基板保持部材及び薄膜の製造方法
【課題】成膜工程における背板の着脱作業を解消し、基板の面の温度を均一に昇温することが容易であり、効率のよい薄膜の化学蒸着を可能にすることができる基板保持部材及び薄膜の製造方法を提供することである。
【解決手段】凹部５及びシール部材３１等によって、基板密着面とガラス基板２０の一方の面の略全面を密着した状態で保持することが可能であり、ガラス基板２０を保持した状態のまま走行装置によって化学蒸着室内に導入可能であり、炭素繊維強化炭素複合体によって形成される基板保持部材１を提供する。
【解決手段】凹部５及びシール部材３１等によって、基板密着面とガラス基板２０の一方の面の略全面を密着した状態で保持することが可能であり、ガラス基板２０を保持した状態のまま走行装置によって化学蒸着室内に導入可能であり、炭素繊維強化炭素複合体によって形成される基板保持部材１を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板保持部材及び薄膜の製造方法に関し、さらに詳細には、化学気相成長法を実施する薄膜製造装置において、基板を保持するための基板保持部材、及び当該基板保持部材を用いる薄膜の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、石油等の化石原料の高騰や、発電を行う際の環境への配慮から太陽電池パネルを用いた発電が注目されている。なぜなら、太陽電池は太陽光を基に発電するので、枯渇性燃料が持つ有限性への対策になり、また、発電時に二酸化炭素を排出しないので、地球温暖化の緩和策に成り得る等の理由によるものである。
【０００３】
ここで、太陽電池パネル（薄膜太陽電池）は、板状であり、透明導電膜、半導体層、金属導電膜及び有機保護膜を順次、ガラス基板上に積層して製造される。
これらの透明導電膜、半導体層、金属導電膜は、例えば、ＣＶＤ法（化学気相成長法）によって形成される。
例えば、透明導電膜を成膜する際には、ＬＰＣＶＤ法（減圧化学気相成長法）を利用して成膜する。ここで、ＬＰＣＶＤ法とは、減圧雰囲気中で行うＣＶＤ法のことであり、具体的には、減圧雰囲気中で、透明導電膜の原料が含まれるガスをガラス基板の周辺に配し、熱ＣＶＤを実行することで、透明導電膜が生成される。なお、ここで熱ＣＶＤとはエネルギーによる原料ガスの分解生成物や化学反応を利用して薄膜を形成するＣＶＤの一種である。
【０００４】
より具体的には、基板を減圧状態の成膜室に搬入し、成膜室内に錫や亜鉛を含有するガスを充填する。そして、ヒータで基板を昇温することで、基板上にＳｎＯ2やＺｎＯ等の膜を成膜する。
【０００５】
ところで、成膜室で成膜する際の基板の姿勢には、水平姿勢と垂直姿勢が考えられるが、搬入効率と、成膜室の空間を有効利用する点で、垂直姿勢が優れている。即ち、基板を縦置きにすると、成膜室の全床面積の内、基板一枚を配置するために使用する面積が小さくなるため、より多くの基板を成膜室内に配置できる。
【０００６】
このように、基板の姿勢を縦置き姿勢で保持した上で成膜室に出入りさせるためには、搬送用のトレーが使用されることが一般的である。
【０００７】
そして、このようなトレーは、特許文献１に開示されているように、ステンレススチールによって作られることが一般的である。これは、ステンレスは耐食性が良好であり、成膜時において、原料ガスによって腐食しにくく、清掃の時において、強酸又は強アルカリの清掃液で腐食しにくいためであり、また剛性が高く破損が少ないためである。
【０００８】
さらに、基板の背面には熱伝導性に優れた背板が装着される（特許文献１）。
詳細に説明すると、上記した熱ＣＶＤによる基板の成膜では、高温の部位に膜が生成されるため、基板の成膜を行う面に温度のバラつきが生じると、成膜した膜の厚さにバラつきができる。したがって、基板表面に温度のバラつきがあってはならない。加えて、エネルギー効率を良くするために、基板は短時間で昇温されることが望ましい。
しかし、一般的な搬送トレーの素材たるステンレスは熱伝導性が低く、基板をステンレス製の搬送トレーに直接接した状態で基板を加熱すると、基板表面の温度にバラつきが生じる。また、ステンレスは比熱が低く昇温しにくいので、基板の昇温に長時間を有する。
そこで、特許文献１では、搬送トレーに別素材で形成した背板を設け、背板をガラス基板の最も面積の大きな面（背面）と接触させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−１８５６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このように従来技術において、基板の背面に接触する背板を設けることは必須であったが、背板の着脱作業には大きな労力を伴うため、工程上大きな負担が強いられる。また、搬送トレーに基板を嵌め込んだ際に、基板端部が搬送トレーの一部に接触することにより、背板から基板に伝わった熱が基板端部から放熱され、成膜を行う基板の面の温度にバラつきが発生してしまうという問題があった。
【００１１】
そこで本発明は、成膜工程における背板の着脱作業を解消し、基板の表面の温度を均一に昇温することが容易であり、効率のよい薄膜の化学蒸着を可能にすることができる基板保持部材及び薄膜の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、化学蒸着室内において基板を加熱すると共に、原料ガス雰囲気中に基板をさらして基板の一方の面に薄膜を形成させる化学蒸着を実施する際に使用される基板保持部材であって、走行装置に保持されることが可能であって、基板を保持する基板保持手段を備え、化学蒸着によって薄膜を形成させる際に、基板を保持した状態で化学蒸着室内に導入される基板保持部材において、炭素繊維強化炭素複合材によって成形され、基板の一方の面の略全面と密着する基板密着面を有することを特徴とする基板保持部材である。
ここで、「走行装置に保持される」とは、走行装置に対して着脱自在に保持されている状態であっても、走行装置に対して着脱不能であってもよい。即ち、本発明の基板保持部材は走行装置と一体であってもよい。また、「基板の一方の面の略全面」とは、基板の一方の面の内８０％（パーセント）以上、より好ましくは９０％（パーセント）以上、更にこのましくは９５％（パーセント）以上である。
【００１３】
本発明の基板保持部材は、炭素繊維強化炭素複合材（カーボンコンポジット材）によって形成されている。そのため、基板保持部材が衝撃に強く壊れにくい、さらに、比熱と熱伝導率が高く、熱変形し難いという特徴がある。したがって基板保持部材は、熱変形することなく、低エネルギーで素早く昇温させることが可能である
また、基板保持部材から基板に熱が伝達する際に、基板保持部材が基板と密着している全ての部分から、基板保持部材の熱が基板に伝達する。本発明の基板保持部材は略全体が基板と密着するので、基板を広範囲に亘って同時加熱することができる。そのため、基板が昇温する際に、基板表面に温度のバラつきが発生しにくい。
さらに、本発明の基板保持部材は耐久性が良く、長期の使用に耐え得るので、基板保持部材の交換コストを低減できる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記基板保持手段は、基板を立てた姿勢で保持することが可能であることを特徴とする請求項１に記載の基板保持部材である。
【００１５】
本発明の基板保持部材では、基板保持部材が基板を、立てた姿勢で保持することが可能であるから、基板を立てた状態で成膜を実施することができる。そのことにより、ＣＶＤ装置の成膜室の床面積が小さくても成膜を実施できるため、効率のよい化学蒸着を実施することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、基板の薄膜を形成させる面を除いた部分を、外気に接触しないように密閉することのできる密閉手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の基板保持部材である。
【００１７】
本発明の基板保持部材では、基板の薄膜を形成させる面を除いた部分を、外気に接触させない。そのため、成膜を行う際に、基板の薄膜を形成させる部分以外が、原料ガス（少なくとも、薄膜の原料の内の一つを含有するガス）に接触しない。そのため、成膜を必要な部分にだけ確実に実施できるため、精度の高い成膜が実施可能となる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、前記基板保持手段が、基板を仮止めする仮止め部と、基板を外側から押圧可能な移動片からなり、前記移動片が前記密閉手段を兼ねることを特徴とする請求項３に記載の基板保持部材である。
【００１９】
本発明の基板保持部材では、前記基板保持手段の一部である移動片が前記密閉手段を兼ねる。そのため、基板保持部材の部品点数が少なくなり、本発明の基板保持部材を安価に実現できる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、基板を保持する凹部が設けられ、当該凹部の内面によって基板密着面が構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の基板保持部材である。
【００２１】
本発明の基板保持部材では、基板を保持する凹部が設けられ、当該凹部の内面によって基板密着面が構成される。そのため、凹部に基板を嵌め込むことだけで、基板を保持した状態で基板保持部材に密着させることができる。そのことにより、基板の取り付けが容易になり、成膜工程の効率が良くなる。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、前記基板保持部材は、減圧化学気相成長法を実施する装置で使用可能であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の基板保持部材である。
【００２３】
本発明の基板保持部材では、基板保持部材をＬＰＣＶＤ装置（減圧化学気相成長法を実施する装置）で使用可能に形成する。そのため、前述の優れた効果を有したＬＰＣＶＤ装置又はＬＰＣＶＤ方法を提供できる。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、前記走行装置に複数設置可能であり、走行装置に設置された状態で減圧化学気相成長法を実施する装置により成膜を実施可能であることを特徴とする請求項６に記載の基板保持部材である。
【００２５】
本発明の基板保持部材では、前記走行装置に複数同時に設置可能であり、走行装置に設置された状態でＬＰＣＶＤ装置（減圧化学気相成長法を実施する装置）により成膜を実施可能である。そのため、複数の基板を同時に成膜可能であり、また、成膜の際に走行装置からの取り外し作業が発生しないので、作業効率がよい成膜を実施することができる。
【００２６】
請求項８に記載の発明は、前記炭素繊維強化炭素複合材は、熱伝導率が２５Ｗ／ｍＫ以上１５０Ｗ／ｍＫ以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の基板保持部材である。
【００２７】
本発明の基板保持部材では、基板保持部材を形成する、炭素繊維強化炭素複合材の熱伝導率が２５Ｗ／ｍＫ以上１５０Ｗ／ｍＫ以下であるため、効率のよい成膜を実施することができる。なぜなら、熱伝導率が低すぎると、基板密着面全体を均一な温度で昇温することが難しくなり、熱伝導率が高すぎると、他の部材への熱の干渉の制御が難しくなるためである。
【００２８】
請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれかに記載の基板保持部材を用いることを特徴とする薄膜の製造方法である。
【００２９】
本発明の薄膜の製造方法では、上記した基板保持部材を用いるため、基板の運搬、加熱及び成膜後の後処理を効率よく実施することができる。
【００３０】
請求項１０に記載の発明は、基板保持部材に基板を脱着する工程と、基板を保持する基板保持部材を走行装置に立設する工程と、基板を保持する基板保持部材を走行装置で運搬する工程と、基板を保持する基板保持部材を加熱する工程と、基板保持部材に保持されている基板の表面を成膜する工程とを有することを特徴とする請求項９に記載の薄膜の製造方法である。
【００３１】
本発明の薄膜の製造方法では、基板を保持した基板保持部材を走行装置に立設して運搬する。そのため、基板保持部材を横置きにした場合と比べて、一度により多くの基板保持部材を走行装置で運搬できるため、基板を効率良く運搬できる。
また、基板を保持する基板保持部材を加熱し、基板保持部材から熱を伝導して基板を昇温するため、基板をヒータで直接加熱した場合と比べて、基板の表面の広範囲に亘る加熱が、安価且つ容易に実行できる。
さらに、基板保持部材に保持している基板に膜を堆積させるので、成膜時の基板の姿勢
及び基板表面の成膜する部分を調整しやすいという利点がある。
【００３２】
請求項１１に記載の発明は、前記基板はガラスであり、基板の面の内で最大の面の面積が０．８ｍ2以上であることを特徴とする請求項９又は１０に記載の薄膜の製造方法である。
ここで、「基板の面の内で最大の面」の面積は０．８ｍ2以上であり、より好ましくは１ｍ2以上である。
【００３３】
通常、ヒータで基板を昇温させる場合、基板の面積が大きくなるにつれて、基板の表面に温度のバラつきが発生し易くなる。また、基板にガラス等の熱伝導率の低い部材を用いても、ヒータで加熱された部分とそうでない部分に温度差が発生し易くなり、基板の表面に温度のバラつきが発生し易くなる。そのため、面積が大きな基板及び／又は、熱伝導率の低い部材で形成された基板は、膜の厚さを均一にするための表面温度の制御が難しい。
しかし、本発明の薄膜の製造方法では、基板の略全面を同時に加熱することができるため、大きなガラス基板のような、表面積が大きく、熱伝導率の低い基板に成膜を行う場合でも、好適な成膜を実施することができる。
つまり、本発明の基板保持部材は、面積の大きな基板及び／又は熱伝導率の低い部材で形成された基板の保持に適している。
【発明の効果】
【００３４】
本発明は、成膜工程における背板の着脱作業を解消し、基板の面の温度を均一に昇温することが容易であり、効率のよい薄膜の化学蒸着を可能にすることができる基板保持部材及び薄膜の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る基板保持部材が、台車に取り付けられた状態を示す斜視図である。
【図２】図１に示された基板保持部材及び台車の一部を切り欠いた状態を示す、基板保持部材及び台車の一部断面斜視図である。
【図３】本発明の第一の実施形態に係る基板保持部材を示す斜視図である。
【図４】図３の基板保持部材の分解斜視図である。
【図５】図３の基板保持部材へのガラス基板の取り付けを示す斜視図である。
【図６】図３の基板保持部材へガラス基板を取り付けて、シール部材を中心側へ移動した状態を示す斜視図である。
【図７】図６の基板保持部材のＢ−Ｂ面の断面斜視図である。
【図８】図１の台車を示す斜視図である。
【図９】本発明の第二の実施形態に係る基板保持部材の斜視図である。
【図１０】本発明の第三の実施形態に係る基板保持部材の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明の一実施形態に係る基板保持部材について、以下、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３７】
図１，２に示される様に、基板保持部材１は、ガラス基板２０を取り付けた状態で、台車１０に複数立設することで、基板キャリア７としてＬＰＣＶＤ装置で使用される。換言すると、基板キャリア７は、直方体状の台車１０を有し、台車１０の上面に設けられた溝３５に基板保持部材１が嵌め込まれ、基板保持部材１は立て置きの状態で使用される。このような基板キャリア７を成膜室内に搬入し、ガラス基板２０への成膜を行う。以下、具体的に説明する。
【００３８】
基板保持部材１は、図３に示すように、略正方形の平板状の部材であり、炭素繊維強化炭素複合材（カーボンコンポジット材）で形成されている。
【００３９】
ここで、本発明の炭素繊維強化炭素複合材（カーボンコンポジット材）とは、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）の炭素繊維及又はプラスチックのいずれか又は双方を炭化させたものである。ここで、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）とは炭素繊維にプラスチック材料等を含浸して硬化させたものである。そして、炭化は、例えば緻密化と呼ばれる処理や熱処理等によって行うことができる。なお、緻密化とは、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）等を一度焼成したものを、特定の樹脂等に含浸し、再び焼成する処理であって、好ましくはこれを繰り返す。
炭素繊維には、レーヨン、ポリアクリロニトリル、石炭・石油化学の残渣としてでるピッチを溶融紡糸後に焼成して得たもの等の適宜なものが使用される。
成形硬化に使用する樹脂はフラン、フェノール、ポリイミド、エポキシ等の適宜の熱硬化性樹脂が主に使用される。また、これらが高粘度や固体である場合は、適当な溶媒に溶かすか、加熱し溶融するかして用いることも可能である。
そして、緻密化の一例として、複合材料をフラン、フェノール等の各樹脂、或いはコールタールピッチ等に含浸し、窒素やアルゴン等の不活性雰囲気中、或いは真空中で焼成する方法がある。
また、緻密化は複合材料を、窒素、アルゴン等の非酸化性雰囲気中で加熱し、エタン、ベンゼン等の炭化水素ガスを導入して行ってもよい。
更に、炭素の配列構造を変え、耐熱酸化性を向上させる熱処理を必要に応じて行ってもよい。この熱処理は、不活性ガス雰囲気中２０００℃（度）〜３０００℃（度）の温度で処理することが通例である。これらの緻密化及び／または熱処理を所定の特性が得られるまで繰り返すことで、目的の性質を持つ炭素繊維強化炭素複合材を生成する。
以下、炭素繊維強化炭素複合材の一例を製造方法と共に詳細に説明する。
【００４０】
まず、適宜の方法で炭素繊維を芯材にしたフェノール樹脂成形物を作り、それを真空中で１０００℃（度）〜２３００℃（度）で焼成して、フェノール樹脂部分を炭化させる。その後、一度焼成済みのものをフェノール樹脂液に浸し加圧含浸した後、再度焼成炭化する処理を繰り返すことにより、炭素繊維強化炭素複合材が製造される。
【００４１】
つまり、例示した炭素繊維強化炭素複合材は、炭素繊維の周りをフェノール樹脂が炭化してできたカーボンで囲まれた状態になっている。このカーボンは、内部の気泡（フェノール樹脂の中の水素、酸素等の炭素以外の成分が、焼成する際に気化して発生する気泡）が、フェノール樹脂液を加圧含浸した後、再度焼成炭化する処理によって埋められている。そのことにより、従来のカーボン材に比べて、曲げ強さが大きく衝撃に強いという特徴がある。
【００４２】
基板保持部材１は、中央部分に凹部５が設けられている。この凹部５は、成膜対象物であるガラス基板２０が嵌めこみ可能な大きさである。即ち、凹部５の開口の面積は、ガラス基板２０の成膜を実施する面の面積と同等以上である。
さらに、凹部５は基板密着面２５を有している。この基板密着面２５は、凹部の底面（図３における奥側の面）であり、平滑な面になっている。そのため、ガラス基板２０を嵌め込んだ際、ガラス基板２０が基板密着面２５に隙間なく接触することにより、後述の溝３０の部分を除いて、ガラス基板２０の一面と基板保持部材１が密着することができる。
【００４３】
さらに、図３，４で示されるように、凹部５の開口の周辺には、溝３０が図３における上側と下側に２つずつ、左側と右側に一つずつの計６つ設けられており、シール部材３１が前後左右にそれぞれ一つずつの計４つ設けられている。
この溝３０は、正面視が四角形状の、図示しないロボットのアームの先端を挿入可能な溝である。即ち、この溝にアームの先端（爪）を挿入し、ガラス基板２０の端部を引っ掛けることで、ロボットは基板保持部材１に嵌め込まれたガラス基板２０を掴み取ることができる。そのことにより、ロボットは基板保持部材１にガラス基板２０を着脱することができる。
【００４４】
シール部材３１は、図３，４に示されるように、凹部５の開口の周囲を囲むように４つ配されている。詳細には、このシール部材３１は正面視が台形の部材であり、上側（図３における上側）に配されたシール部材３１の上底部分と、下側（図３における下側）に配されたシール部材３１の上底部分が対向しており、右側（図３における右側）に配されたシール部材３１の上底部分と、左側（図３における左側）に配されたシール部材３１の上底部分が対向している状態で配されている。
【００４５】
また、シール部材３１はそれぞれ長孔３２を有しており、ピン２６によって基板保持部材１に直線的に摺動可能な状態で取り付けられている（図３）。そのため、これら４つのシール部材３１は、基板保持部材１の中心に向かって、それぞれが突出、退入する（図３における上側と下側に配されたシール部材３１は、ずれるように上下動し、図３における右側と左側に配されたシール部材３１は、ずれるように左右動する）ことができる。
図５，６に示されるように、４つのシール部材３１が基板保持部材１の端部側から中心に向かって突出することにより、基板保持部材１の凹部５に嵌め込んだガラス基板２０が、外れないように抑え込み固定することができる。なお、本実施例では、シール部材３１と凹部５によって、基板保持手段が構成されている。
【００４６】
加えて、図７に示されるように、このシール部材３１が基板保持部材１の中心側へ移動することにより、シール部材３１は、ガラス基板２０と凹部５の端部の間の隙間１５を覆うように配される。そのため、ガラス基板２０と凹部５の間の隙間１５は、密閉された空間となるため、隙間１５に外気が浸入しない。
【００４７】
ここで、図７に示されるようにシール部材３１の凹部５側の端部（上底部分）には段差４０が設けられている。そのため、ガラス基板２０の厚さが変化しても段差４０の深さを変化させることにより、シール部材３１をガラス基板２０に密着させ、抑え込むことができる。
【００４８】
図８に示される様に、台車１０の上面には溝３５が設けられている。詳細には、溝３５は、複数設けられており、それぞれ、台車１０の上面の長手方向と平行な方向に延びている溝である。また、前述したように台車１０の両側には合計４個の車輪１１が設けられている。そのため、台車１０は長手方向と平行な方向（図８におけるＸ方向）に動くことができる。なお、このとき、図示しない台車を台車１０の下側に取り付けることにより、長手方向と垂直な方向（図８におけるＹ方向）にも動けるようにすることができる。
【００４９】
次に、本実施形態の基板保持部材１を使用するＣＶＤ装置を用いて、ＬＰＣＶＤ（及び熱ＣＶＤ）法によって、ガラス基板２０に透明導電膜を成膜する手順を、基板保持部材１の作用と共に説明する。
なお、ＣＶＤ装置が実施するＣＶＤ法は、減圧されたチャンバ内で、ガラス基板２０を加熱し、原料ガス（生成する膜を構成する原料の内、少なくとも一つ以上の原料を含むガス）をガラス基板２０の表面で化学反応させることで成膜するものとする。即ち、プラズマ等の電気的処理を必要としないＣＶＤ法である。
【００５０】
まず、基板保持部材１の凹部５に、作業用ロボット等を用いて、ガラス基板２０を嵌め込む（図５）。そして、図６に示される様に、基板保持部材１のシール部材３１をすべて、基板保持部材１の中心側へ移動させて、ガラス基板２０を基板保持部材１に取り付ける。なお、ガラス基板２０は、成膜を実施する面のみを露出した状態で取り付けられる。
【００５１】
次に、図１に示される様に、ガラス基板２０を取り付けた基板保持部材１を、台車１０の溝３５に嵌め込み、基板キャリア７を形成する。このとき、溝３５と係合する基板保持部１の下端部分（図６におけるＡの範囲）が基板保持部材１の被保持部２４となり、基板保持部材１の被保持部２４が台車１０（走行装置）に保持される。
ここで、それぞれの基板保持部材１は、取り付けられたガラス基板２０が対向する様に配置するものとする（図２）。
【００５２】
全ての基板保持部材１を台車１０に取り付けたら、基板キャリア７を成膜室内に移動させ、成膜室内を減圧し、図示しない従来周知のヒータによって全ての基板保持部材１を加熱する。ヒータはプレートヒータ、カーボンヒータ、赤外線ランプや紫外線ランプ等適宜のものを使用可能であるが、本実施形態では赤外ランプヒータを使用するものとする。
このとき、基板保持部材１の加熱は、正面（凹部５を設けた面）からでも背面側から行ってもよいが、正面から加熱する方がより好ましい。これは、本実施形態では、基板にガラス製のガラス基板２０を用いていることにより、ガラス基板２０が赤外線を１０％（パーセント）〜２５％（パーセント）吸収するためである。詳細には、ガラス基板２０に吸収された赤外線がガラス基板２０を直接加熱し、ガラス基板２０に吸収されなかった赤外線（ガラス基板２０を透過した赤外線）が基板保持部材１の基板密着面２５を加熱するため、背面から加熱して基板保持部材１の熱伝導のみで加熱した場合に比べ、昇温時のエネルギー効率がよく、経済的で生産性が高い。また、図１のようにガラス基板２０の成膜面を内側で対向するように設けた場合、放射線上に赤外線を放出するヒータを用いることにより、１つのヒータで２枚の基板を加熱できるという利点もある。
【００５３】
ヒータにより基板保持部材１の背面が加熱されると、基板保持部材１が熱伝導率の高いカーボンコンポジットにより形成されているため、短時間で、凹部５全体が、温度が均一の状態で昇温する。この昇温した凹部５の熱を、基板密着面２５からガラス基板２０の接触面（成膜を実施する面と対向する面全体）へ伝導させることにより、ガラス基板２０は、成膜を実施する面全体が同時に加熱される。そのため、成膜を実施する面全体に温度のバラつきが発生しない状態で、ガラス基板２０を昇温させることができる。
【００５４】
ここで、上記したように、凹部５の基板密着面２５以外の部分も、基板密着面２５と同等または極めて近い温度に昇温される。したがって、基板保持部材１のガラス基板２０と接触している部分は、全て基板密着面２５と同等または近い温度である。
そのため、従来の基板保持部材のように、ガラス基板２０が基板保持部材の温度が低い部分に接触するという事態が発生しないため、効率良くガラス基板２０を昇温できる。
【００５５】
ヒータによるガラス基板２０の昇温が成されると同時に、若しくは成された後で、原料ガスを成膜室内に供給して成膜を実施する。このとき上記した理由により、ガラス基板２０の露出面の温度が均一に昇温されるため、成膜させる薄膜は、膜厚と膜質が均一なものとなる。
【００５６】
本実施形態において、シール部材３１の先端部分には段差４０を設けたが、設置時に凹部５から突出するガラス基板２０を押さえ込み、凹部５の端部とガラス基板２０の間を密閉する手段はこれに限るものではない。例えば、シール部材３１の先端部分を、先端側に向かうにつれて幅が小さくなるような、所謂テーパ状にしてもよい。
【００５７】
本実施形態において、基板保持部材１の凹部５にガラス基板２０を嵌め込んだ際、ガラス基板２０が凹部５の開口から突出する大きさ（ガラス基板２０の厚さが凹部５の深さを上回る大きさ）で実施したが、ガラス基板２０と凹部５の体積及び容積の関係はこれに限るものではない。
例えば、基板保持部材１の凹部５にガラス基板２０を嵌め込んだ際、基板保持部材１の凹部５が形成されている面とガラス基板２０の成膜を実施する面が面一になるように実施してもよい。また、その際、シール部材３１の先端に設けた段差４０を設けずに実施してもよいし、段差４０の代わりに先端を別の形状に変更してよい。
即ち、凹部５の大きさや深さは、ガラス基板２０の大きさに合わせて適宜変更してよく、シール部材３１の先端部分はガラス基板２０に密着可能であればよい。
【００５８】
上記した本実施形態において、正面視が四角形状の溝３０を上側と下側に２つずつ、左側と右側に一つずつの計６つ設けたが、溝３０の配置方法はこれに限るものではない。溝３０の形状、数、配置位置は、使用するロボットのアームの先端の形状、ガラス基板の大きさ等の条件に応じて適宜変更してよい。例えば、上下左右に１つずつ設けてもよいし、下側及び左側、右側に設けて上側に設けないといった配置にしてもよい。また、正面視の形状（開口の形状）を円形や三角形等に変更してもよい。
【００５９】
また、上記した実施形態において、基板保持部材１は切削加工して形成したが、基板保持部材１の形成方法はこれに限るものではない。適宜の機械加工や金型等の成形型によけって形成してもよい。
【００６０】
以下では第二の実施形態及び第三の実施形態を説明するが、特に説明がない限り、第１の実施形態における基板保持部材１と同様の部分については、同様の符号を付して重複する説明を省略する。
【００６１】
第二の実施形態の基板保持部材５０は、図９に示されるように、被保持部６０によって、丸棒状の走行装置６４に保持されていることを特徴とする。
なお、被保持部６０は平板状の部材の両端部に、取り付け部材６２，６３を一体に取り付けたような形状である。詳細に説明すると、取り付け部材６２は基板保持部材５０の端部を挟み込むようにして取り付けることができる略「コ」の字型の部材であり、取り付け部材６３は、走行装置の側面に沿うように略一体に取り付け可能な部材である。
この基板保持部材５０は、棒状の走行装置を図示しない部材で動かすことにより、移動可能となっている。
【００６２】
第三の実施形態の基板保持部材５１は、図１０に示されるように、被保持部６１によって、車輪状の走行装置６５に保持されていることを特徴とする。
なお、被保持部６１は平板状の部材であって、上端部に取り付け部材６４を一体に取り付けており、下端部に走行装置６５を一体に取り付けている。ここで、取り付け部材６４は基板保持部材５１の端部を挟み込むようにして取り付けることができる略「コ」の字型の部材である。そして、走行装置６５は、角柱状の土台６６から下方へ突出する平板状の部材に車輪６７を回転可能に取り付けている。
なお、被保持部６１は角柱状の部材から上方に突出した平板部材６５の上端部に、取り付け部材６４を一体に取り付け、下方に突出した平板部材６６に走行装置を取り付けている
この基板保持部材５１は、図示しない部材でいずれかの部分を押すこと等で、車輪６７が駆動し、移動することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１ 基板保持部材
５ 凹部（基板保持手段，仮止め部）
１０ 台車（走行装置）
２０ ガラス基板（基板）
２５ 基板密着面
３１ シール部材（移動片，密閉手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板保持部材及び薄膜の製造方法に関し、さらに詳細には、化学気相成長法を実施する薄膜製造装置において、基板を保持するための基板保持部材、及び当該基板保持部材を用いる薄膜の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、石油等の化石原料の高騰や、発電を行う際の環境への配慮から太陽電池パネルを用いた発電が注目されている。なぜなら、太陽電池は太陽光を基に発電するので、枯渇性燃料が持つ有限性への対策になり、また、発電時に二酸化炭素を排出しないので、地球温暖化の緩和策に成り得る等の理由によるものである。
【０００３】
ここで、太陽電池パネル（薄膜太陽電池）は、板状であり、透明導電膜、半導体層、金属導電膜及び有機保護膜を順次、ガラス基板上に積層して製造される。
これらの透明導電膜、半導体層、金属導電膜は、例えば、ＣＶＤ法（化学気相成長法）によって形成される。
例えば、透明導電膜を成膜する際には、ＬＰＣＶＤ法（減圧化学気相成長法）を利用して成膜する。ここで、ＬＰＣＶＤ法とは、減圧雰囲気中で行うＣＶＤ法のことであり、具体的には、減圧雰囲気中で、透明導電膜の原料が含まれるガスをガラス基板の周辺に配し、熱ＣＶＤを実行することで、透明導電膜が生成される。なお、ここで熱ＣＶＤとはエネルギーによる原料ガスの分解生成物や化学反応を利用して薄膜を形成するＣＶＤの一種である。
【０００４】
より具体的には、基板を減圧状態の成膜室に搬入し、成膜室内に錫や亜鉛を含有するガスを充填する。そして、ヒータで基板を昇温することで、基板上にＳｎＯ2やＺｎＯ等の膜を成膜する。
【０００５】
ところで、成膜室で成膜する際の基板の姿勢には、水平姿勢と垂直姿勢が考えられるが、搬入効率と、成膜室の空間を有効利用する点で、垂直姿勢が優れている。即ち、基板を縦置きにすると、成膜室の全床面積の内、基板一枚を配置するために使用する面積が小さくなるため、より多くの基板を成膜室内に配置できる。
【０００６】
このように、基板の姿勢を縦置き姿勢で保持した上で成膜室に出入りさせるためには、搬送用のトレーが使用されることが一般的である。
【０００７】
そして、このようなトレーは、特許文献１に開示されているように、ステンレススチールによって作られることが一般的である。これは、ステンレスは耐食性が良好であり、成膜時において、原料ガスによって腐食しにくく、清掃の時において、強酸又は強アルカリの清掃液で腐食しにくいためであり、また剛性が高く破損が少ないためである。
【０００８】
さらに、基板の背面には熱伝導性に優れた背板が装着される（特許文献１）。
詳細に説明すると、上記した熱ＣＶＤによる基板の成膜では、高温の部位に膜が生成されるため、基板の成膜を行う面に温度のバラつきが生じると、成膜した膜の厚さにバラつきができる。したがって、基板表面に温度のバラつきがあってはならない。加えて、エネルギー効率を良くするために、基板は短時間で昇温されることが望ましい。
しかし、一般的な搬送トレーの素材たるステンレスは熱伝導性が低く、基板をステンレス製の搬送トレーに直接接した状態で基板を加熱すると、基板表面の温度にバラつきが生じる。また、ステンレスは比熱が低く昇温しにくいので、基板の昇温に長時間を有する。
そこで、特許文献１では、搬送トレーに別素材で形成した背板を設け、背板をガラス基板の最も面積の大きな面（背面）と接触させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−１８５６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このように従来技術において、基板の背面に接触する背板を設けることは必須であったが、背板の着脱作業には大きな労力を伴うため、工程上大きな負担が強いられる。また、搬送トレーに基板を嵌め込んだ際に、基板端部が搬送トレーの一部に接触することにより、背板から基板に伝わった熱が基板端部から放熱され、成膜を行う基板の面の温度にバラつきが発生してしまうという問題があった。
【００１１】
そこで本発明は、成膜工程における背板の着脱作業を解消し、基板の表面の温度を均一に昇温することが容易であり、効率のよい薄膜の化学蒸着を可能にすることができる基板保持部材及び薄膜の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、化学蒸着室内において基板を加熱すると共に、原料ガス雰囲気中に基板をさらして基板の一方の面に薄膜を形成させる化学蒸着を実施する際に使用される基板保持部材であって、走行装置に保持されることが可能であって、基板を保持する基板保持手段を備え、化学蒸着によって薄膜を形成させる際に、基板を保持した状態で化学蒸着室内に導入される基板保持部材において、炭素繊維強化炭素複合材によって成形され、基板の一方の面の略全面と密着する基板密着面を有することを特徴とする基板保持部材である。
ここで、「走行装置に保持される」とは、走行装置に対して着脱自在に保持されている状態であっても、走行装置に対して着脱不能であってもよい。即ち、本発明の基板保持部材は走行装置と一体であってもよい。また、「基板の一方の面の略全面」とは、基板の一方の面の内８０％（パーセント）以上、より好ましくは９０％（パーセント）以上、更にこのましくは９５％（パーセント）以上である。
【００１３】
本発明の基板保持部材は、炭素繊維強化炭素複合材（カーボンコンポジット材）によって形成されている。そのため、基板保持部材が衝撃に強く壊れにくい、さらに、比熱と熱伝導率が高く、熱変形し難いという特徴がある。したがって基板保持部材は、熱変形することなく、低エネルギーで素早く昇温させることが可能である
また、基板保持部材から基板に熱が伝達する際に、基板保持部材が基板と密着している全ての部分から、基板保持部材の熱が基板に伝達する。本発明の基板保持部材は略全体が基板と密着するので、基板を広範囲に亘って同時加熱することができる。そのため、基板が昇温する際に、基板表面に温度のバラつきが発生しにくい。
さらに、本発明の基板保持部材は耐久性が良く、長期の使用に耐え得るので、基板保持部材の交換コストを低減できる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記基板保持手段は、基板を立てた姿勢で保持することが可能であることを特徴とする請求項１に記載の基板保持部材である。
【００１５】
本発明の基板保持部材では、基板保持部材が基板を、立てた姿勢で保持することが可能であるから、基板を立てた状態で成膜を実施することができる。そのことにより、ＣＶＤ装置の成膜室の床面積が小さくても成膜を実施できるため、効率のよい化学蒸着を実施することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、基板の薄膜を形成させる面を除いた部分を、外気に接触しないように密閉することのできる密閉手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の基板保持部材である。
【００１７】
本発明の基板保持部材では、基板の薄膜を形成させる面を除いた部分を、外気に接触させない。そのため、成膜を行う際に、基板の薄膜を形成させる部分以外が、原料ガス（少なくとも、薄膜の原料の内の一つを含有するガス）に接触しない。そのため、成膜を必要な部分にだけ確実に実施できるため、精度の高い成膜が実施可能となる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、前記基板保持手段が、基板を仮止めする仮止め部と、基板を外側から押圧可能な移動片からなり、前記移動片が前記密閉手段を兼ねることを特徴とする請求項３に記載の基板保持部材である。
【００１９】
本発明の基板保持部材では、前記基板保持手段の一部である移動片が前記密閉手段を兼ねる。そのため、基板保持部材の部品点数が少なくなり、本発明の基板保持部材を安価に実現できる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、基板を保持する凹部が設けられ、当該凹部の内面によって基板密着面が構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の基板保持部材である。
【００２１】
本発明の基板保持部材では、基板を保持する凹部が設けられ、当該凹部の内面によって基板密着面が構成される。そのため、凹部に基板を嵌め込むことだけで、基板を保持した状態で基板保持部材に密着させることができる。そのことにより、基板の取り付けが容易になり、成膜工程の効率が良くなる。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、前記基板保持部材は、減圧化学気相成長法を実施する装置で使用可能であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の基板保持部材である。
【００２３】
本発明の基板保持部材では、基板保持部材をＬＰＣＶＤ装置（減圧化学気相成長法を実施する装置）で使用可能に形成する。そのため、前述の優れた効果を有したＬＰＣＶＤ装置又はＬＰＣＶＤ方法を提供できる。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、前記走行装置に複数設置可能であり、走行装置に設置された状態で減圧化学気相成長法を実施する装置により成膜を実施可能であることを特徴とする請求項６に記載の基板保持部材である。
【００２５】
本発明の基板保持部材では、前記走行装置に複数同時に設置可能であり、走行装置に設置された状態でＬＰＣＶＤ装置（減圧化学気相成長法を実施する装置）により成膜を実施可能である。そのため、複数の基板を同時に成膜可能であり、また、成膜の際に走行装置からの取り外し作業が発生しないので、作業効率がよい成膜を実施することができる。
【００２６】
請求項８に記載の発明は、前記炭素繊維強化炭素複合材は、熱伝導率が２５Ｗ／ｍＫ以上１５０Ｗ／ｍＫ以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の基板保持部材である。
【００２７】
本発明の基板保持部材では、基板保持部材を形成する、炭素繊維強化炭素複合材の熱伝導率が２５Ｗ／ｍＫ以上１５０Ｗ／ｍＫ以下であるため、効率のよい成膜を実施することができる。なぜなら、熱伝導率が低すぎると、基板密着面全体を均一な温度で昇温することが難しくなり、熱伝導率が高すぎると、他の部材への熱の干渉の制御が難しくなるためである。
【００２８】
請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれかに記載の基板保持部材を用いることを特徴とする薄膜の製造方法である。
【００２９】
本発明の薄膜の製造方法では、上記した基板保持部材を用いるため、基板の運搬、加熱及び成膜後の後処理を効率よく実施することができる。
【００３０】
請求項１０に記載の発明は、基板保持部材に基板を脱着する工程と、基板を保持する基板保持部材を走行装置に立設する工程と、基板を保持する基板保持部材を走行装置で運搬する工程と、基板を保持する基板保持部材を加熱する工程と、基板保持部材に保持されている基板の表面を成膜する工程とを有することを特徴とする請求項９に記載の薄膜の製造方法である。
【００３１】
本発明の薄膜の製造方法では、基板を保持した基板保持部材を走行装置に立設して運搬する。そのため、基板保持部材を横置きにした場合と比べて、一度により多くの基板保持部材を走行装置で運搬できるため、基板を効率良く運搬できる。
また、基板を保持する基板保持部材を加熱し、基板保持部材から熱を伝導して基板を昇温するため、基板をヒータで直接加熱した場合と比べて、基板の表面の広範囲に亘る加熱が、安価且つ容易に実行できる。
さらに、基板保持部材に保持している基板に膜を堆積させるので、成膜時の基板の姿勢
及び基板表面の成膜する部分を調整しやすいという利点がある。
【００３２】
請求項１１に記載の発明は、前記基板はガラスであり、基板の面の内で最大の面の面積が０．８ｍ2以上であることを特徴とする請求項９又は１０に記載の薄膜の製造方法である。
ここで、「基板の面の内で最大の面」の面積は０．８ｍ2以上であり、より好ましくは１ｍ2以上である。
【００３３】
通常、ヒータで基板を昇温させる場合、基板の面積が大きくなるにつれて、基板の表面に温度のバラつきが発生し易くなる。また、基板にガラス等の熱伝導率の低い部材を用いても、ヒータで加熱された部分とそうでない部分に温度差が発生し易くなり、基板の表面に温度のバラつきが発生し易くなる。そのため、面積が大きな基板及び／又は、熱伝導率の低い部材で形成された基板は、膜の厚さを均一にするための表面温度の制御が難しい。
しかし、本発明の薄膜の製造方法では、基板の略全面を同時に加熱することができるため、大きなガラス基板のような、表面積が大きく、熱伝導率の低い基板に成膜を行う場合でも、好適な成膜を実施することができる。
つまり、本発明の基板保持部材は、面積の大きな基板及び／又は熱伝導率の低い部材で形成された基板の保持に適している。
【発明の効果】
【００３４】
本発明は、成膜工程における背板の着脱作業を解消し、基板の面の温度を均一に昇温することが容易であり、効率のよい薄膜の化学蒸着を可能にすることができる基板保持部材及び薄膜の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る基板保持部材が、台車に取り付けられた状態を示す斜視図である。
【図２】図１に示された基板保持部材及び台車の一部を切り欠いた状態を示す、基板保持部材及び台車の一部断面斜視図である。
【図３】本発明の第一の実施形態に係る基板保持部材を示す斜視図である。
【図４】図３の基板保持部材の分解斜視図である。
【図５】図３の基板保持部材へのガラス基板の取り付けを示す斜視図である。
【図６】図３の基板保持部材へガラス基板を取り付けて、シール部材を中心側へ移動した状態を示す斜視図である。
【図７】図６の基板保持部材のＢ−Ｂ面の断面斜視図である。
【図８】図１の台車を示す斜視図である。
【図９】本発明の第二の実施形態に係る基板保持部材の斜視図である。
【図１０】本発明の第三の実施形態に係る基板保持部材の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明の一実施形態に係る基板保持部材について、以下、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３７】
図１，２に示される様に、基板保持部材１は、ガラス基板２０を取り付けた状態で、台車１０に複数立設することで、基板キャリア７としてＬＰＣＶＤ装置で使用される。換言すると、基板キャリア７は、直方体状の台車１０を有し、台車１０の上面に設けられた溝３５に基板保持部材１が嵌め込まれ、基板保持部材１は立て置きの状態で使用される。このような基板キャリア７を成膜室内に搬入し、ガラス基板２０への成膜を行う。以下、具体的に説明する。
【００３８】
基板保持部材１は、図３に示すように、略正方形の平板状の部材であり、炭素繊維強化炭素複合材（カーボンコンポジット材）で形成されている。
【００３９】
ここで、本発明の炭素繊維強化炭素複合材（カーボンコンポジット材）とは、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）の炭素繊維及又はプラスチックのいずれか又は双方を炭化させたものである。ここで、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）とは炭素繊維にプラスチック材料等を含浸して硬化させたものである。そして、炭化は、例えば緻密化と呼ばれる処理や熱処理等によって行うことができる。なお、緻密化とは、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）等を一度焼成したものを、特定の樹脂等に含浸し、再び焼成する処理であって、好ましくはこれを繰り返す。
炭素繊維には、レーヨン、ポリアクリロニトリル、石炭・石油化学の残渣としてでるピッチを溶融紡糸後に焼成して得たもの等の適宜なものが使用される。
成形硬化に使用する樹脂はフラン、フェノール、ポリイミド、エポキシ等の適宜の熱硬化性樹脂が主に使用される。また、これらが高粘度や固体である場合は、適当な溶媒に溶かすか、加熱し溶融するかして用いることも可能である。
そして、緻密化の一例として、複合材料をフラン、フェノール等の各樹脂、或いはコールタールピッチ等に含浸し、窒素やアルゴン等の不活性雰囲気中、或いは真空中で焼成する方法がある。
また、緻密化は複合材料を、窒素、アルゴン等の非酸化性雰囲気中で加熱し、エタン、ベンゼン等の炭化水素ガスを導入して行ってもよい。
更に、炭素の配列構造を変え、耐熱酸化性を向上させる熱処理を必要に応じて行ってもよい。この熱処理は、不活性ガス雰囲気中２０００℃（度）〜３０００℃（度）の温度で処理することが通例である。これらの緻密化及び／または熱処理を所定の特性が得られるまで繰り返すことで、目的の性質を持つ炭素繊維強化炭素複合材を生成する。
以下、炭素繊維強化炭素複合材の一例を製造方法と共に詳細に説明する。
【００４０】
まず、適宜の方法で炭素繊維を芯材にしたフェノール樹脂成形物を作り、それを真空中で１０００℃（度）〜２３００℃（度）で焼成して、フェノール樹脂部分を炭化させる。その後、一度焼成済みのものをフェノール樹脂液に浸し加圧含浸した後、再度焼成炭化する処理を繰り返すことにより、炭素繊維強化炭素複合材が製造される。
【００４１】
つまり、例示した炭素繊維強化炭素複合材は、炭素繊維の周りをフェノール樹脂が炭化してできたカーボンで囲まれた状態になっている。このカーボンは、内部の気泡（フェノール樹脂の中の水素、酸素等の炭素以外の成分が、焼成する際に気化して発生する気泡）が、フェノール樹脂液を加圧含浸した後、再度焼成炭化する処理によって埋められている。そのことにより、従来のカーボン材に比べて、曲げ強さが大きく衝撃に強いという特徴がある。
【００４２】
基板保持部材１は、中央部分に凹部５が設けられている。この凹部５は、成膜対象物であるガラス基板２０が嵌めこみ可能な大きさである。即ち、凹部５の開口の面積は、ガラス基板２０の成膜を実施する面の面積と同等以上である。
さらに、凹部５は基板密着面２５を有している。この基板密着面２５は、凹部の底面（図３における奥側の面）であり、平滑な面になっている。そのため、ガラス基板２０を嵌め込んだ際、ガラス基板２０が基板密着面２５に隙間なく接触することにより、後述の溝３０の部分を除いて、ガラス基板２０の一面と基板保持部材１が密着することができる。
【００４３】
さらに、図３，４で示されるように、凹部５の開口の周辺には、溝３０が図３における上側と下側に２つずつ、左側と右側に一つずつの計６つ設けられており、シール部材３１が前後左右にそれぞれ一つずつの計４つ設けられている。
この溝３０は、正面視が四角形状の、図示しないロボットのアームの先端を挿入可能な溝である。即ち、この溝にアームの先端（爪）を挿入し、ガラス基板２０の端部を引っ掛けることで、ロボットは基板保持部材１に嵌め込まれたガラス基板２０を掴み取ることができる。そのことにより、ロボットは基板保持部材１にガラス基板２０を着脱することができる。
【００４４】
シール部材３１は、図３，４に示されるように、凹部５の開口の周囲を囲むように４つ配されている。詳細には、このシール部材３１は正面視が台形の部材であり、上側（図３における上側）に配されたシール部材３１の上底部分と、下側（図３における下側）に配されたシール部材３１の上底部分が対向しており、右側（図３における右側）に配されたシール部材３１の上底部分と、左側（図３における左側）に配されたシール部材３１の上底部分が対向している状態で配されている。
【００４５】
また、シール部材３１はそれぞれ長孔３２を有しており、ピン２６によって基板保持部材１に直線的に摺動可能な状態で取り付けられている（図３）。そのため、これら４つのシール部材３１は、基板保持部材１の中心に向かって、それぞれが突出、退入する（図３における上側と下側に配されたシール部材３１は、ずれるように上下動し、図３における右側と左側に配されたシール部材３１は、ずれるように左右動する）ことができる。
図５，６に示されるように、４つのシール部材３１が基板保持部材１の端部側から中心に向かって突出することにより、基板保持部材１の凹部５に嵌め込んだガラス基板２０が、外れないように抑え込み固定することができる。なお、本実施例では、シール部材３１と凹部５によって、基板保持手段が構成されている。
【００４６】
加えて、図７に示されるように、このシール部材３１が基板保持部材１の中心側へ移動することにより、シール部材３１は、ガラス基板２０と凹部５の端部の間の隙間１５を覆うように配される。そのため、ガラス基板２０と凹部５の間の隙間１５は、密閉された空間となるため、隙間１５に外気が浸入しない。
【００４７】
ここで、図７に示されるようにシール部材３１の凹部５側の端部（上底部分）には段差４０が設けられている。そのため、ガラス基板２０の厚さが変化しても段差４０の深さを変化させることにより、シール部材３１をガラス基板２０に密着させ、抑え込むことができる。
【００４８】
図８に示される様に、台車１０の上面には溝３５が設けられている。詳細には、溝３５は、複数設けられており、それぞれ、台車１０の上面の長手方向と平行な方向に延びている溝である。また、前述したように台車１０の両側には合計４個の車輪１１が設けられている。そのため、台車１０は長手方向と平行な方向（図８におけるＸ方向）に動くことができる。なお、このとき、図示しない台車を台車１０の下側に取り付けることにより、長手方向と垂直な方向（図８におけるＹ方向）にも動けるようにすることができる。
【００４９】
次に、本実施形態の基板保持部材１を使用するＣＶＤ装置を用いて、ＬＰＣＶＤ（及び熱ＣＶＤ）法によって、ガラス基板２０に透明導電膜を成膜する手順を、基板保持部材１の作用と共に説明する。
なお、ＣＶＤ装置が実施するＣＶＤ法は、減圧されたチャンバ内で、ガラス基板２０を加熱し、原料ガス（生成する膜を構成する原料の内、少なくとも一つ以上の原料を含むガス）をガラス基板２０の表面で化学反応させることで成膜するものとする。即ち、プラズマ等の電気的処理を必要としないＣＶＤ法である。
【００５０】
まず、基板保持部材１の凹部５に、作業用ロボット等を用いて、ガラス基板２０を嵌め込む（図５）。そして、図６に示される様に、基板保持部材１のシール部材３１をすべて、基板保持部材１の中心側へ移動させて、ガラス基板２０を基板保持部材１に取り付ける。なお、ガラス基板２０は、成膜を実施する面のみを露出した状態で取り付けられる。
【００５１】
次に、図１に示される様に、ガラス基板２０を取り付けた基板保持部材１を、台車１０の溝３５に嵌め込み、基板キャリア７を形成する。このとき、溝３５と係合する基板保持部１の下端部分（図６におけるＡの範囲）が基板保持部材１の被保持部２４となり、基板保持部材１の被保持部２４が台車１０（走行装置）に保持される。
ここで、それぞれの基板保持部材１は、取り付けられたガラス基板２０が対向する様に配置するものとする（図２）。
【００５２】
全ての基板保持部材１を台車１０に取り付けたら、基板キャリア７を成膜室内に移動させ、成膜室内を減圧し、図示しない従来周知のヒータによって全ての基板保持部材１を加熱する。ヒータはプレートヒータ、カーボンヒータ、赤外線ランプや紫外線ランプ等適宜のものを使用可能であるが、本実施形態では赤外ランプヒータを使用するものとする。
このとき、基板保持部材１の加熱は、正面（凹部５を設けた面）からでも背面側から行ってもよいが、正面から加熱する方がより好ましい。これは、本実施形態では、基板にガラス製のガラス基板２０を用いていることにより、ガラス基板２０が赤外線を１０％（パーセント）〜２５％（パーセント）吸収するためである。詳細には、ガラス基板２０に吸収された赤外線がガラス基板２０を直接加熱し、ガラス基板２０に吸収されなかった赤外線（ガラス基板２０を透過した赤外線）が基板保持部材１の基板密着面２５を加熱するため、背面から加熱して基板保持部材１の熱伝導のみで加熱した場合に比べ、昇温時のエネルギー効率がよく、経済的で生産性が高い。また、図１のようにガラス基板２０の成膜面を内側で対向するように設けた場合、放射線上に赤外線を放出するヒータを用いることにより、１つのヒータで２枚の基板を加熱できるという利点もある。
【００５３】
ヒータにより基板保持部材１の背面が加熱されると、基板保持部材１が熱伝導率の高いカーボンコンポジットにより形成されているため、短時間で、凹部５全体が、温度が均一の状態で昇温する。この昇温した凹部５の熱を、基板密着面２５からガラス基板２０の接触面（成膜を実施する面と対向する面全体）へ伝導させることにより、ガラス基板２０は、成膜を実施する面全体が同時に加熱される。そのため、成膜を実施する面全体に温度のバラつきが発生しない状態で、ガラス基板２０を昇温させることができる。
【００５４】
ここで、上記したように、凹部５の基板密着面２５以外の部分も、基板密着面２５と同等または極めて近い温度に昇温される。したがって、基板保持部材１のガラス基板２０と接触している部分は、全て基板密着面２５と同等または近い温度である。
そのため、従来の基板保持部材のように、ガラス基板２０が基板保持部材の温度が低い部分に接触するという事態が発生しないため、効率良くガラス基板２０を昇温できる。
【００５５】
ヒータによるガラス基板２０の昇温が成されると同時に、若しくは成された後で、原料ガスを成膜室内に供給して成膜を実施する。このとき上記した理由により、ガラス基板２０の露出面の温度が均一に昇温されるため、成膜させる薄膜は、膜厚と膜質が均一なものとなる。
【００５６】
本実施形態において、シール部材３１の先端部分には段差４０を設けたが、設置時に凹部５から突出するガラス基板２０を押さえ込み、凹部５の端部とガラス基板２０の間を密閉する手段はこれに限るものではない。例えば、シール部材３１の先端部分を、先端側に向かうにつれて幅が小さくなるような、所謂テーパ状にしてもよい。
【００５７】
本実施形態において、基板保持部材１の凹部５にガラス基板２０を嵌め込んだ際、ガラス基板２０が凹部５の開口から突出する大きさ（ガラス基板２０の厚さが凹部５の深さを上回る大きさ）で実施したが、ガラス基板２０と凹部５の体積及び容積の関係はこれに限るものではない。
例えば、基板保持部材１の凹部５にガラス基板２０を嵌め込んだ際、基板保持部材１の凹部５が形成されている面とガラス基板２０の成膜を実施する面が面一になるように実施してもよい。また、その際、シール部材３１の先端に設けた段差４０を設けずに実施してもよいし、段差４０の代わりに先端を別の形状に変更してよい。
即ち、凹部５の大きさや深さは、ガラス基板２０の大きさに合わせて適宜変更してよく、シール部材３１の先端部分はガラス基板２０に密着可能であればよい。
【００５８】
上記した本実施形態において、正面視が四角形状の溝３０を上側と下側に２つずつ、左側と右側に一つずつの計６つ設けたが、溝３０の配置方法はこれに限るものではない。溝３０の形状、数、配置位置は、使用するロボットのアームの先端の形状、ガラス基板の大きさ等の条件に応じて適宜変更してよい。例えば、上下左右に１つずつ設けてもよいし、下側及び左側、右側に設けて上側に設けないといった配置にしてもよい。また、正面視の形状（開口の形状）を円形や三角形等に変更してもよい。
【００５９】
また、上記した実施形態において、基板保持部材１は切削加工して形成したが、基板保持部材１の形成方法はこれに限るものではない。適宜の機械加工や金型等の成形型によけって形成してもよい。
【００６０】
以下では第二の実施形態及び第三の実施形態を説明するが、特に説明がない限り、第１の実施形態における基板保持部材１と同様の部分については、同様の符号を付して重複する説明を省略する。
【００６１】
第二の実施形態の基板保持部材５０は、図９に示されるように、被保持部６０によって、丸棒状の走行装置６４に保持されていることを特徴とする。
なお、被保持部６０は平板状の部材の両端部に、取り付け部材６２，６３を一体に取り付けたような形状である。詳細に説明すると、取り付け部材６２は基板保持部材５０の端部を挟み込むようにして取り付けることができる略「コ」の字型の部材であり、取り付け部材６３は、走行装置の側面に沿うように略一体に取り付け可能な部材である。
この基板保持部材５０は、棒状の走行装置を図示しない部材で動かすことにより、移動可能となっている。
【００６２】
第三の実施形態の基板保持部材５１は、図１０に示されるように、被保持部６１によって、車輪状の走行装置６５に保持されていることを特徴とする。
なお、被保持部６１は平板状の部材であって、上端部に取り付け部材６４を一体に取り付けており、下端部に走行装置６５を一体に取り付けている。ここで、取り付け部材６４は基板保持部材５１の端部を挟み込むようにして取り付けることができる略「コ」の字型の部材である。そして、走行装置６５は、角柱状の土台６６から下方へ突出する平板状の部材に車輪６７を回転可能に取り付けている。
なお、被保持部６１は角柱状の部材から上方に突出した平板部材６５の上端部に、取り付け部材６４を一体に取り付け、下方に突出した平板部材６６に走行装置を取り付けている
この基板保持部材５１は、図示しない部材でいずれかの部分を押すこと等で、車輪６７が駆動し、移動することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１ 基板保持部材
５ 凹部（基板保持手段，仮止め部）
１０ 台車（走行装置）
２０ ガラス基板（基板）
２５ 基板密着面
３１ シール部材（移動片，密閉手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学蒸着室内において基板を加熱すると共に、原料ガス雰囲気中に基板をさらして基板の一方の面に薄膜を形成させる化学蒸着を実施する際に使用される基板保持部材であって、走行装置に保持されることが可能であって、基板を保持する基板保持手段を備え、化学蒸着によって薄膜を形成させる際に、基板を保持した状態で化学蒸着室内に導入される基板保持部材において、
炭素繊維強化炭素複合材によって成形され、基板の一方の面の略全面と密着する基板密着面を有することを特徴とする基板保持部材。
【請求項２】
前記基板保持手段は、基板を立てた姿勢で保持することが可能であることを特徴とする請求項１に記載の基板保持部材。
【請求項３】
基板の薄膜を形成させる面を除いた部分を、外気に接触しないように密閉することのできる密閉手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の基板保持部材。
【請求項４】
前記基板保持手段が、基板を仮止めする仮止め部と、基板を外側から押圧可能な移動片からなり、前記移動片が前記密閉手段を兼ねることを特徴とする請求項３に記載の基板保持部材。
【請求項５】
基板を保持する凹部が設けられ、当該凹部の内面によって基板密着面が構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の基板保持部材。
【請求項６】
前記基板保持部材は、減圧化学気相成長法を実施する装置で使用可能であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の基板保持部材。
【請求項７】
前記走行装置に複数設置可能であり、走行装置に設置された状態で減圧化学気相成長法を実施する装置により成膜を実施可能であることを特徴とする請求項６に記載の基板保持部材。
【請求項８】
前記炭素繊維強化炭素複合材は、熱伝導率が２５Ｗ／ｍＫ以上１５０Ｗ／ｍＫ以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の基板保持部材。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の基板保持部材を用いることを特徴とする薄膜の製造方法。
【請求項１０】
基板保持部材に基板を脱着する工程と、基板を保持する基板保持部材を走行装置に立設する工程と、基板を保持する基板保持部材を走行装置で運搬する工程と、基板を保持する基板保持部材を加熱する工程と、基板保持部材に保持されている基板の表面を成膜する工程とを有することを特徴とする請求項９に記載の薄膜の製造方法。
【請求項１１】
前記基板はガラスであり、基板の面の内で最大の面の面積が０．８ｍ2以上であることを特徴とする請求項９又は１０に記載の薄膜の製造方法。
【請求項１】
化学蒸着室内において基板を加熱すると共に、原料ガス雰囲気中に基板をさらして基板の一方の面に薄膜を形成させる化学蒸着を実施する際に使用される基板保持部材であって、走行装置に保持されることが可能であって、基板を保持する基板保持手段を備え、化学蒸着によって薄膜を形成させる際に、基板を保持した状態で化学蒸着室内に導入される基板保持部材において、
炭素繊維強化炭素複合材によって成形され、基板の一方の面の略全面と密着する基板密着面を有することを特徴とする基板保持部材。
【請求項２】
前記基板保持手段は、基板を立てた姿勢で保持することが可能であることを特徴とする請求項１に記載の基板保持部材。
【請求項３】
基板の薄膜を形成させる面を除いた部分を、外気に接触しないように密閉することのできる密閉手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の基板保持部材。
【請求項４】
前記基板保持手段が、基板を仮止めする仮止め部と、基板を外側から押圧可能な移動片からなり、前記移動片が前記密閉手段を兼ねることを特徴とする請求項３に記載の基板保持部材。
【請求項５】
基板を保持する凹部が設けられ、当該凹部の内面によって基板密着面が構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の基板保持部材。
【請求項６】
前記基板保持部材は、減圧化学気相成長法を実施する装置で使用可能であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の基板保持部材。
【請求項７】
前記走行装置に複数設置可能であり、走行装置に設置された状態で減圧化学気相成長法を実施する装置により成膜を実施可能であることを特徴とする請求項６に記載の基板保持部材。
【請求項８】
前記炭素繊維強化炭素複合材は、熱伝導率が２５Ｗ／ｍＫ以上１５０Ｗ／ｍＫ以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の基板保持部材。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の基板保持部材を用いることを特徴とする薄膜の製造方法。
【請求項１０】
基板保持部材に基板を脱着する工程と、基板を保持する基板保持部材を走行装置に立設する工程と、基板を保持する基板保持部材を走行装置で運搬する工程と、基板を保持する基板保持部材を加熱する工程と、基板保持部材に保持されている基板の表面を成膜する工程とを有することを特徴とする請求項９に記載の薄膜の製造方法。
【請求項１１】
前記基板はガラスであり、基板の面の内で最大の面の面積が０．８ｍ2以上であることを特徴とする請求項９又は１０に記載の薄膜の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−６１０２３（Ｐ２０１１−６１０２３Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０９４５４（Ｐ２００９−２０９４５４）
【出願日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【出願人】（００００００９４１）株式会社カネカ (3,932)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【出願人】（００００００９４１）株式会社カネカ (3,932)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]