JP2005256094A - 成膜装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板の撓みを抑止し、より確実に均一な膜厚の膜部材を成膜する。
【解決手段】 基板Ｘの下面に膜部材を成膜する成膜装置であって、上記基板Ｘの端部を上記基板中央に向けて上向きとなるように角度を持たせて保持する基板保持機構５を有する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、基板に成膜する成膜装置に関するものである。

一般的に、有機ＥＬ表示装置等のフラットパネルディスプレイに用いられる基板に対しては、真空蒸着法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、スパッタリング法あるいはイオンプレーディング法等を用いる成膜装置によって有機材料や無機材料の薄膜を成膜している。

このような成膜装置においては、基板の成膜面を下面として成膜室内に配置し、成膜材料を成膜室の低部に配置された蒸着源やスパッタリングターゲットから蒸発または昇華等させることによって基板の下面に堆積させ、これによって成膜を行っている。

しかしながら、このような成膜装置では、成膜面が下向きとなるように基板が配置されるため、基板を保持するのは、成膜領域から外れた基板周辺部（基板端部）に限られてしまう。このため、基板の面積が大きくなればなるほど、自重によって基板が下向きに大きく撓み、蒸着源やスパッタリングターゲットから成膜面までの距離を一定に保つことが困難となる。このように、蒸着源やスパッタリングターゲットから成膜面の距離が一定に保たれない場合には、成膜面に堆積される材料量を一定とすることができないため、成膜された膜部材の膜厚が不均一となる。

このような課題を解決するために、特開２００２−３４３５６３号公報には、基板の非成膜面側の略全面を基板保持部材によって接触状態で保持すると共に、成膜面が上方あるいは側方に向くように基板を配置し、基板の上部位置または側方位置に配置された蒸着源やスパッタリングターゲット等から基板へ向けて成膜を行う技術が開示されている。
このような技術によれば、常に基板の非成膜面が基板保持部材によって支えられると共に、基板が成膜面を上方あるいは側方に向けるように水平あるいは鉛直に配置されているため、基板が自重によって撓むことを防止でき、均一な膜厚に膜部材を成膜することができる。
特開２００２−３４３５６３号公報

しかしながら、上述の技術では、基板の成膜面が上方あるいは側方を向いているため、成膜室の側壁面や天井に付着した材料が落下した場合に成膜面に付着し易くなる。このように落下した材料が成膜面に付着した場合には、膜部材の欠陥の原因となる。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、基板の撓みを抑止し、より確実に均一な膜厚の膜部材を成膜することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る成膜装置は、基板の下面に膜部材を成膜する成膜装置であって、上記基板の端部を上記基板中央に向けて上向きとなるように角度を持たせて保持する基板保持機構を有することを特徴とする。

このような特徴を有する本発明に係る成膜装置によれば、基板保持機構によって上記基板の端部を上記基板中央に向けて上向きとなるように角度を持たせて保持している。このため、基板の中央部に上向きの力を加えることができ、基板の中央部が自重によって下向きに撓むのを抑止することができる。このため、基板の成膜面である下面の平坦性を確保し、蒸着源あるいはスパッタリングゲートから一定の距離とすることができ、基板の成膜面に均一な膜厚で成膜することが可能となる。したがって、本発明に係る成膜装置によれば、基板の撓みを抑止し、より確実に均一な膜厚の膜部材を成膜することが可能となる。

また、本発明に係る成膜装置は、上記基板保持機構が、上記角度を調節する角度調節機構を有することが好ましい。
このような角度調節機構を基板保持機構が有していることによって、基板端部を保持する角度を調節でき、これによって基板の中央部に上向きに働く力を調節することができる。このため、成膜前に成膜面の平坦性を再度調節することが可能となるため、より確実に均一な膜厚に成膜することが可能となる。また、このよう角度調節機構を備えることによって、例えば、基板の仕様（例えば厚みや重さ）が変更された場合であっても、即座に対応することが可能となる。

また、本発明に係る成膜装置は、上記基板保持機構が、上記基板を水平方向に押圧する押圧機構を有していることが好ましい。
本発明に係る成膜装置によれば、上述のように基板の中央部に上向きの力を加えることができる。このため、基板を水平方向に押圧する押圧機構を基板保持機構が備えることによって、基板が水平方向に押圧され、基板の中央部に加えられる上向きの力を効率的に働かせることができる。

また、本発明に係る成膜装置においては、上記基板保持機構と上記基板とが、面接触されていることが好ましい。
このように基板保持機構と基板とを面接触することによって、より確実に基板の端部を基板中央に向けて上向きとなるように姿勢維持することができると共に、点接触と比較して基板に対する局所的な負荷を軽減することができる。

また、本発明に係る成膜装置においては、上記基板保持機構の上記基板と接触する部位に滑り止め処理がなされていることが好ましい。
このような滑り止め処理を行うことによって、基板が基板保持機構に対して滑ることを防止することが可能となる。

また、本発明に係る成膜装置は、上記基板保持機構を水平方向に移動する移動機構を備えるという構成を採用することができる。
このような移動機構によって基板保持機構を水平方向に移動させることによって、基板の中央部に上向きに加えられる力を調節することができる。このため、成膜前に成膜面の平坦性を再度調節することが可能となるため、より確実に均一な膜厚に成膜することが可能となる。また、例えば、基板の仕様（例えば厚みや重さ）が変更された場合であっても、即座に対応することが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明に係る成膜装置の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

（第１実施形態）
図１は、本第１実施形態に係る成膜装置１の概略構成図であり、（ａ）が断面図、（ｂ）が平面図である。本実施形態に係る成膜装置１は、ガラス等によって形成された基板Ｘの成膜面（下面）に膜部材を成膜する装置であり、この図に示すように、成膜室２、前室３、後室４及び基板保持機構５を備えて構成されている。

成膜室２は、下方に向けられた基板Ｘの成膜面に対して真空蒸着法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、スパッタリング法あるいはイオンプレーディング法等の成膜方法を用いて有機材料あるいは無機材料からなる膜部材を成膜する場所である。この成膜室２内の底部には材料源２１が配置されており、例えば、真空蒸着法を用いる場合には材料源２１として蒸着源が、スパッタリング法及びイオンプレーディング法を用いる場合には材料源２１としてスパッタリングターゲットが、ＣＶＤ法を用いる場合には材料源２１として材料ガス噴出装置が配置されている。なお、成膜室２には、各成膜方法に対応する成膜室内部の環境を形成する装置（例えば、真空ポンプやプラズマ発生装置等）が併設されている。

この成膜室２の両側には、前室３及び後室４が対向配置されており、成膜室２と前室３との出入口及び成膜室２と後室４との出入口には、開閉自在なゲートバルブ６が設置されている。また、成膜室２の内部の上方には、基板Ｘを図１（ａ）における左側から右側に搬送する搬送装置７が配置されており、この搬送装置７は、複数のローラ７１と各ローラ７１を駆動するモータ７２とを備えて構成されている。また、図１（ｂ）に示すように、ローラ７１及びモータ７２は、成膜室２の両側壁に複数平行配列されており、一方側の側壁側に配置されたローラ７１と、他方側の側壁側に配置されたローラ７１とは、所定距離分だけ離間されている。なお、各モータ７２は、不図示の制御装置と接続されており、各ローラ７１が独立駆動可能とされている。また、前室３及び後室４内にも、成膜室２と同じ高さに搬送装置７が配置されており、基板Ｘを前室３から成膜室２を介して後室４に搬送することができる。

基板保持機構５は、基板Ｘの端部を保持するものであり、当該基板保持機構５が搬送装置７のローラ７１の回転に伴って搬送されることによって、基板Ｘが搬送される。
図２は、基板保持機構５の概略構成図である。この図に示すように、基板保持機構５は、枠体状に形状設定されている。そして、基板Ｘの端部を把持することによって基板Ｘを保持する。図３は、基板保持機構５が基板Ｘを保持した状態における断面図である。この図に示すように、基板保持機構５は、基板Ｘの端部を基板中央に向けて上向きとなるように角度を持たせて基板Ｘを保持している。
このように、基板Ｘの端部を基板Ｘの端部を基板中央に向けて上向きとなるように角度を持たせて保持することによって、基板Ｘが撓むことを抑止することができる。具体的には、基板Ｘの端部を基板Ｘの端部を基板中央に向けて上向きとなるように角度を持たせて保持することによって、図３に示すように、基板Ｘの中央部に上向きの力Ｆ１を加えることができる。この上向きの力Ｆ１を基板の自重によって加わる下向きの力Ｆ２と釣り合わせることによって、基板Ｘが撓むことを抑止でき、基板Ｘの成膜面を平坦化することが可能となる。

図４は、図３におけるＡの詳細図であり、基板保持機構５の基板Ｘを保持する部位の拡大断面図である。この図に示すように、基板保持機構５は、ベース部５１と、下受板５２と、角度調節ネジ５３（角度調節機構）と、押圧バネ５４（押圧機構）と、カバー部５５と、固定部５６とを備えて構成されている。

ベース部５１は、平面視でその中央部が開口された枠体状に形状設定されており、基板保持機構５の土台となるものである。このベース部５１上には、下受板５２が形成されており、この下受板５２は、基板保持機構５の外側（図４における左側）から内側（図４における右側）にかけて所定の角度に傾斜されている。この下受板５２の内側端部とベース部５１との間には、角度調節ネジ５３が配置されており、この角度調節ネジ５３を調節することによって、下受板５２の角度を調節することができる。

カバー部５５は、平面視でその中央部がベース部５２と同様に開口された枠体状に形状設定されており、この下面５２ａは下受板５２の傾斜角度と略平行となるように傾斜されている。このカバー部５５は、ベース部５１に対して着脱可能とされており、固定部５６によって、下受板５２との間に基板Ｘの厚み分だけ離間するようにベース部５１に対して装着されている。また、下受板５２とカバー部５５との間に形成された空間には、基板Ｘを水平方向に押圧するための押圧バネ５４が配置されており、この押圧バネ５４は、ベース部５１に対して固着されている。

そして、基板Ｘの４辺（端部）が上述のように構成された基板保持機構５の下受板５２とカバー部５５との間に挟まれ、保持されることによって、基板Ｘの中央部に上向きの力Ｆ１が加わり、基板Ｘの自重による下向きの力Ｆ２と打ち消しあうことによって、基板Ｘの撓みが抑止される。

また、このような基板保持機構５によれば、角度調節ネジ５３によって下受板５２の角度を調節することによって、下受板５２とカバー部５５との間に挟まれる基板Ｘの端部の角度を調節することができる。このため、基板Ｘの中央部に働く上向きの力Ｆ１を調節することができ、成膜前に基板Ｘの成膜面の平坦性を再度調節することが可能となる。また、基板の厚みや重さ等が変更された場合であっても、角度調節ネジ５３を調節することによって、基板の中央部に上向きに働く力Ｆ１を調節することができるため、即座にその基板に適した力Ｆ１に調節することが可能となる。

また、このような基板保持機構５によれば、基板Ｘを水平方向に押圧する押圧バネ５４を有しているため、基板Ｘが水平方向に押圧され、基板Ｘの中央部に加えられる上向きの力Ｆ１を効率的に働かせることができる。また、押圧バネ５４を設置することによって、基板Ｘの端部が下受板５２とカバー部５５との間に入り込む量を確実に規定することができる。これによって、基板Ｘの端部が所定量以上に下受板５２とカバー部５５との間に入り込み、基板Ｘの成膜面積が減少することを防止することができる。

また、このような基板保持機構５によれば、基板Ｘの端部が下受板５２とカバー部５５との間に挟まれることによって、基板Ｘが保持される。このため、基板Ｘと基板保持機構５とが面接触となる。このため、基板Ｘの端部の角度を容易に維持することができ、基板Ｘの姿勢維持が容易となる。また、点接触による支持と比較して、面接触による支持は基板に対する局所的な負荷を軽減することが可能となる。

なお、下受板５２の上面とカバー部５５の下面５５ａ、すなわち基板保持機構５の基板Ｘと接触する部位に滑り止め処理を行うことが好ましい。このような滑り止め処理を行うことによって、基板Ｘが基板保持機構５に対して滑ることを防止することが可能となる。

そして、このような基板保持機構５を有する本第１実施形態に係る成膜装置１において、基板Ｘの成膜面に膜部材を成膜する場合には、まず、成膜装置１の外部あるいは前室３内において、基板保持機構５に基板Ｘを装着する。
具体的には、固定部５６によるカバー部５５のベース部５１に対する固定を解き、カバー部５５をベース部５１に対して脱離した状態で基板Ｘを下受板５２上に載置する。その後、カバー部５５を固定部５６によってベース部５１に対して固定することによって、基板Ｘが基板保持機構５に保持される。なお、ここで、基板Ｘの成膜面の平坦性が良好でない場合には、角度調節ネジ５３によって、基板Ｘの端部の角度を調節し、基板Ｘの成膜面の平坦性を良好な状態とする。

そして、前室３と成膜室２との間のゲートバルブ６を開放状態とし、基板Ｘを保持した基板保持機構５を前室３を介して搬送装置７によって成膜室２内に搬送する。続いて、ゲートバルブ６を閉鎖し、成膜室２内が各成膜方法に対応する環境とされた後に、各成膜方法に対応した成膜が基板Ｘの成膜面である下面に対して行われる。
ここで、基板Ｘが基板保持機構５によって撓みを抑止されており、これによって成膜面の平坦性が確保されているため、基板Ｘの成膜面は、材料源２１（蒸着源、スパッタリングターゲットあるいは材料ガス噴出装置）から一定の距離に保たれる。したがって、成膜面に全体に均一な量の材料が堆積されるため、本実施形態に係る成膜装置１によれば、基板の成膜面に均一な膜厚で成膜することが可能となる。

このような本第１実施形態に係る成膜装置１によれば、基板の撓みを抑止し、より確実に均一な膜厚の膜部材を成膜することが可能となると共に、基板Ｘの成膜面が常に下向きとされているため、成膜室２の壁面や天井等の付着した材料が落下した場合であっても落下した材料が成膜面に付着することを防止することが可能となる。

そして、基板Ｘの成膜面に対する膜部材の成膜が終了すると、成膜室２と後室３との間のゲートバルブ６が開放状態とされ、搬送装置７によって、基板保持機構５ごと基板Ｘが後室３内に搬送される。

なお、本第１実施形態に係る成膜装置１においては、成膜方法として所定のパターンが形成されたマスクを介して蒸着を行うマスク蒸着法を用いる場合には、基板保持機構５の下受板５２とカバー部５５との間に基板Ｘと共にマスクを挟み込むことができる。このように、基板保持機構５の下受板５２とカバー部５５との間に基板Ｘと共にマスクを挟み込むことによって、マスクの撓みを抑止すると共に、基板Ｘとマスクとの距離を一定に保つことが可能となり、良好なマスク蒸着を行うことができる。

また、上記第１実施形態においては、基板Ｘの４辺を基板保持機構５によって保持する構成を採用したが、本発明は、これに限定されるものではなく、基板Ｘの対向する２辺のみを基板保持機構５によって保持する構成を採用することができる。なお、この場合には、下受板５１、角度調節ネジ５３は、保持する基板Ｘの２辺に対応して配される。

また、上記第１実施形態において、角度調節ネジ５３による下受板５１の角度調節を自動化する場合には、角度調節ネジ５３を駆動する駆動装置と、基板保持機構５に保持された基板Ｘの成膜面の平坦性を計測する計測装置と、当該計測装置の計測結果に基づいて駆動装置を制御する制御装置とを備えることによって実現することができる。なお、計測装置としては、例えばレーザ干渉計等を用いることができ、この計測装置は、前室３内や成膜室２内に配置することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について、図５及び図６を参照して説明する。なお、本第
２実施形態の説明において、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。

図５は、本第２実施形態に係る成膜装置１が備える基板保持機構８周辺の概略構成図であり、図６は、基板保持機構８の基板Ｘを保持する部位の拡大断面図である。図５に示すように、本第２実施形態に係る成膜装置１が備える基板保持機構８は、本第２実施形態において、ベース部５１は平面視で枠体状に形状設定されておらず、基板Ｘの対向する短辺に対応して分割されている。そして、この基板保持機構８は、平面視で枠体状の土台部１０１上に移動可能に配置されている。また、この土台部１０１には、図６に示すように、基板保持機構８を水平方向に移動する移動機構９が備えられている。そして、この移動機構９によって、基板保持機構８は、基板Ｘの中央部に向けて水平方向に移動することができる。

このような本第２実施形態に係る成膜装置１によれば、基板保持機構８を水平方向に移動する移動機構９を備えているため、基板保持機構８を水平方向に移動することによって、基板Ｘの中央部に上向きに加えられる力Ｆ１を調節することができる。このため、成膜前に成膜面の平坦性を再度調節することが可能となるため、より確実に均一な膜厚に成膜することが可能となる。また、例えば、基板の厚みや重さが変更された場合であっても、即座に対応することが可能となる。

なお、本第２実施形態においては、基板保持機構８を基板Ｘの対向する短辺に対応して分割したが、本発明はこれに限定されるものでなく、基板保持機構８を基板Ｘの対向する長辺に対応して分割しても、また、基板保持機構８を基板Ｘの４辺に対応して分割しても良い。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る成膜装置の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

本発明の第１実施形態に係る成膜装置の概略構成図である。 第１実施形態における基板保持機構の概略構成図である。 第１実施形態における基板保持機構の断面図である。 図３におけるＡの詳細図である。 本発明の第２実施形態の基板保持機構の概略構成図である。 第２実施形態における基板保持機構の詳細図である。

符号の説明

１……成膜装置、５，８……基板保持機構、５１……ベース部、５２……下受板、５３……角度調節ネジ（角度調節機構）、５４……押圧ネジ（押圧機構）、５５……カバー部、５６……固定部、Ｘ……基板

Claims (6)

1. 基板の下面に膜部材を成膜する成膜装置であって、
   前記基板の端部を前記基板中央に向けて上向きとなるように角度を持たせて保持する基板保持機構を有することを特徴とする成膜装置。
2. 前記基板保持機構は、前記角度を調節する角度調節機構を有することを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
3. 前記基板保持機構は、前記基板を水平方向に押圧する押圧機構を有することを特徴とする請求項１または２記載の成膜装置。
4. 前記基板保持機構と前記基板とは、面接触されていることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の成膜装置。
5. 前記基板保持機構の前記基板と接触する部位に滑り止め処理がなされていることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の成膜装置。
6. 前記基板保持機構を水平方向に移動する移動機構を備えることを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載の成膜装置。
   
   
   

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