JP6001667B2 - 基板処理装置及び液晶表示パネル製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、処理終了後、基板を装置から取り外すときに生じる静電気の発生を抑制する基板処理装置に関する。

液晶表示パネルは、表面に薄膜トランジスタ等の電子部品、透明導電膜等を製膜した透明基板（以下、単に基板と称する）を所定の隙間をあけて配置し、その隙間に液晶材料が充填された構造を有している。

このような液晶表示パネルを製造する場合、基板処理装置において、前記基板のトランジスタの形成プロセスとしてアニール処理が行われる。前記アニール処理は、前記基板を高温環境中に一定時間配置する処理である。前記基板処理装置では、前記アニール処理が行われるため、前記基板を支持する支持部材として、耐熱性が高い石英材料が用いられる。前記基板処理装置においてアニール処理を行う場合、前記基板の周囲が高温となることから、前記基板の周囲の湿度が下がる。前記基板の周囲の湿度が低いことから、前記基板の前記基板処理装置からの搬出時において、前記基板が前記支持部材から引きはがされる（剥離される）ときに剥離帯電が発生しやすくなり、前記基板に静電気が溜まりやすい。

近年、液晶表示パネルは大型化、高精細化しており、従来よりも基板に静電気が溜まり、静電気放電（ＥＳＤ）が発生し静電破壊する問題が深刻になってきている。この原因として、前記基板に形成される配線が長くなって、アンテナ効果により電荷の影響を受けやすくなったことが挙げられる。また、静電破壊の発生箇所はトランジスタ部であることが多く、前記液晶表示パネルの高精細化によりトランジスタの数が増え、静電破壊する確率が増えたことも原因の一つと考えられる。そのため、大型及び（又は）高精細な液晶表示パネルを構成する基板では、基板になるべく静電気が発生しないようにすることが好ましい。

このような、剥離による基板に静電気が帯電するのを抑制する方法として、例えば、特開２００２−４３３９６号公報には、前記支持部材（ステージ）に形成されたセラミックピン（尖った部材）で前記基板を支持し、前記基板と前記支持部材との接触面積を減らすことで静電気を抑制する方法が提案されている。また、同公報には、基板自体或いは基板の周囲の湿度を高めることで、前記基板と前記支持部材（ステージ）との間の静電気の発生を抑制する方法も提案されている。

特開２００５−１２８１２９号公報

液晶表示パネルが大型化しており、前記基板も大型化してきている。前記基板は大型化するとその重量も大きくなる。そして、静電気を抑制するため特開２００２−４３３９６号公報に示すようなセラミックピンで基板を支持すると、セラミックピンと基板との接触部分の接触面積が小さくなる。前記大型の基板では、前記基板の接触部に作用する圧力が大きくなり、前記基板が変形、破損の原因となるためセラミックピンのような尖った部材により、接触面積を小さくする方法を採用することが難しい。

また、前記基板自体或いは前記基板の周囲の湿度を上げる方法の場合、前記基板の表面に不純物が付着しやすくなり、前記基板の表面の清浄性が保てなくなる可能性がある。また、湿度を上げるとき水を噴霧するので、前記基板処理装置に水を処理するための機能を持たせなくてはならず、前記基板処理装置が大型化、複雑化してしまう。さらには、前記基板の表面に水分の付着跡が残ると、表示むらやトランジスタ特性異常の原因となる場合がある。

そこで本発明は、簡単な構成で、前記基板の静電破壊を抑制し、不良品の発生を抑制することができる基板処理装置及び基板処理装置を用いた液晶表示パネル製造装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明は、基板を支持する棒状の基板支持部材を備え、前記基板に所定の処理を施す基板処理装置であって、前記基板支持部材は、少なくとも前記基板と接触する部分に凹凸が形成された静電気抑制部を備えていることを特徴とする。

この構成によると、前記基板と接触する部分に凹凸を有する前記静電気抑制部を備えることで、円滑な外周面を有する基板支持部材を用いる場合に比べて、前記基板と前記基板支持部材との接触面積が小さくなる。

このことより、前記基板処理装置では、前記基板の移動を行う或いは前記基板の処理を行うとき、前記基板の前記基板支持部材と接触する部分での摩擦帯電や剥離帯電を抑制することが可能である。

また、前記基板支持部材が棒状であることから、前記基板を点ではなく線或いは面で支持する。そのため、ピン等で基板を支持する基板支持部材に比べて、基板を支持する部分が広いので、前記基板の重量が大きくなったとしても、前記基板に力（応力）が集中しにくく、前記基板の変形や破損が発生しにくい。

以上のことより、前記基板処理装置で前記基板の処理を行うことで、前記基板に帯電する静電気による静電破壊や、前記基板の重量による応力集中によって不良品の発生を抑えることが可能である。

上記構成において、前記静電気抑制部が前記基板支持部材の外周面全面に形成されていてもよい。この構成によると、前記静電気抑制部を部分的に形成する場合に比べて製造が簡単である。

上記構成において、少なくとも前記静電気抑制部が多孔質材料で形成されていてもよい。

上記構成において、少なくとも前記静電気抑制部が耐熱性を有する材料で形成されていてもよい。

上記構成において、少なくとも前記基板支持部材の前記静電気抑制部が、導電性を有する材料で形成されているとともに、接地されていてもよい。この構成によると、

上記構成において、前記静電気抑制部に、前記基板支持部材の長手方向に並ぶ凹部が形成されていてもよい。この構成によると、前記凹部を備えることで、前記基板と前記基板支持部との接触面積を小さくすることができ、それだけ、前記基板で摩擦帯電や剥離帯電が発生するのを抑制することができる。

上記構成において、前記凹部は前記基板支持部材の周方向に連続して形成されている凹溝であってもよい。前記凹溝は前記基板支持部材に対し螺旋状であってもよい。

上記構成において、前記基板に対して施す処理としてアニール処理を行うものを挙げることができる。

本発明によると、簡単な構成で、前記基板の静電破壊を抑制し、不良品の発生を抑制することができる基板処理装置及び基板処理装置を用いた液晶表示パネル製造装置を提供することができる。

本発明にかかる基板処理装置の一例を示す概略斜視図である。 図１に示す基板処理装置に用いられる基板支持部材の断面図である。 本発明にかかる基板処理装置の他の例に用いられる基板支持部材の概略図である。 図３に示す基板支持部材の他の例を示す図である。 本発明にかかる基板処理装置のさらに他の例を示す図である。 実験方法を示す概略図である。 実施例と比較例における基板支持部材と基板との接触離間回数による表面帯電量の平均値の変化を示す図である。

以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明にかかる基板処理装置の一例を示す概略斜視図である。図１に示すように、基板処理装置Ａは、液晶表示パネルを構成する液晶ガラス基板１（以下基板１とする）に所定の処理（ここでは、アニール処理）を施す処理装置である。また、基板処理装置Ａはアニール処理に限定されるものではなく、これ以外の処理を施すものであってもよいし、また、アニール処理と他の処理を同時又は順次行うことができるものであってもよい。

基板処理装置Ａは、基板１を支持する基板支持部材２を備えている。図１に示すように、基板支持部材２は、円柱形状を有する棒状の部材であり、２本一組で基板１を支持する。基板支持部材２は、軸が水平方向に延びており、水平方向に平行に並んで配置されている。なお、基板支持部材２は必ずしも平行である必要はない。そして、基板支持部材２は、フレーム３によって回転、摺動しないようにしっかり保持されている。

基板支持部材２は、基板１の底面と接触することで、基板１を支持している。すなわち、基板処理装置Ａでは、並んで配置された基板支持部材２の上方に基板１を載置することで、基板支持部材２が基板１を支持している。上述したように、基板支持部材２が円柱状の部材であるとともに、軸が水平になるように配置されていることで、基板１を線で支持する。これにより、点で支持する場合に比べて、支持点に力が集中するのを抑制し、基板１の変形、破損を抑制している。また、基板支持部材２が平行に配置されていることで、基板１は端部を基板支持部材２に水平状態を保って支持される。

なお、図１の基板処理装置Ａにおいて、基板支持部材２及びフレーム３は、１枚の基板１を支持する構成となっているが、実際には、複数枚の基板１を上下に隙間を上げて保持することができる構成を有している。

基板処理装置Ａでは、基板１に対してアニール処理を施すことができる。ここで、アニール処理とは、トランジスタを形成するのに必要なプロセスであり、基板１を所定の高温環境下に一定時間配置する処理である。そして、基板支持部材２はアニール処理を行う間、高温環境下で基板１を安定して支持することが要求される。すなわち、基板支持部材２は耐熱性を有している（高温環境下でも変形、破損しにくい）必要があり、ここでは、石英で形成された円柱部材が用いられる。

図１に示すように、２本の基板支持部材２で基板１を支持している場合、基板１は安定して支持される。一方で、処理終了後、基板１を移動させるとき、基板１が基板支持部材２から引きはがす（剥離する）とき、剥離帯電により基板１に静電気が溜まりやすい。また、基板１に対する処理によっては、基板１と基板支持部材２との間に摩擦が発生する場合があり、摩擦帯電により基板１に静電気が溜まる場合がある。また、基板処理装置Ａでは、アニール処理を行うとき、基板１を配置する部分の温度を高温にするため、相対湿度が低下する。このことからも、静電気が発生しやすくなっている。

前述したとおり、液晶表示パネルは大型化、高精細化しており、従来よりも基板１に静電気が溜まり、静電気放電（ＥＳＤ）が発生し静電破壊する問題が深刻化になってきている。このことから、大型あるいは高精細な液晶表示パネルを構成する基板１の処理（アニール処理）では、基板１になるべく静電気が発生しないようにすることが好ましい。

そこで、基板処理装置Ａでは、基板１に静電気が発生するのを抑制する基板支持部材２を用いている。図２は図１に示す基板処理装置に用いられる基板支持部材の断面図である。図２に示すように、基板支持部材２の外周面は、表面に細かい凹凸が形成された静電気抑制部２１を備えている。このような静電気抑制部２１を備えることで、基板１と基板支持部材２との接触面積を小さくすることができる。

また、静電気抑制部２１は細かい凹凸が形成されているものであり、基板１と基板支持部材２とは、広い範囲で接触している。そのため、基板支持部材２が基板１を支持したとき、基板１の一部に力が集中し、基板１が変形したり、破損したりするのを抑制することができる。

静電気抑制部２１を備えた基板支持部材２は、石英で形成された丸棒の表面にブラスト処理を施すことで形成することができる。また、ブラスト処理に限定されるものではなく、例えば、化学薬品に石英で形成された丸棒を浸漬させる方法等、表面に細かい凹凸を有する基板支持部材２を形成する方法を広く用いることができる。また、基板処理装置Ａでは、基板支持部材２の外周面全体に細かい凹凸を有する静電気抑制部２１を形成しているが、基板１と接触する部分のみに静電気抑制部２１を形成してもよい。

このように、静電気抑制部２１を形成し基板１と基板支持部材２との接触面積を小さく形成することで、基板支持部材２から基板１を取り外すときに、基板１に摩擦帯電及び（又は）剥離帯電による静電気の蓄積を抑制している。これにより、基板１の静電気放電による静電破壊を抑制することができる。

なお、この凹凸は、基板１の帯電量の減少するため、表面粗さＲａが０．６μｍ以上であることが好ましい、しかしながら、凹凸の表面粗さＲａが大きくなりすぎると、基板支持部材２自体の耐久性が低下しやすくなるとともに、基板１の基板支持部材２との接触部分に傷がつきやすくなる。このことから、基板１の帯電量の減少と基板１の保持を両立するため、表面粗さＲａを０．８μｍ〜１．２μｍが好ましい。

また、上述の実施形態では、基板支持部材２として石英製の棒状部材としているがこれに限定されるものではなく、高温環境下で変形、破損しにくい材質のものを広く採用することができる。また、例えば、基板支持部材２を耐熱性を有するセラミックスで形成してもよい。セラミックスは多孔質であるので、予め表面に細かい凹凸、すなわち、静電気抑制部を備えており、静電気抑制部を形成する工程を省くことが可能である。また、基板支持部材２は一体成型体でなくてもよい。例えば、表面に凹凸を有する材料で静電気抑制部を形成しておき、棒状の部材に取り付けてもよい。

さらに、上述の実施形態では、基板支持部材２は円柱形状（断面円形状）としているが、これに限定されるものではなく、楕円柱形状（断面楕円形状）、断面多角形の柱状等、基板１との接触面積が小さく、安定して基板１を保持することができる形状を広く採用することが可能である。

（第２実施形態）
本発明にかかる基板処理装置の他の例について図面を参照して説明する。図３は本発明にかかる基板処理装置の他の例に用いられる基板支持部材の概略図である。図３に示す基板支持部材４は、外周面にらせん状の凹溝４１１を備えた静電気抑制部４１を備えている。このような、らせん状の凹溝４１１を備えた基板支持部材４を用いることでも、基板支持部材４と基板１との接触面積を小さくすることができる。

このことから、基板１を基板支持部材４で支持した状態で、処理しているとき或いは基板１を基板支持部材４から取り外すときに発生する摩擦帯電や剥離帯電を抑制することが可能となっている。なお、基板支持部材４の外周面に螺旋状の凹溝４１１を形成しておき、さらに表面に細かい凹凸を形成して静電気抑制部４１としてもよい。このように構成することで、静電気の発生をより防ぐことが可能である。また、図３に示すように、凹溝４１１は断面Ｖ字状であるが、これに限定されるものではなく、表面に不連続部分を形成することができる形状（例えば、断面矩形状、断面半円状等）を広く採用することができる。

また、図４に示すように、基板支持部材４ｂの外周面に軸方向に並んで形成された環状の凹部４２１を備えた静電気抑制部４２を備えていてもよい。図４は図３に示す基板支持部材の他の例を示す図である。なお、静電気抑制部４２の表面に細かい凹凸が形成されていてもよい。この構成でも、図３に示す、基板支持部材４と同様、基板１に発生する静電気を効果的に抑制することが可能である。

なお、その他の効果については、第１実施形態と同じである。

（第３実施形態）
本発明にかかる基板処理装置の他の例について図面を参照して説明する。図５は本発明にかかる基板処理装置のさらに他の例を示す図である。図５に示す基板処理装置Ｂは、基板支持部材５と、基板支持部材５を保持するフレーム６とを備えている。

図５に示す基板支持部材５は、耐熱性及び導電性を有する材料（例えば、ＳｉＣ等）で形成されている。そして、フレーム６も耐熱性の高い金属で形成されており、基板支持部材５とフレーム６とは直接接触することで、導通状態となっている。そして、図５に示すように基板処理装置Ｂでは、フレーム６が接地されている。これにより、基板支持部材５も接地されている。

このように、接地された基板支持部材５を用いることで、基板１を処理するとき或いは基板１を基板支持部材５から取り外すときの静電気が基板１に帯電するのを抑制することが可能である。

なお、その他の効果については、第１実施形態と同じである。

（実施例１）
本発明にかかる基板処理装置に用いられる基板支持部材の効果について実際に基板の帯電量を測定して確認した。実験では、実施例として石英の円柱の表面にブラスト処理を施した基板支持部材を用いたものを用い、比較例として石英の円柱を基板支持部材として用いたものとを用いた。

まず実験方法について説明する。図６は実験方法を示す概略図である。実験に用いた基板は、液晶表示パネルを想定し、ガラス基板である。図６に示すように、７３０ｍｍ×９２０ｍｍの長方形板状のガラス基板を支持できるように、基板支持部材を平行に配置している。このとき、基板支持部材はプラスチック製のフレームに保持されている。

このように配置された基板支持部材に基板を載せたのち、接触離間を所定回数繰り返し、その時の基板上の複数のポイントでの表面帯電量を計測した。測定ポイントは、各基板支持部材と接触している部分の両端部と中央部分である。図６に示しているように、（１）〜（６）の番号を付している。そして、接触離間を１０回繰り返すごとに各ポイントでの表面帯電量を検出した。

実施例の結果を表１に比較例の結果を表２に示している。また、実施例及び比較例において接近離間回数ごとに、測定した表面帯電量の平均値を算出しその結果を図７に示している。図７は実施例と比較例における基板支持部材と基板との接触離間回数による表面帯電量の平均値の変化を示す図である。図７では縦軸が表面帯電量（ｋＶ）、横軸が基板１と基板支持部材２との接近離間回数である。

表１、表２及び図７を見ると、実施例では１００回程度の接触離間を繰り返しても、表面帯電量はほとんど変化していないことがわかる。一方で、比較例では、接触離間を繰り返すごとに、表面帯電量が増加していることがわかる。

このことは、実施例では基板と基板支持部材の接触面積が小さくなっており、そのため、基板と基板支持部材との接触離間を行うときの剥離帯電が起きにくくなっているといえる。一方で、比較例では、基板と基板支持部材の接触面積が大きいので、基板と基板支持部材との接触離間が行われる毎に、剥離帯電が発生し、そのときに発生した電荷が蓄積されていっていることがわかる。

このことから、本発明にかかる基板処理装置では、基板の帯電を抑制し、静電破壊による不良基板が発生を抑制できることがわかった。

なお、上記実施形態及び実施例では、液晶表示パネルに用いられるガラス基板を処理の対象とする基板処理装置について説明しているが、液晶表示パネル以外、例えば、太陽電池パネル等の製造に用いられる基板にも適用可能である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこの内容に限定されるものではない。また本発明の実施形態は、発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の改変を加えることが可能である。

本発明は基板の製造装置に利用することが可能である。

１ 基板
２ 基板支持部材
２１ 静電気抑制部
３ フレーム
１ 携帯端末

Claims (9)

1. 外周面で基板を支持する棒状の基板支持部材と、前記基板支持部材を保持するフレームを備え、前記基板に所定の処理を施す基板処理装置であって、
   前記基板支持部材は石英で形成されると共に、回転及び摺動しないようにフレームに保持されており、
   前記基板支持部材が、少なくとも前記基板と接触する部分に表面粗さが０．８μｍ〜１．２μｍの凹凸が形成された静電気抑制部を備え、
   前記静電気抑制部を含む前記基板支持部材の外周面には、前記基板支持部材の周方向に連続して形成されている凹溝が、前記基板支持部材の長手方向に並んで複数個形成されていることを特徴とする基板処理装置。
2. 外周面で基板を支持する棒状の基板支持部材を備え、前記基板に所定の処理を施す基板処理装置であって、
   前記基板支持部材が、少なくとも前記基板と接触する部分に凹凸が形成された静電気抑制部を備え、
   前記静電気抑制部を含む前記基板支持部材の外周面には、前記基板支持部材の長手方向に並び、前記基板支持部材の周方向に連続する螺旋状の凹溝が形成されていることを特徴とする基板処理装置。
3. 前記凹凸の表面粗さが０．８μｍ〜１．２μｍである請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記基板支持部材は、回転及び摺動しないようにフレームに保持されている請求項２または３に記載の基板処理装置。
5. 前記静電気抑制部が前記基板支持部材の外周面全面に形成されている請求項１から４のいずれかに記載の基板処理装置。
6. 少なくとも前記静電気抑制部が耐熱性を有する材料で形成されている請求項１から請求項５のいずれかに記載の基板処理装置。
7. 前記基板に対しアニール処理を行う請求項６に記載の基板処理装置。
8. 前記凹凸は、基板支持部材の表面にブラスト処理を施して形成する請求項１から７のいずれかに記載の基板処理装置。
9. 前記基板がガラス基板である請求項１から請求項８のいずれかに記載の基板処理装置を備えている液晶表示パネル製造装置。

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