JP2008013828A - 基板ホルダー及び成膜装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板に対して成膜を行う際に、膜厚の測定精度を向上させる。
【解決手段】基板上に薄膜を形成するために該基板を保持する基板ホルダー１０において、基板の被成膜面と同一側に水晶発振式膜厚センサー１３を設ける。基板ホルダー１０は、マスクフレーム１１と、このマスクフレーム１１に溶接固定されたシャドーマスク１２とを備えている。基板ホルダー１０は、水晶発振式膜厚センサー１３から電気信号を取り出す接触接点１５を備えている。基板ホルダー１０は、少なくとも一辺が３００ｍｍ以上の基板を保持する際に好適に用いられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板ホルダー及び成膜装置に関し、特に有機ＥＬディスプレイなどのように、シャドーマスクを用いて真空成膜する際に使用する基板ホルダー及び成膜装置に関するものである。

従来、抵抗加熱によるボート蒸着法、抵抗加熱や誘導加熱によるルツボ蒸着法、ＥＢ蒸着法などに用いる蒸着真空成膜装置は、水晶発振式膜厚センサーや光学式膜厚センサーを使用して膜厚管理及び蒸着レート管理を行っていた。

水晶発振式膜厚センサーを使用して膜厚の測定を行う技術として、蒸着装置における膜厚監視装置に関する技術が開示されている（特許文献１及び特許文献２参照）。特許文献１に記載された技術は、図６に示すように、蒸着の対象となる基板１００と、蒸着速度（膜厚の形成速度）をモニターする水晶発振式モニター１１０とが離れた位置に配置されている。

また、特許文献２に記載された技術は、図７に示すように、複数の水晶板１２０を保持した水晶板ホルダ１３０と、その回転機構１４０とを備えている。このため、装置が大型化して、蒸着の対象となる基板と膜厚センサーとを近接した位置に配置することができない。

特公昭６４−３９４６号公報 特開２００３−１３９５０５号公報

ところで、有機ＥＬディスプレイ等を作成する際には、製品の品質を向上させるために、基板に形成される膜厚を正確に管理することが必要である。しかし、上述したように、従来の技術では、膜厚センサーの配置位置が基板ホルダー外であったため、基板に成膜される膜の厚さを必ずしも正確にモニターしているとは言えなかった。

本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、基板に対して成膜を行う際に、膜厚の測定精度を向上させることを目的とする。

本発明の基板ホルダーは、基板上に薄膜を形成するために該基板を保持する基板ホルダーにおいて、基板の被成膜面と同一側に膜厚センサーが設けられていることを特徴とするものである。

本発明の基板ホルダーによれば、膜厚センサーを基板ホルダーに設けることで、基板に対して成膜を行う際に、蒸着レート及び膜厚の測定精度を向上させることができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る基板ホルダー及び膜厚センサーについて説明する。

＜第１の実施形態＞
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る基板ホルダーの斜視図である。また、図２は、本発明の第１の実施形態に係る成膜装置を示す模式図である。なお、以下の各図において、同一符号は同一部材を示している。

本発明の第１の実施形態に係る基板ホルダー１０は、図１に示すように、マスクフレーム１１と、このマスクフレーム１１に溶接固定されたシャドーマスク１２とを備えている。本実施形態のシャドーマスク１２は、高精細加工されたＮｉ箔製となっている。

マスクフレーム１１は、基板を支持するための枠状の治具であり、蒸発源に対向する２箇所の偶部にそれぞれ水晶発振式膜厚センサー１３，１３が取り付けられている。すなわち、水晶発振式膜厚センサー１３，１３は、基板の被成膜面と同一側に取り付けられている。

なお、本実施形態において２個の水晶発振式膜厚センサー１３，１３を取り付けているのは、２種類の材料を同時に蒸着する共蒸着を行うためである。また、各水晶発振式膜厚センサー１３の表面には、共蒸着を行う際に１種類の材料の膜厚及び蒸着レートだけをモニターすることができるように、パイプ状のカバー１４が取り付けられている。このカバー１４を取り付けることにより、材料のクロストークを極めて少なくすることができる。

マスクフレーム１１の側面には、各水晶発振式膜厚センサー１３，１３から電気信号を取り出すための接触接点１５，１５がそれぞれ設けられている。この接触接点１５は、接触抵抗を低減するために金メッキが施されている。また、接触接点１５は、接触性を高めるために可撓性および弾性を備えていることが好ましい。水晶発振式膜厚センサー１３と接触接点１５のと間は、耐雑音性を高めるために、同軸ケーブル１６を用いて電気的に接続されている。

次に、図２を参照して、本発明の第１の実施形態に係る成膜装置及びこの成膜装置を用いた成膜について説明する。

本発明の第１の実施形態に係る成膜装置は、図２に示すように、成膜室２１と、マスクフレーム１１及びシャドーマスク１２からなる基板ホルダー１０を成膜室２１の内外へ移動させるためのアクチュエーター２２と、成膜室２１の真空を維持して基板ホルダー１０を取り出すためのマスクロードロック室２３と、基板３０を搬送するための搬送室２４及び搬送ロボット２５とを備えている。

成膜室２１内には、蒸発源２６が配置されるとともに、蒸発源２６と基板３０との間を遮蔽するシャッター２７と、マスクフレーム１１に設けられた接触接点１５，１５をそれぞれ接続するための固定接点２８，２８とが設けられている。また、成膜室２１とマスクロードロック室２３との間には、成膜室２１とマスクロードロック室２３とを仕切るための仕切り弁２９が設けられている。

本発明の第１の実施形態に係る成膜装置を用いて成膜を行うには、まず、アクチュエーター２２を駆動して、マスクフレーム１１及びシャドーマスク１２からなる基板ホルダー１０を成膜室２１内へ移動させる。そして、マスクフレーム１１に設けられた接触接点１５，１５を固定接点２８，２８に押し付けて、水晶発振式膜厚センサー１３，１３から信号を取り出すことができるようにする。

続いて、成膜室２１内が予め定めた真空度となるように排気を行う。また、蒸発源２６を予め定めた温度に昇温させる。さらに、水晶発振式膜厚センサー１３，１３により、予め定めた蒸着レートとなっていることを確認する。

一方、搬送ロボット２５により、基板３０を搬送室２４から成膜室２１内へ搬送し、マスクフレーム１１と密着させる。そして、水晶発振式膜厚センサー１３，１３により、予め定めた蒸着レートとなっていることを確認した後に、シャッター２７を開いて、基板３０に対するパターン成膜を開始する。

続いて、水晶発振式膜厚センサー１３，１３により、予め定めた膜厚となったことが確認されると、シャッター２７を閉じて成膜工程を終了する。

上述した成膜工程により、例えば１００枚の基板３０に対して成膜を行った後に、アクチュエーター２２を駆動して、基板ホルダー１０を成膜室２１からマスクロードロック室２３へ移動させる。

続いて、仕切り弁２９を閉じてマスクロードロック室２３を大気圧にベントし、基板ホルダー１０を大気中に取り出す。続いて、基板ホルダー１０から水晶発振式膜厚センサー１３，１３を取り外してマスク洗浄機（不図示）で洗浄した後に、新しい水晶発振式膜厚センサー１３，１３と交換する。

続いて、基板ホルダー１０を、マスクロードロック室２３にセットして、マスクロードロック室２３を真空排気する。そして、マスクロードロック室２３が予め定めた圧力となった後に、上述したように、アクチュエーター２２を駆動して、基板ホルダー１０を成膜室２１内へ移動させることにより、新たな成膜工程へ移行する。

このように、本発明の第１の実施形態に係る成膜装置、およびこの成膜装置を用いた成膜方法によれば、成膜室２１の真空を破壊せずに、基板ホルダー１０を成膜室２１内から取り出すことができる。このため、残留ガスなどの不純物が混入するおそれを極めて少なくすることができる。

また、膜厚や蒸着レートを常時モニターすることができるため、有機材料のような突沸性のある材料をマスク蒸着する際に、膜厚を適切に管理して製品の品質を向上させることができる。特に、有機ＥＬディスプレイにおける成膜工程のように、基板３０を支持するマスクフレーム１１に高精細のシャドーマスク１２を固定して真空成膜を行う場合に好適に用いることができる。

また、着膜した基板３０を支持するための基板ホルダー１０と水晶発振式膜厚センサー１３とを容易に交換できるため、ダストの発生を抑えて、製品の品質を向上させることができる。また、基板３０を支持するための基板ホルダー１０と水晶発振式膜厚センサー１３の交換が容易になったために、メンテナンス時間を短縮させることができる。

さらに、基板ホルダー１０に水晶発振式膜厚センサー１３が取り付けられているため、基板ホルダー１０と水晶発振式膜厚センサー１３の相対位置関係がずれにくい。このため、基板ホルダー１０を交換した後における蒸着レート及び膜厚測定値の誤差が少なくなり、ツーリングレートを安定させることができる。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図３は、本発明の第２の実施形態に係る基板ホルダーの斜視図である。また、図４は、本発明の第２の実施形態に係る成膜装置を示す模式図である。

本発明の第２の実施形態に係る基板ホルダー４０は、図３に示すように、上述した第１の実施形態に係る基板ホルダー１０（図１参照）とほぼ同様の構成となっているが、接触接点１５，１５の位置が異なっている。

すなわち、本発明の第２の実施形態に係る基板ホルダー４０では、マスクフレーム１１の下面に、各水晶発振式膜厚センサー１３，１３から電気信号を取り出すための接触接点１５，１５がそれぞれ取り付けられている。

本発明の第２の実施形態に係る成膜装置は、図４に示すように、上述した第１の実施形態に係る成膜装置（図２参照）とほぼ同様の構成となっているが、基板ホルダー１０の移動機構及び固定接点２８，２８の位置が異なっている。

すなわち第２の実施形態に係る成膜装置は、マスクフレーム１１及びシャドーマスク１２からなる基板ホルダー１０をマスクロードロック室２３から成膜室２１へ移動させるための移動機構として、ロボット５０を採用している。また、成膜室２１内に設けられた固定接点２８，２８は、基板ホルダー１０に設けられた接触接点１５，１５の位置に対応するように、配設位置が変更されている。

本発明の第２の実施形態に係る成膜装置を用いて成膜を行う手順は、上述した第１の実施形態とほぼ同様である。なお、第２の実施形態では、ロボット５０を用いて、基板ホルダー１０をマスクロードロック室２３と成膜室２１との間で移動させている。

また、マスクフレーム１１下面に接触接点１５，１５を設けると共に、成膜室２１内には接触接点１５，１５に対向して固定接点２８，２８を設けているため、基板ホルダー１０の自重により、接触接点１５，１５と固定接点２８，２８とを接続することができる。

＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図５は、本発明の第３の実施形態に係る基板ホルダーの斜視図である。

本発明の第３の実施形態に係る基板ホルダー６０は、図５に示すように、上述した第１の実施形態に係る基板ホルダー１０（図１参照）とほぼ同様の構成となっている。第３の実施形態に係る基板ホルダー６０は、成膜する膜厚が厚い場合に適用することが好ましい実施形態であり、基板ホルダー６０に基板３０を載置した状態で基板３０を大気中に取り出すことができるようにしたものである。

すなわち、第３の実施形態に係る基板ホルダー６０は、図５に示すように、基板ホルダー１０の上面に基板３０を保持するための複数の保持具６１を有している。そして、複数の保持具６１を用いて、基板ホルダー６０の上面に基板３０を保持することができるようになっている。

このような構成からなる基板ホルダー６０では、基板３０に対する成膜が終了すると、基板ホルダー６０に基板３０を載置した状態で基板３０を大気中に取り出すことができるため、効率良く連続成膜を行うことができる。

＜大型基板の保持＞
上述した各実施形態の基板ホルダー１０，４０，６０は、少なくとも一辺が３００ｍｍ以上の大型基板３０に対して成膜を行う際に使用することで、膜厚を正確にモニターするという本発明の効果を十分に発揮することができる。

また、上述した各実施形態の基板ホルダー１０，４０，６０は、３６０ｍｍ×４００ｍｍのような大面積を有する大型基板３０、あるいはそれ以上の面積を有する大型基板３０に対しても好適に適用することができる。

すなわち、このような大型基板３０では、成膜工程において膜厚を正確にモニターすることが製品の品質向上に繋がるため、特に本発明に係る基板ホルダー１０，４０，６０を用いることが好ましい。

本発明の第１の実施形態に係る基板ホルダーの斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る成膜装置を示す模式図である。 本発明の第２の実施形態に係る基板ホルダーの斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係る成膜装置を示す模式図である。 本発明の第３の実施形態に係る基板ホルダーの斜視図である。 従来の成膜装置の一例を示す模式図である。 従来の成膜装置の他の例を示す縦断面図である。

符号の説明

１０ 基板ホルダー
１１ マスクフレーム
１２ シャドーマスク
１３ 水晶発振式膜厚センサー
１４ カバー
１５ 接触接点
１６ 同軸ケーブル
２１ 成膜室

Claims (5)

1. 基板上に薄膜を形成するために該基板を保持する基板ホルダーにおいて、
   前記基板の被成膜面と同一側に膜厚センサーが設けられていることを特徴とする基板ホルダー。
2. 前記膜厚センサーから電気信号を取り出す接触端子を備えたことを特徴とする請求項１に記載の基板ホルダー。
3. 前記膜厚センサーは、水晶発振式膜厚センサーであることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板ホルダー。
4. 前記基板ホルダーが保持する基板は、少なくとも一辺が３００ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板ホルダー。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板ホルダーに基板を保持して真空成膜室内部に収容し、該基板の被成膜面に薄膜を形成することを特徴とする成膜装置。

Images