成膜装置および成膜方法
【課題】成膜対象となる基板の劣化を防止ないしは抑制する。
【解決手段】原料ガスに光を照射することで種を生成し、種を基板２に堆積させることにより膜を成長させる光ＣＶＤ装置（成膜装置）１であって、光源１３と基板２を保持する試料台（基板保持部）１４の間に遮光板（遮光部材）２０を配置する。遮光板２０は、基板２の成膜面２ａと対向する裏面２０ａ、裏面２０ａの反対側に位置する表面２０ｂ、裏面２０ａおよび表面２０ｂのうちの一方から他方までを貫通する複数の貫通孔２１を有している。また、遮光板２０の裏面２０ａと基板２の成膜面２ａの距離Ｃ１は、原料ガスの気体分子の平均自由行程以下である。
【解決手段】原料ガスに光を照射することで種を生成し、種を基板２に堆積させることにより膜を成長させる光ＣＶＤ装置（成膜装置）１であって、光源１３と基板２を保持する試料台（基板保持部）１４の間に遮光板（遮光部材）２０を配置する。遮光板２０は、基板２の成膜面２ａと対向する裏面２０ａ、裏面２０ａの反対側に位置する表面２０ｂ、裏面２０ａおよび表面２０ｂのうちの一方から他方までを貫通する複数の貫通孔２１を有している。また、遮光板２０の裏面２０ａと基板２の成膜面２ａの距離Ｃ１は、原料ガスの気体分子の平均自由行程以下である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜技術に関し、特に、光を照射することで種を生成し、これを基板に堆積させる光成膜装置に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開平６−２４４１５９号公報（特許文献１）には、光励起を用いた基板（ウェハ）の洗浄装置（レジスト除去装置）として、光源と基板の間に光を透過しない遮蔽体を配置することが記載されている。
【０００３】
また非特許文献１には、ＴＥＯＳ（Tetra-Ethyl-Ortho-Silicate）分子の消光断面積のスペクトルが掲載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２４４１５９号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】前薗好成、横谷篤至、黒澤宏、菱沼宜是、松野博光、「真空紫外エキシマランプ光ＣＶＤによるシリカ薄膜常圧形成技術の開発」、レーザー研究、第３２巻第１号、第５５項、２００４年１月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
化学気相反応を利用した成膜装置（ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置）は電子デバイス製造プロセスにおける各種半導体膜や金属膜、誘電体膜等の成膜を始めとして広く産業で用いられている。この装置は原料ガスにエネルギーを与えてガス分子を励起、若しくは解離させ活性種を生成し、これを基板上に堆積させて化学反応により膜を形成する装置である。ガスに与えるエネルギーの形態により幾つかの方式に分類される。熱エネルギーにより化学反応を起こして成膜を行う、熱ＣＶＤ方式がある。また、プラズマ放電によりガス分子を解離、ラジカル化することにより成膜を行う、プラズマＣＶＤ方式がある。プラズマＣＶＤ方式ではプラズマによる励起を用いるため、熱的には比較的低温でも成膜できる特徴を有する。
【０００７】
また、上記の他、ガス分子の励起に光を用いる光ＣＶＤ方式（光ＣＶＤ装置）がある。光ＣＶＤ方式では、ガス分子の反応性を高めるため、分子内の結合を切断するか、高いエネルギー状態に励起する必要がある。このため使用する光源の波長はエネルギーの高い紫外光若しくは真空紫外光が用いられる。光ＣＶＤ方式では、光が原料ガス分子に吸収され内部自由度を励起する。一部のエネルギーは緩和して熱エネルギーとなるものの、ガス分子の温度上昇を抑制しつつ、成膜を進行させることができるため、熱ＣＶＤ方式やプラズマＣＶＤ方式と比較して成膜工程時のプロセス温度を低下させることができる。例えば、ほぼ室温（２０℃〜５０℃程度）で成膜することができる。また、原料ガスに有機系材料ガスを用いた光ＣＶＤ方式は高い段差被覆性を示し、基板上の凹凸を平坦化して成膜できる点で熱ＣＶＤ方式やプラズマＣＶＤ方式と比較して有利である。
【０００８】
光ＣＶＤ方式は、上記した特徴を有するので種々の分野で適用が検討される。例えば、半導体デバイスにおける層間絶縁膜、ＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）やＰＭＤ（Pre−Metal Dielectric）のギャップ埋め込みプロセスなどへの適用が検討されている。半導体デバイスプロセスに於いては、光ＣＶＤ方式で成膜する下地基板は無機材料であるため、段差被覆性が高いことが最も重要となる。また、例えば有機膜など、比較的に耐熱性が低い下地膜上に成膜する場合に光ＣＶＤ方式を適用すると、プロセス温度を低下させることができるという点で、有利である。例えば、有機ＥＬ（Electro Luminescence）発光層上に保護絶縁膜などを堆積させる工程に適用する場合、有機膜の耐熱性から凡そ１００℃以下での成膜が要求される。このため、プロセス温度を低減させることができる光ＣＶＤ方式は、無機膜と比較して相対的に耐熱性の低い有機膜上に成膜する場合に適用して特に有効である。本願発明者は、光ＣＶＤ方式を適用した成膜技術について検討を行い、以下の課題を見出した。
【０００９】
光ＣＶＤ方式を有機ＥＬの様な下地に有機膜を含む基板に適用する場合、熱エネルギーを低減することができる。しかし、励起源である光が基板に照射されることにより、基板内の例えば有機膜が劣化する点について考慮する必要がある。光ＣＶＤ方式では高エネルギーの光をエネルギー源に用いるため、原料ガスだけでなく基板も高エネルギーの光に晒されることになる。光ＣＶＤ方式に用いられる光源は例えば低圧水銀ランプや重水素ランプ、誘電体バリアエキシマランプ、エキシマレーザーなどが用いられるため、光源の波長は１２６ｎｍから２４８ｎｍ程度、典型的にはキセノン誘電体バリアエキシマランプの１７２ｎｍである。このような波長域の光を照射しても、多くの無機膜に対しては劣化の問題は生じ難い。石英を始めとした誘電体などは長時間の照射により劣化が進行するが、数分程度の成膜時間であれば全く問題は生じない。
【００１０】
ところが、下地に有機物（有機膜）を有する基板に光ＣＶＤ方式で成膜する場合、光による有機物の損傷が生じる恐れがある。例えば有機ＥＬの場合、分子の損傷により輝度劣化、寿命短縮などの悪影響が生ずる。そこで、本願発明者は、光の照射による基板の劣化を防止ないしは抑制する技術についてさらに検討を行った。本願発明者は、光ＣＶＤ装置で成膜を行う前に、光ＣＶＤ装置で使用する光源の波長を吸収する様な膜（光バリア膜）を前もって成膜しておく方法について検討した。しかし、この方法は光バリア膜を成膜するための真空装置を別途で必要とし、高い費用が必要となる。また、複数の真空装置間を真空環境で接続し真空搬送しない限り、真空引きと大気解放を繰り返す必要がありタクトが長くなる。真空搬送は、小さなウェハでは現実的解法となり得るが、ディスプレイ製造に使用されるような大型ガラス基板に対しては非現実的である。また、本願発明者は、光源と基板の間に光を遮蔽する構造物（遮光板）を設置する方法について検討した。詳しくは、光源と基板の間に複数の貫通孔を備える遮光板を配置した。つまり、遮光板により、光源から基板に照射される光の量を低減させ、かつ、複数の貫通孔を通じて励起された原料ガスを基板上に供給することで成膜する方法について検討した。この方法によれば、基板に照射される光を大幅に低減することができるので、例えば、下地に有機物（有機膜）を有する基板に適用しても、有機物の損傷（劣化）を防止ないしは抑制することができる。しかし、単に、光源と基板の間に複数の貫通孔を備える遮光板を配置するのみでは、成膜速度が大幅に低下してしまうことが判った。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、励起源として光を用いた成膜法において、効率的に成膜することができる技術を提供することにある。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、励起源として光を用いた成膜法において、成膜対象となる基板の劣化を防止ないしは抑制することができる技術を提供することにある。
【００１３】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願において開示される発明のうち、代表的な形態の概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１５】
すなわち、本発明の一実施の形態である成膜装置は、原料ガスに光を照射することで種を生成し、前記種を基板に堆積させることにより膜を成長させる成膜装置であって、光源と基板を保持する基板保持部の間に遮光部材を配置するものである。また、前記遮光部材は、前記基板の成膜面と対向する第１面、前記第１面の反対側に位置する第２面、前記第１面および前記第２面のうちの一方から他方までを貫通する複数の貫通孔を有している。また、前記遮光部材の前記第１面と前記基板の前記成膜面の離間距離は、前記原料ガスの気体分子の平均自由行程以下である。
【発明の効果】
【００１６】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下の通りである。
【００１７】
すなわち、励起源として光を用いた成膜法において、効率的に成膜することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態である光ＣＶＤ装置の基本構造を示す断面図である。
【図２】図１に示す光ＣＶＤ装置により絶縁膜が形成された基板の構成例を示す拡大断面図である。
【図３】図１に示す遮光板の平面形状の一例を示す平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿った拡大断面図である。
【図５】ＴＥＯＳガスを用いた場合の成膜時の圧力（原料ガスの全圧）と平均自由行程λの相関を示す説明図である。
【図６】図３に示す遮光板の変形例を示す平面図である。
【図７】図６のＡ−Ａ線に沿った拡大断面図である。
【図８】図４に示す遮光板に対する変形例を示す拡大断面図である。
【図９】図４に示す遮光板に対する他の変形例を示す拡大断面図である。
【図１０】図１を用いて説明した成膜装置の変形例を示す拡大断面図である。
【図１１】図１０に示す基板、遮光板、マスク、および光源の平面的位置関係を示す平面図である。
【図１２】図１１に対する変形例である光ＣＶＤ装置の基板、遮光板、マスク、および光源の平面的位置関係を示す平面図である。
【図１３】図１２に示す基板と遮光板の平面的位置関係を相対的に移動させた後の状態を示す平面図である。
【図１４】図１０に対する変形例である光ＣＶＤ装置を示す断面図である。
【図１５】図１４に示す光ＣＶＤ装置の成膜処理室に基板および遮光板を出し入れする機構を模式的に示す説明図である。
【図１６】ＯＭＣＴＳガスを用いた場合の成膜時の圧力（原料ガスの全圧）と平均自由行程λの相関を示す説明図である。
【図１７】ＴＭＣＴＳガスを用いた場合の成膜時の圧力（原料ガスの全圧）と平均自由行程λの相関を示す説明図である。
【図１８】ＨＭＤＳガスを用いた場合の成膜時の圧力（原料ガスの全圧）と平均自由行程λの相関を示す説明図である。
【図１９】ＴＥＯＳ、ＯＭＣＴＳ、ＴＭＣＴＳ、ＨＭＤＳ各ガスに対する、計算で求めた波長１７２ｎｍにおける振動子強度、消光断面積σ、平均自由行程の算出に使った分子径を一覧にまとめた説明図である。
【図２０】図１に対する第１の比較例である光ＣＶＤ装置を示す断面図である。
【図２１】図１に対する第２の比較例である光ＣＶＤ装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜本願における記載形式＞
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
【００２０】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
【００２１】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。
【００２２】
同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００２３】
また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。
【００２４】
また、以下の実施の形態では、光ＣＶＤによる成膜工程の適用例として、本願発明者が具体的に検討した、有機ＥＬ素子が備える有機膜上に、例えば酸化珪素から成る保護膜を成膜する工程を取り上げて説明する。
【００２５】
＜光ＣＶＤ装置の構成＞
図１は、本実施の形態の光ＣＶＤ装置の基本構造を示す断面図である。また、図２は、図１に示す光ＣＶＤ装置により絶縁膜が形成された基板の構成例を示す拡大断面図である。
【００２６】
図１に示す光ＣＶＤ装置（成膜装置）１は、反応チェンバ（成膜処理室）１０、ガス導入口（ガス供給部）１１、ガス排出口（ガス排出部）１２、光源１３、試料台（基板保持部）１４、および遮光板（遮光物、遮光部材）２０を備えている。光ＣＶＤ装置１を用いた成膜工程（成膜プロセス）では、ガス導入口１１から導入（供給）された原料ガスに光源１３から光を照射する。これにより原料ガスは光を吸収して分解され、活性種となった分子や原料ガス分子が遮光板２０に形成された複数の貫通孔２１を経由して基板２の成膜面２ａに衝突する。そして基板２の成膜面に活性種が吸着し、基板２上に堆積されることで、成膜される。
【００２７】
成膜処理室である反応チェンバ１０内には、成膜対象物（試料）である基板２を保持する試料台１４と、反応チェンバ１０内に光を照射するための光源１３を備えている。光源１３は、原料ガスを励起するための励起光の供給源であって、本実施の形態では、例えばキセノン（Ｘｅ）エキシマランプを用いている。また、試料台１４と光源１３は、成膜工程時に基板２の成膜面２ａが光源１３側を向くような位置関係で配置される。図１に示す例では、基板２の成膜面２ａとは反対側に位置する裏面２ｂが試料台１４の上面と対向するように試料台１４上に固定され、基板２の成膜面２ａと光源１３が上下方向で対向するように配置されている。光源１３と基板２が固定される試料台１４の間には、隔離板として石英窓１７が配置され、光源１３が直接的に原料ガスに晒されることを防ぐ構造となっている。励起光は石英窓１７を介して基板２に向かって照射され、この途中で原料ガスに一部が吸収される。また、反応チェンバ１０は、真空ポンプなどの排気装置１５に接続され、減圧状態（真空状態）に維持することが可能な気密室となっている。図１に示す例では、ガス排出口１２に排気装置１５が接続され、ガス排出口１２を介して反応チェンバ１０内のガスを排出することにより、減圧状態を維持する構成となっている。
【００２８】
また、ガス導入口１１には、ガス供給源１６が接続され、このガス供給源１６から反応チェンバ１０に向かって原料ガスが供給される。本実施の形態では、例えばＴＥＯＳガスが供給される。なお、図１では光ＣＶＤ装置の基本構造を判り易く示すため、ガス導入口１１に一つのガス供給源１６を接続し、そこから１種類の原料ガスを供給する実施態様について示している。しかし、ガス供給源１６の数や種類は上記に限定されず、例えば複数のガス供給源１６を接続し、反応チェンバ１０内に複数種類の原料ガスを供給することができる。また例えば、反応チェンバ１０に供給するガスは、原料ガスのみみには限定されず、例えば、原料ガスに加えてキャリアガスや反応ガスを反応チェンバ１０内に導入することができる。また、図１に示す例では、ガス導入口１１は、反応チェンバ１０の側壁に、ガス排出口１２は、ガス導入口１１とは反対側に位置する側壁に配置されている。また、ガス導入口１１とガス排出口１２の間には、基板２を保持する試料台１４が配置されている。このような配置により、ガス導入口１１から供給された原料ガスがガス排出口１２に到達するまでの間に原料ガスに励起光が照射されて活性種が生成され、生成した活性種が基板２の成膜面２ａに衝突する。
【００２９】
また、本実施の形態で説明する成膜方法において、被成膜処理物である基板２は、図２に示すように、例えば、表示装置である有機ＥＬディスプレイ装置に組み込まれる表示パネルである。基板２は成膜面（表面）２ａ、および成膜面２ａの反対側に位置する裏面（所謂トップエミッション構造では基板裏面、ボトムエミッション構造では表示面）２ｂを備えている。また、基板２の成膜面２ａ側には、有機膜を含む有機ＥＬ素子３が形成されている。有機ＥＬ素子３の構成は、図２に示す態様には限定されないが、例えば以下のように構成される。図２に示す例では、アレイ状に形成されたＴＦＴ（Thin Film Transistor）などから成る複数のアクティブ素子（図示は省略）上に、陽極となる導体膜３ａ、正孔輸送層、発光層、電子輸送層など、機能の異なる膜（有機膜）が順次積層された積層膜である有機膜３ｂ、および陰極となる導体膜３ｃが積層されている。そして、本実施の形態の成膜プロセスでは、基板２の成膜面２ａ上に予め形成された有機ＥＬ素子３を覆うように、酸化珪素や窒化珪素あるいは酸化窒化珪素などの絶縁膜（保護膜、パッシベーション膜）４を、図１に示す光ＣＶＤ装置１を用いて成膜する。言い換えれば、本実施の形態の成膜プロセスでは、基板２上に形成された有機ＥＬ素子の上面が、成膜面２ａの一部を構成し、有機ＥＬ素子３上に絶縁膜４を成膜する。なお、図２に示す例では複数のアクティブ素子が存在する場合について言及しているが、アクティブ素子の存在は必ずしも必須ではない。
【００３０】
＜遮光板＞
ここで、本実施の形態の光ＣＶＤ装置１が備える遮光板２０について、比較例と対比しながら説明する。図２０は図１に対する第１の比較例である光ＣＶＤ装置を示す断面図、図２１は図１に対する第２の比較例である光ＣＶＤ装置を示す断面図である。また、図３は、図１に示す遮光板の平面形状の一例を示す平面図、図４は図３のＡ−Ａ線に沿った拡大断面図である。
【００３１】
図２０に示す光ＣＶＤ装置５０は、図１に示す遮光板２０を有していない点で図１に示す光ＣＶＤ装置１と相違する。その他の点は図１に示す光ＣＶＤ装置１と同様である。また、図２１に示す光ＣＶＤ装置５１は、遮光板２０と基板２が図１に示す光ＣＶＤ装置１よりも離れて配置されている点で図１に示す光ＣＶＤ装置１と相違する。その他の点は図１に示す光ＣＶＤ装置１と同様である。
【００３２】
基板２の成膜面２ａ上に絶縁膜を成膜することは、図２０に示す光ＣＶＤ装置５０および図２１に示す光ＣＶＤ装置５１のいずれでもできる。しかし、図２０に示す光ＣＶＤ装置５０の場合、光源１３から照射された光（励起光）の一部が、基板２に照射される。このように、励起光が基板２に照射されると、基板２に既に成膜された膜の特性に影響を及ぼす場合がある。特に、図２に示すように基板２の成膜面２ａ側に有機膜３ｂが形成されている場合、有機膜３ｂは光照射の影響を受け易い。例えば図２に示すように有機ＥＬ素子３を構成する有機膜３ｂの場合、有機膜３ｂを構成する分子が損傷することで輝度劣化、寿命短縮などの悪影響が生ずる。また、有機膜３ｂが成膜面２ａ側において露出している場合には特に光照射の影響を受け易いが、本願発明者の検討によれば、図２に示すように、有機膜３ｂが例えば金属膜である導体膜３ｃで覆われている場合であっても有機膜３ｂが光照射の影響により損傷し易いことが判った。したがって、基板２の成膜面２ａ側に有機膜３ｂを含む膜が形成されている場合には、特に、有機膜３ｂの特性劣化を抑制するための対策が必要であることが判った。
【００３３】
そこで、本願発明者は図１に示す光ＣＶＤ装置１や図２１に示す光ＣＶＤ装置５１のように、基板２と光源１３の間に遮光板２０を設け、光源１３から基板２に照射される光の量を低減させる技術について検討した。図１および図２１に示す遮光板２０は、例えばステンレスなど、励起光に対する吸収特性が隔離板である石英窓１７よりも高い材料から成る。また、図３および図４に示すように遮光板２０は、基板２の成膜面２ａと対向する裏面２０ａおよび裏面２０ａの反対側に位置する表面２０ｂを備え、裏面２０ａおよび表面２０ｂのうちの一方から他方までを貫通する複数の貫通孔２１が形成されている。詳しくは図４に示すように、遮光板２０は、裏面２０ａに形成された複数の開口部２１ａ、表面２０ｂに形成された複数の開口部２１ｂ、および複数の開口部２１ａと複数の開口部２１ｂを連結する複数の連結部２１ｃにより複数の貫通孔２１が構成される。また、図４に示す例では、平面視において複数の開口部２１ａと複数の開口部２１ｂの位置が重なるように配置されている。このように遮光板２０を基板２と光源１３の間に配置することで、基板２に照射される光の量を低減することができる。また、遮光板２０に複数の貫通孔２１を設けることで、活性種となった分子を基板２に向かって通過させることができる。基板２上に形成された有機膜３ｂの特性劣化を抑制する観点からは、基板２に照射される光を完全に遮断する方法も考えられるが、本願発明者の検討によれば、基板２に照射される光の強さが遮光板２０を配置しない場合と比較して５０％程度になるまで低減できれば、有機膜３ｂの特性劣化の抑制効果が得られる。したがって、複数の貫通孔２１による遮光板２０の開口率を５０％以下とすることが好ましい。ただし、貫通孔２１の開口径が極端に大きくなると、基板２の成膜面２ａ上において、光の照射量にムラが生じるので、複数（多数）の貫通孔２１を形成することで、光の照射量のムラを抑制することが好ましい。また、光の照射量のムラを抑制する観点からは、図３に示すように複数の貫通孔２１を規則的に配置することが好ましい。図３では平面視において円形を成す開口部２１ｂを備える貫通孔２１がマトリクス状（行列状）に配置されている。また、隣り合う開口部２１ｂは、等間隔で配置されている。このように、規則的に貫通孔２１を配置することで、図１に示す基板２の成膜面２ａ上において、光の照射量にムラが生じることを抑制できる。つまり、光の照射による基板２の劣化を防止ないしは抑制することができる。
【００３４】
ところが、本願発明者の検討によれば、図２１に示す光ＣＶＤ装置５１の構成では、遮光板２０を配置することにより成膜速度が大幅に低下することが判った。本願発明者が成膜速度低下の理由についてさらに検討を行った結果、以下の理由が考えられることが判った。膜の成長を担う活性種は比較的短い寿命のため、基板へ到達するまでに長い距離を移動すると失活する懸念がある。活性種が長距離を移動すると活性種同士の衝突により不活性分子となり、膜成長に寄与しなくなる。つまり、図２１に示す光ＣＶＤ装置５１の場合、遮光板２０の裏面２０ａと基板２の成膜面２ａの距離が長いため（典型的には３ｃｍ〜５ｃｍ程度）、多くの活性種が基板２の成膜面２ａに到達する前に失活した結果、成膜速度が低下したと考えられる。
【００３５】
そこで、本願発明者は、図１に示す光ＣＶＤ装置１のように遮光板２０の裏面２０ａと基板２の成膜面２ａの距離Ｃ１を近づける構成について検証し、成膜速度の低下を防止ないしは抑制できることを確認した。詳しくは、光ＣＶＤ装置１は、遮光板２０の裏面２０ａと基板２の成膜面２ａの距離（離間距離）Ｃ１が原料ガスの気体分子の平均自由行程以下となるような位置関係で遮光板２０と試料台１４が配置されている。ここで、平均自由行程とは、分子の連続する２回の衝突間の平均的な移動距離として定義される。つまり、分子が平均自由行程よりも基板２から離れた位置で解離すると、概略半数以上の解離分子が基板２に到達する前に衝突するため、基板２に到達する前に失活し易い。言い換えると、遮光板２０の裏面２０ａと基板２の成膜面２ａの距離（離間距離）Ｃ１を原料ガスの気体分子の平均自由行程以下とすることで、平均的には、励起光を照射することで生成した活性種は、生成後に衝突を経験せずに基板２へ到達し、成膜に寄与させることができる。
【００３６】
分子の平均自由行程は、以下のように算出することができる。平均自由行程λは気体分子運動論より、式１で表わされる。
λ＝１／（２１／２πｄ２ｎ）・・・（式１）
式１に示すｄは分子の直径、ｎは分子密度である。光ＣＶＤ方式での成膜時の反応チェンバ１０内の典型的な圧力条件は例えば１５Ｐa〜３５Ｐａ程度であり、反応チェンバ１０内のガス分子密度（全分子密度）が低い為、ほぼ理想気体として取り扱うことができる。
【００３７】
したがって、式１に示す分子密度ｎは理想気体の状態方程式から得られる式２の関係から求めることができる。
ｐ＝ｎｋＴ・・・（式２）
式２に示すｐは圧力、Ｔは絶対温度、ｋはボルツマン定数である。ここで、圧力ｐはガス分子（原料ガス分子）の全圧ではなく、分解、励起された活性種による分圧を用いるべきである。活性種同士の衝突では結合などにより失活するが、活性種と安定分子の衝突では両者共不活性な状態に緩和するよりも、エネルギーの授受を介して一方の分子は活性状態を保てると考えられるからである。
【００３８】
式２の圧力ｐを活性種による分圧とする場合、分子密度ｎに全分子密度ではなく活性種の分子密度を用いればよい。活性種の分子密度は、原料ガス分子の光吸収に伴う解離と基板や壁への付着、排気などによる消滅とのバランスで決まる。単位時間当たりの活性種の生成数をα、単位時間当たりの活性種の消滅頻度をγとすると、活性種の分子密度Ｎに対し次のレート方程式が成り立つ。
ｄＮ／ｄｔ＝α−γＮ・・・（式３）
また、式３をｔ＝０でＮ＝０の初期条件の下で解くと
Ｎ＝α／γ×（１−ｅｘｐ（−γｔ））・・・（式４）
となる。
【００３９】
上記式３、式４のαは、光源から入射する光子を吸収する原料ガス分子数と考えられるので、光源の照射強度をε、光の波長をη、原料ガスによる光の吸収率をβとすると次の式５から求められる。
α＝β×εη／（ｈｃ）・・・（式５）
ここでｈはプランク定数、ｃは光速である。
【００４０】
また、式５のβは式７から求めることが出来る。まず、ガスに光を照射した場合の光の透過率は式６から求めることができる。
Ｉ＝Ｉ０ｅｘｐ（−σｎＬ）・・・（式６）
ここで、Ｉはガスを透過してきた光の強度、Ｉ０はガスに照射する光の強度、Ｌは光が通過するガスの存在する領域の距離、σは照射光に対するガスの消光断面積である。この式から
β＝（１−Ｉ／Ｉ０）＝（１−ｅｘｐ（−σｎＬ））・・・（式７）
となる。
【００４１】
また、式７中のｎは原料ガス全体の分子密度である。γは活性種となった分子の平均的な寿命の逆数と考えよく、Ｍａｘｗｅｌｌ分布で与えられる最確速度（最も実現度の高い速度）ＶＭを用いて
γ＝ＶＭ／Λ・・・（式８）
と表せる。ここで、Λは活性種の発生領域から基板、壁、排気ポートまでの平均的な距離である。ｍを分子質量とすればＶＭ＝（２ｋＴ／ｍ）１／２であることは知られている。式４、５、７、８より定常状態での活性種分子密度Ｎが求められる。このＮを用いて式１より活性種の平均自由行程が求められる。
【００４２】
以下に、原料ガスとしてＴＥＯＳガスを用いた場合を一例として平均自由行程λの値について説明する。図５は、ＴＥＯＳガスを用いた場合の成膜時の圧力（原料ガスの全圧）と平均自由行程λの相関を示す説明図である。図５では、平均自由行程λと成膜時の圧力（原料ガスの全圧）を計算により求めた結果を片対数グラフとして示している。なお、上記した式６、式７における距離Ｌは、光ＣＶＤ装置１の構成から５ｃｍとした。また、Ｘｅエキシマランプの波長１７２ｎｍにおけるＴＥＯＳ分子の消光断面積σはおよそ５×１０−１８ｃｍ２である（例えば前記した非特許文献１には、ＴＥＯＳ分子の消光断面積のスペクトルが記載されている）。また、波長１７２ｎｍの光を照射することでＴＥＯＳガスは解離するが、ＴＥＯＳガスのメチル基１つが解離する場合が最も多く、次に、メチル基２つが解離する場合が多いと考えられる。このため、図５では、メチル基１つが解離した場合の平均自由行程λを曲線Ｐ１として記載し、メチル基２つが解離した場合の平均自由行程λを曲線Ｐ２として記載している。原料ガスの温度Ｔについては、５０℃（３２３Ｋ）として曲線Ｐ１、Ｐ２を算出した。
【００４３】
図５に示すように、成膜工程において用いる光源の種類、原料ガスの種類、圧力、および温度をパラメータとして、解離分子の平均自由行程λを算出することができる。また、解離分子の平均自由行程λは、解離後の分子の直寸法（分子直径サイズ）により異なるので、図５に示すように、原料ガス圧力および温度を一定にしても分子直径サイズに応じて幅を持った値となる。図５に示すように１つのメチル基が解離する場合よりも、２つのメチル基が解離する場合の方が平均自由行程λの値は大きくなる。また図示は省略するが、３つ以上のメチル基が解離する場合には、平均自由行程λの値は更に大きくなる。また、前記したように、原料ガスに光が照射された時に最も多く生じるのは、メチル基１つが解離する場合であると考えられる。したがって、距離Ｌをメチル基１つが解離する場合の平均自由行程以下とすれば、成膜速度の低下を防止ないしは抑制することができる。例えば図５に示す例では、典型的な圧力条件を例えば１５Ｐａ〜３５Ｐａとした場合、図１に示す遮光板２０と基板２の距離Ｃ１を１ｃｍ以下とすれば、成膜速度の低下を抑制できる。
【００４４】
以下に本願発明者が実験的に検証した結果について説明する。本願発明者は、図１に示す光源１３にＸｅエキシマランプを用い、原料ガスであるＴＥＯＳガスの圧力を２０Ｐａ、基板２の温度を５０℃（３２３Ｋ）として成膜処理を行った。この時、図１に示す遮光板２０を取り除いた場合、および図１に示す距離Ｃ１を５ｍｍとした場合には、いずれも５０ｎｍ／分の成膜速度で酸化珪素（ＳｉＯ）膜を形成することができた。一方、図１に示す距離Ｃ１を、平均自由行程λよりも大きい４ｃｍとした場合には、成膜速度は著しく低下した。図１に示す距離Ｃ１と成膜速度の関係は原料ガス種により変化するが、後述するように典型的な原料ガス複数種類について検討した結果、原料ガス種による平均自由行程λの変化はあるものの、通常の原料ガス圧力範囲内であれば図１に示す距離Ｃ１を概ね５ｍｍ以下にすればガス種によらず遮光板２０がない場合の成膜速度を維持できることが判った。
【００４５】
以上説明したように、図１に示す光ＣＶＤ装置１では、遮光板２０の裏面２０ａと基板２の成膜面２ａの距離（離間距離）Ｃ１が上記した式１〜式４を組み合わせて算出した平均自由行程λ以下となっている。このため、活性種の分子の多くは、生成後に衝突を経験せずに基板２へ到達する。この結果、成膜速度の低下を抑制できる。つまり、励起源として光を用いた成膜法において、効率的に成膜することができる。また、本実施の形態によれば、遮光板２０を配置するので、励起源として光を用いた成膜法において、成膜対象となる基板２の劣化を防止ないしは抑制することができる。
【００４６】
＜成膜方法＞
次に、図１に示す光ＣＶＤ装置１を用いた成膜方法について説明する。
【００４７】
本実施の形態の成膜方法では、まず、被成膜処理物である基板２を準備して、図１に示すように、試料台１４上に固定し、反応チェンバ１０内に配置する。この時、反応チェンバ１０は、例えばガス排出口１２を介して反応チェンバ１０内のガスが予め排出され、減圧状態（真空状態）で維持される。また、基板２の成膜面２ａには、例えば図２に示すように有機膜３ｂを含む膜（有機ＥＬ素子３）が予め形成（成膜）されている。また、基板２を試料台１４上に配置する方法および反応チェンバ１０内への搬送方法は特に限定されないが、例えば、図示しないロボットアームなどの基板搬送治具を用いて反応チェンバ１０内の試料台１４上に配置し、保持治具（図示は省略）により基板２を保持することで試料台１４上に固定することができる。
【００４８】
次に、基板２の成膜面２ａと遮光板２０の裏面２０ａが対向するように、基板２の成膜面２ａ上に遮光板２０を配置する。遮光板２０は、試料台１４から独立して支持される。例えば図１に示すように試料台１４は支持部１４ａにより支持され、遮光板２０は支持部１４ａとは別に形成された支持部１８に支持されている。また支持部１８には、遮光板２０を基板２の成膜面２ａに対して直交方向に移動させる駆動部１９が取り付けられている。このため、駆動部１９を介して支持部１８を移動させれば、遮光板２０と基板２を所定の位置関係で配置することができる。すなわち、遮光板２０の裏面２０ａと基板２の成膜面２ａの距離（離間距離）Ｃ１が、上記した平均自由行程λ以下となるような位置関係で、基板２と遮光板２０を対向配置することができる。
【００４９】
次に、ガス供給源１６からガス導入口１１を介して反応チェンバ１０内に原料ガス（例えばＴＥＯＳガス）を供給する。また、反応チェンバ１０内に供給された原料ガスはガス排出口１２から反応チェンバ１０の外に排出される。この時、本実施の形態では、図１に示すようにガス導入口１１は基板２の上方（成膜面２ａ側）に配置し、ガス排出口１２は基板２の下方（裏面２ｂ側）に配置している。言い換えれば、基板２が、ガス導入口１１からガス排出口１２の間に配置されている。この配置により、原料ガスが、ガス導入口１１からガス排出口１２に至るまでの間に、基板２の成膜面２ａに接触させ易くなる。
【００５０】
次に、光源１３から励起光を原料ガスに向かって照射する。本実施の形態では、図１に示すように、光源１３から基板２の成膜面２ａに向かって励起光を照射する。これにより、原料ガスの一部は光を吸収して分解され（解離して）、活性種が生成される。生成された活性種の一部は、遮光板２０に衝突して失活する。そして、活性種の他の一部は、遮光板２０に形成された複数の貫通孔２１を通過する。本実施の形態では前記したように遮光板２０の裏面２０ａと基板２の成膜面２ａの距離（離間距離）Ｃ１が、上記した平均自由行程λ以下となるような位置関係で、基板２と遮光板２０を対向配置しているので、貫通孔２１を通過した活性種の大部分は、基板２の成膜面２ａ上に形成される。そして、基板２の成膜面２ａに活性種が吸着し、基板２上に堆積されることで図２に示す絶縁膜４が形成（成膜）される。このように、貫通孔２１を通過した活性種の失活を抑制することで、成膜効率を向上させることができる。また、遮光板２０により基板２に照射される光の強さを低減することで、基板２の劣化（特に図２に示す有機ＥＬ素子３を構成する有機膜３ｂの劣化）を防止ないしは抑制することができる。
【００５１】
また、成膜速度や成膜される絶縁膜４の膜質は、成膜工程時の基板２の温度の影響を受ける。したがって、安定的に一定の膜質の絶縁膜４を形成する観点から基板２の温度を調整する基板温度調整機構部を設けることが好ましい。図示は省略するが、例えば、試料台１４に温度調節用の流体を流す流体経路を設け、該流体経路に略一定温度となるように温度調節された流体を流す機構を基板温度調整機構部として用いることができる。また、活性種が基板２の成膜面２ａ以外の場所、例えば反応チェンバ１０の内壁、石英窓１７、あるいは遮光板２０で堆積して膜が形成されることを抑制するため、これらの部材を加熱する加熱部を備えていることが好ましい。特に、遮光板２０の貫通孔２１が閉塞すると、成膜効率（成膜速度）が低下する原因となるため、遮光板２０は例えばヒータなどの加熱部（図示は省略）により加熱しながら成膜することが好ましい。
【００５２】
＜変形例＞
次に、上記した本実施の形態の成膜装置および成膜方法の好ましい態様について、変形例を取り上げながら説明する。図６は図３に示す遮光板の変形例を示す平面図、図７は図６のＡ−Ａ線に沿った拡大断面図である。また、図８および図９は、それぞれ図４に示す遮光板に対する変形例を示す拡大断面図である。
【００５３】
図３では、図１に示す基板２の成膜面２ａ上において、光の照射量にムラが生じることを抑制する観点から好ましい構成として、平面視において円形を成す開口部２１ｂを備える貫通孔２１がマトリクス状（行列状）に配置された例を示した。しかし、遮光板２０に形成する複数の貫通孔の形状および配置は図３に示す態様に限定されない。例えば、図６および図７に示すように、平面視において長方形（帯形状）を成す開口部２３ｂを備える複数の貫通孔（貫通スリット）２３を等間隔で配置する構成とすることができる。詳しくは図７に示すように、遮光板２２は、裏面２０ａに形成された複数の開口部２３ａ、表面２０ｂに形成された複数の開口部２３ｂ、および複数の開口部２３ａと複数の開口部２３ｂを連結する複数の連結部２３ｃにより構成される複数の貫通孔２３を備える。開口部２３ａ、２３ｂはそれぞれ平面視において長方形（帯形状）を成す。図６に示すように帯状の貫通孔２３を形成する場合であっても、遮光板２２の開口率を調整（前記したように５０％以下が好ましい）することで、図１に示す基板２の成膜面２ａに照射される光を低減させることができる。また、複数の貫通孔２３を規則的に配置することで、基板２の成膜面２ａ上において、光の照射量にムラが生じることを抑制できる。図３および図４に示す貫通孔２１と図６および図７に示す貫通孔２３は、開口率が同じであれば、遮光性能の観点および成膜速度の低下抑制の観点において大きな差はなく、孔開け加工効率および遮光板の強度の観点から好ましい形態を採用することができる。また、図示は省略するが、更なる変形例として貫通孔２１と貫通孔２３を交互に配置する態様とすることもできる。
【００５４】
また、図４に示す例では、平面視において複数の開口部２１ａと複数の開口部２１ｂの位置が重なるように配置されている。しかし、図８に示す貫通孔２５や図９に示す貫通孔２７のように、表面２０ｂ側に形成された開口部２５ｂ、２７ｂと裏面２０ａ側に形成された開口部２５ａ、２７ａを平面視において重ならないように配置することができる。
【００５５】
図８に示す遮光板２４は、表面２０ｂを持つ表面側板２４ｂ、裏面２０ａを持つ裏面側板２４ａおよび表面側板２４ｂと裏面側板２４ａの間に配置される中空空間（連結部）２４ｃを備えている。そして、表面側板２４ｂの表面２０ｂには複数の開口部２５ｂが形成され、裏面側板２４ａの裏面２０ａには複数の開口部２５ａが形成される。言い換えれば遮光板２４は開口部２５ａ、２５ｂの位置をずらした２枚の遮光物（表面側板２４ｂと裏面側板２４ａ）を、隙間（中空空間２４ｃ）を開けて重ねた構造である。また、開口部２５ａ、２５ｂはそれぞれ中空空間２４ｃに連通しており、これにより、複数の開口部２５ａと複数の開口部２５ｂがそれぞれ連結されている。つまり中空空間２４ｃは、開口部２５ａ、２５ｂ間を連結する連結部として機能する。
【００５６】
一方、図９に示す遮光板２６は、裏面２０ａに形成された複数の開口部２７ａ、表面２０ｂに形成された複数の開口部２７ｂ、および複数の開口部２７ａと複数の開口部２７ｂを連結する複数の連結部２７ｃにより構成される複数の貫通孔２７を備える。つまり、開口部２７ａと開口部２７ｂが平面視において重ならない位置に配置されている点を除き、図４に示す遮光板２０と同様である。
【００５７】
遮光板２４、２６のように開口部２５ａ、２７ａと開口部２５ｂ、２７ｂが平面視において重ならない位置に配置する構造は、遮光率を向上させる観点からは好ましい。特に、図８に示す遮光板２４の場合、開口部２５ｂから開口部２５ａに至る経路中に屈曲部が存在するので、遮光板２４内を通過する光の経路が屈曲する。したがって、基板２（図１参照）に照射される光を大幅に低減することができる。ただし、貫通孔２５のように開口部２５ｂから開口部２５ａに至る経路中に屈曲部が存在する場合、活性種の分子が貫通孔２５の内壁に衝突して失活する場合がある。この場合、成膜速度が低下する原因となる。したがって、活性種の失活による成膜速度の低下を抑制する観点からは、図４に示す遮光板２０、図６および図７に示す遮光板２２、あるいは図９に示す遮光板２６のように、表面２０ｂ側の開口部２１ｂ、２３ｂ、２７ｂと裏面２０ａ側の開口部２１ａ、２３ａ、２７ａを連結する連結部２１ｃ、２３ｃ、２７ｃに屈曲部が存在しない構成が好ましい。
【００５８】
次に、基板２の成膜面２ａの一部に成膜する実施態様について説明する。図１０は、図１を用いて説明した成膜装置の変形例を示す拡大断面図、図１１は図１０に示す基板、遮光板、マスク、および光源の平面的位置関係を示す平面図である。図１０に示す光ＣＶＤ装置１Ａと図１に示す光ＣＶＤ装置１は、遮光板２０と光源１３の間にマスク３０が固定されている点で相違する。その他の点では光ＣＶＤ装置１Ａは光ＣＶＤ装置１と同様である。
【００５９】
図１では、光ＣＶＤ装置の基本構成を理解し易くするため、基板２の成膜面２ａ全体に、一括して絶縁膜４（図２参照）を成膜する構成について説明したが、絶縁膜４を成膜するのは基板２の成膜面２ａ全体には限定されず、成膜面２ａの一部に選択的に形成する場合に、前記した成膜技術を適用することができる。例えば、表示装置向けの用途では、製造効率を向上させる観点から、平面積が１ｍ２を超えるような大型の基板２が備える複数のデバイス領域に一括して成膜処理を施し、基板２上に必要なデバイスを形成した後で分割して複数の製品（例えばディスプレイパネル）を取得する場合がある。このような方法では、原料の利用効率向上などの観点からデバイス領域以外の領域（例えばデバイス領域の周囲を取り囲むように配置される切断領域）には、膜を形成せず、デバイス領域に選択的に成膜することが好ましい。図１０に示す光ＣＶＤ装置１Ａでは、遮光板２０と光源１３の間にマスク３０が固定されている。マスク３０には、基板２のデバイス領域に対応する複数の開口部（貫通孔）３１が形成されている。図１１に示す例では、マスク３０には４つの開口部３１が形成されている。このように光ＣＶＤ装置１Ａのように、光源１３と基板２の間にマスク３０を配置する場合、マスク３０により励起光の一部は遮光される。しかし、基板２のデバイス領域は開口部３１において露出しているため、マスク３０による遮光効果では、基板２の劣化を抑制することができない。そこで、図１０および図１１に示すように、マスク３０と基板２の間に遮光板２０を配置することで、マスク３０の開口部３１にそれぞれ複数の貫通孔２１が配置される。また複数の貫通孔２１の平面サイズは、開口部３１の平面サイズよりも小さい。これにより、基板２に照射される光の強さを低減することができる。なお、マスク３０は、デバイス領域以外を覆うための部材なので、基板２と位置合わせを行い固定する必要があるが、図１０に示す例では遮光板２０と一括して固定している。言い換えれば、マスク３０を固定（支持）する装置を利用して遮光板２０を固定している。このため、遮光板２０およびマスク３０をそれぞれ独立して固定（支持）する場合と比較して装置の構成を単純化することができる。
【００６０】
また、図１１に示した実施態様の変形例として、マスク３０に形成する開口部３１を例えば１箇所、あるいは２箇所程度に留め、基板２を移動させることで、基板２上の複数のデバイス領域に成膜することができる。図１２は、図１１に対する変形例である光ＣＶＤ装置の基板、遮光板、マスク、および光源の平面的位置関係を示す平面図である。また、図１３は、図１２に示す基板と遮光板の平面的位置関係を相対的に移動させた後の状態を示す平面図である。図１２および図１３に示す光ＣＶＤ装置１Ｂは、遮光板２０、マスク３０の平面積が図１１に示す光ＣＶＤ装置１Ａよりも小さい。また、一度に光を照射する領域の面積が小さいため、図１１に示す光ＣＶＤ装置１Ａよりも光源１３の数が少なくなっている。光ＣＶＤ装置１Ｂを用いた成膜方法では、まず、図１２に示すように基板２の成膜面２ａの一部を光照射領域（第１領域）として光ＣＶＤ方式による成膜を行う。次に、図１３に示すように基板２と光源１３の平面的位置関係を基板２の成膜面２ａに沿って相対的に移動させる。この時、遮光板２０およびマスク３０は光源１３と基板２の間に配置する必要があるので、遮光板２０およびマスク３０と基板２の平面的位置関係も相対的に移動させる。そして図１３に示す位置関係で、基板２の成膜面２ａの他の一部を光照射領域（前記第１領域とは異なる第２領域）として光ＣＶＤ方式による成膜を行う。言い換えれば、光ＣＶＤ装置１Ｂを用いた成膜方法では、基板２の成膜面２ａを複数の領域に区分して、各領域に対して光ＣＶＤ方式による成膜処理を順次行う。
【００６１】
図１２および図１３に示す光ＣＶＤ装置１Ｂを用いた成膜方法では、一度に光を照射する領域が小さくなるので、図１１に示す実施態様と比較して光源１３の数を低減することができる。また、遮光板２０およびマスク３０の平面積を小さくすることができる。前記したように、光源１３と基板２の間に遮光板２０を設ける場合、成膜速度の低下を防止ないしは抑制する観点から遮光板２０と基板２の離間距離を平均自由行程λ以下とすることが好ましい。この平均自由行程λは基板２や遮光板２０の平面寸法と比較すると非常に小さく、１ｍｍ〜１ｃｍ程度の距離となる。このため、遮光板２０と基板２の間の距離Ｃ１（図１参照）を維持する観点から遮光板２０には弛みの発生を抑制できる程度の強度が要求される。しかし、遮光板２０の板厚を厚くすると、成膜速度が低下し易くなる。そこで、図１２および図１３に示す光ＣＶＤ装置１Ｂを用いた成膜方法のように、遮光板２０の平面積を小さくすれば、遮光板２０と基板２の間の距離Ｃ１（図１参照）を維持する観点から必要な強度を確保し、かつ、遮光板２０の板厚の増加を抑制できる。基板２と光源１３の位置を相対的に移動させる方法としては、例えば図１２および図１３に示すように、基板２を保持、固定する試料台１４（図１０参照）に、基板２の成膜面２ａに沿って移動させる移動機構部（駆動部）１４ｂを取り付ける方法を例示することができる。図１２および図１３に示す光ＣＶＤ装置１Ｂを用いた成膜方法は、例えば平面積が１ｍ２を超えるような大型の基板２に対して成膜処理を施す場合に適用して特に有効である。
【００６２】
次に、図１〜図１３では、基板２の成膜面２ａが上方を向くように、所謂平置き状態で固定して成膜処理を行う実施態様について説明した。しかし、基板２の固定方法は平置き状態での固定に限定されず、例えば、基板２の成膜面２ａが横方向を向くように、所謂縦置き状態で固定して成膜処理を行うことができる。図１４は、図１０に対する変形例である光ＣＶＤ装置を示す断面図である。また、図１５は図１４に示す光ＣＶＤ装置の成膜処理室に基板および遮光板を出し入れする機構を模式的に示す説明図である。なお、図１５は、光ＣＶＤ装置１Ｃの平面的レイアウトを上方からの視点で示している。
【００６３】
図１５に示す光ＣＶＤ装置１Ｃは、基板２の成膜面２ａが横方向を向くような状態で保持しながら成膜処理を施す点で、図１０に示す光ＣＶＤ装置１Ａとは異なる。基板２を保持する基板保持部３２には、複数の保持治具３３が取り付けられ、複数の保持治具３３を介して基板２の保持および姿勢制御を行う構造となっている。また光ＣＶＤ装置１Ｃでは、遮光板２０は遮光板保持部（遮光部材保持部）３４に、マスク３０はマスク保持部３５にそれぞれ保持されている。基板保持部３２、遮光板保持部３４およびマスク保持部３５はそれぞれ独立して支持され、また、それぞれ独立して移動させることができる駆動部（図示は省略）を備えている。また、遮光板保持部３４は遮光板２０の上方に配置され、遮光板２０の上端側を保持している。言い換えれば遮光板２０は遮光板２０の上方に配置された遮光板保持部３４に吊るされている。このように遮光板２０を上方から吊るすように保持することで、遮光板２０に弛みが発生することを抑制することができる。特に、遮光板２０の寸法（基板２の成膜面２ａと対向する平面の寸法）が大きくなれば、遮光板２０の自重が増加するので、弛みの発生を一層抑制することができる。前記したように大型の基板２に対して成膜処理を施す場合には、前記したように遮光板２０の板厚の増加を抑制し、かつ、基板２と遮光板２０の離間距離を１ｍｍ〜１ｃｍ以下で維持する技術が必要となる。このため、図１４に示す光ＣＶＤ装置１Ｃのように、遮光板２０の自重により、弛みの発生を抑制することができる構造は、遮光板２０の板厚の増加を抑制できる点で好ましい。また、光ＣＶＤ装置１Ｃのマスク保持部３５はマスク３０の上方に配置され、マスク３０の上端側を保持している。言い換えればマスク３０はマスク３０の上方に配置されたマスク保持部３５に吊るされている。つまり、マスク３０は遮光板２０と同様な構造により保持される。このため、マスク３０の平面サイズが大きくなった場合でも厚さが厚くなることを抑制できる。
【００６４】
次に、図１４および図１５に示す光ＣＶＤ装置１Ｃを用いた成膜方法について説明する。図１５に示すように光ＣＶＤ装置１Ｃは成膜処理室である反応チェンバ１０の隣に、基板準備室４０および退避室（遮光板退避室、マスク退避室）４１を備えている。光ＣＶＤ装置１Ｃを用いた成膜方法では、まず基板準備室４０で基板保持部３２に基板２を保持させる。
【００６５】
基板保持部３２には、図１５に矢印を付して示すように、反応チェンバ１０と基板準備室４０の間を移動（矢印Ｍ１）できるような駆動部（移動機構部；図示は省略）が取り付けられている。また、反応チェンバ１０と基板準備室４０の間にはゲート（仕切扉）４０Ｇが配置されている。基板保持部３２が反応チェンバ１０と基板準備室４０の間を移動する際には、このゲート４０Ｇを開放（矢印Ｍ２）する。また、基板準備室４０において、基板２を基板保持部３２に保持させる方法は特に限定されないが、例えば、図示しないロボットアームなどの基板搬送治具を用いて基板２の姿勢制御を行いながら基板保持部３２まで搬送（矢印Ｍ０）し、基板保持部３２に保持、固定させることができる。次に基板２を保持した基板保持部３２を成膜処理室である反応チェンバ１０内に搬送する。基板保持部３２は、反応チェンバ１０内において、光源１３に向かって移動させる（矢印Ｍ３）ことができる。このため基板２の成膜面２ａと光源１３の距離を調整することができる。
【００６６】
一方、退避室４１には、遮光板２０を保持する遮光板保持部３４、およびマスク３０を保持するマスク保持部３５がそれぞれ収容される。遮光板保持部３４およびマスク保持部３５は、それぞれ独立して反応チェンバ１０と退避室４１の間を移動（矢印Ｍ４、Ｍ５）できるような駆動部（移動機構部；図示は省略）が取り付けられている。また、反応チェンバ１０と退避室４１の間にはゲート（仕切扉）４１Ｇが配置されている。基板保持部３２が反応チェンバ１０と退避室４１の間を移動する際には、このゲート４１Ｇを開放（矢印Ｍ６）する。なお、基板準備室４０および退避室４１は、それぞれ真空ポンプなどの排気装置（図示は省略）に接続され、減圧状態（真空状態）に維持することが可能な気密室となっているので、ゲート４０Ｇ、４１Ｇを開放した場合でも、反応チェンバ１０内に多量の大気が流入することを抑制できる。また、遮光板保持部３４およびマスク保持部３５は、それぞれ独立して反応チェンバ１０内において、光源１３と基板保持部３２の間で移動（矢印Ｍ７、Ｍ８）させることができる。このため、基板２の成膜面２ａと遮光板２０の離間距離（図１４に示す距離Ｃ１）を調整することができる。
【００６７】
上記のように、基板２、遮光板２０およびマスク３０を所定の位置関係で配置した後、原料ガスを供給し、該原料ガスに向かって光を照射する。光ＣＶＤ装置１Ｃを用いた成膜方法では、基板２の成膜面２ａと光源１３が上下方向ではなく横方向において対向配置されているので、光源１３からの光源１３の横に配置される基板２に向かって照射される。なお、図１４では、原料ガスの流れ易さを考慮して、ガス導入口１１を反応チェンバ１０の上方に配置し、ガス排出口１２を反応チェンバ１０の下方に配置する構成を示している。ただし、ガス導入口１１およびガス排出口１２の位置は図１４に示す態様には限定されず、例えば、ガス導入口１１およびガス排出口１２をそれぞれ反応チェンバ１０の側壁に設ける構造とすることができる。
【００６８】
また、光ＣＶＤ装置１Ｃは前記したように遮光板保持部３４およびマスク保持部３５を、それぞれ独立して別個に移動させることができるので、以下のような成膜方法を適用することができる。すなわち、成膜処理の途中でマスク３０と基板２の間から遮光板２０を取り除き、再び成膜処理を行うことで、全体の成膜時間を短縮することができる。詳しく説明すると、光ＣＶＤ方式で酸化珪素や窒化珪素あるいは酸化窒化珪素などの絶縁膜４（図２参照）を成膜する場合、絶縁膜４には励起光の一部を吸収する特性がある。波長が１２６ｎｍから２４８ｎｍ程度の光を励起光として用いる場合、波長が短いため絶縁膜４に吸収され易い。このため、成膜処理の開始時には遮光板２０を設置した状態で成膜を行い、絶縁膜４がある程度成長した時点で遮光板２０を取り除くことで下地の基板２への光照射を抑制しつつ、成膜速度を加速することができる。この場合、遮光板２０を介在させた状態で成膜処理を行う第１の成膜工程では、例えば図１４に示す遮光板２０の裏面２０ａと基板２の成膜面２ａの距離（離間距離）Ｃ１が例えば平均自由行程λより大きくても良い。距離（離間距離）Ｃ１が平均自由行程λよりも大きくなると第１の成膜工程の成膜時間は増大するが、遮光板２０を取り除いた後で成膜処理を行う第２の成膜工程で成膜時間を短縮することができるので、全体の成膜時間を短縮することができる。ただし、成膜時間を短縮する観点からは、前記した第１の成膜工程においても距離Ｃ１を平均自由行程λ以下とすることが好ましい。図１５に示す例では、反応チェンバ１０の隣にはゲート４１Ｇを介して反応チェンバ１０と連通する退避室４１が配置されている。また、遮光板保持部３４は成膜処理の途中で遮光板２０を反応チェンバ１０から退避室４１に向かって移動させる機構を備えている。したがって、成膜処理の途中で退避室４１に遮光板２０を移動させることで、基板２と光源１３の間から取り除くことができる。
【００６９】
また、上記では、原料ガスをＴＥＯＳガスとする場合を取り上げて詳しく説明したが、原料ガスはＴＥＯＳガスには限定されない。例えば、ＴＥＯＳガスの他、ＯＭＣＴＳ（Octa-Methyl-Cyclo-Tetra-Siloxane）ガス、ＴＭＣＴＳ(Tetra-Methyl-Cyclo-Tetra-Siloxane)ガス、Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｄｉｓｉｌａｎｅガス、Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｄｉｓｉｌａｚａｎｅガスなど、シラザン、シラノール、シロキサンを含めた有機珪素ガスを用いることができる。本願発明者の検討によれば、前記したＴＥＯＳガスをＯＭＣＴＳガス、ＴＭＣＴＳガス、ＨＭＤＳ(Hexa-Methyl-Di-Silane)ガスに置き換えた場合であっても例えば図１に示す距離Ｃ１を５ｍｍ以下とすれば、図１６〜図１８に示すように概ねこれらのガスの平均自由行程λ以下となり、成膜速度の低下を効果的に抑制することができることが判った。ＯＭＣＴＳガス、ＴＭＣＴＳガス、ＨＭＤＳガスの平均自由行程λは上記で既に説明した方法と同様にして求めた。ただし、波長１７２ｎｍの照射光に対するこれらのガスの消光断面積σは次に述べるようにシミュレーションにより算出した。シミュレーションには第一原理の分子軌道計算プログラムＧａｕｓｓｉａｎ０３を用い、基底関数にはＢ３ＬＹＰ／６−３１＋Ｇ（ｄ）を使用した。ＴＥＯＳ、ＯＭＣＴＳ、ＴＭＣＴＳ、ＨＭＤＳの各ガスの構造最適化後、時間依存密度汎関数法を用いて９ｅＶ以下の範囲で励起状態の励起エネルギーおよび基底状態との間の遷移の振動子強度を計算した。更に、得られた線スペクトルを半値幅０．３５ｅＶのガウス関数で幅を持たせて振動子強度のスペクトルを求め、波長１７２ｎｍにおける振動子強度を得た。消光断面積σの実験値が明らかになっているＴＥＯＳガスの振動子強度を１とした場合の、他のガスの振動子強度の計算値とＴＥＯＳガスの消光断面積σの積の値から、各ガスの波長１７２ｎｍにおける消光断面積を推定した。計算により求めた波長１７２ｎｍにおける振動子強度、消光断面積σ、分子量、活性種分子径（メチル基が１〜２個解離した場合の径）を図１９にまとめた。この他、温度は５０℃（３２３Ｋ）、光源の波長１７２ｎｍ、光源の照射強度２５ｍＷ／ｃｍ２、光源の光が原料ガスを通過する距離５ｃｍ、活性種の発生領域から図１に示す基板２を経由して反応チェンバ１０の壁や、ガス排出口１２に至るまでの平均的な距離１ｍを計算に用いた。また、図５の場合と同様に、メチル基１つが解離した場合の曲線をＰ１、メチル基２つの解離した場合の曲線をＰ２として示した。ただし、図１８に示すＨＭＤＳガスの例では、メチル基の解離数が１つの場合と２つの場合で同様な曲線を描くため、曲線Ｐ２は図示を省略した。
【００７０】
図１６〜図１８に示すように、ＯＭＣＴＳガス、ＴＭＣＴＳガス、ＨＭＤＳガスの平均自由行程λは、原料ガスの圧力によらず、少なくとも５ｍｍよりは大きいことが判る。また、原料ガス温度による平均自由行程λの変化は小さいため、少なくとも図１に示す距離Ｃ１を５ｍｍ以下とすれば、ガス種によらず、成膜時間の低下を抑制できることが判る。
【００７１】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００７２】
例えば、前記実施の形態では、光照射により劣化が生じ易い基板の一例として、成膜面に有機膜を含む積層膜が形成された基板２を取り上げて説明したが、有機膜の有無によらず、光照射による劣化（特性劣化）が懸念される成膜工程に上記した成膜方法を適用することでこれを抑制することができる。
【００７３】
また例えば、前記実施の形態では、遮光板２０と基板２の間に他の部材を配置せずに成膜処理を行う実施態様について説明した。しかし、例えば成膜時に絶縁膜４をパターニングする場合には、パターニング用のマスク（ステンシルマスク）を基板２の成膜面２ａ上に取り付けた状態で前記した光ＣＶＤ方式による成膜方法を適用することができる。このように遮光板２０と基板の間に他の部材を配置する場合であっても、遮光板２０の裏面２０ａと基板２の成膜面２ａの距離Ｃ１を平均自由行程λ以下とすれば、成膜速度の低下を抑制することができる。
【００７４】
また、上記では、種々の変形例を説明したが、各変形例を適宜組み合わせて適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、光ＣＶＤ方式による成膜工程を有する製品、例えば、有機ＥＬディスプレイなどに幅広く利用可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、５０、５１ 光ＣＶＤ装置（成膜装置）
２ 基板
２ａ 成膜面
２ｂ 裏面（表示面）
３ 有機ＥＬ素子
３ａ、３ｃ 導体膜
３ｂ 有機膜
４ 絶縁膜（保護膜、パッシベーション膜）
１０ 反応チェンバ（成膜処理室）
１１ ガス導入口（ガス供給部）
１２ ガス排出口（ガス排出部）
１３ 光源
１４ 試料台（基板保持部）
１４ａ 支持部
１４ｂ 移動機構部（駆動部）
１５ 排気装置
１６ ガス供給源
１７ 石英窓
１８ 支持部
１９ 駆動部
２０、２２、２４、２６ 遮光板（遮光部材）
２０ａ 裏面
２０ｂ 表面
２１、２３、２５、２７ 貫通孔
２１ａ、２１ｂ、２３ａ、２３ｂ、２５ａ、２５ｂ、２７ａ、２７ｂ 開口部
２１ｃ、２３ｃ、２５ｃ、２７ｃ 連結部
２４ 遮光板（遮光部材）
２４ａ 裏面側板
２４ｂ 表面側板
２４ｃ 中空空間（連結部）
３０ マスク
３１ 開口部
３２ 基板保持部
３３ 保持治具
３４ 遮光板保持部（遮光部材保持部）
３５ マスク保持部
４０ 基板準備室
４０Ｇ、４１Ｇ ゲート（仕切扉）
４１ 退避室
Ｃ１ 距離（離間距離）
Ｐ１、Ｐ２ 曲線
Ｍ０〜Ｍ８ 矢印
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜技術に関し、特に、光を照射することで種を生成し、これを基板に堆積させる光成膜装置に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開平６−２４４１５９号公報（特許文献１）には、光励起を用いた基板（ウェハ）の洗浄装置（レジスト除去装置）として、光源と基板の間に光を透過しない遮蔽体を配置することが記載されている。
【０００３】
また非特許文献１には、ＴＥＯＳ（Tetra-Ethyl-Ortho-Silicate）分子の消光断面積のスペクトルが掲載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２４４１５９号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】前薗好成、横谷篤至、黒澤宏、菱沼宜是、松野博光、「真空紫外エキシマランプ光ＣＶＤによるシリカ薄膜常圧形成技術の開発」、レーザー研究、第３２巻第１号、第５５項、２００４年１月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
化学気相反応を利用した成膜装置（ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置）は電子デバイス製造プロセスにおける各種半導体膜や金属膜、誘電体膜等の成膜を始めとして広く産業で用いられている。この装置は原料ガスにエネルギーを与えてガス分子を励起、若しくは解離させ活性種を生成し、これを基板上に堆積させて化学反応により膜を形成する装置である。ガスに与えるエネルギーの形態により幾つかの方式に分類される。熱エネルギーにより化学反応を起こして成膜を行う、熱ＣＶＤ方式がある。また、プラズマ放電によりガス分子を解離、ラジカル化することにより成膜を行う、プラズマＣＶＤ方式がある。プラズマＣＶＤ方式ではプラズマによる励起を用いるため、熱的には比較的低温でも成膜できる特徴を有する。
【０００７】
また、上記の他、ガス分子の励起に光を用いる光ＣＶＤ方式（光ＣＶＤ装置）がある。光ＣＶＤ方式では、ガス分子の反応性を高めるため、分子内の結合を切断するか、高いエネルギー状態に励起する必要がある。このため使用する光源の波長はエネルギーの高い紫外光若しくは真空紫外光が用いられる。光ＣＶＤ方式では、光が原料ガス分子に吸収され内部自由度を励起する。一部のエネルギーは緩和して熱エネルギーとなるものの、ガス分子の温度上昇を抑制しつつ、成膜を進行させることができるため、熱ＣＶＤ方式やプラズマＣＶＤ方式と比較して成膜工程時のプロセス温度を低下させることができる。例えば、ほぼ室温（２０℃〜５０℃程度）で成膜することができる。また、原料ガスに有機系材料ガスを用いた光ＣＶＤ方式は高い段差被覆性を示し、基板上の凹凸を平坦化して成膜できる点で熱ＣＶＤ方式やプラズマＣＶＤ方式と比較して有利である。
【０００８】
光ＣＶＤ方式は、上記した特徴を有するので種々の分野で適用が検討される。例えば、半導体デバイスにおける層間絶縁膜、ＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）やＰＭＤ（Pre−Metal Dielectric）のギャップ埋め込みプロセスなどへの適用が検討されている。半導体デバイスプロセスに於いては、光ＣＶＤ方式で成膜する下地基板は無機材料であるため、段差被覆性が高いことが最も重要となる。また、例えば有機膜など、比較的に耐熱性が低い下地膜上に成膜する場合に光ＣＶＤ方式を適用すると、プロセス温度を低下させることができるという点で、有利である。例えば、有機ＥＬ（Electro Luminescence）発光層上に保護絶縁膜などを堆積させる工程に適用する場合、有機膜の耐熱性から凡そ１００℃以下での成膜が要求される。このため、プロセス温度を低減させることができる光ＣＶＤ方式は、無機膜と比較して相対的に耐熱性の低い有機膜上に成膜する場合に適用して特に有効である。本願発明者は、光ＣＶＤ方式を適用した成膜技術について検討を行い、以下の課題を見出した。
【０００９】
光ＣＶＤ方式を有機ＥＬの様な下地に有機膜を含む基板に適用する場合、熱エネルギーを低減することができる。しかし、励起源である光が基板に照射されることにより、基板内の例えば有機膜が劣化する点について考慮する必要がある。光ＣＶＤ方式では高エネルギーの光をエネルギー源に用いるため、原料ガスだけでなく基板も高エネルギーの光に晒されることになる。光ＣＶＤ方式に用いられる光源は例えば低圧水銀ランプや重水素ランプ、誘電体バリアエキシマランプ、エキシマレーザーなどが用いられるため、光源の波長は１２６ｎｍから２４８ｎｍ程度、典型的にはキセノン誘電体バリアエキシマランプの１７２ｎｍである。このような波長域の光を照射しても、多くの無機膜に対しては劣化の問題は生じ難い。石英を始めとした誘電体などは長時間の照射により劣化が進行するが、数分程度の成膜時間であれば全く問題は生じない。
【００１０】
ところが、下地に有機物（有機膜）を有する基板に光ＣＶＤ方式で成膜する場合、光による有機物の損傷が生じる恐れがある。例えば有機ＥＬの場合、分子の損傷により輝度劣化、寿命短縮などの悪影響が生ずる。そこで、本願発明者は、光の照射による基板の劣化を防止ないしは抑制する技術についてさらに検討を行った。本願発明者は、光ＣＶＤ装置で成膜を行う前に、光ＣＶＤ装置で使用する光源の波長を吸収する様な膜（光バリア膜）を前もって成膜しておく方法について検討した。しかし、この方法は光バリア膜を成膜するための真空装置を別途で必要とし、高い費用が必要となる。また、複数の真空装置間を真空環境で接続し真空搬送しない限り、真空引きと大気解放を繰り返す必要がありタクトが長くなる。真空搬送は、小さなウェハでは現実的解法となり得るが、ディスプレイ製造に使用されるような大型ガラス基板に対しては非現実的である。また、本願発明者は、光源と基板の間に光を遮蔽する構造物（遮光板）を設置する方法について検討した。詳しくは、光源と基板の間に複数の貫通孔を備える遮光板を配置した。つまり、遮光板により、光源から基板に照射される光の量を低減させ、かつ、複数の貫通孔を通じて励起された原料ガスを基板上に供給することで成膜する方法について検討した。この方法によれば、基板に照射される光を大幅に低減することができるので、例えば、下地に有機物（有機膜）を有する基板に適用しても、有機物の損傷（劣化）を防止ないしは抑制することができる。しかし、単に、光源と基板の間に複数の貫通孔を備える遮光板を配置するのみでは、成膜速度が大幅に低下してしまうことが判った。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、励起源として光を用いた成膜法において、効率的に成膜することができる技術を提供することにある。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、励起源として光を用いた成膜法において、成膜対象となる基板の劣化を防止ないしは抑制することができる技術を提供することにある。
【００１３】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願において開示される発明のうち、代表的な形態の概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１５】
すなわち、本発明の一実施の形態である成膜装置は、原料ガスに光を照射することで種を生成し、前記種を基板に堆積させることにより膜を成長させる成膜装置であって、光源と基板を保持する基板保持部の間に遮光部材を配置するものである。また、前記遮光部材は、前記基板の成膜面と対向する第１面、前記第１面の反対側に位置する第２面、前記第１面および前記第２面のうちの一方から他方までを貫通する複数の貫通孔を有している。また、前記遮光部材の前記第１面と前記基板の前記成膜面の離間距離は、前記原料ガスの気体分子の平均自由行程以下である。
【発明の効果】
【００１６】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下の通りである。
【００１７】
すなわち、励起源として光を用いた成膜法において、効率的に成膜することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態である光ＣＶＤ装置の基本構造を示す断面図である。
【図２】図１に示す光ＣＶＤ装置により絶縁膜が形成された基板の構成例を示す拡大断面図である。
【図３】図１に示す遮光板の平面形状の一例を示す平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿った拡大断面図である。
【図５】ＴＥＯＳガスを用いた場合の成膜時の圧力（原料ガスの全圧）と平均自由行程λの相関を示す説明図である。
【図６】図３に示す遮光板の変形例を示す平面図である。
【図７】図６のＡ−Ａ線に沿った拡大断面図である。
【図８】図４に示す遮光板に対する変形例を示す拡大断面図である。
【図９】図４に示す遮光板に対する他の変形例を示す拡大断面図である。
【図１０】図１を用いて説明した成膜装置の変形例を示す拡大断面図である。
【図１１】図１０に示す基板、遮光板、マスク、および光源の平面的位置関係を示す平面図である。
【図１２】図１１に対する変形例である光ＣＶＤ装置の基板、遮光板、マスク、および光源の平面的位置関係を示す平面図である。
【図１３】図１２に示す基板と遮光板の平面的位置関係を相対的に移動させた後の状態を示す平面図である。
【図１４】図１０に対する変形例である光ＣＶＤ装置を示す断面図である。
【図１５】図１４に示す光ＣＶＤ装置の成膜処理室に基板および遮光板を出し入れする機構を模式的に示す説明図である。
【図１６】ＯＭＣＴＳガスを用いた場合の成膜時の圧力（原料ガスの全圧）と平均自由行程λの相関を示す説明図である。
【図１７】ＴＭＣＴＳガスを用いた場合の成膜時の圧力（原料ガスの全圧）と平均自由行程λの相関を示す説明図である。
【図１８】ＨＭＤＳガスを用いた場合の成膜時の圧力（原料ガスの全圧）と平均自由行程λの相関を示す説明図である。
【図１９】ＴＥＯＳ、ＯＭＣＴＳ、ＴＭＣＴＳ、ＨＭＤＳ各ガスに対する、計算で求めた波長１７２ｎｍにおける振動子強度、消光断面積σ、平均自由行程の算出に使った分子径を一覧にまとめた説明図である。
【図２０】図１に対する第１の比較例である光ＣＶＤ装置を示す断面図である。
【図２１】図１に対する第２の比較例である光ＣＶＤ装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜本願における記載形式＞
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
【００２０】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
【００２１】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。
【００２２】
同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００２３】
また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。
【００２４】
また、以下の実施の形態では、光ＣＶＤによる成膜工程の適用例として、本願発明者が具体的に検討した、有機ＥＬ素子が備える有機膜上に、例えば酸化珪素から成る保護膜を成膜する工程を取り上げて説明する。
【００２５】
＜光ＣＶＤ装置の構成＞
図１は、本実施の形態の光ＣＶＤ装置の基本構造を示す断面図である。また、図２は、図１に示す光ＣＶＤ装置により絶縁膜が形成された基板の構成例を示す拡大断面図である。
【００２６】
図１に示す光ＣＶＤ装置（成膜装置）１は、反応チェンバ（成膜処理室）１０、ガス導入口（ガス供給部）１１、ガス排出口（ガス排出部）１２、光源１３、試料台（基板保持部）１４、および遮光板（遮光物、遮光部材）２０を備えている。光ＣＶＤ装置１を用いた成膜工程（成膜プロセス）では、ガス導入口１１から導入（供給）された原料ガスに光源１３から光を照射する。これにより原料ガスは光を吸収して分解され、活性種となった分子や原料ガス分子が遮光板２０に形成された複数の貫通孔２１を経由して基板２の成膜面２ａに衝突する。そして基板２の成膜面に活性種が吸着し、基板２上に堆積されることで、成膜される。
【００２７】
成膜処理室である反応チェンバ１０内には、成膜対象物（試料）である基板２を保持する試料台１４と、反応チェンバ１０内に光を照射するための光源１３を備えている。光源１３は、原料ガスを励起するための励起光の供給源であって、本実施の形態では、例えばキセノン（Ｘｅ）エキシマランプを用いている。また、試料台１４と光源１３は、成膜工程時に基板２の成膜面２ａが光源１３側を向くような位置関係で配置される。図１に示す例では、基板２の成膜面２ａとは反対側に位置する裏面２ｂが試料台１４の上面と対向するように試料台１４上に固定され、基板２の成膜面２ａと光源１３が上下方向で対向するように配置されている。光源１３と基板２が固定される試料台１４の間には、隔離板として石英窓１７が配置され、光源１３が直接的に原料ガスに晒されることを防ぐ構造となっている。励起光は石英窓１７を介して基板２に向かって照射され、この途中で原料ガスに一部が吸収される。また、反応チェンバ１０は、真空ポンプなどの排気装置１５に接続され、減圧状態（真空状態）に維持することが可能な気密室となっている。図１に示す例では、ガス排出口１２に排気装置１５が接続され、ガス排出口１２を介して反応チェンバ１０内のガスを排出することにより、減圧状態を維持する構成となっている。
【００２８】
また、ガス導入口１１には、ガス供給源１６が接続され、このガス供給源１６から反応チェンバ１０に向かって原料ガスが供給される。本実施の形態では、例えばＴＥＯＳガスが供給される。なお、図１では光ＣＶＤ装置の基本構造を判り易く示すため、ガス導入口１１に一つのガス供給源１６を接続し、そこから１種類の原料ガスを供給する実施態様について示している。しかし、ガス供給源１６の数や種類は上記に限定されず、例えば複数のガス供給源１６を接続し、反応チェンバ１０内に複数種類の原料ガスを供給することができる。また例えば、反応チェンバ１０に供給するガスは、原料ガスのみみには限定されず、例えば、原料ガスに加えてキャリアガスや反応ガスを反応チェンバ１０内に導入することができる。また、図１に示す例では、ガス導入口１１は、反応チェンバ１０の側壁に、ガス排出口１２は、ガス導入口１１とは反対側に位置する側壁に配置されている。また、ガス導入口１１とガス排出口１２の間には、基板２を保持する試料台１４が配置されている。このような配置により、ガス導入口１１から供給された原料ガスがガス排出口１２に到達するまでの間に原料ガスに励起光が照射されて活性種が生成され、生成した活性種が基板２の成膜面２ａに衝突する。
【００２９】
また、本実施の形態で説明する成膜方法において、被成膜処理物である基板２は、図２に示すように、例えば、表示装置である有機ＥＬディスプレイ装置に組み込まれる表示パネルである。基板２は成膜面（表面）２ａ、および成膜面２ａの反対側に位置する裏面（所謂トップエミッション構造では基板裏面、ボトムエミッション構造では表示面）２ｂを備えている。また、基板２の成膜面２ａ側には、有機膜を含む有機ＥＬ素子３が形成されている。有機ＥＬ素子３の構成は、図２に示す態様には限定されないが、例えば以下のように構成される。図２に示す例では、アレイ状に形成されたＴＦＴ（Thin Film Transistor）などから成る複数のアクティブ素子（図示は省略）上に、陽極となる導体膜３ａ、正孔輸送層、発光層、電子輸送層など、機能の異なる膜（有機膜）が順次積層された積層膜である有機膜３ｂ、および陰極となる導体膜３ｃが積層されている。そして、本実施の形態の成膜プロセスでは、基板２の成膜面２ａ上に予め形成された有機ＥＬ素子３を覆うように、酸化珪素や窒化珪素あるいは酸化窒化珪素などの絶縁膜（保護膜、パッシベーション膜）４を、図１に示す光ＣＶＤ装置１を用いて成膜する。言い換えれば、本実施の形態の成膜プロセスでは、基板２上に形成された有機ＥＬ素子の上面が、成膜面２ａの一部を構成し、有機ＥＬ素子３上に絶縁膜４を成膜する。なお、図２に示す例では複数のアクティブ素子が存在する場合について言及しているが、アクティブ素子の存在は必ずしも必須ではない。
【００３０】
＜遮光板＞
ここで、本実施の形態の光ＣＶＤ装置１が備える遮光板２０について、比較例と対比しながら説明する。図２０は図１に対する第１の比較例である光ＣＶＤ装置を示す断面図、図２１は図１に対する第２の比較例である光ＣＶＤ装置を示す断面図である。また、図３は、図１に示す遮光板の平面形状の一例を示す平面図、図４は図３のＡ−Ａ線に沿った拡大断面図である。
【００３１】
図２０に示す光ＣＶＤ装置５０は、図１に示す遮光板２０を有していない点で図１に示す光ＣＶＤ装置１と相違する。その他の点は図１に示す光ＣＶＤ装置１と同様である。また、図２１に示す光ＣＶＤ装置５１は、遮光板２０と基板２が図１に示す光ＣＶＤ装置１よりも離れて配置されている点で図１に示す光ＣＶＤ装置１と相違する。その他の点は図１に示す光ＣＶＤ装置１と同様である。
【００３２】
基板２の成膜面２ａ上に絶縁膜を成膜することは、図２０に示す光ＣＶＤ装置５０および図２１に示す光ＣＶＤ装置５１のいずれでもできる。しかし、図２０に示す光ＣＶＤ装置５０の場合、光源１３から照射された光（励起光）の一部が、基板２に照射される。このように、励起光が基板２に照射されると、基板２に既に成膜された膜の特性に影響を及ぼす場合がある。特に、図２に示すように基板２の成膜面２ａ側に有機膜３ｂが形成されている場合、有機膜３ｂは光照射の影響を受け易い。例えば図２に示すように有機ＥＬ素子３を構成する有機膜３ｂの場合、有機膜３ｂを構成する分子が損傷することで輝度劣化、寿命短縮などの悪影響が生ずる。また、有機膜３ｂが成膜面２ａ側において露出している場合には特に光照射の影響を受け易いが、本願発明者の検討によれば、図２に示すように、有機膜３ｂが例えば金属膜である導体膜３ｃで覆われている場合であっても有機膜３ｂが光照射の影響により損傷し易いことが判った。したがって、基板２の成膜面２ａ側に有機膜３ｂを含む膜が形成されている場合には、特に、有機膜３ｂの特性劣化を抑制するための対策が必要であることが判った。
【００３３】
そこで、本願発明者は図１に示す光ＣＶＤ装置１や図２１に示す光ＣＶＤ装置５１のように、基板２と光源１３の間に遮光板２０を設け、光源１３から基板２に照射される光の量を低減させる技術について検討した。図１および図２１に示す遮光板２０は、例えばステンレスなど、励起光に対する吸収特性が隔離板である石英窓１７よりも高い材料から成る。また、図３および図４に示すように遮光板２０は、基板２の成膜面２ａと対向する裏面２０ａおよび裏面２０ａの反対側に位置する表面２０ｂを備え、裏面２０ａおよび表面２０ｂのうちの一方から他方までを貫通する複数の貫通孔２１が形成されている。詳しくは図４に示すように、遮光板２０は、裏面２０ａに形成された複数の開口部２１ａ、表面２０ｂに形成された複数の開口部２１ｂ、および複数の開口部２１ａと複数の開口部２１ｂを連結する複数の連結部２１ｃにより複数の貫通孔２１が構成される。また、図４に示す例では、平面視において複数の開口部２１ａと複数の開口部２１ｂの位置が重なるように配置されている。このように遮光板２０を基板２と光源１３の間に配置することで、基板２に照射される光の量を低減することができる。また、遮光板２０に複数の貫通孔２１を設けることで、活性種となった分子を基板２に向かって通過させることができる。基板２上に形成された有機膜３ｂの特性劣化を抑制する観点からは、基板２に照射される光を完全に遮断する方法も考えられるが、本願発明者の検討によれば、基板２に照射される光の強さが遮光板２０を配置しない場合と比較して５０％程度になるまで低減できれば、有機膜３ｂの特性劣化の抑制効果が得られる。したがって、複数の貫通孔２１による遮光板２０の開口率を５０％以下とすることが好ましい。ただし、貫通孔２１の開口径が極端に大きくなると、基板２の成膜面２ａ上において、光の照射量にムラが生じるので、複数（多数）の貫通孔２１を形成することで、光の照射量のムラを抑制することが好ましい。また、光の照射量のムラを抑制する観点からは、図３に示すように複数の貫通孔２１を規則的に配置することが好ましい。図３では平面視において円形を成す開口部２１ｂを備える貫通孔２１がマトリクス状（行列状）に配置されている。また、隣り合う開口部２１ｂは、等間隔で配置されている。このように、規則的に貫通孔２１を配置することで、図１に示す基板２の成膜面２ａ上において、光の照射量にムラが生じることを抑制できる。つまり、光の照射による基板２の劣化を防止ないしは抑制することができる。
【００３４】
ところが、本願発明者の検討によれば、図２１に示す光ＣＶＤ装置５１の構成では、遮光板２０を配置することにより成膜速度が大幅に低下することが判った。本願発明者が成膜速度低下の理由についてさらに検討を行った結果、以下の理由が考えられることが判った。膜の成長を担う活性種は比較的短い寿命のため、基板へ到達するまでに長い距離を移動すると失活する懸念がある。活性種が長距離を移動すると活性種同士の衝突により不活性分子となり、膜成長に寄与しなくなる。つまり、図２１に示す光ＣＶＤ装置５１の場合、遮光板２０の裏面２０ａと基板２の成膜面２ａの距離が長いため（典型的には３ｃｍ〜５ｃｍ程度）、多くの活性種が基板２の成膜面２ａに到達する前に失活した結果、成膜速度が低下したと考えられる。
【００３５】
そこで、本願発明者は、図１に示す光ＣＶＤ装置１のように遮光板２０の裏面２０ａと基板２の成膜面２ａの距離Ｃ１を近づける構成について検証し、成膜速度の低下を防止ないしは抑制できることを確認した。詳しくは、光ＣＶＤ装置１は、遮光板２０の裏面２０ａと基板２の成膜面２ａの距離（離間距離）Ｃ１が原料ガスの気体分子の平均自由行程以下となるような位置関係で遮光板２０と試料台１４が配置されている。ここで、平均自由行程とは、分子の連続する２回の衝突間の平均的な移動距離として定義される。つまり、分子が平均自由行程よりも基板２から離れた位置で解離すると、概略半数以上の解離分子が基板２に到達する前に衝突するため、基板２に到達する前に失活し易い。言い換えると、遮光板２０の裏面２０ａと基板２の成膜面２ａの距離（離間距離）Ｃ１を原料ガスの気体分子の平均自由行程以下とすることで、平均的には、励起光を照射することで生成した活性種は、生成後に衝突を経験せずに基板２へ到達し、成膜に寄与させることができる。
【００３６】
分子の平均自由行程は、以下のように算出することができる。平均自由行程λは気体分子運動論より、式１で表わされる。
λ＝１／（２１／２πｄ２ｎ）・・・（式１）
式１に示すｄは分子の直径、ｎは分子密度である。光ＣＶＤ方式での成膜時の反応チェンバ１０内の典型的な圧力条件は例えば１５Ｐa〜３５Ｐａ程度であり、反応チェンバ１０内のガス分子密度（全分子密度）が低い為、ほぼ理想気体として取り扱うことができる。
【００３７】
したがって、式１に示す分子密度ｎは理想気体の状態方程式から得られる式２の関係から求めることができる。
ｐ＝ｎｋＴ・・・（式２）
式２に示すｐは圧力、Ｔは絶対温度、ｋはボルツマン定数である。ここで、圧力ｐはガス分子（原料ガス分子）の全圧ではなく、分解、励起された活性種による分圧を用いるべきである。活性種同士の衝突では結合などにより失活するが、活性種と安定分子の衝突では両者共不活性な状態に緩和するよりも、エネルギーの授受を介して一方の分子は活性状態を保てると考えられるからである。
【００３８】
式２の圧力ｐを活性種による分圧とする場合、分子密度ｎに全分子密度ではなく活性種の分子密度を用いればよい。活性種の分子密度は、原料ガス分子の光吸収に伴う解離と基板や壁への付着、排気などによる消滅とのバランスで決まる。単位時間当たりの活性種の生成数をα、単位時間当たりの活性種の消滅頻度をγとすると、活性種の分子密度Ｎに対し次のレート方程式が成り立つ。
ｄＮ／ｄｔ＝α−γＮ・・・（式３）
また、式３をｔ＝０でＮ＝０の初期条件の下で解くと
Ｎ＝α／γ×（１−ｅｘｐ（−γｔ））・・・（式４）
となる。
【００３９】
上記式３、式４のαは、光源から入射する光子を吸収する原料ガス分子数と考えられるので、光源の照射強度をε、光の波長をη、原料ガスによる光の吸収率をβとすると次の式５から求められる。
α＝β×εη／（ｈｃ）・・・（式５）
ここでｈはプランク定数、ｃは光速である。
【００４０】
また、式５のβは式７から求めることが出来る。まず、ガスに光を照射した場合の光の透過率は式６から求めることができる。
Ｉ＝Ｉ０ｅｘｐ（−σｎＬ）・・・（式６）
ここで、Ｉはガスを透過してきた光の強度、Ｉ０はガスに照射する光の強度、Ｌは光が通過するガスの存在する領域の距離、σは照射光に対するガスの消光断面積である。この式から
β＝（１−Ｉ／Ｉ０）＝（１−ｅｘｐ（−σｎＬ））・・・（式７）
となる。
【００４１】
また、式７中のｎは原料ガス全体の分子密度である。γは活性種となった分子の平均的な寿命の逆数と考えよく、Ｍａｘｗｅｌｌ分布で与えられる最確速度（最も実現度の高い速度）ＶＭを用いて
γ＝ＶＭ／Λ・・・（式８）
と表せる。ここで、Λは活性種の発生領域から基板、壁、排気ポートまでの平均的な距離である。ｍを分子質量とすればＶＭ＝（２ｋＴ／ｍ）１／２であることは知られている。式４、５、７、８より定常状態での活性種分子密度Ｎが求められる。このＮを用いて式１より活性種の平均自由行程が求められる。
【００４２】
以下に、原料ガスとしてＴＥＯＳガスを用いた場合を一例として平均自由行程λの値について説明する。図５は、ＴＥＯＳガスを用いた場合の成膜時の圧力（原料ガスの全圧）と平均自由行程λの相関を示す説明図である。図５では、平均自由行程λと成膜時の圧力（原料ガスの全圧）を計算により求めた結果を片対数グラフとして示している。なお、上記した式６、式７における距離Ｌは、光ＣＶＤ装置１の構成から５ｃｍとした。また、Ｘｅエキシマランプの波長１７２ｎｍにおけるＴＥＯＳ分子の消光断面積σはおよそ５×１０−１８ｃｍ２である（例えば前記した非特許文献１には、ＴＥＯＳ分子の消光断面積のスペクトルが記載されている）。また、波長１７２ｎｍの光を照射することでＴＥＯＳガスは解離するが、ＴＥＯＳガスのメチル基１つが解離する場合が最も多く、次に、メチル基２つが解離する場合が多いと考えられる。このため、図５では、メチル基１つが解離した場合の平均自由行程λを曲線Ｐ１として記載し、メチル基２つが解離した場合の平均自由行程λを曲線Ｐ２として記載している。原料ガスの温度Ｔについては、５０℃（３２３Ｋ）として曲線Ｐ１、Ｐ２を算出した。
【００４３】
図５に示すように、成膜工程において用いる光源の種類、原料ガスの種類、圧力、および温度をパラメータとして、解離分子の平均自由行程λを算出することができる。また、解離分子の平均自由行程λは、解離後の分子の直寸法（分子直径サイズ）により異なるので、図５に示すように、原料ガス圧力および温度を一定にしても分子直径サイズに応じて幅を持った値となる。図５に示すように１つのメチル基が解離する場合よりも、２つのメチル基が解離する場合の方が平均自由行程λの値は大きくなる。また図示は省略するが、３つ以上のメチル基が解離する場合には、平均自由行程λの値は更に大きくなる。また、前記したように、原料ガスに光が照射された時に最も多く生じるのは、メチル基１つが解離する場合であると考えられる。したがって、距離Ｌをメチル基１つが解離する場合の平均自由行程以下とすれば、成膜速度の低下を防止ないしは抑制することができる。例えば図５に示す例では、典型的な圧力条件を例えば１５Ｐａ〜３５Ｐａとした場合、図１に示す遮光板２０と基板２の距離Ｃ１を１ｃｍ以下とすれば、成膜速度の低下を抑制できる。
【００４４】
以下に本願発明者が実験的に検証した結果について説明する。本願発明者は、図１に示す光源１３にＸｅエキシマランプを用い、原料ガスであるＴＥＯＳガスの圧力を２０Ｐａ、基板２の温度を５０℃（３２３Ｋ）として成膜処理を行った。この時、図１に示す遮光板２０を取り除いた場合、および図１に示す距離Ｃ１を５ｍｍとした場合には、いずれも５０ｎｍ／分の成膜速度で酸化珪素（ＳｉＯ）膜を形成することができた。一方、図１に示す距離Ｃ１を、平均自由行程λよりも大きい４ｃｍとした場合には、成膜速度は著しく低下した。図１に示す距離Ｃ１と成膜速度の関係は原料ガス種により変化するが、後述するように典型的な原料ガス複数種類について検討した結果、原料ガス種による平均自由行程λの変化はあるものの、通常の原料ガス圧力範囲内であれば図１に示す距離Ｃ１を概ね５ｍｍ以下にすればガス種によらず遮光板２０がない場合の成膜速度を維持できることが判った。
【００４５】
以上説明したように、図１に示す光ＣＶＤ装置１では、遮光板２０の裏面２０ａと基板２の成膜面２ａの距離（離間距離）Ｃ１が上記した式１〜式４を組み合わせて算出した平均自由行程λ以下となっている。このため、活性種の分子の多くは、生成後に衝突を経験せずに基板２へ到達する。この結果、成膜速度の低下を抑制できる。つまり、励起源として光を用いた成膜法において、効率的に成膜することができる。また、本実施の形態によれば、遮光板２０を配置するので、励起源として光を用いた成膜法において、成膜対象となる基板２の劣化を防止ないしは抑制することができる。
【００４６】
＜成膜方法＞
次に、図１に示す光ＣＶＤ装置１を用いた成膜方法について説明する。
【００４７】
本実施の形態の成膜方法では、まず、被成膜処理物である基板２を準備して、図１に示すように、試料台１４上に固定し、反応チェンバ１０内に配置する。この時、反応チェンバ１０は、例えばガス排出口１２を介して反応チェンバ１０内のガスが予め排出され、減圧状態（真空状態）で維持される。また、基板２の成膜面２ａには、例えば図２に示すように有機膜３ｂを含む膜（有機ＥＬ素子３）が予め形成（成膜）されている。また、基板２を試料台１４上に配置する方法および反応チェンバ１０内への搬送方法は特に限定されないが、例えば、図示しないロボットアームなどの基板搬送治具を用いて反応チェンバ１０内の試料台１４上に配置し、保持治具（図示は省略）により基板２を保持することで試料台１４上に固定することができる。
【００４８】
次に、基板２の成膜面２ａと遮光板２０の裏面２０ａが対向するように、基板２の成膜面２ａ上に遮光板２０を配置する。遮光板２０は、試料台１４から独立して支持される。例えば図１に示すように試料台１４は支持部１４ａにより支持され、遮光板２０は支持部１４ａとは別に形成された支持部１８に支持されている。また支持部１８には、遮光板２０を基板２の成膜面２ａに対して直交方向に移動させる駆動部１９が取り付けられている。このため、駆動部１９を介して支持部１８を移動させれば、遮光板２０と基板２を所定の位置関係で配置することができる。すなわち、遮光板２０の裏面２０ａと基板２の成膜面２ａの距離（離間距離）Ｃ１が、上記した平均自由行程λ以下となるような位置関係で、基板２と遮光板２０を対向配置することができる。
【００４９】
次に、ガス供給源１６からガス導入口１１を介して反応チェンバ１０内に原料ガス（例えばＴＥＯＳガス）を供給する。また、反応チェンバ１０内に供給された原料ガスはガス排出口１２から反応チェンバ１０の外に排出される。この時、本実施の形態では、図１に示すようにガス導入口１１は基板２の上方（成膜面２ａ側）に配置し、ガス排出口１２は基板２の下方（裏面２ｂ側）に配置している。言い換えれば、基板２が、ガス導入口１１からガス排出口１２の間に配置されている。この配置により、原料ガスが、ガス導入口１１からガス排出口１２に至るまでの間に、基板２の成膜面２ａに接触させ易くなる。
【００５０】
次に、光源１３から励起光を原料ガスに向かって照射する。本実施の形態では、図１に示すように、光源１３から基板２の成膜面２ａに向かって励起光を照射する。これにより、原料ガスの一部は光を吸収して分解され（解離して）、活性種が生成される。生成された活性種の一部は、遮光板２０に衝突して失活する。そして、活性種の他の一部は、遮光板２０に形成された複数の貫通孔２１を通過する。本実施の形態では前記したように遮光板２０の裏面２０ａと基板２の成膜面２ａの距離（離間距離）Ｃ１が、上記した平均自由行程λ以下となるような位置関係で、基板２と遮光板２０を対向配置しているので、貫通孔２１を通過した活性種の大部分は、基板２の成膜面２ａ上に形成される。そして、基板２の成膜面２ａに活性種が吸着し、基板２上に堆積されることで図２に示す絶縁膜４が形成（成膜）される。このように、貫通孔２１を通過した活性種の失活を抑制することで、成膜効率を向上させることができる。また、遮光板２０により基板２に照射される光の強さを低減することで、基板２の劣化（特に図２に示す有機ＥＬ素子３を構成する有機膜３ｂの劣化）を防止ないしは抑制することができる。
【００５１】
また、成膜速度や成膜される絶縁膜４の膜質は、成膜工程時の基板２の温度の影響を受ける。したがって、安定的に一定の膜質の絶縁膜４を形成する観点から基板２の温度を調整する基板温度調整機構部を設けることが好ましい。図示は省略するが、例えば、試料台１４に温度調節用の流体を流す流体経路を設け、該流体経路に略一定温度となるように温度調節された流体を流す機構を基板温度調整機構部として用いることができる。また、活性種が基板２の成膜面２ａ以外の場所、例えば反応チェンバ１０の内壁、石英窓１７、あるいは遮光板２０で堆積して膜が形成されることを抑制するため、これらの部材を加熱する加熱部を備えていることが好ましい。特に、遮光板２０の貫通孔２１が閉塞すると、成膜効率（成膜速度）が低下する原因となるため、遮光板２０は例えばヒータなどの加熱部（図示は省略）により加熱しながら成膜することが好ましい。
【００５２】
＜変形例＞
次に、上記した本実施の形態の成膜装置および成膜方法の好ましい態様について、変形例を取り上げながら説明する。図６は図３に示す遮光板の変形例を示す平面図、図７は図６のＡ−Ａ線に沿った拡大断面図である。また、図８および図９は、それぞれ図４に示す遮光板に対する変形例を示す拡大断面図である。
【００５３】
図３では、図１に示す基板２の成膜面２ａ上において、光の照射量にムラが生じることを抑制する観点から好ましい構成として、平面視において円形を成す開口部２１ｂを備える貫通孔２１がマトリクス状（行列状）に配置された例を示した。しかし、遮光板２０に形成する複数の貫通孔の形状および配置は図３に示す態様に限定されない。例えば、図６および図７に示すように、平面視において長方形（帯形状）を成す開口部２３ｂを備える複数の貫通孔（貫通スリット）２３を等間隔で配置する構成とすることができる。詳しくは図７に示すように、遮光板２２は、裏面２０ａに形成された複数の開口部２３ａ、表面２０ｂに形成された複数の開口部２３ｂ、および複数の開口部２３ａと複数の開口部２３ｂを連結する複数の連結部２３ｃにより構成される複数の貫通孔２３を備える。開口部２３ａ、２３ｂはそれぞれ平面視において長方形（帯形状）を成す。図６に示すように帯状の貫通孔２３を形成する場合であっても、遮光板２２の開口率を調整（前記したように５０％以下が好ましい）することで、図１に示す基板２の成膜面２ａに照射される光を低減させることができる。また、複数の貫通孔２３を規則的に配置することで、基板２の成膜面２ａ上において、光の照射量にムラが生じることを抑制できる。図３および図４に示す貫通孔２１と図６および図７に示す貫通孔２３は、開口率が同じであれば、遮光性能の観点および成膜速度の低下抑制の観点において大きな差はなく、孔開け加工効率および遮光板の強度の観点から好ましい形態を採用することができる。また、図示は省略するが、更なる変形例として貫通孔２１と貫通孔２３を交互に配置する態様とすることもできる。
【００５４】
また、図４に示す例では、平面視において複数の開口部２１ａと複数の開口部２１ｂの位置が重なるように配置されている。しかし、図８に示す貫通孔２５や図９に示す貫通孔２７のように、表面２０ｂ側に形成された開口部２５ｂ、２７ｂと裏面２０ａ側に形成された開口部２５ａ、２７ａを平面視において重ならないように配置することができる。
【００５５】
図８に示す遮光板２４は、表面２０ｂを持つ表面側板２４ｂ、裏面２０ａを持つ裏面側板２４ａおよび表面側板２４ｂと裏面側板２４ａの間に配置される中空空間（連結部）２４ｃを備えている。そして、表面側板２４ｂの表面２０ｂには複数の開口部２５ｂが形成され、裏面側板２４ａの裏面２０ａには複数の開口部２５ａが形成される。言い換えれば遮光板２４は開口部２５ａ、２５ｂの位置をずらした２枚の遮光物（表面側板２４ｂと裏面側板２４ａ）を、隙間（中空空間２４ｃ）を開けて重ねた構造である。また、開口部２５ａ、２５ｂはそれぞれ中空空間２４ｃに連通しており、これにより、複数の開口部２５ａと複数の開口部２５ｂがそれぞれ連結されている。つまり中空空間２４ｃは、開口部２５ａ、２５ｂ間を連結する連結部として機能する。
【００５６】
一方、図９に示す遮光板２６は、裏面２０ａに形成された複数の開口部２７ａ、表面２０ｂに形成された複数の開口部２７ｂ、および複数の開口部２７ａと複数の開口部２７ｂを連結する複数の連結部２７ｃにより構成される複数の貫通孔２７を備える。つまり、開口部２７ａと開口部２７ｂが平面視において重ならない位置に配置されている点を除き、図４に示す遮光板２０と同様である。
【００５７】
遮光板２４、２６のように開口部２５ａ、２７ａと開口部２５ｂ、２７ｂが平面視において重ならない位置に配置する構造は、遮光率を向上させる観点からは好ましい。特に、図８に示す遮光板２４の場合、開口部２５ｂから開口部２５ａに至る経路中に屈曲部が存在するので、遮光板２４内を通過する光の経路が屈曲する。したがって、基板２（図１参照）に照射される光を大幅に低減することができる。ただし、貫通孔２５のように開口部２５ｂから開口部２５ａに至る経路中に屈曲部が存在する場合、活性種の分子が貫通孔２５の内壁に衝突して失活する場合がある。この場合、成膜速度が低下する原因となる。したがって、活性種の失活による成膜速度の低下を抑制する観点からは、図４に示す遮光板２０、図６および図７に示す遮光板２２、あるいは図９に示す遮光板２６のように、表面２０ｂ側の開口部２１ｂ、２３ｂ、２７ｂと裏面２０ａ側の開口部２１ａ、２３ａ、２７ａを連結する連結部２１ｃ、２３ｃ、２７ｃに屈曲部が存在しない構成が好ましい。
【００５８】
次に、基板２の成膜面２ａの一部に成膜する実施態様について説明する。図１０は、図１を用いて説明した成膜装置の変形例を示す拡大断面図、図１１は図１０に示す基板、遮光板、マスク、および光源の平面的位置関係を示す平面図である。図１０に示す光ＣＶＤ装置１Ａと図１に示す光ＣＶＤ装置１は、遮光板２０と光源１３の間にマスク３０が固定されている点で相違する。その他の点では光ＣＶＤ装置１Ａは光ＣＶＤ装置１と同様である。
【００５９】
図１では、光ＣＶＤ装置の基本構成を理解し易くするため、基板２の成膜面２ａ全体に、一括して絶縁膜４（図２参照）を成膜する構成について説明したが、絶縁膜４を成膜するのは基板２の成膜面２ａ全体には限定されず、成膜面２ａの一部に選択的に形成する場合に、前記した成膜技術を適用することができる。例えば、表示装置向けの用途では、製造効率を向上させる観点から、平面積が１ｍ２を超えるような大型の基板２が備える複数のデバイス領域に一括して成膜処理を施し、基板２上に必要なデバイスを形成した後で分割して複数の製品（例えばディスプレイパネル）を取得する場合がある。このような方法では、原料の利用効率向上などの観点からデバイス領域以外の領域（例えばデバイス領域の周囲を取り囲むように配置される切断領域）には、膜を形成せず、デバイス領域に選択的に成膜することが好ましい。図１０に示す光ＣＶＤ装置１Ａでは、遮光板２０と光源１３の間にマスク３０が固定されている。マスク３０には、基板２のデバイス領域に対応する複数の開口部（貫通孔）３１が形成されている。図１１に示す例では、マスク３０には４つの開口部３１が形成されている。このように光ＣＶＤ装置１Ａのように、光源１３と基板２の間にマスク３０を配置する場合、マスク３０により励起光の一部は遮光される。しかし、基板２のデバイス領域は開口部３１において露出しているため、マスク３０による遮光効果では、基板２の劣化を抑制することができない。そこで、図１０および図１１に示すように、マスク３０と基板２の間に遮光板２０を配置することで、マスク３０の開口部３１にそれぞれ複数の貫通孔２１が配置される。また複数の貫通孔２１の平面サイズは、開口部３１の平面サイズよりも小さい。これにより、基板２に照射される光の強さを低減することができる。なお、マスク３０は、デバイス領域以外を覆うための部材なので、基板２と位置合わせを行い固定する必要があるが、図１０に示す例では遮光板２０と一括して固定している。言い換えれば、マスク３０を固定（支持）する装置を利用して遮光板２０を固定している。このため、遮光板２０およびマスク３０をそれぞれ独立して固定（支持）する場合と比較して装置の構成を単純化することができる。
【００６０】
また、図１１に示した実施態様の変形例として、マスク３０に形成する開口部３１を例えば１箇所、あるいは２箇所程度に留め、基板２を移動させることで、基板２上の複数のデバイス領域に成膜することができる。図１２は、図１１に対する変形例である光ＣＶＤ装置の基板、遮光板、マスク、および光源の平面的位置関係を示す平面図である。また、図１３は、図１２に示す基板と遮光板の平面的位置関係を相対的に移動させた後の状態を示す平面図である。図１２および図１３に示す光ＣＶＤ装置１Ｂは、遮光板２０、マスク３０の平面積が図１１に示す光ＣＶＤ装置１Ａよりも小さい。また、一度に光を照射する領域の面積が小さいため、図１１に示す光ＣＶＤ装置１Ａよりも光源１３の数が少なくなっている。光ＣＶＤ装置１Ｂを用いた成膜方法では、まず、図１２に示すように基板２の成膜面２ａの一部を光照射領域（第１領域）として光ＣＶＤ方式による成膜を行う。次に、図１３に示すように基板２と光源１３の平面的位置関係を基板２の成膜面２ａに沿って相対的に移動させる。この時、遮光板２０およびマスク３０は光源１３と基板２の間に配置する必要があるので、遮光板２０およびマスク３０と基板２の平面的位置関係も相対的に移動させる。そして図１３に示す位置関係で、基板２の成膜面２ａの他の一部を光照射領域（前記第１領域とは異なる第２領域）として光ＣＶＤ方式による成膜を行う。言い換えれば、光ＣＶＤ装置１Ｂを用いた成膜方法では、基板２の成膜面２ａを複数の領域に区分して、各領域に対して光ＣＶＤ方式による成膜処理を順次行う。
【００６１】
図１２および図１３に示す光ＣＶＤ装置１Ｂを用いた成膜方法では、一度に光を照射する領域が小さくなるので、図１１に示す実施態様と比較して光源１３の数を低減することができる。また、遮光板２０およびマスク３０の平面積を小さくすることができる。前記したように、光源１３と基板２の間に遮光板２０を設ける場合、成膜速度の低下を防止ないしは抑制する観点から遮光板２０と基板２の離間距離を平均自由行程λ以下とすることが好ましい。この平均自由行程λは基板２や遮光板２０の平面寸法と比較すると非常に小さく、１ｍｍ〜１ｃｍ程度の距離となる。このため、遮光板２０と基板２の間の距離Ｃ１（図１参照）を維持する観点から遮光板２０には弛みの発生を抑制できる程度の強度が要求される。しかし、遮光板２０の板厚を厚くすると、成膜速度が低下し易くなる。そこで、図１２および図１３に示す光ＣＶＤ装置１Ｂを用いた成膜方法のように、遮光板２０の平面積を小さくすれば、遮光板２０と基板２の間の距離Ｃ１（図１参照）を維持する観点から必要な強度を確保し、かつ、遮光板２０の板厚の増加を抑制できる。基板２と光源１３の位置を相対的に移動させる方法としては、例えば図１２および図１３に示すように、基板２を保持、固定する試料台１４（図１０参照）に、基板２の成膜面２ａに沿って移動させる移動機構部（駆動部）１４ｂを取り付ける方法を例示することができる。図１２および図１３に示す光ＣＶＤ装置１Ｂを用いた成膜方法は、例えば平面積が１ｍ２を超えるような大型の基板２に対して成膜処理を施す場合に適用して特に有効である。
【００６２】
次に、図１〜図１３では、基板２の成膜面２ａが上方を向くように、所謂平置き状態で固定して成膜処理を行う実施態様について説明した。しかし、基板２の固定方法は平置き状態での固定に限定されず、例えば、基板２の成膜面２ａが横方向を向くように、所謂縦置き状態で固定して成膜処理を行うことができる。図１４は、図１０に対する変形例である光ＣＶＤ装置を示す断面図である。また、図１５は図１４に示す光ＣＶＤ装置の成膜処理室に基板および遮光板を出し入れする機構を模式的に示す説明図である。なお、図１５は、光ＣＶＤ装置１Ｃの平面的レイアウトを上方からの視点で示している。
【００６３】
図１５に示す光ＣＶＤ装置１Ｃは、基板２の成膜面２ａが横方向を向くような状態で保持しながら成膜処理を施す点で、図１０に示す光ＣＶＤ装置１Ａとは異なる。基板２を保持する基板保持部３２には、複数の保持治具３３が取り付けられ、複数の保持治具３３を介して基板２の保持および姿勢制御を行う構造となっている。また光ＣＶＤ装置１Ｃでは、遮光板２０は遮光板保持部（遮光部材保持部）３４に、マスク３０はマスク保持部３５にそれぞれ保持されている。基板保持部３２、遮光板保持部３４およびマスク保持部３５はそれぞれ独立して支持され、また、それぞれ独立して移動させることができる駆動部（図示は省略）を備えている。また、遮光板保持部３４は遮光板２０の上方に配置され、遮光板２０の上端側を保持している。言い換えれば遮光板２０は遮光板２０の上方に配置された遮光板保持部３４に吊るされている。このように遮光板２０を上方から吊るすように保持することで、遮光板２０に弛みが発生することを抑制することができる。特に、遮光板２０の寸法（基板２の成膜面２ａと対向する平面の寸法）が大きくなれば、遮光板２０の自重が増加するので、弛みの発生を一層抑制することができる。前記したように大型の基板２に対して成膜処理を施す場合には、前記したように遮光板２０の板厚の増加を抑制し、かつ、基板２と遮光板２０の離間距離を１ｍｍ〜１ｃｍ以下で維持する技術が必要となる。このため、図１４に示す光ＣＶＤ装置１Ｃのように、遮光板２０の自重により、弛みの発生を抑制することができる構造は、遮光板２０の板厚の増加を抑制できる点で好ましい。また、光ＣＶＤ装置１Ｃのマスク保持部３５はマスク３０の上方に配置され、マスク３０の上端側を保持している。言い換えればマスク３０はマスク３０の上方に配置されたマスク保持部３５に吊るされている。つまり、マスク３０は遮光板２０と同様な構造により保持される。このため、マスク３０の平面サイズが大きくなった場合でも厚さが厚くなることを抑制できる。
【００６４】
次に、図１４および図１５に示す光ＣＶＤ装置１Ｃを用いた成膜方法について説明する。図１５に示すように光ＣＶＤ装置１Ｃは成膜処理室である反応チェンバ１０の隣に、基板準備室４０および退避室（遮光板退避室、マスク退避室）４１を備えている。光ＣＶＤ装置１Ｃを用いた成膜方法では、まず基板準備室４０で基板保持部３２に基板２を保持させる。
【００６５】
基板保持部３２には、図１５に矢印を付して示すように、反応チェンバ１０と基板準備室４０の間を移動（矢印Ｍ１）できるような駆動部（移動機構部；図示は省略）が取り付けられている。また、反応チェンバ１０と基板準備室４０の間にはゲート（仕切扉）４０Ｇが配置されている。基板保持部３２が反応チェンバ１０と基板準備室４０の間を移動する際には、このゲート４０Ｇを開放（矢印Ｍ２）する。また、基板準備室４０において、基板２を基板保持部３２に保持させる方法は特に限定されないが、例えば、図示しないロボットアームなどの基板搬送治具を用いて基板２の姿勢制御を行いながら基板保持部３２まで搬送（矢印Ｍ０）し、基板保持部３２に保持、固定させることができる。次に基板２を保持した基板保持部３２を成膜処理室である反応チェンバ１０内に搬送する。基板保持部３２は、反応チェンバ１０内において、光源１３に向かって移動させる（矢印Ｍ３）ことができる。このため基板２の成膜面２ａと光源１３の距離を調整することができる。
【００６６】
一方、退避室４１には、遮光板２０を保持する遮光板保持部３４、およびマスク３０を保持するマスク保持部３５がそれぞれ収容される。遮光板保持部３４およびマスク保持部３５は、それぞれ独立して反応チェンバ１０と退避室４１の間を移動（矢印Ｍ４、Ｍ５）できるような駆動部（移動機構部；図示は省略）が取り付けられている。また、反応チェンバ１０と退避室４１の間にはゲート（仕切扉）４１Ｇが配置されている。基板保持部３２が反応チェンバ１０と退避室４１の間を移動する際には、このゲート４１Ｇを開放（矢印Ｍ６）する。なお、基板準備室４０および退避室４１は、それぞれ真空ポンプなどの排気装置（図示は省略）に接続され、減圧状態（真空状態）に維持することが可能な気密室となっているので、ゲート４０Ｇ、４１Ｇを開放した場合でも、反応チェンバ１０内に多量の大気が流入することを抑制できる。また、遮光板保持部３４およびマスク保持部３５は、それぞれ独立して反応チェンバ１０内において、光源１３と基板保持部３２の間で移動（矢印Ｍ７、Ｍ８）させることができる。このため、基板２の成膜面２ａと遮光板２０の離間距離（図１４に示す距離Ｃ１）を調整することができる。
【００６７】
上記のように、基板２、遮光板２０およびマスク３０を所定の位置関係で配置した後、原料ガスを供給し、該原料ガスに向かって光を照射する。光ＣＶＤ装置１Ｃを用いた成膜方法では、基板２の成膜面２ａと光源１３が上下方向ではなく横方向において対向配置されているので、光源１３からの光源１３の横に配置される基板２に向かって照射される。なお、図１４では、原料ガスの流れ易さを考慮して、ガス導入口１１を反応チェンバ１０の上方に配置し、ガス排出口１２を反応チェンバ１０の下方に配置する構成を示している。ただし、ガス導入口１１およびガス排出口１２の位置は図１４に示す態様には限定されず、例えば、ガス導入口１１およびガス排出口１２をそれぞれ反応チェンバ１０の側壁に設ける構造とすることができる。
【００６８】
また、光ＣＶＤ装置１Ｃは前記したように遮光板保持部３４およびマスク保持部３５を、それぞれ独立して別個に移動させることができるので、以下のような成膜方法を適用することができる。すなわち、成膜処理の途中でマスク３０と基板２の間から遮光板２０を取り除き、再び成膜処理を行うことで、全体の成膜時間を短縮することができる。詳しく説明すると、光ＣＶＤ方式で酸化珪素や窒化珪素あるいは酸化窒化珪素などの絶縁膜４（図２参照）を成膜する場合、絶縁膜４には励起光の一部を吸収する特性がある。波長が１２６ｎｍから２４８ｎｍ程度の光を励起光として用いる場合、波長が短いため絶縁膜４に吸収され易い。このため、成膜処理の開始時には遮光板２０を設置した状態で成膜を行い、絶縁膜４がある程度成長した時点で遮光板２０を取り除くことで下地の基板２への光照射を抑制しつつ、成膜速度を加速することができる。この場合、遮光板２０を介在させた状態で成膜処理を行う第１の成膜工程では、例えば図１４に示す遮光板２０の裏面２０ａと基板２の成膜面２ａの距離（離間距離）Ｃ１が例えば平均自由行程λより大きくても良い。距離（離間距離）Ｃ１が平均自由行程λよりも大きくなると第１の成膜工程の成膜時間は増大するが、遮光板２０を取り除いた後で成膜処理を行う第２の成膜工程で成膜時間を短縮することができるので、全体の成膜時間を短縮することができる。ただし、成膜時間を短縮する観点からは、前記した第１の成膜工程においても距離Ｃ１を平均自由行程λ以下とすることが好ましい。図１５に示す例では、反応チェンバ１０の隣にはゲート４１Ｇを介して反応チェンバ１０と連通する退避室４１が配置されている。また、遮光板保持部３４は成膜処理の途中で遮光板２０を反応チェンバ１０から退避室４１に向かって移動させる機構を備えている。したがって、成膜処理の途中で退避室４１に遮光板２０を移動させることで、基板２と光源１３の間から取り除くことができる。
【００６９】
また、上記では、原料ガスをＴＥＯＳガスとする場合を取り上げて詳しく説明したが、原料ガスはＴＥＯＳガスには限定されない。例えば、ＴＥＯＳガスの他、ＯＭＣＴＳ（Octa-Methyl-Cyclo-Tetra-Siloxane）ガス、ＴＭＣＴＳ(Tetra-Methyl-Cyclo-Tetra-Siloxane)ガス、Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｄｉｓｉｌａｎｅガス、Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｄｉｓｉｌａｚａｎｅガスなど、シラザン、シラノール、シロキサンを含めた有機珪素ガスを用いることができる。本願発明者の検討によれば、前記したＴＥＯＳガスをＯＭＣＴＳガス、ＴＭＣＴＳガス、ＨＭＤＳ(Hexa-Methyl-Di-Silane)ガスに置き換えた場合であっても例えば図１に示す距離Ｃ１を５ｍｍ以下とすれば、図１６〜図１８に示すように概ねこれらのガスの平均自由行程λ以下となり、成膜速度の低下を効果的に抑制することができることが判った。ＯＭＣＴＳガス、ＴＭＣＴＳガス、ＨＭＤＳガスの平均自由行程λは上記で既に説明した方法と同様にして求めた。ただし、波長１７２ｎｍの照射光に対するこれらのガスの消光断面積σは次に述べるようにシミュレーションにより算出した。シミュレーションには第一原理の分子軌道計算プログラムＧａｕｓｓｉａｎ０３を用い、基底関数にはＢ３ＬＹＰ／６−３１＋Ｇ（ｄ）を使用した。ＴＥＯＳ、ＯＭＣＴＳ、ＴＭＣＴＳ、ＨＭＤＳの各ガスの構造最適化後、時間依存密度汎関数法を用いて９ｅＶ以下の範囲で励起状態の励起エネルギーおよび基底状態との間の遷移の振動子強度を計算した。更に、得られた線スペクトルを半値幅０．３５ｅＶのガウス関数で幅を持たせて振動子強度のスペクトルを求め、波長１７２ｎｍにおける振動子強度を得た。消光断面積σの実験値が明らかになっているＴＥＯＳガスの振動子強度を１とした場合の、他のガスの振動子強度の計算値とＴＥＯＳガスの消光断面積σの積の値から、各ガスの波長１７２ｎｍにおける消光断面積を推定した。計算により求めた波長１７２ｎｍにおける振動子強度、消光断面積σ、分子量、活性種分子径（メチル基が１〜２個解離した場合の径）を図１９にまとめた。この他、温度は５０℃（３２３Ｋ）、光源の波長１７２ｎｍ、光源の照射強度２５ｍＷ／ｃｍ２、光源の光が原料ガスを通過する距離５ｃｍ、活性種の発生領域から図１に示す基板２を経由して反応チェンバ１０の壁や、ガス排出口１２に至るまでの平均的な距離１ｍを計算に用いた。また、図５の場合と同様に、メチル基１つが解離した場合の曲線をＰ１、メチル基２つの解離した場合の曲線をＰ２として示した。ただし、図１８に示すＨＭＤＳガスの例では、メチル基の解離数が１つの場合と２つの場合で同様な曲線を描くため、曲線Ｐ２は図示を省略した。
【００７０】
図１６〜図１８に示すように、ＯＭＣＴＳガス、ＴＭＣＴＳガス、ＨＭＤＳガスの平均自由行程λは、原料ガスの圧力によらず、少なくとも５ｍｍよりは大きいことが判る。また、原料ガス温度による平均自由行程λの変化は小さいため、少なくとも図１に示す距離Ｃ１を５ｍｍ以下とすれば、ガス種によらず、成膜時間の低下を抑制できることが判る。
【００７１】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００７２】
例えば、前記実施の形態では、光照射により劣化が生じ易い基板の一例として、成膜面に有機膜を含む積層膜が形成された基板２を取り上げて説明したが、有機膜の有無によらず、光照射による劣化（特性劣化）が懸念される成膜工程に上記した成膜方法を適用することでこれを抑制することができる。
【００７３】
また例えば、前記実施の形態では、遮光板２０と基板２の間に他の部材を配置せずに成膜処理を行う実施態様について説明した。しかし、例えば成膜時に絶縁膜４をパターニングする場合には、パターニング用のマスク（ステンシルマスク）を基板２の成膜面２ａ上に取り付けた状態で前記した光ＣＶＤ方式による成膜方法を適用することができる。このように遮光板２０と基板の間に他の部材を配置する場合であっても、遮光板２０の裏面２０ａと基板２の成膜面２ａの距離Ｃ１を平均自由行程λ以下とすれば、成膜速度の低下を抑制することができる。
【００７４】
また、上記では、種々の変形例を説明したが、各変形例を適宜組み合わせて適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、光ＣＶＤ方式による成膜工程を有する製品、例えば、有機ＥＬディスプレイなどに幅広く利用可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、５０、５１ 光ＣＶＤ装置（成膜装置）
２ 基板
２ａ 成膜面
２ｂ 裏面（表示面）
３ 有機ＥＬ素子
３ａ、３ｃ 導体膜
３ｂ 有機膜
４ 絶縁膜（保護膜、パッシベーション膜）
１０ 反応チェンバ（成膜処理室）
１１ ガス導入口（ガス供給部）
１２ ガス排出口（ガス排出部）
１３ 光源
１４ 試料台（基板保持部）
１４ａ 支持部
１４ｂ 移動機構部（駆動部）
１５ 排気装置
１６ ガス供給源
１７ 石英窓
１８ 支持部
１９ 駆動部
２０、２２、２４、２６ 遮光板（遮光部材）
２０ａ 裏面
２０ｂ 表面
２１、２３、２５、２７ 貫通孔
２１ａ、２１ｂ、２３ａ、２３ｂ、２５ａ、２５ｂ、２７ａ、２７ｂ 開口部
２１ｃ、２３ｃ、２５ｃ、２７ｃ 連結部
２４ 遮光板（遮光部材）
２４ａ 裏面側板
２４ｂ 表面側板
２４ｃ 中空空間（連結部）
３０ マスク
３１ 開口部
３２ 基板保持部
３３ 保持治具
３４ 遮光板保持部（遮光部材保持部）
３５ マスク保持部
４０ 基板準備室
４０Ｇ、４１Ｇ ゲート（仕切扉）
４１ 退避室
Ｃ１ 距離（離間距離）
Ｐ１、Ｐ２ 曲線
Ｍ０〜Ｍ８ 矢印
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料ガスに光を照射することで種を生成し、前記種を基板に堆積させることにより膜を成長させる成膜装置であって、
前記基板を収容する成膜処理室と、
前記成膜処理室内に前記原料ガスを供給するガス供給部と、
前記成膜処理室内に前記光を照射する光源と、
前記成膜処理室内において、前記基板の成膜面が前記光源側を向くように前記基板を保持する基板保持部と、
前記成膜処理室内の前記基板と前記光源の間に配置される遮光部材と、
を備え、
前記遮光部材は、
前記基板の前記成膜面と対向する第１面、前記第１面の反対側に位置する第２面、前記第１面および前記第２面のうちの一方から他方までを貫通する複数の貫通孔を有し、
前記遮光部材の前記第１面と前記基板の前記成膜面の離間距離は、前記原料ガスの分子の平均自由行程以下であることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
請求項１に記載の成膜装置において、
前記基板の前記成膜面には、有機膜を含む積層膜が形成されていることを特徴とする成膜装置。
【請求項３】
請求項２に記載の成膜装置において、
前記遮光部材は、
前記第１面に形成される複数の第１開口部、前記第２面に形成され前記複数の第１開口部と連通する複数の第２開口部、および前記複数の第１開口部と前記複数の第２開口部を接続して前記複数の貫通孔を構成する複数の連結部を備え、
前記複数の連結部には、屈曲部が形成されていないことを特徴とする成膜装置。
【請求項４】
請求項３に記載の成膜装置において、
前記離間距離は５ｍｍ以下であることを特徴とする成膜装置。
【請求項５】
請求項３に記載の成膜装置において、
前記原料ガスは、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）ガス、ＯＭＣＴＳ（Ｏｃｔａ−Ｍｅｔｈｙｌ−Ｃｙｃｌｏ−Ｔｅｔｒａ−Ｓｉｌｏｘａｎｅ）ガス、ＴＭＣＴＳ(Ｔｅｔｒａ−Ｍｅｔｈｙｌ−Ｃｙｃｌｏ−Ｔｅｔｒａ−Ｓｉｌｏｘａｎｅ)ガス、またはＨＭＤＳ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｄｉｓｉｌａｎｅ）ガスであることを特徴とする成膜装置。
【請求項６】
請求項１に記載の成膜装置において、
前記基板保持部には、前記基板の前記成膜面に沿って前記基板保持部を移動させる移動機構部が取り付けられていることを特徴とする成膜装置。
【請求項７】
請求項１に記載の成膜装置において、
前記遮光部材は、遮光部材保持部に保持され、
前記遮光部材保持部には、前記基板保持部とは別個に移動させることができる駆動部が取り付けられていることを特徴とする成膜装置。
【請求項８】
請求項７に記載の成膜装置において、
前記成膜処理室の隣には、前記成膜処理室と仕切扉を介して連通する退避室が配置され、
前記遮光部材保持部は、成膜処理の途中で前記遮光部材を前記成膜処理室から前記退避室に向かって移動させる機構を備えていることを特徴とする成膜装置。
【請求項９】
（ａ）基板を保持する基板保持部を成膜処理室内に配置する工程、
（ｂ）前記成膜処理室内に原料ガスを供給する工程、
（ｃ）前記基板の成膜面と対向する位置に配置される光源と前記基板の間に遮光部材を配置する工程、
（ｄ）前記（ａ）、（ｂ）および（ｃ）工程の後、前記光源から前記基板に向かって光を照射することで種を生成し、前記基板の前記成膜面上に前記種を堆積させる工程、
を有し、
前記遮光部材には、
前記基板の前記成膜面と対向する第１面、前記第１面の反対側に位置する第２面、前記第１面および前記第２面のうちの一方から他方までを貫通する複数の貫通孔が形成され、
前記（ｃ）工程では、前記遮光部材の前記第１面と前記基板の前記成膜面の離間距離が、前記原料ガスの分子の平均自由行程以下となるように位置合わせを行うことを特徴とする成膜方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の成膜方法において、
前記（ａ）工程で前記成膜処理室内に配置する前記基板の前記成膜面には、有機膜を含む積層膜が予め形成されていることを特徴とする成膜方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の成膜方法において、
前記（ｄ）工程では、前記基板の前記成膜面を複数の領域に区分して、各領域に対して成膜処理を順次行うことを特徴とする成膜方法。
【請求項１２】
請求項９に記載の成膜方法において、
前記（ｄ）工程には、
（ｄ１）前記遮光部材を介在させた状態で成膜処理を行う第１の成膜工程、
（ｄ２）前記（ｄ１）工程の後、前記遮光部材を前記光源と前記基板の間から取り除く工程、
（ｄ３）前記（ｄ２）工程の後、前記遮光部材を介さずに成膜処理を行う第２の成膜工程、
を含んでいることを特徴とする成膜方法。
【請求項１３】
（ａ）基板を保持する基板保持部を成膜処理室内に配置する工程、
（ｂ）前記成膜処理室内に原料ガスを供給する工程、
（ｃ）前記基板の成膜面と対向する位置に配置される光源と前記基板の間に遮光部材を配置する工程、
（ｄ）前記（ａ）、（ｂ）および（ｃ）工程の後、前記光源から前記基板に向かって光を照射することで種を生成し、前記基板の前記成膜面上に前記種を堆積させる工程、
を有し、
前記遮光部材には、
前記基板の前記成膜面と対向する第１面、前記第１面の反対側に位置する第２面、前記第１面および前記第２面のうちの一方から他方までを貫通する複数の貫通孔が形成され、
前記（ｄ）工程には、
（ｄ１）前記遮光部材を介在させた状態で成膜処理を行う第１の成膜工程、
（ｄ２）前記（ｄ１）工程の後、前記遮光部材を前記光源と前記基板の間から取り除く工程、
（ｄ３）前記（ｄ２）工程の後、前記遮光部材を介さずに成膜処理を行う第２の成膜工程、
を含んでいることを特徴とする成膜方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の成膜方法において、
前記（ａ）工程で前記成膜処理室内に配置する前記基板の前記成膜面には、有機膜を含む積層膜が予め形成されていることを特徴とする成膜方法。
【請求項１】
原料ガスに光を照射することで種を生成し、前記種を基板に堆積させることにより膜を成長させる成膜装置であって、
前記基板を収容する成膜処理室と、
前記成膜処理室内に前記原料ガスを供給するガス供給部と、
前記成膜処理室内に前記光を照射する光源と、
前記成膜処理室内において、前記基板の成膜面が前記光源側を向くように前記基板を保持する基板保持部と、
前記成膜処理室内の前記基板と前記光源の間に配置される遮光部材と、
を備え、
前記遮光部材は、
前記基板の前記成膜面と対向する第１面、前記第１面の反対側に位置する第２面、前記第１面および前記第２面のうちの一方から他方までを貫通する複数の貫通孔を有し、
前記遮光部材の前記第１面と前記基板の前記成膜面の離間距離は、前記原料ガスの分子の平均自由行程以下であることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
請求項１に記載の成膜装置において、
前記基板の前記成膜面には、有機膜を含む積層膜が形成されていることを特徴とする成膜装置。
【請求項３】
請求項２に記載の成膜装置において、
前記遮光部材は、
前記第１面に形成される複数の第１開口部、前記第２面に形成され前記複数の第１開口部と連通する複数の第２開口部、および前記複数の第１開口部と前記複数の第２開口部を接続して前記複数の貫通孔を構成する複数の連結部を備え、
前記複数の連結部には、屈曲部が形成されていないことを特徴とする成膜装置。
【請求項４】
請求項３に記載の成膜装置において、
前記離間距離は５ｍｍ以下であることを特徴とする成膜装置。
【請求項５】
請求項３に記載の成膜装置において、
前記原料ガスは、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）ガス、ＯＭＣＴＳ（Ｏｃｔａ−Ｍｅｔｈｙｌ−Ｃｙｃｌｏ−Ｔｅｔｒａ−Ｓｉｌｏｘａｎｅ）ガス、ＴＭＣＴＳ(Ｔｅｔｒａ−Ｍｅｔｈｙｌ−Ｃｙｃｌｏ−Ｔｅｔｒａ−Ｓｉｌｏｘａｎｅ)ガス、またはＨＭＤＳ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｄｉｓｉｌａｎｅ）ガスであることを特徴とする成膜装置。
【請求項６】
請求項１に記載の成膜装置において、
前記基板保持部には、前記基板の前記成膜面に沿って前記基板保持部を移動させる移動機構部が取り付けられていることを特徴とする成膜装置。
【請求項７】
請求項１に記載の成膜装置において、
前記遮光部材は、遮光部材保持部に保持され、
前記遮光部材保持部には、前記基板保持部とは別個に移動させることができる駆動部が取り付けられていることを特徴とする成膜装置。
【請求項８】
請求項７に記載の成膜装置において、
前記成膜処理室の隣には、前記成膜処理室と仕切扉を介して連通する退避室が配置され、
前記遮光部材保持部は、成膜処理の途中で前記遮光部材を前記成膜処理室から前記退避室に向かって移動させる機構を備えていることを特徴とする成膜装置。
【請求項９】
（ａ）基板を保持する基板保持部を成膜処理室内に配置する工程、
（ｂ）前記成膜処理室内に原料ガスを供給する工程、
（ｃ）前記基板の成膜面と対向する位置に配置される光源と前記基板の間に遮光部材を配置する工程、
（ｄ）前記（ａ）、（ｂ）および（ｃ）工程の後、前記光源から前記基板に向かって光を照射することで種を生成し、前記基板の前記成膜面上に前記種を堆積させる工程、
を有し、
前記遮光部材には、
前記基板の前記成膜面と対向する第１面、前記第１面の反対側に位置する第２面、前記第１面および前記第２面のうちの一方から他方までを貫通する複数の貫通孔が形成され、
前記（ｃ）工程では、前記遮光部材の前記第１面と前記基板の前記成膜面の離間距離が、前記原料ガスの分子の平均自由行程以下となるように位置合わせを行うことを特徴とする成膜方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の成膜方法において、
前記（ａ）工程で前記成膜処理室内に配置する前記基板の前記成膜面には、有機膜を含む積層膜が予め形成されていることを特徴とする成膜方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の成膜方法において、
前記（ｄ）工程では、前記基板の前記成膜面を複数の領域に区分して、各領域に対して成膜処理を順次行うことを特徴とする成膜方法。
【請求項１２】
請求項９に記載の成膜方法において、
前記（ｄ）工程には、
（ｄ１）前記遮光部材を介在させた状態で成膜処理を行う第１の成膜工程、
（ｄ２）前記（ｄ１）工程の後、前記遮光部材を前記光源と前記基板の間から取り除く工程、
（ｄ３）前記（ｄ２）工程の後、前記遮光部材を介さずに成膜処理を行う第２の成膜工程、
を含んでいることを特徴とする成膜方法。
【請求項１３】
（ａ）基板を保持する基板保持部を成膜処理室内に配置する工程、
（ｂ）前記成膜処理室内に原料ガスを供給する工程、
（ｃ）前記基板の成膜面と対向する位置に配置される光源と前記基板の間に遮光部材を配置する工程、
（ｄ）前記（ａ）、（ｂ）および（ｃ）工程の後、前記光源から前記基板に向かって光を照射することで種を生成し、前記基板の前記成膜面上に前記種を堆積させる工程、
を有し、
前記遮光部材には、
前記基板の前記成膜面と対向する第１面、前記第１面の反対側に位置する第２面、前記第１面および前記第２面のうちの一方から他方までを貫通する複数の貫通孔が形成され、
前記（ｄ）工程には、
（ｄ１）前記遮光部材を介在させた状態で成膜処理を行う第１の成膜工程、
（ｄ２）前記（ｄ１）工程の後、前記遮光部材を前記光源と前記基板の間から取り除く工程、
（ｄ３）前記（ｄ２）工程の後、前記遮光部材を介さずに成膜処理を行う第２の成膜工程、
を含んでいることを特徴とする成膜方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の成膜方法において、
前記（ａ）工程で前記成膜処理室内に配置する前記基板の前記成膜面には、有機膜を含む積層膜が予め形成されていることを特徴とする成膜方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１３−１００５７５（Ｐ２０１３−１００５７５Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４４４２１（Ｐ２０１１−２４４４２１）
【出願日】平成２３年１１月８日（２０１１．１１．８）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月８日（２０１１．１１．８）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
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