(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空状態でプラズマによって基板を処理する反応室と、
上記基板を載置しかつ加熱手段を有し複数の貫通穴が形成された電極と、
上記電極の貫通穴を貫通する複数の基板突き上げピンと、
上記電極の裏面に備えられ、かつ、貫通穴を有し上記電極に形成された貫通穴及び上記ピンと同心に設けられたピン昇降ガイドと、
ピン昇降手段と、上記ピン昇降手段の駆動により上記ピンの昇降方向と直交する方向に移動させられる連結棒と、上記連結棒の上記ピンの昇降方向と直交する上記方向への移動により上記ピンの昇降方向に上記ピンと一体的に移動する一方、上記ピンの上記昇降方向とは異なる方向には上記ピンに対して上記連結棒が移動可能とするように揺動軸回りに揺動されるピン昇降用レバーを介して上記連結棒に接続されるとともに上記ピンに接続された駆動部と、を有して上記ピン昇降手段により上記連結棒及び上記駆動部を介して上記ピンを昇降駆動させるピン昇降駆動機構と、
を備えることを特徴とする真空処理装置。
【請求項２】
上記ピン昇降駆動機構は、上記ピン昇降手段と、上記連結棒と、上記ピン昇降用レバーと、上記ピン昇降用レバーに連結される上記駆動部とを備えるとともに、
上記駆動部は、上記ピン昇降用レバーの一端に回転可能に備えられたローラと、上記ピンの下端に備えられた、該ピンの上記昇降方向と直交する上記方向に延びた溝とを備えて、上記ローラを上記溝内に嵌合していることを特徴としている請求項１に記載の真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶用ガラス基板等の比較的大型の基板に対して、プラズマによる薄膜形成やエッチングを行う真空処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体や液晶パネルの製造装置においては、基板の大型化のためにバッチ処理から枚葉処理へとその生産形態が移行してきている。上記枚葉処理では、基板を一枚ずつ反応容器内で処理するために、処理する度毎に電極上に未処理の基板を搬送手段により反応容器に対して搬入し、処理済みの基板を反応容器から搬出する必要がある。そこで、従来から基板の反応容器に対する搬入、搬出のために、電極の下側からピンにより基板を突き上げる機構が多く用いられてきている。
以下に、従来の基板突き上げ機構について、液晶用プラズマＣＶＤ装置を例に取り、図４を用いて説明する。
所定の真空度まで排気されたチャンバ１内に昇降可能でヒータ２を有し、所定温度（例えば４００℃まで）加熱された下部電極３と、該下部電極３と対向して上部電極４とがチャンバ１内に設置されている。上記上部電極４は、処理ガスの導入パイプ５と整合器６と高周波電源７が接続され、絶縁体８を介して、チャンバ上蓋９に取り付けられている。基板１０は、搬送アーム１１によって、予め下降している上記下部電極３と上記上部電極４の間に搬入される。その後、ピン昇降シリンダ１２の上昇駆動により、そのピンテーブル１３上に固定された４本のピン１４が上記下部電極３に設けられたピン穴１５を貫通する形で、上記ピン１４により上記基板１０が上記搬送アーム１１の水平移動位置よりも高い位置まで持ち上げられる。この状態で、上記搬送アーム１１を上記下部電極３の上方から後退（図４においては右方向に退避移動）させ、その後、ピン昇降シリンダ１２の下降駆動によりピン１４の先端を下部電極３の表面より下降させることによって、基板１０は下部電極３に載置され、ヒータ２により加熱される。下部電極３は処理を行うため基板１０を載置したまま電極昇降シリンダ１６によって所定の位置まで上昇する。このとき、ピン１４は下降したままである。上部電極４の導入パイプ５を介してＳｉＨ４、ＮＨ３、Ｎ２、Ｈ２等の処理ガスを供給しながら高周波電源７から整合器６を介して上部電極４に高周波電力を印加すると、上部電極４と下部電極３との間でプラズマが発生し、基板１０の表面に例えば窒化膜等が形成される。処理の終わった基板１０は、電極昇降シリンダ１６により下部電極３に載置されたまま元の位置まで下降する。その後、ピン昇降シリンダ１２の上昇駆動によりピン１４によって搬送アーム１１の水平移動位置よりも高い位置まで基板１０が持ち上げられ、搬送アーム１１に受け渡される。このようにして処理が終了する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、半導体や液晶パネルの製造における基板を加熱し処理する工程において、例えばアルミ製の電極では特に熱膨張が大きいため、従来の基板突き上げ機構ではピンとピン穴の相対位置がずれることになり、電極の膨張を見込んで例えば直径５ｍｍのピンに対し、ピンの周囲に３ｍｍ程度のすき間を形成するように大きめのピン穴を設ける必要があった。そのため、ピン穴へ放電の入り込む空間が増え、基板裏面に放電痕を発生するという欠点を有していた。
本発明は、高温に加熱される電極において、処理中に電極上で基板裏面とピンとピン穴で形成されるすき間を最小にするとともに、電極が膨張しても確実に動作し、放電の回り込みを防止する真空処理装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段及びその作用効果】
本発明は、上記目的を達成するため、ピン昇降ガイドを電極裏面に設けることでピンとピン穴とピン昇降ガイドを同心に設けるとともに、ピンとピン昇降手段との連結部においてピンの昇降方向のみを拘束することで基板裏面とピンとピン穴の隙間を最小にするようにしたものである。
具体的には、本発明の第１態様によれば、真空状態でプラズマによって基板を処理する反応室と、
上記基板を載置しかつ加熱手段を有し複数の貫通穴が形成された電極と、
上記電極の貫通穴を貫通する複数の基板突き上げピンと、
上記電極の裏面に備えられ、かつ、貫通穴を有し上記電極に形成された貫通穴及び上記ピンと同心に設けられたピン昇降ガイドと、
ピン昇降手段と、上記ピン昇降手段の駆動により上記ピンの昇降方向と直交する方向に移動させられる連結棒と、上記連結棒の上記ピンの昇降方向と直交する上記方向への移動により上記ピンの昇降方向に上記ピンと一体的に移動する一方、上記ピンの上記昇降方向とは異なる方向には上記ピンに対して上記連結棒が移動可能とするように揺動軸回りに揺動されるピン昇降用レバーを介して上記連結棒に接続されるとともに上記ピンに接続された駆動部と、を有して上記ピン昇降手段により上記連結棒及び上記駆動部を介して上記ピンを昇降駆動させるピン昇降駆動機構と、
を備えるように構成している。
【０００５】
また、本発明の第２態様によれば、第１態様において、上記ピン昇降駆動機構は、上記ピン昇降手段と、上記連結棒と、上記ピン昇降用レバーと、上記ピン昇降用レバーに連結される上記駆動部を備えるとともに、
上記駆動部は、上記ピン昇降用レバーの一端に回転可能に備えられたローラと、上記ピンの下端に備えられた、該ピンの上記昇降方向と直交する上記方向に延びた溝とを備えて、上記ローラを上記溝内に嵌合するように構成することもできる。
【０００８】
本発明の上記各態様によれば、電極の温度を室温から高温まで変化させても、上記電極と上記ピンと上記ガイドは上記電極の熱膨張に応じて一体的に移動することができ、熱膨張によってピンとピン穴の相対位置は変化しないため、基板突き上げ機構が確実に動作できて、ピン近傍での放電の回り込みを防止し、商品の品質を向上させることができる。
【０００９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ピンとピン昇降手段との連結部においてピンの昇降方向のみ拘束し他の方向には拘束しないようにすることにより、例えば電極の温度を室温から高温まで変化させて電極が熱膨張したときピンは電極と一体的に昇降方向とは異なる方向に移動することができる。よって、熱膨張によってピンとピン穴の相対位置は変化しないため、基板突き上げ機構が確実に動作できるとともに、電極上面に載置された基板とピンとピン穴のすき間を小さくすることができ、ピン近傍での放電の回り込みを防止し、製品の品質を向上させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の種々の実施の形態について、図１〜３を用いて説明する。
本発明の第１実施形態にかかる基板突き上げ機構は、下部電極３の裏面に複数のピン昇降ガイド１８を設け、個々に基板突き上げ用ピン１９とピン穴２０とピン昇降ガイド１８を同心に設け、ピン１９とピン昇降手段との連結部においてピン１９の昇降方向のみを拘束したものであり、ピン１９とピン昇降ガイド１８とが下部電極３の熱膨張に伴い一体となって移動できるようにしたものである。
【００１１】
図１は上記第１実施形態にかかる基板突き上げ機構を示しており、ピン昇降手段として揺動リンクを利用している。
反応室の一例としてのチャンバ１内において、加熱手段としてヒータ２を内蔵しかつ電極昇降シリンダ１６により昇降可能なアルミニウム製の下部電極３において、取付フランジ１７により固定された円柱状のガイド１８は、４本のピン１９が同心状態でかつガイド１８の貫通穴内を貫通して昇降するように嵌合されてピン１９の昇降を案内する。焼き付き防止のため、例えばガイド１８はセラミック、ピン１９はニッケルという組み合わせで構成されるのが好ましい。下部電極３の各ピン穴２０と同心に配置するために各ガイド１８は、下部電極３に設けられた円形の座ぐり穴３ａに嵌合されている。一例として、各ピン１９と各ピン穴２０とは０．１〜０．５ｍｍ程度のわずかな隙間で構成されている。レバー２１は、ピン昇降シリンダ４２による昇降動作をチャンバ１内へ導入し、ピン１９の昇降のための揺動を行う。すなわち、ピン昇降シリンダ４２のピストン４２ａが図１において大略横方向沿いに往復移動するようにピン昇降シリンダ４２がチャンバ１の下端に固定され、そのピストン４２ａの先端には、大略Ｌ字状レバー２１の下端２１ａが枢着されている。レバー２１は揺動軸２１ｃの回りに揺動可能に支持されている。レバー２１の右端２１ｂに回転自在に取り付けられたローラ２２は、ピン１９の下端に取り付けられたボス２３に形成された溝２３ａの中をレバー２１の揺動軸２１ｃ回りの左右方向の揺動によって移動し、ピン１９を昇降させる。溝２３ａの幅は、ローラ２２の直径に対してわずかな隙間を持たせているので、ガイド１８とピン１９とは下部電極３の熱膨張にともなって移動できるという作用を有する。また、レバー２１の下端２１ａ及びピン昇降シリンダ４２のピストン４２ａの先端に一端が枢着された連結棒２４、レバー２１及びピン１９のボス２３によって、他の３本のピン１９とも連結されているため、ピン昇降シリンダ４２の駆動により、ピン１９は４本同時に昇降する。この４本のピン１９を同時に昇降させる具体的な構成例としては、図１のような２つのレバー２１とその間を連結する連結棒２４のセットがもう１組配置され、かつ、２本の連結棒２４が同時に同様に移動するように図示しないレバーで連結されることにより、４本のピン１９を４個のレバー２１の反時計方向の揺動により同時に上昇させることができる。
【００１２】
上記構成によれば、ピン昇降シリンダ４２のピストンロッド４２ａが右方向に移動するように駆動されるとき、４本のレバー２１がそれぞれ揺動軸２１ｃ回りに反時計方向に揺動し、４個のローラ２２によりボス２３を介して４本のピン１９を同時に押し上げて、基板１０を下部電極３の表面から突き上げる。一方、ピン昇降シリンダ４２のピストンロッド４２ａが左方向に移動するように駆動されるとき、４本のレバー２１がそれぞれ揺動軸２１ｃ回りに時計方向に揺動し、４個のローラ２２によりボス２３を介して４本のピン１９を同時に押し下げて、基板１０を下部電極３の表面に載置する。ヒータ２の熱により、ピン１９の昇降方向とは異なる方向、例えば、昇降方向とは直交する方向に下部電極３が熱膨張するとき、下部電極３に固定されたボス１８と該ボス１８内を移動するピン１９とが、下部電極３の熱膨張に応じて、一体的に移動する。このとき、ピン１９の下端のボス２３もピン１９と一体的に移動するが、ボス２３の溝２３ａ内のピン昇降シリンダ側に連結されたローラ２２は、溝２３ａ内の内面を転動することにより、ピン１９の移動を妨げることがない。
【００１３】
なお、ピン１９、下部電極３の昇降手段としては、シリンダの代わりに、モータを用いても同様の効果が得られる。また、ピン１９の本数は４本としたが、３本以上で基板サイズに応じた本数とする。なお、５０は下部電極３と電極昇降シリンダ１６のピストンロッド１６ａの駆動板１６ｂとを連結するロッド、５１は駆動板１６ｂとチャンバ１との間に設けられチャンバ１内と外部とを遮断するベローズであり、電極昇降シリンダ１６のピストンロッド１６ａの昇降駆動時においても、チャンバ１内の所定の真空度を維持できるように、チャンバ１の内外をベローズ５１で遮断している。
【００１４】
上記第１実施形態によれば、下部電極３の裏面に複数のピン昇降ガイド１８を設け、個々にピン１９とピン穴２０とピン昇降ガイド１８を同心に設け、ピン１９の下端のボス２３の溝２３ａ内に、ピン昇降手段であるピン昇降シリンダ４２のピストンロッド４２ａに連結されたレバー２１の右端ローラ２２を嵌合して、ピン１９とピン昇降手段との連結部においてピン１９の昇降方向のみを拘束するようにしている。よって、上記連結部においては、ピン昇降手段によりピン昇降方向以外の方向に拘束されていないので、ピン１９とピン昇降ガイド１８とが下部電極３の熱膨張に伴い一体となって移動できる。よって、高温に加熱される下部電極３において、処理中に下部電極３上で基板１０の裏面とピン１９とピン穴２０で形成される隙間を最小にすることができるとともに、下部電極３が熱膨張しても確実に動作し、放電の回り込みを防止することができる。
【００１５】
また、上記第１実施形態において、電極昇降シリンダ１６とピン昇降シリンダ４２とを同期制御する制御装置１００をさらに配置することもできる。この場合、この制御装置１００の同期制御により、電極昇降シリンダ１６の駆動により下部電極３が薄膜形成位置まで上昇するとき、同時に、ピン昇降シリンダ４２を駆動してピン１９も下部電極３とともに上昇して、ピン１９の先端と下部電極３の上面との間に大きなくぼみが形成されないようにすることができる。このようにすることにより、ピン穴内への放電の入り込む空間を常に小さく保つことができ、ピン穴内への放電の回り込みを効果的に防止することができる。
【００１６】
本発明の第２実施形態にかかる基板突き上げ機構は、下部電極昇降手段によって、下部電極３の昇降と基板１０の突き上げピン１９の昇降を同期させるものであり、上記第１実施形態の作用効果に加えて、下部電極３を昇降させても下部電極３の上面とピン１９の先端との隙間が変化しないようにするものである。
図２には、上記第２実施形態にかかる基板突き上げ機構を示し、図３はその一部拡大図を示す。この第２実施形態では、上記第１実施形態にかかる揺動リンク機構を利用した基板突き上げ機構において、ピン昇降シリンダ４２の代わりに、下部電極３の電極昇降シリンダ１６をレバー２６，２９によって連結して使用するものである。
【００１７】
この第２実施形態においては、チャンバ１の下端に、ピストンロッド５２ａが下向きに移動するピン昇降シリンダ５２が固定されており、このピストンロッド５２ａの下端にプッシャー２５が固定されている。このプッシャー２５の左端にはローラ２５ａが回転可能に備えられている。ローラ２５ａは、プッシャー２５の下降に応じてレバー２６の右端２６ａを上方から下向きに押し下げる。ローラ２５ａはレバー２６の右端２６ａに上方から接触可能となっているだけで、ローラ２５ａが上昇するときにはローラ２５ａはレバー２６の右端２６ａから分離可能となっている。レバー２６は、その中間部が支点２６ｄにより回転可能に支持されている。このレバー２６の中間部のやや左側の部分にバネ２７の上端が固定され、バネ２７の下端はチャンバ１の設置床に固定されており、バネ２７の付勢力により、レバー２６はその支点２６ｄ回りに、常時反時計方向に回転する方向に付勢されている。レバー２６の中間部の上部の二股部２６ｂには、上記各ピン１９に、ボス２３及びローラ２２を介して連結されたレバー２１の下端ピン２１ｄが相対的に回転可能に嵌合され、レバー２６が時計方向に回転するとレバー２１が反時計方向に揺動される一方、レバー２６が反時計方向に回転するとレバー２１が時計方向に揺動されるようにしている。レバー２６の左端２６ｃは、電極昇降シリンダ１６のピストンロッド１６ａに固定された駆動板１６ｂの一端に下向きに突出固定されたレバー２９の下端ローラ２９ａに当接可能となっている。下端ローラ２９ａはレバー２６の左端２６ｃに下側から上向きに当接可能となっているだけで、下端ローラ２９ａが下降するときにはレバー２６の左端２６ｃから分離可能となっている。
【００１８】
このような構成において、ピン１９を上昇させるときは、まず、ピン昇降シリンダ１２の駆動によりプッシャー２５が図３において点線で示すように下降し、プッシャー先端のローラ２５ａを介してレバー２６の右端２６ａを点線で示すように下向きに押す。この結果、この下向きの押圧力は、レバー２６に支点２６ｄ回りの時計方向の回転を点線で示すように付与して、二股部２６ｂを介してレバー２１の下端ピン２１ｄをその揺動軸２１ｃ回りに反時計方向に揺動させるような回転力として伝達され、ローラ２２及びボス２３を介して、前記したようにピン１９を上昇させる。図３のような２つのレバー２１とその間を連結する連結棒２４のセットがもう１組配置され、かつ、２本の連結棒２４が同時に同様に移動するように図示しないレバーで連結されることにより、４本のピン１９を４個のレバー２１の反時計方向の揺動により同時に上昇させる。よって、下部電極３の上面に載置されていた基板１０を４本のピン１９で上昇させる。
【００１９】
一方、ピン昇降シリンダ５２が逆に駆動されてプッシャー２５が上昇して、プッシャー２５のローラ２５ａがレバー２６の右端２６ａから離れると、バネ２７の付勢力により、レバー２６は支点２６ｄ回りに反時計方向に回転し、二股部２６ｂを介してレバー２１をその揺動軸２１ｃ回りに時計方向に揺動させる。このとき、４本のレバー２１が連結棒２４などにより同時に時計方向に揺動されるため、４本のピン１９は同時に下降する。
【００２０】
また、電極昇降シリンダ１６の駆動によりそのピストンロッド１６ａを上昇させて下部電極３を上昇させると、電極昇降シリンダ１６のピストンロッド１６ａの上昇動作に伴い、レバー２９も上昇し、レバー２９の下端ローラ２９ａがレバー２６の左端２６ｃを上向きに押し上げてレバー２６がその支点２６ｄ回りに時計方向に回転する。よって、上記ピン昇降シリンダ５２のプッシャー２５のローラ２５ａによりレバー２６の右端２６ａが押し下げられたときと同様にレバー２６が時計方向に回転させられるため、４本のピン１９が同時に上昇させられる。この結果、下部電極３の上昇動作に伴い４本のピン１９が同時に上昇することができる。
【００２１】
一方、電極昇降シリンダ１６の逆駆動により、下部電極３が下降すると、バネ２７の作用によりレバー２６が反時計方向に回転して各レバー２１が時計方向に揺動するため、４本のピン１９も下部電極３の動作にともない同期して下降する。これにより、下部電極３を昇降させても４本のピン１９が同期して昇降させることができ、各ピン１９の先端と下部電極３の上面との位置関係が昇降動作に拘わらず変わらないという作用を有する。このように位置関係が変わらない結果として、下部電極が薄膜形成位置に位置しても、ピン１９の先端と下部電極３の上面との間に大きなくぼみが形成されないようにすることができる。このようにすることにより、ピン穴内への放電の入り込む空間を常に小さく保つことができ、ピン穴内への放電の回り込みを効果的に防止することができる。
【００２２】
なお、上記ではピン１９の昇降機構と下部電極３の駆動機構を同期するよう機械的に連結したが、ピン１９の昇降機構と下部電極３の駆動機構をそれぞれ独立に制御し、同期させても同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態において、揺動リンクを用いた基板突き上げ機構を示す概略説明図である。
【図２】  本発明の第２実施形態において、ピンと電極の昇降を同期させた基板突き上げ機構を示す概略説明図である。
【図３】  図２の一部拡大図である。
【図４】  従来の基板突き上げ機構の概略説明図である。
【符号の説明】
１  チャンバ
２  ヒータ
３  下部電極
４  上部電極
１７  取付フランジ
１８  ガイド
１９  ピン
２０  ピン穴
２１，２６，２９  レバー
２２，２５ａ，２９ａ  ローラ
２３  ボス
２４  連結棒
２５  プッシャー
２７  バネ
【図１】
0003940190.tif 000002
【図２】
0003940190.tif 000003
【図３】
0003940190.tif 000004
【図４】
0003940190.tif 000005