JP4287800B2 - 静電除去装置 - Google Patents

Description

本発明は、静電放電（Electro Static Discharge ＝ ESD）破壊を回避できる静電気除去装置およびその応用に関し、特に、導電性を持たない搬送物を搬送する、同じく導電性を持たずに静電気の蓄積が生じ易い搬送機構、例えば、液晶ディスプレイパネル製造工場内の基板搬送機構に応用される静電気除去装置に関する。

現在、フラットディスプレイの製造プロセスにおいて、加工されるべき基板は、ローラ搬送方式により搬送されるのが一般的となっている。この際、ローラとの接触面積が大きくなり過ぎて、基板に汚れが付着したり傷がついたりするのを回避するため、通常はゴムまたはプラスチックからなる環状体が緩衝材としてローラに設けてられている。そして、この緩衝材と加工されるべき基板との摩擦を利用して搬送が達成されている。

ところで、常温あるいは摂氏６００℃以下にある搬送機構内においては、除電を目的としてイオナイザーや軟Ｘ線（soft X-ray）などの静電除去機が使用されるが、これらの機器も６００℃を超える作業環境下では機能しなくなってしまう。

よって、加工プロセスの温度が、ゴムまたはプラスチックからなる環状体、および一般の金属（例えば鉄）からなるローラの最高耐熱温度以上となる場合には、耐高温性材料からなるローラを使用する必要がある。

目下、耐高温性を持つとしてよく用いられているローラは石英ローラであるが、加工されるべき基板の多くはガラス基板であり、ガラスと石英は共に絶縁体物質であるため、上述した如くの摩擦により搬送を行う搬送機構において、静電気はうまく逃がされずに蓄積し、それが一定量に達して製品に損傷を与える、という事態が起こる。

さて、低温ポリシリコン液晶ディスプレイの製造工程において、ＲＴＰ（Rapid Thermal Process）アニール処理は、現段階で最も広く利用されている高温アニール処理技術の１つである。図１に示すのは、典型的な低温ポリシリコン用のＲＴＰアニール設備１の主要構造図である。１０は予備加熱ゾーン（Pre-Heat Zone）であり、ここでガラス基板４２は赤外線ハロゲンランプ（Infrared Halogen Lamp）により加熱され、室温から徐々に所定の予熱温度まで昇温される。２０は熱処理ゾーン（Thermal Process Zone）であり、ここでガラス基板４２上に蒸着されたポリシリコン膜がキセノンアークランプ（Xenon Arc Lamp）により高速に加熱され、予熱温度から所定のプロセス温度まで昇温される。３０は後工程加熱ゾーン（Post-Process Zone）または冷却ゾーンと呼ばれるゾーンであり、ここでは、急速な降温によってガラス基板４２が割れるのを回避すべく、ガラス基板４２は赤外線ハロゲンランプにより高温状態から緩やかに降温され、低温とされる。コンベアシステム５０がモータを通して歯付ベルトを駆動し、ローラ４０（Quartz Roller）を従動し回転させると、ローラ４０の回転によりガラス基板４２が移載され、上述の各ゾーンを順次通過していく。図２に示すのは、ＲＴＰチャンバ１０の上面図である。ローラ４０は両側壁（Side Chamber Wall）４１の間に固定されており、ガラス基板４２はローラ４０上に載置されて矢印の方向に前進する。

図３に示すのは、従来技術によるローラ４０の構造説明図である。このローラ４０は石英ローラ体４００と２つのステンレス支持スリーブ４０２とから構成されており、ガラス基板４２と石英ローラ体４００とが連続的に摩擦しあうことを利用して、搬送の目的を達成させている。しかし、ガラス基板４２と石英ローラ体４００とが摩擦を起こすと、同時にガラス基板４２の表面および石英ローラ体４００の表面に静電気が発生することともなるが、石英ローラ体４００は絶縁体物質であるため、かかる静電気を放散させ難く、蓄積させ易い。特に、上述の冷却ゾーンおよび加熱チャンバ内において製品を搬送する石英ローラ体表面に静電気が蓄積し、それが一定量となると、製品がダメージを受けることになる。例えば、図４ＡおよびＢが示すのは静電気により損傷を受けた製品であるが、丸で囲んだ箇所を見るとわかるように、製品のリード線（または接点）先端は静電気によりダメージを受け焦げ付いている。このようになると、さらには漏電の発生が危惧される。

上述に鑑みて、本発明の主な目的は、静電気が発生し易い搬送機構、特に高温環境中で加工プロセスを実行する機器または設備、例えば、低温ポリシリコン用アニール設備の搬送機構に適用される静電気除去装置を提供することにある。

すなわち、本発明は、少なくとも、導電性軸棒と、この導電性軸棒を支持する２つの導電性支持部材と、前記導電性軸棒と電気的に接続する接地端と、を備えてなる静電気除去装置に関する。

前記導電性支持部材はスリーブを有し、このスリーブと前記導電性軸棒の端部との間にスペースが形成されることが好ましい。

前記導電性支持部材の一端に配設されるコネクタ本体と、このコネクタ本体を回転自在に連結させ、かつ前記接地端と電気的に接続する連接部材と、からなる導電性ロータリーコネクタをさらに備えていることが好ましい。

前記導電性軸棒が、炭化ケイ素、ケイ化モリブデン、黒鉛、金属炭化物、ステンレスおよびこれらの組合せからなる群より選ばれた材料で構成されることが好ましい。

前記スペースに内装され、前記導電性軸棒と前記スリーブとに当接する導電性弾性体をさらに備えていることが好ましい。

また、本発明は、基板に対して加熱処理を行う設備において、請求項１に記載の静電気除去装置を備えることを特徴とする設備に関する。

本発明に係る静電気除去装置は、低温ポリシリコン用アニール設備などにおける搬送機構のローラを、導電性材料からなる要素で構成したと共に、これら構成要素に導電経路を形成させたため、導電性の無いガラス基板を搬送する過程で摩擦による静電気が生じても、静電気はこの導電経路を介してスムーズに放出される。よって、静電放電破壊が有効に回避される。

本発明の提供する静電気除去装置は、静電気を生じ易い搬送機構、特に、低温ポリシリコンアニール設備のような、高温環境中で加工プロセスが実行される機器や設備の搬送機構に適用されるものである。当該静電気除去装置は、導電性軸棒と、２つの導電性支持部材と、２つの導電性弾性体と、導電性ロータリーコネクタとから構成される。各導電性支持部材は、それぞれスリーブを有してなり、一方側が導電性軸棒の両端に、他方側の端部がアニール設備の対向しあう側壁にそれぞれ配設される。導電性軸棒の各端部と、これらに対応する各スリーブとの間にはスペースがそれぞれ形成される。各導電性弾性体は、両端が導電性軸棒とスリーブに当接した状態で各スペースにそれぞれ内装される。導電性ロータリーコネクタは、コネクタ本体および連接部材からなり、コネクタ本体は、いずれか一方の導電性支持部材の一端に設けられ、かつ、連接部材に回転自在に連結されている。連接部材は、アニール設備のコネクタが配される方の側壁面に固設される。連接部材の所定位置には、接地端に接続するリード線が設けてある。

また、本発明の提供する、ガラス基板上のポリシリコンに対して加熱処理を行うための設備は、２つの側壁と、これら両側壁の間に設けられて少なくとも１枚のガラス基板を移載する複数本のローラとを備えてなるものである。各ローラは、導電性軸棒と、２つの導電性支持部材と、２つの導電性弾性体と、導電性ロータリーコネクタと、搬送システムとをそれぞれ備えて構成される。各導電性支持部材は、それぞれスリーブを有してなり、導電性軸棒の両端にそれぞれ配設される。また、導電性軸棒の各端部と、これらに対応する各スリーブとの間にはスペースがそれぞれ形成される。各導電性弾性体は、両端が導電性軸棒とスリーブに当接した状態で各スペースにそれぞれ内装される。導電性ロータリーコネクタは、コネクタ本体および連接部材からなり、コネクタ本体は、いずれか一方の導電性支持部材の一端に設けられ、かつ、連接部材に回転自在に連結されている。連接部材は、アニール設備のコネクタが配される方の側壁面に固設される。連接部材の所定位置には、接地端に接続するリード線が設けてある。搬送システムは、複数本の導電性ローラを回転させて、少なくとも１枚のガラス基板を搬送するものである。

以下、本発明の上述およびその他の目的、特徴ならびに長所がより明確に理解されるよう、好ましい実施形態を具体的に挙げ、図面と対応させながら、詳細に説明していく。

図５に示すのは、本発明の一実施形態によるローラを説明する平面図である。このローラ３は、所定の設備の搬送システム（図示せず）に設置されるのに適している。

ローラ３の導電性軸棒３１は、ステンレスまたは炭化ケイ素からなる軸棒であり、このうち、炭化ケイ素の軸棒は耐高温性に優れるため、例えばアニール設備の加熱チャンバ（Heater Chamber）内での使用に好適である。軸棒には、この他にも耐高温性を持つ導電性材料、例えばケイ化モリブデン、黒鉛または金属炭化物など、６００℃以上の高温に耐え得る導電性材料を用いることができる。

上記のように構成される本実施形態の導電性ローラ３０によれば、ガラス基板が搬送される際に、ガラス基板とローラとの摩擦によって静電気が生じても、静電気はローラ軸体を伝わり、分散されるのである。よって、摩擦による微粒子および静電気の発生を低減でき、製品の歩留りが向上する。

図６に示すのは、本発明に係る静電気除去装置の好ましい実施形態を説明する平面図である。この静電気除去装置２は、高温環境下で加工を実行する設備、例えばアニール設備の搬送システムに使用されるのに適している。静電気除去装置２は、少なくとも１枚のガラス基板（図示せず）を載置させる複数本のローラ３を備えてなる。各ローラ３は、導電性軸棒３１、導電性支持部材３２、導電性弾性体３４および導電性ロータリーコネクタ３６をそれぞれ備えている。

導電性軸棒３１は、ステンレスまたは炭化ケイ素からなる軸棒であり、このうち炭化ケイ素からなる軸棒は耐高温性に優れるため、例えばアニール設備の加熱チャンバ内での使用に好適である。軸棒には、この他にも耐高温性を有する導電性材料、例えばケイ化モリブデン、黒鉛または金属炭化物などといった高温（６００℃以上）に耐え得る導電性材料を用いることができる。なお、ステンレスを用いる場合、その軸棒は高温耐性を有さないため、加熱チャンバ以外の搬送ゾーンのみで使用することとなる。

導電性軸棒３１の両端には導電性支持部材３２が設けられる。各導電性支持部材３２は、それぞれステンレス製のスリーブ３２０を有してなり、一方側が導電性軸棒３１両端に、他方側の端部が、対向し合う設備の側壁４１にそれぞれ配設されている。導電性軸棒３１の各端部と各スリーブ３２０との間には、それぞれスペース３２２が形成されており、かつ、各スリーブ３２０には、導電性軸棒３１を固定するためにＯリング３２４がそれぞれ内設されている。さらに、各スリーブ３２０のスペース３２２には、例えばバネである導電性弾性体３４が、スリーブ３２０の底部と導電性軸棒３１とに当接した状態でそれぞれ収装されている。なお、弾性体３４は、金属製の板バネまたはその他導電性を有する弾性体とすることができる。

導電性ロータリーコネクタ３６は、例えば水銀ロータリーコネクタであって、コネクタ本体３６０および連接部材３６２からなっている。コネクタ本体３６０はいずれか一方の導電性支持部材３２の一端に配設され、かつ、連接部材３６２に回転自在に連結されている。連接部材３６２は、側壁４１内に固設され、接地端ＧＮＤに接続するリード線３８が取り付けられている。

このような構成により、導電性軸棒３と、これに接続する導電性弾性体３４、導電性（水銀）ロータリーコネクタ３６、リード線３８および接地端ＧＮＤとにより形成される導電経路を介して接地が行われることになり、搬送時、ガラス基板との摩擦で静電気が生じた際に、静電気はこの導電経路を通って接地端ＧＮＤへ導かれるため、静電放電破壊の発生を回避することができる。

図７に示すのは、図６の装置に使用されるローラのもう１つの実施形態を説明する平面図である。ローラ３´の構成要素のうち大部分、例えば導電性支持部材３２、導電性弾性体３４および導電性ロータリーコネクタ３６は、図６に示すものと同じであるのでその説明は省くこととする。本実施形態のローラ３´は、導電性軸棒３１´の外表面を凹凸状に形成したことで、摩擦により生じる微粒子と静電気の発生を低減させるという点において図６のローラと相違している。

図８に示すのは、本発明に係る静電気除去装置２を低温ポリシリコン用アニール設備４中に設置した状態を示す説明図である。図６を図８と併せて参照すると理解が容易となるはずである。複数本のローラ３は両側壁４１の間に配置されており、搬送機構５０のモータがベルトを駆動してローラ３を従動し回転させると、ガラス基板４２は移載されて、上述した従来技術と同じ予備加熱ゾーン１０、熱処理ゾーン２０および後工程加熱ゾーン３０を順次通過する。この過程で摩擦により静電気が発生すると、その静電気は、導電性軸棒３１、導電性弾性体３４、導電性支持部材３２、導電性ロータリーコネクタ３６およびリード線３８を介し接地端ＧＮＤへ導かれて放出され、静電気は除去されることとなる。

図９ＡおよびＢに示すのは、静電電圧の実験データ図である。横軸は加熱チャンバ内における異なる位置を表す数値、縦軸は測定された静電電圧値である。このうち、特性曲線Ａは従来の石英ローラを用いた際に測定された静電電圧値を表し、特性曲線Ｂは本発明に係る静電気除去装置を用いたときの静電電圧値を表す。この実験データ図から明らかなように、本発明に係る静電気除去装置を使用した場合、その電圧値は比較的安定しており、優れた除電効果が発揮されていることがわかる。

以上、好適な実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されることはなく、本発明の精神と範囲を脱しない限りにおいて、当業者は各種変更および修飾を加えることができる。すなわち、本発明の保護範囲は、添付の特許請求の範囲で定義された範囲が基準となる。

典型的な低温ポリシリコン用ＲＴＰアニール設備の主要構造図である。 ＲＴＰチャンバの上面図である。 従来技術によるローラの構造説明図である。 ＡおよびＢは、静電気により損傷を受け焦げ痕がついた製品である。 本発明の一実施形態によるローラを説明する平面図である。 本発明の一実施形態による静電気除去装置を説明する平面図である。 本発明の別な実施形態によるローラを説明する平面図である。 本発明に係る静電気除去装置を低温ポリシリコン用アニール設備に設置した状態を示す説明図である。 静電電圧の実験データ図である。 静電電圧の実験データ図である。

符号の説明

１０ 予備加熱ゾーン
２０ 熱処理ゾーン
３０ 後工程加熱ゾーン
４２ ガラス基板
２ 静電気除去装置
３，３´ ローラ
４ 低温ポリシリコン用アニール設備
３１，３１´ 導電性軸棒
３２ 導電性支持部材
３４ 導電性弾性体
３６ 導電性ロータリーコネクタ
３２０ スリーブ
４１ 側壁
３２４ Ｏリング
３６０ コネクタ本体
３６２ 連接部材
３８ リード線
ＧＮＤ 接地端

Claims (5)

1. 互いに平行して設置され、且つ、同じ高さに位置される複数の導電性軸棒、
   前記導電性軸棒の両端を支持し、前記導電性軸棒の両端にそれぞれ配設されるスリーブを有し、前記導電性軸棒の端部と前記スリーブとの間にスペースが形成される複数の導電性支持部材、
   前記スペースに内装され、前記導電性軸棒と前記スリーブとに当接する導電性弾性体、及び
   前記スリーブの一端に設置されるコネクタ本体と、前記コネクタ本体に回転自在に連結され、且つ、接地端子に電気的に接続した連接部材を含む導電性ロータリーコネクタを含む静電気除去機能を備えた液晶ディスプレイパネルの搬送装置。
2. 前記導電性軸棒と前記スリーブとの間に設置され、前記導電性軸棒を前記スリーブ中に固定する複数のＯリングを更に含む請求項１に記載の液晶ディスプレイパネルの搬送装置。
3. 前記導電性軸棒の材料が、炭化ケイ素、ケイ化モリブデン、黒鉛、金属炭化物、ステンレスおよびこれらの組合せからなる群より選ばれた材料である請求項１又は２に記載の液晶ディスプレイパネルの搬送装置。
4. 前記導電性ロータリーコネクタは、水銀からなるコネクタである請求項１ないし３のいずれかに記載の液晶ディスプレイパネルの搬送装置。
5. 前記導電性弾性体は、金属製バネである請求項１ないし４のいずれかに記載の液晶ディスプレイの搬送装置。

Images