JPH0722321A

JPH0722321A - プラズマｃｖｄ装置

Info

Publication number: JPH0722321A
Application number: JP16704593A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Kawamura; 真一河村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-07-06
Filing date: 1993-07-06
Publication date: 1995-01-24

Abstract

(57)【要約】【目的】成膜終了後のガラス板を破損を生じることな
く搬送用アームにより直ちに次の工程に移送でき、生産
性の低下を生じないプラズマＣＶＤ装置を提供する。【構成】中心位置の真空槽内に搬送用アーム21を設け
る。搬送用アーム21は、連結軸22により連結された一対
のアーム23，24を有し、アーム24の上面には凹面状の基
板保持部26を形成する。基板保持部26の上面の保持面を
所定温度に加熱するヒータ37を設け、ヒータ37により搬
送用アーム21の基板保持部26の上面を加熱する。成膜後
にガラス基板をプラズマ成膜真空槽内から搬出する際
に、プラズマ成膜真空槽内で加熱された高温のガラス基
板と、これに接触する基板保持部26との温度差を小さく
して、温度差によるガラス基板の破損を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガラス基板上に成膜す
るプラズマＣＶＤ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示装置は、薄型で軽量に構
成でき、かつ、低消費電力であるなどの特徴を生かし、
種々の分野で用いられるようになっており、特に、高コ
ントラストなカラー表示化の要望が高まっている。そし
て、このような要望に応えるため、各画素毎の駆動、制
御を行なうアクティブ型カラー液晶表示装置が開発され
ている。また、この場合、各画素の駆動、制御にはａ−
Ｓｉ（アモルファスシリコン）による薄膜トランジスタ
が多く使用されている。

【０００３】まず、このアクティブ型カラー液晶表示装
置に使用されている薄膜トランジスタの主要部の構成例
を図３を参照して説明する。なお、この図３は、アクテ
ィブ型カラー液晶表示装置の１画素分を、薄膜トランジ
スタを中心にして示す断面図である。

【０００４】この図３において、11は光透過性基板とし
てのたとえばガラス基板で、このガラス基板11の上面に
は、モリブデンタンタル合金などによるゲート電極12が
形成されている。そして、このゲート電極12は、ガラス
基板11上に形成された図示しないゲート線と一体に形成
されており、これらの上面は、シリコン窒化物（ＳｉＮ
ｘ）などによるゲート絶縁層13により覆われている。

【０００５】また、ゲート電極12を含むゲート絶縁層13
上の所定範囲にａ−Ｓｉによる半導体活性層14が形成さ
れ、この半導体活性層14の上面のソース領域およびドレ
イン領域上には、それぞれｎ形ａ−Ｓｉ等によるオーミ
ックコンタクト層15が形成されている。さらに、これら
オーミックコンタクト層15，15上には、図示しない信号
線と一体のアルミニウム等による信号電極16が形成さ
れ、薄膜トランジスタ17が構成される。

【０００６】そして、信号電極16と接続してゲート絶縁
層13上にはＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）などに
よる透明な画素電極18が設けられている。そして、この
画素電極18を除く薄膜トランジスタ17の部分全体は、Ｓ
ｉＮｘ等による無機保護層19により覆われている。

【０００７】また、薄膜トランジスタ17のうち、ゲート
絶縁膜13、半導体活性層14、オーミックコンタクト層15
および無機保護層19のそれぞれは、プラズマＣＶＤ（化
学気相堆積）装置により形成されることが多い。そし
て、このプラズマＣＶＤ装置には各種構成のものがある
が、このなかに、ガラス基板をプラズマ成膜真空槽内に
１枚ずつ搬送して成膜する、いわゆる枚葉式のプラズマ
ＣＶＤ装置がある。

【０００８】このような枚葉式のプラズマＣＶＤ装置に
用いられる搬送用アームとしては、図４で示すような構
造の搬送用アーム21が用いられる。この搬送用アーム21
は、連結軸22により連結された一対のアーム23，24を有
するもので、一方のアーム23は駆動軸25と連結し、ま
た、他方のアーム24の上面には凹面状の基板保持部26が
形成されている。そして、基板保持部26は、図示しない
ガラス基板を保持して下から持ち上げるタイプのもの
で、安定性を持たせるためにガラス基板との接触面積が
大きい形状となっている。

【０００９】ところで、前述した一連の成膜作業におい
て、プラズマ成膜真空槽内での成膜終了後に、図４で示
した搬送用アーム21により、ガラス基板をプラズマ成膜
真空槽内から搬出することとなるが、搬送用アーム21は
金属製であり、大きな熱容量を有する構造である。この
ため、ガラス基板の搬出の際に、このガラス基板と搬送
用アーム21とが接触すると、ガラス基板は搬送用アーム
21によって急激に冷却される。特に、搬送用アーム21の
基板保持部26が、図示のように、ガラス基板との広い接
触面積を有する場合、この冷却の度合いはさらに大きな
ものとなる。

【００１０】ここで、成膜する膜種によって異なるが、
たとえば図３で示した薄膜トランジスタ17のゲート絶縁
層13としてＳｉＮｘを成膜する場合、ガラス基板11の表
面温度は３００℃以上となる。また、この場合、加熱ヒ
ータの設定温度は４００℃以上となる場合もあり、ガラ
ス基板11の下部の温度は、表面温度よりさらに高温とな
っている可能性もある。

【００１１】このように高温に加熱されているガラス基
板11が、搬送用アーム21との接触によって急冷される
と、ガラス基板11の、搬送用アーム21と接触している部
分と接触していない部分とで大きな温度分布差が生じ
る。その結果、接触して急冷された部分のみが急激に収
縮することとなる。また、ガラス基板11が加熱により若
干脆くなっているため、ガラス基板11が破損することが
ある。

【００１２】この場合、ガラス基板11上に膜を堆積した
後、プラズマ成膜真空槽内の加熱用ヒータの出力を下げ
るかあるいは遮断して、プラズマ成膜真空槽内でガラス
基板11の温度がある程度まで徐々に下がった後、ガラス
基板を取り出せばこのような破損は少なくなる。

【００１３】しかし、枚葉式のプラズマＣＶＤ装置のよ
うに、ガラス基板を１枚ずつ処理する装置の場合、液晶
表示装置の量産を考慮して生産性を上げるためには、成
膜終了後のガラス基板11を直ちに次の工程に移送する必
要があり、上述のように、プラズマ成膜真空槽中でガラ
ス基板を冷却する時間を設けることは生産性が低下する
ことになるので、実現困難である。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
プラズマＣＶＤ装置では、成膜終了後のガラス基板を、
搬送用アームによって直ちに次の工程に移送しようとす
ると、高温のガラス基板が、搬送用アームとの接触によ
り急冷され、搬送用アームとの接触部と非接触部との温
度分布差により、ガラス基板に破損が生じることがあっ
た。また、この急冷によるガラス基板の破損を防ぐべ
く、成膜終了後のガラス基板をプラズマ成膜真空槽中で
冷却しようとすると、生産性が著しく低下することとな
り、実現困難である問題を有している。

【００１５】本発明の目的は、成膜終了後のガラス基板
を破損を生じることなく搬送用アームにより直ちに次の
工程に移送することができ、しかも生産性の低下を生じ
ることもないプラズマＣＶＤ装置を提供することにあ
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、ガラス基板を
搬送用アームによりプラズマ成膜真空槽に搬送し、この
プラズマ成膜真空槽で前記ガラス基板上に成膜するプラ
ズマＣＶＤ装置において、前記搬送用アームは、ガラス
基板を載支する部分を加熱するヒータを備えたものであ
る。

【００１７】

【作用】本発明は、成膜終了後の高温のガラス基板を搬
送用アームによりプラズマ成膜真空槽から取り出す際
に、この搬送用アームのガラス基板を載支する部分を予
めヒータで加熱しておくことにより、搬送用アームとの
接触によるガラス基板の急冷を防止し、この急冷に起因
するガラス基板の破損を有効に防止する。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例の枚葉式プラズマＣ
ＶＤ装置を図面を参照して説明する。なお、図３および
図４に示す従来例に対応する部分には、同一符号を付し
て説明する。

【００１９】また、従来例の図３に示すように、アクテ
ィブ型カラー液晶表示装置は、透光性基板であるガラス
基板上面に図示しないゲート線と一体に形成されたゲー
ト電極12が形成され、これらの上面はゲート絶縁層13に
より覆われている。また、ゲート絶縁層13上に半導体活
性層14が形成され、この半導体活性層14の上面のソース
領域およびドレイン領域上には、オーミックコンタクト
層15が形成されている。さらに、これらオーミックコン
タクト層15，15上には、図示しない信号線と一体の信号
電極16が形成され、薄膜トランジスタ17が構成される。
そして、信号電極16と接続してゲート絶縁層13上には透
明な画素電極18が設けられている。さらに、この画素電
極18を除く薄膜トランジスタ17の部分全体は、無機保護
層19により覆われているものである。

【００２０】そして、枚葉式のプラズマＣＶＤ装置は、
真空槽31を中心に位置させ、この真空槽31の周囲に、基
板投入用真空槽32、加熱真空槽33、プラズマ成膜真空槽
34および基板取り出し用真空槽35のそれぞれを放射状に
配置している。そして、これら真空槽31、基板投入用真
空槽32、加熱真空槽33、プラズマ成膜真空槽34および基
板取り出し用真空槽35にはそれぞれ排気系31a ，32a ，
33a ，34a ，35a が連結されており、各真空槽31、基板
投入用真空槽32、加熱真空槽33、プラズマ成膜真空槽34
または基板取り出し用真空槽35毎に、個別に排気でき
る。また、周囲に位置する基板投入用真空槽32、加熱真
空槽33、プラズマ成膜真空槽34および基板取り出し用真
空槽35は、中央に位置する真空槽31に対して、それぞれ
ゲートバルブ32b ，33b ，34b ，35b により個別に仕切
ることができる。なお、プラズマ成膜真空槽34は、単一
で設けられる場合と複数個が設けられる場合といずれで
もよいが、ここでは単一のプラズマ成膜真空槽34とす
る。

【００２１】そして、中心位置の真空槽31内には搬送用
アーム21が設けられている。この搬送用アーム21は、図
４で示す従来の搬送用アーム21と基本的な構造は同等な
ものであり、連結軸22により連結された一対のアーム2
3，24を有する。そして、一方のアーム23は駆動軸25と
連結し、また、他方のアーム24の上面には凹面状の基板
保持部26が形成されている。そして、この基板保持部26
は、図３で示したガラス基板11を保持して下から持ち上
げるタイプのもので、安定性を持たせるためにガラス基
板11との接触面積を大きくしている。また、この搬送用
アーム21は、駆動軸25や連結軸22の働きにより、アーム
24の先端近くに形成された基板保持部26が、周囲に配置
された基板投入用真空槽32、加熱真空槽33、プラズマ成
膜真空槽34および基板取り出し用真空槽35に対して、そ
れぞれ出し入れ動作するように構成されている。

【００２２】さらに、基板保持部26の上面の保持面を所
定温度に加熱するヒータ37を設けている。すなわち、こ
のヒータ37により、搬送用アーム21の基板保持部26の上
面を加熱し、成膜後にガラス基板11をプラズマ成膜真空
槽34内から搬出する際に、プラズマ成膜真空槽34内で加
熱された高温のガラス基板11と、このガラス基板11が接
触する基板保持部26との温度差を小さくして、温度差に
よるガラス基板11の破損を防止する。

【００２３】ここでガラスの耐冷却試験を行なったとこ
ろ、冷却の度合い、つまり加熱されたガラスの温度と冷
却温度との温度差が大きいほど冷却に伴うガラスの破損
割合が高くなる。たとえば、風冷強化または化学強化さ
れていないアルカリガラスの場合、冷却に伴う温度差が
１００℃以上の急冷却試験を行なうと、ほとんどのガラ
スが破損する。つまり、冷却温度差が大きいほどガラス
の破損割合は高く、反対に温度差が小さいほどガラスの
破損割合は低くなる。

【００２４】そこで、前述のように、ヒータ37によって
搬送用アーム21の基板保持部26を予め加熱して基板保持
部26の上面の温度を高くしておき、プラズマ成膜真空槽
34内から、高温のガラス基板11を搬出する際に、ガラス
基板11と基板保持部26との温度差を小さくし、基板保持
部26との接触による局所的で急激な冷却が生じないよう
にして、ガラス基板11の破損を防止している。

【００２５】以下、具体的な動作を図２を参照して説明
する。この枚葉式のプラズマＣＶＤ装置では、成膜対象
のガラス基板11は、まず、外部から基板投入用真空槽32
内に投入され、この基板投入用真空槽32で外部との間が
遮蔽される。この状態で基板投入用真空槽32内を排気
し、真空状態とする。この後、ゲートバルブ32b を開
き、搬送用アーム21により、中心の真空槽31を介して、
ガラス基板11を次の加熱真空槽33内に移送する。この加
熱真空槽33内でガラス基板11は所定温度まで加熱され
る。この後、再び搬送用アーム21により、中心の真空槽
31を介して、ガラス基板11を次のプラズマ成膜真空槽34
内に移送する。

【００２６】また、プラズマ成膜真空槽34内では、ガラ
ス基板11を所定温度まで加熱するとともに、所定の原料
ガスを導入して調圧する。この後、プラズマ成膜真空槽
34内に設置してある図示しない２枚の対向電極間に高周
波を印加してプラズマを発生させ、原料ガスを分解して
ガラス基板11上に膜を堆積させて成膜する。このように
して所望の膜厚堆積後、再び搬送用アーム21を用い、中
心の真空槽31を介して、成膜後のガラス基板11を基板取
り出し用真空槽35内に移送する。そして、この基板取り
出し用真空槽35内で周囲雰囲気を大気圧に戻し、成膜後
のガラス基板11を外部に取り出す。

【００２７】次に、上記実施例に基づく実験例について
説明する。

【００２８】実験例１ガラス基板11としては、直径約５インチ、厚さ約１ミリ
メートルの円板上の無アルカリガラス板を用い、このガ
ラス基板11上に、プラズマ成膜真空槽34内でＳｉＮｘ絶
縁膜を成膜し、このＳｉＮｘ絶縁膜の成膜後に、搬送用
アーム21により、すぐにプラズマ成膜真空槽34内から取
り出す。この場合、ガラス基板11は、プラズマ成膜真空
槽34内で、図示しない加熱ヒータによりヒータ設定温度
約４００℃で加熱され、ガラス基板11の表面温度が約３
３０℃となった状態で成膜し、ガラス基板11の表面にＳ
ｉＮｘ絶縁膜を約１ミリメートルの膜厚で形成する。

【００２９】また、搬送用アーム21は図１で示す形状で
あり、この搬送用アーム21の基板保持部26上にガラス基
板11を載せた状態で搬送する。また、内部には、前述の
ように加熱用のヒータ37が設けられており、基板保持部
26の載支面を加熱する。ここで、基板保持部26のガラス
基板11と接触する面積は、ガラス基板の面積の約７割と
する。また、搬送用アーム21の材質は、アルミニウムと
する。

【００３０】この搬送用アーム21により、成膜を終了し
た高温状態のガラス基板11を、プラズマ成膜真空槽34か
ら搬出する際に、搬送用アーム21を加熱しない状態、す
なわち、基板保持部26の表面温度が室温の状態で搬出し
た場合は、２０枚のガラス基板11中、４枚に破損が起っ
た。これに対し、ヒータ37により搬送用アーム21を加熱
し、基板保持部26の表面温度を約１３０℃として搬出を
行なった場合、２０枚のガラス基板11中、破損したもの
はなかった。

【００３１】このように、搬送用アーム21に内蔵された
ヒータ37により基板保持部26を加熱し、成膜処理のため
高温状態となっているガラス基板11との温度差を小さく
することにより、表１に示すように、ガラス基板11が基
板保持部26に接触する際の急冷を防止し、この急冷に伴
うガラス基板11の破損を有効に防止することができた。

【００３２】実験例２スパッタリングによりＩＴＯ（インジウムスズ酸化
物）を０．２マイクロメートル堆積してある直径５イン
チ、厚さ約１ミリメートルの円板状の無アルカリのガラ
ス基板11を用い、このガラス基板11を実験例１と同様の
搬送用アーム21により、成膜終了後にプラズマ成膜真空
槽34から搬出した。この際、搬送用アーム21を加熱しな
い場合と、内蔵したヒータ37によって加熱した場合とに
ついて、それぞれガラス基板11の破損状況を検証した。

【００３３】まず、搬送用アーム21を加熱せずに基板保
持部26の表面温度が室温の状態で搬出した場合は、２０
枚のガラス基板11中、１３枚に破損が起った。これに対
し、ヒータ37により搬送用アーム21を加熱し、基板保持
部26の表面温度を約１３０℃として搬出を行なった場
合、２０枚のガラス基板11中、破損したのは１枚のみで
あった。なお、実験例２では、搬送用アーム21の構造
上、基板保持部26の表面温度を約１３０℃が最高温度で
あったが、材質等を変更するなどして、最高温度をより
高く設定できれば、ガラス基板11の破損を確実に防止す
ることができる。

【００３４】このように、搬送用アーム21に内蔵された
ヒータ37により基板保持部26を加熱し、成膜処理のため
高温状態となっているガラス基板11との温度差を小さく
することにより、同様に表１に示すように既にＩＴＯが
ついているガラス基板11を用いた場合でも、基板保持部
26との接触によるガラス基板11の破損を従来に比べ大幅
に抑えることができた。

【００３５】

【表１】なお、基板保持部26の設定温度は、実施例では１３０℃
であったが、もちろんこの温度に限定されるものではな
く、ガラス基板11の性質、成膜する膜の膜質、膜厚、搬
送用アーム21の材質およびその熱容量等によって決定さ
れる。

【００３６】

【発明の効果】本発明のプラズマＣＶＤ装置によれば、
成膜終了後の高温のガラス基板を熱容量の大きな搬送用
アームにより搬出する際、この搬送用アームの基板保持
部をヒータにより加熱し、この上面に接触するガラス基
板との温度差を小さくしたので、ガラス基板の急冷にと
もなう破損を有効に防止することができる。また、従来
のようにガラス基板の温度低下を待つことなく直ちに次
の工程に移送することができ、高い生産性を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプラズマＣＶＤ装置の一実施例の要部
である搬送用アームを示す斜視図である。

【図２】同上プラズマＣＶＤ装置の構成例を示す平面図
である。

【図３】薄膜トランジスタの主要部の構成例を示す断面
図である。

【図４】従来例の搬送用アームを示す斜視図である。

【符号の説明】

11 ガラス基板 21 搬送用アーム 34 プラズマ成膜真空槽 37 ヒータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス基板を搬送用アームによりプラズ
マ成膜真空槽に搬送し、このプラズマ成膜真空槽で前記
ガラス基板上に成膜するプラズマＣＶＤ装置において、前記搬送用アームは、ガラス基板を載支する部分を加熱
するヒータを備えたことを特徴とするプラズマＣＶＤ装
置。