基板ホルダ及び真空成膜装置
【課題】基板を密着して保持することができ、基板の温度を正確に調整することができ、基板に高品質な膜を成膜を形成することができる真空成膜装置を提供すること。
【解決手段】基板と当接する基板保持面を備え、基板保持面が曲面形状であるホルダと、基板と基体支持面との接触状態を検出する接触検出機構と、ホルダの基板保持面の外側に配置され、基板の端面に対して荷重を付与し、基板を支持する荷重付与機構と、接触検出機構の出力に基づいて荷重付与機構が基板に付与する荷重を制御する制御部とを有する構成とすることで、上記課題を解決する。
【解決手段】基板と当接する基板保持面を備え、基板保持面が曲面形状であるホルダと、基板と基体支持面との接触状態を検出する接触検出機構と、ホルダの基板保持面の外側に配置され、基板の端面に対して荷重を付与し、基板を支持する荷重付与機構と、接触検出機構の出力に基づいて荷重付与機構が基板に付与する荷重を制御する制御部とを有する構成とすることで、上記課題を解決する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を保持する基板ホルダ及び基板ホルダに保持した基板上に真空成膜法により成膜する真空成膜装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、医療用の診断画像の撮影や工業用の非破壊検査などに、被写体を透過した放射線（Ｘ線、α線、β線、γ線、電子線、紫外線等）を電気的な信号として取り出すことにより放射線画像を撮影する、放射線画像検出器が利用されている。
この放射線画像検出器としては、放射線を電気的な画像信号として取り出す放射線固体検出器（いわゆる「Flat Panel Detector」 以下「ＦＰＤ」ともいう。）や、放射線像を可視像として取り出すＸ線イメージ管などがある。
【０００３】
また、ＦＰＤには、アモルファスセレン等の光導電膜とＴＦＴ(Thin Film Transistor)等を用い、放射線の入射によって光導電膜が発した電子−正孔対（ｅ−ｈペア）を収集してＴＦＴによって電化信号として読み出す、いわば放射線を直接的に電気信号に変換する直接方式と、放射線の入射によって発光（蛍光）する蛍光体で形成された蛍光体層（シンチレータ層）を有し、この蛍光体層によって放射線を可視光に変換し、この可視光を光電変換素子で読み出す、いわば放射線を可視光として電気信号に変換する間接方式との、２つの方式がある。
【０００４】
ここで、基板上に蛍光体層や、アモルファスセレンなどの光導電膜等の膜を形成する装置としては、一定圧力に減圧した真空チャンバ内で、蒸発材料を蒸発させることにより基板上に蒸着膜を形成する真空蒸着装置がある。
【０００５】
真空蒸着装置では、蒸発源から蒸発されて蒸気として上昇する蒸発材料を蒸着させることで基板に蒸着膜を形成するため、基板を蒸発源よりも鉛直方向上側に配置する。そのため、蒸着装置では、基板ホルダにより蒸発材料が蒸着される面を鉛直方向下側に開放した状態で基板を保持する。
【０００６】
基板を保持する基板ホルダとしては、例えば、引用文献１に基板支持面が筒状の凹面であるベースと、このベースの基板支持面上の基板の湾曲していない２辺の端面を、当該基板支持面に沿って内向きに押さえつける複数の弾性体とを備えることを特徴とする基板ホルダ（基板保持装置）が記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１４７８６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
引用文献１に記載の基板ホルダのように、基板を湾曲させ、さらに、基板の端面を内向きに押さえ付けることにより、基板を基板支持面上に密着させて保持することができ、さらに、基板が熱膨張しても、その熱膨張を吸収することができ、基板に変形や割れ等の不具合が生じるのを防止することができる。
【０００９】
しかしながら、引用文献１に記載の基板ホルダでは、装着時には、基板と基板ホルダとが密着しているが、基板への成膜中に徐々に基板ホルダと基板とが離れる、つまり基板がホルダに対して浮くことがある。基板ホルダに対して基板が浮くと基板に形成される蒸着膜にむらが生じるという問題がある。特に、基板ホルダからの伝熱により基板の温度調節を行う場合は、基板に温度ムラが生じるため蒸着膜のむらが大きくなる問題となる。
他方、基板の浮きを防ぐために予め基板に大きな荷重をかけると、基板の座屈等の原因となり、大きな荷重を付加し、収縮した基板に成膜すると、成膜した蒸着膜が不均一になることがあるという問題もある。
【００１０】
本発明の目的は、上記従来技術に基づく問題点を解消し、基板との密着性が高く、基板に熱を均一に伝熱することができる基板ホルダを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、上記従来技術に基づく問題点を解消し、基板を密着して保持することができ、基板の温度を正確に調整することができ、基板に高品質な膜を成膜を形成することができる真空成膜装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、成膜される基板を保持する基板ホルダであって、曲面形状であり、前記基板と当接する基板支持面を有する基体部と、前記基板と前記基体支持面との接触状態を検出する接触検出機構と、前記基体部の前記基板支持面の外側に配置され、前記基板の端面に対して荷重を付与し、前記基板を支持する荷重付与機構と、前記接触検出機構の出力に基づいて前記荷重付与機構が前記基板に付与する荷重を制御する制御部とを有する基板ホルダを提供するものである。
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の第２の態様は、真空成膜法によって基板に成膜を行なう真空成膜装置であって、前記基板と当接する基板保持面を備え、前記基板保持面が曲面形状であるホルダと、前記基板と前記基体支持面との接触状態を検出する接触検出機構と、前記ホルダの前記基板保持面の外側に配置され、前記基板の端面に対して荷重を付与し、前記基板を支持する荷重付与機構と、前記接触検出機構の出力に基づいて前記荷重付与機構が前記基板に付与する荷重を制御する制御部とを有する真空成膜装置を提供するものである。
【００１３】
ここで、前記接触検出機構は、複数の前記検出端子を有し、前記検出端子により、複数箇所の前記基板と前記ホルダとの接触状態を検出することが好ましい。
また、前記検出端子は、前記ホルダの前記基板と接触する面に設置され、前記基板の変位を検出する変位センサであることが好ましい。
または、前記検出端子は、前記ホルダの前記基板と接触する面に設置され、前記基板の温度を検出する温度センサであることも好ましい。
【００１４】
また、前記制御部は、前記荷重付与機構が前記基板に付与する荷重を一定量ずつ変化させ、前記基板への荷重を調整することが好ましい。
また、前記ホルダは、前記基板と接触する面に伝熱シートを有することが好ましい。
また、前記荷重付与機構は、前記基板の一方の端面に荷重を付与する第１のアクチュエータと、前記端面に対向する他方の端面に荷重を付与する第２のアクチュエータとを有することが好ましい。
ここで、前記荷重付与機構は、前記第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータをそれぞれ複数有することが好ましい。
前記制御部は、各アクチュエータが基板に付与する荷重を個別に調整することが好ましい。
また、前記荷重付与機構は、前記基板の一方の端面に荷重を付加し、前記端面に対向する他方の端面を固定する機構であることも好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の基板ホルダによれば、基板に適切な荷重を付与した状態で基板と基板支持面とを密着させることができる。これにより、基板に熱を均一に伝えることができ、さらに過度な荷重が付与されることを防止できる。これにより、基板の全面を均一な状態で保持することができ、均一な膜を成膜することができる。
また、本発明の真空成膜装置によれば、基板に適切な荷重を付与した状態で基板と基板支持面とを密着させることができるため、過度な荷重を付与することなく、基板の温度を正確に調整することができる。これにより、基板の表面に均一な膜を成膜することができ、基板が変形することも防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に係るに基板ホルダ及び真空成膜装置について、添付の図面に示す実施形態を基に詳細に説明する。
【００１７】
図１（Ａ）は、本発明の基板ホルダを用いる本発明の真空成膜装置の一実施形態である真空蒸着装置の概略構成を模式的に示す正面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す真空蒸着装置の基板ホルダ及びホルダ装着部周辺を拡大して示す拡大正面図である。ここで、図１（Ａ）には、真空蒸着装置１０の基板ホルダ１３とホルダ装着部１４とを密着させた状態を示し、図１（Ｂ）には、基板ホルダ１３とホルダ装着部１４とを密着させていない状態を示す。
【００１８】
図１に示す真空蒸着装置１０は、真空チャンバ１２と、基板ホルダ１３と、ホルダ装着部１４と、蒸発源１６と、真空ポンプ１８とバルブ２０と排気経路２２とでを有する。
真空蒸着装置１０は、真空チャンバ１２内を減圧して、蒸発源１６に収容した蒸発材料を加熱融解して蒸発させることにより、ホルダ装着部１４が保持した基板Ｓの表面に、蒸発材料を成膜する。
なお、本発明の真空蒸着装置１０は、図示した部材以外にも、アルゴンなどの不活性ガス等の各種のガスを真空チャンバ１２内に導入するためのガス導入手段、蒸発源１６からの蒸発蒸気を遮蔽するためのシャッタ、蒸発材料が基板Ｓ以外に付着することを防止し、蒸発源１６から蒸発した蒸発材料Ｍを基板Ｓに案内する防着カバー等、真空蒸着装置もしくは真空蒸着ユニットが有する各種の部材を有してもよいのは、もちろんである。
【００１９】
本発明において、使用する基板Ｓには、特に限定はなく、ガラス板、プラスチック（樹脂）製のフィルムや板、金属板等、製造する製品に応じて種々の材料を用いることができる。
また、基板Ｓに成膜（形成）する膜にも、特に限定はなく、真空蒸着によって成膜可能なものが、全て利用可能である。
【００２０】
ここで、後に詳述するが、本発明の真空成膜装置は、基板の自重の変化など、蒸着時に基板の状態が変化した場合も、基板の温度を正確に測定することができるため、一定の温度で基板上に蒸着膜を形成することができる。
そのため、本発明は、所定温度で一定時間蒸着を行う必要のある厚膜の成膜には特に好適であり、特に２００〜１０００μｍ程度の膜厚が必要な、直接方式の放射線画像検出器（フラットパネル検出器（ＦＰＤ（Flat Panel Detector)）の光導電層の成膜に好適に用いることができる。中でも特に、ＦＰＤの光導電層となるアモルファスセレンの成膜は、成膜材料であるセレンが低い温度で蒸発するため、より一定の温度条件とすることで好適に均一なアモルファスセレンの蒸着膜を形成することができる。
【００２１】
また、本発明の真空成膜装置をＦＰＤの製造に利用する場合には、アモルファスセレン等の光導電膜とＴＦＴ(Thin Film Transistor)等を用い、放射線の入射によって光導電膜が発した電子−正孔対（ｅ−ｈペア）を収集して、ＴＦＴのスイッチングを行った個所から電流として感知することで放射線画像を得る、電気読取方式のＦＰＤの製造でもよく、また、アモルファスセレン化合物等から形成される記録用光導電層および読取用光導電層と、両導電層の間に形成されるＡｓ2Ｓｅ3等から形成される電荷蓄積層とを有し、放射線の照射によって潜像電荷を蓄積し、読取光の照射によって潜像電荷を流して電流として感知することで放射線画像を得る、光読取方式のＦＰＤの製造でもよい。
【００２２】
真空チャンバ１２は、鉄，ステンレス，アルミニウム等で形成される気密性の高い容器である。真空チャンバ１２としては、真空蒸着装置で利用される種々の真空チャンバ（ベルジャー、真空槽）を用いることができる。また、真空チャンバ１２には、排気経路２２を介して、真空ポンプ１８が接続されている。また、排気経路２２には、排気経路２２を気密に閉塞し、真空ポンプ１８からの排気量を調整するバルブ２０が配置されている。バルブ２０としては、電磁弁、油圧式弁等種々のバルブを用いることができる。
【００２３】
真空ポンプ１８は、真空チャンバ１２の内部の空気を排気することで、真空チャンバ１２内部を所定の真空度に減圧する。
真空ポンプ１８は、特に制限はなく、必要な到達真空度を達成できるものであれば、真空蒸着装置で利用されている各種のものが利用可能である。一例として、油拡散ポンプ、クライオポンプ、ターボモレキュラーポンプ等を利用すればよく、また、補助として、クライオコイル等を併用してもよい。
【００２４】
次に、基板ホルダ１３について説明する。
図２は、本発明の基板ホルダ１３の概略構成を模式的に示す正面図であり、図３は、図２に示す基板ホルダ１３の上面図である。
基板ホルダ１３は、基板Ｓを保持する基体部３０と、後述する温調プレート５０から供給される熱を伝える伝熱シート３２と、基板Ｓとの接触状態を検出する接触検出機構３４と、基板Ｓを基体部３０に固定するための荷重を付加する荷重付与機構３６と、荷重付与機構３６が基板Ｓに付加する荷重を調整する制御部４６とを有し、基板Ｓの蒸着膜を蒸着させる領域を開放した状態で、基板Ｓを保持する。ここで、図２では、接触検出機構３４及び荷重付与機構３６と制御部４６との関係を示すために図示を省略したが、基板ホルダ１３は、図１に示すように、接触検出機構３４及び荷重付与機構３６と制御部４６との情報の送受信を中継するホルダ通信部４８を有する。また、後述するホルダ装着部１４は、制御部４６に接続する基体通信部５４を有する。すなわち、接触検出機構３４（その温度センサ３８）および荷重付与機構３６（そのヒータ４０）は、ホルダ通信部４８および基体通信部５４を介して、制御部４６に接続される。
【００２５】
基体部３０は、所定方向（図１（Ａ）中左右方向）の断面の基板Ｓと接する（正確には、伝熱シート３２を介して基板Ｓと接する）領域が凹、つまり、基板Ｓと接する面（以下「基板支持面３０ａ」という。）が端部から中央部に向かうに従って基板支持面３０ａとは反対側の面との距離が短くなる曲線となり、かつ、所定方向に垂直な方向（図１（Ａ）中紙面奥行き方向）の断面の基板支持面３０ａが直線となる板形状である。
また、曲線方向の両端部、つまり、基板支持面３０ａの基板Ｓと接する領域の外側には、突起部３０ｂが設けられれている。
【００２６】
伝熱シート３２は、熱伝導性の材料で形成されたシート状の部材であり、基体部３０の基板支持面３０ａに配置されている。伝熱シート３２を基体部３０と基板Ｓとの間に設けることで、基体部３０の熱を効率よく、かつ均一に基板Ｓに伝えることができる。
伝熱シート３２としては、種々の熱伝導性シートを用いることができるが、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、エチレンプロピレン系樹脂等の樹脂に熱伝導性粒子、熱伝導性フィラー等を分散させたシートを用いることが好ましい。
ここで、伝熱シート３２は、基板Ｓ側の面に非粘着層を設けることが好ましい。基板Ｓ側に非粘着槽を設けることで、基板Ｓの着脱を容易に行うことができる。さらに、非粘着性層としては、電子線照射等による表面処理層、プラスチックフィルム、非粘着性樹脂のコーティング層を用いたり、熱伝導性シートの基板側の表面にパウダー加工を施したりすることが好ましい。
【００２７】
接触検出部３４は、図３に示すように、基体部３０にマトリックス状（つまり二次元的）に配置されている複数の温度センサ３８を有する。
温度センサ３８は、先端が基板支持面３０ａの表面に露出しており、また、温度センサ３８に対応する位置の伝熱シート３２には、穴が設けられている。
このように、温度センサ３８は、基板ホルダ１３の基板Ｓと接触する面に露出し、基板支持面３０ａに密着して保持されている基板Ｓと当接して、基体部３０に保持されている（正確には、伝熱シート３２を介して保持されている）基板Ｓの温度を測定する。
この温度センサとしては、公知の各種のものが利用可能であり、一例として、種類の異なる２本の金属線の両端を接合して両端の接点に温度差が生じた際に発生する熱起電力で温度を測定する熱電対、温度による抵抗変化で温度を測定する測温抵抗体やサーミスタ等が例示される。
【００２８】
荷重付与機構３６は、基体部３０の両突起部３０ｂに所定間隔離間して配置された複数のアクチュエータ３９を有する。つまり、複数のアクチュエータがそれぞれの突起部３０ｂに複数列状に配置されている。
アクチュエータ３９は、発熱体等の加熱機構であるヒータ４０と、ヒータ４０による熱により伸縮する材料で形成されている熱膨張部材４２と、断熱材料で形成されており、基板Ｓの基板支持面３０ａとは反対側の面を支持して基板Ｓを係止する突起を備える係止部４４とを有し、基板Ｓの側面から基体部３０の基板支持面３０ａに沿う方向に基板Ｓへ荷重を付与する。
このアクチュエータ３９は、突起部３０ｂの内面から基板Ｓに向かって、ヒータ４０、熱膨張部材４２、係止部４４の順で配置されている。つまり、アクチュエータ３９は、ヒータ４０が突起部３０ｂに固定され、係止部４４が基板Ｓと当接し、熱膨張部材４２がヒータ４０と係止部４４との間に配置されている。
【００２９】
このように、荷重付与機構３６は、両突起部３０ｂにそれぞれ配置したアクチュエータ３９の係止部４４により基板Ｓを基板支持面３０ａに向けて付勢することで、基板Ｓを伝熱シート３２を介して基板支持面３０ａに密着させつつ（以下単に「基板支持面３０ａに密着させつつ」とする。）、固定する。上述したように基板保持面３０ａは、凹面形状であるため、基板Ｓの端部を基板保持面３０ａに沿う方向に付勢することで、基板Ｓを固定する。
【００３０】
さらに、アクチュエータ３９は、ヒータ４０により熱膨張部材４２を加熱し、熱膨張部材４２を膨張させることで係止部４４を移動させることができる。
荷重付与機構３６は、各アクチュエータ３９の係止部４４を移動させ、対向する突起部３０ｂに配置された係止部４４間の距離を調整することで、基板Ｓに付与する荷重を調整することができる。
なお、本実施形態では、ヒータにより熱膨張部材を加熱したが、ヒータに替えて加熱冷却機構を用いてもよい。加熱冷却機構を用いることで、熱膨張部材を伸縮させることができ、基板Ｓに付与する荷重を増減させることができる。
【００３１】
制御部４６は、接触検出部３４の温度センサ３８及び荷重付与機構３６の各アクチュエータ３９のヒータ４０と接続している。
制御部４６は、温度センサ３８が検出した温度に基づいて、基板Ｓを基体部３０の基板支持面３０ａとの接触状態を判断し、その判断結果に基づいて、各アクチュエータ３９のヒータの加熱量を調整することで、基板Ｓに付加する荷重を調整する。
一例としては、温度センサ３８が検出する温度が単位時間で一定温度以上低下した場合は、基板Ｓが温度センサ３８から離れたと判断し、離れた位置の基板に対応する位置のアクチュエータ３９のヒータ４０を加熱する。該当するアクチュエータ３９のヒータ４０を加熱することで、係止部４４を移動され、基板Ｓに加える荷重が大きくなり、基板Ｓが基板保持面３０ａ側に押される。
このようにして、基板保持面３０ａと離れていた基板Ｓを、基体部３０の基板支持面３０ａと密着させる。
【００３２】
ここで、制御部４６が、基板Ｓに付加する荷重を調整する方法は、特に限定されず、例えば、ヒータ４０が熱膨張部材４２を加熱する加熱量を一定量大きくして、アクチュエータ３９が付与する荷重を変化させて、荷重を変化させる毎に接触検出機構３４が検出した接触状態が所望の状態となっているかを確認し、所望の接触状態となるまで付与荷重を段階的に変化させる方法や、予め算出した、接触検出機構３４の検出値と膜厚と付与荷重の関係に基づいて、アクチュエータ３９により付与する荷重を変化させる方法等を用いることができる。
【００３３】
ここで、図３では図示を省略したが、基板ホルダ１３は、さらに、ホルダ通信部４８を有する。
ホルダ通信部４８は、基体部３０の端部に配置され、接触検出部３４の温度センサ３８及び荷重付与機構３６の各アクチュエータ３９のヒータ４０と接続している。ホルダ通信部４８は、接触検出部３４が検出した温度測定信号を、後述する基体通信部５４に出力する。
なお、ホルダ通信部４８は、接触検出部３４（温度センサ３８）による温度の測定信号（電気信号）を、そのまま基体通信部５４に出力してもよく、あるいは、接触検出部３４による温度測定信号をデジタルの信号に変換して基体通信部５４に出力してもよい。
【００３４】
ホルダ装着部１４は、基板ホルダ１３及び基板Ｓを加熱及び／または冷却する温調プレート５０と、基板ホルダ１３を支持する支持部５２と、基板ホルダ１３のホルダ通信部４６から出力された信号を受信する基体通信部５４とを有する。
【００３５】
温調プレート５０は、内部に温調機構５０ａが配置された板状部材であり、真空チャンバ１２の上面に配置されている。
温調プレート５０は、基板ホルダ１３を加熱、冷却し、基板Ｓの温度を調節する。
ここで、温調機構５０ａとしては、温調プレート５０内に管路を通し、その管路内に温媒を循環させることで温調プレート５０を加熱冷却する方法、温調プレート内にペルチェ素子を配置し印加電流を制御することで、温調プレートを加熱冷却する方法等が例示される。また、温調プレート５０を加熱のみで温度制御する場合は、電熱線を配置し、加熱する方法も用いることができる。
【００３６】
支持部５２は、温調プレート５０に配置され、基板ホルダ１３の外周を支持するフックを有する。また、支持部５２のフックは、昇降機構により図１中上下方向に移動する。
支持部５２は、基板Ｓを支持するフックを温調プレート５０側（図１（Ａ）に示す位置）に移動させて、基板ホルダ１３の蒸着源１６側の面から、基板ホルダ１３の縁部を支持し、基板ホルダ１３の基体部３０（の基板保持面３０ａとは反対側の面）と温調プレート５０とを密着させる。
また、蒸着を終了した後等の基板ホルダ１３を支持部５２から取り外す場合は、支持部５２は、フックを蒸発源１６側（図１（Ｂ）に示す位置）に移動させ、基板ホルダ１３を密着した上体から開放し、基板ホルダ１３を取り外す。
ここで、昇降機構としては、例えば、リニア機構、バネの付勢力により移動させる機構、ワイヤにより移動させる機構等を用いることができる。
【００３７】
基体通信部５４は、温調プレート５０の基板ホルダ１３側の面に配置される。基体通信部５４は、基板ホルダ１３の支持時に、基板ホルダ１３のホルダ通信部４８と接触し、ホルダ通信部４８から出力された信号を受信する。
図４（Ａ）に、ホルダ通信部４８および基体通信部５４を拡大した模式図を示す。ホルダ通信部４８は、温度センサ３８に電気的に接続するソケット４９（４９ａおよび４９ｂ）を有する。他方、基体通信部５４は、互いに独立した信号線（電気信号線）に接続する、個々のソケット４９に個々に挿入されて係合する端子５５（５５ａおよび５５ｂ）を有する。なお、本発明においては、ホルダ通信部４８が端子５５を有し、基体通信部５４がソケット４９を有する構成でもよい。
前述のように、支持部５２が基板ホルダ２６（フック）を上昇させて基板ホルダ１３と温調プレート５０とを密着させた際に、端子４５がソケット４９に挿入して係合し、ホルダ通信部４８と基体通信部５４とが電気的に接続される。
【００３８】
ソケット４９と端子５５の形状には、特に限定はないが、好ましくは、例えば、図４（Ｂ）に模式的に示すように、端子５５を棒状（円柱状）、ソケット４９を円筒状として、端子５５をソケット４９に圧入（嵌挿）する構成とする。あるいは、図４（Ｃ）に模式的に示すように、端子５５を棒状として、筒状のソケット３９の内部に端子４５が圧入可能な導電部材Ｃを設けて、端子５５をソケット４９に圧入する構成とする。
正確な温度測定を行なうためには、ホルダ通信部４８と基体通信部５４（両者のコネクタ部）の接触電気抵抗を防ぐことが重要である。そのため、このような構成とすることにより、ホルダ通信部４８と基体通信部５４との密着力を向上し、かつ、接触面積も向上して、ホルダ通信部４８から基体通信部５４へ、より安定した信号の出力が可能となる。
【００３９】
蒸発源１６は、真空チャンバ１２内のホルダ装着部１４に対向し、かつホルダ装着部１４よりも鉛直方向下側に配置されており、蒸発材料Ｍを加熱し、溶融させて、基板Ｓに向けて蒸発させる。
蒸発源１６としては、例えば、蒸発材料Ｍを収容（または貯留）するルツボと、ルツボを加熱し蒸発材料を加熱する加熱源とで構成され、加熱源によりルツボを抵抗加熱することで、蒸発材料Ｍを加熱し蒸発させる蒸発源を用いることができる。
【００４０】
また、蒸発源は、上記構成のものに限定はされず、ルツボには、いわゆるボート型のルツボや、上端面が開放する円筒形などのカップ型のルツボなど、各種のルツボが全て利用可能である。
また、蒸発源の加熱機構としては、抵抗加熱用のルツボに電流を印加し加熱する加熱機構に限定はされず、誘導加熱や電子線（ＥＢ）加熱等、蒸着時の真空度などの成膜条件等に応じて利用可能であれば、真空蒸着で利用される各種の加熱機構が全て利用可能である。
【００４１】
ここで、蒸発源には、蒸発材料（またはルツボ）の温度を測定する温度測定手段を配置してもよい。ここで、温度測定手段としては、熱電対などが例示される。
温度測定手段により温度を測定し、その測定結果に応じて、蒸発源による加熱量を調整することで、蒸発材料の温度を一定にすることができる。これにより、蒸発材料を安定して蒸発させることができる。
【００４２】
なお、本実施形態の真空蒸着装置１０では、蒸発源１６を１個としたが、本発明はこれに限定されず、複数の蒸発源１６を配置してもよく、また、真空蒸着装置１０は、互いに異なる蒸発材料を収容する複数の蒸発源１６によって、多元の真空蒸着を行うものであってもよい。
【００４３】
温度制御部５６は、制御部４６から送信される基板Ｓの温度の測定値に基づいて、加熱冷却機構５０ａの加熱・冷却量を制御し、基板Ｓの温度を所望の温度にする。
【００４４】
以下、図１に示す真空蒸着装置１０の作用を説明することにより、本発明の基板ホルダ及び真空成膜装置について、より詳細に説明する。
【００４５】
まず、基板Ｓを基板ホルダ１３に収容する。
次に、蒸発源１６に所定量の蒸発材料を充填し、かつ、基板Ｓを収容した基板ホルダ１３をホルダ装着部１４の所定位置に装着する。具体的には、基板ホルダ１３をフックにより固定して、温調プレート５０と基板支持面３０ａとを密着させ、かつ、基体通信部５４とホルダ通信部４６とを接続する。
【００４６】
次いで、真空チャンバ１２を閉塞して、真空ポンプ１８によって排気して、所定の真空度まで排気する。
真空ポンプ１８により排気して、系内（つまり真空チャンバ１２内）を高い真空度する。さらに、ガス導入部等からアルゴンガスを系内に導入して、０．０１〜３Ｐａ程度の真空度（以下、便宜的に中真空とする）とすることが好ましい。
【００４７】
真空チャンバ１２内の真空度が所定の真空度になった時点で、蒸発源１６に通電して蒸発材料の加熱を開始する。
【００４８】
その後、蒸発材料Ｍ（及び／または、ルツボ）の温度が所定の温度になった時点で、、基板Ｓへの蒸着膜の形成を開始する。
基板Ｓへの蒸着膜の形成時、接触検出部３４の温度センサ３８は、基板Ｓの温度を測定し、測定データをホルダ通信部４６に送る。ホルダ通信部４６に送られた測定データは、基体通信部５４に送られ、その後、制御部４６に送られる。
制御部４６は、接触検出部３４の温度センサ３８の測定値に基づいて、基板ホルダ１３の基体部３０の基板支持面３０ａと基板Ｓとの（伝熱シート３２を介した）接触状態を検出し、検出結果に基づいて、荷重付与機構３６が基板Ｓに付与する荷重を調整する。具体的には、基板Ｓと基体支持面３０ａとが離れていること（つまり、密着していない）ことを検出したら、荷重付与機構３６のヒータ４０により熱膨張部材４２を加熱して基板Ｓに付与する荷重を大きくし、基板Ｓを基板支持面３０ａに密着させる。
さらに、温度制御部５６は、接触検出部３４で測定された測定値に基づいて制御部４６で算出された基板Ｓの温度の測定データに基づいて、温調プレート５０の加熱・冷却量を調整する。
このように、基板Ｓに付与する荷重及び温度プレートの５０への加熱・冷却量を調整しつつ、基板Ｓに蒸着膜を形成する。
【００４９】
所定の層厚の蒸着膜を形成したら、蒸発源１６の加熱を停止し、真空チャンバ１２内を大気圧に戻して、真空チャンバ１２を開放して、蒸着膜を形成した基板Ｓを取り出す。
なお、蒸着膜の層厚（膜厚）は、予め知見した加熱条件に応じた成膜レートによって制御してもよく、変位計等を用いて層厚を直接測定して制御してもよく、水晶振動子等を用いる蒸発量計等によって制御してもよい。
このようにして、真空蒸着装置１０は、基板Ｓ上に蒸発材料の蒸着膜を形成する。
【００５０】
本発明によれば、接触検出機構３４の検出結果に基づいて、荷重付与機構３６が基板Ｓに付与する荷重を調整することで、蒸着材料が蒸着して基板の自重が変化した場合でも基板の自重に合わせて適切な荷重を付加することができ、基板Ｓを基板ホルダ１３の基板保持面３０ａに密着させることができる。つまり、基板Ｓと基板ホルダ１３との密着不良を防止できる。また、基板を基板支持面Ｓに沿って湾曲させて保持することで、基板が大型化した場合でも基板を撓ませることなく安定して保持することができる。
また、基板Ｓと基板ホルダ１３との接触状態を検出して、付加荷重を調整することで、適切な荷重で基板Ｓを保持することができ、過度な荷重を付与することで基板Ｓが変形することを防止できる。
このように、適切な荷重を付加して基板Ｓと基板ホルダ１３とを密着させることで、基板ホルダから基板に安定して伝熱することができ、基板Ｓの面内温度を均一にすることができ、基板により高品質な蒸着膜を形成することができる。
【００５１】
さらに、基板を保持する基板ホルダに配置した接触検出機構の温度センサにより基板の温度を測定することで、基板と測定部との接触状態、接触位置を一定にすることができ、一定の条件で基板の温度を測定することができる、つまり、正確に基板の温度を測定することができる。
さらに、測定値を電気的な信号として基板ホルダから取り出すことにより、ホルダ通信部と基体通信部との接触状態によらず、測定値を取り出すことができる。これにより、基板ホルダを着脱可能な構成としても、検出した測定データをそのまま制御部に送ることができ、基板の接触状態、温度を変動なく検出することができる。
【００５２】
測定値を一定条件で検出できることで、基板の温度を安定して調整することができ、基板上に均一で高品質な蒸着膜を形成することができる。
これにより、低温で膜厚の厚い蒸着膜を蒸着させる場合でも、基板上に均一で高品質な蒸着膜を形成することができる。
このように、基板の温度を安定できることで、直接方式の放射線画像検出器（フラットパネル検出器（ＦＰＤ（Flat Panel Detector)）の厚膜の光導電層を好適に形成することができ、中でも特に、ＦＰＤの光導電層となるアモルファスセレンの蒸着膜を形成することができる。
【００５３】
また、係止部４４を断熱材で形成することで、ヒータ４０及び熱膨張部材４２の熱が基板Ｓに伝達することを防止でき、また、基板Ｓの熱が熱膨張部材４２に伝達することも防止できる。このように、係止部材により基板Ｓと熱膨張部材４２との間で熱が伝わることを防止することにより、基板Ｓに付加する荷重の制御を簡単にすることができ、基板Ｓの温度管理も簡単にすることができる。
【００５４】
ここで、接触検出機構の温度センサは、本実施形態のように基体部に複数個配置することが好ましいが、本発明はこれに限定されず、一箇所のみに配置してもよく、あるいは、マトリックス状ではなく一次元的に配列してもよい。
本実施形態のように温度センサを複数箇所に配置し、基板の複数箇所の温度を検出することで、基板の一部が離れた場合でも検出することができ、基板と基板ホルダを確実に密着させることができる。
また、基板の複数箇所の温度を検出することで、基板の温度をより正確に検出することができ、基板のエリア毎の接触状態の検出が可能となる。さらに、基板の複数箇所の温度を検出することで、基板のエリア毎の温度管理も可能となる。
【００５５】
また、制御部は、基体部の突起部にそれぞれ複数配置された荷重付与機構のアクチュエータが基板に付与する荷重を個別に調整することが好ましい。
このように、アクチュエータ毎に荷重を調整し、基板の領域毎、特に、基板保持面の断面が直線となる方向毎に付加を調整することで、基板に付与する荷重をより少なくすることができ、また、基板の接触状態をより均一にすることができる。
【００５６】
ここで、真空蒸着装置１０は、さらに、温調プレート５０の下面、つまり、温調プレート５０と基板ホルダ１３との間に、熱をムラなく均一に基板Ｓに伝えるための伝熱シート（具体的には、熱伝導性シート）を設けることが好ましい。伝熱シートを配置することで、温調プレート５０の熱を効率よく、かつ均一に基板ホルダに伝えることができる。
また、本実施形態では、温調プレートの内部に加熱・冷却機構を設けたが、本発明はこれに限定されず、温調プレートを、基板ホルダを支持する支持板と、支持板の基板ホルダに接する面とは反対側の面に配置された加熱・冷却機構とで構成してもよい。この場合は、支持板と加熱・冷却機構との間にも上述した伝熱シートを設けることが好ましい。
【００５７】
また、本実施形態では、基板を固定して成膜したが、本発明はこれに限定されず、蒸発材料の成膜時に、基板を回転させてもよく、または、基板を往復移動させてもよい。
また、本発明の真空成膜装置は、基板Ｓ（基板ホルダ１３）の搬送手段と複数の連接した真空蒸着装置とで構成し、１つの基板Ｓに複数層の膜を成膜してもよい。
このように、基板を保持する基板ホルダを移動させて基板上に多層の蒸着膜を成膜する場合も、真空蒸着装置の条件に応じて、適切な荷重を付与することができ、基板上に多層の蒸着膜を形成し、基板の自重が変化しても基板と基板ホルダとを密着させることができ、基板に均一な蒸着膜を形成することができる。また、真空蒸着装置によらず、同様の条件で基板と基板ホルダとの接触状態を検出できる。
【００５８】
また、基板ホルダは、さらに、基板の荷重付与機構が配置されていない端面側に沿って、ガイドを配置することが好ましい。ガイドを配置することで、基板が基板支持面の断面が直線となる方向にずれることを防止できる。
【００５９】
また、本実施形態では、荷重付与機構のアクチュエータを基板の両端面に配置したが、本発明はこれに限定されず、基板の一方の端面側は、固定し、基板の他方の端面側のみにアクチュエータを配置した構成としてもよい。つまり、基板の一方の端面は固定し、基板の他方の端面に付与する荷重のみをアクチュエータにより調整しても、適切な荷重で、基板と基板ホルダとを密着させることができ、基板を均一に加熱することができ、基板上に均一な蒸着膜を形成することができる。
【００６０】
また、本実施形態では、基板の向い合う２つの端面に対してアクチュエータを配置したが、基板の４辺に対してアクチュエータを配置し、各アクチュエータにより基板の４辺に付与する荷重を調整してもよい。
【００６１】
また、上述したように、基板により適切な荷重を付与することができ、基板と基板ホルダとの密着状態をより精密に調整できるため、アクチュエータを複数を配置することが好ましいが、本発明はこれに限定されず、基板の端面に付与する荷重を１つのアクチュエータで調整してもよい。つまり、基板の両端面にそれぞれ１つずつのアクチュエータを配置した構成としてもよい。
【００６２】
また、上記実施形態では、基体部の基板支持面を凹形状、つまり、基板支持面とは反対側の面側に凸となる形状としたが、本発明はこれに限定されず、基体部の基板支持面を凸形状、つまり、基板を接する面側に凸となる形状としてもよい。
図５は、本発明の基板ホルダの他の一例の概略構成を模式的に示す模式図である。
なお、図５に示す基板ホルダ６０は、基体部６２及び荷重付加機構６４の構成を除いて他の構成は、図２に示す基板ホルダ１３と同様であるので、基板ホルダ１３と同様の構成部分には同様の符番を付し、その詳細な説明は省略し、基板ホルダ６０に特有の部分について説明する。
【００６３】
基板ホルダ６０は、基板Ｓを保持する基体部６２と、伝熱シート３２と、接触検出機構３４と、荷重付与機構６４とを有する。また、図５では、図示を省略したが、図１及び図２に示す基板ホルダ１３と同様に、制御部及びホルダ通信部も有する。
【００６４】
基体部６２は、所定方向（図５（Ａ）中左右方向）の断面の基板Ｓと接する（正確には、伝熱シート３２を介して基板Ｓと接する）領域が凸、つまり、基板支持面６２ａが端部から中央部に向かうに従って、基板支持面６２ａとは反対側の面との距離が長くなる曲線となり、かつ、所定方向に垂直な方向（図５（Ａ）中紙面奥行き方向）の断面の基板支持面６２ａが直線となる板形状である。
また、基体部６２は、基板支持面６２ａとは反対側の面の端部に、支持部５２のフックにより支持される突起部６２ｂが設けられている。
【００６５】
荷重付与機構６４は、複数のアクチュエータ６６を有する。
アクチュエータ６６は、それぞれ基板支持面６２ａと突起部６２ｂとの間の２つの面（つまり、基板支持面６２ａの曲線の両端となる側の２つの側面）に配置されている。ここで、図４には、両端にそれぞれ１つずつのアクチュエータ６６を示すが、アクチュエータ６６は、図４中紙面奥行き方向に所定間隔離間して、複数配置されている。
【００６６】
このアクチュエータ６６は、ヒータ６８と、熱膨張部材７０と、係止部７２とを有し、基体部６６の側面にヒータ６８、熱膨張部材７０、係止部７２の順で積層されている。
係止部７２は、基板Ｓの端面の上下面（つまり、蒸着膜が形成される面とその反対側の面）を挟んで支持する。
荷重付与機構６４は、アクチュエータ６６の係止部７２により基板Ｓを外側に荷重を付与することで（つまり、基板Ｓを引っ張ることで）、基板支持面６２ａに密着させて支持する。
また、荷重付与機構６４は、ヒータ６８により熱膨張部材７０を加熱して熱膨張部材７０を膨張させ、係止部７２をより外側移動させることで、基板Ｓに付与している引っ張り方向の荷重を大きくすることができる。このように、基板Ｓを引っ張る力をより大きくすることで、凸状の基板保持面６２ａにより密着させることができる。これにより、基板Ｓが基板ホルダ６０と離れた場合は、荷重付与機構６８が基板Ｓに付与している引っ張り荷重をより大きくすることで、基板ホルダ６０の基体部６２の基板保持面６２ａ（より正確には伝熱シート３２）に密着させることができる。
【００６７】
このように、基体部の基板保持面を凸形状にし、基板に引っ張り荷重を付与することでも基板を基板ホルダに密着させることができる。また、荷重付与機構の荷重を調整することで、適切な荷重で基板と基板ホルダを密着させることができ、基板を変形させることなく、均一な蒸着膜を形成することができる。
【００６８】
以上、本発明に係る基板ホルダ及び蒸着装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよい。
【００６９】
また、上述の実施形態では、基板の温度調整にも用いることができ、装置を構成する部材を少なくすることができるため、接触検出機構として、温度センサを用い、温度変化により、基板と基板ホルダとの接触状態を検出したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、変位センサを上述した温度センサと同様に基体部側に配置し、基板Ｓの裏面の位置の変位を検出してもよく、また基板表面側に変位センサを配置し、基板表面の蒸着膜が形成される速度以上に基板の表面の変位が発生しているかを検出してもよい。
このように、変位を検出する場合は、基板と基板保持面との距離に応じて調整する荷重を調整してもよい。
また、基板が基体部と接触している間は所定電流が流れるようにし、基板と基体部とが離れると電流が流れなくなる電気的なセンサにより、基板と基体部との接触状態を検出してもよい。
なお、接触検出機構として温度センサ以外の検出端子を用いる場合は、検出素子の他に温調プレートによる基板の加熱を調整するために基板の温度を検出する温度センサを設けることが好ましい。
【００７０】
また、荷重付与機構に用いるアクチュエータもヒータと熱膨張部材との構成に限定されず、空気圧、電磁力、静電力等の種々の方式の付加する荷重を調整できるアクチュエータを用いることができる。例えば、エアシリンダーを用い、封入する空気の量で伸縮させるアクチュエータ、櫛歯状の電極を用い、ステップで電極を移動させるアクチュエータ等を用いることができる。
【００７１】
また、本実施形態では、着脱可能な基板ホルダを用いたが、基板ホルダを所定位置に固定した真空蒸着装置としてもよい。
また、本実施形態では、真空蒸着装置の例について説明したが、本発明は、これに限定はされず、スパッタリング装置、ＣＶＤ装置等、各種の真空成膜装置（気相堆積法による成膜装置）等、種々の基板上に膜を形成する装置に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】（Ａ）は、本発明の真空成膜装置の一実施形態の真空蒸着装置の概略構成を模式的に示す正面図であり、（Ｂ）は、真空蒸着装置の基板ホルダ及び基板ホルダを支持する支持部を拡大して示す拡大正面図である。
【図２】図１に示す基板ホルダの概略構成を模式的に示す正面図である。
【図３】図２に示した基板ホルダの上面図である。
【図４】（Ａ）は、図１に示す真空蒸着装置に利用可能なホルダ通信部および基体通信部の概略構成を模式的に示す図、（Ｂ）および（Ｃ）は、それぞれ、ホルダ通信部と基体通信部との接合の概略構成を模式的に示す部分断面図である。
【図５】本発明の基板ホルダの他の一例の概略構成を模式的に示す正面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１０ 蒸着装置
１２ 真空チャンバ
１３ 基板ホルダ
１４ ホルダ装着部
１６ 蒸発源
１８ 真空ポンプ
２０ バルブ
２２ 排気経路
３０ 基体部
３２ 伝熱シート
３４ 接触検出機構
３６ 荷重付与機構
３８ 温度センサ
４０ ヒータ
４２ 熱膨張材料
４４ 断熱材
４６ 制御部
４８ ホルダ通信部
５０ 温調プレート
５２ 支持部
５４ 基体通信部
５６ 温度制御部
Ｓ 基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を保持する基板ホルダ及び基板ホルダに保持した基板上に真空成膜法により成膜する真空成膜装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、医療用の診断画像の撮影や工業用の非破壊検査などに、被写体を透過した放射線（Ｘ線、α線、β線、γ線、電子線、紫外線等）を電気的な信号として取り出すことにより放射線画像を撮影する、放射線画像検出器が利用されている。
この放射線画像検出器としては、放射線を電気的な画像信号として取り出す放射線固体検出器（いわゆる「Flat Panel Detector」 以下「ＦＰＤ」ともいう。）や、放射線像を可視像として取り出すＸ線イメージ管などがある。
【０００３】
また、ＦＰＤには、アモルファスセレン等の光導電膜とＴＦＴ(Thin Film Transistor)等を用い、放射線の入射によって光導電膜が発した電子−正孔対（ｅ−ｈペア）を収集してＴＦＴによって電化信号として読み出す、いわば放射線を直接的に電気信号に変換する直接方式と、放射線の入射によって発光（蛍光）する蛍光体で形成された蛍光体層（シンチレータ層）を有し、この蛍光体層によって放射線を可視光に変換し、この可視光を光電変換素子で読み出す、いわば放射線を可視光として電気信号に変換する間接方式との、２つの方式がある。
【０００４】
ここで、基板上に蛍光体層や、アモルファスセレンなどの光導電膜等の膜を形成する装置としては、一定圧力に減圧した真空チャンバ内で、蒸発材料を蒸発させることにより基板上に蒸着膜を形成する真空蒸着装置がある。
【０００５】
真空蒸着装置では、蒸発源から蒸発されて蒸気として上昇する蒸発材料を蒸着させることで基板に蒸着膜を形成するため、基板を蒸発源よりも鉛直方向上側に配置する。そのため、蒸着装置では、基板ホルダにより蒸発材料が蒸着される面を鉛直方向下側に開放した状態で基板を保持する。
【０００６】
基板を保持する基板ホルダとしては、例えば、引用文献１に基板支持面が筒状の凹面であるベースと、このベースの基板支持面上の基板の湾曲していない２辺の端面を、当該基板支持面に沿って内向きに押さえつける複数の弾性体とを備えることを特徴とする基板ホルダ（基板保持装置）が記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１４７８６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
引用文献１に記載の基板ホルダのように、基板を湾曲させ、さらに、基板の端面を内向きに押さえ付けることにより、基板を基板支持面上に密着させて保持することができ、さらに、基板が熱膨張しても、その熱膨張を吸収することができ、基板に変形や割れ等の不具合が生じるのを防止することができる。
【０００９】
しかしながら、引用文献１に記載の基板ホルダでは、装着時には、基板と基板ホルダとが密着しているが、基板への成膜中に徐々に基板ホルダと基板とが離れる、つまり基板がホルダに対して浮くことがある。基板ホルダに対して基板が浮くと基板に形成される蒸着膜にむらが生じるという問題がある。特に、基板ホルダからの伝熱により基板の温度調節を行う場合は、基板に温度ムラが生じるため蒸着膜のむらが大きくなる問題となる。
他方、基板の浮きを防ぐために予め基板に大きな荷重をかけると、基板の座屈等の原因となり、大きな荷重を付加し、収縮した基板に成膜すると、成膜した蒸着膜が不均一になることがあるという問題もある。
【００１０】
本発明の目的は、上記従来技術に基づく問題点を解消し、基板との密着性が高く、基板に熱を均一に伝熱することができる基板ホルダを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、上記従来技術に基づく問題点を解消し、基板を密着して保持することができ、基板の温度を正確に調整することができ、基板に高品質な膜を成膜を形成することができる真空成膜装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、成膜される基板を保持する基板ホルダであって、曲面形状であり、前記基板と当接する基板支持面を有する基体部と、前記基板と前記基体支持面との接触状態を検出する接触検出機構と、前記基体部の前記基板支持面の外側に配置され、前記基板の端面に対して荷重を付与し、前記基板を支持する荷重付与機構と、前記接触検出機構の出力に基づいて前記荷重付与機構が前記基板に付与する荷重を制御する制御部とを有する基板ホルダを提供するものである。
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の第２の態様は、真空成膜法によって基板に成膜を行なう真空成膜装置であって、前記基板と当接する基板保持面を備え、前記基板保持面が曲面形状であるホルダと、前記基板と前記基体支持面との接触状態を検出する接触検出機構と、前記ホルダの前記基板保持面の外側に配置され、前記基板の端面に対して荷重を付与し、前記基板を支持する荷重付与機構と、前記接触検出機構の出力に基づいて前記荷重付与機構が前記基板に付与する荷重を制御する制御部とを有する真空成膜装置を提供するものである。
【００１３】
ここで、前記接触検出機構は、複数の前記検出端子を有し、前記検出端子により、複数箇所の前記基板と前記ホルダとの接触状態を検出することが好ましい。
また、前記検出端子は、前記ホルダの前記基板と接触する面に設置され、前記基板の変位を検出する変位センサであることが好ましい。
または、前記検出端子は、前記ホルダの前記基板と接触する面に設置され、前記基板の温度を検出する温度センサであることも好ましい。
【００１４】
また、前記制御部は、前記荷重付与機構が前記基板に付与する荷重を一定量ずつ変化させ、前記基板への荷重を調整することが好ましい。
また、前記ホルダは、前記基板と接触する面に伝熱シートを有することが好ましい。
また、前記荷重付与機構は、前記基板の一方の端面に荷重を付与する第１のアクチュエータと、前記端面に対向する他方の端面に荷重を付与する第２のアクチュエータとを有することが好ましい。
ここで、前記荷重付与機構は、前記第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータをそれぞれ複数有することが好ましい。
前記制御部は、各アクチュエータが基板に付与する荷重を個別に調整することが好ましい。
また、前記荷重付与機構は、前記基板の一方の端面に荷重を付加し、前記端面に対向する他方の端面を固定する機構であることも好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の基板ホルダによれば、基板に適切な荷重を付与した状態で基板と基板支持面とを密着させることができる。これにより、基板に熱を均一に伝えることができ、さらに過度な荷重が付与されることを防止できる。これにより、基板の全面を均一な状態で保持することができ、均一な膜を成膜することができる。
また、本発明の真空成膜装置によれば、基板に適切な荷重を付与した状態で基板と基板支持面とを密着させることができるため、過度な荷重を付与することなく、基板の温度を正確に調整することができる。これにより、基板の表面に均一な膜を成膜することができ、基板が変形することも防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に係るに基板ホルダ及び真空成膜装置について、添付の図面に示す実施形態を基に詳細に説明する。
【００１７】
図１（Ａ）は、本発明の基板ホルダを用いる本発明の真空成膜装置の一実施形態である真空蒸着装置の概略構成を模式的に示す正面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す真空蒸着装置の基板ホルダ及びホルダ装着部周辺を拡大して示す拡大正面図である。ここで、図１（Ａ）には、真空蒸着装置１０の基板ホルダ１３とホルダ装着部１４とを密着させた状態を示し、図１（Ｂ）には、基板ホルダ１３とホルダ装着部１４とを密着させていない状態を示す。
【００１８】
図１に示す真空蒸着装置１０は、真空チャンバ１２と、基板ホルダ１３と、ホルダ装着部１４と、蒸発源１６と、真空ポンプ１８とバルブ２０と排気経路２２とでを有する。
真空蒸着装置１０は、真空チャンバ１２内を減圧して、蒸発源１６に収容した蒸発材料を加熱融解して蒸発させることにより、ホルダ装着部１４が保持した基板Ｓの表面に、蒸発材料を成膜する。
なお、本発明の真空蒸着装置１０は、図示した部材以外にも、アルゴンなどの不活性ガス等の各種のガスを真空チャンバ１２内に導入するためのガス導入手段、蒸発源１６からの蒸発蒸気を遮蔽するためのシャッタ、蒸発材料が基板Ｓ以外に付着することを防止し、蒸発源１６から蒸発した蒸発材料Ｍを基板Ｓに案内する防着カバー等、真空蒸着装置もしくは真空蒸着ユニットが有する各種の部材を有してもよいのは、もちろんである。
【００１９】
本発明において、使用する基板Ｓには、特に限定はなく、ガラス板、プラスチック（樹脂）製のフィルムや板、金属板等、製造する製品に応じて種々の材料を用いることができる。
また、基板Ｓに成膜（形成）する膜にも、特に限定はなく、真空蒸着によって成膜可能なものが、全て利用可能である。
【００２０】
ここで、後に詳述するが、本発明の真空成膜装置は、基板の自重の変化など、蒸着時に基板の状態が変化した場合も、基板の温度を正確に測定することができるため、一定の温度で基板上に蒸着膜を形成することができる。
そのため、本発明は、所定温度で一定時間蒸着を行う必要のある厚膜の成膜には特に好適であり、特に２００〜１０００μｍ程度の膜厚が必要な、直接方式の放射線画像検出器（フラットパネル検出器（ＦＰＤ（Flat Panel Detector)）の光導電層の成膜に好適に用いることができる。中でも特に、ＦＰＤの光導電層となるアモルファスセレンの成膜は、成膜材料であるセレンが低い温度で蒸発するため、より一定の温度条件とすることで好適に均一なアモルファスセレンの蒸着膜を形成することができる。
【００２１】
また、本発明の真空成膜装置をＦＰＤの製造に利用する場合には、アモルファスセレン等の光導電膜とＴＦＴ(Thin Film Transistor)等を用い、放射線の入射によって光導電膜が発した電子−正孔対（ｅ−ｈペア）を収集して、ＴＦＴのスイッチングを行った個所から電流として感知することで放射線画像を得る、電気読取方式のＦＰＤの製造でもよく、また、アモルファスセレン化合物等から形成される記録用光導電層および読取用光導電層と、両導電層の間に形成されるＡｓ2Ｓｅ3等から形成される電荷蓄積層とを有し、放射線の照射によって潜像電荷を蓄積し、読取光の照射によって潜像電荷を流して電流として感知することで放射線画像を得る、光読取方式のＦＰＤの製造でもよい。
【００２２】
真空チャンバ１２は、鉄，ステンレス，アルミニウム等で形成される気密性の高い容器である。真空チャンバ１２としては、真空蒸着装置で利用される種々の真空チャンバ（ベルジャー、真空槽）を用いることができる。また、真空チャンバ１２には、排気経路２２を介して、真空ポンプ１８が接続されている。また、排気経路２２には、排気経路２２を気密に閉塞し、真空ポンプ１８からの排気量を調整するバルブ２０が配置されている。バルブ２０としては、電磁弁、油圧式弁等種々のバルブを用いることができる。
【００２３】
真空ポンプ１８は、真空チャンバ１２の内部の空気を排気することで、真空チャンバ１２内部を所定の真空度に減圧する。
真空ポンプ１８は、特に制限はなく、必要な到達真空度を達成できるものであれば、真空蒸着装置で利用されている各種のものが利用可能である。一例として、油拡散ポンプ、クライオポンプ、ターボモレキュラーポンプ等を利用すればよく、また、補助として、クライオコイル等を併用してもよい。
【００２４】
次に、基板ホルダ１３について説明する。
図２は、本発明の基板ホルダ１３の概略構成を模式的に示す正面図であり、図３は、図２に示す基板ホルダ１３の上面図である。
基板ホルダ１３は、基板Ｓを保持する基体部３０と、後述する温調プレート５０から供給される熱を伝える伝熱シート３２と、基板Ｓとの接触状態を検出する接触検出機構３４と、基板Ｓを基体部３０に固定するための荷重を付加する荷重付与機構３６と、荷重付与機構３６が基板Ｓに付加する荷重を調整する制御部４６とを有し、基板Ｓの蒸着膜を蒸着させる領域を開放した状態で、基板Ｓを保持する。ここで、図２では、接触検出機構３４及び荷重付与機構３６と制御部４６との関係を示すために図示を省略したが、基板ホルダ１３は、図１に示すように、接触検出機構３４及び荷重付与機構３６と制御部４６との情報の送受信を中継するホルダ通信部４８を有する。また、後述するホルダ装着部１４は、制御部４６に接続する基体通信部５４を有する。すなわち、接触検出機構３４（その温度センサ３８）および荷重付与機構３６（そのヒータ４０）は、ホルダ通信部４８および基体通信部５４を介して、制御部４６に接続される。
【００２５】
基体部３０は、所定方向（図１（Ａ）中左右方向）の断面の基板Ｓと接する（正確には、伝熱シート３２を介して基板Ｓと接する）領域が凹、つまり、基板Ｓと接する面（以下「基板支持面３０ａ」という。）が端部から中央部に向かうに従って基板支持面３０ａとは反対側の面との距離が短くなる曲線となり、かつ、所定方向に垂直な方向（図１（Ａ）中紙面奥行き方向）の断面の基板支持面３０ａが直線となる板形状である。
また、曲線方向の両端部、つまり、基板支持面３０ａの基板Ｓと接する領域の外側には、突起部３０ｂが設けられれている。
【００２６】
伝熱シート３２は、熱伝導性の材料で形成されたシート状の部材であり、基体部３０の基板支持面３０ａに配置されている。伝熱シート３２を基体部３０と基板Ｓとの間に設けることで、基体部３０の熱を効率よく、かつ均一に基板Ｓに伝えることができる。
伝熱シート３２としては、種々の熱伝導性シートを用いることができるが、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、エチレンプロピレン系樹脂等の樹脂に熱伝導性粒子、熱伝導性フィラー等を分散させたシートを用いることが好ましい。
ここで、伝熱シート３２は、基板Ｓ側の面に非粘着層を設けることが好ましい。基板Ｓ側に非粘着槽を設けることで、基板Ｓの着脱を容易に行うことができる。さらに、非粘着性層としては、電子線照射等による表面処理層、プラスチックフィルム、非粘着性樹脂のコーティング層を用いたり、熱伝導性シートの基板側の表面にパウダー加工を施したりすることが好ましい。
【００２７】
接触検出部３４は、図３に示すように、基体部３０にマトリックス状（つまり二次元的）に配置されている複数の温度センサ３８を有する。
温度センサ３８は、先端が基板支持面３０ａの表面に露出しており、また、温度センサ３８に対応する位置の伝熱シート３２には、穴が設けられている。
このように、温度センサ３８は、基板ホルダ１３の基板Ｓと接触する面に露出し、基板支持面３０ａに密着して保持されている基板Ｓと当接して、基体部３０に保持されている（正確には、伝熱シート３２を介して保持されている）基板Ｓの温度を測定する。
この温度センサとしては、公知の各種のものが利用可能であり、一例として、種類の異なる２本の金属線の両端を接合して両端の接点に温度差が生じた際に発生する熱起電力で温度を測定する熱電対、温度による抵抗変化で温度を測定する測温抵抗体やサーミスタ等が例示される。
【００２８】
荷重付与機構３６は、基体部３０の両突起部３０ｂに所定間隔離間して配置された複数のアクチュエータ３９を有する。つまり、複数のアクチュエータがそれぞれの突起部３０ｂに複数列状に配置されている。
アクチュエータ３９は、発熱体等の加熱機構であるヒータ４０と、ヒータ４０による熱により伸縮する材料で形成されている熱膨張部材４２と、断熱材料で形成されており、基板Ｓの基板支持面３０ａとは反対側の面を支持して基板Ｓを係止する突起を備える係止部４４とを有し、基板Ｓの側面から基体部３０の基板支持面３０ａに沿う方向に基板Ｓへ荷重を付与する。
このアクチュエータ３９は、突起部３０ｂの内面から基板Ｓに向かって、ヒータ４０、熱膨張部材４２、係止部４４の順で配置されている。つまり、アクチュエータ３９は、ヒータ４０が突起部３０ｂに固定され、係止部４４が基板Ｓと当接し、熱膨張部材４２がヒータ４０と係止部４４との間に配置されている。
【００２９】
このように、荷重付与機構３６は、両突起部３０ｂにそれぞれ配置したアクチュエータ３９の係止部４４により基板Ｓを基板支持面３０ａに向けて付勢することで、基板Ｓを伝熱シート３２を介して基板支持面３０ａに密着させつつ（以下単に「基板支持面３０ａに密着させつつ」とする。）、固定する。上述したように基板保持面３０ａは、凹面形状であるため、基板Ｓの端部を基板保持面３０ａに沿う方向に付勢することで、基板Ｓを固定する。
【００３０】
さらに、アクチュエータ３９は、ヒータ４０により熱膨張部材４２を加熱し、熱膨張部材４２を膨張させることで係止部４４を移動させることができる。
荷重付与機構３６は、各アクチュエータ３９の係止部４４を移動させ、対向する突起部３０ｂに配置された係止部４４間の距離を調整することで、基板Ｓに付与する荷重を調整することができる。
なお、本実施形態では、ヒータにより熱膨張部材を加熱したが、ヒータに替えて加熱冷却機構を用いてもよい。加熱冷却機構を用いることで、熱膨張部材を伸縮させることができ、基板Ｓに付与する荷重を増減させることができる。
【００３１】
制御部４６は、接触検出部３４の温度センサ３８及び荷重付与機構３６の各アクチュエータ３９のヒータ４０と接続している。
制御部４６は、温度センサ３８が検出した温度に基づいて、基板Ｓを基体部３０の基板支持面３０ａとの接触状態を判断し、その判断結果に基づいて、各アクチュエータ３９のヒータの加熱量を調整することで、基板Ｓに付加する荷重を調整する。
一例としては、温度センサ３８が検出する温度が単位時間で一定温度以上低下した場合は、基板Ｓが温度センサ３８から離れたと判断し、離れた位置の基板に対応する位置のアクチュエータ３９のヒータ４０を加熱する。該当するアクチュエータ３９のヒータ４０を加熱することで、係止部４４を移動され、基板Ｓに加える荷重が大きくなり、基板Ｓが基板保持面３０ａ側に押される。
このようにして、基板保持面３０ａと離れていた基板Ｓを、基体部３０の基板支持面３０ａと密着させる。
【００３２】
ここで、制御部４６が、基板Ｓに付加する荷重を調整する方法は、特に限定されず、例えば、ヒータ４０が熱膨張部材４２を加熱する加熱量を一定量大きくして、アクチュエータ３９が付与する荷重を変化させて、荷重を変化させる毎に接触検出機構３４が検出した接触状態が所望の状態となっているかを確認し、所望の接触状態となるまで付与荷重を段階的に変化させる方法や、予め算出した、接触検出機構３４の検出値と膜厚と付与荷重の関係に基づいて、アクチュエータ３９により付与する荷重を変化させる方法等を用いることができる。
【００３３】
ここで、図３では図示を省略したが、基板ホルダ１３は、さらに、ホルダ通信部４８を有する。
ホルダ通信部４８は、基体部３０の端部に配置され、接触検出部３４の温度センサ３８及び荷重付与機構３６の各アクチュエータ３９のヒータ４０と接続している。ホルダ通信部４８は、接触検出部３４が検出した温度測定信号を、後述する基体通信部５４に出力する。
なお、ホルダ通信部４８は、接触検出部３４（温度センサ３８）による温度の測定信号（電気信号）を、そのまま基体通信部５４に出力してもよく、あるいは、接触検出部３４による温度測定信号をデジタルの信号に変換して基体通信部５４に出力してもよい。
【００３４】
ホルダ装着部１４は、基板ホルダ１３及び基板Ｓを加熱及び／または冷却する温調プレート５０と、基板ホルダ１３を支持する支持部５２と、基板ホルダ１３のホルダ通信部４６から出力された信号を受信する基体通信部５４とを有する。
【００３５】
温調プレート５０は、内部に温調機構５０ａが配置された板状部材であり、真空チャンバ１２の上面に配置されている。
温調プレート５０は、基板ホルダ１３を加熱、冷却し、基板Ｓの温度を調節する。
ここで、温調機構５０ａとしては、温調プレート５０内に管路を通し、その管路内に温媒を循環させることで温調プレート５０を加熱冷却する方法、温調プレート内にペルチェ素子を配置し印加電流を制御することで、温調プレートを加熱冷却する方法等が例示される。また、温調プレート５０を加熱のみで温度制御する場合は、電熱線を配置し、加熱する方法も用いることができる。
【００３６】
支持部５２は、温調プレート５０に配置され、基板ホルダ１３の外周を支持するフックを有する。また、支持部５２のフックは、昇降機構により図１中上下方向に移動する。
支持部５２は、基板Ｓを支持するフックを温調プレート５０側（図１（Ａ）に示す位置）に移動させて、基板ホルダ１３の蒸着源１６側の面から、基板ホルダ１３の縁部を支持し、基板ホルダ１３の基体部３０（の基板保持面３０ａとは反対側の面）と温調プレート５０とを密着させる。
また、蒸着を終了した後等の基板ホルダ１３を支持部５２から取り外す場合は、支持部５２は、フックを蒸発源１６側（図１（Ｂ）に示す位置）に移動させ、基板ホルダ１３を密着した上体から開放し、基板ホルダ１３を取り外す。
ここで、昇降機構としては、例えば、リニア機構、バネの付勢力により移動させる機構、ワイヤにより移動させる機構等を用いることができる。
【００３７】
基体通信部５４は、温調プレート５０の基板ホルダ１３側の面に配置される。基体通信部５４は、基板ホルダ１３の支持時に、基板ホルダ１３のホルダ通信部４８と接触し、ホルダ通信部４８から出力された信号を受信する。
図４（Ａ）に、ホルダ通信部４８および基体通信部５４を拡大した模式図を示す。ホルダ通信部４８は、温度センサ３８に電気的に接続するソケット４９（４９ａおよび４９ｂ）を有する。他方、基体通信部５４は、互いに独立した信号線（電気信号線）に接続する、個々のソケット４９に個々に挿入されて係合する端子５５（５５ａおよび５５ｂ）を有する。なお、本発明においては、ホルダ通信部４８が端子５５を有し、基体通信部５４がソケット４９を有する構成でもよい。
前述のように、支持部５２が基板ホルダ２６（フック）を上昇させて基板ホルダ１３と温調プレート５０とを密着させた際に、端子４５がソケット４９に挿入して係合し、ホルダ通信部４８と基体通信部５４とが電気的に接続される。
【００３８】
ソケット４９と端子５５の形状には、特に限定はないが、好ましくは、例えば、図４（Ｂ）に模式的に示すように、端子５５を棒状（円柱状）、ソケット４９を円筒状として、端子５５をソケット４９に圧入（嵌挿）する構成とする。あるいは、図４（Ｃ）に模式的に示すように、端子５５を棒状として、筒状のソケット３９の内部に端子４５が圧入可能な導電部材Ｃを設けて、端子５５をソケット４９に圧入する構成とする。
正確な温度測定を行なうためには、ホルダ通信部４８と基体通信部５４（両者のコネクタ部）の接触電気抵抗を防ぐことが重要である。そのため、このような構成とすることにより、ホルダ通信部４８と基体通信部５４との密着力を向上し、かつ、接触面積も向上して、ホルダ通信部４８から基体通信部５４へ、より安定した信号の出力が可能となる。
【００３９】
蒸発源１６は、真空チャンバ１２内のホルダ装着部１４に対向し、かつホルダ装着部１４よりも鉛直方向下側に配置されており、蒸発材料Ｍを加熱し、溶融させて、基板Ｓに向けて蒸発させる。
蒸発源１６としては、例えば、蒸発材料Ｍを収容（または貯留）するルツボと、ルツボを加熱し蒸発材料を加熱する加熱源とで構成され、加熱源によりルツボを抵抗加熱することで、蒸発材料Ｍを加熱し蒸発させる蒸発源を用いることができる。
【００４０】
また、蒸発源は、上記構成のものに限定はされず、ルツボには、いわゆるボート型のルツボや、上端面が開放する円筒形などのカップ型のルツボなど、各種のルツボが全て利用可能である。
また、蒸発源の加熱機構としては、抵抗加熱用のルツボに電流を印加し加熱する加熱機構に限定はされず、誘導加熱や電子線（ＥＢ）加熱等、蒸着時の真空度などの成膜条件等に応じて利用可能であれば、真空蒸着で利用される各種の加熱機構が全て利用可能である。
【００４１】
ここで、蒸発源には、蒸発材料（またはルツボ）の温度を測定する温度測定手段を配置してもよい。ここで、温度測定手段としては、熱電対などが例示される。
温度測定手段により温度を測定し、その測定結果に応じて、蒸発源による加熱量を調整することで、蒸発材料の温度を一定にすることができる。これにより、蒸発材料を安定して蒸発させることができる。
【００４２】
なお、本実施形態の真空蒸着装置１０では、蒸発源１６を１個としたが、本発明はこれに限定されず、複数の蒸発源１６を配置してもよく、また、真空蒸着装置１０は、互いに異なる蒸発材料を収容する複数の蒸発源１６によって、多元の真空蒸着を行うものであってもよい。
【００４３】
温度制御部５６は、制御部４６から送信される基板Ｓの温度の測定値に基づいて、加熱冷却機構５０ａの加熱・冷却量を制御し、基板Ｓの温度を所望の温度にする。
【００４４】
以下、図１に示す真空蒸着装置１０の作用を説明することにより、本発明の基板ホルダ及び真空成膜装置について、より詳細に説明する。
【００４５】
まず、基板Ｓを基板ホルダ１３に収容する。
次に、蒸発源１６に所定量の蒸発材料を充填し、かつ、基板Ｓを収容した基板ホルダ１３をホルダ装着部１４の所定位置に装着する。具体的には、基板ホルダ１３をフックにより固定して、温調プレート５０と基板支持面３０ａとを密着させ、かつ、基体通信部５４とホルダ通信部４６とを接続する。
【００４６】
次いで、真空チャンバ１２を閉塞して、真空ポンプ１８によって排気して、所定の真空度まで排気する。
真空ポンプ１８により排気して、系内（つまり真空チャンバ１２内）を高い真空度する。さらに、ガス導入部等からアルゴンガスを系内に導入して、０．０１〜３Ｐａ程度の真空度（以下、便宜的に中真空とする）とすることが好ましい。
【００４７】
真空チャンバ１２内の真空度が所定の真空度になった時点で、蒸発源１６に通電して蒸発材料の加熱を開始する。
【００４８】
その後、蒸発材料Ｍ（及び／または、ルツボ）の温度が所定の温度になった時点で、、基板Ｓへの蒸着膜の形成を開始する。
基板Ｓへの蒸着膜の形成時、接触検出部３４の温度センサ３８は、基板Ｓの温度を測定し、測定データをホルダ通信部４６に送る。ホルダ通信部４６に送られた測定データは、基体通信部５４に送られ、その後、制御部４６に送られる。
制御部４６は、接触検出部３４の温度センサ３８の測定値に基づいて、基板ホルダ１３の基体部３０の基板支持面３０ａと基板Ｓとの（伝熱シート３２を介した）接触状態を検出し、検出結果に基づいて、荷重付与機構３６が基板Ｓに付与する荷重を調整する。具体的には、基板Ｓと基体支持面３０ａとが離れていること（つまり、密着していない）ことを検出したら、荷重付与機構３６のヒータ４０により熱膨張部材４２を加熱して基板Ｓに付与する荷重を大きくし、基板Ｓを基板支持面３０ａに密着させる。
さらに、温度制御部５６は、接触検出部３４で測定された測定値に基づいて制御部４６で算出された基板Ｓの温度の測定データに基づいて、温調プレート５０の加熱・冷却量を調整する。
このように、基板Ｓに付与する荷重及び温度プレートの５０への加熱・冷却量を調整しつつ、基板Ｓに蒸着膜を形成する。
【００４９】
所定の層厚の蒸着膜を形成したら、蒸発源１６の加熱を停止し、真空チャンバ１２内を大気圧に戻して、真空チャンバ１２を開放して、蒸着膜を形成した基板Ｓを取り出す。
なお、蒸着膜の層厚（膜厚）は、予め知見した加熱条件に応じた成膜レートによって制御してもよく、変位計等を用いて層厚を直接測定して制御してもよく、水晶振動子等を用いる蒸発量計等によって制御してもよい。
このようにして、真空蒸着装置１０は、基板Ｓ上に蒸発材料の蒸着膜を形成する。
【００５０】
本発明によれば、接触検出機構３４の検出結果に基づいて、荷重付与機構３６が基板Ｓに付与する荷重を調整することで、蒸着材料が蒸着して基板の自重が変化した場合でも基板の自重に合わせて適切な荷重を付加することができ、基板Ｓを基板ホルダ１３の基板保持面３０ａに密着させることができる。つまり、基板Ｓと基板ホルダ１３との密着不良を防止できる。また、基板を基板支持面Ｓに沿って湾曲させて保持することで、基板が大型化した場合でも基板を撓ませることなく安定して保持することができる。
また、基板Ｓと基板ホルダ１３との接触状態を検出して、付加荷重を調整することで、適切な荷重で基板Ｓを保持することができ、過度な荷重を付与することで基板Ｓが変形することを防止できる。
このように、適切な荷重を付加して基板Ｓと基板ホルダ１３とを密着させることで、基板ホルダから基板に安定して伝熱することができ、基板Ｓの面内温度を均一にすることができ、基板により高品質な蒸着膜を形成することができる。
【００５１】
さらに、基板を保持する基板ホルダに配置した接触検出機構の温度センサにより基板の温度を測定することで、基板と測定部との接触状態、接触位置を一定にすることができ、一定の条件で基板の温度を測定することができる、つまり、正確に基板の温度を測定することができる。
さらに、測定値を電気的な信号として基板ホルダから取り出すことにより、ホルダ通信部と基体通信部との接触状態によらず、測定値を取り出すことができる。これにより、基板ホルダを着脱可能な構成としても、検出した測定データをそのまま制御部に送ることができ、基板の接触状態、温度を変動なく検出することができる。
【００５２】
測定値を一定条件で検出できることで、基板の温度を安定して調整することができ、基板上に均一で高品質な蒸着膜を形成することができる。
これにより、低温で膜厚の厚い蒸着膜を蒸着させる場合でも、基板上に均一で高品質な蒸着膜を形成することができる。
このように、基板の温度を安定できることで、直接方式の放射線画像検出器（フラットパネル検出器（ＦＰＤ（Flat Panel Detector)）の厚膜の光導電層を好適に形成することができ、中でも特に、ＦＰＤの光導電層となるアモルファスセレンの蒸着膜を形成することができる。
【００５３】
また、係止部４４を断熱材で形成することで、ヒータ４０及び熱膨張部材４２の熱が基板Ｓに伝達することを防止でき、また、基板Ｓの熱が熱膨張部材４２に伝達することも防止できる。このように、係止部材により基板Ｓと熱膨張部材４２との間で熱が伝わることを防止することにより、基板Ｓに付加する荷重の制御を簡単にすることができ、基板Ｓの温度管理も簡単にすることができる。
【００５４】
ここで、接触検出機構の温度センサは、本実施形態のように基体部に複数個配置することが好ましいが、本発明はこれに限定されず、一箇所のみに配置してもよく、あるいは、マトリックス状ではなく一次元的に配列してもよい。
本実施形態のように温度センサを複数箇所に配置し、基板の複数箇所の温度を検出することで、基板の一部が離れた場合でも検出することができ、基板と基板ホルダを確実に密着させることができる。
また、基板の複数箇所の温度を検出することで、基板の温度をより正確に検出することができ、基板のエリア毎の接触状態の検出が可能となる。さらに、基板の複数箇所の温度を検出することで、基板のエリア毎の温度管理も可能となる。
【００５５】
また、制御部は、基体部の突起部にそれぞれ複数配置された荷重付与機構のアクチュエータが基板に付与する荷重を個別に調整することが好ましい。
このように、アクチュエータ毎に荷重を調整し、基板の領域毎、特に、基板保持面の断面が直線となる方向毎に付加を調整することで、基板に付与する荷重をより少なくすることができ、また、基板の接触状態をより均一にすることができる。
【００５６】
ここで、真空蒸着装置１０は、さらに、温調プレート５０の下面、つまり、温調プレート５０と基板ホルダ１３との間に、熱をムラなく均一に基板Ｓに伝えるための伝熱シート（具体的には、熱伝導性シート）を設けることが好ましい。伝熱シートを配置することで、温調プレート５０の熱を効率よく、かつ均一に基板ホルダに伝えることができる。
また、本実施形態では、温調プレートの内部に加熱・冷却機構を設けたが、本発明はこれに限定されず、温調プレートを、基板ホルダを支持する支持板と、支持板の基板ホルダに接する面とは反対側の面に配置された加熱・冷却機構とで構成してもよい。この場合は、支持板と加熱・冷却機構との間にも上述した伝熱シートを設けることが好ましい。
【００５７】
また、本実施形態では、基板を固定して成膜したが、本発明はこれに限定されず、蒸発材料の成膜時に、基板を回転させてもよく、または、基板を往復移動させてもよい。
また、本発明の真空成膜装置は、基板Ｓ（基板ホルダ１３）の搬送手段と複数の連接した真空蒸着装置とで構成し、１つの基板Ｓに複数層の膜を成膜してもよい。
このように、基板を保持する基板ホルダを移動させて基板上に多層の蒸着膜を成膜する場合も、真空蒸着装置の条件に応じて、適切な荷重を付与することができ、基板上に多層の蒸着膜を形成し、基板の自重が変化しても基板と基板ホルダとを密着させることができ、基板に均一な蒸着膜を形成することができる。また、真空蒸着装置によらず、同様の条件で基板と基板ホルダとの接触状態を検出できる。
【００５８】
また、基板ホルダは、さらに、基板の荷重付与機構が配置されていない端面側に沿って、ガイドを配置することが好ましい。ガイドを配置することで、基板が基板支持面の断面が直線となる方向にずれることを防止できる。
【００５９】
また、本実施形態では、荷重付与機構のアクチュエータを基板の両端面に配置したが、本発明はこれに限定されず、基板の一方の端面側は、固定し、基板の他方の端面側のみにアクチュエータを配置した構成としてもよい。つまり、基板の一方の端面は固定し、基板の他方の端面に付与する荷重のみをアクチュエータにより調整しても、適切な荷重で、基板と基板ホルダとを密着させることができ、基板を均一に加熱することができ、基板上に均一な蒸着膜を形成することができる。
【００６０】
また、本実施形態では、基板の向い合う２つの端面に対してアクチュエータを配置したが、基板の４辺に対してアクチュエータを配置し、各アクチュエータにより基板の４辺に付与する荷重を調整してもよい。
【００６１】
また、上述したように、基板により適切な荷重を付与することができ、基板と基板ホルダとの密着状態をより精密に調整できるため、アクチュエータを複数を配置することが好ましいが、本発明はこれに限定されず、基板の端面に付与する荷重を１つのアクチュエータで調整してもよい。つまり、基板の両端面にそれぞれ１つずつのアクチュエータを配置した構成としてもよい。
【００６２】
また、上記実施形態では、基体部の基板支持面を凹形状、つまり、基板支持面とは反対側の面側に凸となる形状としたが、本発明はこれに限定されず、基体部の基板支持面を凸形状、つまり、基板を接する面側に凸となる形状としてもよい。
図５は、本発明の基板ホルダの他の一例の概略構成を模式的に示す模式図である。
なお、図５に示す基板ホルダ６０は、基体部６２及び荷重付加機構６４の構成を除いて他の構成は、図２に示す基板ホルダ１３と同様であるので、基板ホルダ１３と同様の構成部分には同様の符番を付し、その詳細な説明は省略し、基板ホルダ６０に特有の部分について説明する。
【００６３】
基板ホルダ６０は、基板Ｓを保持する基体部６２と、伝熱シート３２と、接触検出機構３４と、荷重付与機構６４とを有する。また、図５では、図示を省略したが、図１及び図２に示す基板ホルダ１３と同様に、制御部及びホルダ通信部も有する。
【００６４】
基体部６２は、所定方向（図５（Ａ）中左右方向）の断面の基板Ｓと接する（正確には、伝熱シート３２を介して基板Ｓと接する）領域が凸、つまり、基板支持面６２ａが端部から中央部に向かうに従って、基板支持面６２ａとは反対側の面との距離が長くなる曲線となり、かつ、所定方向に垂直な方向（図５（Ａ）中紙面奥行き方向）の断面の基板支持面６２ａが直線となる板形状である。
また、基体部６２は、基板支持面６２ａとは反対側の面の端部に、支持部５２のフックにより支持される突起部６２ｂが設けられている。
【００６５】
荷重付与機構６４は、複数のアクチュエータ６６を有する。
アクチュエータ６６は、それぞれ基板支持面６２ａと突起部６２ｂとの間の２つの面（つまり、基板支持面６２ａの曲線の両端となる側の２つの側面）に配置されている。ここで、図４には、両端にそれぞれ１つずつのアクチュエータ６６を示すが、アクチュエータ６６は、図４中紙面奥行き方向に所定間隔離間して、複数配置されている。
【００６６】
このアクチュエータ６６は、ヒータ６８と、熱膨張部材７０と、係止部７２とを有し、基体部６６の側面にヒータ６８、熱膨張部材７０、係止部７２の順で積層されている。
係止部７２は、基板Ｓの端面の上下面（つまり、蒸着膜が形成される面とその反対側の面）を挟んで支持する。
荷重付与機構６４は、アクチュエータ６６の係止部７２により基板Ｓを外側に荷重を付与することで（つまり、基板Ｓを引っ張ることで）、基板支持面６２ａに密着させて支持する。
また、荷重付与機構６４は、ヒータ６８により熱膨張部材７０を加熱して熱膨張部材７０を膨張させ、係止部７２をより外側移動させることで、基板Ｓに付与している引っ張り方向の荷重を大きくすることができる。このように、基板Ｓを引っ張る力をより大きくすることで、凸状の基板保持面６２ａにより密着させることができる。これにより、基板Ｓが基板ホルダ６０と離れた場合は、荷重付与機構６８が基板Ｓに付与している引っ張り荷重をより大きくすることで、基板ホルダ６０の基体部６２の基板保持面６２ａ（より正確には伝熱シート３２）に密着させることができる。
【００６７】
このように、基体部の基板保持面を凸形状にし、基板に引っ張り荷重を付与することでも基板を基板ホルダに密着させることができる。また、荷重付与機構の荷重を調整することで、適切な荷重で基板と基板ホルダを密着させることができ、基板を変形させることなく、均一な蒸着膜を形成することができる。
【００６８】
以上、本発明に係る基板ホルダ及び蒸着装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよい。
【００６９】
また、上述の実施形態では、基板の温度調整にも用いることができ、装置を構成する部材を少なくすることができるため、接触検出機構として、温度センサを用い、温度変化により、基板と基板ホルダとの接触状態を検出したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、変位センサを上述した温度センサと同様に基体部側に配置し、基板Ｓの裏面の位置の変位を検出してもよく、また基板表面側に変位センサを配置し、基板表面の蒸着膜が形成される速度以上に基板の表面の変位が発生しているかを検出してもよい。
このように、変位を検出する場合は、基板と基板保持面との距離に応じて調整する荷重を調整してもよい。
また、基板が基体部と接触している間は所定電流が流れるようにし、基板と基体部とが離れると電流が流れなくなる電気的なセンサにより、基板と基体部との接触状態を検出してもよい。
なお、接触検出機構として温度センサ以外の検出端子を用いる場合は、検出素子の他に温調プレートによる基板の加熱を調整するために基板の温度を検出する温度センサを設けることが好ましい。
【００７０】
また、荷重付与機構に用いるアクチュエータもヒータと熱膨張部材との構成に限定されず、空気圧、電磁力、静電力等の種々の方式の付加する荷重を調整できるアクチュエータを用いることができる。例えば、エアシリンダーを用い、封入する空気の量で伸縮させるアクチュエータ、櫛歯状の電極を用い、ステップで電極を移動させるアクチュエータ等を用いることができる。
【００７１】
また、本実施形態では、着脱可能な基板ホルダを用いたが、基板ホルダを所定位置に固定した真空蒸着装置としてもよい。
また、本実施形態では、真空蒸着装置の例について説明したが、本発明は、これに限定はされず、スパッタリング装置、ＣＶＤ装置等、各種の真空成膜装置（気相堆積法による成膜装置）等、種々の基板上に膜を形成する装置に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】（Ａ）は、本発明の真空成膜装置の一実施形態の真空蒸着装置の概略構成を模式的に示す正面図であり、（Ｂ）は、真空蒸着装置の基板ホルダ及び基板ホルダを支持する支持部を拡大して示す拡大正面図である。
【図２】図１に示す基板ホルダの概略構成を模式的に示す正面図である。
【図３】図２に示した基板ホルダの上面図である。
【図４】（Ａ）は、図１に示す真空蒸着装置に利用可能なホルダ通信部および基体通信部の概略構成を模式的に示す図、（Ｂ）および（Ｃ）は、それぞれ、ホルダ通信部と基体通信部との接合の概略構成を模式的に示す部分断面図である。
【図５】本発明の基板ホルダの他の一例の概略構成を模式的に示す正面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１０ 蒸着装置
１２ 真空チャンバ
１３ 基板ホルダ
１４ ホルダ装着部
１６ 蒸発源
１８ 真空ポンプ
２０ バルブ
２２ 排気経路
３０ 基体部
３２ 伝熱シート
３４ 接触検出機構
３６ 荷重付与機構
３８ 温度センサ
４０ ヒータ
４２ 熱膨張材料
４４ 断熱材
４６ 制御部
４８ ホルダ通信部
５０ 温調プレート
５２ 支持部
５４ 基体通信部
５６ 温度制御部
Ｓ 基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜される基板を保持する基板ホルダであって、
曲面形状であり、前記基板と当接する基板支持面を有する基体部と、
前記基板と前記基体支持面との接触状態を検出する接触検出機構と、
前記基体部の前記基板支持面の外側に配置され、前記基板の端面に対して荷重を付与し、前記基板を支持する荷重付与機構と、
前記接触検出機構の出力に基づいて前記荷重付与機構が前記基板に付与する荷重を制御する制御部とを有する基板ホルダ。
【請求項２】
真空成膜法によって基板に成膜を行なう真空成膜装置であって、
前記基板と当接する基板保持面を備え、前記基板保持面が曲面形状であるホルダと、
前記基板と前記基体支持面との接触状態を検出する接触検出機構と、
前記ホルダの前記基板保持面の外側に配置され、前記基板の端面に対して荷重を付与し、前記基板を支持する荷重付与機構と、
前記接触検出機構の出力に基づいて前記荷重付与機構が前記基板に付与する荷重を制御する制御部とを有する真空成膜装置。
【請求項３】
前記接触検出機構は、複数の前記検出端子を有し、
前記検出端子により、複数箇所の前記基板と前記ホルダとの接触状態を検出する請求項２に記載の真空成膜装置。
【請求項４】
前記検出端子は、前記ホルダの前記基板と接触する面に設置され、前記基板の変位を検出する変位センサである請求項３に記載の真空成膜装置。
【請求項５】
前記検出端子は、前記ホルダの前記基板と接触する面に設置され、前記基板の温度を検出する温度センサである請求項３に記載の真空成膜装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記荷重付与機構が前記基板に付与する荷重を一定量ずつ変化させ、前記基板への荷重を調整する請求項２〜５のいずれかに記載の真空成膜装置。
【請求項７】
前記ホルダは、前記基板と接触する面に伝熱シートを有する請求項２〜６のいずれかに記載の真空成膜装置。
【請求項８】
前記荷重付与機構は、前記基板の一方の端面に荷重を付与する第１のアクチュエータと、前記端面に対向する他方の端面に荷重を付与する第２のアクチュエータとを有する請求項２〜７のいずれかに記載の真空成膜装置。
【請求項９】
さらに、前記ホルダを着脱するホルダ装着機構を有する請求項２〜８のいずれかに記載の真空成膜装置。
【請求項１】
成膜される基板を保持する基板ホルダであって、
曲面形状であり、前記基板と当接する基板支持面を有する基体部と、
前記基板と前記基体支持面との接触状態を検出する接触検出機構と、
前記基体部の前記基板支持面の外側に配置され、前記基板の端面に対して荷重を付与し、前記基板を支持する荷重付与機構と、
前記接触検出機構の出力に基づいて前記荷重付与機構が前記基板に付与する荷重を制御する制御部とを有する基板ホルダ。
【請求項２】
真空成膜法によって基板に成膜を行なう真空成膜装置であって、
前記基板と当接する基板保持面を備え、前記基板保持面が曲面形状であるホルダと、
前記基板と前記基体支持面との接触状態を検出する接触検出機構と、
前記ホルダの前記基板保持面の外側に配置され、前記基板の端面に対して荷重を付与し、前記基板を支持する荷重付与機構と、
前記接触検出機構の出力に基づいて前記荷重付与機構が前記基板に付与する荷重を制御する制御部とを有する真空成膜装置。
【請求項３】
前記接触検出機構は、複数の前記検出端子を有し、
前記検出端子により、複数箇所の前記基板と前記ホルダとの接触状態を検出する請求項２に記載の真空成膜装置。
【請求項４】
前記検出端子は、前記ホルダの前記基板と接触する面に設置され、前記基板の変位を検出する変位センサである請求項３に記載の真空成膜装置。
【請求項５】
前記検出端子は、前記ホルダの前記基板と接触する面に設置され、前記基板の温度を検出する温度センサである請求項３に記載の真空成膜装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記荷重付与機構が前記基板に付与する荷重を一定量ずつ変化させ、前記基板への荷重を調整する請求項２〜５のいずれかに記載の真空成膜装置。
【請求項７】
前記ホルダは、前記基板と接触する面に伝熱シートを有する請求項２〜６のいずれかに記載の真空成膜装置。
【請求項８】
前記荷重付与機構は、前記基板の一方の端面に荷重を付与する第１のアクチュエータと、前記端面に対向する他方の端面に荷重を付与する第２のアクチュエータとを有する請求項２〜７のいずれかに記載の真空成膜装置。
【請求項９】
さらに、前記ホルダを着脱するホルダ装着機構を有する請求項２〜８のいずれかに記載の真空成膜装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−１３４３５（Ｐ２００９−１３４３５Ａ）
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１７３２３０（Ｐ２００７−１７３２３０）
【出願日】平成１９年６月２９日（２００７．６．２９）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２９日（２００７．６．２９）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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