JPH1060624A - スパッタリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】マスク体を容易に変形させることによって基板
への成膜範囲の調整を簡単に行うことができ、しかも、
マスク体の付着膜の除去を作業性良く行えるスパッタリ
ング装置を提供する。 【解決手段】基板８の周縁部をマスキングして基板８上
の成膜範囲を制御する枠形状のマスク体２８と、マスク
体２８を固定するマスク体取付板１２とを備える。マス
ク体２８は、枠体を分割した形状の複数個のマスク素体
２９ａ〜２９ｄを環状に配置するとともに、これら各マ
スク素体２９ａ〜２９ｄを個々に位置の変更が可能な取
付状態でマスク体取付板１２に固定して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタリング材
料のターゲットから放出されるスパッタ粒子によって基
板の表面に薄膜を生成するのに用いられるスパッタリン
グ装置に関するものであり、特に、大型液晶表示装置の
製造に際して比較的大きな面積を有する角形平板状のガ
ラス基板に薄膜を形成するのに適したものである。

【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、その概略縦断面図を示す図８
および一部の分解斜視図を示す図９のような構成になっ
ている。すなわち、外体容器の真空チャンバ１は真空排
気パイプ２を通じて真空ポンプ（図示せず）に接続され
ており、真空ポンプが駆動することによって内部を高真
空状態に引かれる。この高真空状態となったチャンバ１
の内部には、ガス導入管３を通じてアルゴンガスなどの
放電ガスＧが導入される。チャンバ１の内部には、スパ
ッタ電極４に電気的接続状態に取り付けられたスパッタ
リング材料のターゲット７と、基板取付台９の複数本の
支持ピン１０上に載置されてターゲット７に対向する成
膜対象の矩形平板状のガラス基板８と、基板８に対しそ
の周縁部をターゲット７からマスキングするよう配置さ
れてマスク体取付板１２に固定ねじ１３で固定されたマ
スク体１１とが設けられている。

【０００３】上記スパッタリング装置は、放電ガスＧの
雰囲気中において、電源部１４からスパッタ電極４を介
してターゲット７に電圧を印加することにより、例えば
アルゴンプラズマを生成し、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７に入射させる
ことによって、このターゲット７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に堆積させる
ことにより、基板８の表面に薄膜を形成するものであ
る。ターゲット７から放出されたスパッタ粒子はマスク
体１１の開口部１７を通って基板８上に堆積するので、
基板８上の成膜範囲は、マスク体１１の開口部１７の開
口形状および基板８とマスク体１１との相対位置によっ
て決定される。なお、基板８は、一般にロボットアーム
により搬送されて基板取付台９の支持ピン１０上に位置
決め状態に設置され、且つ成膜後に取り出される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記スパッタリング装
置では、基板８の表面の成膜範囲の再現性を精度良く確
保するために、マスク体１１をマスク体取付板１２に対
し正確に位置決めして固定する必要がある。そこで、マ
スク体１１をマスク体取付板１２に固着するに際して
は、図９に示すように、矩形枠状のマスク体１１の対角
線上の両側に設けた位置決め孔１８にマスク体取付板１
２の位置決めピン１９を嵌め込ませて、マスク体１１を
マスク体取付板１２に対し位置決めした上で、固定ねじ
１３をマスク体１１の取付孔２０に挿通させてマスク体
取付板１２のねじ孔２１にねじ込むことにより行われて
いる。

【０００５】しかしながら、マスク体１１をマスク体取
付板１２に対し正確に位置決め固定しても、基板８を基
板取付台９に載置するロボットアームの停止精度のばら
つきや組立精度のばらつき等に起因するマスク体取付板
１２と基板取付台９との相対位置のずれ等によって、基
板８に対する成膜範囲の再調整が必要になることがあ
る。このような調整に際しては、マスク体１１とマスク
体取付板１２とが相互に固定ねじ１３で固定されてそれ
らの相対位置の調整ができないので、マスク体１１が固
定されたマスク体取付板１２のチャンバ１への取付位置
を変更しながら、マスク体取付板１２の基板８または基
板取付台９との相対位置を調整することになり、その調
整作業が非常に困難である。そのため、結局は新たなマ
スク体１１を製作してマスク体取付板１２に取り付ける
ことが多い。

【０００６】また、設計変更等に伴って、矩形状の基板
８の四辺のうちの一辺のマスキング代を変更するような
場合には、マスク体１１は一体物であることから、その
ような形状のマスク体１１を新たに製作して交換しなけ
ればならない。さらに、マスク体１１は、そのターゲッ
ト７との対向面にスパッタ粒子が付着して薄膜が堆積す
るため、定期的にマスク体取付板１２から取り外して付
着膜の除去が行われるのであるが、マスク体１１が矩形
枠状の一体物であり、特に大面積の平板状角形基板８の
マスキング用マスク体１１は形状が大型で重量も大であ
るため、そのマスク体１１の脱着作業は面倒である。

【０００７】そこで本発明は、上述の問題点を解消し、
マスク体を容易に変形させることによって基板への成膜
範囲の調整を簡単に行うことができ、しかも、マスク体
の付着膜の除去を作業性良く行えるスパッタリング装置
を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のスパッタリグ装置は、スパッタリング材料
のターゲットから放出されるスパッタ粒子によって前記
ターゲットに対向配置された基板の表面に薄膜を生成す
るスパッタリング装置において、前記基板の周縁部をマ
スキングして基板上の成膜範囲を制御する枠形状のマス
ク体と、前記マスク体が固定されるマスク体取付板とを
備え、前記マスク体は、枠体を分割した形状の複数個の
マスク素体が環状に配置されるとともに、前記各マスク
素体が個々に位置の変更が可能な取付状態で前記マスク
体取付板に固定された構成になっている。

【０００９】上記スパッタリグ装置では、マスク体が、
個々に位置の変更が可能な取付状態でマスク体取付板に
固定された複数個のマスク素体を、環状に配置して構成
されているから、種々の原因によって基板の成膜範囲の
形状や位置を変更する必要が生じた場合には、所要のマ
スク素体の位置を変更してマスク体取付板に固定するだ
けで対応でき、マスク体取付板の位置を調節したり、マ
スク体を新たに製作して交換するといったことを解消で
きる。また、マスク体の定期的な付着膜の除去作業を行
う場合、マスク体を複数個に分割したマスク素体毎に取
り外して除去作業を行うので、大きな面積を有する角形
基板のマスキング用のマスク体であっても、個々のマス
ク素体は形状が小さく、且つ軽量であることから、マス
ク素体の脱着作業を極めて容易に且つ迅速に行うことが
できる。

【００１０】上記発明の好ましい実施の形態では、マス
ク体が、複数個の帯状のマスク素体を矩形状に配列して
マスク体取付板に位置の変更が可能な取付状態で固定さ
れてなり、前記マスク体取付板における前記各マスク素
体の各々の長手方向の両側部に対向する箇所にそれぞれ
形成された調整用ねじ孔に調整ねじが個々に螺合され、
前記各調整ねじの前記マスク素体側の端面の一側縁から
一体に突出された偏心ピンが、前記マスク素体にその長
手方向に沿って形成された長孔状であって、前記偏心ピ
ンの径に対応する幅と前記調整ねじの径に対応する長さ
を有する長孔状のガイド凹部に摺動自在に挿入されてい
る。

【００１１】それにより、調整ねじを回転操作して偏心
ピンを変位させることによって、偏心ピンが変位すると
きにガイド凹部に摺動しながらマスク素体を移動させる
ので、各マスク素体を調整ねじの回転操作のみによって
容易に移動させることができるとともに、各マスク素体
を、偏心ピンとガイド凹部との係合によって正確に位置
決めできるので、基板における成膜範囲の再現性を精度
良く確保できる。

【００１２】また、本発明のより好ましい実施の形態で
は、隣接する各２個のマスク素体における互いに突き合
わされる各々の端部のうちの一方の端部に、防着板がそ
の防着部を突出させて固定され、且つ他方の端部に前記
防着板の防着部が摺動自在に嵌まり込むガイド部が形成
されている。

【００１３】それにより、マスク素体を移動させたとき
に、この移動させたマスク素体とこれに隣接するマスク
素体との間に生じる隙間を防着板の防着部で閉塞でき
る。したがって、各マスク素体の互いに隣接する端部間
の隙間からスパッタ粒子が漏れ出ようとするのを防着板
で防止することができ、基板における設定した成膜範囲
以外の箇所に薄膜が生成するのを確実に防止できる。

【００１４】さらに、上記発明において、各マスク素体
に、調整ねじの径に対応する長さを有する長孔状の取付
孔が短手方向に沿ってそれぞれ形成されているととも
に、前記各マスク素体が、前記取付孔を挿通してマスク
体取付板のねじ孔にねじ込まれた固定ねじにより前記マ
スク体取付板にそれぞれ固定されている構成とすること
が好ましい。

【００１５】それにより、固定ねじを緩めてマスク素体
の固定を解除すれば、マスク素体をそのままの状態で移
動させることができ、マスク素体を所要位置に位置決め
したのちに、緩めた固定ねじをそのまま締め付けること
によってマスク素体を位置決め状態に固定できる。これ
により、成膜範囲の調整がさらに容易となり、且つ正確
に行える。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明
の一実施の形態に係るスパッタリング装置全体の概略縦
断面図、図２は要部の分解斜視図をそれぞれ示し、これ
らの図において、図８および図９と同一若しくは同等の
ものには同一の符号を付してその説明を省略し、次に相
違する構成についてのみ説明する。

【００１７】マスク体取付板１２は、矩形の枠形状を有
し、その枠状の適所に、固定ねじ１３をねじ込ませてマ
スク体２８を固定するための複数個の固定用ねじ孔２１
が配設されている。この構成は既存装置のものと同様で
あるが、さらに、このマスク体取付板１２には、図３の
拡大斜視図および図４の破断して示した拡大分解斜視図
に明示するように、各固定用ねじ孔２１のそれぞれの近
傍箇所に調整用ねじ孔２２が形成されているとともに、
このねじ孔２２に調整ねじ２７が下方からねじ込んで取
り付けられている。調整ねじ２７は、その上端面の一側
縁部に位置決め用偏心ピン２３を、且つ下端部に操作つ
まみ部２４をそれぞれ一体に備えており、偏心ピン２３
をマスク体取付板１２の上面より突出させた状態で取り
付けられている。

【００１８】一方、マスク体２８は、図２に明示するよ
うに、既存の矩形枠状のマスク体１１を角形の基板８の
四辺に対応して４分割してなる帯状の４個のマスク素体
２９ａ〜２９ｄから構成されている。各マスク素体２９
ａ〜２９ｄには、図４に明示するように、その帯状の両
端側における調整ねじ２７に対応する位置の下面に上方
へ向け凹んだガイド凹部３０がそれぞれ形成されてい
る。このガイド凹部３０は、偏心ピン２３の径ｄよりも
僅かに大きな幅ｌと調整ねじ２７の径Ｄよりも僅かに大
きい長さＬを有する長孔形状であって、その長孔の長手
方向がマスク素体２９ａ〜２９ｄの長手方向に沿った配
置で形成されている。このガイド凹部３０には、マスク
体取付板１２の上面から突出した偏心ピン２３が挿入さ
れており、偏心ピン２３は、調整ねじ２７を回転させた
ときにガイド凹部３０沿って摺動する。

【００１９】さらに、各マスク素体２９ａ〜２９ｄに
は、図２に明示するように、マスク体取付板１２の固定
用ねじ孔２１に対向する箇所に取付孔３１が形成されて
いる。

【００２０】この取付孔３１は、固定ねじ１３の径より
も僅かに大きな幅と調整ねじ２７の径Ｄよりも僅かに大
きい長さを有する長孔形状であって、その長孔の長手方
向がマスク素体２９ａ〜２９ｄの長手方向に対し直交す
る配置で形成されている。これらの詳細については後述
する。

【００２１】図５はマスク体２８およびマスク体取付板
１２の平面図、図６はマスク体２８の一部の斜視図をそ
れぞれ示す。図５において、マスク体２８における相対
向する二つのマスク素体２９ｂ、２９ｄの各々の両端部
には、これらマスク素体２９ｂ、２９ｄと同一幅の矩形
状の防着板３２が突出状態で固定されている。すなわ
ち、防着板３２は、その防着部３２ｂを突出状態に延出
させて、その取付部３２ａがマスク素体２９ｂ、２９ｄ
の下面にねじ３３で固定されている。ここで、マスク素
体２９ｂ、２９ｄの両端部下面側には、図６に明示する
ように、その下面と面一になるように防着板３２の取付
部３２ａを嵌め込むことのできる取付用段部３４が形成
されている。一方、各マスク素体２９ｂ、２９ｄに対し
直交して各々の両端部を互いに突き合わされる各マスク
素体２９ａ，２９ｃには、その両端部下面側に防着板３
２の防着部３２ｂを下面と面一に受け入れることのでき
るガイド用段部３７が形成されている。

【００２２】次に、上記スパッタリング装置における基
板８の成膜範囲の調整手段について説明する。図７
（ａ）〜（ｃ）はマスク体２８のマスク体取付板１２に
対する取付位置を変えて基板８の成膜範囲を変更する状
態をそれぞれ示す平面図で、同図ではマスク体２８にお
けるマスク素体２９ｄを仮想線で例示してある。固定ね
じ１３を緩めてマスク素体２９ａ〜２９ｄの固定を解除
した状態において、操作つまみ部２４の手動操作により
調整ねじ２７を回転させて偏心ピン２３を図７に示すよ
うに順次変位させていくと、この偏心ピン２３はガイド
凹部３０に摺動しながら対応するマスク素体２９ａ〜２
９ｄをそれぞれ図５に矢印で示す内方または外方に移動
させる。ここで、各マスク素体２９ａ〜２９ｄはいずれ
も両端側において２本の偏心ピン２３に係合しているか
ら、各マスク素体２９ａ〜２９ｄは、それらにそれぞれ
対応する２本の調整ねじ２７を同一角度だけ回転させる
ことにより、長手方向の向きを変えることなく移動す
る。

【００２３】図７（ａ）は偏心ピン２３を最も外側（図
の左側）に位置させた場合で、それに応じてマスク素体
２９ａ〜２９ｄも最外方に移動される。このときのマス
ク体２８による基板８へのマスキング代Ｍ１は最小とな
る。全てのマスク素体２９ａ〜２９ｄを最外方に移動さ
せれば、これらマスク素体２９ａ〜２９ｄが矩形状に配
列されてなる開口部３８の面積が最大となる。すなわ
ち、基板８の成膜範囲が最大となる。このとき、各マス
ク素体２９ａ〜２９ｄの互いに隣接する端部間に隙間が
生じるが、その隙間は図６に示すように防着板３２の防
着部３２ｂにより閉塞される。したがって、各マスク素
体２９ａ〜２９ｄの互いに隣接する端部間の隙間からス
パッタ粒子が漏れ出ようとするのを防着板３２で防止す
ることができ、基板８における設定した成膜範囲以外の
箇所に薄膜が生成される不都合が生じることがない。

【００２４】図７（ｃ）は、調整ねじ２７を図７（ａ）
の位置から１８０°回転させた状態を示し、偏心ピン２
３が最も内側（図の右側）に変位されて、マスク素体２
９ｄによる基板８へのマスキング代Ｍ３は最大となる。
全てのマスク素体２９ａ〜２９ｄを最内方に移動させれ
ば、各マスク素体２９ａ〜２９ｄは、図５に示すよう
に、各々の隣接する端部が隙間無く突き合わされ、これ
らマスク素体２９ａ〜２９ｄが矩形状に配列されてなる
開口部３８の面積が最小となって、基板８の成膜範囲が
最小となる。このとき、防着板３２の防着部３２ｂは、
対応するガイド用段部３７内に完全に嵌まり込む。ま
た、図７（ｂ）は調整ねじ２７を図７（ａ）と同図
（ｃ）との各々の角度位置の中間の角度に設定した場合
を示し、このときのマスキング代Ｍ２は最大と最小との
中間となる。なお、調整ねじ２７は、図４に明示するよ
うに、調整用ねじ孔２２の最上部までねじ込まれていな
いので、マスト素体２９ａ〜２９ｄの位置調整のために
回転させたときにねじ端面でマスク素体２９ａ〜２９ｄ
を突き上げることがない。

【００２５】上述のように、マスク体２８の開口部３８
は、調整ねじ２７を図７（ａ）の角度位置と同図（ｃ）
の角度位置との範囲内の任意の角度に設定して各マスク
素体２９ａ〜２９ｄを所望の位置に移動させることによ
って、所望の面積に調節することができる。また、相対
向する二つのマスク素体２９ａ，２９ｃまたは２９ｂ，
２９ｄの間隔の変更、或いは任意のマスク素体２９ａ〜
２９ｄのみの位置変更を行うこともできる。

【００２６】したがって、基板８を基板取付台９に載置
するロボットアームの停止精度のばらつきや組立精度の
ばらつき等に起因するマスク体取付板１２と基板取付台
９との相対位置のずれ等によって、基板８に対する成膜
範囲の再調整が必要な場合には、マスク体取付板１２を
真空チャンバ１に固定したままで、所要のマスク素体２
９ａ〜２９ｄの位置を変更してマスク体２８のマスク体
取付板１２に対する相対位置またはマスク体２８の開口
部３８の形状および位置を容易に且つ正確に調節するこ
とができるとともに、成膜範囲の再現性を精度良く確保
できる。なお、調整ねじ２７の操作つまみ部２４の周囲
に角度を表示するようにすれば、上記の調節作業を容易
に且つ正確に行える。

【００２７】また、設計変更等に伴って、矩形状の基板
８の四辺のうちの一辺のマスキング代を変更するような
場合にも、対応するマスク素体２９ａ〜２９ｄの位置を
変更するだけで対応することができ、従来装置のよう
に、その都度マスク体を新たに製作して交換するといっ
た大きな無駄を省くことができる。さらに、マスク体２
８の定期的な付着膜の除去作業に際しても、マスク体２
８を４分割したマスク素体２９ａ〜２９ｄ毎に除去作業
できるので、大きな面積を有する角形基板のマスキング
用のマスク体２８であっても、個々のマスク素体２９ａ
〜２９ｄは形状が小さく、且つ軽量であることから、脱
着作業が極めて容易となる利点がある。

【００２８】なお、上記実施の形態では、矩形の成膜範
囲の調整について説明したが、本発明は、例えば円形の
成膜範囲の調整にも適用することができる。すなわち、
円環枠体を複数個に分割したマスク素体を縮径または拡
径するように位置を変更する構成とすればよい。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、本発明の請求項１に係る
スパッタリング装置によれば、マスク体を複数のマスク
素体に分割して、この各マスク素体を、個々に位置の変
更が可能な取付状態でマスク体取付板に固定された複数
個のマスク素体を環状に配置した構成としたので、基板
の成膜範囲の形状や位置を変更する場合には、所要のマ
スク素体をその位置を変更したのちにマスク体取付板に
固定するだけの容易な作業で対処することができる。し
たがって、マスク体取付板の位置を調節したり、マスク
体を新たに製作して交換するといったことが不要とな
る。また、マスク体の定期的な付着膜の除去作業を行う
場合、形状が小さく、且つ軽量のマスク素体毎に除去作
業を行えるので、付着膜の除去および脱着の作業を極め
て容易に且つ迅速に行える。

【００３０】また、本発明の請求項２に係るスパッタリ
ング装置によれば、調整ねじを回転操作するだけで、そ
の調整ねじの偏心ピンによってマスク素体を移動させる
ことができ、基板の成膜範囲の調整を極めて容易に行え
る。また、各マスク素体を、偏心ピンとガイド凹部との
係合によって正確に位置決めできるので、基板における
成膜範囲の再現性を精度良く確保できる。

【００３１】さらに、本発明の請求項３に係るスパッタ
リング装置によれば、マスク素体を移動させたときに生
じる隙間を防着板で閉塞して、各マスク素体の互いに隣
接する端部間の隙間からスパッタ粒子が漏れ出ようとす
るのを防着板で防止することができるから、基板におけ
る設定した成膜範囲以外の箇所に薄膜が生成するのを確
実に防止できる。

【００３２】さらにまた、本発明の請求項４に係るスパ
ッタリング装置によれば、固定ねじを緩めてマスク素体
の固定を解除した状態でマスク素体を移動させ、マスク
素体の位置決めが終了したのちに、そのまま固定ねじを
締め付けることによってマスク素体を位置決め状態に固
定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るスパッタリング装
置を示す概略縦断面図。

【図２】同上装置の要部の分解斜視図。

【図３】同上装置のマスク体取付板の一部の拡大斜視
図。

【図４】同上装置の要部の破断して示した要部の拡大分
解斜視図。

【図５】同上装置の要部の平面図。

【図６】同上装置の防着板の作用状態を示す斜視図であ
る。

【図７】（ａ）〜（ｃ）は同上装置における成膜範囲の
調整操作を示す要部の平面図。

【図８】従来のスパッタリング装置を示す概略縦断面
図。

【図９】同上装置の一部の分解斜視図。

【符号の説明】

７ ターゲット ８ 基板 １２ マスク体取付板 １３ 固定ねじ ２２ 調整用ねじ孔 ２３ 偏心ピン ２７ 調整ねじ ２８ マスク体 ２９ａ〜２９ｄ マスク素体 ３０ ガイド凹部 ３１ 取付孔 ３２ 防着板 ３２ｂ 防着部 ３７ ガイド段部（ガイド部）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スパッタリング材料のターゲットから放
   出されるスパッタ粒子によって前記ターゲットに対向配
   置された基板の表面に薄膜を生成するスパッタリング装
   置において、 前記基板の周縁部をマスキングして基板上の成膜範囲を
   制御する枠形状のマスク体と、 前記マスク体が固定されるマスク体取付板とを備え、 前記マスク体は、枠体を分割した形状の複数個のマスク
   素体が環状に配置されるとともに、前記各マスク素体が
   個々に位置の変更が可能な取付状態で前記マスク体取付
   板に固定されてなることを特徴とするスパッタリング装
   置。
2. 【請求項２】 マスク体が、複数個の帯状のマスク素体
   を矩形状に配列してマスク体取付板に位置の変更が可能
   な取付状態で固定されてなり、 前記マスク体取付板における前記各マスク素体の各々の
   長手方向の両側部に対向する箇所にそれぞれ形成された
   調整用ねじ孔に調整ねじが個々に螺合され、 前記各調整ねじの前記マスク素体側の端面の一側縁から
   一体に突出された偏心ピンが、前記マスク素体にその長
   手方向に沿って形成された長孔状であって、前記偏心ピ
   ンの径に対応する幅と前記調整ねじの径に対応する長さ
   を有する長孔状のガイド凹部に摺動自在に挿入されてい
   る請求項１に記載のスパッタリング装置。
3. 【請求項３】 隣接する各２個のマスク素体における互
   いに突き合わされる各々の端部のうちの一方の端部に、
   防着板がその防着部を突出させて固定され、且つ他方の
   端部に前記防着板の防着部が摺動自在に嵌まり込むガイ
   ド部が形成されている請求項２に記載のスパッタリング
   装置。
4. 【請求項４】 各マスク素体に、調整ねじの径に対応す
   る長さを有する長孔状の取付孔が短手方向に沿ってそれ
   ぞれ形成されているとともに、前記各マスク素体が、前
   記取付孔を挿通してマスク体取付板のねじ孔にねじ込ま
   れた固定ねじにより前記マスク体取付板にそれぞれ固定
   されている請求項２または３に記載のスパッタリング装
   置。