FPDの大型基板製造とは？――たわみ・搬送・面内均一性をどう管理するか

まず結論

FPD製造では、非常に大きく薄いGlass基板上へTFTと配線を作り、一枚から複数のDisplay Panelを切り出します。

基板を大きくすると面積利用と生産性を高められますが、たわみ、割れ、搬送、温度差、膜厚差、露光位置、薬液・Gas流れなどを全面で揃えることが難しくなります。

基板世代とは

G6、G8.5などの世代は、一般にMother Glassの寸法区分を表します。ただし、同じ世代表記でもメーカーや設備で厳密な寸法が異なる場合があります。

代表的な基板寸法は次のとおりです。縦横の呼び方は資料によって入れ替わるため、ここでは短辺 × 長辺で示します。

世代	代表的なMother Glass寸法（mm）	面積の目安	主な位置づけ
G1	約300 × 400	約0.12 m²	初期の小型基板
G2	約370 × 470	約0.17 m²	小型Display
G3	約550 × 650	約0.36 m²	Notebookなど
G4	約680 × 880	約0.60 m²	Monitor向けなど
G4.5	約730 × 920	約0.67 m²	中小型Panel
G5	約1,100 × 1,250	約1.38 m²	Monitor・中型TV
G5.5	約1,300 × 1,500	約1.95 m²	中小型Panelの量産など
G6	約1,500 × 1,800	約2.70 m²	Smartphone・Tablet・Notebook用OLEDなど
G7	約1,870 × 2,200	約4.11 m²	TV用LCDなど
G7.5	約1,950 × 2,250	約4.39 m²	TV用LCDなど
G8	約2,160 × 2,460	約5.31 m²	大型TV用LCD
G8.5	約2,200 × 2,500	約5.50 m²	大型TV用LCDの代表的世代
G8.6	約2,250 × 2,600	約5.85 m²	TV・IT向け。ラインにより寸法差がある
G10	約2,880 × 3,130	約9.01 m²	大型TV向け
G10.5	約2,940 × 3,370	約9.91 m²	65～75型級TVの多面取り

この表は世代を理解するための代表値です。「G8.x」のような呼称や実際に投入できる最大基板寸法は、Panelメーカー、Glassメーカー、製造ライン、装置仕様によって異なります。設備を比較するときは、世代名だけで判断せず、基板の実寸、厚さ、搬送方向、有効加工領域を確認する必要があります。

重要なのは数字の大小だけでなく、目的のPanel Sizeを何枚効率よく配置できるかです。

例えばG10.5は、基板の取り方や製品設計にもよりますが、65型を8枚または75型を6枚配置できる大きさとして説明されます。基板を大きくする目的は、単に大きな画面を作ることではなく、狙うPanel Sizeを無駄なく並べて一回の処理量を増やすことです。

たわみと搬送

Glassは自重でたわみます。Robot FingerやRoller、Air浮上、真空吸着などを使い、接触傷、Particle、振動、位置ずれ、割れを抑えて搬送します。

真空装置では大気と真空の間を移動するLoad Lock、基板を支持するStage、静電気、急激な圧力変化にも注意します。

大面積の均一性

工程	揃える対象
成膜	膜厚、組成、抵抗、応力
露光	Focus、Dose、線幅、Overlay、Stitch
Etching	Etch Rate、CD、Taper、残渣
洗浄	薬液濃度、温度、流れ、乾燥
熱処理	温度、時間、基板伸縮
検査	検出感度、位置精度、全面Scan時間

装置中央と端、Gas入口と排気側、搬送方向などで条件差が生じるため、HardwareとRecipeの両方で補正します。

温度と寸法

Glassは温度で膨張・収縮します。大型基板では小さな温度差でも位置ずれが大きくなるため、装置内温度、待機時間、基準座標、Mask補正を管理します。

急激な加熱・冷却は熱応力と割れの原因になります。膜とGlassの熱膨張差は反りや剥離にも影響します。

真空とPlasma

大型CVD・Dry Etching装置では広い電極間へPlasmaを均一に作る必要があります。RF電界、Gas分布、排気Conductance、基板との距離、壁面状態が面内分布へ影響します。

電極が大きくなると高周波を単純な一様電圧として扱えず、定在波や位相差が問題になる場合があります。

歩留まりと検査

一枚のMother Glassには複数Panelが配置されます。欠陥の位置と大きさにより、失うPanel数が変わります。高速な全面検査、欠陥分類、Repair、工程へのFeedbackが重要です。

大型化は一度に処理できる面積を増やしますが、設備費、材料損失、装置停止時の影響も大きくなります。総合的なCostと歩留まりで評価します。

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• Array工程とは？
• 半導体・FPD製造装置とは？
• FOPLPとは？

参考資料

• Corning: Precision Glass Solutions（世代別の代表寸法）
• Applied Materials: Gen 10.5基板と大型TVの多面取り