(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドライコート法によって、成膜室に配置された基板の両面に同時成膜する成膜装置であって、
前記基板を保持する保持器具と、
前記基板が取り付けられた前記保持器具を、前記基板が立った状態となるように固定する固定部と、
を備え、
前記保持器具は、
前記基板の外周の各辺と対応する辺を有する枠部材と、
前記枠部材に設けられ、前記基板の、互いに交差する第１と第２の辺の一部をそれぞれ支持する第１と第２の支持部と、
前記枠部材に設けられ、前記基板の前記第１の辺と対向する第３の辺の一部を支持する第３の支持部と、
を備え、
前記保持器具は、前記固定部によって、前記第２の支持部が前記第１の支持部よりも重力方向下側となるように固定され、
前記第１の支持部は、前記基板の前記第１の辺の一部を受け入れるスリットを有し、前記基板が水平方向へと傾くことを抑制するとともに、前記基板が前記保持器具から離間することを抑制し、
前記第２の支持部は、前記基板が重力方向へと脱落することを抑制し、
前記第３の支持部は、前記第３の辺の一部を受け入れるスリットを有し、
前記第１と第２と第３の支持部はそれぞれ、
（ｉ）前記基板と前記保持器具とを互いに平行に重ね合わせるとともに、前記基板の外周の各辺と、前記基板の外周の各辺に対応する前記枠部材の各辺と、の角度がずれるように前記保持器具に対する前記基板の配置角度をずらしてある第１の配置状態としたときに、前記基板と干渉し合わない位置であって、
（ｉｉ）前記第１の配置状態から、前記基板の外周の各辺と、前記基板の外周の各辺に対応する前記枠部材の各辺と、の間の角度のずれが解消されるように、前記基板を、前記枠部材との平行な位置関係を保持させたまま回転させることによって、前記基板の前記第１と第３の辺の一部が、前記第１と第３の支持部のそれぞれの前記スリットに受け入れられる位置、
に設けられている、成膜装置。
【請求項２】
請求項１記載の成膜装置であって、
前記保持器具は、さらに、前記基板の前記第２の辺と互いに対向し合う第４の辺の一部を支持する第４の支持部を備え、
前記第２と第４の支持部はそれぞれ、前記基板の前記第２と第４の辺の一部を受け入れるスリットを有し、
前記第１と第２と第３と第４の支持部はそれぞれ、
（ｉ）前記基板と前記保持器具とを、前記第１の配置状態としたときに、前記基板と干渉し合わない位置であって、
（ｉｉ）前記第１の配置状態から、前記基板の外周辺に対応する前記枠部材の各辺と、の間の角度のずれが解消されるように、前記基板を回転させたときに、前記基板の全ての辺の一部が、前記第１と第２と第３と第４の支持部のそれぞれの前記スリットに受け入れられる位置
に設けられている、成膜装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の成膜装置であって、さらに、
前記基板を搬送し、前記保持器具に取り付ける取付機構を備える、成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ドライコート法によって、基板の外表面に成膜する成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、通常、発電体である膜電極接合体を狭持する２枚のセパレータを備える。セパレータは、金属板などの導電性を有する板状部材（基板）によって構成される。ここで、セパレータの外表面は膜電極接合体の発電領域と面し合い、反応ガスや冷媒などの流路を構成するとともに、導電パスとしても機能する。そのため、セパレータを構成する基板の外表面は、導電性や耐腐食性、親水性を向上させるために、金属薄膜等によってコーティングされる場合がある。金属薄膜の成膜方法としては、例えば、プラズマＣＶＤ法や、スパッタ法などの、いわゆるドライコート法が知られている（下記特許文献１等）。
【０００３】
一般に、ドライコート法では、高温（例えば、５００〜６００℃）環境下の成膜室に、原料ガスを供給することにより成膜が行われる。そして、その成膜の際には、成膜対象である基板は、保持器具に保持された状態で成膜室に設置される。ここで、燃料電池では、軽量化や電気抵抗の低減のために、セパレータを構成する基板が薄型化されることが好ましい。しかし、前記した成膜処理では、基板の厚みが著しく薄いと、基板の保持器具への取り付けや取り外しの際に、基板が変形・損傷してしまう可能性が高くなる。また、保持器具への基板の取り付け・取り外し工程が複雑化してしまうと、成膜処理の処理効率が低下してしまう。これまで、こうした問題について十分な工夫がなされてこなかったのが実情であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−０４５０７２号公報
【特許文献２】特開昭６３−２０６４７１号公報
【特許文献３】特開２００８−０６５９９５号公報
【特許文献４】特開２００２−１５５３７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、ドライコート法による成膜処理において、成膜対象である基板のセッティング性を向上させる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。本発明の一形態は、ドライコート法によって、成膜室に配置された基板の両面に同時成膜する成膜装置であって、前記基板を保持する保持器具と、前記基板が取り付けられた前記保持器具を、前記基板が立った状態となるように固定する固定部と、を備え、前記保持器具は、前記基板の外周の各辺と対応する辺を有する枠部材と、前記枠部材に設けられ、前記基板の、互いに交差する第１と第２の辺の一部をそれぞれ支持する第１と第２の支持部と、前記枠部材に設けられ、前記基板の前記第１の辺と対向する第３の辺の一部を支持する第３の支持部と、を備え、前記保持器具は、前記固定部によって、前記第２の支持部が前記第１の支持部よりも重力方向下側となるように固定され、前記第１の支持部は、前記基板の前記第１の辺の一部を受け入れるスリットを有し、前記基板が水平方向へと傾くことを抑制するとともに、前記基板が前記保持器具から離間することを抑制し、前記第２の支持部は、前記基板が重力方向へと脱落することを抑制し、前記第３の支持部は、第３の辺の一部を受け入れるスリットを有し、前記第１と第２と第３の支持部はそれぞれ、（ｉ）前記基板と前記保持器具とを互いに平行に重ね合わせるとともに、前記基板の外周の各辺と、前記基板の外周の各辺に対応する前記枠部材の各辺と、の角度がずれるように前記保持器具に対する前記基板の配置角度をずらしてある第１の配置状態としたときに、前記基板と干渉し合わない位置であって、（ｉｉ）前記第１の配置状態から、前記基板の外周の各辺と、前記基板の外周の各辺に対応する前記枠部材の各辺と、の間の角度のずれが解消されるように、前記基板を、前記枠部材との平行な位置関係を保持させたまま回転させることによって、前記基板の前記第１と第３の辺の一部が、前記第１と第３の支持部のそれぞれの前記スリットに受け入れられる位置、に設けられている、成膜装置として提供される。
【０００７】
［適用例１］
ドライコート法によって、成膜室に配置された基板の両面に同時成膜する成膜装置であって、前記基板を保持する保持器具と、前記基板が取り付けられた前記保持器具を、前記基板が立った状態となるように固定する固定部と、を備え、前記保持器具は、前記基板の、互いに交差する辺方向を有する第１と第２の辺の一部をそれぞれ支持する第１と第２の支持部を備え、前記保持器具は、前記固定部によって、前記第１の支持部が重力方向上側となり、前記第２の支持部が重力方向下側となるように固定され、前記第１の支持部は、前記基板の前記第１の辺の一部を受け入れるスリットを有し、前記基板が水平方向へと傾くことを抑制するとともに、前記基板が前記保持器具から離間することを抑制し、前記第２の支持部は、前記基板が重力方向へと脱落することを抑制する、成膜装置。
この成膜装置によれば、成膜対象である基板が、成膜室において、保持器具の簡易な支持機構によって保持される。従って、成膜装置における基板のセッティング性が向上する。
【０００８】
［適用例２］
適用例１記載の成膜装置であって、前記保持器具は、さらに、前記基板の外周と対応する枠を有する枠部材と、前記基板の前記第１の辺と互いに対向し合う第３の辺の一部を支持する第３の支持部と、を備え、前記第３の支持部は、前記基板の前記第３の辺の一部を受け入れるスリットを有し、前記第１と第２と第３の支持部はそれぞれ、前記枠部材の対応する各辺に設けられている、成膜装置。
この成膜装置によれば、保持器具の枠部材に取り付けられた３つの支持部によって、基板の外周３辺が支持されるため、より確実に基板が保持され、成膜装置における基板のセッティング性が向上する。また、成膜処理の処理温度によって、基板が変形してしまうことが抑制される。
【０００９】
［適用例３］
適用例２記載の成膜装置であって、前記第１と第２と第３の支持部はそれぞれ、
（ｉ）前記基板と前記保持器具とを、互いに平行に重ね合わせるとともに、前記基板の面に沿った方向における配置角度を互いにずらした第１の配置状態としたときに、前記基板と干渉し合わない位置であって、
（ｉｉ）前記第１の配置状態から、前記配置角度のずれを解消させるように、前記基板を回転させることにより、前記基板の前記第１と第３の辺の一部が、前記第１と第３の支持部のそれぞれの前記スリットに受け入れられる位置に設けられている、成膜装置。
この成膜装置によれば、保持器具において、枠部材の３辺にそれぞれ支持部が設けられている場合であっても、基板の面に沿った方向への回転のみで、基板を保持器具に取り付けることができる。従って、成膜装置における基板のセッティング性が向上する。
【００１０】
［適用例４］
適用例３記載の成膜装置であって、前記保持器具は、さらに、前記基板の前記第２の辺と互いに対向し合う第４の辺の一部を支持する第４の支持部を備え、前記第２と第４の支持部はそれぞれ、前記基板の前記第２と第４の辺の一部を受け入れるスリットを有し、
前記第１と第２と第３と第４の支持部はそれぞれ、
（ｉ）前記基板と前記保持器具とを、前記第１の配置状態としたときに、前記基板と干渉し合わない位置であって、
（ｉｉ）前記第１の配置状態から、前記配置角度のずれを解消させるように、前記基板を回転させることにより、前記基板の全ての辺の一部が、前記第１と第２と第３と第４の支持部のそれぞれの前記スリットに受け入れられる位置に設けられている、成膜装置。
この成膜装置によれば、保持器具において、枠部材の４辺にそれぞれ支持部が設けられている場合であっても、基板の面に沿った方向への回転のみで、基板を保持器具に取り付けることができる。また、保持器具によって、基板の外周４辺が確実に支持されるため、成膜処理の処理温度による基板の変形がより抑制される。
【００１１】
［適用例５］
適用例１〜４に記載の成膜装置であって、さらに、前記基板を搬送し、前記保持器具に取り付ける取付機構を備える、成膜装置。
この成膜装置によれば、取付機構によって基板が保持器具に取り付けられるため、基板のセッティングが容易となり、成膜処理の処理効率が向上する。
【００１２】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、成膜装置および成膜方法、それらの装置または方法の実施に用いられる装置・器具等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】燃料電池の一例を示す概略図と、セパレータを構成する基材である基板の一例を示す概略図。
【図２】成膜装置の構成を示す概略図。
【図３】成膜装置の構成を示す概略図。
【図４】保持器具の構成を示す概略図。
【図５】第１と第２の側辺支持部の構成を示す概略断面図。
【図６】保持器具に基板が取り付けられる工程を工程順に説明するための概略図。
【図７】保持器具に基板が取り付けられる工程を工程順に説明するための概略図。
【図８】保持器具に基板が取り付けられる工程を工程順に説明するための概略図。
【図９】保持器具に基板が取り付けられる工程を工程順に説明するための概略図。
【図１０】参考例としての保持器具の構成を示す概略図。
【図１１】参考例としての保持器具の構成を示す概略図。
【図１２】第２実施例の保持器具の構成を示す概略図。
【図１３】第２実施例の保持器具への基板の取り付け工程を工程順に示す概略図。
【図１４】第３実施例の保持器具の構成を示す概略図。
【図１５】第４実施例の保持器具の構成を示す概略図。
【図１６】第５実施例の保持器具の構成を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
A．第１実施例：
図１（Ａ），（Ｂ）は本発明の一実施例としての成膜装置において成膜対象となる基板を説明するための概略図である。図１（Ａ）は、成膜された基板を用いて構成されたセパレータを備える燃料電池の一例を示す概略図である。この燃料電池１０は、反応ガスとして水素（燃料ガス）と酸素（酸化ガス）の供給を受けて発電する固体高分子形燃料電池である。なお、燃料電池１０は、固体高分子形燃料電池でなくとも良く、セパレータを備えた他の種類の燃料電池であるものとしても良い。
【００１５】
燃料電池１０は、膜電極接合体５と、セパレータ２０とが交互に積層されたスタック構造を有する。膜電極接合体５は、電解質膜１の外側に２つの電極２，３（以後、それぞれ「アノード２」および「カソード３」とも呼ぶ）が設けられた発電体である。電解質膜１は、湿潤状態において良好なプロトン伝導性を示すイオン交換膜によって構成される。
【００１６】
アノード２およびカソード３はそれぞれ、電解質膜１の外表面に形成されたガス拡散性を有する電極であり、電気化学反応を促進するための触媒が担持されている。アノード２およびカソード３は、触媒担持カーボンによって構成することができる。触媒としては、例えば白金（Ｐｔ）を用いることができる。
【００１７】
２つの電極２，３のそれぞれの外側の面には、ガス拡散層８が設けられている。ガス拡散層８は、反応ガスを拡散させて電極２，３の全体に行き渡らせるための層である。ガス拡散層８は、導電性およびガス透過性・ガス拡散性を有する多孔質の繊維基材（例えば、炭素繊維や黒鉛繊維など）や、いわゆるエキスパンドメタルなどの金属加工板によって構成することができる。なお、ガス拡散層８は省略されるものとしても良い。
【００１８】
膜電極接合体５の外周端には、シール部７が形成されている。シール部７は、電解質膜１の外周端を被覆するように樹脂部材を射出成形することにより形成されている。シール部７は、反応ガスがシール部７に囲まれた領域から漏洩することを防止するとともに、膜電極接合体５を狭持するセパレータ２０同士の間の短絡を防止する。なお、シール部７には、各膜電極接合体５に反応ガスを供給するためのマニホールドが形成されるが、その図示および説明は省略する。
【００１９】
セパレータ２０は、アノード２側に配置されるアノードプレート２１と、カソード３側に配置されるカソードプレート２２とを備える。２つのプレート２１，２２の間には、反応ガスや冷媒のための流路を構成する流路形成層２３が設けられている。各プレート２１，２２は、導電性を有するガス不透過の板状部材（例えば金属板）によって構成することができる。流路形成層２３は樹脂フィルムと導電性部材とを組み合わせて構成されるものとしても良いし、金属材料を各プレート２１，２２の外表面に付着させて形成されるものとしても良い。
【００２０】
図１（Ｂ）は、セパレータ２０を構成する２つのプレート２１，２２を構成する基板２５の一例を示す概略図である。基板２５は、略長方形の形状を有しており、その２つの短辺に沿った端部にそれぞれ、反応ガスや冷媒のためのマニホールドを構成する貫通孔９が、３個ずつ形成されている。
【００２１】
ここで、セパレータ２０は、反応ガスや冷媒のための流路が形成された流体流路として機能する。即ち、セパレータ２０を構成する各プレート２１，２２は、燃料電池１０に供給される水素をはじめとする各流体や、燃料電池１０で生成される水分と、高温環境下（例えば８０℃程度）で直接的に接触する。そのため、セパレータ２０の各プレート２１，２２は、耐腐食性が向上されることが好ましい。
【００２２】
また、セパレータ２０の各プレート２１，２２は、膜電極接合体５における発電反応で生じた水分を発電領域から円滑に誘導するために、親水性が向上されていることが好ましい。さらに、セパレータ２０は、膜電極接合体５で発電された電気の導電パスとしても機能するため、各プレート２１，２２は、その表面抵抗が低減されることが好ましい。そこで、本実施例では、セパレータ２０を構成するための基板２５の外表面を炭素薄膜によってコーティングする。
【００２３】
図２，図３は、本実施例の成膜装置１００の構成を示す概略図である。図２は成膜装置１００の全体の構成を示す概略図であり、図３は成膜装置１００のうちの、成膜室１１０と、成膜室１１０に接続された各構成部の一部とを示す概略図である。
【００２４】
なお、図２には、成膜室１１０にセッティングされた基板２５を正面方向から見たときの成膜室１１０の内部構成が図示してあり、図３には、成膜室１１０にセッティングされた基板２５を側面方向から見たときの成膜室１１０の内部構成が図示してある。さらに、図２および図３には、成膜処理の際の原料ガスおよび陽イオンの流れを模式的に図示してある。
【００２５】
この成膜装置１００は、プラズマＣＶＤ（plasma CVD； plasma-enhanced chemical vapor deposition）法によって、基板２５の両面に、炭素薄膜を同時に成膜する。ここで、基板２５に成膜される炭素薄膜の構造としては、アモルファス構造や、グラファイト構造であるものとしても良く、他の種類の構造で有るものとしても良い。また、成膜装置１００は、炭素薄膜以外の他の種類の薄膜を基板２５の外表面に成膜するものとしても良い。例えば、成膜装置１００は、金や、白金、タンタルなどの金属元素の薄膜を成膜するものとしても良い。
【００２６】
成膜装置１００は、制御部１０１と、基板準備部１０２と、成膜室１１０と、原料ガス供給部１２０と、排ガス排出部１３０とを備える。制御部１０１は、中央処理装置と主記憶装置とを備えるマイクロコンピュータによって構成され、成膜装置１００の各構成部の動作を制御する。
【００２７】
基板準備部１０２は、成膜対象となる複数の基板２５と、それに対応する個数の保持器具５０とを格納している。基板準備部１０２は、基板２５を保持器具５０に自動的に取り付ける機構を備えている。基板準備部１０２における保持器具５０への基板２５の取り付け工程の詳細については後述する。保持器具５０に取り付けられた基板２５は、成膜室１１０内に収容・配置される。
【００２８】
成膜室１１０は、隔壁１１０Ｗによって囲まれており、その天井面には、原料ガスを噴射するためのシャワー管１１１が設けられ、その床面には、保持器具５０に取り付けられた基板２５を載置する基台１１２が設けられている。また、成膜室１１０には、室内の圧力を計測する圧力計測部１１８が設けられている。
【００２９】
シャワー管１１１は、基台１１２の上方において、成膜室１１０の室内を横断するようにほぼ水平に取り付けられている。シャワー管１１１の側壁面には、成膜室１１０の全体に渡って、原料ガスが放射状に噴射されるように、シャワー孔が形成されている。
【００３０】
基台１１２は、台面が脚部１１２ｆによって支持されており、その台面には、保持器具５０を取り付ける取付部１１３が設けられている。この取付部１１３によって、基板２５は、シャワー管１１１の直下に、立った状態で固定される。ここで、基板２５が「立った状態」とは、基板２５が、その面に沿った方向が重力方向に垂直な水平面に対して角度を有するように配置された状態を意味する。なお、本実施例では、基板２５は、その面に沿った方向と、シャワー管１１１の延伸方向（図２の紙面左右方向）とがほぼ平行となり、その長辺に沿った方向と重力方向とがほぼ平行となるように、基台１１２に固定される。
【００３１】
ここで、基台１１２は導電性を有するように構成されており、バイアス電源１１５と接続されている。これによって、成膜装置１００は、基台１１２のセッティングされた基板２５にマイナスの高電圧を印加することができる。基台１１２の台面下側には、排ガスを排気するための排気口１１６が形成されている。
【００３２】
原料ガス供給部１２０は、原料ガス供給源１２１と、ガス配管１２３と、制御バルブ１２４とを備える。原料ガス供給源１２１は、ガス配管１２３を介して成膜室１１０のシャワー管１１１と接続され、成膜室１１０に原料ガスを供給する。制御バルブ１２４は、ガス配管１２３の途中に設けられており、制御部１０１の指令に応じて開閉する。
【００３３】
排ガス排出部１３０は、排ガス配管１３２と、ポンプ１３５とを備える。排ガス配管１３２は、成膜室１１０の排気口１１６に接続されており、ポンプ１３５は、排ガス配管１３２に設けられている。排ガス排出部１３０は、制御部１０１の指令に応じてポンプ１３５を駆動し、成膜室１１０の排ガスを吸引して排出する。
【００３４】
ここで、成膜装置１００における成膜の際には、シャワー管１１１を介して原料ガスが成膜室１１０に供給され、成膜室１１０の室内は、高温（例えば６００℃程度）な状態に昇温される。そして、バイアス電源１１５によって基台１１２とシャワー管１１１との間に電場が生成されることにより、原料ガスがプラズマ状態となって、陽イオンが生成される。生成された陽イオンは、基台１１２を介してマイナスに帯電している基板２５に付着する。この陽イオンの付着によって、基板２５の外表面には、炭素薄膜が成膜される。
【００３５】
図４（Ａ），（Ｂ）は、基板２５が取り付けられる保持器具５０の構成を示す概略図である。図４（Ａ）は基板２５が取り付けられる正面側を示す概略図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示す矢印ＳＶの方向に見たときの側面側を示す概略図である。なお、図４（Ａ），（Ｂ）にはそれぞれ、保持器具５０に取り付けられたときの基板２５が一点鎖線で図示してある。
【００３６】
保持器具５０は、本体部である枠部５１と、基板２５を支持するための３つの支持部５２，５３，５４とを備えている。枠部５１は、基板２５の外周端部に重ね合わせることが可能なように、基板２５の外周形状と対応させた略長方形形状を有する枠部材である。即ち、枠部５１は、基板２５の外周全体に渡って端部を被覆できる形状およびサイズを有している。
【００３７】
３つの支持部５２，５３，５４はそれぞれ、基板２５の２つの長辺端部をそれぞれ支持する第１と第２の側辺支持部５２，５３と、基板２５の短辺端部を支持する底辺支持部５４である。各支持部５２，５３，５４は、枠部５１の所定の位置にボルト５６によって固定的に取り付けられている。
【００３８】
第１と第２の側辺支持部５２，５３は、枠部５１の互いに対向し合う２つの長辺部において、それぞれ互いにオフセットされた位置に取り付けられている。より具体的には、第１の側辺支持部５２は、図４（Ａ）における紙面上側の内周の角部に近い位置に、内周の長辺に沿って取り付けられ、第２の側辺支持部５３は、図４（Ａ）における紙面下側の内周の角部に近い位置に、内周の長辺に沿って取り付けられている。
【００３９】
図５（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、第１と第２の側辺支持部５２，５３の構成を示す概略図であり、図４（Ａ）に示すＡ−Ａ切断およびＢ−Ｂ切断における保持器具５０の概略断面図である。第１と第２の側辺支持部５２，５３にはそれぞれ、枠部５１の内周側（図５（Ａ）では紙面右側であり、図５（Ｂ）では紙面左側）に向いた面に、スリットＳが形成されている。
【００４０】
第１と第２の側辺支持部５２，５３は、これらのスリットＳに、基板２５の各長辺端部の一部が収容されて受け入れられることにより、基板２５を支持する。第１と第２の側辺支持部５２，５３は、基板２５を保持する保持器具５０が成膜室１１０の基台１１２に取り付けられたときには、基板２５が水平方向に傾くことを抑制するとともに、基板２５が枠部５１から離間することを抑制する。
【００４１】
底辺支持部５４（図４）は、略Ｌ字形状を有する部材であり、枠部５１における内周の角部に沿って取り付けられている。より具体的には、底辺支持部５４は、第１の側辺支持部５２が設けられた長辺側において、第１の側辺支持部５２が近くに設けられている角部とは反対側（図４（Ａ）の紙面下側）の角部に沿うように取り付けられている。
【００４２】
ここで、基板２５を保持する保持器具５０が成膜室１１０の基台１１２に取り付けられたときには、底辺支持部５４は重力方向下側に配置される。これによって、底辺支持部５４は、枠部５１の内周に沿った側面が、基板２５の底辺における端面の一部と係合して、基板２５が重力方向に脱落することを抑制する。
【００４３】
このように、３つの支持部５２，５３，５４は、基板２５の３つの外周辺をそれぞれ支持するように、各外周辺に対応して設けられている。また、３つの支持部５２，５３，５４はそれぞれ、後述する方法によって基板２５を取り付け可能とするために、枠部材５１の内周における３つの角部に近い位置に設けられている。なお、本実施例における第１の側辺支持部５２が、特許請求の範囲における「第１の支持部」に相当し、本実施例における第２の側辺支持部５３が、特許請求の範囲における「第３の支持部」に相当し、本実施例における底辺支持部５４が特許請求の範囲における「第２の支持部」に相当する。
【００４４】
図６〜図９は、基板準備部１０２（図２）において、保持器具５０に基板２５が取り付けられる工程を工程順に説明するための概略図である。なお、図６〜図９では、便宜上、基板２５の位置や角度を変化させたときの、その変化前の残像を一点鎖線で図示してある。
【００４５】
図６（Ａ），（Ｂ）は、チャック部６２によって基板２５が把持された状態を示す概略図である。図６（Ａ）は、基板２５を正面方向に沿って見たときの図であり、図６（Ｂ）は、基板２５を、その長辺方向に沿って見たときの図である。図６（Ｃ）は、基板２５が取り付け対象である保持器具５０まで搬送された状態を示す概略図である。
【００４６】
ここで、基板準備部１０２は、基板２５を把持して搬送する２つのチャック部６２を備えている。基板準備部１０２では、２つのチャック部６２が、基板２５の２つの長辺部における互いに対角する部位を把持する（図６（Ａ），（Ｂ））。そして、チャック部６２に把持された基板２５は、取り付け対象である保持器具５０の格納位置まで搬送される（図６（Ｃ））。
【００４７】
図７（Ａ），（Ｂ）と、図８（Ａ）〜（Ｃ）と、図９（Ａ），（Ｂ）とは、チャック部６２の操作による基板２５の保持器具５０への取付工程を説明するための概略図である。なお、図８（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ、基板２５が取り付けられた保持器具５０の概略断面図であり、図８（Ａ）に示すＢ−Ｂ切断およびＣ−Ｃ切断における切断面を示している。
【００４８】
チャック部６２は、把持している基板２５を、保持器具５０の配置角度に対し所定の角度を有するように、基板２５の面に沿った方向において回転させる（図７（Ａ））。そして、チャック部６２は、基板２５を、保持器具５０と重なり合う位置まで移動させる（図７（Ｂ））。このとき、基板２５と保持器具５０とは、互いに平行に重ね合わされるとともに、面に沿った方向における互いの配置角度がずれた配置状態となる。
【００４９】
さらに、チャック部６２は、基板２５を、その厚み方向に沿って移動させて、２の側辺支持部５２，５３のスリットＳが設けられた位置まで、保持器具５０に接近させる。なお、このとき、基板２５と、保持器具５０の３つの支持部５２，５３，５４とは、基板２５が、保持器具５０の配置角度に対して所定の角度を有するように回転されているため、互いに干渉し合わない。
【００５０】
次に、チャック部６２は、基板２５と保持器具５０との配置角度のずれが解消されるように、図７（Ａ）のときとは逆の方向に、基板２５を回転させる（図８（Ａ））。これによって、基板２５の２つの長辺の一部がそれぞれ、第１と第２の側辺支持部５２，５３のスリットＳに収容される（図８（Ｂ），（Ｃ））。
【００５１】
チャック部６２は、基板２５を、基板２５の短辺における端面と、底辺支持部５４の側壁面とが係合し合うように、基板２５の長辺に沿った方向（紙面下側に向かう方向）に直線移動させる（図９（Ａ））。この工程の後、チャック部６２は、基板２５から離脱する（図９（Ｂ））。このように、基板準備部１０２では、チャック部６２による簡易な操作によって、基板２５が、保持器具５０に取り付けられる。
【００５２】
図１０，図１１は、参考例としての保持器具７０の構成を示す概略図である。図１０（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、保持器具７０の正面側と背面側の面を示している。なお、図１０（Ａ），（Ｂ）にはそれぞれ、保持器具７０が基板２５を保持した状態が図示されており、保持器具７０の構成部材によって隠れている基板２５の一部を一点鎖線で図示してある。
【００５３】
図１１（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、図１０（Ａ）の矢印ＳＶの方向に沿って見たときの保持器具７０の側面側を示す概略図である。図１１（Ａ）には、保持器具７０に基板２５が取り付けられる様子を模式的に図示してあり、図１１（Ｂ）には、保持器具７０に基板２５が取り付けられた状態を示してある。なお、図１１（Ｂ）には、保持器具７０に取り付けられた基板２５を一点鎖線で図示してある。
【００５４】
この参考例の保持器具７０も、本実施例の保持器具５０と同様に、成膜対象である基板２５を保持して、成膜装置１００の成膜室１１０に収容され、基台１１２の台面上に基板２５が立った状態となるように固定される。保持器具７０は、３つの枠部材７１，７２，７３と、ヒンジ機構７４と、ヒンジ支持部材７５と、複数のボルト７６とを備える。
【００５５】
３つの枠部材７１，７２，７３はそれぞれ、基板２５の外周形状に対応させた形状およびサイズを有しており、互いに積層される。第１の枠部材７１は、基板２５と重ね合わせたときに、基板２５の外周端部を被覆できる形状およびサイズを有している。第１の枠部材７１は、保持器具７０の正面側に配置される。
【００５６】
第２の枠部材７２は、基板２５と重ね合わせたときに、基板２５の外周全体に渡って端部を被覆できる形状およびサイズを有しており、保持器具７０の背面側に配置される。なお、第２の枠部材７２は、第１の枠部材７１と底辺（紙面下側の短辺）を揃えたときに、その底辺に対向する上辺が、第１の枠部材７１より突出するように構成されている。
【００５７】
第３の枠部材７３は、その枠内に基板２５を収容可能であり、その外周が、第１の枠部材７１と同様の形状およびサイズを有している。第３の枠部材７３は、第１と第２の枠部材７１，７２の間に配置される。より具体的には、第３の枠部材７３は、第１と第２の枠部材７１，７２によって、それらと底辺および側辺が揃った状態で狭持される。
【００５８】
ここで、保持器具７０では、第２の枠部材７２の上端部は、第１と第３の枠部材７１，７３の上辺から突出する。この第２の枠部材７２の突出した上端部の外表面には、ヒンジ支持部材７５が配置される。ヒンジ支持部材７５には、ヒンジ機構７４が取り付けられる。ヒンジ機構７４は、第１の枠部材７１とヒンジ支持部材７５とに架設され、第１の枠部材７１を開閉動作が可能なように保持する。
【００５９】
上記の構成によって、保持器具７０には、以下のように基板２５が保持される。保持器具７０の第１の枠部材７１を開き、第３の枠部材７３の枠内に基板２５を収容する（図１１（Ａ））。そして、第１の枠部材７１を閉じ、複数のボルト７６を、第１の枠部材の長辺に沿った位置に取り付けて、各枠部材７１，７２，７３を締結する（図１１（Ｂ））。
【００６０】
このように、この参考例の保持器具７０を用いた場合であっても、成膜装置１００において、基板２５の両面に同時に成膜を行うことが可能である。しかし、以下の点において、本実施例の保持器具５０の方が、参考例の保持器具７０よりも、ドライコート法による成膜処理に適している。
【００６１】
本実施例の保持器具５０では、基板２５を搬送・回転する操作のみで取り付けることができ、上述したチャック部６２などの簡易な機構によって、基板２５の取り付けを自動的に実行することができる。また、本実施例の保持器具５０であれば、基板２５の取り付けと同様に、基板２５の取り外しが容易に実行できる。即ち、保持器具５０への基板２５の取り付け・取り外しが容易であり、成膜処理の処理効率が向上する。
【００６２】
ところで、一般に、ドライコート法による成膜処理の際には、成膜対象である基板は高温環境下に曝されるため、基板が薄型化されるほど、温度に起因する剛性の低下によって、基板に変形が生じてしまう可能性が高くなる。しかし、本実施例の保持器具５０であれば、基板２５の外周形状に合わせて形成された枠部５１と、３つの支持部５２，５３，５４とによる外周辺の固定によって基板２５が保持され、基板２５の変形が抑制される。
【００６３】
また、第１実施例の保持器具５０では、第１と第２の側辺支持部５２，５３が、スリットＳへの基板２５の外周端部の収容（挿入）のみによって基板２５を保持しているため、基板２５の保持のための締結力などの外力が基板２５に付与されない。従って、第１実施例の保持器具５０では、成膜処理の際に、基板２５がそうした外力によって変形・損傷してしまうことが抑制されている。
【００６４】
ここで、参考例の保持器具７０では、第１と第２の枠部材７１，７２によって、基板２５の外周端部が全周に渡って被覆されるため、基板２５の熱変形によるたわみなどが、より確実に抑制される。しかし、参考例の保持器具７０では、基板２５の外周端部が、保持器具７０から受ける締結力によって変形してしまう可能性が高い。また、参考例の保持器具７０では、基板２５における、第１と第２の枠部材７１，７２によって被覆される領域が多い分だけ、成膜領域が狭くなってしまっている。
【００６５】
このように、本実施例の成膜装置１００が有する保持器具５０であれば、簡易な操作で成膜対象である基板２５を取り付けることができ、基板２５の変形・損傷も抑制され、成膜装置１００における基板２５のセッティング性が向上する。従って、ドライコート法による成膜処理の処理効率が向上する。
【００６６】
B．第２実施例：
図１２は本発明の第２実施例としての成膜装置に用いられる保持器具５０Ａの構成を示す概略図である。図１２は、底辺支持部５４が省略され、上辺支持部５７と、底辺支持部５８とが追加されている点以外は、図４（Ａ）とほぼ同じである。なお、第２実施例の成膜装置は、第１実施例で説明した保持器具５０に換えて、この保持器具５０Ａによって基板２５が保持される点以外は、第１実施例の成膜装置１００とほぼ同じ構成である。
【００６７】
第２実施例の保持器具５０Ａでは、枠部５１の互いに対向し合う２つの短辺部にそれぞれ、上辺支持部５７と、底辺支持部５８とが、互いにオフセットされた位置に設けられている。より具体的には、上辺支持部５７は、図１２における紙面右上側の内周の角部に近い位置において、内周の短辺に沿って取り付けられている。また、底辺支持部５８は、図１２における紙面左下側の内周の角部に近い位置において、内周の短辺に沿って取り付けられている。
【００６８】
上辺支持部５７および底辺支持部５８には、第１と第２の側辺支持部５２，５３と同様に、枠部５１の内周側の側面に、スリットＳが設けられている。保持器具５０Ａに基板２５が取り付けられる際には、上辺支持部５７のスリットＳに、基板２５の上辺端部の一部が受け入れられ、底辺支持部５８のスリットＳに、基板２５の底辺端部の一部が受け入れられる。
【００６９】
即ち、第２実施例の保持器具５０Ａでは、基板２５の４つの外周辺を保持可能なように、各外周辺に対応させて、スリットＳを有する４つの支持部５２，５３，５７，５８が設けられている。なお、４つの支持部５２，５３，５７，５８はそれぞれ、枠部５１の内周の各角部に近い位置に設けられている。これによって、第２実施例の保持器具５０Ａでは、以下に説明する方法により、基板２５の取り付けが可能となっている。
【００７０】
図１３（Ａ），（Ｂ）は、保持器具５０Ａへの基板２５の取り付け工程を工程順に示す概略図である。保持器具５０Ａへの基板２５の取り付けは、第１実施例の成膜装置１００と同様に、基板準備部１０２において、チャック部６２の操作によって行われる。具体的には、以下の通りである。
【００７１】
基板準備部１０２のチャック部６２は、第１実施例で説明したのと同様に、基板２５の外周端部の一部を把持して、基板２５を保持器具５０Ａまで搬送する。そして、チャック部６２は、基板２５を、その面に沿った方向において、保持器具５０Ａの配置角度に対して、所定の角度を有するように回転させ、保持器具５０Ａと平行に重ね合わせる（図１３（Ａ））。
【００７２】
さらに、チャック部６２は、基板２５を、その厚み方向に沿って移動させ、４つの支持部５２，５３，５７，５８のスリットＳが設けられた位置まで、保持器具５０に接近させる。なお、このとき、基板２５と、保持器具５０Ａの４つの支持部５２，５３，５７，５８とは、基板２５が保持器具５０の配置角度に対して所定の角度を有するように回転されているため、互いに干渉し合わない。
【００７３】
次に、チャック部６２は、基板２５と保持器具５０との配置角度のずれが解消されるように、基板２５を回転させる（図１３（Ｂ））。これによって、基板２５の４つの外周辺の一部がそれぞれ、４つの支持部５２，５３，５７，５８のスリットＳに挿入される。
【００７４】
このように、第２実施例の保持器具５０Ａによれば、第１実施例の保持器具５０と同様に、簡易な操作によって、基板２５を取り付けることが可能である。また、第２実施例の保持器具５０Ａであれば、基板２５の４つの外周辺がそれぞれ各支持部５２，５３，５７，５８のスリットＳによって支持されるため、成膜温度に起因する基板２５のたわみなどの変形が、より抑制される。
【００７５】
C．第３実施例：
図１４は本発明の第３実施例としての成膜装置に用いられる保持器具５０Ｂの構成を示す概略図である。図１４は、第２の側辺支持部５３と、上辺支持部５７とが省略され、底辺支持部５８の位置が異なる点以外は、図１２とほぼ同じである。なお、第３実施例の成膜装置は、第１実施例で説明した保持器具５０に換えて、この保持器具５０Ｂによって基板２５が保持される点以外は、第１実施例の成膜装置１００とほぼ同じ構成である。
【００７６】
第３実施例の保持器具５０Ｂでは、底辺支持部５８が、基板２５の底辺を支持するように設けられている。より具体的には、底辺支持部５８は、保持器具５０Ｂの底辺部において、第１の側辺支持部５２と、基板２５の重心位置（点ＣＰとして図示）を挟んで、水平方向に反対側となる位置に設けられている。これによって、第３実施例の保持器具５０Ｂでは、基板２５が、その面に沿った方向に傾いて保持されてしまうことが抑制されている。このように、第３実施例の保持器具５０Ｂでは、２つの支持部５２，５８のみによって基板２５が保持されるため、基板２５の取り付け・取り外しが、より簡易になる。
【００７７】
D．第４実施例：
図１５は本発明の第４実施例としての成膜装置に用いられる保持器具５０Ｃの構成を示す概略図である。図１５は、底辺支持部５８に換えてスリットＳを有さない底辺支持部５８Ｃが設けられている点以外は、図１４とほぼ同じである。なお、第４実施例の成膜装置は、第１実施例で説明した保持器具５０に換えて、この保持器具５０Ｃによって基板２５が保持される点以外は、第１実施例の成膜装置１００とほぼ同じ構成である。
【００７８】
第４実施例の保持器具５０Ｃでは、底辺支持部５８Ｃが、基板２５の底辺の一部が挿入されるスリットＳを有さない。しかし、第４実施例の保持器具５０Ｃでは、基板２５を保持したときに、基板２５の底辺部の端面と、底辺支持部５８Ｃの側壁面とが互いに係合することにより、基板２５が、重力方向に脱落してしまうことが抑制される。
【００７９】
また、第４実施例の保持器具５０Ｃでは、第１の側辺支持部５２と、底辺支持部５８Ｃとが、保持器具５０Ｃに取り付けられた基板２５の重心位置ＣＰを挟んで、水平方向に互いに反対側の位置に設けられている。そのため、保持器具５０Ｃにおいて、基板２５が、その面に沿った方向に傾いて保持されてしまうことが抑制されている。このように、第４実施例の保持器具５０Ｃであれば、より簡易な構成で、基板２５を保持することができる。
【００８０】
E．第５実施例：
図１６は本発明の第５実施例としての成膜装置に用いられる保持器具５０Ｄの構成を示す概略図である。図１６は、第２の側辺支持部５３の設けられた位置が異なる点以外は、図４（Ａ）とほぼ同じである。なお、第５実施例の成膜装置は、第１実施例で説明した保持器具５０に換えて、この保持器具５０Ｄによって基板２５が保持される点以外は、第１実施例の成膜装置１００とほぼ同じ構成である。
【００８１】
第５実施例の保持器具５０Ｄでは、基板２５を保持するためのスリットＳを有する第１と第２の側辺支持部５２，５３が、それぞれのスリットＳが互いに対向し合う位置に設けられている。第５実施例の保持器具５０Ｄでは、保持器具５０Ｄの上辺部側（図１６の紙面上方）から、基板２５の側端部を、第１と第２の側辺支持部５２，５３のスリットＳに収容してスライドさせることにより、基板２５が取り付けられる。このように、第５実施例の保持器具５０Ｄであれば、第１と第２の側辺支持部５２，５３が互いにオフセットされた位置に形成されていない場合であっても、簡易な操作で、基板２５を取り付けることができる。
【００８２】
F．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００８３】
F1．変形例１：
上記実施例では、成膜装置１００は、プラズマＣＶＤ法によって成膜を行っていた。しかし、成膜装置１００は、プラズマＣＶＤ法以外のドライコート法によって成膜を行うものとしても良い。成膜装置１００は、例えば、イオンプレーティング法や、スパッタ法によって成膜を行うものとしても良い。
【００８４】
F2．変形例２：
上記実施例では、成膜装置１００は、燃料電池１０のセパレータ２０を構成する基板２５を成膜対象としていた。しかし、成膜装置１００は、そうした燃料電池用セパレータを構成する基板に限らず、他の基板を成膜するために用いられるものとしても良い。また、上記実施例では、基板２５の耐腐食性や親水性の向上、表面抵抗の低減のために成膜処理が行われていたが、他の目的のために成膜処理が行われるものとしても良い。例えば、基板２５の撥水性を向上させるために成膜処理が行われるものとしても良い。成膜装置１００によって生成される薄膜の材料は、そうした目的に応じて適宜選択されれば良い。
【００８５】
F3．変形例３：
上記実施例では、基板準備部１０２のチャック部６２によって、基板２５が保持器具５０に自動的に取り付けられていた。しかし、成膜装置１００のチャック部６２は省略されるものとしても良い。基板２５は例えば、手作業で保持器具５０に取り付けられるものとしても良い。また、基板準備部１０２において基板２５を搬送する機構は、チャック部６２でなくとも良く、基板２５を磁力や負圧で吸引して搬送する機構であるものとしても良い。なお、成膜装置１００は、基板準備部１０２のチャック部６２による基板２５の操作とは逆の手順で、基板２５を保持器具５０から自動的に取り外す機構を備えているものとしても良い。
【００８６】
F4．変形例４：
上記実施例では、保持器具５０，５０Ａ〜５０Ｄは、枠部５１を備えていた。しかし、保持器具５０，５０Ａ〜５０Ｄは、枠部５１に換えて、各支持部５２，５３，５４，５７，５８，５８Ｃのそれぞれの位置を固定できる部材を備えているものとしても良い。
【００８７】
F5．変形例５：
上記実施例では、成膜装置１００は、成膜室１１０の室内において、基板２５が取り付けられた保持器具５０，５０Ａ〜５０Ｄを、基板２５が立った状態となるように固定するための、取付部１１３を有する基台１１２を備えていた。しかし、成膜装置１００は、取付部１１３を有する基台１１２に換えて、保持器具５０，５０Ａ〜５０Ｄを固定するための他の固定部を有するものとしても良い。
【００８８】
F6．変形例６：
上記実施例では、第１または第２の側辺支持部５２，５３は、単なる壁面の切れ目として構成されたスリットＳに基板２５の外周辺の一部が受け入れられることにより、基板２５を支持していた。しかし、スリットＳの内壁面部には、基板２５を締結保持するための機構が設けられるものとしても良い。ただし、上記実施例のように、スリットＳへの外周端部の受け入れのみで基板２５が保持されれば、基板２５に、その保持のための締結力などの外力が余分に付与されないため、基板２５の変形や損傷が、より抑制される。
【符号の説明】
【００８９】
１…電解質膜
２…アノード
３…カソード
５…膜電極接合体
７…シール部
８…ガス拡散層
９…貫通孔
１０…燃料電池
２０…セパレータ
２１…アノードプレート
２２…カソードプレート
２３…流路形成層
２５…基板
５０…保持器具
５０Ａ…保持器具
５０Ｂ…保持器具
５０Ｃ…保持器具
５０Ｄ…保持器具
５１…枠部
５２…第１の側辺支持部
５３…第２の側辺支持部
５４…底辺支持部
５６…ボルト
５７…上辺支持部
５８…底辺支持部
５８Ｃ…底辺支持部
６２…チャック部
７０…保持器具(参考例)
７１…第１の枠部材
７２…第２の枠部材
７３…第３の枠部材
７４…ヒンジ機構
７５…ヒンジ支持部材
７６…ボルト
１００…成膜装置
１０１…制御部
１０２…基板準備部
１１０…成膜室
１１０Ｗ…隔壁
１１１…シャワー管
１１２…基台
１１２ｆ…脚部
１１３…取付部
１１５…バイアス電源
１１６…排気口
１１８…圧力計測部
１２０…原料ガス供給部
１２１…原料ガス供給源
１２３…ガス配管
１２４…制御バルブ
１３０…排ガス排出部
１３２…排ガス配管
１３５…ポンプ
ＣＰ…重心位置
Ｓ…スリット
【図１】
0005861268.tif 000002
【図２】
0005861268.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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