(57)【要約】【課題】蒸着対象が大型基板であっても単純な構成で無機配向膜を効率よく形成する液晶配向膜用真空蒸着装置を提供することを目的とする。【解決手段】排気手段を有する真空槽及び真空槽内部の蒸着源を備えた液晶配向膜用真空蒸着装置において、蒸着源の鉛直線を中心として水平に配置されたスリットであって蒸着材料が通過するための複数の開口が放射状に設けられたスリット、およびスリットを介して蒸着源に対向する位置に配置され鉛直線を中心として基板を円周上に配列して保持する基板保持手段であって基板上の任意の点と蒸着源とを結ぶ直線と基板の垂線とのなす入射角を所定の角度に調整可能な基板保持手段を備え、鉛直線を中心に基板およびスリットが相対的に回転可能であり、スリットを通過した蒸着材料によって基板が斜方蒸着されて配向膜が形成されるように構成した。【選択図】  図１
2006330656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気手段を有する真空槽及び該真空槽内部の蒸着源を備えた液晶配向膜用真空蒸着装置であって、
該蒸着源の鉛直線を中心として水平に配置されたスリットであって、蒸着材料が通過するための複数の開口が放射状に設けられたスリット、および
該スリットを介して該蒸着源に対向する位置に配置され、前記鉛直線を中心として基板を円周上に配列して保持する基板保持手段であって、該基板上の任意の点と該蒸着源とを結ぶ直線と該基板の垂線とのなす入射角を所定の角度に調整可能な基板保持手段
を備え、
該鉛直線を中心に該基板および該スリットが相対的に回転可能であり、
該スリットを通過した蒸着材料によって該基板が斜方蒸着されて配向膜が形成されるように構成されたことを特徴とする液晶配向膜用真空蒸着装置。
【請求項２】
請求項１記載の液晶配向膜用真空蒸着装置であって、
該基板保持手段が、該入射角を０°〜９０°の範囲から任意に選択可能であることを特徴とする液晶配向膜用真空蒸着装置。
【請求項３】
請求項１記載の液晶配向膜用真空蒸着装置であって、
該蒸着源の鉛直線を中心に該基板保持手段を公転させる公転機構を設けたことを特徴とする液晶配向膜用真空蒸着装置。
【請求項４】
請求項１記載の液晶配向膜用真空蒸着装置であって、
該蒸着源の鉛直線を中心に該スリットを自転させる自転機構を設けたことを特徴とする液晶配向膜用真空蒸着装置。
【請求項５】
請求項１記載の液晶配向膜用真空蒸着装置であって、
モニタ基板、および、光学式膜厚計測装置を備え、
該光学式膜厚計測装置により該モニタ基板の膜厚を測定しながら蒸着膜厚を制御することを特徴とする液晶配向膜用真空蒸着装置。
【請求項６】
排気手段を有する真空槽、該真空槽内部の蒸着源、該蒸着源に対向する位置に配置された基板を保持する基板保持手段、及び該蒸着源と該基板の間に介在する開口を有するスリットを備えた液晶配向膜用真空蒸着装置において該基板に配向膜を形成する成膜方法であって、
該基板保持手段において、該基板上の任意の点と該蒸着源とを結ぶ直線と該基板の垂線とのなす入射角が所定の角度になるように調整し、
該スリットにおいて、該開口によって該蒸着源から該基板へ飛散する蒸着材料の入射角を制限する
ことを特徴とする成膜方法。
【請求項７】
斜方蒸着による配向膜の形成方法であって、
蒸着源の鉛直線上に、放射状に複数の開口を設けたスリット、および基板を円周上に配列して保持する基板保持手段を配置し、
該基板上の任意の点と該蒸着源とを結ぶ直線と該基板の垂線とのなす入射角が所定の角度となるように該基板保持手段に該基板を配置し、該蒸着源の鉛直線を中心に該基板および該スリットを相対的に回転させ、該スリットの開口を通り抜けて該基板面に到達する蒸着材料を斜方蒸着し配向膜を形成することを特徴とする成膜方法。
【請求項８】
排気手段を有する真空槽、該真空槽内部の蒸着源、該蒸着源の鉛直線を中心として水平に配置されたスリット、および該スリットを介して該蒸着源に対向する位置に配置されるとともに前記鉛直線を中心として基板を円周上に配列して保持する基板保持手段を備えた液晶配向膜用真空蒸着装置において該基板に配向膜を形成する成膜方法であって、
該基板上の任意の点と該蒸着源とを結ぶ直線と該基板の垂線とのなす入射角を所定の角度に調整し、
該鉛直線を中心に該基板および該スリットを相対的に回転させ、
該スリットに放射状に設けられた複数の開口を介して蒸着材料を該基板に斜方蒸着する
ことを特徴とする成膜方法。
【請求項９】
排気手段を有する真空槽内に、蒸着源、蒸着される基板を保持する基板保持機構、該蒸着源の鉛直線を中心として該基板を公転させる公転機構、該基板上の任意の点と該蒸着源とを結ぶ直線と該基板の垂線とのなす入射角を所定の角度に調整可能な基板角度可変機構とを備えた真空蒸着装置であって、
該基板角度可変機構に電力を供給するコンタクトを該公転機構に接触可能に設けたことを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項１０】
請求項９記載の真空蒸着装置において、さらに、該コンタクトを該公転機構から切り離し可能にしたことを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の真空蒸着装置において、
該公転機構の回転時に該コンタクトと該公転機構とが非接触状態にされることを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項１２】
請求項９記載の真空蒸着装置であって、さらに、該基板角度可変機構が該基板保持機構を駆動するための第１の駆動源および基板角度確認器を有し、
該第１の駆動源および該基板角度確認器に導通する端子と該コンタクトとが接触することにより電力が供給されることを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項１３】
請求項９記載の真空蒸着装置であって、さらに、該コンタクトを駆動するための第２の駆動源を備え、該第２の駆動源は該公転機構の公転動作の影響を受けない位置に配置されたことを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の真空蒸着装置において、
該第２の駆動源によって、該公転機構の回転時に該コンタクトと該端子とが非接触状態にされることを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項１５】
請求項９から請求項１４いずれか一項に記載の真空蒸着装置であって、さらに、
該基板角度可変機構の非通電時に該基板の角度を保持するブレーキ機構を備えたことを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の真空蒸着装置において、
該基板角度可変機構は該基板の角度調整に使用されるボールねじを有し、
該ブレーキ機構は該ボールねじの回転動作をロックおよびロック解除する押圧部を有し、
該基板角度可変機構の非通電時に該押圧部が該回転動作をロックすることを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項１７】
排気手段を有する真空槽及び該真空槽内部の蒸着源を備えた真空蒸着装置であって、
該蒸着源の鉛直線を中心として水平に配置されたスリットであって、蒸着材料が通過するための複数の開口が放射状に設けられたスリット、
該開口上方に基板を保持する基板保持手段、および
該スリット上に設けられ、該スリット各々の開口面積を変更可能なシャッター
を備えたことを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項１８】
排気手段を有する真空槽内に、蒸着源、蒸着される基板を保持する基板保持機構、該蒸着源の鉛直線を中心として該基板を公転させる公転機構、該基板上の任意の点と該蒸着源とを結ぶ直線と該基板の垂線とのなす入射角を調整可能な基板角度可変機構とを備えた真空蒸着装置における成膜方法であって、
該公転機構にコンタクトを接触させ該コンタクトから該基板角度可変機構に電力を供給するステップ、
該基板角度可変機構によって該基板角度を所定の角度に調整するステップ、
該コンタクトを該基板角度可変機構から離すステップ、
該公転機構を公転させるステップ、および
該蒸着源からの蒸着材料を該基板保持機構に保持された基板に斜方蒸着するステップ
からなることを特徴とする成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は斜方蒸着法にて配向膜を作製するための装置および方法に関する。また、真空蒸着装置において蒸着源に対する基板角度を調整するための機構および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大型液晶プロジェクター等の普及に伴い、配向膜を作製する方法は有機膜のラビング法から無機配向膜を形成しプレチルト角を確保する手法に移行しつつある。無機配向膜は真空槽内に配置した基板に斜方蒸着することにより形成されることが多く、蒸着角度を制御することによりプレチルト角が確保される。例えば、蒸発源と基板との間にスリットを設けることにより蒸着角度を制御し、スリット上で基板を移動させることにより基板全面に均一な無機配向膜を形成すればよい。
【０００３】
無機配向膜を始めとする液晶エンジン部分は様々な工程を経て形成されるため、生産性を確保する為にもウエハ形状のままハンドリングし各種工程を経ることが望ましい。８インチまたは１２インチ相当の大型ウエハに無機配向膜を形成する為には、装置を大型化せざるを得ず真空槽内に複雑な搬送機構を設ける必要がある。この様な真空槽内部構造により処理されるウエハは少なくなってしまいコスト削減の妨げおよび生産性低下の要因となっていた。
【０００４】
生産性を確保するために多数枚の基板を同時処理する方法は、例えば特許文献１に開示される。特許文献１は液晶表示装置の製造方法であって、基板を蒸着物の入射方向に対し斜めに配置し、基板と蒸着源との間にスリットを設置し、基板を移動するとともにスリットを通して蒸着物を一定方向に付着させるものである。同文献の第４図には、大量生産を目的に、数多くの基板に同時に斜方蒸着を行う実施例が記載されている。実施例は、円筒状ですきまを多数有したスリットを用い、その周囲に基板を多数配置するものである。基板は蒸着物の入射方向に対して斜めに配置し、蒸着源を支点に一定速度で基板を回転することにより一回の蒸着で複数枚の基板を同時に成膜できる。
【特許文献１】特開昭５１−２７９４８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図６を参照に斜方蒸着における入射角を説明する。図において、４０は蒸着源、４１は基板を示す。破線Ｔは基板４１の中心位置における垂線を示し、実線Ｕは基板４１と蒸着源４０とを結ぶ基板蒸着源間距離を示している。Ｄ点およびＥ点は基板４１の端面を示し、Ｄ点と蒸着源４０を結ぶ直線を直線Ｖとし、Ｅ点と蒸着源４０を結ぶ直線を直線Ｗとする。
【０００６】
斜方蒸着は蒸着源に対して基板を傾斜させて配置するものであり、入射角は基板面に対する蒸着材料の入射方向と基板垂線とのなす角により表す。基板中心位置における入射角θは直線Ｕと垂線Ｔとのなす角である。Ｄ点における入射角θ１は直線Ｖと垂線Ｔとのなす角であるため、入射角はθ＋Δθ１で表すことができる。Ｅ点における入射角θ２は直線Ｗと垂線Ｔのなす角であるため、入射角はθ−Δθ２で表すことができる。蒸着材料の入射方向は基板の各点において異なるため、入射角は同一基板面内であってもばらつきがある。同一基板面内における入射角のばらつきは、ＤＥ間距離が大きい程、即ち基板が大型化する程大きくなるが、入射角ばらつきの許容範囲は通常±３°以内に抑えることが一般的である。入射角のばらつきとなるΔθ１およびΔθ２は蒸着源距離に依存するため、大型基板においてこの許容範囲を確保しようとすると、蒸着源距離を長くとらざるを得ない。
【０００７】
特許文献１記載の方法で大型基板を処理しようとすると、十分な蒸着源距離を確保するためには筒状スリットを巨大化し高さを稼がなくてはならず、現実的ではないという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、８インチ相当以上のウエハのような大型基板であっても、単純な構成で無機配向膜を効率よく形成することを目的とする。
【０００９】
ところで、上記においては、基板の入射角の差異による成膜のばらつきを問題としているが、入射角そのものを調整する際、基板角度を調整する基板角度調整機構を設けて、それを電気的制御により駆動することが成膜工程の効率化や成膜精度の向上及び再現性の観点から望ましい。従って、基板角度調整時には基板角度可変機構に給電することが必要となる。一方、この基板角度可変機構は基板近辺に、即ち、成膜中は所定数で公転動作される公転機構に搭載されるため、給電用の電気配線を基板角度可変機構と公転機構以外の機構との間で接続したままではその配線が拠れるなどして回転（公転）の妨げとなることが想定される。
【００１０】
そこで、本発明は、成膜前は公転機構に搭載された基板角度調可変構に電気的に導通し、かつ、成膜中は公転機構の公転動作を妨げないような機構及び方法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】
【００１１】
本発明の第１の側面は、排気手段を有する真空槽及び真空槽内部の蒸着源を備えた液晶配向膜用真空蒸着装置において、蒸着源の鉛直線を中心として水平に配置されたスリットであって蒸着材料が通過するための複数の開口が放射状に設けられたスリット、およびスリットを介して蒸着源に対向する位置に配置され鉛直線を中心として基板を円周上に配列して保持する基板保持手段であって基板上の任意の点と蒸着源とを結ぶ直線と基板の垂線とのなす入射角を所定の角度に調整可能な基板保持手段を備え、鉛直線を中心に基板およびスリットが相対的に回転可能であり、スリットを通過した蒸着材料によって基板が斜方蒸着されて配向膜が形成されるように構成された液晶配向膜用真空蒸着装置である。
【００１２】
上記第１の側面において、基板保持手段は入射角を０°〜９０°の範囲から任意に選択可能である。また、蒸着源の鉛直線を中心に基板保持手段を公転させる公転機構を、あるいは、蒸着源の鉛直線を中心にスリットの開口を自転させる自転機構を設けた。更に、モニタ基板および光学式膜厚計測装置を備え、光学式膜厚計測装置によりモニタ基板の膜厚を測定しながら蒸着膜厚を制御する構成とした。
【００１３】
本発明の第２の側面は、排気手段を有する真空槽、真空槽内部の蒸着源、蒸着源に対向する位置に配置された基板を保持する基板保持手段、及び蒸着源と基板の間に介在する開口を有するスリットを備えた液晶配向膜用真空蒸着装置において基板に配向膜を形成する成膜方法であって、基板保持手段において、基板上の任意の点と蒸着源とを結ぶ直線と基板の垂線とのなす入射角が所定の角度になるように調整し、スリットにおいて、開口によって蒸着源から基板へ飛散する蒸着材料の入射角を制限する成膜方法である。
【００１４】
本発明の第３の側面は、斜方蒸着による配向膜の形成方法であって、蒸着源の鉛直線上に、放射状に複数の開口を設けたスリット、および基板を円周上に配列して保持する基板保持手段を配置し、基板上の任意の点と蒸着源とを結ぶ直線と基板の垂線とのなす入射角が所定の角度となるように基板保持手段に基板を配置し、蒸着源の鉛直線を中心に基板およびスリットを相対的に回転させ、スリットの開口を通り抜けて基板面に到達する蒸着材料を斜方蒸着し配向膜を形成する成膜方法である。
【００１５】
本発明の第４の側面は、排気手段を有する真空槽、真空槽内部の蒸着源、蒸着源の鉛直線を中心として水平に配置されたスリット、およびスリットを介して蒸着源に対向する位置に配置されるとともに鉛直線を中心として基板を円周上に配列して保持する基板保持手段を備えた液晶配向膜用真空蒸着装置において基板に配向膜を形成する成膜方法であって、基板上の任意の点と蒸着源とを結ぶ直線と基板の垂線とのなす入射角を所定の角度に調整し、鉛直線を中心に基板およびスリットを相対的に回転させ、スリットに放射状に設けられた複数の開口を介して蒸着材料を基板に斜方蒸着する成膜方法である。
【００１６】
本発明の第５の側面は、排気手段を有する真空槽内に、蒸着源、蒸着される基板を保持する基板保持機構、蒸着源の鉛直線を中心として基板を公転させる公転機構、基板上の任意の点と蒸着源とを結ぶ直線と基板の垂線とのなす入射角を所定の角度に調整可能な基板角度可変機構とを備えた真空蒸着装置であって、基板角度可変機構に電力を供給するコンタクトを公転機構に接触可能に設けた真空蒸着装置である。さらに、コンタクトを公転機構から切り離し可能な構成とした。ここで、公転機構の回転時にコンタクトと公転機構とが非接触状態にされる構成とした。
【００１７】
また、上記第５の側面において、基板角度可変機構が該基板保持機構を駆動するための第１の駆動源および基板角度確認器を有し、第１の駆動源および基板角度確認器に導通する端子とコンタクトとが接触することにより電力が供給される構成とした。さらに、コンタクトを駆動するための第２の駆動源を備え、第２の駆動源は公転機構の公転動作の影響を受けない位置に配置される構成とした。ここで、第２の駆動源によって、公転機構の回転時にコンタクトと端子とが非接触状態にされるようにした。
【００１８】
またさらに、上記第５の側面において、基板角度可変機構の非通電時に基板の角度を保持するブレーキ機構を備える構成とした。ここで、基板角度可変機構は基板の角度調整に使用されるボールねじを有し、ブレーキ機構はボールねじの回転動作をロックおよびロック解除する押圧部を有し、基板角度可変機構の非通電時に押圧部が回転動作をロックする構成とした。
【００１９】
本発明の第６の側面は、排気手段を有する真空槽及び真空槽内部の蒸着源を備えた真空蒸着装置であって、蒸着源の鉛直線を中心として水平に配置されたスリットであって、蒸着材料が通過するための複数の開口が放射状に設けられたスリット、開口上方に基板を保持する基板保持手段、およびスリット上に設けられ、スリット各々の開口面積を変更可能なシャッターを備えた真空蒸着装置である。
【００２０】
本発明の第７の側面は、排気手段を有する真空槽内に、蒸着源、蒸着される基板を保持する基板保持機構、蒸着源の鉛直線を中心として基板を公転させる公転機構、基板上の任意の点と蒸着源とを結ぶ直線と基板の垂線とのなす入射角を調整可能な基板角度可変機構とを備えた真空蒸着装置における成膜方法であって、公転機構にコンタクトを接触させコンタクトから基板角度可変機構に電力を供給するステップ、基板角度可変機構によって基板角度を所定の角度に調整するステップ、コンタクトを基板角度可変機構から離すステップ、公転機構を公転させるステップ、および蒸着源からの蒸着材料を基板保持機構に保持された基板に斜方蒸着するステップからなる成膜方法である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明で放射状に複数の開口を配列したスリットを用いることにより、大型基板に対しても単純な構成で入射角を許容範囲内に抑えた成膜を行うことが可能となる。また、蒸着源に交差する直線の円周上に複数の基板を配置することにより、一度の蒸着で処理可能な基板の枚数を増加させ生産性の向上に貢献する。
【００２２】
また、基板角度可変機構に電力を供給する手段として真空槽外部から導入するコンタクトを採用することにより、蒸着源に対する基板角度を任意に変更可能としながらも、成膜時に基板を所定の回転数で回転させることが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
実施例１．
図１に本発明の一実施形態の真空蒸着装置を示す。
排気系統９を備える真空槽１内底面には蒸着源２が設けられ、蒸着源２には蒸着材料５および電子銃７が備えられる。蒸着材料５は真空槽１底面の中心位置に配置され、電子銃７は蒸着材料５に電子ビーム６を照射する位置に配置される。蒸着源２には開閉自在のシャッター８が設けられ、図示のようにシャッター８を閉じることにより飛散する蒸着材料を遮蔽する。蒸着源２は蒸着材料５を蒸発または昇華させるものであればよく、電子ビームに限らず、抵抗加熱、レーザー等他の加熱手段を用いてもよい。蒸着材料５には所望の成膜材料を用いればよく、図示はしないが複数の蒸着材料を備える蒸着材料供給機構を用いて蒸着源に蒸着材料を自動供給してもよい。
【００２４】
破線Ｏは蒸着材料５の鉛直線を表し、鉛直線Ｏ上にはスリット３が配置される。図２にスリット３の概略平面図を示す。スリット３には鉛直線Ｏを中心とする放射状に複数の開口２０が設けられる。スリット３は蒸着材料５の直上に配置されるため、蒸着材料５の蒸気のほとんどはスリット３により遮蔽され、開口２０を通り抜けた一部の蒸気のみがスリット３の上面に到達する。開口２０を通過する蒸気は蒸着源２から一定範囲内の蒸発角度で飛散する蒸気に限られるため、スリット３は蒸着方向を制限する役割を担っている。開口２０の形状は、制限しようとする蒸発角度に合わせて設計すればよい。
【００２５】
スリット３の直上には基板４が配置され、基板４面にはスリット３により蒸着方向を制限された蒸気のみが堆積する。図３は基板の概略平面図を示す。基板は蒸着材料の鉛直線Ｘを中心とする円周上に、基板保持手段である基板固定治具１２により所定の角度で配置される。
【００２６】
図４（ａ）に蒸着源２、スリット３、および基板４を模擬的に示す。図において、点Ａは基板成膜面の中心位置を表し、中心位置Ａにおける垂線を垂線Ｐとする。垂線Ｐと鉛直線Ｏとにより形成される平面を平面Ｘとし、平面Ｘと基板成膜面との交差点を点Ｂおよび点Ｃとする。また、点Ａと蒸着源２を結ぶ直線を直線Ｑ、点Ｂと蒸着源２を結ぶ直線を直線Ｒ、点Ｃと蒸着源２を結ぶ直線を直線Ｓとし、スリット開口２０の長辺方向距離をｄ、短辺方向距離をｅとする。
【００２７】
基板固定治具１２は各基板４の中心位置Ａが鉛直線Ｏを中心とする同心円状に配列されるように基板４を保持する。また、基板固定治具１２は直線Ｑが垂線Ｐとなす角θが図６に示す所望の入射角となるように基板４を傾斜させる。図では基板４の成膜面を鉛直線Ｏ側に傾斜させるが、基板４の背面が鉛直線Ｏ側を向くように傾斜させてもよい。入射角θは０°〜９０°の範囲で任意に選択すればよい。実施例は、点Ｂおよび点Ｃにおける入射角が許容範囲内に抑えられるような蒸着源距離（即ち直線Ｑの距離）が予め確保されている。例えば蒸着源距離は、直線Ｒと垂線Ｐとのなす角、および直線Ｓと垂線Ｐとのなす角が所定の入射角θの±１°以内に収まるように定めればよい。許容範囲は±１°に限らず適宜選択しこれに合わせて蒸着源距離を定めればよい。
【００２８】
スリット開口２０の長辺方向は平面Ｘに平行に配置し、その幅は点Ｂと点Ｃを結ぶ直線を蒸着源２からスリット３へ射影した幅よりも大きいものであればよい。スリット３が成膜領域を画定するマスク機能を担う場合は、射影に等しい開口幅とすればよい。実施例は、基板蒸着源間距離により入射角を規制するが、スリット開口２０の長辺方向距離ｄにより入射角を規制してもよい。この場合、スリット開口の長辺方向距離ｄは入射角の許容範囲により適宜設計すればよい。
【００２９】
図４（ｂ）に平面Ｘ上に視点をおいた際のスリット３を示す。蒸着材料は平面Ｘから距離が離れるほど角度をもって飛散するが、±Δψ°以上の角度で飛散する蒸気はスリット３により遮蔽される。スリット３により一定範囲内の蒸発角度で飛散する蒸気のみを蒸着することにより、基板面には所定の入射角を持つ蒸着材料が向きを揃えて蒸着される。開口の短辺方向は基板面内における蒸着材料の向きを確保するためのものであり、短辺方向の開口幅ｅは角度Δψにより適宜選択すればよい。これにより、入射角確保に必要な物理的配置を備えた真空槽内に入射角を確保する基板保持手段を用いて基板を配置し、蒸発源と基板との間に設けられたスリットにより配向膜に必要な角度依存性を満足させることができる。
【００３０】
基板固定治具１２には鉛直線Ｘを中心に基板固定治具を公転させる公転機構１３が取付けられる。公転機構は基板を任意の回転速度で回転可能に制御される。図５に蒸着源２、スリット３、基板４の斜視分解図を示す。基板４には、スリット３の開口２０を蒸着源２から射影した面にのみ蒸着材料が堆積するが、スリット３に対して基板４を図の矢印３０方向に回転させることにより、基板４全面に所定範囲内の入射方向の蒸着材料が向きを揃えて成膜される。実施例は電子銃の特性である全方位蒸発分布の不均一を解消するためにスリット３を固定し基板４を公転させるものとするが、スリット３と基板４は相対的に回転させればよく、基板４を固定しスリット３を自転させてもよい。また、スリットの開口数と基板数は適宜選択すればよい。
【００３１】
蒸着材料５の鉛直線Ｘ上にはモニタ基板１０および光学式膜厚計測装置１１が配置される。スリット３の中心位置には開口２１が設けられ、蒸着源２に対してモニタ基板１０を露呈する。光学式膜厚計測装置１１は、モニタ基板１０の透過光または反射光の光量を検出し、光電変換された電気信号を演算処理することにより光強度を解析処理して膜厚を計測するものである。光学膜厚に相当する物理量を算出し、実基板上に堆積する膜厚を算出すればよい。水晶膜厚モニタに比して高精度の膜厚制御が可能となるため、成膜の精度を向上させることが可能となる。本実施例はモニタ基板１０を蒸着材料５の鉛直線Ｘ上に配置するが、モニタ基板１０を実基板に等しい円周上に配置してもよい。或いは実基板を測定してもよい。この場合、基板は固定配置しスリットを回転させることが望ましい。
【００３２】
本実施例は、蒸着材料の鉛直線を中心とする円周上に蒸着源に対して全て等しい角度で基板を配列することにより、各基板に対する蒸着材料の相対的な入射方向を等しく確保することができ、一度の蒸着で処理可能な搭載基板数を増加させ、基板１枚当りの処理時間を短縮し、生産性の向上に貢献する。また、単純な構成により、処理枚数の向上・処理時間の短縮・歩留まりの改善をはかることが可能となるため、省エネルギー・省コストにて無機配向膜を効率良く形成することができる。
【００３３】
実施例２．
実施例１においては、基板の角度を可変とするとともにスリットを適切に設計・動作させることで好適な斜方蒸着を行うものを示したが、本実施例においては、さらに、その可変に設計された基板角度を調整するための好適な機構、およびスリット細部についての好適な構成例を示す。なお、実施例１における機構と同様のものには同一の符号を付している。
【００３４】
図７（ａ）は装置の全体構成を示す水平面図であり、成膜室５０、仕込室５１、取出室５２、および、バッファー室５３を備えるロードロック式の装置に対応している。仕込室５１および取出室５２は複数枚の基板４を収納可能であり、バッファー室５３には成膜室５０に対して基板４のロードおよびアンロードを行うロボット５４が備えられる。
【００３５】
図７（ｂ）は図７（ａ）に示す成膜室５０の概略垂直面図であり、成膜室５０底面には蒸着源２が、天井面には公転機構１３が回転自在に配置され、公転機構１３には基板角度可変機構５５を介して基板ステージ５６が取り付けられる。基板角度可変機構５５は基板ステージ５６を蒸着源２に対して所定の角度に傾斜させるための機構であり、機構を駆動することにより各基板ステージ５６に搭載された基板４が任意の入射角に設定される。基板ステージ５６は蒸着材料５の鉛直線Ｏを中心とする円周上に配置され、その内部には基板４が保持される。実施例は成膜室内に４つの基板ステージ５６を配置し、４枚の基板４を同時蒸着するものとするが、基板ステージ５６の数は同時処理しようとする基板４の枚数に合わせて適宜選択すればよい。図７（ｂ）では説明のため基板ステージ５６を２つのみ図示している。また、成膜室５０に配される公転機構１３、基板角度可変機構５５、スリット５７、蒸着源２は制御装置５８に接続されるものとする。
【００３６】
蒸着源２と基板４との間には、基板４に対する蒸着粒子の入射状態を制限するスリット５７が配置される。図８（ａ）にスリット５７の概略平面図を示す。スリット５７には鉛直線Ｏを中心とする放射状に複数の開口２０が設けられ、蒸着源２から一定範囲内の放出角度で飛散する一部の蒸着粒子のみが開口２０を通過して基板４に到達する。成膜時、基板ステージ５６を公転機構１３により所定の回転数で回転させることにより、基板４全面に所定範囲内の入射方向の蒸着材料が向きを揃えて成膜され、配向膜に必要な角度依存性を満足させることができる。
【００３７】
スリット５７は開口２０の一部を遮蔽可能なシャッター６０を具備し、シャッター６０を駆動することにより開口面積を任意に変更可能な構成とする。シャッター６０は制御装置５８に接続し、例えば成膜基板４の面内膜厚分布を測定する図示しない測定装置の測定結果に基づいてシャッター６０を制御すればよい。シャッター６０は、図示しない駆動源により矢印ａ方向および矢印ｂ方向に移動可能であり、移動方向および移動距離は制御装置５８により制御すればよい。基板４は公転機構１３により回転した状態で成膜されるため、スリット５７に設けられた複数の開口２０のうち一部のみを遮蔽することで基板４に付着する蒸着材料の量を制御することができる。シャッター６０の数は適宜選択すればよく、全ての開口２０にシャッター６０を設けても構わない。図の斜線部はシャッター６０による開口２０の遮蔽面を示し、例えば基板４の回転中心側の膜厚が外周側の膜厚よりも大きい場合は図示の様に中心部分のみ開口面積を縮小すればよい。
【００３８】
図８（ａ）ではシャッター６０を一枚板により構成するが、図８（ｂ）に示すように櫛状のシャッター６１を用いてもよい。櫛状に配列した複数枚の板６２は独立に駆動可能とし、各板６２が矢印ａ方向に移動することにより開口２０の一部を遮蔽する構成とする。図の斜線部はシャッター６１による開口２０の遮蔽面を示し、矢印ａ方向への移動距離は各板６２毎に任意に設定可能とする。また、膜厚分布精度を向上させるためにスリット５７と蒸着源２の間に真空蒸着では一般的な膜厚補正板を設けてもよい。図７（ｂ）には膜厚補正板５９を搭載する装置例を図示する。
【００３９】
図９（ａ）に成膜室５０の一部のみを図示し、これを参照に基板角度可変機構５５を説明する。実施例の基板角度可変機構５５は、公転機構１３に基板角度可変機構５５の駆動源として搭載される真空モータ７０、真空モータ７０に接続され回転駆動するボールねじ７１、ボールねじ７１のねじ溝に螺合するスライダ７２、スライダ７２と基板ステージ５６とを連結するアーム７３、基板ステージ５６に連結し回転の支点となる支軸７４、スライダ７２の位置を確認するエンコーダ７５、および真空モータ７０の非通電時にボールねじ７１を固定保持するブレーキ７６、並びに、公転機構１３とは切り離された状態で成膜室の槽壁８３に搭載されるコンタクト７７、コンタクト７７の駆動源７８、およびブレーキ７６の駆動源８４により構成される。公転機構１３には真空モータ７０およびエンコーダ７５に導通する端子７９が設けられ、コンタクト７７が端子７９に接続することにより基板角度可変機構５５に電力が供給される。
【００４０】
コンタクト７７は成膜室外部の電源８２に導通し、成膜室外部から導入する駆動源７８に取り付けられる。駆動源７８によりコンタクトを図の矢印方向に直線駆動することによりコンタクト７７と端子７９の接触が可能となる。駆動源７８には、電気、エアー、機械的動力等いずれの方式を採用してもよく、また直線駆動に限られるものではない。駆動源７８は、端子７９との接続を遠隔操作可能なマニピュレータであればよい。コンタクト７７の駆動源７８は成膜室５０の槽壁８３に固定されるため、調整しようとする基板ステージ５６をコンタクト７７に接続可能な所定の位置に配置させ、基板角度を調整すればよい。実施例は、基板角度の調整時のみ基板角度可変機構５５を導通状態とし、調整終了後はコンタクト７７を端子７９から切り離し基板角度可変機構５５を非導通状態とする。
【００４１】
基板角度の調整時は、真空モータ７０によりボールねじ７１を回転させ、ボールねじ７１の回転運動をスライダ７２の直線運動に変換し、スライダ７２と基板ステージ５６とを連結するアーム７３を連動させることにより基板ステージ５６を回転駆動する。アーム７３は２つの部材８０，８１を回転自在に連結するものであり、一方のアーム部材８０はスライダ７２に、他方のアーム部材８１は基板ステージ５６に固定される。真空モータ７０を駆動することにより一方のアーム部材８０の一端を直線移動させると、これに連結する他方のアーム部材８１の傾斜角度が変化するため、他方のアーム部材８１の一端に固定された基板ステージ５６がアーム８１と一体になって傾斜する構成となっている。基板ステージ５６は支軸７４により公転機構１３に対して回動自在に支持されるため、スライダ７２を直線移動させることにより基板ステージ５６には支軸７４を支点とする回転動作が誘起される。支軸７４は図示しない支持板により公転機構１３に支持されるものとする。例えば支持板は、支軸７４の一端を支えて公転機構１３の下端に略Ｌ字を形成してもよいし、支軸７４の両端を支えて略コの字を形成してもよい。
【００４２】
図９（ｂ）および図９（ｃ）に、スライダ７２を移動させた際に基板ステージ５６が傾斜する様子を示す。基板ステージ５６には基板４が固定されるため、基板ステージ５６を所定の傾斜角度に設定することにより、基板４を所定の入射角に設定することが可能となる。基板角度可変機構５５は真空槽を開放することなく基板角度を変更することができ、また基板角度は基板毎に自動で設定できるため、所望の配向膜を効率良く生産することが可能となる。
【００４３】
図１０に基板角度可変機構の他の実施例を示す。同図の基板角度可変機構５５’は、ボールねじ７１に螺合するスライダ７２にアーム９０，９１を連結し、公転機構１３に支持される図示しない支軸を回転の中心として基板ステージ５６を傾斜させるものであり、この様子を（ａ）から（ｃ）に示す。スライダ７２に連結するアームの９０の一端にカムフォロア９２を固定し、基板ステージ５６に連結するアーム９１にカムフォロア９２に係合するカム孔９３を設けるものであり、その他の構成は図９（ａ）に示す機構と同様であるため、図示および説明を省略する。真空モータ７０を駆動することによりアーム９０の一端をスライダ７２と共に直線移動させると、アーム９０の他端に設けられたカムフォロア９２がカム孔９３に案内されてアーム９１を傾斜させ、これに連結する基板ステージ５６がアーム９１と一体になって傾斜する構成となっている。
【００４４】
実施例は真空モータ７０を駆動源とするボールねじ７１にアームを連結するが、基板角度を傾斜させる構成はこれに限られるものではない。例えばボールねじ７１にカムフォロアを連結し、カムフォロアをカム孔に沿って移動させることにより回動を誘起してもよい。また、直線動作を回転動作に変換するものに限らず、回転駆動源を用いて基板ステージを直接回動させてもよい。いずれの場合にも基板角度可変機構５５の駆動源には公転機構１３には搭載されないコンタクトから電力を供給すればよい。実施例は基板角度可変機構５５の駆動源を公転機構１３に搭載するが、駆動源自体をコンタクト同様に公転機構１３から切り離して搭載することも可能である。また、複数の基板角度可変機構５５について、各基板角度可変機構５５に対して独立した端子７９とそれぞれに対応する独立したコンタクト７７を設けてもよいし、いくつか或いは全部の基板角度可変機構５５の端子７９が電気的に接続された構成として必要数だけコンタクト７７を設けるようにしてもよい。
【００４５】
基板ステージ５６の傾斜角度はスライダ７２の移動距離に比例し、スライダ７２の移動距離は真空モータ７０の回転量に比例するため、エンコーダ７５により真空モータ７０の回転量をカウントすることにより基板ステージ７２の傾斜角度を検出することが可能となる。エンコーダ７５を用いて真空モータ７０の回転量を検出し、所望の傾斜角度となる位置にスライダ７２を位置決めすることにより、正確な基板角度制御が可能となる。スライダ７２の位置決め制御にはエンコーダ７５および真空モータ７０に接続する制御装置５８を用い、基板ステージ５６が所望の傾斜角度となる位置でスライダ７２が停止するよう真空モータ７０を制御すればよい。基板ステージ５８の傾斜角度は制御装置５８により自動で設定すればよい。また、エンコーダに限らず他の機器を用いて基板傾斜角度を確認してもよい。
【００４６】
真空モータ７０はコンタクト７７と導通状態にある場合のみ駆動可能であるが、基板角度調整後にコンタクト７７を端子７９から切り離して真空モータ７０を非通電状態とすると、調整した基板角度を保持できなくなってしまう。そこで、制御装置５８を用いて所定の基板角度となる位置までスライダ７２を移動させた後、角度保持用のブレーキ７６を用いてボールねじ７１を固定する。
【００４７】
ブレーキ７６は公転機構１３に搭載されるが、その操作は真空槽外部から導入する駆動源８４により行われる。ブレーキ７６は成膜室内の所定位置においてのみ駆動源８４に接続可能であり、非接続時にボールねじ７１を固定保持し、接続駆動時にボールねじ７１の固定保持を解除する。ボールねじ７１の固定保持を解除することにより、スライダ７２が自由に移動可能となりブレーキが解除される。
【００４８】
図１１にブレーキ７６の一例を示す。同図においてブレーキ７６は、ボールねじ７１の回転軸に接触してボールねじ７１を係止する係止部１００、係止部１００を押止してボールねじ７１を固定保持するスプリング１０１、ボールねじ７１の回転軸に接触するすべり軸受１０２により構成され、図１１（ａ）に示す状態においてボールねじ７１にブレーキがかけられた状態を示している。
【００４９】
ブレーキ７６の解除時には、駆動源８４に連結し自在に直線移動する押圧部１０３をスプリング１０１を押縮する方向に駆動し、係止部１００を押圧してボールねじ７１と係止部１００を離反させ、ボールねじ７１の固定保持を解除する。この時の様子を図１１（ｂ）に示す。すべり軸受１０２は、ボールネジ７１の回転動作による負荷と、係止部１００の直線動作による負荷を受けるものであればよい。
【００５０】
本実施例は、成膜室内の定位置において真空槽外部から導入する駆動源８４と接続することにより基板ステージ５６の角度固定を解除し、同位置においてコンタクト７７と端子７９とが接続することにより基板ステージ５６を任意の角度に調整することが可能となる。端子７９およびブレーキ７６は角度調整時以外にはコンタクト７７および駆動源８４と切り離されているため、真空槽内を自由に公転させることが可能となる。本発明により、成膜室５０に設置された各基板ステージ５６を、任意の基板角度に傾斜させて入射角を確保し、且つ全ての基板ステージ５６を真空槽内にて公転させる事により膜厚の不均一を改善する。コンタクトの駆動源７８およびブレーキの駆動源８４は端子７９およびブレーキ７６に接続可能な構成であれば成膜室５０のいずれの場所に設けても良く、また、各駆動源７８，８４の駆動時に複数の基板ステージ５６を同時に角度調整させてもよい。
【００５１】
以下、図７乃至図１１に示す装置を用いた成膜動作を説明する。
まず、仕込室５１に格納された未処理基板４をバッファー室５３のロボット５４が成膜室５０に搬入する。成膜室５０への基板４の搬出入は真空状態を維持したまま行われるものとし、成膜室５０、バッファー室５３、仕込室５１、および取出室５２は図示しない排気系統により所定の真空度に設定されるものとする。基板４の搬出入時は公転機構１３を操作し、搬出入を行う基板ステージ５６をバッファー室５３に対面させる。ロボット５４を用いて基板４を基板ステージ５６に受渡した後、基板ステージ５６に対して基板４を所定の位置に固定すればよい。
【００５２】
ロボット５４および公転機構１３を操作し、全ての基板ステージ５６に基板４を取り付けた後、予め制御装置５８に入力された成膜条件に基づいて、真空中にて基板角度可変機構５５を操作する。基板角度可変機構５５操作時は、入射角を変更しようとする基板ステージ５６が成膜室５０内の所定の位置に配置されるよう公転機構１３を回転させ、駆動源８４を動作することによりブレーキ７６を解除させる。また、端子７９にコンタクト７７を接続し、真空モータ７０を駆動させエンコーダ７５により所定の基板角度となる位置でスライダ７２が停止するよう制御する。基板ステージ５６が所定の角度となった時点で駆動源８４をブレーキ７６から切り離しボールねじ７１を固定すする。次に基板角度を変更させようとする基板ステージ５６を所定の位置に配置させ、同様の操作を繰返す。
【００５３】
成膜室５０内の全ての基板ステージ５６を所定の入射角に設定した後、基板公転機構１３を操作し、基板ステージ５６を公転させる。回転数は成膜条件等に合わせて適宜選択すればよい。基板の回転数、溶かし込み、レート等の諸条件が整った時点で蒸着源２のシャッター８をオープンし成膜を開始する。基板ステージ５６を公転させることにより、スリット開口２０を通過した蒸着粒子が基板全面に堆積し所定の入射方向の配向膜が形成される。成膜終了後は、処理済基板４を成膜室５０から搬出して取出室５２に収納する。処理済基板搬出の際は基板ステージ５６の角度を水平状態に戻し、搬入時同様にロボット５４および公転機構１３を操作すればよい。成膜レシピにより上記動作を繰返し行えば、成膜室において所望の配向膜を順次形成処理することが可能である。
【００５４】
実施例は、基板角度の調整時のみ基板角度可変機構５５を導通状態とするが、基板角度可変機構５５は公転機構１３の回転時のみ非導通状態であればよく、コンタクト７７と端子７９との接続は適宜行えばよい。また、上述したように、公転動作中はコンタクト７７と端子７９とが非接触になるようにするのが装置の信頼性の観点から望ましいが、例えば、駆動源７８を省略してコンタクト７７を接触位置に保持する構成としても、電気配線の引き回しをなくすという最小限の目的は達成できる。なお、この場合、各コンタクト７７と各端子７９がそれぞれ独立している場合には両者は公転周期ごとに接触し、どちらかが環形状の場合は接触し続けることになる。もちろん、どちらの場合も接触抵抗、摩擦、磨耗等が充分考慮されなくてはならない。
【００５５】
本発明の機構は制御装置５８を用いた自動操作が可能であるため、インライン式の装置において特に有効であるが、本発明を実施可能な装置はこれに限らずロードロックでないインライン式装置やバッチ式装置であってもよい。また、実施例の基板ステージに、基板面に垂直な軸を中心に基板を回転させて基板が配置される平面内で基板の方位角を０〜３６０°の範囲から任意に選択する基板方位角可変機構を搭載してもよい。この場合、基板方位角可変機構に電力供給用の端子を設けて機構の動作時のみコンタクトに接続すれば、入射角のみならず方位角も制御しながら成膜時には基板を自在に公転させることが可能となる。
また、実施例は液晶配向膜を作製するものであるが、液晶に限らず基板上に斜方蒸着するものであれば本発明を実施可能である。
【００５６】
本発明は、基板角度可変機構の電力供給源が基板保持機構の回転機構から切り離され、電気配線の引き回しを不要としているため、基板を任意の入射角に設定した後、真空槽内を基板が自由に公転することが可能となる。結果として、配向膜に必要な基板への入射角の設定と物理膜厚の均一性を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明第１の実施例の装置垂直断面図
【図２】スリットの概略平面図
【図３】基板の概略平面図
【図４】蒸着源、スリット、および基板の模式図
【図５】蒸着源、スリット、および基板の斜視分解図
【図６】入射角の模式図
【図７】本発明第２の実施例の装置概略図
【図８】スリットの概略平面図
【図９（ａ）】基板角度可変機構の概略図
【図９（ｂ）】基板角度可変機構の概略図
【図９（ｃ）】基板角度可変機構の概略図
【図１０（ａ）】基板角度可変機構の概略図
【図１０（ｂ）】基板角度可変機構の概略図
【図１０（ｃ）】基板角度可変機構の概略図
【図１１】ブレーキの概略図
【符号の説明】
【００５８】
1   真空槽
2   蒸着源
3   スリット
4   基板
5   蒸着材料
6   電子ビーム
7   電子銃
8   シャッター
9   排気系統
10  モニタ基板
11  光学式膜厚計測装置
12  基板固定治具
13  公転機構
20  開口
21  開口
30  矢印
40  蒸着源
41  基板
50  成膜室
51  仕込室
52  取出室
53  バッファー室
54  ロボット
55  基板角度可変機構
56  基板ステージ
57  スリット
58  制御装置
59  膜厚補正板
60  シャッター
70  真空モータ
71  ボールねじ
72  スライダ
73  アーム
74  支軸
75  エンコーダ
76  ブレーキ
77  コンタクト
78  駆動源
79  端子
80  アーム
81  アーム
82  電源
83  槽壁
84  駆動源
90  アーム
91  アーム
92  カムフォロア
93  カム孔
100 係止部
101 スプリング
102 すべり軸受
103 押圧部
【図１】
2006330656.tif 000003
【図２】
2006330656.tif 000004
【図３】
2006330656.tif 000005
【図４】
2006330656.tif 000006
【図５】
2006330656.tif 000007
【図６】
2006330656.tif 000008
【図７】
2006330656.tif 000009
【図８】
2006330656.tif 000010
【図９（ａ）】
2006330656.tif 000011
【図９（ｂ）】
2006330656.tif 000012
【図９（ｃ）】
2006330656.tif 000013
【図１０（ａ）】
2006330656.tif 000014
【図１０（ｂ）】
2006330656.tif 000015
【図１０（ｃ）】
2006330656.tif 000016
【図１１】
2006330656.tif 000017