JP5399207B2 - 蒸着装置及び蒸着方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板の成膜面を上方に向けて配置し、蒸発源から膜形成用蒸気を下方に向けて発生させることで、前記成膜面に膜の蒸着を行う、ダウンデポジションの蒸着装置、及び蒸着方法に関するものである。

基板の成膜面に膜を蒸着する装置として、成膜面が下向きとなるように基板を保持したアップデポジションで蒸着を行う装置がある（例えば特許文献１）。

この特許文献１に記載された装置では、基板の成膜面に模様を有する膜を蒸着する際に、磁性材料製マスクを前記成膜面に吸着させる場合は、基板の反成膜面（以下、背面という）側に配置したマグネットを基板方向に移動させてマグネットと基板間に介在させた補強板に密着させる。

一方、膜の蒸着が終了した後に、マスクの基板への吸着を解除する場合は、マグネットを補強板から離反する方向に移動させる。

つまり、この特許文献１に記載された装置では、マグネットを使用して基板のたわみを防止しつつ、マスクと基板の密着性を向上するようにしている。

しかしながら、アップデポジションの場合は、基板及びマスクの保持が、基板及びマスクの周囲部でしか行えないので、基板及びマスクにたわみが発生するという問題がある。また、パターンを有する膜を蒸着する際には、基板の成膜面にマスクを接触させるので、基板の成膜面に蒸着させた膜にマスクのパーティクル（粒子）が付着するという製造上の問題がある。

これに対して、成膜面が上向きとなるように基板を保持したダウンデポジションで蒸着を行う装置がある（例えば特許文献２）。この特許文献２に記載された装置の場合、背面全域で基板を支持して膜の蒸着が行えるので、前記アップデポジションで蒸着を行う場合のような基板のたわみの問題は発生しない。このたわみの問題は、パターンを有する膜を蒸着する際に、基板上に配置するマスクについても同様である。

しかしながら、常に蒸着用容器内にマスクを保持した状態で基板を交換して生産する方式では、膜の蒸着後、マスクに当接した基板を切り離す際に、マスクに堆積した蒸着物（パーティクル）が落下し、基板に蒸着した膜に付着するという問題がある。

特開２００５−１８７８７４号公報 特開２００３−３１７９４８号公報

本発明が解決しようとする問題点は、ダウンデポジションで蒸着を行う場合、蒸着用容器内に常にマスクを保持した状態で基板を交換して生産する方式では、基板に蒸着した膜に、マスクから落下したパーティクルが付着するという点である。

本発明の蒸着装置は、
ダウンデポジションで蒸着を行う場合に、基板の成膜面に蒸着させた膜に、マスクから落下したパーティクルが付着することがないようにするために、
蒸着用容器内で、成膜面を上向きにして保持された基板に、蒸着源で加熱された材料を蒸発させて成膜を行う蒸着装置であって、
マスクを保持すべく、前記蒸着用容器内に固定配置されたマスク保持台と、
基板を載せ、前記マスク保持台に保持されたマスクに対して接離移動自在に設けられた基板ホルダーと、
を具備し、
前記基板ホルダーを前記マスクに接近移動させて前記材料を基板の成膜面に蒸着する時、前記マスクと前記基板の間に１０〜３００μmの隙間が存在するように構成されていることを最も主要な特徴としている。

本発明では、マスクと基板の間に隙間を存在させた状態で基板の成膜面に蒸着源で加熱された材料を蒸発させて成膜を行うので、基板の交換時、蒸着用容器内に保持されたマスクからパーティクルが落下せず、基板の成膜面に蒸着した膜にパーティクルが付着することを防止できる。

本発明において、前記マスクと前記基板との間の隙間を１０〜３００μmとするのは、前記隙間が１０μm未満の場合は、材料の蒸着時に前記隙間が埋まり、マスクから基板を離す際にマスクからパーティクルが落下して基板の成膜面に堆積する場合があるからである。また、前記隙間が３００μmを超えると、蒸発源から蒸発される材料がマスクと基板との間に入り込んでしまい、パターニングのエッジが不明確になる等成膜精度が悪くなるからである。

本発明では、基板の成膜面への材料の蒸着時、マスクと基板の間に所定の隙間を存在させているので、成膜終了後の基板交換時にマスクからパーティクルが落下せず、基板の成膜面に蒸着した膜にパーティクルが付着することを防止できる。

本発明の蒸着装置の概略構成を示した断面図で、（ａ）は基板搬入時の図、（ｂ）は蒸着時の図である。 本発明の蒸着装置を構成するマスク、マスク保持台、基板ホルダー部の詳細図で（ａ）はマスクに対して基板が離反している状態の図、（ｂ）はマスクに対して基板が接近している状態の図である。 本発明の蒸着装置を構成するマスク、マスク保持台、基板ホルダー部の他の例を示した図２と同様の図である。

本発明では、ダウンデポジションで蒸着を行う場合に、基板の成膜面に蒸着した膜に、マスクから落下したパーティクルが付着することがないようにするという目的を、基板の成膜面への材料の蒸着時、マスクと基板の間に隙間を存在させることで実現した。

以下、本発明を実施するための形態を、図１及び図２を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の蒸着装置の概略構成を示した断面図、図２は本発明の蒸着装置を構成するマスク、マスク保持台、基板ホルダー部の詳細図である。

図１及び図２において、１は所定の真空状態に保持された蒸着用容器２内で、透明電極が形成された成膜面３ａが上向きとなるように基板３を固定保持して、材料を蒸着させる本発明の蒸着装置であり、以下のような構成となっている。

４は前記蒸着用容器２内で基板３の外周側端部を保持する環状の基板支持台、５は同じく基板３の内周側部分を支持する適数個の基板支持棒である。これら基板支持台４、基板支持棒５でたわみを生じさせることなく保持された基板３は、基板支持台４の下方に設けられた基板ホルダー６の上昇移動によって、基板ホルダー６に背面３ｂを保持されて上昇するようになされている。なお、この基板ホルダー６の前記基板支持棒５と相対する部分には、基板支持棒５を貫通する孔が設けられている。

図１及び図２の例では、基板ホルダー６は、エンコーダ付き電動シリンダ装置７のロッドの突出移動によって上昇が可能なものを示している。この基板ホルダー６は、その下面外周部の例えば周方向等間隔位置に、ガイドロッド６ａが取付けられている。このガイドロッド６ａは、蒸着用容器２の底面２ａを貫通し、前記電動シリンダ装置７のロッド端に取付けられたテーブル８の上面に接続されている。蒸着用容器２の前記ガイドロッド６ａが貫通する部分には、蒸着用容器２内に外気が流入しないように封止部２ｂが設けられている。

９は、蒸着用容器２内の、前記基板支持台４の直上に設けられたマスク保持台であり、このマスク保持台９に所定のパターンを施されたマスク１１が張設されている。

マスク１１は低膨張率な磁性材料であるインバーで製造されており、熱膨張によるたわみが大きくなるのを抑制するために、マスク保持台９にテンションをかけて取付けられている。

１２は前記蒸着用容器２の上方に設けられた蒸発用容器（蒸着源）であり、材料を加熱して蒸発させるものである。この蒸発用容器１２で蒸発された材料は、蒸発材料誘導管１３を通って前記蒸着用容器２内の天井壁２ｃの近傍に設けられた放出用容器１４に導かれる。

前記蒸発材料誘導管１３は、蒸着用容器２の天井壁２ｃを貫通して蒸発用容器１２と放出用容器１４を接続するようになっており、この蒸発材料誘導管１３が貫通する天井壁２ｃ部分にも封止部が設けられ、蒸着用容器２内に外気が流入しないようにしている。

前記放出用容器１４は、下面に複数のノズル１４ａが均等間隔で設けられ、前記蒸発材料誘導管１３を介して送られてきた材料を、均等に分散して放出するようになっている。図示省略したが、放出用容器１４の外面にはシースヒータなどの加熱装置が取付けられ、放出用容器１４を所定の温度に加熱して材料の凝固や付着を防止している。

なお、前記蒸発材料誘導管１３の途中には、開閉弁１５が取付けられている。そして、これら蒸発材料誘導管１３や開閉弁１５も、シースヒータなどの加熱装置によって材料の凝固や付着を防止するようになっている。

また、前記蒸着用容器２への基板３の搬入・搬出は、蒸着用容器２に設けられたゲートバルブ２ｄを開けてロボットアーム１６により行われる。

そして、本発明の蒸着装置１は、前記基板ホルダー６を上昇させて基板３をマスク１１に接近移動させて前記材料を基板３の成膜面３ａに蒸着する時、マスク１１と基板３の間に例えば１０〜３００μmの隙間が存在するようにしている。但し、非接触で、かつ材料の蒸着時に隙間が埋まらなければ、隙間は１０μm未満としても良い。

このマスク１１と基板３の間に隙間を設ける手段は、電動シリンダ装置７のロッドを突出限度まで突出移動させた際に前記隙間が存在するようにしたものや、適宜の位置にストッパーを配置するもの等、どのような構成でも良い。

上記構成の本発明の蒸着装置１を使用して、基板３の成膜面３ａに材料を蒸着させるには、以下のように行う。

（蒸着前の準備）
成膜面３ａに透明電極が形成された基板３を、ロボットアーム１６で蒸着用容器２の内部に搬入して、基板支持台４の上に載せる。

その後、エンコーダ付き電動シリンダ装置７により速度制御しながら基板ホルダー６を上昇させ、前記基板支持台４に載せられた基板３の背面３ｂを支持して基板３を上昇させる。

エンコーダの検知により、基板３とマスク１１の隙間が所定の値、例えば１０〜３００μmになったと判断すると、電動シリンダ装置７の駆動を停止する。

（蒸着）
放出用容器１４、蒸発材料誘導管１３、開閉弁１５は、それぞれ適正な温度に加熱しておく。蒸発用容器１２において、材料を蒸発温度まで加熱して蒸発させる。その後、開閉弁１５を開け、材料を蒸発材料誘導管１３から放出用容器１４に導入する。

導入された材料は、放出用容器１４のノズル１４ａから基板３に向かって放出され、基板３の成膜面３ａへの蒸着を開始する。この蒸着を所定の成膜が終了まで続ける。
以上が本発明の蒸着方法である。

（後処理）
蒸着が終了すると、開閉弁１５を閉じ、蒸発用容器１２の加熱温度を材料の蒸発温度より下げて蒸発を終了させる。材料の蒸発が終了すると、電動シリンダ装置７のロッドを退入させて蒸着済みの基板３を載せた基板ホルダー６を下降させ、マスク１１から離反させる。

電動シリンダ装置７のロッドの退入により、マスク１１から離れた前記基板３は、基板支持台４に当接する。基板３が基板支持台４に当接した後は、基板ホルダー６のみが下降する。エンコーダの検知により基板ホルダー６が所定の位置まで下降したと判断すると、電動シリンダ装置７の駆動を停止する。その後、蒸着済みの基板３をロボットアーム１６で蒸着用容器２の外部に搬出する。

上記本発明蒸着装置１を用いた本発明方法による成膜によれば、蒸着用容器２内に常にマスク１１を保持した状態で基板３を交換しても、マスク１１からパーティクルが落下せず、基板３の成膜面３ａに蒸着させた膜に、パーティクルが付着するのを防止できる。

本発明は、前記の例に限るものではなく、各請求項に記載の技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。
例えば、放出用容器１４を回転させるか、または放出用容器１４を下方向に移動させても良い。

また、上記の例では、基板３とマスク１１の隙間を所定の値となすためには、マスク１１のたわみが計測によって既知であることが必要である。しかしながら、図３のように、基板ホルダー６の中心部に変位センサー１７を設けた場合は、マスク１１と基板３の間の隙間を検知できるので、マスク１１のたわみが既知でなくても良い。従って、電動シリンダ装置７もエンコーダ付きのものでなくても良い。

この図３の例では、変位センサー１７によって基板３の成膜面３ａとマスク１１の隙間を検知して電動シリンダ装置７の駆動を停止するほかは、上記の例と同様に行う。

また、上記の例ではマスク保持台９にマスク１１を取付けているが、マスク１１の熱によるたわみが生じないように、マスク保持台９に換えて環状の冷却管を設けても良い。

１ 蒸着装置
２ 蒸着用容器
３ 基板
３ａ 成膜面
６ 基板ホルダー
７ 電動シリンダ装置
９ マスク保持台
１１ マスク
１２ 蒸発用容器
１３ 蒸発材料誘導管
１４ 放出用容器
１７ 変位センサー

Claims (4)

1. 蒸着用容器内で、成膜面を上向きにして保持された基板に、蒸着源で加熱された材料を蒸発させて成膜を行う蒸着装置であって、
   マスクを保持すべく、前記蒸着用容器内に固定配置されたマスク保持台と、
   基板を載せ、前記マスク保持台に保持されたマスクに対して接離移動自在に設けられた基板ホルダーと、
   を具備し、
   前記基板ホルダーを前記マスクに接近移動させて前記材料を基板の成膜面に蒸着する時、前記マスクと前記基板の間に１０〜３００μmの隙間が存在するように構成されていることを特徴とする蒸着装置。
2. エンコーダ付き電動シリンダ装置を前記基板ホルダーのマスクへの接離移動装置として設けたことを特徴とする請求項１に記載の蒸着装置。
3. 前記基板ホルダーの中心部に変位センサーを設けたことを特徴とする請求項１に記載の蒸着装置。
4. 蒸着用容器内で、成膜面を上向きにして保持された基板に、蒸着源で加熱された材料を蒸発させて成膜を行う方法であって、
   前記蒸着用容器内に固定配置されたマスク保持台に保持されたマスクに対して、基板を載せた基板ホルダーを、基板とマスクとの間の隙間が１０〜３００μmになるまで接近移動させた後に成膜を行うことを特徴とする蒸着方法。

Images