(57)【要約】【課題】スパッタリング成膜において、磁性体を用いた場合のように、プラズマを制御するカソードマグネットとの間に磁場干渉が生じることのない基板押え機構を実現する。【解決手段】フレーム６内の空間部５にガス供給手段７から加圧ガスを導入し、フィルム４を変形させて基板３に密着させる。そして、フィルム４とマスク２の間に基板３を挟持して、スパッタリングターゲット１に対向させ、スパッタリング成膜を行う。ガス供給手段７は、ガス導入口７ａ及び排気口７ｂを有し、空間部５内の加圧ガスの圧力を任意に調整することが可能である。加圧ガスとして、スパッタリングのプロセスガスを使用することで、フィルム４から加圧ガスが漏出した場合のプラズマの不安定化を防ぐ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバーと、
前記真空チャンバー内で基板に薄膜をマスク成膜するための成膜源と、
前記基板及びマスクを対向させて保持する手段と、
前記マスクとの間に前記基板を挟持することにより、前記マスクに対して前記基板を密着させるための基板押え機構と、を有し、
前記基板押え機構は、
前記基板の背面側に配置されるフィルムと、
前記フィルムの背面側に空間部を形成するフレームと、
前記空間部に加圧ガスを供給することで、前記フィルムを変形させて前記基板に押圧するためのガス供給手段と、を備えたことを特徴とする真空成膜装置。
【請求項２】
前記ガス供給手段は、前記加圧ガスの圧力を調整することが可能であることを特徴とする請求項１に記載の真空成膜装置。
【請求項３】
成膜で使用するプロセスガスを前記加圧ガスとして使用することを特徴とする請求項１又は２に記載の真空成膜装置。
【請求項４】
前記フィルムは、有機高分子からなる弾性部材であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の真空成膜装置。
【請求項５】
前記フィルムは、有機高分子からなる弾性部材と金属箔の２層構成を有し、前記金属箔が前記基板と接触することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の真空成膜装置。
【請求項６】
前記フィルムの表面に複数の突起構造体が形成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の真空成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大型基板においてもパタ−ンの広がりがなく、良好な膜厚分布でマスク成膜が可能な真空成膜装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スパッタリング法等の真空成膜法は、種々の材質の薄膜を簡便に成膜できるという利点や、再現性がよく、プロセスの管理が比較的容易であるという利点のために、産業のさまざまな領域に幅広く導入されている。
【０００３】
一方で、スパッタリング法は、マスクと基板の密着が確保されないと、成膜パターンが大きく広がるため、マスクを用いた精細パターンの形成が困難であるという課題がある。
【０００４】
このため、従来、高精細パターニングが必要な用途では、スパッタリング法により基板全面に薄膜層を形成した後に、フォトリソ法を用いてパターニングを行うのが一般的であった。
【０００５】
近年、有機ＥＬ等の電子デバイスの透明電極の形成等、ウェットプロセスの適応が困難な場合に、ドライプロセスで精密パタ−ニングを行う技術の必要性が高まっている。
【０００６】
このような背景のもと、マスクを用いたスパッタリング法において、磁力を用いることにより、マスクと基板の密着性を高め、精細パターンを形成する手法が報告されている。
【０００７】
例えば特許文献１では、磁性材料で形成されたマスクと、永久磁石あるいは電磁石で形成された磁性体との間に基板を挟み込むことで、基板とマスクの密着を確保し、精細パターニングを実現する手法が提示されている。
【０００８】
さらに、特許文献２では、精細加工が容易な非磁性部材で形成されたマスクと基板とを、２枚の磁性部材により挟み込むことで、基板とマスクの密着を確保し、精細パターニングを実現する手法が特許文献３に開示されている。
【０００９】
露光装置においては、磁性体を用いないでマスクと基板の密着を確保するために、流体を封入した膨張体を用いる手法が知られている。
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−４１０６９号公報
【特許文献２】特開２００６−１９９９９８号公報
【特許文献３】特開平９−６７６６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、磁性体を用いたマスク固定手段を用いた場合、磁性体と、スパッタリングのためのプラズマを制御するカソードマグネットとの間に、磁場干渉が生じ、プラズマの不安定化、あるいは、成膜した薄膜の膜厚分布が悪化するという課題がある。
【００１２】
特に、有機ＥＬ発光素子の透明電極には、光取り出し効率の面内均一性を確保するために、少なくとも±５％以内の膜厚分布が要求される。このような用途に、磁性体を用いたマスク固定手段を適用する場合、カソードマグネットと、マスク固定のための磁性体との磁場干渉を考慮する必要があり、装置設計が非常に困難となる。
【００１３】
加えて、大型基板用の成膜装置においては、マスクと基板の固定に永久磁石を用いると、マスクと基板の着脱に必要な動力が大きくなり、装置構造が複雑になるという課題がある。
【００１４】
また、マスクと基板の固定に電磁石を用いる場合は、マスクと基板の着脱は容易となるが、複数の電磁石が必要となるため、均一な磁場確保が困難となり、部分的な基板とマスクの浮き、しわが発生するおそれがあるという課題がある。
【００１５】
流体を封入した膨張体を磁性体の代わりに用いることでマスクと基板の密着を確保する構成を真空成膜装置に用いると、膨張体内外の圧力差により膨張体が破裂したり、基板に破損が発生するなどの問題がある。
【００１６】
さらに、膨張体に封入した液体やガスが真空チャンバー内に漏れ出すことにより、プラズマが不安定化し、成膜した薄膜の膜質が劣化するおそれがある。
【００１７】
本発明は、磁性体を用いることなく、基板とマスクを均一に密着させ、良好な膜質及び膜厚分布を有する精細パターンを安定して形成することが可能な真空成膜装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の真空成膜装置は、真空チャンバーと、前記真空チャンバー内で基板に薄膜をマスク成膜するための成膜源と、前記基板及びマスクを対向させて保持する手段と、前記マスクとの間に前記基板を挟持することにより、前記マスクに対して前記基板を密着させるための基板押え機構と、を有し、前記基板押え機構は、前記基板の背面側に配置されるフィルムと、前記フィルムの背面側に空間部を形成するフレームと、前記空間部に加圧ガスを供給することで、前記フィルムを変形させて前記基板に押圧するためのガス供給手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
基板とマスクを密着させる手段として、磁性体を使用しないため、カソードマグネットの磁場分布を変化させることなく、安定したスパッタリング成膜を行うことができる。
【００２０】
また、フィルムを変形させるための加圧ガスの圧力を調整することにより、フィルムの破断を防止することが可能である。
【００２１】
さらに、加圧ガスとして、スパッタリング等で使用するプロセスガスを用いることで、微量の加圧ガスが真空チャンバー内に漏れ出した場合においても、プラズマの不安定化等による薄膜の膜質劣化や膜厚分布の悪化を回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１に示す真空成膜装置（スパッタリング装置）は、真空チャンバー内に配置された成膜源であるスパッタリングターゲット１と、真空チャンバー内でマスク２及び基板３を対向させて保持する手段と、マスク２に対して基板３を密着させる基板押え機構を有する。
【００２４】
この基板押え機構は、基板３の背面側に配置されるフィルム４と、フィルム４の背面側に空間部５を形成するフレーム６と、空間部５に加圧ガスを供給するガス供給手段７と、を有し、図示しない駆動手段によって矢印で示すように往復駆動される。
【００２５】
加圧ガスによって変形したフィルム４とマスク２の間に基板３を挟持することにより、基板３をマスク２に押圧し、基板３とマスク２を密着させる。
【００２６】
カソードマグネットの磁場分布を変化させることなく、基板３とマスク２の密着を確保することができるため、良好な膜厚分布での精細パターン形成を、安定して実現することが可能である。
【００２７】
この基板押え機構には、駆動手段による昇降機能が付与されているため、基板３からの脱離が容易である。
【００２８】
ガス供給手段７は、ガス導入口７ａ及び排気口７ｂを有し、加圧ガスの圧力を任意に調整することが可能である。
【００２９】
加圧ガスの圧力を調整することで、フィルム４の破断を防止できると同時に、マスク２と基板３の浮き、しわの発生、さらには、基板３の傷つき、割れ等を防止することが可能である。
【００３０】
加圧ガスに、スパッタリング等で使用する成膜用のプロセスガスを用いれば、加圧ガスが真空チャンバー内に漏れ出した場合においても、プラズマの不安定化による薄膜の膜質劣化や膜厚分布の悪化を生じない。
【００３１】
フィルム４は、シリコーンゴム、ブチルゴム、フッ素樹脂、ポリエチレン樹脂等の有機高分子からなる弾性部材が幅広く好適に利用可能である。
【００３２】
さらに、有機高分子からなる弾性部材の外側に、アルミ、ステンレス、銀等の金属箔を積層した２層構成のフィルムとすることで、フィルムからの加圧ガスの透過を抑えることが可能となる。
【００３３】
基板から基板押え機構を着脱する際の剥離性能を高めるために、フィルム表面に突起構造体を形成してもよい。
【実施例１】
【００３４】
図１は、実施例１による真空成膜装置であるスパッタリング装置の主要部を示す。マスク２との間に基板３を挟持する基板押え機構は、ステンレスのフレーム６と、ブチルゴムのフィルム４により構成されている。
【００３５】
この基板押え機構には、ガス導入口７ａ及び排気口７ｂが設置されており、フィルム４にかかる加圧ガスの圧力を任意に調整することが可能である。
【００３６】
さらに、基板押え機構には昇降機能があり、基板３からの着脱が容易な構成になっている。
【００３７】
図１に示すスパッタリング装置を用いて、透明電極のパターニング成膜を行った。
【００３８】
スパッタリングターゲット１として、ＩＺＯ（ＩＳエレクトロード・マテリアルズ（株）社製）、スパッタリングプロセスガスとして、アルゴンと酸素を用いた。
【００３９】
スパッタリング装置のカソードマグネットには、成膜する薄膜の基板内膜厚ばらつきが±３％以内になるように、磁場調整が施してある。
【００４０】
使用する基板３は、３７０×４７０×０．７ｍｍ３の無アルカリガラス（コーニング社製１７３７）を用い、複数の開口部を形成したアルミ製のマスク２を使用した。
【００４１】
加圧ガスとして、スパッタリングのプロセスガスであるアルゴンを使用し、フィルム４にかかるガス圧を１０ｋＰａに調整した。
【００４２】
上記の条件で、ＩＺＯ膜のパターニング成膜を、膜厚１２００Åで３５０回連続して行ったところ、パターンエッジのボケなくＩＺＯ膜パターンを形成することができ、膜厚分布は、すべて±３％以内に収まった。
【実施例２】
【００４３】
図２は、実施例２による基板押え機構のみを示す模式断面図である。
【００４４】
この基板押え機構は、ステンレスのフレーム６と、２層構成のフィルム１４により構成されている。
【００４５】
フィルム１４は、ブチルゴム１４ａと、金属箔であるアルミニウム箔１４ｂからなり、外側にあるアルミニウム箔１４ｂが基板３と接触する。
【００４６】
本実施例の基板押え機構を用いることで、フィルム１４からの加圧ガスの漏れを確実に防止できた。
【実施例３】
【００４７】
図３は、実施例３による基板押え機構のみを示す模式断面図である。
【００４８】
この基板押え機構は、ステンレスのフレーム６とブチルゴムからなるフィルム２４により構成され、フィルム２４の表面にはフッ素樹脂からなる複数の突起構造体２５が形成されている。
【００４９】
本実施例の基板押え機構を用いることで、基板３からの剥離時に、フィルム２４と基板３との張り付きによる基板３のズレを確実に防止することができた。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施例１による真空成膜装置の主要部を示す図である。
【図２】実施例２による基板押え機構のみを示す模式断面図である。
【図３】実施例３による基板押え機構のみを示す模式断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１    スパッタリングターゲット
２    マスク
３    基板
４、１４、２４    フィルム
５    空間部
６    フレーム
７    ガス供給手段
７ａ    ガス導入口
７ｂ    排気口
１４ａ    ブチルゴム
１４ｂ    アルミニュウム箔
２５    突起構造体
【図１】
2009256720.tif 000003
【図２】
2009256720.tif 000004
【図３】
2009256720.tif 000005