JP2008112902A - 基板の支持方法及び支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ガラス基板の周辺部を下方から支持する際に、ガラス基板の撓みを低減して、精度良い位置決めが可能となる基板の支持方法及び支持構造を提供する。
【解決手段】矩形状のガラス基板３の短辺３ａ側に各々１つの支持ピン４ａを配置すると共に、ガラス基板３の長辺３ｂ側に各々２つの支持ピン４ｂを配置して、合計６つの支持ピン４ａ、４ｂから構成し、支持ピン４ａ及び支持ピン４ｂを、ガラス基板３の４角を避けて、ガラス基板３の周辺部に配置して、ガラス基板３を下方から支持する。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板の支持方法及び支持構造に関する。

従来の基板の支持構造について、有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）パネル製造装置における基板搬送装置を例にとって説明する。有機ＥＬパネルは、ガラス基板へ種々の蒸着材料の蒸着を行うことによって、製造されている。その際、種々の蒸着材料が蒸着される蒸着面は、ガラス基板の下面であるため、ガラス基板を支持、保持するときには、蒸着されないガラス基板の端部又はガラス基板の上面か、若しくは、ガラス基板の下面の蒸着されない周辺部しか、接触が許されておらず、その部分に接触して、ガラス基板の支持、保持が行われることになる。

特開２００３−７７９７７号公報 特許第３７２５６１８号公報 特許第３７８４８８７号公報

有機ＥＬパネルを製造する際の蒸着プロセス中には、蒸着パターンを変更するために蒸着パターンが形成されたマスクを異なるものに変更したり、蒸着材料が異なる蒸着チャンバへ移動するためにガラス基板を保持する基板ホルダを異なるものに変更したりするため、ガラス基板の基板ホルダへの載せ換えが必要となる。ガラス基板の基板ホルダへの載せ換えは、搬送ロボット等による搬送により行われるが、このとき、基板ホルダからガラス基板を浮き上がらせるために、ガラス基板を支持する支持ピンを鉛直上方に上昇させて、ガラス基板のみを支持ピンで支持すると共に、ガラス基板の下面側に搬送ロボットのフォーク部分を差込んで、ガラス基板のみを搬送するようにしている。このとき、ガラス基板に対するフォーク部分の支持範囲も、支持ピンと同様に、ガラス基板の周辺部又は端面の部分に限られることになり、そのために、ガラス基板の水平方向の位置精度として高い精度が要求されていた。

ところが、支持ピンによりガラス基板を支持する場合、ガラス基板の周辺部又は端面のみ支持するため、ガラス基板の中央が自重により撓むと共に、ガラス基板の角部が跳ね上がるという現象が生じていた。このような撓みが生じている状況では、ガラス基板の水平方向の位置決め精度に悪い影響を与え、ガラス基板に対するフォーク部分の支持範囲がずれると共に、ガラス基板の基板ホルダへの載せ換え時に正しく乗せ換えができないおそれがあった。

このような問題を解消するため、支持ピンに替えて、図６（ａ）に示すように、ガラス基板３の４辺の略全部を支持する支持プレート６を用いる支持構造も検討されている。しかしながら、このような支持構造でもガラス基板３の撓みを十分に低減できていない。例えば、ガラス基板（ソーダガラス、５５０ｍｍ×６５０ｍｍ×０．７ｍｍ厚）の４辺の端部を支持プレート６で支持する場合、ガラス基板３の中央が沈み込むと共に、ガラス基板３の角部が跳ね上がるため、図６（ｂ）に示すように、最大３．０ｍｍ以上の高低差が生じ、又、その最大傾斜は０．０４３ｍ／ｍとなっていた。

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、ガラス基板の周辺部を下方から支持する際に、ガラス基板の撓みを低減して、精度良い位置決めが可能となる基板の支持方法及び支持構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決する第１の発明に係る基板の支持方法は、
矩形状のガラス基板を支持する際、プロセスの対象領域でない該ガラス基板の周辺部を複数の支持ピンで下方から支持する基板の支持方法において、
前記ガラス基板の対向する１対の辺の中央に各々少なくとも１つの第１支持ピンを配置すると共に、前記ガラス基板の他の対向する１対の辺に各々少なくとも２つの第２支持ピンを配置して、前記複数の支持ピンを少なくとも合計６つ以上の支持ピンから構成し、
前記第１支持ピン及び前記第２支持ピンを、前記ガラス基板の４角を避けて、前記ガラス基板の周辺部に配置することを特徴とする。

上記課題を解決する第２の発明に係る基板の支持方法は、
上記第１の発明に記載の基板の支持方法において、
前記ガラス基板の全面積に対して、前記第１支持ピン及び前記第２支持ピンに囲まれた領域より外側の前記ガラス基板の面積の比が０．２５以上となるように、前記第１支持ピン及び前記第２支持ピンを配置することを特徴とする。

上記課題を解決する第３の発明に係る基板の支持方法は、
上記第１、第２の発明に記載の基板の支持方法において、
前記第１支持ピン及び前記第２支持ピンの先端部は、半球状であることを特徴とする。

上記課題を解決する第４の発明に係る基板の支持構造は、
矩形状のガラス基板を支持する際、プロセスの対象領域でない該ガラス基板の周辺部を複数の支持ピンで下方から支持する基板の支持構造において、
前記複数の支持ピンが、前記ガラス基板の対向する１対の辺の中央に各々配置した少なくとも１つの第１支持ピンと前記ガラス基板の他の対向する１対の辺に各々配置した少なくとも２つの第２支持ピンの少なくとも合計６つ以上の支持ピンから構成され、
前記第１支持ピン及び前記第２支持ピンを、前記ガラス基板の４角を避けて、前記ガラス基板の周辺部に配置したことを特徴とする。

上記課題を解決する第５の発明に係る基板の支持構造は、
上記第４の発明に記載の基板の支持構造において、
前記ガラス基板の全面積に対して、前記第１支持ピン及び前記第２支持ピンに囲まれた領域より外側の前記ガラス基板の面積の比が０．２５以上となるように、前記第１支持ピン及び前記第２支持ピンを配置したことを特徴とする。

上記課題を解決する第６の発明に係る基板の支持構造は、
上記第４、第５の発明に記載の基板の支持構造において、
前記第１支持ピン及び前記第２支持ピンの先端部を半球状に形成したことを特徴とする。

本発明によれば、ガラス基板の周辺部を下方から支持する際に、少なくとも６本以上の支持ピンを用い、ガラス基板の４角を避けて配置するので、自重によりガラス基板が撓んでも、ガラス基板の角部を跳ね上がらなくして、支持した際のガラス基板全体の変形量を小さくすることができる。その結果、ガラス基板を搬送する際のガラス基板の位置精度が向上し、精度良い位置決めが可能となる。

以下、図１、図２を用いて、本発明に係る基板の支持構造及び支持方法を説明する。又、本発明時に評価を行なった他の基板の支持構造とその測定結果を図３〜図６及び表１〜表５に示す。

図１は、本発明に係る基板の支持構造を示す図であり、図１（ａ）は、その側面図、図１（ｂ）は、その平面図を示すものである。

本実施例の基板の支持構造は、図示しない真空装置やガス供給系により内部を真空状態や所望のガス雰囲気にすることができるチャンバ２と、チャンバ２の底面側に設けられ、矩形状のガラス基板３の周辺部を下面側から支持する複数の支持ピン４ａ、４ｂと、同じく、チャンバ２の底面側に設けられ、支持ピン４ａ、４ｂを昇降させる昇降装置５とを有するものである。

昇降装置５は、支持ピン４ａ、４ｂ自体を昇降させるものであるが、これは、チャンバ２内へガラス基板３を搬入、搬出する際に使用するものである。

具体的には、図示しない搬送ロボットのフォーク部分が、ガラス基板３の下面を保持してチャンバ２内へガラス基板３を搬入する際には、予め、支持ピン４ａ、４ｂを降下させておき、フォーク部分がガラス基板３を所定の位置まで搬入した後、支持ピン４ａ、４ｂを上昇させることにより、フォーク部分からガラス基板３を持ち上げて、支持ピン４ａ、４ｂのみでガラス基板３を支持するようにする。このことにより、フォーク部分をガラス基板３の下から引く抜くことが可能となる。

そして、チャンバ２からガラス基板を搬出する際には、支持ピン４ａ、４ｂのみで支持されたガラス基板３の下方にフォーク部分を移動させ、支持ピン４ａ、４ｂを降下させることにより、支持ピン４ａ、４ｂからフォーク部分へガラス基板３を乗せ換えることになる。その後、フォーク部分に支持されたガラス基板３は、チャンバ２から搬出されることになる。

支持ピン４ａ、４ｂに支持されたガラス基板３を搬送ロボットのフォーク部分に乗せ換える際には、ガラス基板３の撓みを低減した状態で行うことが望ましい。そのため、本発明では、支持ピン４ａ、４ｂの数、配置位置を工夫することにより、ガラス基板３の撓みを低減している。

支持ピン４ａ、４ｂは、基本的には、ガラス基板３の蒸着面への不純物の付着を防止するため、蒸着が行われないガラス基板３の周辺部、即ち、ガラス基板３の端部から１〜５ｍｍ幅の範囲を支持するように配置され（なお、図１では、一例として、ガラス基板３の端部から５ｍｍの位置としている。）、又、ガラス基板３の自重による撓みをできるだけ低減するため、複数の支持ピン４ａ、４ｂで支持する構成である。なお、支持ピン４の先端部は、Ｒを取って、半球状に形成されている。

又、支持ピン４ａ、４ｂは、ガラス基板３の短辺３ａ側の中央に配置した各々１本の支持ピン４ａと、長辺３ｂ側に配置した各々２本の支持ピン４ｂの合計６本からなり、これらの支持ピン４ａ、４ｂを、ガラス基板３の周辺部であり、かつ、ガラス基板３の４角を除いた位置に配置している。換言すると、ガラス基板３の４辺のうち、向かい合う１対の短辺３ａは、その中央に配置された１本の支持ピン４ａで必ず支持されており、残りの向かい合う１対の長辺３ｂは、２本の支持ピン４ｂで支持されている。

そして、支持ピン４ａ、４ｂは、後述する表１〜５からわかるように、ガラス基板３の全面積に対して、支持ピン４ａ、４ｂに囲まれた領域より外側のガラス基板３の面積の比が０．２５以上となるように、配置することが望ましい。

次に、本実施例を含めて、本願発明者等が比較を行った他の測定実験の結果も示して、本実施例の基板の支持構造の優位性を説明する。

（測定実験１）
本測定実験は、基本的には、図１に示した基板の支持構造の構成に基づいて、下記表１に示すように、間隔Ｂ、間隔Ｃの条件を変更して、支持ピンの位置を各々変更し、各条件下において、ガラス基板の変形量を測定すると共に、その代表的な計測値として、最大高低差及び最大傾斜を求めたものである。

なお、本測定実験において、間隔Ａは、支持ピン４ａと支持ピン４ｂの短辺３ａに平行な方向における間隔、間隔Ｂは、支持ピン４ａと支持ピン４ｂの長辺３ｂに平行な方向における間隔の短い方の間隔、間隔Ｃは、２つの支持ピン４ｂ間の長辺３ｂに平行な方向における間隔である。又、本測定実験においては、下記測定実験２〜５を含めて、ガラス基板として、ソーダガラス、５５０ｍｍ×６５０ｍｍ×０．７ｍｍ厚を用い、又、支持ピンとして、直径３ｍｍのものを用いている。又、表１〜５における間隔Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及び最大高低差の単位はｍｍであり、最大傾斜の単位はｍ／ｍである。

なお、上記実験の代表例として、実験１−４の条件下におけるガラス基板全面の変形量の３Ｄグラフを図２に示した。

上記条件の基板の支持構造において、面積比Ｒ（支持ピンより外側のガラス基板の面積／ガラス基板の全面積）を計算すると、表１に示す結果からわかるように、面積比Ｒが０．２５以上を満たす実験１−３、１−４の場合、最大高低差及び最大傾斜が抑制されており、ガラス基板３の撓みが低減されたことがわかる。このような支持ピン４ａ、４ｂの配置構成の場合、ガラス基板３自体の撓みを低減できるため、ガラス基板の位置精度をより向上させることが可能であり、搬送ロボットによる搬送の位置精度を向上させることができる。

これは、ガラス基板３の４角を支持ピン４ａ、４ｂであえて支持せず、自由に変形可能とすることにより、ガラス基板３の４角では、その部分での自重により鉛直下方側に撓み、ガラス基板３の４角が鉛直上方へ跳ね上がる量が抑制されると共に、ガラス基板３の４角での鉛直下方側の撓みの影響で、ガラス基板３の中央部においては、鉛直下方へ撓む変位量も抑制されて、ガラス基板３全体の変形量が低減されたからであると考えられる。

（測定実験２）
本測定実験は、支持ピン４ａ、４ｂを、ガラス基板３の周辺部（ガラス基板３の端部から５ｍｍの位置）であり、かつ、ガラス基板３の４角を除いた位置に配置しているが、図１に示した基板の支持構造とは異なり、図３（ａ）に示すように、ガラス基板３の短辺３ａ側に各々２本の支持ピン４ａを、長辺３ｂ側の中央に各々１本の支持ピン４ｂを、合計６本配置したものである。そして、この構成に基づいて、下記表２に示すように、間隔Ａ、間隔Ｂの条件を変更して、支持ピン４ａ、４ｂの位置を各々変更し、各条件下において、ガラス基板の変形量を測定すると共に、その代表的な計測値として、最大高低差及び最大傾斜を求めたものである。

なお、本測定実験において、間隔Ａは、支持ピン４ａと支持ピン４ｂの短辺３ａに平行な方向における間隔の短い方の間隔、間隔Ｂは、２つの支持ピン４ａ間の短辺３ａに平行な方向における間隔、間隔Ｃは、支持ピン４ａと支持ピン４ｂの長辺３ｂに平行な方向における間隔である。

なお、上記実験の代表例として、実験２−４の条件下におけるガラス基板全面の変形量の３Ｄグラフを図３（ｂ）に示した。

上記条件の基板の支持構造において、面積比Ｒ（支持ピンより外側のガラス基板の面積／ガラス基板の全面積）を計算すると、表２に示す結果からわかるように、面積比Ｒが０．２５以上を満たす実験２−４の場合、最大高低差及び最大傾斜が抑制されており、ガラス基板３の撓みが低減されたことがわかる。このような支持ピン４ａ、４ｂの配置構成の場合、ガラス基板３自体の撓みを低減できるため、ガラス基板の位置精度をより向上させることが可能であり、搬送ロボットによる搬送の位置精度を向上させることができる。

（測定実験３）
本測定実験は、支持ピン４ａ、４ｂを、ガラス基板３の周辺部（ガラス基板３の端部から５ｍｍの位置）であり、かつ、ガラス基板３の４角を除いた位置に配置しているが、図１に示した基板の支持構造とは異なり、図４（ａ）に示すように、ガラス基板３の短辺３ａ側に各々２本の支持ピン４ａを、長辺３ｂ側の中央に各々２本の支持ピン４ｂを、合計８本配置したものである。そして、この構成に基づいて、下記表３に示すように、間隔Ａ、間隔Ｂ、間隔Ｃ、間隔Ｄの条件を変更して、支持ピン４ａ、４ｂの位置を各々変更し、各条件下において、ガラス基板の変形量を測定すると共に、その代表的な計測値として、最大高低差及び最大傾斜を求めたものである。

なお、本測定実験において、間隔Ａは、支持ピン４ａと支持ピン４ｂの短辺３ａに平行な方向における間隔の短い方の間隔、間隔Ｂは、２つの支持ピン４ａ間の短辺３ａに平行な方向における間隔、間隔Ｃは、支持ピン４ａと支持ピン４ｂの長辺３ｂに平行な方向における間隔の短い方の間隔、間隔Ｄは、２つの支持ピン４ｂ間の長辺３ｂに平行な方向における間隔である。

なお、上記実験の代表例として、実験３−４の条件下におけるガラス基板全面の変形量の３Ｄグラフを図４（ｂ）に示した。

上記条件の基板の支持構造において、面積比Ｒ（支持ピンより外側のガラス基板の面積／ガラス基板の全面積）を計算すると、表３に示す結果からわかるように、面積比Ｒが０．２５以上を満たすものはなく、最大高低差及び最大傾斜が抑制されておらず、ガラス基板３の撓みが改善できていないことがわかる。

（測定実験４）
本測定実験は、合計４本の支持ピン４ａ、４ｂを、ガラス基板３の周辺部（ガラス基板３の端部から５ｍｍの位置）であり、かつ、ガラス基板３の４角に配置したもの（実験４−１）と、合計４本の支持ピン４ａ、４ｂを、ガラス基板３の周辺部（ガラス基板３の端部から５ｍｍの位置）であり、かつ、ガラス基板３の４角を除いた位置に配置したもの（実験４−２）である。例えば、実験４−２は、図５（ａ）に示すように、ガラス基板３の短辺３ａ側の中央に各々１本の支持ピン４ａを、長辺３ｂ側の中央に各々１本の支持ピン４ｂを、合計４本配置した。そして、各条件下において、ガラス基板の変形量を測定すると共に、その代表的な計測値として、最大高低差及び最大傾斜を求めたものである。

なお、本測定実験において、間隔Ａは、支持ピン４ａと支持ピン４ｂの短辺３ａに平行な方向における間隔、間隔Ｂは、支持ピン４ａと支持ピン４ｂの長辺３ｂに平行な方向における間隔である。

なお、上記実験の代表例として、実験４−２の条件下におけるガラス基板全面の変形量の３Ｄグラフを図５（ｂ）に示した。

上記条件の基板の支持構造において、面積比Ｒ（支持ピンより外側のガラス基板の面積／ガラス基板の全面積）を計算すると、表４に示す結果からわかるように、面積比Ｒが０．２５以上を満たしていない実験４−１は、最大高低差及び最大傾斜が抑制されておらず、ガラス基板３の撓みが改善できていないことがわかる。なお、面積比Ｒが０．２５以上を満たす実験４−２においては、最大高低差及び最大傾斜の抑制が見られ、ガラス基板３の撓みが多少改善できているようであり、面積比Ｒとしては、０．５程度が上限であると考えられる。

（測定実験５）
本測定実験は、支持ピンに替えて、図６（ａ）に示すように、ガラス基板３の４辺の略全部を支持する支持プレート６を用い、ガラス基板３の周辺部を、その端部から５ｍｍ内側まで支持するものである。そして、その条件下において、ガラス基板の変形量を測定すると共に、その代表的な計測値として、最大高低差及び最大傾斜を求めたものである。

なお、上記実験におけるガラス基板全面の変形量の３Ｄグラフを図６（ｂ）に示した。

上記基板の支持構造においては、ガラス基板３の４辺の端部略全てを支持プレート６で支持しているが、ガラス基板３の中央部の沈み込み及びガラス基板３の角部の跳ね上がりの抑制が十分ではなく、表５に示す結果からわかるように、ガラス基板３の撓みが改善できていないことがわかる。

以上の測定実験からわかるように、矩形状のガラス基板を支持ピンで支持する際、その周辺部しか支持できない制約がある場合には、使用する支持ピンの数、配置位置が適切でないと、ガラス基板が自重により大きく撓んでしまい、搬送ロボットによる搬送時の位置精度に大きな影響を与えてしまう。しかしながら、測定実験１〜５の結果を参照すると、上述したように、ガラス基板３の対向する辺の中央に各々１本、残りの対向する辺に各々２本、合計６本の支持ピンを用い、ガラス基板３の周辺部であり、かつ、ガラス基板３の４角を除いた位置に配置すると共に、ガラス基板の全面積に対して、支持ピンに囲まれた領域より外側のガラス基板の面積の比が０．２５以上となるように、６本の支持ピンを配置すると、ガラス基板の撓みを低減することができた。

なお、ガラス基板３の大きさが、上記測定実験で用いたものより大きくなる場合には、支持ピン４ｂより更に角部に近い位置ではなく、支持ピン４ｂ間の間隔Ｃ（図１（ｂ）参照）の中間の位置に更に支持ピンを設けて、ガラス基板を支持することが望ましいと思われる。

本発明に係る基板の支持構造及び支持方法は、有機ＥＬ製造装置に限らず、真空蒸着装置等の基板搬送装置にも適用可能なものである。

本発明に係る基板の支持構造の実施形態の一例を示す図であり、（ａ）は、その側面図、（ｂ）は、その平面図である。 本発明に係る基板の支持構造を用いた場合のガラス基板の撓みを示すグラフである。 （ａ）は、本発明に係る基板の支持構造の実施形態の他の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、その支持構造を用いた場合のガラス基板の撓みを示すグラフである。 （ａ）は、本発明と比較検討した他の基板の支持構造を示す平面図であり、（ｂ）は、その支持構造を用いた場合のガラス基板の撓みを示すグラフである。 （ａ）は、本発明と比較検討した他の基板の支持構造を示す平面図であり、（ｂ）は、その支持構造を用いた場合のガラス基板の撓みを示すグラフである。 （ａ）は、本発明と比較検討した他の基板の支持構造を示す平面図であり、（ｂ）は、その支持構造を用いた場合のガラス基板の撓みを示すグラフである。

符号の説明

２ チャンバ
３ ガラス基板
４ 支持ピン
５ 昇降装置

Claims (6)

1. 矩形状のガラス基板を支持する際、プロセスの対象領域でない該ガラス基板の周辺部を複数の支持ピンで下方から支持する基板の支持方法において、
   前記ガラス基板の対向する１対の辺の中央に各々少なくとも１つの第１支持ピンを配置すると共に、前記ガラス基板の他の対向する１対の辺に各々少なくとも２つの第２支持ピンを配置して、前記複数の支持ピンを少なくとも合計６つ以上の支持ピンから構成し、
   前記第１支持ピン及び前記第２支持ピンを、前記ガラス基板の４角を避けて、前記ガラス基板の周辺部に配置することを特徴とする基板の支持方法。
2. 請求項１に記載の基板の支持方法において、
   前記ガラス基板の全面積に対して、前記第１支持ピン及び前記第２支持ピンに囲まれた領域より外側の前記ガラス基板の面積の比が０．２５以上となるように、前記第１支持ピン及び前記第２支持ピンを配置することを特徴とする基板の支持方法。
3. 請求項２又は請求項３に記載の基板の支持方法において、
   前記第１支持ピン及び前記第２支持ピンの先端部は、半球状であることを特徴とする基板の支持方法。
4. 矩形状のガラス基板を支持する際、プロセスの対象領域でない該ガラス基板の周辺部を複数の支持ピンで下方から支持する基板の支持構造において、
   前記複数の支持ピンが、前記ガラス基板の対向する１対の辺の中央に各々配置した少なくとも１つの第１支持ピンと前記ガラス基板の他の対向する１対の辺に各々配置した少なくとも２つの第２支持ピンの少なくとも合計６つ以上の支持ピンから構成され、
   前記第１支持ピン及び前記第２支持ピンを、前記ガラス基板の４角を避けて、前記ガラス基板の周辺部に配置したことを特徴とする基板の支持構造。
5. 請求項４に記載の基板の支持構造において、
   前記ガラス基板の全面積に対して、前記第１支持ピン及び前記第２支持ピンに囲まれた領域より外側の前記ガラス基板の面積の比が０．２５以上となるように、前記第１支持ピン及び前記第２支持ピンを配置したことを特徴とする基板の支持構造。
6. 請求項４又は請求項５に記載の基板の支持構造において、
   前記第１支持ピン及び前記第２支持ピンの先端部を半球状に形成したことを特徴とする基板の支持構造。