JP2022182090A - 基板キャリア、成膜システム、及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents

基板キャリア、成膜システム、及び電子デバイスの製造方法 Download PDF

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Yoshitaka Arai
淳雄 本田
Atsuo Honda
好民 小室
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Abstract

【課題】 ガラス基板の剥離と振動を抑制することができる、基板の保持技術を提供すること【解決手段】複数の基板保持具を備え、複数の基板保持具によって、鉛直方向下方で基板を保持して搬送するための基板キャリアであって、複数の基板保持具は、基板を粘着保持する第１の基板保持具と、第１の基板保持具のせん断剛性より高いせん断剛性を有し、基板を粘着保持する第２の基板保持具と、を少なくとも含み、基板保持面において、第１の基板保持具から基板の中心までの距離より、第２の基板保持具から基板の中心までの距離が短いことを特徴とする。【選択図】 図３

Description

本発明は、基板キャリア、成膜システム、及び電子デバイスの製造方法に関する。
近年、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）産業においては、生産効率を考慮して大型のガラス基板を利用する傾向にある。例えば一辺が２メートルを超えるＧ７サイズ（１８７０×２２００ミリメートル）やＧ８サイズ（２１６０×２４６０ミリメートル）等のガラス基板が使用される。この大型のガラス基板に対して成膜等の製造プロセスが施された後に、需要に応じた製品パネルサイズに面取りして最終製品となる。
ガラス基板に成膜を行う成膜装置としては、ガラス基板が基板キャリアから吊り下げ保持され、基板キャリアと一緒に搬送されながら成膜を行うインライン式の成膜装置がある。この場合において、基板キャリアがガラス基板を保持する一手段として、粘着式保持具を用いることが特許文献１に開示されている。
特開２０１８－１９５６７０号公報
大型のガラス基板の面取りサイズとして、６５インチや７８インチといった大型の完成品パネルが採用されることがある。大型の完成品パネルの画面表示領域内を粘着式保持具によって大型のガラス基板を保持すると、成膜プロセスにおいて不良が発生する可能性がある。そのため完成品パネルの画面表示領域を避けて、面取り境界部にのみ粘着式保持具を配置することがある。
面取り境界部にのみ粘着式保持具を配置すると完成品パネルが大型であるため、ガラスの自重変形による撓みや成膜プロセスによる熱変位により、粘着式保持具に対してガラス基板の吊り下げ方向に直交するせん断方向に多大な力が加わる。そのためガラス基板が粘着式保持具から剥離してしまい、成膜プロセスなどで不良が発生してしまうことがある。ガラス基板が粘着式保持具から剥離しないように、粘着式保持具のせん断方向剛性を低剛性化することでせん断方向の力が緩和しガラス基板の剥離を防ぐことが、特許文献１に開示されている。
一方、粘着式保持具のせん断方向の剛性を低くすると、基板キャリアがガラス基板を搬送中に外乱を受けた際にガラス基板が振動し、不良が発生するという問題点がある。
上記の問題点に鑑み、本発明は、ガラス基板の剥離と振動を抑制することができる基板の保持技術を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の基板キャリアによれば、
複数の基板保持具を備え、
前記複数の基板保持具によって、鉛直方向下方で基板を保持して搬送するための基板キャリアであって、
前記複数の基板保持具は、
基板を粘着保持する第１の基板保持具と、
前記第１の基板保持具のせん断剛性より高いせん断剛性を有し、基板を粘着保持する第２の基板保持具と、
を少なくとも含み、
基板保持面において、前記第１の基板保持具から前記基板の中心までの距離より、前記第２の基板保持具から前記基板の中心までの距離が短いことを特徴とする。
本発明によれば、ガラス基板の剥離と振動を抑制することができる基板の保持技術を提供することができる。
第１実施形態に係る基板キャリアを示す平面模式図。 第１実施形態に係る基板キャリアを示す断面模式図。 第１実施形態に係る基板保持具の配置例を示す図。 （Ａ）、（Ｂ）は第１実施形態に係る基板保持具を示す図。 （Ａ）、（Ｂ）は基板キャリアに保持されたマザーガラスに作用する力を説明する図。 本実施形態に係る基板キャリアにマザーガラスを取り付け／取り外しする際のフローチャート。 本実施形態に係る基板保持装置の動作説明図。 本実施形態に係る基板保持装置の動作説明図。 本実施形態に係る基板保持装置の動作説明図。 本実施形態に係る基板保持装置の動作説明図。 本実施形態に係る基板保持装置の反転装置の動作説明図。 本実施形態に係る基板保持装置の成膜装置の動作説明図。 本実施形態に係る基板保持装置の剥離時の動作説明図。 本実施形態に係る基板保持装置の剥離時の動作説明図。 （Ａ）は基板キャリア上での基板保持具の配置を示す図、（Ｂ）は配置ごとのせん断変位量を示す図。 （Ａ）～（Ｅ）は基板保持具の変形例を示す図。 第２実施形態に係る基板キャリアの概略図。 （Ａ）は基板キャリア上での基板保持具の配置を示す図、（Ｂ）は配置ごとのせん断変位量を示す図。
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
［第１実施形態］
図１および図２を参照して本実施形態に係る基板キャリアについて説明する。図１は、本実施形態に係る粘着式保持具を設置する基板キャリアの平面模式図である。説明の便宜上、図１の縮尺については実際とは異なる場合がある。図２は本発明に係る基板キャリアの模式的断面図であり、図１の線Ａ－Ａ'を通るＸＺ平面での断面図である。なお、図１および図２では、配置関係を分かりやすくするために、一部の部品を点線で示す。
図１に示す基板キャリア１００は平板状部材１１０と、平板状部材１１０を支持する枠体１１５を備える。また、マザーガラス（ガラス基板）１０を粘着式保持具１２０によって保持する保持面（以下、基板保持面１１０Ｘまたはガラス保持面１１０Ｘと称する）は、平板状部材１１０上に平面で構成される。また、平板状部材１１０には、面取りサイズの境界部に相当する部位に、ピン用貫通孔１１１が複数設けられている。図２に示すように、ピン用貫通孔１１１を介して基板保持面１１０Ｘから出没可能なピン２４０を上下動させることで、ガラス基板１０を上下動させることができる。またピン用貫通孔１１１に隣接して保持具用貫通孔１１２も複数設けられている。粘着式保持具１２０は、保持具用貫通孔１１２に挿通して平板状部材１１０に取り付けられる基板保持具である。粘着式保持具１２０は、基板保持面１１０Ｘからの突出量を管理できるよう一定の範囲内で上下に移動可能な構成となっている。
基板キャリア１００にはさらに、平板状部材１１０がガラス基板１０の周囲を支持するための支持具１３０を複数備えている。支持具１３０としては、クランプ機構など任意の公知技術を利用することができる。すなわち、ガラス基板１０は、複数配置した粘着式保持具１２０および支持具１３０で基板保持面１１０Ｘに支持固定され、基板キャリア１００と一体に搬送される。なお、平板状部材１１０の形状および寸法についてはガラス基板１０の寸法、および面取りする単品サイズの寸法（成膜領域）に応じて適宜設定される。またピン用貫通孔１１１、保持具用貫通孔１１２、粘着式保持具１２０および支持具１３０の寸法、個数および配置も、ガラス基板１０の寸法、および面取り寸法（成膜領域）に応じて適宜設定される。
最終製品で画像表示領域となる領域には粘着式保持具１２０を配置せず、面取り境界部（額縁領域とも呼ぶ）にのみ配置する。このため、最低でも短辺の長さ以上離間して粘着式保持具１２０を配置することになり、不支持領域が大きくなる。面取り境界部（額縁領域）は、製品においてディスプレイパネルとして用いられる２つの部分の間にある領域である。
続いて、図３を用いて本実施形態に係る基板キャリア１００上での粘着式保持具１２０の配置について説明する。図３は基板キャリアの平面模式図であり、ガラス基板を用いて、大型画面を２枚、小型画面を５枚の面取りパターンとした場合を示している。基板キャリア１００には粘着式保持具３０１、３０２が配置されており、粘着式の粘着式保持具３０１、３０２の粘着部が不図示のガラス基板を粘着保持する。粘着式保持具３０１、３０２は完成品パネルの有効部となる部分を粘着保持しないように、基板キャリア１００上のパネル面取り境界部にのみ配置されている。図３に示す点線はガラス基板の対角線を示しており、点線の交点はガラス基板の略中央部を示している。この領域に配置される粘着式保持具３０１は、その他の箇所に配置されている粘着式保持具３０２と比較して、後述するようにせん断剛性が高くなっている。図３では粘着式保持具３０１の数は６個であるものとして示されているがこの限りではない。言い換えると、基板キャリア１００上には、複数の基板保持具１２０が配置されており、基板保持具は粘着式保持具３０１および３０２を含む。また、粘着式保持具３０１は、粘着式保持具３０２よりガラス基板の中心側に配置される。
＜粘着式保持具＞
次に基板キャリア１００に設置される粘着式保持具３０１および３０２について説明する。図４（Ａ）に粘着式保持具３０１の第１形態を、図４（Ｂ）に粘着式保持具３０２の第２形態を示す。粘着式保持具３０１は図４（Ａ）に示すように、金属製のシャフト１２６に粘着層としてエラストマー層（弾性体層）３１０が構成されており、両者の間には不図示の接着層が形成されている。接着層を構成する材料としては公知のものを使用可能であり、真空成膜プロセスに悪影響を及ぼすアウトガス成分を放出しないことが望ましい。またエラストマー層３１０は、真空成膜プロセスに悪影響を及ぼすアウトガス成分を放出しないように、シロキサン結合を含まないフッ素ゴムが好ましい。本実施例においては、金属製のシャフト１２６は直径１０ｍｍのステンレス製またはセラミック部品、エラストマー層３１０は直径１０ｍｍ、厚み０．５ｍｍのフッ素ゴムで構成した。基板キャリア１００へは被固定部１２７で固定部材１５０と基板キャリア１００とを一体化するように平板状部材１１０に固定される。
粘着式保持具３０２には、図４（Ｂ）に示すように、金属製の被固定部１２７に接着されるエラストマーＢ層（弾性体Ｂ層）１２１、変形遮断層（中間層）１２２、基板を粘着保持する粘着層であるエラストマーＡ層（弾性体Ａ層）１２３が積層されている。各層間には不図示の接着層が形成されている。接着層を構成する材料としては公知のものを使用可能であり、真空成膜プロセスに悪影響を及ぼすアウトガス成分を放出しないことが望ましい。またエラストマーＡ層、エラストマーＢ層は、真空成膜プロセスに悪影響を及ぼすアウトガス成分を放出しないように、シロキサン結合を含まないフッ素ゴムが好ましい。一例では、金属製のシャフト１２６は直径１０ｍｍのステンレス製またはセラミック製部品、変形遮断層１２２は直径１０ｍｍ厚み１ｍｍのステンレス製またはセラミック製部品である。また、一例では、エラストマーＡ層１２３、エラストマーＢ層１２１はともに、直径１０ｍｍ、厚み０．５ｍｍのフッ素ゴムで構成される。基板キャリア１００へは被固定部１２７で固定部材１５０と基板キャリア１００とを一体化するように平板状部材１１０に固定される。
図４（Ａ）に示す粘着式保持具３０１は図４（Ｂ）に示す粘着式保持具３０２に比べて、エラストマーＢ層１２１、変形遮断層１２２が省略された構成となっている。変形遮断層１２２は金属で構成されているため、弾性要素としてはエラストマーＢ層１２１を考えればよい。従って、エラストマーＢ層１２１が無いことで、粘着式保持具３０１は基板キャリア１００と粘着保持するガラス基板１０の間に存在する弾性要素が少なく、せん断剛性が粘着式保持具３０２よりも高くなっている。せん断剛性は、基板保持面１１０Ｘに沿う方向に一定の力が印加されたときの、当該方向における変位量で表される。せん断剛性が高いほど、一定の力に対する変位量が小さくなる。このため、せん断力、すなわち粘着面と平行な方向の力に対する粘着層の粘着面の変位量は、粘着式保持具３０１より粘着式保持具３０２の方が大きくなる。
なお、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように、粘着式保持具３０１および３０２は、シャフト１２６の被固定部１２７において固定部材１５０を介して基板キャリア１００と一体化するように平板状部材１１０に固定される。固定部材１５０と平板状部材１１０の固定手段はボルト等の不図示の公知手段を使用可能である。粘着式保持具３０１のエラストマー層３１０及び粘着式保持具３０２のエラストマーＡ層１２３は、その上面が基板保持面１１０Ｘに平行かつ鉛直方向上方を向いた状態で、保持具用貫通孔１１２に挿通され、基板保持面１１０Ｘよりも僅かに鉛直方向上方に突出する。その突出量は粘着式保持具１２０を構成する部材のサイズや、材質の圧縮特性にもよるが、一例ではガラス基板１０の厚さ未満である。保持具用貫通孔１１２の径が大きいため、粘着式保持具１２０は鉛直方向の鉛直方向および水平方向の揺動が所定範囲内で許容されている。
次に粘着式保持具１２０に対してせん断剛性の高い粘着式保持具３０１を基板キャリア１００での配置場所を決定する方法について説明する。図１５（Ａ）に示す場所において、図１に示す基板キャリア１００がガラス基板１０を粘着保持し、真空成膜プロセスを適用した際に粘着式保持具に加わるせん断変位量をシミュレーションによって求めたものを示す。図１５（Ａ）および図１５（Ｂ）に示すシミュレーションでは、基板キャリア１００に配置される粘着式保持具１２０は一様に同じ特性のものとして計算している。図１５（Ｂ）には、各々の箇所の粘着式保持具１２０に加わるせん断変位量を示し、図１５（Ａ）には図１５（Ｂ）に示す各グラフに相当する粘着式保持具１２０の基板キャリア１００への取付け位置を示す。例えば図１５（Ｂ）の１３４は図１５（Ａ）の矢印１３４で示す粘着式保持具１２０の位置を示し、各々の粘着式保持具１２０のせん断変位量をプロットしたものをつないだ曲線である。図１５（Ｂ）に示す点１３５に配置された粘着式保持具１２０は、真空成膜プロセスを適用した際にも、せん断変位量がその他の場所に配置された粘着式保持具１２０に比べて非常に小さい。従って、粘着式保持具１２０のせん断方向の剛性を高くして、より大きなせん断力が加わることになっても、粘着式保持具の許容せん断力を超えず、ガラスが剥離しないようにすることが可能となる。また、点１３５に配置される粘着式保持具１２０は、せん断変位量が小さいため、せん断方向の力に対する変位量が小さな粘着式保持具１２０を配置することで、ガラス基板１０の振動を抑制することができる。
図１５（Ｂ）に示す点１３５の粘着式保持具の基板キャリア１００上での位置は、図１５（Ａ）の点１３５で示すように、基板キャリア１００の対角線の交点近傍となっている。粘着式保持具の配置などで厳密に中央部ではないものの搬送キャリアの略中央部となっていることが分かる。せん断剛性の高い粘着式保持具をどの範囲まで配置するかは、粘着式保持具の許容せん断力の値に応じて決定することができる。例えば、シミュレーション時に、せん断変位量が所定の閾値以下の点に配置される粘着式保持具を図４（Ａ）に示す剛性の高い粘着式保持具３０１にし、それ以外の点に配置される粘着式保持具を図４（Ｂ）に示す剛性の低い粘着式保持具３０２にする。これによって、ガラス基板１０のたわみがある状態でガラス基板１０を粘着保持することができる。また、ガラス基板の中心付近を剛性の高い粘着式保持具３０１で粘着保持することで、ガラス基板１０の振動を抑制することができる。
次に、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）を参照して本実施形態の粘着式保持具のせん断剛性について説明する。なお、図５（Ａ）および図５（Ｂ）では、粘着式保持具３０２を例に説明を行うが、粘着式保持具３０１についても同様である。図５（Ａ）は、基板キャリア１００を構成する平板状部材１１０に、一対の粘着式保持具３０２を設置し、縦（Ｘ方向）２２００ｍｍ×横（Ｙ方向）２２００ｍｍ×厚さ０．５ｍｍのガラス基板１０を吊り下げた状態（基板キャリア１００を上下反転して基板保持面１１０Ｘが下方となった状態）を示す部分模式図で、図１中の破線Ｃ－Ｃ'を通るＸＺ平面の断面図である。また図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の点枠部の部分拡大図である。
図５（Ａ）において、額縁領域に設置した一対の粘着式保持具３０２は互いに１０５０ｍｍ離間しており、ガラス基板１０から８０インチ（９９６ｍｍ×１７７１ｍｍ）サイズの領域を面取りする場合に相当する。ガラス基板１０はその自重により一対の粘着式保持具３０２の中間付近Ｍでたわみ、粘着式保持具３０２には、たわみに伴い、図５（Ａ）で見てＹ方向に矢印で示すせん断力Ｆが作用する。トグル機構の考え方を適用すれば、せん断力Ｆは、ガラス面が成す角度θ、ガラス重量Ｇを用いて、（式１）のように簡易的に表すことができる。
Figure 2022182090000002
ガラスを吊り下げる際、角度θは１８０度に近い値となるが、（式１）より角度θが小さいとせん断力Ｆの大きさが低減される。そこで、せん断剛性の小さい粘着部材を用いれば、ガラスたわみが相対的に大きくなり、角度θを小さくすることができる。一般に、せん断剛性は柔らかい材料で低下するため、粘着部材が同じ弾性体から構成される場合は、厚いほどせん断力の方向（Ｙ軸方向）に粘着部材が動きやすくなる。一方、粘着部材と被着体の粘着力を、引き剥がす際に生じる応力に着目すれば、薄い粘着部材は変形が小さく（＝接触界面での応力が小さい）、厚い粘着部材は変形が大きい（＝接触界面での応力が大きい）。このため、薄い粘着部材は、厚い粘着部材に比べて、粘着力が大きいと考えられる。言い換えると、同一の素材を使用した場合、厚みが大きい場合にはせん断剛性および粘着力は小さくなり、厚みが小さい場合にはせん断剛性および粘着力は大きくなる。ここで、せん断剛性は、水平面（粘着面に対して水平な面）内の方向における所定のせん断力に対する変位の大きさを意味し、粘着力は、鉛直方向下方（吊り下げ方向）における耐荷重を意味する。
本実施形態に係る粘着式保持具３０２は、粘着機能を有するエラストマーＡ（粘着）層と、せん断剛性を小さくするエラストマーＢ（緩和）層とに機能分離することで、せん断耐荷重の向上とせん断力の低減を両立することができる。すなわち、図５（Ｂ）に示すように、エラストマーＢ層１２１はせん断力を受け持って変形し、ガラスたわみ量を増加してせん断力を緩和する。変形遮断層１２２はエラストマーＢ層１２１の変形を遮断し、エラストマーＡ層１２３はせん断力が緩和された状態でガラス基板１０と粘着する。したがって大画面を面取りする場合でも、額縁領域の粘着式保持具３０２でガラス基板１０を粘着保持し続けることができる。
なお、ガラスに粘着するエラストマーＡ層１２３の厚さＴ１と、シャフトに接するエラストマーＢ層１２１の厚さＴ２はエラストマーの物性に応じて種々設定が可能である。一例では、粘着式保持具１２０の製造容易性を考慮して、エラストマーＡ層１２３とエラストマーＢ層１２１は同じ材質で構成した場合、Ｔ１≦Ｔ２の関係を満たす。
また粘着式保持具３０２を構成するエラストマーＡ層１２３、エラストマーＢ層１２１は、構造中にシロキサン結合を含まないフッ素ゴムであることが好ましく、変形遮断層１２２はステンレスであることが好ましい。さらに、本実施形態に係る粘着式保持具３０２を構成するエラストマーＡ層１２３、エラストマーＢ層１２１は、ガラス基板１０のたわみに起因するせん断力を緩和するために、せん断剛性が１０～３０［Ｎ／ｍｍ］であることが好ましい。
＜加工処理＞
マザーガラスの加工処理は、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すフローチャートのように、マザーガラス保持工程Ｓ６０１、反転工程Ｓ６０２、マスク保持工程Ｓ６０３、成膜工程Ｓ６０４、剥離工程Ｓ６０５を含み、これら一連の工程は真空雰囲気下で行われる。マザーガラス保持工程Ｓ６０１はさらに、準備工程Ｓ６１１、戴置工程Ｓ６１２、粘着工程Ｓ６１３を含む。以下順を追って本実施形態に係る粘着式保持具１２０を用いたマザーガラスの加工処理について記す。
＜＜マザーガラス保持工程（Ｓ６０１）＞＞
Ｓ６０１では、図７に示す基板保持装置７００にて、ガラス基板１０が基板キャリア１００に保持される。図７に示す基板保持装置７００は、基板保持室（第１のチャンバ）Ｒ１および、ガラス基板１０をＺ方向に上下動させるピンユニット２００（基板移動機構）、ガラス基板１０を押圧する押圧ユニット４００、基板キャリア１００を支持する支持台５００を備える。
基板キャリア１００は支持台５００に支持され、基板キャリア１００の平板状部材１１０の基板保持面１１０Ｘが水平面と平行となるように構成されている。なお、図７においては、ピン２４０、押圧ユニット４００を上下動させる機構としてボールネジ機構を採用する場合を示すが、ラックアンドピニオン方式などその他の公知技術も採用してもよい。
ピンユニット２００は、モータ２１０と、モータ２１０により回転するネジ軸２２０と、ネジ軸２２０の回転動作に伴ってネジ軸２２０に沿って上下動するナット部２３０と、ナット部２３０に固定されナット部２３０とともに上下動するピン２４０とを備える。ナット部２３０の内周面と、ネジ軸２２０の外周面との間には、複数のボールが無限循環するように構成されている。
押圧ユニット４００は、モータ４１０と、モータ４１０により回転するネジ軸４２０と、ネジ軸４２０の回転動作に伴ってネジ軸４２０に沿って上下動するナット部４３０と、ナット部４３０に固定され、ナット部４３０とともに上下動する軸部４４０と、軸部４４０の先端に設けられる押圧部４５０とを備える。なお、ナット部４３０の内周面とネジ軸４２０の外周面との間には、複数のボールが無限循環するように構成されている。押圧部４５０は、それぞれが複数の粘着式保持具１２０のそれぞれに対応するように、複数設けられている。
基板保持室Ｒ１は、基板処理領域Ａ１と、第１駆動源配置領域Ａ２と、第２駆動源配置領域Ａ３に区画される。基板処理領域Ａ１を介して、鉛直方向下方に第１駆動源配置領域Ａ２が設けられ、鉛直方向上方に第２駆動源配置領域Ａ３が設けられる。基板処理領域Ａ１には、基板キャリア１００などが配される。そして、第１駆動源配置領域Ａ２には、ピンユニット２００におけるモータ２１０などが配され、第２駆動源配置領域Ａ３には、押圧ユニット４００におけるモータ４１０などが配される。この構成により、モータ２１０、４１０の回転によって発生する異物や、ボールネジの摺動部で発生する異物が、基板処理領域Ａ１に侵入することを抑制できる。なお、領域Ａ１、Ａ２、Ａ３すべてを基板保持室Ｒ１の真空雰囲気内に配置せず、例えば、基板処理領域Ａ１を基板処理領域Ｒ１の真空雰囲気内に配置し、第１駆動源配置領域Ａ２および第２駆動源配置領域Ａ３は大気雰囲気下に配置しても良い。
またガラス基板１０をＺ軸方向に上下動させるピン２４０を駆動するピンユニット２００、押圧部４５０を駆動する駆動ユニット４００は、それぞれ制御ライン２０１、４０１によってコントローラ７２０へと接続され、制御プログラムを実行することによって制御される。以下その制御について説明する。電源ユニット７１０はシステムの各部に電源を供給する。
＜＜＜準備工程（Ｓ６１１）＞＞＞
ガラス基板１０が基板キャリア１００に載置される前の準備状態では、ピン２４０および押圧部４５０はいずれも鉛直方向最上方の位置で待機している。この状態では、ピン２４０は基板キャリア１００における平板状部材１１０のピン用貫通孔１１１から基板保持面１１０Ｘよりも鉛直方向上方に飛び出した状態となっている。粘着式保持具１２０のエラストマー層は、図４のように基板保持面１１０Ｘよりも僅かに突出して平板状部材１１０に固定されている。また、押圧部４５０は、基板キャリア１００から離間している。この状態で、基板保持室Ｒ１の基板処理領域Ａ１に不図示の機構を用いてガラス基板１０が搬入されると、図７に示すようにガラス基板１０は複数のピン２４０の上に戴置される。
＜＜＜戴置工程（Ｓ６１２）＞＞＞
モータ２１０によって、ピン２４０が鉛直方向下方に移動すると、ピン２４０の先端は平板状部材１１０のピン用貫通孔１１１を貫通して基板保持面１１０Ｘとは反対側の面よりも鉛直方向下方に移動する。その結果、ガラス基板１０は粘着式保持具１２０の粘着層（エラストマー層）に接する状態となる。
図８は、ピン２４０が下方に移動し、ガラス基板１０が粘着式保持具１２０のエラストマー層に接する状態を示している。なおガラス基板１０から大画面ディスプレイを面取りする場合には、図１のように、画像表示領域に相当するガラス面に粘着式保持具１２０が存在しない状態となっている。これによって、粘着式保持具１２０の表面に粉塵などが付着している場合に、粉塵などによって画像表示領域に相当するガラス面にキズが発生することを防ぐことができる。また、ピン２４０の下方への移動に伴い、ガラス基板１０にうねりが残る場合があるが、ピン２４０の下方への移動を調整することでガラス基板１０のうねりを低減することが可能である。
＜＜＜粘着工程（Ｓ６１３）＞＞＞
次に、Ｓ６１３で押圧機構を用いてガラス基板１０を押圧する。モータ４１０によって、押圧部４５０が鉛直方向下方に移動させることで、粘着式保持具１２０の粘着層とマザーガラスとの接触面を十分に確保することができる。この際、複数の押圧部４５０を同時にマザーガラスに押圧するのではなく、押圧領域が、特定の開始点から特定の終了地点に向かって徐々に変化するように制御しても良い。例えば、ガラス基板１０の長手方向中央部から押圧を開始して、両端部に向かって順次押圧されるように制御する。これによって、ガラス基板１０にうねりが発生することを防ぐことができる。図９は、押圧部４５０が下方に移動し、平板状部材１１０からわずかに突出した粘着式保持具１２０のエラストマーＡ層１２３に、ガラス基板１０が接触して粘着した状態を示している。
その後、図１０に示すようにモータ４１０によって、押圧部４５０は鉛直方向上方に移動する。支持具１３０によってガラス基板１０の周囲が基板キャリア１００に固定され、エラストマーＡ層１２３との接触面を十分に確保した状態となる。こうして、ガラス基板１０は基板キャリア１００と一体化し、基板保持室Ｒ１から搬出前の工程を完了する。
＜＜反転工程（Ｓ６０２）＞＞
図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）は、反転装置の断面模式図である。反転装置は反転室Ｒ２を備え、基板キャリア１００を保持する保持部材６１０と、保持部材６１０に固定される回転軸６２０と、回転軸６２０を回転させるモータ６３０と、回転軸６２０を軸支持する支持部材６４０とを備えている。
図１１（Ａ）のように、ガラス基板１０と一体化した基板キャリア１００は、不図示の機構により基板保持室Ｒ１から反転室Ｒ２に搬送され、保持部材６１０により保持される。その後、基板キャリア１００は１８０度回転し、図１１（Ｂ）のようにマザーガラスが基板キャリアに対して鉛直方向下方に向いた（吊り下げた）状態となる。大画面を面取りする場合には、粘着式保持具１２０で保持されない部位のマザーガラスに鉛直方向下方へのたわみが生じる。本実施形態に係る粘着式保持具１２０は、エラストマーＥＢ層を有し、せん断剛性が低いため、たわみを起因とするせん断力を低減してガラス基板１０を継続して安定的に保持可能である。
＜＜マスク保持工程（Ｓ６０３）＞＞
ガラス基板１０を保持した基板キャリア１００は、反転室Ｒ２からアライメント室に搬送される。アライメント室に待機するマスク２０とガラス基板１０とを位置合わせし、基板キャリアはマスクの上方にアライメントされた状態で戴置される。基板キャリア１００をマスク２０と固定する場合には、例えば、電磁石等の磁気を利用する手段や、クランプなどのメカ的な機構を採用することができる。また、基板キャリア１００をマスク２０と固定せず、ローラ等の搬送用部材上にあるマスク２０の上に基板キャリアを載せ、搬送用部材の上を一体的に移動させることも可能である。
＜＜成膜工程（Ｓ６０４）＞＞
図１２は成膜装置の一例として、蒸着装置の概略を示した断面模式図である。蒸着装置は、成膜室Ｒ３を備えており、内部に蒸発源３０が設置してある。ガラス基板１０およびマスク２０を一体的に保持した基板キャリア１００は、アライメント室から成膜室Ｒ３に搬送される。蒸発源３０から成膜材料が蒸発または昇華している空間を、基板キャリア１００が通過することで、ガラス基板１０に薄膜が形成される。なお複数の成膜室を設けてそれぞれに異なる成膜材料を放出する成膜源を配置し、基板キャリア１００が順次搬送され複数種類の薄膜をガラス基板１０に順次成膜する構成も採用できる。成膜が終了すると、ガラス基板１０に組み合わされたマスク２０が取り外される。または、別のマスクを再度組み合わせて成膜工程を繰り返す場合もある。
＜＜剥離工程（Ｓ６０５）＞＞
成膜工程Ｓ６０４が完了し、マスクが取り外されたのちマザーガラスが剥離される。図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）は、マザーガラス剥離装置の概略を示す断面模式図である。マザーガラス剥離装置は、マザーガラス剥離室Ｒ４を備えている。マザーガラス剥離装置は、基板保持装置と同様に、ガラス基板１０を上下動させるためのピンユニット２００と、支持台５００とを備えている。成膜室Ｒ３からマザーガラス剥離室Ｒ４に搬送された基板キャリア１００は、図１３（Ａ）のように支持具１３０が解除される。その後、モータ２１０によって、図１３（Ｂ）のようにピン２４０が鉛直方向上方に移動し、ガラス基板１０は複数のピン２４０によって持ち上げられて、基板キャリア１００から離間する。その後、ガラス基板１０はマザーガラス剥離室Ｒ４から搬出される。
なお、ピン２４０によってガラス基板１０を基板キャリア１００から鉛直方向上方へと離間させる際、粘着式保持具１２０による粘着力を減少させてガラス基板１０を基板キャリア１００から剥離することを容易にするために、粘着式保持具１２０を制御する機構が設けられている。図１４に示すように、粘着式保持具１２０は、ガラス基板１０を粘着している際はシャフト１２６が直線Ｌで示す鉛直方向と水平にロックされているが、ガラス基板１０を基板キャリアから離間させる際には、制御部材２８によってシャフト１２６を矢印Ｄ１方向に押圧し、シャフト１２６を矢印Ｄ２で示すように所定の角度、傾動可能な構造になっている。この際、Ｄ１方向への押圧力は、粘着式保持部１２０のせん断方向における耐荷重より大きい力であることが好ましい。これによって、粘着式保持具１２０の粘着面に対して係る圧力を偏らせ、ガラス基板１０を粘着式保持具１２０から剥離しやすくすることができる。
＜粘着式保持具の変形例＞
次に粘着式保持具３０１および３０２に適用可能な実施形態について説明する。粘着式保持具３０１としては図４（Ａ）に示すもの、粘着式保持具３０１より外縁側に配置される粘着式保持具３０２としては図４（Ｂ）に示すものであるものとして説明を行った。
図１６（Ａ）～図１６（Ｅ）を参照して粘着式保持具３０２の別例を説明する。
図１６（Ａ）には粘着式保持具３０２の別例を示す。金属製のシャフト１２６とエラストマー層１６０２が構成されており、両者の間には粘着シート層１６０１が形成されている。粘着シート層１６０１を構成する材料としては公知のものを使用可能であり、真空成膜プロセスに悪影響を及ぼすアウトガス成分を放出しないことが望ましい。一例では、金属製のシャフト１２６は直径１０ｍｍのステンレス製またはセラミック製部品、エラストマー層１６０２は直径１０ｍｍ、厚み０．５ｍｍのフッ素ゴムである。基板キャリア１００の平板１１０へは固定部材１５０を介して被固定部１２７が固定される。図１６（Ａ）に示す粘着式保持具と図４（Ａ）に示す粘着式保持具は、粘着シート層と接着層が異なる。粘着シートはその両面に接着剤が塗布されており、一般的に接着層の方が粘着シート層よりも剛性が高くなっている。従って図４（Ａ）では粘着シート層が無いことで、図４（Ａ）に示す粘着式保持具３０１は図１６（Ａ）に示す粘着式保持具３０２に比べて、基板キャリア１００と粘着保持するガラス基板１０との間に存在する弾性要素が少なく、せん断剛性が高くなっている。
また、図１６（Ｂ）および図１６（Ｃ）に粘着式保持具３０２の別例を示す。図１６（Ｂ）は粘着式保持具３０２の粘着面を鉛直方向（Ｚ方向）から見た図であり、図１６（Ｃ）は図１６（Ｂ）のＡ－Ａ断面を示している。金属製の基体１６１０にエラストマーＣ層１６１１が構成されており、両者の間には不図示の接着層が形成されている。基体１６１０の周囲はエラストマーＤ層１６１２で覆われており、さらにエラストマーＤ層１６１２の周囲が台座部１６１３で覆われている。基体１６１０とエラストマーＤ層１６１２、エラストマーＤ層１６１２と台座部１６１３の間には不図示の接着層が形成されている。接着層を構成する材料としては公知のものを使用可能であり、真空成膜プロセスに悪影響を及ぼすアウトガス成分を放出しないことが望ましい。一例では、金属製の基体１６１０は直径１０ｍｍのステンレス製部品、エラストマーＣ層１６１１は直径１０ｍｍ、厚み０．５ｍｍのフッ素ゴムで構成した。さらにエラストマーＤ層１６１２は内径１０ｍｍ、外径２０ｍｍのフッ素ゴム、台座部１６１３はステンレス製部品で構成した。基体１６１０と台座部１６１３、エラストマーＣ層１６１１とエラストマーＤ層１６１２、とは直接接触をしていない。基板キャリアへは台座部１６１３が締結される。図１６（Ｂ）および図１６（Ｃ）に示す粘着式保持具と図４（Ａ）に示す粘着式保持具は、エラストマーＤ層１６１２と台座部１６１３以外は同じ構成となっている。台座部１６１３は金属製であるため、弾性要素としてはエラストマーＤ層１６１２を考えればよい。従って、エラストマーＤ層１６１２が無いことで、図４（Ａ）に示す粘着式保持具は図１６（Ｂ）及び図１６（Ｃ）に示す粘着式保持具３０２に比べて、基板キャリア１００と粘着保持するガラス基板１０との間に存在する弾性要素が少なく、せん断剛性が高くなっている。
また、図１６（Ｄ）および図１６（Ｅ）に粘着式保持具３０２の別例を示す。図１６（Ｄ）は粘着式保持具の粘着面を鉛直方向（Ｚ方向）から見た図であり、図１６（Ｅ）は図１６（Ｄ）のＢ－Ｂ断面を示している。金属製の基体１６２０にエラストマー層１６２１が構成されており、両者の間には不図示の接着層が形成されている。基体１６２０は板バネ部１６２２に接着されており、板バネ部１６２２は台座部１６２３に接着されている。接着層を構成する材料としては公知のものを使用可能であり、真空成膜プロセスに悪影響を及ぼすアウトガス成分を放出しないことが望ましい。一例では、金属製の基体１６２０、台座部１６２３はステンレス製部品、エラストマー層１６２１は直径１０ｍｍ、厚み０．５ｍｍのフッ素ゴムである。さらに板バネ部１６２２は、厚み０．５ｍｍ、図１６（Ｄ）に示すＬが５０ｍｍ、図１６（Ｅ）に示すＨが１０ｍｍであるステンレス製の部品である。基体１６２０と台座部１６２３とは直接接触しておらず、基板キャリア１００側の平板１１０へは台座部１６２３が締結される。図１６（Ｄ）および図１６（Ｅ）に示す粘着式保持具３０２は図４（Ａ）に示す粘着式保持具３０１とは、基体１６２０の形状、板バネ部１６２２と台座部１６２３があることが異なる。弾性要素としては、板バネ部の厚み方向を考えればよい。従って板バネ部が無いことで、図４（Ａ）に示す粘着式保持具３０１は図１６（Ｄ）及び図１６（Ｅ）に示す粘着式保持具３０２に比べて、基板キャリア１００と粘着保持するガラス基板１０との間に存在する弾性要素が少なく、せん断剛性が高くなっている。
なお、図１６（Ｄ）、図１６（Ｅ）に示す粘着式保持具３０２は、その他の形態の粘着式保持具と異なり、せん断方向の剛性に異方性を持つ。板バネ部１５２の厚み方向に剛性が低くなるため、基板キャリア１００に搭載される粘着式パッドの位置におけるせん断力のベクトルに合わせて、粘着式保持具３０２の取付け位相を変更することが必要である。
以上説明したように、ガラス基板１０を搬送中に基板キャリア１００が外乱を受けたとしても、せん断剛性の高い粘着式保持具３０１によってガラス基板の振動を抑制することができる。また、せん断剛性の低い粘着式保持具３０２によって、ガラスの自重変形による撓みや成膜プロセスによる熱変位によって引き起こされる粘着式保持具からのガラス基板の剥離も抑制することができる。
＜第２実施形態＞
続いて、図１７を参照して第２実施形態について説明する。図１７は基板キャリアの平面模式図であり、Ｇ８．５サイズ（２２００ｍｍ×２５００ｍｍ）のガラス基板を用いて、大型画面を３枚、小型画面を２枚の面取りパターンとした場合を示している。基板キャリア１７００には粘着式保持具１７０１、１７０２が固定されており、粘着式保持具１７０１、１７０２の粘着部が不図示のガラス基板を粘着保持することにより、ガラス基板を搬送する。粘着式保持具は完成品パネルの有効部となる部分を粘着保持するように基板キャリア上に配置することはできず、パネル面取り境界部にのみ配置されている点については、図１に示す基板キャリアと同じである。図１７に示す点線はガラス基板の対角線を示しており、点線の交点はガラス基板の略中央部を示している。略中央部近傍の領域に配置される粘着式保持具１７０１は、その他の箇所に配置されている粘着式保持具１７０２と比較してせん断剛性が高くなっている。例えば、粘着式保持具１７０１には図４（Ａ）の粘着式保持具３０１を適用し、粘着式保持具１７０２には図４（Ｂ）の粘着式保持具３０２を適用することができる。図１７の例では粘着式保持具１７０１の数が９個となっているがこの限りではない。
次に、粘着式保持具１７０２と比べてせん断剛性の高い粘着式保持具１７０１を基板キャリアの略中央部へ配置する方法について説明する。図１７にて点線で示す基板キャリアの対角線の交点近傍は製品パネル面取りの配置上、製品パネルの内部となっており粘着式保持具は配置されていない。この場合は、対角線の交点から近傍の面取り境界部へ垂線を引き、垂線と面取り境界部との複数の交点を略中央部として定義する。
図１８に、図１７に示す基板キャリアがガラスを粘着保持し、真空成膜プロセスを適用した際に粘着式保持具に加わるせん断力をシミュレーションによって求めたものを示す。図１８に示す数値を求めたシミュレーションでは、基板キャリアに配置される粘着式保持具は一様に同じ特性のものとして計算している。図１８（Ｂ）には、各々の箇所の粘着式保持具に加わるせん断変位量を示し、図１８（Ａ）には図１８（Ｂ）に記載した各グラフに相当する粘着式保持具の基板キャリア１７００への取付け位置を示す。例えば図１８（Ｂ）の１８１０は図１８（Ａ）の矢印１８１０沿いに配置された粘着式保持具の位置とせん断変位量とを対応付けて示している。図１８（Ｂ）に示す１８１５、１８１６、１８１７、１８１８の位置の粘着式保持具のせん断変位量の値は、真空成膜プロセスを適用した際にも、各々の粘着式保持具のせん断変位量の値がその他に比べて非常に小さい。
従って、粘着式保持具のせん断方向の剛性を高剛性化して、より大きなせん断力が加わることになっても、粘着式保持具の許容せん断力を超えずガラスが剥離しないようにすることが可能となる。
図１８（Ｂ）に示す１８１５、１８１６、１８１７、１８１８の位置は、基板キャリアの中央からの距離が小さい粘着式保持具と一致していることから、基板キャリアの略中央部に、せん断剛性の高い粘着式保持具を配置すればよいことが分かる。第１実施形態と同じく、どの範囲までをせん断剛性の高い粘着式保持具を配置するかは、粘着式保持具の許容せん断力の値次第で決定すればよい。
なお、粘着式保持具１７０２としては、図１６（Ａ）～図１６（Ｅ）に示すものを適用してもよい。
以上説明したように、ガラス基板を搬送中に基板キャリアが外乱を受けたとしても、せん断剛性の高い粘着式保持具３０１によってガラス基板の振動を抑制することができる。また、せん断剛性の低い粘着式保持具３０２によって、ガラスの自重変形による撓みや成膜プロセスによる熱変位によって引き起こされる粘着式保持具からのガラス基板の剥離も抑制することができる。
＜その他の実施形態＞
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。
１００：基板キャリア、３０１、３０２：粘着式保持具、１１０：平板状部材、３１０、１２１、１２３：エラストマー層、１２２：変形遮断層

Claims (9)

  1. 複数の基板保持具を備え、
    前記複数の基板保持具によって、鉛直方向下方で基板を保持して搬送するための基板キャリアであって、
    前記複数の基板保持具は、
    基板を粘着保持する第１の基板保持具と、
    前記第１の基板保持具のせん断剛性より高いせん断剛性を有し、基板を粘着保持する第２の基板保持具と、
    を少なくとも含み、
    基板保持面において、前記第１の基板保持具から前記基板の中心までの距離より、前記第２の基板保持具から前記基板の中心までの距離が短いことを特徴とする基板キャリア。
  2. 前記せん断剛性は、前記複数の基板保持具の保持面に対して平行な方向の力に対する、前記複数の基板保持具の基板保持面の変位量に対応することを特徴とする請求項１に記載の基板キャリア。
  3. 前記複数の基板保持具のうち、前記第２の基板保持具のせん断剛性より低いせん断剛性を有する基板保持具すべてが、前記第２の基板保持具より前記基板の外縁側に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の基板キャリア。
  4. 前記第１の基板保持具は、
    前記基板に粘着する粘着面を有する第１の弾性体層と、
    前記基板キャリア側の支持部材に接着され、前記粘着面と平行な所定の方向における所定のせん断力に対する変位が第１の弾性体層より大きい第２の弾性体層と、
    前記第１の弾性体層と前記第２の弾性体層との間に配され、前記第１及び第２の弾性体層の剛性より高い剛性を有する中間層と、
    を備えることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の基板キャリア。
  5. 前記第１および第２の弾性体層はフッ素ゴムからなるエラストマーであることを特徴とする請求項４に記載の基板キャリア。
  6. 前記中間層はステンレスであることを特徴とする請求項４または５に記載の基板キャリア。
  7. 前記第２の基板保持具は、
    前記基板キャリア側の支持部材に接着され、前記基板に粘着する粘着面を有する弾性体層を備えることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の基板キャリア。
  8. 請求項１から７の何れか１項に記載の基板キャリアと、
    前記基板キャリアに保持された基板に対して成膜処理を行う成膜装置と、を備える、
    ことを特徴とする成膜システム。
  9. 請求項１から７の何れか１項に記載の基板キャリアにより基板を保持する工程と、
    前記基板キャリアにより保持された基板に対して成膜処理を行う工程と、
    成膜処理が行われた後の基板を前記基板保持面から剥離する工程と、
    を含む、ことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
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