(57)【要約】【課題】マスクでカバーすべき部分への蒸着材料の回り込みを防止して、ガラス基板上に所定パターンの成膜を正確に行うことのできる基板トレイ及び成膜装置を提供する。【解決手段】基板を保持して薄膜材料源と対向配置される基板トレイであって、基板を保持し、薄膜材料源から出て基板に堆積される薄膜材料粒子が通過する開口が設けられた保持部材と、保持部材と基板との間に配置され、開口を通過した薄膜材料粒子が基板上に堆積することを遮ることにより基板上の薄膜を所定形状とするための第１マスクと、保持部材と第１マスクとの間に配置され、第１マスクへの薄膜材料粒子の堆積を遮るように、第１マスクの少なくとも一部を覆う第２マスクと、を備えることを特徴としている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持して薄膜材料源と対向配置される基板トレイであって、
前記基板を保持し、前記薄膜材料源から出て前記基板に堆積される薄膜材料粒子が通過する開口が設けられた保持部材と、
前記保持部材と前記基板との間に配置され、前記開口を通過した前記薄膜材料粒子が前記基板上に堆積することを遮ることにより前記基板上の薄膜を所定形状とするための第１マスクと、
前記保持部材と前記第１マスクとの間に配置され、前記第１マスクへの前記薄膜材料粒子の堆積を遮るように、前記第１マスクの少なくとも一部を覆う第２マスクと、を備えること
を特徴とする基板トレイ。
【請求項２】
前記第２マスクは、前記第１マスクと同一形状であることを特徴とする請求項１に記載の基板トレイ。
【請求項３】
前記第２マスクは、複数の部材からなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基板トレイ。
【請求項４】
前記第２マスクは、前記第１マスクと同一材料で形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうち、いずれか１に記載の基板トレイ。
【請求項５】
前記第２マスクは、前記第１マスクとは異なる材料で形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうち、いずれか１に記載の基板トレイ。
【請求項６】
薄膜材料源が収容された蒸着室と、
基板を保持する基板トレイと、
前記基板トレイを搬送する搬送手段と、を備え、
前記搬送手段によって、前記基板トレイを、前記薄膜材料源と対向配置される位置へ配置して前記基板上に薄膜形成する成膜装置であって、
前記基板トレイは、前記基板を保持し、前記薄膜材料源からの薄膜材料粒子が通過する所定の開口が設けられた保持部材と、
前記保持部材と前記基板との間に保持され、前記開口を通過した前記薄膜材料粒子が前記基板上に堆積することを遮ることにより前記基板上の薄膜を所定形状とするための第１マスクと、
前記保持部材と前記第１マスクとの間に保持され、前記第１マスクへの前記薄膜材料粒子の堆積を遮るように、前記第１マスクの少なくとも一部を覆う第２マスクと、を備えること
を特徴とする成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置において基板を保持するために用いられる基板トレイに関し、特にプラズマディスプレイパネルの保護膜を形成するときに用いる基板トレイ及びこの基板トレイを備えた成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）は、液晶パネルと共に薄型壁掛けテレビとして年々その需要が増大し、パネルの大型化・高性能化とともに、歩留まり、スループットその他の生産性の向上を図るべく成膜装置及び成膜方法の検討が行われている。
【０００３】
例えば、ＰＤＰのＭｇＯ（酸化マグネシウム）保護膜を形成する工程では、成膜装置内での基板搬送用として、図４に示す基板トレイ５１が用いられる。ここで、図４（ａ）は基板トレイ５１の分解斜視図、図４（ｂ）は保持部材５２上にマスク５４及びガラス基板５５を載置した状態を示す平面図である。この基板トレイ５１は、所定形状の開口５２ａが設けられた保持部材５２と、ガラス基板５５に形成する所定パターン（例えば、貼り合わせシール部又は配線引き出し部となるようにガラス基板５５の周辺部を覆うパターン）と同一形状の開口５４ａが設けられ、端部が保持部材５２上に支持されるマスク５４と、を備え、ガラス基板５５は、密着配置したマスク５４を介して保持部材５２に支持される。
【０００４】
保持部材５２上に載置されたガラス基板５５は、成膜装置の蒸着室内に搬送され、蒸着材料源上に対向配置される。そこでは、例えばプラズマガンによるプラズマビームなどにより加熱・蒸発された蒸着材料からＭｇＯの薄膜材料粒子が、図４（ａ）に示す矢印の方向に飛散し、マスク５４の開口５４ａを通過してガラス基板５５上に堆積し、これにより所定のパターンの薄膜が形成される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−５４２４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述の成膜装置ではガラス基板５５に形成される膜がマスク５４にも形成されること、及び、マスク５４が加熱・蒸着時の蒸着材料源及びこれを収容するリングハースなどからの熱輻射に曝されることにより、以下のような問題が発生していた。
【０００７】
図５は、図４の基板トレイを使用して成膜後のマスク５４の状態及びガラス基板５５上の成膜状態を示す図である。図５に示すように、マスク５４は、膜の付着により表面側の柔軟性が低減して硬化するとともに、付着した膜の応力により歪み（反り）を生じる。一方、ガラス基板５５は、蒸発材料源及びこれを収容するリングハースなどからの熱輻射に曝されて撓みを生じる。このため、撓んだガラス基板５５と歪んだマスク５４との間の密着性は低下して、両者の間には隙間が生じる。このような状態のまま成膜を継続すると、本来マスキングされるべきであった領域に蒸着材料粒子が入り込んで付着してしまう。このため、マスキングが不完全なものとなって、形成された保護膜５６は、端面５７が本来マスクされるべき領域より内側に後退した形状となり、所望のパターンとは異なる形状となってしまっていた。
【０００８】
本発明は、上述の問題を解決すべくなされたものであって、成膜時において、マスクでカバーすべき部分への蒸着材料の回り込みを防止して、ガラス基板上に所定パターンの成膜を正確に行うことを目的とする。
【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、本発明の基板トレイは、基板を保持して薄膜材料源と対向配置される基板トレイであって、基板を保持し、薄膜材料源から出て基板に堆積される薄膜材料粒子が通過する開口が設けられた保持部材と、保持部材と基板との間に配置され、開口を通過した薄膜材料粒子が基板上に堆積することを遮ることにより基板上の薄膜を所定形状とするための第１マスクと、保持部材と第１マスクとの間に配置され、第１マスクへの薄膜材料粒子の堆積を遮るように、第１マスクの少なくとも一部を覆う第２マスクと、を備えることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の基板トレイの上記第２マスクは第１マスクと同一形状であることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の基板トレイの上記第２マスクは複数の部材からなることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の基板トレイの上記第２マスクは第１マスクと同一材料で形成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の基板トレイの上記第２マスクは第１マスクとは異なる材料で形成されていることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の成膜装置は、薄膜材料源が収容された蒸着室と、基板を保持する基板トレイと、基板トレイを搬送する搬送手段と、を備え、搬送手段によって、基板トレイを、薄膜材料源と対向配置される位置へ配置して基板上に薄膜形成する成膜装置であって、基板トレイは、基板を保持し、薄膜材料源からの薄膜材料粒子が通過する所定の開口が設けられた保持部材と、保持部材と基板との間に保持され、開口を通過した薄膜材料粒子が基板上に堆積することを遮ることにより基板上の薄膜を所定形状とするための第１マスクと、保持部材と第１マスクとの間に保持され、第１マスクへの薄膜材料粒子の堆積を遮るように、第１マスクの少なくとも一部を覆う第２マスクと、を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、保持部材と第１マスクとの間に第２マスクを配置することにより、第２マスクで第１マスクの少なくとも一部を覆って第１マスク上への成膜を抑え、これにより、第１マスクの硬化及び歪みを防止して、ガラス基板（基板）が熱輻射で撓んでも密着性を維持し、かつ、第１マスクでカバーする部分への蒸着材料の回り込みを防止して、ガラス基板上に所定パターンの膜を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明にかかる実施形態を図１、図２及び図３を参照しつつ詳しく説明する。
【００１７】
図１は、ガラス基板５を保持した基板トレイ１を連続的に搬送し、例えばＰＤＰ用の保護膜を連続的に形成するための成膜装置４０の内部構成を示す図である。成膜装置４０は、蒸着室１１の両側に、ゲートバルブ１６、１７を介して基板トレイロード室１０及び基板トレイアンロード室１２がそれぞれ連結されている。基板トレイロード室１０には、基板トレイ１に基板５を載置するためのプラットホーム１３がゲートバルブ１５を介して併設されている。基板トレイアンロード室１２には、基板トレイ１からのガラス基板５の取り出しを行うためのプラットホーム１４がゲートバルブ１８を介して併設されている。
【００１８】
プラットホーム１３、基板トレイロード室１０、蒸着室１１、基板トレイアンロード室１２、及びプラットホーム１４を連通した基板トレイ１の軌道には、トレイの搬送に一般に用いられる搬送コロ（搬送手段）３０が配置されている。また、基板トレイロード室１０、蒸着室１１、基板トレイアンロード室１２は、バルブ１９、２０、２１を介して、排気装置２２、２３、２４にそれぞれ連結され、所定の真空度に制御される。
【００１９】
蒸着室１１内の搬送コロ３０の下方には、蒸着材料源（薄膜材料源）（例えばＭｇＯ）２８を収納するリングハース２７が配置されている。また、蒸着室１１には、蒸着材料源２８に対してプラズマビーム２６を照射して加熱蒸発させることによって、蒸着材料粒子（薄膜材料粒子）を発生させるためのプラズマガン２５が配置されている。なお、プラズマガン２５の代わりに、電子銃を用いることもできる。
【００２０】
図２（ａ）は、本発明の基板トレイ１の構成を示す分解斜視図、（ｂ）は、保持部材２、第２マスク３、第１マスク４、及びガラス基板５の順に重ね合わせたときの平面図である。本実施形態の基板トレイ１は、図２に示すように、ガラス基板５を保持する保持部材２、及び、保持部材２とガラス基板５との間に順に配置された第２マスク３と第１マスク４を備える。成膜時には、基板トレイ１は、蒸着材料源２８の上方に、互いに対向するように配置される。保持部材２は、ガラス基板５の形状に対応した所定形状の開口２ａを備え、プラズマビーム２６の照射によってリングハース２７上の蒸着材料源２８から蒸発してガラス基板５へ向かう蒸着材料粒子がこの開口２ａを通過する。蒸着材料粒子は、図２（ａ）に示す矢印２９の方向に飛散する。保持部材２は、例えば、厚さ３〜１０ｍｍ程度のＳＵＳ板やＴｉ等の板で形成される。
【００２１】
第１マスク４は、例えば同一形状の４枚の長板状部材を、略矩形状の開口４ａを形成するように井桁状に配置したものである。第１マスク４は、マスクとして必要な機械的強度や基板に対する柔軟性が確保されれば任意の金属材料を用いることができ、例えば、アルミニウム、ニッケル、タングステン、銅、チタン、モリブデン、タンタル、及び、鉄、並びにこれらの合金若しくは酸化物で形成することができる。第１マスク４の厚さは、例えば、機械的強度及び歪みにくさの観点からは０．１５ｍｍ以下が好ましい。
【００２２】
第２マスク３は、第１マスク４と例えば同一材料で同一形状の４枚の長板状部材を、第１マスク４と同じ井桁状に配置したものであり、第１マスク４の開口４ａと同一形状の開口３ａを備える。第１マスク４及び第２マスク３は、保持部材２とガラス基板５との間で、保持部材２側に第２マスク３が、ガラス基板５側に第１マスク４がそれぞれ位置するように、開口４ａと開口３ａを一致させて互いに重ね合わせて配置される。両マスク３、４は、例えばねじにより、保持部材２に固定される。固定は、両マスクの密着性が確保されるものであれば、一体の状態で行ってもよいし、別個の状態で行ってもよい。保持部材２の開口２ａを通過した蒸着材料粒子２９は、開口４ａ、３ａを通過してガラス基板５に至る。両マスク３、４を重ねた状態の厚みは０．３ｍｍ以下が好ましいが、この厚さの範囲内で第１マスク４の方を第２マスク３よりも薄くすると、薄い第１マスク４は柔軟性を備えることができる一方、厚い第２マスク３により熱輻射の影響から第１マスク４を保護しやすくなるため、さらに好ましい。また、両マスク３、４の形状は、ガラス基板５でマスクすべき部分を覆うことができれば任意の形状とすることができ、例えば、板状部材の中央に開口を備えた四角の枠状とすることもできる。また、例えば、成膜後にガラス基板５を切断して２枚取りする場合は、中心部で橋渡した形状のマスクを用いることもできる。
【００２３】
つづいて、本実施形態に係る基板トレイ１及び成膜装置４０を用いた成膜工程の一例について説明する。
【００２４】
まず、プラットホーム１３において、第１マスク４及び第２マスク３が取り付けられた基板トレイ１上に、ガラス基板５（例えば、１．５ｍ角、２．８ｍｍ厚）を載置する。次に、ゲートバルブ１５を開け、搬送コロ３０の上を基板トレイ１がロード室１０に搬送される。ゲートバルブ１５を閉じ、基板トレイロード室１０の内部を例えば１０Ｐａ程度に排気した後、ヒータ（不図示）によりガラス基板５を所定の温度に加熱する。その後、ゲートバルブ１６を開けて基板トレイ１を蒸着室１１に移動する。
【００２５】
蒸着室１１の内部を所定の真空度に排気し、基板トレイ１の裏面側に配置されたヒータ（不図示）によりガラス基板５を所定の温度に加熱する。蒸着室１１内へ所定流量の酸素ガスを導入しながら、プラズマガン２５を駆動してプラズマビーム２６をリングハース２７内の蒸発材料源２８に照射・加熱する。これにより、蒸着材料源２８から蒸発した蒸発材料粒子２９は、保持部材２の開口２ａ、第２マスク３の開口３ａ、及び、第１マスク４の開口４ａを通ってガラス基板５に到達し、その表面でＭｇＯ膜が高速成長する。所望の膜厚のＭｇＯ膜が形成された時点でプラズマガン２５の駆動及び酸素ガスの導入を停止して蒸着を終了する。
【００２６】
蒸着終了後、基板トレイ１は蒸着室１１から基板トレイアンロード室１２に送られ（ゲートバルブ１７は閉じられた状態）、所定の温度まで冷却される。その後、ゲートバルブ１８を開けて、基板トレイ１は、プラットホーム１４に搬出される。一連の処理が終了し、ガラス基板５が取り外された基板トレイ１はプラットホーム１３にもどされ、未処理のガラス基板５を載置して、再びロードロック室１０に搬送されて、上述の工程と同様にＭｇＯ膜が形成される。
【００２７】
以下に、図面を参照して、本発明にかかる実施形態の詳細を明らかにする。図３（ａ）は上述の工程によりガラス基板５上にＭｇＯ膜（保護膜）６を成膜した後の状態を示す図である。図３（ａ）に示されるように、ＭｇＯ膜６はガラス基板５上だけでなく第２マスク３上にも堆積している。このため、第２マスク３の表面側は、柔軟性を失って硬化するとともに、ＭｇＯ膜の応力により歪みが生じている。これに対して、第２マスク３と重ね合わせて配置したことにより、第１マスク４には蒸着材料粒子２９がほとんど到達しないため、その表面にＭｇＯ膜６がほとんど形成されることがない。さらに、蒸着材料源２８及びリングハース２７からの熱輻射を第２マスク３で遮ることができるため、第１マスク４は熱輻射の影響をほとんど受けることがない。このため、第１マスク４は、硬化することなく、成膜工程開始前の形状及び柔軟性を維持して、ガラス基板５との密着性を確保することができ、これにより、ガラス基板５には、所定パターンのマスキングを正確に形成することができる。
【００２８】
図３（ｂ）は、第２マスク３に代えて、第１マスク４よりも幅の狭い長板状部材で構成した第２マスク３１を用いた場合において、上述の工程によりガラス基板５上にＭｇＯ膜６を成膜した後の状態を示す図である。図３（ｂ）に示すように、第２マスク３１の幅が狭いため、第１マスク４の一部にもＭｇＯ膜６が形成される。しかしながら、ＭｇＯ膜６が形成されるのが一部であれば、第１マスク４は全体として硬化することがほとんどなく、硬化部分があったとしても膜の応力は部分的に緩和された状態にあるため反りをおこすことがなく、ガラス基板５との密着性は十分確保でき、ガラス基板５には、所定パターンのＭｇＯ膜６を正確に形成することができる。
【００２９】
図３（ｃ）は、第２マスク３に代えて、さらに幅の狭い第２マスク３２を２枚並べて用いた場合において、上述の工程によりガラス基板５上にＭｇＯ膜６を成膜した後の状態を示す図である。この図３（ｃ）に示すように、第２マスク３２の幅が狭いため、第１マスク４の一部にもＭｇＯ膜６が形成される。しかしながら、ＭｇＯ膜６が形成されるのが一部であれば、第１マスク４は全体として硬化することがほとんどなく、硬化部分があったとしてもガラス基板５との密着性は確保でき、ガラス基板５には、所定パターンのマスキングを正確に形成することができる。
【００３０】
第２マスクの形状は、図３に示すものに限られず、第１マスク４へ成膜されたとしても第１マスク４の硬化、歪みを抑えることができれば任意の形状とすることができる。
【００３１】
以上のように、本実施形態に係る基板トレイ１及びこの基板トレイ１を用いた成膜装置４０では、ガラス基板５を保持する保持部材２、及び、薄膜材料粒子がガラス基板（基板）５上に堆積することを遮ることによりガラス基板５上の薄膜を所定形状（パターン）とするための第１マスク４、に加えて、第１マスク４の少なくとも一部を覆う第２マスク３が備えられている。この構成によれば、第２マスク３で第１マスク４を少なくとも一部を覆うことにより第１マスク４上への成膜を抑え、これにより、第１マスク４の硬化及び歪みを防止してその柔軟性を維持することにより、ガラス基板５が熱輻射で撓んでも密着した状態でこれに追従することができ、かつ、第１マスク４でカバーする部分への蒸着材料の回り込みを防止して、ガラス基板５上に所定パターンの膜を正確に形成することができる。本実施形態では、蒸着によりガラス基板５上に保護膜を形成する例を取り上げて説明するが、本発明は、プラズマガン等を用いた蒸着以外の成膜方法による場合や、保護膜以外の薄膜を形成する場合にも適用することができる。
【００３２】
また、本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。上記実施形態においては、第１マスクと第２マスクとの２枚の構成による基板トレイを説明したが、例えば、第２のマスクの全部又は一部を更に覆う第３マスクを備える構成としてもよく、マスクが多重構成となっていればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態に係る成膜装置の内部構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る基板トレイの構成を示す図であり、（ａ）は基板トレイの分解斜視図、（ｂ）はトレイ、第２マスク、第１マスク、及びガラス基板の順に重ね合わせたときの平面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る基板トレイの構成を示す断面図であり、（ａ）は本発明の実施形態に係る基板トレイ及び成膜装置を用いてガラス基板上に保護膜を形成した後の状態を示す図、（ｂ）は他の実施形態に係る基板トレイを用いてガラス基板上に保護膜を形成した後の状態を示す図、（ｃ）はさらに他の実施形態の基板トレイを用いてガラス基板上に保護膜を形成した後の状態を示す図、である。
【図４】従来の基板トレイの構成を示す図であり、（ａ）は従来の基板トレイの分解斜視図、（ｂ）は保持部材、マスク、及びガラス基板の順に重ね合わせたときの平面図である。
【図５】従来の基板トレイによる成膜後のマスクの状態及びガラス基板上の成膜状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  基板トレイ
２  保持部材
３  第２マスク
４  第１マスク
５  ガラス基板（基板）
６  ＭｇＯ膜（保護膜）
１０  基板トレイロード室
１１  蒸着室
１２  基板トレイアンロード室
１３  基板投入用プラットホーム
１４  基板取り出し用プラットホーム
１５  １６  １７  １８  ゲートバルブ
１９  ２０  ２１  バルブ
２２  ２３  ２４  排気装置
２５  プラズマガン
２６  プラズマビーム
２７  リングハース
２８  蒸着材料源
２９  蒸着材料粒子
３０  搬送コロ
４０  成膜装置
【図１】
2008013834.tif 000003
【図２】
2008013834.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2008013834.tif 000007