JP4104028B2 - スパッタリング装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は真空容器内にターゲットと基板を対向配置し、ターゲットから放出させたスパッタ粒子によって基板の表面に薄膜を生成するスパッタリング装置に関し、特に大型液晶表示装置等における比較的大きな面積の角形平板状ガラス基板に薄膜を形成するのに適したスパッタリング装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
この種の用途に用いられる従来の一般的なスパッタリング装置は、図8に示すように構成されている。図8において、真空容器1は真空排気口2を通して真空ポンプ(図示せず)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1内の内部にはガス導入口3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1内には、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の角形平板状のガラス基板8と、ガラス基板8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たマスク9とが配設されている。
【0003】
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8は、基板取付台6の複数本の支持ピン7上に載置支持されている。マスク9はマスク取付板10に固定されている。11は、スパッタ電極4に放電電力を印加する電源部である。
【0004】
以上の構成のスパッタリング装置において、真空容器1内を例えばアルゴンガスなどの放電ガスの雰囲気とし、電源部11からスパッタ電極4を介してターゲット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8の表面に堆積させることによりガラス基板8の表面に薄膜を形成するものである。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9の開口部を通してガラス基板8上に堆積するので、ガラス基板8上の成膜範囲はマスク9の開口部形状とガラス基板8の相対位置によって決定され、ガラス基板8の設置位置に高い精度が求められる。
【0005】
ところで、一般に生産ラインではロボットアームによりガラス基板8を搬入・設置し、成膜後に取り出すように構成されるため、上記従来の一般的な構成ではガラス基板8をマスク9と干渉しないように基板取付台6の支持ピン7上に搬入し、マスク9に対して高精度に位置決めする必要があるが、上記のような配置構成ではこれらの行程を生産性良く行うのは困難である。
【0006】
そこで、図3に示すような配置構成のスパッタリング装置が先に提案されている。即ち、図3において、基板取付台6は、真空容器1内で枢支軸12にて水平な基板載置位置と上方に向けて傾動したスパッタ位置との間で揺動可能に構成され、かつマスク9とターゲット5とスパッタ電極4がスパッタ位置に傾動した基板取付台6に対向するように真空容器1の一側部に垂直姿勢から若干斜め下向きに傾斜した姿勢で配設されている。基板取付台6には、スパッタ位置でその下部になる位置にガラス基板8の下端を支持して位置決めする基板位置決めピン13が突設されている。また、基板載置位置にある基板取付台6の下部には基板昇降台14が配設されてこの基板昇降台14に複数の支持ピン7が立設され、基板昇降台14を昇降させることにより支持ピン7の上端でガラス基板8を支持して基板取付台6の上面位置とその上方の受け渡し位置との間でガラス基板8を昇降させるように構成されている。ガラス基板8は、ロボットの基板搬送アーム15にて真空容器1の外部から受け渡し位置に対して搬入搬出される。16は、基板搬送アーム15にガラス基板8を位置決めするために設けられた基板規正ピンである。
【0007】
以上の構成のスパッタリング装置の動作を説明する。図3に示すように、基板搬送アーム15にて搬入されたガラス基板8が基板取付台6上に載置された状態から基板取付台6が矢印aの如く上方に向けて傾動し、図4に示すように基板取付台6が水平姿勢から所定の角度(図示例では85°)傾斜したスパッタ位置に位置決めされる。この時、ガラス基板8は自重によって矢印bの如く下方に移動してその下端が基板位置決めピン13に当接し、これによってガラス基板8のマスク9に対する相対位置が精度良く位置決めされ、この状態でスパッタリングが行われる。
【0008】
スパッタリングが終了すると、図4の矢印cの如く、基板取付台6は水平な基板載置位置に向けて回動し、図5の状態になる。その後、基板昇降台14が上昇動作して支持ピン7の上端でガラス基板8が支持されて受け渡し位置まで持ち上げられ、次に図6に示すように受け渡し位置に持ち上げられたガラス基板8の直下に基板搬送アーム15が挿入され、その後基板昇降台14が下降することによってガラス基板8は基板搬送アーム15に受け渡され、この基板搬送アーム15にて真空容器1外に搬出される。また、次のガラス基板8が基板搬送アーム15にて受け渡し位置の直下に搬入されると、基板昇降台14が上昇して支持ピン7の上端にてガラス基板8が持ち上げ支持され、次いで基板搬送アーム15が待避した後基板昇降台14が下降することによって、ガラス基板8は図3に示すように基板取付台6上に支持される、以下上記動作が繰り返される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の構成において、ガラス基板8を基板搬送アーム15上から支持ピン7を介して基板取付台6に移載する際に、ガラス基板8の端縁部が基板取付台6の基板位置決めピン13に乗り上げることを防止するため、図3に示すように、移載されたガラス基板8の端縁と基板位置決めピン13との間に0.5〜1mm程度の間隙dが生じるように基板搬送アーム15の搬入・搬出時の位置が設定されている。一方、スパッタリング終了後には、図5に示すように、ガラス基板8が基板位置決めピン13に当接した状態で基板取付台6が基板載置位置に復帰し、そのまま基板昇降台14の上昇に伴って支持ピン7で支持されて受け渡し位置に持ち上げられる。そのため、ガラス基板8は搬入時に比べてdだけ移動した状態で基板搬送アーム15上に受け渡される。そこで、基板規正ピン16の先端部をテーパー状にすることにより、ガラス基板8の位置が多少移動していても所定位置に案内するようにしてあり、それによって搬出動作ミスの発生を防止している。
【0010】
しかしながら、実際には基板搬送アーム15の停止位置がばらついたり、ガラス基板8の外形寸法のばらつきによって、図7に示すように、基板規正ピン16の上にガラス基板8が乗り上げた状態が発生する恐れがあり、ガラス基板8の搬送の信頼性に大きく影響するという問題があった。
【0011】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、スパッタリング時の基板位置決めによるスパッタリング前後での基板の位置ずれを規正して高い信頼性をもって基板を搬送できるスパッタリング装置を提供することを目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明のスパッタリング装置は、真空容器内に、水平な基板載置位置と上方に向けて傾動したスパッタ位置との間で揺動可能でかつスパッタ位置でその下部になる位置に基板の下端を支持して位置決めする位置決め手段を設けた基板取付台と、スパッタ位置の基板と平行に対向するようにスパッタリング材料のターゲットを取付けたスパッタ電極と、基板載置位置の基板取付台の上面位置とその上方の受け渡し位置との間で基板を支持ピン上端で支持して昇降させる基板昇降台と、基板昇降台の上昇に伴って作動して支持ピン上に支持された基板を所定の位置に位置決めする位置規正手段とを備えたことを基本構成とし、この基本構成により、スパッタリング後に基板載置位置に復帰した基板取付台上の基板を基板昇降台の上昇によって受け渡し位置に持ち上げる際に、位置規正手段によって基板を所定位置に位置決めするので、スパッタリング時の基板位置決めによるスパッタリング前後での基板の位置ずれを規正することができ、かくして高い信頼性をもって基板を搬送することができる。
【0013】
特に、上記位置規正手段、中間部が揺動可能に支持され、上端に基板の端縁に係合して位置規正する規正ローラが、下端にカムローラがそれぞれ取付られた規正アームと、基板昇降台にカムローラに係合可能に取付られたカムとから成る、さらなる構成により、簡単な構成で基板昇降台の上昇動作によって確実に基板の位置規正を行うことができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のスパッタリング装置の一実施形態について図1、図2を参照して説明する。なお、スパッタリング装置の全体的な構成及び動作については、図3〜図6を参照して説明した従来例と同一であるのでその説明を援用し、ここでの説明は省略する。
【0015】
図1において、17は基板昇降台14の上昇に伴って作動して支持ピン7上に支持されたガラス基板8を所定の位置に位置決めする位置規正手段であり、基板昇降台14の両側部に配設されている。この位置規正手段17は、中間部が枢支ピン19にて揺動可能に支持された規正アーム18を有し、その上端部に基板昇降台14の上昇行程の途中で支持ピン7の上端で支持されたガラス基板8の端縁に係合して位置規正する規正ローラ20が、下端部にカムローラ21が取付けられ、基板昇降台14にはその上昇行程の途中でカムローラ21が係合して規正アーム18を図1に矢印Aで示すように揺動させるカム22が取付けられている。
【0016】
23は、枢支ピン19を支持するために真空容器1の底壁上に設置された取付ブラケットである。
【0017】
以上の構成において、図4の状態でスパッタリングを行った後、基板取付台6が図1に示すように基板載置位置に復帰する。次いで、基板取付台6上のガラス基板8は基板昇降台14が上昇することによって支持ピン7の上端で支持されて基板受け渡し位置に持ち上げられる。その途中で、位置規正手段17の規正アーム18下端のカムローラ21に基板昇降台14に取付けられたカム22が係合することによって、図1に矢印Aで示すように規正アーム18が揺動され、図2に示すように規正ローラ20がガラス基板8の端縁に係合してガラス基板8を矢印Bで示すように基板位置決めピン13に当接した位置から所定位置に向けて押し戻して位置決めする。さらに基板昇降台14が上昇すると、カムローラ21がカム22を通過して規正アーム18は図示しない付勢手段にて矢印Cの如く待避揺動して所定の待避位置に待避する。基板昇降台14が所定の受け渡し位置まで上昇すると、そのガラス基板8の直下位置に基板搬送アーム15が挿入され、その後基板昇降台14が下降することによって図6に示すようにガラス基板8は基板搬送アーム15上に受け渡される。その際、ガラス基板8は位置規正手段17にて所定位置に位置決めされているので、基板規正ピン16上に乗り上げることなく、所定位置に載置支持されて確実に搬出される。
【0018】
このように本実施形態によれば、スパッタリング後のガラス基板8を受け渡し位置に向けて上昇させる途中で位置規正手段17にて所定位置に位置規正するので、スパッタリング時に基板位置決めピン13に当接させて位置決めするためにスパッタリングの前後でガラス基板8の位置が移動しても搬出前にその位置ずれを規正することができ、かくして高い信頼性をもってガラス基板8を搬送することができる。
【0019】
【発明の効果】
本発明のスパッタリング装置の基本構成によれば、以上の説明から明らかなように、基板昇降台の上昇に伴って作動して支持ピン上に支持された基板を所定の位置に位置決めする位置規正手段を備えているので、スパッタリング後に基板取付台上の基板を基板昇降台の上昇によって基板受け渡し位置に持ち上げる際に、位置規正手段によって基板を所定位置に位置決めすることができ、スパッタリング時の基板位置決めによるスパッタリング前後での基板の位置ずれを規正することができ、従って高い信頼性をもって基板を搬送することができる。
【0020】
特に、上記位置規正手段が、上端に基板の端縁に係合して位置規正する規正ローラが、下端にカムローラが取付られた揺動可能な規正アームと、基板昇降台にカムローラに係合可能に取付られたカムとから成る、さらなる構成により、簡単な構成で基板昇降台の上昇動作によって確実に基板の位置規正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のスパッタリング装置の一実施形態における要部の断面図である。
【図2】同実施形態における動作状態を示す要部の断面図である。
【図3】本発明の適用対象のスパッタリング装置の概略構成を示す断面図である。
【図4】同スパッタリング装置のスパッタリング時の状態を示す断面図である。
【図5】同スパッタリング装置におけるスパッタリング後の基板取付台の復帰状態を示す断面図である。
【図6】同スパッタリング装置の基板搬出時の状態を示す要部の断面図である。
【図7】同スパッタリング装置における基板搬出時の問題点である基板搬送アーム上のガラス基板の載置状態を示す正面図である。
【図8】従来の一般的なスパッタリング装置の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
1 真空容器
4 スパッタ電極
5 ターゲット
6 基板取付台
7 支持ピン
8 ガラス基板
13 基板位置決めピン
14 基板昇降台
17 位置規正手段
18 規正アーム
20 規正ローラ
21 カムローラ
22 カム

Claims (1)

  1. 真空容器内に、水平な基板載置位置と上方に向けて傾動したスパッタ位置との間で揺動可能でかつスパッタ位置でその下部になる位置に基板の下端を支持して位置決めする位置決め手段を設けた基板取付台と、スパッタ位置の基板と平行に対向するようにスパッタリング材料のターゲットを取付けたスパッタ電極と、基板載置位置の基板取付台の上面位置とその上方の受け渡し位置との間で基板を支持ピン上端で支持して昇降させる基板昇降台と、基板昇降台の上昇に伴って作動して支持ピン上に支持された基板を所定の位置に位置決めする位置規正手段とを備え、この位置規正手段は、中間部が揺動可能に支持され、上端に基板の端縁に係合して位置規正する規正ローラが、下端にカムローラがそれぞれ取付られた規正アームと、基板昇降台にカムローラに係合可能に取付られたカムとから成ることを特徴とするスパッタリング装置。
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