(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に薄膜を形成する際に基板を保持する基板ホルダーであって、
前記基板を保持する部分が弾性を有する部材からなり、
前記弾性を有する部材が、第１の部材と、第２の部材と、からなり、
前記基板の成膜を行う面の全体に成膜処理が行えるように、
前記第１の部材および前記第２の部材の何れもが、前記成膜を行う面とは異なる面に接し、
前記第１の部材が、前記基板に接触する部分と、
前記第２の部材が、前記基板に接触する部分と、
が離れていることを特徴とする基板ホルダー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸着装置やスパッタリング装置等により基板に薄膜を形成する際に、基板を保持する基板ホルダーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
蒸着装置やスパッタリング装置等によって基板の表面に薄膜を形成させる際には、基板を保持する基板ホルダーが必要となる。図１１及び図１２は、一般的な基板ホルダーであり、図１１は、基板ホルダー１の平面図、図１２はその断面図である。
【０００３】
薄膜が成膜される基板４に対し、同基板４の外径よりも大きい形状の加工穴２を基板ホルダー１に設けると共に、基板４の外径よりも小さなリング状の保持部３を設ける。この基板ホルダー１に基板４を保持する際には、基板４を加工穴２に落とし込み、保持部３により基板４の縁部を保持して基板４の脱落を防止する。そして、基板ホルダー１に保持されている基板４に対して薄膜を形成する際には、基板４の一面４ａが下側になるように基板ホルダー１を蒸着装置等の表面処理装置に固定し、この固定状態で基板４の一面４ａに薄膜処理を行う。すなわち、このような基板ホルダー１は、基板４として単純形状の平板を用い、この平板状の基板４を加工穴２に落とし込むことにより、基板を保持するものである。
【０００４】
なお、その他の従来の基板ホルダーとしては、特開平６−７３５４１号公報および特開平５−１５２４２４号公報に開示されている。
【０００５】
特開平６−７３５４１号公報に記載の基板ホルダーは、基板を支持する支持台と、基板を支持台に保持するための基板保持手段とを備えている。基板保持手段は、支持台に設けたアーム支持部と、アーム支持部に取り付けた基板保持アームと、基板保持アームの先端に螺旋状ばねを介して取り付けたＬ字状または凹状の保持部とにより構成されており、これらからなる基板保持手段が基板の周囲に複数が配置されている。この場合、保持部は、保持する基板の厚さ方向と交差する方向に沿うように、基板保持アームを介して移動自在に支持台に支持されるものである。
【０００６】
このような構造によって、基板を基板ホルダーに取り付ける際には、螺旋状ばねを縮めて基板を配置した後、螺旋状ばねのばね力により復帰付勢されたＬ字状または凹状の保持部を基板に接触させて基板の外周縁部を保持することにより行う。このような基板ホルダーでは、保持部を移動させるだけで基板を支持台に取り付けると共に、取り外しを行うことができる。また、基板の大きさ、形状に応じてアーム支持部における基板保持アームの取り付け位置を調整して保持部を移動させることにより、種々の大きさ、形状の基板を保持することができる。
【０００７】
特開平５−１５２４２４号公報に記載の基板固定治具（基板ホルダー）は、半導体装置を製造する際に使用される半導体基板を固定する治具であって、その中央部に接着剤を保持する凹部が形成されると共に、外側面から凹部にかけて貫通する接着剤注入用の穴が穿孔された構造となっている。この場合、凹部は半導体基板の基板面よりも小さく形成されており、半導体基板を治具に取り付ける際には、接着剤注入用の穴から接着剤を凹部に供給し、この穴を覆うように半導体基板を治具上に配置して半導体基板を治具上に貼り付けることにより行う。このような治具によれば、治具が凹部を有しているため、半導体基板のそりに係わらず、半導体基板の全体に接着剤を適切に塗布することができ、しかも、治具の外側面から凹部まで貫通する接着剤注入用の穴が穿孔されているので、接着剤を空気の巻き込みなく凹部内に流し込むことができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
近年においては、薄膜を施す基板が多様化しており、非常に微小で、かつ薄い基板を用い、この基板に対して薄膜処理を行う必要が生じている。
【０００９】
これに対し、図１１及び図１２に示す基板ホルダー１においては、基板４の外径が直径（φ）０．５〜２ｍｍ程の微小部品の場合、基板ホルダー１に加工穴２を設け、更に基板４の外径よりも小さい保持部３を設けることが難しい。また、保持部３を形成することができたとしても、高精度な加工を行うことが要求されるため、基板ホルダーが高価となる問題がある。
【００１０】
また、基板４が厚さ０．１〜０．３ｍｍ程度の薄い場合、金属やガラスなどの硬い材質の基板ホルダーを使用すると基板４の着脱の際に、基板４のエッジが基板ホルダー１に擦れて、基板のエッジ部に傷や割れが発生する。このため、ハンドリングに習熟が必要であるばかりでなく、ハンドリングミスによる多くの不良品が発生する問題がある。
【００１１】
さらに、最近では、円形板、四角形板のような単純な平板形状以外に、樹脂成形によって得られるような多種多様な形状を有した基板（部品）に対しても薄膜処理を行う必要があり、この場合には、基板ホルダーを基板の形状に合わせて作製する必要がある。このように、薄膜処理する基材の形状に対応させた複雑形状の基板ホルダーの作製を行うことは、面倒であって、時間がかかり、効率が低下する問題も有している。
【００１２】
特開平６−７３５４１号公報に記載された基板ホルダーは、基板に接触して保持する保持部が必要であり、外形が小さい微小な基板を保持するには、更に微小な保持部を製作する必要がある。このため、微小な基板の保持には不適当となっている。また、保持部をＬ字状または凹状に形成して基板の外周部に当接させるため、保持部が基板の薄膜処理面に接触した状態となるため、保持部によって隠蔽された部分には薄膜を施すことができない。このため、基板の全面に薄膜処理を行う必要がある場合は適用できない不便さがある。さらに、基板保持手段がアーム支持部、基板保持アーム、螺旋状ばね、保持部等を用いた複雑な構造のため、組み立てが面倒であるばかりでなく、高価となる問題がある。
【００１３】
特開平５−１５２４２４号公報に記載された基板固定治具（基板ホルダー）は、接着剤を使用して基板を固定しているため、基板を治具から取り外す際には、溶剤により接着剤を溶かす必要がある。このため、基板ホルダーからの基板の取り外しが面倒であるばかりでなく、基板を基板ホルダーから取り外した後には、洗浄を行う必要があり、基板の処理工程が長くなる問題がある。
【００１４】
本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、基板の大きさ、薄さ、形状の複雑さに関わらず、各種形状の基板の全面に傷や割れを発生させることなく薄膜処理ができると共に、薄膜処理後においても、溶剤を使用することなく簡単に基板を取り外すことが可能で、さらには構造が簡単で安価な基板ホルダーを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明の基板ホルダーは、基板上に薄膜を形成する際に基板を保持する基板ホルダーであって、前記基板を保持する部分が弾性を有する部材からなり、前記弾性を有する部材が、第１の部材と、第２の部材と、からなり、前記基板の成膜を行う面の全体に成膜処理が行えるように、前記第１の部材および前記第２の部材の何れもが、前記成膜を行う面とは異なる面に接し、前記第１の部材が、前記基板に接触する部分と、前記第２の部材が、前記基板に接触する部分と、が離れていることを特徴とする。
【００１６】
請求項１の発明によれば、基板ホルダーにおける基板を保持する部分が成膜される基板より柔らかいため、基板を基板ホルダーにセットする際や取り外す際に、基板が基板ホルダーと接触しても基板に傷や割れが発生することを防止できる。また、前記第１の部材および前記第２の部材の何れもが、前記成膜を行う面とは異なる面に接し、前記第１の部材が、前記基板に接触する部分と、前記第２の部材が、前記基板に接触する部分と、が離れている構成としているので、基板と基板ホルダーとの間に必ず空間が存在し、基板の基板ホルダーへの着脱が容易であり基板全面に傷や割れが発生させることなく薄膜処理を実行できる。
【００１７】
この発明では、基板を保持する部分を基板における被成膜部分の全てに対応するように形成することも可能であり、また、基板の側面にだけ対応するように形成することも可能である。基板を保持する部分が基板の側面だけに対応する場合には、基板の側面を保持するため、基板を保持するための保持部を成膜される面側に設ける必要がない。従って、基板の全面に成膜することが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、参考例と、本発明を図示する実施の形態により、具体的に説明する。
【００２３】
（参考例１）図１及び図２は、参考例であり、図１は基板ホルダーを拡大して示す平面図、図２は基板ホルダーからの基板の取り外し状態を拡大して示す断面図である。
【００２４】
この参考例の形態の基板ホルダー１０は、全体が弾性樹脂であるシリコーン樹脂によって形成されることにより、基板を保持する部分も弾性を有する部材であるシリコーン樹脂から構成されている。シリコーン樹脂からなる基板ホルダー１０に対して、基板１３の保持部分形状からなる凹状の基板保持部１５を形成し、この基板保持部１５に基板１３を埋め込んで保持し得るようになっている。なお、シリコーン樹脂としては、流動性が高く、常温で硬化する型取り用シリコーンゴムを用いた。
【００２５】
さらに具体的に説明すると、成膜される基板１３としては、１辺約１．５ｍｍの微小な三角プリズムからなり、この基板１３を保持する基板ホルダー１０としては、三角プリズムの保持部分形状からなる凹状の基板保持部１５が形成されている。
【００２６】
このような基板ホルダー１０の作製は、基板１３である三角プリズムを金属枠内に固定し、金属枠内に型取り用シリコーンゴムを高さ５ｍｍまで流し込んで三角プリズム１３を覆い、型取り用シリコーンゴムを硬化させる。型取り用シリコーンゴムの硬化後、硬化状態の型取り用シリコーンゴムから三角プリズムを一旦取り外す。これにより、三角プリズムの形状を転写した凹状の基板保持部１５が形成されるため、硬化した型取り用シリコーンゴムをシリコーン樹脂型とした基板ホルダー１０を得ることができる。なお、その後、基板ホルダー１０に対しては、ガスの溶出を防止するため１５０℃で２時間のアニール処理を行う。
【００２７】
この参考例では、基板１３である三角プリズムを基板ホルダー１０の基板保持部１５に入れ、三角プリズム１３の薄膜処理面１３ａが露出するように固定し、この固定状態で薄膜処理面１３ａに対して薄膜処理を行った。薄膜処理は蒸着法により反射防止膜を成膜した。薄膜処理はこれに限定されるものではなく、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンアシスト法等を用いることができる。
【００２８】
薄膜処理の後に、基板ホルダー１０から三角プリズム１３を取り外す際には、図２に示すように、三角プリズム１３と基板ホルダー１０の基板保持部１５との隙間１４が広がるように基板ホルダー１０を曲げる。この状態で、プラスチックピンセット等により三角プリズム１３を基板ホルダー１０から取り外す。
【００２９】
表１は、この参考例の基板ホルダー１０によって薄膜処理した３０個の三角プリズム１３の反射防止膜の評価結果を示す。なお、比較のため、従来より用いられている金属製の落とし込み構造の基板ホルダーで保持して成膜した部品の評価結果も示している。
【００３０】
表１に示されるように、薄膜成膜が基板の全面に形成されている。また、金属性の基板ホルダーで発生する傷や割れが防止されている。型取り用シリコーンゴムは弾性と離型性とを備えているため、容易に基板ホルダーから基板を取り外すことが可能である。他の薄膜の特性は従来と同様である。
【００３１】
このような参考例によれば、微小で複雑な形状の基板を保持する基板ホルダーを安価に短時間で製作することができる。また、基板の着脱時の基板ホルダーとの擦れによる基板の傷や割れが防止できる。
【００３２】
（参考例２）
図３及び図４は参考例２を示し、図５はこの参考例の基板ホルダーの平面図、図６は基板ホルダーの断面図である。
【００３３】
この参考例の基板ホルダー２０は、金属からなるベース２２と、基板２１を保持する部分としての基板保持部２３とを備えている。この場合、ベース２２の上面には、平溝からなる凹部２４が形成されており、基板保持部２３はこの凹部２４に埋め込まれ状に設けられている。基板保持部２３は弾性体を有する部材からなり、この参考例では、シリコーンゴムが用いられている。
【００３４】
この参考例において、基板２１としては、直径（φ）２ｍｍ、コバ厚み２ｍｍのプラスチックレンズを用いた。一方、基板ホルダー２０のベース２２としては、１０ｍｍ×１０ｍｍ×厚さ１０ｍｍのアルミニウム（Ａｌ）板を用い、その中央部に直径（φ）５ｍｍ、深さ２ｍｍの凹部２４を形成し、この凹部２４にシリコーンゴムからなる基板保持部２３を設けている。この参考例では、凹部２４の中央部にプラスチックレンズからなる基板２１を置いた後、基板２１の側面と凹部２４の底面とベース２２の側面とによって形成された空間内に、シリコーンゴムをベースの表面（高さ２ｍｍ分）まで流し込み、硬化させることにより、基板保持部２３を埋め込み状に設けるものである。
【００３５】
この参考例では、シリコーンゴムの硬化の後、蒸着装置にセットし、蒸着による薄膜処理を行うことにより基板２１の上面に反射防止膜を成膜した。
【００３６】
表１に、この参考例２の基板ホルダーによって成膜した３０個のプラスチックレンズ２１の反射防止膜の評価結果を示す。表１に示されるように、薄膜がプラスチックレンズ２１の上面の全体に形成されており、かつ金属製の落とし込み構造のホルダーで発生していた欠けや割れが防止されている。なお、他の薄膜の特性は従来と同様である。
【００３７】
このような参考例では、成膜を行う基板の面の全体に成膜処理することが可能であり、しかも基板着脱時の基板ホルダーとの擦れによる傷や割れを防止することができる。
【００３８】
（参考例３）
図５及び図６は、参考例３を示し、図５はこの参考例の基板ホルダーを示す平面図、図６は基板ホルダーの断面図である。
【００３９】
この参考例の基板ホルダー３０は、矩形状の金属板からなるベース３５と、ベース３５に設けられた弾性を有する部材としての基板保持部３３とを備えている。基板３２としては、３０ｍｍ×５０ｍｍサイズの厚さ０．１２ｍｍのガラス平板を用いた。一方、基板ホルダー３０のベース３５としては、厚さ５ｍｍのＳＵＳ板を用い、その中心にガラス平板３２より０．５ｍｍ小さい矩形状の開口部３１を設けた。この開口部３１の全体を覆うようにガラス平板３２をベース３５上に配置すると共に、ガラス平板３２がベース３５の開口部３１の縁と重複する部分に基板保持部３３としてのシリコーン樹脂を取り付けた。基板保持部としてのシリコーン樹脂３３は直径約１ｍｍの大きさとし、矩形状の開口部３１の各辺に対し、１個ずつ、合計４個設けた。このような保持では、薄膜処理を行う基板３２の表面の全体が露出した状態で保持を行うことができる。
【００４０】
この参考例では、ベース３５の上面にシリコーン樹脂３３を直径約１ｍｍの大きさで図５に示す４箇所に塗布し、基板であるガラス平板３２をシリコーン樹脂３３に押し当てることによりガラス平板３２を基板ホルダー３０上に固定する。そして、シリコーン樹脂３３の硬化後、基板３２の薄膜処理面３２ａを下にした状態で蒸着装置にセットして薄膜処理を行った。薄膜処理では、蒸着を行うことにより反射防止膜を基板３２の薄膜処理面３２ａに成膜した。
【００４１】
表１に、この参考例の基板ホルダー３０に保持して成膜した３０枚のガラス平板３２の反射防止膜の評価結果を示す。表１に示すように、基板３２の薄膜処理面３２ａの全面に薄膜が成膜でき、かつ、従来の金属製の落とし込み構造の基板ホルダーで発生していた欠けや割れが防止されている。また、撓みによる基板の変形が防止されている。これは、基板保持部としてのシリコーン樹脂３３によって、基板３２の周辺部分を均等に保持するためである。
【００４２】
このような参考例によれば、薄い基板であっても撓みによる変形を防止し、かつ、基板の欠けや割れの発生も防止することが可能となる。
【００４３】
（実施の形態１）
図７及び図８は、実施の形態１を示し、図７はこの実施の形態における弾性を有する部材の平面図、図８はこの実施の形態の基板ホルダーの斜視図である。
【００４４】
この実施の形態の基板ホルダー４１は、金属からなるベース４５の上面に弾性を有する部材としてのフッ素樹脂（この実施の形態では、フッ素樹脂として商品名「テフロン（登録商標）」を用いた。）からなるシート４２ａ，４２ｂを設けて構成される。そして、フッ素樹脂シート４２ａ、４２ｂにより基板４０を挟み、基板４０の表面の薄膜処理面４０ａの全面を露出させて保持するようになっている。
【００４５】
基板４０としては、１０ｍｍ×３０ｍｍ×厚さ０．５ｍｍのガラス平板４０を用いた。基板４０を保持するための弾性を有する部材としては、１０ｍｍ×３０ｍｍ×厚さ０．５ｍｍのフッ素樹脂シート４２ａ、４２ｂを用いた。金属からなるベース４５は、３０ｍｍ×３０ｍｍ×厚さ５ｍｍのステレンス鋼（ＳＵＳ）を用いた。このベース４５における各辺から５ｍｍ内側の部分に直径２ｍｍのねじ穴を４カ所開けた。また、それぞれのフッ素樹脂シート４２ａ、４２ｂの適切な位置に直径２ｍｍの穴４６を各２箇所穿設し、この穴及びねじ穴を利用し、ボルト４３及びワッシャ４４を用いてガラス平板４０を基板ホルダー４１に止着した。その後、フッ素樹脂シート４２ａ、４２ｂからのガスの溶出を防止するため、基板ホルダ４１の全体に対してアニール処理を行った。
【００４６】
この実施の形態では、ガラス平板４０の薄膜処理面４０ａを上にして基板ホルダー４５に載置し、フッ素樹脂シート４２ａと４２ｂの間に挟んで、ガラス平板４０を固定する。そして、薄膜処理面４０ａを下にして、蒸着装置にセットし、薄膜処理を行い、蒸着による反射防止膜を成膜した。
【００４７】
表１に、この実施の形態の基板ホルダー４１に保持して成膜した３０枚のガラス平板４０の反射防止膜の評価結果を示す。表１に示されるように、薄膜が基板４０の薄膜処理面４０ａの全面に形成され、かつ、従来の金属製の落とし込み構造の基板ホルダーで発生していた欠けや割れが防止されている。
【００４８】
このような実施の形態によれば、基板４０の薄膜処理面４０ａの全面に成膜処理することが可能であり、しかも基板４０の欠けや割れの発生を防止することが可能となっている。
【００４９】
（実施の形態２）
図９及び図１０は、実施の形態２を示し、図９はこの実施の形態の基板ホルダーを示す平面図、図１０は基板ホルダーの断面図である。
【００５０】
この実施の形態の基板ホルダー５１は、金属からなるベース５５の上面に２本の平行な溝５０ａ、５０ｂが形成されると共に、この溝５０ａ、５０ｂに弾性を有する部材（基板保持部）５３，５３がそれぞれ埋め込まれることにより構成されている。そして、弾性を有する部材５３，５３により基板５２を挟むことにより、基板５２をベース５５上に保持するようになっている。
【００５１】
基板５２としては、直径４ｍｍ、コバ厚み１ｍｍのガラスレンズ５２を用いた。一方、金属からなるベース５５は、３０ｍｍ×３０ｍｍ×厚さ１０ｍｍのＡｌを用い、その上面の中央部分に２本の平行な溝５０ａ、５０ｂを設けた。溝１本の長さは２０ｍｍ、幅は２ｍｍ、深さは５ｍｍ、溝と溝の間隔は４ｍｍである。さらに、溝５０ａと溝５０ｂとで挟まれた空間の平坦部に対し、ベース５５の表面よりも１ｍｍ低くなるように切削することにより凸部５０ｃを形成した。
【００５２】
この実施の形態では、凸部５０ｃの頂上部が弾性を有する部材によって埋もれないようにスぺーサーとして、長さ２０ｍｍ×幅４ｍｍ×厚さ４ｍｍのガラス平板（図示省略）を凸部５０ｃの頂上部に置く。そして、凸部５０ｃの側面及びこれと相対するベース５５の内側面によって形成された空間に弾性を有する部材としてシリコーン樹脂を流し込み、基板保持部５３、５３を形成する。シリコーン樹脂の硬化後、スペーサとしてのガラス板を凸部５０ｃの頂上部から取り出す。そして、アニール処理の後、凸部５０ｃの頂上部とシリコーン樹脂からなる基板保持部５３，５３の側面によって形成された凹部に複数のガラスレンズ５２を嵌め込む。この状態で、ガラスレンズ５２の薄膜処理面５２ａを下向きにして蒸着装置にセットし、薄膜処理を行い、蒸着による反射防止膜を成膜した。
【００５３】
表１に、この実施の形態の基板ホルダーに保持して成膜した３０枚のガラスレンズ５２の反射防止膜の評価結果を示す。表１に示されるように、基板５２における薄膜処理面５２ａの全面に薄膜を形成でき、しかも、従来の金属性の基板ホルダーで発生していた欠けや割れを防止することが可能となっている。
【００５４】
従って、この実施の形態によれば、薄膜処理面の全面に成膜処理することが可能であり、かつ基板の欠けや割れの発生が防止できる。また、弾性を有する部材５３，５３を相対して配置することにより、弾性を有する部材５３，５３が基板５２の側面に接触して保持するため、基板ホルダー６１への基板５２の着脱作業を簡単に行うことが可能となっている。
【００５５】
なお、以上の実施の形態で用いたベースの材質はＳＵＳやＡｌに限定されるものではなく、他の金属、ガラス、耐熱性樹脂でもあってもよい。また、弾性を有する部材や耐熱性樹脂はシリコーンゴム、フッ素樹脂、シリコーン樹脂に限定されるものではなく、その他の材料を用いることができる。また、薄膜処理としては、蒸着法に限定されるものでなく、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンアシスト蒸着法等を用いることができる。
【００５６】
【表１】
0004441158.tif 000002
【００５７】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、基板の大きさ、厚さ、複雑形状にかかわらず、基板の着脱が容易であり、各種形状の基板に傷や割れを発生させることなく、基板の全面に成膜することができる基板ホルダーを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例１を示す平面図である。
【図２】参考例１における基板ホルダーから基板を取り外す状態を示す断面図である。
【図３】参考例２を示す平面図である。
【図４】参考例２における基板を取り付けた状態を示す断面図である。
【図５】参考例３を示す平面図である。
【図６】参考例３の断面図である。
【図７】実施の形態１における弾性を有する部材の平面図である。
【図８】実施の形態１を示す斜視図である。
【図９】実施の形態２を示す平面図である。
【図１０】実施の形態２における基板を取り付けた状態の断面図である。
【図１１】従来技術を示す平面図である。
【図１２】図１１の縦断面図である。
【符号の説明】
１０，２０，３０，４１，５１ 基板ホルダー
１３，２１，３２，４０，５２ 基板
【図１】
0004441158.tif 000003
【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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【図１１】
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【図１２】
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