(57)【要約】【課題】  マスクを通して基板への任意のパターンでの成膜を可能とする基板保持具を、基板ホルダーとマスクホルダーとの分離が容易で、かつ基板に対しマスクを正確かつ再現性よく配置できるようにする。【解決手段】  基板Ｓを保持する基板ホルダー２と、基板が臨む開口部２１を有し、この開口部にマスクＭが着雑自在に装着されたマスクホルダー３とを嵌合して基板保持具１を構成する。この場合、基板ホルダー、マスクホルダーのいずれか一方に、他方に向かって突出する１本のピン２６を設けると共にこのピンが嵌挿するピン孔３７をその他方に形成し、基板ホルダーとマスクホルダーとが嵌合する基板ホルダー及びマスクホルダーの周壁面の一部を、それぞれ相互に対応するテーパ面２５、３６とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持する基板ホルダーと、基板が臨む開口部を有し、この開口部にマスクが装着されたマスクホルダーとを備え、基板ホルダーとマスクホルダーとを嵌合し、マスクを通して基板への任意のパターンでの成膜を可能とした基板保持具において、基板ホルダー、マスクホルダーのいずれか一方に、他方に向かって突出する１本のピンを設けると共にこのピンが嵌挿するピン孔をその他方に形成し、基板ホルダーとマスクホルダーとが嵌合する基板ホルダー及びマスクホルダーの周壁面の一部を、それぞれ相互に対応するテーパ面としたことを特徴とする基板保持具。
【請求項２】
前記テーパ面を除く基板ホルダー及びマスクホルダーの各周壁面を円筒形状とし、このテーパ面の周方向の長さを、ピン及び基板ホルダーまたはマスクホルダーの中心を通る中心線を基準とし、所定の角度範囲で左右対称になるように設定したことを特徴とする請求項１記載の基板保持具。
【請求項３】
前記基板ホルダー及びマスクホルダーの各周壁面を多面体とし、ピン及び基板ホルダーまたはマスクホルダーの中心を通る中心線上にいずれかの頂点を位置させると共に、この頂点をなす２辺を前記テーパ面としたことを特徴とする請求項１記載の基板保持具。
【請求項４】
基板ホルダーに、基板の形状に略一致した基板収納部を形成し、この基板収納部に基板を落とし込むと位置決めされるようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の基板保持具。
【請求項５】
マスクホルダーに、マスクの形状に略一致したマスク収納部を形成し、このマスク収納部にマスクを落とし込むと位置決めされるようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の基板保持具。
【請求項６】
前記基板ホルダー及びマスクホルダーの上面に、外側に向かって延出させてフランジ部をそれぞれ設けた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基板保持具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸着装置、スパッタリング装置などの成膜装置を用い、マスクを通して基板に任意のパターンで成膜する際に、基板に対しマスクが正確かつ再現性よく配置される基板保持具に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタリング装置や蒸着装置などの成膜装置を用いて、基板に任意のパターンで成膜する場合、基板表面の一部を覆うように金属製などのマスクを取付けて成膜することが従来からよく行われている。この場合、基板の適切な箇所にのみ成膜するには、基板に対し、精度よく位置決めしてマスクを取付けることが重要であり、製品の歩留まりを高めるには、マスクを正確かつ再現性よく配置することが重要である。
【０００３】
このことから、基板を保持する基板ホルダーと、マスクを保持し、この基板ホルダーと互いに位置合わせして組付けられるマスクホルダーとから構成される基板保持具を用い、所定位置に基板及びマスクをそれぞれセットした基板ホルダーとマスクホルダーとを組付けた状態で成膜装置内に搬送し、成膜することが知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
この場合、基板ホルダー及びマスクホルダー相互の位置合わせは、基板ホルダーの嵌合リング及び位置合わせピンを、マスクホルダーの嵌合溝及び位置合わせ穴にそれぞれ嵌合させて装着することで行われ、成膜の際に用いるマスクを、このマスクのマスク取付穴を基準として、基板に対し同一の位置関係を保持させて、マスクを正確かつ再現性よく配置できるようにしている。
【特許文献１】特開２００２−３３２８３号公報（例えば、発明の実施の形態の記載参照）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、成膜装置を用いた成膜の際に、その成膜プロセスによっては成膜装置のチャンバ内にプラズマを発生させたり、または、例えば基板への薄膜の密着強度を高めたり、成膜後の薄膜の応力による破損を防止する目的で、成膜装置に設けた加熱手段によって基板を所定温度（例えば３００℃以上）に加熱する場合がある。
【０００６】
この場合、上記した基板保持具で基板を保持した状態で成膜を行うと、基板と共に基板保持具自体も、加熱手段で加熱されたり、プラズマに曝されることで加熱される。基板保持具が加熱されると、形状の相違に起因した基板ホルダー及びマスクホルダー相互の熱膨張の差によって、嵌合した部分においてかじりが生じ、成膜後に基板ホルダーとマスクホルダーとの分離が困難になるという問題がある。その際、より正確に位置決めすべく、位置合わせピンと位置合わせ穴とを複数設けていると、いずれかの位置合わせ穴へのピンのかじり発生の頻度が増加し、相互の分離がさらに困難になる。
【０００７】
他方、嵌合した部分でかじりが生じた場合に、基板ホルダーとマスクホルダーとを力を加えて分離させると、基板ホルダー、マスクホルダー及び位置合わせピンに変形が生じる虞があり、これらの基板ホルダー、マスクホルダー及び位置合わせピンに変形が生じると、基板に対しマスクを正確かつ再現性よく配置できない。
【０００８】
そこで、上記点に鑑み、本発明は、基板ホルダーとマスクホルダーとの分離が容易で、かつ基板とマスクとを正確かつ再現性よく配置できる基板保持具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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の基板保持具は、基板を保持する基板ホルダーと、基板が臨む開口部を有し、この開口部にマスクが装着されたマスクホルダーとを備え、基板ホルダーとマスクホルダーとを嵌合し、マスクを通して基板への任意のパターンでの成膜を可能とした基板保持具において、基板ホルダー、マスクホルダーのいずれか一方に、他方に向かって突出する１本のピンを設けると共にこのピンが嵌挿するピン孔をその他方に形成し、基板ホルダーとマスクホルダーとが嵌合する基板ホルダー及びマスクホルダーの周壁面の一部を、それぞれ相互に対応するテーパ面としたことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、基板ホルダーの所定位置に基板を、マスクホルダーの所定位置にマスクをそれぞれセットする。そして、基板ホルダー、マスクホルダーのいずれか一方に設けた１本のピンを、他方に形成したピン孔に嵌挿しつつ、基板ホルダーとマスクホルダーとを嵌合して相互を組付ける。この場合、基板ホルダー及びマスクホルダーの各周壁面の一部を相互に対応するテーパ面として、組付けの際に各テーパ面を重ね合わせる構造としたため、ピンを基準として基板ホルダー及びマスクホルダーが位置決めされ、基板に対しマスクを正確かつ再現性よく配置できる。
【００１１】
また、各テーパ面を重ね合わせる構造とすると共にピンを１本としたため、成膜の際に基板保持具自体が加熱され、基板ホルダーとマスクホルダーとの間に熱膨張の差が生じたとしても、この熱膨張の差が重ね合わせたテーパ面で吸収され、嵌合した部分でのかじりの発生を防止でき、成膜後に基板ホルダーとマスクホルダーとの分離が困難になることはない。
【００１２】
この場合、前記テーパ面を除く基板ホルダー及びマスクホルダーの各周壁面を円筒形状とし、このテーパ面の周方向の長さを、ピン及び基板ホルダーまたはマスクホルダーの中心を通る中心線を基準とし、所定の角度範囲で左右対称になるように設定しておけば、ピン孔にピンが嵌合した部分に近接してテーパ面が存在することで、基板ホルダーとマスクホルダーとの間に熱膨張の差が生じても、ピン孔へのピンのかじりの発生が防止でき、また、基板ホルダー、マスクホルダー相互を嵌合して組付ける際に、ピンに不必要な力が加わって変形することが防止できてよい。
【００１３】
また、前記基板ホルダー及びマスクホルダーの各周壁面を多面体とした場合には、ピン及び基板ホルダーまたはマスクホルダーの中心を通る中心線上にいずれかの頂点を位置させると共に、この頂点をなす２辺を前記テーパ面としておけばよい。
【００１４】
尚、基板ホルダーに、基板の形状に略一致した基板収納部を形成し、この基板収納部に基板を落とし込むと位置決めされるようにしておけば、基板ホルダーに対する基板のセット位置が一定になってよい。
【００１５】
また、マスクホルダーに、マスクの形状に略一致したマスク収納部を形成し、このマスク収納部にマスクを落とし込むと位置決めされるようにしておけば、マスクホルダーに対するマスクのセット位置が一定になってよい。
【００１６】
前記基板ホルダー及びマスクホルダーの上面に、外側に向かって延出させてフランジ部をそれぞれ設けておくのがよい。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明の基板保持具は、基板ホルダーとマスクホルダーとの分離が容易で、かつ基板とマスクとを正確かつ再現性よく配置できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１乃至図４を参照して説明すれば、１は、スパッタリング装置や蒸着装置などの成膜装置（図示せず）によって成膜を行う際に用いられる本発明の基板保持具である。基板保持具１は、基板ホルダー２とマスクホルダー３とを上下方向に組付けて構成される。図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、基板ホルダー２は、アルミなどの金属から構成され、円筒形状の外周壁を有する皿状に形成されている。基板ホルダー２の底板の中央部には、開口部２１が形成され、この開口部２１の最下端には内側に向かって延出させて環状の延出部材２２が形成され、基板収納部を構成する。
【００１９】
この場合、開口部２１の形状は、基板Ｓの形状に略一致させており（本実施の形態では、正方形の基板に対応して開口部２１の形状を正方形としている）、開口部２１の上側から開口部２１内に基板Ｓを落とし込むだけで、延出部材２２で支持された基板Ｓが基板ホルダー２の所定の位置にセットされる（つまり、基板Ｓが位置決めされる）。基板ホルダー２の上端には、外側に向かって延出させて環状のフランジ部２３が形成され、例えば、フォーク状の先端部４１を有する公知の構造の搬送装置４によって、基板Ｓがセットされた基板ホルダー２を搬送できる（図１参照）。
【００２０】
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、下側に位置するマスクホルダー３は、アルミなどの金属から構成され、円筒形状に形成されている。マスクホルダー３の中央には、鉛直方向に伸びる貫通孔３１が開設されている。貫通孔３１は、上面から略中央部までマスクホルダー３の外周面に略平行に形成され、下面に向かって拡大するように傾斜させて形成されている。
【００２１】
ところで、基板Ｓの適切な箇所にのみ成膜するには、基板ＳとマスクＭとを精度よく位置決めする必要がある。このため、基板ホルダー２の外周壁の下端の直径が小さくなるように、基板ホルダー２の外周壁を段付きに加工すると共に（図２参照）、マスクホルダー３の上面に、基板ホルダー２の小径の外周壁２４が嵌合する第１の凹部３２を形成し、基板ホルダー２の下部とマスクホルダー３の上部とを嵌合して組付けられるようにしている。
【００２２】
また、マスクホルダー３の上面には、第１の凹部３２の内側に位置して、マスク収納部を構成する第２の凹部３３が形成され、貫通孔３１の上端の周縁より外側に位置する第２の凹部３３の平坦面３４によって、マスクＭが保持されるようにしている。この場合、第２の凹部３３の形状は、マスクＭの形状に略一致させており、第２の凹部３３の上側からマスクＭを落とし込むだけで、平坦面３４で支持されたマスクＭがマスクホルダー３の所定の位置にセットされる（つまり、基板が位置決めされる）。尚、マスクＭをセットした場合、マスクＭの上面が平坦面３４と面一になるように深さ方向の寸法を設定することが望ましい。
【００２３】
マスクホルダー３の上端には、上記基板ホルダー２と同様、外側に向かって延出させて環状のフランジ部３５が形成され、上記搬送装置４によって、例えばマスクＭがセットされたマスクホルダー３単体で、または、マスクホルダー３の上部に基板Ｓがセットされた基板ホルダー２を組付けた状態で搬送できる。そして、例えば、基板３をセットした基板ホルダー２と、マスクＭを保持たマスクホルダー３とを組付けた状態で、搬送手段４によって、成膜装置内に設けた蒸発源Ｅに対向した位置に搬送し、マスクＭを通して基板Ｓに任意のパターンで成膜される。他方、成膜装置内に設けた蒸発源Ｅに対向した位置にマスクホルダー３を予め配置しておき、搬送手段４によって、基板３をセットした基板ホルダー２を搬送して、マスクＭをセットされたマスクホルダー３と組付けるようにしてもよい。
【００２４】
ところで、成膜装置を用いた成膜の際に、その成膜プロセスによっては、成膜装置のチャンバ内にプラズマを発生させたり、成膜装置に設けた加熱手段によって基板を所定温度に加熱しつつ成膜を行う場合がある。この場合、基板保持具１自体が加熱されても、基板ホルダー２及びマスクホルダー３相互の熱膨張の差で、嵌合した部分でかじりが生じないようにする必要がある。
【００２５】
本実施の形態では、基板ホルダー２の下側に突出した小径の外周壁２４の一部を、その先端方向内側に向かって傾斜したテーパ面２５として形成すると共に、このテーパ面２５に対応させて、外周壁２４が嵌合する第１の凹部３２の側壁にテーパ面３６を形成した。併せて、基板ホルダー２の底面に、マスクホルダー３に向かって突出する１本のピン２６を設けると共に、マスクホルダー３の上面にこのピン２６が嵌挿するピン孔３７を形成した。
【００２６】
この場合、テーパ面２５、３６の周方向の長さは、ピン２６及び基板ホルダー２の中心を通る中心線を基準とし、６０度から１２０度の範囲の角度αで左右対称になるように設定している。この場合、６０度より小さい角度では、位置決めが困難になり、１２０度を超えた角度では、熱によるかじりが発生する場合がある。
【００２７】
これにより、基板ホルダー２及びマスクホルダー３を組付ける際、嵌合させる部分の一部をテーパ面２５、３６を重ね合わせる構造としたため、ピン２６を基準として、各テーパ面２５、３６の周方向に位置、つまり、基板ホルダー２及びマスクホルダー３が位置決めされ、基板Ｓ及びマスクＭがそれぞれ基板ホルダー２及びマスクホルダー３に位置決めされるようにしたことと相俟って、基板Ｓに対しマスクＭを正確かつ再現性よく配置される。
【００２８】
また、各テーパ面２５、３６を重ね合わせる構造とすると共に、ピン２６とピン孔３７とが嵌合する部分を一箇所としたため、成膜の際に基板保持具１自体が加熱され、基板ホルダー２とマスクホルダー３との間に熱膨張の差が生じたとしても、この熱膨張の差が重ね合わせたテーパ面２５、３６で吸収されることで、嵌合した部分でのかじりの発生が防止され、その上、このピン２６に近接してテーパ面２５、３６が存在することで、ピン孔３７へのピン２６のかじりの発生が防止できる。このため、成膜後に、搬送手段４によって基板ホルダー２を持ち上げるだけで、マスクホルダー３から基板ホルダー２を簡単に分離できる。
【００２９】
次に、本発明の基板保持具１の組付けを説明する。基板ホルダー２の開口部２１の上側から基板収納部である開口部２１内に基板Ｓを落とし込んで、延出部材２２で基板Ｓを支持させて基板Ｓをセットする。また、マスクホルダー３のマスク収納部である第２の凹部３３の上側からマスクＭを落とし込んで、平坦面３４でマスクＭを支持させてマスクＭをセットする。
【００３０】
次いで、基板ホルダー２とマスクホルダー３とを上下方向で組付ける。この場合、基板ホルダー２に設けたピン２６とマスクホルダー３に設けたピン孔３７の上下方向の位置を合わせつつマスクホルダー３の上方から基板ホルダー２を下降させる。基板ホルダー２を下降させると、ピン２６がピン孔３７に嵌挿する。この場合、ピン２６がピン孔３７に嵌挿すると、各テーパ面２６、３６の周方向位置が一致する。
【００３１】
基板ホルダー２をさらに下降させると、各テーパ２５、３６が重ね合わさると共に、基板ホルダー２の外周壁２４の下面とマスクホルダー３の第１の凹部３２の平坦面とが当接し、基板ホルダー２の下部とマスクホルダー３の上部とが嵌合する。そして、基板Ｓをセットした基板ホルダー２と、マスクＭをセットしたマスクホルダー３とを組付けた状態で、搬送手段４によって成膜装置内に設けた蒸発源Ｅに対向した位置に搬送され、マスクＭを通して基板Ｓに任意のパターンで成膜される。この場合、搬送手段４によって成膜装置内に設けたステージ上に設置するときには、例えば、ステージに位置決めピンを設けると共に、この位置決めピンが嵌挿するピン孔をマスクホルダー３の底面に設けておくのがよい。
【００３２】
尚、本実施の形態では、テーパ面２５、３６を除いて基板ホルダー２、マスクホルダー３が相互に嵌合する部分が円筒形状であるものについて説明したが、これに限定されるものではなく、相互に嵌合する部分は、例えば、三角形状や四角形状などの多面体形状であってもよい。この場合、ピン２６と、び基板ホルダー２またはマスクホルダー３の中心を通る中心線上にいずれかの頂点を位置させると共に、この頂点をなす２辺をテーパ面としておけば、上記と同様の効果が得られる。
【００３３】
また、本実施の形態では、マスクホルダー３上に基板ホルダー２を嵌合して組付けるものついて説明したが、これに限定するものではなく、例えば、基板２ホルダー上にマスクホルダー３を嵌合して組付けるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の基板保持具を説明する分解斜視図。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、基板ホルダーを説明する図。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、マスクホルダーを説明する図。
【図４】図１に示す基板保持具を組付けた状態で示す断面図。
【符号の説明】
【００３５】
１  基板保持具
２  基板ホルダー
２５  テーパ面
２６  ピン
３  マスクホルダー
３６  テーパ面
３７  ピン孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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