液晶配向膜用真空蒸着装置およびその成膜方法
【課題】基板角度を自動調整し、かつ同時蒸着を行う基板毎に成膜条件出し可能な真空蒸着装置および方法を提供する。
【解決手段】排気手段を有する真空槽内に、蒸着源、蒸着される基板を保持する基板保持機構、及び各基板に対して蒸着粒子の入射状態を調整するスリット開口を有する少なくとも１つのスリット機構を備え、基板面に液晶配向膜を形成する液晶配向膜用真空蒸着装置において、各基板保持機構について、スリット機構に取り付けられ、スリットに対する基板の相対位置を調整するために基板保持機構を移動させる可動機構を設けた。
【解決手段】排気手段を有する真空槽内に、蒸着源、蒸着される基板を保持する基板保持機構、及び各基板に対して蒸着粒子の入射状態を調整するスリット開口を有する少なくとも１つのスリット機構を備え、基板面に液晶配向膜を形成する液晶配向膜用真空蒸着装置において、各基板保持機構について、スリット機構に取り付けられ、スリットに対する基板の相対位置を調整するために基板保持機構を移動させる可動機構を設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空蒸着により無機配向膜を作製するための液晶配向膜用真空蒸着装置およびその成膜方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶配向膜の形成法の1つとして、ポリイミドまたはポリアミドのような樹脂膜にラビング処理を施すラビング法が挙げられる。ラビング法は、例えば図８に示すように樹脂膜８１を塗布した基板８０上でラビング用ローラ８２を移動させることにより樹脂膜８１を一定方向に配向させるものである。従来ラビング法による有機配向膜が主流であったが、配向膜に要求される微細加工、低パーティクル、耐久性、耐熱性等の性能を満足させるため、近年無機配向膜によりプレチルト角を確保する手法に移行しつつある。
【０００３】
無機配向膜の形成には、蒸着源に対して基板を傾斜させて配置し、基板面に所定の入射角で配向膜を形成する真空蒸着法が用いられる。図９に入射角の説明図を示す。図において、９１は蒸着源、９０は基板を示す。９３は基板９０の中心位置における垂線を示し、９４は基板９０と蒸着源９１とを結ぶ蒸着源距離を示している。入射角は基板面に対する蒸着粒子の入射方向と基板垂線とがなす角とし、基板９０の中心位置における入射角を９２にて示す。配向膜として使用する為には、基板９０に入射する蒸着粒子を一定の入射角度に均一に蒸着させる事が必要となる。基板サイズ９５が大きくなれば幾何学的に基板蒸着源間距離９４が長く必要になり装置が大型化してしまうため、基板と蒸着源との間にスリットを設けスリットを通過可能な蒸着方向の粒子のみを基板上に堆積させ、基板蒸着源間距離を小さくするものが一般的に用いられている。例えば、特許文献１は液晶表示パネルの製造法であって、基板と蒸着源の間にスリットを設け、蒸着源とスリットのなす角度で傾き角を決定し、基板に対して斜め方向から無機物質を蒸着するものである。
【特許文献１】特開昭６３−１７２１２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の第１図に開示されるようなスリット位置により入射角を決定する従来装置は、インライン式装置として連続処理することが可能であるが、スリット位置により一義的に入射角が決定するため、入射角を変更するためには装置構成を変更しなくてはならないという不都合があった。
【０００５】
これに対し、蒸着源に対して基板を傾斜させて配置するバッチ式装置は入射角を自由に変更可能であるが、基板配置を手動で行うため基板角度の再現性に問題があった。基板角度の再現性が悪いと製品にバラツキが生じてしまうばかりでなく、蒸着角度に敏感な配向膜の要求性能を満たすことが出来ないという問題が生じてしまう。また、真空状態を維持したまま基板角度を変更することが出来ないため、インライン式の装置に接続して連続処理することができず効率面での課題もあった。
【０００６】
また、基板に対する蒸着粒子の入射方向は、入射角のみでなく方位角も制御することが求められる。図１０に方位角の説明図を示す。図は蒸着源を視点とする基板９０の平面図を示し、蒸着粒子の入射方向を矢印１００にて表す。方位角１０１は基板面に垂直な軸を中心に基板９０を回転させることにより可変させ、０〜３６０°の範囲から所定の角度に設定される。しかし従来装置では方位角を精度良く確保する手段がなく、基板配置を手動で行うバッチ式装置では入射角同様再現性に問題があり、インライン式装置では方位角を変化させることができなかった。更に、成膜中に成膜条件を変更することができず、基板毎の条件出しも不可能であるという不都合もあった。
【０００７】
本発明は、基板角度を自動調整し、かつ同時蒸着を行う基板毎に成膜条件出し可能な装置および方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の側面は、排気手段を有する真空槽内に、蒸着源、蒸着される基板を保持する基板保持機構、及び各基板に対して蒸着粒子の入射状態を調整するスリット開口を有する少なくとも１つのスリット機構を備え、基板面に液晶配向膜を形成する液晶配向膜用真空蒸着装置であって、各基板保持機構について、スリット機構に取り付けられ、スリットに対する基板の相対位置を調整するために基板保持機構を移動させる可動機構を設けた液晶配向膜用真空蒸着装置である。さらに、各スリット機構について、スリット機構をスリット開口に関して回転させ、スリット開口面と蒸着源とのなす角を調整する基板入射角可変機構を設けた。ここで、可動機構は、少なくとも、基板を基板面に対して水平に回転調整する基板方位角可変機構で構成されるようにした。また、可動機構が、少なくとも、スリットにより入射方向を規制された蒸着粒子を横切るように基板を移動させる基板スライド機構で構成されるようにした。
【０００９】
上記第１の側面において、基板入射角可変機構が、スリット開口と蒸着源とを結ぶ直線と基板垂線とがなす入射角を０〜９０°の範囲から選択した任意の角度に設定するようにした。基板入射角可変機構が、固定軸と、直線駆動源に連結する可動軸により基板を支持し、直線駆動源を駆動することにより固定軸を支点として基板を傾斜させる構成にした。
また、基板方位角可変機構が、基板が配置される平面内で基板の方位角を０〜３６０°の範囲から選択した任意の角度に設定する構成にした。さらに、基板方位角可変機構が、基板を搭載するためのθステージであって基板面に対して水平に回転自在なθステージ、およびθステージの駆動源により構成した。
またさらに、基板スライド機構が、可動テーブルおよび可動テーブルの駆動源により構成され、可動テーブルに基板が搭載される構成とした。
また、基板保持機構が、基板押さえであって基板保持機構との間に基板の少なくとも一部分を挟むように構成された基板押さえ、及び基板押さえの開閉機構を備える構成とした。
【００１０】
上記第１の側面において、各スリット機構において、所望の開口形状を有するスリットが脱着可能な構成とした。また、スリット開口を開閉する治具シャッターを備える構成とした。
また、開口領域及び遮蔽領域からなりスリット開口面に平行に配置される１枚の冶具シャッター、及び冶具シャッターを移動制御する移動手段を備え、スリットが装着される場合にはスリットの開口形状、装着されない場合にはスリット開口によって画定される領域をスリット領域とした場合、開口領域はスリット領域よりも大きく、基板のスライド動作に際し、移動手段によって、スリット領域とスライドされる基板とがオーバーラップしない領域を遮蔽領域が遮蔽し、かつ、スリット領域、スライドされる基板及び開口領域がオーバーラップするように冶具シャッターが移動制御されるようにした。
他の構成として、スリット開口面に平行に配置される２枚の冶具シャッター、及び冶具シャッターを移動制御する移動手段を備え、スリットが装着される場合にはスリットの開口形状、装着されない場合にはスリット開口によって画定される領域をスリット領域とした場合、基板のスライド動作に際し、移動手段によって、スリット領域とスライドされる基板とがオーバーラップしない領域をいずれか一方の冶具シャッターが遮蔽し、かつ、スリット領域、スライドされる基板及び２枚の冶具シャッターの隙間がオーバーラップするように冶具シャッターが移動制御されるようにした。
【００１１】
上記第１の側面において、可動機構及び基板方位角可変機構を自動制御する制御装置を設けた。さらに、制御装置は、蒸着源、基板保持機構、基板スライド機構、基板入射角可変機構、および基板方位角可変機構に接続される構成とした。なお、装置は、インライン式であることが望ましい。
【００１２】
本発明の第２の側面は、排気手段を有する真空槽内に、蒸着源、蒸着される基板を保持する基板保持機構、各基板に対して蒸着粒子の入射状態を調整するスリット開口を有する少なくとも１つのスリット機構、並びにスリット機構及び基板を動作させる制御装置を備えた液晶配向膜用真空蒸着装置において、基板面に配向膜を作製する方法であって、各スリット機構について、スリット機構をスリット開口に関して回転させてスリット開口面と蒸着源とのなす角を制御し、各基板保持機構について、基板を基板面に対して水平に回転させスリット開口とのなす角を制御し、基板をスリット開口面の上を通過するようにスライド制御する方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は基板の入射角および方位角を基板毎に自動で設定可能であるため、真空状態を維持したまま成膜条件を種々変更することが可能である。これにより、所望の配向膜を効率良く生産することが可能となる。また、各機構によって個々に条件設定が可能であるため、生産タクトの向上および品質の向上に貢献する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１は装置の全体構成を示す水平面図であり、成膜室１、仕込室２、取出室３、およびバッファー室４を備えるロードロック式の装置に対応している。仕込室２および取出室３は複数枚の基板６を収納可能であり、バッファー室４には成膜室１に対して基板６のロード及びアンロードを行うロボット５が備えられる。
【００１５】
図２は図１に示す成膜室１の概略垂直面図であり、成膜室１底面には蒸着源７が配置される。蒸着源７は、蒸着材料１３、蒸着材料１３に電子ビーム１４を照射する電子銃１２、および蒸着材料１３を遮蔽する開閉自在のシャッター１５を具備する。蒸着源７は蒸着材料１３を蒸発または昇華させるものであればよく、電子ビームに限らず、抵抗加熱、レーザー等他の加熱機構を用いてもよい。蒸着材料１３には所望の成膜材料を用いればよく、図示はしないが複数の蒸着材料を備える蒸着材料供給機構を用いて蒸着源に蒸着材料を自動供給してもよい。
【００１６】
成膜室１天井面には公転機構１０が回転自在に配置され、公転機構１０には基板入射角可変機構１１を介して基板治具ユニット８が取付けられる。基板入射角可変機構１１は駆動源を備え、基板治具ユニット８との連結部を駆動することにより蒸着源７に対して基板治具ユニット８を所定の角度に傾斜させる機構である。基板治具ユニット８は蒸着源７の鉛直線を中心とする円周上に配置され、その内部には基板６が保持される。図３は基板治具ユニット８の内部を示す概略図であり、基板スライド機構２０、基板方位角可変機構２１、および、基板着脱機構２２に基板６が搭載され、基板６に対面する位置にスリット機構２３が備えられる。実施例は成膜室１内に４つの基板治具ユニット８を配置し、4枚の基板６を同時蒸着するものとするが、基板治具ユニット８の数は同時処理しようとする基板の枚数に合わせて適宜選択すればよい。また、図２では説明のため基板治具ユニット８を２つのみ図示している。
【００１７】
公転機構１０、蒸着源７、基板入射角可変機構１１、基板スライド機構２０、基板方位角可変機構２１、基板着脱機構２２、およびスリット機構２３は制御装置１６に接続される。
【００１８】
図４を参照に基板入射角可変機構１１を説明する。図４（ａ）は基板入射角可変機構１１の一例を示す概略図であり、図中ＡＡ´における概略断面図を図４（ｂ）に、動作説明図を図４（ｃ）に示す。
【００１９】
基板入射角可変機構１１は、基板治具ユニット８に連結するカムフォロア３１、カムフォロア３１の駆動源である真空モータ３２およびボールねじ３３、基板治具ユニット８に連結し回転の支点となる支軸３４、公転機構１０に固定される支持板３０により構成される。説明のため、図４（ａ）においては支持板３０を省略するが、支軸３４、真空モータ３２およびボールネジ３２は支持板３０に固定される。基板治具ユニット８にはカムガイド板３５が取付けられ、カムガイド板３５に設けられた長穴状のカム孔３６にはカムフォロア３１が係合される。カムフォロア３１はカム孔３６の短軸方向に直線移動するボールねじ３３に取付けられ、ボールねじ３３は真空モータ３２に接続される。真空モータ３２が駆動すると、ボールねじ３３に連動してカムフォロア３１がカムガイド板３５を案内し、基板治具ユニット８を誘導する。
【００２０】
図４（ｃ）にカムフォロア３４を直線動作させることにより支軸３４を支点とする回転動作が誘導される様子を示す。基板角度可変機構１１は制御装置１６に接続され、基板治具ユニット８が所望の傾斜角度となる位置でカムフォロア３１が停止するよう真空モータ３２が制御されている。基板治具ユニット８の傾斜角度は制御装置１６を用いて自動で設定すればよい。カムガイド板３５はカムフォロア３１を案内することにより基板治具ユニット８を回転動作させるものであればよく、カム孔３６の形状は図示に限られるものではない。
【００２１】
図４（ｄ）に基板入射角可変機構１１の他の例を示す。図４（ｄ）に示す基板入射角可変機構１１は、基板治具ユニット８に連結するアーム３９、アーム３９に連結する可動部３８、可動部３８の駆動源である真空モータ４１およびボールねじ４０、基板治具ユニット８に連結し回転の支点となる支軸４２、支軸４２の支持板３７により構成される。支持板３７、ボールねじ４０および真空モータ４１は公転機構１０に対して固定される。同図は、ボールねじ４０によりアーム３９を連動させることにより基板治具ユニット８が支軸４２を支点に回転動作する様子を示す。回転角度は図４（ａ）同様に制御装置１６を用いて自動で設定すればよい。
【００２２】
回転の支点は自由に設定可能であるが、支点は基板６の成膜位置に等しいことが望ましい。図３に示すように、基板治具ユニット８はその中心に成膜位置であるスリット開口６１を備えるが、図４（ａ）〜（ｃ）では基板治具ユニット８のスリット開口６１位置に支軸３４を設けるため、成膜位置における入射角を制御し易い。実施例は、真空モータを駆動源とするボールねじにカムフォロアを連動させるが、駆動源はこれに限られるものではない。直線動作を回転動作に変換するものに限らず、回転駆動源を用いて直接回転動作させてもよい。
【００２３】
次に、図３を参照に基板スライド機構２０の一例を説明する。図中網掛けにて示す基板スライド機構２０は可動テーブル２６、および、可動テーブル２６の駆動源により構成される。実施例は、駆動源に真空モータ２４を使用し、真空モータ２４に接続したボールねじ２５に可動テーブル２６を連結し、真空モータ２４を駆動させる事により可動テーブル２６をスライドさせるものであるが、可動テーブルの２６駆動源は適宜選択すればよい。可動テーブル２６には基板方位角可変機構２１と基板着脱機構２２が搭載され、可動テーブル２６を駆動すると、基板着脱機構２２に固定された基板６が可動テーブル２６と一体となってスライドする構成である。基板６に対面するスリット機構２３によりスリット開口６１から基板６の一部のみを蒸着源７に露出し、スリット開口６１に対して基板６を平行移動させることにより所定入射角度の蒸発粒子のみを成膜し、基板６の全面に均一な配向膜を得ることを可能とするものである。また、基板スライド機構２０は制御装置１６に接続され、可動テーブル２６が所望の速度で移動し、所定の位置で停止するよう真空モータ２４が制御されている。制御装置１６により、基板毎にスライド速度を可変することで、基板６の槽内でのバラツキを抑えることが可能となる。
【００２４】
図５に基板方位角可変機構２１の一例を示す。基板方位角可変機構２１は基板スライド機構２０の可動テーブル２６に対して回転自在に配置されるθステージ５０、および、θステージ５０の駆動源５１により構成される。θステージ５０には基板着脱機構２２が搭載され、θステージ５０を駆動すると、基板着脱機構２２に固定された基板６がθステージ５０と一体となって回転する構成である。
【００２５】
図５（ａ）に網掛けにて示す部分が駆動源５１による回転部分である。図５（ｂ）は基板６の水平面図を示し、基板方位角可変機構２１により基板６は例えば図中破線にて示す角度に回転する。実施例は、可動テーブル２６に真空モータを固定し、真空モータを駆動源５１としてθステージ５０を回転させ基板６の方位角を可変するものとするが、θステージ５０の駆動源は適宜選択すればよい。真空モータからθステージ５０への回転伝達には例えばギアを用いてもよく、また真空モータの回転軸をθステージ５０に直接固定してもよい。基板方位角可変機構２１は制御装置１６に接続され、θステージ５０が所定の回転角度で停止するよう駆動源５１が制御されている。また、図５（ｃ）に示すように基板治具ユニット８´に回転位置５２を設ければ、基板治具ユニット８を小型化することが可能となる。
【００２６】
図６にスリット機構２３の一例を示す。図は水平面図を示し、スリット機構２３は取外し自在に配置され開口６１を有するスリット６０、開閉自在に配置される治具シャッター６３、治具シャッター６３をガイドするＶローラ６２、および治具シャッター６３を開閉する図示しない駆動源により構成される。治具シャッター６３はスリット開口６１を開閉する機構であり、図６（ａ）に開時の状態を、図６（ｂ）に閉時の状態を示す。実施例は治具シャッター６３を図示しない真空モータとボールねじにより駆動するものとするが駆動源はこれに限られるものではない。またＶローラに限らずＬＭガイド等を用いてもよい。
【００２７】
スリット６０について、開口６１のサイズは交換可能であり、例えば開口幅の狭いスリット６０´や開口幅の広いスリット６０″等を準備しておけばよい。スリット６０は製品の仕様に合わせて交換すればよく、スリット６０を交換可能とすることで効率のよい成膜を行うことが可能となる。治具シャッター６３は制御装置１６に接続され、所望のタイミングで治具シャッター６３がスリット開口６１を遮蔽するよう駆動源が制御されている。蒸着源７と基板６の間にスリット機構２３を設け、基板スライド機構２０により基板６をスライドさせることにより必要な粒子のみを基板上に堆積させ、基板蒸着源間距離を小さくすることが可能となる。
【００２８】
図６（ｃ）〜（ｆ）にスリット機構２３の他の例を示す。紙面左側に水平面図を、紙面右側にスリット開口６１位置における断面図を示し、断面図には水平面図には省略した基板６および蒸着源７を概略的に示す。スリット機構２３に備えられた治具シャッター６４は、開口６５および遮蔽部６６を有し、図示しない駆動源に接続され、Vローラ６２に沿って移動可能に配置される。開口６５はスリット開口６１に等しい開口幅とし、遮蔽部６６はスリット開口６１を完全に覆う遮蔽面を有するものとする。
【００２９】
以下、基板６を図の矢印ａ方向にスライドさせる場合の動作を説明する。成膜開始前、治具シャッター６４は、遮蔽部６６がスリット開口６１を完全に覆う位置に停止させておく。この様子を図６（ｃ）に示す。成膜開始後、基板６を矢印ａ方向にスライドさせ、基板６が図６（ｄ）に示す位置まで移動した時点で、治具シャッター６４のスライドを開始させる。図６（ｄ）には基板６の一端ｃと開口６５の一端ｅとが一致する様子を示す。治具シャッター６４は、基板６の一端ｃと開口６５の一端ｅとが一致した状態を維持するよう、図の矢印ａ方向に基板６と同速でスライドさせるものとし、基板６および治具シャッター６４が図６（ｅ）に示す位置まで移動した時点で、治具シャッター６４を停止させる。
【００３０】
図６（ｅ）には、開口６５がスライド開口６１に完全に一致した状態を示す。基板６は図の矢印ａ方向へのスライドを継続し、基板６が図６（ｆ）に示す位置まで移動した時点で、再度治具シャッター６４のスライドを開始させる。図６（ｆ）には基板６の他端ｂと開口６５の他端ｄとが一致する様子を示す。治具シャッター６４は図の矢印ａ方向に基板６と同速でスライドさせ、基板６の他端ｂと開口６５の他端ｄとが一致した状態を維持する。基板６の他端がスリット開口６１を完全に通過し終えた際、遮蔽部６６がスリット開口６１を完全に覆い、基板面への成膜が終了する。図６（ｃ）〜（ｆ）では基板６を図の矢印ａ方向にスライドさせる例を説明したが、基板を矢印ａと逆方向にスライドさせる場合は、同図を反転させた動作をするよう治具シャッター６４を操作すればよい。
【００３１】
基板６の一端ｃがスリット開口６１を通過する際、および基板６の他端ｂがスリット開口位置を通過する際、スリット開口６１全開であると蒸着材料が基板治具ユニット８に入りこみ内部を汚染してしまうが、治具シャッター６４の開口６５を基板６の一端ｃもしくは他端ｂに合わせた状態で基板６と同速でスライドさせることにより、治具ユニット８内部に蒸着材料が入り込むことを防ぐことが可能となる。図６（ａ）に示すようにスリット開口６１の形状を変更する場合は治具シャッター６４も開口形状に合わせて交換すればよい。
【００３２】
また、図６（ｇ）に示すように、治具シャッター６７、６８をスリット開口６１の両端に設けてもよい。基板６の一端ｃと治具シャッター６７の一端ｆとが一致するように、基板６の他端ｂと治具シャッター６８の一端ｇとが一致するように治具シャッター６７，６８を基板６と同速でスライドさせることにより、上記と同様の効果を得ることができる。
なお、実施例においては冶具シャッター６４、６７及び６８をスリット機構２３と基板６との間に配置したが、スリット機構２３の蒸着源７側の面に配置してもよい。
【００３３】
図７を参照に基板着脱機構２２を説明する。図７（ａ）は基板着脱機構２２の一例を示す概略図であり、図中BB´における概略断面図を図７（ｂ）に、動作説明図を図７（ｃ）に示す。基板着脱機構２２は、基板６を固定する基板押さえ７２、基板押さえ７２を固定しカム孔７４を有する基板押さえ板７３、カム孔７４に係合されるカムフォロア７６、カムフォロア７６に連結するアーム７５、アーム７５を回転駆動するステッピングモータ７１により構成され、基板治具ユニット８内部に配置されたベース７０上に取付けられる。実施例は基板押さえ７２が基板６を搭載する図示しない基板ホルダを押さえて基板６を固定するものとするが、基板押さえ７２が直接基板を押さえる構成としてもよい。
【００３４】
図７（ａ）および（ｂ）は基板６の固定時の様子を示す。ステッピングモータ７１を駆動するとアーム７５が回転動作し、アーム７５に連動するカムフォロア７６がカム孔７４に案内されて基板押さえ板７３を持ち上げ、基板押さえ７２が基板６の固定を解除する。
【００３５】
図７（ｃ）は基板押さえ板７３を持ち上げた際の様子を示し、この状態で基板６の装着または脱着が行われる。装着時は基板６を矢印方向に破線にて示す位置まで移動させ、ステッピングモータ７１を前記と反対方向に回転させればよい。基板押さえ板７３のカム孔７４はカムフォロア７６を案内すると同時に基板着脱時のストッパーの役割も担う。実施例では回転駆動源にステッピングモータを用いるが、駆動源はこれに限られるものではない。基板着脱機構２２は制御装置１６に接続され、ステッピングモータ７１を制御し基板６を着脱すればよい。
【００３６】
図７（ｄ）に基板着脱機構２２の他の例を示す。同図は、基板押さえ板７３の持ち上げにクランプ７７を用いることを特徴とする。クランプ７７は、駆動源７８により図の矢印方向に直線動作させる。クランプ７７を解除した際に基板６を受渡し、再度クランプすることにより基板６を固定すればよい。実施例は駆動源７８に圧空シリンダを用いるものとするが、駆動源はこれに限られるものではない。クランプ７７は成膜室１の所定位置に取付け、基板６を所定位置まで搬送して基板の脱着を行ってもよい。また、駆動源７８は制御装置１６に接続し制御すればよい。
【００３７】
以下、図１乃至図７に示す装置を用いた成膜動作を説明する。
まず、仕込室２に格納された未処理基板６をバッファー室４のロボット５が成膜室１に搬入する。成膜室１への基板６の搬出入は真空状態を維持したまま行われるものとし、成膜室１、バッファー室４、および仕込室３は図示しない排気系統により所定の真空度に設定されている。基板６の搬出入時は公転機構１０を操作し、搬出入を行う基板治具ユニット８をバッファー室４に対面させる。ロボット５をもちいて基板６を基板着脱機構２２に受渡した後、ベース７０と基板押さえ７２により基板６を固定させればよい。ロボット５、公転機構１０、および基板着脱機構２２を操作し、全ての基板治具ユニット８に基板６を取付けた後、予め制御装置１６に入力された成膜条件に基づいて、真空中にて基板入射角可変機構１１および基板方位角可変機構２１を操作する。
【００３８】
基板入射角可変機構１１は、スリット開口６１位置における蒸着粒子の入射角が所定の角度となるよう操作すればよい。基板方位角可変機構２１は、基板６の方位角が所定の位置となるようθステージ５０を回転させればよい。任意の基板に対して、０〜９０°の範囲から任意の入射角度に自動可変し、０〜３６０°の範囲から任意の方位角度に自動可変することにより、基板６を蒸着源７に対して所望の角度に配置して成膜を施すことが可能となる。
【００３９】
各諸条件確定後、スリット開口６１を塞いでいる治具シャッター６３をオープンし、溶かし込み、レート等の諸条件が整った時点で蒸着源７のシャッター１５をオープンし成膜を開始する。スリット機構２３には予め成膜条件に適合する開口形状のスリット６０が装備されているものとする。成膜開始後、基板６がスリット開口６１を通過するよう基板スライド機構２０を操作し、基板６全面に成膜を施す。成膜終了後は、処理済基板６を成膜室１から搬出して取出室３に収納する。処理済基板６の搬出は、搬入と同様に、ロボット５、公転機構１０、および、基板着脱機構２２を操作すればよい。成膜レシピにより上記動作を繰返し行えば、成膜室１において所望の入射角、所望の方位角の配向膜を順次形成処理することが可能である。
【００４０】
実施例はロードロック式装置を用いるが本発明を実施可能な装置はこれに限らずロードロックではないインライン式装置やバッチ式装置でもよい。本発明の各機構は制御装置１６を用いた自動操作が可能であるため、インライン式の装置において特に有効である。また、実施例は液晶配向膜を作製するものであるが、液晶に限らず基板上に斜方蒸着するものであれば本発明を実施可能である。
【００４１】
各機構は個々に条件出しが可能であり、真空槽を開放することなく、入射角、方位角を可変することが出来る。また本装置は、蒸着源に対する基板の入射角および方位角を基板毎に自動で設定できるため、所望の配向膜を効率良く生産することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明装置概略平面図
【図２】成膜室概略断面図
【図３】基板治具ユニット内部概略図
【図４】基板入射角可変機構説明図
【図５】基板方位角可変機構説明図
【図６（ａ）】スリット機構説明図
【図６（ｂ）】スリット機構説明図
【図６（ｃ）】スリット機構説明図
【図６（ｄ）】スリット機構説明図
【図６（ｅ）】スリット機構説明図
【図６（ｆ）】スリット機構説明図
【図６（ｇ）】スリット機構説明図
【図７】基板着脱機構説明図
【図８】従来のラビング法による配向膜作製例の説明図。
【図９】入射角説明図
【図１０】方位角説明図
【符号の説明】
【００４３】
1 成膜室
2 仕込室
3 取出室
4 バッファー室
5 ロボット
6 基板
7 蒸着源
8 基板治具ユニット
10 公転機構
11 基板入射角可変機構
12 電子銃
13 蒸着材料
14 電子ビーム
15 シャッター
16 制御装置
20 基板スライド機構
21 基板方位角可変機構
22 基板着脱機構
23 スリット機構
24 真空モータ
25 ボールねじ
26 可動テーブル
30 支持板
31 カムフォロア
32 真空モータ
33 ボールねじ
34 支軸
35 カムガイド板
36 カム孔
37 支持板
38 可動部
39 アーム
40 ボールねじ
41 真空モータ
50 θステージ
51 駆動源
52 回転位置
60 スリット
61 スリット開口
62 Ｖローラ
63 治具シャッター
64 治具シャッター
65 開口
66 遮蔽部
67 治具シャッター
68 治具シャッター
70 ベース
71 ステッピングモータ
72 基板押さえ
73 基板押さえ板
74 カム孔
75 アーム
76 カムフォロア
77 クランプ
78 駆動源
80 基板
81 樹脂膜
82 ラビング用ローラ
90 基板
91 蒸着源
92 入射角
93 基板垂線
94 基板蒸着源間距離
95 基板サイズ
100 蒸着粒子の入射方向
101 方位角
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空蒸着により無機配向膜を作製するための液晶配向膜用真空蒸着装置およびその成膜方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶配向膜の形成法の1つとして、ポリイミドまたはポリアミドのような樹脂膜にラビング処理を施すラビング法が挙げられる。ラビング法は、例えば図８に示すように樹脂膜８１を塗布した基板８０上でラビング用ローラ８２を移動させることにより樹脂膜８１を一定方向に配向させるものである。従来ラビング法による有機配向膜が主流であったが、配向膜に要求される微細加工、低パーティクル、耐久性、耐熱性等の性能を満足させるため、近年無機配向膜によりプレチルト角を確保する手法に移行しつつある。
【０００３】
無機配向膜の形成には、蒸着源に対して基板を傾斜させて配置し、基板面に所定の入射角で配向膜を形成する真空蒸着法が用いられる。図９に入射角の説明図を示す。図において、９１は蒸着源、９０は基板を示す。９３は基板９０の中心位置における垂線を示し、９４は基板９０と蒸着源９１とを結ぶ蒸着源距離を示している。入射角は基板面に対する蒸着粒子の入射方向と基板垂線とがなす角とし、基板９０の中心位置における入射角を９２にて示す。配向膜として使用する為には、基板９０に入射する蒸着粒子を一定の入射角度に均一に蒸着させる事が必要となる。基板サイズ９５が大きくなれば幾何学的に基板蒸着源間距離９４が長く必要になり装置が大型化してしまうため、基板と蒸着源との間にスリットを設けスリットを通過可能な蒸着方向の粒子のみを基板上に堆積させ、基板蒸着源間距離を小さくするものが一般的に用いられている。例えば、特許文献１は液晶表示パネルの製造法であって、基板と蒸着源の間にスリットを設け、蒸着源とスリットのなす角度で傾き角を決定し、基板に対して斜め方向から無機物質を蒸着するものである。
【特許文献１】特開昭６３−１７２１２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の第１図に開示されるようなスリット位置により入射角を決定する従来装置は、インライン式装置として連続処理することが可能であるが、スリット位置により一義的に入射角が決定するため、入射角を変更するためには装置構成を変更しなくてはならないという不都合があった。
【０００５】
これに対し、蒸着源に対して基板を傾斜させて配置するバッチ式装置は入射角を自由に変更可能であるが、基板配置を手動で行うため基板角度の再現性に問題があった。基板角度の再現性が悪いと製品にバラツキが生じてしまうばかりでなく、蒸着角度に敏感な配向膜の要求性能を満たすことが出来ないという問題が生じてしまう。また、真空状態を維持したまま基板角度を変更することが出来ないため、インライン式の装置に接続して連続処理することができず効率面での課題もあった。
【０００６】
また、基板に対する蒸着粒子の入射方向は、入射角のみでなく方位角も制御することが求められる。図１０に方位角の説明図を示す。図は蒸着源を視点とする基板９０の平面図を示し、蒸着粒子の入射方向を矢印１００にて表す。方位角１０１は基板面に垂直な軸を中心に基板９０を回転させることにより可変させ、０〜３６０°の範囲から所定の角度に設定される。しかし従来装置では方位角を精度良く確保する手段がなく、基板配置を手動で行うバッチ式装置では入射角同様再現性に問題があり、インライン式装置では方位角を変化させることができなかった。更に、成膜中に成膜条件を変更することができず、基板毎の条件出しも不可能であるという不都合もあった。
【０００７】
本発明は、基板角度を自動調整し、かつ同時蒸着を行う基板毎に成膜条件出し可能な装置および方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の側面は、排気手段を有する真空槽内に、蒸着源、蒸着される基板を保持する基板保持機構、及び各基板に対して蒸着粒子の入射状態を調整するスリット開口を有する少なくとも１つのスリット機構を備え、基板面に液晶配向膜を形成する液晶配向膜用真空蒸着装置であって、各基板保持機構について、スリット機構に取り付けられ、スリットに対する基板の相対位置を調整するために基板保持機構を移動させる可動機構を設けた液晶配向膜用真空蒸着装置である。さらに、各スリット機構について、スリット機構をスリット開口に関して回転させ、スリット開口面と蒸着源とのなす角を調整する基板入射角可変機構を設けた。ここで、可動機構は、少なくとも、基板を基板面に対して水平に回転調整する基板方位角可変機構で構成されるようにした。また、可動機構が、少なくとも、スリットにより入射方向を規制された蒸着粒子を横切るように基板を移動させる基板スライド機構で構成されるようにした。
【０００９】
上記第１の側面において、基板入射角可変機構が、スリット開口と蒸着源とを結ぶ直線と基板垂線とがなす入射角を０〜９０°の範囲から選択した任意の角度に設定するようにした。基板入射角可変機構が、固定軸と、直線駆動源に連結する可動軸により基板を支持し、直線駆動源を駆動することにより固定軸を支点として基板を傾斜させる構成にした。
また、基板方位角可変機構が、基板が配置される平面内で基板の方位角を０〜３６０°の範囲から選択した任意の角度に設定する構成にした。さらに、基板方位角可変機構が、基板を搭載するためのθステージであって基板面に対して水平に回転自在なθステージ、およびθステージの駆動源により構成した。
またさらに、基板スライド機構が、可動テーブルおよび可動テーブルの駆動源により構成され、可動テーブルに基板が搭載される構成とした。
また、基板保持機構が、基板押さえであって基板保持機構との間に基板の少なくとも一部分を挟むように構成された基板押さえ、及び基板押さえの開閉機構を備える構成とした。
【００１０】
上記第１の側面において、各スリット機構において、所望の開口形状を有するスリットが脱着可能な構成とした。また、スリット開口を開閉する治具シャッターを備える構成とした。
また、開口領域及び遮蔽領域からなりスリット開口面に平行に配置される１枚の冶具シャッター、及び冶具シャッターを移動制御する移動手段を備え、スリットが装着される場合にはスリットの開口形状、装着されない場合にはスリット開口によって画定される領域をスリット領域とした場合、開口領域はスリット領域よりも大きく、基板のスライド動作に際し、移動手段によって、スリット領域とスライドされる基板とがオーバーラップしない領域を遮蔽領域が遮蔽し、かつ、スリット領域、スライドされる基板及び開口領域がオーバーラップするように冶具シャッターが移動制御されるようにした。
他の構成として、スリット開口面に平行に配置される２枚の冶具シャッター、及び冶具シャッターを移動制御する移動手段を備え、スリットが装着される場合にはスリットの開口形状、装着されない場合にはスリット開口によって画定される領域をスリット領域とした場合、基板のスライド動作に際し、移動手段によって、スリット領域とスライドされる基板とがオーバーラップしない領域をいずれか一方の冶具シャッターが遮蔽し、かつ、スリット領域、スライドされる基板及び２枚の冶具シャッターの隙間がオーバーラップするように冶具シャッターが移動制御されるようにした。
【００１１】
上記第１の側面において、可動機構及び基板方位角可変機構を自動制御する制御装置を設けた。さらに、制御装置は、蒸着源、基板保持機構、基板スライド機構、基板入射角可変機構、および基板方位角可変機構に接続される構成とした。なお、装置は、インライン式であることが望ましい。
【００１２】
本発明の第２の側面は、排気手段を有する真空槽内に、蒸着源、蒸着される基板を保持する基板保持機構、各基板に対して蒸着粒子の入射状態を調整するスリット開口を有する少なくとも１つのスリット機構、並びにスリット機構及び基板を動作させる制御装置を備えた液晶配向膜用真空蒸着装置において、基板面に配向膜を作製する方法であって、各スリット機構について、スリット機構をスリット開口に関して回転させてスリット開口面と蒸着源とのなす角を制御し、各基板保持機構について、基板を基板面に対して水平に回転させスリット開口とのなす角を制御し、基板をスリット開口面の上を通過するようにスライド制御する方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は基板の入射角および方位角を基板毎に自動で設定可能であるため、真空状態を維持したまま成膜条件を種々変更することが可能である。これにより、所望の配向膜を効率良く生産することが可能となる。また、各機構によって個々に条件設定が可能であるため、生産タクトの向上および品質の向上に貢献する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１は装置の全体構成を示す水平面図であり、成膜室１、仕込室２、取出室３、およびバッファー室４を備えるロードロック式の装置に対応している。仕込室２および取出室３は複数枚の基板６を収納可能であり、バッファー室４には成膜室１に対して基板６のロード及びアンロードを行うロボット５が備えられる。
【００１５】
図２は図１に示す成膜室１の概略垂直面図であり、成膜室１底面には蒸着源７が配置される。蒸着源７は、蒸着材料１３、蒸着材料１３に電子ビーム１４を照射する電子銃１２、および蒸着材料１３を遮蔽する開閉自在のシャッター１５を具備する。蒸着源７は蒸着材料１３を蒸発または昇華させるものであればよく、電子ビームに限らず、抵抗加熱、レーザー等他の加熱機構を用いてもよい。蒸着材料１３には所望の成膜材料を用いればよく、図示はしないが複数の蒸着材料を備える蒸着材料供給機構を用いて蒸着源に蒸着材料を自動供給してもよい。
【００１６】
成膜室１天井面には公転機構１０が回転自在に配置され、公転機構１０には基板入射角可変機構１１を介して基板治具ユニット８が取付けられる。基板入射角可変機構１１は駆動源を備え、基板治具ユニット８との連結部を駆動することにより蒸着源７に対して基板治具ユニット８を所定の角度に傾斜させる機構である。基板治具ユニット８は蒸着源７の鉛直線を中心とする円周上に配置され、その内部には基板６が保持される。図３は基板治具ユニット８の内部を示す概略図であり、基板スライド機構２０、基板方位角可変機構２１、および、基板着脱機構２２に基板６が搭載され、基板６に対面する位置にスリット機構２３が備えられる。実施例は成膜室１内に４つの基板治具ユニット８を配置し、4枚の基板６を同時蒸着するものとするが、基板治具ユニット８の数は同時処理しようとする基板の枚数に合わせて適宜選択すればよい。また、図２では説明のため基板治具ユニット８を２つのみ図示している。
【００１７】
公転機構１０、蒸着源７、基板入射角可変機構１１、基板スライド機構２０、基板方位角可変機構２１、基板着脱機構２２、およびスリット機構２３は制御装置１６に接続される。
【００１８】
図４を参照に基板入射角可変機構１１を説明する。図４（ａ）は基板入射角可変機構１１の一例を示す概略図であり、図中ＡＡ´における概略断面図を図４（ｂ）に、動作説明図を図４（ｃ）に示す。
【００１９】
基板入射角可変機構１１は、基板治具ユニット８に連結するカムフォロア３１、カムフォロア３１の駆動源である真空モータ３２およびボールねじ３３、基板治具ユニット８に連結し回転の支点となる支軸３４、公転機構１０に固定される支持板３０により構成される。説明のため、図４（ａ）においては支持板３０を省略するが、支軸３４、真空モータ３２およびボールネジ３２は支持板３０に固定される。基板治具ユニット８にはカムガイド板３５が取付けられ、カムガイド板３５に設けられた長穴状のカム孔３６にはカムフォロア３１が係合される。カムフォロア３１はカム孔３６の短軸方向に直線移動するボールねじ３３に取付けられ、ボールねじ３３は真空モータ３２に接続される。真空モータ３２が駆動すると、ボールねじ３３に連動してカムフォロア３１がカムガイド板３５を案内し、基板治具ユニット８を誘導する。
【００２０】
図４（ｃ）にカムフォロア３４を直線動作させることにより支軸３４を支点とする回転動作が誘導される様子を示す。基板角度可変機構１１は制御装置１６に接続され、基板治具ユニット８が所望の傾斜角度となる位置でカムフォロア３１が停止するよう真空モータ３２が制御されている。基板治具ユニット８の傾斜角度は制御装置１６を用いて自動で設定すればよい。カムガイド板３５はカムフォロア３１を案内することにより基板治具ユニット８を回転動作させるものであればよく、カム孔３６の形状は図示に限られるものではない。
【００２１】
図４（ｄ）に基板入射角可変機構１１の他の例を示す。図４（ｄ）に示す基板入射角可変機構１１は、基板治具ユニット８に連結するアーム３９、アーム３９に連結する可動部３８、可動部３８の駆動源である真空モータ４１およびボールねじ４０、基板治具ユニット８に連結し回転の支点となる支軸４２、支軸４２の支持板３７により構成される。支持板３７、ボールねじ４０および真空モータ４１は公転機構１０に対して固定される。同図は、ボールねじ４０によりアーム３９を連動させることにより基板治具ユニット８が支軸４２を支点に回転動作する様子を示す。回転角度は図４（ａ）同様に制御装置１６を用いて自動で設定すればよい。
【００２２】
回転の支点は自由に設定可能であるが、支点は基板６の成膜位置に等しいことが望ましい。図３に示すように、基板治具ユニット８はその中心に成膜位置であるスリット開口６１を備えるが、図４（ａ）〜（ｃ）では基板治具ユニット８のスリット開口６１位置に支軸３４を設けるため、成膜位置における入射角を制御し易い。実施例は、真空モータを駆動源とするボールねじにカムフォロアを連動させるが、駆動源はこれに限られるものではない。直線動作を回転動作に変換するものに限らず、回転駆動源を用いて直接回転動作させてもよい。
【００２３】
次に、図３を参照に基板スライド機構２０の一例を説明する。図中網掛けにて示す基板スライド機構２０は可動テーブル２６、および、可動テーブル２６の駆動源により構成される。実施例は、駆動源に真空モータ２４を使用し、真空モータ２４に接続したボールねじ２５に可動テーブル２６を連結し、真空モータ２４を駆動させる事により可動テーブル２６をスライドさせるものであるが、可動テーブルの２６駆動源は適宜選択すればよい。可動テーブル２６には基板方位角可変機構２１と基板着脱機構２２が搭載され、可動テーブル２６を駆動すると、基板着脱機構２２に固定された基板６が可動テーブル２６と一体となってスライドする構成である。基板６に対面するスリット機構２３によりスリット開口６１から基板６の一部のみを蒸着源７に露出し、スリット開口６１に対して基板６を平行移動させることにより所定入射角度の蒸発粒子のみを成膜し、基板６の全面に均一な配向膜を得ることを可能とするものである。また、基板スライド機構２０は制御装置１６に接続され、可動テーブル２６が所望の速度で移動し、所定の位置で停止するよう真空モータ２４が制御されている。制御装置１６により、基板毎にスライド速度を可変することで、基板６の槽内でのバラツキを抑えることが可能となる。
【００２４】
図５に基板方位角可変機構２１の一例を示す。基板方位角可変機構２１は基板スライド機構２０の可動テーブル２６に対して回転自在に配置されるθステージ５０、および、θステージ５０の駆動源５１により構成される。θステージ５０には基板着脱機構２２が搭載され、θステージ５０を駆動すると、基板着脱機構２２に固定された基板６がθステージ５０と一体となって回転する構成である。
【００２５】
図５（ａ）に網掛けにて示す部分が駆動源５１による回転部分である。図５（ｂ）は基板６の水平面図を示し、基板方位角可変機構２１により基板６は例えば図中破線にて示す角度に回転する。実施例は、可動テーブル２６に真空モータを固定し、真空モータを駆動源５１としてθステージ５０を回転させ基板６の方位角を可変するものとするが、θステージ５０の駆動源は適宜選択すればよい。真空モータからθステージ５０への回転伝達には例えばギアを用いてもよく、また真空モータの回転軸をθステージ５０に直接固定してもよい。基板方位角可変機構２１は制御装置１６に接続され、θステージ５０が所定の回転角度で停止するよう駆動源５１が制御されている。また、図５（ｃ）に示すように基板治具ユニット８´に回転位置５２を設ければ、基板治具ユニット８を小型化することが可能となる。
【００２６】
図６にスリット機構２３の一例を示す。図は水平面図を示し、スリット機構２３は取外し自在に配置され開口６１を有するスリット６０、開閉自在に配置される治具シャッター６３、治具シャッター６３をガイドするＶローラ６２、および治具シャッター６３を開閉する図示しない駆動源により構成される。治具シャッター６３はスリット開口６１を開閉する機構であり、図６（ａ）に開時の状態を、図６（ｂ）に閉時の状態を示す。実施例は治具シャッター６３を図示しない真空モータとボールねじにより駆動するものとするが駆動源はこれに限られるものではない。またＶローラに限らずＬＭガイド等を用いてもよい。
【００２７】
スリット６０について、開口６１のサイズは交換可能であり、例えば開口幅の狭いスリット６０´や開口幅の広いスリット６０″等を準備しておけばよい。スリット６０は製品の仕様に合わせて交換すればよく、スリット６０を交換可能とすることで効率のよい成膜を行うことが可能となる。治具シャッター６３は制御装置１６に接続され、所望のタイミングで治具シャッター６３がスリット開口６１を遮蔽するよう駆動源が制御されている。蒸着源７と基板６の間にスリット機構２３を設け、基板スライド機構２０により基板６をスライドさせることにより必要な粒子のみを基板上に堆積させ、基板蒸着源間距離を小さくすることが可能となる。
【００２８】
図６（ｃ）〜（ｆ）にスリット機構２３の他の例を示す。紙面左側に水平面図を、紙面右側にスリット開口６１位置における断面図を示し、断面図には水平面図には省略した基板６および蒸着源７を概略的に示す。スリット機構２３に備えられた治具シャッター６４は、開口６５および遮蔽部６６を有し、図示しない駆動源に接続され、Vローラ６２に沿って移動可能に配置される。開口６５はスリット開口６１に等しい開口幅とし、遮蔽部６６はスリット開口６１を完全に覆う遮蔽面を有するものとする。
【００２９】
以下、基板６を図の矢印ａ方向にスライドさせる場合の動作を説明する。成膜開始前、治具シャッター６４は、遮蔽部６６がスリット開口６１を完全に覆う位置に停止させておく。この様子を図６（ｃ）に示す。成膜開始後、基板６を矢印ａ方向にスライドさせ、基板６が図６（ｄ）に示す位置まで移動した時点で、治具シャッター６４のスライドを開始させる。図６（ｄ）には基板６の一端ｃと開口６５の一端ｅとが一致する様子を示す。治具シャッター６４は、基板６の一端ｃと開口６５の一端ｅとが一致した状態を維持するよう、図の矢印ａ方向に基板６と同速でスライドさせるものとし、基板６および治具シャッター６４が図６（ｅ）に示す位置まで移動した時点で、治具シャッター６４を停止させる。
【００３０】
図６（ｅ）には、開口６５がスライド開口６１に完全に一致した状態を示す。基板６は図の矢印ａ方向へのスライドを継続し、基板６が図６（ｆ）に示す位置まで移動した時点で、再度治具シャッター６４のスライドを開始させる。図６（ｆ）には基板６の他端ｂと開口６５の他端ｄとが一致する様子を示す。治具シャッター６４は図の矢印ａ方向に基板６と同速でスライドさせ、基板６の他端ｂと開口６５の他端ｄとが一致した状態を維持する。基板６の他端がスリット開口６１を完全に通過し終えた際、遮蔽部６６がスリット開口６１を完全に覆い、基板面への成膜が終了する。図６（ｃ）〜（ｆ）では基板６を図の矢印ａ方向にスライドさせる例を説明したが、基板を矢印ａと逆方向にスライドさせる場合は、同図を反転させた動作をするよう治具シャッター６４を操作すればよい。
【００３１】
基板６の一端ｃがスリット開口６１を通過する際、および基板６の他端ｂがスリット開口位置を通過する際、スリット開口６１全開であると蒸着材料が基板治具ユニット８に入りこみ内部を汚染してしまうが、治具シャッター６４の開口６５を基板６の一端ｃもしくは他端ｂに合わせた状態で基板６と同速でスライドさせることにより、治具ユニット８内部に蒸着材料が入り込むことを防ぐことが可能となる。図６（ａ）に示すようにスリット開口６１の形状を変更する場合は治具シャッター６４も開口形状に合わせて交換すればよい。
【００３２】
また、図６（ｇ）に示すように、治具シャッター６７、６８をスリット開口６１の両端に設けてもよい。基板６の一端ｃと治具シャッター６７の一端ｆとが一致するように、基板６の他端ｂと治具シャッター６８の一端ｇとが一致するように治具シャッター６７，６８を基板６と同速でスライドさせることにより、上記と同様の効果を得ることができる。
なお、実施例においては冶具シャッター６４、６７及び６８をスリット機構２３と基板６との間に配置したが、スリット機構２３の蒸着源７側の面に配置してもよい。
【００３３】
図７を参照に基板着脱機構２２を説明する。図７（ａ）は基板着脱機構２２の一例を示す概略図であり、図中BB´における概略断面図を図７（ｂ）に、動作説明図を図７（ｃ）に示す。基板着脱機構２２は、基板６を固定する基板押さえ７２、基板押さえ７２を固定しカム孔７４を有する基板押さえ板７３、カム孔７４に係合されるカムフォロア７６、カムフォロア７６に連結するアーム７５、アーム７５を回転駆動するステッピングモータ７１により構成され、基板治具ユニット８内部に配置されたベース７０上に取付けられる。実施例は基板押さえ７２が基板６を搭載する図示しない基板ホルダを押さえて基板６を固定するものとするが、基板押さえ７２が直接基板を押さえる構成としてもよい。
【００３４】
図７（ａ）および（ｂ）は基板６の固定時の様子を示す。ステッピングモータ７１を駆動するとアーム７５が回転動作し、アーム７５に連動するカムフォロア７６がカム孔７４に案内されて基板押さえ板７３を持ち上げ、基板押さえ７２が基板６の固定を解除する。
【００３５】
図７（ｃ）は基板押さえ板７３を持ち上げた際の様子を示し、この状態で基板６の装着または脱着が行われる。装着時は基板６を矢印方向に破線にて示す位置まで移動させ、ステッピングモータ７１を前記と反対方向に回転させればよい。基板押さえ板７３のカム孔７４はカムフォロア７６を案内すると同時に基板着脱時のストッパーの役割も担う。実施例では回転駆動源にステッピングモータを用いるが、駆動源はこれに限られるものではない。基板着脱機構２２は制御装置１６に接続され、ステッピングモータ７１を制御し基板６を着脱すればよい。
【００３６】
図７（ｄ）に基板着脱機構２２の他の例を示す。同図は、基板押さえ板７３の持ち上げにクランプ７７を用いることを特徴とする。クランプ７７は、駆動源７８により図の矢印方向に直線動作させる。クランプ７７を解除した際に基板６を受渡し、再度クランプすることにより基板６を固定すればよい。実施例は駆動源７８に圧空シリンダを用いるものとするが、駆動源はこれに限られるものではない。クランプ７７は成膜室１の所定位置に取付け、基板６を所定位置まで搬送して基板の脱着を行ってもよい。また、駆動源７８は制御装置１６に接続し制御すればよい。
【００３７】
以下、図１乃至図７に示す装置を用いた成膜動作を説明する。
まず、仕込室２に格納された未処理基板６をバッファー室４のロボット５が成膜室１に搬入する。成膜室１への基板６の搬出入は真空状態を維持したまま行われるものとし、成膜室１、バッファー室４、および仕込室３は図示しない排気系統により所定の真空度に設定されている。基板６の搬出入時は公転機構１０を操作し、搬出入を行う基板治具ユニット８をバッファー室４に対面させる。ロボット５をもちいて基板６を基板着脱機構２２に受渡した後、ベース７０と基板押さえ７２により基板６を固定させればよい。ロボット５、公転機構１０、および基板着脱機構２２を操作し、全ての基板治具ユニット８に基板６を取付けた後、予め制御装置１６に入力された成膜条件に基づいて、真空中にて基板入射角可変機構１１および基板方位角可変機構２１を操作する。
【００３８】
基板入射角可変機構１１は、スリット開口６１位置における蒸着粒子の入射角が所定の角度となるよう操作すればよい。基板方位角可変機構２１は、基板６の方位角が所定の位置となるようθステージ５０を回転させればよい。任意の基板に対して、０〜９０°の範囲から任意の入射角度に自動可変し、０〜３６０°の範囲から任意の方位角度に自動可変することにより、基板６を蒸着源７に対して所望の角度に配置して成膜を施すことが可能となる。
【００３９】
各諸条件確定後、スリット開口６１を塞いでいる治具シャッター６３をオープンし、溶かし込み、レート等の諸条件が整った時点で蒸着源７のシャッター１５をオープンし成膜を開始する。スリット機構２３には予め成膜条件に適合する開口形状のスリット６０が装備されているものとする。成膜開始後、基板６がスリット開口６１を通過するよう基板スライド機構２０を操作し、基板６全面に成膜を施す。成膜終了後は、処理済基板６を成膜室１から搬出して取出室３に収納する。処理済基板６の搬出は、搬入と同様に、ロボット５、公転機構１０、および、基板着脱機構２２を操作すればよい。成膜レシピにより上記動作を繰返し行えば、成膜室１において所望の入射角、所望の方位角の配向膜を順次形成処理することが可能である。
【００４０】
実施例はロードロック式装置を用いるが本発明を実施可能な装置はこれに限らずロードロックではないインライン式装置やバッチ式装置でもよい。本発明の各機構は制御装置１６を用いた自動操作が可能であるため、インライン式の装置において特に有効である。また、実施例は液晶配向膜を作製するものであるが、液晶に限らず基板上に斜方蒸着するものであれば本発明を実施可能である。
【００４１】
各機構は個々に条件出しが可能であり、真空槽を開放することなく、入射角、方位角を可変することが出来る。また本装置は、蒸着源に対する基板の入射角および方位角を基板毎に自動で設定できるため、所望の配向膜を効率良く生産することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明装置概略平面図
【図２】成膜室概略断面図
【図３】基板治具ユニット内部概略図
【図４】基板入射角可変機構説明図
【図５】基板方位角可変機構説明図
【図６（ａ）】スリット機構説明図
【図６（ｂ）】スリット機構説明図
【図６（ｃ）】スリット機構説明図
【図６（ｄ）】スリット機構説明図
【図６（ｅ）】スリット機構説明図
【図６（ｆ）】スリット機構説明図
【図６（ｇ）】スリット機構説明図
【図７】基板着脱機構説明図
【図８】従来のラビング法による配向膜作製例の説明図。
【図９】入射角説明図
【図１０】方位角説明図
【符号の説明】
【００４３】
1 成膜室
2 仕込室
3 取出室
4 バッファー室
5 ロボット
6 基板
7 蒸着源
8 基板治具ユニット
10 公転機構
11 基板入射角可変機構
12 電子銃
13 蒸着材料
14 電子ビーム
15 シャッター
16 制御装置
20 基板スライド機構
21 基板方位角可変機構
22 基板着脱機構
23 スリット機構
24 真空モータ
25 ボールねじ
26 可動テーブル
30 支持板
31 カムフォロア
32 真空モータ
33 ボールねじ
34 支軸
35 カムガイド板
36 カム孔
37 支持板
38 可動部
39 アーム
40 ボールねじ
41 真空モータ
50 θステージ
51 駆動源
52 回転位置
60 スリット
61 スリット開口
62 Ｖローラ
63 治具シャッター
64 治具シャッター
65 開口
66 遮蔽部
67 治具シャッター
68 治具シャッター
70 ベース
71 ステッピングモータ
72 基板押さえ
73 基板押さえ板
74 カム孔
75 アーム
76 カムフォロア
77 クランプ
78 駆動源
80 基板
81 樹脂膜
82 ラビング用ローラ
90 基板
91 蒸着源
92 入射角
93 基板垂線
94 基板蒸着源間距離
95 基板サイズ
100 蒸着粒子の入射方向
101 方位角
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気手段を有する真空槽内に、蒸着源、蒸着される基板を保持する基板保持機構、及び各基板に対して蒸着粒子の入射状態を調整するスリット開口を有する少なくとも１つのスリット機構を備え、該基板面に液晶配向膜を形成する液晶配向膜用真空蒸着装置であって、
各基板保持機構について、
該スリット機構に取り付けられ、該スリットに対する該基板の相対位置を調整するために該基板保持機構を移動させる可動機構を設けたことを特徴とする液晶配向膜用真空蒸着装置。
【請求項２】
請求項１記載の液晶配向膜用真空蒸着装置であって、
各スリット機構について、
該スリット機構を該スリット開口に関して回転させ、該スリット開口面と該蒸着源とのなす角を調整する基板入射角可変機構を設けたことを特徴とする液晶配向膜用真空蒸着装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の液晶配向膜用真空蒸着装置であって、
該可動機構が、少なくとも、該基板を該基板面に対して水平に回転調整する基板方位角可変機構からなることを特徴とする液晶配向膜用真空蒸着装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３いずれか一項に記載の液晶配向膜用真空蒸着装置であって、
該可動機構が、少なくとも、該スリットにより入射方向を規制された蒸着粒子を横切るように該基板を移動させる基板スライド機構からなることを特徴とする液晶配向膜用真空蒸着装置。
【請求項５】
請求項２記載の液晶配向膜用真空蒸着装置であって、
該基板入射角可変機構が、該スリット開口と該蒸着源とを結ぶ直線と該基板垂線とがなす入射角を０〜９０°の範囲から選択した任意の角度に設定することを特徴とする液晶配向膜用真空蒸着装置。
【請求項６】
請求項５記載の液晶配向膜用真空蒸着装置であって、
該基板入射角可変機構が、固定軸と、直線駆動源に連結する可動軸により該基板を支持し、該直線駆動源を駆動することにより該固定軸を支点として該基板を傾斜させることを特徴とする液晶配向膜用真空蒸着装置。
【請求項７】
請求項３記載の液晶配向膜用真空蒸着装置であって、
該基板方位角可変機構が、該基板が配置される平面内で該基板の方位角を０〜３６０°の範囲から選択した任意の角度に設定することを特徴とする液晶配向膜用真空蒸着装置。
【請求項８】
請求項７記載の液晶配向膜用真空蒸着装置であって、
該基板方位角可変機構が、該基板を搭載するためのθステージであって該基板面に対して水平に回転自在なθステージ、および該θステージの駆動源により構成されることを特徴とする液晶配向膜用真空蒸着装置。
【請求項９】
請求項４記載の液晶配向膜用真空蒸着装置であって、
該基板スライド機構が、可動テーブルおよび該可動テーブルの駆動源により構成され、該可動テーブルに該基板が搭載されることを特徴とする液晶配向膜用真空蒸着装置。
【請求項１０】
請求項１記載の液晶配向膜用真空蒸着装置であって、
該基板保持機構が、基板押さえであって該基板保持機構との間に該基板の少なくとも一部分を挟むように構成された基板押さえ、及び該基板押さえの開閉機構を備えたことを特徴とする液晶配向膜用真空蒸着装置。
【請求項１１】
請求項４記載の液晶配向膜用真空蒸着装置であって、
各スリット機構において、所望の開口形状を有するスリットが脱着可能であることを特徴とする液晶配向膜用真空蒸着装置。
【請求項１２】
請求項４記載の液晶配向膜用真空蒸着装置であって、
該スリット開口を開閉する治具シャッターを備えたことを特徴とする液晶配向膜用真空蒸着装置。
【請求項１３】
請求項４記載の液晶配向膜用真空蒸着装置であって、
開口領域及び遮蔽領域からなり該スリット開口面に平行に配置される１枚の冶具シャッター、及び該冶具シャッターを移動制御する移動手段を備え、
前記スリットが装着される場合には該スリットの開口形状、装着されない場合には前記スリット開口によって画定される領域をスリット領域とした場合、
該開口領域は該スリット領域よりも大きく、
該基板のスライド動作に際し、該移動手段によって、該スリット領域とスライドされる該基板とがオーバーラップしない領域を該遮蔽領域が遮蔽し、かつ、該スリット領域、スライドされる該基板及び該開口領域がオーバーラップするように該冶具シャッターが移動制御されることを特徴とする液晶配向膜用真空蒸着装置。
【請求項１４】
請求項４記載の液晶配向膜用真空蒸着装置であって、
該スリット開口面に平行に配置される２枚の冶具シャッター、及び該冶具シャッターを移動制御する移動手段を備え、
前記スリットが装着される場合には該スリットの開口形状、装着されない場合には前記スリット開口によって画定される領域をスリット領域とした場合、
該基板のスライド動作に際し、該移動手段によって、該スリット領域とスライドされる該基板とがオーバーラップしない領域をいずれか一方の該冶具シャッターが遮蔽し、かつ、該スリット領域、スライドされる該基板及び該２枚の冶具シャッターの隙間がオーバーラップするように該冶具シャッターが移動制御されることを特徴とする液晶配向膜用真空蒸着装置。
【請求項１５】
請求項２記載の液晶配向膜用真空蒸着装置であって、
該可動機構及び該基板方位角可変機構を自動制御する制御装置を設けたことを特徴とする液晶配向膜用真空蒸着装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の液晶配向膜用真空蒸着装置であって、
該制御装置は、該蒸着源、該基板保持機構、該基板スライド機構、該基板入射角可変機構、および該基板方位角可変機構に接続されたことを特徴とする液晶配向膜用真空蒸着装置。
【請求項１７】
請求項１乃至１６記載の液晶配向膜用真空蒸着装置であって、
インライン式であることを特徴とする液晶配向膜用真空蒸着装置。
【請求項１８】
排気手段を有する真空槽内に、蒸着源、蒸着される基板を保持する基板保持機構、各基板に対して蒸着粒子の入射状態を調整するスリット開口を有する少なくとも１つのスリット機構、並びに該スリット機構及び該基板を動作させる制御装置を備えた液晶配向膜用真空蒸着装置において、該基板面に配向膜を作製する方法であって、
各スリット機構について、該スリット機構を該スリット開口に関して回転させて該スリット開口面と該蒸着源とのなす角を制御し、
各基板保持機構について、該基板を該基板面に対して水平に回転させ該スリット開口とのなす角を制御し、該基板を該スリット開口面の上を通過するようにスライド制御することを特徴とする方法。
【請求項１】
排気手段を有する真空槽内に、蒸着源、蒸着される基板を保持する基板保持機構、及び各基板に対して蒸着粒子の入射状態を調整するスリット開口を有する少なくとも１つのスリット機構を備え、該基板面に液晶配向膜を形成する液晶配向膜用真空蒸着装置であって、
各基板保持機構について、
該スリット機構に取り付けられ、該スリットに対する該基板の相対位置を調整するために該基板保持機構を移動させる可動機構を設けたことを特徴とする液晶配向膜用真空蒸着装置。
【請求項２】
請求項１記載の液晶配向膜用真空蒸着装置であって、
各スリット機構について、
該スリット機構を該スリット開口に関して回転させ、該スリット開口面と該蒸着源とのなす角を調整する基板入射角可変機構を設けたことを特徴とする液晶配向膜用真空蒸着装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の液晶配向膜用真空蒸着装置であって、
該可動機構が、少なくとも、該基板を該基板面に対して水平に回転調整する基板方位角可変機構からなることを特徴とする液晶配向膜用真空蒸着装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３いずれか一項に記載の液晶配向膜用真空蒸着装置であって、
該可動機構が、少なくとも、該スリットにより入射方向を規制された蒸着粒子を横切るように該基板を移動させる基板スライド機構からなることを特徴とする液晶配向膜用真空蒸着装置。
【請求項５】
請求項２記載の液晶配向膜用真空蒸着装置であって、
該基板入射角可変機構が、該スリット開口と該蒸着源とを結ぶ直線と該基板垂線とがなす入射角を０〜９０°の範囲から選択した任意の角度に設定することを特徴とする液晶配向膜用真空蒸着装置。
【請求項６】
請求項５記載の液晶配向膜用真空蒸着装置であって、
該基板入射角可変機構が、固定軸と、直線駆動源に連結する可動軸により該基板を支持し、該直線駆動源を駆動することにより該固定軸を支点として該基板を傾斜させることを特徴とする液晶配向膜用真空蒸着装置。
【請求項７】
請求項３記載の液晶配向膜用真空蒸着装置であって、
該基板方位角可変機構が、該基板が配置される平面内で該基板の方位角を０〜３６０°の範囲から選択した任意の角度に設定することを特徴とする液晶配向膜用真空蒸着装置。
【請求項８】
請求項７記載の液晶配向膜用真空蒸着装置であって、
該基板方位角可変機構が、該基板を搭載するためのθステージであって該基板面に対して水平に回転自在なθステージ、および該θステージの駆動源により構成されることを特徴とする液晶配向膜用真空蒸着装置。
【請求項９】
請求項４記載の液晶配向膜用真空蒸着装置であって、
該基板スライド機構が、可動テーブルおよび該可動テーブルの駆動源により構成され、該可動テーブルに該基板が搭載されることを特徴とする液晶配向膜用真空蒸着装置。
【請求項１０】
請求項１記載の液晶配向膜用真空蒸着装置であって、
該基板保持機構が、基板押さえであって該基板保持機構との間に該基板の少なくとも一部分を挟むように構成された基板押さえ、及び該基板押さえの開閉機構を備えたことを特徴とする液晶配向膜用真空蒸着装置。
【請求項１１】
請求項４記載の液晶配向膜用真空蒸着装置であって、
各スリット機構において、所望の開口形状を有するスリットが脱着可能であることを特徴とする液晶配向膜用真空蒸着装置。
【請求項１２】
請求項４記載の液晶配向膜用真空蒸着装置であって、
該スリット開口を開閉する治具シャッターを備えたことを特徴とする液晶配向膜用真空蒸着装置。
【請求項１３】
請求項４記載の液晶配向膜用真空蒸着装置であって、
開口領域及び遮蔽領域からなり該スリット開口面に平行に配置される１枚の冶具シャッター、及び該冶具シャッターを移動制御する移動手段を備え、
前記スリットが装着される場合には該スリットの開口形状、装着されない場合には前記スリット開口によって画定される領域をスリット領域とした場合、
該開口領域は該スリット領域よりも大きく、
該基板のスライド動作に際し、該移動手段によって、該スリット領域とスライドされる該基板とがオーバーラップしない領域を該遮蔽領域が遮蔽し、かつ、該スリット領域、スライドされる該基板及び該開口領域がオーバーラップするように該冶具シャッターが移動制御されることを特徴とする液晶配向膜用真空蒸着装置。
【請求項１４】
請求項４記載の液晶配向膜用真空蒸着装置であって、
該スリット開口面に平行に配置される２枚の冶具シャッター、及び該冶具シャッターを移動制御する移動手段を備え、
前記スリットが装着される場合には該スリットの開口形状、装着されない場合には前記スリット開口によって画定される領域をスリット領域とした場合、
該基板のスライド動作に際し、該移動手段によって、該スリット領域とスライドされる該基板とがオーバーラップしない領域をいずれか一方の該冶具シャッターが遮蔽し、かつ、該スリット領域、スライドされる該基板及び該２枚の冶具シャッターの隙間がオーバーラップするように該冶具シャッターが移動制御されることを特徴とする液晶配向膜用真空蒸着装置。
【請求項１５】
請求項２記載の液晶配向膜用真空蒸着装置であって、
該可動機構及び該基板方位角可変機構を自動制御する制御装置を設けたことを特徴とする液晶配向膜用真空蒸着装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の液晶配向膜用真空蒸着装置であって、
該制御装置は、該蒸着源、該基板保持機構、該基板スライド機構、該基板入射角可変機構、および該基板方位角可変機構に接続されたことを特徴とする液晶配向膜用真空蒸着装置。
【請求項１７】
請求項１乃至１６記載の液晶配向膜用真空蒸着装置であって、
インライン式であることを特徴とする液晶配向膜用真空蒸着装置。
【請求項１８】
排気手段を有する真空槽内に、蒸着源、蒸着される基板を保持する基板保持機構、各基板に対して蒸着粒子の入射状態を調整するスリット開口を有する少なくとも１つのスリット機構、並びに該スリット機構及び該基板を動作させる制御装置を備えた液晶配向膜用真空蒸着装置において、該基板面に配向膜を作製する方法であって、
各スリット機構について、該スリット機構を該スリット開口に関して回転させて該スリット開口面と該蒸着源とのなす角を制御し、
各基板保持機構について、該基板を該基板面に対して水平に回転させ該スリット開口とのなす角を制御し、該基板を該スリット開口面の上を通過するようにスライド制御することを特徴とする方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６（ａ）】
【図６（ｂ）】
【図６（ｃ）】
【図６（ｄ）】
【図６（ｅ）】
【図６（ｆ）】
【図６（ｇ）】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６（ａ）】
【図６（ｂ）】
【図６（ｃ）】
【図６（ｄ）】
【図６（ｅ）】
【図６（ｆ）】
【図６（ｇ）】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−３３０４１１（Ｐ２００６−３３０４１１Ａ）
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１５４８９２（Ｐ２００５−１５４８９２）
【出願日】平成１７年５月２７日（２００５．５．２７）
【出願人】（０００１４６００９）株式会社昭和真空 (72)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月２７日（２００５．５．２７）
【出願人】（０００１４６００９）株式会社昭和真空 (72)
【Ｆターム（参考）】
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