(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口を有するマスクを、基板の前記マスクとは反対側に配置したマグネットで基板側に引寄せた状態で前記基板に膜を形成する成膜システムであって、
前記マグネットと前記基板との間に、前記マスクの開口部に対応する領域における前記マグネットの磁力を前記マスクの非開口部に対応する領域における前記マグネットの磁力よりも小さくする磁性体部を設けることを特徴とする成膜システム。
【請求項２】
前記基板と前記磁性体部を保持して搬送する基板保持体を有することを特徴とする請求項１に記載の成膜システム。
【請求項３】
前記基板保持体が磁性体を有しており、前記磁性体部を兼ねていることを特徴とする請求項１に記載の成膜システム。
【請求項４】
前記磁性体が着脱自在に設けられており、前記マグネットの磁力及び前記マスクの開口形状に応じて配置を変更できることを特徴とする請求項３に記載の成膜システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の成膜システムに設けられる磁性体部であって、
前記磁性体部は、前記マスクの開口部に対応する領域夫々の全体に磁性体が設けられ、
前記マスクの非開口部に対応する領域の少なくとも一部には磁性体が設けられていないことを特徴とする磁性体部。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の成膜システムに設けられる磁性体部であって、
前記磁性体部は、磁性体で構成されており、
前記マスクの開口部に対応する領域において、前記マスクの非開口部に対応する領域よりも厚くなっていることを特徴とする磁性体部。
【請求項７】
板状に構成されていることを特徴とする請求項５，６のいずれか１項に記載の磁性体部。
【請求項８】
基板を保持する基板保持部と、開口を有するマスクを保持するためのマスク保持部と、前記基板の前記マスクが設置される側とは反対側に設置されるマグネットと、を備える成膜装置の前記マグネットと前記基板との間に配置して用いられる磁性体部であって、
前記マスクの非開口部に対応する領域に、前記マスクの前記開口に対応する領域における透磁率よりも透磁率が低い領域を有することを特徴とする磁性体部。
【請求項９】
前記マスクの開口部に対応する領域夫々の全体に磁性体が設けられ、
前記マスクの非開口部に対応する領域の少なくとも一部には磁性体が設けられていないことを特徴とする請求項８に記載の磁性体部。
【請求項１０】
前記マスクに対応する大きさの磁性体で構成されており、前記マスクの開口部に対応する領域において、前記マスクの非開口部に対応する領域よりも厚くなっていることを特徴とする請求項８に記載の磁性体部。
【請求項１１】
開口を有するマスクを用いて基板の被成膜面に膜を形成する膜の製造方法であって、
前記基板の被成膜面とは反対側に、前記基板側から順に、磁性体部とマグネットとを配置する工程と、
前記基板の被成膜面側に前記マスクを配置する工程と、
前記基板の被成膜面に前記マスクを介して膜を形成する工程と、
を有しており、
前記磁性体部により、前記マグネットの磁力を、前記マスクの開口部において前記マスクの非開口部より弱めることを特徴とする膜の製造方法。
【請求項１２】
前記基板の被成膜面とは反対側に、前記基板側から順に、磁性体部とマグネットとを配置する工程が、基板保持体の上に、前記磁性体部、前記基板の順に配置して、前記基板の被成膜面を前記基板保持体とは反対側に向けて固定する工程を含んでおり、
前記磁性体部と前記基板とが固定された基板保持体を搬送する工程をさらに有していることを特徴とする請求項１１に記載の膜の製造方法。
【請求項１３】
前記基板の被成膜面を前記基板保持体とは反対側に向けて固定する工程を、前記基板の被成膜面を水平にして行い、
前記磁性体部と前記基板とが固定された基板保持体を搬送する工程を、前記基板の被成膜面を鉛直にして行うことを特徴とする請求項１２に記載の膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスクを磁力で基板に引き寄せた状態で成膜する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
透明導電膜の形成には、均一な膜厚で、抵抗値や透過率などの特性も良好な透明導電膜を成膜でき、また、高い成膜レートを得られることから、スパッタリング法が広く用いられている。スパッタリング法では、スパッタリング用メタルマスクを使用して、パターン成膜をする方法がある。
【０００３】
スパッタリング用メタルマスクを使用する場合、基板の背面側にマグネットを設置することで、基板の表面側にマスクを長期間密着させることが可能になる。
【０００４】
ただ、この場合、マスク密着用のマグネットの磁場がスパッタ時に異常放電を生じさせる等の影響を及ぼすことや材料粒子が磁場の影響を受けて、基板に成膜される膜質にむらが出来てしまうことがある。
【０００５】
そこで、例えば特許文献１，２では以下に示すような膜質むら対策が行われている。
【０００６】
特許文献１には、膜質むら対策として、防磁マスクをガラス基板と磁石との間に設置することで、防磁マスク通過後の磁場を２５０ガウス以下とする技術が開示されている。
【０００７】
また、特許文献２には、マスクパターンに合わせたマグネット配置にすることで膜質むら対策を行う技術が開示されている。また、特許文献２では、複数のスパッタ室を準備し、夫々に異なるマスクパターンに合わせたマグネットを準備することで複数のマスクパターンに対応する旨が開示されている。
【０００８】
しかしながら、特許文献１では磁場を２５０ガウス以下にしているため、マスクの密着力が弱くなり、長期間の密着には耐えられない。そのため、装置稼働率の悪化や、マスク交換費用の増加を招く。
【０００９】
また、特許文献２では、複数のチャンバとマグネットを準備すると多額の費用が発生してしまう。また、新たなマスクを使用するときには、マグネットの交換が必要となり、装置稼働率の悪化を招く。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−２６８５３０号公報
【特許文献２】特開平１１−１３１２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上述のような現状に鑑みなされたものであり、膜質むらを生じさせることなくマスクを基板に長期間密着させることができ、また、１つのチャンバで複数のマスクパターンに対応でき、更に、マスクを変えた場合にもマグネットを交換する必要がない等、装置コストを上げることなく装置稼働率の向上を実現できる成膜装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものである。以下、添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
【００１３】
本発明の第１態様にかかる成膜システムは、開口を有するマスクを、基板の前記マスクとは反対側に配置したマグネットで基板側に引寄せた状態で前記基板に膜を形成する成膜システムであって、前記マグネットと前記基板との間に、前記マスクの開口部に対応する領域における前記マグネットの磁力を前記マスクの非開口部に対応する領域における前記マグネットの磁力よりも小さくする磁性体部を設けることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第２態様にかかる、基板を保持する基板保持部と、開口を有するマスクを保持するためのマスク保持部と、前記基板の前記マスクが設置される側とは反対側に設置されるマグネットと、を備える成膜装置の前記マグネットと前記基板との間に配置して用いられる磁性体部は、前記マスクの非開口部に対応する領域に、前記マスクの前記開口に対応する領域における透磁率よりも透磁率が小さい領域を有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の第３態様にかかる膜の製造方法は、開口を有するマスクを用いて基板の被成膜面に膜を形成する膜の製造方法であって、前記基板の被成膜面とは反対側に、前記基板側から順に、磁性体部とマグネットとを配置する工程と、前記基板の被成膜面側に前記マスクを配置する工程と、前記基板の被成膜面に前記マスクを介して膜を形成する工程と、を有しており、前記磁性体部により、前記マグネットの磁力を、前記マスクの開口部において前記マスクの非開口部より弱めることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は上述のように構成したから、膜質むらを生じさせることなくマスクを基板に長期間密着させることができ、また、１つのチャンバで複数のマスクパターンに対応でき、更に、マスクを変えた場合にもマグネットを交換する必要がない等、装置コストを上げることなく装置稼働率の向上を実現できる成膜装置となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施例の概略説明斜視図である。
【図２】本実施例のマスク及び磁性体部の概略説明斜視図である。
【図３】別例１の磁性体部の概略説明平面図である。
【図４】別例２の磁性体部の（ａ）概略説明平面図，（ｂ）概略説明断面図である。
【図５】本実施例の処理室の配置を示す概略説明図である。
【図６】処理室の配置例を示す概略説明図である。
【図７】処理室の配置例を示す概略説明図である。
【図８】処理室の配置例を示す概略説明図である。
【図９】処理室の配置例を示す概略説明図である。
【図１０】蒸着装置の概略説明正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。
【００１９】
マグネット５により、基板１側にマスク４を引き寄せた状態で成膜を行う。マスクには、マグネットに引き寄せられる磁性体で形成されたものを用いる。
【００２０】
この際、磁性体部６により、マスク４の引き寄せや密着に寄与しないマスク４の開口部における磁力を小さくすることができ、マグネット５による磁場の影響を受けて膜質や膜厚にむらが生じることを防止できる。また、マスク４の非開口部において磁力が低下する度合いは、マスク４の開口部に比べて小さく、マスク４の非開口部は良好にマグネット５によって基板１に引き寄せられその状態が維持される。
【００２１】
即ち、磁性体部６は、マスク４の吸引に寄与しないマスク４の開口部に対応する領域においては、マグネット５から生じる磁力を弱める一方、マスク４の吸引に寄与するマスク４の非開口部に対応する領域では、磁力を極力低下させない状態を実現するものである。そのため、特許文献１に開示されるように全体的に磁場を弱める構成に比べて、マスクを吸引する力の低下を抑制しつつマグネット５による磁場が成膜領域に与える影響を抑制することができ、膜質むらの防止とマスク４及び基板１の長期間密着とを両立させることが可能となる。
【００２２】
また、複数種の磁性体部６をストック室に用意しておけば、用いるマスク４の開口形状（マスクパターン）に合わせて磁性体部６を適宜交換することができる。そのため、装置を一旦停止してマグネット５を交換したり、複数のチャンバを用意したりする必要なく、複数のマスクパターンに対応可能となり、それだけ稼働率を向上させることができ、更に、装置コストを削減できる。
【実施例】
【００２３】
本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。
【００２４】
本実施例にかかる成膜装置は、真空室内に、基板１を保持する基板保持部と、ターゲット（成膜源）２が設けられるカソード（成膜源設置部）３とが対向配設されている。そして、真空室内にＡｒ等の不活性ガスを導入しながら、基板１とカソード３との間に直流高電圧を印加してイオン化したＡｒをターゲット２に衝突させることでターゲット材料を基板１に成膜するスパッタ装置である。また、不活性ガスに加えＯ２・Ｎ２等の反応性ガスを導入しながら反応性スパッタリングを行い、ＩＴＯ等の化合物膜を成膜する構成を採用することも可能である。
【００２５】
具体的には、本実施例は、図１に図示したように、前記基板１の前記カソード３側に配置されたマスク４と、前記基板１の前記カソード３とは反対側に配置されたマグネット５とを有する構成であり、このマグネット５によって発生する磁力により前記マスク４を前記基板１側に引き寄せて前記基板１に密着させている。
【００２６】
マスク４としては、公知の磁性体マスク、例えば厚さ０．２〜１ｍｍ程度のインバー材（Ｎｉ−Ｆｅ系合金）から成るものが採用される。また、マグネット５は、ベース部の表面に、マスク４全体を引き寄せられるように複数の永久磁石を格子状に並設して構成されている。永久磁石の代わりに電磁石を用いることもできる。図中、符号９は、マスクフレームである。
【００２７】
次に、本発明で使用する磁性体部６、磁性体７、基板保持体８について説明する。
【００２８】
本実施例は、前記マグネット５と前記基板１との間に、前記マグネット５から生じる磁力のうち吸引力を生じさせる前記マスク４の非開口部における磁力に比べ、吸引力を生じさせない前記マスク４の開口部における磁力を弱くするように構成した磁性体部６を設けるものである。具体的には、磁性体部６は、マスク４の非開口部に対応する領域に、マスク４の開口に対応する領域における透磁率よりも透磁率が低い領域を有するものである。
【００２９】
図２に磁性体部６の構成例を示す。磁性体部６は、基板保持体８の前記マスク４の開口部に対応する位置にのみ、夫々防磁性を有する板状の磁性体７を有しており、前記マスク４の非開口部に対応する位置には磁性体７を有していない。このような構成とすることで、前記マスク４の開口部における磁力を低減し、前記マスク４の非開口部における磁力をほとんど低減させない構成とすることができる。
【００３０】
より詳細には、本実施例は、前記マグネット５と前記基板１との間に前記基板１を保持する基板保持体８を設け、この基板保持体８上に前記磁性体７を設置して前記磁性体部６を構成している。磁性体７は基板保持体８に埋設する構成としても良い。磁性体７としては透磁率が高ければよく、材質としてはパーマロイ、ＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板）、ＳＳ４００（一般構造用圧延鋼板）ステンレス（ＳＵＳ４４０、ＳＵＳ４３０）から成るものが好ましい。また、マスクの開口部における磁性体７の厚みは、２ｍｍ〜５ｍｍ程度であるのが好ましい。基板保持体８としては非磁性体のアルミニウム製のものが採用されている。基板保持体８は基板１を保持した状態でロボットハンド11により搬送される。なお、基板保持体８による基板保持構造の図示は省略している。
【００３１】
磁性体７は、基板保持体８上にネジ等により着脱自在に設けられており、前記マグネット５の磁力及び前記マスク４の開口形状に応じて配置を変更できるように構成している。
【００３２】
また、図３に図示した別例１のように、マスク４の開口部に対応して配置された複数の磁性体を連結部で互いに連結して、基板保持体８とは別体で磁性体部６を構成してもよい。具体的には、マスク４が有する複数の開口部を防磁し得る広さの磁性体７の前記マスク４の非開口部と対応する位置に、複数の貫通口10を設けて引寄部を構成すると良い。あるいは、マスク４の開口部を防磁し得る広さの磁性体７をマスク４の開口部に対応して複数並べ、マスク４の非開口部と対応する位置で、連結部により互いに部分的に連結させて構成してもよい。この場合、連結されていない部分が貫通口となる。なお、引寄部に設けられる貫通口10の形状は特に限定されるものではなく、図３に図示したような丸穴でも多角形状穴でも良い。
【００３３】
更に、図４に図示した別例２のように、マスク４の非開口部に対応する位置に貫通孔を設けるのではなく、マスク４の非開口部に対応する位置の磁性体７の厚さを、マスク４の開口部に対応する位置の厚さより薄くする（１／２程度とする）構成としても良い。
【００３４】
また、磁性体部６を基板保持体８とは別体とした場合には、基板保持体８と基板１との間に磁性体部６を配置する。また、基板保持体８と別体とする場合には、磁性体部６は前記基板若しくは前記マスク搬送用のロボットハンド11を用いて搬送できるように板状に構成する。
【００３５】
磁性体部６をロボットハンド11を用いて搬送できるように構成することで、複数種の磁性体部６を基板保持体ストック室に収納しておき、必要に応じてロボットハンド11で自動交換することが可能となる。
【００３６】
例えば、図５に図示したように搬送室12の周囲に、成膜室13、基板保持体ストック室14、マスクストック室15を処理室として設け、基板保持体ストック室14に複数種のマスクパターンに応じた複数種の基板保持体８（磁性体部６）を収納しておき、マスク４を異なるマスクパターンのものに交換する際に、あわせて基板保持体８（磁性体部６）を交換することが可能となり、装置を停止させることなく複数種のマスクパターンに対応した磁性板部６に交換できる成膜装置を実現でき、それだけ装置稼働率を向上させることができる。
【００３７】
また、図５の構成に限らず、図６〜９に図示したように搬送室12の周囲に各処理室を設ける構成としても良い。なお、図９は、基板保持体ストック室とマスクストック室とを兼用したストック室16を設けた構成である。いずれの構成においても、ロボットハンド11を用いて、装置を停止させることなく基板保持体８（磁性体部６）を自動交換することが可能となり、装置稼働率を向上させることができる。
【００３８】
また、本発明は、成膜源に収容された材料を加熱し、基板に材料を蒸着させて成膜を行う成膜装置（蒸着装置）にも用いることが可能である。
【００３９】
所定のマスクパターンが形成されたマスクをマグネットの磁力を用いて基板に引寄せた状態にし、成膜源から飛散する材料粒子を、前記マスクを介して基板に膜を形成する成膜装置（蒸着装置）に用いることができる。
【００４０】
結果、成膜源から飛散する材料粒子が、マグネットによる磁力の影響を受けることを低減でき、基板に形成される膜の膜質や膜厚にむらが出来てしまうことを抑制できる。
【００４１】
図１０は、本発明を適用した蒸着装置を説明する模式図である。
【００４２】
本実施例で説明する成膜装置は、減圧雰囲気を保持する真空槽20内に、気化された成膜材料を放出する蒸発源（成膜源）２を設置する蒸発源設置部（成膜源設置部）３と、蒸発源２から放出された材料の蒸発レートをモニタする膜厚モニタ23と、真空槽20外に設けた膜厚計22と、蒸発源２に設けられた加熱装置を制御する電源21と、基板１を保持する基板保持部25と、基板搬送時に用い、装置内で基板保持部25と連結する基板保持体８と、マスク４を保持するマスク保持部24と、マスク保持部の一部でありマスクを載置するマスクフレーム９と、マスク４を基板１側に引寄せるマグネット５と、マグネットからの磁力を弱くする磁性体７と、磁性体７を備える磁性体部６と、マグネット５を昇降させるマグネット昇降機構26とが設けられている。
【００４３】
本実施例では、蒸発源２は、基板１の成膜面に対して材料を放出する放出孔を複数備える構造であり、成膜面に対して相対的に移動させる蒸発源移動機構が設けられている。蒸発源２はこれに限らず、基板１、又はマスク４のパターン等に合わせて、適宜蒸発源を選定すればよく、例えば、ポイントソースや、小型の材料収納部に拡散室を接続し、材料を放出する放出孔を拡散室に複数備えた構造の蒸発源等を用いても良い。
【００４４】
基板保持部25は、基板１を保持するのに加え、基板１の位置を調整する基板移動機構を有し、マスク４や蒸発源２との相対位置を調節することができる。マスク保持部24は、マスク４又はマスクフレーム９を保持するのに加え、基板１の位置を調整するマスク移動機構を有し、基板１や蒸発源２との相対位置を調節することができる。
【００４５】
次に蒸着装置で成膜を行う工程を説明する。
【００４６】
予め、基板１とマスク４には、アライメントマークを設けておく。
【００４７】
アライメントマークを設けられたマスク４は、搬送手段（図示せず）によって、真空槽20内に搬入され、マスク保持部24に載置される。マスク保持部24は、移動機構を有しており、マスク４を所定の位置に移動させる。
【００４８】
蒸発源２は、材料を気化するために、蒸発源２に設けられた加熱装置を電源21によって制御される。
【００４９】
また、蒸発源２の材料放出側にシャッタを設け、シャッタの開閉により、成膜を制御するようにしても良い。
【００５０】
アライメントマークを設けられた基板１は、基板保持体８に保持された状態で搬送手段によって、真空槽20内に搬入され、基板保持部25に載置される。
【００５１】
この基板保持体８に、磁性体７又は磁性体７で構成された磁性体部６を設けても良い。
【００５２】
または、基板保持体８に磁性体部６を設けない場合は、磁性体７又は磁性体７で構成された磁性体部６を基板１とマグネット５の間に設ける。具体的には、基板保持体８の上に、磁性体部６、基板１の順に、基板１の膜が形成される側の面（被成膜面）が前記基板保持体８とは反対側に向くように配置し、クランプなどの固定器具によって、基板保持体８と基板１と磁性体部６とを互いに固定する。このとき、基板１の被成膜面を水平にして行うと作業が簡単になるため好ましい。
【００５３】
この後、基板１の被成膜面が蒸発源２側を向くように基板保持体８ごと基板保持部25に設置し、基板保持部25に設けた移動機構により、マスク４と基板１のアライメントを行う。本実施例では、マスク４に設けられたアライメントマークと基板１に設けられたアライメントマークとを用いて、マスク４と基板１のアライメントを行う。
【００５４】
また、基板１が、真空槽20内に搬入され、基板保持部25によって所定の位置に配置された後に、マスク４をマスク保持部24によって移動し、マスク４と基板１とのアライメントを行っても良い。
【００５５】
アライメント終了後、マグネット昇降機構26によってマグネット５を基板１及び磁性体部６に近づける。これにより、マグネット５から生じる磁力によりマスク４を基板１に引寄せた状態にする。
【００５６】
その後、蒸発源２のシャッタを開くなどして成膜を開始し、マスク４の開口部に応じたパターンの膜を基板１に形成する。水晶振動子等の膜厚モニタ23は、蒸発レートを計測し、膜厚計22で膜厚に換算している。膜厚計22で換算された膜厚が、目標膜厚になるまで蒸着を続ける。
【００５７】
膜厚計22が目標膜厚に達した後、蒸発源２のシャッタを閉じ蒸着を終了する。その後、マグネット５をマグネット昇降機構26によって基板１及び磁性体部６から放した後、搬送手段によって基板１を真空槽20外に搬出し、次の基板１を搬入し同様の工程で成膜を行う。
【００５８】
マスク４は、基板１の蒸着を複数枚行うごとに交換を行う。マスク４の交換頻度は、マスク４への成膜材料の堆積具合等により、適宜決めることができる。
【００５９】
基板保持体８と基板１と磁性体部６とを互いに固定する工程は、基板１の被成膜面を水平にして行うのが好ましいが、その後の基板搬送工程やアライメント工程、成膜工程などは、基板１の被成膜面を鉛直にして行うのが好ましい。なお、ここでいう水平および鉛直は、±３０°の範囲の誤差を許容するものである。
【００６０】
なお、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。
【符号の説明】
【００６１】
１  基板
４  マスク
５  マグネット
６  磁性体部
７  磁性体
８  基板保持体
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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