JP6500103B2 - Substrate holding apparatus and film forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、マグネットを用いて成膜用のマスク及び基板を保持する基板保持装置、これを備えた成膜装置及び基板保持方法に関する。 The present invention relates to a film holding mask and a substrate holding apparatus that uses a magnet to hold a substrate, a film forming apparatus including the same, and a substrate holding method.
基板の所定領域に薄膜を形成する技術として、成膜用のマスクを用いる方法が知られている。例えば特許文献1には、成膜面に板状のマスクが配置された基板を成膜室内で搬送しながら、蒸着源で発生した蒸着材料の蒸気を成膜面に蒸着させるインライン式の成膜装置が記載されている。
As a technique for forming a thin film on a predetermined region of a substrate, a method using a film formation mask is known. For example,
この種の成膜装置においては、マスクと基板との隙間からの蒸着材料の蒸気の回り込みを阻止するため、マスクと基板との密着性を確保する必要がある。このため、マスクと、当該マスクを磁気吸着する磁石板との間に、基板および基板を平坦に保持する基板保持体を同時に挟み込む方法が知られている(例えば特許文献2参照)。 In this type of film forming apparatus, it is necessary to ensure the adhesion between the mask and the substrate in order to prevent the vapor of the vapor deposition material from entering the gap between the mask and the substrate. For this reason, a method is known in which a substrate and a substrate holder that holds the substrate flat are sandwiched between a mask and a magnet plate that magnetically attracts the mask (see, for example, Patent Document 2).
一方、近年における基板の大型化に伴い、基板保持体が平面度を得るために必要な厚さが増してしまう結果、磁石板のマスクに及ぼす磁力が低下し、基板とマスクとの密着性が低下することが懸念されている。この問題を解消するため、特許文献2には、マスクの蒸発源側に、マスクを基板に押し付けるマスク押付機構を設けることで、マスクを基板に密着させることが記載されている。 On the other hand, as the size of the substrate increases in recent years, the thickness required for the substrate holder to obtain flatness increases. As a result, the magnetic force exerted on the mask of the magnet plate decreases, and the adhesion between the substrate and the mask is reduced. There is concern about the decline. In order to solve this problem, Patent Document 2 describes that a mask pressing mechanism for pressing the mask against the substrate is provided on the evaporation source side of the mask so that the mask is brought into close contact with the substrate.
しかしながら、特許文献2に記載の構成では、マスク押付機構を構成する機構部がマスクの蒸発源側に設置されているため、当該機構部への着膜及びそれによる動作不良が懸念される。また、マスクの開口率が大きい場合や開口部の間隔が狭い場合などにおいては、開口部を遮蔽することなく上記機構部を配置することが困難になる。 However, in the configuration described in Patent Document 2, since the mechanism part constituting the mask pressing mechanism is installed on the evaporation source side of the mask, there is a concern about film formation on the mechanism part and malfunction due to the film formation. Also, when the aperture ratio of the mask is large or when the interval between the openings is narrow, it is difficult to arrange the mechanism without shielding the openings.
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、マスクの蒸発源側に機構部を設置することなく、マスクと基板との密着性を確保することができる基板保持装置、成膜装置及び基板保持方法を提供することにある。 In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide a substrate holding apparatus, a film forming apparatus, and a substrate that can ensure adhesion between the mask and the substrate without installing a mechanism portion on the evaporation source side of the mask. It is to provide a holding method.
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る基板保持装置は、マスクプレートと、中間プレートと、保持プレートと、押圧機構とを具備する。
上記マスクプレートは、磁性材料で構成される。
上記中間プレートは、上記マスクプレートに対向する第1の面と、上記第1の面とは反対側の第2の面とを有し、上記第1の面が上記マスクプレート上に配置された基板に接触可能に構成される。
上記保持プレートは、上記中間プレートを上記マスクプレートと直交する軸方向に相対移動可能に支持する。上記保持プレートは、上記中間プレート及び上記基板を介して上記マスクプレートを磁気吸着することが可能に構成されたマグネットを有する。
上記押圧機構は、上記第2の面に対向して配置される。上記押圧機構は、上記第2の面の少なくとも一部を上記軸方向に沿って押圧することが可能に構成される。In order to achieve the above object, a substrate holding apparatus according to an aspect of the present invention includes a mask plate, an intermediate plate, a holding plate, and a pressing mechanism.
The mask plate is made of a magnetic material.
The intermediate plate has a first surface facing the mask plate and a second surface opposite to the first surface, and the first surface is disposed on the mask plate. It is configured to be able to contact the substrate.
The holding plate supports the intermediate plate so as to be relatively movable in an axial direction orthogonal to the mask plate. The holding plate includes a magnet configured to magnetically attract the mask plate through the intermediate plate and the substrate.
The pressing mechanism is disposed to face the second surface. The pressing mechanism is configured to be able to press at least a part of the second surface along the axial direction.
上記基板保持装置において、中間プレートは、マスクプレートに対向する基板の非成膜面に接触することで基板の平面状態を維持する機能を有する。一方、中間プレートが大型化するほど、又は、中間プレートの厚みが小さいほど、中間プレートの強度不足や成膜中の入熱による変形により中間プレート自体の平面度が低下するおそれがある。そこで、上記基板保持装置は、中間プレートの少なくとも一部をマスクプレート側に向けて押圧する押圧機構を備える。これにより、中間プレートの平面度が高まる結果、中間プレートに接触する基板の平面度も維持され、マスクプレートとの良好な密着性が確保される。また、中間プレートの薄化が可能となるため、基板サイズに関係なく、マスクプレートと基板との安定した密着力を確保することが可能となる。 In the substrate holding apparatus, the intermediate plate has a function of maintaining the planar state of the substrate by contacting the non-deposition surface of the substrate facing the mask plate. On the other hand, the larger the intermediate plate or the smaller the thickness of the intermediate plate, the lower the flatness of the intermediate plate itself due to insufficient strength of the intermediate plate or deformation due to heat input during film formation. Therefore, the substrate holding device includes a pressing mechanism that presses at least a part of the intermediate plate toward the mask plate. As a result, the flatness of the intermediate plate is increased. As a result, the flatness of the substrate in contact with the intermediate plate is also maintained, and good adhesion to the mask plate is ensured. In addition, since the intermediate plate can be thinned, it is possible to ensure a stable adhesion between the mask plate and the substrate regardless of the substrate size.
上記基板保持装置において、押圧機構は、中間プレートの第2の面に対向して配置されているため、マスクプレートの蒸発源側に何ら機構部を設置することなく、マスクプレートと基板との密着を図ることができる。このため、マスクプレートの開口率やマスク開口部の配列形態に依存することなく、マスクプレートと基板との密着効果を安定に維持することができるようになる。 In the above substrate holding apparatus, the pressing mechanism is disposed to face the second surface of the intermediate plate, so that the mask plate and the substrate are in close contact with each other without installing any mechanism portion on the evaporation source side of the mask plate. Can be achieved. For this reason, the adhesion effect between the mask plate and the substrate can be stably maintained without depending on the aperture ratio of the mask plate or the arrangement form of the mask openings.
上記軸方向は、典型的には、重力方向に平行な軸方向である。この場合、上記押圧機構によって、基板あるいは中間プレートの撓み変形による平面度の低下を阻止することができるため、所望とする成膜精度を安定に得ることが可能となる。 The axial direction is typically an axial direction parallel to the direction of gravity. In this case, the pressing mechanism can prevent a decrease in flatness due to the bending deformation of the substrate or the intermediate plate, so that it is possible to stably obtain a desired film forming accuracy.
上記押圧機構は、典型的には、上記保持プレートに設置される。押圧機構が保持プレートに設置されることで、装置構成を簡素化できるとともに、中間プレートの所望の位置を安定に押圧することが可能となる。 The pressing mechanism is typically installed on the holding plate. By installing the pressing mechanism on the holding plate, it is possible to simplify the apparatus configuration and stably press the desired position of the intermediate plate.
上記押圧機構は、上記第2の面の複数個所をそれぞれ押圧することが可能に構成された複数の押圧ユニットを含んでもよい。このように中間プレート上の複数位置を押圧可能とすることで、中間プレートの平面度の改善が容易となる。中間プレートの押圧位置は特に限定されず、典型的には、中間プレート(第2の面)の中央部及び/又は周縁部が挙げられる。 The pressing mechanism may include a plurality of pressing units configured to be able to press a plurality of locations on the second surface. Thus, by making it possible to press a plurality of positions on the intermediate plate, it is easy to improve the flatness of the intermediate plate. The pressing position of the intermediate plate is not particularly limited, and typically includes a central portion and / or a peripheral portion of the intermediate plate (second surface).
上記中間プレートは、接触位置と保持位置との間を上記軸方向に沿って移動可能に構成されてもよい。上記接触位置は、上記第1の面の少なくとも一部が上記基板に接触し、上記保持プレートに対する相対距離が第1の距離である位置とされ、上記保持位置は、上記保持プレートに対する相対距離が上記第1の距離よりも小さい第2の距離である位置とされる。この場合、上記押圧機構は、上記中間プレートが上記接触位置から上記保持位置へ移動する過程で上記第2の面を上記軸方向に沿って押圧する。
上記構成によれば、中間プレートの第1の面が基板に接触した状態で、中間プレートの第2の面にマグネットが接近しつつ、当該第2の面が押圧機構によって押圧される。したがって、マスクプレートに対する基板の位置ずれを生じさせることなく、基板をマスクプレートに高い平面度をもって密着させることが可能となる。The intermediate plate may be configured to be movable along the axial direction between a contact position and a holding position. The contact position is a position where at least a part of the first surface is in contact with the substrate, and a relative distance to the holding plate is a first distance, and the holding position is a relative distance to the holding plate. The position is a second distance that is smaller than the first distance. In this case, the pressing mechanism presses the second surface along the axial direction while the intermediate plate moves from the contact position to the holding position.
According to the above configuration, the second surface is pressed by the pressing mechanism while the magnet approaches the second surface of the intermediate plate in a state where the first surface of the intermediate plate is in contact with the substrate. Therefore, the substrate can be brought into close contact with the mask plate with high flatness without causing a positional shift of the substrate with respect to the mask plate.
上記押圧ユニットは、例えば、押圧子と、弾性部材とを有する。上記押圧子は、上記第2の面に対向して配置される。上記弾性部材は、上記押圧子と上記第2の面との間に配置され、上記軸方向に弾性変形可能に構成される。
これにより、中間プレート上の複数の位置に対して所望とする押圧力を安定に付与することが可能となるため、中間プレート及び基板を目的とする平面度に維持することができるようになる。The pressing unit includes, for example, a pressing element and an elastic member. The pressing element is disposed to face the second surface. The elastic member is disposed between the pressing element and the second surface, and is configured to be elastically deformable in the axial direction.
This makes it possible to stably apply a desired pressing force to a plurality of positions on the intermediate plate, so that the intermediate plate and the substrate can be maintained at a target flatness.
中間プレートの構成材料は特に限定されず、磁性材料であってもよいし、非磁性材料であってもよい。中間プレートが磁性材料で構成される場合、マグネットからの磁界が通過する磁路が形成されるため、マスクプレートに対する磁気吸着力を高めることができる。一方、中間プレートが非磁性材料で構成される場合、成膜後にマグネットによる基板の保持を解除するとき、中間プレートを基板に接触させた状態で保持プレートをマスクプレートから離間させることができる。 The constituent material of the intermediate plate is not particularly limited, and may be a magnetic material or a nonmagnetic material. When the intermediate plate is made of a magnetic material, a magnetic path through which the magnetic field from the magnet passes is formed, so that the magnetic attractive force on the mask plate can be increased. On the other hand, when the intermediate plate is made of a nonmagnetic material, when releasing the holding of the substrate by the magnet after film formation, the holding plate can be separated from the mask plate while the intermediate plate is in contact with the substrate.
本発明の一形態に係る成膜装置は、成膜室と、成膜源と、マスクプレートと、中間プレートと、保持プレートと、押圧機構とを具備する。
上記成膜源は、上記成膜室に配置される。
上記マスクプレートは、上記成膜源に対向して配置され、磁性材料で構成される。
上記中間プレートは、上記マスクプレートに対向する第1の面と、上記第1の面とは反対側の第2の面とを有し、上記第1の面が上記マスクプレート上に配置された基板に接触可能に構成される。
上記保持プレートは、上記中間プレートを上記マスクプレートに直交する軸方向に相対移動可能に支持する。上記保持プレートは、上記中間プレート及び上記基板を介して上記マスクプレートを磁気吸着することが可能に構成されたマグネットを有する。
上記押圧機構は、上記第2の面に対向して配置される。上記押圧機構は、上記第2の面の少なくとも一部を上記軸方向に沿って押圧することが可能に構成される。A film formation apparatus according to one embodiment of the present invention includes a film formation chamber, a film formation source, a mask plate, an intermediate plate, a holding plate, and a pressing mechanism.
The film formation source is disposed in the film formation chamber.
The mask plate is disposed to face the film forming source and is made of a magnetic material.
The intermediate plate has a first surface facing the mask plate and a second surface opposite to the first surface, and the first surface is disposed on the mask plate. It is configured to be able to contact the substrate.
The holding plate supports the intermediate plate so as to be relatively movable in an axial direction perpendicular to the mask plate. The holding plate includes a magnet configured to magnetically attract the mask plate through the intermediate plate and the substrate.
The pressing mechanism is disposed to face the second surface. The pressing mechanism is configured to be able to press at least a part of the second surface along the axial direction.
本発明の一形態に係る基板保持方法は、磁性材料で構成されたマスクプレート上に基板を配置することを含む。
上記基板の上に中間プレートが接触させられる。
押圧機構により上記中間プレートの少なくとも一部が上記マスクプレートに向けて押圧させられる。
上記中間プレートの上に、上記マスクプレートを磁気吸着するマグネットを有する保持プレートを配置することで、上記中間プレート、上記基板及び上記マスクプレートが一体的に保持される。A substrate holding method according to an aspect of the present invention includes disposing a substrate on a mask plate made of a magnetic material.
An intermediate plate is brought into contact with the substrate.
At least a part of the intermediate plate is pressed toward the mask plate by the pressing mechanism.
By disposing a holding plate having a magnet for magnetically attracting the mask plate on the intermediate plate, the intermediate plate, the substrate and the mask plate are integrally held.
本発明によれば、マスクと基板との密着性を確保することができる。 According to the present invention, the adhesion between the mask and the substrate can be ensured.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る成膜装置100を示す概略断面図である。図において、X、Y及びZ軸は相互に直交する3軸方向を示しており、X及びY軸は水平方向を、Z軸は高さ方向をそれぞれ示している(以下の各図においても同様)。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a
[成膜装置の全体構成]
本実施形態の成膜装置100は、真空蒸着装置として構成され、成膜室10と、蒸発源20(成膜源)と、基板保持装置30とを備える。[Overall configuration of deposition system]
The
成膜室10は、真空チャンバで構成される。すなわち、成膜室10には図示しない真空ポンプが接続されており、成膜室10の内部が所定の減圧雰囲気に排気及び維持されることが可能に構成される。
The
成膜装置100は、例えば、搬送室を中心に成膜室10を含む複数の処理室がゲートバルブを介して配置されたクラスタ型の真空成膜装置で構成される。この場合、図1に示すように、上記搬送室内に設置された図示しない基板搬送ロボットを介して、上記搬送室から成膜室10へ、あるいは成膜室10から上記搬送室へ基板Wが搬送される。
The
蒸発源20は、蒸着材料(あるいは蒸発材料)の蒸気を発生させるためのものであり、抵抗加熱式、誘導加熱式、電子ビーム加熱式等の種々の方式の蒸発源が適用可能である。蒸着材料としては、金属材料、金属酸化物や金属硫化物等の金属化合物材料、合成樹脂材料、有機EL用材料などが用いられる。
The
なお、蒸発源20は、基板保持装置30に保持された基板Wへの蒸着材料の蒸気の到達を阻止可能なシャッタを備えていてもよい。また、蒸発源20は、成膜室10の底部に固定されてもよいし、成膜室10の底部及び基板保持装置30に対して水平方向に相対移動可能に構成されてもよい。
The
[基板保持装置]
基板保持装置30は、蒸発源20の直上位置に配置され、成膜すべき基板Wを蒸発源20と対向する位置に保持することが可能に構成される。基板保持装置30は、マスク部材31と、中間プレート32と、保持プレート33と、押圧機構34とを有する。[Substrate holding device]
The
図2及び図3は、基板保持装置30の概略拡大図であり、図2は、基板Wの保持前の状態を、図3は、基板Wを保持した状態をそれぞれ示している。
2 and 3 are schematic enlarged views of the
マスク部材31は、蒸発源20と対向して配置される。マスク部材31は、図示しない固定部を介して成膜室10の内部に固定される。
The
マスク部材31は、基板Wの成膜面に対向するマスクプレート311と、マスクプレート311の周縁を支持するフレーム部312とを有する。
The
マスクプレート311は、所定の開口パターンを有する磁性材料からなる薄板で構成される。マスクプレート311の構成材料は特に限定されず、典型的には、Fe、Co、Niあるいはこれらの合金等の高透磁率特性(軟磁気特性)を有する強磁性材料が用いられる。また、成膜源(蒸発源20)からの成膜時の入熱によるマスクプレート311の熱変形を抑制するために、マスクプレート311の構成材料として熱膨張係数の小さいインバー等の合金が用いられてもよい。マスクプレート311は、基板Wの成膜面を被覆できる大きさに形成される。基板Wの大きさは特に限定されず、本実施形態では第4ないし第5世代(G4〜G5)の矩形のガラス基板(例えば、縦680mm〜1200mm、横730mm〜1300mm)が用いられる。
The
フレーム部312は、上記固定部に固定され、マスクプレート311を水平な姿勢に保持する。フレーム部312は、マスクプレート311と同様に磁性材料で構成されてもよいが、これに限られず、非磁性材料で構成されてもよい。
The
中間プレート32は、マスク部材31の上方に配置され、基板Wよりも大きな所定厚みの矩形の板材で構成される。中間プレート32は、本実施形態ではオーステナイト系ステンレス鋼やアルミニウム、銅などの非磁性材料で構成される。中間プレート32は、マスクプレート311に対向する下面32a(第1の面)と、その反対側の上面32b(第2の面)とを有する。中間プレート32の下面32aは、基板保持時において、マスクプレート311に対向する基板Wの背面(非蒸着面)に接触することが可能に構成される(図3)。
The
中間プレート32の内部には冷却水の循環流路が形成されてもよい。これにより、成膜中において基板Wの過度な温度上昇を抑制し、基板Wを所定温度以下に冷却することが可能となる。
A cooling water circulation channel may be formed inside the
保持プレート33は、中間プレート32の上方に配置され、中間プレート32をマスクプレート31に直交する軸方向(Z軸方向)に相対移動可能に支持する。保持プレート33は、中間プレート32及び基板Wを介してマスクプレート311を磁気吸着することが可能に構成されたマグネット331を有する。マグネット331は、保持プレート33の下面に配置された、基板Wよりも大きな板状の永久磁石で構成される。
The holding
保持プレート33は、図示しない昇降機構を介して、マスク部材31に対してZ軸方向に相対移動可能に構成される。保持プレート33は、基板Wを保持する前の状態では、図2に示すようにマスクプレート311に対して離間した位置(上昇位置)をとり、基板Wを保持するときには、図3に示すようにマスクプレート311に対して近接した位置(下降位置)をとる。中間プレート32は、後述するように、上昇位置では、下面32aがマスクプレート311から所定距離だけ離間し、下降位置では、下面32aがマスクプレート311(あるいは基板W)に接触するように構成される。
The holding
押圧機構34は、中間プレート32の上面32bの少なくとも一部をZ軸方向に沿って押圧することが可能に構成された複数の押圧ユニット35を有する。複数の押圧ユニット35は、後述するように、中間プレート32の上面32bに対向するように保持プレート33にそれぞれ設置される。
The
押圧機構34は、中間プレート32の撓みや変形によって基板Wと中間プレート32との間に隙間が生じるのを防ぐためのもので、保持プレート33が下降位置に到達したときに、基板Wの非蒸着面に接触した中間プレート32の上面を所定の圧力で押圧することで、中間プレート32の形状を平坦に矯正する機能を有する。
The
図4は、マスクプレート311、基板W、中間プレート32及びマグネット331(保持プレート33)との位置関係を概略的に示す側面図である。基板Wの保持時、保持プレート33が下降位置へ移動することで中間プレート32が基板Wの非蒸着面に接触し、さらにマグネット331によってマスクプレート311を磁気的に吸着し、中間プレート32とマスクプレート311との間で基板Wを挟持する。
FIG. 4 is a side view schematically showing the positional relationship between the
このとき、図5に示すように中間プレート32の変形により基板Wと中間プレート32との間に隙間が生じると、保持プレート33が下降位置に移動した状態、すなわち基板を保持した状態においても、マスクプレート311とマグネット331との間の距離も大きくなり、マスクプレート311を基板Wに密着させるのに必要なマグネット331の磁力が不足するという事態を招く。そこで本実施形態では、図6に示すように、保持プレート33が下降位置に移動した状態で、中間プレート32の上面32bの少なくとも一部を基板W(マスクプレート311)側に押圧することで、中間プレート32の変形量を低減し、これにより中間プレート32の平面度を維持するように構成されている。
At this time, when a gap is generated between the substrate W and the
複数の押圧ユニット35は、中間プレート32の上面をそれぞれ部分的に押圧することが可能に構成される。押圧機構34が複数の押圧ユニット35を備えることにより、中間プレート32の平面度の改善が容易となる。中間プレート32の押圧位置(押圧ユニット35が配置される位置)は特に限定されず、典型的には、中間プレート32の中央部あるいは周縁部、あるいはそれらの両方が挙げられる。
The plurality of
複数の押圧ユニット35は、典型的には、それぞれ同一の構成を有する。図7〜図9は、押圧ユニット35の構成を概略的に示す側断面図であり、図7は基板Wを保持する前の状態を、図8は基板を保持する直前の状態を、そして図9は基板Wを保持した状態をそれぞれ示している。
ここで図7は、図2に示される保持プレート33の上昇位置から、基板Wと保持プレート33が下降し、基板Wがマスクプレート311の上面に載置された状態で、かつ、中間プレートが基板Wに接触していない状態を示している。
また、押圧ユニット35の作用を分かり易くするため、図7及び図8において、中間プレート32は、やや変形した状態(撓みが生じた状態)で描かれており、図9に示す基板Wの保持状態においては中間プレート32の撓みが矯正された状態(平面状態)で描かれている。The plurality of
7 shows a state in which the substrate W and the holding
Further, in order to make the operation of the
中間プレート32の上面32bには、Z軸方向に延びる複数の軸部321が設けられており、保持プレート33及びマグネット331には、軸部321の位置に対応するように複数の貫通孔332が設けられている。複数の軸部321は、複数の貫通孔332をそれぞれ貫通し、それらの上端部には、貫通孔332の保持プレート33側開口部周縁に上方から当接可能な頭部321hが設けられている。
A plurality of
各軸部321はそれぞれ同一の長さで構成されており、中間プレート32のその自重による懸吊時(例えば保持プレート33が上昇位置にあるとき)、中間プレート32の上面32bとマグネット331の下面との間に距離G1が形成される長さに設定される。これにより、中間プレート32は、保持プレート33に対してZ軸方向に最長でも距離G1だけ相対移動可能に支持されている。
Each
本実施形態において、軸部321の頭部321hは、逆円錐台形状に形成されている。これにより、図7に示す中間プレート32の懸吊状態において、各軸部321の軸心を各貫通孔332の軸心と一致させることができるため、保持プレート33に対する中間プレート32の懸吊姿勢を安定に維持することができる。なお上記効果をより一層高めるため、各貫通孔332の保持プレート33側開口部が、図示するように、頭部321hの形状に対応する逆円錐形のテーパ状(すり鉢状)に形成されてもよい。
In the present embodiment, the
一方、複数の押圧ユニット35は保持プレート33に設置され、複数の軸部321の貫通位置にそれぞれ配置される。各押圧ユニット35は、軸部321の頭部321hの直上位置に配置された押圧子351と、押圧子351と中間プレート32の上面32bとの間に配置された弾性部材355とを有する。
On the other hand, the plurality of
押圧子351は、軸部321の頭部321hにZ軸方向に対向して配置される。押圧子351は、例えば円形の板材で構成され、その中心部にはZ軸方向に延びるボルト部材352が固定されている。ボルト部材352は、軸部321の頭部321hを囲むように保持プレート33の上面に設置された支持部353の頂部を貫通し、支持部353の上面に固定されたナット部材354に螺合している。したがって、ナット部材354に対してボルト部材352を軸まわりに回転させることで、軸部321の頭部321hに対する押圧子351の相対距離が調整可能とされる。
The
弾性部材355は、Z軸方向に弾性変形可能であり、軸部321の頭部321hの上面に設置されている。弾性部材355は、典型的にはコイルばねで構成されるが、これに限られず、ゴムやエラストマ等の弾性材料で構成されてもよい。本実施形態では、保持プレート33が第1の位置にある場合において、弾性部材355の上面と押圧子351の下面との間に距離G2が形成されている。距離G2は、距離G1よりも小さい値に設定される。距離G2の値は、ゼロであってもよい。なお、弾性部材355は、軸部321の頭部321hの上面ではなく、押圧子351の下面に設置されてもよい。
The
本実施形態において、中間プレート32は、保持プレート33(マグネット331)に対して、図7に示す第1の位置と、図8に示す第2の位置(接触位置)と、図9に示す第3の位置(保持位置)とを有する。中間プレート32は、第2の位置を経由して第1の位置と第3の位置との間をZ軸方向に沿って移動可能に構成される。
In the present embodiment, the
上記第1の位置では、中間プレート32は、保持プレート33に懸吊されており、中間プレート32の下面32aは基板Wに接触しておらず、中間プレート32の上面32bは、保持プレート33(マグネット331)に対して間隙G1の相対距離をおいて対向している。
上記第2の位置では、中間プレート32の下面32aが基板Wに接触し、保持プレート33は、押圧子351が弾性部材355の上面に接触するまで下降し、中間プレート32の上面32bは、保持プレート33(マグネット331)に対して間隙(G1−G2)の相対距離(第1の距離)をおいて対向している。
上記第3の位置では、中間プレート32の下面32aの少なくとも一部が基板Wに接触し、保持プレート33は、弾性部材355を圧縮変形させながら所定量だけさらに下降し、中間プレート32の上面32bは、保持プレート33(マグネット331)に対して、間隙(G1−G2)よりも小さい間隙G3の相対距離(第2の距離)をおいて対向している。In the first position, the
In the second position, the
In the third position, at least a part of the
押圧ユニット35は、以上のように構成されているため、押圧機構34は、中間プレート32が上記第2の位置(接触位置)から上記第3の位置(保持位置)へ移動する過程で、中間プレート32の上面32bをZ軸方向に沿って押圧することが可能となる。
Since the
保持プレート33の下降位置は、マスクプレート311から所定の高さ位置に設定される。この場合、押圧機構34(押圧ユニット35)による中間プレート32の押圧力は、距離G2の大きさで設定される。したがって上記押圧力は、距離G2を変化させることで、容易に調整することができる。
The lowered position of the holding
図2,3に示すように、基板保持装置30はさらに、成膜室10内に搬送された基板Wをマスクプレート311と中間プレート32との間で支持する支持ユニット36を有する。支持ユニット36は、例えば、基板Wの下面周縁部を支持する複数のフックを含む。支持ユニット36は、図示しない基板搬送装置との基板受け渡し位置(図2)と、マスクプレート311への基板載置位置(図3)との間で昇降移動可能に構成される。また、支持ユニット36は、マスクプレート311に対する基板Wのアライメントを可能にするため、水平方向に移動可能に構成される。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
成膜装置100は、蒸発源20、基板保持装置30、支持ユニット36等の動作を制御する制御部40をさらに備える。制御部40は、典型的にはコンピュータで構成され、所定のプログラムを実行することで各部の動作を制御する。
The
[成膜装置の動作]
次に、以上のように構成される本実施形態の成膜装置100の典型的な動作について説明する。[Operation of deposition system]
Next, a typical operation of the
図示しないゲートバルブを介して成膜室10内に搬送された基板Wは、成膜面を下向きにして、基板受け渡し位置に待機した支持ユニット36により支持される。このとき保持プレート33は、図2に示すように上昇位置に移動しており、中間プレート32は、その自重により保持プレート33から吊り下げられている。基板Wは、支持ユニット36によって、中間プレート32とマスクプレート311との間に配置される。その後、マスクプレート311に対する基板Wの水平方向のアライメントが実行される。
The substrate W transported into the
基板Wのアライメント後、支持ユニット36は基板載置位置へ下降し、基板Wはマスクプレート311の上面に載置される。なお、マスク部材31のフレーム部312の上面には、上記基板載置位置へ下降した支持ユニット36との衝突を回避するための複数の逃げ部(凹所)312aが設けられている。
After alignment of the substrate W, the
その後、保持プレート33が図2に示す上昇位置から図3に示す下降位置へ移動する。これにより、中間プレート32の下面32aが基板Wの非蒸着面(非成膜面)に接触するとともに、中間プレート32に対する保持プレート33の相対移動によって、マグネット331が中間プレート32の上面32bに近接する。このとき、マグネット331は、中間プレートの上面32bに対して僅かな隙間(G3)をおいて停止する。
Thereafter, the holding
一方、中間プレート32の上面32bの複数個所は、図7に示す第1の位置から図8に示す第2の位置(接触位置)を経て図9に示す第3の位置(保持位置)へ移動するまでに、各押圧ユニット35から基板W及びマスクプレート311に向かってZ軸方向にそれぞれ部分的に押圧される。本実施形態において中間プレート32は、各押圧ユニット35によって、(G1−G2−G3)の距離に相当する押圧量でマスクプレート311に向けて押圧される。このとき、中間プレート32に撓みや変形が生じている場合には、それら撓みや変形が平坦に矯正されることで、中間プレート32の平面度が高められる(図9)。これにより、中間プレート32の下面32aの基板Wに対する接触面積が高まるため、マグネット331とマスクプレート311との相対距離も短くなり、マグネット331によるマスクプレート311の磁気吸着力が高まる結果、基板Wとマスクプレート311との密着性が向上する。
On the other hand, a plurality of positions on the
以上のようにして、中間プレート32、基板W及びマスクプレート311が一体的に保持される。その後、基板Wの成膜処理が実施される。本実施形態によれば、基板保持装置30により基板Wとマスクプレート311との密着性が確保されているため、基板Wとマスクプレート311との隙間を極力小さくでき、これにより当該隙間からの蒸着材料の回り込みを阻止することができる。
As described above, the
また、押圧ユニット35により中間プレート32の平面度が高まることで、中間プレート32の下面32aにならう基板Wの平面度も確保される。これにより基板Wの成膜面に対して高精度なマスク成膜処理を実現することができる。さらに、蒸発源20を水平方向に往復移動させながら成膜処理を行うことで、基板Wの成膜面全域にわたって成膜処理の面内均一性を高めることが可能となる。
Further, since the flatness of the
成膜処理の終了後、基板保持装置30は、保持プレート33を図3に示す下降位置から図2に示す上昇位置へ移動させる。この際、保持プレート33が所定距離(G1−G3に相当する距離)移動するまでの間は、押圧ユニット35による押圧力と中間ユニットの自重により、基板Wがマスクプレート311に押し付けられた状態に維持される。これにより、マスクプレート311に対する基板Wの位置ずれが防止されるため、成膜面に形成された蒸着パターンがマスク開口部で損傷を受けることが阻止される。また、中間プレート32が非磁性材料で構成されているため、マスクプレート311に対するマグネット331の引き離しが容易となる。
After completion of the film forming process, the
保持プレート33が上昇位置に移動した後、支持ユニット36が基板受け渡し位置へ上昇する(図2)。そして、図示しない基板搬送装置を介して、成膜済の基板Wが成膜室10外へ搬出される。さらに、成膜すべき新たな基板Wが支持ユニット36へ搬送され、上述と同様の動作を経て、当該基板Wの保持および成膜処理が実施される。
After the holding
以上のように、中間プレート32は、マスクプレート311に対向する基板Wの非成膜面に接触することで、基板Wの平面状態を維持する機能を有する。一方、中間プレート32が大型化するほど、又は、中間プレート32の厚みが小さいほど、中間プレート32自体の平面度が低下するおそれがある。そこで本実施形態の基板保持装置30は、中間プレート32の少なくとも一部をマスクプレート311側に向けて押圧する押圧機構34を備える。これにより、中間プレート32の平面度が高まる結果、中間プレート32に接触する基板の平面度も維持され、マスクプレート311との良好な密着性が確保される。また、中間プレート32の薄化が可能となるため、基板サイズに関係なく、マスクプレート311と基板Wとの安定した密着力を確保することが可能となる。
As described above, the
また、本実施形態の基板保持装置30において、押圧機構34(押圧ユニット35)は、中間プレート32の上面32bに対向して配置されているため、マスクプレート311の蒸発源20側に何ら機構部を設置することなく、マスクプレート311と基板Wとの密着を図ることができる。このため、マスクプレート311の開口率やマスク開口部の配列形態に依存することなく、マスクプレート311と基板Wとの密着効果を安定に維持することができるようになる。
Further, in the
また、押圧機構34が保持プレート33に設置されているため、装置構成を簡素化できるとともに、中間プレート32の所望の位置を安定に押圧することが可能となる。
In addition, since the
さらに、本実施形態の基板保持装置30においては、押圧機構34によって中間プレート32を重力方向に押圧可能に構成される。これにより、中間プレート32の自重をも利用して、基板Wあるいは中間プレート32の撓み変形による平面度の低下を阻止することができるため、所望とする成膜精度を安定に得ることが可能となる。
Furthermore, the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited only to the above-mentioned embodiment, Of course, a various change can be added.
例えば以上の実施形態では、成膜装置として真空蒸着装置を例に挙げて説明したが、これに限られず、スパッタ装置等の他の成膜装置にも本発明は適用可能である。この場合、スパッタターゲットを保持するスパッタカソードが成膜源として構成される。 For example, in the above embodiment, the vacuum deposition apparatus has been described as an example of the film forming apparatus. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to other film forming apparatuses such as a sputtering apparatus. In this case, a sputtering cathode holding the sputtering target is configured as a film forming source.
また、押圧機構34を構成する複数の押圧ユニット35は、中間プレート32の中央部及び/又は周縁部に配置される場合に限られない。図10に模式的に示すように、中間プレート32の形状や大きさ、厚み等に応じて、中間プレート32の中央部、周縁部、四隅部のほか、これらの中間位置等に押圧ユニット35が配置されてもよい。押圧ユニット35の配置数も特に限定されず、中間プレートの任意の一部を押圧する場合には少なくとも1つあればよく、中間プレートのほぼ全域を押圧する場合には、より多くの押圧ユニットを狭ピッチで配置すればよい。さらに図11に示すように、中間プレート32の周縁部を一括的に押圧することが可能な枠状の押圧ユニット37が用いられてもよい。
Further, the plurality of
そして、以上の実施形態では、押圧機構34が保持プレート33に設置される例を説明したが、これに限られず、保持プレート33とは独立して構成されてもよい。
In the above embodiment, the example in which the
10…成膜室
20…蒸発源
30…基板保持装置
31…マスク部材
32…中間プレート
33…保持プレート
34…押圧機構
35…押圧ユニット
100…成膜装置
311…マスクプレート
331…マグネット
351…押圧子
355…弾性部材
W…基板DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記マスクプレートに対向する第1の面と、前記第1の面とは反対側の第2の面とを有し、前記第1の面が前記マスクプレート上に配置された基板に接触可能に構成された中間プレートと、
前記中間プレートを前記マスクプレートと直交する軸方向に相対移動可能に支持し、前記中間プレート及び前記基板を介して前記マスクプレートを磁気吸着することが可能に構成されたマグネットを有する保持プレートと、
前記第2の面に対向して配置され、前記第2の面の少なくとも一部を前記軸方向に沿って押圧することが可能に構成され、前記保持プレートに設置された押圧機構と
を具備し、
前記中間プレートは、前記第1の面の少なくとも一部が前記基板に接触し前記保持プレートに対する相対距離が第1の距離である接触位置と、前記保持プレートに対する相対距離が前記第1の距離よりも小さい第2の距離である保持位置との間を移動可能に構成され、
前記押圧機構は、前記第2の面に対向して配置された押圧子と、前記押圧子と前記第2の面との間に配置され、前記軸方向に弾性変形可能な弾性部材とを有する押圧ユニットを含み、前記中間プレートが前記接触位置から前記保持位置へ移動する過程で前記第2の面を前記軸方向に沿って押圧する
基板保持装置。 A mask plate made of magnetic material;
A first surface facing the mask plate; and a second surface opposite to the first surface, wherein the first surface is capable of contacting a substrate disposed on the mask plate. A configured intermediate plate; and
A holding plate having a magnet configured to support the intermediate plate so as to be relatively movable in an axial direction perpendicular to the mask plate, and to magnetically attract the mask plate via the intermediate plate and the substrate;
A pressing mechanism disposed on the holding plate, disposed opposite to the second surface, configured to be capable of pressing at least a portion of the second surface along the axial direction. ,
The intermediate plate has a contact position where at least a part of the first surface is in contact with the substrate and a relative distance with respect to the holding plate is a first distance, and a relative distance with respect to the holding plate is greater than the first distance. Is configured to be movable between a holding position which is a small second distance,
The pressing mechanism includes a pressing element disposed to face the second surface, and an elastic member that is disposed between the pressing element and the second surface and is elastically deformable in the axial direction. A substrate holding device that includes a pressing unit and presses the second surface along the axial direction in a process in which the intermediate plate moves from the contact position to the holding position.
前記マスクプレートに対向する第1の面と、前記第1の面とは反対側の第2の面とを有し、前記第1の面が前記マスクプレート上に配置された基板に接触可能に構成された中間プレートと、
前記中間プレートを前記マスクプレートと直交する軸方向に相対移動可能に支持し、前記中間プレート及び前記基板を介して前記マスクプレートを磁気吸着することが可能に構成されたマグネットを有する保持プレートと、
前記第2の面に対向して配置され、前記第2の面の少なくとも一部を前記軸方向に沿って押圧することが可能に構成され、前記第2の面に対向して配置された押圧子と、前記押圧子と前記第2の面との間に配置され、前記軸方向に弾性変形可能な弾性部材と、を有する押圧ユニットを含む押圧機構と
を具備する基板保持装置。 A mask plate made of magnetic material;
A first surface facing the mask plate; and a second surface opposite to the first surface, wherein the first surface is capable of contacting a substrate disposed on the mask plate. A configured intermediate plate; and
A holding plate having a magnet configured to support the intermediate plate so as to be relatively movable in an axial direction perpendicular to the mask plate, and to magnetically attract the mask plate via the intermediate plate and the substrate;
A pressure disposed opposite to the second surface, configured to be capable of pressing at least a portion of the second surface along the axial direction, and disposed opposite the second surface. And a pressing mechanism including a pressing unit that is disposed between the pressing member and the second surface and is elastically deformable in the axial direction.
前記押圧機構は、前記第2の面の複数個所をそれぞれ押圧することが可能に構成された複数の押圧ユニットを含む
基板保持装置。 The substrate holding apparatus according to claim 1 or 2,
The pressing mechanism includes a plurality of pressing units configured to be able to press a plurality of locations on the second surface, respectively.
前記押圧ユニットは、前記第2の面の中央部及び/又は周縁部を押圧することが可能に構成される
基板保持装置。 The substrate holding device according to any one of claims 1 to 3,
The said pressing unit is comprised so that a center part and / or a peripheral part of a said 2nd surface can be pressed.
前記中間プレートは、非磁性材料で構成される
基板保持装置。 A substrate holding apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The intermediate plate is made of a nonmagnetic material.
前記成膜室に配置された成膜源と、
前記成膜源に対向して配置され、磁性材料で構成されたマスクプレートと、
前記マスクプレートに対向する第1の面と、前記第1の面とは反対側の第2の面とを有し、前記第1の面が前記マスクプレート上に配置された基板に接触可能に構成された中間プレートと、
前記中間プレートを前記マスクプレートに直交する軸方向に相対移動可能に支持し、前記中間プレート及び前記基板を介して前記マスクプレートを磁気吸着することが可能に構成されたマグネットを有する保持プレートと、
前記第2の面に対向して配置され、前記第2の面の少なくとも一部を前記軸方向に沿って押圧することが可能に構成され、前記保持プレートに設置された押圧機構と
を具備し、
前記中間プレートは、前記第1の面の少なくとも一部が前記基板に接触し前記保持プレートに対する相対距離が第1の距離である接触位置と、前記保持プレートに対する相対距離が前記第1の距離よりも小さい第2の距離である保持位置との間を移動可能に構成され、
前記押圧機構は、前記第2の面に対向して配置された押圧子と、前記押圧子と前記第2の面との間に配置され、前記軸方向に弾性変形可能な弾性部材とを有する押圧ユニットを含み、前記中間プレートが前記接触位置から前記保持位置へ移動する過程で前記第2の面を前記軸方向に沿って押圧する
成膜装置。 A deposition chamber;
A deposition source disposed in the deposition chamber;
A mask plate which is arranged opposite to the film-forming source and is made of a magnetic material;
A first surface facing the mask plate; and a second surface opposite to the first surface, wherein the first surface is capable of contacting a substrate disposed on the mask plate. A configured intermediate plate; and
A holding plate having a magnet configured to support the intermediate plate so as to be relatively movable in an axial direction orthogonal to the mask plate, and to magnetically attract the mask plate via the intermediate plate and the substrate;
A pressing mechanism disposed on the holding plate, disposed opposite to the second surface, configured to be capable of pressing at least a portion of the second surface along the axial direction. ,
The intermediate plate has a contact position where at least a part of the first surface is in contact with the substrate and a relative distance with respect to the holding plate is a first distance, and a relative distance with respect to the holding plate is greater than the first distance. Is configured to be movable between a holding position which is a small second distance,
The pressing mechanism includes a pressing element disposed to face the second surface, and an elastic member that is disposed between the pressing element and the second surface and is elastically deformable in the axial direction. A film forming apparatus that includes a pressing unit and presses the second surface along the axial direction in a process in which the intermediate plate moves from the contact position to the holding position.
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