置。
4. 前記設置部の前記面が被処理物より小面積であり、
   前記設置部の平面視外側には、前記被処理物の外周部を支持可能な支持枠が、前記昇降ピンと同期して昇降可能に設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の設置装置。

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