JP7209318B2 - フラットパネルディスプレイ製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、真空下でガラス基板に所定の処理を施すフラットパネルディスプレイ製造装置で、ガラス基板に帯電している電荷の除電機能を備えた装置に関する。

液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ、有機ELディスプレイ等のフラットパネルディスプレイの製造工程は真空下で実施されている。
製造工程の具体例としては、不純物を導入するためのイオン注入工程や回路パターンをパターニングするための露光工程、薄膜を成膜するための成膜工程等が挙げられる。

各工程の実施にあたっては、搬送ロボット等を使用したガラス基板の処理室への搬入出や基板支持機構を用いたガラス基板の処理位置での位置決めが行われている。

ガラス基板の搬送や位置決めが行われる際、物体間での摩擦や剥離によって、ガラス基板には電荷が帯電する。帯電した電荷をそのままにしておくと、ガラス基板の張り付きや静電気放電が発生する。また、帯電したガラス基板に吸い寄せられたパーティクルが要因となり、基板処理が不良となる恐れもある。
そこで、従来からプラズマを利用してガラス基板の電荷を除電することが行われていた。

具体的には、特許文献１や特許文献２で述べられているイオナイザーを用いた除電方法がある。この除電方法では、真空排気後の室内に窒素やアルゴン等の不活性ガスを充填する。その後、当該ガスに紫外線を照射したり、不活性ガスの雰囲気内でプラズマを点灯したりすることで、不活性ガスを電離してプラズマ化させる。最後に、生成された不活性ガスのプラズマに、ガラス基板を曝すことでガラス基板に帯電した電荷の除電が行われる。

特開２００４－２４１４２０ 特開平９－３２４２６０

特許文献１や特許文献２に述べられる手法では、除電の際に不活性ガスを室内に充填しておくことが必要とされていることから、高真空下での使用には不向きなものであった。

本発明では、高真空下でのガラス基板の除電に適した除電装置を有するフラットパネルディスプレイ製造装置を提供する。

フラットパネルディスプレイ製造装置は、
ガラス基板に対して加工処理が施される処理室と、
前記処理室へのガラス基板の搬入出経路を成す搬送路とを備え、
前記処理室と前記搬送路とは真空雰囲気下にあり、
前記搬送路を構成する真空容器の外壁面に、前記真空容器の内側に向けて前記ガラス基板の除電に用いる電子を放出する除電装置が接続されている。

負に帯電したガラス基板も除電対象にするならば、
前記除電装置は、
導入されたガスの電離により、室内にプラズマが生成されるプラズマ室を備えていて、同室内から前記ガラス基板の除電に用いるプラズマを放出するものであることが望ましい。

プラズマ室内に導入されたガスの利用効率を改善するには、
前記除電装置は、
前記プラズマ室から前記搬送路へプラズマを輸送するためのプラズマ輸送路を有し、
プラズマの輸送方向に垂直な切断面において、前記プラズマ輸送路の切断面が前記プラズマ室の切断面よりも小さいものであることが望ましい。

プラズマ室内で生成されたプラズマを搬送路側に導入し易くするには、
前記プラズマ輸送経路には、プラズマの輸送方向に沿った磁場が形成されていることが望ましい。

プラズマ輸送路の内壁面でのプラズマの消失を避けるために、
前記プラズマ輸送路の外周には、輸送路内にカスプ磁場を生成する永久磁石が設けられていてもよい。

フラットパネルディスプレイ製造装置の除電装置で、搬送路側を真空に保ちながら除電装置のメンテナンスを行うには、
前記プラズマ輸送経路には、輸送路開閉用のバルブが設けられていることが望ましい。

ガラス基板の両面に対して効率的にプラズマを供給するには、
前記搬送路において、前記ガラス基板の側方から前記プラズマ輸送路を通して前記ガラス基板へのプラズマの供給が行われることが望ましい。

搬送路を構成する真空容器の外壁面に除電装置を接続して、除電装置から供給された電子をもとにガラス基板の除電を行うので、搬送路内にガスを充填させる必要がない。このことから、搬送路内を高真空に保つことが可能となる。

フラットパネルディスプレイ製造装置の一例を示す模式的平面図。 除電装置の一例を示す模式的平面図。 ガラス基板に対するプラズマ照射方向についての説明図。

図１はイオンドーピング装置ＩＤの模式的平面図である。イオンドーピング装置ＩＤは、フラットパネルディスプレイ製造装置として、ＴＦＴ素子の製造に使用されている。図１では、本発明の特徴部分である除電装置Ｏの配置に無関係な処理室１よりも上流側（イオンビームの輸送に係る部位）の図示は省略している。

ガラス基板Ｓは大気側の基板収納室４に収納されている。基板処理が行われる際、破線Ｘ１で示される矢印の搬送経路でガラス基板Ｓが搬送される。
具体的には、ガラス基板Ｓは、大気ロボットＲ２で基板収納室４から真空予備室２に搬送される。その後、ガラス基板Ｓは、中間室３の真空ロボットＲ１で真空予備室２から処理室１の基板支持機構６へ搬送される。
基板処理の後、ガラス基板Ｓは破線Ｘ２で示される矢印の搬送経路で収納室４に搬送される。

真空ロボットＲ１や大気ロボットＲ２によるガラス基板Ｓの搬送、基板支持機構６へのガラス基板Ｓの載置や基板支持機構６からのガラス基板Ｓの取外しにおいて、ガラス基板Ｓには摩擦や剥離による電荷が帯電し、これが蓄積される。
本発明では、中間室３を構成する真空容器の外壁面に接続された除電装置Ｏを用いて、ガラス基板Ｓに帯電した電荷を除電している。

従来技術では、除電に先立ってガラス基板の除電を行う室内に不活性ガスを充填させた後、室内に充填された不活性ガスをプラズマ化し、このプラズマを用いてガラス基板を除電していた。
これに対して、本発明の除電装置Ｏでは、除電装置Ｏから供給されたプラズマをもとにガラス基板Ｓの除電を行っているので、中間室３内に不活性ガスを充填しておく必要がない。このことから、本発明の除電装置Ｏは、高真空下（例えば、10^-4Pa台）での使用が可能となる。

除電装置Ｏからプラズマを供給するタイミングは、中間室３の天井に取り付けられた電位計５でガラス基板の電位を計測し、計測結果が基準値を超えていた場合に行うようにしてもいい。ただし、このような計測は必須ではなく、常にプラズマを供給するように構成しておいてもいい。
また、電位計５を取り付ける位置は中間室３の床面や真空ロボットＲ１のロボットハンドに取り付けておいてもよい。さらには、中間室３以外の部屋に取り付けることや電位計５を複数個取り付けておくこと等、様々な構成が考えられる。

図１には、除電装置Ｏを中間室３に接続する構成が描かれているが、除電装置Ｏの接続先は中間室３に限れられない。例えば、除電装置Ｏは、大気と真空雰囲気に切替え可能な真空予備室２に接続されていてもよく、真空下でガラス基板の搬送が行われる場所（ガラス基板の搬入出経路を成す搬送路として利用される場所）であれば、どのような場所であってもよい。

また、除電装置Ｏからプラズマが供給される場所と電位計５でガラス基板Ｓの電位が計測される場所は一致している必要はない。電位計５での計測結果に基づいてプラズマの供給を行うのであれば、ガラス基板Ｓが搬送される順路で、電位計５による電位計測を行う場所を除電装置Ｏからプラズマが供給される場所と同じ場所にするか、この場所よりも前段にしておけば、計測結果に応じてプラズマを適切に供給することが可能となる。

図２には、除電装置Ｏの構成例が描かれている。
除電装置Ｏは、中間室３を構成する真空容器の外壁面に絶縁板１１を介して取り付けられている。この除電装置Ｏの主要部は、電子とイオンからなるプラズマＰが生成されるプラズマ室１３とプラズマ室１３で生成されたプラズマＰを中間室３側に放出するプラズマ輸送路１２で構成されている。

プラズマ室１３では、ガスポートＧを通じて室内に導入されたキセノンやアルゴン等の不活性ガスをフィラメント１６から放出された熱電子で電離することでプラズマＰが生成される。
プラズマ室内でのプラズマ生成や除電装置からのプラズマＰの放出を容易にするために、除電装置Ｏは、図示されるフィラメント電源Ｖｆ、アーク電源Ｖａ（印加電圧は数十ボルト）、引出電源Ｖｅ（印加電圧は数十ボルト）を備えている。

プラズマ室１３の周囲には、プラズマ室１３の内壁面での電子やイオンの消失を防止するためのカスプ磁場生成用の永久磁石１４が配置されている。

プラズマ輸送路１２の外周には輸送路に沿った磁場Ｂを生成するための一対のコイル１５が巻回されている。プラズマ輸送路１２のプラズマＰは、磁場Ｂに捕捉されて輸送路壁面との衝突による消失を避けて、中間室３内に放出される。

コイル１５の構成は一対に限らず、例えば、プラズマ輸送路１２が短い場合にはコイル１５の数は１つでもいいし、これを省略してもいい。また、プラズマ輸送路１２が長い場合には、コイルの数を３つ以上に増加してもいい。さらには、一対のコイル１５間に隙間を設けずに一続きの長いコイルにしておいてもよい。一方、コイル１５に代えて、プラズマ輸送路１２の壁面でのプラズマの消失を避けるために、プラズマ輸送路１２の内壁面近傍にカスプ磁場を生成するための永久磁石をプラズマ輸送路１２の外周に配置しておいてもいい。

プラズマの輸送方向に垂直な平面で、プラズマ輸送路１２とプラズマ室１３を切断したときの切断面を比べれば、プラズマ輸送路１２の切断面はプラズマ室１３の切断面よりも小さい。この関係から、プラズマ室１３に導入された不活性ガスのプラズマ輸送路１２側への抜けが緩和される。これにより、プラズマ室１３内でのプラズマ生成に係るガスの利用効率が向上する。なお、ここで言う切断面とは、プラズマ室１３やプラズマ輸送路１２の壁面だけでなく、各部屋の内部空間も含んだ面をさす。

上述した切断面について、プラズマ輸送路１２とプラズマ室１３の切断面がプラズマの輸送方向で一定である場合もあるが、そうでない場合もある。例えば、プラズマ輸送路１２が、プラズマの輸送方向に沿って径が変化する円筒状の真空容器で構成されている場合、上述した切断面は一定とはならない。プラズマ室１３についても同じことが言える。
プラズマの輸送方向において、一方あるいは両部材の径が変化する場合には、上述した切断面の比較は各部材で切断面がもっとも小さいところで行われる。

プラズマ輸送路１２には、輸送路の開閉を行うためのバルブＶが設けられている。このバルブＶを設けることで、中間室３側を真空状態にしたまま、プラズマ室１３側を大気開放して、除電装置Ｏをメンテナンスすることが可能となる。

プラズマ輸送路１２のプラズマＰが放出される側の端部は、図示されているように中間室３の真空容器壁面に位置していてもいいが、ガラス基板Ｓに近い位置でプラズマＰを放出して除電効率を向上させるならば、中間室３内に突出していてもいい。
なお、上述したプラズマ輸送路１２を設けることは必須ではなく、これを省略してプラズマ室１３を中間室３に直接接続するようにしてもいい。

通常、ガラス基板Ｓは正に帯電しやすい性質ではあるが、負に帯電する場合もある。また、ガラス基板Ｓの表裏の２面で異なる電位に帯電していることも起こり得る。いずれの電位に帯電するかは、フラットパネルディスプレイ製造装置で行われるガラス基板Ｓの処理内容に依存している。
例えば、ガラス基板Ｓに対して成膜処理がなされる場合、膜の性質として負に帯電しやすいものであれば、電位計５によるガラス基板Ｓの電位は負電位として計測される。

図３には、ガラス基板Ｓに対して種々の方向からプラズマＰを照射する例が描かれている。
図３（Ａ）では、ガラス基板Ｓの側方からプラズマＰを照射している。この構成であれば、プラズマＰがガラス基板Ｓの上面と下面の両面に回り込むので、両面を一挙に除電することができる。

ガラス基板Ｓの寸法が大きい場合、図３（Ａ）の構成ではガラス基板Ｓの一方側からのみプラズマＰを照射する構成であるため、プラズマＰが照射される側と反対側での除電が十分に行えないことが懸念される。
この点から、図３（Ｂ）のように、ガラス基板Ｓの両側からプラズマＰを照射するようにしてもよい。

また、図３（Ｃ）のように、ガラス基板Ｓの上下面に対してプラズマＰを照射してもよい。この場合、ガラス基板Ｓの上面に照射されたプラズマＰの下面側への回り込みは、図３（Ａ）や図３（Ｂ）の構成に比べて期待できないので、ガラス基板Ｓの下面側からもプラズマＰを照射した方がいい。
ただし、除電対象とする面がガラス基板Ｓのいずれかの面だけで済むのであれば、除電対象とする面に対向する位置からプラズマＰを照射すればいい。
一方、静電気放電等の問題を確実に解決するならば、ガラス基板Ｓの両面を除電しておく方が望ましい。

ガラス基板Sの除電の後、プラズマ中の正の電荷を有するイオンや負の電荷を有する電子によってガラス基板Ｓに帯電が生じる恐れはある。
ただし、図２の構成例に示す引出電圧Ｖｅの電位が数十ボルトであることから、ガラス基板Sがプラズマ中のイオンや電子で帯電したとしてもガラス基板Sの電位はせいぜい数十ボルトとなる。この帯電電圧は、剥離帯電によるガラス基板Sの電位が数キロボルトにも及ぶということからするとわずかなものであり、これが原因として静電気放電問題等が引き起こされる可能性は低く、ガラス基板処理の歩留まりに影響を与えるものではない。

図１では、フラットパネルディスプレイ製造装置として、イオンドーピング装置を例に挙げていた。しかしながら、本発明が対象とするフラットパネルディスプレイ製造装置はこれに限られない。
例えば、成膜装置のようなマルチチャンバ方式の装置であってもいい。また、個々の装置をシリーズに結合したインライン方式の装置であってもいい。
本発明の構成では、真空下でのガラス基板Sの搬送路を成す真空容器の外壁面に除電装置Ｏが接続されている構成であれば、いかなるフラットパネルディスプレイ製造装置にも応用できる。

上記実施形態では、除電装置ＯからプラズマＰを放出する構成について説明したが、プラズマＰの代わりに電子のみを放出する構成にしてもよい。例えば、図２の構成でガスポートＧを通じた不活性ガスの供給を停止することで、プラズマを生成することなく、電子のみを除電装置Ｏから中間室３内に放出することも可能となる。電子のみを供給する場合には、ガスポートＧをプラズマ室１３に設けておく必要はない。
電子のみを供給するか、プラズマＰを供給するかについては、例えば、電位計５での計測結果をもとに適宜選択してもよい。

上記実施形態では、プラズマ生成の手法として電子衝撃を用いていたが、高周波放電によりプラズマを生成してもよい。
また、熱電子を放出する構成として、フィラメントに代えて、板状のカソードとフィラメントの組み合わせた傍熱型カソードやホーローカソードを採用してもよい。

図３（Ｂ）、図３（Ｃ）では、ガラス基板Ｓの上下左右で異なる場所に複数の除電装置を配置する構成であったが、複数の除電装置Ｏをガラス基板Ｓの上下左右の同じ側に配置してもよい。
例えば、図３（Ａ）の構成において、除電装置Ｏが紙面上下方向や紙面奥手前方向に並べられていてもよい。また、複数の除電装置を１つのユニットとして取り扱うようにしてもよい。

その他、前述した以外に、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行っても良いのはもちろんである。

ＩＤ イオンドーピング装置（フラットパネルディスプレイ製造装置）
Ｏ 除電装置
Ｓ ガラス基板
Ｂ 磁場
Ｖ バルブ
３ 中間室
５ 電位計
１２ プラズマ輸送路
１３ プラズマ室
１５ コイル

Claims (5)

1. ガラス基板に対して加工処理が施される処理室と、
   前記処理室への前記ガラス基板の搬入出経路を成す搬送路とを備え、
   前記処理室と前記搬送路とは真空雰囲気下にあり、
   前記搬送路を構成する真空容器の外壁面に、前記真空容器の内側に向けて前記ガラス基
   板の除電に用いるプラズマを放出する除電装置が接続されていて、
   前記除電装置は、電子とイオンからなるプラズマが生成されるプラズマ室と、前記プラズマを前記真空容器の内側に向けて放出するプラズマ輸送路とを有し、前記プラズマ室では、ガスポートを通じて前記プラズマ室内に導入された不活性ガスから前記プラズマが生成される、フラットパネルディスプレイ製造装置。
2. 前記プラズマ輸送路は、前記プラズマ室から前記搬送路へ延設されており、
   前記プラズマ輸送路の延設方向に垂直な切断面において、前記プラズマ輸送路の切断面が前記プラズマ室の切断面よりも小さい請求項１記載のフラットパネルディスプレイ製造装置。
3. 前記プラズマ輸送路には、前記プラズマ輸送路の前記延設方向に沿った磁場が形成されている請求項２記載のフラットパネルディスプレイ製造装置。
4. 前記プラズマ輸送路には、輸送路開閉用のバルブが設けられている請求項２または３に記載のフラットパネルディスプレイ製造装置。
5. 前記搬送路において、前記ガラス基板の対向面にプラズマの供給が行われる請求項１乃至４のいずれか一項に記載のフラットパネルディスプレイ製造装置。
   

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