(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
四角形のガラス基板を一枚吸着する吸着装置が複数個内部に配置された真空槽と、
前記真空槽の外部に配置された電源とを有する薄型ディスプレイ製造用の真空装置であって、
前記吸着装置は第１、第２の吸着部材を有し、
前記第１、第２の吸着部材は、少なくとも一表面が平らに成形された絶縁体を有し、前記一表面は、該一表面上に、前記ガラス基板の平行な二辺の縁部分が乗せられるように、所定間隔を開けて同じ高さで平行に水平配置され、
複数の前記吸着装置は、前記真空槽内で鉛直方向に一定間隔で配置され、
前記絶縁体には、複数の電極が一列に配置され、前記電極には、正電圧と負電圧が交互に印加されるように構成され、
前記電極の印加電圧の極性は反転できるように構成され、
一枚の前記ガラス基板が配置された前記吸着装置の前記電極に対する前記印加電圧を反転させるときに、他の前記ガラス基板が配置された他の前記吸着装置の前記電極に対する印加電圧は反転させないようにできる真空装置を用い、
前記真空装置の前記吸着装置上に四角形の前記ガラス基板を搬出入する基板搬出入方法であって、
前記吸着装置上に自重によって撓む前記ガラス基板を配置する際には、
基板搬送ロボットのアームの先端に設けられたピックアップ部上に水平な状態で乗せた前記ガラス基板を前記吸着装置上に静止させ、
前記ピックアップ部を降下させ、前記ガラス基板が前記第１、第２の吸着部材に接触した状態で前記電極に電圧を印加して前記ガラス基板を水平状態で吸着し、前記ガラス基板の縁部分を保持した後、
前記ピックアップ部を前記ガラス基板から離して移動させ、
前記ガラス基板を前記静電吸着装置上から移動させる際には、
前記ピックアップ部を前記吸着装置上に配置された前記ガラス基板の裏面に当接させ、
前記ピックアップ部が当接されていない前記ガラス基板を保持する前記静電吸着装置の電極には前記正電圧と前記負電圧を印加した状態で、前記ピックアップ部が当接された前記ガラス基板を保持する前記静電吸着装置の電極への印加電圧は極性を反転させ、
次いで、前記ピックアップ部を上方に移動させて前記ガラス基板を前記ピックアップ部上に移し替え、前記ピックアップ部を引き抜く基板搬出入方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板等の被保持物体を静電吸着できるように構成された静電吸着装置、及びその静電吸着装置を用いた真空装置と真空処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パソコン用の薄型ディスプレイ用途に、ＦＰＤに代表されるＬＣＤやＰＤＰ基板の製造が盛んになっている。基板は無アルカリガラスや無鉛ガラスが主体となっているが、大型且つ薄型のディスプレイの量産化を目指し、製造装置においてもガラス基板の大口径化、薄型化が進んでいる。これに伴い、装置内での基板のハンドリングに真空チャックや静電チャック等のクランプ技術が応用されている。
【０００３】
基板を装置内で一時的に格納する仕込取出室においては、基板への破損やキズの発生を極力少なくさせる必要がある。また、仕込取出室内に配置した基板を基板搬送ロボットに持ち上げさせるため、基板の中央部分には何も接触させない必要がある。
【０００４】
そこで従来技術では、基板と他の部材との接触面積を極力小さくするために、基板の両端（基板端部から１０〜３０ｍｍ程度の範囲）を自由支持することで、基板を載置する方法が主体となっていた。
【０００５】
しかしながら、近年の基板の大口径化と薄型化に伴い、基板の自重によるたわみが大きくなったため、基板搬送ロボットのピックアップ部分の厚みに加え、そのたわみ分の距離だけ基板間の離間させなければならず、仕込取出室内での基板間ピッチが大きくなっている。
【０００６】
そのため、仕込取出室内に多数の基板を配置しようとすると、仕込取出室を大型化せざるを得なくなっている。
【０００７】
また、搬送ロボットのピックアップ部によって基板を持ち上げる際に、基板の撓み分だけ上下方向の移動距離が大きくなるため、基板搬送ロボットの移動能力にも見直しが必要になるなど、様々な問題を生じていた。
【０００８】
下記表１は、サイズ及び厚みが異なる種々の青板ガラス基板１０５を、図８に示すように、相対する縁部分から１０ｍｍ内側の位置Ｓ、Ｔにおいて、基板１０５を水平に自由支持させた場合の、基板１０５の最大たわみ量ωmaxを計算した結果である。
【０００９】
【表１】
0004746167.tif 000002
【００１０】
上記最大たわみ量ωmax(ｍｍ)は、
ωmax ＝ ５×ｗ×Ｌ4／(３８４×Ｅ×Ｉ)
で算出した。
【００１１】
上記表１から分かるように、例えば、青板ガラス基板１０５が１００×１００×０．０７（ｃｍ）の場合(０，０７ｃｍは厚み)、最大たわみ量ωmaxは約１４．６ｍｍになることが解る。
【００１２】
図７の符号１１３は、真空槽１２０の相対する二壁面に複数個の突起１２６a、１２６bが設けられた仕込取出室を示している。
【００１３】
この仕込取出室１１３の突起１２６a、１２６bに青板ガラスから成る基板１０５を掛け亘す場合には、上記最大たわみ量ωmaxに加え、基板搬送ロボットのピックアップ部の厚みや、搬送ストロークを考慮すると、突起１２６a、１２６bの上下方向の間隔は約３０ｍｍ以上必要となる。
【００１４】
この為、真空槽１２０の垂直方向の内形寸法は、１ロット２５枚の基板を真空槽１２０内に配置する場合には、３０ｍｍ×２５枚として、７５０ｍｍ以上必要となる。
【００１５】
近年では基板の更なる大口径化と薄型化が進んでいるため、最大たわみ量ωmaxは増々増加し、真空槽１２０の高さも増々高くなってしまう。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、静電吸着力により基板を水平に保持する技術を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、四角形のガラス基板を一枚吸着する吸着装置が複数個内部に配置された真空槽と、前記真空槽の外部に配置された電源とを有する薄型ディスプレイ製造用の真空装置であって、前記吸着装置は第１、第２の吸着部材を有し、前記第１、第２の吸着部材は、少なくとも一表面が平らに成形された絶縁体を有し、前記一表面は、該一表面上に、前記ガラス基板の平行な二辺の縁部分が乗せられるように、所定間隔を開けて同じ高さで平行に水平配置され、複数の前記吸着装置は、前記真空槽内で鉛直方向に一定間隔で配置され、前記絶縁体には、複数の電極が一列に配置され、前記電極には、正電圧と負電圧が交互に印加されるように構成され、前記電極の印加電圧の極性は反転できるように構成され、一枚の前記ガラス基板が配置された前記吸着装置の前記電極に対する前記印加電圧を反転させるときに、他の前記ガラス基板が配置された他の前記吸着装置の前記電極に対する印加電圧は反転させないようにできる真空装置を用い、前記真空装置の前記吸着装置上に四角形の前記ガラス基板を搬出入する基板搬出入方法であって、前記吸着装置上に自重によって撓む前記ガラス基板を配置する際には、基板搬送ロボットのアームの先端に設けられたピックアップ部上に水平な状態で乗せた前記ガラス基板を前記吸着装置上に静止させ、前記ピックアップ部を降下させ、前記ガラス基板が前記第１、第２の吸着部材に接触した状態で前記電極に電圧を印加して前記ガラス基板を水平状態で吸着し、前記ガラス基板の縁部分を保持した後、前記ピックアップ部を前記ガラス基板から離して移動させ、前記ガラス基板を前記静電吸着装置上から移動させる際には、前記ピックアップ部を前記吸着装置上に配置された前記ガラス基板の裏面に当接させ、前記ピックアップ部が当接されていない前記ガラス基板を保持する前記静電吸着装置の電極には前記正電圧と前記負電圧を印加した状態で、前記ピックアップ部が当接された前記ガラス基板を保持する前記静電吸着装置の電極への印加電圧は極性を反転させ、次いで、前記ピックアップ部を上方に移動させて前記ガラス基板を前記ピックアップ部上に移し替え、前記ピックアップ部を引き抜く基板搬出入方法である。
【００１８】
本発明の静電吸着装置、真空装置、及び真空処理装置は上記のように構成されており、吸着部材内部の電極に電圧を印加することで、静電吸着力が発生するようになっている。
【００１９】
第１、第２の吸着部材の間は所定間隔を開けて平行に配置されており、一表面上には基板の縁部分だけが乗るようになっている。従って基板の縁部分から内側は露出した状態になるので、その部分に基板搬送ロボットのアーム先端を当接させ、基板を搬送することが可能になる。
【００２０】
第１、第２の吸着部材に水平に基板を亘し、第１、第２の吸着部材に静電吸着力を発生させると、基板は撓まずに第１、第２の吸着部材に保持されている。
【００２１】
複数の静電吸着装置を真空槽内に互いに平行に配置し、各静電吸着装置に基板を１枚ずつ保持させると、静電吸着力を用いない場合に比べて多数の基板を保持することができる。
【００２２】
本発明の第１、第２の吸着部材は、互いに分離していてもよいし、“コ”字形に結ばれていてもよい。
【００２３】
また、第１、第２の吸着部材は、真空槽の壁面に固定されていてもよいし、他の部材によって支持されていてもよい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１の符号２は、本発明の真空処理装置の一実施例を示している。
この真空処理装置２は、スパッタリング装置であり、スパッタチャンバ１１と、搬送室１２と、本発明の真空装置の一例の仕込取出室１３とを有している。仕込取出室１３の内部正面図を図２(ａ)に示す。
【００２５】
図２(ａ)を参照し、仕込取出室１３は、真空槽２０と、該真空槽２０内に配置された複数の静電吸着装置２６とを有している。図２(ａ)では、１０個の静電吸着装置２６が示されている。各静電吸着装置２６は、２個一組になっている第１、第２の吸着部材２６a、２６bによって構成されている。
【００２６】
仕込取出室１３の真空槽２０は、４個の壁面を有しており、各壁面は鉛直に配置され、その２個ずつが平行に相対向している。
【００２７】
第１、第２の吸着部材２６a、２６bは、細長い形状をしており、１個の静電吸着装置２６を構成する第１、第２の吸着部材２６a、２６bは、真空槽２０の対向する二壁面２１、２２に、同じ高さで水平に取り付けられている。
【００２８】
第１、第２の吸着部材２６a、２６bは、鉛直方向に一定間隔を開けて配置されており、従って、各吸着装置２６は、鉛直方向に所定ピッチで列設されている。
【００２９】
１個の静電吸着装置２６を図３に示す。
第１、第２の吸着部材２６a、２６bは棒状に成形されたアルミナ材から成る絶縁体３２a、３２bを有している。
【００３０】
第１、第２の吸着部材２６a、２６bの絶縁体３２a、３２b内には、タングステン等の導電性の材料から成る複数の電極３１a1〜３１a6、３１b1〜３１b6がそれぞれ配置されている。
【００３１】
図２(ｂ)は、静電吸着装置２６を電極３１a1〜３１a6、３１b1〜３１b6を通る面で截断した場合の断面図である。
【００３２】
絶縁体３２a、３２bの上部は平らに成形されており載置面(電極部材の一表面)３３a、３３bが形成されている。１個の静電吸着装置２６を構成する第１、第２の吸着部材２６a、２６bの載置面３３a、３３bは、同じ高さで且つ水平に配置されている。
【００３３】
各電極３１a1〜３１a6、３１b1〜３１b6は板状になっており、その表面は、載置面３３a、３３bと平行になっており、各電極３１a1〜３１a6、３１b1〜３１b6は、絶縁体３２a、３２b内で長手方向に一列に配置されている。
【００３４】
真空処理装置２の外部には、直流電圧源３５と、リレー回路３６、３７が配置されている。
【００３５】
直流電圧源３５は、内部電圧源３８、３９により、二種類以上の異なる電圧を出力できるように構成されており、各静電吸着装置２６の第１、第２の静電吸着部材２６a、２６b内に配置された電極３１a1〜３１a6、３１b1〜３１b6は、それぞれリレー回路３６、３７を介して、直流電圧源５に接続されている。
【００３６】
図３に示した静電吸着装置２６では、各電極３１a1〜３１a6、３１b1〜３１b6は、直流電圧源５内の正電圧の出力部分３８と負電圧の出力部分３９に交互に接続されている。従って、各電極３１a1〜３１a6、３１b1〜３１b6には、正電圧と負電圧が交互に印加されるようになっている。
【００３７】
図１の符号２３は、仕切を示しており、仕込取出室１３は、この仕切２３を介して搬送室１２に接続されている。スパッタチャンバ１１と搬送室１２と仕込取出室１３には、それぞれ真空排気系が接続されており、仕切２３を閉じ、搬送室１２の内部を仕込取出室１３の内部から遮断した状態で、搬送室１２及びスパッタチャンバ１１内を予め真空排気しておく。
【００３８】
この状態から基板を真空装置内に搬入する手順を説明すると、真空処理装置２の外部には、図１に示すように基板搬送ロボット４１が配置されており、そのアーム４２先端のピックアップ部４３上にガラス製の基板を水平な状態で乗せると共に仕込取出室１３の扉を開け、仕込取出室１３内部を大気に開放し、基板搬送ロボット４１の駆動部４４の動作により、アーム４２を動かし、基板を仕込取出室１３内の静電吸着装置２６の間に挿入する。
【００３９】
次いで、基板裏面の高さが載置面３３a、３３bの高さと一致するまでピックアップ部４３を降下させると、水平な基板は、ピックアップ部４３に乗せられた状態で静電吸着装置２６に接触する。
【００４０】
図４(ａ)の符号５は、その状態の基板(ここでは１００×１００×０．０７ｃｍのガラス基板が用いられている。)を示しており、該基板５の相対する２辺は、図４(ｂ)に示すように、縁から１０ｍｍの長さだけ静電吸着装置２６表面と接触している。
【００４１】
この状態でリレー回路３６、３７を動作させ、基板５が乗せられた静電吸着装置２６の各電極３１a1〜３１a6、３１b1〜３１b6に、それぞれ正負の電圧を印加すると、１個の静電吸着部材２６a、２６b内の正電圧が印加された電極３１a1、３１a3、３１a5、３１b1、３１b3、３１b5と、負電圧が印加された電極３１a2、３１a4、３１a5、３１b2、３１b4、３１b5との間に静電界が形成され、基板５が載置面３３a、３３b上に静電吸着される。
【００４２】
この状態では、基板５の相対する縁部分が載置面３１に押しつけられ、基板５は、その縁部分で静電吸着装置２６に保持されている。次いで、アーム４２を降下させ、ピックアップ部４３を基板５の裏面から離すと、基板５は水平な状態で、第１、第２の吸着部材２６a、２６b上に掛け渡された状態になる。即ち、基板５は静電吸着装置２６上に水平な状態で保持されている。
【００４３】
この状態では、基板５の表面及び裏面は、静電吸着装置２６上に位置する部分を除き、露出している。
【００４４】
次いで、ピックアック部４３を仕込取出室１３から抜き出し、他の基板を乗せ、仕込取出室１３内に搬入し、空の静電吸着装置２６上に位置させ、基板を静電吸着装置２６の載置面３３a、３３bに接触させ、静電吸着力を発生させて基板を水平に保持させた後、ピックアップ部４３を基板の裏面から離し、仕込取出室１３から抜き出す。
【００４５】
リレー回路３６、３７は、複数の静電吸着装置２６のうち、所望の静電吸着装置２６だけを直流電圧源５に接続したり、直流電圧源５への接続を切り離せるようになっている。
【００４６】
従って、以上のように、空の静電吸着装置２６には電圧を印加しない状態にしておき、ピックアップ部４３によって支持された基板５が乗せられた静電吸着装置２６に電圧を印加し、その状態を保持させると、図５に示すように、各静電吸着装置２６上に基板５が１枚ずつ乗せられ、仕込取出室１３内は水平な基板５で満載される。
【００４７】
このように複数の基板５を互いに平行に配置する場合、基板５間の距離は、ピックアップ部４３を挿入でき、且つある程度上下方向に移動させられる距離が必要である。
【００４８】
図５の符号Ｌ1は、静電吸着装置２６間の間隔を示しており、この真空処理装置２では、Ｌ1は１５ｍｍになっている。各基板５は水平であるから、基板間の距離は静電吸着装置２６間の間隔Ｌ1に等しい。最上段の静電吸着装置２６の載置面３３a、３３bから真空槽２０の天井までの距離と、最下段の静電吸着装置２６の載置面３３a、３３bから底壁面までの距離もＬ1になっている。
【００４９】
仕込取出室１３内が基板５で満載されたら、大気との間の扉を閉じ、仕込取出室１３内を真空排気し、仕込取出室１３と搬送室１２との間の仕切２３を開ける。
【００５０】
搬送室１２内には、基板搬送ロボット５１が配置されており、その駆動部５４を動作させ、基板搬送ロボット５１のアーム５２を動かし、その先端のピックアップ部５３を仕込取出室１３内の基板５間に挿入する。
【００５１】
図６は、最下段に位置する基板５の裏面にピックアップ部５３が当接された状態を示している。
【００５２】
次いで、ピックアップ部５３を裏面に当接させた基板５が保持されている静電吸着装置２６のみ、印加電圧の極性を反転させる。即ち、その静電吸着装置２６の第１、第２の吸着部材２６a、２６b中の正電圧が印加されていた電極３１a1、３１a3、３１a5、３１b1、３１b3、３１b5には負電圧を印加し、負電圧が印加されていた電極３１a2、３１a4、３１a6、３１b2、３１b4、３１b6には正電圧を印加する。
【００５３】
このように、静電吸着時とは反転した電圧を所定時間印加し、第１、第２の吸着部材２６a、２６bと基板５との間に残留していた残留吸着力を消滅させた後、電圧印加を停止した状態で、ピックアップ部５３を上方に移動させると、基板５は静かに持ち上げられ、ピックアップ部５３上に移し替えられる。その後、各電極３１a1〜３１a6、３１b1〜３１b6をグラウンド電位に接続する。
【００５４】
この場合、基板５が載置されている状態の静電吸着装置２６には電圧を印加したままにし、静電吸着力によって基板５を保持させておく。
【００５５】
ピックアップ部５３上に基板５が移し替えられたら、ピックアップ部５３を基板５と共に仕込取出室１３内から抜き出し、スパッタチャンバ１１と搬送室１２との間の仕切２４を開け、スパッタチャンバ１１内に搬入し、基板５をスパッタチャンバ１１内に配置する。
【００５６】
ピックアップ部５３をスパッタチャンバ１１から抜き出した後、仕切２４を閉じ、スパッタチャンバ１１内で基板５の表面に薄膜を形成する。
【００５７】
薄膜形成終了後、仕切２４を開け、薄膜が形成された基板５をピックアップ部５３上に乗せ、仕込取出室１３内に搬入し、空の静電吸着装置２６上に静止させる。
【００５８】
次いで、基板５の裏面の高さと静電吸着装置２６の載置面３３a、３３bの高さが一致するまでピックアップ部５３を降下させ、基板５の裏面を静電吸着装置２６の載置面３３a、３３bに接触させた状態で、その静電吸着装置２６に電圧を印加すると、薄膜が形成された基板５は静電吸着され、静電吸着装置２６に水平に保持される。
【００５９】
次いで、ピックアップ部５３を降下させ基板５の下から抜き出した後、未成膜の基板５の裏面下に挿入し、上記と同様の手順によって基板５をピックアップ部５３上に乗せ、スパッタチャンバ１１内に搬入し、薄膜形成を行う。
【００６０】
以上のような手順により、仕込取出室１３内に配置された基板５全部に薄膜が形成されると、仕込取出室１３と搬送室１２との間の仕切２３を閉じ、仕込取出室１３の扉を開け、内部を大気に開放する。
【００６１】
次いで、真空装置２の外部に配置された基板搬送ロボット４１により、１枚ずつ基板５を取り出すと、薄膜形成作業が終了する。この場合も、ロボット４１のピックアップ部４３を基板５裏面に当接させた後、その基板５が載置されている静電吸着装置２６への印加電圧の極性を反転させ、静電吸着力を消滅させた後、ピックアップ部４３を上方に移動させ、基板５を静電吸着装置２６上から静かに持ち上げる。
【００６２】
上記の操作を繰り返し、仕込取出室１３内から基板５を搬出し、未処理の基板を搬入し、処理を続行する。
【００６３】
以上説明したように、本発明の静電吸着装置、真空装置、及び真空処理装置は板状の基板の平行な二辺の縁部分を静電吸着することで基板を保持しているので、従来技術のような基板の自重によるたわみが少ない。従って、基板を複数枚平行に配置する場合、ピックアップ部の厚み及び上下方向の移動距離だけ基板間の距離を開ければよい。表１に示した値と異なり、本発明では基板間は１５ｍｍだけ開ければよい。従って、搬出入室１３の高さも、基板を２５枚配置する場合でも、１５ｍｍ×２５枚の４００ｍｍで済む。
【００６４】
その結果、静電吸着せずに自由支持させる従来技術の場合に比較すると、高さを３５０ｍｍも低くすることができる。また、撓みが無いため、ピックアップ部の上下方向の移動距離も短縮させることが可能となる。
【００６５】
さらには、基板を撓ませずに保持した状態で複数枚配置できることにより、基板搬送位置精度の向上も期待される。
【００６６】
なお、上記の真空処理装置２はスパッタリング装置であったが、本発明の真空処理装置はこれに限らず、ＣＶＤ装置、エッチング装置、イオン注入装置なども含まれる。
【００６７】
また、上記のように枚葉式の装置に限定されるものではなく、基板を搬送しながら成膜を行うインライン式の装置についても実施可能である。
【００６８】
また、上記実施例は基板５を水平状態にして真空装置(仕込取出室１３)に配置した場合を説明したが、本発明の静電吸着装置、真空装置、及び真空処理装置は、基板を垂直方向に載置する場合も含まれる。基板を垂直に配置する場合、本発明によって静電吸着しない場合、水平に配置する場合よりも自重による撓みが大きくなり、基板が破損するおそれもあるため、本発明は特に有効である。
【００６９】
なお、上記(第１、第２の)吸着装置２６a、２６bでは、絶縁体３２a、３２b内に電極３１a1〜３１a6、３１b1〜３１b6が埋め込まれていたが、電極３１a1〜３１a6、３１b1〜３１b6の載置面３３a、３３b側が露出していてもよい。その場合、電極３１a1〜３１a6、３１b1〜３１b6の表面は載置面３３a、３３bと同じ高さであっても、同じ高さでなくてもよい。
【００７０】
電極３１a1〜３１a6、３１b1〜３１b6が基板５の裏面に接触する場合、電極３１a1〜３１a6、３１b1〜３１b6の表面には保護膜を形成しておくとよい。
【００７１】
【発明の効果】
基板の自重による撓みや反りを無くすことができる。
基板の縁部分よりも内側は静電吸着装置に接触しないので、傷が付いたりダストが発生することはない。
撓みが無いため、ピックアップ部の上下方向の移動距離も短縮させることが可能となる。真空装置の高さを低くすることが出来る。
基板を撓ませずに保持した状態で複数枚配置できることにより、基板搬送位置精度の向上も期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例の真空処理装置
【図２】(ａ)：本発明の真空装置を説明するための図(１)
(ｂ)：本発明の静電吸着装置を説明するための図(１)
【図３】本発明の静電吸着装置を説明するための図(２)
【図４】(ａ)：本発明の真空装置を説明するための図(２)
(ｂ)：本発明の静電吸着装置を説明するための図(３)
【図５】本発明の真空装置に基板が満載された状態を説明するための図
【図６】本発明の真空装置内からの基板の搬出を説明するための図
【図７】従来技術の真空装置の例
【図８】たわみ量の計算方法を説明するための図
【符号の説明】
２……真空処理装置
５……基板
１３……真空装置(仕込取出室)
２６……静電吸着装置
２６a、２６b……第１、第２の吸着部材
３１a1〜３１a6、３１b1〜３１b6……電極
３２a、３２b……絶縁体
３３a、３３b……載置面(一表面)
【図１】
0004746167.tif 000003
【図２】
0004746167.tif 000004
【図３】
0004746167.tif 000005
【図４】
0004746167.tif 000006
【図５】
0004746167.tif 000007
【図６】
0004746167.tif 000008
【図７】
0004746167.tif 000009
【図８】
0004746167.tif 000010