(57)【要約】【課題】成膜中の異常放電を低減し、成膜の精度を向上させる。【解決手段】成膜室４と、成膜室４の内部に収容され、ガラス基板１６を保持するトレイ１５と、成膜室４の内部に設けられ、ガラス基板１６に対向するように配置されたターゲット１２と、トレイ１５とターゲット１２との間で、トレイ１５に対向配置され、ガラス基板１６の外周部を覆う成膜マスク１３と、成膜マスク１３をガラス基板１６に対して、接近又は離間させるマスク移動手段とを備えた成膜装置であって、トレイ１５と成膜マスク１３との間には、絶縁材料により構成され、マスク移動手段によりガラス基板１６に接近された成膜マスク１３とガラス基板１６との間隔を均一にするためのスペーサー部１４が設けられている。【選択図】図１
2006089793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜室と、
上記成膜室の内部に収容され、基板を保持する基板保持部と、
上記成膜室の内部に設けられ、上記基板に対向するように配置された電極部と、
上記基板保持部と上記電極部との間で、該基板保持部に対向配置され、上記基板の外周部を覆う成膜マスクと、
上記成膜マスクを上記基板に対して、接近又は離間させるマスク移動手段とを備えた成膜装置であって、
上記基板保持部と上記成膜マスクとの間には、絶縁材料により構成され、上記マスク移動手段により上記基板に接近された成膜マスクと上記基板との間隔を均一にするためのスペーサー部が設けられていることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
請求項１に記載された成膜装置において、
上記成膜室を複数個有し、
上記基板保持部は、上記各成膜室を順次搬送するように構成され、
上記スペーサー部は、上記成膜マスクの表面に設けられていることを特徴とする成膜装置。
【請求項３】
請求項１に記載された成膜装置において、
上記成膜室を複数個有し、
上記基板保持部は、上記各成膜室を順次搬送するように構成され、
上記スペーサー部は、上記基板保持部の表面に設けられていることを特徴とする成膜装置。
【請求項４】
請求項１に記載された成膜装置において、
上記スペーサー部は、上記基板の外周に沿って、複数個設けられていることを特徴とする成膜装置。
【請求項５】
請求項１に記載された成膜装置において、
上記成膜マスクは、上記電極部から絶縁されると共に接地されずに設けられ、上記基板の外周部を覆う第１マスクと、該第１マスクを支持すると共に接地された第２マスクとにより構成されていることを特徴とする成膜装置。
【請求項６】
請求項１に記載された成膜装置において、
上記基板保持部は、上記基板を水平面に対して傾けた状態で保持するように構成されていることを特徴とする成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スパッタリング装置は、基板上に種々の薄膜を成膜する成膜装置として、広く用いられている。
【０００３】
このスパッタリング装置によるスパッタリング法は、陰極（カソード）側にスパッタ材料のターゲットを、それに対向する陽極（アノード）側に基板をそれぞれ配置した真空チャンバー内で、アルゴン等の不活性ガスを放電させ、このときに発生したイオンでターゲットをスパッタリングして（はじき出して）、そのはじき出されたスパッタ粒子を基板表面に堆積させることにより、基板上に薄膜を成膜する方法である。
【０００４】
このスパッタリング法では、スパッタリング速度を向上させるため、電界だけでなく磁界も加えることにより、ターゲット表面上のプラズマを高密度化するマグネトロンスパッタリング法が最も一般的である。
【０００５】
特許文献１には、フローティングマスク、プラズマ制御マスク及びアースマスクからなる成膜マスクを基板の周囲に設けることにより、ターゲットと基板との間の距離が小さい場合でも、均一な膜厚の薄膜を成膜できるマグネトロンスパッタリング装置が記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、基板に隣接する成膜マスク部材をフローティング電位にすることにより、スパッタリング中に基板表面から成膜マスク部材へのアーク放電を引き起こすことなく、スパッタリング速度を速くすることを可能にしたスパッタリング装置が記載されている。
【特許文献１】特開２００１−３３５９３０号公報
【特許文献２】特開２００２−３６３７４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、液晶表示パネルを構成する基板用のスパッタリング装置としては、基板の大型化に伴って、生産性に優れるインライン式の成膜装置がよく用いられている。
【０００８】
図５は、一般的なインライン式スパッタリング装置１０を示す構成概略図である。
【０００９】
インライン式スパッタリング装置１０は、基板着脱室１、仕込み室２、加熱室３、第１成膜室４ａ、第２成膜室４ｂ、第３成膜室４ｃ、取り出し室５及び第１移送室６が仕切りバルブ９を介して順に連接すると共に、第２移送室７及び基板着脱室８が第１移送室６に続いて順に連接するように構成されている。
【００１０】
このインライン式スパッタリング装置１０では、基板をトレイと呼ばれる治具に保持して、そのトレイを上記各処理室を順次搬送させながら成膜を行っている。
【００１１】
各成膜室４ａ、４ｂ及び４ｃは、その側壁に、上記トレイに保持された基板と対向配置するように上記ターゲットが設けられており、そのターゲットと基板との間には、上記成膜マスクが介在するように構成されている。
【００１２】
また、インライン式スパッタリング装置１０は、各成膜室４ａ、４ｂ及び４ｃ内において、成膜マスクがトレイ搬送中の妨げにならないように、トレイ搬送中に成膜マスクと基板とを離間させ、トレイ停止（成膜）中に成膜マスクと基板とを接近させるマスク移動手段を有している場合が多い。
【００１３】
しかしながら、薄膜を成膜する際に、マスク移動手段によって成膜マスクを基板に単純に近づけるだけでは、成膜中に基板表面に滞留した電荷が、基板と成膜マスクとの重なり部分において、基板表面から成膜マスクに瞬時に移動して、異常放電（アーク放電）が発生する恐れがある。
【００１４】
そして、この異常放電が発生すると、薄膜が成膜された基板の表面には稲妻形状の放電痕が残り、基板上の薄膜にダメージを与えてしまう。
【００１５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、成膜中の異常放電を低減し、成膜の精度を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、基板保持部と成膜マスクとの間に、マスク移動手段により基板に接近された成膜マスクと基板との間隔を均一にするためのスペーサー部を設けるようにしたものである。
【００１７】
本発明に係る成膜装置は、成膜室と、上記成膜室の内部に収容され、基板を保持する基板保持部と、上記成膜室の内部に設けられ、上記基板に対向するように配置された電極部と、上記基板保持部と上記電極部との間で、該基板保持部に対向配置され、上記基板の外周部を覆う成膜マスクと、上記成膜マスクを上記基板に対して、接近又は離間させるマスク移動手段とを備えた成膜装置であって、上記基板保持部と上記成膜マスクとの間には、絶縁材料により構成され、上記マスク移動手段により上記基板に接近された成膜マスクと上記基板との間隔を均一にするためのスペーサー部が設けられていることを特徴とする。
【００１８】
上記の構成によれば、例えば、マスク移動手段によって、成膜マスクを成膜の前に基板に接近させ、成膜の後に基板から離間させることが可能になる。そのため、成膜の前にマスク移動手段によって成膜マスクを基板に接近させることにより、絶縁材料からなるスペーサー部が基板保持部と成膜マスクとの間に挟持され、成膜マスクと基板との間隔が確実に均一になる。これにより、成膜マスクと基板との間の局所的な狭まりに起因する異常放電が抑止されるため、成膜の精度が高められる。
【００１９】
上記成膜室を複数個有し、上記基板保持部は、上記各成膜室を順次搬送するように構成され、上記スペーサー部は、上記成膜マスクの表面に設けられていてもよい。
【００２０】
上記の構成によれば、基板保持部が各成膜室を順次搬送するように構成され、各成膜室内の成膜マスクの表面にスペーサー部が設けられているので、各成膜室毎にスペーサー部の位置、高さ及び材質等を適宜設定することが可能になる。
【００２１】
上記成膜室を複数個有し、上記基板保持部は、上記各成膜室を順次搬送するように構成され、上記スペーサー部は、上記基板保持部の表面に設けられていてもよい。
【００２２】
上記の構成によれば、成膜室が複数個であっても、スペーサー部は、各成膜室を順次搬送する基板保持部の表面に設けられているだけなので、成膜中の異常放電を低減するために必要なスペーサー部が各成膜室において共有される。
【００２３】
上記スペーサー部は、上記基板の外周に沿って、複数個設けられていてもよい。
【００２４】
上記の構成によれば、スペーサー部が、基板の外周に沿って、基板保持部と成膜マスクとの間に複数個設けられているので、複数のスペーサ部によって、成膜マスクと基板との間隔を均一にすることになる。そのため、例えば、基板の大型化に伴って、基板の自重及び成膜時の加熱等によって、基板が撓み易くなったとしても、成膜マスクと基板との間隔が均一に保持される。
【００２５】
上記成膜マスクは、上記電極部から絶縁されると共に接地されずに設けられ、上記基板の外周部を覆う第１マスクと、該第１マスクを支持すると共に接地された第２マスクとにより構成されていてもよい。
【００２６】
上記の構成によれば、仮に、基板に隣接する第１マスクと基板表面との間で電位差が生じたとしても、スペーサー部によって、成膜マスクと基板との間隔が確実に均一になるので、成膜マスクと基板との間の局所的な狭まりに起因する異常放電が抑止される。
【００２７】
上記基板保持部は、上記基板を水平面に対して傾けた状態で保持するように構成されていてもよい。
【００２８】
上記の構成によれば、基板保持部が基板を水平面に傾けた状態で保持することによって、基板が撓み易くなったとしても、成膜マスクと基板との間隔が均一に保持される。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の成膜装置は、基板保持部と成膜マスクとの間に、マスク移動手段により基板に接近された成膜マスクと基板との間隔を均一にするためのスペーサー部が設けられるようにしたので、成膜の前に、マスク移動手段によって成膜マスクを基板に接近させることにより、絶縁材料からなるスペーサー部が基板保持部と成膜マスクとの間に挟持され、成膜マスクと基板との間隔が確実に均一になる。これにより、成膜マスクと基板との間の局所的な狭まりに起因する異常放電を抑止することができるため、成膜の精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態に係る成膜装置について、詳細に説明する。以下の実施形態では、成膜装置として、インライン式のスパッタリング装置を例に説明するが、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置であってもよい。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、他の構成のものであってもよい。
【００３１】
まず、インライン式のスパッタリング装置について、図１、図２、図３、図４及び発明の解決課題の説明に使用した図５を用いて説明する。
【００３２】
図１は、インライン式スパッタリング装置１０を構成する成膜室４の断面模式図であり、図２は、成膜室４の内部のスペーサー部１４周辺の拡大模式図である。
【００３３】
また、図３は、成膜マスク１３、ガラス基板１６及びトレイ１５の位置関係を示す平面模式図であり、図４は、その断面模式図である。
【００３４】
インライン式スパッタリング装置１０は、ガラス基板１６をトレイ１５（基板保持部）に取り付けるための基板着脱室１と、トレイ１５を真空雰囲気中に導入するための仕込み室２と、ガラス基板１６を加熱するための加熱室３と、スパッタリングによりガラス基板１６の表面に薄膜を成膜するための第１成膜室４ａ、第２成膜室４ｂ及び第３成膜室４ｃと、トレイ１５を真空雰囲気下から大気圧雰囲気下に戻すための取り出し室５と、トレイ１５を基板着脱室８に戻すための第１移送室６及び第２移送室７と、トレイ１５からガラス基板１６を取り外すための基板着脱室８とにより構成され、各処理室１，２，３，４ａ，４ｂ，４ｃ，５及び６が仕切りバルブ９を介して順に連接すると共に、第２移送室７及び基板着脱室８が第１移送室６に続いて順に連接するように構成されている。
【００３５】
トレイ１５は、複数の基板支持部１５ｂを有する外枠部分と、複数の基板支持ピン１５ａを有する桟部分とを備え、基板支持部１５ｂ及び基板支持ピン１５ａの上面によって、ガラス基板１５を保持するように構成されている。
【００３６】
そして、トレイ１５は、キャリヤ１８上に水平面に対して８５°程度に傾けた状態で設置されているため、取り付けられるガラス基板１６は、水平面に対して８５°程度に傾けた状態で保持されながら、各処理室１，２，３，４ａ，４ｂ，４ｃ，５，６，７，８内を順次搬送されることになる。
【００３７】
第１成膜室４ａ、第２成膜室４ｂ及び第２成膜室４ｃを構成する各成膜室４は、トレイ１５（キャリヤ１８）の進行方向に沿った側壁にバッキングプレート１１を介して設けられたターゲット１２（電極部）と、ターゲット１２に対向するように設けられた枠形状の成膜マスク１３とを備えている。
【００３８】
ターゲット１２は、スパッタリングするスパッタ材料から構成され、搬入されるトレイ１５に対向するように配置されている。
【００３９】
成膜マスク１３は、搬入されるトレイ１５側に、セラミック等の絶縁材料により構成された複数のスペーサー部１４を有しており、そのトレイ１５に取り付けられたガラス基板１６の外周部を覆うように配置されている。
【００４０】
また、成膜マスク１３は、マスク移動手段によって、搬入されるトレイ１５に取り付けられたガラス基板１６に対して、接近又は離間するように構成されている。
【００４１】
そして、成膜の前には、マスク移動手段によって成膜マスク１３をガラス基板１６に接近させることにより、スペーサー部１４がトレイ１５と成膜マスク１３との間に挟持されて、成膜マスク１３とガラス基板１６との間隔を確実に均一にすることができる。
【００４２】
また、成膜の後には、マスク移動手段によって成膜マスク１３をガラス基板１６に離間させることにより、トレイ１５を成膜室４から搬出させる際に、成膜マスク１３とガラス基板１６との接触が防止され、トレイ１５を確実に搬送させることができる。
【００４３】
さらに、成膜マスク１３は、ターゲット１２から絶縁されると共に接地されずに設けられ、ガラス基板１６の外周部を覆うフローティングマスク１３ａ（第１マスク）と、そのフローティングマスク１３ａを支持すると共に接地されたアースマスク１３ｂ（第２マスク）と、複数のスペーサー部１４を備えると共に水冷することが可能なマスクベース部１３ｃとにより構成されている。
【００４４】
また、フローティングマスク１３ａは、絶縁材料からなる接続部１７ａを介してアースマスク１３ｂに固定され、アースマスク１３ｂは、接続部１７ｂを介してマスクベース部１３ｃに固定されている。
【００４５】
次に、上述したインライン式スパッタリング装置１０を用いてガラス基板１６上に薄膜を成膜する方法について説明する。
【００４６】
ここで、ガラス基板１６の大きさは、例えば、１５００ｍｍ×１８００ｍｍ×０．７ｍｍであり、成膜マスク１３（フローティングマスク１３ａ）は、ガラス基板１６の外周端から５ｍｍ内側までを覆うように構成されている。
【００４７】
まず、基板着脱室１において、トレイ１５にガラス基板１６を取り付けた後、そのトレイ１５を仕込み室２に搬送させて、仕込み室２の内部の真空排気を行う。
【００４８】
次いで、トレイ１５を加熱室３に搬送させた後、そのトレイ１５を加熱室３の内部に所定時間保持して、ガラス基板１６を一定温度まで加熱する。
【００４９】
次いで、第１成膜室４ａにトレイ１５を搬送させた後、マスク移動手段によって成膜マスク１３をガラス基板１６に対して接近させる。このとき、成膜マスク１３（マスクベース部１３ｃ）の表面に設けられたスペーサー部１４が、成膜マスク１３とトレイ１５との間に挟持されることにより、成膜マスク１３とトレイ１５との間隔が、例えば、５ｍｍ程度となって一定になる。
【００５０】
次いで、ターゲット１２をスパッタリングさせ、そのスパッタ粒子をガラス基板１６の表面に堆積させて、成膜マスク１３から露出したガラス基板１６の表面に薄膜を成膜させる。このとき、ガラス基板１６の表面には、電荷が滞留するが、上記のように、成膜マスク１３とトレイ１５との間隔が、確実に均一になっているので、成膜マスク１３とガラス基板１６との間の局所的な狭まりに起因する異常放電が抑止され、成膜の精度を高くすることができる。
【００５１】
次いで、マスク移動手段によって成膜マスク１３をガラス基板１６に対して離間させた後、トレイ１５を第１処理室４ａから搬出させると共に、隣接する第２成膜室４ｂに搬入させる。
【００５２】
そして、第２成膜室４ｂ及び第３成膜室４ｃにおいても、上述した第１成膜室４ａと同様な手順を繰り返す。
【００５３】
ここで、第１成膜室４ａ、第２成膜室４ｂ及び第３成膜室４ｃ内の各ターゲット１２として、それぞれ異なるスパッタ材料を用いれば、ＴｉＮ／Ａｌ／Ｔｉ等の積層膜を成膜することができる。
【００５４】
次いで、トレイ１５を取り出し室５に搬送させた後、取り出し室５の内部に窒素ガスを導入して、取り出し室５の内部を大気圧雰囲気に戻す。
【００５５】
次いで、トレイ１５を第１移送室６に搬送させた後、第１移送室６及び第２移送室７においてトレイ１５の進行方向を変えながら、トレイ１５を基板着脱室８に搬送する。
【００５６】
次いで、基板着脱室８において、トレイ１５からガラス基板１６を取り外す。
【００５７】
以上のようにして、ガラス基板１６の表面に所定の薄膜が成膜される。
【００５８】
本発明のインライン式スパッタリング装置１０は、マスク移動手段によって、成膜マスク１３を成膜の前にガラス基板１６に接近させ、成膜の後にガラス基板１６から離間させることが可能である。そのため、成膜の前にマスク移動手段によって成膜マスク１３をガラス基板１６に接近させることにより、絶縁材料からなるスペーサー部１４がトレイ１５と成膜マスク１３との間に挟持され、成膜マスク１３とガラス基板１６との間隔が確実に均一になる。これにより、成膜マスク１３とガラス基板１６との間の局所的な狭まりに起因する異常放電が抑止されるため、成膜の精度を高めることができる。
【００５９】
また、スペーサー部１４が、ガラス基板１６の外周に沿って、トレイ１５と成膜マスク１３との間に複数個配置されているので、例えば、ガラス基板１６の大型化に伴って、ガラス基板１６の自重及び成膜時の加熱等によって、ガラス基板１６が撓み易くなったとしても、成膜マスク１３とガラス基板１６との間隔を均一に保持することができる。
【００６０】
さらに、ガラス基板１６が水平面に対して傾けた状態に保持されながら成膜されるので、ガラス基板１６が撓み易くなっており、このような条件下でも成膜マスク１３とガラス基板１６との間隔を均一に保持することができる。
【００６１】
また、各成膜室４内の成膜マスク１３の表面にスペーサー部１４が設けられているので、各成膜室４毎にスペーサー部１４の位置、高さ及び材質等を適宜設定することができる。
【００６２】
上記実施形態では、スペーサー部１４が成膜マスク１３の表面に設けられていたが、トレイ１５の表面に設けられていてもよい。これによれば、スペーサー部１４が、各成膜室を順次搬送するトレイ１５の表面に設けられているだけなので、成膜中の異常放電を低減するために必要なスペーサー部１４を各成膜室４において共有することができる。
【００６３】
また、上記実施形態では、複数の成膜室４が連接されたインライン式スパッタリング装置１０を例示したが、１つの成膜室４により構成されたスパッタリング装置であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
以上説明したように、本発明は、ガラス基板が大型化しても、成膜マスクと基板との間隔が確実に均一になり、成膜マスクと基板との間の局所的な狭まりに起因する異常放電を抑止することができるので、液晶表示パネルを構成するガラス基板用のスパッタリング装置について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施形態に係るインライン式スパッタリング装置１０を構成する成膜室４の断面模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係るインライン式スパッタリング装置１０を構成する成膜室４内のスペーサー部１４の周辺の拡大模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係るインライン式スパッタリング装置１０を構成する成膜マスク１３、ガラス基板１６及びトレイ１５の位置関係を示す平面模式図である。
【図４】本発明の実施形態に係るインライン式スパッタリング装置１０を構成する成膜マスク１３、ガラス基板１６及びトレイ１５の位置関係を示す断面模式図である。
【図５】本発明及び従来のインライン式スパッタリング装置１０の構成概略図である。
【符号の説明】
【００６６】
１，８  基板着脱室
２      仕込み室
３      加熱室
４      成膜室
４ａ    第１成膜室
４ｂ    第２成膜室
４ｃ    第３成膜室
５      取り出し室
６      第１移送室
７      第２移送室
９      仕切りバルブ
１０    インライン式スパッタリング装置
１１    バッキングプレート
１２    ターゲット
１３    成膜マスク
１３ａ  フローティングマスク
１３ｂ  アースマスク
１３ｃ  マスクベース部
１４    スペーサー部
１５    トレイ
１５ａ  基板支持ピン
１５ｂ  基板支持部
１６    ガラス基板
１７ａ，１７ｂ  マスク接続部
１８    キャリヤ
【図１】
2006089793.tif 000003
【図２】
2006089793.tif 000004
【図３】
2006089793.tif 000005
【図４】
2006089793.tif 000006
【図５】
2006089793.tif 000007