JP3184676B2 - 基板搬送装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、搬送中の物品に発生す
る静電気を高速度で除去する搬送装置に係わり、特に液
晶製造におけるガラス大型基板の搬送途上で発生する帯
電の除去に威力を発揮するガラス基板の搬送装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、ノートブック型のパソコンあるい
は液晶テレビの普及とともに、ＴＦＴ（薄膜トランジス
タ）を用いたアクティブマトリクス液晶ディスプレイ
（ＡＭ−ＬＣＤ）の量産技術の確立が要求されている。
ＡＭ−ＬＣＤ製造工程は、ガラス基板上にアモルファス
シリコン、絶縁体、導電体などの各種薄膜を堆積しパタ
ーン加工してＴＦＴや液晶駆動用の表示電極や配線を形
成するＴＦＴ工程、ＴＦＴ基板とカラーフィルタ（Ｃ
Ｆ）基板とを位置合わせして重ね隙間に液晶を注入する
パネル工程、パネル周辺に駆動回路ＩＣを接続しバック
ライトなどを実装するモジュール工程からなる。

【０００３】ところで、ＬＣＤの量産を押し進めるため
には、静電気対策が、類似の製造工程を有するＬＳＩ製
造の場合よりも、遥かに重要で、歩留まり確保のための
最大の問題点である。すなわち、ＬＣＤの基板材料は絶
縁性のガラスであるため、ＬＳＩの基板材料であるシリ
コン単結晶（半導体）と比べて、静電気による帯電が遥
かに生じやすく、パーティクルの吸着や、堆積膜の絶縁
破壊を招きやすいからである。

【０００４】しかしながら、ＬＣＤ製造はＬＳＩ製造と
比較して、次のような固有の問題を有している。すなわ
ち、第１に、ＬＣＤの基板形状は角型で、大きく、重い
ことから、バッチ処理が困難であり、搬送など取扱いも
難しい。第２に、線幅、線間隔などのパターン加工精度
はＬＳＩに比べて１桁緩いものの、シリコン基板の数倍
に及ぶ広い面積での加工の均一性が必要である。第３
に、歩留まりの概念が相違する。すなわち、１ＭＤＲＡ
Ｍに相当する１０型クラスのＴＦＴ−ＬＣＤでは１枚の
ガラス基板上に２パネル分しか面付けできず、歩留まり
は０％、５０％、１００％の３値しか取り得ない。ＬＳ
Ｉが、１枚のシリコン基板上に数百チップを配置できる
のとは対象的である。

【０００５】したがって、ＬＣＤ製造工程における静電
対策を確立するためには、上記のような固有の問題の解
決をあわせて考える必要がある。このような観点を踏ま
えた帯電物体の除電技術として、従来よりコロナ放電を
利用した各種のイオナイザが知られている。また最近で
は、帯電物体の周囲雰囲気の空気に軟Ｘ線を照射してそ
の空気を電離・イオン化し、帯電を中和する方法も開発
されている。これらの除電技術の原理は、いずれも空気
を電離して（コロナ、軟Ｘ線を問わない）発生する空気
イオンで帯電電荷を中和する方法である。

【０００６】これらの技術のうち、本願発明者らが先に
出願した特願平５−８８１７２号に開示されている液晶
用イオナイザの概要を、図５に示す。このイオナイザ１
００は、搬送装置１０１上を運ばれてくる大型ガラス基
板１０２（３００×４００ｍｍ²）の帯電（数ｋＶ）
を、３秒間で、全面にわたってムラなく一様に、９９％
以上除電できるものである。その特徴を以下に示す。

【０００７】１）イオンコントローラ１０３により制御
可能なパワーユニットトランス部１０４よりＡＣ電圧を
放電電極１０５に印加するとともにＤＣ電圧を対極１０
６に印加し、同時に送風ユニット１０７より除塵された
空気を供給することにより、空気イオンを含んだ気流が
スリットノズル１０８から吹き出して、その気流が大型
ガラス基板１０２の表面全面を覆いつくすように広がる
ため、除電ムラがない。気流速度はノズル出口において
１２ｍ／ｓ、ノズル出口から１５ｃｍ離れた位置で２〜
３ｍ／ｓである。ノズル出口からの気流がガラス基板に
到達するまでの時間は、十分の一秒以下と短く、この気
流を数秒だけガラス基板に照射するだけで、数ｋＶの帯
電の９０％以上を除去できる。

【０００８】２）また、スリットノズル１０８吹出口に
配置される上記金属製の放電極１０５を石英ガラスで被
覆することにより、放電に伴う電極の劣化と発塵を防止
することが可能である。

【０００９】３）さらに、放電極の下流側に穴開きステ
ンレス板を対極１０６として設けた。ノズルから吹き出
したイオン気流はこの開口部を通過する。この際、正と
負のイオン濃度を均衡させるために、対極に＋３０Ｖ〜
＋５００Ｖの直流電圧を印加して、気流中に過剰に含ま
れる負イオンを対極に吸収することが可能である。

【００１０】つぎに、最近開発された軟Ｘ線による除電
技術について簡単に説明する。この技術は、帯電体近傍
に軟Ｘ線を照射して空気を電離し、発生する空気イオン
のうち、帯電と逆極性のイオンがクローン力によって帯
電体に吸収され、帯電を除去するものである。その特徴
を以下に示す。

【００１１】１）イオナイザ（コロナ放電方式）では不
可欠の、発生イオンを放電極から帯電物体まで搬送する
ための気流を全く必要としない。

【００１２】２）イオナイザのように発生した正と負の
イオンを気流で搬送する場合には、帯電物体にイオンが
到達するまでの搬送途上で、正負イオンが結合・中和し
てイオン濃度が減衰してしまう。一方、軟Ｘ線では、帯
電物体近傍の空気を直接電離するため、電離直後の高濃
度イオンが、減衰することなく帯電物体に到達して、除
電に利用される。軟Ｘ線方式がコロナ放電方式よりも除
電時間が大幅に短い所以である。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な液晶用イオナイザは空気イオンを気流で搬送するた
め、気流速度によっては除電の対象となる帯電物体周辺
の雰囲気をかき乱すことになる。清浄度があまり高くな
いクリーンルーム内で使用する場合、周囲表面に沈着し
たゴミを舞い上げ、結晶パネル表面を汚すことになる。

【００１４】一方、軟Ｘ線による除電法では、軟Ｘ線が
薄い空気層によっても容易に吸収されてしまう特性を有
するものの、作業者の被曝を完全に防止するためには、
照射空間全体を厚み１〜２ｍｍの塩ビ板のようなもので
覆う必要がある。液晶パネルは遮蔽板で覆われた閉空間
内部を搬送されることになり、クリーンルーム全体の清
浄化技術に加え、この閉空間の清浄化技術が新たに必要
となる。そのため、液晶パネルをクリーンルーム内の清
浄空気に対して開放された状態で搬送するという従来形
式搬送法のコスト面での有利性が失われてしまう。

【００１５】さらに、イオナイザと軟Ｘ線のいずれの除
電法も剥離帯電とその瞬間に起こる素子の絶縁破壊を防
止することは不可能である。その理由を図６を用いて説
明する。図６は大型ガラス基板の搬送装置１２０の概要
で、一端で搬送ベルト１２１上に搭載されたガラス基板
１２２は他端において搬送アーム１２３の吸着チャック
１２４で持ち上げられる。搬送途上において、互いに接
触したガラス面とベルト面がわずかでも擦れ合うと、ガ
ラス面は正に、ベルト面は負に帯電する。この段階では
異符号に帯電した面は密着しており、見かけ上互いに中
和した状態にある。ところが、真空チャック１２４で両
面を分離すると、剥離帯電によって瞬時にガラス基板１
２５の厚み方向に正帯電に起因する電界が現れ、ガラス
基板１２５上に形成された素子を絶縁破壊する。

【００１６】また、イオナイザや軟Ｘ線のように空気イ
オンによって帯電を中和する方法では、剥離帯電によっ
てガラス基板に生じた帯電を除去するのに０．５秒〜数
秒も要し、素子の絶縁破壊防止には役立たない。また、
ガラス基板に生じた帯電を空気イオンを利用して中和し
ようとする場合には、図７に示すようにガラス基板１３
０の表面１３０Ａに帯電物品の中和装置１３１により形
成された空気イオンが吸着すると、剥離帯電によってガ
ラス基板の裏面１３０Ｂに生じた帯電とは異なる極性の
帯電がガラス基板の表面に生じることになる。電界はガ
ラス基板内部にのみ収束するので、見かけ上、帯電は中
和されたようになるが、基板内部の素子の劣化や液晶分
子の配向ムラの原因となる。

【００１７】さらに、イオナイザと軟Ｘ線源のいずれの
除電装置も、装置１台当たりの除電可能な範囲は限定さ
れている。そのため、搬送経路の帯電が発生する可能性
のある全ての箇所に多数の除電装置を設置しなければな
らず、多数の除電装置を同時に稼働させれば、個々の除
電装置の故障、メンテナンスの煩雑さが必然的に生じる
ことになる。

【００１８】したがって、本発明は、ガラス基板の搬送
時に使用される従来の除電装置が有するこのような問題
を解決し、高品質のＬＣＤの量産を可能にすることを課
題としたものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、第１の観点によれば、本発明に基づいて構成された
基板搬送装置は、除電対象ガラス基板との接触面が導電
性または半導電性材料からなりかつ接地された基板支持
部を備えた搬送機構と、少なくとも基板支持部からガラ
ス基板が離れる直前にガラス基板及びガラス基板の周囲
雰囲気に対して搬送空間よりも相対湿度の高いエアを吹
き掛けるための送気手段と、空気を電離して発生する空
気イオンにより帯電電荷を中和する帯電物中和装置とを
備え、相対湿度の高いエアをガラス基板に対して平行
に、ガラス基板の表裏両面をなぞるように投射すること
を特徴としている。また、本発明の第２の観点によれ
ば，本発明に基づいて構成された基板搬送装置は、除電
対象基板との接触面が導電性または半導電性材料からな
りかつ接地された基板支持部を備えた搬送機構と、少な
くとも基板支持部から基板が離れる直前に基板及び基板
の周囲雰囲気に対して搬送空間よりも相対湿度の高いエ
アを吹き掛けるための送気手段と、空気を電離して発生
する空気イオンにより帯電電荷を中和する帯電物中和装
置とを備え、相対湿度の高いエアを基板に対して平行
に、基板の表裏両面をなぞるように投射し，基板の近傍
を相対湿度７０％以上とすることを特徴としている。ま
た、帯電物中和装置を、基板の搬送方向に対して、送気
手段の上流側に設けるように構成することもできる。ま
た、本発明の第３の観点によれば、クリーンルーム内に
設置される基板搬送装置は、除電対象たるガラス基板と
の接触面が導電性または半導電性材料からなりかつ接地
された基板支持部を備えた搬送機構と、搬送機構を覆い
込むように搬送機構の上部に配置され、ガラス基板及び
ガラス基板の周囲雰囲気に対してクリーンルーム内より
も相対湿度の高いエアを一様流として吹き掛けるための
一様流形成用の吹き出し口を有した送気チャンバとを備
え、ガラス基板の近傍を相対湿度７０％以上とすること
を特徴としている。

【００２０】また、基板支持台の近傍の相対速度を検出
するためのセンサを設け、そのセンサからの信号に応じ
て送気手段から送気される空気の温湿度を制御する構成
にすることも可能である。

【００２１】また、第４の観点によれば、本発明に基づ
いて構成された基板搬送装置は、少なくともガラス基板
との接触面が接地されたステージを備えた搬送機構と、
ステージからガラス基板を離す真空チャックと、加湿器
と送風機とを備えた送気源に接続された吹き出し口を有
し、少なくともステージからガラス基板が離れる直前に
ガラス基板に対して搬送空間よりも相対湿度の高いエア
を吹き掛けるための送気手段とを備えたことを特徴とし
ている。また、第５の観点によれば、本発明に基づいて
構成された基板搬送装置は、少なくともガラス基板との
接触面が接地され、搭載されたガラス基板をカセットケ
ースに収容するロボットアームを備えた搬送機構と、加
湿器と送風機とを備えた送気源に接続された吹き出し口
を有し、少なくともロボットアームからガラス基板が離
れてカセットケースに収納される直前にカセットケース
の内部に対して搬送空間よりも相対湿度の高いエアを吹
き掛けるための送気手段を備えたことを特徴としてい
る。

【００２２】

【作用】本発明装置は、本願発明者らが知見した、物体
表面上の静電荷がその物体の表面を通じて接地側に漏洩
する現象を利用したものであり、さらには、空気中の湿
度が大きい場合に物体表面の静電荷が直接空気中に漏洩
する、いわゆる「気中漏洩」による静電荷の減衰を利用
したものである。

【００２３】このように相対湿度が増すと表面帯電の減
衰が著しくなる主な理由は、ガラス表面の水の吸着量が
増加して表面抵抗値が減少するためである。すなわち、
ガラスの主成分であるＳｉＯ₂のＯ原子は孤立電子対を
持つため、水分子のＨと水素結合し易いため、ガラス表
面に水分子層が形成されやすく、その水分子層から基板
支持台を経由して接地側に漏洩を生じさせることができ
る。なお、ＴＦＴ−ＬＣＤの製造工程は、ガラス基板上
に薄膜電極、絶縁膜を形成するものであり、複数層の電
極を絶縁膜で保護していくため、工程のなかで絶縁膜形
成工程の占める割合は大きい。しかしながら、絶縁膜
は、ＳｉＮ、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅等であり、
ＯやＮ原子はＳｉＯ₂のＯ原子と同様に孤立電子対を持
つことを考慮すれば、このような絶縁膜付きガラス基板
に対しても本発明装置は有効である。さらに、相対湿度
が８０％以上では、表面電荷の気中漏洩による減衰もガ
ラス基板表面の除電に効果的に作用する。

【００２４】すなわち本発明によれば、送気手段から吐
出される周囲雰囲気よりも大きな相対湿度を有する気流
を基板に吹き掛けることにより、気流が触れた基板面近
傍は、周囲雰囲気よりも大きな相対湿度の雰囲気に包ま
れ、基板面の帯電電荷の大部分は基板面に付着した水分
子層と基板支持台を経由して接地側へ漏洩し、基板面の
帯電電荷の一部は気中へ直接漏洩する。この結果、短時
間に基板面に帯電した静電荷が除電されるので、基板を
支持台から離した場合であっても剥離帯電現象が生じ
ず、基板に形成された素子の絶縁破壊を有効に防止する
ことができる。特に、エアを基板に対して平行に、基板
の表裏両面をなぞるように投射すると、基板の表裏両面
が帯電している場合に有効である。

【００２５】また、基板としてガラス基板を用いた場
合、ガラス面近傍が相対湿度７０％以上の雰囲気に包ま
れると、ガラス面の帯電電荷の大部分は、ガラス面に付
着した水分子層とガラス基板支持台を経由して、接地側
へ漏洩し、ガラス面の帯電電荷の一部は気中へ直接漏洩
し、１／１００秒のオーダで瞬時に除電される。また、
一様流形成用の吹き出し口を有した送気手段を、基板支
持部の移動経路上に配置するようにすれば、ジェットや
カーテン気流のように吹き出し方向制御の難しさがなく
なる。さらにセンサにより基台近傍の相対湿度を検出
し、その信号に応じて、風量、湿度、温度をフィードバ
ック制御することにより、より安定した除電環境を提供
することができる。

【００２６】さらにまた、本発明装置は、送気手段の上
流側に設置された、コロナ放電電極や軟Ｘ線照射装置な
どの空気を電離して発生する空気イオンにより帯電電荷
を中和する帯電物中和装置と組み合わせて使用すること
もできる。かかる組合わせにより、帯電物中和装置によ
り基板に帯電したあらかたの静電荷を前処理として除電
し、相対湿度の高いエアにより基板を基台から離した場
合に生じる剥離電荷を主として除電することにより、よ
り完全な除電効果を得ることができる。

【００２７】

【実施例】以下に添付図面を参照しながら本発明に基づ
いて構成された基板搬送装置の好適な実施例について説
明する。まず本発明の理解を容易にするために、周囲雰
囲気の湿度とガラス表面の汚れに注目して、これらが接
地導体に接して置かれたＬＣＤ用ガラス基板の帯電電荷
の漏洩特性にどのような影響を及ぼすかを調べた実験に
ついて説明する。

【００２８】１．実験方法 （１）ガラス基板 実験に使用したガラス基板は全て、コーニング社製の無
アルカリガラス（Ｆｕｓｉｏｎ７０５９）である。その
比誘電率は５．８４［−］であり、その成分はＳｉ
Ｏ₂：４９％、ＢａＯ：２５％、Ｂ₂Ｏ₃：１５、Ａｌ₂Ｏ
₃：１０％、その他：１％であった。

【００２９】（２）測定方法 図８に示すように、２２．５±０．５℃、４２±１％Ｒ
Ｈの恒温恒湿槽中（清浄度は米国連邦規格０．５μｍ粒
子径基準Ｃｌａｓｓ １）に、液晶用のガラス基板とし
て使用されるコーニング社製の無アルカリガラス（Ｆｕ
ｓｉｏｎ７０５９、５０×５０×１．１^tｍｍ）の裏面
を接地した金属平板（図中のＩＴＯ膜が金属平板に相
当）上に置いた。このガラス基板の表面を正極性にコロ
ナ帯電させた。その後、恒温恒湿槽内の温湿度条件を様
々に変え、ガラス基板上の帯電電荷密度の減衰特性を調
べた。なお、ガラス基板の表面電位は、零位法のプロー
ブ（ＭＯＮＲＯＥ Ｍｏｄｅｌ １０１７Ｅ）による表
面電位計（Ｍｏｄｅｌ ２４４）で測定した。表面電位
の測定は、ガラス基板表面の均等に分布した２５カ所に
ついて行った。うち基板中心点については、実験中の表
面電位の経時変化を記録した。測定中の温湿度は鏡面冷
却式露点計（ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＡＳＴＥＲＮＨｙｇｒ
ｏ−Ｍ２）で記録した。表面電位の測定値は次式（１）
によって表面電荷密度に換算した。

【００３０】

【００３１】（３）表面抵抗率の測定 ガラス基板の表面抵抗率を様々な温湿度条件で測定し
た。ハイレジスタンスメータ（ＨＰ社製４３３９Ａ）の
リング電極部（ＨＰ社製１６００８Ｂ、主電極５０ｍｍ
φ、ガード電極６０ｍｍφ）を恒温恒湿槽内に設置し、
ガラス基板（８０×８０×１．１^ｔｍｍ）の表面抵抗率
をさまざまな湿度条件で測定した。まず、温湿度条件２
３℃、４０％ＲＨの槽内にガラス基板を置いた。この温
湿度条件から所定の温湿度条件に変化するまでの過渡時
間は２０分である。槽内の雰囲気が所定の温湿度条件に
到達してから１時間後に、ガラス基板をリング電極部に
装填し、測定を行った。ガラス基板のハンドリングは全
て、槽内外の雰囲気を隔離した状態で、槽内において行
われた。リング電極部への印加電圧は５００Ｖ、６０秒
とした。測定中の温湿度の記録は鏡面冷却式露点計を用
いて行った。

【００３２】（４）ガラス基板の洗浄 いかに清浄なガラス基板面も、クリーンルームの雰囲気
に曝されるだけで、空気中の炭化水素系ガスに由来する
有機物不純物が表面に付着してくる。通常この不純物
は、紫外線とオゾンガスを組み合わせたＵＶ／Ｏ₃洗浄
（日本電池 ＤＵＶ−２５×４Ａ）と呼ばれる方法で完
全に除去できる。超純水（１７〜１８ＭΩ・ｃｍ）によ
る６０分間の超音波洗浄とＵＶ／Ｏ₃洗浄を組み合わせ
た洗浄直後の状態を「洗浄」ガラス基板、その洗浄後１
ケ月間クリーンルーム内に装置した状態を「未洗浄」ガ
ラス基板とそれぞれ称して、実験に使用した。

【００３３】（５）ガラス基板表面の汚染状態の評価 ガラス基板の表面が有機物によってどの程度汚れている
かを評価するために、接触角計（協和界面科学ＣＡ−Ｓ
１５０型）とＸ線光電子分光法（略称ＸＰＳ：ＦＩＳ
ＯＮＳ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ＩＮＳＰＥＣＴＯ
Ｒ））によって調べた。なお液滴として超純水を使用し
た。

【００３４】２．実験結果 （１）表面電荷密度減衰に対する湿度の影響 正極性にコロナ帯電させた「未洗浄」ガラス基板につい
て、様々な湿度条件における表面電荷の減衰特性を調べ
た。

【００３５】図９に、２２．５±０．５℃、４２±１％
ＲＨにおける基板表面の２５ケ所の表面電荷密度を繰り
返し５回測定した場合の各測定点における平均値および
標準偏差を示す。図９（ａ）に示されるように、ガラス
基板中央部の方が周辺部に比べて少し強く帯電してい
た。 平均表面電荷密度の全測定点の平均値は４．３×
１０^-5Coulomb／ｍ²である。また図９（ｂ）に示される
ように、標準偏差は測定点によって異なり、±１×１０
^-6〜±５×１０^-6Coulomb／ｍ²である。

【００３６】恒温恒湿槽内の温度を２２．５℃（一定）
に設定し、所定の相対湿度に１時間曝した後の表面電荷
密度の減衰率（＝σ／σ_o）を図１０に示す。横軸は測
定点のガラス基板中心点からの距離を示している。相対
湿度が高いほど、また、基板周辺部に近いほど電荷密度
の減衰は大きくなった。４０％ＲＨにおいては、１時間
後の減衰率はσ／σ_o＝０．９７であり、逆に電荷密度
がわずかに増加した部分も観測された。

【００３７】次に、相対湿度は６０％ＲＨまたは７０％
ＲＨ（各一定）のままで温度のみを変え、つまり絶対湿
度が変化する場合の減衰率を測定した結果を図１１に示
す。図示のように、相対湿度が同じであれば、絶対湿度
が変化しても減衰率は変化しないことが分かる。

【００３８】図１２は、ガラス基板中心点の表面電荷密
度の減衰時間を測定して求めた時定数を基に、様々な相
対湿度に対する表面電荷密度の時間減衰を計算したもの
である。製造工程のクリーンルームの湿度は通常４０％
ＲＨ前後であるが、この場合には「未洗浄」ガラス基板
が接地導体に接触していても帯電電荷はなかなか減衰し
ないことが分かる。

【００３９】（２）表面汚染と帯電電荷の漏洩特性 「洗浄」ガラス基板（超音波洗浄＋ＵＶ／Ｏ₃洗浄）
と、「未洗浄」ガラス基板（同洗浄後１カ月クリーンル
ーム内に放置）を、正極性にコロナ帯電させ、５分後の
表面電荷密度を測定した結果、「未洗浄」ガラス基板の
表面電荷密度４．３×１０^-5Coulomb／ｍ²に対して、
「洗浄」ガラス基板は４．７×１０^-8Coulomb／ｍ²以下
の大きさであった。

【００４０】図１３は、さまざまな相対湿度において、
「洗浄」・「未洗浄」ガラス基板の表面抵抗率（ρ
_s〔Ω／□〕）を測定した結果である。「未洗浄」ガラ
ス基板の表面抵抗率は「洗浄」ガラス基板の１０²〜１
０⁵倍も大きく、両者の表面抵抗率はいずれも湿度が高
くなるにつれて減少した。

【００４１】また、「洗浄」および「未洗浄」のガラス
基板表面の接触角を測定した結果、「洗浄」のものは４
度、「未洗浄」のものは７０度（標準偏差は２度）を示
した。このように、「未洗浄」の接触角は「洗浄」に比
べて明らかに大きく、「洗浄」基板がクリーンルーム雰
囲気に長時間曝された場合には、表面汚染が起こること
が分かる。

【００４２】さらに、ＸＰＳ（X-ray photoelectron sp
ectroscopy）でガラス基板表面の元素構成率（％）を分
析した結果、「洗浄」ガラス基板では、Ｃ：４．８、
Ｏ：６２．９（６６）、Ｓｉ：２３．８（２５）、Ａ
ｌ：５．７（６）、Ｂａ：２．８（３）、Ｂ：未検出で
あり、「未洗浄」ガラス基板では、Ｃ：１５．９、Ｏ：
５５．７（６６）、Ｓｉ：２１．３（２５）、Ａｌ：
４．２（５）、Ｂａ：２．９（３）、Ｂ：未検出であっ
た。なお、括弧内の数値は炭素が含まれない場合の元素
構成率を示している。今回のＸＰＳの測定条件において
は、表面から深さ約１００オングストロームまでの領域
を分析している。本分析において、もともとのガラス基
板の組成元素である、Ｏ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｂａの元素組成
比は、ガラス基板製造元仕様値から求めた元素組成比、
すなわち、Ｏ：６７、Ｓｉ：１９、Ａｌ：５、Ｂａ：
５、Ｂ：５とほぼ一致した。なおこれらの元素の他にＣ
が検出されたが、Ｃはクリーンルーム空気中の炭化水素
成分に由来するものと考えられる。ガラス基板表面のＣ
元素付着量については、「未洗浄」が「洗浄」の約３倍
であった。

【００４３】３．考察 以上の実験データより、ＬＣＤ用ガラス基板の帯電電荷
の漏洩特性に及ぼす湿度と表面汚染の影響を調べた。

【００４４】（１）湿度の影響 ＬＣＤ用ガラス基板はアルミナ・シリカ系吸着剤の化学
組成と同一のものを含んでいる。吸着剤の水分吸着量は
相対湿度に依存していることから、ガラス基板において
も相対湿度の上昇とともに表面の吸着水分量が増加して
表面抵抗率が低下したものと考えられる。表面抵抗率が
低下すると、ガラス基板表面上の電荷は表面を移動して
接地ＩＴＯ板へ漏洩しやすくなる。

【００４５】（２）表面汚染の影響 表面抵抗率は、相対湿度が上昇すると、「洗浄」・「未
洗浄」を問わず、ともに低下した。ところが、表面抵抗
率の値は「未洗浄」が「洗浄」の１０²〜１０⁵倍程度の
大きさになった。また、「洗浄」ガラス基板の表面電荷
密度の減少率は、「未洗浄」ガラス基板と比較して著し
く大きくなった。これらの結果は、接触角の測定とＸＰ
Ｓの表面分析から、つぎのように説明される。ＵＶ／Ｏ
₃洗浄によって一旦有機系汚染物をガラス基板表面から
除去しても、ガラス基板表面をクリーンルーム雰囲気に
長時間曝すことによって、再び大気由来の炭化水素成分
が表面を汚染する。この汚染は、表面抵抗率を増加さ
せ、表面帯電電荷を漏洩しにくくする。

【００４６】クリーンルーム雰囲気由来の炭化水素成分
による表面汚染に関して、高萩隆行氏著の「表面有機物
（応用物理第６１巻第１１号（１９９２）１１６８ペー
ジ）」によれば、シリコンウェハ表面の有機物の量は空
気中保存によって経時的に増大し、３週間程度でＵＶ洗
浄前と同程度まで増大することが報告されている。しか
しながら３０分以下の時間では、洗浄前の１０分の１以
下のレベルを維持している。したがって、空気中で１〜
５分間扱う程度では、表面有機物の増大はほとんど無視
できるものと考えられる。ガラス基板表面に有機物が付
着すると、ＴＦＴ−ＬＣＤの製造工程における薄膜電
極、絶縁膜を形成する際に、膜の密着性が悪くなるとい
う問題があるので、洗浄後にはできる限り速やかにつぎ
のプロセスに進む必要がある。

【００４７】ところで、本発明装置は、物体表面上の静
電荷が、その物体の表面を通じて接地側に漏洩する現象
を利用したものであるが、「静電気学会講演論文集’８
６（（１９８６．１０）１２３ページ）」や「静電気学
会講演論文集’８７（（１９８７．１０）１４５ペー
ジ）」によると、空気中の湿度が大きい場合には、表面
の静電荷が直接空気中に漏洩すること（いわゆる「気中
漏洩」）が報告されている。また本発明者らの実験によ
れば、気中漏洩による減衰は、相対湿度が８０％以上に
なると、表面を通じた漏洩減衰と比較して無視できない
ほど大きくなることが判明している。

【００４８】次に、これまで説明してきた知見に基づい
て、本発明に基づいて構成された基板搬送装置の作用に
ついて詳細に説明する。図１４は、図１２に示す「未洗
浄」ガラスの帯電漏洩特性（実線）、「洗浄」ガラスの
帯電漏洩特性（破線）の計算結果を加えたものである。
計算値は、次のようにして求めた。

【００４９】まず、ガラス基板の単位面積当たり容量を
Ｃ_ａ〔ファラッド〕、帯電の漏洩経路抵抗Ｒ〔オー
ム〕、漏洩開始後の時間をｔ〔秒〕とすると、 初期帯
電量σ_０〔Ｃｏｕｌｏｍｂ／ｍ^２〕と、時間ｔ〔秒〕経
過後の帯電量σ〔Ｃｏｕｌｏｍｂ／ｍ^２〕の関係は次式
（２）で表される。

【００５０】この式（２）において、Ｃ_aを一定と仮定
すれば、「未洗浄」ガラスと「洗浄」ガラスの帯電が一
定割合、例えば１／１０にまで減衰するそれぞれの減衰
時間の比は、それらのガラスの表面抵抗の比（図１３か
ら求まる）と一致することがわかる。

【００５１】図１４より、帯電が１／１０まで減衰する
までの時間を「未洗浄」・「洗浄」ガラスについて求
め、表１にまとめた。なおここに言う「洗浄」ガラスと
は、超純水（１７〜１８ＭΩ・ｃｍ）で６０分間超音波
洗浄した後、両面各々１０分間ＵＶ／Ｏ₃洗浄（日本電
池ＤＵＶ−２５×４Ａ）したものを指す。また「未洗
浄」ガラスとは、洗浄後１ケ月間クリーンルーム内に放
置した状態を指す。表に示すように「洗浄」ガラスで
は、相対湿度を７０％以上にすると、わずか１／１００
秒のオーダで１／１０減衰になる。

【００５２】

【表１】

【００５３】表２は、相対湿度６０％において、洗浄後
クリーンルーム内に放置されたガラス基板の１／１０減
衰特性が、時間経過と共にどのように変化するかを実測
したものである。洗浄直後の減衰時間０．２秒は、２時
間放置された後も表面の有機物汚染はさほど進行してい
ないため、１．１秒に増加するのみである。

【００５４】

【表２】

【００５５】すでに説明したようにＴＦＴ工程は、洗浄
→成膜→リソグラフィ→洗浄のサイクルの繰り返しであ
り、ある洗浄からつぎの洗浄までに１時間も要すること
はあまりないことを考えると、実際の製造工程では、ガ
ラス基板近傍の雰囲気の相対湿度を大きくして基板を接
地することで、１／１００〜１／１０秒の短時間で帯電
をほぼ完全に漏洩除去可能である。

【００５６】相対湿度が増すと表面帯電の減衰が著しく
なる主な理由は、ガラス表面の水の吸着量が増加して表
面抵抗値が減ったためであると考えられる。ガラスの主
成分であるＳｉＯ₂のＯ原子は孤立電子対を持つため、
水分子のＨと水素結合する。さらに、ＴＦＴ−ＬＣＤの
製造工程は、ガラス基板上に薄膜電極、絶縁膜を形成す
るものであり、複数層の電極を絶縁膜で保護していくた
め、工程のなかで絶縁膜形成工程の占める割合は大き
い。絶縁膜は、ＳｉＮ、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅
等であり、ＯやＮ原子はＳｉＯ₂のＯ原子と同様に孤立
電子対を持つことを考慮すれば、このような絶縁膜付き
ガラス基板に対しても本発明装置は有効である。さら
に、相対湿度が８０％以上では、表面電荷の気中漏洩に
よる減衰も期待できるので、より効果的な除電を行うこ
とができる。

【００５７】以上説明したように本発明装置によると、
送気チャンバーから吐出される周囲雰囲気よりも大きな
相対湿度を有する気流により、送気チャンバーの幅いっ
ぱい若しくはこれより若干小さな一辺の長さをもつ広い
表面積の帯電ガラスの除電ができる。特に、ガラス基板
の表裏両面が帯電している場合には、気流を基板に対し
て平行に、基板の表裏両面をなぞるように投射すると一
層有効である。気流が触れたガラス面近傍は、周囲雰囲
気よりも大きな相対湿度の雰囲気に包まれ、ガラス面の
帯電電荷の大部分は、ガラス面に付着した水分子層とガ
ラス基板支持台（ステージ）を経由して、接地側へ漏洩
し、ガラス面の帯電電荷の一部は、気中へ直接漏洩す
る。

【００５８】次に本発明を実際の装置に応用したいくつ
かの実施例について説明する。図１は、温度２４℃、相
対湿度４０％のクラス１０００のクリーンルーム内に設
置された本発明のガラス基板の搬送装置の一実施例を示
したものである。アルミニウム製のステージ１１上に、
ＴＦＴ素子を表面に形成したガラス基板１２が搭載され
ている。ステージ１１は、駆動装置１３の作用でボール
ネジ１４に沿ってレール１５を移動する。レール１５の
一端でステージ１１に搭載されたガラス基板１２は、レ
ール１５の他端において、真空チャック１６によりステ
ージ１１から離れ、つぎの工程に移動する。加湿器１７
と送風機１８からなる送気源１９に接続されたジェット
気流形成用の吹き出し口を有した送気チャンバ１０よ
り、温度２３℃、相対湿度８０％の加湿空気１０１が、
真空チャック１６によりステージ１１から離れる直前の
ステージ１１に搭載されたガラス基板１２に吹き付けら
れる。ステージ１１からガラス基板１２が離れるまでの
間、気流が触れたガラス面近傍は、相対湿度７０％以上
の雰囲気に包まれ、ガラス面の帯電電荷の大部分は、ガ
ラス面に付着した水分子層とガラス基板支持台であるア
ルミニウム製のステージ１１を経由して、接地側へ漏洩
し、ガラス面の帯電電荷の一部は気中へ直接漏洩し、１
／１００秒のオーダで瞬時に除電される。

【００５９】なお、比較例として、送気源１９よりの加
湿空気１０１を止めて、本発明のガラス基板の搬送装置
を作動させた場合、ガラス基板１２が真空チャック１６
によりステージ１１から離れた瞬間に、ガラス基板１２
には数ｋＶの帯電が生じ、ＴＦＴ素子は破壊された。

【００６０】図２は、温度２４℃、相対湿度４０％のク
ラス１０００のクリーンルーム内に設置された本発明の
ガラス基板の搬送装置の別の実施例を示したものであ
る。アルミニウム製のロボットアーム２１上に、ＴＦＴ
素子を表面に形成したガラス基板２２が搭載されてい
る。ロボットアーム２１は、駆動装置２３の作用でカセ
ットケース２４の入り口まで移動し、アーム上に搭載さ
れたガラス基板２２をケース２４に収納した後、アーム
２１はガラス基板２２から離れる。加湿器２７と送風機
２８からなる送気源２９に接続されたカーテン気流形成
用の吹き出し口を有した送気チャンバ２０より、温度２
３℃、相対湿度８０％の加湿空気２０１が、ロボットア
ーム２１から離れてカセットケース２４に収納される直
前にカセットケース２４の内部に吹き込まれる。ロボッ
トアーム２１からガラス基板２２が離れるまでの間、気
流が触れたガラス面近傍は、相対湿度７０％以上の雰囲
気に包まれ、ガラス面の帯電電荷の大部分は、ガラス面
に付着した水分子層とガラス基板支持台であるロボット
アーム２１を経由して、接地側へ漏洩し、ガラス面の帯
電電荷の一部は、気中へ直接漏洩し、瞬時に除電され
る。

【００６１】なお、比較例として、送気源２９よりの加
湿空気２０１を止めて、本発明のガラス基板の搬送装置
を作動させた場合、ガラス基板２２がロボットアーム２
１から離れた瞬間に、ガラス基板２２には数ｋＶの帯電
が生じ、ＴＦＴ素子は破壊された。

【００６２】図３は、温度２４℃、相対湿度４０％のク
ラス１０００のクリーンルーム内に設置された本発明の
ガラス基板の搬送装置の別の実施例を示したものであ
る。実施例１と異なる点は、ステージ３１の移動経路で
あるレール３５の上に、移動経路全体を覆い込むように
送気源３９に接続された一様流形成用の吹き出し口を有
した送気チャンバ３０が配置されている点である。さら
に送気チャンバ３０の吹き出し口の周囲にはビニールカ
ーテン３０１が垂れ下がっており、吹き出し口からの一
様流が散逸することを防いでいる。送気源３９には、冷
却コイル３９１と加熱コイル３９２と加湿器３９３と送
風機３９４と空気ろ過器（高性能フィルタ）３９５から
構成される。ガラス基板３２は、レール３５の一端にお
いて、真空チャック３６によりステージ３１から離れ、
つぎの工程に移動するが、この搬送操作は送気チャンバ
３０から吹き出す一様流中で行われる。ステージ３１か
ら離れる間際のガラス基板３２の近傍には、相対湿度検
知センサ３９６が設けられ、このセンサで検知されたガ
ラス基板３２およびステージ３１の周囲雰囲気の相対湿
度が、７０％から７５％までの範囲に収まるように、送
気源３９から送り出される空気３０１の温湿度がフィー
ドバック制御される。

【００６３】なお、図１に示す第１実施例及び図２に示
す第２実施例では、送気チャンバから吹き出す気流形状
は、ジェット気流またはカーテン気流であるため、吹き
出し風量は一様流の場合よりも少なくすることが可能で
あるが、ガラス基板面と基板支持台に効果的に当たるよ
うに、吹き出し方向を設定する必要がある。他方、図３
に示す実施例３では、ガラス基板の搬送操作の全体を覆
い尽くす一様流を用いるため、ジェットやカーテン気流
のように吹き出し方向制御の難しさはないものの、ある
程度の吹き出し風量が必要となる。

【００６４】図４には、図１に示す実施例の送気チャン
バ１０の上流側、すなわち搬送方向上手側に、放電電極
４０と対向電極４１を備えコロナ放電により空気をイオ
ン化するためのイオナイザ４２を備えた基板搬送装置が
示されている。このように、送気チャンバ１０の搬送方
向上手側に別の除電装置を設けることにより、この前処
理用除電装置によりガラス基板の表面の帯電をあらかた
除電し、その後、本発明装置により、上記ガラス基板が
搬送用基台から離れる前に除電し、剥離帯電を防止する
構成とすることも可能である。なお、図４に示す実施例
においては、前処理用除電装置として、コロナ放電電極
を用いたイオナイザを設置しているが、その代わりに、
軟Ｘ線照射などの空気イオン化装置を採用することも本
発明の範囲内において可能である。

【００６５】本発明における送気源の構成は、周辺雰囲
気よりも大きな相対湿度を有する清浄気流を送気チャン
バーから吐出するという目的を達成できればどのような
ものでもよく、空気の加湿と冷却と清浄化を行う機器を
さまざまに組み合わせて使用することが可能である。例
えば、過冷却防止のためや、吹き出し加熱空気が周囲空
気を巻き込む際に冷却されて相対湿度が上昇する効果を
狙って、加熱を行う機器を組み合わせることも可能であ
る。その他にも、例えば、加湿器と送風機の組み合わ
せ、空気ろ過器と加湿器と送風機の組み合わせ、冷却コ
イルと送風機の組み合わせ、空気ろ過器と冷却コイルと
送風機の組み合わせ、冷却コイルと加熱コイルと送風機
の組み合わせ、空気ろ過器と冷却コイルと加熱コイルと
送風機の組み合わせ、冷却コイルと加湿器と送風機の組
み合わせ、空気ろ過器と冷却コイルと加湿器と送風機の
組み合わせ、加熱コイルと加湿器と送風機の組み合わ
せ、空気ろ過器と加熱コイルと加湿器と送風機の組み合
わせ、冷却コイルと加熱コイルと加湿器と送風機の組み
合わせ、空気ろ過器と冷却コイルと加熱コイルと加湿器
と送風機の組み合わせなどが、特許請求の範囲に記載さ
れた本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で考えられ
る。

【００６６】さらにまた、本発明に基づいて相対湿度の
高い空気が吹き付けられるガラス基板の周囲の湿度、あ
るいは温度などを検出するためのセンサを設け、そのセ
ンサからの信号により、上記各出力装置をフィードバッ
ク制御することにより、常に最適な除電環境を構築する
ことが可能となり、基板の絶縁破壊を防止し、製品の歩
留まりを向上させることが可能である。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明装置によれ
ば、ガラス基板を載置する接触面が導電性または半導電
性でかつ接地された基板支持台上を搬送されるガラス基
板に対して、少なくともそのガラス基板が基板支持台を
離れる直前に、その搬送空間よりも相対湿度の高い空気
流を吹き掛けることにより、ガラス基板の表面の帯電電
荷の大部分をガラス面に付着した水分子層とガラス基板
支持台を経由して接地側へ漏洩させ、ガラス面の帯電電
荷の一部を気中へ直接漏洩させることが可能なので、瞬
時にガラス基板を除電することが可能である。その結
果、基板に形成された素子の剥離電荷による絶縁破壊を
防止することができるので、製品の歩留まりを飛躍的に
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づいて構成された基板搬送装置をガ
ラス基板搬送ステージに適用した一実施例を示す概略的
な説明図である。

【図２】本発明に基づいて構成された基板搬送装置をガ
ラス基板搬送アームに適用した一実施例を示す概略的な
説明図である。

【図３】本発明に基づいて構成された基板搬送装置を一
様流型吹出口を有する送気手段に適用した一実施例を示
す概略的な説明図である。

【図４】本発明に基づいて構成された基板搬送装置を前
処理用除電装置と組み合わせた一実施例を示す概略的な
説明図である。

【図５】従来のスリットノズル型コロナ放電式イオナイ
ザの主要構成機器を示す概略的な説明図である。

【図６】従来の大型ガラス基板の搬送装置の構成を示す
説明図である。

【図７】裏面が正に帯電したガラス基板を帯電中和装置
により除電する様子を示す概略的な説明図である。

【図８】ＬＣＤ用ガラス基板の帯電電荷の様子を測定す
るための装置構成を示すブロック図である。

【図９】ＬＣＤ用ガラス基板の表面電荷密度の測定平均
値および標準偏差の分布を示すグラフである。

【図１０】ＬＣＤ用ガラス基板を所定の相対湿度の下で
温度を変えずに１時間曝した後の表面電荷密度の減衰率
を示すグラフである。

【図１１】ＬＣＤ用ガラス基板を所定の相対湿度の下で
温度環境を変えた場合の表面電荷密度の減衰率を示すグ
ラフである。

【図１２】ＬＣＤ用ガラス基板のさまざまな相対湿度環
境における表面電荷密度の時間減衰を示すグラフであ
る。

【図１３】さまざまな相対湿度環境における「洗浄」・
「未洗浄」ガラス基板の表面抵抗率を示すグラフであ
る。

【図１４】さまざまな相対湿度環境における「洗浄」・
「未洗浄」ガラス基板の表面電荷密度の時間減衰を示す
グラフである。

【符号の説明】

１０ 送気チャンバ １１ 搬送ステージ １２ ガラス基板 １３ 駆動装置 １４ ボールネジ １５ 搬送レール １６ 真空チャック １７ 加湿器 １８ 送風機 １９ 送気源

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−77931（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−343446（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−357853（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−123924（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−1113（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−148827（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−77111（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−274396（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−47488（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−305958（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−107497（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−8436（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−160838（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−45641（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05F 3/00 - 3/06 H01L 21/00 - 21/68 B65G 49/00 - 49/08

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 除電対象ガラス基板との接触面が導電性
   または半導電性材料からなりかつ接地された基板支持部
   を備えた搬送機構と、少なくとも前記基板支持部から前
   記ガラス基板が離れる直前に前記ガラス基板及び前記ガ
   ラス基板の周囲雰囲気に対して搬送空間よりも相対湿度
   の高いエアを吹き掛けるための送気手段と、空気を電離
   して発生する空気イオンにより帯電電荷を中和する帯電
   物中和装置とを備え、 前記相対湿度の高いエアを前記ガラス基板に対して平行
   に、前記ガラス基板の表裏両面をなぞるように投射する
   ことを特徴とする、基板搬送装置。
2. 【請求項２】 除電対象基板との接触面が導電性または
   半導電性材料からなりかつ接地された基板支持部を備え
   た搬送機構と、少なくとも前記基板支持部から前記基板
   が離れる直前に前記基板及び前記基板の周囲雰囲気に対
   して搬送空間よりも相対湿度の高いエアを吹き掛けるた
   めの送気手段と、空気を電離して発生する空気イオンに
   より帯電電荷を中和する帯電物中和装置とを備え、 前記相対湿度の高いエアを前記基板に対して平行に、前
   記基板の表裏両面をなぞるように投射し、前記基板の近
   傍を相対湿度７０％以上とすることを特徴とする、基板
   搬送装置。
3. 【請求項３】 前記帯電物中和装置は、前記基板の搬送
   方向に対して、前記送気手段の上流側に設けられること
   を特徴とする、請求項１または２に記載の基板搬送装
   置。
4. 【請求項４】 クリーンルーム内に設置される基板搬送
   装置であって、 除電対象たるガラス基板との接触面が導電性または半導
   電性材料からなりかつ接地された基板支持部を備えた搬
   送機構と、前記搬送機構を覆い込むように前記搬送機構
   の上部に配置され、前記ガラス基板及び前記ガラス基板
   の周囲雰囲気に対して前記クリーンルーム内よりも相対
   湿度の高いエアを一様流として吹き掛けるための一様流
   形成用の吹き出し口を有した送気チャンバとを備え、 前記ガラス基板の近傍を相対湿度７０％以上とすること
   を特徴とする、基板搬送装置。
5. 【請求項５】 少なくともガラス基板との接触面が接地
   されたステージを備えた搬送機構と、前記ステージから
   前記ガラス基板を離す真空チャックと、加湿器と送風機
   とを備えた送気源に接続された吹き出し口を有し、少な
   くとも前記ステージから前記ガラス基板が離れる直前に
   前記ガラス基板に対して搬送空間よりも相対湿度の高い
   エアを吹き掛けるための送気手段とを備えたことを特徴
   とする、基板搬送装置。
6. 【請求項６】 少なくともガラス基板との接触面が接地
   され、搭載された前記ガラス基板をカセットケースに収
   容するロボットアームを備えた搬送機構と、加湿器と送
   風機とを備えた送気源に接続された吹き出し口を有し、
   少なくとも前記ロボットアームから前記ガラス基板が離
   れて前記カセットケースに収納される直前に前記カセッ
   トケースの内部に対して搬送空間よりも相対湿度の高い
   エアを吹き掛けるための送気手段を備えたことを特徴と
   する、基板搬送装置。