(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板を略垂直に保持した状態で、該ガラス基板の表面に薄膜を形成するスパッタリング方法において、
前記ガラス基板の表面に対して直交する方向に回転するローラーを備える基板支持部を有し、該基板支持部のローラー上にガラス基板を支持した状態で、該ガラス基板の表面に薄膜を形成する処理を行なうことを特徴とするガラス基板のスパッタリング方法。
【請求項２】
ガラス基板を略垂直に保持した状態で、該ガラス基板の表面に薄膜を形成するスパッタリング方法において、
前記ガラス基板の上部を支持することによって吊り下げ、この状態で前記ガラス基板の表面に薄膜を形成する処理を行い、 前記ガラス基板の上部を支持する手段は、伸縮材を介して固定されており、当該ガラス基板の形状変化に追従して移動することを特徴とするガラス基板のスパッタリング方法。
【請求項３】
ガラス基板を略垂直に保持した状態でその基板表面に薄膜を形成するスパッタリング装置において、
一方向に回転するローラーを備える基板支持部を有し、該基板支持部のローラー上に当該ガラス基板をローラーの回転方向と基板の厚み方向とを合致させた状態で略垂直に支持することを特徴とするスパッタリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマディスプレイパネル等に使用する大型のガラス基板に対して薄膜を形成するためのスパッタリング方法及び装置に係り、特にガラス基板を垂直に保持した状態で行なうスパッタリングに関する。
【０００２】
プラズマディスプレイパネル等に用いられるガラス基板は、大面積であることから、多くの床面積を要する水平状態での処理に比べて、垂直状態での処理が効率的である。そこで、スパッタリング方法においても垂直状態で安定且つ確実に処理を行なうことが求められている。
【０００３】
【従来の技術】
プラズマディスプレイパネル（以下ＰＤＰと称する）におけるガラス基板には表示セルを構成する複数の放電用電極が設けられており、この電極を形成するにあたり、ガラス基板の略全面に金属の薄膜を形成する工程がある。
【０００４】
上記金属薄膜の形成は、ガラスへの金属膜被着方法として一般的であるスパッタリング技術が採用されており、以下にスパッタリングによる従来の薄膜形成について図８を参照しながら説明する。図８は、従来の技術を説明するための図であり、図８（ａ）はスパッタリング時のガラス基板保持に使用する基板ホルダーの正面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ−Ａ’側断面図、図８（ｃ）は図８（ａ）のＢ−Ｂ’上断面図である。
【０００５】
前項に記載するとおり、処理効率を高めるためにガラス基板は垂直に保持された状態でスパッタリングされるものであり、図８はその状態を示している。
【０００６】
図８に示すように、ガラス基板６１は、ベース体６５上の前面ホルダー６２と背面ホルダー６３との間に保持されて、前面ホルダー６２の開口部６２ａから露出する面にスパッタリングが施される。図８（ａ）において、中央の領域が開口部６２ａを介して見えているガラス基板６１の表面であり、この領域に対してスパッタリングが施され、クロムや銅の金属薄膜が形成される。
【０００７】
前面ホルダー６２は、開口部６２ａに加え、ガラス基板６１の下面を受ける基板支持部６４と、ガラス基板６１の位置ずれを防止するガイド部６８とを備えている。これら基板支持部６４及びガイド部６８は、図８（ａ）からわかるようにガラス基板６１の周辺部に点在するように複数が設けられ、図８（ｂ）（ｃ）に示すように前面ホルダー６２の内方へ突出している。
【０００８】
一方、背面ホルダー６３は、前面ホルダー６２に対して所定の間隔離れた位置に平行状態で配設され、ガラス基板６１を前面ホルダー６２側へ押さえ付ける押さえバネ６７を有している。
【０００９】
ガラス基板６１は垂直状態であるため、基板支持部６４に支持されるのみでは不安定で、倒れてしまうため、押さえバネ６７により押さえつけることが必要になっている。
【００１０】
前面ホルダー６２は、回転軸６６の動作により前方へ回動するように構成されており、開いた状態でガラス基板６１を載せ、その後前面ホルダー６２を閉じることで押さえバネ６７によりガラス基板６１を前面ホルダー６２側に押しつけ、図８に示す保持状態とする。
【００１１】
このような状態で、図示せぬスパッタリング装置内へ移送され、スパッタリング処理を実施することにより、ガラス基板６１の表面、即ち前面ホルダー６２の開口部６２ａから露出する面に金属薄膜を形成する。
【００１２】
尚、図示していないが、移送は、ベース体６５下面を支持して移動する搬送路によって行なわれる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
スパッタリングは、低圧状態の処理室内において、原料ターゲットへのイオン衝撃により、原料を飛散させ、これを被処理体へ付着させるものであるが、付着させる薄膜の膜質安定化のためにもともと加熱されている上、イオン衝撃時に発生する熱により、処理室内は数百℃の高温状態となる。
【００１４】
そのため、処理室内のガラス基板は高温となり、薄く大面積であるガラス基板は反りを生じることになる。
【００１５】
図９は、従来の技術の課題を説明するための図であり、ガラス基板に反りが発生する状態を示すものである。
【００１６】
図９（ａ）は、スパッタリング処理前のガラス基板４１の通常状態を示す側断面図、図９（ｂ）はスパッタリング処理時の反りを生じている状態を示す側断面図、図９（ｃ）は、図９（ａ）（ｂ）の側断面図である。尚、図９（ｃ）は実線で通常状態を、破線で反り状態を示している。符号は図８と同様のものを付している。
【００１７】
ガラス基板６１は、例えば５０インチサイズの大面積であるも、その厚みは３ｍｍ程度の薄いものである。そのため、図９（ａ）に示すように、前面ホルダー６２の基板支持部６４と、背面ホルダー６３の押さえバネ６７により前面ホルダー６２に押し付けられることで保持されているガラス基板６１は、温度が上昇するにつれて反りを生じ、図９（ｂ）に示す状態となる。
【００１８】
ガラス基板６１の中央付近においては、矢印で示すように前面ホルダー６２側から背面ホルダー６３側に移動する。図９（ｃ）は、その中央付近の側断面図であり、ガラス基板６１は実線で示す位置から破線で示す位置へと移動している。
【００１９】
ガラス基板６１は、略全重量を基板支持部６４に加えて支持されており、ガラス基板６１が前述の反りにより基板支持部６４上を移動した場合、その部分に摩擦力による極めて大きな負荷が加わる。大面積且つ薄いガラス基板６１において、部分的に大きな負荷が加わると、その部分を起点にして基板割れが起こることがある。
【００２０】
本発明は、上記課題を解決して、垂直状態での金属薄膜の形成において、基板割れを生じることなく、安定且つ確実に行なうことのできるガラス基板のスパッタリング方法及び装置を提供することを目的としている。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、ガラス基板を略垂直に保持した状態で、該ガラス基板の表面に薄膜を形成するスパッタリング方法において、前記ガラス基板表面に対して直交する方向に回転するローラーを備える基板支持部を有し、該基板支持部のローラー上にガラス基板を支持した状態で、前記ガラス基板表面に薄膜を形成する処理を行なうものである。
【００２２】
上記本発明によれば、スパッタリング時に高温となることによりガラス基板に反りを生じた場合、反りによる移動方向に回転するローラーにガラス基板が支持されているため、移動時の摩擦力が軽減され、ガラス基板に加わる負荷を極めて小さくすることができる。そのため、反り発生時の基板割れを抑えることが可能となる。
【００２３】
また、本発明は、ガラス基板を略垂直に保持した状態で、該ガラス基板の表面に薄膜を形成するスパッタリング方法において、前記ガラス基板の上部を支持することで吊り下げた状態とし、この状態で前記ガラス基板表面に薄膜を形成する処理を行なうものである。
【００２４】
上記本発明によれば、スパッタリング時に高温になることによりガラス基板に反りを生じた場合、吊り下げられた状態であることから反りによる摩擦力をなくすことができ、基板割れを抑えることが可能となる。
【００２５】
また、本発明は、ガラス基板を略垂直に保持した状態で、該ガラス基板の表面に薄膜を形成するスパッタリング方法において、前記ガラス基板を、その被処理表面側に傾斜する状態で支持し、該ガラス基板に対向する位置にガラス基板と平行となるように傾斜して配置する原料ターゲットを使用して、前記ガラス基板表面に薄膜を形成する処理を行なうものである。
【００２６】
上記本発明のよれば、ガラス基板の重量を分散させることができるため、スパッタリング時に高温になることによりガラス基板に反りを生じた場合の摩擦力も分散し、基板割れを抑えることが可能となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２８】
図１〜図４は、本発明の第１の実施形態を説明するための図であり、図１は基板ホルダーの断面図及び正面図、図２は前面ホルダーの部分拡大斜視図、図３は基板ホルダーの全体斜視図、図４は処理装置（スパッタリング装置）の平面図である。
【００２９】
図１（ａ）に示す如く、ガラス基板１はベース体９上の前面ホルダー２と背面ホルダー３との間に保持された状態によりスパッタリングを実施されるものである。
【００３０】
前面ホルダー２は、ガラス基板１の表面を露出させるための開口部２ａを有すると共に、背面ホルダー３側に突出してガラス基板１を支える基板支持部４及び位置ズレを防止するガイド部８を有している。基板支持部４は、ガラス基板１の下面と接触する部分に、回転方向を基板の厚み方向に合致させた複数のローラー５を備えている。
【００３１】
また、背面ホルダー３は、ガラス基板１を前面ホルダー２側に押し付ける押さえバネ７を有している。押さえバネ７は、ガラス基板１へのダメージを抑えるために低圧力としている。
【００３２】
図１（ｂ）は、図１（ａ）の正面図であるが、背面ホルダー３側から見た状態で、背面ホルダー３及び押さえバネ７を省略したものである。
【００３３】
図１（ｂ）に示す如く、基板支持部４は前面ホルダー２の３か所に設けられており、それぞれがローラー５によりガラス基板１を支持している。また、ガイド部８はガラス基板１の上面と側面に対応する位置に複数が設けられている。
【００３４】
ベース体９に設けられる回転軸６は、前面ホルダー２と連結しており、回転させることにより、前面ホルダー２が回動する構成になっている。尚、後に説明するが、本実施形態の基板ホルダー１０は、背面ホルダー３を中心にその両側にそれぞれ前面ホルダー２を有し、２枚のガラス基板１を背中合わせに保持することを可能にしている。
【００３５】
図２は、基板支持部の構造を明確に示す部分拡大図である。図２に示すように前面ホルダー２の基板支持部４は、複数のローラー５を備えており、このローラー５上にガラス基板１を支持する構成になっている。
【００３６】
ローラー５は、ガラス基板１の表面に対して直交する方向、つまり基板の厚み方向に回転可能に設けられており、温度上昇に伴う反りによって、ガラス基板１が基板支持部４上を移動する場合、この移動に合わせてローラー５が回転する。つまり、図２の矢印の如くガラス基板１が移動しようとすると、ローラー５が回転することにより、ガラス基板１を移動させるため、その時の摩擦力は極めて小さくなる。
【００３７】
図３は、搬送路等の周辺部を含んで基板ホルダー全体を示す斜視図であり、以下にその動作を具体的に説明する。
【００３８】
基板ホルダー１０は、図１により説明したとおり、前面ホルダー２と背面ホルダー３との間にガラス基板１を垂直状態で保持するものであり、図３に示すように、背面ホルダー３を中心としてその両側にそれぞれ前面ホルダー２を配置している。このような構成により、２枚のガラス基板１を背中合わせに保持して、両側から同時にスパッタリングを行なうことを可能にしている。
【００３９】
２枚のガラス基板１を保持した基板ホルダー１０は、処理装置１１の内外を結ぶ搬送路１３上を移動することで、搬入搬出口１２を介して処理装置１１内へ送られ、所定のスパッタリングが施される。
【００４０】
図３においては、前面ホルダー２を開けた状態（手前）と、閉めた状態（奥）の基板ホルダー１０をそれぞれ示している。手前の基板ホルダー１０の如く、前面ホルダー２は回転軸６を回転させることで、開くことができ、この状態で別の搬送路１５によって搬送される処理前のガラス基板１が吸着パッドを有するロボットアーム（図示なし）によって前面ホルダー２の内面に搭載される。（ガラス基板１の動きを一点鎖線で示している）
この時、ガラス基板１は、ローラー５を有する基板支持部４と、図３では省略しているガイド部８（図１参照）に囲まれる領域に位置するように搭載される。
【００４１】
その後、回転軸６を逆方向に回転させることで、前面ホルダー２を元の状態に戻し、ガラス基板１を保持状態とする。つまり、ガラス基板１が搭載された状態で前面ホルダー２を閉じると、ガラス基板１は重力によって基板支持部４上に支持されると共に、背面ホルダー３の押さえバネ７によって、前面ホルダー２側に押さえ付けられることで、垂直に保持される状態となる。
【００４２】
尚、背面ホルダー２の反対側に対向して設けられる前面ホルダー２は、既に閉じてガラス基板１を保持している。
【００４３】
奥の基板ホルダー１０は、両方の前面ホルダー２が閉じて、一対のガラス基板１が背中合わせに保持されており、これから搬送路１３上を移動して、搬入搬出口１２を介して処理装置１１内に送られていく。
【００４４】
図３では、押さえバネ７及びローラー５の構造を明確にするため、これらの部分を実際より大きく示している。
【００４５】
次に処理装置１１内における基板ホルダーの動作等について図４の処理装置平面図を参照しながら説明する。
【００４６】
図４に示されるように、処理装置１１内にはループ状の搬送経路が配設されており、その一部においてスパッタリング処理が施される。
【００４７】
ガラス基板１を保持する基板ホルダー１０は、搬入搬出口１２から処理装置１１内に入り、まず予備加熱室１６へ送られる。予備加熱室１６内は真空雰囲気であり、ガラス基板１を１００〜２００℃程度にすることで、その表面に付着する水分等を蒸発させ、表面を清浄な状態とする。このような予備加熱を施して、ガラス基板１の表面を清浄にしておくことにより、形成する薄膜の膜質を良好にすることができる。
【００４８】
その後、処理室１７へ進み、スパッタリングが行なわれる。処理室１７内は、０．５Ｐａ（パスカル）程度の低圧状態にされ、搬送路の両側にはターゲット１９が配置されている。このような処理室１７において、基板ホルダー１０に背中合わせに保持される一対のガラス基板１に対して同時にクロムや銅の薄膜が形成される。
【００４９】
この処理室１７内では、ガラス基板１の温度は３５０〜４００℃程度に上昇することから反りを生じることになる。
【００５０】
この時、本実施形態の場合、基板支持部４に設けられたローラー５（図２参照）上をガラス基板１が移動するため、その摩擦力が小さく基板割れを起こす可能性を極力抑えることができる。
【００５１】
所定の薄膜が形成されたガラス基板１は、そのまま基板ホルダー１０に保持された状態で、冷却室１８に送られる。ここでは、徐々にガラス基板１の温度を低下させることで、急激な温度低下による基板割れを防止している。
【００５２】
冷却室１８を通過した基板ホルダー１０は、搬入搬出口１２から処理装置１１の外部へ搬出される。そして、回転軸６の回転により前面ホルダー２を開けた状態にして、処理済のガラス基板１が取り出される。ガラス基板１の取り出された基板ホルダー１０は、未処理のガラス基板１を再度保持して、処理装置１１内に送られてスパッタリングを繰り返し実施する。
【００５３】
このようなガラス基板１の取り出し、搭載は前述したように、ロボットアームによって行なわれる。
【００５４】
尚、処理装置１１内には、常時複数の基板ホルダー１０が存在しており、所定のタイミングで、搬入搬出が繰り返されている。
【００５５】
図５は、本発明の第２の実施形態を説明するための図であり、図５（ａ）は基板ホルダーの側断面図、図５（ｂ）は前面ホルダーの部分拡大斜視図である。
【００５６】
第１の実施形態は、温度変化による反り発生時の摩擦力をローラー支持にて軽減させるものであったが、本第２の実施形態は、ガラス基板上部の挟持により保持することで、反り発生時の摩擦力を無くすものである。つまり、ガラス基板を下側から支持するのではなく、吊るした状態で保持するものである。
【００５７】
本実施形態の基板ホルダー３０は、図５（ａ）に示すように、開口部２２ａを有する前面ホルダー２２上部に天板２８を備え、天板２８に伸縮材２７ａを介して挟持クリップ２７が設けられている。
【００５８】
図５（ｂ）に示すように、挟持クリップ２７は、天板２８に所定の間隔毎に設けられており、ガラス基板２１を保持している。この挟持クリップ２７は、少なくともガラス基板２１と接触する部分が耐熱性樹脂材から構成されることでガラス基板２１に熱的ストレスを加えることがないと共に、伸縮可能な伸縮材２７ａの作用で保持しているガラス基板２１の反りに追従するように上下左右に移動することができる。
【００５９】
従って、温度変化によるガラス基板２１の反り発生時に、摩擦力が生じることがなく、基板割れを起こすことがない。
【００６０】
図示していないが、挟持クリップ２７のガラス基板２１と接触する部分には、ベスペル材が設けられている。
【００６１】
また、ガラス基板２１の上部を挟持して吊るした状態で保持するため、第１の実施形態で備えている押さえバネが不要になる。ガラス基板の反り発生時においては、押さえバネの圧力もガラス基板に若干のストレスを加えており、このストレスをなくすことができる。
【００６２】
図５では省略しているが、前面ホルダー２２は、図３により説明した第１の実施形態と同様、ベース体２９上の背面ホルダー２３の両側に設けられており、それぞれの前面ホルダー２２が回転軸２６の回転により、回動するようになっている。
【００６３】
また、処理装置は図４に示す第１の実施形態と同様のものを使用し、基板ホルダー３０の搬送等、その処理も同様な方法にて実施する。
【００６４】
図６は、本発明の第３の実施形態を説明するための図であり、図６（ａ）は基板ホルダーの側断面図、図６（ｂ）は前面ホルダーの部分拡大斜視図である。
【００６５】
本実施形態は、第２の実施形態の変形例であり、予めガラス基板３１に設ける支持用孔を利用してガラス基板３１を吊るすように保持するものである。
【００６６】
つまり、基板ホルダー４０は、図６（ａ）に示すように、開口部３２ａを有する前面ホルダー３２の上部に天板３８を備え、この天板３８に伸縮材３７ａを介して表面が耐熱性樹脂材からなる支持フック３７が設けられている。
【００６７】
図６（ｂ）に示すように、支持フック３７は、天板２８に所定の間隔毎に設けられており、ガラス基板３１に開けられている支持用孔３１ａと嵌合することにより、ガラス基板３１を吊るした状態で保持している。
【００６８】
この支持フック３７は、伸縮バネ３７ａを介して天板３８に設けられているため、伸縮バネ３７ａの作用により、保持しているガラス基板３１の反りに追従するように上下左右に移動することができる。
【００６９】
従って、第２の実施形態と同様、温度変化によるガラス基板３１の反り発生時に、摩擦力が生じることがなく、基板割れを起こすことがない。尚、図示していないが、支持フック３７のガラス基板３１と接触する部分には、ベスペル材が設けられている。
【００７０】
更に、第２の実施形態と同様、ガラス基板３１の裏面側に押さえバネを備える必要がなく、ストレスを緩和できる。
【００７１】
図６では省略しているが、前面ホルダー３２は、図３により説明した第１の実施形態と同様、ベース体３９上の背面ホルダー３３の両側に設けられており、それぞれの前面ホルダー３２が回転軸３６の回転により、回動するようになっている。
【００７２】
また、処理装置は図４に示す第１の実施形態と同様のものを使用し、基板ホルダー４０の搬送等、その処理も同様な方法にて実施する。
【００７３】
図７は、本発明の第４の実施形態を説明するための図であり、基板ホルダーと処理装置の一部を示す側断面図である。
【００７４】
本実施形態は、温度変化によるガラス基板の反り発生時の摩擦力を軽減させるために、ガラス基板を傾斜させた状態で保持するものである。
【００７５】
図７に示すように、本実施形態の基板ホルダー５０は、ガラス基板４１を保持した状態において、前面ホルダー４２及び背面ホルダー４３が共に傾斜した状態となる。
【００７６】
つまり、垂直状態でガラス基板の下面を支持する場合、基板支持部にガラス基板の全ての重量が加わるが、本実施形態の如くガラス基板４１を傾斜状態にすることにより、ガラス基板４１の重量が、下面を支える基板支持部４４と、前面ホルダー４２におけるガラス基板４１との接触面に分散することになる。
【００７７】
従って、温度変化による反り発生時の摩擦力もガラス基板４１の一部に集中することがなく、分散するため、基板割れを抑制することができる。尚、前面ホルダー４２のガラス基板４１と接触する面には、ベスペル材が設けられている。
【００７８】
また、傾斜した状態でガラス基板４１を支持することから、安定した状態となり、第２及び第３の実施形態と同様、押さえバネが不要であり、押さえバネによるストレスをなくすことができる。
【００７９】
本実施形態の場合、ガラス基板４１が傾斜しているため、その表面に均等に薄膜を形成するために、処理装置５１も図７に示すように、各構成部を傾斜する構成としている。
【００８０】
処理装置５１は、基板ホルダー５０に保持されるガラス基板４１に対向する位置に、ガラス基板４１と平行になるように、傾斜するターゲット４７を有している。クロムや銅などのターゲット４７は、金属製のバックプレート４８上に設けられており、その背面には磁界を発生させるための磁石収容部４９が備えられている。
【００８１】
基板ホルダー５０のある処理装置５１の内部は、イオンガスを含む低圧雰囲気とされており、磁界印加によりイオンガスがターゲット４７に衝突して、ターゲット４７より飛散する原料が開口部４２ａから露出するガラス基板４１の表面に付着することで、クロムや銅の薄膜が形成される。
【００８２】
尚、第１〜第３の実施形態では、詳細な説明は省略したが、傾斜していることを除けばターゲット周辺部の構成や薄膜の形成原理は、図７を参照した上記と同様である。
【００８３】
このように、ターゲット４７がガラス基板４１に合わせて傾斜していることから、ガラス基板４１の表面に均等に薄膜を形成することが可能となっている。  本実施形態によれば、反り発生時のガラス基板４１に加わるストレスを簡単な構成により軽減することができ、基板割れを起こすことなく、均等な薄膜を形成することが可能である。
【００８４】
基板ホルダー５０の傾斜角度を水平に近くなるように小さくするほど、反り発生時に摩擦する基板支持部に加わる重量は小さくなり、その部分を起点とする基板割れの発生は少なくなるが、処理装置の床面積が大となり、処理効率を落とすことになるため、垂直に近く且つ安定性を確保できる程度の角度、例えば７０〜８５度に設定することが望ましい。
【００８５】
【発明の効果】
本発明のガラス基板のスパッタリング方法及び装置によれば、加熱処理によってガラス基板に反りを生じた場合、反りによる移動方向に回転するローラーにガラス基板が支持されているため、移動時の摩擦力が軽減され、負荷を小さくすることができる。そのため、基板割れを抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施形態に係る基板ホルダー断面図及び正面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る前面ホルダーの部分拡大斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る基板ホルダーの全体斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る処理装置平面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態を説明するための図である。
【図６】本発明の第３の実施形態を説明するための図である。
【図７】本発明の第４の実施形態を説明するための図である。
【図８】従来の技術を説明するための図である。
【図９】従来技術の課題を説明するための図である。
【符号の説明】
１，２１，３１，４１          ガラス基板
２，２２，３２，４２          前面ホルダー
３，２３，３３，４３          背面ホルダー
４                            基板支持部
５                            ローラー
６，２６，３６，４６          回転軸
７                            押さえバネ
８                            ガイド部
９，２９，３９，４５          ベース体
１０，３０，４０，５０        基板ホルダー
２７                          挟持クリップ
３７                          支持フック
【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】
0004378790.tif 000008
【図８】
0004378790.tif 000009
【図９】
0004378790.tif 000010