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

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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