(57)【要約】【課題】荷電粒子を用いるスパッタ法或いはプラズマＣＶＤ法、更には蒸着法等を用いた成膜の際にも膜厚斑のない構成膜を規定された成膜領域に成膜することが可能な成膜装置を提供する。【解決手段】成膜マスクに強磁性部材が設けられている。本体部に、前記強磁性部材と対応する磁束発生部材が設けられており、同磁束発生部材は一対の磁極を有し、磁束発生部材の一方の磁極から発生させた磁束は、前記磁束発生部材と強磁性部材との間に挟み込んだ基板を貫通させて強磁性部材に流し、再び前記基板を貫通させて磁束発生部材に吸収させる。強磁性部材を通る磁束は、強磁性部材の飽和磁束密度と、前記磁束の水平断面積との積よりも小さくなるように設計されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜マスクと本体部とから成り、基板に素子の構成膜を成膜する成膜装置であって、
成膜マスクに強磁性部材が設けられていること、
本体部に、前記強磁性部材と対応する磁束発生部材が設けられており、同磁束発生部材は一対の磁極を有し、磁束発生部材の一方の磁極から発生させた磁束は、前記磁束発生部材と強磁性部材との間に挟み込んだ基板を貫通させて強磁性部材に流し、再び前記基板を貫通させて磁束発生部材に吸収させること、
強磁性部材を通る磁束は、強磁性部材の飽和磁束密度と、前記磁束の水平断面積との積よりも小さくなるように設計されていることを特徴とする、成膜装置。
【請求項２】
磁束発生部材は磁極面を基板に向けた電磁石からなることを特徴とする、請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
磁束発生部材は、基板に対する磁極面の位置が可変な永久磁石からなることを特徴とする、請求項１に記載の成膜装置。
【請求項４】
成膜マスクと本体部とから成る成膜装置を用いて、基板に素子の構成膜を成膜する方法であって、
成膜装置は、成膜マスクに強磁性部材を設けていると共に、本体部に前記強磁性部材と対応する磁束発生部材を設けており、同磁束発生部材は一対の磁極を有し、
強磁性部材を通る磁束は、強磁性部材の飽和磁束密度と、前記磁束の水平断面積との積よりも小さくなるように設計した構成であること、
成膜マスクで基板への成膜領域を規制する際に、本体部の磁束発生部材と成膜マスクの強磁性部材との間に基板を挟み込んだ状態で、前記磁束発生部材の一方の磁極から発生させた磁束は、基板を貫通させて強磁性部材に流し、再び前記基板を貫通させて磁束発生部材に吸収させることで、成膜マスクと基板とを密着させ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】
本発明は成膜装置及び同成膜装置を用いた成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子等の水分により劣化が発生する素子の作製においては、フォトリソグラフィ工程を用いることが困難であるため、一般的にメタルマスク等の成膜マスクを用いて各構成膜の成膜領域を規定する成膜方法が用いられている。また、欠陥要因となるパーティクルの基板への付着を防止するために、一般的にデポアップ型の成膜方法が用いられている。
【０００３】
近年の表示素子の高精彩化に伴い、成膜マスクと基板との密着性を向上させる必要性が高まっている。一方、表示素子或いは基板の大判化に伴い、成膜マスク或いは基板の撓みが発生し、密着性の低下の要因となっている。この様な問題に対して、成膜マスクを強磁性材料で形成し、基板を介して前記成膜マスクとは反対側に磁束発生部材を設けることで、成膜マスクを磁力で吸引し、前記成膜マスクと基板との密着性を高める方法が提案されている（特許文献１を参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１５８６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の磁力によって基板と成膜マスクとを密着させる技術は、抵抗加熱蒸着法等の非荷電粒子を用いた成膜方法に対してなされたものである。従って、漏洩磁束に対する設計がなされておらず、スパッタ法或いはプラズマＣＶＤ法等の荷電粒子を用いた成膜方法においては、荷電粒子が漏洩磁束に影響を受けることによって膜厚斑或いは膜質斑が発生するという課題がある。
【０００６】
また、抵抗加熱蒸着法であっても、イオン化する等のように蒸着材料が電荷を帯びる場合には、上記と同様の課題が生じる。
【０００７】
そこで本発明は、荷電粒子を用いるスパッタ法或いはプラズマＣＶＤ法、更には蒸着法等を用いた成膜の際にも膜厚斑のない構成膜を規定された成膜領域に成膜することが可能な成膜装置及び同成膜装置を用いた成膜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】
【０００８】
上記背景技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る成膜装置は、
成膜マスクと本体部とから成り、基板に素子の構成膜を成膜する成膜装置であって、
成膜マスクに強磁性部材が設けられていること、
本体部に、前記強磁性部材と対応する磁束発生部材が設けられており、同磁束発生部材は一対の磁極を有し、磁束発生部材の一方の磁極から発生させた磁束は、前記磁束発生部材と強磁性部材との間に挟み込んだ基板を貫通させて強磁性部材に流し、再び前記基板を貫通させて磁束発生部材に吸収させること、
強磁性部材を通る磁束は、強磁性部材の飽和磁束密度と、前記磁束の水平断面積との積よりも小さくなるように設計されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、磁気吸着によって成膜マスクと基板とを密着させる際に、磁気吸着に用いる磁束が外部に略漏洩することがない。そのため、荷電粒子を用いるスパッタ法或いはプラズマＣＶＤ法、更には蒸着法等を用いた成膜の際にも膜厚斑のない構成膜を規定された成膜領域に成膜することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
＜実施形態１＞
本発明の第１の実施形態を説明する。
【００１１】
先ず、成膜装置について詳細に説明する。本発明に係る成膜装置は、従来の成膜装置と略同様に、成膜マスク１１と本体部（但し、後述する磁束発生部材を除いて、図示は省略している。）とから成り、磁気吸着によって成膜マスク１１と基板２１とを密着させて前記基板２１に素子の構成膜を成膜するものである。
【００１２】
本成膜装置の成膜手法としては、スパッタ法、ＣＶＤ法等を用いることができる。
【００１３】
成膜手法がスパッタ法の場合は、真空チャンバー内で成膜マスク支持部（磁束発生部材）と対向する面にスパッタターゲットが配置される。基板は、成膜面をスパッタターゲット側に向けて、成膜面とスパッタ−ターゲットとの間に成膜マスクが配置されるように固定される。更に、基板を挟んでスパッタターゲットと反対側の面にはアース電極が配置される。更に、真空チャンバーにはスパッタガス流入口、ベントガス流入口、排気口が接続される。つまり、スパッタ法の場合、本体部は真空チャンバー、スパッタターゲット、アース電極、磁気発生部材等の部材のことである。
【００１４】
また、成膜手法がＣＶＤ法の場合は、真空チャンバー内で成膜マスク支持部（磁束発生部材）と対向する面に、反応ガスが噴射されるシャワーカソードが配置される。基板は、成膜面をシャワーカソード側に向けて、成膜面とシャワーカソードとの間に成膜マスクが配置されるように固定される。更に、基板を挟んでシャワーカソードと反対側の面にはアース電極が配置される。更に、真空チャンバーにはベントガス流入口、排気口が接続される。つまり、ＣＶＤ法の場合、本体部は真空チャンバー、シャワーカソード、アース電極、磁気発生部材等の部材のことである。
【００１５】
成膜マスク１１は格子状に形成された薄板部１３と、同薄板部１３の下面に設けられた補強部１４とから成り、前記補強部１４の内部が成膜領域と成る開口部１２とされている（図１を参照）。
【００１６】
開口部１２の内部は更に精細な複数の開口部に分割されていても良い。また、補強部１４は薄板部１３の形状に倣って格子状に形成されているが、この限りでなく、要するに薄板部１３の撓みを防止することができる厚さ、形状に形成されていれば良い。
【００１７】
薄板部１３は素子形成に適応する部材であれば、金属部材を用いても良いし、非金属部材を用いても良い。また、薄板部１３は素子形成に適応する部材であれば、磁性部材を用いても良いし、非磁性部材を用いても良い。
【００１８】
補強部１４は磁気吸着を行うために強磁性材料から成るが、軟磁性材料から成ることが好ましい。
【００１９】
本体部には、前記補強部１４（強磁性部材）と対応するように、つまり成膜マスク１１を用いて成膜する際に前記補強部１４の直上位置に配置されるように、複数の磁束発生部材２２…が設けられている（図２を参照）。
【００２０】
磁束発生部材２２は一対の磁極を有しており、コイル４１と磁心４２から成る（図３を参照）。ちなみに、電磁石の磁極面４４、４５は、磁束密度の減少及び磁束の発散を最小限に止めることができるように、強磁性部材１４と磁束発生部材２２との間に挟み込まれる基板２１と平行に配置されている。
【００２１】
この電磁石のＮ極面４４から発生させた磁束４３は、基板２１を貫通させて補強部１４に通し、再び基板２１を貫通させてＳ極面４５に吸収させる。その結果、磁気吸着によって成膜マスク１１と基板２１とを良好に密着させることができ、成膜領域を厳密に規定することが可能となる。また、基板２１の脱着時には電磁石をＯＦＦとすることで、容易に基板２１の脱着を行うことができる。
【００２２】
なお、成膜マスク１１と基板２１とは磁気吸着によってのみ支持される必要はなく、本体部に支持部材（図示は省略）を設けて成膜マスク１１の外周部を支持することもできる。
【００２３】
補強部１４を通る磁束４３は、補強部１４の飽和磁束密度と、前記磁束４３の水平断面積との積よりも小さくなるように設計されている。その結果、概ね全ての磁束４３は補強部１４内を通り、外部に漏洩することはない。
【００２４】
つまり、磁気吸着によって成膜マスク１１と基板２１とを密着させた際に、磁気吸着に用いる磁束が外部に略漏洩しない。したがって、荷電粒子を用いるスパッタ法或いはプラズマＣＶＤ法、更には蒸着法等を用いた成膜の際にも膜厚斑のない構成膜を規定された成膜領域に成膜することが可能となり、ひいては均一な構成膜を成膜することができる。
【００２５】
次に、上記成膜装置を用いた成膜方法を詳細に説明する。
【００２６】
成膜マスク１１で基板２１への成膜領域を規制する際に、成膜装置の本体部の磁束発生部材２２と成膜マスク１１の補強部（強磁性部材）１４との間に基板２１を挟み込む（図４を参照）。その状態で、前記磁束発生部材２２の一方の磁極から発生させた磁束は、基板２１を貫通させて補強部１４に流し、再び前記基板２１を貫通させて他方の磁極に吸収させることで、成膜マスク１１と基板２１とを密着させる。このとき、本発明の成膜方法に用いる成膜装置は、補強部１４を通る磁束４３が、補強部１４の飽和磁束密度と、前記磁束４３の水平断面積との積よりも小さくなるように設計している。そのため、概ね全ての磁束４３は補強部１４内を通り、外部に漏洩することはない。
【００２７】
その後、通例の成膜方法と同様に、基板２１に対して成膜マスク１１側から素子の構成膜を成膜する。
【００２８】
ちなみに、磁束発生部材２２、２２の間には、成膜時の電界を制御するためのアース板２３及び成膜中の基板２１の温度上昇を防止するための冷却機構２４を設けていることが好ましい。冷却機構２４によって効率的に基板２１を冷却することができる。また、磁力によってアース板２３と基板２１との距離を均一とすることで、全ての開口部１２で電圧斑が発生せず、したがって、電圧を印加する成膜方法を用いても全ての開口部１２内で均一な膜質の構成膜を成膜することができる。
【００２９】
前記冷却機構２４は、基板２１の温度上昇が問題にならない場合は必ずしも設ける必要はない。また、基板２１の加熱が必要となる場合には冷却機構２４の位置に基板加熱機構を設けることもできる。また、冷却機構２４を金属材料で形成してアース板２３とすることもできる。
【００３０】
電磁石の形状及び配置方法に関しては、本実施形態の形状及び配置方法に限らず、実効的な磁気閉回路を形成可能であれば、他の形状及び配置方法を用いてもよい。
【００３１】
＜実施形態２＞
本発明の第２の実施形態を説明する。なお、本実施形態は、上記実施形態１と磁束発生部材のみが異なるだけで、その他は同様であるため、磁束発生部材の説明を詳細にする。
【００３２】
本実施形態の磁束発生部材は、永久磁石５１とヨーク５２とから成る。永久磁石５１の磁極４４、４５は、後述するように基板２１に対して位置が可変となるよう設計されている。ヨークとは、磁路（磁束の経路）を規定する部材のことであり、ヨークを用いることによって任意の経路に磁束を通すことができる。
【００３３】
永久磁石５１の磁極４４、４５を基板２１に対して垂直に配置した場合、永久磁石５１のＮ極面４４から発生させた磁束４３は、ヨーク５２（ａ）及び基板２１を貫通させて補強部１４に通す。そして、再び基板２１及びヨーク５２（ｂ）を貫通させてＳ極面４５に吸収させる（図５（ａ）を参照）。その結果、磁気吸着によって成膜マスク１１と基板２１とを良好に密着させることができ、成膜領域を厳密に規定することが可能となる。
【００３４】
補強部１４を通る磁束４３は、補強部１４の飽和磁束密度と、前記磁束４３の水平断面積との積よりも小さくなるように設計されている。その結果、概ね全ての磁束４３は補強部１４内を通り、外部に漏洩することはない。
【００３５】
基板２１の脱着時には、永久磁石５１を９０°回転させる（図５（ｂ）を参照）。こうすることで磁束４３は永久磁石５１とヨーク５２との間で閉回路を形成するため、補強部１４に加わる磁力を弱めることができ、したがって容易に基板２１の脱着を行うことができる。
【００３６】
本実施形態においてはヨーク５２を用いたが、ヨーク５２は必ずしも用いる必要はない。
【００３７】
永久磁石の形状及び配置方法に関しては、本実施形態の形状及び配置方法に限らず、実効的な磁気閉回路を形成可能な形状であれば、他の形状及び配置方法を用いてもよい。
【実施例】
【００３８】
本発明の実施例を説明する。
【００３９】
先ず、一辺５００ｍｍの正方形で、厚さ０．２ｍｍのステンレス製の薄板に、一辺１０ｍｍの正方形の開口部１２を１６ヶ所設けて成膜マスク１１の薄板部１３とする。この開口部１２が成膜領域となる。薄板部１３の外周下面に幅２１ｍｍで、厚さ１ｍｍの炭素鋼からなる補強部１４を設け、さらに開口部１２と１２の間の下面に幅１０ｍｍで厚さ１ｍｍの補強部１４を設け、成膜マスク１１を得る。この際、全ての開口部１２と補強部１４との距離が５ｍｍとなるように前記補強部１４を設ける。なお、補強部１４の炭素鋼には飽和磁束密度が１．６Ｗｂ／ｍ2のものを用いる。
【００４０】
成膜マスク１１は、成膜装置の本体部に設けられた支持部材によって外周部１０ｍｍ幅の部分が支持される。基板２１には一辺５０ｍｍの正方形で、厚さ０．７ｍｍのガラス基板を用い、前記基板２１を成膜マスク１１上に設置する。
【００４１】
基板２１上に、成膜装置の本体部に設けられた複数の電磁石から成る磁束発生部材２２を２ｍｍの間隔を開けて配置する（図２を参照）。このとき、前記電磁石は磁極面が基板２１の成膜面と平行になるように配置される。また、前記磁極面は直径３ｍｍの円形の磁極面とし、Ｎ極面４４とＳ極面４５とが２ｍｍの間隔を開けて対となるように配置される（図３を参照）。
【００４２】
基板２１を介して成膜マスク１１の開口部１２と対応する位置に冷却機構２４及びアース板２３が設置される（図４を参照）。
【００４３】
基板２１を成膜マスク１１と磁束発生部材２２で挟み込むことによって、磁束発生部材２２の電磁石から発生させた磁力で成膜マスク１１を吸着させ、同成膜マスク１１と基板２１とを密着させる。
【００４４】
上記のように密着させて支持した基板２１に、プラズマＣＶＤ法を用いて窒化珪素膜（構成膜）を成膜する。ここで成膜装置のＣＶＤチャンバーは内径８００ｍｍφの円柱状のチャンバーとする。基板２１は前記ＣＶＤチャンバーの上部に支持されており、基板２１と前記ＣＶＤチャンバーの底部のカソードとの距離は１００ｍｍとする。成膜時には電磁石の磁極面の表面磁束密度が０．３Ｗｂ／ｍ2となるように電流を与えて成膜マスク１１と基板２１とを磁束発生部材に密着させる。
【００４５】
窒化珪素膜は、成膜マスク１１と基板２１とが磁力によって密着しているため、成膜マスク１１の一辺１０ｍｍの正方形の開口部１２に対して、一辺１０．２ｍｍの正方形領域に成膜される。また、Ｎ極面４４から発生させた３．０×１０-6Ｗｂの磁束は、全て成膜マスク１１の補強部１４を貫通し、Ｓ極面４５から吸収されるため、成膜マスク１１より下方の成膜空間に漏洩することがない。そのため、荷電粒子が磁束による影響を受けることがなく、従って膜厚斑のない均質な窒化珪素膜が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る成膜装置及び同成膜装置を用いた成膜方法に使用する成膜マスクを示した底面図である。
【図２】図１のＣ部分を示した拡大概略図である。
【図３】磁気吸着の様子を示した概略図である。
【図４】図１のＡ線断面を示した拡大概略図である。
【図５】異なる磁気吸着の様子を示した概略図である。
【符号の説明】
【００４７】
１１  成膜マスク
１２  開口部
１３  薄板部
１４  補強部
２１  基板
２２  磁束発生部材
２３  アース板
２４  冷却機構
４１  コイル
４２  磁心
４３  磁束
４４  Ｎ極面
４５  Ｓ極面
５１  永久磁石
５２  ヨーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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