(57)【要約】【課題】ガラス基板を静電吸着する際の電圧が従来３ｋＶ、１０ｋＶであったのに対して、±１ｋＶ以下の低い電圧で６０秒以内に１００ｇｆ／ｃｍ２の吸着力を得る為の静電チャックの使用方法に関する。【解決手段】誘電層を有する静電チャックにガラス基板を吸着する吸着方法であって、  前記静電チャックの誘電層上面の表面粗さＲａが０．８μｍ以下であり、かつ使用される温度において該静電チャックの誘電層の体積抵抗率が１０８Ωｃｍから１０１２Ωｃｍである静電チャックであり、前記ガラス基板の温度を上げることによって該ガラス基板の体積抵抗率を１０１４Ωｃｍ以下に変化させて、前記ガラス基板を前記静電チャックの誘電層上面に吸着することとした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電層を有する静電チャックにガラス基板を吸着する吸着方法であって、  前記静電チャックの誘電層上面の表面粗さＲａが０．８μｍ以下であり、かつ該静電チャックの誘電層の体積抵抗率が１０８Ωｃｍから１０１２Ωｃｍである静電チャックであり、前記ガラス基板の温度を上げることによって該ガラス基板の体積抵抗率を１０１４Ωｃｍ以下に変化させて、前記ガラス基板を前記静電チャックの誘電層上面に吸着することを特徴とする静電チャックによるガラス基板の吸着方法。
【請求項２】
前記被吸着物は高歪点ガラスであり、該ガラス基板の温度が１２０〜３５０度であることを特徴とする請求項１に記載の静電チャックによるガラス基板の吸着方法。
【請求項３】
前記静電チャックはヒーター用電極を内蔵することを特徴とする請求項１または２に記載の静電チャックによるガラス基板の吸着方法。
【請求項４】
前記静電チャックはヒーター機能を有するバッキングプレートと接合してあることを特徴とする請求項１または２に記載の静電チャックによるガラス基板の吸着方法。
【請求項５】
誘電層を有し該誘電層上面にガラス基板を吸着する静電チャックであって、前記静電チャックの該誘電層上面の表面粗さＲａが０．８μｍ以下であり、かつ該静電チャックの誘電層の体積抵抗率が１０８Ωｃｍから１０１２Ωｃｍであり、前記ガラス基板を加熱することによって該ガラス基板の体積抵抗率を１０１４Ωｃｍ以下に変化させて静電吸着する静電チャックであり、該静電チャックに計測手段が備えられていることを特徴とする静電チャック。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明はＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）製造装置、液晶表示装置製造装置、ＦＥＤ（フィールドエミッションディスプレイ）製造装置、有機ＥＬ（エレクトロルミネッサンス）製造装置等のガラス基板の処理装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）製造装置、液晶表示装置製造装置、ＦＥＤ（フィールドエミッションディスプレイ）製造装置、有機ＥＬ（エレクトロルミネッサンス）製造装置における処理基板として、ガラス基板が用いられている。
近年、上記製造装置において、製品の高精細化、大画面化、マザーガラス基板の大型化等に伴い製造プロセスも変化している。それらの製造プロセスにおいて真空プロセスも一部導入されており、真空中のガラス基板の固定保持方法として静電チャックが用いられている。
ガラス基板には、その前工程において電気回路等の導電性膜が付与されている場合がある。それら導電性膜がガラス基板に付いている場合静電チャックと導電性膜が静電気力によって引き合い静電吸着することができる。
ガラス基板に導電性膜が付いていない場合は、ガラス基板の静電チャックとの接触面にＩＴＯ等の導電性膜をコーティングし静電吸着力を得ている。（特許文献１参照）
【０００３】
ソーダ石灰ガラスについては、静電吸着装置で電圧を±３ｋＶ印加することで吸着することが出来る。（特許文献２参照）
【０００４】
導電膜の付いていないガラスを静電吸着する為に、吸着用電極を交互に狭い間隔で配置した静電チャックが開示されている。（特許文献３参照）
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１６３１１０号公報
【特許文献２】
特開２００２−２８０４３８号公報
【特許文献３】
特開２０００−３３２０９１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の静電チャックの使用方法はガラス基板に付与されている導電性膜と静電チャックが静電気力によって引き合うことで静電吸着力を得ているが、ガラス基板の導電性膜の付与されている面積や導電性膜の付与パターンによって静電吸着力が弱くなるといった問題がある。
また、特許文献１に示されたように、静電吸着力を得る為に導電性膜をコーティングする方法もあるが、前記方法がコストアップ要因となることは言うまでも無い。
また、特許文献２では被処理基板がソーダ石灰ガラスである場合の静電吸着力に関する報告があるが、ソーダ石灰ガラスはアルカリ成分を多く含むことや粘性流動が生じる温度が低いことから、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）製造装置、液晶表示装置製造装置、ＦＥＤ（フィールドエミッションディスプレイ）製造装置、有機ＥＬ（エレクトロルミネッサンス）製造装置等で処理されるガラスには適さない。なお、前記製造装置で使用されるガラスは、高歪点ガラスや無アルカリガラス等である。高歪点ガラスや無アルカリガラスはソーダ石灰ガラスと比して抵抗率が大きい為、特許文献２に示された方法で吸着力を得ることは不可能である。
特許文献３で開示された静電チャックでは、導電膜の付与されていないガラスを静電吸着することが可能であるが吸着に必要な電圧が１０ｋＶであることから吸着用電源用配線に関する絶縁処理、静電チャックの絶縁破壊、吸着用電源が高価といった問題点を有す。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決する為になされたもので、発明の目的は導電性膜の付いていないガラス基板を従来技術のように高い電圧と比べて、十分低い±１ｋＶ以下の電圧で静電吸着することが可能である静電チャックの使用方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、誘電層を有する静電チャックにガラス基板を吸着する吸着方法であって、前記静電チャックの誘電層上面の表面粗さＲａが０．８μｍ以下であり、かつ該静電チャックの誘電層の体積抵抗率が１０８Ωｃｍから１０１２Ωｃｍである静電チャックであり、前記ガラス基板の温度を上げることによって該ガラス基板の体積抵抗率を１０１４Ωｃｍ以下に変化させて、前記ガラス基板を前記静電チャックの誘電層上面に吸着することを特徴とする。
これらの条件を満たすことにより、ガラス基板と静電チャックの接触界面にジョンセン・ラーベック効果が発現し±１ｋＶ以下の低電圧で静電吸着できる。
ガラスの温度が上昇するにつれてガラスの体積抵抗率は指数関数的に減少する。本発明によると、ガラスの体積抵抗率が１０１４Ωｃｍ以下である温度では、被吸着物であるガラス基板と静電チャックの接触界面に流れる電流によってジョンセン・ラーベック効果が実用的なレベルで発現し該ガラス基板を静電吸着出来る。
【０００９】
本発明の好ましい様態として、前記被吸着物は高歪点ガラスであり、該ガラス基板の温度が１２０〜３５０度であることを特徴とする。
静電吸着するガラス基板である高歪点ガラスの体積抵抗率は１２０℃で約１０１４Ωｃｍであり、ジョンセン・ラーベック効果によって該ガラス基板を静電吸着することが出来る。
【００１０】
本発明の好ましい様態として、静電チャックはヒーターを内蔵していることを特徴とする。
本発明の静電チャックはガラス基板が高温であるほど静電吸着力を素早く発生することができる。そのため、ガラス基板を加熱する機能及び、加熱されたガラス基板の温度を保持する機能を有することが望ましい。
【００１１】
本発明の好ましい様態として、静電チャックにヒーター機能を有するバッキングプレートと接合してあることを特徴とする。
本発明の静電チャックはガラス基板が高温であるほど静電吸着力を素早く発生することができる。そのため、ガラス基板を加熱する機能及び、加熱されたガラス基板の温度を保持する機能を有することが望ましい。
【００１２】
本発明の静電チャックとして、誘電層を有し該誘電層上面にガラス基板を吸着する静電チャックであって、前記静電チャックの該誘電層上面の表面粗さＲａが０．８μｍ以下であり、かつ前記ガラス基板を吸着する際の該静電チャックの誘電層の体積抵抗率が１０８Ωｃｍから１０１２Ωｃｍであり、前記ガラス基板を加熱することによって該ガラス基板の体積抵抗率を１０１４Ωｃｍ以下に変化させて静電吸着する静電チャックであり、該静電チャックに温度計測手段が備えられていることを特徴とする。
静電チャックの温度を検出し制御することでガラス基板をより正確に温度制御できる静電チャックが提供できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下表１に静電チャックの特性及びガラス基板の体積抵抗率を変えた際の静電吸着力を表１に示す。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
表１の試験に用いた静電チャックの素材は、主原料はアルミナであり、該主原料に焼結助材してカオリンを混合し、さらに、クロミア、チタニアを適量添加して静電チャック素材の体積抵抗率を変化させている。前記の素材をシート状に成形し、所定の位置に吸着用電極を配置した後、積層し焼成して静電チャックを製作した。静電チャックの誘電層の厚みは５００μｍ〜８００μｍのものを用いた。また、静電チャックの吸着用電極は、電極幅１ｍｍから２ｍｍ、電極間隔１ｍｍから２ｍｍで交互に双極に配置されたものを用いた。静電チャックの温度はＫ熱電対を静電チャックの表面に固定し測定した。
静電チャックの誘電層の素材の体積抵抗率は、静電チャックと同じ素材のサンプルを作成しＪＩＳＣ２１４１に記載の方法で測定を行い、その測定結果を用いた。
尚、表１の静電チャックの体積抵抗率は、実験時の温度における体積抵抗率である。
【００１６】
被吸着物であるガラス基板には高歪点ガラスを用いた。大きさは直径１２ｍｍ〜４０ｍｍで厚さは２．８ｍｍのものを用いた。被吸着物のガラスは導電性膜はついていない。ガラスの静電吸着していない面にＫ熱電対を固定しガラスの温度を測定した。ガラスの体積抵抗率はＪＩＳＣ２１４１に記載の方法で測定を行った。
【００１７】
吸着力の測定は、真空中で静電吸着したガラスを垂直に引き上げガラスが外れるときの力を測定する方法を用いた。
【００１８】
静電チャックでガラス基板を静電吸着する場合必要となる吸着力は６０秒以内に６０ｇｆ／ｃｍ２以上であることが望ましい。通常の真空処理装置では基板搬入後に真空引きが行われその所用時間は数分間程度である。真空引き中に静電吸着を実施する場合、必要吸着力に到達する時間が６０秒以内であれば実使用上問題ない。また、必要となる吸着力はプロセスによって異なるが、ガラス基板と静電チャックの間にガスを封入しガス圧力を調節することでガラス基板の温度を制御する場合、通常のガス圧力は大きくても５０ｇｆ／ｃｍ２程度であるためそれより大きい６０ｇｆ／ｃｍ２以上がよく、より好ましくは安全率が２倍の１００ｇｆ／ｃｍ２以上が好ましい。
【００１９】
ＮＯ．１、ＮＯ．２、ＮＯ．３は、ガラスを約１７０℃に加熱し、静電チャックの表面粗さを変えて吸着力を測定した結果である。
本発明における静電チャックの吸着力はジョンセン・ラーベック効果によるものであり、被吸着物と静電チャックの接触面の表面粗さが静電吸着力に影響を及ぼす。被吸着物であるガラスの表面粗さはＲａ０．０５μｍ以下であり静電チャックの表面粗さと比較し十分に平滑である。したがって、吸着力は静電チャックの表面粗さに影響される。本試験結果より、静電チャックの表面粗さはＲａ０．８μｍ以下が必要であり０．２μｍが望ましいことを示している。
【００２０】
ＮＯ．１、ＮＯ．４、ＮＯ．５、ＮＯ．６、ＮＯ．７、ＮＯ．８はガラスの温度をそれぞれ約１７０℃、約３５０℃、約２５０℃、約１２０℃、約９０℃、約７０℃に加熱しガラスの体積抵抗率を変化させて測定を行った結果である。
ＮＯ．４とＮＯ．５は、ガラスの体積抵抗率が異なるが静電吸着力は同じであった。ジョンセン・ラーベック効果による静電吸着は、吸着力に電圧印加時間依存性があり、一定時間電圧印加の後は吸着力が飽和し一定値になるという特徴が一般的に知られている。本試験結果において、ＮＯ．４とＮＯ．５の試験条件では６０秒以内に吸着力は飽和状態に達していたことを示している。ＮＯ．１、ＮＯ．６、ＮＯ．７、ＮＯ．８は、ガラスの体積抵抗率の低下とともに吸着力が低下している。これは、ガラスの体積抵抗率が高くなることによりジョンセン・ラーベック効果による吸着力の応答時間が長くなり、吸着力が低下したことを示している。本試験結果では、ガラスの体積抵抗率は１０１４Ωｃｍ以下でジョンセン・ラーベック効果による静電吸着力が効果的に発現し、１０１０Ωｃｍ以下では６０秒以内に静電吸着力は飽和に達することを示している。
【００２１】
ＮＯ．１、ＮＯ．９は、ガラスの温度を約１７０℃に保ち、静電チャックの誘電層素材の体積抵抗率を変化させて吸着力を測定した結果である。ＮＯ．１、ＮＯ．９では静電吸着力に差はない。ＮＯ．６、ＮＯ．１０、ＮＯ．１１は、ガラスの温度を約１２０℃に保ち、静電チャックの誘電層素材の体積抵抗率を変化させて吸着力を測定した結果である。静電チャックの誘電層の体積抵抗率が高くなるに伴い、吸着力が小さくなっている。本試験結果によると、ＮＯ．１、ＮＯ．９では、静電チャックの誘電層の体積抵抗率が十分に低い為、吸着力の応答時間はガラスの体積抵抗率が律速となることを示している。また、ＮＯ．６、ＮＯ．１０、ＮＯ．１１では吸着力の応答時間は静電チャックの誘電層の体積抵抗率による応答時間とガラスの体積抵抗率による応答時間の混合律速となることを示している。本試験結果より、静電チャックの誘電層素材の体積抵抗率は使用される温度において１０１２Ωｃｍ以下であることが望ましいことがわかる。
【００２２】
なお、静電チャックの体積抵抗率の低下に伴い電圧印加時に流れる電流が大きくなる。電流が大きくなると吸着用電源装置が高価になる等の問題が生じる。そのため、静電チャックの体積抵抗率はある程度大きな値に保つ必要がある。一般的に静電チャックの体積抵抗率は静電チャックの大きさや吸着電極の配置パターンや被吸着物の素材等にもよるが使用される温度において１０８Ωｃｍ以上が好ましい。
【００２３】
ここで、使用される温度範囲は、ガラスの体積抵抗率が１０１４Ωｃｍ以下になる温度範囲が望ましい範囲であるが、さらに好適な範囲としては表１から１２０〜３５０度があげられる。
【００２４】
また、ＮＯ．１に示した静電チャック及びガラスの体積抵抗率と温度を同じ条件にし、印加電圧を±２００Ｖまで下げて印加し吸着力を測定した結果、６０秒後の吸着力は１００ｇｆ／ｃｍ２であった。吸着力が十分に大きいときは印加電圧を下げて適度な吸着力を得ることが好ましい。
【００２５】
本発明の好適な実施例を図を用いて説明する。
図１は本発明の静電チャックを用いた真空中のガラス基板の処理プロセスにおいてガラス基板を静電吸着している断面図である。
図１において吸着電圧印加用導線１を通じて吸着電極２に電圧を印加し、ガラス基板３と静電チャック４の間に静電気力を発生させる。
ヒーター電極用導線５によって供給された電力によりヒーター電極６が発熱する。
熱電対等の温度センサー７により静電チャック４の温度を読み取り、ヒーター電極用導線に供給される電力を制御することでガラス基板３及び静電チャック４の温度を制御する。なお、温度センサーは放射温度計等の非接触方式でも良い。
【００２６】
図１においてバッキングプレート８と静電チャック４は接合部９によって接合されている。接合方法はロー付け、耐熱接着剤、ボルト固定等が好ましい。また、バッキングプレート中にヒーターを内蔵する構造でも良い。
【００２７】
図１においてガラス基板３と静電チャック４に接触面には凹部１０があり、ガス導入管１１から供給されるガスが封入される。封入されたガスの圧力を圧力コントローラー（図示せず）で制御することによって、ガラス基板３と静電チャック４の接触界面の熱伝達率を制御し、ガラス基板３の温度を制御することが出来る。なお、静電チャックと接していない側の気体の圧力が数十Ｔｏｒｒ以上ある状態では圧力コントローラーで凹部９及びガス導入管１０の圧力を減じることで差圧が発生し真空チャックとして使用することも可能である。
図１において媒体流路１２があり、該媒体流路を流れる媒体の温度、流速、媒体の材質を変更することで、バッキングプレート７の温度をコントロールすることが可能である。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は上記構成及び使用方法により次の効果を発揮する。
導電性膜の付いていないガラス基板を±１ｋＶ以下の電圧で静電吸着することが可能なガラス基板の吸着方法および静電チャックが提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の静電チャックの使用方法の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１…吸着電圧印加用導線
２…吸着電極
３…ガラス基板
４…静電チャック
５…ヒーター電極用導線
６…ヒーター電極
７…温度センサー
８…バッキングプレート
９…接合部
１０…凹部
１１…ガス導入管
１２…媒体流路
【図１】
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