JPH10209045A - 真空成膜法の基板冷却方法、および真空成膜装置の基板冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成膜後の高温度のガラス基板の温度を均一な
状態で降下させることが出来て、ガラス基板に変形、或
いはひび割れさせることなく、冷却することが出来る真
空成膜法の基板冷却方法の提供。 【解決手段】 真空中でガラス基板上にアモルファスシ
リコン膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜およびＡ
ｌ、Ｃｒ等の金属膜または金属の酸化膜、窒化膜を成膜
する真空成膜法であって、成膜された高温度のガラス基
板を50℃〜300℃に保たれた恒温プレートを備える仕込
／取出室内に搬送して、恒温プレート上で、かつ真空中
でガラス基板を所定温度まで冷却した後、仕込／取出室
内に大気を導入して大気圧とし、その後、仕込／取出室
内よりガラス基板を大気中に取り出すようにした真空成
膜法の基板冷却方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空成膜法の基板
冷却方法、および真空成膜装置の基板冷却装置に関し、
更に詳しくは、例えばＰＥＣＶＤ（Plasma Enhanced Ch
emical Vapor Deposition）法によりガラス基板上にa-S
iTFT膜用のアモルファスシリコン膜(a-Si膜)、シリコン
窒化膜(SiNx膜)、シリコン酸化膜(SiO₂膜)等の膜、また
は基板上にpolySiTFT膜用のアモルファスシリコン膜(a-
Si膜)、シリコン酸化膜(SiO₂膜)、シリコン酸窒化膜(Si
酸窒化膜)、シリコン窒化膜(SiNx膜)、ポリシリコン膜
(poly-Si膜)等の膜を成膜した後、高温度のガラス基板
に損傷を与えることなく速やかに冷却する真空成膜法の
基板冷却方法、およびその基板冷却方法に用いる真空成
膜装置の基板冷却装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の例えばa-SiTFT膜の成膜に用いる
枚葉式ＰＥＣＶＤ（Plasma Enhanced Chemical Vapor D
eposition）装置や枚葉式スパッタ装置は図８および図
９に示すように、基板ａを大気中の外部との間で出入す
る圧力調節自在の仕込／取出室ｂ、ｃと、該基板ａに膜
を成膜する４つの成膜室ｄ、ｅ、ｆ、ｇと、該基板ａを
搬送する基板搬送用ロボットから成る搬送手段ｈを備え
た搬送室ｉとから成る装置であり、そして、仕込／取出
室ｂ、ｃと各成膜室ｄ、ｅ、ｆ、ｇを搬送室ｉの周囲に
接続した装置である。

【０００３】尚、図中、ｊは仕込／取出室ｂ、ｃの大気
側に配設せる開閉バルブ、ｋは仕込／取出室ｂ、ｃ内を
所定圧に排気するための真空ポンプ等の真空排気系（図
示せず）に接続せる真空排気管、ｍは仕込／取出室ｂ、
ｃと搬送室ｉとの間に配設せる仕切バルブ、ｎは基板ａ
を載置するカセット、ｏは基板ａの加熱室、ｐは成膜室
ｄ、ｅ、ｆ、ｇの夫々と搬送室ｈとの間に配設せる仕切
バルブ、ｑは加熱室ｏと搬送室ｉとの間に配設せる仕切
バルブを夫々示す。

【０００４】そして、ガラス基板ａ上に例えばＳｉ窒化
膜(SiNx:H)を成膜するには、先ず、仕込／取出室ｂの開
閉バルブｊを介してカセットｎに20枚程度のガラス基板
ａを載置する。続いて仕込／取出室ｂ、ｃ内、各成膜室
ｄ、ｅ、ｆ、ｇ内および加熱室ｏ内を真空排気系（図示
せず）で排気して所定圧に設定した後、搬送室ｉの搬送
手段ｈの作動により、仕込／取出室ｂのカセットｎより
ガラス基板ａを１枚ずつ取出し、これを各仕切バルブ
ｐ、ｑを介して加熱室ｏ内および成膜室ｄ、ｅ、ｆ、ｇ
内に順次搬送し、加熱室ｏ内でガラス基板ａを例えば35
0℃に加熱し、続いて成膜室ｄ、ｅ、ｆ、ｇ内で例えば
ＰＥＣＶＤ法によりガラス基板ａ上にSiNx:H膜を成膜し
た後、仕込／取出室ｃ内に搬送し、仕込／取出室ｃ内の
カセットｎに載置する。

【０００５】最後に仕込／取出室ｃの開閉バルブｊを開
いて仕込／取出室ｃ内に大気を導入して仕込／取出室ｃ
内を大気圧にベントした後、表面に成膜されたガラス基
板ａを仕込／取出室ｃ内のカセットｎより大気中に取り
出す。

【０００６】このようにa-SiTFT膜の成膜に用いられる
図８および図９に示す枚葉式ＰＥＣＶＤ装置や枚葉式ス
パッタ装置は、仕込／取出室を２個有しており、そして
仕込／取出室ｂ、ｃの夫々にはカセットｎを備えてい
る。また、カセットｎには20枚程度のガラス基板ａを載
置出来るようになっている。

【０００７】従って、従来の枚葉式ＰＥＣＶＤ装置を用
い、ＰＥＣＶＤ法にて温度350℃でガラス基板上に成膜
を行なっても、例えば仕込／取出室ｂの基板が成膜終了
後は自動的に仕込／取出室ｃのカセットから基板が供給
されて成膜が行われるので、仕込／取出室ｃの基板を処
理している間に仕込／取出室ｂの基板を冷却して大気中
に取出し、新しい基板を入れて真空排気する。従って数
分間の冷却時間があるため、ガラス基板ａを仕込／取出
室ｃ内より大気中に取り出すまでに、ガラス基板ａはカ
セットｎ上で徐冷されるから、大気中に取り出す際には
ガラス基板ａは100℃程度に冷却されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の枚葉式ＰＥＣＶ
Ｄスパッタ装置は仕込／取出室内にカセットを備え、カ
セットに載置された多数のガラス基板を仕込／取出室内
で同時に排気、或いは仕込／取出室内に大気を導入して
大気圧にベントするため、仕込／取出室の体積が大きく
なるばかりではなく、カセットの上下機構、ガラス基板
の移載機等、仕込／取出室周辺が大変大がかりな機構と
なっていた。

【０００９】そこで、仕込／取出室からのガラス基板の
仕入／取出を１枚ずつ行なう方式は概念として、以前よ
りあったが、成膜した高温度のガラス基板を大気中に取
り出した際、冷却のためにガラス基板を例えば温度100
℃の冷却プレートの上に置くと、急冷のためガラス基板
にソリを生じたり、このソリが大きくなるとガラス基板
にヒビ割れが生じ、更にはガラス基板が割れてしまうと
いう問題があった。

【００１０】これは、大気中で熱いガラス基板を冷却プ
レート上に置いた瞬間にガラス基板と冷却プレートの間
にある空気も加熱されて膨張する。しかし、ガラス基板
の端部は冷却プレートと接していて冷却されるため、冷
えて縮小しようとする。また、ガラス基板の中心付近で
は加熱された空気は逃げ場がないため、ガラス基板の中
心部分を僅かに押し上げる。この結果、ガラス基板の周
囲は冷却されるが、ガラス基板の中心の方は冷却されな
いため、ますます変形がひどくなり、図１０のようにお
わん形の変形を生じて、変形に耐えられなくなった時点
でガラス基板は割れてしまうという問題がある。

【００１１】特に、大きさが縦500mm×横400mm×厚さ1.
1mmのような大型のガラス基板の場合は、その傾向が顕
著である。

【００１２】本発明は、上記のような問題点を解消し、
成膜された高温度のガラス基板を急冷しても変形、或い
は割れることのない、真空成膜法の基板冷却方法、およ
びその基板冷却方法に用いる真空成膜装置の基板冷却装
置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、仕込／取出室
内に50℃〜300℃の恒温プレートを配設し、成膜された
高温度のガラス基板を恒温プレート上に載置し、ガラス
基板を仕込／取出室内で、かつ真空中で所定温度まで、
或いは所定時間冷却し、その後、仕込／取出室内からガ
ラス基板を大気中に取り出すようにした真空成膜法の基
板冷却方法、それに用いる真空成膜装置の基板冷却装置
である。

【００１４】本発明の課題を解決するための具体的な手
段を下記に記述する。

【００１５】本発明の真空成膜法の基板冷却方法は、真
空中でガラス基板上にアモルファスシリコン膜、シリコ
ン窒化膜、シリコン酸化膜およびＡｌ、Ｃｒ等の金属膜
または金属の酸化膜、窒化膜を成膜する真空成膜法であ
って、成膜された高温度のガラス基板を50℃〜300℃に
保たれた恒温プレートを備える仕込／取出室内に搬送し
て、恒温プレート上で、かつ真空中でガラス基板を所定
温度まで冷却した後、仕込／取出室内に大気を導入して
大気圧とし、その後、仕込／取出室内よりガラス基板を
大気中に取り出すことを特徴とする。

【００１６】もう一つの真空成膜法の基板冷却方法は、
真空中でガラス基板上にアモルファスシリコン膜、シリ
コン窒化膜、シリコン酸化膜およびＡｌ、Ｃｒ等の金属
膜または金属の酸化膜、窒化膜を成膜する真空成膜法で
あって、成膜された高温度のガラス基板を50℃〜300℃
に保たれた恒温プレートを備える仕込／取出室内に搬送
して、恒温プレート上で、かつ真空中でガラス基板を所
定時間冷却した後、仕込／取出室内に大気を導入しなが
ら冷却し、その後、大気圧となった仕込／取出室内より
ガラス基板を大気中に取り出すことを特徴とする。

【００１７】本発明の真空成膜装置の基板冷却装置は、
ガラス基板を大気圧の外部との間で出入する圧力調節自
在とした２個の仕込／取出室間に、ガラス基板上にアモ
ルファスシリコン膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜
およびＡｌ、Ｃｒ等の金属膜または金属の酸化膜、窒化
膜を成膜する成膜室を接続し、かつガラス基板を搬送す
る搬送手段を備えた真空成膜装置において、仕込／取出
室のうち少なくともガラス基板を取出す側の仕込／取出
室は、成膜室で成膜された高温度のガラス基板を真空中
で冷却させる恒温プレートを備えていることを特徴とす
る。

【００１８】［作用］大気中で熱いガラス基板を冷却プ
レート上に置いた瞬間にガラス基板と冷却プレートの間
にある空気も加熱されて膨張する。しかし、ガラス基板
の端部は冷却プレートと接していて冷却されるため、冷
えて縮小しようとする。また、ガラス基板の中心付近で
は加熱された空気は逃げ場がないため、ガラス基板の中
心部分を僅かに押し上げる。この結果、ガラス基板の周
囲は冷却されるが、ガラス基板の中心の方は冷却されな
いため、ますます変形がひどくなり、おわん形の変形を
生じて、変形に耐えられなくなった時点でガラス基板は
割れてしまうという問題がある。

【００１９】従って、空気のない状態、即ち真空中でガ
ラス基板を恒温プレート上に置けば、ガラス基板を変形
させずに均一に冷却することが可能となる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
により説明する。

【００２１】図１および図２は本発明の真空成膜装置の
１実施例を示すものであり、図中、１、２はガラス基板
３を大気圧の外部との間で出し入れする大気圧の外部と
区分された圧力調節自在の仕込／取出室を示し、ガラス
基板３は一方の仕込／取出室１内へ開閉バルブ４を介し
て外部から搬入され、他方の仕込／取出室２から開閉バ
ルブ５を介して外部に取り出される。

【００２２】また、仕込／取出室１、２内の夫々に真空
ポンプ等の真空排気系６に連なる真空排気管７を接続
し、仕込／取出室１、２内の圧力調節は真空排気系６の
作動により行なうようにした。

【００２３】そして、仕込／取出室１、２は夫々仕切バ
ルブ８を介して基板搬送用ロボットの搬送手段９を内部
に備えた図示例では７角形の搬送室１０に接続して設け
られている。また、搬送手段９を構成する基板搬送用ロ
ボットは昇降よび旋回自在の支軸に伸縮自在の腕を備え
た公知の構成のものを用いた。

【００２４】また、搬送室１０内も図示していない真空
ポンプ等の真空排気系に連なる真空排気管に接続され、
搬送室１０内の圧力調節は真空排気系の作動により行な
うようにした。

【００２５】そして、搬送室１０の周囲に加熱室１１を
仕切バルブ１６を介して接続すると共に、４つの成膜室
１２、１３、１４、１５を仕切バルブ１７を介して接続
した。

【００２６】また、加熱室１１内も図示していない真空
ポンプ等の真空排気系に連なる真空排気管に接続され、
加熱室１１内の圧力調節は真空排気系の作動により行な
うようにした。また、加熱室１１内には、図示していな
いガラス基板３を所定温度まで加熱するためのカーボン
製の加熱ヒーターが配設されている。

【００２７】また、各成膜室１２、１３、１４、１５内
も図示していない真空ポンプ等の真空排気系に連なる真
空排気管に夫々接続され、各成膜室内の圧力調節は真空
排気系の作動により行なうようにした。また、各成膜室
１２、１３、１４、１５には、図示していない成膜原料
ガスの導入管が夫々接続されている。また、成膜室１
２、１３、１４、１５はプラズマＣＶＤ室、スパッタ
室、或いは減圧ＣＶＤ室のいずれかの公知の構成のもの
を用いた。

【００２８】前記構成は従来の枚葉式真空成膜装置と特
に変わるところがないが、本発明の特徴に従って、仕込
／取出室１、２内に恒温プレート１８を配設した装置で
ある。

【００２９】次に、恒温プレート１８の構成について説
明する。

【００３０】恒温プレート１８は厚さ10mmのグラファイ
ト板を2枚用いて、2枚のグラファイト板の間にシースヒ
ータを配置してサンドイッチした構成である。そして温
度制御用として熱電対が1本中心付近に固定されてい
る。グラファイト板はパーティクルを減少させるために
表面硬化処理（グラッシー処理）が施されている。

【００３１】そして、図２に示すように恒温プレート１
８を仕込／取出室１、２内に配設すると共に、恒温プレ
ート１８の近傍に昇降自在のホイスト１９を配設した。

【００３２】また、ガラス基板３の仕込／取出室１内へ
の搬入は、例えば次のように行なうようにした。ガラス
基板３は搬送室１０側の仕切バルブ８を開いて搬送手段
（基板搬送用ロボット）９の進退操作で、仕込／取出室
１の外部から開かれている開閉バルブ４を介して仕込／
取出室１内に搬入され、恒温プレート１８の上方に搬送
する。そして、搬送されてきたガラス基板３の恒温プレ
ート１８上への受け渡しは、恒温プレート１８近傍に配
設したホイスト１９の昇降により行なう。

【００３３】また、ガラス基板３の仕込／取出室２内か
らの搬出は、例えば次のように行なうようにした。恒温
プレート１８で所定温度までガラス基板３を冷却した
後、仕込／取出室２の開閉バルブ５を開いて仕込／取出
室２内を大気圧にする。そして、ガラス基板３を恒温プ
レート１８近傍に配設したホイスト１９の上昇により恒
温プレート１８の上方に搬送する。そして、恒温プレー
ト１８の上方に搬送されたガラス基板３は、搬送室１０
側の仕切バルブ８を開いて搬送手段（基板搬送用ロボッ
ト）９の前進操作で仕込／取出室２の開かれている開閉
バルブ５を介して仕込／取出室２より外部に搬出する。

【００３４】ガラス基板３を冷却する恒温プレート１８
の温度範囲を50℃〜300℃としたのは、恒温プレートの
温度が50℃以下の場合は、基板による加熱により冷却手
段が別個に必要となり、また、恒温プレートの温度が30
0℃を超えた場合は、仕込／取出室１、２の室壁や内部
治具の温度が上がりすぎ、別個に冷却手段が必要となる
からである。

【００３５】また、請求項第１項における真空中でガラ
ス基板を所定温度まで冷却する際の所定温度は、300℃
以上ではガラス基板を急冷するとガラスの割れが発生す
る確率が増加するとの理由から300℃程度とする。

【００３６】また、請求項第２項における真空中でガラ
ス基板を所定時間冷却する際の所定時間は、装置のタク
トタイムが60秒ないし120秒であることから10秒ないし7
0秒程度とする。

【００３７】恒温プレート１８上で冷却中のガラス基板
３の温度測定は次のような手段で行なうようにした。図
２に示すように仕込／取出室２内でホイスト１９の下降
開始と同時に仕込／取出室２の上方から３個の熱電対２
０をガラス基板３の温度測定位置に懸架するようにし
た。また、ガラス基板３の温度測定位置は、図３に示す
ようにガラス基板３のコーナーＡ、ガラス基板３の中心
Ｂ、ガラス基板３の短辺側中央部Ｅの３個所とした。
尚、ガラス基板３の温度測定位置はこれに限定されるも
のではなく、ガラス基板の大きさ、ガラス基板上に成膜
する膜の材質、或いは成膜法によって適宜設定すればよ
い。

【００３８】次に、ガラス基板３の仕込／取出室１内へ
の搬入から冷却まで、並びに仕込／取出室２から外部へ
の搬出の手順について説明する。 1) ガラス基板３を外部から搬送室１０の搬送手段９で
仕込／取出室１内に搬入した後、真空排気系６で仕込／
取出室１内を所定圧まで排気する、 2) 搬送室１０の搬送手段９でガラス基板３を仕込／取
出室１より加熱室１１内に搬送した後、真空排気系で加
熱室１１内を所定圧まで排気する、 3) 加熱室１１でガラス基板３を所定温度まで加熱する
（10分）、 4. 加熱されたガラス基板３を搬送室１０の搬送手段９
で例えば成膜室１２内に搬送した後、真空排気系で成膜
室１２内を所定圧まで排気し、公知の成膜法によりガラ
ス基板３上に成膜する、 5) 基板上に成膜された高温度のガラス基板３を搬送室
１０の搬送手段９で成膜室１２から仕込／取出室２に搬
送する（10秒）、 6) 仕込／取出室２でホイスト１９を上昇させて成膜室
１２から搬送されてきたガラス基板３をホイスト１９で
受け取る（3秒）、 7) 仕込／取出室２の搬送室１０側の仕切バルブ１６を
閉じて、真空排気系６で仕込／取出室２内を所定圧まで
排気した後、仕込／取出室２内に窒素（Ｎ₂）ガスを導
入し、所定のガス圧に設定する（2秒）、 8) 所定のガス圧になった時点で、ホイスト１９を下降
させ、ガラス基板３を所定温度に設定された恒温プレー
ト１８上に載置する（3秒）、 9) ガラス基板３が恒温プレート１８で所定温度まで冷
却された後、仕込／取出室２の開閉バルブ５を開いて仕
込／取出室２内に大気を導入して大気圧にベントする
（12秒）、 10) 仕込／取出室２内を大気圧にした後、ホイスト１９
を上昇させてガラス基板３を恒温プレート１８の上方に
搬送し、搬送室１０の搬送手段９で仕込／取出室２の外
部に搬出する。

【００３９】尚、図示例（図１、図２）装置では恒温プ
レート１８を仕込／取出室１と仕込／取出室２の夫々に
配設した場合を示したが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、ガラス基板を所定温度まで冷却し、その
後、外部に取出す仕込／取出室２のみに恒温プレート１
８を配設してもよい。

【００４０】また、図示例（図１、図２）装置では仕込
／取出室１と仕込／取出室２との間に４つの成膜室を配
設した場合を示したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、成膜室の数はガラス基板上に成膜する膜の材
質、成膜法、タクトタイムに対応させて適宜設定すれば
よい。

【００４１】

【実施例】本発明の図１、図２装置を用いた真空成膜法
の基板冷却方法の具体的実施例を比較例と共に説明す
る。尚、ガラス基板の加熱から冷却までの手順は、前記
手順のうち項4)のガラス基板上への成膜工程は省略して
行なった。

【００４２】実施例１ 本実施例はガラス基板を真空中で冷却した場合における
ガラス基板温度と時間との関係を調べる実験である。

【００４３】先ず、縦400mm×横500mm×厚さ1.1mmのガ
ラス基板３（コーニング社製、商品名コーニング7059）
を加熱室１１内で温度300℃に加熱した。

【００４４】また、仕込／取出室２内の恒温プレート１
８の温度を80℃に設定した。尚、仕込／取出室１内の恒
温プレート１８はそのまま（常温）とした。

【００４５】次に、300℃に加熱されたガラス基板３を
搬送室１０の搬送手段９を用いて仕込／取出室２内のホ
イスト１９上に搬送した後、真空排気系６で仕込／取出
室２を所定圧まで排気し、その後、仕込／取出室２内に
窒素（Ｎ₂）ガスを導入して、ガス圧を13.3Pa(0.1Torr)
に設定した。

【００４６】続いて、ホイスト１９を下降させてガラス
基板３を恒温プレート１８上に載置した。

【００４７】そして、ガラス基板３を恒温プレート１８
上に載置した時点からガラス基板３の各位置［コーナー
（Ａ）、中心（Ｂ）、短辺側中央部（Ｅ）］で基板温度
の時間経過変化を調べた。その結果を図４に○印（コー
ナー：Ａ）、●印（中心：Ｂ）、△印（短辺側中央部：
Ｅ）として示す。

【００４８】図４から明らかなように、仕込／取出室２
内の圧力が13.3Pa(0.1Torr)であれば300秒程度経過する
と、ガラス基板３は恒温プレート１８とほぼ同じ温度ま
で降下することが分かる。しかも、ガラス基板３のコー
ナー（Ａ）、中心（Ｂ）、短辺側中央部（Ｅ）のいずれ
の位置においても±10℃以下の温度差で均一に降下する
ことが分かる。

【００４９】また、冷却後、外部に取り出したガラス基
板を目視により調べたところ、ガラス基板にはソリ、並
びにひび割れは何ら見当らなかった。

【００５０】比較例１ 本比較例はガラス基板を大気中で冷却した場合における
ガラス基板温度と時間との関係を調べる実験である。

【００５１】先ず、縦400mm×横500mm×厚さ1.1mmのガ
ラス基板３（コーニング社製、商品名コーニング7059）
を加熱室１１内で温度300℃に加熱した。

【００５２】また、仕込／取出室２内の恒温プレート１
８の温度を50℃に設定した。尚、仕込／取出室１内の恒
温プレート１８はそのまま（常温）とした。

【００５３】次に、300℃に加熱されたガラス基板３を
搬送室１０の搬送手段９を用いて仕込／取出室２内のホ
イスト１９上に搬送した後、仕込／取出室２内に大気を
導入して、仕込／取出室２内の圧力を大気圧［１atm(76
0Torr)］とした。

【００５４】続いて、ホイスト１９を下降させてガラス
基板３を恒温プレート１８上に載置した。

【００５５】そして、ガラス基板３を恒温プレート１８
上に載置した時点からガラス基板３の各位置［コーナー
（Ａ）、中心（Ｂ）、短辺側中央部（Ｅ）］で基板温度
の時間経過変化を調べた。その結果を図５に○印（コー
ナー：Ａ）、●印（中心：Ｂ）、△印（短辺側中央部：
Ｅ）として示す。

【００５６】図５から明らかなように、ガラス基板３の
冷却を当初から大気中（仕込／取出室２内の圧力が大気
圧）で行なった場合は、ガラス基板３のコーナー（Ａ）
と短辺側中央部（Ｅ）では前記実施例１におけるガラス
基板３のコーナー（Ａ）、短辺側中央部（Ｅ）よりも速
く冷却されていることが分かる。また、ガラス基板３の
中心（Ｂ）ではガラス基板３の他の位置［コーナー
（Ａ）、短辺側中央部（Ｅ）］よりも遅く冷却されてい
ることが分かる。しかも、ガラス基板３のコーナー
（Ａ）、中心（Ｂ）、短辺側中央部（Ｅ）のいずれの位
置においても不均一な温度差で降下することが分かる。

【００５７】また、冷却後、外部に取り出したガラス基
板を目視により調べたところ、ガラス基板は図１０に示
すようなおわん型の変形をしながら冷却されていること
が分かる。更にガラス基板の変形部分にはひび割れが生
じていた。

【００５８】実施例２ 本実施例はガラス基板を真空中で冷却し、その後、大気
中で冷却した場合におけるガラス基板温度と時間との関
係を調べる実験である。

【００５９】先ず、縦400mm×横500mm×厚さ1.1mmのガ
ラス基板３（コーニング社製、商品名コーニング7059）
を加熱室１１内で温度300℃に加熱した。

【００６０】また、仕込／取出室２内の恒温プレート１
８の温度を80℃に設定した。尚、仕込／取出室１内の恒
温プレート１８はそのまま（常温）とした。

【００６１】次に、300℃に加熱されたガラス基板３を
搬送室１０の搬送手段９を用いて仕込／取出室２内のホ
イスト１９上に搬送した後、真空排気系６で仕込／取出
室２内を所定圧まで排気し、その後、仕込／取出室２内
に窒素（Ｎ₂）ガスを導入して、ガス圧を13.3Pa(0.1Tor
r)に設定した。

【００６２】続いて、ホイスト１９を下降させてガラス
基板３を恒温プレート１８上に載置し、該圧力を20秒間
維持した後、仕込／取出室２内に大気を導入（ベント開
始）して仕込／取出室２内を大気圧１atm(760Torr)にベ
ントした。尚、ベント開始後20秒で仕込／取出室２内は
大気圧に到達していた。

【００６３】そして、ガラス基板３を恒温プレート１８
上に載置した時点からガラス基板３の各位置［コーナー
（Ａ）、中心（Ｂ）、短辺側中央部（Ｅ）］で基板温度
の時間経過変化を調べた。その結果を図６に○印（コー
ナー：Ａ）、●印（中心：Ｂ）、△印（短辺側中央部：
Ｅ）として示す。

【００６４】図６から明らかなように、仕込／取出室２
内の圧力を13.3Pa(0.1Torr)から大気圧１atm(760Torr)
となるように変えた時点、即ちベント開始と同時にガラ
ス基板温度は急激に降下し、10秒後にはガラス基板３は
恒温プレート１８とほぼ同じ温度まで降下することが分
かる。しかも、ガラス基板３の冷却中に仕込／取出室２
内の圧力を真空状態から途中で大気圧にしたにもかかわ
らず、ガラス基板３のコーナー（Ａ）、中心（Ｂ）、短
辺側中央部（Ｅ）のいずれの位置においても均一に冷却
されていることが分かる。

【００６５】また、冷却後、外部に取り出したガラス基
板を目視により調べたところ、ガラス基板にはソリ、並
びにひび割れは何ら見当らなかった。

【００６６】実施例３ 本実施例は温度の異なる恒温プレートを用い、ガラス基
板を真空中で冷却し、その後、大気中で冷却した場合に
おけるガラス基板温度と時間との関係を調べる実験であ
る。

【００６７】先ず、縦400mm×横500mm×厚さ1.1mmのガ
ラス基板３（コーニング社製、商品名コーニング7059）
を加熱室１１内で温度400℃に加熱した。

【００６８】また、仕込／取出室２内の恒温プレート１
８の温度を300℃、200℃、80℃のいずれかに設定した。
尚、仕込／取出室１内の恒温プレート１８はそのまま
（常温）とした。

【００６９】次に、400℃に加熱されたガラス基板３を
搬送室１０の搬送手段９を用いて、300℃、200℃、80℃
のいずれかの温度に設定した恒温プレート１８を有する
仕込／取出室２内のホイスト１９上に搬送した後、真空
排気系６で仕込／取出室２を所定圧まで排気し、その
後、仕込／取出室２内に窒素（Ｎ₂）ガスを導入して、
ガス圧を13.3Pa(0.1Torr)に設定した。

【００７０】続いて、ホイスト１９を下降させてガラス
基板３を恒温プレート１８上に載置し、該圧力を15秒間
維持した後、仕込／取出室２内に大気を導入（ベント開
始）して仕込／取出室内を大気圧１atm(760Torr)にベン
トした。尚、ベント開始後12秒で仕込／取出室２内は大
気圧に到達していた。

【００７１】そして、ガラス基板３を恒温プレート１８
上に載置した時点からガラス基板３の中心（Ｂ）で、夫
々の恒温プレート温度毎に基板温度の時間経過変化を調
べた。その結果を図７に●印（恒温プレート温度300
℃）、○印（恒温プレート温度200℃）、△印（恒温プ
レート温度80℃）として示す。

【００７２】図７から明らかなように、仕込／取出室２
内の圧力を13.3Pa(0.1Torr)から大気圧１atm(760Torr)
となるように変えた時点、即ちベント開始と同時に、温
度の異なる恒温プレート１８のいずれの場合においても
ガラス基板温度は急激に降下し、10秒後ないし15秒後に
はガラス基板３は恒温プレート１８とほぼ同じ温度まで
降下することが分かる。しかも、ガラス基板３の冷却中
に仕込／取出室２内の圧力を真空状態から途中で大気圧
にしたにもかかわらず、温度の異なる恒温プレート１８
のいずれの場合においても速やかに均一な降下状態で冷
却されていることが分かる。

【００７３】また、冷却後、外部に取り出したガラス基
板を目視により調べたところ、いずれのガラス基板にも
ソリ、並びにひび割れは何ら見当らなかった。

【００７４】実施例１から明らかなように、高温度のガ
ラス基板を真空中で冷却（ここでは恒温プレートの温度
程度）することにより、ガラス基板に何らの損傷（ソ
リ、ひび割れ）を与えることなく、冷却出来ることが確
認された。

【００７５】また、実施例２、３から明らかなように、
高温度のガラス基板に対し、当初は真空中で冷却（ここ
では一定時間）することにより、その後は、仕込／取出
室内に大気を導入して、大気中で冷却してもガラス基板
に何らの損傷（ソリ、ひび割れ）を与えることなく、速
やかに冷却出来ることが確認された。

【００７６】これに対し、比較例１のように、高温度の
ガラス基板に対し、当初より大気中で冷却を行なうと、
ガラス基板に損傷（ソリ、ひび割れ）が生じることが確
認された。

【００７７】前記実施例では枚葉式ＰＥＣＶＤ（Plasma
Enhanced Chemical Vapor Deposition）装置の仕込／
取出室内に恒温プレートを設置した場合を示したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、スパッタ装置、
ＬＰＣＶＤ（Low Pressure Chemical Vapor Depositio
n）装置、イオン注入装置等、ガラス基板の枚葉処理を
行なう装置であれば全てに応用することが可能である。

【００７８】図示例（図１、図２）装置では搬送室１０
を７角形とし、搬送室１０を取り囲むように仕込／取出
室１と仕込／取出室２との間に加熱室１１および各成膜
室１２、１３、１４、１５を配設したが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、仕込／取出室１と仕込／取
出室２との間に内部に搬送手段を備えた基板の加熱室１
１および真空の各成膜室１２、１３、１４、１５を仕切
バルブを介して直列状態で配置したインライン式真空成
膜装置の仕込／取出室１と仕込／取出室２の夫々に、ま
たはガラス基板を取出す側の仕込／取出室２のみに恒温
プレート１８を配設することも可能である。

【００７９】

【発明の効果】本発明の真空成膜法の基板冷却方法によ
るときは、高温度のガラス基板を仕込／取出室内の恒温
プレート上で、かつ真空中で所定温度まで冷却した後、
大気中に取り出すようにしたので、成膜後の高温度のガ
ラス基板の温度を均一な状態で降下させることが出来
て、ガラス基板に変形、或いはひび割れさせることな
く、冷却することが出来る等の効果がある。

【００８０】また、もう一つの真空成膜法の基板冷却方
法によるときは、高温度のガラス基板を仕込／取出室内
の恒温プレート上で、かつ真空中で所定時間冷却した
後、仕込／取出室内に大気を導入しながら冷却し、その
後、大気圧となった仕込／取出室内より大気中に取り出
すようにしたので、成膜後の高温度のガラスの温度を急
速に降下させることが出来て、ガラス基板に変形、或い
はひび割れさせることなく、速やかに冷却することが出
来る等の効果がある。

【００８１】また、本発明の基板冷却方法によれば、基
板温度の高速制御が可能となって、枚葉式における真空
成膜を容易に、かつ連続して行なえることが出来る。

【００８２】本発明の真空成膜装置の基板冷却装置によ
るときは、仕込／取出室のうち少なくともガラス基板を
取出す側の仕込／取出室内に高温度のガラス基板を真空
中で冷却する恒温プレートを配設したので、成膜後の高
温度のガラス基板を変形、或いはひび割れさせることな
く、冷却させることが出来る装置を提供する効果があ
る。

【００８３】また、本発明の基板冷却装置によれば、基
板温度の高速制御が可能となって、枚葉式における真空
成膜を容易に、かつ連続して行なえて、枚葉仕込／取出
を高速タクトで行なえることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の真空成膜装置の１実施例を示す説明
線図、

【図２】 本発明の恒温プレートを備えた仕込／取出室
の要部を示す説明線図、

【図３】 ガラス基板の温度測定位置を示す説明図、

【図４】 ガラス基板を真空中で冷却した場合における
ガラス基板温度と時間との関係を示す特性線図、

【図５】 ガラス基板を大気中で冷却した場合における
ガラス基板温度と時間との関係を示す特性線図、

【図６】 ガラス基板を真空中で冷却し、その後、大気
中で冷却した場合におけるガラス基板温度と時間との関
係を示す特性線図、

【図７】 温度の異なる恒温プレートを用い、ガラス基
板を真空中で冷却し、その後、大気中で冷却した場合に
おけるガラス基板温度と時間との関係を示す特性線図、

【図８】 従来の枚葉式真空成膜装置を示す説明線図、

【図９】 従来の枚葉式真空成膜装置の仕込／取出室の
要部を示す説明線図、

【図１０】 従来の冷却プレート法で冷却した場合のガ
ラス基板の変形状態を示す説明図。

【符号の説明】

１ 仕込／取出室、 ２ 仕込／取出室、 ３
ガラス基板、４ 仕込／取出室１の開閉バルブ、
５ 仕込／取出室２の開閉バルブ、 ６ 真空排
気系、７ 真空排気管、 ８ 仕切バルブ、
９ 搬送手段、１０ 搬送室、 １１ 加熱
室、１２、１３、１４、１５ 成膜室、 １６、１
７ 仕切バルブ、１８ 恒温プレート。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 米▲崎▼ 武 千葉県山武郡山武町横田523 日本真空技 術株式会社千葉超材料研究所内 (72)発明者 戸川 淳 千葉県山武郡山武町横田523 日本真空技 術株式会社千葉超材料研究所内 (72)発明者 太田 賀文 千葉県山武郡山武町横田523 日本真空技 術株式会社千葉超材料研究所内 (72)発明者 森 勝彦 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地 日本真空 技術株式会社内 (72)発明者 清水 康男 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地 日本真空 技術株式会社内 (72)発明者 平田 正順 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地 日本真空 技術株式会社内 (72)発明者 菊池 正志 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地 日本真空 技術株式会社内 (72)発明者 小形 英之 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地 日本真空 技術株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空中でガラス基板上にアモルファスシ
   リコン膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜およびＡ
   ｌ、Ｃｒ等の金属膜または金属の酸化膜、窒化膜を成膜
   する真空成膜法であって、成膜された高温度のガラス基
   板を50℃〜300℃に保たれた恒温プレートを備える仕込
   ／取出室内に搬送して、恒温プレート上で、かつ真空中
   でガラス基板を所定温度まで冷却した後、仕込／取出室
   内に大気を導入して大気圧とし、その後、仕込／取出室
   内よりガラス基板を大気中に取り出すことを特徴とする
   真空成膜法の基板冷却方法。
2. 【請求項２】 真空中でガラス基板上にアモルファスシ
   リコン膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜およびＡ
   ｌ、Ｃｒ等の金属膜または金属の酸化膜、窒化膜を成膜
   する真空成膜法であって、成膜された高温度のガラス基
   板を50℃〜300℃に保たれた恒温プレートを備える仕込
   ／取出室内に搬送して、恒温プレート上で、かつ真空中
   でガラス基板を所定時間冷却した後、仕込／取出室内に
   大気を導入しながら冷却し、その後、大気圧となった仕
   込／取出室内よりガラス基板を大気中に取り出すことを
   特徴とする真空成膜法の基板冷却方法。
3. 【請求項３】 ガラス基板を大気圧の外部との間で出入
   する圧力調節自在とした２個の仕込／取出室間に、ガラ
   ス基板上にアモルファスシリコン膜、シリコン窒化膜、
   シリコン酸化膜およびＡｌ、Ｃｒ等の金属膜または金属
   の酸化膜、窒化膜を成膜する成膜室を接続し、かつガラ
   ス基板を搬送する搬送手段を備えた真空成膜装置におい
   て、仕込／取出室のうち少なくともガラス基板を取出す
   側の仕込／取出室は、成膜室で成膜された高温度のガラ
   ス基板を真空中で冷却させる恒温プレートを備えている
   ことを特徴とする真空成膜装置の基板冷却装置。