特許 5651693 基板ホルダ及び成膜装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5651693

(24)【登録日】2014年11月21日

(45)【発行日】2015年1月14日

(54)【発明の名称】基板ホルダ及び成膜装置

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/50 20060101AFI20141218BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20141218BHJP

【ＦＩ】

   C23C14/50 B

   H01L21/68 N

【請求項の数】9

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-521303(P2012-521303)

(86)(22)【出願日】2011年6月16日

(86)【国際出願番号】JP2011003441

(87)【国際公開番号】WO2011161912

(87)【国際公開日】20111229

【審査請求日】2012年12月5日

(31)【優先権主張番号】特願2010-142328(P2010-142328)

(32)【優先日】2010年6月23日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000231464

【氏名又は名称】株式会社アルバック

(74)【代理人】

【識別番号】100104215

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100117330

【弁理士】

【氏名又は名称】折居 章

(72)【発明者】

【氏名】飯島 栄一

(72)【発明者】

【氏名】磯 佳樹

【審査官】 伊藤 光貴

(56)【参考文献】

【文献】 登録実用新案第３１２１０３８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭６１−０９２４３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−２１１８３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１３８２３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６１−１３３５６０（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １４／００−１４／５８

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

成膜源に対向して配置され、フィルム状の基板を支持するための基板ホルダであって、
軸心に平行な軸方向と前記軸心のまわりの周方向とを有する筒体の部分周面で形成された支持面を有し、前記支持面に前記基板を支持した状態で前記成膜源に対向配置されるホルダ本体と、
前記基板に前記周方向に沿った張力を発生させることが可能な張力発生部を含み、前記ホルダ本体に設置され、前記支持面への前記基板の密着状態を維持する密着機構と
を具備し、
前記張力発生部は、前記支持面に適用され入熱により前記支持面を湾曲させることが可能なバイメタルを含む
基板ホルダ。

【請求項2】

請求項１に記載の基板ホルダであって、
前記支持面は、前記基板を冷却するための冷却面を形成する基板ホルダ。

【請求項3】

請求項１に記載の基板ホルダであって、
前記支持面は、脱ガス用の通気路を有する基板ホルダ。

【請求項4】

請求項３に記載の基板ホルダであって、
前記ホルダ本体は、多孔質材料で形成される基板ホルダ。

【請求項5】

成膜室と、
前記成膜室に配置された成膜源と、
軸心に平行な軸方向と前記軸心のまわりの周方向とを有する筒体の部分周面で形成された支持面を有し、前記支持面にフィルム状の基板を支持した状態で前記成膜源に対向配置されるホルダ本体と、
前記基板に前記周方向に沿った張力を発生させることが可能な張力発生部を含み、前記ホルダ本体に設置され前記支持面への前記基板の密着状態を維持する密着機構と
を有する基板ホルダと
を具備し、
前記張力発生部は、前記支持面に適用され入熱により前記支持面を湾曲させることが可能なバイメタルを含む
成膜装置。

【請求項6】

請求項５に記載の成膜装置であって、
前記成膜源と対向する位置を横切るように前記基板ホルダを前記成膜室において搬送する搬送機構をさらに具備する成膜装置。

【請求項7】

請求項６に記載の成膜装置であって、
前記搬送機構は、前記基板ホルダを前記軸方向と直交する方向へ直線的に搬送する成膜装置。

【請求項8】

請求項６に記載の成膜装置であって、
前記成膜源は、前記基板ホルダの搬送方向に沿って複数配置されている成膜装置。

【請求項9】

請求項５に記載の成膜装置であって、
前記成膜源は、スパッタリングカソードである成膜装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、成膜対象であるフィルム状の基板を支持するための基板ホルダおよびこれを備えた成膜装置ならびに成膜方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、スパッタ室内で、ターゲットに対して基板を相対移動させつつ基板上に薄膜を形成するスパッタ装置が知られている（例えば下記特許文献１参照）。このスパッタ装置は、スパッタ室に固定された複数のターゲットと、ターゲットの表面と基板の表面とを略平行に配置しつつ基板をスパッタ室内で移動させる移動機構とを備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９−１３８２３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１に記載の構成では、基板がプラスチックフィルム等で形成されている場合、成膜時に基板が熱によって破損（焼損）し、適正な成膜が不可能になる。そこで、基板を冷却面上に設置し、基板への入熱を当該冷却面で吸収しながら成膜する方法が考えられる。

【0005】

しかしながら、上述の方法は一般的に、基板と冷却面との密着性を確保することが容易ではない。このため、成膜中の基板への入熱により基板の温度が上がり、基板にダメージが発生する。特に、基板の熱変形により冷却面との密着性が低下し、当該密着性が低下した部分のダメージがより顕著となる。一方、基板の入熱量を低減するためにスパッタカソード１台あたりの成膜量を制限すると、厚膜を形成しようとする場合、多くのカソードが必要となる。

【0006】

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、フィルム状の基板の熱による破損を防止して適正な成膜処理を実現できる基板ホルダ、成膜装置および成膜方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る基板ホルダは、成膜源に対向して配置され、フィルム状の基板を支持するための基板ホルダであって、ホルダ本体と、密着機構とを具備する。
上記ホルダ本体は、軸心に平行な軸方向と上記軸心のまわりの周方向とを有する筒体の部分周面で形成された支持面を有する。上記ホルダ本体は、上記支持面に上記基板を支持した状態で上記成膜源に対向配置される。
上記密着機構は、上記ホルダ本体に設置され、上記支持面への上記基板の密着状態を維持する。

【0008】

また、本発明の一形態に係る成膜装置は、成膜室と、成膜源と、基板ホルダとを具備する。
上記成膜源は、上記成膜室に配置される。
上記基板ホルダは、ホルダ本体と、密着機構とを有する。上記ホルダ本体は、軸心に平行な軸方向と上記軸心のまわりの周方向とを有する筒体の部分周面で形成された支持面を有し、上記支持面にフィルム状の基板を支持した状態で上記成膜源に対向配置される。上記密着機構は、上記ホルダ本体に設置され上記支持面への上記基板の密着状態を維持する。

【0009】

さらに、本発明の一形態に係る成膜方法は、軸心に平行な軸方向と上記軸心のまわりの周方向とを有する筒体の部分周面で形成された支持面にフィルム状の基板を配置する工程を含む。
上記基板に前記周方向に沿った張力を発生させることで、前記基板は前記支持面に密着させられる。
上記支持面に対向する成膜源によって、上記基板に成膜がなされる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態に係る成膜装置の概略平面図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る基板ホルダの全体斜視図である。

【図3】上記基板ホルダの平面図である。

【図4】上記基板ホルダの側面図である。

【図5】上記基板ホルダの裏面図である。

【図6】本発明の他の実施形態に係る基板ホルダの概略側面図である。

【図7】本発明の一実施形態に係る基板ホルダの変形例を示す概略側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の一実施形態に係る基板ホルダは、成膜源に対向して配置され、フィルム状の基板を支持するための基板ホルダであって、ホルダ本体と、密着機構とを具備する。
上記ホルダ本体は、軸心に平行な軸方向と上記軸心のまわりの周方向とを有する筒体の部分周面で形成された支持面を有する。上記ホルダ本体は、上記支持面に上記基板を支持した状態で上記成膜源に対向配置される。
上記密着機構は、上記ホルダ本体に設置され、上記支持面への上記基板の密着状態を維持する。

【0012】

上記基板ホルダにおいて、ホルダ本体は、例えば金属等の熱伝導性に優れた材料で形成され、その周面の一部が基板を支持する支持面として機能する。密着機構は、基板を上記支持面へ密着させる機能を有する。ここで、上記支持面は、軸心に平行な軸方向と上記軸心のまわりの周方向とを有する筒体の部分周面で形成されているため、フィルム状の基板は、皺を発生させることなく上記支持面に確実に密着される。

【0013】

上記支持面は、基板を冷却するための冷却面を形成する。これにより、成膜時の入熱による基板の熱ダメージを防止でき、適正な成膜処理が可能となる。また、基板に耐熱性を要求されないため、基板材料の自由度を高めることができる。

【0014】

支持面に基材を密着させる方法は特に限定されず、例えばクランプや永久磁石等を用いた基材の挟持構造のほか、粘着テープを用いた接着等が適用可能である。

【0015】

上記密着機構は、上記基板に上記周方向に沿った張力を発生させることが可能な張力発生部を含んでもよい。
これにより、基板ホルダの支持面に対する基板の密着性を高めることができる。

【0016】

上記張力発生部は、第１および第２の固定具と、弾性部材とを有してもよい。
上記第１および第２の固定具は、上記周方向に関する上記基板の各端部を各々固定可能である。上記弾性部材は、上記基板に上記張力を印加する。
これにより、弾性部材の弾性力によって基材に対して所望の張力を付与し、支持面に基材を密着させることができる。

【0017】

上記張力発生部は、第１および第２のローラ部材と、支持軸とを有してもよい。上記第１および第２のローラ部材は、上記周方向に関する上記基板の各端部に巻き付けられることができる。上記支持軸は、上記第１および第２のローラ部材を回転可能に支持する。
これにより、上記支持軸を回転させることで基材に対して所望の張力を付与し、支持面に基材を密着させることができる。

【0018】

上記支持面は、脱ガス用の通気路を有してもよい。
これにより、基材と支持面との間において基材からの放出ガスの滞留を抑制し、基材と支持面との良好な密着を維持することができる。上記通気路は、例えば、支持面に形成された孔、溝などで構成される。また、上記通気路を確保するために、支持面は多孔質材料で形成されてもよい。

【0019】

上記張力発生部は、入熱により上記支持面を湾曲させることが可能なバイメタルであってもよい。
これにより、成膜時の入熱による基板の撓みによる密着性の低下を支持面の変形によって吸収することができる。

【0020】

本発明の一実施形態に係る成膜装置は、成膜室と、成膜源と、基板ホルダとを具備する。
上記成膜源は、上記成膜室に配置される。
上記基板ホルダは、ホルダ本体と、密着機構とを有する。上記ホルダ本体は、軸心に平行な軸方向と上記軸心のまわりの周方向とを有する筒体の部分周面で形成された支持面を有し、上記支持面にフィルム状の基板を支持した状態で上記成膜源に対向配置される。上記密着機構は、上記ホルダ本体に設置され上記支持面への上記基板の密着状態を維持する。

【0021】

本発明の一実施形態に係る成膜方法は、軸心に平行な軸方向と上記軸心のまわりの周方向とを有する筒体の部分周面で形成された支持面にフィルム状の基板を配置する工程を含む。
上記基板に前記周方向に沿った張力を発生させることで、前記基板は前記支持面に密着させられる。
上記支持面に対向する成膜源によって、上記基板に成膜がなされる。

【0022】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

【0023】

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の一実施形態に係る成膜装置を示す概略平面図である。以下、本実施形態の成膜装置１００の概略構成について説明する。

【0024】

［成膜装置］
成膜装置１００は、仕込み室１１と、成膜室１２と、仕込み室１１と成膜室１２との間に設置されたゲートバルブ１３とを有する。成膜装置１００はさらに、仕込み室１１を排気する真空ポンプ１５１と、成膜室１２を排気する真空ポンプ１５２とを有する。成膜装置１００は、仕込み室１１から成膜室１２へ搬送された基板Ｓの表面に薄膜を形成し、成膜後は、仕込み室１１を介して基板Ｓを外部へ搬出する。

【0025】

仕込み室１１は、第１の真空バルブ１４１を介して第１の真空ポンプ１５１と接続されている。仕込み室１１は、仕込み室１１に基板が搬入された後、真空ポンプ１５１によって所定の圧力に排気される。

【0026】

成膜室１２は、本実施形態ではスパッタ室として構成される。すなわち成膜室１２は、カソードユニット１２０のほか、プロセスガスを成膜室１２へ導入するための図示しないガス導入ライン等を有する。カソードユニット１２０（成膜源）は、第１のターゲット部１２１と第２のターゲット部１２２と、ターゲット部１２１，１２２にそれぞれ配置されたマグネトロン放電のためのマグネットアセンブリ等を有する。カソードユニット１２０は、成膜室１２の一側壁に面して設置されている。ターゲット部１２１，１２２は同時に駆動されてもよいし、相互に独立して駆動されてもよい。ターゲット部１２１，１２２の放電方式は特に限定されず、ＤＣ放電、ＡＣ放電、ＲＦ放電など適宜の方式が採用可能である。

【0027】

ターゲット部１２１，１２２は、成膜材料の種類に応じて設置されたターゲット材料を有する。基板Ｓに成膜される材料としては、金属および金属化合物等の無機材料のほか、有機材料が挙げられ、形成される薄膜は、単層膜、積層膜、複合膜等であってもよい。単層膜を形成する場合、ターゲット部１２１，１２２は同一材料で形成され、積層膜および複合膜を形成する場合、ターゲット部１２１，１２２は異種材料で形成される。本実施形態では、ターゲット部１２１はモリブデン（Ｍｏ）ターゲットを有し、ターゲット部１２２はアルミニウム（Ａｌ）ターゲットを有する。

【0028】

成膜装置１００は、基板Ｓを支持する基板ホルダ２０と、成膜室１２において基板Ｓを搬送する図示しない搬送機構とをさらに有する。上記搬送機構は、基板ホルダ２０を仕込み室１１側から成膜室１２の端部１２ａに向かって矢印Ａに沿って直線的に等速度で搬送する。また、上記搬送機構は、基板ホルダ２０を成膜室１２の端部１２ａ側から仕込み室１１側に向かって矢印Ｂに沿って直線的に等速度で搬送する。本実施形態では、基板Ｓは、矢印Ａに沿った往路と、矢印Ｂに沿った復路とにおいてそれぞれターゲット部１２１，１２２の正面を横切るように通過し、これらの通過過程で基板Ｓ上への成膜処理が施される。

【0029】

上記搬送機構は、例えば、基板ホルダ２０の走行をガイドするガイドレールと、上記ガイドレールに沿って基板ホルダ２０を移動させる駆動源等を含む。あるいは、上記搬送機構として、基板ホルダ２０を懸吊状態で支持しつつ搬送する形態が採用されてもよい。

【0030】

なお、上記の例に限られず、基板Ｓは往路および復路のいずれか一方において成膜処理が施されてもよい。あるいは、各ターゲット部１２１，１２２の正面で基板Ｓを停止させた状態で成膜する方式が採用されてもよい。また、成膜室１２の内部で基板Ｓを往復移動させる例に限られない。例えば、成膜室１２の端部１２ａにゲートバルブを介して取出し室を設置することで、基板Ｓの搬送方向をＡ方向に限定することができる。さらに、ターゲット部１２１，１２２は、成膜の厚みに応じてその数を増減することができる。

【0031】

基板Ｓには、フレキシブル性を有するフィルム状の基板が用いられる。本実施形態では、基板Ｓとして、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）等のプラスチックフィルムが用いられる。基板Ｓに耐熱性の有無は問われない。基板Ｓの形状は特に限定されず、典型的には矩形状である。基板Ｓはプラスチック単層フィルムに限られず、その表面に金属層等の他の層が形成されていてもよい。

【0032】

［基板ホルダ］
次に、基板ホルダ２０の詳細について説明する。図２は基板ホルダ２０の全体斜視図、図３は基板ホルダ２０の平面図、図４は基板ホルダ２０の側面図、図５は基板ホルダ２０の裏面図である。

【0033】

基板ホルダ２０は、ホルダ本体２１と、密着機構２２とを有する。

【0034】

ホルダ本体２１は、銅、アルミニウム、鉄鋼材料等の熱伝導性に優れた金属材料で構成される。ホルダ本体２１は、略矩形の板で形成されており、一方側の表面に基板Ｓを支持するための支持面２１ａを有する。支持面２１ａは、図２に示すように、Ｚ軸方向に沿って延びる軸心Ｌａに平行な軸方向Ｃと、軸心Ｌａのまわりの周方向Ｄとを有する、半径Ｒの筒体（円筒）の部分外周面で形成されている。

【0035】

ホルダ本体２１は、支持面２１ａがターゲット部１２１，１２２の表面と対向するように、軸方向Ｃを鉛直方向に向けて成膜室１２の内部に設置される。支持面２１ａは、基板Ｓの成膜時に基板Ｓを支持し、基板Ｓを冷却する冷却面として機能する。

【0036】

支持面２１ａは、ターゲット部１２１，１２２の表面側に凸となる部分円筒形状を有しており、その曲率半径Ｒは特に限定されず、例えば５００ｍｍ〜１００００ｍｍである。半径Ｒが５００ｍｍ未満の場合、基板Ｓ上において良好な膜厚分布を確保することが困難となる。また、半径Ｒが１００００ｍｍを超えると、支持面２１ａに対する基板Ｓの良好な密着性を確保することが困難となる。

【0037】

ホルダ本体２１は、支持面２１ａと、支持面２１ａとは反対側の裏面２１ｂとの間を貫通する複数の貫通孔２３を有する。貫通孔２３は、支持面２１ａ上の基板Ｓからの放出ガスをホルダ本体２１の外部へ導く通気路を形成する。貫通孔２３は、図３に示すように支持面２１ａ上にグリッド状に規則的に形成される例に限られない。また、貫通孔２３の形成数も特に限定されず、基板Ｓの大きさ、貫通孔２３の孔径等に応じて適宜設定可能である。貫通孔２３の孔径は特に限定されず、例えば１ｍｍである。さらに、貫通孔２３の形状は円筒状に限らず、円錐状であってもよいし、円筒と円錐とを組み合わせた形状であってもよい。

【0038】

上記通気路は、基板Ｓからの放出ガスに起因する基板Ｓと支持面２１ａとの間の密着不良を解消する目的で形成される。したがって、上記通気路は、上述した貫通孔２３で形成される例に限られず、例えば、支持面２１ａ上にストライプ状あるいはメッシュ状に形成された複数の溝で形成されてもよい。さらに、支持面２１ａ（あるいはホルダ本体２１）を多孔性材料によって構成することで、上記放出ガスによる影響を排除することも可能である。この場合、多孔性材料としては、金属微粉末の焼結体や圧粉体等が適用可能である。

【0039】

密着機構２２は、支持面２１ａへの基板Ｓの密着状態を維持するためのもので、ホルダ本体２１の裏面２１ｂに設置される。本実施形態の密着機構２２は、支持面２１ａ上の基材Ｓに対して周方向Ｄに沿った張力を発生させる機能を有する。

【0040】

図４および図５に示すように、密着機構２２は、一対の固定具２２１（第１および第２の固定具）と、各々の固定具２２１に取り付けられ基板Ｓに上記張力を印加する複数本のバネ部材２２３（弾性部材）とを有する。各固定具２２１は、基板Ｓの端部を挟持可能なクランプ構造を有する。上記クランプ構造は、機械的な挟持構造であってもよいし、永久磁石の磁力を用いた挟持構造であってもよい。各固定具２２１は、基材Ｓの端部の全幅にわたって挟持できる長さを有する。一方、各々のバネ部材２２３は、ホルダ本体２１の裏面２１ｂに各々固定されたベース板２２２と各固定具２２１との間にそれぞれ設置されている。

【0041】

固定具２２１、バネ部材２２３等は、支持面２１ａ上の基板Ｓに周方向Ｄに沿った張力を発生させる張力発生部を構成する。当該張力の大きさは、バネ部材２２３のバネ定数、取付個数等によって適宜調整可能である。

【0042】

また本実施形態では、各ベース板２２２をホルダ本体２１の裏面２１ｂに対してＸ軸方向に相対移動させる調整ユニットを有する。これにより、バネ部材２２３のバネ力が調整可能となり、基板Ｓに所望の張力を付与することができる。

【0043】

当該調整ユニットは、各ベース板２２２の移動をガイドするガイドレール２２６と、ガイドレール２２６上で各ベース板２２２を移動させる調整ネジ２２４と、ガイドレール２２６上の各ベース板２２２を任意の位置でホルダ本体２１へ固定する固定部２２９とを有する。調整ネジ２２４は、ホルダ本体２１の裏面２１ｂに固定されたブラケット２２５に支持され、調整ネジ２２４の先端部はベース板２２２に螺合している。従って、調整ネジ２２４を軸回りに回転させることで、ベース板２２２はガイドレール２２６上を移動させられる。固定部２２９は、ベース板２２２に形成されベース板２２２の移動方向（Ｘ軸方向）に長軸を有する複数の長孔２２７と、各長孔２２７を貫通しホルダ本体２１の裏面２１ｂに螺合可能なネジ部材２２８とにより構成される。

【0044】

［成膜装置の動作例］
次に、以上のように構成される本実施形態の基板ホルダ２０および成膜装置１００の作用の一例について説明する。

【0045】

基板Ｓは、成膜されるべき面を外側に向けて基板ホルダ２０の支持面２１ａ上に配置される。基板Ｓは、支持面２１ａの周方向Ｄに関する両端部が密着機構２２の固定具２２１にそれぞれ固定されることで、ホルダ本体２１に保持される。

【0046】

支持面２１ａは、軸心Ｌａに平行な軸方向Ｃと軸心Ｌａのまわりの周方向Ｄとを有する部分円筒状の周面で形成されているため、基板Ｓは、皺を発生させることなく支持面２１ａに確実に密着される。これにより、成膜時の入熱による基板の熱ダメージを防止でき、適正な成膜処理が可能となる。

【0047】

基板Ｓは、バネ部材２２３の弾性力を受けて周方向Ｄに沿った張力が付与されることで、支持面２１ａの形状にならって変形し、支持面２１ａに密着される。また、各固定具２２１は、基板Ｓの端部の全幅にわたって挟持できる長さを有するので、基板Ｓに皺を発生させることなく所望の張力を付与することができる。

【0048】

このように、基板Ｓに周方向Ｄに沿った張力を付与することで、支持面２１ａへの基板Ｓの密着性を高めることができる。また、成膜時の入熱により基板Ｓに伸びが生じたとしても、上記張力によって支持面２１ａに対する基板Ｓの安定した密着状態を維持することができる。

【0049】

なお、基板ホルダ２０に対する基板Ｓの設置は、作業者によって行われてもよいし、ロボット等を用いて自動的に行われてもよい。

【0050】

上述のように基板ホルダ２０に設置された基板Ｓは、基板ホルダ２０とともに仕込み室１１へ搬入される。仕込み室１１は所定の圧力に排気された後、ゲートバルブ１３を介して、所定の成膜圧力に維持された成膜室１２へ搬送される。

【0051】

基板ホルダ２０は、成膜室１２において図示しない搬送機構を介して矢印Ａ方向へ直線的に搬送される。このとき、基板ホルダ２０は、支持面２１ａの軸方向Ｃを鉛直方向に向けた状態で、軸方向Ｃと直交する方向（Ｘ軸方向）へ搬送される。したがって、基板Ｓは、基板ホルダ２０によって、カソードユニット１２０と対向する位置を横切るように成膜室１２において搬送される。

【0052】

カソードユニット１２０は、基板ホルダ２０に支持された基板Ｓの表面に、ターゲット部１２１，１２２の構成材料をスパッタ成膜する。すなわち、基板Ｓは往路（図１の矢印Ａ）の搬送中にターゲット部１２１およびターゲット部１２２の正面を順に通過することで、基板ＳにＭｏ膜とＡｌ膜の積層膜が形成される。このとき、基板Ｓへの入熱は、基板Ｓと密着する支持面２１ａを介してホルダ本体２１によって吸収される。すなわち、支持面２１ａは基板Ｓの冷却面として機能し、成膜時における基板Ｓの熱ダメージを抑制して適正な成膜処理を確保する。

【0053】

また、成膜時の基板Ｓへの入熱により、基板Ｓから放出ガスが発生する場合がある。本実施形態では、支持面２１ａに複数の貫通孔２３が形成されているため、これらの貫通孔を通気路として支持面２１ａの外部へ導かれる。これにより、基板Ｓと支持面２１ａとの間における放出ガスの滞留を防止できるため、基板Ｓと支持面２１ａとの間の密着性の低下が抑えられる。

【0054】

基板ホルダ２０が成膜室１２の端部１２ａに到達すると、仕込み室１１側に向かって搬送される。基板Ｓは復路（図１の矢印Ｂ）の搬送中にターゲット部１２２およびターゲット部１２１の正面を順に通過することで、基板ＳにＡｌ膜とＭｏ膜とがさらに形成される。成膜後、基板ホルダ２０は、ゲートバルブ１３を介して仕込み室１１へ戻される。そして、ゲートバルブ１３が閉止され、仕込み室１１が大気に開放された後、成膜済みの基板Ｓを支持した基板ホルダ２０が仕込み室１１から外部へ取り出される。

【0055】

以上のように本実施形態によれば、支持面２１ａへの基板Ｓの良好な密着状態が確保されるため、成膜時の入熱による基板Ｓの熱ダメージを防止して、適正な成膜処理を行うことができる。また、多くのスパッタカソードを必要とすることなく、基板Ｓ上に比較的厚い金属膜を形成することができる。さらに、基板に耐熱性を要求されないため、基板材料の自由度を高めることができる。

【0056】

［実験例］
本発明者らは、図１に示した成膜装置１００を用いて基板上にＭｏ−Ａｌ積層膜を形成し、作成した薄膜サンプルの表面抵抗とその均一性を測定した。基板には、厚み５０μｍのＰＥＴフィルムを用いた。基板の形状は、３００ｍｍ×３００ｍｍの正方形とした。基板ホルダ２０の支持面２１ａを形成する円筒面の曲率半径は２２８５ｍｍとした。成膜室１２の圧力（成膜圧力）は０．４Ｐａ、基板ホルダの搬送速度は０．６７ｍ／min.とした。

【0057】

また、カソードユニット１２０を構成する第１のターゲット部１２１のターゲット材料はＭｏＮｂ合金とし、第２のターゲット部１２２のターゲット材料はＡｌＮｄ合金とした。第１のターゲット部１２１のパワー密度は１．５Ｗ／ｃｍ²とし、第２のターゲット部１２２のパワー密度は８．８Ｗ／ｃｍ²とした。実験では、往路および復路において両ターゲット部１２１，１２２を用いて成膜した。薄膜サンプルの各層の厚みは、ＭｏＮｂ（３３０Å）／ＡｌＮｄ（３４００Å）／ＭｏＮｂ（３４０Å）であった。

【0058】

実験の結果を表１に示す。比較例として、支持面が平坦な基板ホルダを用いたときの結果を併せて示す。本実験例によれば、０．２２Ω／□の表面抵抗を有する薄膜サンプルが得られた。表面抵抗の面内分布は７．９％であった。これにより、基板に金属膜を適正に成膜できたことが確認できる。これに対して比較例では、支持面への基板の密着不良が原因で基板の破損（焼損）が生じ、成膜が不可能であった。

【0059】

【表1】

【0060】

＜第２の実施形態＞
図６は、本発明の他の実施形態に係る基板ホルダの概略側面図である。なお、図において上述の第１の実施形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

【0061】

本実施形態の基板ホルダ３０は、ホルダ本体２１と、密着機構３２とを有する。本実施形態の密着機構３２は、一対のローラ部材３２１と、各ローラ部材３２１をその軸まわりに回転可能に支持する支持軸３２２とを有する。ローラ部材３２１は、ホルダ本体２１の支持面２１ａ上に配置された基板Ｓの周方向に関する各端部にそれぞれ巻き付けられる。支持軸３２２は、ホルダ本体２１の裏面に固定された台座３２３に取り付けられる。なお図示せずとも、支持軸３２２にはローラ部材３２１の回転を禁止するストッパが取り付けられている。

【0062】

また、ローラ部材３２１周辺の基材Ｓは、支持面２１ａとの密着性が低下あるいは全く密着していないため、成膜時の入熱により熱ダメージを受けるおそれがある。そこで、本実施形態では台座３２３に遮熱部材３３をそれぞれ設置し、ローラ部材３２１周辺に位置する基材Ｓを熱ダメージから保護するようにしている。

【0063】

本実施形態においては、各ローラ部材３２１のうち少なくとも一方を回転させることによって、基材Ｓに対して周方向に沿った所定の張力が付与される。これにより、上述の第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

【0064】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

【0065】

例えば以上の第１の実施形態では、密着機構として基板Ｓの両端部にバネ部材２２３およびその弾性力の調整ユニットを設置したが、これに限られず、基板Ｓの少なくとも一方の端部側にのみバネ部材２２３および調整ユニットを設置してもよい。上述の第２の実施形態においても同様である。

【0066】

また、以上の各実施形態では、ホルダ本体２１の支持面２１ａを部分円筒面で形成したが、これに限られず、非球面、双曲面等の他の曲面形状であってもよい。

【0067】

一方、ホルダ本体の支持面上に配置した基板に所定の張力を付与する方法として、バイメタルを用いることができる。バイメタルは、熱膨張率の異なる２枚の金属板を貼り合わせて構成された機能材料であり、温度の変化によって曲がり方（曲率）が変化するという性質を有する。このような材料をホルダ本体の支持面に適用することで、成膜時の入熱によって基板Ｓに適度な応力を付与することができる。これにより、基板と支持面との間の良好な密着性を維持することができる。

【0068】

さらに、基板ホルダの支持面に基板を固定する方法は上記の例に限られず、例えばクランプや永久磁石等を用いた基材の挟持構造のほか、粘着テープを用いた接着等が適用可能である。図７に、ホルダ本体２１の周囲に永久磁石４１，４２を貼り付けて基板Ｓを支持面２１ａに密着させる基板ホルダ４０を概略的に示す。この場合、基板Ｓにあらかじめ張力を印加した状態で永久磁石４１，４２によって固定することができる。

【0069】

そして以上の実施形態では、成膜装置としてスパッタ装置を例に挙げて説明したが、これに限られず、真空蒸着装置、ＣＶＤ装置、イオンプレーティング装置等の他の成膜装置にも本発明は適用可能である。この場合、成膜源には、蒸発源やシャワープレート（プラズマ発生電極）等が該当する。また、本実施形態では、図１に示すように仕込み室と成膜室を有する成膜装置を説明したが、成膜室のみで構成されるバッチ式装置にも適用可能である。さらに、本基板ホルダは、成膜装置の他、減圧中でフィルム等から加熱脱ガスを行う、脱ガス工程及び脱ガス装置にも適用可能である。

【符号の説明】

【0070】

１２…成膜室
２０、３０、４０…基板ホルダ
２１…ホルダ本体
２１ａ…支持面（冷却面）
２２、３２…密着機構
１００…成膜装置
１２０…カソードユニット
１２１、１２２…ターゲット部
Ｓ…基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】