JP4499031B2 - チャックプレートおよびチャックプレートの製造方法 - Google Patents

Description

本発明はフラットパネルディスプレイの製造工程で使用されるバキュームチャックプレートに関し、特に、剥離帯電を防止する技術に関する。

従来、フラットパネルディスプレイ等の製造に使用されるバキューム式のチャックプレートは、チャックプレートにガラス基板を載置し、バキューム装置によってチャックプレートとガラス基板との間の気圧を下げて吸着させることで、ガラス基板を保持する。

しかし、バキュームにより吸着を解除して、固定されたガラス基板をチャックプレートから離すとき、剥離帯電現象が生じ、ガラス基板が帯電する。基板の厚さが厚く、基板の大きさが小さい場合は、たとえ帯電しても、トラブルが発生するほどまではなかった。しかし、ガラス基板が大型化し、かつ、ガラスの板厚が０．７ｍｍ以下になった現状では、ガラス基板上の帯電量が増加し、次のような問題が生じていた。
i) 放電によりガラス基板にダメージを受ける。
ii）リフトアップが困難になる。
iii）リフトアップ時にガラス基板が割れることがある。
iv）ガラス基板にパーティクルが付着する原因となる。

このような剥離帯電現象を防止するために、従来のチャックプレートは、アルミニウムを母材としたプレートにアルマイト加工を施すことが行われていた。アルミニウムは軽量であり、チャックプレートの軽量化の要請に応じたものでもある。また、アルマイトコートは、チャックプレートの抵抗値を低下させることができ、使用初期では、剥離帯電問題を発生させることはない。

しかし、ガラス基板の累積処理枚数が増加すると、指数関数的に帯電量が増加し、比較的短期間に使用できなくなってしまう。これは、アルマイトが比較的柔らかく、摩滅し易いため、摩滅によってガラス基板との接触面積が大きくなって、帯電し易くなるためと考えられている。

そこで、アルマイトコートに代えて、硬度の高いニッケルメッキやクロムメッキをすることも行われている。しかし、これらも剥離帯電問題が発生している。

これに対し、出願人が従来行ってきたフッ素樹脂コーティングは、
１ フッ素樹脂は、物質間の吸着エネルギーが低く、非粘着性に優れ、摩擦係数が低いので、ガラス基板との相関作用が小さく、剥離による静電気の発生量が少なくなる。
２ フッ素樹脂に導電性物質を付加しており、導電性を有するので、コーティング自体の帯電によるガラス基板への悪影響がない。
３ ガラス基板からの有機物やＳｉ及びＳｉＯ_２粒子などの固着を激減できる。
等の特徴を有する。

しかし、フッ素樹脂のコーティング層は、チャックプレートとして使用することにより少しずつ摩耗して薄くなる。フッ素樹脂のコーティング層の厚さは、厚い方が、長期間の使用が可能となることから望ましい。

また、前記した従来のフッ素樹脂コーティングでは、コーティング層の厚さは、３０〜４０μｍが限度であり、もっと厚いコーティング層が求められている。

フッ素樹脂コーティングをする場合、アンカー効果を持たせるために母材となるチャックプレートの表面を粗面に荒らす加工を行う。粗面にすることで、フッ素樹脂の層を強力に把持できるのである。また、フッ素樹脂層の平坦度を確保するために、研削加工或いはラッピングなどの研磨加工を行う必要があり、研磨代だけコーティング層を厚く形成する必要もある。粗面にする方法としては、サンドブラスト処理が適しているが、研磨加工後のコーティング層の厚さを５０μｍ以上にするには、母材の表面粗さを、Ｒｍａｘ４０〜６０μｍ程度にする必要がある。

一方、フッ素樹脂がコーティングされたチャックプレートは、表面の平坦度が２０μｍ以下であることが要求される。２０μｍを越える平坦度では、バキュームにより吸着したとき、チャックプレートの高低差がガラス基板の表面の平坦度に影響を与え、不良品となるからである。

従来のサンドブラスト処理で、ステンレス鋼やチタンなどの母材にＲｍａｘ４０〜６０μｍの粗面を形成しようとすると、高圧の砥粒を吹き付ける必要があった。そのため、母材が砥粒の圧力によって曲がるなどの変形を受け、コーティング層の平坦度を２０μｍ以下にすることは困難であった。

本発明は、このような事実に鑑みてなされたもので、フッ素樹脂コーティング層の厚さを厚くして、寿命を長くできるチャックプレートを提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために本発明のチャックプレートは、ステンレス鋼、チタン又はチタン合金製のチャックプレートの母材表面を、Ｒｍａｘ４０〜６０μｍの粗面にし、該表面に導電性を付加したフッ素樹脂をコーティングし、研磨加工後のコーティング層の厚さを５０〜１００μｍとし、かつ、コーティング層の表面の平坦度を２０μｍ以下としたことを特徴としている。

又は、アルミ製のチャックプレートの母材表面を、Ｒｍａｘ７５〜９０μｍの粗面にし、該表面に導電性を付加したフッ素樹脂をコーティングし、研磨加工後のコーティング層の厚さを５０〜１００μｍとし、かつ、コーティング層の表面の平坦度を２０μｍ以下としたことを特徴としている。

上記の目的を達成するために本発明のチャックプレートの製造方法は、ステンレス鋼、チタン又はチタン合金製のチャックプレートの母材表面を、０．０５〜０．１５ＭＰａの圧力で、ブロワーによるサンドブラスト加工によりＲｍａｘ４０〜６０μｍの粗面にし、該表面に導電性を付加したフッ素樹脂をコーティングし、研磨加工後のコーティング層の厚さを５０〜１００μｍとし、かつ、コーティング層の表面の平坦度を２０μｍ以下としたことを特徴としている。
又は、アルミニウム製のチャックプレートの母材表面を、０．０５〜０．１５ＭＰａの圧力で、ブロワーによるサンドブラスト加工によりＲｍａｘ７５〜９０μｍの粗面にし、該表面に導電性を付加したフッ素樹脂をコーティングし、研磨加工後のコーティング層の厚さを５０〜１００μｍとし、かつ、コーティング層の表面の平坦度を２０μｍ以下としたことを特徴としている。

母材がステンレス鋼又はチタンの場合は、表面をＲｍａｘ４０〜６０μｍの粗さにすることで、母材がアルミニウムの場合は、表面をＲｍａｘ４０〜６０μｍの粗さにすることで、導電性物質が付加されたフッ素樹脂層の研磨後の厚さが５０〜１００μｍとなるようなコーティングが可能となり、チャックプレートの寿命を永く延ばすことができる。コーティング層の平坦度も２０μｍ以下にすることができるので、バキュームによりガラス基板を吸着したときの、ガラス基板の変形を小さくし、不良品の発生を少なくすることができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明のチャックプレート１０の断面図である。チャックプレートの母材１１は、アルミニウム、ステンレス鋼、チタン、チタン合金などの金属製板材で、図示しないが、必要に応じてバキュームのための溝や孔が形成されている。本発明では、この母材の表面１１ａを粗面にしている。粗面にするのは、上にコーティングされた導電性のフッ素樹脂層１２を強力に支持するためである。

図２は、母材１１の表面１１ａの一部を拡大した図である。表面１１ａの凹凸の最大と最小との差がＲｍａｘである。また、極大値を示すところが、ピークで、図２には、Ｐ１からＰ５の５個のピークが表示されている。

本発明では、粗面にする方法としては、特許第３０２４０９５号に記載されたサンドブラスト法を採用した。具体的には、圧力は０．０５〜０．１５ＭＰａと低圧にし、砥粒はＳｉＣの粒度１００番のものを使用した。また、このサンドブラストは、大きな風量で砥粒を吹き付けることを特徴としているが、そのために、レシプロ式コンプレッサーではなく、ブロワーを使用した。このような方法によって、母材１１を変形させることなく、面粗度を、ステンレス鋼、チタン又はチタン合金製の母材１１の場合、Ｒｍａｘ４０〜６０μｍ、アルミニウム製の母材１１の場合は、Ｒｍａｘ７５〜９０μｍの粗面にすることが可能となった。

表面１１ａの測定は、母材１１の表面の相互に離間した５カ所で測定し、各測定個所で、決められた長さＬ＝１０ｍｍについて面粗度を測定し、各測定個所で、図２に示すような線図を得た。そしてステンレス鋼、チタン又はチタン合金製の母材１１の場合、各測定個所におけるＲｍａｘが少なくとも４０〜６０μｍとし、５カ所の測定個所の少なくとも１カ所でＲｍａｘが４５μｍを越えること、また、Ｒｏ＝１５μｍとなるピークの数を数え、１測定個所で２個以上、５カ所の平均で３個以上になることを、合格の基準とした。図２では、Ｒｏを越えるピークは、Ｐ２，Ｐ３，Ｐ５の３個である。

４０μｍ未満では、５０〜１００μｍの厚さのフッ素樹脂層１２を把持する力が不足して剥がれ易くなるからである。一方上限の６０μｍは、同一条件によるサンドブラストで形成できる最大の粗さである。

また、アルミニウム製のチャックプレートの母材１１の場合は、各測定個所におけるＲｍａｘが少なくとも７５〜９０μｍとし、５カ所の測定個所の少なくとも１カ所でＲｍａｘが７５μｍを越えること、また、Ｒｏ＝２０μｍとなるピークの数を数え、１測定個所で２個以上、５カ所の平均で３個以上になることを、合格の基準とした。

７５μｍ未満では、５０〜１００μｍの厚さのフッ素樹脂層１２を把持する力が不足して剥がれ易くなるからである。上限の９０μｍは、同一条件によるサンドブラストで形成できる最大の粗さである。

このように母材１１がアルミニウム製の場合、母材１１がステンレス鋼、チタン又はチタン合金製の場合より表面の粗さを大きくしたのは、アルミニウムはステンレス等に比べて柔らかく、アンカー力が低下するためである。表面の粗さを大きくすることによって、必要なアンカー力を確保することが可能となる。

上記のようにして処理された母材１１の表面１１ａに、導電性物質を付加したフッ素樹脂層１２をコーティングした。導電性物質やフッ素樹脂及びコーティング方法は、従来から行われている方法である。コーティング後に、フッ素樹脂層１２はラップ研磨され、研磨後のフッ素樹脂層１２の厚さｔを、５０〜１００μｍとすることができた。

なお、フッ素樹脂層１２の厚さｔは、母材１１の表面１１ａからの高さであり、凹凸の山の上方に形成される厚さである。

図３は、研磨加工後のフッ素樹脂層１２の表面１２ａの拡大図である。フッ素樹脂層１２の表面１２ａは、母材１１の表面１１ａに比べて凹凸は殆どないが、うねりがある。この最大と最小との差を平坦度Ｕと称している。このうねりの原因としては、母材１１の製造工程で生じた厚さムラや、母材１１の製造後に受けた変形がある。このうち、前者については、母材１１の製造方法を改良することによって、解消できる。後者については、サンドブラスト加工の際に受ける変形が大きい。

ガラス基板は、フッ素樹脂層１２の上に載置され、バキュームで吸引されて表面１２ａに吸着される。したがって、平坦度Ｕが大きいと、ガラス基板にもうねりの凹凸に応じた凹凸ができることになり、ガラス基板に加工がされた場合に、この凹凸による誤差が発生する。そのため、平坦度Ｕは２０μｍ以下とされている。

従来のサンドブラスト法では、Ｒｍａｘを４０〜６０μｍになるようにすると、砥粒の噴射圧を、０．８〜１．０ＭＰａ程度にする必要があった。すると、噴射圧が大きいので、母材１１自身が変形し、平坦度Ｕが大きくなってチャックプレート１０として使用できなくなっていた。

本発明では、上述したように、サンドブラストを低圧で行い、かつ、ブロワーを用いた大流量の空気を使用することで、母材を変形させることがなくなり、平坦度に優れ、面粗度の粗い母材を得て、所望の厚さのフッ素樹脂コーティング層を有するチャックプレートを得ることができた。

本発明のチャックプレートの断面図である。 母材の表面の一部を拡大した図である。 フッ素樹脂層の表面の拡大図である。

符号の説明

１０ チャックプレート
１１ 母材
１１ａ 表面
１２ フッ素樹脂層
１２ａ 表面

Claims (4)

1. ステンレス鋼、チタン又はチタン合金製のチャックプレートの母材表面を、Ｒｍａｘ４０〜６０μｍの粗面にし、該表面に導電性を付加したフッ素樹脂をコーティングし、研磨加工後のコーティング層の厚さを５０〜１００μｍとし、かつ、コーティング層の表面の平坦度を２０μｍ以下としたことを特徴とするチャックプレート。
2. アルミニウム製のチャックプレートの母材表面を、Ｒｍａｘ７５〜９０μｍの粗面にし、該表面に導電性を付加したフッ素樹脂をコーティングし、研磨加工後のコーティング層の厚さを５０〜１００μｍとし、かつ、コーティング層の表面の平坦度を２０μｍ以下としたことを特徴とするチャックプレート。
3. ステンレス鋼、チタン又はチタン合金製のチャックプレートの母材表面を、０．０５〜０．１５ＭＰａの圧力で、ブロワーによるサンドブラスト加工によりＲｍａｘ４０〜６０μｍの粗面にし、該表面に導電性を付加したフッ素樹脂をコーティングし、研磨加工後のコーティング層の厚さを５０〜１００μｍとし、かつ、コーティング層の表面の平坦度を２０μｍ以下としたことを特徴とするチャックプレートの製造方法。
4. アルミニウム製のチャックプレートの母材表面を、０．０５〜０．１５ＭＰａの圧力で、ブロワーによるサンドブラスト加工によりＲｍａｘ７５〜９０μｍの粗面にし、該表面に導電性を付加したフッ素樹脂をコーティングし、研磨加工後のコーティング層の厚さを５０〜１００μｍとし、かつ、コーティング層の表面の平坦度を２０μｍ以下としたことを特徴とするチャックプレートの製造方法。

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