JP5058858B2

JP5058858B2 - 被成膜物の搬送トレイ

Info

Publication number: JP5058858B2
Application number: JP2008073975A
Authority: JP
Inventors: 陽三好; 喜信村上
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2008-03-21
Filing date: 2008-03-21
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2028-03-21
Also published as: JP2009228050A

Description

本発明は、成膜装置における被成膜物の支持機構に関する。

ガラス基板やシリコン基板などの被成膜物に対して成膜を行う成膜装置として、成膜面が下方に向けられた状態に被成膜物を支持して、この成膜面に対して下方からＩＴＯ（インジウムすず酸化膜）やＳｉＯＮ（シリコン酸窒化物）といった成膜物質を付着させて成膜する装置レイアウトを持った成膜装置が知られている（例えば特許文献１）。このような成膜装置では、成膜を行う被成膜物を搭載して搬送する搬送トレイやホルダといった支持機構の内部に所定以上の広さを有する開口部を設けて成膜領域を確保すると共に、この開口部を取り囲む部分全体に段差からなる支持部を設け、被成膜物を落下させないように確実に支持して成膜を行っていた。
特開２００７−２１１２７０号公報

しかしながら、このような成膜装置では、段差からなる支持部が成膜面の外周端部と接触して被成膜物を支持した状態で成膜を行うことから、成膜面の外周端部が未成膜部分として残存し、この未成膜部分により、成膜面全体における成膜物質の付着率が低下してしまうおそれがあった。また、被成膜物の外周端部に特定の機能を付与しようとした場合（例えば、ガラス基板の外周部にも導電性を持たせるためＩＴＯといった透明電極を外周部を含む全面に成膜する場合）には、成膜工程終了後に、上述したような未成膜部分の外周端部を切断して除去したり或いは未成膜部分に導電性物質などを印刷等の方法で改めて塗布したりする必要があった。一方、成膜面に支持部を一切接触させないよう成膜面と逆側の裏面を真空吸着などで吸着支持して被成膜物を支持する支持機構はあるものの、このような機構は支持や搬送の安定性を確保することが難しく、また装置構成が複雑となることから現実的ではなかった。

本発明は、上記した事情に鑑みて為されたものであり、簡易な構成にもかかわらず、被成膜物における未成膜部分を低減させることができる成膜装置の支持機構を提供することを目的とする。

本発明に係る支持機構は、成膜面が下方に向けられた状態に被成膜物を支持して成膜面に成膜物質を付着堆積させる成膜装置における被成膜物の搬送トレイであって、該搬送トレイは複数のローラで移動可能であり、成膜面と同等以上の広さを有する開口部を内部に備えると共に開口部を囲む外枠から構成される枠体と、外枠から内に突出して被成膜物を複数の箇所に載置して直接支持すると共に、複数の箇所を結んで形成される領域内に被成膜物の重心が位置するように配置された複数の線状支持部材とを備えたことを特徴としている。

この支持機構では、複数の線状支持部材で被成膜物を支持するようになっている。このため、被成膜物を成膜する際、支持のための成膜面における接触面積を大幅に低減させ、成膜面の略全面を成膜させることができる。この結果、線状支持部材を用いるといった簡易な構成にもかかわらず、被成膜物における未成膜部分を低減させて、成膜物質の付着率を上昇させることができる。また、被成膜物の外周端部などに形成され易い未成膜部分を低減できるので、被成膜物の外周端部などに特定の機能を成膜処理で持たせることができる。更に、被成膜物の下面に相当する成膜面を被処理物の重心を基準として複数の箇所で支持しているため、裏面の真空吸着などによる支持機構に比べて、支持や搬送の安定性を高くできる。なお、ここで、「開口部を囲む外枠」とは、開口部の外周を完全に取り囲む外枠だけを意味するのではなく、開口部の少なくとも一部を囲む外枠であればよい。

また、枠体における開口部は矩形状であり、複数の線状支持部材のそれぞれが矩形状の開口部における４つの隅部において被成膜物を支持するようになっていることが好ましい。４隅で被成膜物を支持することで被成膜物をバランスよく支持することができ、支持や搬送の安定性を更に高くできる。

また、枠体における開口部は矩形状であり、外枠は矩形状の開口部によって画定される４つの辺部からなり、複数の線状支持部材は、４つの辺部それぞれから少なくとも１つの線状支持部材が突出するように配置されていることが好ましい。各辺部から線状支持部材が片持ち状に突出して配置されることにより、簡易な構成で被成膜物を安定支持できる。

また、枠体における開口部は円形状であり、複数の線状支持部材が被成膜物を少なくとも３点以上の箇所で支持するようになっていることが好ましい。被成膜物が３箇所以上で支持されることにより、被成膜物が円形である場合、簡易な構成で被成膜物を安定支持できる。

また、複数の線状支持部材のそれぞれと被成膜物の成膜面とは、線接触または点接触によって接触支持するようになっていることが好ましい。線接触であれば、成膜面との接触面積を低減して未成膜部分を更に低減させることができ、点接触であれば、成膜面との接触面積を低減して未成膜部分を一層低減させることができる。

また、複数の線状支持部材の少なくともいずれかは、螺旋形状または波形状であることが好ましい。このような形状であれば、簡易な構成で、成膜面との接触面積を低減して未成膜部分を低減させることができる。

本発明によれば、簡易な構成で、被成膜物における未成膜部分を低減させることができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

［第１実施形態］
図１は、本実施形態に係る成膜装置を模式的に示した断面図である。図２は、搬送トレイとガラス基板との配置関係を示す斜視図、図３は、搬送トレイにガラス基板を配置した際の、(ａ)は縦断面図であり、（ｂ）は底面図である。図１に示すように、成膜装置１は、イオンプレーティング法に基づく成膜を行う装置であり、ＩＴＯといった透明導電材料などからなる材料ロッドＭをプラズマビームＰｂで加熱し、材料ロッドＭから昇華（または蒸発）して気化した粒子（以下、「昇華粒子」という）を上方に位置するガラス基板（被成膜物）Ｗ１の成膜面Ｗ１ａに付着堆積させて膜を生成する。

成膜装置１は、成膜室である真空容器３と、真空容器３内を減圧状態にする排気手段５と、真空容器３内にプラズマビームＰｂを供給するプラズマガン７と、真空容器３内の下部に配置されてプラズマビームＰｂを導く陽極部９と、陽極部９に材料ロッドＭを供給する材料供給装置１１と、陽極部９で昇華された昇華粒子が成膜されるガラス基板Ｗ１を水平方向に搬送させる搬送機構１３とを備えている。

プラズマガン７は、圧力勾配型のプラズマガンであり、真空容器３の側壁に設けられた筒状部３ａに固定されている。プラズマガン７は、プラズマビームＰｂを収束させる永久磁石１５ａと空芯コイル１６ａとがそれぞれ内蔵された第１中間電極１５及び第２中間電極１６からなる中間電極１７と、陰極管１８が固定されたカソードフランジ１９とを備え、中間電極１７とカソードフランジ１９との間に陰極管１８を包囲するガラス管２０が配置されている。また、筒状部３ａの周囲には、プラズマビームＰｂを真空容器３内に導くステアリングコイル２１が設けられている。プラズマガン７は、ガン駆動装置２２に接続され、ガン駆動装置２２によって、陰極管１８への給電を切り替えたり、第１中間電極１５、第２中間電極１６、またはステアリングコイル２１への給電を調整する。

陽極部９は、プラズマビームＰｂを下方に導く主陽極であるハース２３と、ハース２３の周囲に配置された環状の補助陽極２４とを備えている。このハース２３は、絶縁物を介して真空容器３の下部に固定されている。ハース２３は、内部に貫通孔を有しており、この貫通孔に材料ロッドＭが下方から材料供給装置１１によって供給される。補助陽極２４は、プラズマビームＰｂをコントロールしてハース２３の直上方にカスプ状磁場を形成する環状永久磁石２４ａとコイル２４ｂとを備え、陽極電源装置２５に接続されている。陽極電源装置２５によってコイル２４ｂに印加する電流を変化させてハース２３に入射するプラズマビームＰｂの位置や入射範囲が微調整される。

材料供給装置１１は、真空容器３の下部に設けられており、ハース２３に設けられた貫通孔内で材料ロッドＭを上方に移動させて供給する。このように供給される材料ロッドＭがＩＴＯといった導電性物質の場合、プラズマビームＰｂが材料ロッドＭに直接入射し、材料ロッドＭの先端部分が加熱されて昇華点以上の温度になり、昇華（または蒸発）して昇華粒子になる。なお、材料ロッドＭは、所定長さの円柱状の固体に成形されており、材料供給装置１１により所定時間ごとに突き上げて上昇されるようになっている。

搬送機構１３は、ガラス基板Ｗ１を保持する搬送トレイ（支持機構）４０と、搬送トレイ４０を定速で上流側から下流側に向かって水平方向に移動させる複数のローラからなるローラ部４１とを備えている。

搬送トレイ４０は、図２及び図３に示すように、矩形状の開口部４２を内部に備えると共にこの開口部４２を取り囲む外枠４３から構成される枠体４４と、外枠４３から開口部の４つの隅部に向かって内に突出形成された４つの線状支持部材４５，・・・とを備えている。開口部４２は、支持するガラス基板Ｗ１の成膜面Ｗ１ａの面積よりも広い面積を有し、ガラス基板Ｗ１全体を内部に位置させることができる。外枠４３は、所定の厚みを有する４つの辺部４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄからなり、開口部４２を取り囲むように、隣接する辺部の端部同士が各連結部４３ｅでそれぞれ連結され、枠体４４が構成される。

線状支持部材４５は、例えば直径０．０２５ｍｍ程度といった丸線のワイヤーからなる支持部材である。線状支持部材４５は、開口部４２の４つの隅部それぞれにおいて、内部に位置させたガラス基板Ｗ１の各角部を支持することができる位置にくるように各隅部を跨いで配置されている。このように各隅部を跨いで配置されている各線状支持部材４５の両端は、連結部４３ｅ側における一の辺部の端部下面と隣接する他の辺部の端部下面とにそれぞれ固定されている。

このように形成された搬送トレイ４０には、ガラス基板Ｗ１が成膜面Ｗ１ａを下方に向けた状態で配置され、４隅に配置された４つの線状支持部材４５，・・・の上側の線部でガラス基板Ｗ１の４つの角部がそれぞれ線支持されている。なお、線状支持部材４５それぞれが成膜面Ｗ１ａと接触する複数の箇所を結んで形成される領域Ｒ１内にガラス基板Ｗ１の重心Ｇが位置しており、ガラス基板Ｗ１は、搬送トレイ４０によって安定して支持されている。

次に、上記した成膜装置１の動作手順について説明する。

まず、排気手段５によって真空容器３内を減圧状態になるように排気すると共に、材料供給装置１１によってハース２３に材料ロッドＭを充填し、陽極部９の貫通孔に材料ロッドＭを保持させる（第１のステップ）。続いて、ガン駆動装置２２及び陽極電源装置２５によって、プラズマガン７の陰極管１８とハース２３との間で放電を生じさせ、放電によって生じるプラズマビームＰｂをハース２３に向けて照射する（第２のステップ）。

次に、陽極電源装置２５によって、補助陽極２４に印加する電流を調整し、ハース２３の貫通孔に入射するプラズマビームＰｂの入射範囲を制御し、材料ロッドＭの先端部分などの温度が昇華点以上になるように制御する（第３のステップ）。材料ロッドＭが十分に加熱されると、材料ロッドＭが昇華（または蒸発）して気化し、昇華粒子が出現する。そして、昇華粒子をプラズマビームＰｂによってイオン化し、活性度の高い状態で、搬送トレイ４０に支持されたガラス基板Ｗ１の下面に位置する成膜面Ｗ１ａに入射させ、成膜面Ｗ１ａにＩＴＯ膜を形成する（第４のステップ）。

以上詳述したように、本実施形態に係る搬送トレイ４０を有する成膜装置では、複数の線状支持部材４５でガラス基板Ｗ１を支持するようになっている。この線状支持部材４５は極めて微小な直径（例えば直径０．０２５ｍｍ）からなるワイヤーといった線状支持部材から形成されているため、ガラス基板Ｗ１を成膜する際、支持のための成膜面Ｗ１ａにおける接触面積を大幅に低減させ、成膜面Ｗ１ａの略全面を成膜させることができる。この結果、線状支持部材４５を用いるといった簡易な構成にもかかわらず、ガラス基板Ｗ１における未成膜部分を低減させて、ＩＴＯ膜の付着率を上昇させることができ、しかも、ガラス基板Ｗ１の外周端部にもＩＴＯ膜を成膜して特定の機能を持たせることができる。更に、ガラス基板Ｗ１の下面に相当する成膜面Ｗ１ａをガラス基板Ｗ１の重心を基準として複数の箇所で支持しているため、裏面の真空吸着などによる支持機構に比べて、支持や搬送の安定性を高くできる。

また、複数の線状支持部材４５それぞれが４つの隅部においてガラス基板Ｗ１を支持するようになっているため、ガラス基板Ｗ１をバランスよく支持することができ、支持や搬送の安定性を更に高くできる。しかも、隅部のみで支持することから、ガラス基板Ｗ１の角部以外の外周端部は全面が成膜され、未成膜部分が更に低減される。

また、線状支持部材４５が丸線のワイヤーであることから、直接成膜面Ｗ１ａと線接触している部分以外には、昇華粒子が側面から回りこんで成膜されるようになっている。このような線状支持により、未成膜部分が一層低減される。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、複数の線状支持部材を４つの辺部それぞれから内に向かって突出するように配置された搬送トレイを用いる。

本実施形態に係る搬送トレイ５０について図４を参照して説明する。搬送トレイ５０は、図４に示すように、矩形状の開口部５２を内部に備えると共にこの開口部５２を取り囲む外枠５３から構成される枠体５４と、外枠５３から開口部に向かって突出形成された４つの線状支持部材５５，・・・とを備えている。開口部５２は、支持するガラス基板Ｗ１の成膜面Ｗ１ａの面積より広い面積を有し、ガラス基板Ｗ１全体を内部に位置させることができる。外枠５３は、所定の厚みを有する４つの辺部５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄからなり、開口部５２を取り囲むように、隣接する辺部の端部同士が各連結部５３ｅでそれぞれ連結され、枠体５４を構成する。

線状支持部材５５は、直径０．１ｍｍ程度の針からなる所定の剛性を有する支持部材である。４つの線状支持部材５５それぞれは、４つの辺部５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄから１つずつ開口部５２の中心に向かうと共にガラス基板Ｗ１の成膜面Ｗ１ａにも向かうように水平方向斜め上方に突出して形成されている。このような線状支持部材５５の一端は、４つの辺部５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄの中央付近の下面に固定されている。

このように形成された搬送トレイ５０には、ガラス基板Ｗ１が成膜面Ｗ１ａを下方に向けた状態で配置され、４つの辺部５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄの略中央に配置された４つの線状支持部材５５，・・・でガラス基板Ｗ１における４つの辺部の中央付近がそれぞれ点支持されている。なお、線状支持部材５５それぞれが成膜面Ｗ１と接触する複数の箇所を結んで形成される領域Ｒ２内にガラス基板Ｗ１の重心Ｇが位置しており、ガラス基板Ｗ１は、搬送トレイ５０によって安定して支持されている。

このように、本実施形態に係る搬送トレイ５０を有する成膜装置では、４つの辺部それぞれから１つの線状支持部材５５が開口部５２に向かって突出するように配置されている。しかも、本実施形態に係る搬送トレイ５０では、線状支持部材５５を成膜面Ｗ１ａに向けて斜め上方に突出形成して、ガラス基板Ｗ１を点支持するようになっている。このため、成膜面Ｗ１ａにおける支持のための接触面積を線支持の場合と比べて更に低減させ、これにより、成膜面Ｗ１ａの略全面を成膜でき、線状支持部材５５を用いるといった簡易な構成にもかかわらず、ガラス基板Ｗ１における未成膜部分を一層低減させて、ＩＴＯ膜の付着率を上昇させることができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態の搬送トレイは円盤状の基板を保持するためのものであって、円形状の開口部を有し、複数の線状支持部材がガラス基板の成膜面に少なくとも３箇所以上で接触支持している。

本実施形態に係る搬送トレイ６０について図５を参照して説明する。搬送トレイ６０は、図５に示すように、円形状の開口部６２を内部に備えると共にこの開口部６２を取り囲む外枠６３から構成される枠体６４と、外枠６３から開口部６２に向かって突出形成された３つの線状支持部材６５，６５，６５とを備えている。開口部６２は、支持するガラス基板Ｗ２の成膜面Ｗ２ａの面積より広い面積を有し、ガラス基板Ｗ２全体を内部に位置させることができる。

線状支持部材６５は、直径０．１ｍｍ程度の針からなる所定の剛性を有する支持部材である。３つの線状支持部材６５それぞれは、開口部６２によって画定される周６３ａ上に略均等間隔となるように、開口部６２の中心に向かうと共にガラス基板Ｗ２の成膜面Ｗ２ａにも向かうように水平方向斜め上方に突出形成されている。このような線状支持部材６５の一端は、外枠６３の下面に固定されている。

このように形成された搬送トレイ６０には、ガラス基板Ｗ２が成膜面Ｗ２ａを下方に向けた状態で配置され、外枠６３の周６３ａ上に略均等間隔で配置された３つの線状支持部材６５，６５，６５でガラス基板Ｗ２の外周の３点が略均等間隔でそれぞれ点支持されている。なお、線状支持部材６５それぞれが成膜面Ｗ２ａと接触する複数の箇所を結んで形成される領域Ｒ３内にガラス基板Ｗ２の重心Ｇが位置しており、ガラス基板Ｗ２は、搬送トレイ６０によって安定して支持されている。

このように、本実施形態に係る搬送トレイ６０を有する成膜装置では、複数の線状支持部材６５がガラス基板Ｗ２を３点といった複数の箇所で支持するようになっている。このような支持により、ガラス基板Ｗ２が円形である場合でも、簡易な構成でガラス基板Ｗ２を安定支持できる。しかも、本実施形態に係る搬送トレイ６０では、第２実施形態と同様に、線状支持部材６５を成膜面Ｗ２ａに向けて斜め上方に突出形成して、ガラス基板Ｗ２を点支持するようになっている。このため、成膜面Ｗ２ａにおける支持のための接触面積を線支持の場合と比べて更に低減させ、これにより、成膜面Ｗ２ａの略全面を成膜でき、線状支持部材６５を用いるといった簡易な構成にもかかわらず、ガラス基板Ｗ２における未成膜部分を一層低減させて、ＩＴＯ膜の付着率を上昇させることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、直線形状の線状支持部材であるワイヤーや針などを用いたが、図６（ａ）に示す螺旋形状の線状支持部材を用いてもよいし、図６（ｂ）に示す波形状の線状支持部材を波形が鉛直方向になるように用いてもよい。このように用いれば、成膜面と線状支持部材とを点接触させることになり、線上支持部材を所定角度で斜め上方に突出させるといったことを行わずに両者の接触面積を減少させて、付着率を向上させることができる。なお、図６（ｂ）に示す波形状の線状支持部材を波形が水平方向になるように用いてもよい。

第２及び第３実施形態では、線状支持部材５５，６５を斜め上方に突出形成して成膜面Ｗ１ａ，Ｗ２ａに点接触させるようにしていたが、線状支持部材５５，６５を開口部５２，６２に向かって水平方向に突出形成して、成膜面Ｗ１ａ，Ｗ２ａに線接触させるようにしてもよい。また、本実施形態では、被成膜物としてガラス基板を用いて説明したが、シリコン基板やプラスチック基板などでもよく、成膜面が下方に向けられた状態で成膜する必要のある被成膜物であればよい。また、本実施形態では、成膜物質として、ＩＴＯを用いて説明したが、ＳｉＯＮ等の成膜物質でもよく、成膜物質であればよい。

第１実施形態に係る成膜装置を模式的に示した断面図である。第１実施形態に係る搬送トレイと基板との配置関係を示す斜視図である。第１実施形態に係る搬送トレイにガラス基板を配置した際の、（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）は底面図である。第２実施形態に係る搬送トレイにガラス基板を配置した際の、（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）は底面図である。第３実施形態に係る搬送トレイにガラス基板を配置した際の、（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）は底面図である。線状支持部材の変化例であり、（ａ）は螺旋形状の変化例であり、（ｂ）は波形状の変化例である。

符号の説明

１…成膜装置、１３…搬送機構、４０，５０，６０…搬送トレイ（支持機構）、４１…ローラ部、４２，５２，６２…開口部、４３，５３，６３…外枠、４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄ…辺部、４３ｅ，５３ｅ…連結部、４４，５４，６４…枠体、４５，５５，６５…線状支持部材、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３…領域、Ｗ１，Ｗ２…ガラス基板、Ｗ１ａ、Ｗ２ａ…成膜面。

Claims

成膜面が下方に向けられた状態に被成膜物を支持して前記成膜面に成膜物質を付着堆積させる成膜装置における被成膜物の搬送トレイであって、
該搬送トレイは複数のローラで移動可能であり、
前記成膜面と同等以上の広さを有する開口部を内部に備えると共に前記開口部を囲む外枠から構成される枠体と、
前記外枠から内に突出して前記被成膜物を複数の箇所に載置して直接支持すると共に、前記複数の箇所を結んで形成される領域内に前記被成膜物の重心が位置するように配置された複数の線状支持部材と、
を備えたことを特徴とする搬送トレイ。
前記枠体における前記開口部は矩形状であり、
前記複数の線状支持部材のそれぞれは、矩形状の前記開口部における４つの隅部において、前記被成膜物を支持するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の搬送トレイ。
前記枠体における前記開口部は矩形状であり、
前記外枠は、矩形状の前記開口部によって画定される４つの辺部からなり、
前記複数の線状支持部材は、前記４つの辺部それぞれから少なくとも１つの線状支持部材が突出するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の搬送トレイ。
前記枠体における前記開口部は円形状であり、
前記複数の線状支持部材は、前記被成膜物を少なくとも３点以上の箇所で支持するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の搬送トレイ。
前記複数の線状支持部材のそれぞれと前記被成膜物の前記成膜面とは、線接触または点接触によって接触支持するようになっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の搬送トレイ。
前記複数の線状支持部材の少なくともいずれかは、螺旋形状または波形状であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の搬送トレイ。