JP5098375B2

JP5098375B2 - 液晶装置の製造方法

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Inventors: 淳二中西
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Publication date: 2012-12-12
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Description

本発明は、真空チャンバ内で蒸着材料を加熱することで発生した蒸気を基板上に到達させることにより、前記基板上に薄膜を形成する液晶装置の製造装置、液晶装置の製造方法に関する。

一般に、液晶表示パネル等の液晶装置において液晶分子を配向規制するための配向膜として、ＳｉＯ_２等の無機材料を基板表面に対し所定の角度をもって蒸着することにより形成する、無機配向膜が知られている。

無機配向膜は、基板が大きくなると、基板上の場所によって蒸着材料からの距離、角度、及び方向が異なってしまうため、配向膜の均一性が悪化する。配向膜が不均一だと、液晶分子の配向方向及びプレチルト角に基板上でばらつきが生じる。その結果、液晶装置の電気光学的特性が場所によって変化してしまう。配向膜の均一性を向上させるには蒸着材料と基板との距離を大きくとる必要があるが、そうすると装置が大型になり、製造コストが増大する。

この問題を解決する方法として、スリットを設けた遮蔽板を蒸着材料と基板との間に設け、スリットの背後で基板を移動させることで、基板上にスリットを介して蒸着を行う方法が、例えば特許文献１及び特許文献２に記載されている。特許文献１及び特許文献２に開示の方法によれば、スリットの幅により基板表面に対する蒸着の角度が限定されるため、装置を大型化することなく蒸着角度が一定な配向膜を得ることができる。

また、蒸着法は、蒸着を行う真空室内の圧力が変動してしまうと、形成される膜の膜質にバラツキが生じてしまうため、複数の基板に対し連続して成膜を行う場合には、可能な限り真空室内の真空を破壊しないことが望ましい。そこで、真空室内の真空を破壊することなく、基板を搬入及び搬出する方法として、特許文献２及び特許文献３に記載されているように、真空室にロードロック室を設ける方法が知られている。
特開平３−１６４７１２号公報特開２００３−２０２５７３号公報特開２０００−２６９６９号公報

特許文献２及び特許文献３に記載されているように、枚葉式で基板に対し蒸着を行う場合、真空室内の真空を破壊することなく生産を続けられることを考慮しても、やはり、一枚ずつの処理であることから生産性を上げることが困難である。また、基板１枚あたりの処理時間を短縮するには、複数の蒸着装置で並列に複数の基板に対して処理を行うことが考えられるが、装置の占有面積が増大し、液晶装置の製造コストを増加させてしまう。

また、真空室を大気開放した状態で複数枚の基板を真空室内に設置し、複数の基板に対して同時に蒸着を行うバッチ処理も考えられるが、真空室内を所定の真空度に到達させるために時間を要し、またそのためのエネルギーも必要であり、やはり生産性の向上が困難である。また、バッチ処理のように真空室の真空を破壊してしまうと、蒸着の条件が変化してしまうため、安定して一定な膜質の薄膜を蒸着することが困難である。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、占有面積の小さい小型な装置で、効率よく安定した膜質の薄膜を得ることが可能な液晶装置の製造装置、液晶装置の製造方法を提供することを目的とする。

本件の参考発明に係る液晶装置の製造装置は、真空チャンバ内で蒸着材料を加熱することで発生した蒸気を基板上に到達させることにより、前記基板上に薄膜を形成する液晶装置の製造装置であって、前記蒸着材料の重心を通過する直線周りに環状に配設されるとともに、前記基板が前記蒸着材料に対して所定の角度をなして対向するように前記基板を支持する複数の基板支持手段と、該複数の基板支持手段を前記直線周りに所定の周期かつ所定の角度で間欠的に回動させる回動手段と、前記複数の基板支持手段のうちの少なくとも一つとの間で前記基板を授受し、ロードロック室を介して前記真空チャンバ内の圧力を変動させることなく前記基板を前記真空チャンバに搬入出する搬送手段と、を具備することを特徴とする。

また、本発明の液晶装置の製造方法は、真空チャンバ内で蒸着材料を加熱することで発生した蒸気を基板上に到達させることにより、前記基板上に薄膜を形成する液晶装置の製造方法であって、前記真空チャンバ内に、ロードロック室を介して前記真空チャンバの圧力を変動させないように前記基板を搬入する工程と、前記基板が前記蒸着材料に対して所定の角度をなすように支持し、かつ前記基板を前記蒸着材料の重心を通過する直線周りに所定の角度で周期的かつ間欠的に回動させて、前記真空チャンバ内の複数の停止位置において、スリット孔を有するマスクを介して前記基板上に前記蒸着材料を堆積させる工程と、前記ロードロック室を介して前記真空チャンバの圧力を変動させないように、前記基板を前記真空チャンバ内から搬出する工程と、を具備し、前記蒸着材料を堆積させる工程において、前記真空チャンバ内の第１の停止位置において、前記スリット孔の長手方向と交差する方向に前記基板を移動させて前記基板上に蒸着材料を堆積させ、しかる後に、前記基板を前記第１の停止位置から第２の停止位置へ回動させ、当該第２の停止位置において、前記第１の停止位置で前記基板を移動させた方向と反対方向に前記基板を移動させて前記基板上に蒸着材料を堆積させることを特徴とする。
また、前記真空チャンバ内へ前記基板を搬入した後及び前記真空チャンバ内から前記基板を搬出する前に、前記真空チャンバ内において、前記基板上に前記蒸着材料が堆積しないように前記基板を防着板で覆う位置へ前記基板を移動させることを特徴とする。

本発明のこのような構成によれば、真空チャンバの真空を破壊することなく、複数の基板に対して連続して蒸着膜を形成することができる。このため、バッチ処理のように真空室内の真空度が所定の値となるまで待つ必要がなく、また複数枚を同時に処理できることから、高い生産性を実現することが可能となる。また、真空チャンバ内で基板を直線周りに回動させる構成を有することから、複数の蒸着装置を使用して並列に蒸着処理を行う場合に比して装置を小型化することが可能となり、液晶装置の製造コストを抑制することが可能である。また、蒸着材料は一箇所に配設すればよく、真空チャンバ内の真空度の変動も抑えられることにより蒸着の条件が一定となるため、より安定して均質な蒸着膜を形成することが可能である。したがって、本発明の液晶装置の製造装置及び製造方法によれば、占有面積の小さい小型な装置で、効率よく安定した膜質の薄膜を成膜することが可能となるのである。

また、本発明は、前記蒸着材料と前記基板支持手段と間に配設されたスリット孔を有するマスクを具備し、前記基板を、前記蒸着材料から見て前記マスクの背後において移動させ、前記蒸着材料の蒸気を、前記スリット孔を介して前記基板上に前記所定の角度をなして到達させることが好ましい。

このような構成によれば、安定した膜質の斜方蒸着膜を得ることが可能となる。

また、本発明は、前記複数の基板支持手段は、前記直線周りに等角度で配設されることが好ましい。

また、本発明は、前記回動の複数の停止位置において、それぞれ同一の厚さだけ前記基板上に前記蒸着材料を堆積させることが好ましい。

このような構成によれば、同一条件で、かつ同時に複数の位置において、基板上に同質かつ同一の膜厚の蒸着膜を形成することが可能である。このため、これらが積層されることにより最終的に形成される蒸着膜の膜厚及び膜質の制御がより容易なものとなる。

また、本発明は、前記薄膜は、液晶を配向規制する無機配向膜であることが好ましい。

このような構成によれば、配向不良に起因する表示ムラ等の表示品位の低下が発生することのない液晶装置を提供することが可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。本実施形態に係る液晶装置の製造装置は、液晶装置用の基板に無機配向膜を蒸着法により形成する装置である。なお、以下の説明に用いた各図においては、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせてある。

まず、本実施形態の液晶装置１００の全体構成について、図１及び図２を参照して説明する。ここで、図１はＴＦＴアレイ基板を、その上に構成された各構成要素と共に対向基板の側から見た液晶装置の平面図である。図２は、図１のＨ−Ｈ’断面図である。ここでは、液晶装置の一例として、駆動回路内蔵型のＴＦＴアクティブマトリクス駆動方式の透過型液晶表示装置を例にとる。

液晶装置１００は、ガラス又は石英等からなるＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間に液晶層５０を挟持してなり、液晶層５０の配向状態を変化させることにより、画像表示領域１０ａに対向基板２０側から入射する光を変調しＴＦＴアレイ基板１０側から出射することで、画像表示領域１０ａにおいて画像を表示するものである。

図１及び図２において、本実施形態に係る液晶装置１００では、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とが対向配置されている。ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とは、画像表示領域１０ａの周囲に位置するシール領域に設けられたシール材５２により相互に接着されており、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間には液晶層５０が封入されている。また、シール材５２中には、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間隔を所定値とするためのグラスファイバあるいはガラスビーズ等のギャップ材が散らばって配設されている。

シール材５２が配置されたシール領域の内側に並行して、画像表示領域１０ａの額縁領域を規定する遮光性の額縁遮光膜５３が、対向基板２０側に設けられている。なお、このような額縁遮光膜５３の一部又は全部は、ＴＦＴアレイ基板１０側に内蔵遮光膜として設けられてもよい。

また、本実施形態においては、前記の画像表示領域１０ａの周辺に位置する非表示領域が存在する。非表示領域のうち、シール材５２が配置されたシール領域の外側に位置する領域には、データ線駆動回路１０１及び実装端子１０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って設けられている。図示しないが、ＴＦＴアレイ基板１０の表面に露出して設けられた実装端子１０２にフレキシブルプリント基板等を接続することにより、液晶装置１００と例えば電子機器の制御装置等の外部との電気的接続が行われる。

また、走査線駆動回路１０４は、データ線駆動回路１０１及び実装端子１０２が設けられたＴＦＴアレイ基板１０の一辺に隣接する２辺に沿い、かつ額縁遮光膜５３に覆われるように設けられている。また、ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺、すなわちデータ線駆動回路１０１及び実装端子１０２が設けられたＴＦＴアレイ基板１０の一辺に対向する辺に沿って設けられ、額縁遮光膜５３に覆われるように設けられた複数の配線１０５によって、二つの走査線駆動回路１０４は互いに電気的に接続されている。

また、対向基板２０のコーナー部の少なくとも一箇所においては、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との電気的接続を行う上下導通端子として機能する上下導通材１０６が配置されている。他方、ＴＦＴアレイ基板１０にはこれらの上下導通材１０６に対応する領域において上下導通端子が設けられている。上下導通材１０６と上下導通端子を介して、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的な接続が行われる。

図２において、ＴＦＴアレイ基板１０上には、画素スイッチング用のＴＦＴや走査線、データ線等の配線が形成された後の画素電極９ａ上に、無機配向膜１６が形成されている。他方、対向基板２０上には、対向電極２１の他、格子状又はストライプ状の遮光膜２３、更には最上層部分に無機配向膜２２が形成されている。ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０のそれぞれ液晶層５０と接する面に形成された無機配向膜１６及び２２は、ＳｉＯ_２、ＳｉＯ、ＭｇＦ_２等の無機材料によって構成された薄膜である。本実施形態において、無機配向膜１６及び２２は、それぞれＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０の基板表面に対し所定の角度θをもってＳｉＯ_２、ＳｉＯ、ＭｇＦ_２等の無機材料を蒸着する斜方蒸着法によって形成されるものである。液晶層５０は、例えば一種又は数種類の液晶を混合したものであり、一対の無機配向膜１６及び２２の間で、所定の配向状態をとる。

また、対向基板２０の入射光が入射する側及びＴＦＴアレイ基板１０の出射光が出射する側には各々、例えば、ＴＮ（ツイステッドネマティック）モード、ＳＴＮ（スーパーＴＮ）モード、Ｄ−ＳＴＮ（ダブル−ＳＴＮ）モード、ＶＡ（垂直配向）モード等の動作モードや、ノーマリーホワイトモード／ノーマリーブラックモードの別に応じて、偏光フィルム、位相差フィルム、偏光板などが所定の方向で配置される。

上述した構成を有する液晶装置１００においては、液晶分子を配向規制するための配向膜を、ＳｉＯ_２、ＳｉＯ、ＭｇＦ_２等の無機材料にて構成される薄膜である無機配向膜により形成している。無機材料によって構成される無機配向膜は、例えばポリイミド等の有機材料によって構成される配向膜に対して耐光性や耐熱性に優れるため、経年劣化がなく表示品位が低下することのない液晶装置を実現できる。

次に、液晶装置１００の組立て工程について説明する。図３はマザー基板の平面図である。図４は液晶装置の組立工程のフローチャートである。

本実施形態に係る液晶装置１００は、まず複数の液晶装置１００が一体に形成された後にそれぞれ個片に分断されることで形成される。すなわち、液晶装置１００は、いわゆる大判基板であるマザー基板から多面取りを行う方法により形成される。図３は、本実施形態の液晶装置用基板であるマザー基板３５の平面図である。

図３に示すように、円板形状を有するマザー基板３５の基板表面３５ｂ上には、液晶装置１００を構成するための複数のＴＦＴアレイ基板１０となるパターンが、行及び列方向にそれぞれ所定の間隔で周期的に配列されて形成されている。

液晶装置１００の組立工程においては、まず、マザー基板３５上に複数のＴＦＴアレイ基板１０となるパターンを形成する。例えばＣＶＤ法やスパッタリング等による成膜、フォトグラフィ等によるパターニング、熱処理などによって、データ線や走査線、ＴＦＴ等を形成し、さらにその最上層に、ＩＴＯからなる画素電極９ａを形成する（ステップＳ１１）。

次に、無機配向膜形成工程によって、マザー基板３５の基板表面３５ｂ上に、詳しくは後述する蒸着装置を用いて斜方蒸着を行い、画素電極９ａ上にＳｉＯ_２からなる無機配向膜１６を形成する（ステップＳ１２）。無機配向膜１６は、本実施形態ではＳｉＯ_２からなる柱状構造物４１が所定の密度で多数形成されて構成されている。この柱状構造は、カラム構造とも称されるものであり、所定の条件下で蒸着法によりＳｉＯ_２の分子を堆積させることで形成されるナノメートルオーダの構造である。

次に、洗浄工程において、マザー基板３５上に形成された無機配向膜１６の表面上に洗浄液を供給し、無機配向膜１６の表面を洗浄する（ステップＳ１３）。

一方、対向基板２０に、例えばＣＶＤ法やスパッタリング等による成膜、フォトグラフィ等によるパターニング等によって、遮光膜２３及び対向電極２１を形成する（ステップＳ２１）。

次に、対向基板２０に対して、上述したステップＳ１２からステップＳ１３の工程を実施する。すなわち、対向電極２１上に、斜方蒸着法によりＳｉＯ_２からなる無機配向膜２２を形成する（ステップＳ２２）。次に無機配向膜２２の表面上に洗浄液を供給し、無機配向膜２２の表面を洗浄する（ステップＳ２３）。

そして、マザー基板３５（ＴＦＴアレイ基板１０）及び対向基板２０の前工程が終了した後、貼り合せ工程において、マザー基板３５と対向基板２０とをシール材５２を介し、所定にアライメントを調整した状態で貼り合わせる（ステップＳ３１）。

続いて、液晶注入工程において、シール材５２を介して貼り合わされたマザー基板３５と対向基板２０とで形成された領域に液晶５０を注入し封止する（ステップＳ３２）。なお、本実施形態では、セル注入方式により液晶を注入しているが、液晶滴下方式の場合は、マザー基板３５と対向基板２０を貼り合わせる前に、一方の基板（一般的にはマザー基板３５）に液晶５０を滴下し、シール材５２を介してマザー基板３５と対向基板２０を貼り合わせることで液晶を保持させるようにするので、ステップＳ３１（貼り合わせ工程）とステップＳ３２（液晶注入工程）とが逆になる。

そして、分断工程において、対向基板２０が貼り合わされた状態のマザー基板３５を、個片に切断し切り離すことによって、液晶装置１００が完成する（ステップＳ３３）。

上述のように、本実施形態においては、複数のＴＦＴアレイ基板１０が個々に切り出される前の状態であるマザー基板３５の基板表面３５ｂ上に、無機配向膜１６が形成される。マザー基板３５上の無機配向膜１６は、以下に説明する蒸着装置３００により形成される。

次に本実施形態に係る蒸着装置３００について、図５から図７を参照して説明する。液晶装置１００の製造装置としての蒸着装置３００は、マザー基板３５の基板表面３５ｂ上に、蒸着材料である例えばＳｉＯ_２からなる無機配向膜１６を斜方蒸着法により形成するものである。図５は、蒸着装置３００の構成を模式的に示す図である。図６は蒸着装置を上方から見た場合の、回動ステージと基板支持手段との位置関係を説明する図である。図７は、蒸着装置を下から見た場合のマスクとマザー基板との位置関係を説明する図である。なお、以下の説明において、図５の紙面に正対して上方が、蒸着装置３００の上方とする。

蒸着装置３００は、図５に示すように、演算装置、記憶装置等からなる制御部３１０と、内部を気密に保つ真空チャンバである真空室３０１とを有し、該真空室３０１内に、蒸着材料３０２を有する蒸着源３１１と、基板支持手段である基板ホルダ３０５及び直動テーブル３０６と、マスク４００と、遮蔽手段であるシャッタ３０７と、回動手段である回動ステージ３２０と、ロードロック室３３０が配設されている。

また、蒸着装置３００は、真空室３０１の内部に連結された真空ポンプ３０８を有し、後述する蒸着工程中は、該真空ポンプ３０８により真空室３０１内の空気を排出することにより、真空室３０１内が所定の真空度（減圧状態）に保たれる。

蒸着源３１１は、蒸着材料３０２を収容するるつぼ３０３と、蒸着材料３０２を加熱するための電子銃３０４を有する。蒸着源３１１は、真空中において電子銃３０４が発生する電子ビームを蒸着材料３０２に照射することにより、蒸着材料３０２を加熱し、蒸発させることで蒸着材料３０２の蒸気を生成する。なお、図示しないが、真空室３０１内には、るつぼ３０３に蒸着材料３０２を供給する装置も配設されている。

蒸着材料３０２の鉛直上方には、蒸着材料３０２の重心を通過する鉛直軸Ｌ１を回動軸として、回動テーブル３２０が回動自在に配設されている。回動テーブル３２０は、図６に示すように、周方向に等配され放射状に径方向に延出するブラケット部３２１を有する。回動テーブル３２０は、側方から見て、上記ブラケット部３２１の先端部が垂下する、上に凸の椀状、天蓋状の部材である。

本実施形態では、回動テーブル３２０のブラケット部３２１は、８つ配設されており、すなわち、ブラケット部３２１は、回動テーブル３２０の回動軸の周方向に、４５度で等配されている。このブラケット部３２１の先端部には、後述する基板ホルダ３０５が配設される。

回動軸周りに回転対称形状を有する回動テーブル３２０は、真空室３０１の上方に配設されたテーブル回動機構３２５によって回動軸周りに回動される。テーブル回動機構３２５は、回動テーブル３２０を、所定の角度ずつ間欠的に回動させる、いわゆる回転割り出し機構を有するものである。

テーブル回動機構３２５が、回動テーブル３２０を一度の動作で回動させる前記所定の角度は、ブラケット部３２１が等配される角度の整数倍とされている。本実施形態では、テーブル回動機構３２５により割り出される角度は４５度であり、すなわち、本実施形態においては、回動テーブル３２０は、蒸着材料３０２の重心を通過する鉛直軸Ｌ１周りに、４５度ずつ間欠的に回動されるものである。テーブル回動機構３２５は制御部３１０に電気的に接続されており、テーブル回動機構３２５の動作は制御部３１０により制御されるものである。

回動テーブル３２０の複数のブラケット部３２１のそれぞれの先端部には、直同機構を有する直動テーブル３０６を介して、基板支持手段である基板ホルダ３０５が支持されている。基板ホルダ３０５は、マザー基板３５を支持するためのチャックを有し、真空室３０１内においてマザー基板３５を基板表面３５ｂを蒸着材料３０２に対向させて支持する部材である。

直動テーブル３０６は、１方向に直線的に進退自在な単軸ロボットやシリンダ等により構成されており、この直動テーブル３０６の移動軸Ｌ２は、鉛直軸Ｌ１に対して所定の角度だけ傾斜している。

基板ホルダ３０５は、マザー基板３５の基板表面３５ｂが、直動テーブル３０６の移動軸Ｌ２と平行となるようにマザー基板３５を支持するよう構成されている。本実施形態では、蒸着材料３０２の重心を通過する鉛直軸Ｌ１と、直動テーブル３０６の移動軸Ｌ２とは交差するように配設されている。

すなわち、本実施形態では、蒸着材料３０２の重心を通過し、かつマザー基板３５の基板表面３５ｂと交わる所定の直線Ｌ３と、基板表面３５ｂの直線Ｌ３との交点における法線とのなす角度θ０が、常に同じ角度となるように、マザー基板３５は、移動軸Ｌ２に沿って移動可能に支持されている。ここで、移動軸Ｌ２と回動テーブル３２０の回動軸である鉛直軸Ｌ１とは、交差するように配設されているものであることから、マザー基板３５は、鉛直軸Ｌ１周りに、上記θ０を変化させることなく回動可能である。

図６に示すように、複数の基板ホルダ３０５及び直動テーブル３０６は、それぞれ鉛直軸周りに４５度で等配されたブラケット部３２０に支持されていることから、互いに鉛直軸Ｌ１周りに回転対称に配設されるものである。また、回動テーブル３２０は、４５度ずつ間欠的に回動されることから、基板ホルダ３０５は、回動テーブル３２０が停止した状態において、鉛直軸Ｌ１周りに周方向に等配された８箇所の停止位置のいずれかに配置されるものである。以下の説明では、この鉛直軸Ｌ１周りに周方向に等配された、基板ホルダ３０５の停止位置を、蒸着装置３００の上方から見て反時計回りに、順にＰ１からＰ８と称するものとする。

また、蒸着材料３０２と、基板ホルダ３０５との間には、マスク４００が配設されている。マスク４００は、図７に示すように、上記停止位置Ｐ２からＰ７までの６箇所に配置された基板ホルダ３０５に支持されたマザー基板３５を、蒸着材料３０２に対して被覆するように配設された板状の部材である。

また、マスク４００には、マザー基板３５の一部を、蒸着材料３０２側に露出させるように形成された貫通孔であるスリット孔４０１が形成されている。スリット孔４０１は、マスク４００を貫通して形成された細長形状の長孔であり、長手方向が水平方向を向くように形成されている。

一方、図５に示すように、停止位置Ｐ１及びＰ８に配置された基板ホルダ３０５に支持されたマザー基板３５を、蒸着材料３０２に対して被覆するように、防着板４０２が配設されている。

本実施形態では、各停止位置Ｐ２〜Ｐ７においてマザー基板３５が移動軸Ｌ２に沿って揺動した場合に、マザー基板３５の基板表面３５ｂ上の被蒸着領域の全てが、スリット孔４０１のみを介して蒸着源３０２の重心側に露出するように設定されている。すなわち、本実施形態の蒸着装置３００においては、マザー基板３５が停止位置Ｐ２〜Ｐ７において移動軸Ｌ２に沿って揺動する場合以外には、マザー基板３５が蒸着材料３０２側に露出することがない。

図５及び図６に示すように、停止位置Ｐ１及びＰ８に配置された基板ホルダ３０５の下方には、ロードロック室３３０及び３３１が配設されている。ロードロック室３３０及び３３１は、その内部空間が真空ポンプに３０８に連通され、真空室３０１内側と真空室３０１外側に連通するゲートバルブ３３２及び３３３を備えて構成される。ロードロック室３３０及び３３１は、真空室３０１内の圧力（真空度）に変化を与えることなく、マザー基板３５を真空室３０１に搬入及び搬出することが可能な構成を有するものである。

また、図示しないが、真空室３０１内には、ロードロック室３３０から搬入されたマザー基板を、停止位置Ｐ１に配置されている基板ホルダ３０５に受け渡す搬送手段である搬送機構と、停止位置Ｐ８に配置されている基板ホルダ３０５からマザー基板３５を受け取り、ロードロック室３３１へ搬出する搬送手段である搬送機構が配設されているものである。

また、マスク４００と蒸着材料３０２との間には、シャッタ３０７が配設されている。遮蔽手段であるシャッタ３０７は、蒸着材料３０２からマスク４００及びマザー基板３５方向へ向かう蒸気の通路を遮蔽もしくは開放する装置である。シャッタ３０７の駆動部３１２は、制御部３１０に電気的に接続されており、制御部３１０からの信号によってシャッタ３０７を駆動することにより、シャッタ３０７によって通路を遮蔽状態とするか、開放状態とするかが選択される。

また、マスク４００の蒸着材料３０２側には、図示しない膜厚計測手段である膜厚センサが配設されている。膜厚センサは、水晶振動子を用いた公知の形態の膜厚計であり、水晶振動子に堆積された蒸着材料の膜厚に起因する水晶振動子の固有振動数の変化から、水晶振動子に堆積された膜厚を算出する装置である。膜厚センサは、制御部３１０に電気的に接続されており、堆積される膜厚の測定結果を制御部３１０に送信する。

詳しくは後述するが、本実施形態の蒸着装置３００は、複数の停止位置Ｐ２〜Ｐ７において、マザー基板３５の基板表面３５ｂ上に、同時に斜方蒸着を行うことが可能に構成されたものであり、また、一部の停止位置Ｐ１及びＰ８にロードロック室３００及び３０１を設けたことにより、真空室３０１内の真空度を変動させることなく、他の停止位置Ｐ２〜Ｐ７においてマザー基板３５に対して斜方処理を行っている間に、マザー基板３５の搬入及び搬出を行うことが可能である。

上述の構成を有する蒸着装置３００を用いて、マザー基板３５の基板表面３５ｂ上に無機配向膜１６を蒸着する工程について以下に説明する。なお、以下の説明においては、ある一つのマザー基板３５に着目し、該マザー基板３５に対して施される工程について順を追って説明する。図８は、マスクとマザー基板の位置関係を説明する斜視図である。対向基板２０の無機配向膜２２の形成工程も以下に述べる工程と同様であるのでその説明を省略するものとする。

まず、停止位置Ｐ１の下方に配設されたロードロック室３３０から、真空室３０１内にマザー基板３５が搬入され、該マザー基板３５は、基板ホルダ３５によって支持される（ステップＳ１）。このとき、直動テーブル３０６が最も下方に移動した状態、すなわち、基板ホルダ３０５は移動軸Ｌ２の最も下方に位置決めされている。ここで、真空室３０１内の圧力は、所定の真空度のまま変動することはない。

次に、回動テーブル３２０が、４５度だけ上方から見て反時計回りに回動することにより、マザー基板３５は、停止位置Ｐ２へ移動する（図７中、矢印Ｄ１）。回動テーブル３２０の回動停止後、直動テーブル３０６が所定の速度ｖ１で上方へ移動する（図７中、矢印Ｄ２）。この動作により、マザー基板３５の基板表面３５上の被蒸着領域が、スリット孔４０１を介して蒸着材料３０２側へ露出する（ステップＳ２）。

ここで、マザー基板３５の基板表面３５ｂには、蒸着材料３０２を加熱する事により生じた蒸着材料の蒸気が、基板表面３５ｂの法線に対して所定の角度θ０をなして到達し、所定に密度及び所定の膜厚ｔ１で堆積する。すなわち、停止位置Ｐ２において、蒸着角度θ０による斜方蒸着法により、マザー基板３５の基板表面上に膜厚ｔ１の斜方蒸着膜１６ａが形成される。

次に、回動テーブル３２０が、４５度だけ上方から見て反時計回りに回動することにより、マザー基板３５は、停止位置Ｐ３へ移動する（図７中、矢印Ｄ３）。回動テーブル３２０の回動停止後、直動テーブル３０６が、ステップＳ２と同じ速度ｖ１で下方へ移動する（図７中、矢印Ｄ４）。この動作により、マザー基板３５の基板表面３５上の被蒸着領域が、スリット孔４０１を介して蒸着材料３０２側へ露出する（ステップＳ３）。

ここで、マザー基板３５の基板表面３５ｂには、蒸着材料３０２を加熱する事により生じた蒸着材料の蒸気が、基板表面３５ｂの法線に対して所定の角度θ０をなして到達し、所定に密度及び所定の膜厚ｔ１で堆積する。すなわち、停止位置Ｐ３において、蒸着角度θ０による斜方蒸着法により、斜方蒸着膜１６ａ上に、膜厚ｔ１の斜方蒸着膜１６ｂが形成される。

次に、回動テーブル３２０が、４５度だけ上方から見て反時計回りに回動することにより、マザー基板３５は、停止位置Ｐ４へ移動する（図７中、矢印Ｄ５）。回動テーブル３２０の回動停止後、直動テーブル３０６がステップＳ２と同じ速度ｖ１で上方へ移動する（図７中、矢印Ｄ６）。この動作により、上述のステップＳ２と同様に、停止位置Ｐ４において、蒸着角度θ０による斜方蒸着法により、斜方蒸着膜１６ｂ上に膜厚ｔ１の斜方蒸着膜１６ｃが形成される（ステップＳ４）。

次に、回動テーブル３２０が、４５度だけ上方から見て反時計回りに回動することにより、マザー基板３５は、停止位置Ｐ５へ移動する（図７中、矢印Ｄ７）。回動テーブル３２０の回動停止後、直動テーブル３０６がステップＳ２と同じ速度ｖ１で下方へ移動する（図７中、矢印Ｄ８）。この動作により、上述のステップＳ２と同様に、停止位置Ｐ５において、蒸着角度θ０による斜方蒸着法により、斜方蒸着膜１６ｃ上に膜厚ｔ１の斜方蒸着膜１６ｄが形成される（ステップＳ５）。

次に、回動テーブル３２０が、４５度だけ上方から見て反時計回りに回動することにより、マザー基板３５は、停止位置Ｐ６へ移動する（図７中、矢印Ｄ９）。回動テーブル３２０の回動停止後、直動テーブル３０６がステップＳ２と同じ速度ｖ１で上方へ移動する（図７中、矢印Ｄ１０）。この動作により、上述のステップＳ２と同様に、停止位置Ｐ６において、蒸着角度θ０による斜方蒸着法により、斜方蒸着膜１６ｄ上に膜厚ｔ１の斜方蒸着膜１６ｅが形成される（ステップＳ６）。

次に、回動テーブル３２０が、４５度だけ上方から見て反時計回りに回動することにより、マザー基板３５は、停止位置Ｐ７へ移動する（図７中、矢印Ｄ１１）。回動テーブル３２０の回動停止後、直動テーブル３０６がステップＳ２と同じ速度ｖ１で下方へ移動する（図７中、矢印Ｄ１２）。この動作により、上述のステップＳ２と同様に、停止位置Ｐ７において、蒸着角度θ０による斜方蒸着法により、斜方蒸着膜１６ｅ上に膜厚ｔ１の斜方蒸着膜１６ｆが形成される（ステップＳ７）。

そして、回動テーブル３２０が、４５度だけ上方から見て反時計回りに回動することにより、マザー基板３５は、停止位置Ｐ８へ移動する（図７中、矢印Ｄ１３）。回動テーブル３２０の回動停止後、停止位置Ｐ８の下方に配設されたロードロック室３３１へ、マザー基板３５が真空室３０１内から搬出される（ステップＳ８）。このとき、直動テーブル３０６が最も下方に移動した状態、すなわち、基板ホルダ３０５は移動軸Ｌ２の最も下方に位置決めされている。またここで、真空室３０１内の圧力は、所定の真空度のまま変動することはない。

以上に説明した処理を経ることにより、マザー基板３５の基板表面３５ｂ上には、膜厚Ｔ＝７×ｔ１の斜方蒸着膜である無機配向膜１６が形成されるのである。なお、上述したステップＳ１からＳ８までの工程は、全て同じ周期で実施されるものである。すなわち、回動ステージ３２０の間欠的な回動は一定の周期で行われる。したがって、上述した工程は、回動ステージ３２０に周方向に等配された８つの基板ホルダ３０５に支持されたマザー基板３５全てに対して行われるものであり、本実施形態においては、停止位置Ｐ２〜Ｐ７において、６枚のマザー基板３５に対して、斜方蒸着膜の成膜が同時に行われるものである。

上述した本実施形態の蒸着装置３００は、マザー基板３５の基板表面３５ｂ上に無機配向膜を形成する装置であって、蒸着材料３０２の重心を通過する鉛直軸Ｌ１周りに環状に配設されるとともに、マザー基板３５が蒸着材料３０２に対して所定の角度θ０をなして対向するように保持する複数の基板ホルダ３０５と、該複数の基板ホルダ３０５を鉛直線Ｌ１周りに所定の周期かつ所定の角度で間欠的に回動させる回動ステージ３２０と、基板ホルダ３０５との間でマザー基板３５を授受し、ロードロック室３００及び３０１を介して真空室３０１内の圧力を変動させることなくマザー基板３５を搬入出する搬送手段と、を具備するものである。

このような構成を有する本実施形態の蒸着装置３００においては、真空室３０１の真空を破壊することなく、複数のマザー基板３５に対して連続して無機配向膜１６を形成することができる。このため、バッチ処理のように真空室内の真空度が所定の値となるまで待つ必要がなく、また複数枚を同時に処理できることから、高い生産性を実現することが可能となる。

また、真空室３０１内でマザー基板３５を鉛直軸Ｌ１周りに回動させる構成を有することから、複数の蒸着装置を使用して並列に蒸着処理を行う場合に比して装置を小型化することが可能となり、液晶装置の製造コストを抑制することが可能である。

また、真空室３０１内でマザー基板３５を鉛直軸Ｌ１周りに回動させる構成を有することから、蒸着源３１１は一つ配設すればよく、また、真空室３０１内の真空度の変動も抑えられることにより蒸着の条件が一定となるため、より安定して均質な無機配向膜１６を形成することが可能である。

したがって、本実施形態の液晶装置の製造装置及び製造方法によれば、占有面積の小さい小型な装置で、効率よく安定した膜質の薄膜を成膜することが可能となるのである。

また、本実施形態によれば、マスク４００のスリット孔４０１を介して、蒸着材料３０２の蒸気を、マザー基板３５上に所定の角度θ０をなして到達させる構成を有することにより、安定した膜質の斜方蒸着膜からなる無機配向膜１６を得ることが可能となる。

また、本実施形態によれば、基板ホルダ３０５が鉛直軸Ｌ１周りに等角度で配設されることにより、同一条件で、かつ同時に複数の停止位置Ｐ２〜Ｐ７において、同質かつ同一の膜厚の斜方蒸着膜を得ることが可能である。このため、最終的に形成される無機配向膜１６の膜厚及び膜質の制御がより容易なものとなる。

また、本実施形態の蒸着装置３００により形成された無機配向膜１６を有する液晶装置１００によれば、配向ムラのない高品位な表示を実現することが可能である。

なお、上述した実施形態においては、各停止位置Ｐ２〜Ｐ７において、マザー基板３５は一方向にのみ移動するものとして説明しているが、例えば、各停止位置において、移動軸Ｌ２に沿って往復するものであってもよい。蒸着装置３００において、マザー基板３５の揺動回数や移動速度は、最終的に形成される無機配向膜の形態にあわせて変更されうるものである。

また、基板ホルダ３０５を等配する角度及び回動テーブル３２０の回動角度は、４５度に限られるものではなく、真空室３０１及びマザー基板３５の大きさに基づいて様々な数値が与えられるものである。

また、本実施形態においては、ロードロック室を２箇所の停止位置の下方に配設したが、例えば、１箇所の停止位置における斜方蒸着に必要な時間よりも、一つのロードロック室でマザー基板を搬入出する時間の方が短ければ、ロードロック室は１箇所の停止位置に対応する位置に配設されてもよい。このように構成すれば、より蒸着装置の生産効率が向上する。

また、本実施形態においては、マスク４００を、角錐状の形態として図示しているが、スリット孔４０１によるコリメーション効果が得られればマスク４００の形状は字視した形状に限られるものではないことは言うまでもない。例えば、マスクは、水平に配設された円板状であってもよい。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う液晶装置の製造装置、液晶装置の製造方法もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

ＴＦＴアレイ基板を、その上に構成された各構成要素と共に対向基板の側から見た電気光学装置の平面図である。図１のＨ−Ｈ’断面図である。マザー基板の平面図である。液晶装置の組立工程のフローチャートである。蒸着装置の構成を模式的に示す図である。蒸着装置を上方から見た場合の、回動ステージと基板支持手段との位置関係を説明する図である。蒸着装置を下から見た場合のマスクとマザー基板との位置関係を説明する図である。マスクに対するマザー基板の移動を説明する斜視図である。

符号の説明

３５マザー基板、３００蒸着装置、３０１真空室、３０２蒸着材料、３０３るつぼ、３０４電子銃、３０５基板ホルダ、３０６直動テーブル、３０７シャッタ、３０８真空ポンプ、３１０制御部、３１１蒸着源、３２０回動テーブル、３３０ロードロック室、４００マスク、４０１スリット孔、４１０電動モータ

Claims

真空チャンバ内で蒸着材料を加熱することで発生した蒸気を基板上に到達させることにより、前記基板上に薄膜を形成する液晶装置の製造方法であって、
前記真空チャンバ内に、ロードロック室を介して前記真空チャンバの圧力を変動させないように前記基板を搬入する工程と、
前記基板が前記蒸着材料に対して所定の角度をなすように支持し、かつ前記基板を前記蒸着材料の重心を通過する直線周りに所定の角度で周期的かつ間欠的に回動させて、前記真空チャンバ内の複数の停止位置において、スリット孔を有するマスクを介して前記基板上に前記蒸着材料を堆積させる工程と、
前記ロードロック室を介して前記真空チャンバの圧力を変動させないように、前記基板を前記真空チャンバ内から搬出する工程と、を具備し、
前記蒸着材料を堆積させる工程において、前記真空チャンバ内の第１の停止位置において、前記スリット孔の長手方向と交差する方向に前記基板を移動させて前記基板上に蒸着材料を堆積させ、しかる後に、前記基板を前記第１の停止位置から第２の停止位置へ回動させ、当該第２の停止位置において、前記第１の停止位置で前記基板を移動させた方向と反対方向に前記基板を移動させて前記基板上に蒸着材料を堆積させることを特徴とする液晶装置の製造方法。
前記真空チャンバ内へ前記基板を搬入した後及び前記真空チャンバ内から前記基板を搬出する前に、前記真空チャンバ内において、前記基板上に前記蒸着材料が堆積しないように前記基板を防着板で覆う位置へ前記基板を移動させることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置の製造方法。
前記蒸着材料の蒸気を、前記スリット孔を介して前記基板上に前記所定の角度をなして到達させることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶装置の製造方法。
前記第１及び第２の停止位置において、それぞれ同一の厚さだけ前記基板上に前記蒸着材料を堆積させることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の液晶装置の製造方法。
前記薄膜は、液晶を配向規制する無機配向膜であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の液晶装置の製造方法。