(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンビームスパッタリング法を用いて液晶用配向膜を基板上に形成する配向膜形成装置であって、
前記基板の表面側に配置され、前記基板の表面に対して鋭角をなすスパッタリング面を有するターゲットと、
前記スパッタリング面の法線方向を前記基板の表面上に射影した方向と反対方向に前記基板を搬送する搬送装置と、
前記基板の表面側に配置され、イオンビームを前記ターゲットのスパッタリング面に照射し、そのスパッタリング面で反射したイオンビームが前記基板上に形成されたスパッタリング膜に照射されるように配置されたイオンソースとを備えたことを特徴とする配向膜形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の配向膜形成装置であってさらに、
前記基板の表面の一部であって前記スパッタリング膜が形成される位置よりも上流側を覆うように配置されたマスクを備えたことを特徴とする配向膜形成装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の配向膜形成装置であってさらに、
前記ターゲットの温度を調節する温度調節器を備えたことを特徴とする配向膜形成装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の配向膜形成装置であって、
前記基板の表面に対するイオンビームの照射角は４５度以下であることを特徴とする配向膜形成装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の配向膜形成装置であって、
前記ターゲットのスパッタリング面が前記基板の表面に対してなすターゲット角は６０度以下であることを特徴とする配向膜形成装置。
【請求項６】
請求項５に記載の配向膜形成装置であって、
前記基板の表面に対するイオンビームの照射角は前記ターゲット角以下であることを特徴とする配向膜形成装置。
【請求項７】
イオンビームスパッタリング法を用いて液晶用配向膜を基板上に形成する配向膜形成方法であって、
ターゲットのスパッタリング面が前記基板の表面に対して鋭角をなすように前記ターゲットを前記基板の表面側に配置する工程と、
イオンビームを発生するイオンソースを前記基板の表面側に配置する工程と、
前記スパッタリング面の法線方向を前記基板の表面上に射影した方向と反対方向に前記基板を搬送しながら、前記イオンソースによりイオンビームを前記ターゲットのスパッタリング面に照射しかつそのスパッタリング面で反射したイオンビームを前記基板上に形成されたスパッタリング膜に照射する工程とを含むことを特徴とする配向膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配向膜形成装置及び方法に関し、さらに詳しくは、イオンビームスパッタリング法を用いて液晶用配向膜を基板上に形成する配向膜形成装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイは、液晶をガラス等の透明基板で挟んで構成される。各透明基板上には、配向膜が形成される。配向膜は、液晶分子を所定の方向に並べるためのもので、ポリイミド等の膜を塗布した後、その膜をバフ布で一方向にラビングすることにより形成される。ラビング法は最も一般的な配向技術で、強い配向規制力を得ることは容易であるが、均一な配向性を得ることは困難である。
【０００３】
ラビング法に代わる新しい配向技術として、イオンビーム法が注目されている。イオンビーム法は、アルゴン等のイオンを高電圧で加速し、ＤＬＣ(Diamond Like Carbon)等の膜に斜め方向に照射することにより、配向性を付与するものである。イオンビーム法はラビング法と反対に、均一な配向性を得ることは容易であるが、強い配向規制力を得ることは困難である。
【０００４】
イオンビーム法で配向膜を形成する場合、製膜と配向は別の工程である（下記特許文献１〜３参照）。したがって、製膜装置と配向装置という２つの装置が必要である。そのため、装置の費用が高くなる、広い設置場所が必要になる、製膜工程と配向工程との間で洗浄が必要になるなど、様々な問題がある。
【０００５】
たとえば、特開２００３−２２２８７３号公報（特許文献１）には、マグネトロンスパッタリング法でＤＬＣ膜を形成した後、そのＤＬＣ膜に基板を搬送しながらアルゴンイオンビームを照射することにより配向処理を行う方法が記載されている。また、特開２００６−０４７７２４号公報（特許文献２）には、基板を搬送しながらＤＬＣ膜にイオンビームを照射することにより配向処理を行う方法が記載されているが、製膜工程の詳細は記載されていない。また、同公報に記載の装置は基板を上流側から下流側に搬送しているが、上流側及び下流側にはマスクが設けられている。また、特開２００６−２８４８８７号公報（特許文献３）には、プラズマスパッタリング法又はＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)でＤＬＣ膜を形成した後、そのＤＬＣ膜に基板を搬送しながらイオンビームを照射することにより配向処理を行う方法が記載されている。
【０００６】
一方、特開２００５−０８４１４５号公報（特許文献４）には、イオンビームスパッタリング法を用い、製膜工程と配向工程とを同時に行う単一の工程で配向膜を形成する方法が記載されている。この方法では、ＳｉＯ２等のターゲットにイオンビームを照射し、これによりターゲットから飛散したスパッタリング粒子を入射角θｓで基板に照射する。その結果、θｓだけ傾斜した方向に柱状の結晶が成長し、配向膜が形成される。しかしながら、この方法では、比較的小さい基板上にしか配向膜を形成することができない。同公報の図３に示された位置関係では、基板が大きいと、イオンソースからターゲットに照射されるイオンビームを遮ってしまうからである。一般にイオンビーム及びこれによるスパッタリング粒子の照射範囲はある程度の広がりを持っているが、この方法では、イオンソースとターゲットとの間の距離が長いため、照射範囲はさらに広くなる。同公報の００３６段落には、スパッタリング粒子を照射しながら入射角がθｓになるように基板を移動させることが示唆されているが、上述した事情から、極めて小さい基板上にしか配向膜を形成することができないはずである。
【０００７】
また、特開２００２−０６２５３２号公報（特許文献５）には、イオンビーム法を用い、製膜工程と配向工程とを同時に行う単一の工程で配向膜を形成する方法が記載されている。この方法では、基板をイオンビームで所定の入射角で衝撃し(bombarding)、同時に基板上に膜を付着しながら、膜の原子構造を所定の配向方向に配列しているが、スパッタリングは行われていない。
【０００８】
また、特開２００２−０５５３４８号公報（特許文献６）には、マグネトロンスパッタリング法を用い、製膜工程と配向工程とを同時に行う単一の工程で配向膜を形成する方法が記載されている。この方法では、磁場を作用させながら基板上に炭素膜を付着させているが、イオンビームは用いられていない。
【特許文献１】特開２００３−２２２８７３号公報
【特許文献２】特開２００６−０４７７２４号公報
【特許文献３】特開２００６−２８４８８７号公報
【特許文献４】特開２００５−０８４１４５号公報
【特許文献５】特開２００２−０６２５３２号公報
【特許文献６】特開２００２−０５５３４８号公報
【特許文献７】特開平１０−０９６９２７号公報
【特許文献８】米国特許第６５９３５８６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の１つの目的は、イオンビームスパッタリング法を用い、製膜工程と配向工程とを同時に行う単一の工程で液晶用配向膜を形成することが可能な配向膜形成装置及び方法を提供することである。
【００１０】
本発明のもう１つの目的は、基板のサイズが大きく制限されない配向膜形成装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【００１１】
本発明による配向膜形成装置は、イオンビームスパッタリング法を用いて液晶用配向膜を基板上に形成するものであって、ターゲットと、搬送装置と、イオンソースとを備える。ターゲットは、基板の表面側に配置され、基板の表面に対して鋭角をなすスパッタリング面を有する。搬送装置は、スパッタリング面の法線方向を基板の表面上に射影した方向と反対方向に基板を搬送する。イオンソースは、基板の表面側に配置され、イオンビームをターゲットのスパッタリング面に照射し、そのスパッタリング面で反射したイオンビームが基板上に形成されたスパッタリング膜に照射されるように配置される。
【００１２】
本発明による配向膜形成方法は、イオンビームスパッタリング法を用いて液晶用配向膜を基板上に形成するものであって、ターゲットのスパッタリング面が基板の表面に対して鋭角をなすようにターゲットを基板の表面側に配置する工程と、イオンビームを発生するイオンソースを基板の表面側に配置する工程と、スパッタリング面の法線方向を基板の表面上に射影した方向と反対方向に基板を搬送しながら、イオンソースによりイオンビームをターゲットのスパッタリング面に照射しかつそのスパッタリング面で反射したイオンビームを基板上に形成されたスパッタリング膜に照射する工程とを含む。
【００１３】
本発明によれば、イオンビームがターゲットのスパッタリング面に照射され、ターゲットから飛散したスパッタリング粒子が基板上に付着してスパッタリング膜を形成する。基板はスパッタリング面の法線方向を基板の表面上に射影した方向と反対方向に搬送されているので、スパッタリング面で反射したイオンビームが基板上に形成されたスパッタリング膜に照射される。その結果、製膜工程と配向工程とを同時に行う単一の工程で配向膜を形成することができる。また、ターゲット及びイオンソースの両方が基板の表面側に配置され、ターゲットはスパッタリング面が基板の表面に対して鋭角をなすように配置され、イオンソースはイオンビームをターゲットのスパッタリング面に照射し、そのスパッタリング面で反射したイオンビームが基板上に形成されたスパッタリング膜に照射されるように配置されているため、基板がイオンソースからターゲットに照射されるイオンビームを遮ることはない。その結果、基板のサイズはほとんど制限されない。
【００１４】
好ましくは、配向膜形成装置はさらに、マスクを備える。マスクは、基板の表面の一部であってスパッタリング膜が形成される位置よりも上流側を覆うように配置される。
【００１５】
この場合、イオンビームが散乱しても基板の上流側に照射されることはない。
【００１６】
好ましくは、配向膜形成装置はさらに、温度調節器を備える。温度調節器は、ターゲットの温度を調節する。ここで、温度調節器はスパッタリング面の裏面に接触して配置され、ターゲットに熱を直接供給するようになっていてもよいが、ターゲットから離隔して配置され、ターゲットに輻射熱を供給するようになっていてもよい。
【００１７】
本発明の実施の形態において、基板の表面に対するイオンビームの照射角は４５度以下である。また、ターゲットのスパッタリング面が基板の表面に対してなすターゲット角は６０度以下である。また、基板の表面に対するイオンビームの照射角はターゲット角以下である。また、イオンビームにはアルゴンイオンビームのほか、窒素イオンビームなどを用いてもよい。ターゲットには黒鉛のほか、ポリイミドなどを用いてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１９】
図１及び図２を参照して、本発明の実施の形態による配向膜形成装置１０は、イオンビームスパッタリング法を用いて液晶用配向膜１２を基板１４上に形成するものである。配向膜形成装置１０は、ターゲット１６と、搬送台１８と、イオンソース２０と、マスク２２と、温度調節器２４とを備える。ターゲット１６、イオンソース２０、マスク２２、及び温度調節器２４は真空チャンバ（図示せず）内に固定される。搬送台１８と、真空チャンバ内に移動可能に設けられる。真空チャンバの真空度は、たとえば２×１０−２Ｐａである。基板１４は、たとえば３４０ｍｍ×４７０ｍｍの長方形をなし、ガラス基板上にＩＴＯ(Indium Tin Oxide)等の透明電極を形成したものである。
【００２０】
ターゲット１６は、基板１４の表面側に配置される。ターゲット１６のスパッタリング面２６は、基板１４の表面に対して鋭角（以下、「ターゲット角」という。）θｔをなす。ターゲット角θｔは６０度以下が好ましい。ターゲット１６は、黒鉛又は炭素を含有する素材からなる。
【００２１】
搬送台１８は、スパッタリング面２６の法線方向を基板１４の表面上に射影した方向と反対方向２８に基板１４を搬送する。搬送台１８は凹状の横断面を有し、基板１４の下辺部を挟持する。搬送台１８の下面には円柱状のローラ（図示せず）が回動自在に設けられ、これにより搬送台１８は長手方向に沿って移動可能になっている。また、基板１４の上辺部を挟持するホルダ（図示せず）が設けられ、基板１４が鉛直方向に安定して立つようになっている。
【００２２】
イオンソース２０は、基板１４の表面側に配置され、イオンビーム３０をターゲット１６のスパッタリング面２６に照射する。イオンビーム３０がターゲット１６に照射されると、ターゲット１６からスパッタリング粒子３１が飛び出して基板１４上に付着し、これによりＤＬＣのスパッタリング膜３４が形成される。イオンソース２０はまた、スパッタリング面２６で反射したイオンビーム３２が基板１４上に形成されたスパッタリング膜３４に照射されるように配置される。基板１４の表面に対するイオンビーム３０の照射角θｉは４５度以下でかつターゲット角θｔ以下が好ましく、特に２５度程度が適している。イオンソース２０は基板１４の幅以上の帯状のイオンビーム３０を発生するもので、たとえばVeeco社製の直線型アルゴンイオンソースを用いる。加速電圧は１５００Ｖ以下が好ましく、特に８００Ｖ程度が適している。加速電圧が高い場合、配向規制力は弱くなる。加速電圧が１５００Ｖを超えると、スパッタリング膜３４を削り取ってしまうおそれがある。
【００２３】
マスク２２は、基板１４の表面の一部であってスパッタリング膜３４が形成される位置よりも上流側を覆うように配置される。したがって、イオンビーム３０が散乱しても基板１４の上流側には照射されない。
【００２４】
温度調節器２４は、ターゲット１６の温度を調節する。温度調節器２４は、スパッタリング面２６の裏面に接触して配置される。スパッタリング粒子３１の量はターゲット１６の温度に応じて変化するので、温度調節器２４はターゲット１６に熱を直接供給することにより、ターゲット１６を所定の温度（たとえば１００℃）に保つ。温度調節器２４は、ニクロム線等の加熱ヒータ、温度センサ、ＰＩＤ(Proportional-Integral-Derivative)制御回路などを含む。温度調節器２４はターゲット１６を保持するターゲットホルダを兼用するようにしてもよい。ここで、温度調節器２４はスパッタリング面２６の裏面に接触して配置されているが、ターゲットから離隔して配置され、赤外線等の輻射熱をターゲットに供給するようになっていてもよい。
【００２５】
次に、配向膜形成装置１０を用いて液晶用配向膜１２を基板１４上に形成する方法について説明する。
【００２６】
まず、基板１４を搬送台１８に載せて真空チャンバ内に搬入し、所定方向２８に向かって少しずつ搬送し続ける
続いて、イオンソース２０によりイオンビーム３０をターゲット１６のスパッタリング面２６に照射する。これにより、ターゲット１６から飛散したスパッタリング粒子３１が基板１４上に付着してスパッタリング膜３４を形成する。基板１４は所定方向２８に搬送されているので、スパッタリング面２６で反射したイオンビーム３２は基板１４上に形成されたスパッタリング膜３４に照射される。これによりスパッタリング膜３４は配向性を有するようになる。基板１４を搬送しながらイオンビーム３０をターゲット１６に照射し続けると、基板１４の全表面上に配向膜１２が形成される。そして、製膜を完了した基板１４を真空チャンバ内から取り出す。
【００２７】
以上のように本発明の実施の形態によれば、製膜工程と配向工程とを同時に行い、単一の工程で配向膜１２を形成することができる。また、ターゲット１６及びイオンソース２０の両方が基板１４の表面側に配置され、ターゲット１６はスパッタリング面２６が基板１４の表面に対して鋭角θｔをなすように配置され、イオンソース２０はイオンビーム３０をターゲット１６のスパッタリング面２６に照射し、そのスパッタリング面２６で反射したイオンビーム３２が基板１４上に形成されたスパッタリング膜３４に照射されるように配置されているため、基板１４がイオンソース２０からターゲット１６に照射されるイオンビーム３０を遮ることはない。その結果、基板１４のサイズはほとんど制限されない。
【００２８】
また、イオンビーム法であってもラビング法と同等の配向規制力を得ることができ、ラビング法よりも均一な配向性を得ることができる。
【００２９】
なお、イオンビームの照射は通常１回行えば足りるが、配向膜１２を真空中に保持したままで複数回行えば、さらに配向規制力を強くすることができる。
【００３０】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態による配向膜形成装置の構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示した配向膜形成装置の上面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  配向膜形成装置
１２  液晶用配向膜
１４  基板
１６  ターゲット
１８  搬送台
２０  イオンソース
２２  マスク
２４  温度調節器
２６  スパッタリング面
３０，３２  イオンビーム
３１  スパッタリング粒子
３４  スパッタリング膜
【図１】
0004775968.tif 000002
【図２】
0004775968.tif 000003