JP4627392B2

JP4627392B2 - 真空処理装置および真空処理方法

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Publication number: JP4627392B2
Application number: JP2001293954A
Authority: JP
Inventors: 進新井
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2001-09-26
Filing date: 2001-09-26
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2021-09-26
Also published as: JP2003100851A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガラス基板、半導体基板等の基板を物理的、化学的に処理するための基板処理装置および基板処理方法に関するものであり、更に詳しくは、基板を載置して加熱するサセプタに対して基板を位置決めし、かつ位置ズレの発生を防ぎ得る基板処理装置および基板処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、百万個単位のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）が形成されたＬＣＤ（液晶ディスプレイパネル）がテレビや小型コンピュータに多用されるようになっているほか、テレビではＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）も採用されるようになっているが、これらは何れも、比較的面積の大きいガラス基板面に対し、真空加熱下に、ＣＶＤ（化学的気相成長）、スパッタリング、蒸着などの方法によって成膜処理を施し、要すればイオン注入処理、熱処理、エッチング処理を施して製造されている。
【０００３】
例えば、ＬＣＤ用のガラス基板には３５０×４５０×１（何れもｍｍ）サイズのもの、最近では７３０×９２０×１（何れもｍｍ）サイズのものが使用されるようになっているが、これらのガラス基板に対し、プラズマＣＶＤ法によって薄膜を形成させる真空処理装置においては、成膜用の真空チャンバー内に設けられ加熱ヒータを内蔵するサセプタ（載置台）上に、外部からガラス基板を搬送ロボットによって搬入し載置して３００℃〜５００℃の温度に加熱し、ガラス基板の端面や裏面側には薄膜が形成されないように、ガラス基板の端縁から例えば５ｍｍ幅の部分を覆うようにマスクを重ねて原料ガスを導入し、高周波電力を印加しプラズマ化させた状態として成膜することが行われている。そして、このような真空処理装置においては、サセプタを上下に貫通して昇降する複数の昇降ピンが設けられており、昇降ピンの先端部で支持してガラス基板を昇降させている。すなわち、昇降ピンの先端部をサセプタの上面から突出させる上昇位置において搬送ロボットとの間でガラス基板の受け渡しが行われ、昇降ピンの先端部をサセプタ内に収容する下降位置においてサセプタの上面にガラス基板が載置される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような昇降ピンを備えた真空処理装置では、ガラス基板がサセプタ上で位置ズレを起す場合があり、位置ズレを起すとマスクとの相対位置にズレが生じて、本来は成膜されるべきでないガラス基板の端面や裏面側にも成膜されて製品の歩留りを低下させるほか、位置ズレが大きい場合には搬送ロボットとの位置関係が崩れて搬出が不能になり真空処理装置の停止を要するなど、真空処理装置の生産性を大幅に低下させる。そのほか、昇降ピンやその他のピンをガラス基板の周囲に配置し、ピンの先端部をガラス基板の上面よりも常時突出させる場合があるが、この場合、突出したピンの先端部を避けてガラス基板の端縁部をマスクで覆うことは困難である。また、ピンがマスクを貫通した場合、ピンとマスクの間に生ずる隙間より着膜が起こり、マスク本来の目的を達する事が困難となる。
【０００５】
上記のようなガラス基板とサセプタとの位置ズレの要因の一つに、搬送ロボットによるガラス基板の搬入位置のバラツキがある。搬送ロボットには正確な搬入位置のティーチングが行われるが、ｍｍ単位のバラツキがでることは止むを得ない。また、ガラス基板には熱膨張係数の小さいもの（≒４×１０^-6／℃）が使用され、サセプタには熱伝導性は大であるが熱膨張係数の大きい（≒２０×１０^-6／℃）Ａｌ（アルミニウム）製のものが使用されるが、ガラス基板が搬入されて、温度の高いサセプタの上面に載置されて昇温される間に、サセプタとガラス基板との間で位置ズレを生じることもある。そのほか、プラズマＣＶＤプロセスに起因するガラス基板の帯電や、サセプタからガラス基板を持ち上げる時の剥離帯電によって、ガラス基板をサセプタから持ち上げる時にも位置ズレを生じ易い。勿論、これら以外による位置ズレ、例えば処理中における基板の移動等もあり得る。
【０００６】
このような問題に対して、特許公報第２９１８７８０号には、図１０に示すように、昇降可能なサセプタ１１３を上下に貫通して設けられ、ガラス基板１０８とシャドーフレーム１４０とをそれぞれ位置決めするための山型の傾斜面を有し、サセプタ１１３とは独立して昇降される心出し用ピン１１２と、サセプタ１１３を上下に貫通して設けられ、ガラス基板１０８の搬入、搬出時には先端部がサセプタ１１３の表面から突出してガラス基板１０８を支持し、ガラス基板１０８がサセプタ１１３と共に上昇される成膜時には、先端部がサセプタ１１３内に収容され、ガラス基板１０８をサセプタ１１３上に載置する支持ピン２００を備えたＣＶＤ処理用の真空チャンバー１２０が開示されている。この支持ピン２００はサセプタ１１３がガラス基板１０８の搬入、搬出時の下方位置にある時は心出し用ピン１１２を立設させているピン支持板１２２に当接して下端を支持され、先端部をサセプタ１１３の表面から突出させ、成膜のためにサセプタ１１３がピン支持板１２２と離隔して上方位置にある時は、下端が支持されなくなることから、下方へ落下し先端部をサセプタ１１３内で支持されて吊り下げられる。また、シャドーフレーム１４０は待機場所に載置されており、上昇されるサセプタ１１３上のガラス基板１０８によって持ち上げられるようになっている。
【０００７】
この特許公報第２９１８７８０号の真空チャンバー１２０に設けられたガラス基板１０８の位置決め機構は、ガラス基板１０８とシャドーフレーム１４０とを心出しするための心出し用ピン１１２と、ガラス基板１０８を支持する支持ピン２００とが、何れもサセプタ１１３を上下に貫通して独立に設けられているので、その分だけサセプタ１１３による加熱面積が削減されたものとなっている。また、心出し用ピン１１２によってシャドーフレーム１４０の位置決めを行うために、シャドーフレーム１４０は断面を逆台形として作製されており、成膜時にシャドーフレーム１４０のリップ部１４４がガラス基板１０８の周縁部を覆った状態において、シャドーフレーム１４０の底面側がサセプタ１１３と接触しないように、サセプタ１１３の周縁部は表面を切り下げられているので、ガラス基板１０８の加熱はその周縁部で不均等になり易い。
【０００８】
また、特許公報第３１５３３７２号には、ホットプレート（載置板）２０４からガラス基板２０３へ向って窒素ガスを流出させると共に、図１１に示すようにホットプレート２０４を上下に貫通してガラス基板２０３を支持する複数の基板支持ピン２０６が連結ガイド２０７に固定され、この連結ガイド２０７はベルト２０８に接合されており、ベルト２０８を駆動させるステップモータ２０９の回転に応じ連絡ガイド２０７を上下させて、基板支持ピン２０６とホットプレート２０４を相対的に上下動させる基板処理装置２０１が開示されている。そして、好ましくは基板支持ピン２０６の上昇速度を初期には遅くし、その後に速くするもの、先端部の高さが１ｍｍ程度異なる基板支持ピン２０６によってガラス基板２０３の一端側を高くし斜めに傾けた状態で押し上げるものが示されている。更には、一端側の基板支持ピン２０６の外側または内側に上下動可能な基板突上げ機構を設けて、ガラス基板２０３の一端側を突き上げ斜めに持ち上げるようにしたものも例示されている。
【０００９】
この特許公報第３１５３３７２号による基板処理装置２０１は、ホットプレート２０４からガラス基板２０３に向けて窒素ガスを流出させながらガラス基板２０３を押し上げることによってガラス基板２０３の破損、位置ズレ等を防ぐものであるが、ガラス基板２０３とホットプレート２０４との間に発生する位置ズレを修正する機構は設けられていない。また、この基板処理装置２０１はホットプレート２０４が固定されているので、その駆動機構は不要であるが、基板支持ピン２０６の駆動機構のほかに、上記の基板突上げ機構を設ける場合には別途に専用の駆動機構を必要とする。
【００１０】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、ガラス基板や半導体基板の搬入時にサセプタとの間に多少の位置ズレがあってもこれを修正することができ、また搬入時の温度から成膜等の処理時の温度への昇温の過程で生じ易い位置ズレを防ぎ、更にはプラズマ処理プロセスに基づく帯電や、サセプタからガラス基板や半導体基板を持ち上げる時の剥離帯電によって位置ズレを発生しても修正することが可能な基板処理装置および基板処理方法を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は請求項１および請求項４の構成によって解決されるが、その解決手段を説明すれば次の如くである。
【００１２】
請求項１の真空処理装置は、基板を載置し加熱する昇降可能なサセプタと、サセプタを貫通して設けられ基板を上端で支持して昇降させる複数の昇降ピンとを備えた真空処理装置において、基板の周囲となる位置に配置されサセプタを上下方向に貫通して遊挿されており、上端のフランジ部で基板の周縁部を支持し、サセプタとは独立して昇降可能とされている中空の昇降ピンと、昇降ピンの中空部に遊挿されており、基板の処理時以外は先端の円錐形状部がフランジ部より上方へ突出され、基板の処理時には円錐形状部が昇降ピン内へ収容される基板位置決めピンと、基板の周縁部にセットされるマスクとを有している処理装置である。
【００１３】
このような真空処理装置は、基板の搬入位置に多少のバラツキがあっても、円錐形状部の円錐面によって基板の端縁が下方のフランジ部へ導かれることによって基板が位置決めされることから、基板の周縁部を昇降ピンのフランジ部で支持することができる。更には、上記によって基板がサセプタに対して位置決めされるので基板とマスクとの間にも位置ずれを生じない。そして、基板の搬出に際し基板をサセプタ面から持ち上げる時にも、フランジ部から突出している円錐形状部が基板の周囲をガードすることにより基板が位置ズレすることを防ぐ。
【００１４】
請求項１に従属する請求項２の真空処理装置は、昇降ピンの下端と基板位置決めピンの下端とを支持し、サセプタとは独立して昇降される支持部材と、基板の処理に際し、支持部材が静止された状態でサセプタが上昇されることにより、フランジ部がサセプタの上面に形成された座ぐり内に収容され、フランジ部の上面をサセプタの上面と同一の高さとして共に上昇されて、支持部材による支持を外される昇降ピンと、昇降ピンと同時に支持部材による支持を外されて昇降ピン内を落下し、円錐形状部が昇降ピン内に収容される位置で落下が停止される基板位置決めピンとを有している処理装置である。このような真空処理装置は、支持部材を上昇させることによって、円錐形状部をフランジ部から突出させた状態で昇降ピンと基板位置決めピンを上昇させることができ、そのことにより基板位置決めピンで基板を位置決めし、かつ基板の位置ズレを防ぎ、昇降ピンによって基板を支持して昇降させることを容易化させる。
【００１５】
請求項１に従属する請求項３の真空処理装置は、マスクがサセプタの上方の静止部上の待機位置に載置されており、基板がサセプタと共に上昇され、円錐形状部が昇降ピン内に収容された後に、基板の周縁部によって持ち上げられてセットされる処理装置である。このような真空処理装置は、マスキングに際し障害となる円錐形状部が収容された後、サセプタに対して位置決めされている基板が待機位置にあるマスクを基板の周縁部で持ち上げるので、基板に対してマスクが位置ズレすることなく確実にセットされる。
【００１６】
請求項４の真空処理方法は、真空下に基板を加熱して処理する真空処理方法において、サセプタの上方に搬入される基板に対し、基板の周囲となる位置に配置されサセプタを上下方向に貫通して遊挿されており、上端に基板の周縁部を支持するためのフランジ部を備えた中空の複数の昇降ピンと、昇降ピンの中空部に遊挿されており、先端の円錐形状部をフランジ部より上方へ突出させている基板位置決めピンとを同時に上昇させ、円錐形状部によって基板を位置決めし、フランジ部によって基板を支持する工程と、基板をサセプタ上に載置する工程と、円錐形状部を昇降ピン内に収容して基板の周縁部にマスクをセットする工程とを有する処理方法である。
【００１７】
このような真空処理方法は、基板の搬入位置に多少のバラツキがあっても、円錐形状部の円錐面によって基板の端縁が下方のフランジ部へ導かれて基板が位置決めされ、基板の周縁部を昇降ピンのフランジ部で支持することができる。更には上記によって基板がサセプタに対して位置決めされるので基板とマスクとの間にも位置ずれを生じない。そして、搬出に際し基板をサセプタ面から持ち上げる時にも、フランジ部から突出している円錐形状部が基板の周囲をガードすることにより基板が位置ズレすることを防ぐ。
【００１８】
請求項４に従属する請求項５の真空処理方法は、円錐形状部によって基板を位置決めし、フランジ部によって基板を支持する工程が、搬入された基板に対して昇降ピンの下端と基板位置決めピンの下端を支持する支持部材を上昇させ、円錐形状部によって位置決めされた基板をフランジ部によって支持し受け取る工程である処理方法である。このような真空処理方法は、支持部材を上昇させるという単純な操作により、基板の搬入位置に多少のバラツキがあっても円錐形状部の円錐面によって基板の端縁部をフランジ部の方へ導いて基板を位置決めし、基板の周縁部を昇降ピンのフランジ部で支持することができる。
【００１９】
請求項４に従属する請求項６の真空処理方法は、基板をサセプタ上に載置する工程が、支持部材を静止させた状態でサセプタを上昇させ、フランジ部をサセプタの上面に形成された座ぐり内に収容し、フランジ部の上面をサセプタの上面と同一の高さとする工程である処理方法である。このような真空処理方法は、基板をサセプタに密着させることができ、周縁部も含めて基板を均等に加熱することができる。
【００２０】
請求項４に従属する請求項７の真空処理方法は、円錐形状部を昇降ピン内に収容して基板の周縁部にマスクをセットする工程が、昇降ピンと共にサセプタを上昇させ、支持部材による昇降ピンと基板位置決めピンの支持を外して基板位置決めピンを落下させ、円錐形状部を昇降ピン内に収容した後、サセプタを更に上昇させ、上方の待機位置にあるマスクを基板の周縁部で持ち上げる工程である処理方法である。このような真空処理方法は、支持部材による支持を外すことにより基板位置決めピンが落下し、マスキングに際し障害となる円錐形状部が昇降ピン内に収容されるた後に、サセプタに対して位置決めされている基板が待機位置にあるマスクを基板の周縁部で持ち上げるので、基板に対してマスクが位置ズレすることなく確実にセットされる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の真空処理装置は、上述したように、基板の周囲となる位置に配置されサセプタを上下に貫通して遊挿されており、上端のフランジ部で基板の周縁部を支持し、サセプタと独立して昇降可能とされている中空の複数の昇降ピンと、昇降ピンの中空部に遊挿されており、基板の処理時以外は先端の円錐形状部がフランジ部より上方へ突出され、基板の処理時には円錐形状部が昇降ピン内へ収容される基板位置決めピンと、基板の周縁部にセットされるマスクを有している装置であり、基板位置決めピンの円錐形状部が昇降ピンのフランジ部から突出された状態にある時に、円錐形状部の円錐面によって基板を位置決めし、フランジ部によって基板を支持する工程と、基板をサセプタ上に載置する工程と、円錐形状部を昇降ピン内に収容して基板の周縁部にマスクをセットする工程とを有する基板処理方法である。
【００２２】
本発明において、基板を支持して昇降させる複数本の昇降ピンは、基板の周囲に配置され加熱用のサセプタを貫通して上下動可能に遊挿される。すなわち、昇降ピンは上端のフランジ部で基板の端縁部を支持して昇降させるので、対向する位置に少なくとも２本は必要であり、基板が方形状であれば各辺に対応させて４本またはそれ以上、基板が円形状であればほぼ等角度間隔に配置して３本またはそれ以上を設けることが望ましい。しかし、基板を安定に支持することができる本数があればよく、必要以上の本数の設置は無駄である。また昇降ピンは、搬入された基板をサセプタの上方で受け取り、サセプタの上面に載置するように動作するので、サセプタとは独立して昇降可能であることを要する。更には、昇降ピンは、基板をサセプタの上面に載置した時点で、基板がサセプタと密接していることを要するので、基板をサセプタの上面に載置する時点で、基板を支持するフランジ部はサセプタの上面に設けた座ぐり内に収容されることを要し、好ましくは、その時点でフランジ部の上面をサセプタの上面と同一の高さにすることにより、基板の加熱を一層均等化することができる。
【００２３】
そして、このような基板の処理において必要なことは、基板がサセプタ上で位置ズレしないことである。上述したように、基板は端面および裏面側が処理されないことを要するが、そのために、例えば基板の周縁から幅５ｍｍの部分を額縁様のマスクで覆って処理することになるが、この場合に基板とマスクが位置ズレを生じると得られる処理の完了した基板が製品化されない等のトラブルを招く。また、処理ずみの基板が位置ズレを生じると、搬出時に搬送ロボットへの受け渡しないしは搬出が不能になり、真空処理装置の停止が必要な事態を生ずる。
【００２４】
従って、基板とサセプタとの位置ズレを防ぐ手段を必要とするが、本発明の真空処理装置においては、昇降ピンの中心部に遊挿され、先端に円錐形状部を有する基板位置決めピンによって行う。すなわち、基板の処理時以外には、先端の円錐形状部を昇降ピンのフランジ部より上方へ突出させた状態とし、搬送ロボットによる基板の搬入位置に多少のバラツキがあっても、基板の端縁部が円錐形状部の円錐面によって下方のフランジ部へ導かれて位置決めされ、昇降ピンのフランジ部に至って支持される。そして、その基板は下方から上昇されるサセプタによって受け取られ載置されるので、基板はサセプタに対して位置決めされることになる。
【００２５】
上記のような昇降ピンと基板位置決めピンとの相対的な位置関係は、昇降ピンの下端と基板位置決めピンの下端を支持する支持部材を設け、支持部材で支持している時に、基板位置決めピンの高さを昇降ピンのフランジ部より円錐形状部の高さだけ大に設定することにより簡易に得られる。すなわち、基板の処理時以外には、支持部材で支持して円錐形状部をフランジ部から突出させることができ、基板の処理時には、昇降ピンと基板位置決めピンの支持を外すことにより、円錐形状部を昇降ピン内に収容することができる。勿論、支持部材以外の手段によって昇降ピンと基板位置決めピンを同様に作用させてもよい。そして処理の完了後、基板の搬出に際しては、再び円錐形状部を突出させることにより、円錐形状部が基板の周囲をガ−ドし、基板をサセプタから持ち上げる時に位置ズレが発生することを防ぐことができる。
【００２６】
【実施例】
次に、本発明の真空処理装置および真空処理方法を実施例により、図面を参照して、具体的に説明する。
【００２７】
（実施例）
図１は本発明の真空処理装置の一例であるＬＣＤ用ガラス基板に成膜するためのプラズマＣＶＤ装置１の真空チャンバー２の断面図である。真空チャンバー２は函体３と天井部の上蓋を兼ねるカソード電極４とが絶縁体（フッ素樹脂）５を挟んで構成されており、図示しない真空排気管によって減圧可能となっている。そして、真空チャンバー２の内部には、ガラス基板Ｓを載置して加熱するために、ヒーターを内蔵するアルミニウム製のサセプタ６が設置されており、函体３の底部を貫通する昇降ロッド６ｒによって下方位置（１）と中間位置と成膜位置との三段に昇降される。なお、図１では簡明化のために図示していないが、昇降ロッド６ｒが函体３の底部を貫通する部分には真空シールが施されている。
【００２８】
更には、ガラス基板Ｓの外周にほぼ接するように配置され、サセプタ６を上下に貫通して、ガラス基板Ｓを昇降させる中空の複数本の昇降ピン１１が設けられており、それらの上端にはガラス基板Ｓの周縁部を支持するフランジ部１２が形成されている。そしてサセプタ６の上面には昇降ピン１１が下降された時にフランジ部１２を収容するための座ぐり６ｆが設けられている。また、昇降ピン１１の中空部には、先端側を円錐形状部２２とした円柱状の頭部２３を有する基板位置決めピン２１が遊挿されている。そして、昇降ピン１１と基板位置決めピン２１は共に下端を支持部材３１によって支持されており、支持部材３１はサセプタ６とは独立して、下方位置（２）と上方位置との二段に昇降される。
【００２９】
そして、カソード電極４には図示せずともＲＦ電源が接続されており、アノードとなるサセプタ６は函体３と同電位としてアースされている。また、天井部のカソード電極４の直下は図示を省略した配管によって導入される反応性原料ガスのガス溜め７となっており、ガス溜め７の底面側には、原料ガスをガラス基板Ｓの表面へ均等に分配するための多数の整流孔８ｈを有するシャワープレート８が取り付けられている。更には、函体３の側壁部に形成された段差部３ｄには、この段差部３ｄを待機位置とし、内周側を薄肉としたマスク４１が載置されている。このマスク４１は、ガラス基板Ｓの周縁部を覆って、ガラス基板Ｓの端面および裏面側に成膜されないようにするものである。そして、ガラス基板Ｓの直下に示すものは、ガラス基板Ｓを搬入、搬出する搬送ロボットの先端の２本のハンド５１である。
【００３０】
図２は、昇降ピン１１と基板位置決めピン２１が共に下端を支持部材３１によって支持されている時のサセプタ６と支持部材３１の一部を示す拡大断面図である。上述したように、中空の昇降ピン１１はサセプタ６を上下に貫通して昇降可能とされており、上端にはガラス基板Ｓの周縁部を支持するフランジ部１２が形成されている。また、昇降ピン１１の中空部には、先端側が円錐形状部２２となっている円柱状の頭部２３を備えた基板位置決めピン２１が遊挿されており、昇降ピン１１と基板位置決めピン２１は共に下端を支持部材３１の坐部３２によって支持されている。そして、昇降ピン１１の上端部の内壁には、後述するように基板位置決めピン２１が落下する時に、頭部２３のストッパー１３となる段差が形成されている。勿論、このストッパー１３以外の手段によって基板位置決めピン２１の落下を停止させるようにしてもよい。なお、サセプタ６内には昇降ピン１１の外周に当接するセラミック製の摺動ガイド９が取り付けられている。
【００３１】
図３は、図２に対応する図であり、ガラス基板Ｓへの成膜時等において、昇降ピン１１と基板位置決めピン２１が支持部材３１による支持を外されている状態を示す断面図である。すなわち、昇降ピン１１はフランジ部１２をサセプタ６の座ぐり６ｆ内に収容し、フランジ部１２の上面をサセプタ６の上面と同一の高さとしている。他方、基板位置決めピン２１は昇降ピン１１内を落下するが、昇降ピン１１の内壁に形成されたストッパー１３によって頭部２３の底面が受け止められて、先端側の円錐形状部２２が昇降ピン１１内へ収容されると共に、昇降ピン１１の下端から基板位置決めピン２１の下端部が落下距離に応じた長さだけ垂下される。
【００３２】
図４から図９までは、上述のような実施例のプラズマＣＶＤ装置１によってガラス基板Ｓの片面に成膜する場合の、減圧下の真空チャンバー２内における各構成要素の動作をステップ毎に示す断面図である。すなわち、図４はサセプタ６が下方位置（１）にあり、昇降ピン１１と基板位置決めピン２１の下端を支持する支持板３１も下方位置（２）にある時に、ガラス基板Ｓが搬送ロボットのハンド５１によって挿入された状態を示す。この時の昇降ピン１１と基板位置決めピン２１の位置関係は、図２に示すように、基板位置決めピン２１の先端側の円錐形状部２２を含む頭部２３の上半部が昇降ピン１１のフランジ部１２から上方へ突出された状態にある。なお、この時点で、サセプタ６は既に反応温度の４５０℃に加熱されており熱膨張している。また、図２に示すように、ガラス基板Ｓの端縁は昇降ピン１１のフランジ部１２上にあり、フランジ部１２から外れることのないように、搬送ロボットはティーチングされているが、搬送ロボットによるガラス基板Ｓの搬入位置には多少のバラツキがでる。
【００３３】
図５は、図４の状態から支持板３１を上方位置へ上昇させて、基板位置決めピン２１と共に昇降ピン１１をサセプタ６から上方へ移動させることにより、昇降ピン１１のフランジ部１２によってガラス基板Ｓの周縁部を支持して搬送ロボットのハンド５１から持ち上げた状態を示す。この時、ガラス基板Ｓの搬入位置に多少のバラツキがあっても、基板位置決めピン２１の先端側の円錐形状部２２の円錐面がガラス基板Ｓの端縁を下方のフランジ部１２の方へ導くので、ガラス基板Ｓはフランジ部１２に位置決めされて支持される。そしてこの状態で搬送ロボットのハンド５１は引き抜かれて後退する。
【００３４】
図６は、図５の状態から、支持板３１を上方位置としたまま、サセプタ６を中間位置に上昇させ、フランジ部１２上のガラス基板Ｓがサセプタ６の上面に位置決めされて載置された状態を示す。この時点において、昇降ピン１１のフランジ部１２はサセプタ６に設けられた座ぐり６ｆ内に収容され、フランジ部１２の上面はサセプタ６の上面と同一の高さとなる。従って、ガラス基板Ｓはサセプタ６の表面に密接されるほか、フランジ部１２からの伝熱も十分であり、ガラス基板Ｓは周縁部も均等に加熱される。
【００３５】
図７は、図６の状態から、更にサセプタ６を成膜位置まで上昇させた状態を示す。図６の状態からサセプタ６を上昇させ始めると、図３も参照し、サセプタ６の座ぐり６ｆにフランジ部１２を収容している昇降ピン１１も同時に持ち上げられて支持板３１による支持を失う。同時に、基板位置決めピン２１も支持板３１の支持を失って昇降ピン１１内を落下するが、頭部２３が昇降ピン１１の内壁に設けられたストッパー１３によって受け止められて、下端部を昇降ピン１１の下端から垂下させる。
【００３６】
更に、サセプタ６が続いて上昇されることにより、函体３の側壁部の段差３ｄの上面を待機位置として載置されているマスク４１がサセプタ６上のガラス基板Ｓの周縁部で持ち上げられるが、ガラス基板Ｓはサセプタ６に対して位置決めされているので、マスク４１とガラス基板Ｓは位置ズレすることはない。そしてサセプタ６が更に上昇されることにより、マスク４１は図７の成膜位置まで同伴される。
【００３７】
図７の状態において、原料ガスが図示を省略した配管からガス溜め７内へ供給されて、シャワープレート８のガス整流孔８ｈからガラス基板Ｓ面へ流入され、図示しないＲＦ電源によってカソード電極４と、アノード電極となるサセプタ６との間に高周波電力を印加することにより、カソード電極４とサセプタ６との間にプラズマ放電が生じ、プラズマ化された原料ガスによってガラス基板Ｓ上に薄膜が形成される。この時、マスク４１がガラス基板Ｓの周縁部上に位置ズレすることなく存在しているので、サセプタ６上に載置されているガラス基板Ｓの端面と裏面側には成膜されない。またマスク４１の内周縁部は薄く作成されているので、ガラス基板Ｓのマスク４１に接する部分がマスク４１の影になって原料ガスが不足気味になることはなく均等に成膜される。そして、所定の膜厚が得られと、原料ガスの供給および高周波電力の印加が停止されて、ガラス基板Ｓの搬出過程に入る。
【００３８】
図８は、図７の状態からサセプタ６が下降されて、途中でマスク４１を段差３ｄの上面の待機位置に戻し、更にサセプタ６が下方位置（１）まで下降された状態を示すが、この状態は図５に示した状態と同様であり、この時点で、昇降ピン１１と基板位置決めピン２１は下端を上方位置の支持板３１に接して支持される。そして、搬送ロボットのハンド５１がガラス基板Ｓの下方へ挿入される。
【００３９】
続く図９は、図８の状態からサセプタ６は下方位置（１）のまま支持板３１が下方位置（２）まで下降されることにより、搬送ロボットのハンド５１上に成膜の完了したガラス基板Ｓが載置された状態を示す。この後、ガラス基板Ｓは搬出され、続いて次ぎの新しいガラス基板Ｓが搬入される。
【００４０】
以上、本発明の真空処理装置および真空処理方法を実施例によって説明したが勿論、本発明はこれに限られることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００４１】
例えば本実施例にいては、成膜する基板としてガラス基板を例示したが、基板は半導体基板であってもよく、またアルミニウム基板のような金属基板であってもよく、基板の種類は限定されない。
また本実施例においては、ガラス基板をサセプタに載置した後、ガラス基板をサセプタに固定する手段は特に設けなかったが、例えば、ガラス基板をサセプタに真空吸着させるようにしてもよい。
また本実施例においては、ガラス基板をサセプタの上面に密接して載置し加熱する場合を例示したが、プロキシミティ・ギャップを設け、輻射熱で加熱するようにしてもよい。
【００４２】
また本実施例においては、ＬＣＤ用ガラス基板に成膜する場合を例示して、図１に示したように額縁様のマスク４１を使用したが、円形のシリコン基板に成膜するような場合には円環状のマスクが使用されることは言うまでもない。
また本実施例においては、真空処理装置としてプラズマＣＶＤ装置を例示したが、本発明の真空処理装置および真空処理方法は、これ以外の成膜用の装置、例えば蒸着装置やスパッタリング装置のほか、イオン注入装置、熱処理装置等の真空下において行われる各種の処理装置および処理方法に適用される。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の真空処理装置および真空処理方法は以上に説明したような形態で実施され、次に述べるような効果を奏する。
【００４４】
請求項１の真空処理装置によれば、基板の周縁部を上端のフランジ部で支持する中空の複数の昇降ピンと、昇降ピンの中空部に遊挿されており、サセプタへの基板の載置時、サセプタからの基板の持ち上げ時などにおいては、先端の円錐形状部を昇降ピンのフランジ部より上方へ突出させる基板位置決めピンとが設けられているので、基板の搬入位置に多少のバラツキがあっても円錐形状部の円錐面によって基板の端縁が下方のフランジ部へ導かれることにより基板を位置決めすることができ、従ってセットとされるマスクとの位置ズレを生起せず、位置ズレによる処理不良品を発生させない。また、基板の搬出に際し基板をサセプタから持ち上げる時には、フランジ部から突出される円錐形状部が基板の周囲をガードすることにより、基板の位置ズレを防ぐことができ、搬出トラブルを発生させない。
【００４５】
請求項２の真空処理装置によれば、基板の処理に際し、支持部材が静止されてサセプタが上昇され、昇降ピンはフランジ部がサセプタの座ぐり内に収容されることから基板はサセプタに密接して効果的に加熱され、昇降ピンと共に支持部材による支持を外される基板位置決めピンは落下し、円錐形状部が昇降ピン内に収容されることから、マスクを基板の周縁部にセットするに当っても障害となることはない。
【００４６】
請求項３の真空処理装置によれば、サセプタに対して位置決めされている基板をサセプタによって上昇させて、上方の待機位置にあるマスクを持ち上げるので、マスクは基板と位置ズレすることなく基板の周縁部をカバーし、処理位置が不適正な基板を発生させない。
【００４７】
請求項４の真空処理方法によれば、基板位置決めピンの円錐形状部で位置決めし昇降ピンのフランジ部で支持する基板をサセプタに載置し、サセプタを上昇させることによってマスクを基板で持ち上げてセットするので、基板の搬入位置に多少のバラツキがあっても円錐形状部の円錐面によって基板の端縁を下方のフランジ部の方へ導くことにより基板を位置決めすることができ、従ってまた、セットとされるマスクとの位置ズレを生起せず、位置ズレによる処理不良品を発生させない。更には、基板の搬出に際し基板をサセプタから持ち上げる時には、フランジ部から突出される円錐形状部が基板の周囲をガードして基板が位置ズレすることを防ぎ、搬出トラブルを発生させない。
【００４８】
請求項５の真空処理方法によれば、円錐形状部によって位置決めしフランジ部によって基板を支持する工程が、搬入されてサセプタの上方にある基板に対し、昇降ピンの下端と基板位置決めピンの下端を支持する支持部材を上昇させて支持する工程であるので、円錐形状部をフランジ部より上方へ突出させた状態を容易に得ることができ、基板の位置決めと支持を所定通りに精度高く行い得る。
【００４９】
請求項６の真空処理方法によれば、基板をサセプタ上に載置する工程が、支持部材を静止させた状態でサセプタを上昇させ、フランジ部をサセプタの上面に形成された座ぐり内に収容して、フランジ部の上面をサセプタの上面と同一の高さとする工程であるので、基板をサセプタに密接させることができ、周縁部も含めて基板を均等に加熱することができる。
【００５０】
請求項７の真空処理方法によれば、円錐形状部を昇降ピン内に収容して基板の周縁部にマスクをセットする工程が、昇降ピンと共にサセプタを上昇させ、支持部材による昇降ピンと基板位置決めピンの支持を外して基板位置決めピンを落下させ、円錐形状部を昇降ピン内に収容した後、サセプタを更に上昇させ、上方の待機位置にあるマスクを基板の周縁部で持ち上げてセットする工程であるので、円錐形状部が障害物となることなく、マスクを基板の周縁部に密接させてセットすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例のプラズマＣＶＤ装置の真空チャンバーの断面図である。
【図２】支持板によって基板位置決めピンと共に支持された昇降ピンのフランジ部でガラス基板が支持されている状態を示す断面図である。
【図３】支持板による昇降ピンと基板位置決めピンとの支持が外されて、昇降ピンのフランジ部の上面をサセプタの上面と同一の高さとすると共に、落下する基板位置決めピンの円錐形状部が昇降ピン内に収容された状態を示す図である。
【図４】図４から図９までは、真空チャンバー内におけるサセプタ、および昇降ピンと基板位置決めピンの動作によるガラス基板の昇降をステップ的に示す図であり、図４は搬送ロボットのハンドによってガラス基板が搬入された状態を示す。
【図５】支持板を上昇させ昇降ピンのフランジ部によってガラス基板の端縁部を支持し搬送ロボットのハンドから持ち上げた状態を示す図である。
【図６】続いてサセプタを上昇させて、ガラス基板をサセプタの上面に密接させて載置した状態を示す図である。
【図７】更にサセプタを上昇させて、支持板による昇降ピンと基板位置決めピンの支持を外し、上昇の途中でガラス基板によってマスクを持ち上げ、ガラス基板を成膜位置まで移動させた状態を示す図である。
【図８】成膜の完了後、サセプタを下降させ、昇降ピンと基板位置決めピンを支持板に支持させることによりサセプタをガラス基板から離隔させた後、ガラス基板の下方へ搬送ロボットのハンドを挿入した状態を示す図である。
【図９】続いて支持板を下降させることによりガラス基板を搬送ロボットのハンド上に載置した状態を示す図である。
【図１０】従来例の真空チャンバー内におけるガラス基板の昇降機構を示す部分断面図である。
【図１１】他の従来例の基板処理装置の断面図である。
【符号の説明】
１プラズマＣＶＤ装置
２真空チャンバー
３函体
３ｄ段差
４カソード電極
６サセプタ
６ｆ座ぐり
６ｒ昇降ロッド
７ガス溜め
８シャワープレート
１１昇降ピン
１２フランジ部
１３ストッパー
２１基板位置決めピン
２２円錐形状部
３１支持板
４１マスク
５１搬送ロボットのハンド
Ｓガラス基板

Claims

基板を載置し加熱する昇降可能なサセプタと、前記サセプタを貫通して設けられ前記基板を上端で支持して昇降させる複数の昇降ピンとを備えた真空処理装置において、
前記基板の周囲となる位置に配置され前記サセプタを上下方向に貫通して遊挿されており、上端のフランジ部で前記基板の周縁部を支持し、前記サセプタとは独立して昇降可能とされている中空の昇降ピンと、
前記昇降ピンの中空部に遊挿されており、前記基板の処理時以外は先端の円錐形状部が前記フランジ部より上方へ突出され、前記基板の処理時には前記円錐形状部が前記昇降ピン内へ収容される基板位置決めピンと、
前記基板の周縁部にセットされるマスクとを有している
ことを特徴とする真空処理装置。
前記昇降ピンの下端と前記基板位置決めピンの下端とを支持し、前記サセプタとは独立して昇降される支持部材と、
前記基板の処理に際し、前記支持部材が静止された状態で前記サセプタが上昇されることにより、前記フランジ部が前記サセプタの上面に形成された座ぐり内に収容され、前記フランジ部の上面を前記サセプタの上面と同一の高さとして共に上昇されて前記支持部材による支持を外される前記昇降ピンと、
前記昇降ピンと同時に前記支持部材による支持を外されて前記昇降ピン内を落下し、前記円錐形状部が前記昇降ピン内に収容される位置で落下が停止される前記基板位置決めピンとを有している
請求項１に記載の真空処理装置。
前記マスクが前記サセプタの上方の静止部上の待機位置に載置されており、前記基板が前記サセプタと共に上昇され、前記円錐形状部が前記昇降ピン内に収容された後に、前記基板の周縁部によって持ち上げられてセットされる
請求項１に記載の真空処理装置。
真空下に基板を加熱して処理する真空処理方法において、
サセプタの上方に搬入される前記基板に対し、前記基板の周囲となる位置に配置され前記サセプタを上下方向に貫通して遊挿されており、上端に前記基板の周縁部を支持するためのフランジ部を備えた中空の複数の昇降ピンと、前記昇降ピンの中空部に遊挿されており、先端の円錐形状部を前記フランジ部より上方へ突出させている基板位置決めピンとを同時に上昇させて、前記円錐形状部によって前記基板を位置決めし、前記フランジ部によって前記基板を支持する工程と、
前記基板を前記サセプタ上に載置する工程と、
前記円錐形状部を前記昇降ピン内に収容して前記基板の周縁部にマスクをセットする工程とを有する
ことを特徴とする真空処理方法。
前記円錐形状部によって前記基板を位置決めし、前記フランジ部によって前記基板を支持する工程が、搬入された前記基板に対して前記昇降ピンの下端と前記基板位置決めピンの下端を支持する支持部材を上昇させ、前記円錐形状部によって位置決めされた前記基板を前記フランジ部によって支持し受け取る工程である
請求項４に記載の真空処理方法。
前記基板を前記サセプタ上に載置する工程が、前記支持部材を静止させた状態で前記サセプタを上昇させ、前記フランジ部を前記サセプタの上面に形成された座ぐり内に収容し、前記フランジ部の上面を前記サセプタの上面と同一の高さとする工程である
請求項４に記載の真空処理方法。
前記円錐形状部を前記昇降ピン内に収容して前記基板の周縁部に前記マスクをセットする工程が、前記昇降ピンと共に前記サセプタを上昇させ、前記支持部材による前記昇降ピンと前記基板位置決めピンの支持を外して前記基板位置決めピンを落下させ、前記円錐形状部を前記昇降ピン内に収容した後、前記サセプタを更に上昇させ、上方の待機位置にある前記マスクを前記基板の周縁部で持ち上げる工程である
請求項４に記載の真空処理方法。