JPH11131212A - 枚葉式スパッタ装置、枚葉式スパッタ方法及びスパッタ膜 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板支持台３の入れ替えなく成膜パターン
（マスクパターン）の変更に対応できるようにし、もっ
て成膜パターンの変更に伴うタクトタイムの低下を防止
する。 【解決手段】 基板支持台３には、基板を介してメタル
マスクを吸着する磁石４が設けられた枚葉式スパッタ装
置において、基板支持台３の磁石４を、マスクパターン
が異なる複数種類のメタルマスクの非開口部の総てに対
応する領域に沿った配列で設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば液晶基板、
半導体基板、光又は磁気記録基板等の製造時の成膜に用
いられる枚葉式スパッタ装置、枚葉式スパッタ方法、こ
れらによって形成されたスパッタ膜に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、カラー液晶ディスプレイの応用分
野の拡大やこれらの市場の拡大と共に、ブラックマトリ
クス（ＢＭ）用、メタル電極用、絶縁膜用、透明電極用
等の各種のスパッタ成膜装置が開発されている。これら
のスパッタ装置は、基板の大型化と共に、生産性に優れ
るインライン式の装置が主流となっている。このインラ
イン式の装置にもいくつかの欠点はあるが、多面取りの
大型基板の特定領域に成膜を施す場合、必然的にトレイ
を用いることになるため、マスクの位置決め、脱着、搬
送が容易であるという特徴を有する。

【０００３】一方、近年、半導体基板等の小型基板への
成膜やドライエッチングで用いられてきた枚葉式スパッ
タ装置が、そのいくつかのインライン式の装置にはない
利点のために、大型の基板へのスパッタ成膜に用いられ
るようになっきている。

【０００４】更に、ＴＦＴ液晶パネルのカラーフィルタ
ー基板のＩＴＯ膜の形成は、マスク成膜程度の形状制度
で十分であるため、従来その取り扱いやすさからインラ
イン式の装置よるものが主流であったが、枚葉式スパッ
タ装置による例も見られるようなってきている。

【０００５】従来、枚葉式スパッタ装置でマスク成膜を
行う場合、メタルマスクの非開口部に対応した領域に磁
石を埋設した基板支持台（サセプター）をスパッタ室に
設け、メタルマスクを仮止めした基板をこの基板支持台
に保持させると共に、基板を介して磁石でメタルマスク
を吸着して、メタルマスクを基板へ密着させることが行
われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
式では一種類の成膜パターンしか処理できない問題があ
る。つまり、磁石配列と異なるマスクパターンの場合、
メタルマスクの非開口部の位置と磁石の埋設位置との間
にずれを生じ、メタルマスクの一部に浮きを生じて、ス
パッタ膜がメタルマスクの非開口部のまで入り込んで形
成されてしまうことを生じる。

【０００７】このため、成膜パターンが基板サイズの変
更等によって異なる場合、これに合わせた新たな磁石配
列の基板支持台を用意する必要がある。特に枚葉式スパ
ッタ装置において、異なる成膜パターンの基板を作成す
るためには、通常複数設けられているスパッタ室を、各
成膜パターン毎の専用のスパッタ室として割り当て、夫
々に当該成膜パターン（マスクパターン）に合わせた磁
石配列の基板支持台を設けておく必要がある。

【０００８】しかしながら、上記のような専用スパッタ
室とすると、成膜パターンに応じて基板を搬入するスパ
ッタ室を選択しなければならないことから、成膜パター
ン毎に分けて外部カセットを管理する等、余分な手間が
かかる問題がある。また、一種類の成膜パターンの基板
を所定枚数処理している間、他のスパッタ室は休止状態
となるため、タクトタイムの低下を招く問題もある。同
じ成膜パターンの基板毎にまとめて処理するために、成
膜パターンの変更の都度各スパッタ室の基板支持台を入
れ替え、複数のスパッタ室総てを利用して処理すること
でタクトタイムを稼ぐことも考えられる。しかし、基板
支持台の交換の頻度によっては却って稼働率の低下を招
き、また膜中へのゴミ混入の危険が増大する。

【０００９】本発明は、このような枚葉式スパッタにお
ける問題点に鑑みてなされたもので、基板支持台の入れ
替えなく成膜パターン（マスクパターン）の変更に対応
できるようにし、もって成膜パターンの変更に伴うタク
トタイムの低下を防止することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、メタルマスク
を仮止めした基板を搬入室から加熱室及びスパッタ室を
経て搬出室へと搬送する搬送手段と、スパッタ室内に設
けられていて、加熱室からスパッタ室に搬送されてきた
基板を保持する基板支持台とを有し、しかも基板支持台
には、基板を介してメタルマスクを吸着する磁石が設け
られた枚葉式スパッタ装置において、基板支持台の磁石
が、マスクパターンが異なる複数種類のメタルマスクの
非開口部の総てに対応する領域に沿った配列で設けられ
ていることを特徴とする枚葉式スパッタ装置を提供する
ものである。

【００１１】また、本発明は、メタルマスクを仮止めし
た基板を、搬入室から加熱室に搬送して加熱した後スパ
ッタ室へ搬送し、スパッタ室で基板を基板支持台に保持
すると共に基板支持台に設けられた磁石でメタルマスク
を吸着して基板面に密着させてスパッタによるマスク成
膜を施した後、搬出室へと搬送する枚葉式スパッタ方法
において、基板支持台に、マスクパターンが異なる複数
種類のメタルマスクの非開口部の総てに対応する領域に
沿った配列で磁石を設けておき、同じスパッタ室で基板
支持台を変えることなく、この複数種類のメタルマスク
によるマスク成膜を行うことを特徴とする枚葉式スパッ
タ方法を提供するものである。

【００１２】更に本発明は、上記枚葉式スパッタ装置及
び枚葉式スパッタ方法により形成されたスパッタ膜を提
供するものでもある。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る枚葉式スパッ
タ装置の室構成の一例を示す模式図、図２ははメタルマ
スク２を仮止めした基板１を基板支持台３に保持させた
状態の模式図、図３は基板支持台３の磁石４の配列例を
示す概略図、図４は基板１に仮止めされるメタルマスク
２の例を示す概略図である。

【００１４】図１において、５ａ，５ｂは搬入搬出室、
６はメタルマスク２を仮止めした基板１（図２参照）を
加熱するためのホットプレート（図示されていない）が
設けられた加熱室、７ａ〜７ｃは基板支持台３（図２参
照）が設けられ、スパッタによるマスク成膜を施すため
のスパッタ室、８は搬送用ロボット等の搬送手段（図示
されていない）が設けられた搬送室である。搬入搬出室
５ａ，及び５ｂと搬送室８との間、搬送室８と加熱室６
及びスパッタ室７ａ〜７ｃとの間は夫々ゲートバルブ
（図示されていない）で仕切られており、夫々独立に排
気、運転できるようになっている。

【００１５】図１において、９ａ，９ｂは外部カセット
で、搬入搬出室５ａ側の外部カセット９ａにはメタルマ
スク２が仮止めされた複数枚の基板１が収納されてい
る。この外部カセット９ａに収納された基板１は、搬送
室８との間が遮断された状態で外部に開放される搬入搬
出室５ａに搬入される。基板１が搬入された搬入搬出室
５ａ内は、外部との間を遮断した後、排気される。

【００１６】上記搬入搬出室５ａ内の排気完了後、搬送
手段により、搬入搬出室５ａの基板１が搬送室８を介し
て加熱室６へと搬送され、加熱室６内のホットプレート
によって基板１の加熱が行われる。この時、基板１とメ
タルマスク２の熱膨張差による基板１の損傷を防止する
ため、メタルマスク２の仮止めは、通常、基板１の短辺
側の２点程度で行われているものである。

【００１７】加熱室６で加熱された基板１は、搬送手段
により、搬送室８を介してスパッタ室７ａ〜７ｃのいず
れかに搬入される。各スパッタ室７ａ〜７ｃには夫々基
板支持台３が設けられており、スパッタ室７ａ〜７ｃに
水平搬送されてきた基板１は基板支持台３に保持され、
その後基板支持台３がほぼ直立して、サイドスパッタに
よるマスク成膜が施されるものである。また、基板支持
台１の下側からヒーターによる加熱が行われ、基板１の
冷却を防止できるようになっている。

【００１８】基板支持台３の基板保持位置には、図３に
示されるように、磁石４が所定の配列で埋設されている
ものである。本例における磁石４の配列は、図４及び図
５に示されるマスクパターンの２種類のメタルマスク２
を対象としたもので、両メタルマスク２の非開口部２ａ
に対応する領域に沿った配列となっている。即ち、両メ
タルマスク２を重ねた時に、両メタルマスク２の開口部
２ｂが重なる領域以外の領域に沿った配列となってい
る。尚、図４及び図５に示されるメタルマスク２の開口
部２ｂにおける詳細形状は省略してあり、図３に示され
る磁石４の配列もこの省略形状に合わせたものとなって
いる。

【００１９】上記のように、基板支持台３に埋設されて
いる磁石４は、図４のメタルマスク２の非開口部２ｂ
と、図５に示されるメタルマスク２の非開口部２ｂの両
者総てに対応する位置に設けられている。従って、基板
支持台３に保持された基板１のメタルマスク２のマスク
パターンが図４と図５のいずれのものであっても、メタ
ルマスク２の非開口部２ｂ全体を基板１を介して吸着で
き、浮きを生じさせることなくしっかり基板１の表面に
密着させることができる。この配列の磁石４を有する基
板支持台３を総てのスパッタ室７ａ〜７ｃに設けておけ
ば、基板１が図４と図５のいずれのメタルマスク２を有
するものであるかに拘らず、いずれのスパッタ室７ａ〜
７ｂでも回り込みのないマスク成膜を行うことができ
る。

【００２０】更に具体的に説明すると、図４のメタルマ
スク２は、３６０×４６５ｍｍの基板１から１０．４イ
ンチ４面取りを行うためのもので、図５のメタルマスク
２は、同じ大きさの基板１から１２．１インチ２面取り
を行うためのものである。そして、図３に示される磁石
４の配列は、同じ基板支持台３でこの２面取りと４面取
りを行えるようにするものである。

【００２１】メタルマスク２は、磁性体で構成されてい
るもので、通常、厚み０．２ｍｍ程度のＦｅ−Ｎｉ合金
の板材をエッチングしてマスクパターンを形成したもの
が使用される。基板１は非磁性体で、通常、ガラス板が
使用される。また、磁石４としては、耐熱性のあるＳｍ
−Ｃｏ系のものが好ましい。

【００２２】上記のようにして、スパッタ室７ａ〜７ｃ
でスパッタによるマスク成膜が施された基板１は、搬送
手段により、搬送室８を介して搬入搬出室５ａへ搬送さ
れ、その後取り出されることになる。

【００２３】上記の例においては、３つのスパッタ室７
ａ〜７ｃを有するものとなっているが、１つのスパッタ
室７ａのみでも、上述の配列の磁石４が設けられた基板
支持台３を設けておくことにより、成膜パターン変更に
伴うタクトタイムの低下を防止することができる。但
し、上述したように、複数のスパッタ室７ａ，７ｂ，…
に対して上述の配列の磁石４が設けられた基板支持台３
を設けておくと、より効果的である。

【００２４】上記の例においては、マスクパターンが相
違する２種類のメタルマスク２を用いているが、メタル
マスク２の種類が３種類以上であっても、これら３種類
以上の非開口部２ｂの総てに対応する領域に沿った配列
で磁石４を設けておくことで、同様の利益を得ることが
できる。

【００２５】搬入搬出室５ａ，５ｂは、通常、５ａから
搬入された基板は５ａに戻り、５ｂから搬入された基板
は５ｂに戻る構成となっており、例えば、５ａからの基
板を成膜中に、５ｂでは前カセットの基板の搬出、新カ
セットの基板の搬入を行う。

【００２６】図６は磁石４の配列の他の例を示すもの
で、１２．１インチ２面取りと１５インチ１面取りの両
メタルマスク２の非開口部２ｂの両者総てに対応する位
置に磁石４を設けたものとなっている。

【００２７】尚、基板支持台３の磁石４の配列は、処理
する成膜パターンの種類に応じて加工することができる
が、予め磁石４を埋め込む穴を加工しておき、必要に応
じて（成膜パターンに応じて）この穴に磁石４を挿入し
て配列し、不要な穴は磁石４と同形状でしかも基板支持
台３と同じ材質（例えばＳＵＳ等）のめくら板で埋めて
均熱化できるようにしておくと便利である。

【００２８】以下、本発明を実施例及び比較例により説
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【００２９】

【実施例】

実施例１ 赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三色のカラーフィルタ
ーと保護層とを設けた、１２．１インチ２面取りの３６
０×４６５ｍｍで厚み０．７ｍｍの基板を用意し、洗浄
後、図５に示す形状のメタルマスクを位置だしして基板
に仮止めし、図１に模式的に示す枚葉式スパッタ装置に
より、ＩＴＯ膜のマスク成膜を行った。但し、スパッタ
室の基板支持台の磁石配列は、図３に示されるように、
１０．４インチ４面取りと共用の配列とした。

【００３０】上記基板支持台へのメタルマスク付基板の
供給、成膜後の回収搬送に磁石の影響は認められず、メ
タルマスクの開口部端面における膜切れも従来と同様に
問題のないものであった。

【００３１】１２．１インチ２面取り用のメタルマスク
の開口部の下には、１０．４インチ４面取り用のメタル
マスクの密着に用いる磁石が位置しており、理由は不明
であるが、この部分の抵抗、透過率等の膜質は、磁石が
配列されていない部分と同様であった。また、この共用
配列の基板支持台を用いて１０．４インチ４面取り基板
のマスク成膜を行った場合も同様に、搬送、膜質ともに
問題がないことが確認できた。

【００３２】実施例２ 図６に示されるような、１２．１インチ２面取りと１５
インチ１面取りを共用する磁石配列の基板支持台を用意
し、実施例１と同様にして、１２．１インチ２面取りメ
タルマスク付基板と１５インチ１面取りメタルマスク付
基板とを処理した。

【００３３】上記の結果、実施例１と同様に、搬送、膜
質ともに問題がないことが確認できた。

【００３４】比較例１ 図４に示す１０．４インチ４面取り用のメタルマスク付
基板と、図６に示す、１２．１インチ２面取りと１５イ
ンチ１面取りを共用する磁石配列の基板支持台とを用い
てマスク成膜を行った。

【００３５】マスクパターンと磁石配列が合っていない
ため、メタルマスクの開口部端面で膜ぼけが発生し、実
用上問題であった。従って、１０．４インチ４面取り用
の磁石配列を有する基板支持台を新規作成して交換する
必要を生じた。

【００３６】また、１０．４インチ４面取り基板と１５
インチ１面取り基板とを量産するために、図１に示され
るスパッタ室を１０．４インチ用と１５インチ用とに分
けて割り当ててマスク成膜を行った。しかし、この方法
では、実施例１及び２に示す共用の基板支持台を用いた
場合の基板１枚当たりのタクトタイムが約８０秒であっ
たのに対し、１０．４インチ用と１５インチ用に夫々２
室のスパッタ室を割り当てた場合で１２０秒、夫々１室
のスパッタ室を割り当てた場合で２００秒のタクトタイ
ムとなり、大幅にタクトタイムが低下した。

【００３７】一方、成膜パターンに応じて基板支持台を
交換し、３室で同一の成膜パターンを処理することとし
たところ、基板支持台交換後の温度上昇、ダミーによる
成膜確認などを含めて交換に約１日を要し、交換頻度に
よっては稼働率が大幅に低下した。また、膜へのゴミの
混入も生じやすく、好ましいものではなかった。

【００３８】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、枚
葉式スパッタ装置の利点を生かしつつ、成膜パターンに
拘らず効率よくマスク成膜を施すことができ、品質面、
管理面、コスト面のいずれにおいても優れたマスク成膜
が可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る枚葉式スパッタ装置の室構成の一
例を示す模式図である。

【図２】メタルマスクを仮止めした基板を基板支持台に
保持させた状態の模式図である。

【図３】基板支持台の磁石の配列例を示す概略図であ
る。

【図４】基板に仮止めされるメタルマスクの例を示す概
略図である。

【図５】基板に仮止めされるメタルマスクの他の例を示
す概略図である。

【図６】基板支持台の磁石の他の配列例を示す概略図で
ある。

【符号の説明】

１ 基板 ２ メタルマスク ２ａ 非開口部 ２ｂ 開口部 ３ 基板支持台 ４ 磁石 ５ａ 搬入搬出室 ５ｂ 搬入搬出室 ６ 加熱室 ７ａ スパッタ室 ７ｂ スパッタ室 ７ｃ スパッタ室 ８ 搬送室 ９ａ 外部カセット ９ｂ 外部カセット

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 メタルマスクを仮止めした基板を搬入室
   から加熱室及びスパッタ室を経て搬出室へと搬送する搬
   送手段と、スパッタ室内に設けられていて、加熱室から
   スパッタ室に搬送されてきた基板を保持する基板支持台
   とを有し、しかも基板支持台には、基板を介してメタル
   マスクを吸着する磁石が設けられた枚葉式スパッタ装置
   において、 基板支持台の磁石が、マスクパターンが異なる複数種類
   のメタルマスクの非開口部の総てに対応する領域に沿っ
   た配列で設けられていることを特徴とする枚葉式スパッ
   タ装置。
2. 【請求項２】 複数のスパッタ室を有し、しかも各スパ
   ッタ室に同じ磁石配列の基板支持台が設けられているこ
   とを特徴とする請求項１の枚葉式スパッタ装置。
3. 【請求項３】 メタルマスクを仮止めした基板を、搬入
   室から加熱室に搬送して加熱した後スパッタ室へ搬送
   し、スパッタ室で基板を基板支持台に保持すると共に基
   板支持台に設けられた磁石でメタルマスクを吸着して基
   板面に密着させてスパッタによるマスク成膜を施した
   後、搬出室へと搬送する枚葉式スパッタ方法において、 基板支持台に、マスクパターンが異なる複数種類のメタ
   ルマスクの非開口部の総てに対応する領域に沿った配列
   で磁石を設けておき、同じスパッタ室で基板支持台を変
   えることなく、この複数種類のメタルマスクによるマス
   ク成膜を行うことを特徴とする枚葉式スパッタ方法。
4. 【請求項４】 複数のスパッタ室に夫々同じ磁石配列の
   基板支持台を設けておき、各スパッタ室で複数種類のメ
   タルマスクによるマスク成膜を行うことを特徴とする請
   求項３の枚葉式スパッタ方法。
5. 【請求項５】 請求項１又は２の枚葉式スパッタ装置又
   は請求項３又は４のスパッタ方法によって形成されたス
   パッタ膜。
6. 【請求項６】 透明導電膜である請求項５のスパッタ
   膜。