(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空槽内に水平状態で配置された基板表面の外周領域を被覆するように構成されたマスクであって、
前記基板の側方に配置され、昇降ピンで上下移動される下板と、
前記下板上に配置され、その端部が前記基板表面の外周領域に載り、該外周領域を被覆できるように構成された上板とを有し、
前記昇降ピンを降下させ、前記下板を下降させると、前記上板の端部が前記基板表面の外周領域に載った状態で、前記下板が前記上板と分離するように構成され、
前記下板と前記上板とには、互いに連通する孔が設けられ、連通する前記孔内には、ピンが配置され、
前記ピンは前記下板の孔にその上端が突出するようにはめ込まれ、
前記上板の孔の径は前記ピンの径よりも大きく、前記上板は前記下板から分離可能に構成され、
前記上板が前記基板上に当接した状態と、前記基板上に当接していない状態との、いずれの状態においても、前記ピンが、前記下板の前記孔と前記上板の前記孔との両方にまたがって配置され、
前記ピンの拘束によって、前記上板は、前記下板から滑落しないで上下移動でき、水平方向には移動できないように構成されたことを特徴とする請求項１記載のマスク。
【請求項２】
前記上板は複数の上板部材に分割され、
分割された前記上板は、それぞれ前記孔を有し、
分割された前記上板部材は、それぞれが独立に前記下板と分離可能に構成されたことを特徴とする請求項１記載のマスク。
【請求項３】
真空槽と、前記真空槽内に設けられ、基板が載置可能な載置台とを有する真空処理装置であって、
前記真空槽内に、請求項１又は請求項２のいずれか１項記載のマスクが設けられたことを特徴とする真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマスク及び真空処理装置に関し、特に、大面積のガラス基板などに薄膜を成膜する際に、基板表面の外周領域を被覆するマスクと、そのマスクを備えたプラズマＣＶＤ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大面積のガラス基板に、低温で膜質の良好な絶縁膜を成膜する方法として、プラズマＣＶＤ法がある。図１０の符号１１０は、プラズマＣＶＤ装置の従来技術のものを示しており、真空槽１１２を有している。真空槽１１２の外部には真空排気系１２３が設けられており、真空排気系１２３を起動すると、真空槽１１２内部を真空排気することができるように構成されている。
【０００３】
真空槽１１２の天井側には、真空槽１１２と電気的に絶縁された状態で電極１３０が設けられている。真空槽１１２外には電圧源１２２が配置されており、真空槽１１２を接地電位に置いた状態で電極１３０に高周波電圧を印加できるように構成されている。
【０００４】
電極１３０は、電極本体１１３と、シャワープレート１１６とを有している。
電極本体１１３は、容器状に成形されており、容器底面部分に、ガス導入パイプ１１９の一端が接続されている。ガス導入パイプ１１９の他端には、図示しないガスボンベが接続されており、電極本体１１３の容器状の空間中にガスを導入できるように構成されている。
【０００５】
シャワープレート１１６は、電極本体１１３の容器開口部を閉塞するように固定され、電極本体１１３とシャワープレート１１６とで、空間が形成されている。
シャワープレート１１６には、多数の孔１１５が形成されており、ガス導入パイプ１１９から空間内にガスが導入されると、この空間はガス貯留室１１４となって、導入ガスが一旦充満し、次いで、各孔１１５から真空槽１１２内へと吹き出すことができるように構成されている。
【０００６】
他方、真空槽１１２内部の底壁上には、基板保持装置１５０が設けられている。この基板保持装置１５０は、軸１５１と、台座１５４と、載置台１５５と、マスク１３１とを有している。
【０００７】
台座１５４は、板状に形成され、軸１５１によって真空槽１１２内に水平に配置されている。台座１５４の上には、板状の載置台１５５が設けられている。この載置台１５５は、上面に基板を載置できるようにされている。載置台１５５の内部には不図示の発熱体が設けられており、基板を載置し、発熱体を発熱させると、基板を所定温度に昇温させることができるように構成されている。
【０００８】
マスク１３１は、図１１の平面図に示すように、枠状に構成されている。このマスク１３１は、図１２に示すように、枠の各辺を構成する４つの板１３２〜１３５が、ねじ１４０1〜１４０2によって互いにねじ止め固定されている。
【０００９】
各板１３２〜１３５は、取付部１３２1〜１３５1と、該取付部１３２1〜１３５1上に形成された庇部１３２2〜１３５2とで構成されており、枠状に組み立てられたときに、庇部１３２2〜１３５2の縁内に、開口１３８が形成されるようになっている。
【００１０】
載置台１５５は、マスク１３１の開口１３８よりも大きく、取付部１３２1〜１３５1が構成する枠よりも小さい矩形形状になっており、マスク１３１を載置台１５５上に配置すると、取付部１３２1〜１３５1が載置台１５５の外周部分に位置し、庇部１３２2〜１３５2が載置台１５５上に乗るようになっている。
【００１１】
真空槽１１２底壁上には、昇降ピン１７０が突き出されており、この昇降ピン１７０の先端に、取付部材が乗せられている。従って、昇降ピン１７０が上下動すると、マスク１３１が昇降ピン１７０と共に上下動する。
【００１２】
図１０(ｂ)は、マスク１３１と台座１５４及び載置台１５５との相対的な位置関係を示す拡大図であり、マスク１３１を降下させた状態である。
この状態では、庇部１３２2〜１３５2が載置台１５５表面の外周領域に当接され、マスク１３１全体が載置台１５５上に乗せられた状態になっている。
【００１３】
このような構成のプラズマＣＶＤ装置１１０を用い、プラズマＣＶＤ法で、ガラス基板表面にSiO2膜を形成する場合、先ず、真空排気系１２３によって真空槽１１２内を真空排気するとともに、載置台１５５を加熱して昇温させる。
【００１４】
真空槽１１２内の圧力が所定圧力になるとともに、載置台１５５が所定温度まで昇温されたら、真空状態を維持しながら、昇降ピン１７０を上昇させて加熱マスク１３１を上昇させ、真空槽１１２内に基板１６０を搬入し、載置台１５５上に載置する。
基板１６０が所定位置に載置されたら、昇降ピン１７０を下降させて、マスク１３１を下降させる。
【００１５】
上述した基板１６０は、その大きさがマスク１３１の開口１３８よりも大きくなっており、マスク１３１が下降すると、マスク１３１の開口１３８の外周部分が基板１６０表面の外周領域に当接し、基板１６０表面の外周領域が被覆される。その後も昇降ピン１７０を下降させることにより、図１０(ｃ)に示すように昇降ピン１７０の先端はマスク１３１から離れ、基板１６０の表面には下板１３２、１３３と上板１３４、１３５の重量の合計、すなわちマスク１３１の全重量が加わり、押圧される。
【００１６】
基板１６０が所定温度まで昇温されたら、ガス貯留室１１４内に反応性ガスを導入し、シャワープレート１１６から基板１６０表面に向けて吹き付ける。
その状態で電圧源１２２を起動し、電極１３０に高周波の交流電圧を印加すると放電が生じ、その放電によりプラズマが生じて原料ガスが分解され、基板１６０の表面で気相成長することにより、基板１６０の表面にSiO2膜が成膜される。このとき、上述したように基板１６０表面の外周領域はマスク１３１で被覆されているので、SiO2膜は基板１６０表面の外周領域には成膜されない。
【００１７】
所定膜厚のSiO2膜が成膜されたら、高周波電力の供給と反応性ガス、希釈ガスの導入を停止した後、マスク１３１を上昇させ、不図示の搬送系で基板１６０を真空槽１１２外へと搬出する。このようにして、基板１６０の表面にSiO2膜を成膜することができる。
【００１８】
このようなプラズマＣＶＤ法では、反応性ガスがプラズマ中で活性化されるので、基板１６０が比較的低温でも薄膜を形成することが可能になっている。
しかしながら、上記構成のプラズマＣＶＤ装置では、上述したように、マスク１３１で基板１６０表面の外周領域を被覆する際に、マスク１３１の全重量が基板１６０に加わるため、チッピングが生じていた。
【００１９】
マスク１３１の重量が全く基板１６０に加わらないように構成すれば、チッピングが防止できるが、この場合には基板１６０表面にマスク１３１が当接しないため、基板１６０とマスク１３１との間に隙間が生じ、その隙間に発生したプラズマが回り込んでプラズマ分布が不均一になるので、均一な薄膜を成膜することができないという問題があった。
【００２０】
【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、プラズマＣＶＤ装置において、基板表面の外周領域を被覆するマスクによって従来生じていたチッピングを防止する技術を提供することにある。
【００２１】
【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、真空槽内に水平状態で配置された基板表面の外周領域を被覆するように構成されたマスクであって、前記基板の側方に配置され、昇降ピンで上下移動される下板と、前記下板上に配置され、その端部が前記基板表面の外周領域に載り、該外周領域を被覆できるように構成された上板とを有し、前記昇降ピンを降下させ、前記下板を下降させると、前記上板の端部が前記基板表面の外周領域に載った状態で、前記下板が前記上板と分離するように構成され、前記下板と前記上板とには、互いに連通する孔が設けられ、連通する前記孔内には、ピンが配置され、前記上板が前記基板上に当接した状態と、前記基板上に当接していない状態との、いずれの状態においても、前記ピンが、前記下板の前記孔と前記上板の前記孔との両方にまたがって配置されるようにされたことを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載のマスクであって、前記上板は複数の上板部材に分割され、分割された前記上板は、それぞれ前記孔を有し、分割された前記上板部材は、それぞれが独立に前記下板と分離可能に構成されたことを特徴とする。
請求項３記載の発明は、真空槽と、前記真空槽内に設けられ、基板が載置可能な載置台とを有する真空処理装置であって、前記真空槽内に、請求項１又は請求項２のいずれか１項記載のマスクが設けられたことを特徴とする。
【００２２】
本発明のマスクによれば、上板は下板と分離可能であるため、基板と上板とが当接するときに、基板には上板の重量のみが加わり、下板の重量は加わらない。
このため、マスクの全重量が基板に加わっていた従来に比して、基板表面に加わる重量が軽くなるので、チッピングが生じない。
【００２３】
また、基板と当接した状態で基板表面の外周領域を被覆できるので、上板と基板との間には隙間が生じず、この隙間にプラズマが侵入することによって薄膜が不均一になることがない。
【００２４】
なお、本発明のマスクにおいて、下板と上板とには、互いに連通する孔が設けられ、それらの孔内にピンが設けられるように構成しても良い。
この場合、上板が基板上に当接した状態と、基板上に当接していない状態との、いずれの状態においても、ピンが、下板の孔と上板の孔との両方にまたがって配置されるようにすると、上板は下板と分離し、上下方向には移動できるが、ピンによって拘束されるため、水平方向には移動できないので、水平面内で上板が下板とずれないようにすることができる。
また、本発明の真空処理装置は、上述した本発明のマスクを有しているので、処理装置内でチッピングが生じない。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下で図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。図１の符号１０は、本発明の真空処理装置の一例となるプラズマＣＶＤ装置を示している。このプラズマＣＶＤ装置１０は真空槽１２を有している。真空槽１２の外部には、真空排気系２３が設けられており、真空槽１２内を真空排気することができるように構成されている。
【００２６】
真空槽１２の天井側には、真空槽１２と電気的に絶縁された状態で電極３０が設けられている。真空槽１２外には電圧源２２が配置されており、真空槽１２を接地電位に置いた状態で電極３０に高周波電圧を印加できるように構成されている。
【００２７】
電極３０は、電極本体１３と、シャワープレート１６とを有している。
電極本体１３は、容器状に成形されており、容器底面部分に、ガス導入パイプ１９の一端が接続されている。ガス導入パイプ１９の他端には、図示しないガスボンベが接続されており、電極本体１３の容器状の空間中にガスを導入できるように構成されている。
【００２８】
シャワープレート１６は、電極本体１３の容器開口部を閉塞するように固定され、電極本体１３とシャワープレート１６とで、空間が形成されている。
シャワープレート１６には、多数の孔１５が形成されており、ガス導入パイプ１９から空間内にガスが導入されると、この空間はガス貯留室１４となり、導入ガスが一旦充満し、次いで、各孔１５から真空槽１２内へと吹き出すことができるように構成されている。
【００２９】
他方、真空槽１２内部の底壁上には、基板保持装置５０が設けられている。この基板保持装置５０は、軸５１と、台座５４と、載置台５５と、マスク３１と、マスク台座７１とを有している。
【００３０】
台座５４は板状に形成され、軸５１によって真空槽１２内に水平に配置されている。
載置台５５は板状に形成され、台座５４の上に設けられている。この載置台５５は、上面に基板を載置可能であって、その内部に不図示の発熱体が設けられており、基板を載置し、発熱体を発熱させると、基板を所定温度に昇温させることができるように構成されている。
【００３１】
マスク３１は、図２(ａ)の平面図に示すように、枠状に構成されている。このマスク３１は、下板３６と、上板３７とを有しており、下板３６と、上板３７とは、それぞれ４個の下板部材３６1〜３６4と、４個の上板部材３７1〜３７4とによって構成されている。
【００３２】
図３に示すように、下板３６は、枠の各辺を構成する４個の下板部材３６1〜３６4が、ねじ９６1〜９６4で互いにねじ止め固定されることで構成されている。この下板３６は、その中央領域に、矩形形状の開口３９(以下で下側開口３９と称する。)が形成されるようになっている。
【００３３】
各下板部材３６1〜３６4の上には、それぞれ上板部材３７1〜３７4が載っている。これらの上板部材３７1〜３７4は、その端部が下側開口３９の内側方向に突き出すようになっており、各下板部材３６1〜３６4の上に載った状態で枠状に配置され、下側開口３９よりも小さい矩形形状の開口３８(以下で上側開口３８と称する。)が形成されるようになっている。
【００３４】
図３に示すように、各上板部材３７1〜３７4と、各下板部材３６1〜３６4とには、各上板部材３７1〜３７4が各下板部材３６1〜３６4上にそれぞれ載置された状態で、互いに連通する孔４６11〜４６43、４７11〜４７43が設けられており、これらの孔４６11〜４６43、４７11〜４７43の内部には、それぞれピン４８11〜４８43が設けられている。
【００３５】
ピン４８11〜４８43は、ともに下板部材３６1〜３６4の孔４６11〜４６43にはめ込まれており、その上端が突出している。上板部材３７1〜３７4の孔４７11〜４７43の径は、ピン４８11〜４８43の径よりも大きいため、上板部材３７1〜３７4は、それぞれが下板部材３６1〜３６4から分離可能であって、各下板部材３６1〜３６4から滑落しない状態で、上下方向に移動することができるようになっている。
【００３６】
載置台５５は、マスク３１の上側開口３８よりも大きく、下板３６の下側開口３９よりも小さい矩形形状にされており、マスク３１を載置台５５上に配置すると、下板３６が載置台５５の外周部分に位置し、上板部材３７1〜３７4が載置台５５表面の外周領域に載るようになっている。
【００３７】
マスク台座７１は、台座５４の外周に位置するように配置されており、マスク３１を載置台５５上に配置した状態で、下板３６がマスク台座７１上に載置されるようになっている。
【００３８】
マスク台座７１には、図示しない貫通孔が設けられており、その貫通孔には、真空槽１２底壁から突き出された昇降ピン７０が挿通できるようにされている。従って、昇降ピン７０が上昇すると、昇降ピン７０の先端が貫通孔を挿通して、マスク台座７１上の下板３６の下方に当接した後、昇降ピン７０の先端に下板３６が載り、マスク３１がマスク台座７１から離れ、上昇することになる。
【００３９】
このような構成のプラズマＣＶＤ装置１０を用い、プラズマＣＶＤ法で、ガラス基板表面にSiO2膜を形成するには、先ず、真空排気系２３によって真空槽１２内を真空排気するとともに、載置台５５を加熱して昇温させる。このとき、図４に示すように、マスク３１の下板３６は載置台５５の周囲に位置した状態でマスク台座７１上に載置され、他方、上板部材３７1〜３７4は載置台５５表面の外周領域に当接している。なお、図４〜図８には、マスク３１の昇降動作状態を示しているが、これらの図４〜図８には、１個の上板部材３７1と、１本のピン４８11のみを示している。
【００４０】
真空槽１２内の圧力が所定圧力になるとともに、載置台５５が所定温度まで昇温されたら、真空状態を維持しながら、昇降ピン７０を上昇させる。昇降ピン７０の先端はマスク台座７１の貫通孔を挿通して下板部材３６の下方に当接する。さらに昇降ピン７０を上昇させることにより、図５に示すように下板３６は昇降ピン７０の先端に載り、上板部材３７1〜３７4とともに上昇する。下板３６と上板部材３７1〜３７4とが十分に上昇したら、昇降ピン７０を停止させてマスク３１を静止させ、真空槽１２内に基板６０を搬入し、図６に示すように載置台５５上に載置する。
【００４１】
基板６０が所定位置に載置されたら、昇降ピン７０を下降させ、下板３６を下降させる。
基板６０は、その大きさが上側開口３８よりも大きくなるように形成されており、下板３６が下降すると、図７に示すように、まず上板部材３７1〜３７4が基板６０表面の外周領域に当接して基板６０表面の外周領域が被覆され、基板６０表面の外周領域に上板部材３７1〜３７4のみの重量が加わる。
【００４２】
その後も昇降ピン７０を下降させて下板３６をさらに下降させると、昇降ピン７０はマスク台座７１の貫通孔内に収納される。その状態で、下板３６は載置台５５の周囲に位置し、マスク台座７１上に載置される。その状態を図８に示す。
【００４３】
上板部材３７1〜３７4と下板３６とは、上述したように分離されているので、図８に示すように、下板３６が下降してマスク台座７１上に載置された状態においても、上板部材３７1〜３７4は下板３６表面から浮き、基板６０表面の外周領域には、上板部材３７1〜３７4の重量のみが加わり、下板３６の重量は基板６０には加わらない。上板部材３７1〜３７4の重量は、下板３６の重量よりも相当軽量なので、基板６０に加わる重量は、マスクの全重量が加わっていた従来に比して、はるかに少なくなる。
【００４４】
また、各上板部材３７1〜３７4は、下板３６との間で上下動は可能であるが、上述したピン４８11〜４８43によって拘束されるため、水平方向には移動できない。従って、昇降の際に各上板部材３７1〜３７4が水平方向に移動して、本来被覆されるべき領域以外で基板６０の表面が被覆されることはない。
【００４５】
基板６０が所定温度まで昇温されたら、ガス貯留室１４内に反応性ガスを導入し、シャワープレート１６から基板６０表面に対して吹き付ける。
その状態で電圧源２２を起動し、電極３０に高周波の交流電圧を印加すると、放電が生じ、その放電によりプラズマが生じて原料ガスが分解され、基板６０の表面で気相成長することにより、基板６０の表面にSiO2膜が成膜される。
【００４６】
このとき、上述したように基板６０表面の外周領域はマスク３１の上板部材３７1〜３７4で被覆されているので、SiO2膜は基板６０表面の外周領域には成膜されない。
【００４７】
所定膜厚のSiO2膜が成膜されたら、高周波電力の供給と反応性ガス、希釈ガスの導入を停止し、マスク３１を上昇させた後、不図示の搬送系で基板６０を真空槽１２外へと搬出する。このようにして、基板６０の表面にSiO2膜を成膜することができる。
【００４８】
上述したように、本実施形態のマスク３１によれば、マスク３１が基板６０に当接する際には、上板部材３７1〜３７4の重量のみが基板６０に加わる。上板部材３７1〜３７4は下板部材３６1〜３６4に比して相当軽量に構成されており、基板６０のマスクの全重量が基板に加わっていた従来に比して基板６０に加わる重量は相当軽くなるので、従来生じていたチッピングが生じない。
【００４９】
さらに、基板６０と上板部材３７1〜３７4とが当接した状態で基板６０表面の外周領域を被覆できるので、上板部材３７1〜３７4と基板６０との間には隙間が生じず、この隙間にプラズマが侵入することによって薄膜が不均一になることがない。
【００５０】
なお、本実施形態のマスク３１では、上板３７は４個の上板部材３７1〜３７4で構成され、そのそれぞれが独立に上下動可能であったが、本発明の上板はこれに限らず、例えば上板を８個の上板部材で構成してもよいし、あるいは図８にその平面図を示すマスク８１のように、開口７８が設けられた枠状の１枚の上板７７を有し、その上板７７が下板７６との間で上下動可能になるように構成してもよい。
【００５１】
また、本実施形態では、真空処理装置としてプラズマＣＶＤ装置について説明したが、本発明の真空処理装置はこれに限られるものではなく、例えばプラズマエッチング装置やスパッタリング装置としてもよい。
【００５２】
さらに、本実施形態の載置台５５は、内部に発熱体を有し、基板６０を昇温させることができるように構成されているが、かかる発熱体を有さず、単に基板６０を載置するような構成の載置台としてもよい。
【００５３】
【発明の効果】
マスクで基板表面を被覆する際に、チッピングが生じない。
上板が基板上に当接した状態と、基板上に当接していない状態との、いずれの状態においても、ピンが、下板の孔と上板の孔との両方にまたがって配置されるようにされており、上板は下板と分離し、上下方向には移動できるが、ピンによって拘束されるため、水平面方向には移動できないので、水平面内で上板が下板とずれない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のプラズマＣＶＤ装置を説明する断面図
【図２】(ａ)：本発明の一実施形態のマスクを説明する平面図
(ｂ)：本発明の一実施形態のマスクを説明する断面図
【図３】本発明の一実施形態のマスクの組立図
【図４】本発明の一実施形態のマスクの昇降状態を説明する第１の図
【図５】本発明の一実施形態のマスクの昇降状態を説明する第２の図
【図６】本発明の一実施形態のマスクの昇降状態を説明する第３の図
【図７】本発明の一実施形態のマスクの昇降状態を説明する第４の図
【図８】本発明の一実施形態のマスクの昇降状態を説明する第５の図
【図９】本発明の他の実施形態のマスクを説明する平面図
【図１０】(ａ)：従来のプラズマＣＶＤ装置を説明する断面図
(ｂ)：基板が載置されていない状態における従来のマスクと載置台との位置関係を説明する断面図
(ｃ)：基板が載置された状態における従来のマスクと載置台との位置関係を説明する断面図
【図１１】従来のマスクを説明する平面図
【図１２】従来のマスクの組立図
【符号の説明】
１０……プラズマＣＶＤ装置(真空処理装置)    １２……真空槽    １３……電極本体    １６……シャワープレート    １８……載置台    ３０……電極    ３６……下板    ３７……上板    ３７1〜３７4……上板部材    ６０……基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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