JP4958406B2

JP4958406B2 - 真空雰囲気中におけるガラス基板のハンドリング方法

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Publication number: JP4958406B2
Application number: JP2005109710A
Authority: JP
Inventors: 栄一飯島
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2005-04-06
Filing date: 2005-04-06
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2025-04-06
Also published as: JP2006290477A

Description

本発明は、例えば、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）の製造工程において、ガラス基板の表面に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）被膜を形成する際に適用される真空リターン式蒸着装置に例示される真空リターン式処理装置の内部などでのガラス基板のハンドリング方法に関する。

ガラス基板の表面にＭｇＯ被膜などの蒸着被膜を形成するための真空リターン式蒸着装置は、基本的には、仕込／取出室と蒸着室の２室または仕込室と蒸着室と取出室の３室を、仕切バルブを介して連設した構成を備えるものであり、外部から装置内に搬入された蒸着被膜形成前のガラス基板の搬送トレイへの載置や、装置内から外部に搬出するための蒸着被膜形成後のガラス基板の搬送トレイからの取り外しといったような、ガラス基板の搬送トレイに対する受け渡しを行う移載部や、蒸着被膜形成後のガラス基板を取り外した後の搬送トレイを初期の位置に戻して新しい蒸着被膜形成前のガラス基板を載置するための搬送トレイのリターン部を含め、すべての作動が真空雰囲気中で行われる。こうした装置は、蒸着室内を大気に曝すことがないこと、蒸着処理の前処理として、ガラス基板を載置した搬送トレイに対し、仕込／取出室と蒸着室の間や仕込室と蒸着室の間に設けた加熱室で脱ガスや加熱を行ったりすることができるので、蒸着室内の雰囲気を安定に維持することができること、バッチ式の装置に比較して作業者一人当りの生産量が大きいことなどの利点があるので、例えば、ＰＤＰ用のガラス基板の表面にＭｇＯ被膜を形成するための装置として利用されている。

真空リターン式蒸着装置の一例の概略構成を図６に示す。図６に示した装置では、仕込／取出室３１で外部から装置内に搬入されたガラス基板が搬送トレイに載置され、搬送トレイに載置されたガラス基板は、搬送室３２に送り込まれた後、加熱室３３で脱ガス・加熱されてから、蒸着室３４で下方から蒸着被膜が表面に形成される。蒸着室３４で表面に蒸着被膜が形成されたガラス基板は、冷却室３５で冷却された後、搬送室３２を経て、仕込／取出室３１で搬送トレイから取り外され、装置内から外部に搬出される。

以上のような構成を有する真空リターン式蒸着装置において、蒸着被膜形成前のガラス基板を搬送トレイに載置する際や蒸着被膜形成後のガラス基板を搬送トレイから取り外す際などのガラス基板のハンドリングには、真空チャックを利用することができないことから、これまで、昇降ピンやローラを用いたハンドリング機構が採用されてきた（例えば特許文献１や特許文献２を参照）。
特開平９−２７９３４１号公報特開２００１−３１９５７２号公報

しかしながら、以上のようなガラス基板のハンドリング機構は、ハンドリングする対象となるガラス基板が、例えば、４２インチのパネルを３枚以上調製することができるほどに大型になると、種々の問題を抱えることになる。例えば、図１に示すような、１枚のガラス基板から６枚のパネルを調製するための、四角形状の枠体１と、枠体１の対向する枠辺と枠辺の間に架設した薄体状部材２とから構成され、薄体状部材２を、図１における横方向に対向する枠辺と枠辺の間に縦方向の枠辺に平行に３本、縦方向の対向する枠辺と枠辺の間に横方向の枠辺に平行に４本、架設して、個々の薄体状部材２を、ガラス基板が搬送トレイに載置されている状態を形成するための保持部材として機能させるとともに、ガラス基板における６つの蒸着被膜形成領域Ｘを画定するためのマスク部材として機能させた搬送トレイＡ（この搬送トレイＡは、薄体状部材２をその両端を枠体１の各枠片とスプリングなどの弾性部材３を介して連結することでテンションを付加して架設してあるので、熱負荷によるガラス基板の割れなどが発生することを回避することができるものである）に対し、昇降ピンやローラを用いてガラス基板の受け渡しを行う場合、図２に示すように、ガラス基板Ｂの外周部を、４本の外側の薄体状部材２によって形成される外枠よりも外側にはみ出させ、昇降ピンやローラを斜線で示したガラス基板Ｂの外周ハンドリング領域Ｙに下方から当接させて行う必要があるので、その分、ガラス基板の大きさを大きくしなければならないといった問題がある。
また、昇降ピンやローラをガラス基板の外周ハンドリング領域のみに下方から当接させてガラス基板をハンドリングする場合、ガラス基板の中央部に無視できない基板撓みが発生し、搬送トレイに対する受け渡しの位置精度に支障を来たすといった問題がある。この問題は、例えば、ガラス基板の外周ハンドリング領域に加え、内側の蒸着被膜形成領域ではない領域、即ち、薄体状部材が当接する領域にも下方から昇降ピンを当接させるようにすれば解決することができる。しかしながら、このような構成とするためには、薄体状部材にガラス基板が昇降ピンを受けることができるようにするための孔を設けるなどといった対策を講じなければならず、機構が複雑化するので望ましくない。
また、昇降ピンやローラをガラス基板の下方から当接させてハンドリングするので、ハンドリングする対象が蒸着被膜形成後のガラス基板の場合、ガラス基板の表面に形成された蒸着被膜に昇降ピンやローラが接触してしまうことで、蒸着被膜を形成したガラス基板が不良品となったり、ダストを発生させてしまったりする恐れがある。
そこで本発明は、大型のガラス基板であっても、簡易な構成で、搬送トレイに対する受け渡しなどを確実なものとする、真空雰囲気中におけるガラス基板のハンドリング方法を提供することを目的とする。

本発明者は、上記の点に鑑みて種々の検討を行った結果、温度制御を行ったガラス基板に対して静電チャックを用いることで上記の課題を解決することができることを知見した。

上記の知見に基づいてなされた本発明の真空雰囲気中におけるガラス基板のハンドリング方法は、請求項１記載の通り、四角形状の枠体と、枠体の対向する枠辺と枠辺の間に架設した薄体状部材とから構成された搬送トレイを使用する真空リターン式蒸着装置の内部において行われる、蒸着被膜形成前のガラス基板を搬送トレイに載置する際又は蒸着被膜形成後のガラス基板を搬送トレイから取り外す際のガラス基板のハンドリング方法であって、１０^−３Ｐａ〜３０Ｐａの真空雰囲気下で、温度を２５０℃〜４８０℃に制御したガラス基板の搬送トレイの薄体状部材と当接する部位に対して、上方から±１００Ｖ〜±５００Ｖの印加電圧で静電チャックを用いて行うことを特徴とする。
また、請求項２記載のハンドリング方法は、請求項１記載のハンドリング方法において、ガラス基板が、真空リターン式蒸着装置の内部で、表面に酸化マグネシウム被膜を形成してプラズマディスプレイパネルを製造するためのガラス基板であることを特徴とする。

本発明によれば、大型のガラス基板であっても、簡易な構成で、搬送トレイに対する受け渡しなどを確実なものとする、真空雰囲気中におけるガラス基板のハンドリング方法が提供される。

本発明の真空雰囲気中におけるガラス基板のハンドリング方法は、温度を１５０℃〜４８０℃に制御したガラス基板に対して静電チャックを用いて行うことを特徴とするものである。真空雰囲気（例えば１０^-3Ｐａ〜３０Ｐａ）中で静電チャックを用いてガラス基板をハンドリングする際、ガラス基板の温度を１５０℃〜４８０℃に制御することで、印加電圧が±１００Ｖ〜±５００Ｖ程度であっても５００ｇｆ／ｃｍ²〜１０００ｇｆ／ｃｍ²程度の優れた吸着力を得ることができるとともに、安定した離脱（デチャック）特性を得ることができる。ガラス基板の温度が１５０℃を下回るとガラス基板に対する吸着や離脱が遅すぎて効率的なハンドリングが行えなくなる恐れがある。ガラス基板の温度を上げることで吸着力が向上するのは、ガラス基板の体積抵抗率が低下し、グラディエント力に加えてジョンソンラーベック力が関与するようになるからであると考えられる。ガラス基板の温度は、望ましくは１９０℃以上である。ガラス基板の温度制御は、例えば、図６に示した真空リターン式蒸着装置の仕込／取出室で行う場合、通常のランプヒータ、シースヒータ、プレートヒータなどを用いて行えばよい。

ガラス基板の温度を１５０℃〜４８０℃に制御することで、所定の大きさのガラス基板のハンドリングに必要な静電チャックの個数を少なくしたり、大きさを小さくしたりすることができる。従って、例えば、図６に示した真空リターン式蒸着装置の仕込／取出室で、ガラス基板の蒸着被膜形成領域ではない領域に静電チャックを上方から吸着させてハンドリングする場合でも、少ない個数の小さい静電チャックを用いて次のようにして行うことができる。

図３に、６枚のパネルを調製するためのガラス基板Ｃの蒸着被膜形成領域ではない領域（非表示部領域）Ｚを斜線で示す（６つの空白部分Ｘが蒸着被膜形成領域となる）。例えば、図４に示すように、図３に示したガラス基板Ｃの非表示部領域Ｚに１６個の静電チャック４を上方から吸着させて、これをハンドリングする。図５は、ガラス基板Ｃをこのようにハンドリングして、図１に示した搬送トレイＡに載置した状態を示す図である（ガラス基板Ｃの非表示部領域Ｚは搬送トレイＡの薄体状部材２が当接する領域に相当する）。

本発明において用いる静電チャックは、自体周知の構造を有するものであってよい。その形状は特段制限されるものではないが、ガラス基板の限られた面積の非表示部領域に吸着させて所定の吸着力を得るためには角型であることが望ましい。その一例としては、外形が縦１０ｍｍ×横１００ｍｍ×高さ２０ｍｍで、底面に吸着部を有するものが挙げられる。なお、複数個の静電チャックは、個々に独立してガラス基板に吸着させるようにしてもよいし、取付位置調節機構を備えたベースプレートの所定位置に取り付けられた形態でガラス基板に吸着させるようにしてもよい。

ガラス基板の非表示部領域の任意の位置に任意の個数の静電チャックを上方から吸着させてハンドリングするようにすれば、昇降ピンやローラをガラス基板の外周ハンドリング領域に下方から当接させてハンドリングする従来のハンドリング機構を採用する場合のように、ガラス基板に外周ハンドリング領域を確保する必要がないので、同じ大きさの蒸着被膜形成領域を持つパネルを同じ枚数調製する際にも、従来のハンドリング機構を採用する場合と比較して、必要なガラス基板の大きさを小さくすることができる（図２におけるガラス基板Ｂと図５におけるガラス基板Ｃの大きさを対比のこと）。また、ガラス基板を搬送トレイに載置した際に、外側の薄体状部材が当接するガラス基板の領域のみならず、内側の薄体状部材が当接する領域にも静電チャックを吸着させることができるので、ガラス基板の中央部に基板撓みが発生することを回避することができる。従って、用いる搬送トレイが、四角形状の枠体と、枠体の対向する枠辺と枠辺の間に架設した薄体状部材とから構成され、薄体状部材を、一方の対向する枠辺と枠辺の間に他方の枠辺に平行に３本以上、他方の対向する枠辺と枠辺の間に一方の枠辺に平行に２本以上、架設して、個々の薄体状部材を、ガラス基板が搬送トレイに載置されている状態を形成するための保持部材として機能させるとともに、ガラス基板における２つ以上の蒸着被膜形成領域を画定するためのマスク部材として機能させた、１枚のガラス基板から複数枚のパネルを調製するための搬送トレイの場合、本発明はとりわけ効果を発揮する。また、ガラス基板を上方からハンドリングするので、ガラス基板の表面に下方から形成された蒸着被膜にハンドリング機構が接触することがないことから、ハンドリング機構に起因して、蒸着被膜を形成したガラス基板が不良品となったり、ダストを発生させてしまったりすることを回避することができる。

なお、本発明のハンドリング方法は、真空チャックを利用することができないことから、これまで、昇降ピンやローラを用いたハンドリング機構が採用されてきた真空リターン式蒸着装置に例示される真空リターン式処理装置の内部で、ガラス基板をハンドリングする際に極めて好適に採用することができるが、本発明のハンドリング方法は、ＭｇＯ成膜室（蒸着室）の他、表面にＭｇＯ被膜を形成したガラス基板と、それに対向する所定の部材を表面に形成したガラス基板の位置合わせを行うためのアライメント室や、位置合わせの後に両者を封着するための封着室などを備えるＰＤＰ一貫製造装置におけるアライメント室で、真空雰囲気中においてガラス基板同士の位置合わせを行うためにこれらをハンドリングする際に採用することもできる。また、本発明においてハンドリング対象となるガラス基板は、そのサイズが限定されるものではなく、所定の大きさのパネルを１枚調製できるサイズのものであってもよいし、複数枚調製できるサイズのものであってもよい。

真空雰囲気中で、外形が縦１０ｍｍ×横１００ｍｍ×高さ２０ｍｍで、底面に吸着部を有する静電チャックに、±２００Ｖの電圧を印加し、種々の温度に制御した一般のＰＤＰ用ガラス基板をハンドリングすることで、吸着特性と離脱特性を評価した。

（１）吸着特性
ガラス基板の温度を１５０℃にした場合、吸着開始から約３００秒で約５００ｇｆ／ｃｍ²の吸着力を発揮した。
ガラス基板の温度を２５０℃にした場合、吸着開始直後に約１０００ｇｆ／ｃｍ²以上の吸着力を発揮した。
表１に、最大吸着力の９０％に達するまでの時間をチャック時間として示す。

（２）離脱特性
次に、最大吸着力に達した後に電源をオフにし、所定時間経過後に吸着力の測定を行い、最大吸着力の１０％にまで減衰する時間を離脱時間として求めた。結果を表２に示す。

（３）まとめ
上記の試験結果から明らかなように、ガラス基板の温度を上げるに従って、静電チャックのチャック時間と離脱時間はともに短縮化され、ガラス基板の温度を１５０℃〜４８０℃に制御することにより５秒以下〜３００秒程度で優れた吸着特性と離脱特性を発揮させることができることがわかった。一方、ガラス基板の温度を１００℃に制御して、１５０℃〜４８０℃に制御した場合と同等の吸着特性と離脱特性を得ようとした場合、±５ｋＶ以上の電圧を印加しなければならなかった。

本発明は、大型のガラス基板であっても、簡易な構成で、搬送トレイに対する受け渡しなどを確実なものとする、真空雰囲気中におけるガラス基板のハンドリング方法を提供することができる点において産業上の利用可能性を有する。

ガラス基板を搬送するための搬送トレイの一実施形態の概略平面図である。従来のハンドリング機構を採用した場合のガラス基板を搬送トレイに載置した状態を示す図である。ガラス基板の蒸着被膜形成領域と非表示部領域を示す図である。ガラス基板に静電チャックを吸着させた図（平面図）である。本発明のハンドリング方法を採用してガラス基板を搬送トレイに載置した状態を示す図である。真空リターン式蒸着装置の一例の概略構成図である。

符号の説明

Ａ搬送トレイ
Ｂガラス基板
Ｃガラス基板
１枠体
２薄体状部材
３弾性部材
４静電チャック
Ｘ蒸着被膜形成領域
Ｙ外周ハンドリング領域
Ｚガラス基板の蒸着被膜形成領域ではない領域（非表示部領域）
３１仕込／取出室
３２搬送室
３３加熱室
３４蒸着室
３５冷却室

Claims

四角形状の枠体と、枠体の対向する枠辺と枠辺の間に架設した薄体状部材とから構成された搬送トレイを使用する真空リターン式蒸着装置の内部において行われる、蒸着被膜形成前のガラス基板を搬送トレイに載置する際又は蒸着被膜形成後のガラス基板を搬送トレイから取り外す際のガラス基板のハンドリング方法であって、１０^−３Ｐａ〜３０Ｐａの真空雰囲気下で、温度を２５０℃〜４８０℃に制御したガラス基板の搬送トレイの薄体状部材と当接する部位に対して、上方から±１００Ｖ〜±５００Ｖの印加電圧で静電チャックを用いて行うことを特徴とするハンドリング方法。
ガラス基板が、真空リターン式蒸着装置の内部で、表面に酸化マグネシウム被膜を形成してプラズマディスプレイパネルを製造するためのガラス基板であることを特徴とする請求項１記載のハンドリング方法。