JP2003197721A

JP2003197721A - 基板支持用昇降ピン及びこれを用いた多室型成膜装置

Info

Publication number: JP2003197721A
Application number: JP2001393704A
Authority: JP
Inventors: Koki Yasui; 孝騎安井; Katsuhiko Mori; 勝彦森
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2003-07-11

Abstract

(57)【要約】【課題】大型化・薄板化したガラス基板を搬送する際
に、基板を確実に支持して昇降することができる基板支
持用昇降ピンと、この基板支持用昇降ピンを用いた多室
型成膜装置とを提供する。【解決手段】絶縁性セラミックス製昇降ピン１８の両端
部のうち、ガラス基板２と当接すべき接触端部１８ａ
を、アルミニウム金属から成る溶射膜で被覆し、また
は、アルミニウム合金から成るキャップで被嵌する。接
触端部１８ａを被覆する溶射膜は、１００〜３００μｍ
の範囲の膜厚で７μｍ以下の中心線平均粗さを有するよ
うに形成する。そして、絶縁性セラミックス製昇降ピン
１８を、基板２の受け渡し手段に用いてマルチチャンバ
型枚葉式成膜装置１を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばガラス基板
などの基板支持用の昇降ピン並びにこの昇降ピンを用い
た真空処理装置、特に多室型成膜装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、スパッタ装置やＣＶＤ装置などの
成膜装置においてガラス基板を搬送する際の基板支持用
の昇降ピンとして、アルミナ製ロッドが用いられてい
る。このアルミナ製ロッドを用いるのは、成膜温度に対
する耐熱性、基板荷重に対する剛性やプラズマクリーニ
ング時のエッチングガスに対する耐性という観点から良
好な特性を有するからである。

【０００３】ところで、近年のフラットパネルディスプ
レイ（ＦＰＤ）の大画面化に伴い、これを製造するため
の成膜装置に用いるガラス基板の大型化・薄板化が進行
しており、この成膜装置には、このようなガラス基板を
用いて、高品質の薄膜を高い歩留りで成膜することが求
められている。

【０００４】ところが、このように大型化・薄板化した
ガラス基板は、その自重による撓みや成膜時の高温によ
る反りが増大することは不可避である。例えば、現在用
いられているＦＰＤ用大型ガラス基板のサイズは、４０
０×５００×０．７^t（ｍｍ）から７３０×９２０×
０．７^t（ｍｍ）の範囲に亘っており、この場合に水平
支持されたガラス基板の撓み量は最大で１０〜２０ｍｍ
に達する。

【０００５】このとき、撓みや反りにより変形した基板
の裏面に当接する昇降ピンの接触端部が、基板を確実に
支持できずに滑りを起こし、これによりガラス基板の搬
送の信頼性が損なわれるおそれがある。それどころか、
基板に対する滑りが発生すると、昇降ピンの接触端部を
構成する高硬度のアルミナエッジにより、ガラス基板の
裏側が擦られて傷が発生し、基板の割れやパーティクル
発生の原因となる。特に、プラズマＣＶＤ装置やアニー
ル処理装置のように比較的高温度（３５０〜５５０℃）
での処理を行うものでは、ガラスの膨張や軟化などの要
因が加わって、ガラス基板の傷はさらに発生し易くな
る。

【０００６】ガラス基板の大型化・薄板化の傾向はさら
に進展しており、例えば、次世代のＦＰＤ製造用ガラス
基板は、１０００×１２００×０．７^t（ｍｍ）以上の
ものの使用が予定されており、これに伴いガラス基板の
撓み量も２０〜３０ｍｍに達することが予想され、上記
したガラス基板の自重による撓みや高温環境下での反り
の問題はさらに深刻になると考えられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑み、大型化・薄板化したガラス基板を搬送する際
に、基板裏面に発生する傷を確実に抑制し、歩留りを落
とすことなく製品を安定して作ることができる基板支持
用昇降ピンと、これを用いた多室型成膜装置とを提供す
ることを課題としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、絶縁性セラミックス製基板支持用昇降ピ
ンの両端部のうち、基板と当接すべき接触端部を、アモ
ルファスカーボン膜または金属から成る溶射膜で被覆し
て、基板支持用昇降ピンを構成している。このものは、
材質として絶縁性セラミックスを用いているので、アル
ミナ製ロッドに劣らない耐熱性、剛性やエッチング耐性
を維持すると共に、アモルファスカーボン膜または金属
の溶射膜により昇降ピンの接触端部を被覆するので、撓
みや反りにより変形した基板に対しても昇降ピンによる
傷の発生を抑制できる。

【０００９】なお、上記のアモルファスカーボン膜の形
成にはＣＶＤ法やスパッタ法を、溶射膜の形成にはガス
溶射やプラズマ溶射、アーク溶射などの方法を用いるこ
とができる。

【００１０】この場合、上記の溶射膜の金属として、ア
ルミニウム、銅、金または銀のいずれかの金属元素また
はこれらの金属元素を主成分とする合金を用い、さら
に、溶射膜を、１００〜３００μｍの範囲の膜厚で、表
面粗さとして７μｍ以下の中心線平均粗さを有するもの
として形成することが望ましい。これらの材質で形成さ
れた溶射膜は、剛性などの点で優れた特性を維持でき、
また、表面が平坦に形成されるので、基板を傷つけず
に、さらに確実に支持しながら昇降することができる。

【００１１】また、絶縁性セラミックス製基板支持用昇
降ピンの両端部のうち、基板と当接すべき接触端部を、
アモルファスカーボンまたはアルミニウム合金から成る
嵌合部材で被嵌して、基板支持用昇降ピンを構成しても
良い。このものは、耐熱性、剛性、エッチング耐性を維
持できると共に、アモルファスカーボン製またはアルミ
ニウム合金製の嵌合部材により、昇降ピンの接触端部を
被嵌するので、撓みや反りにより変形した基板に対して
も昇降ピンによる傷の発生を抑制できる。

【００１２】ところで、上記の基板支持用昇降ピンを用
いて、基板の受け渡しを行う機構を設けて多室型成膜装
置を構成すると、このような成膜装置において、大型化
・薄板化した基板を用い、自重による撓みや成膜時の高
温環境による反りにより基板が変形した場合でも、この
基板の傷の発生を抑制でき、確実に支持して昇降させる
ことができるので、基板搬送の信頼性を確保することが
できる。そして、このような成膜装置を用いると、高品
質の薄膜を高い歩留りで成膜することが可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、ガラス基板を用いるマル
チチャンバ（多室）型枚葉式成膜装置１の概略平面図で
ある。この枚葉式成膜装置１は、ガラス基板２を保持す
るハンド３の移動のため伸縮可能なアーム４を内部に備
える搬送室５と、ゲートバルブ６、７、８、９を介して
それぞれ搬送室５と接続する仕入取出室１０と予備加熱
室１１と成膜室１２と基板冷却室１３とを備えている。
搬送室５内のアーム４は回転軸１４回りに旋回可能に設
けられ、アーム４の旋回及び伸縮により、アーム４の先
端に取付けられたハンド３が、ガラス基板２を、予備加
熱室１１や成膜室１２や基板冷却室１３に搬送室５を介
して搬送するように構成されている。

【００１４】図１の成膜室１２において、スパッタ成膜
装置を配設したときの枚葉式成膜装置１の略断面図を図
２に示す。図２（ａ）において、搬送室５内には、アー
ム４の旋回及び伸縮を可能とする公知の機構により構成
された搬送機構１５が配設され、成膜室１２内には、ガ
ラス基板２を載置する加熱ステージ１６と、加熱ステー
ジ１６の表面１６ａに対向して、図外のスパッタカソー
ドに接続されたスパッタリングターゲット１７とが設け
られている。また、加熱ステージ１６内を貫通して複数
のガイド孔１６ｂが設けられ、これらのガイド孔１６ｂ
内で上下方向に昇降自在にリフトピン（昇降ピン）１８
がそれぞれ設けられている。そして、各リフトピン１８
はピンホルダ１９に固定されている。

【００１５】図２（ｂ）は、リフトピン１８の昇降作動
を示すための拡大図である。リフトピン１８の下端部１
８ｃが、ピン載置台１９に取付けられたピンホルダ１９
ａ上に固定されている。ピン載置台１９は、成膜室１２
の底壁１２ａの下方に位置させた公知の昇降機構２０に
より上下方向に昇降可能に構成され、これにより、リフ
トピン１８がピンホルダ１９ａを介して一体的に昇降で
きる。一方、リフトピン１８の上端部１８ａは、ガラス
基板２との接触端部として基板の受け渡し時に、ガラス
基板２を傷つけないように、アモルファスカーボン膜
や、アルミニウム、銅、金または銀のいずれかの金属元
素またはこれらの金属元素を主成分とする合金の溶射膜
で被覆し、または、アモルファスカーボンやアルミニウ
ム合金を材質とするキャップ（嵌合部材）で被嵌してい
る。そして、加熱ステージ１６の表面１６ａの近傍に
は、リフトピン１８が下降したときにその接触端部１８
ａを収納できる凹部１６ｃを設けている。

【００１６】なお、リフトピン１８の接触端部１８ａ
を、上記の金属または金属合金による溶射膜で被覆する
際には、１００〜３００μｍの範囲の膜厚で７μｍ以下
の中心線平均粗さを有するように平坦な表面の溶射膜を
形成することが望ましい。このような溶射膜は、ガス溶
射、プラズマ溶射、アーク溶射などの方法により形成で
きる。

【００１７】搬送室５から成膜室１２へのガラス基板２
の搬送に際しては、図２（ｂ）において、先ず、アーム
４の伸縮を調整し、ハンド３上のガラス基板２を加熱ス
テージ１６の直上に位置させる。このとき、リフトピン
１８の接触端部１８ａは、ガラス基板２の移動を阻害し
ないようにあらかじめ加熱ステージ１６の表面１６ａの
近傍位置に下降させておく。この状態で、昇降機構２０
を作動させてリフトピン１８を上昇させ、その接触端部
１８ａをガラス基板２の裏面に当接させ、そのままガラ
ス基板２を支持しながら上昇させる。ガラス基板２が所
定位置まで上昇した時点で、昇降機構２０の作動を中断
し、搬送機構１５を作動させてアーム４の伸縮を調整
し、アーム４及びハンド３を搬送室５に帰還させる。そ
して、昇降機構２０を再び作動させてリフトピン１８の
接触端部１８ａが、加熱ステージ１６の凹部１６ｃに収
納されるまでリフトピン１８を下降させる。この際に、
ガラス基板２は、加熱ステージ１６の表面１６ａ上に載
置され、受け渡しが終了する。その後は、ゲートバルブ
８を閉鎖して、成膜室１２内でガラス基板２に対してス
パッタ成膜工程を開始する。

【００１８】そして、成膜室１２におけるスパッタ工程
の終了後は、ゲートバルブ８を開放して、上記と逆の工
程により、アーム４の先端のハンド３にガラス基板２を
受け渡し、成膜室１２に搬送したときと同様にして、次
の工程用の基板冷却室１３にガラス基板２を搬送する。

【００１９】上記したように、リフトピン１８の接触端
部１８ａを、アモルファスカーボン膜や、アルミニウ
ム、銅、金または銀のいずれかの金属元素またはこれら
の金属元素を主成分とする合金の溶射膜で被覆し、また
は、アモルファスカーボンやアルミニウム合金を材質と
するキャップで被嵌することにより、ガラス基板２が大
型や薄型のときに、その自重で撓んだり、高温環境下で
反ったりする場合も、ガラス基板２の受け渡しの際に、
リフトピン１８とガラス基板２の裏面との間での傷の発
生を抑制できる。この結果、大型化・薄板化したガラス
基板２の搬送の信頼性が確保されることになる。もちろ
ん、基板搬送のさらなる信頼性の確保のためには、搬送
速度の加速及び減速の衝撃緩和にも留意する必要があ
る。

【００２０】なお、本実施の形態においては、多室型成
膜装置として、マルチチャンバ型枚葉式スパッタ成膜装
置を用いたが、本発明はこれに限定されるものではな
く、例えば、枚葉式プラズマＣＶＤ、エッチング装置等
を用いても良い。

【００２１】

【実施例】［実施例１］図２におけるリフトピンとし
て、接触端部をアルミニウム溶射膜で被覆した絶縁性セ
ラミックス製のものを用いる。図３を参照して、このも
のは、アルミナロッドの接触端部を、アルミニウム材質
Ａ１０３０による溶射膜で被覆している。溶射膜は、約
２００μｍのほぼ均一な膜厚に形成した後、研磨仕上げ
を行い、この結果、表面粗さを示す中心線平均粗さとし
て５．０μｍが得られた。図１に示す枚葉式スパッタ装
置の仕入取出室以外の各チャンバにおいて、図３に示す
リフトピンを使用して、仕入室→予備加熱室→成膜室→
基板冷却室を１サイクルとする成膜工程テストを行っ
た。

【００２２】この際、予備加熱室の加熱ステージの温度
を４５０℃、成膜室の加熱ステージの温度を４５０℃、
基板冷却室の加熱ステージの温度を６０℃に設定した。
また、ガラス基板（ＮＨテクノグラス社製：ＮＡ３５）
は、７３０×９２０×０．７ ^t（ｍｍ）と１０００×１
２００×０．７^t（ｍｍ）との２種類のサイズのものを
用いた。

【００２３】各種類のガラス基板を用いて、上記の成膜
工程テストを行ったときに、ガラス基板の裏面に発生し
た傷の数を目視により観察したところ、下記［表１］に
示す結果が得られた。

【００２４】［実施例２］リフトピンの接触端部とし
て、アルミニウム材質Ａ１０３０で作成したキャップを
被嵌した（図４参照）以外は、［実施例１］と同様にし
てリフトピンを構成し、これを用いてガラス基板の成膜
工程テストを行ったところ、下記［表１］に示す結果が
得られた。

【００２５】［比較例］リフトピンとして、従来のアル
ミナロッドを用いた（図５参照）以外は、［実施例１］
と同様にしてガラス基板の成膜工程テストを行ったとこ
ろ、下記［表１］に示す結果が得られた。

【００２６】

【表１】

【００２７】［表１］は、図３及び図４に示すリフトピ
ンを用いた場合、これらのリフトピンは、ガラス基板を
傷つけることなく、確実に基板を支持して昇降や搬送を
行うことができたことを示す。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の昇降ピンは、ガラス基板などの基板と当接すべき接触
端部を、アモルファスカーボン膜やアルミニウムなどの
金属または合金から成る溶射膜で被覆し、または、アモ
ルファスカーボンやアルミニウム合金から成るキャップ
で被嵌するので、ガラス基板の搬送時に基板に傷を生じ
させることなく、基板を確実に支持して昇降することが
できる。したがって、大型化・薄板化したガラス基板を
用いる場合も、基板搬送の信頼性を確保することができ
る。このため、本発明の昇降ピンを用いた搬送手段を有
する多室型成膜装置により、このようなガラス基板を用
いて高品質の薄膜を高い歩留りで成膜することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】マルチチャンバ型枚葉式スパッタ成膜装置の略
平面図

【図２】（ａ）図１のスパッタ成膜装置の略断面図（ｂ）図２（ａ）の要部拡大図

【図３】［実施例１］において用いたリフトピン

【図４】［実施例２］において用いたリフトピン

【図５】従来のリフトピン

【符号の説明】

１マルチチャンバ型枚葉式スパッタ成膜装置（多
室型成膜装置）２ガラス基板１８リフトピン（昇降ピン）１８ａ接触端
部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4K029 AA09 AA24 JA05 KA01 4K030 CA06 CA12 GA02 GA12 KA47 5F031 CA05 FA02 FA07 FA12 GA44 HA02 HA03 HA10 HA33 HA37 MA04 MA29 MA30 PA18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性セラミックス製基板支持用昇降ピン
の両端部のうち、基板と当接すべき接触端部を、アモル
ファスカーボン膜または金属から成る溶射膜で被覆する
ことを特徴とする基板支持用昇降ピン。
【請求項２】前記溶射膜に用いた金属が、アルミニウ
ム、銅、金または銀のいずれかの金属元素または該金属
元素を主成分とする合金から成ると共に、前記溶射膜
が、１００〜３００μｍの範囲の膜厚で７μｍ以下の中
心線平均粗さを有して形成されることを特徴とする請求
項１に記載の基板支持用昇降ピン。
【請求項３】絶縁性セラミックス製基板支持用昇降ピン
の両端部のうち、基板と当接すべき接触端部を、アモル
ファスカーボンまたはアルミニウム合金から成る嵌合部
材で被嵌することを特徴とする基板支持用昇降ピン。
【請求項４】前記基板支持用昇降ピンを用いて、前記基
板の受け渡しを行うことを特徴とする多室型成膜装置。