特許 7332985 除電装置およびフラットパネルディスプレイ製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-16

(45)【発行日】2023-08-24

(54)【発明の名称】除電装置およびフラットパネルディスプレイ製造装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/677 20060101AFI20230817BHJP

   H05F 3/04 20060101ALI20230817BHJP

   G02F 1/13 20060101ALI20230817BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 A

H05F3/04 Z

G02F1/13 101

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020099894

(22)【出願日】2020-06-09

(65)【公開番号】P2020184634

(43)【公開日】2020-11-12

【審査請求日】2022-03-22

(73)【特許権者】

【識別番号】302054866

【氏名又は名称】日新イオン機器株式会社

(72)【発明者】

【氏名】立道 潤一

(72)【発明者】

【氏名】高橋 元喜

(72)【発明者】

【氏名】永尾 友一

(72)【発明者】

【氏名】丹羽 雄一

(72)【発明者】

【氏名】渡り 健次

【審査官】内田 正和

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０９６４５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１１９９２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１５７９９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１０／０４７０６０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１６／１９９２８２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０３－１０９２２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１４７３３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６７７

Ｈ０５Ｆ ３／０４

Ｇ０２Ｆ １／１３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガラス基板に所定の処理を施す処理室と、内部を高真空状態とされ、前記処理室に前記ガラス基板を搬入する経路となる搬送室とを備えるフラットパネルディスプレイ製造装置に使用され、前記搬送室の内部にプラズマを供給して前記ガラス基板を除電する除電装置であって、
原料ガスから前記プラズマを生成するプラズマ生成室と、
通電されて前記プラズマ生成室内に熱電子を放出するフィラメントと、
前記プラズマ生成室への前記原料ガスの導入を制御するガス制御部と、を備え、
前記ガス制御部は、前記原料ガスの導入が、前記ガラス基板が前記搬送室内の所定位置に到達した時点において開始され、前記ガラス基板の除電が終了するより前であり、前記原料ガスの供給開始から所定時間経過後に停止されるよう制御し、
前記ガス制御部が前記原料ガスの供給を停止した時点において前記フィラメントは通電されていることを特徴とする除電装置。

【請求項2】

前記ガラス基板の前記搬送室内における位置を検知し得る検知部を備え、
前記ガス制御部は、前記検知部の検知結果に基づいて前記原料ガスの導入を開始することを特徴とする請求項１に記載の除電装置。

【請求項3】

前記原料ガスの前記プラズマ生成室内への導入の開始および停止に伴って、前記フィラメントの通電の開始および停止を制御する電流制御部をさらに備え、
前記電流制御部は、前記ガス制御部が前記プラズマ生成室への前記原料ガスの供給を停止した時点から所定時間経過後に、前記フィラメントへの通電を停止することを特徴とする請求項１または２に記載の除電装置。

【請求項4】

ガラス基板に所定の処理を施す処理室と、内部を高真空状態とされ、前記処理室に前記ガラス基板を搬入する経路となる搬送室と、前記搬送室の内部にプラズマを供給して前記ガラス基板を除電し得る除電装置と、を備えるフラットパネルディスプレイ製造装置であって、
前記除電装置は、原料ガスから前記プラズマを生成するプラズマ生成室と、通電されて前記プラズマ生成室内に熱電子を放出するフィラメントと、前記プラズマ生成室への前記原料ガスの導入を制御するガス制御部と、を備え、
前記ガス制御部は、前記原料ガスの導入が、前記ガラス基板が前記搬送室内の所定位置に到達した時点において開始され、前記ガラス基板の除電が終了するより前であり、前記原料ガスの供給開始から所定時間経過後に停止されるよう制御し、
前記ガス制御部が前記原料ガスの供給を停止した時点において前記フィラメントは通電されていることを特徴とするフラットパネルディスプレイ製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、除電装置およびフラットパネルディスプレイ製造装置に関し、特に、ガラス基板を除電するための除電装置、およびその除電装置を使用したフラットパネルディスプレイ製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

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で使用され、ガラス基板に対して成膜、イオン注入、またはエッチング等の各種処理を施す装置として、特許文献１に開示されたフラットパネルディスプレイ製造装置が知られている。特許文献１のフラットパネルディスプレイ製造装置は、各種処理を施すための処理室と、処理室にガラス基板を搬出入する搬出入経路を成す搬送路とを備え、処理室内部と搬送路内部はともに高真空状態とされている。さらに、搬送路を構成する真空容器の外壁面には、ガラス基板の搬送や位置決め時に他の物体との摩擦や剥離帯電現象によって帯電したガラス基板を除電するための除電装置が配置されている。この除電装置は、不活性ガスからプラズマを生成するプラズマ室を備え、生成したプラズマを真空容器内に供給し、帯電したガラス基板をプラズマに曝すことによってガラス基板を除電するものである。特許文献１のフラットパネルディスプレイ製造装置においては、複数のガラス基板を順次搬送する過程の間、除電装置から真空容器内へのプラズマの供給が常に行われるか、または、ガラス基板の電位を計測した結果が基準値を超えていた場合に行われる構成とされている。

【0003】

従来のフラットパネルディスプレイ製造装置においては、除電装置から真空容器内へのプラズマの供給が常に行われていたため、複数のガラス基板を順次搬送して除電する過程において、プラズマ室から真空容器内に流出する不活性ガスによって真空容器の内圧が徐々に高まり、経時的に真空容器内の真空度が低下するという課題があった。また、ガラス基板の電位が基準値を超えていた場合にのみプラズマを供給する場合であっても、ガラス基板が除電され、当該ガラス基板が真空容器から搬出されるまでの間、常に不活性ガスがプラズマ室に供給されていたため、プラズマ室から真空容器内に流出する不活性ガスの量が多く、真空容器内の真空度が低下するという課題があった。すなわち、特許文献１のフラットパネルディスプレイ製造装置においては、搬送路内の内圧を所定値以下に維持する、換言すれば、真空度を所定値以上に維持することが難しいという課題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１９－９６４５９

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は上記課題を解決するものであり、搬送室内を高真空状態に維持しつつガラス基板を除電できる除電装置、および、フラットパネルディスプレイ製造装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明における除電装置は、
ガラス基板に所定の処理を施す処理室と、内部を高真空状態とされ、前記処理室に前記ガラス基板を搬入する経路となる搬送室とを備えるフラットパネルディスプレイ製造装置に使用され、前記搬送室の内部にプラズマを供給して前記ガラス基板を除電する除電装置であって、
原料ガスから前記プラズマを生成するプラズマ生成室と、
前記プラズマ生成室への前記原料ガスへの導入を制御するガス制御部と、を備え、
前記ガス制御部は、前記原料ガスの導入が、前記ガラス基板が前記搬送室内の所定位置に到達した時点において開始され、前記ガラス基板の除電が終了するより前に停止されるよう制御することを特徴としている。

【0007】

この構成によれば、原料ガスは、ガラス基板が搬送室内の所定位置に到達した時点において開始され、ガラス基板の除電が終了するより前に停止されることから、従来と比較して、一枚のガラス基板を除電する過程におけるプラズマ生成室に原料ガスが供給される時間を短くすることができる。したがって、プラズマの生成に寄与しない原料ガスが少なくなり、従来と比較して搬送室内に流出する原料ガスが少なくなることから、搬送室内を高真空状態に維持することができる。

【0008】

また、前記ガラス基板の前記搬送室内における位置を検知し得る検知部を備え、前記ガス制御部は、前記検知部の検知結果に基づいて前記原料ガスの導入を開始する構成としてもよい。

【0009】

この構成によれば、検知部がガラス基板の位置を検知した検知結果に基づいて、プラズマ生成室への原料ガスの導入を開始がされることから、プラズマ生成室への原料ガスの導入を開始するタイミングをより正確に制御できる。したがって、原料ガスがプラズマ生成室に供給される時間をより短くすることができ、搬送室内に流出する原料ガスがさらに少なくなることから、搬送室内を高真空状態より確実に維持することができる。

【0010】

また、前記原料ガスから前記プラズマを生成するためのフィラメントと、
前記原料ガスの前記プラズマ生成室内への導入の開始および停止に伴って、前記フィラメントの通電の開始および停止を制御する電流制御部と、
を備える構成としてもよい。

【0011】

この構成によれば、原料ガスのプラズマ生成室内への導入の開始および停止に伴ってフィラメントの通電の開始および停止を制御することから、原料ガスがプラズマ生成室に供給されない間におけるフィラメントへの通電が停止され、フィラメントの劣化が抑制される。

【0012】

本発明におけるフラットパネルディスプレイ製造装置は、
ガラス基板に所定の処理を施す処理室と、内部を高真空状態とされ、前記処理室に前記ガラス基板を搬入する経路となる搬送室と、前記搬送室の内部にプラズマを供給して前記ガラス基板を除電し得る除電装置と、を備えるフラットパネルディスプレイ製造装置であって、
前記除電装置は、原料ガスから前記プラズマを生成するプラズマ生成室と、前記プラズマ生成室への前記原料ガスの導入を制御するガス制御部と、を備え、
前記ガス制御部は、前記原料ガスの導入が、前記ガラス基板が前記搬送室内の所定位置に到達した時点において開始され、前記ガラス基板の除電が終了するより前に停止されるよう制御することを特徴としている。

【0013】

この構成によれば、原料ガスは、ガラス基板が搬送室内の所定位置に到達した時点において開始され、ガラス基板の除電が終了するより前に停止されることから、従来と比較して、一枚のガラス基板を除電する過程におけるプラズマ生成室に原料ガスが供給される時間を短くすることができる。したがって、プラズマの生成に寄与しない原料ガスが少なくなり、従来と比較して搬送室内に流出する原料ガスが少なくなることから、搬送室内を高真空状態に維持することができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、搬送室内を高真空状態に維持しつつガラス基板を除電することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態における除電装置、および、フラットパネルディスプレイ製造装置を模式的に示す模式的平面図。

【図2】除電装置の構成を模式的に示す平面図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明における一実施形態である除電装置１０、および除電装置１０を備えるフラットパネルディスプレイ製造装置１００について説明する。
フラットパネルディスプレイ製造装置１００は、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で使用され、ガラス基板Ｓに対して成膜、イオン注入、またはエッチング等の各種処理を施す装置である。また、除電装置１０は、後述するように、キセノンやアルゴン等の不活性ガスである原料ガスＧから生成したプラズマＰを生成し、生成したプラズマＰを搬送室３０内のガラス基板Ｓに向けて供給する装置である。搬送中等において摩擦や剥離によって帯電したガラス基板Ｓは、除電装置１０から供給されたプラズマＰに曝されることで除電された後、所定の処理を施されることになる。

【0017】

図１に示すように、フラットパネルディスプレイ製造装置１００は、ガラス基板Ｓに対して所定の処理を施す処理室２０と、内部を大気圧下と高真空下に置き換え可能な真空予備室４０と、処理室２０と真空予備室４０との間に配置された搬送室３０を備えている。また、処理室２０と搬送室３０の内部は高真空状態とされている。

【0018】

図１に破線矢印で示すように、ガラス基板Ｓはフラットパネルディスプレイ製造１００内を所定の搬送経路Ｒに沿って搬送装置（不図示）により搬送される。すなわち、ガラス基板Ｓは、外部から内部を大気圧下に置かれた真空予備室４０に搬入され、真空予備室４０の内部を高真空状態とした後、搬送室３０内を経由して処理室２０内に搬送される。つまり、搬送室３０は、処理室２０にガラス基板Ｓを搬入する経路を構成するものである。また、処理室２０において所定の処理を施されたガラス基板Ｓは再び搬送室３０に搬出され、真空予備室４０を経由して外部に搬出される構成とされている。

【0019】

尚、搬送室３０は、処理室２０にガラス基板Ｓを搬入する経路を構成するものであればよく、真空予備室４０と処理室２０との間に配置されるものに限らない。例えば、処理室２０とは異なる処理室（不図示）から処理室２０への搬送経路となるものであってもよい。また、処理室２０において所定の処理を施された後のガラス基板Ｓは搬送室３０とは別の搬送室（不図示）に搬出される構成であってもよい。

【0020】

また、図１に示すように、フラットパネルディスプレイ製造装置１００は、搬送室３０に隣接するよう配置された除電装置１０を備える。除電装置１０は、搬送室３０の内部に位置するガラス基板Ｓに向けてプラズマＰを供給することによって帯電したガラス基板Ｓを除電するものである。

【0021】

図２に示すように、除電装置１０は、搬送室３０を構成する外壁３１に絶縁版１１を介して取り付けられており、キセノンやアルゴンなどの不活性ガスである原料ガスＧが蓄えられたガス源１８と、ガス源１８から導入された原料ガスＧからプラズマＰを生成するプラズマ生成室１３と、ガス源１８からプラズマ生成室１３への原料ガスＧの導入を制御するガス制御部１７を備えている。プラズマ生成室１３において生成されたプラズマＰは、プラズマ生成室１３から搬送室３０に通じるプラズマ輸送路１２を通じてガラス基板Ｓに供給される構成とされている。

【0022】

図２に示すように、除電装置１０は、プラズマ生成室１３内に熱電子を放出し、原料ガスＧを電離させてプラズマＰを生成するためのフィラメント１６を備えており、フィラメント１６に接続されたフィラメント電源Ｖｆ、フィラメント１６とプラズマを生成室１１との間に接続されたアーク電源Ｖａ、およびプラズマ生成室１３と搬送室３０の外壁３１との間に接続された引出電源Ｖｅを備えている。プラズマ生成室１３の周囲には、プラズマ生成室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を生成するための永久磁石１４が配置されている。

【0023】

また、プラズマ輸送路１２の外周には、プラズマ輸送路１２に沿った磁場Ｂを生成するための一対のコイル１５が巻回されており、プラズマＰは磁場Ｂに捕捉され、プラズマ輸送路１２の内壁面との消失を避けて搬送室３０内に放出される。また、プラズマ輸送路１２には、プラズマ輸送路１２の開閉を行うためのバルブＶが設けられており、バルブＶを閉じることによって搬送室３０側を真空状態にしたたまプラズマ生成室１３側を大気開放して除電装置１０をメンテナンスすることが可能となる。

【0024】

図１および図２に示すように、除電装置１０は、搬送経路Ｒに沿って搬送されるガラス基板Ｓが搬送室３０内の所定位置Ａに到達したことを検知しうる検知部１９をさらに備えている。本実施形態においては、検知部１９は光学センサーから構成されている。

【0025】

本実施形態においては、搬送室３０内をガラス基板Ｓが順次搬送されていく過程において、すなわち、複数枚のガラス基板Ｓに対して順次除電を行う過程において、フィラメント電源Ｖｆ、アーク電源Ｖａ、および引出電源Ｖｅの各電源は常にオンの状態とされている。

【0026】

また、ガス制御部１７は、ガス源１８からプラズマ生成室１３への原料ガスＧの導入の開始および停止が、各ガラス基板Ｓを除電する度に繰り返されるよう制御を行うものである。すなわち、本発明は、複数枚のガラス基板Ｓに対して順次除電を行う過程において、原料ガスＧがプラズマ生成室１３へ必要最小限あるいはそれに近い時間だけ供給されるよう制御されることにより、搬送室３０内に流出する原料ガスＧの量を最小限に抑え、搬送室３０内の高真空状態を長時間にわたって維持できるようにするものである。

【0027】

次に、本実施形態における除電装置１０およびフラットパネルディスプレイ製造装置１００の動作について説明する。
まず、搬送経路Ｒに沿ってガラス基板Ｓが搬送室３０内を搬送される過程において、検知部１９により、ガラス基板Ｓが所定位置Ａに到達したことが検知される。すると、検知部１９の検知結果がガス制御部１７に伝えられ、ガス制御部１７によりプラズマ生成室１３への原料ガスＧの導入が開始される。そして、原料ガスＧの供給開始から所定時間（１秒から１．５秒程度）経過した後、プラズマ生成室１３への原料ガスＧの導入を停止する。このガス制御部１７がプラズマ生成室１３への原料ガスＧの導入を停止するタイミングは、ガラス基板Ｓを除電するのに十分なプラズマがガラス基板Ｓに向けて供給され、ガラス基板Ｓに帯電した電荷が除去されたと考えられるタイミングより前に設定されている。すなわち、ガス制御部１７は、ガラス基板Ｓの除電が終了するより前に、プラズマ生成室１３への原料ガスＧの導入を停止する。

【0028】

除電されたガラス基板Ｓは、処理室２０に搬入されて所定の処理を施される。その後、新たなガラス基板Ｓが順次搬送室３０内を搬送され、各ガラス基板Ｓが所定位置Ａに到達する度に上記の動作が繰り返される。

【0029】

プラズマ生成室１３に導入された原料は、フィラメント１６から放出された熱電子によって電離されてプラズマＰとなった後、搬送室３０内のガラス基板Ｓに向けて供給され、ガラス基板Ｓを除電する。すなわち、原料ガスＧがプラズマ生成室１３に供給された後、プラズマとなって搬送室３０内に供給され、ガラス基板Ｓの除電が終了するまでには時間差が生じる。したがって、仮に、ガラス基板Ｓの除電が終了した時点でプラズマ生成室１３への原料ガスＧの導入が停止される構成とすると、前述の時間差の間は、ガラス基板Ｓの除電に実施的に寄与しない余分な原料ガスＧがプラズマ生成室１３に供給されることになる。この余分な原料ガスＧの少なくとも一部が搬送室３０内に漏れ出すと搬送室３０の内圧を徐々に高めることになり、真空容器内の真空度が低下していくことになる。

【0030】

これに対し、本実施形態の除電装置１０およびフラットパネルディスプレイ製造装置１００では、一枚のガラス基板Ｓの除電に必要なプラズマＰを生成し得る量の原料ガスＧがプラズマ生成室１３に導入された時点においてガス制御部１７は原料ガスＧの供給を停止するよう構成されている。すなわち、ガス制御部１７はガラス基板Ｓの除電が終了するより前に、プラズマ生成室１３への原料ガスＧの導入を停止する制御を行っている。したがって、従来と比較して、一枚のガラス基板Ｓを除電する過程における、プラズマ生成室１３に原料ガスＧが供給される時間が短くなり、プラズマＰの生成に寄与しない原料ガスＧがプラズマ生成室１３に流出することが抑制される。その結果、流出した原料ガスＧによって搬送室３０の内圧が徐々に高まることが抑制され、搬送室内を高真空状態に維持しつつガラス基板を除電することができる。

【0031】

尚、検知部１９は、ガラス基板Ｓが所定位置Ａに到達したことを検知するものに限らない。例えば、検知部１９は、搬送経路Ｒのおける所定位置Ａよりも手前の位置でガラス基板Ｓが到達したことを検知する構成としてもよい。この場合、ガス制御部１７は、ガラス基板Ｓを検知する検知から所定位置Ａへ移動するのに要する時間に基づいて原料ガスＧの導入を開始する。すなわち、ガス制御部１７は、検知部１９の検知結果に基づいてプラズマ生成室１３への原料ガスＧの導入を開始するものであればよく、結果として、ガラス基板Ｓが搬送室３０内の所定位置Ａに到達した時点において原料ガスＧの導入を開始するものであればよい。

【0032】

また、図２に示すように、本実施形態の除電装置１０およびフラットパネルディスプレイ製造装置１００においては、フィラメント１６に流れる電流を制御する電流制御部５０を備える構成としてもよい。電流制御部５０は、フィラメント１６が通電している間、引出電源Ｖｅを流れる引出電流Ｉｅの値が一定となるよう、または、常に目標値に近づくよう制御を行っており、除電装置１０は電流制御部５０を備えることにより搬送室３０内に安定してプラズマＰを供給することができる。

【0033】

本実施形態においては、フィラメント電源Ｖｆは常にオンの状態とされているものであるが、電流制御部５０がフィラメント電源Ｖｆのオン・オフを制御して、フィラメント１６の通電を制御するものであってもよい。この場合、一例として、電流制御部５０はフィラメント１６への通電を、ガス制御部１７がプラズマ生成室１３への原料ガスＧの供給を開始した時点から所定時間（０．５秒程度）経過後に開始し、ガス制御部１７がプラズマ生成室１３への原料ガスＧの供給を停止した時点から所定時間（０．５秒程度）経過後に停止する制御を行う。したがって、電流制御部５０は、原料ガスＧのプラズマ生成室１３内への導入の開始および停止に伴ってフィラメントの通電の開始および停止を制御することから、原料ガスＧが供給されない間はフィラメントへの通電が停止されるため、フィラメント１６を常に通電させる場合と比較してフィラメント１６の劣化が抑制される。

【0034】

前述のように、本実施形態の除電装置１０およびフラットパネルディスプレイ製造装置１００は、処理室２０に搬送される複数のガラス基板Ｓを順次除電する場合であっても、プラズマＰは各ガラス基板Ｓが所定位置Ａに到達したタイミングで間欠的に供給されることになる。つまり、一枚のガラス基板Ｓを除電するために供給される原料ガスＧ、および生成されるプラズマＰは最小限に必要な程度にごくわずかなものとなり、搬送室２０内の内圧が所定値を超えることなく高真空状態に維持することができる。

【0035】

また、本実施形態においては、プラズマＰはフィラメント１６から放出される熱電子により原料ガスＧが電離されて生成するものであるが、原料ガスＧからプラズマＰを生成する方法はこれに限定されるものではない。例えば、プラズマ生成室１３に導波管等によってマイクロ波を導入し、マイクロ波のエネルギーによって原料ガスＧを電離させる構成であってもよい。

【0036】

また、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。

【符号の説明】

【0037】

Ｓ ガラス基板
Ｇ 原料ガス
Ｐ プラズマ
Ａ 所定位置
１０ 除電装置
１００ フラットパネルディスプレイ製造装置
１３ プラズマ生成室
１６ フィラメント
１７ ガス制御部
１８ ガス源
１９ 検知部
２０ 処理室
３０ 搬送室
４０ 真空予備室
５０ 電流制御部

【図1】

【図2】