JP4101966B2 - Thin film deposition equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜の成膜装置に関し、特に、チャンバー壁や内部構造物への膜の付着を抑制し、これらに付着した膜の剥離による発塵を防止する薄膜の成膜装置の構造およびこれを用いて薄膜が形成された液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図4は、従来の薄膜の成膜装置の構造を示す断面図である。図において、1は真空チャンバーのチャンバー壁、12は被処理基板である基板3を載置するためのサセプター、4は基板3と対向して設けられたターゲット、15はサセプター12及び基板3と接触せずに基板3周辺部を全周にわたって上側より覆う枠状のマスク、6はグランドシールド、7はガス配管をそれぞれ示している。
従来装置による薄膜の成膜方法を説明する。真空チャンバー内のサセプター12に基板3を載置し、ガス配管7を通してチャンバー内に放電用ガスを導入する。基板3と対向するターゲット4に負電荷を印加してプラズマ放電させ、スパッタリングにより基板3表面に薄膜を形成する。サセプター12とターゲット4の間には、基板3周囲を覆う枠状のマスク15が配置され、基板3周辺部への膜の付着を防止している。なお、図5は、ターゲット4側からマスク15を見た時の正面図である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の成膜装置においては、基板3表面における異常放電防止のため、マスク15と基板3が接触しないように1mm以上の間隔をあける必要があった。また、基板3周辺部まで成膜する場合には、マスク15の開口面積を広くとり、マスク15と基板3が重なり合う量を小さくする必要があった。このため、成膜時には、図6に示すように、膜8が基板3とマスク15の隙間を通って、マスク15裏面側やサセプター12の周辺部及びガス配管7等の構造物や、チャンバー壁1に回り込んで付着し、ある程度の厚さになると膜8がフレーク9となって剥がれ、これらが基板3上に付着するとパターン欠陥等を引き起こし、製品の歩留まりを低下させるという問題があった。例えば、上記の従来装置を用いて薄膜が形成された液晶表示装置では、図7に示すようなパターン欠陥が発生し易く、高品質な液晶表示装置を得ることが困難であった。図7において(a)は正常な配線、(b)は歩留まり低下の原因となる断線、(c)(d)は、品質低下の原因となるパターン異常を示している。
【0004】
本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、薄膜の成膜装置のチャンバー壁や内部構造物への膜の付着を抑制し、これらに付着した膜の剥がれによる発塵を防止するとともにパターン欠陥のない高品質な液晶表示装置を得ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる薄膜の成膜装置は、被処理基板が設置された真空チャンバー中に放電用ガスを導入し、基板と対向して設けられたターゲットに負電荷を印加してプラズマ放電させ、スパッタリングにより基板表面に薄膜を形成する成膜装置において、基板を載置するためのサセプターと、サセプター及び基板と接触せずに基板周辺部を全周にわたって上側より覆う枠状のマスクを備え、サセプター表面周辺部とマスク裏面に、互いに所定の間隔を保ちながら噛み合う堤防状の凸部を設けたものである。
また、サセプターとマスクの間隔は1〜5mmとし、被処理基板側からサセプターとマスクの隙間を通してチャンバー壁が直接見えない屈曲構造としたものである。
【0006】
また、サセプター表面周辺部の凸部は、被処理基板端部よりも外周側に設けられ、基板端部と凸部の間の部分は、基板面よりも低い位置となるようにしたものである。
また、サセプター表面周辺部の凸部及びマスク裏面の凸部は、それぞれ複数段ずつ設けられ、それらが交互に噛み合っているものである。
さらに、マスク裏面の凸部は、サセプター表面周辺部に設けられた被処理基板に最も近い凸部よりも外周側に設けられているものである。
【0007】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の実施の形態1である薄膜の成膜装置の構造を示す断面図である。図において、1は真空チャンバーのチャンバー壁、2は被処理基板である基板3を載置するためのサセプター、4は基板3と対向して設けられたターゲット、5はサセプター2及び基板3と接触せずに基板3周辺部を全周にわたって上側より覆う枠状のマスク、6はグランドシールド、7はガス配管をそれぞれ示している。また、本実施の形態では、サセプター2表面周辺部とマスク5裏面に、互いに所定の間隔を保ちながら噛み合う堤防状の凸部2a、5aを設けている。さらに、サセプター2とマスク5の間隔は1〜5mmとし、基板3側からサセプター2とマスク5の隙間を通してチャンバー壁1が直接見えない屈曲構造としたものである。
【0008】
本実施の形態における薄膜の成膜装置は、基板3が設置された真空チャンバー中にガス配管7より放電用ガスを導入し、基板3と対向して設けられたターゲット4に負電荷を印加してプラズマ放電させ、スパッタリングにより基板3表面に薄膜を形成するものである。
本実施の形態では、サセプター2表面周辺部の凸部2aは、基板3端部よりも外周側の基板端部3から数mm隔てた位置に設けられ、基板3端部と凸部2aの間の部分は、基板3面よりも低い位置となるようにした。また、マスク5裏面のL字型の凸部5aは、サセプター2の凸部2aよりも外周側に設けられ、それぞれの凸部2a及び凸部5aは互いに1〜5mmの間隔を保ちながら噛み合っている。
【0009】
このように構成された薄膜の成膜装置では、成膜時に、図2に示すように、膜8は、主に基板3、マスク5表面に付着し、基板3とマスク5の隙間を通って回り込んだ膜8は、サセプター2表面周辺部の凸部2a及びマスク5裏面の凸部5aに付着するため、チャンバー壁1やガス配管7等の内部構造物への付着が抑制される。このため、従来の成膜装置で発生していた膜8の剥がれによるフレークの発生を防止することができる。また、サセプター2及びマスク5は、表面処理により、付着した膜8の密着強度が大きく剥がれにくいため、付着した膜8が所定の厚さになってフレークとなる前に、定期的に交換すればよい。さらに、膜8が厚くなった場合でも、基板3とサセプター2の凸部2aには数mmの隙間を設けており、且つ基板3端部と凸部2aの間の部分は、基板3面よりも低い位置としているため、凸部2aに付着した膜8が剥がれても基板3には付着しない。
【0010】
以上のように、本実施の形態によれば、サセプター2表面周辺部とマスク5裏面に、互いに所定の間隔を保ちながら噛み合う堤防状の凸部2a、5aを設けたので、成膜時に基板3とマスク5の隙間を通って回り込んだ膜8が、サセプター2の凸部2a及びマスク5の凸部5aに付着することにより、チャンバー壁1やガス配管7等の内部構造物への膜の付着が抑制され、付着膜の剥がれによるフレークの発生を防止することができる。このため、フレークに起因するパターン欠陥等の不良の発生が抑制され、製品の歩留まりが向上する。
なお、本実施の形態における薄膜の成膜装置は、薄膜トランジスタを含むスイッチング素子およびこのスイッチング素子を経てそれぞれ制御される表示素子を有するTFTアレイ基板と、透明電極およびカラーフィルタ等を有する対向電極基板の間に液晶が挟持されてなる液晶表示装置の製造に用いられる。本実施の形態における薄膜の成膜装置を用いて、基板表面に薄膜が形成された液晶表示装置は、パターン欠陥の発生が抑制されるため、高品質な液晶表示装置を高い歩留まりで得ることが可能となる。
【0011】
実施の形態2.
図3は、本発明の実施の形態2である薄膜の成膜装置を示す部分拡大断面図である。図において2a、2bは、サセプター2表面周辺部に設けられた堤防状の凸部、5a、5bはマスク5裏面に設けられた堤防状の凸部であり、サセプター2の凸部2a、2bとマスク5裏面の凸部5a、5bは、互いに所定の間隔を保ちながら噛み合っている。なお、図中、同一、相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
本実施の形態では、サセプター2表面周辺部とマスク5裏面に、それぞれ2段ずつ堤防状の凸部(2a、2b、5a、5b)を設け、それらが交互に噛み合うように配置した。マスク5裏面の凸部5a、5bは、サセプター2表面周辺部に設けられた被処理基板3に最も近い凸部2aよりも外周側に設けられている。また、サセプター2の凸部2aは、基板3端部から数mm隔てた位置に設けられ、基板3端部と凸部2aの間の部分は、基板3面よりも低い位置となるようにした。なお、本実施の形態では、サセプター2及びマスク5の凸部をそれぞれ2段ずつ設けたが、3段以上の複数段ずつ設け、それらが交互に噛み合うようにしても良い。
以上のように、本実施の形態によれば、サセプター2表面周辺部とマスク5裏面の堤防状の凸部を多段構造とすることにより、上記実施の形態1よりもさらに成膜時の膜8のトラップ効果が高まり、チャンバー壁1やガス配管7等の内部構造物への膜8の付着をさらに抑制することができる。
【0012】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、基板を載置するためのサセプターと、サセプター及び基板と接触せずに基板周辺部を全周にわたって上側より覆う枠状のマスクを備えた薄膜の成膜装置において、サセプター表面周辺部とマスク裏面に、互いに所定の間隔を保ちながら噛み合う堤防状の凸部を設けたので、成膜時に基板とマスクの隙間を通って回り込んだ膜が、サセプター及びマスクに設けられた凸部に付着することにより、チャンバー壁やガス配管等の内部構造物への膜の付着が抑制され、付着膜の剥がれによるフレークの発生を防止することができ、パターン欠陥の発生が抑制され、製品の歩留まりが向上する。
また、本発明における成膜装置を用いて薄膜を形成することにより、パターン欠陥が少なく、高品質な液晶表示装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1である薄膜の成膜装置の構造を示す断面図である。
【図2】 本発明の実施の形態1である薄膜の成膜装置における成膜時の膜の付着状況を説明する部分拡大断面図である。
【図3】 本発明の実施の形態2である薄膜の成膜装置を示す部分拡大断面図である。
【図4】 従来の薄膜の成膜装置の構造を示す断面図である。
【図5】 従来の薄膜の成膜装置におけるマスクをターゲット側から見た時の正面図である。
【図6】 従来の薄膜の成膜装置における成膜時の膜の付着状況を説明する部分拡大断面図である。
【図7】 従来の薄膜の成膜装置を用いて形成された配線のパターン欠陥を示す図である。
【符号の説明】
1 チャンバー壁、2、12 サセプター、2a、2b 凸部、3 基板、
4 ターゲット、5、15 マスク、5a、5b 凸部、
6 グランドシールド、7 ガス配管、8 膜、9 フレーク。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a thin film deposition apparatus, and more particularly to a structure of a thin film deposition apparatus that suppresses adhesion of a film to a chamber wall or an internal structure and prevents dust generation due to peeling of the film adhered to the chamber wall and internal structure. The present invention relates to a liquid crystal display device in which a thin film is formed.
[0002]
[Prior art]
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional thin film deposition apparatus. In the figure, 1 is a chamber wall of a vacuum chamber, 12 is a susceptor for placing a
A method for forming a thin film using a conventional apparatus will be described. The
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional film forming apparatus as described above, it is necessary to provide an interval of 1 mm or more so that the
[0004]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and suppresses the adhesion of the film to the chamber wall or internal structure of the thin film deposition apparatus, and the occurrence of the peeling due to the peeling of the film adhered to these. An object of the present invention is to obtain a high-quality liquid crystal display device that prevents dust and has no pattern defects.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The thin film deposition apparatus according to the present invention introduces a discharge gas into a vacuum chamber in which a substrate to be processed is installed, applies a negative charge to a target provided opposite to the substrate, and causes plasma discharge to perform sputtering. In the film forming apparatus for forming a thin film on the surface of the substrate, the susceptor surface is provided with a susceptor for mounting the substrate, and a frame-shaped mask that covers the periphery of the substrate from above without contacting the susceptor and the substrate. Embankment-shaped convex portions that mesh with each other while maintaining a predetermined interval are provided on the peripheral portion and the back surface of the mask.
The distance between the susceptor and the mask is 1 to 5 mm, and the chamber wall is bent from the substrate to be processed through the gap between the susceptor and the mask.
[0006]
Further, the convex portion at the periphery of the susceptor surface is provided on the outer peripheral side with respect to the processed substrate end, and the portion between the substrate end and the convex portion is positioned lower than the substrate surface. .
Moreover, the convex part of the peripheral part of a susceptor surface and the convex part of a mask back surface are provided in multiple steps, respectively, and they are meshing alternately.
Further, the convex portion on the back surface of the mask is provided on the outer peripheral side of the convex portion closest to the substrate to be processed provided in the peripheral portion of the susceptor surface .
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a thin film forming apparatus according to
[0008]
The thin film deposition apparatus in the present embodiment introduces a discharge gas from a
In the present embodiment, the
[0009]
In the thin film deposition apparatus configured as described above, as illustrated in FIG. 2, the
[0010]
As described above, according to the present embodiment, the embankment-shaped
Note that the thin film deposition apparatus in this embodiment includes a TFT array substrate having a switching element including a thin film transistor and a display element controlled through the switching element, and a counter electrode substrate having a transparent electrode, a color filter, and the like. It is used for manufacturing a liquid crystal display device in which liquid crystal is sandwiched between them. In the liquid crystal display device in which a thin film is formed on the substrate surface using the thin film formation apparatus in this embodiment mode, generation of pattern defects is suppressed, so that a high-quality liquid crystal display device can be obtained with high yield. It becomes possible.
[0011]
FIG. 3 is a partially enlarged sectional view showing a thin film forming apparatus according to the second embodiment of the present invention. In the figure, 2a and 2b are embankment-like convex portions provided on the periphery of the surface of the
In the present embodiment, bank-shaped convex portions (2a, 2b, 5a, 5b) are provided in two steps on the periphery of the surface of the
As described above, according to the present embodiment, the ridge-like convex portions on the front surface of the
[0012]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a thin film including a susceptor for mounting a substrate and a frame-like mask that covers the entire periphery of the substrate from above without contacting the susceptor and the substrate is formed. In the apparatus, since the embankment-shaped convex portions that mesh with each other while maintaining a predetermined distance are provided on the peripheral portion of the susceptor surface and the back surface of the mask, the film that wraps around through the gap between the substrate and the mask during film formation becomes the susceptor and mask. By adhering to the projections provided in the film, the adhesion of the film to the internal structure such as the chamber wall and gas piping is suppressed, and the occurrence of flakes due to peeling of the adhered film can be prevented, and the occurrence of pattern defects Is suppressed and the yield of the product is improved.
Further, by forming a thin film using the film forming apparatus of the present invention, a high-quality liquid crystal display device with few pattern defects can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a thin film deposition apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view for explaining the state of film adhesion during film formation in the thin film forming apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a partially enlarged sectional view showing a thin film forming apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional thin film deposition apparatus.
FIG. 5 is a front view of a mask in a conventional thin film deposition apparatus as viewed from the target side.
FIG. 6 is a partially enlarged cross-sectional view for explaining the state of film adhesion during film formation in a conventional thin film forming apparatus.
FIG. 7 is a diagram showing a pattern defect of a wiring formed using a conventional thin film forming apparatus.
[Explanation of symbols]
1 chamber wall, 2, 12 susceptor, 2a, 2b convex part, 3 substrate,
4 target, 5, 15 mask, 5a, 5b convex part,
6 Ground shield, 7 gas piping, 8 membranes, 9 flakes.
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