JPWO2010038384A1 - 膜形成装置並びにそれを用いた膜形成方法および膜製造方法 - Google Patents
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Abstract
膜形成装置は、基板を搬送する搬送機構と、搬送機構によって搬送される基板に膜が形成されるように膜形成物質を供給する供給源と、搬送機構と供給源との間に配置され、基板の搬送方向に沿って、基板への前記膜形成物質の供給が遮蔽される第1領域と、第1領域に隣接し基板に膜形成物質が供給される第2領域と、第2領域に隣接し基板への膜形成物質の供給が遮蔽される第3領域とを規定する遮蔽部材と、第1領域と第2領域と第3領域とにおいて、搬送機構によって搬送されている基板を加熱するように配置され、かつ、それぞれ複数のヒーターを含む第1加熱部、第2加熱部及び第3加熱部と、搬送方向における基板の位置を検出する位置検出器と、第1加熱部、第2加熱部及び第3加熱部を制御する制御器と、を備え、供給源は発熱源として作用し、搬送機構により搬送される基板は、第2領域に位置する場合に第1領域及び第3領域に位置する場合よりも供給源によって強く加熱され、制御器は、位置検出器によって検出された基板の位置に応じて、搬送方向における基板の温度むらを低減するように第1加熱部、第2加熱部及び第3加熱部の作動を個別に制御する。
Description
本発明は、膜形成装置に係り、例えばインライン式の膜形成装置に関する。また、それを用いた膜形成方法に関する。
プラズマディスプレイ等のディスプレイ用成膜装置では、薄型テレビのサイズアップに伴い、大型基板を用いた多面取りの成膜、さらに高スループットの成膜が主流となっている。成膜装置の成膜方法としては、主に電子ビームによる電子銃蒸着法、プラズマガンを用いたイオンプレーティング法、スパッタ法などがある。いずれの成膜方法も基板を成膜室内において搬送しながら成膜するインライン方式が広く用いられており、これらの膜物質形成供給源は、発熱源として作用するため、発熱源の影響により基板温度が大きく上昇する。
そこで、基板の温度分布の差を少なくするため、膜形成物質を基板に蒸発させるポイントを基板の搬送方向に沿って複数個配置し、それぞれ加熱用のヒーターを複数個分離して設けるとともに、各ヒーターに加熱温度を設定するための制御手段を個別に設けた膜形成装置が提案されている。(特許文献1)
図12に特許文献1で提案されている膜形成装置を示す。特許文献1には、リングハース3'上のヒーター2B'の設定温度を他のヒーター2A',2C'より50℃低く設定するとともに、水冷開口制限板8を用いてキャリア4に搭載した基板1の温度上昇を防止することが記載されている。なお、図12の膜形成装置には、蒸着室10に電子ビームガン3''とリングハース3'が設けられている。
図12に特許文献1で提案されている膜形成装置を示す。特許文献1には、リングハース3'上のヒーター2B'の設定温度を他のヒーター2A',2C'より50℃低く設定するとともに、水冷開口制限板8を用いてキャリア4に搭載した基板1の温度上昇を防止することが記載されている。なお、図12の膜形成装置には、蒸着室10に電子ビームガン3''とリングハース3'が設けられている。
しかしながら、特許文献1に記載の膜形成装置では、図12に示されるように、成膜状態において、蒸着領域2B'、蒸着領域に至る手前の領域2A'及び蒸着領域の直後の領域2C'ではヒーターが常にONされた状態にある。そのため、基板が蒸着領域に至る手前の加熱領域2A'に進入した場合、基板の先頭側は加熱されるが、加熱領域に未だ入っていない基板の後側の部分は加熱されない。また、基板の先頭が蒸着領域の直後の加熱領域2C'を通過した直後において、基板の先頭側は加熱されないが、基板の後側部分は加熱されている状態にある。このように、特許文献1に記載の膜形成装置では、基板中に加熱されている部分と加熱されていない部分とが混在し、搬送方向に沿って基板の温度むらが生じ、割れが発生したりすることになる。
本発明は、搬送方向における基板の温度むらを低減しうる膜形成装置およびそれを用いた膜形成方法を提供することを目的とする。
本発明は、基板の表面に膜を形成する膜形成装置であって、基板を搬送する搬送機構と、前記搬送機構によって搬送される基板に膜が形成されるように膜形成物質を供給する供給源と、前記搬送機構と前記供給源との間に配置され、基板の搬送方向に沿って、基板への前記膜形成物質の供給が遮蔽される第1領域と、前記第1領域に隣接し基板に前記膜形成物質が供給される第2領域と、前記第2領域に隣接し基板への前記膜形成物質の供給が遮蔽される第3領域とを規定する遮蔽部材と、前記第1領域と前記第2領域と前記第3領域とにおいて、前記搬送機構によって搬送されている基板を加熱するように配置され、かつ、それぞれ複数のヒーターを含む第1加熱部、第2加熱部及び第3加熱部と、前記搬送方向における基板の位置を検出する位置検出器と、前記第1加熱部、第2加熱部及び第3加熱部を制御する制御器と、を備え、前記供給源は発熱源として作用し、前記搬送機構により搬送される基板は、前記第2領域に位置する場合に前記第1領域及び第3領域に位置する場合よりも前記供給源によって強く加熱され、前記制御器は、前記位置検出器によって検出された基板の位置に応じて、搬送方向における基板の温度むらを低減するように前記第1加熱部、第2加熱部及び第3加熱部の作動を個別に制御することを特徴とする。
また、本発明は、上記膜形成装置を用いた膜形成方法であって、前記第1加熱部及び第3加熱部は、搬送方向において搬送される基板よりも長いことを特徴とする。
本発明は、搬送方向における基板の温度むらを低減しうる膜形成装置および膜形成方法を提供することができる。
本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。
添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
本発明に係る膜形成装置の一例を示す図である。
基板が成膜処理を受ける前の状態を示す図である。
基板の前側部分が成膜処理されている状態を示す図である。
基板の中央部分が成膜処理されている状態を示す図である。
基板の後側部分が成膜処理されている状態を示す図である。
基板の成膜処理が終了した直後の状態を示す図である。
制御器の制御の内容を示すフローチャートである。
複数の基板が連続して成膜処理されている状態を示す図である。
複数の基板が連続して成膜処理されている状態を示す図である。
複数の基板が連続して成膜処理されている状態を示す図である。
複数の基板が連続して成膜処理されている状態を示す図である。
従来技術における膜形成装置を示す図である。
温度検出器を設けた膜形成装置を示す図である。
加熱部の制御の態様を示す図である。
図1に、本発明に係る基板の表面に膜を形成する膜形成装置の一実施形態を示す。膜形成装置は、基板1を搬送する搬送機構4と、搬送機構4によって搬送される基板1に膜が形成されるように膜形成物質を供給する供給源3とを備えている。この実施形態における供給源3は蒸発源であって、不図示の電子ビームガンやプラズマガンに代表される電子放出源から蒸発源に対して電子ビームを放出することにより、蒸発源3から蒸発材料が蒸発する。蒸発源3は、発熱源としても作用する。
搬送機構4と蒸発源3との間には、遮蔽部材8が配置される。遮蔽部材8としては、例えば、蒸発領域に対応した中央部分が開口し水冷システムを有する図12に示した開口制限板を使用することができる。遮蔽部材8は、図1に示されるように、基板の搬送方向に沿って、第1領域Aと、第1領域Aに隣接する第2領域Bと、第2領域Bに隣接する第3領域Cとを規定する。第1領域A及び第3領域Cでは蒸発材料が遮蔽部材に8に遮られるので搬送中の基板1に供給されず、第2領域Bでは蒸発材料が遮蔽部材に8に遮られることなく搬送中の基板1に供給される。上述したように、蒸発源3は発熱源として作用するので、搬送される基板1は、第2領域Bに位置する場合に第1領域A及び第3領域Cに位置する場合よりも蒸発源3によって強く加熱される。
第1領域Aと第2領域Bと第3領域Cとにおいてそれぞれ、搬送機構4によって搬送されている基板1を加熱するように第1加熱部2A,第2加熱部2B,第3加熱部2Cが配置される。本実施形態では、各加熱部2A,2B,2Cはそれぞれ、図1に示されるように、複数のヒーターからなるヒーター群である。3つのヒーター群2A,2B,2Cを構成するヒーターは、第1領域A、第2領域B、第3領域Cにおいてそれぞれ固定的に配置されている。また、基板搬送方向における第1領域A及び第1加熱部2Aの長さと、第3領域C及び第3加熱部2Cの長さは、基板1の長さ以上となるように設けられる。
第2領域Bの基板搬送方向における両端部には、搬送路における基板1の位置を検出する位置検出器5A,5Bが設置されており、位置検出器5A,5Bは、搬送される基板1の搬送方向における端部(前端部、後端部)を検出する。
3つの加熱部2A,2B,2Cは、制御器9によって個別に制御される。後述するが、制御器9は、位置検出器5A,5Bによって検出された基板1の位置に応じて、搬送方向における基板1の温度むらを低減するように3つの加熱部2A,2B,2Cの作動を個別に制御する。
図2〜図7を用いて、制御器9による第1〜第3加熱部2A,2B,2Cの制御について以下説明する。この例では、成膜領域部分である第2領域Bの搬送方向における長さより長い基板1に対して蒸着を行うとする。
<ステップ1>
ステップ1では、基板1は成膜領域である第2領域Bの上流側に位置する第1領域A内に存在している。第2領域Bの入口及び出口近傍に配置されているセンサ5A,5BはともにOFFの状態にあり、制御器9は3つの加熱部2A,2B,2Cのすべてのヒーターの作動をOFFの状態となるように制御する。したがって、成膜処理を開始する直前の基板1は、ヒーター及び蒸発源3からの輻射熱による加熱を受けないので、基板内の温度むらが発生していない。図2は、ステップ1における状態を示している。
ステップ1では、基板1は成膜領域である第2領域Bの上流側に位置する第1領域A内に存在している。第2領域Bの入口及び出口近傍に配置されているセンサ5A,5BはともにOFFの状態にあり、制御器9は3つの加熱部2A,2B,2Cのすべてのヒーターの作動をOFFの状態となるように制御する。したがって、成膜処理を開始する直前の基板1は、ヒーター及び蒸発源3からの輻射熱による加熱を受けないので、基板内の温度むらが発生していない。図2は、ステップ1における状態を示している。
<ステップ2>
搬送機構4に載置された基板1は搬送されて成膜領域である第2領域Bに進入する。センサ5Aが基板1の先端部を検出すると、制御器9が第1領域Aに配置された第1加熱部2Aのうち基板1が存在する部分に対応するヒーターの作動をONにする。
搬送機構4に載置された基板1は搬送されて成膜領域である第2領域Bに進入する。センサ5Aが基板1の先端部を検出すると、制御器9が第1領域Aに配置された第1加熱部2Aのうち基板1が存在する部分に対応するヒーターの作動をONにする。
図3は、基板1の前半部分が成膜中の状態を示す。この状態では、基板1は、第1領域Aと第2領域Bとのまたがる位置に存在しており、センサ5AのみがON(基板を検出)している。この状態において成膜部分(ハッチ部)、非成膜部分(非ハッチ部)に設けられたヒーターを同じ加熱出力で加熱すると、成膜による入熱が多い前側の成膜部分の基板温度が基板の後側の非成膜部分に比べて大きく上昇してしまう。そこで、本実施形態では、制御器9により、第1加熱部2Aのヒーターのうち非成膜部分に設置されたヒーターの出力を成膜部分(ハッチ部)の第2加熱部2Bの出力より高くし、基板1の非成膜部分である後側部分の温度を上げている。それによって、搬送方向における基板1の温度むらを緩和することができ、基板割れのリスクを低減できる。第1加熱部2Aは基板1よりも長く設けられているので、基板1の先頭が第2領域Bに進入した直後においても、第2加熱部2Bと第1加熱部2Aとによって基板1の長さ方向全体にわたって加熱することができる。その結果、特許文献1のように、基板1に加熱部分と非加熱部分とが混在しない。なお、制御器9は、例えば、センサ5Aが基板1の先端部を検出したタイミングと基板1の搬送速度とに基づいて、第1領域において基板1が存在する部分、すなわち第1加熱部2Aの中で作動させるヒーターの範囲を決定している。
<ステップ3>
基板1がさらに搬送され、センサ5Bが基板1の先端部を検出すると、制御器9が、第3領域Cに配置された第3加熱部2Cのヒーターのうち成膜部分に近い側の作動をONに切り替え、第1加熱部2Aにおいて基板1が存在しなくなった部分に対応するヒーターの作動をOFFに切り替える。また、第2加熱部2Bの出力を下げる。
基板1がさらに搬送され、センサ5Bが基板1の先端部を検出すると、制御器9が、第3領域Cに配置された第3加熱部2Cのヒーターのうち成膜部分に近い側の作動をONに切り替え、第1加熱部2Aにおいて基板1が存在しなくなった部分に対応するヒーターの作動をOFFに切り替える。また、第2加熱部2Bの出力を下げる。
図4は、2つのセンサ5A,5BがONしている状態、すなわち、基板1が第1領域Aと第2領域Bと第3領域Cとにまたがる位置に存在する状態を示す。この状態において従来技術では成膜部分である第2領域Bのヒーター温度を非成膜部分である第1領域A、第3領域Cのヒーター温度より小さく設定しておくことで成膜中の基板の温度上昇を防いでいた。一方、本実施形態では、センサ5Bが基板1を検出した段階で、第1加熱部2Aの作動中にあるヒーターの数を下げることで、成膜部分の温度上昇を、より低減することができる。そして、第1領域A、第2領域B及び第3領域Cに設置されたヒーターのうち基板1が存在する部分に対応するヒーターを作動することで基板1の先端部と成膜部分の温度差を緩和することができる。
<ステップ4>
基板1が進行し、センサ5Aが基板1の後端部を検出すると、制御器9が第1領域Aにおける第1加熱部2Aの出力をすべてOFFに切り替えることにより、第1領域Aにおいて加熱は行われなくなる。そして、第3領域Cに配置された第3加熱部2Cのヒーターのうち、基板1が進入した部分に対応するヒーターもONに切り替える。また、成膜部分である第2加熱部2Bのヒーターは出力を停止する。
基板1が進行し、センサ5Aが基板1の後端部を検出すると、制御器9が第1領域Aにおける第1加熱部2Aの出力をすべてOFFに切り替えることにより、第1領域Aにおいて加熱は行われなくなる。そして、第3領域Cに配置された第3加熱部2Cのヒーターのうち、基板1が進入した部分に対応するヒーターもONに切り替える。また、成膜部分である第2加熱部2Bのヒーターは出力を停止する。
図5は、2つのセンサのうち、センサ5BのみがONしている状態で、基板1が第2領域Bと第3領域Cとにまたがる位置に存在している状態を示す。すなわち基板1の搬送方向における後側部分が成膜中である。
基板1の後側部分は、基板1の前側部分が成膜処理されているときに既に、第2加熱部2Bのヒーターにより加熱されているので、基板1の後側部分が成膜中のときは、第2加熱部2Bの出力を止めることで、基板1の後側部分の過熱を防ぐことができる。また、第3加熱部2Cのヒーターのうち、基板1が第3領域Cに進入している部分のヒーター出力を上げることで、基板1の成膜後の急な温度低下を防ぐことができる。
図12に示される従来の膜形成装置においては、この状態では成膜が終了した前側部分に比べて後側部分の基板温度が上昇していた。
<ステップ5>
基板1がさらに搬送され、基板1のすべてが第3領域Cに進入すると、センサ5Bは基板1の後端部が第2領域Bから第3領域Cに進んだことを検出する。図6は、この状態を示したもので、基板1はすべて第3領域内の位置に存在している。制御器9は、センサ5A,5BがともにOFFである状態に応じて、第3加熱部2Cのヒーターの出力をすべてOFFに切り替える。したがって、成膜が終了した基板1の搬送方向における温度むらは生じない。
基板1がさらに搬送され、基板1のすべてが第3領域Cに進入すると、センサ5Bは基板1の後端部が第2領域Bから第3領域Cに進んだことを検出する。図6は、この状態を示したもので、基板1はすべて第3領域内の位置に存在している。制御器9は、センサ5A,5BがともにOFFである状態に応じて、第3加熱部2Cのヒーターの出力をすべてOFFに切り替える。したがって、成膜が終了した基板1の搬送方向における温度むらは生じない。
図2〜図7では、1枚の基板を用いて制御器9の制御の模様を説明した。しかしながら、本実施形態の膜形成装置は、搬送方向における長さが成膜領域部分の長さより長い基板を用いて連続的に搬送しつつ成膜を行いうる。以下、図8〜図11を用いて、基板を連続的に搬送しつつ成膜を行う場合について説明する。
<図8の状態>
搬送機構4に載置された基板1A〜1Cは搬送方向に向かって(図8中の左方向に)搬送される。センサ5Aが基板1Bの先端部を検出すると、制御器9は、第1加熱部2Aのうち基板1Bが存在する部分に対応するヒーターのすべてをON状態とする。この状態では、基板1Bは、第1領域Aと第2領域Bとにまたがって位置している。また、基板1に先行する基板1Aは、その全体が成膜処理済みの領域である第3領域Cに位置している。
搬送機構4に載置された基板1A〜1Cは搬送方向に向かって(図8中の左方向に)搬送される。センサ5Aが基板1Bの先端部を検出すると、制御器9は、第1加熱部2Aのうち基板1Bが存在する部分に対応するヒーターのすべてをON状態とする。この状態では、基板1Bは、第1領域Aと第2領域Bとにまたがって位置している。また、基板1に先行する基板1Aは、その全体が成膜処理済みの領域である第3領域Cに位置している。
図8は、基板1Bの前側部分が成膜中である状態を示す。この状態では、センサ5AのみがON(基板を検出)している。この状態においてすべてのヒーター群2A,2B,2Cを同じ加熱出力で加熱すると、成膜による入熱が多い前側部分(ハッチ部)の基板温度が基板1Bの非成膜部分である後側部分に比べて大きく上昇してしまう。本実施形態では制御器9による制御により、第1加熱部2Aのヒーターのうち基板1Bが存在する部分のヒーターの出力を第2加熱部2Bのヒーターの出力より高くし、基板1Bの後側部分の温度を上げることで、基板1Bの搬送方向における温度むらを緩和し、基板割れのリスクを低減している。また、第3加熱部2Cのヒーターはすべて停止されるので、成膜の終わった先行する基板1Aに対して加熱が行われず、従来技術のように基板の後端部を加熱することによる基板内の温度むらを生じさせることもない。
<図9の状態>
基板1Bがさらに搬送され、センサ5Bが基板1Bの先端部を検出すると、制御器9が、第3加熱部2Cのヒーター群のうち成膜部分に近い側のヒーターの出力を上げ、第1加熱部2Aの成膜部分に近い側のヒーター以外のヒーターをOFFに切り替える。また、成膜部分である第2領域Bの第2加熱部2Bの出力を下げる。
基板1Bがさらに搬送され、センサ5Bが基板1Bの先端部を検出すると、制御器9が、第3加熱部2Cのヒーター群のうち成膜部分に近い側のヒーターの出力を上げ、第1加熱部2Aの成膜部分に近い側のヒーター以外のヒーターをOFFに切り替える。また、成膜部分である第2領域Bの第2加熱部2Bの出力を下げる。
この状態では、2つのセンサ5A,5BがともにONの状態にある。基板1Bは、第1領域A、第2領域B及び第3領域Cにまたがって位置し、基板内において成膜が終了した前側部分と成膜中である中央部分と成膜直前である後側部分とが存在する。この状態において従来技術では成膜部分のヒーター温度を非成膜部分のヒーター温度より小さく設定しておくことで成膜中の基板の温度上昇を防いでいた。一方、本実施形態では、センサ5Bが基板1Bの第3領域Cへの進入を検出した段階で、第1加熱部2Aのヒーターのうち出力中のヒーターの数を減らすことで、成膜部分の温度上昇をより低減することができる。そして、第1加熱部2Aと第3加熱部2Cのヒーターのうち、基板1Bが存在する部分に対応するヒーターを作動することで、基板1Bの搬送方向における温度むらを緩和することができる。
さらに、第3加熱部2Cのヒーターの中で成膜中の基板1Bが存在する部分のヒーターのみを作動することで、成膜処理が終わり第3領域Cにすべて位置する先行基板1Aに対しては加熱が行われない。そのため、先行基板1Aの基板内で温度むらを生じさせることもない。また、第1加熱部2Aのヒーターのうち成膜中の基板1Bが存在するヒーターのみを作動することで、搬送されて第1領域Aに位置する未成膜の後続基板1Cに対しても加熱が行われない。そのため、後続する基板1Cの基板内での温度むらを生じさせることもない。
<図10の状態>
基板1Bが搬送方向に向かってさらに進行し、基板1Bは第2領域Bと第3領域Cとにまたがって位置し、後続基板1Cの全体が第1領域A内に位置している。センサ5Aが基板1Bの後端部を検出すると、制御器9が加熱状態にあった第1加熱部2Aのヒーターの作動をOFFに切り替えることにより、第1領域Aにおいて加熱は行われなくなる。そして、第3加熱部2Cのヒーター群のうち基板1Bが進入した部分のヒーターをONに切り替える。また、第2加熱部2Bは出力を停止する。
基板1Bが搬送方向に向かってさらに進行し、基板1Bは第2領域Bと第3領域Cとにまたがって位置し、後続基板1Cの全体が第1領域A内に位置している。センサ5Aが基板1Bの後端部を検出すると、制御器9が加熱状態にあった第1加熱部2Aのヒーターの作動をOFFに切り替えることにより、第1領域Aにおいて加熱は行われなくなる。そして、第3加熱部2Cのヒーター群のうち基板1Bが進入した部分のヒーターをONに切り替える。また、第2加熱部2Bは出力を停止する。
この状態では、第2領域Bの出口側のセンサ5BのみON状態にある。成膜処理中の基板1Bの後側部分は、基板1Bの前側部分が成膜されているときに既に第1加熱部2Aのヒーターにより加熱されている。したがって、基板1Bの後側部分を成膜するときに、成膜部分に対応する第2加熱部2Bのヒーター群の出力を止めることで、基板1Bの後側部分の過熱を防ぐことができる。また、第3加熱部2Cの作動させるヒーターの数を増やすことで、基板1Bの第3領域Cに位置する成膜処理済み部分の急な温度低下を防ぐことができる。
図12のような従来の膜形成装置を用いると、この状態では成膜が終了した基板前側部分に比べて成膜中の基板後側部分の基板温度が上昇していた。
また、この状態において後続基板1Cは、第1加熱部2Aの出力が止められているので、後続基板1Cの搬送方向における温度むらは発生しない。
本実施形態では、後続基板1Cの先端部が第1領域Aの先頭部分に位置しても、従来技術と異なり、ヒーターで加熱しない。また、後続基板1Cの前側部分が成膜領域である第2領域Bに進入するとき、当該前側部分が第1領域Aにおいて予め加熱されていないため、従来技術に比べて、第2領域Bに進入し成膜処理を受ける前側部分の過度な温度上昇を低減することができる。
<図11の状態>
基板1B、後続基板1Cが搬送路を進行し、センサ5Aが後続基板1Cの先端部を検出すると、制御器9が、第1加熱部2Aの基板1Cが存在する部分に対応するヒーターをON状態とし、後続基板1Cの第1領域Aに位置する部分が加熱される。また、制御器9は、第2加熱部2Bの前半部に位置するヒーターの出力を停止する。一方、制御器9は、第3加熱部2Cのヒーターのうち基板1Bが存在する部分のヒーターのみをON状態とする。
基板1B、後続基板1Cが搬送路を進行し、センサ5Aが後続基板1Cの先端部を検出すると、制御器9が、第1加熱部2Aの基板1Cが存在する部分に対応するヒーターをON状態とし、後続基板1Cの第1領域Aに位置する部分が加熱される。また、制御器9は、第2加熱部2Bの前半部に位置するヒーターの出力を停止する。一方、制御器9は、第3加熱部2Cのヒーターのうち基板1Bが存在する部分のヒーターのみをON状態とする。
この状態では、第2領域Bの入口側及び出口側に設置された2つのセンサ5A,5BがともにONの状態にある。この状態は、基板1Bの後側部分と基板1Cの前側部分と2枚の基板にまたがって成膜している。この状態では後側部分を成膜している基板1Bと前側部分を成膜している後続基板1Cの2枚に温度差が生じている。図12に示す従来技術では、この成膜部分を一様に加熱していたため、基板内での温度差がついたままであった。しかし、本実施形態では、第2加熱部2Bのヒーター群のうち、後続基板1Cの前側部分にあたるヒーターのみON状態とし、基板1Bの後側部分にあたるヒーターの出力を止める。その結果、基板1Bの過熱と後続基板1Cの加熱不足を防ぐことができ、双方の基板1B,1Cの基板内における温度むらを改善できる。
センサ5A,5Bは、搬送路を搬送方向に向かって進行する複数の基板の先端部及び後端部が第2領域Bに進入したタイミング及び第2領域Bから離脱するタイミングを検出する。制御器9は、例えば、各基板の第2領域Bに対する進入タイミング及び離脱タイミングと基板の進行速度とに基づいて、各基板が存在する領域を認識することができる。そして、制御器9は、各基板の存在する領域の範囲に応じて、第1〜第3加熱部2A,2B,2Cのヒーター群の作動を個別に制御する。その結果、搬送方向における複数の基板それぞれの温度むらを低減する。制御器9は、基板の位置に応じて各ヒーター群を予め設定されたヒーター設定に制御する。ここで言うヒーター設定とは、加熱設定温度、ヒーター出力等のことである。
上記の実施形態では、非成膜領域である第1加熱部2A及び第3加熱部2Cのヒーターの作動を個々に制御した。しかし、第1加熱部2A及び第3加熱部のヒーター群を、例えば複数のグループに分割し、グループ毎に出力を制御することも可能である。また、第1領域A及び第3領域Cにも位置センサを設置して、第1領域A及び第3領域Cにおける基板の存在状況を検出可能とすることができる。
上記実施形態では、第1領域A及び第3領域において、ヒーターは搬送される基板の上面及び下面の両面に設けたが、蒸発源と反対側の上面側のみに設けてもよい。また、膜形成装置が電子銃やプラズマガンを使用した蒸着装置である場合について説明してきたが、本発明は、スパッタリング装置を含むインライン式の膜形成装置全般にも適用が可能である。
上記実施形態では、位置検出器5A,5Bによって検出された基板1の位置に応じて、第1〜第3加熱部2A〜2Cのヒーター群の作動を制御した。しかし、第1〜第3加熱部2A〜2Cによって加熱された基板の温度を検出する温度センサ(例えば放射温度計)6A〜6Cを設け、基板1の位置に加え温度を常に計測することで、各ヒーターの出力を常時、より適正に制御することができる。温度センサ6A〜6Cは、図13に示されるように、第1〜第3領域A〜Cにおいて基板1が通過する領域の近傍、例えば基板通過領域の上部又は下部に設けられる。例えば、ステップ1からステップ5までの各状態において、各領域での基板の温度を常時測定し、測定された基板温度が予め設定された範囲内になかった場合、ヒーターの設定を変更し、基板全体での温度むらをさらに低減することができる。この基板1の位置及び温度によってヒーターを制御する態様は、複数の基板を連続的に搬送しつつ成膜を行う場合においても適用することができる。
基板1の位置と温度とによって各ヒーターの出力を制御する制御モデルを図14に示す。パソコン(以下PC)等にある装置オペレーションソフトに、各ヒーターの初期設定、基板の各位置における基板温度(上限値、下限値等)、基板の搬送速度を設定する。設定された値は制御器9に送られ、位置検出器5(位置センサ5)及び温度検出器6(温度センサ6)による基板の位置、温度の情報から計算された加熱部2A〜2Cのヒーターそれぞれの出力値をヒーター電源に送る。位置センサ5及び温度センサ6の出力の収集間隔はPCで設定でき、その間隔毎に送られた出力値をもとに、各ヒーターの出力を変更することにより、基板内の温度ムラを改善することが可能となる。また、温度センサ6により検出された基板温度が、PCに設定した基板温度の許容範囲を外れた場合、検出温度をもとに制御器9によってその都度ヒーター出力を変更することで、基板内の温度ムラをより改善できる。
本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。本願は、2008年9月30日提出の日本国特許出願特願2008−255181を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。
本発明は、膜形成装置に係り、例えばインライン式の膜形成装置に関する。また、それを用いた膜形成方法および膜製造方法に関する。
本発明は、搬送方向における基板の温度むらを低減しうる膜形成装置並びにそれを用いた膜形成方法および膜製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、基板の表面に膜を形成する膜形成装置であって、基板を搬送する搬送機構と、前記搬送機構によって搬送される基板に膜が形成されるように膜形成物質を供給する供給源と、前記搬送機構と前記供給源との間に配置され、基板の搬送方向に沿って、基板への前記膜形成物質の供給が遮蔽される第1領域と、前記第1領域に隣接し基板に前記膜形成物質が供給される第2領域と、前記第2領域に隣接し基板への前記膜形成物質の供給が遮蔽される第3領域とを規定する遮蔽部材と、前記第1領域と前記第2領域と前記第3領域とにおいて、前記搬送機構によって搬送されている基板を加熱するように配置され、かつ、それぞれ、個別に制御可能な複数のヒーターを含む第1加熱部、第2加熱部及び第3加熱部と、前記搬送方向における基板の位置を検出する位置検出器と、前記第1加熱部、第2加熱部及び第3加熱部を制御する制御器と、を備え、前記供給源は発熱源として作用し、前記搬送機構により搬送される基板は、前記第2領域に位置する場合に前記第1領域及び第3領域に位置する場合よりも前記供給源によって強く加熱され、前記制御器は、前記位置検出器によって検出された基板の位置に応じて、搬送方向における基板の温度むらを低減するように前記第1加熱部、第2加熱部及び第3加熱部の作動を個別に制御することを特徴とする。
また、本発明は、上記膜形成装置を用いた膜形成方法または膜製造方法であって、前記第1加熱部及び第3加熱部は、搬送方向において搬送される基板よりも長いことを特徴とする。
本発明は、搬送方向における基板の温度むらを低減しうる膜形成装置、膜形成方法および膜製造方法を提供することができる。
Claims (9)
- 基板の表面に膜を形成する膜形成装置であって、
基板を搬送する搬送機構と、
前記搬送機構によって搬送される基板に膜が形成されるように膜形成物質を供給する供給源と、
前記搬送機構と前記供給源との間に配置され、基板の搬送方向に沿って、基板への前記膜形成物質の供給が遮蔽される第1領域と、前記第1領域に隣接し基板に前記膜形成物質が供給される第2領域と、前記第2領域に隣接し基板への前記膜形成物質の供給が遮蔽される第3領域とを規定する遮蔽部材と、
前記第1領域と前記第2領域と前記第3領域とにおいて、前記搬送機構によって搬送されている基板を加熱するように配置され、かつ、それぞれ複数のヒーターを含む第1加熱部、第2加熱部及び第3加熱部と、
前記搬送方向における基板の位置を検出する位置検出器と、
前記第1加熱部、第2加熱部及び第3加熱部を制御する制御器と、
を備え、
前記供給源は発熱源として作用し、前記搬送機構により搬送される基板は、前記第2領域に位置する場合に前記第1領域及び第3領域に位置する場合よりも前記供給源によって強く加熱され、
前記制御器は、前記位置検出器によって検出された基板の位置に応じて、搬送方向における基板の温度むらを低減するように前記第1加熱部、第2加熱部及び第3加熱部の作動を個別に制御する、
ことを特徴とする膜形成装置。 - 前記第1加熱部及び第3加熱部は、搬送方向において搬送される基板よりも長いことを特徴とする請求項1に記載の膜形成装置。
- 前記第1加熱部、第2加熱部及び第3加熱部のヒーターは、前記第1領域、前記第2領域及び前記第3領域においてそれぞれ固定的に配置されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の膜形成装置。
- 前記位置検出器は、搬送されている基板の搬送方向における端部を検出することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の膜形成装置。
- 前記位置検出器は、前記第2領域の搬送方向における両端部にそれぞれ配置されることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の膜形成装置。
- 前記搬送機構によって搬送される基板は前記第2領域の前記搬送方向における長さよりも長く、
前記制御器は、搬送されている基板が、前記第1領域内に存在するか、前記第1領域と前記第2領域とにまたがる位置に存在するか、前記第1領域と前記第2領域と前記第3領域とにまたがる位置に存在するか、前記第2領域と前記第3領域とにまたがる位置に存在するか、前記第3領域内に存在するかに応じて、前記第1加熱部、第2加熱部及び第3加熱部の作動を個別に制御することを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の膜形成装置。 - 前記搬送機構は、複数の基板を連続して搬送し、
前記位置検出器は、搬送される複数の基板のそれぞれが前記第2領域に進入するタイミングと前記第2領域から離脱するタイミングとを検出し、
前記制御器は、前記位置検出器によって検出された前記複数の基板それぞれの前記第2領域に対する進入タイミング及び離脱タイミングと基板を搬送する速度とに基づいて、搬送されている複数の基板のそれぞれが、前記第1領域内に存在するか、前記第1領域と前記第2領域とにまたがる位置に存在するか、前記第1領域と前記第2領域と前記第3領域とにまたがる位置に存在するか、前記第2領域と前記第3領域とにまたがる位置に存在するか、前記第3領域内に存在するかを決定し、前記決定された結果に応じて、搬送方向における前記複数の基板それぞれの温度むらを低減するように前記第1加熱部、第2加熱部及び第3加熱部に含まれるヒーターの作動を個別に制御することを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の膜形成装置。 - 前記第1領域と前記第2領域と前記第3領域とにおいて、前記搬送機構によって搬送されている基板の温度をそれぞれ検出する温度検出器をさらに備え、
前記制御器は、前記位置検出器によって検出された基板の位置と前記温度検出器によって検出された前記第1領域、前記第2領域及び前記第3領域における基板の温度とに応じて、搬送方向における基板の温度むらを低減するように前記第1加熱部、第2加熱部及び第3加熱部の作動を個別に制御することを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の膜形成装置。 - 請求項1に記載の膜形成装置を用いた膜形成方法であって、前記第1加熱部及び第3加熱部は、搬送方向において搬送される基板よりも長いことを特徴とする膜形成方法。
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