JP3885261B2

JP3885261B2 - 基板支持具および基板の支持方法

Info

Publication number: JP3885261B2
Application number: JP31055196A
Authority: JP
Inventors: 邦宏畠中; 哲哉後藤; 正幸小川
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1996-11-21
Filing date: 1996-11-21
Publication date: 2007-02-21
Anticipated expiration: 2016-11-21
Also published as: JPH10152776A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置用等のカラーフィルタを製造する工程に用いられ、カラーフィルタ上に所定形状の透明導電膜を形成するための基板支持具および基板の支持方法に関する。
【０００２】
【従來の技術】
カラーフィルタの製造工程は、一般に、ガラスや高分子フィルム等の透明矩形基板上に、▲１▼真空成膜法等を用いてのクロム成膜（または▲２▼樹脂ブラックマトリクスを塗布後セミキュアしての成膜）後、フォトレジストを塗布し、フォトマスクを配置して露光、▲３▼現像、クロムエッチング（または▲４▼現像のみ）後、フォトレジスト剥離（▲４▼の場合はキュア）を行いパターン状のブラック遮光層を形成し、次にブラック遮光層の上から、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各着色層を所定のパターン形状に順番に形成し、すなわち、１色目の▲５▼着色用感光材を塗布（または▲６▼着色剤塗布後、セミキュア）後、フォトマスクを配置し露光した後、現像を行い、１色目のカラーパターンを形成し、同様にして２色目以降のカラーパターンを形成し、次に、カラーパターンの上に保護膜層を形成し、さらに、保護膜層の上に真空成膜法により酸化インジウム錫（ＩＴＯ）を成膜した後、エッチング法等によりパターン加工を行い、透明導電膜を形成する工程からなる。
【０００３】
前記工程のうち透明導電膜を形成する方法には、蒸着、イオンプレーテイング、スパッタ等の各種の方法があるが、カラーフイルタの透明導電膜の基体となる保護膜は合成樹脂で形成されているので、保護膜の耐熱性の面から比較的低温での成膜が可能なスパッタ法が広く用いられている。自動化ラインにおいては、治具内に基板とマスクを所定位置に固定し、数１０個程度の治具をスパッタ装置内に収納しスパッタを行なっている。従来のスパッタ用治具は、上下２枚のプレート間に、ガラス製基板と、この基板のカラーパターン領域以外を覆う、例えば、ステンレス製マスクとを挟んでスプリング等の手段により機械的に固定していた。
【０００４】
しかしながら、従来は、ガラス製基板と、ステンレス製マスクとの熱膨脹率の違いから、マスクの浮きによるパターンボケや、マスクエッジ部分がカラーパターンエッジ部分を傷付けるという問題があった。
【０００５】
また、上記従来のスパッタ用治具は、基板とマスクとをスプリング等の手段により機械的に固定しているために、押し付け過ぎると基板に傷が生じ、押し付け力が弱すぎると基板とマスクとの間にうきが生じ、透明導電膜が基板のカラーパターンのエッジに回り込んでしまうという（にじみ）問題を有していた。とくに、一つの基板に複数のカラーパターンを形成しているカラーフィルターの量産には、この点が特に問題となっていた。また、スパッタ装置内は２００℃程度の高温になり、ガラス製基板とステンレス製マスクとの熱膨張率が違うため、スパッタ中に両者の間に熱歪が生じ、カラーパターンに傷を付けてしまうという問題を有していた。
【０００６】
また、マスクは薄い方が精度的にはよいが、磁石などで固定した場合に、磁石の磁力で強く引き付けられていると、位置調整やマスクの取り外しの時にマスクにへこみが生じて折れぐせがつき、作業性が悪くなるという欠点があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題を解決するものであって、マスクの保持・搬送・およびガラス基板上への転写、位置決めを簡単かつ確実に行うことができ、また、マスクの取り外しにおいて、取扱い性が良く、マスクの折れぐせを防止することができ、さらに、ガラス基板のカラーパターンを傷付けることがなく、また、マスクエッジ部分のＩＴＯの切れも良く、にじみや影もでにくい基板支持具および基板の支持方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）開口部が形成されたプレートと、カラーパターン形成された基板と、該カラーパターンが形成された領域に対向するように開口部が形成された磁性材料からなるマスクとを備え、上記プレートとマスクとの間に基板を固定する基板支持具であって、前記プレートに永久磁石と、磁力および磁極が変更可能な電磁石を備えさせてなることを特徴とする基板支持具。
【０００９】
（２）前記プレートがキャリアプレートにセットされてなることを特徴とする前記（１）記載の基板支持具。
【００１０】
（３）前記マスクの対面位置に、該マスクを基板上に搬送、転写する磁力および磁極が変更可能な電磁石が移動自在に設置されてなることを特徴とする前記（１）または（２）記載の基板支持具。
【００１１】
（４）前記マスクの材質が、ガラスと熱膨張率がほぼ等しい合金からなるものであることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載の基板支持具。
【００１２】
（５）前記マスクの厚みが、０．１ｍｍ〜１ｍｍであることを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれかに記載の基板支持具。
【００１３】
（６）前記永久磁石が、サマリウムコバルト系の磁石であることを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれかに記載の基板支持具。
【００１４】
（７）カラーパターンが形成された基板を、該カラーパターンが形成された領域に対向するように開口部が形成された磁性材料からなるマスクと、開口部が形成された永久磁石と、磁力および磁極が変更可能な電磁石を備えさせてなるプレートと、の間に挟持するに際し、上記電磁石の磁力を下げて、永久磁石の磁力によって前記マスクを基板を介して挟持することを特徴とする基板の支持方法。
【００１５】
（８）前記マスクを磁力および磁極が変更可能な電磁石により吸着保持して、前記基板上の位置に搬送し、基板上に転写するに際し、前記プレートの電磁石により永久磁石の磁力を下げた状態にて、前記吸着保持された電磁石から基板上にマスクを転写することを特徴とする前記（７）に記載の基板の支持方法。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
図１及び図２は本発明の基板支持具の実施例を示し、図１は電磁石を用いてマスクを搬送、転写した後の状態を示す断面図である。
【００１８】
図２はマスク、ガラス基板をセットする前の、キャリアプレートにプレートをセットした状態を示す斜視図である。
【００１９】
図において、本発明の基板支持具は、開口部１ａ、１ｂが形成されたプレート１と、カラーパターン３ａ、３ｂが形成されたガラス基板３と、カラーパターン３ａ、３ｂに対向するように開口部２ａ、２ｂが形成されたマスク２とを備え、プレート１とマスク２とガラス基板３を固定する治具であって、マスク２の固定には、開口部でない（カラーパターンのない）部分に永久磁石９と電磁石８Ｂとを埋め込んだプレート１を用いる。
【００２０】
このような治具とすることにより、ガラス基板３の挟着には、永久磁石９の磁力を用い、取り外しには、永久磁石９と逆印加電磁石８Ｂの磁力を与え永久磁石９の磁力を下げて、取り外し時にマスク２の折れぐせの生じないようにでき、さらには機械化して作業性を良くし、位置精度を向上させることができるようにした。
【００２１】
上記のごとく、ガラス基板３と開口部を有するマスク２は、プレート１に固定され、さらに該プレート１はキャリアープレート６に複数個セットされ、スパッタ装置内に搬送され、マスク２側からマスク２の開口部を通してガラス基板上に透明導電膜を形成する。なお、プレート１はキャリアープレート６に止めネジ７により固定されている。
【００２２】
前記したように、プレート１の、ガラス基板３の裏面側には、開口部でない（カラーパターンのない）部分に永久磁石９と、該永久磁石の下側位置に電磁石８Ｂが埋め込まれ、磁性材料からなるマスク２との間でガラス基板３を挟着できるようになっている。
【００２３】
マスク２の上方位置には、該マスク２をガラス基板３の上に搬送、転写する磁力および磁極の変更できる電磁石８Ａが移動自在に設置されている。
【００２４】
また、電磁石８Ａ、８Ｂは、それぞれ電流方向を切り替え、磁極をプラス（＋）、マイナス（−）に切り替え可能なスイッチが設けられているとともに、電圧を可変にし、磁束密度を可変にするためのインバータスイッチが設けられている。
【００２５】
このようなスパッタ用治具において、永久磁石９が常にプラス（＋）の磁極があるとして、上記本発明装置の作動を以下に説明する。なお、プラス（＋）、マイナス（−）の磁極は、全て反対にしても、同様の効果が得られる。
【００２６】
（１）まず、電磁石８Ａをマイナス（−）に印加させ、ＩＴＯマスク２を保持・運搬させる。
【００２７】
（２）電磁石８Ｂをマイナス（−）に印加させ、永久磁石９の磁力に相当する分をかけ、永久磁石９の磁力が効かないようにする。
【００２８】
（３）ＩＴＯマスク２を保持した電磁石８Ａを所定のガラス基板３の上方位置に移動させ、電磁石８Ｂのマイナス（−）の磁力を下げて（電圧を下げて）、永久磁石９の磁力が徐々に効くようにする。
【００２９】
（４）電磁石８Ａのマイナス（−）印加の電圧をなくし、スイッチをＯＦＦにする。と同時に、電磁石８Ｂのマイナス（−）印加の電圧をなくした後、スイッチをＯＦＦにする。電磁石８Ｂはプラス（＋）印加にスイッチを切り替えて、徐々に電圧を上げる。ＩＴＯマスク２は永久磁石９側に転写される。
【００３０】
（５）転写後は、電磁石８Ｂのプラス（＋）の電圧を徐々に下げてからスイッチを切り、永久磁石９のみでマスク２を保持する。
【００３１】
ここで、ＩＴＯマスク２の位置にずれが生じた場合は、
（６）永久磁石９はプラス（＋）であるので、電磁石８Ｂをマイナス（−）の磁力で永久磁石９の磁力に相当する分をかけ、永久磁石９の磁力が効かないようにする。電磁石８Ａをマイナス（−）に印加した後、徐々に電圧を上げて磁力を上げ、電磁石８Ａ側へＩＴＯマスク２を転写する。
【００３２】
（７）電磁石８Ａの印加電圧を保持できる程度まで下げた後、再び、（１）〜（５）を繰り返す。
【００３３】
以下、本発明の動作をまとめると次のようになる。
【００３４】

本発明において、マスク２の材質はガラスと熱膨張率がほぼ等しい合金からなることが好ましい。このような合金の好ましい例としては、４２合金（ニッケルと鉄からなる合金）、たとえば、ニッケル４２％、鉄５８％などが挙げられる。また、マスクの厚みは０．１ｍｍ〜１ｍｍ、好ましくは、０．２５ｍｍ〜０．５ｍｍのものが適している。ＩＴＯマスクの厚みが厚くなると、重量が重くなるが、重くなると強い磁力が必要になる。厚みの薄いマスクを用いると、その分軽くなり、永久磁石の微量の磁力でも保持および位置決めが可能となる。
【００３５】
厚みの薄いマスクを用いると、マスクの取外しの際、その磁力が邪魔になるが、厚みが薄いと、外す際の持った部分と磁石で吸着している境界で「ヘコ」と称する折れぐせが生じる場合があるが、永久磁石の微量の磁力で保持しているため、このような折れぐせを防止することができる。
【００３６】
永久磁石９は、サマリウムコバルト系磁石であることが好ましい。一般に永久磁石は室温では強い磁力を有していても、２００℃以上の温度になると磁力が減少する。サマリウムコバルト系の磁石はこのような高温においても磁力の低下が少ないからである。
【００３７】
なお、本発明においては、ガラス基板を吸着、保持、搬送、転写して、マスクの位置決めを行うが、マスク、ガラス基板エッジを止め金具で把持する際、止め金の把持部分に、合成樹脂フィルムを張り付けることで、ガラス基板の傷の発生を防止することができる。
【００３８】
この場合、前記合成樹脂としては、基板上に薄膜を形成する際の熱による劣化を防ぐため、２００℃以上の耐熱性を有しているものが好ましい。一例を挙げると、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂などである。これら合成樹脂は、基板支持具の基板との接触部に上記樹脂をコーティングしてもよいし、予め所定の形状に加工した上記樹脂を接合してもよい。被膜の厚さは特に限定されないが、被膜の耐久性と樹脂からの放出ガスの容易性の点から、１〜１００００μｍの範囲が好ましい。１μｍより薄いと被膜の耐久性が悪く、使用中に膜が剥がれやすい。また、１００００μｍより厚いと樹脂からの放出ガスの影響で光線透過率が低下したり、抵抗値が悪くなりやすいからである。
【００３９】
ポリイミドフィルムは、２００℃の高温に耐える耐熱性材料であり、かつ、ガスを発生することがないため好ましく、カラーパターンに悪影響を与えることがない。
【００４０】
マスクは、エッチングにて作製されたものが好ましい。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は、上記の構成とすることにより、マスクの保持・搬送・およびガラス基板上への転写、位置決めを簡単かつ確実に行うことができ、また、マスクの取り外しは、電磁石の逆印加磁力でかるくなったために取扱い性が良く、マスクの折れぐせを防止することができるという効果を奏する。さらに、ガラス基板のカラーパターンを傷付けることがなく、また、マスクエッジ部分のＩＴＯの切れも良く、にじみや影もでにくい基板支持具とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスパッタ用治具の実施例を示す断面図である。
【図２】本発明に係るマスク、ガラス基板をセットする前の、キャリアプレートにプレートをセットした状態の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１：プレート
１ａ、１ｂ：開口部
２：マスク
２ａ、２ｂ：開口部
３：ガラス碁板
３ａ、３ｂ：カラーパターン
５：止めピン
６：キャリアプレート
７：止めネジ
８Ａ、８Ｂ：電磁石
９：永久磁石

Claims

開口部が形成されたプレートと、カラーパターン形成された基板と、該カラーパターンが形成された領域に対向するように開口部が形成された磁性材料からなるマスクとを備え、上記プレートとマスクとの間に基板を固定する基板支持具であって、前記プレートに永久磁石と、磁力および磁極が変更可能な電磁石を備えさせてなることを特徴とする基板支持具。
前記プレートがキャリアプレートにセットされてなることを特徴とする請求項１記載の基板支持具。
前記マスクの対面位置に、該マスクを基板上に搬送、転写する磁力および磁極が変更可能な電磁石が移動自在に設置されてなることを特徴とする請求項１または２記載の基板支持具。
前記マスクの材質が、ガラスと熱膨張率がほぼ等しい合金からなるものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の基板支持具。
前記マスクの厚みが、０．１ｍｍ〜１ｍｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の基板支持具。
前記永久磁石が、サマリウムコバルト系の磁石であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の基板支持具。
カラーパターンが形成された基板を、該カラーパターンが形成された領域に対向するように開口部が形成された磁性材料からなるマスクと、開口部が形成された永久磁石と、磁力および磁極が変更可能な電磁石を備えさせてなるプレートと、の間に挟持するに際し、上記電磁石の磁力を下げて、永久磁石の磁力によって前記マスクを基板を介して挟持することを特徴とする基板の支持方法。
前記マスクを磁力および磁極が変更可能な電磁石により吸着保持して、前記基板上の位置に搬送し、基板上に転写するに際し、前記プレートの電磁石により永久磁石の磁力を下げた状態にて、前記吸着保持された電磁石から基板上にマスクを転写することを特徴とする請求項７に記載の基板の支持方法。