(57)【要約】【課題】金属膜の応力に起因したガラス基板の反りを緩和できるスパッタリング装置を提供する。【解決手段】基板上に、スパッタリング用ターゲットを用いて金属膜を形成するためのスパッタリング装置において、バッファ部と、当該バッファ部の周囲に配置され、スパッタリングを行うためのスパッタリング処理部と、バッファ部の周囲に配置され、スパッタリング処理部において金属膜が形成された基板を加熱処理することにより金属膜の応力を緩和するための加熱処理部と、バッファ部を介して、スパッタリング処理部又は加熱処理部へ基板を移送するための移送手段と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
2007138263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、スパッタリング用ターゲットを用いて金属膜を形成するためのスパッタリン
グ装置において、
前記基板を移送するためのバッファ部と、
当該バッファ部の周囲に配置され、スパッタリングを行うためのスパッタリング処理部
と、
前記バッファ部の周囲に配置され、前記スパッタリング処理部において金属膜が形成さ
れた基板を加熱処理することにより前記金属膜の応力を緩和するための加熱処理部と、
前記バッファ部を介して、前記スパッタリング処理部又は加熱処理部へ前記基板を移送
するための移送手段と、
を備えることを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項２】
前記スパッタリング処理部及び加熱処理部、あるいはいずれか一方を複数備えることを
特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項３】
前記スパッタリング処理部、加熱処理部、バッファ部のうちの少なくとも一つは、真空
槽を含んで構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のスパッタリング装置。
【請求項４】
前記バッファ部の真空度を、前記スパッタリング処理部及び加熱処理部の真空度よりも
高真空とすることを特徴とする請求項３に記載のスパッタリング装置。
【請求項５】
前記基板を装置内に搬入し又は装置から搬出するための基板搬入室をさらに備えること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のスパッタリング装置。
【請求項６】
前記加熱処理部がヒータ、又はオーブンを備えることを特徴とする請求項１〜５のいず
れか一項に記載のスパッタリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリング装置に関し、スパッタリング法を用いて金属膜を形成した場
合における基板の反りを緩和することができるスパッタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気光学装置の一態様として、対向配置された一対の基板におけるそれぞれの基
板に形成された電極間に電圧を印加して、それぞれの画素の液晶材料を選択的に配向させ
ることによって、部分的に光を透過させ、全体として文字や図形等の画像を表示させる液
晶装置が広く知られている。
この液晶装置を構成する基板には、クロムやタンタル、タングステン等の金属材料から
なる電気配線やスイッチング素子が形成されている。これらの電気配線等は、基板上の全
面に、スパッタリング法によって金属膜を形成した後、当該金属膜を所定形状にパターニ
ングすることにより形成されている。
【０００３】
かかるスパッタリングを行うためのスパッタリング装置として、例えば、図１２に示す
ように、成膜チャンバ５０２内にガス導入口５０７、真空排気系５０８を覆い、ターゲッ
ト５０５の上部に開口部を設けたガス流路調整用カバー５０９を設けたスパッタリング装
置５１０が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このようなスパッタリング装置を用いて、スイッチング素子を備えたアクティブマトリ
クスアレイ基板を形成する場合、例えば、以下のように行われる。まず、ガラス基板上に
タンタルをスパッタリング法を用いて薄膜形成し非線形抵抗素子の下部電極及び配線電極
の正方形状の配線電極下部パターンを形成する。次いで、陽極酸化法を用いて第１の金属
層の表面に酸化膜を形成し、非線形抵抗素子の絶縁膜とする。次いで、クロムをスパッタ
リング法を用いて薄膜形成し、非線形抵抗素子の上部電極及び配線電極の配線電極パター
ンを形成する。次いで、配線電極下部パターン上に配線電極パターンを形成し、さらにＩ
ＴＯをスパッタリング法を用いて薄膜形成し、表示画素電極を形成してアクティブマトリ
クスアレイ基板が完成する（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００１−１０７２３１号公報  （図１）
【特許文献２】特開平７−２０９６７４号公報  （全文）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に代表されるような成膜チャンバのみを備えたスパッタリン
グ装置を用いて行われる、特許文献２に記載されたようなスパッタリング法を用いた電気
配線等の形成方法では、ガラス基板上の全面に金属膜を成膜した際に、当該金属膜の応力
によってガラス基板の反りが生じる場合が見られた。例えば、ガラス基板上にクロム膜を
形成した場合においては、クロムの伸張応力によって、クロム膜の形成面側が凹状になる
ように反る場合があり、また、ガラス基板上にタンタル膜を形成した場合においては、タ
ンタルの圧縮応力によって、タンタル膜の形成面側が凸状になるように反る場合があった
。
【０００６】
ガラス基板にこのような反りが生じた電気光学装置用基板は、電気光学装置に組み込ま
れると表示不良の原因になるおそれがある。例えば、反りが生じた基板上の金属膜に対し
て、レジスト材料をパターニングした後エッチング処理すると、図５（ｃ）に示すように
、特に基板周辺部近傍において、金属膜６２のエッジ部分６２ａが基板面６１Ａに対して
垂直方向から傾斜した状態で形成される場合がある。このような金属膜６２に対して、さ
らに導電材料６４を積層すると、図５（ｄ）に示すように、下層の金属膜６２のエッジ部
分６２ａで断線を生じて、表示不良となるおそれがあった。
【０００７】
一方、特許文献１に記載のスパッタリング装置は、ガラス基板を投入するロード隔離室
と、搬出するアンロード隔離室とが、別の箇所として構成されているために、装置が大型
化されていた。さらに、特許文献１のスパッタリング装置では、さらに別の処理を行う部
位を設けようとすると、さらに装置が大型化するおそれがあった。
【０００８】
そこで、本発明の発明者らは鋭意検討した結果、スパッタリング装置を、スパッタリン
グ処理部と併せて、所定のバッファ部及び加熱処理部を備えることにより、スパッタリン
グ法により金属膜を形成した後に、金属膜が形成された基板を効率的かつ迅速に加熱処理
することができ、このような問題を解決できることを見出した。
すなわち、本発明は、装置を過度に大型化することなく、スパッタリング法を用いた金
属膜の形成による基板の反りを効率的に緩和することができるスパッタリング装置を提供
することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、基板上に、スパッタリング用ターゲットを用いて金属膜を形成するた
めのスパッタリング装置であって、基板を移送するためのバッファ部と、当該バッファ部
の周囲に配置され、スパッタリングを行うためのスパッタリング処理部と、バッファ部の
周囲に配置され、スパッタリング処理部において金属膜が形成された基板を加熱処理する
ことにより金属膜の応力を緩和するための加熱処理部と、バッファ部を介して、スパッタ
リング処理部又は加熱処理部へ基板を移送するための移送手段と、を備えることを特徴と
するスパッタリング装置が提供され、上述した問題を解決することができる。
すなわち、スパッタリング法を用いてガラス基板上に金属膜を形成した後、速やかに加
熱処理を施すことができるために、金属膜の有する応力によるガラス基板の反りを迅速に
緩和させることができる。また、スパッタリング処理部及び加熱処理部をバッファ部の周
囲に配置してあることにより、装置を過度に大型化することなく、複数の基板を効率的に
処理することができる。したがって、ガラス基板の反りに起因した導電膜の断線等をなく
して、表示不良を低減した電気光学装置を効率的に提供することができる。
【００１０】
また、本発明のスパッタリング装置を構成するにあたり、スパッタリング処理部及び加
熱処理部、あるいはいずれか一方を複数備えることが好ましい。
このように構成することにより、同時に大量の基板に対して処理を施すことができるた
めに、金属膜の形成を効率化することができる。
【００１１】
また、本発明のスパッタリング装置を構成するにあたり、スパッタリング処理部、加熱
処理部、バッファ部のうちの少なくとも一つは、真空槽を含んで構成されることが好まし
い。
このように構成することにより、スパッタリング処理の精度を向上させたり、加熱処理
をする際の不要な酸化を防止したり、さらに、清浄度を向上させたりすることができる。
【００１２】
また、本発明のスパッタリング装置を構成するにあたり、バッファ部の真空度を、スパ
ッタリング処理部及び加熱処理部の真空度よりも高真空とすることが好ましい。
このように構成することにより、スパッタリング処理部及び加熱処理部内に異物が進入
したり、加熱処理部にスパッタリングガスが進入したりすることを容易に防止することが
できる。
【００１３】
また、本発明のスパッタリング装置を構成するにあたり、基板を装置内に搬入し又は装
置から搬出するための基板搬入室をさらに備えることが好ましい。
このように構成することにより、基板を搬出入させる際にバッファ部に塵埃等が進入す
ることを防ぐことができるために、さらに、スパッタリング処理部及び加熱処理部内への
塵埃等の進入を防止することができる。
【００１４】
また、本発明のスパッタリング装置を構成するにあたり、加熱処理部がヒータ、又はオ
ーブンを備えることが好ましい。
このように構成することにより、比較的簡易な構成で、大量のガラス基板を加熱処理す
ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、適宜図面を参照して、本発明のスパッタリング装置に関する実施形態について具
体的に説明する。ただし、かかる実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発
明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。
【００１６】
本発明の実施の形態は、基板上に、スパッタリング用ターゲットを用いて金属膜を形成
するためのスパッタリング装置であって、基板を移送するためのバッファ部と、当該バッ
ファ部の周囲に配置され、スパッタリングを行うためのスパッタリング処理部と、バッフ
ァ部の周囲に配置され、スパッタリング処理部において金属膜が形成された基板を加熱処
理することにより金属膜の応力を緩和するための加熱処理部と、バッファ部を介して、ス
パッタリング処理部又は加熱処理部へ基板を移送するための移送手段と、を備えたスパッ
タリング装置である。
以下、本実施形態のスパッタリング装置について、スパッタリング処理部としてのスパ
ッタリング用真空槽と、加熱処理部としての真空オーブンとを備えたスパッタリング装置
を例に採って説明する。
【００１７】
１．基本構成
図１に示すように、本実施形態のスパッタリング装置１０は、基板上に、スパッタリン
グ用ターゲットを用いて金属膜を形成するためのスパッタリング装置１０であって、バッ
ファ部としてのバッファ槽１５と、当該バッファ槽１５の周囲に配置され、スパッタリン
グを行うためのスパッタリング処理部としてのスパッタリング用真空槽１１と、バッファ
槽１５の周囲に配置され、スパッタリング用真空槽１１において金属膜が形成された基板
を加熱処理することにより金属膜の応力を緩和するための加熱処理部としての真空オーブ
ン１３と、バッファ槽１５を介して、スパッタリング用真空槽１１又は真空オーブン１３
へ基板を移送するための移送手段１７と、を備えている。
すなわち、ガラス基板上に金属膜を形成した後、当該金属膜が形成された基板を迅速に
加熱処理することができるため、金属膜の応力によるガラス基板の反りを緩和させること
ができる。また、これらのスパッタリング用真空槽及び真空オーブンがバッファ槽の周囲
に配置されているために、複数のガラス基板を、それぞれの部位に効率よく出し入れする
とともに、同時に処理することができ、スパッタリング処理及び加熱処理を複数の基板に
対して効率的に行うことができる。また、このような配置構成であれば、装置全体が大型
化することを防ぐことができる。
【００１８】
２．スパッタリング処理部
本実施形態のスパッタリング装置に備えられるスパッタリング処理部としてのスパッタ
リング用真空槽は、ＤＣスパッタリング用真空槽又はＲＦスパッタリング用真空槽のいず
れであっても構わない。以下、ＤＣ型、ＲＦ型それぞれのスパッタリング用真空槽の構成
について説明する。
【００１９】
（１）ＤＣスパッタリング用真空槽
ＤＣスパッタリング用真空槽は、グロー放電により生成したプラズマによって、クロム
やタンタル等のターゲット（蒸発源）からスパッタ粒子を叩きだし、基板上に、それらの
金属材料からなる金属膜を形成するための装置である。
したがって、金属膜が形成できる限り、ＤＣスパッタリング用真空槽の態様は特に制限
されるものではない。例えば、図２に示すように、アルゴン等のスパッタガスを導入する
ための真空槽１１１と、当該真空槽１１１の内部で、負電位に保持されたカソード１１２
に取り付けられたターゲット１１３上にプラズマ（電離ガス分子）を発生させるためのス
パッタマグネット１１４と、スパッタマグネット１１４に所定電圧を印加するためのＤＣ
電源１１５と、を備えたＤＣマグネトロンスパッタリング装置１１０とすることができる
。
【００２０】
また、図示しないものの、ＤＣスパッタリング用真空槽は、基板と、ターゲットとの距
離をプロセス中に変化させる可変機構を備えることが好ましい。
この理由は、成膜プロセス中において、基板と、ターゲットとの距離をプロセス中に周
期的に変えながら成膜することで、ターゲットと、基板との距離が比較的短い場合や、ス
パッタ速度が速めに変化した場合であっても、優れたカバレッジ性が得られるためである
。
【００２１】
また、ＤＣスパッタリング用真空槽において、図１及び図２に示すように、槽内温度を
所定値に保持するための温度調整機構１１６を備えることが好ましい。この理由は、この
ように温度調整機構１１６を備えることにより、ＤＣスパッタリング処理の効率化を図る
ことができるとともに、形成した薄膜の密着性や均一性を向上させることができるためで
ある。
より具体的には、ＤＣスパッタリング用真空槽の温度を１２０〜２５０℃の範囲内の値
とすることが好ましく、１５０〜２４０℃の範囲内の値とすることがより好ましく、１８
０〜２３０℃の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
この温度調整機構としては、例えば、ヒータや加熱ランプ、あるいは熱交換装置を用い
ることができる。
【００２２】
（２）ＲＦスパッタリング用真空槽
ＲＦスパッタリング用真空槽は、高周波（ＲＦ）放電によりにより生成したプラズマに
よって、クロムやタンタル等のターゲット（蒸発源）からスパッタ粒子を叩きだし、基板
上に、それらの金属材料からなる金属膜を形成するための装置である。
したがって、金属膜が形成できる限り、ＲＦスパッタリング用真空槽の態様は特に制限
されるものではない。例えば、図３に示すように、アルゴン等のスパッタガスを導入する
ための真空槽１２１と、当該真空槽１２１の内部で、負電位に保持されたカソード１２２
に取り付けられたターゲット１２３上にプラズマ（電離ガス分子）を発生させるためのス
パッタマグネット１２４と、スパッタマグネット１２４に所定交流電圧を印加するための
ＲＦ電源１２５と、を備えたＲＦマグネトロンスパッタリング装置１２０とすることがで
きる。
【００２３】
また、上述のＤＣマグネトロンスパッタリング装置と同様、基板と、ターゲットとの距
離をプロセス中に変化させる可変機構や、槽内温度を所定値に保持するための温度調整機
構を備えることが好ましい。
温度調整機構を備える場合における槽内温度については、ＲＦスパッタリング用真空槽
の温度を１２０〜２５０℃の範囲内の値とすることが好ましく、１５０〜２４０℃の範囲
内の値とすることがより好ましく、１８０〜２３０℃の範囲内の値とすることがさらに好
ましい。
【００２４】
なお、図１に示すように、ＤＣ型やＲＦ型のスパッタリング用真空槽１１は、内部を所
定圧力に制御するために、真空槽（真空チャンバ）に接続された真空ポンプＰ２、Ｐ２´
と、真空計Ｇ２、Ｇ２´と、ガス配管Ｌ２、Ｌ２´とを備えるとともに、他の真空槽との
境界には、シャッター機構やバルブ機構Ａ２が取り付けられている。
なお、本発明においては、スパッタリング処理部が真空槽を備えていることは必須では
ないものの、真空槽内でスパッタリング処理を行うことができるように構成することによ
り、スパッタ粒子が空気中の分子によって散乱させられることを防止することができるた
めに、好適な態様である。
【００２５】
３．加熱処理部
本実施形態のスパッタリング装置に備えられる加熱処理部としての真空オーブン１３は
、上述のスパッタリング処理部において金属膜が形成されたガラス基板を加熱処理するこ
とにより、金属膜の応力を緩和するための部位である。
すなわち、金属材料はそれぞれ固有の応力を有しており、金属材料を用いてガラス基板
上に金属膜を形成した場合に、当該応力に起因してガラス基板に反りが生じる場合がある
。例えば、クロムを用いてガラス基板上に薄膜を形成した場合には、クロムの有する伸張
応力によって、ガラス基板におけるクロム膜が形成された面が凹状となるように反りを生
じる場合がある。また、タンタルを用いてガラス基板上に薄膜を形成した場合には、タン
タルの有する圧縮応力によって、ガラス基板におけるタンタル膜が形成された面が凸状と
なるように反りを生じる場合がある。
【００２６】
例えば、図４（ａ）は、ガラス基板６１上にクロム材料からなる金属膜６２を、スパッ
タリング法を用いて形成した場合におけるガラス基板６１の断面図を示している。このガ
ラス基板６１は、クロム材料が有する比較的大きい伸張応力によって、ガラス基板６１に
おけるクロム膜６２が形成された面６１Ａが凹状となるように反りを生じている。
また、図４（ｂ）は、ガラス基板６１上にタンタル材料からなる金属膜６２を、スパッ
タリング法を用いて形成した場合におけるガラス基板６１の断面図を示している。このガ
ラス基板６１は、タンタル材料が有する比較的大きい圧縮応力によって、ガラス基板６１
におけるタンタル膜が形成された面６１Ａが凸状となるように反りを生じている。
【００２７】
このように、ガラス基板に反りが生じていると、金属膜をエッチング処理する際に用い
るレジスト膜を形成する際に、図５（ａ）〜（ｂ）に示すように、基板６１の周辺部に近
づくにしたがって、レジスト膜１０５のエッジ部分１０５ａが基板面６１Ａに対して垂直
な方向から傾斜して形成されやすくなる。特に、露光処理を行った場合の光の回り込みを
考慮すると、それぞれのレジスト膜１０５における基板６１の周辺部に近い側のエッジ１
０５ａがレジスト膜１０５の下部に極端に入り込むことが考えられる。
また、このようなエッジ形状のレジスト膜１０５を表面に備えた金属膜６２に対してエ
ッチング処理をすると、図５（ｃ）に示すように、当該金属膜６２のエッジ部分６２ａも
傾斜状に形成されることになる。特に、エッチング液やエッチングガスの浸透具合に応じ
て、金属膜６２のエッジ６２ａが金属膜６２下に食い込むように形成される。
【００２８】
そして、このようなエッジ形状の金属膜６２に対して、上層の電極や配線等の導電材料
６４を重ねて形成すると、図５（ｄ）に示すように、金属膜６２のエッジ部分６４Ａにお
いて断線や切れが生じてしまい、表示不良の原因となってしまう。
そこで、本実施形態のスパッタリング装置においては、クロム等の金属膜の形成後、パ
ターニング処理を行う前に、金属膜が形成されたガラス基板を加熱処理するための加熱処
理部を備えることにより、ガラス基板の反りを緩和して、金属膜のエッジ形状が過度に傾
斜状とならないようにして、さらに上層の導電材料の断線等を防止している。
【００２９】
この真空オーブンの態様は、ガラス基板を加熱処理できる限り、特に制限されるもので
はない。例えば、図６に示すように、内部を真空に保持するための真空槽１３１と、当該
真空槽１３１の内部を加温するための電熱線１３２とを備えた真空オーブン１３０とする
ことができる。
なお、本発明においては、加熱処理部が真空槽を備えていることは必須ではないものの
、真空槽内で加熱処理を行うことができるように構成することにより、基板表面や金属膜
が、空気中に含まれる酸素によって酸化されることを防止することができる。
また、加熱手段としても特に制限されるものではなく、上述した電熱線の代わりにヒー
タ等を備えた構成とすることもできる。
【００３０】
ここで、金属膜が形成されたガラス基板を加熱処理する際の加熱温度を、例えば、１５
０〜３００℃の範囲内の値に制御することが好ましい。
この理由は、クロム等からなる金属膜を溶融させることがない一方、当該金属膜の応力
を効率的に緩和させることができるためである。
【００３１】
４．バッファ部
また、基板を移送するためのバッファ部としてのバッファ槽１５は、図１に示すように
、スパッタリング処理を行った基板を加熱処理する場合に、その中間部屋として、基板を
出し入れするための真空槽である。かかるバッファ槽１５を介することによって、基板上
のスパッタの残留ガスを除去することができる。すなわち、かかるバッファ槽１５を備え
ることによって、スパッタリング処理による最終的な成膜特性を向上させることができる
。
ここで、通常、バッファ槽の真空度（Ｓ２）を１×１０-1１×１０-8ｏｒｒの範囲内の
値とすることが好ましく、１×１０-2１×１０-7ｏｒｒの範囲内の値とすることがより好
ましい。
【００３２】
ただし、スパッタリング用真空槽１１からのスパッタの残留ガスの進入や清浄度合等を
考慮して、バッファ槽１５の真空度（Ｓ２）を、スパッタリング用真空槽１１の真空度（
Ｓ４）、あるいは真空オーブン１３の真空度（Ｓ３）との関係を考慮して定めることも好
ましい。
より具体的には、例えば、スパッタリング用真空槽の真空度（Ｓ４）を、バッファ槽の
真空度（Ｓ２）よりも高真空とすることが好ましい。この理由は、スパッタリング用真空
槽１１の真空度（Ｓ４）をバッファ槽１５の真空度（Ｓ２）よりも高真空にすることによ
り、スパッタの残留ガス等が、バッファ槽１５へ進入することを防止することができるた
めである。
【００３３】
５．移送手段
また、移送手段１７は、図１に示すように、バッファ槽１５を介して、スパッタリング
用真空槽１１又は真空オーブン１３へガラス基板を移送するための部位である。かかる移
送手段１７は特に制限されるものではないが、例えば、ロボットアーム、搬送ローラ、コ
ンベヤベルト、コンベヤチェーン、台車、レール等が挙げられる。
ここで、図７（ａ）〜（ｂ）に、ガラス基板６１をスパッタリング用真空槽内に搬出入
するための搬送手段１４０の一例を示す。図７（ａ）は、移送手段１４０により矢印で示
される方向に搬送される基板６１を側面方向から眺めた状態を示し、図７（ｂ）は、移送
手段１４０として搬送ローラ１４１を用いて、真空槽１４６内に搬送される基板６１を進
行方向から眺めた状態を示す。この搬送手段１４０は、図７（ａ）に示すように、アルミ
ニウムからなる搬送冶具１４２に、小ロットである４枚の基板６１を垂直方向に固定し、
その状態で台車１４３を駆動源として、矢印で示される方向に搬送するものである。また
、図７（ｂ）に示すように、搬送冶具１４２が過度に傾斜せず、鉛直方向に正確に保持さ
れるように、搬送冶具１４２の上部には、磁石１４４が取り付けられている。そして、真
空槽の外部に取り付けた磁石１４５によって、搬送冶具１４２の傾斜が制御されている。
したがって、真空槽内でのスパッタリング処理や温度調整を精度良く行うことができる。
【００３４】
また、図８（ａ）〜（ｂ）に、ガラス基板を真空オーブン内に搬出入するための搬送手
段１５０の一例を示す。図８（ａ）は、移送手段１５０により矢印で示される方向に搬送
される基板６１を側面方向から眺めた状態を示し、図８（ｂ）は、移送手段１５０として
搬送ローラ１５１を用いて、真空オーブン１５６内に搬送される基板６１を進行方向から
眺めた状態を示す。この搬送手段１５０は、図８（ａ）に示すように、アルミニウムから
なるキャビネット１５２に、スパッタリング用真空槽で金属膜が形成された複数の基板６
１を水平方向に載置し、その状態で台車１５３を駆動源として、矢印で示される方向に搬
送するものである。また、図８（ｂ）に示すように、ガラス基板６１に対して均一に熱が
伝わりやすくするために、キャビネット１５２は、ガラス基板６１を周縁部のみで支持さ
れるように構成されている。
【００３５】
図７及び図８に示すような搬送手段を用いる場合には、上述のバッファ槽に、スパッタ
リング処理を終えたガラス基板を、スパッタリング用真空槽に搬出入するための搬送冶具
から、真空オーブンに搬出入するためのキャビネットに移すための装置が備えられる。か
かる装置は、例えば、ロボットアームを用いて構成することができる。
【００３６】
６．基板搬入室
また、図１に示すように、かかるスパッタリング装置１０が、基板をスパッタリング装
置１０内に搬出入するための基板搬入室（ロードロックチャンバ）１９を備えることが好
ましい。
この基板搬入室は、バッファ槽の一部として兼用することができるが、図１に示すよう
に、バッファ槽１５の周囲に、バッファ槽１５とは独立させて備えることもできる。この
ように構成することにより、スパッタリング装置全体としての使い勝手や生産効率のさら
なる向上を図ることができるためである。
より具体的には、従来は、基板搬入室がスパッタリング処理槽に直接的に備えてあった
ため、基板搬入室から基板を取り出すたびに、スパッタリング装置内の真空度を大気レベ
ルまで戻さなければならなかった。したがって、その後、スパッタリング装置にて成膜す
る際に、装置内を再び１×１０-6ｏｒｒ台まで真空引きしなければならず、装置内を超高
真空にするまでの時間、即ち真空待ち時間が必要となっていた。このため、スパッタリン
グ処理にかかる時間が長くなり、スループットの向上に限界が生じるという不都合が見ら
れた。したがって、小型の基板搬入室を設けることにより、バッファ槽１５の真空度やひ
いては他の真空槽の迅速調整を容易にすることができる。
【００３７】
７．複数槽構成
また、本発明のスパッタリング装置を構成するにあたり、図１に示すように、スパッタ
リング処理部１１、加熱処理部１３が、それぞれ複数槽で区分され、それぞれ独立的にバ
ッファ部１５の周囲に配置されていることが好ましい。この理由は、このように構成する
ことにより、複数の基板に対する同時処理が可能になって、生産効率化のさらなる向上を
図ることができるためである。
また、図９に示すように、スパッタリング処理部２１１又は加熱処理部２１３、あるい
はいずれか一方を複数備えたスパッタリング装置２００とすることも好ましい。この理由
は、例えば、複数のスパッタリング処理部２１１で金属膜を形成した基板を、一つのキャ
ビネットに支持させて、加熱処理部において加熱処理を行うこともでき、スループットを
向上させることもできるためである。また、一部の真空槽等において不具合が生じた場合
であっても、処理を中止することなく、平行配置された他の真空槽等を利用して、そのま
ま処理を続行することができるためである。
なお、図１に示すスパッタリング装置１０の例では、スパッタリング用真空槽１１が２
室設けられているが、それぞれ３室以上であっても良く、あるいは、槽を複数室に分ける
以外に、槽自体を複数設けた構成とすることもできる。
【００３８】
８．動作
次いで、図１に示すスパッタリング装置１０の動作、すなわち、スパッタリング装置１
０を用いた金属膜の形成方法について、具体的に説明する。
【００３９】
（１）基板の搬入及びバッファ槽への移動
まず、基板搬入室１９を介して、基板６１をスパッタリング装置１０内に挿入する。そ
の際、基板搬入室１９と、バッファ槽１５との間のシャッターＡ１は閉じておき、基板搬
入室１９の圧力を大気圧とする一方、バッファ槽１５の真空度を所定値、例えば、１×１
０-2１×１０-7ｏｒｒの範囲内の値とする。
次いで、基板搬入室１９に連結された真空ポンプＰ１を作動させて、基板搬入室１９の
内部を、例えば、１×１０-2ｏｒｒの低真空状態とする。その際、基板搬入室１９は小部
屋であるため、かかる低真空状態とする際の所要時間としては、例えば、６０秒以内の短
時間ですむ。
【００４０】
次いで、基板搬入室１９と、バッファ槽１５との間のシャッターＡ１を開くとともに、
基板６１を、移送手段１７により、基板搬入室１９からバッファ槽１５に移動させる。そ
の際、バッファ槽１５の真空度は、基板搬入室１９の真空度の影響を受けるものの、基板
搬入室１９をバッファ槽１５と比較して小容量とすることにより、その影響を少なくする
ことができる。
【００４１】
次いで、バッファ槽１５に連結された真空ポンプＰ４を作動させて、例えば、１×１０
-4ｏｒｒの真空状態とする。その場合、バッファ槽１５は既に所定の真空度であって、基
板搬入室１９の影響も少ないため、かかる真空状態とする際の所要時間としては、６０秒
以内の短時間ですむ。
【００４２】
（２）スパッタリング処理部へ移動及びスパッタリング処理
次いで、基板６１を、移送手段１７により、バッファ槽１５からスパッタリング処理部
（スパッタリング用真空槽）１１内に移動させる。そして、所定真空度及び所定温度に保
持されていることを確認した上で、クロム膜等の金属膜を形成する。
また、スパッタリング処理の終了後には、スパッタリング処理部１１とバッファ槽１５
との間のシャッターＡ２を開き、基板１３を、移送手段１７により、スパッタリング処理
部１１からバッファ槽１５に戻しておく。その際に、バッファ槽１５の清浄度を考慮して
真空度を調整することが好ましい。例えば、バッファ槽１５の清浄度が比較的低い場合に
は、スパッタリング処理部１１の真空度を、バッファ槽１５の真空度よりも低く設定して
おくことが好ましい。
これによって、スパッタリング処理部１１内にスパッタリングガスが一部残留している
場合であっても、当該スパッタリングガスが、バッファ槽１５へ流出するのを効果的に防
止することができる。
【００４３】
（３）加熱処理部への移動及び加熱処理
次いで、加熱処理部（真空オーブン）１３と、バッファ槽１５との間のシャッターＡ３
を開いて、金属膜が形成された基板６１を、バッファ槽１５から加熱処理部１３へと移送
する。
その際に、加熱処理部１３の真空度を、バッファ槽１５の真空度よりも低く設定してお
くことが好ましい。この理由は、バッファ槽１５において、スパッタリングガス等が一部
存在していたとしても、当該スパッタリングガスが、加熱処理部１３へ流入することを効
果的に防止できるためである。
【００４４】
次いで、加熱処理部１３が、所定真空度及び所定温度に保持されていることを確認した
上で、加熱処理部１３により、金属膜が形成された基板６１を加熱処理する。すなわち、
例えば、１×１０-2ｏｒｒの真空下で保持された真空槽中に設置されたオーブンを用いて
、例えば、基板に対して、２５０℃、３０分の条件で加熱処理する。
これによって、スパッタリング処理によって金属膜が形成された基板が、金属膜の有す
る応力によって反りを生じていた場合であっても、当該応力を緩和して基板の反りを小さ
くすることができる。
【００４５】
ここで、表１を参照して、ガラス基板上にクロム膜をスパッタリング処理によって形成
した基板に対して、処理時間を異ならせて加熱処理した場合における、基板の反りの程度
について説明する。
表１に示すデータは、外形が４７０ｍｍ×３７０ｍｍ、厚さが０．５ｍｍの無アルカリ
ガラスを用いたガラス基板上に、厚さ０．３μｍのクロム膜を形成した基板を用いて測定
したデータである。また、基板の反り量は、図５に示すように、基板６１を支持台１１０
上に載置した状態で、載置台１１３表面から基板６１の最低点Ｐ２までの高さＤ２を、載
置台１１３表面から支持台１１０上面Ｐ１までの高さＤ１から差し引いて求めた値（μｍ
）である。さらに、反り量の相対値は、加熱処理をしない場合の反り量を１００とした場
合の、それぞれの基板の反り量である。
【００４６】
表１中、
基板Ａは、ガラス基板上にクロム膜を形成した後、一切熱処理がなされていない基板で
ある。
基板Ｂは、ガラス基板上にクロム膜を形成した後、真空オーブンを用いて、２００℃×
３０分の条件で加熱処理した基板である。
基板Ｃは、ガラス基板上にクロム膜を形成した後、真空オーブンを用いて、２５０℃×
１０分の条件で加熱処理した基板である。
基板Ｄは、ガラス基板上にクロム膜を形成した後、真空オーブンを用いて、２５０℃×
１０分の条件で加熱処理した後、さらに、２００℃×３０分の条件で加熱処理した基板で
ある。
基板Ｅは、ガラス基板上にクロム膜を形成した後、真空オーブンを用いて、２５０℃×
１０分の条件で加熱処理した後、さらに、２５０℃×１０分の条件で加熱処理した基板で
ある。
基板Ｆは、ガラス基板上にクロム膜を形成した後、真空オーブンを用いて、２５０℃×
１０分の条件で加熱処理した後、さらに、２５０℃×１０分の条件で加熱処理し、さらに
また、２００℃×３０分の条件で加熱処理した基板である。
そして、それぞれの基板を４枚作成し、測定した上で、その平均値を取って示してある
。
【００４７】
【表１】
2007138263.tif 000003
【００４８】
かかる表１に示すように、クロム膜が形成された基板に対して、加熱処理を施すことに
よって、ガラス基板に生じていた反りが緩和されている。さらに、その温度条件や、加熱
時間を制御することにより、反りを緩和させる程度についても、きめ細かく制御できるこ
とが理解できる。
言い換えるならば、配線やスイッチング素子の一部を構成する金属膜であれば０．２〜
１．０μｍ程度の厚さで形成されるが、このような厚さの金属膜に対して、基板の外形が
一辺３００〜５００ｍｍ程度の大きさであって、基板の厚さが０．３〜０．７ｍｍ程度の
ガラス基板を使用するような場合には、本発明のスパッタリング装置を用いて、スパッタ
リング処理後に加熱処理を実施することにより、ガラス基板の反りを緩和する効果が得ら
れやすい。ただし、言うまでもなく、上述のガラス基板の外形や厚さ、金属膜の厚さは、
本発明の適用範囲を限定するものではない。
【００４９】
（５）バッファ槽への移動及び取り出し
次いで、加熱処理部１３と、バッファ槽１５との間のシャッターＡ３を開いて、基板６
１を、移送手段１７により、加熱処理部１３からバッファ槽１５に一旦戻す。そして、基
板搬入室１９の真空度を所定値、例えば、１×１０-2１×１０-7ｏｒｒの範囲内の値に保
持した状態で、基板搬入室１９と、バッファ槽１５との間のシャッターＡ１を開く。これ
によって、バッファ槽１５の真空度に影響を与えることなく、基板搬入室１９と、バッフ
ァ槽１５との間が連通し、移送手段１７により、スパッタリング処理及び加熱処理した基
板６１を、基板搬入室１９に移送することができる。
【００５０】
最後に、基板搬入室１９と、バッファ槽１５との間のシャッターＡ１を閉じるとともに
、基板搬入室１９に設けてある真空バルブＶ１、Ｖ１´を開き大気圧に戻し、基板６１を
外部に取り出す。
【００５１】
なお、図９に示すように、スパッタリング用真空槽１１を複数設けてある場合には、同
時に大量の基板に対してスパッタリング処理した上で、それらをまとめて加熱処理するこ
ともでき、基板の反りを小さくできる金属膜の形成の効率化を図ることができる。
【００５２】
９．液晶装置
次に、本実施形態のスパッタリング装置を用いて製造することができる液晶装置につい
て説明する。図１１は、液晶パネル２０の画素領域部分の断面図を示す。
この図１１に示すように、液晶パネル２０は、対向基板３０と素子基板６０とが、それ
らの周辺部においてシール材（図示せず）によって貼り合わせられている。また、対向基
板３０、素子基板６０及びシール材（図示せず）によって囲まれる間隙内に液晶材料２１
が封入されている。かかる液晶パネル２０が、プラスチック等からなる筐体に、ＬＥＤ（
発光ダイオード）等の光源とともに収容されることにより、液晶装置が構成される。
【００５３】
また、対向基板３０は、ガラス基板３１上に、カラーフィルタすなわち着色層３７と、
その着色層３７の上に形成された対向電極３３と、その対向電極３３の上に形成された配
向膜４５とを備えている。また、反射領域における、着色層３７と対向電極３３との間に
は、リタデーションを最適化するための絶縁層４１を備えている。
ここで、対向電極３３は、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）等によって対向基板３０の
表面全域に形成された面状電極である。また、着色層３７は、素子基板６０側の画素電極
６３に対向する位置にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）又はＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）
、Ｙ（イエロー）等といった各色のいずれかの色フィルタエレメントを備えている。そし
て、着色層３７の間に遮光膜３９が設けられている。
【００５４】
また、対向する素子基板６０は、ガラス基板６１上に、スイッチング素子として機能す
るアクティブ素子としてのＴＦＴ素子６９と、透明な絶縁膜８１を挟んでＴＦＴ素子６９
の上層に形成された画素電極６３とを備えている。
ここで、図１１に示す液晶パネル２０における素子基板６０は、画素電極６３が、反射
領域においては反射表示を行うための光反射膜６３ａを兼ねて形成されるとともに、透過
領域Ｔにおいては、ＩＴＯなどにより透明電極６３ｂとして形成される。また、画素電極
としての光反射膜６３ａは、例えばＡｌ（アルミニウム）、Ａｇ（銀）等といった光反射
性材料によって形成される。そして、画素電極６３の上には、ポリイミド系の高分子樹脂
からなる配向膜８５が形成されるとともに、この配向膜８５に対して、配向処理としての
ラビング処理が施される。
【００５５】
また、対向基板３０の外側（すなわち、図１１の上側）表面には、位相差板４７が形成
され、さらにその上に偏光板４９が形成されている。同様に、素子基板６０の外側（すな
わち、図１１の下側）表面には、位相差板８７が形成され、さらにその下に偏光板８９が
形成されている。さらに、素子基板６０の下方にはバックライトユニット（図示せず）が
配置される。
【００５６】
また、ＴＦＴ素子６９は、素子基板６０上に形成されたゲート電極７１と、このゲート
電極７１の上で素子基板６０の全域に形成されたゲート絶縁膜７２と、このゲート絶縁膜
７２を挟んでゲート電極７１の上方位置に形成された半導体層７０と、その半導体層７０
の一方の側にコンタクト電極７７を介して形成されたソース電極７３と、さらに半導体層
７０の他方の側にコンタクト電極７７を介して形成されたドレイン電極６６とを有する。
また、ゲート電極７１はゲートバス配線（図示せず）から延びており、ソース電極７３
はソースバス配線（図示せず）から延びている。また、ゲートバス配線は素子基板６０の
横方向に延びていて縦方向へ等間隔で平行に複数本形成されるとともに、ソースバス配線
はゲート絶縁膜７２を挟んでゲートバス配線と交差するように縦方向へ延びていて横方向
へ等間隔で平行に複数本形成される。
【００５７】
かかるゲートバス配線は液晶駆動用ＩＣ（図示せず）に接続されて、例えば走査線とし
て作用し、他方、ソースバス配線は他の駆動用ＩＣ（図示せず）に接続されて、例えば信
号線として作用する。
また、画素電極６３は、互いに交差するゲートバス配線とソースバス配線とによって区
画される方形領域のうちＴＦＴ素子６９に対応する部分を除いた領域に形成されている。
【００５８】
ここで、ゲートバス配線及びゲート電極は、例えばクロム、タンタル等によって形成す
ることができる。また、ゲート絶縁膜は、例えば窒化シリコン（ＳｉＮX）、酸化シリコ
ン（ＳｉＯX）等によって形成される。また、半導体層は、例えばドープトａ−Ｓｉ、多
結晶シリコン、ＣｄＳｅ等によって形成することができる。さらに、コンタクト電極は、
例えばａ−Ｓｉ等によって形成することができ、ソース電極及びそれと一体をなすソース
バス配線並びにドレイン電極は、例えばチタン、モリブデン、アルミニウム等によって形
成することができる。
【００５９】
また、有機絶縁膜８１は、ゲートバス配線、ソースバス配線及びＴＦＴ素子を覆って素
子基板６０上の全域に形成されている。但し、有機絶縁膜８１のドレイン電極６６に対応
する部分にはコンタクトホール８３が形成され、このコンタクトホール８３の所で画素電
極６３とＴＦＴ素子６９のドレイン電極６６との導通がなされている。
また、かかる有機絶縁膜８１は、反射領域に対応する領域に、散乱形状として、山部と
谷部との規則的な又は不規則的な繰り返しパターンから成る凹凸パターンを有している。
この結果、有機絶縁膜８１の上に積層される光反射膜６３ａも同様にして凹凸パターンか
ら成る光反射パターンを有することになる。但し、この凹凸パターンは、透過領域には形
成されていない。
【００６０】
以上のような構造を有する液晶パネル２０を製造する際に、クロムやタンタル、モリブ
デン等の金属材料を用いて形成される部材については、スパッタリング装置を用いて金属
膜を形成した後、所定形状にパターニングされたレジスト材料を形成した上でエッチング
処理することにより形成される。このスパッタリング処理を行う工程において、本発明の
スパッタリング装置を用いることにより、金属膜の有する応力を緩和して、基板の反りを
小さくすることができる。したがって、基板の反りに起因する不具合、例えば、金属膜と
電気的に接続される導電膜の断線等を防止して、液晶パネルの不良品を少なくすることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明のスパッタリング装置を説明するために供する図である。
【図２】ＤＣスパッタリング用真空槽の一例を説明するために供する図である。
【図３】ＲＦスパッタリング用真空槽の一例を説明するために供する図である。
【図４】ガラス基板が反った状態を示す図である。
【図５】反ったガラス基板上で金属膜と導電膜とを形成した状態を示す図である。
【図６】加熱処理部の一例を説明するために供する図である。
【図７】スパッタリング処理部への移送手段の一例を示す図である。
【図８】加熱処理部への移送手段の一例を示す図である。
【図９】スパッタリング処理部を複数備えたスパッタリング装置を示す図である。
【図１０】基板の反りの測定方法を説明するために供する図である。
【図１１】液晶パネルの構成例を説明するために供する図である。
【図１２】従来のスパッタリング装置を説明するために供する図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０：スパッタリング装置、１１：スパッタリング処理部、１３：加熱処理部、１５：バ
ッファ槽、１７：移送手段、１９：基板搬入室、３０：対向基板、６０：素子基板、６１
：ガラス基板、６２：金属膜、６３ａ：光反射膜（反射画素電極）、６３ｂ：透過画素電
極、６４：導電膜、６５：ゲートバス配線、６６：ドレイン電極、６９：ＴＦＴ素子、７
０：半導体層、７１：ゲート電極、７２：ゲート絶縁膜、７３：ソース電極、７５：ソー
スバス配線、７７：コンタクト電極、８１：有機絶縁膜、８５：配向膜、１０５：レジス
ト材料、１１０：ＤＣスパッタリング用真空槽、１２０：ＲＦスパッタリング用真空槽、
１３０：真空オーブン、１４０・１５０：移送手段
【図１】
2007138263.tif 000004
【図２】
2007138263.tif 000005
【図３】
2007138263.tif 000006
【図４】
2007138263.tif 000007
【図５】
2007138263.tif 000008
【図６】
2007138263.tif 000009
【図７】
2007138263.tif 000010
【図８】
2007138263.tif 000011
【図９】
2007138263.tif 000012
【図１０】
2007138263.tif 000013
【図１１】
2007138263.tif 000014
【図１２】
2007138263.tif 000015