JP2008174804A - 基板保持台及びこれを用いた成膜方法、成膜装置 - Google Patents

基板保持台及びこれを用いた成膜方法、成膜装置 Download PDF

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Abstract

【課題】熱膨張が大きいガラス基板を用いても成膜範囲の減少を抑えることができる基板保持台及びこれを用いた成膜方法を提供すること。
【解決手段】ガラス基板2表面に薄膜を成膜するに際してガラス基板2を起立状態に保持する基板保持台7において、所定のクリアランスを有してガラス基板2の幅方向の位置決めをする左側支持部22と右側支持部23を備え、これら左側支持部22と右側支持部23にはガラス基板2が倒れないようにする爪部22a,23aがそれぞれガラス基板2の左右端部に重なるように設けられると共に、左側支持部22と右側支持部23のうち、ガラス基板2が片寄せされる左側支持部22が有する爪部22aの長さが、右側支持部23が有する爪部23aの長さよりも短く設定する。
【選択図】図3

Description

本発明は、基板表面に薄膜を成膜するに際して基板を起立状態に保持する基板保持台に関し、特に大型液晶表示装置等に用いられる大型の角形平板状ガラス基板を起立状態に保持する基板保持台に関する。
従来、液晶デバイスなどを製造する製造プロセスにおいて、所定の薄膜を形成するための製造装置として成膜装置が用いられている。図5は成膜装置の一般的な構成を示している。
図示されるように、真空容器30は真空排気口31を通して図示しない真空ポンプに接続されており、真空ポンプを駆動することによって内部が高真空状態とされる。この高真空状態となった真空容器30内の内部にはガス導入口32を通してアルゴンガスなどの放電ガスが導入される。
真空容器30内には、スパッタ電極33に取付けられたターゲット34と、ターゲット34に対向するように配置された成膜対象である角形平板状のガラス基板35と、ガラス基板35の周縁部をターゲット34からマスキングするように配置されるマスク36とが配設されている。ターゲット34はスパッタリング材料から成り、スパッタ電極33に電気的接続状態で取付けられている。ガラス基板35は、基板取付台37の複数本の支持ピン38上に載置支持されている。マスク36はマスク取付板39に固定されている。
このような構成の成膜装置において、真空容器30内を放電ガスの雰囲気とし、スパッタ電極33からターゲット34に電圧を印加することによりプラズマを生成し、高いエネルギーを有するイオンをスパッタリング材料のターゲット34に入射させる。これにより、このターゲット34からスパッタ粒子を弾き出し、そのスパッタ粒子をガラス基板35の表面に堆積させることによって、ガラス基板35の表面に薄膜を形成する。
その際、ターゲット34から放出されたスパッタ粒子はマスク36の開口部を通してガラス基板35上に堆積するので、ガラス基板35上の成膜範囲はマスク36の開口部形状とガラス基板35の相対位置によって決定される。
近年、液晶表示パネル用のガラス基板の成膜装置としては、ガラス基板の大型化に伴って、生産性に優れるインライン式の成膜装置が用いられている。インライン式成膜装置は、基板着脱室、仕込み室、加熱室、複数の成膜室、取り出し室、移送室などが順に連接された構成となっている。ガラス基板はトレイと呼ばれる基板保持台に保持され、この基板保持台をインライン成膜装置の各処理室に順次搬送させながらガラス基板に対して成膜が行われる。
このような基板保持台としては、図6に示すようなものがある。図示されるように基板保持台40は、ほぼ垂直に配されたマスク41に対して平行になるようにガラス基板42を起立状態に保持する構造を有している。図7はガラス基板42を保持した状態の基板保持台40の正面図を示しており、角形平板状のガラス基板42の上下左右に支持部43〜46が設けられている。上下の支持部43,44には、ガラス基板42が飛び出さないようにするための爪部43a,44aが設けられている。また、左右の支持部45,46にはガラス基板42が手前側に倒れないようにする爪部45a,46aが設けられている。
図8(a)は、図7のB−B線における断面図を示している。図示されるように、左側支持部45と右側支持部46の間におけるガラス基板42の両側のクリアランスC1,C1は、ガラス基板42の熱膨張量を考慮して設けられている。また、爪部45a,46a長さL1,L1は、そのクリアランス量に応じてその長さが設定される。尚、本発明に関連する先行技術文献としては下記特許文献が挙げられる。
特開平10−72668号公報
近年、液晶表示パネルは、急速な勢いで大型化が進められており、液晶表示パネルの材料コスト全体に占めるガラス基板コストの比率が増大してきている。それ故、材料コストの低減が急務になっている。
一般的に、液晶表示パネルに用いるガラス基板、とりわけ、トランジスタが設けられるアレイ基板側のガラス基板には、アルカリ成分を含まない無アルカリガラス基板が用いられているが、この無アルカリガラス基板は高価であることから、安価なアルカリガラス基板、いわゆるソーダライムガラス基板を用いる検討がなされている。
しかし、アルカリガラス基板は、従来用いられてきた無アルカリガラス基板と比べて熱膨張が大きく、図8(a)に示した無アルカリガラス基板用の基板保持台のクリアランスC1では、熱膨張によってガラス基板の端部が支持部に当たって割れてしまうおそれがあった。
これの対策として熱膨張が大きいアルカリガラス基板用にクリアランスC1を広く設定する必要があるが、それに伴って支持部の爪部の長さも長くする必要があり、その結果、爪部と基板が重なる量が増えて成膜範囲が狭くなってしまうという問題があった。
このクリアランスを広くとると成膜範囲が狭くなることを図8と図9を用いて説明する。例えば、図8(a)のガラス基板42が熱膨張の少ないガラス基板とした場合、両側のクリアランスC1をそれぞれ1.5mmと設定する。この場合、左右の爪部45a,46aの長さL1は、図8(b)に示すように、クリアランスC1の2倍の長さ3mmに、基板が倒れないようにするのに必要な引っ掛かり幅Wの長さ、例えば2mmを足した5mmとなる。
図9は、図示されるガラス基板47が熱膨張の大きいガラス基板とした場合の構成を示している。ガラス基板47は熱膨張が大きいので、両側のクリアランスC2を、例えば上述したクリアランスC1の2倍の長さ3mmと設定する。この場合、左右爪部45b,46bの長さL2は、クリアランスC2の2倍の長さ6mmに、基板が倒れないようにするのに必要な引っ掛かり幅Wの長さ、例えば2mmを足した8mmとなる。
このように設定すると、図8(a)の爪部45a,46a間の距離M1と比べて、図9の爪部45b,46bの間の距離M2のほうが3mm短く算出される。
通常、マスクの開口部はスパッタリング材料が爪部に堆積しないように、爪部を覆う大きさに設定される。したがって、図8(a)のマスク41の開口部41aと比べて、図9のマスク48の開口部48aの方が狭く、その結果、成膜範囲が狭くなっている。
そこで、本発明が解決する課題は、熱膨張が大きい基板を用いても成膜範囲の減少を抑えることができる基板保持台及びこれを用いた成膜方法を提供することである。
上記課題を解決するため、本発明に係る基板保持台は、基板表面に薄膜を成膜するに際して基板を起立状態に保持する基板保持台であって、所定のクリアランスを有して前記基板の幅方向の位置決めをする左側支持部と右側支持部を備え、これら左側支持部と右側支持部には前記基板が倒れないようにする爪部がそれぞれ前記基板の左右端部に重なるように設けられると共に、前記左側支持部と右側支持部のうち、前記基板が片寄せされる一方の支持部が有する爪部の長さが、他方の支持部が有する爪部の長さよりも短いことを要旨とするものである。
この場合の基板保持台において、前記基板を片寄せした際の、前記左側支持部の爪部が前記基板の左端部と重なる幅と、前記右側支持部の爪部が前記基板の右端部と重なる幅がほぼ同じである構成にすると良い。
また、上記課題を解決するため、本発明に係る成膜方法は、基板表面に薄膜を成膜するに際して基板を起立状態に保持する基板保持台を用いた成膜方法であって、前記基板保持台は所定のクリアランスを有して前記基板の幅方向の位置決めをする左側支持部と右側支持部を備え、これら左側支持部と右側支持部には前記基板が倒れないようにする爪部がそれぞれ前記基板の左右端部に重なるように設けられると共に、前記左側支持部と右側支持部のうち一方の支持部が有する爪部の長さが、他方の支持部が有する爪部の長さよりも短く形成され、成膜時に前記基板は前記爪部長さが短い支持部に片寄せされていることを要旨とするものである。
この場合の成膜方法において、前記基板を片寄せした際の、前記左側支持部の爪部が前記基板の左端部と重なる幅と、前記右側支持部の爪部が前記基板の右端部と重なる幅がほぼ同じである構成にすると良い。また、前記基板保持台を搬送する際のスピードを変化させることで前記基板の片寄せを行う構成にすると良い。更に、前記基板の片寄せ方向が前記基板保持台の搬送する方向と同じである構成にすると良い。
上記構成を有する基板保持台及びこれを用いた成膜方法によれば、基板を起立状態に保持する際に、所定のクリアランスを有して基板の幅方向の位置決めをする左側支持部と右側支持部が有する爪部が、それぞれ基板の左右端部に重なるように設けられると共に、左側支持部と右側支持部のうち、基板が片寄せされる一方の支持部が有する爪部の長さが、他方の支持部が有する爪部の長さよりも短いという構成になっているので、従来技術のように左右支持部が有するそれぞれの爪部の長さが同じだった場合と比べて、爪部間の距離を長く設定することができ、それに伴い成膜範囲を増大させることが可能となる。
この場合、基板を片寄せした際の、左側支持部の爪部が基板の左端部と重なる幅と、右側支持部の爪部が前記基板の右端部と重なる幅がほぼ同じである構成にすれば、左右の爪部による基板端部への支えを均等にすることができる。
また、上記構成を有する成膜方法において、基板保持台を搬送する際のスピードを変化させることで基板の片寄せを行う構成にすれば、別途片寄せのための機構を設けなくても搬送スピードの制御だけで片寄せが行えるので簡便である。更に、上記構成を有する成膜方法において、基板の片寄せ方向が基板保持台の搬送する方向と同じである構成にすれば、片寄せのための搬送スピードの制御が行い易くなる。
以下に、本発明に係る基板保持台及びこれを用いた成膜方法の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明に係る成膜装置の概略構成図、図2は本発明に係る基板保持台の正面図、図3は図2のA−A断面図を示している。
図1に示される成膜装置1は、成膜する対象であるガラス基板2を収容可能な真空容器3を備えている。真空容器3は図示しない真空ポンプに接続されており、真空ポンプによって内部が高真空状態にされる。高真空状態となった真空容器3内には放電ガスが導入される。
真空容器3内には、縦型のスパッタ電極4に取付けられたターゲット5と、ターゲット5に対向するように配置された成膜対象である角形平板状のガラス基板2と、ガラス基板2の周縁部をターゲット5からマスキングするように配置されるマスク6とが配設されている。ターゲット5はスパッタリング材料から成り、スパッタ電極4に電気的接続状態で取付けられている。ガラス基板2は、本発明に係る基板保持台7によって起立状態に保持されている。マスク6はマスク取付板8に固定されている。搬送台9は基板保持台7を保持して搬送するためのものである。
このような構成の成膜装置1において、真空容器3内を放電ガスの雰囲気とし、スパッタ電極4からターゲット5に電圧を印加することによりプラズマを生成し、高いエネルギーを有するイオンをスパッタリング材料のターゲット5に入射させることによって、このターゲット5からスパッタ粒子を弾き出し、そのスパッタ粒子をガラス基板2の表面に堆積させることによりガラス基板2の表面に薄膜を形成する。
その際、ターゲット5から放出されたスパッタ粒子はマスク6の開口部6aを通してガラス基板2上に堆積するので、ガラス基板2上の成膜範囲はマスク6の開口部6aの形状とガラス基板2の相対位置によって決定される。
図2はガラス基板2を起立状態に保持した状態の基板保持台7の正面図を示している。この基板保持台7は、複数の基板支持部20〜23を有する外枠部7aと、複数の基板支持ピン7bを有する架け橋部7cを備えている。基板支持部20〜23は、図示しない機構によって基端を軸にして外側に展開可能となっており、ガラス基板2を基板保持台7から搬送アーム等によって容易に取り出すことができる。
左側支持部22と右側支持部23は、所定のクリアランスを有してガラス基板2の幅方向の位置決めをするものである。下側支持部21は、ガラス基板2の下端を支持するためのものである。上側支持部20は、基板保持台7を立てた状態から倒した状態にするときに、ガラス基板2が飛び出さないように規制するためのものである。また、上側支持部20と下側支持部21のそれぞれには、ガラス基板2が飛び出さないようにするための爪部20a,21aが設けられている。
左側支持部22と右側支持部23のそれぞれには、ガラス基板2が手前側に倒れないようにする爪部22a,23aがガラス基板2の左右端部に重なるように設けられている。図示されるように、左側支持部22が有する爪部22aと右側支持部23が有する爪部23aは長さが異なった構成になっている。この場合、左側支持部22の爪部22aの方が短くなっている。また、ガラス基板2は、この左側支持部22に片寄せした状態になっている。
図3は、図2のA−A線における断面図を示している。図示されるように、左側支持部22と右側支持部23の間におけるガラス基板2とのクリアランスは、ガラス基板2の熱膨張量を考慮して設けられている。この場合、このガラス基板2は、従来技術の図9で説明した熱膨張の大きいガラス基板47と同じものである。つまり、必要なクリアランス量は、図9で説明した場合と同様にクリアランスC2の2倍となっている。
そして、図示されるように、ガラス基板2は、左側支持部22に片寄せした状態になっており、必要なクリアランス量は全て右側支持部23とガラス基板2の右端部との間に担わせることができる。これにより、左側支持部22の爪部22aの長さは、クリアランス量を考慮しないで設定することができる。
ここで、図8及び図9について説明したのと同様に、クリアランス量や爪部長さを具体的に例示して図3を説明する。例えば、左側爪部22aの長さL3は、クリアランス量を考慮しないので、基板が倒れないようにするのに必要な引っ掛かり幅Wと同じ長さ2mmと設定する。そして、右側爪部23aの長さL4は、図示されるようにクリアランスC2の2倍の長さ6mmに、基板が倒れないようにするのに必要な引っ掛かり幅Wの長さ2mmを足した8mmとなる。
したがって、同じクリアランス量(C2の2倍)で設定した図9の場合では、左側爪部45bのL2長さが8mm、右側爪部46bのL2長さが8mmであるのに対し、図3の場合では、左側爪部22aのL3長さが2mm、右側爪部23aのL4長さが8mmとなっている。つまり、図9の爪部45b,46bの間の距離M2と比べて、図3の爪部22a,23aの間の距離M3のほうが6mmも長いということになる。
上述した通り、マスクの開口部はスパッタリング材料が爪部に堆積しないように、爪部を覆う大きさに設定される。したがって、図9のマスク48の開口部48aと比べて、図3のマスク6の開口部6aの方が広くなり、その結果、成膜範囲が広くなっている。
このように左右の支持部のうち、基板が片寄せされる一方の支持部が有する爪部の長さが他方の支持部が有する爪部の長さよりも短いという構成にすることにより、従来技術のように左右の支持部が有するそれぞれの爪部の長さが同じだった場合と比べて、爪部間の距離を長く設定することができ、それに伴い成膜範囲を増大させることが可能となる。
次に、図4を用いて上述した基板保持台7において、ガラス基板2を左側支持部22に片寄せする方法について説明する。図示されるようにガラス基板2を保持した基板保持台7は、搬送台9に保持されて搬送ローラ10によって成膜装置1に搬送される。
このとき、基板保持台7を搬送する際のスピードを変化させることで基板の片寄せを行う。例えば図示されるように、ガラス基板2の片寄せ方向(図中左方向)が基板保持台7の搬送する方向(図中矢印方向)と同じである構成にすれば、搬送ローラ10の急な停止等による減速によりガラス基板2を基板保持台7内で左側支持部22に片寄せすることが可能である。
この場合、搬送方向を図中矢印とは反対の方向として、搬送ローラ10の急な回転等による加速によりガラス基板2を基板保持台7内で左側支持部22に片寄せすることも可能である。
このように基板保持台7を搬送する際のスピードを変化させることでガラス基板2の片寄せを行う構成にすれば、別途片寄せのための機構を設けなくても搬送スピードの制御だけで片寄せが行えるので簡便である。更に、ガラス基板8の片寄せ方向が基板保持台7の搬送する方向と同じである構成にすれば、片寄せのための搬送スピードの制御が行い易くなる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施できることは勿論である。例えば、搬送台9を用いず、基板保持台7をそのまま搬送ローラ10で搬送する構成でも良い。また、本発明でいう基板起立状態とは、垂直状態の他、傾斜した状態も含み、上述した基板の起立状態に限定されない。
本発明の一実施形態に係る基板保持台が用いられた成膜装置の概略構成を模式的に示した図である。 図1の基板保持台の正面図を示した図である。 図2のA−A断面を示した図である。 本発明に一実施形態に係る基板保持台の搬送状態を示した図である。 従来用いられてきた成膜装置の概略構成を模式的に示した図である。 従来用いられてきた基板保持台の側面を示した図である。 図7の基板保持台の正面図を示した図である。 (a)は図7のB−B断面を示した図、(b)は(a)のガラス基板をずらした状態を示した図である。 図8(a)の変形例を示した図である。
符号の説明
1 成膜装置
2 ガラス基板
3 真空容器
4 スパッタ電極
5 ターゲット
6 マスク
6a 開口部
7 基板保持台
7a 外枠部
7b 基板支持ピン
7c 架け橋部
8 マスク取付板
9 搬送台
10 搬送ローラ
20 上側支持部
21 下側支持部
22 左側支持部
22a 左側爪部
23 右側支持部
23a 右側爪部
C クリアランス
L 爪部長さ
W 基板引っ掛かり幅
M 爪部間距離

Claims (7)

  1. 基板表面に薄膜を成膜するに際して基板を起立状態に保持する基板保持台であって、所定のクリアランスを有して前記基板の幅方向の位置決めをする左側支持部と右側支持部を備え、これら左側支持部と右側支持部には前記基板が倒れないようにする爪部がそれぞれ前記基板の左右端部に重なるように設けられると共に、前記左側支持部と右側支持部のうち、前記基板が片寄せされる一方の支持部が有する爪部の長さが、他方の支持部が有する爪部の長さよりも短いこと特徴とする基板保持台。
  2. 前記基板を片寄せした際の、前記左側支持部の爪部が前記基板の左端部と重なる幅と、前記右側支持部の爪部が前記基板の右端部と重なる幅がほぼ同じであることを特徴とする基板保持台。
  3. 基板表面に薄膜を成膜するに際して基板を起立状態に保持する基板保持台を用いた成膜方法であって、前記基板保持台は所定のクリアランスを有して前記基板の幅方向の位置決めをする左側支持部と右側支持部を備え、これら左側支持部と右側支持部には前記基板が倒れないようにする爪部がそれぞれ前記基板の左右端部に重なるように設けられると共に、前記左側支持部と右側支持部のうち一方の支持部が有する爪部の長さが、他方の支持部が有する爪部の長さよりも短く形成され、成膜時に前記基板は前記爪部長さが短い支持部に片寄せされていることを特徴とする成膜方法。
  4. 前記基板を片寄せした際の、前記左側支持部の爪部が前記基板の左端部と重なる幅と、前記右側支持部の爪部が前記基板の右端部と重なる幅がほぼ同じであることを特徴とする請求項3に記載の成膜方法。
  5. 前記基板保持台を搬送する際のスピードを変化させることで前記基板の片寄せを行うことを特徴とする請求項3又は4に記載の成膜方法。
  6. 前記基板の片寄せ方向が前記基板保持台の搬送する方向と同じであることを特徴とする請求項5に記載の成膜方法。
  7. 請求項1又は2に記載の基板保持台を用いて処理を行う成膜装置。
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