成膜装置
【課題】ラビング処理することなく、所望の品質を有する配向膜を形成できる成膜装置を提供する。
【解決手段】成膜装置は、有機材料を含むターゲット部材の表面にイオン粒子を照射して、ターゲット部材より配向膜を形成するためのスパッタ粒子を放出させるスパッタ装置と、基板の表面がターゲット部材の表面と対向しないように基板を保持する基板保持部材と、ターゲット部材からのスパッタ粒子が供給可能な位置に配置され、ターゲット部材から供給されたスパッタ粒子を基板の表面に供給するようにスパッタ粒子の進行方向を変える所定面を有する所定部材とを備えている。
【解決手段】成膜装置は、有機材料を含むターゲット部材の表面にイオン粒子を照射して、ターゲット部材より配向膜を形成するためのスパッタ粒子を放出させるスパッタ装置と、基板の表面がターゲット部材の表面と対向しないように基板を保持する基板保持部材と、ターゲット部材からのスパッタ粒子が供給可能な位置に配置され、ターゲット部材から供給されたスパッタ粒子を基板の表面に供給するようにスパッタ粒子の進行方向を変える所定面を有する所定部材とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶装置は、液晶分子を配向させる配向膜を備えている。配向膜として、ポリイミド等の有機材料からなる有機膜をラビング処理したものを用いる場合が多い。下記特許文献１には、配向膜のラビング処理に関する技術の一例が開示されている。
【特許文献１】特開平３−２１５８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ラビング処理によって有機膜の表面に筋が形成される可能性があり、製造される配向膜の品質が劣化する可能性がある。また、ラビング処理によってパーティクルが発生する可能性があり、そのパーティクルによって、製造される配向膜の品質が劣化したり、歩留まりが低下する可能性がある。配向膜の品質が劣化すると、液晶装置の表示性能も劣化する可能性がある。
【０００４】
近時において、最適な有機材料を選定し、その選定された有機材料を用いて、ラビング処理することなく、配向膜を形成しようとする試みがなされている。しかしながら、有機材料の種類によっては、成膜条件の最適化を図らないと、配向膜を良好に形成できない可能性がある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ラビング処理することなく、所望の品質を有する配向膜を形成できる成膜装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明は以下の構成を採用する。
本発明の一態様によると、基板の表面に配向膜を形成する成膜装置であって、有機材料を含むターゲット部材の表面にイオン粒子を照射して、前記ターゲット部材より前記配向膜を形成するためのスパッタ粒子を放出させるスパッタ装置と、前記基板の表面が前記ターゲット部材の表面と対向しないように前記基板を保持する基板保持部材と、前記ターゲット部材からの前記スパッタ粒子が供給可能な位置に配置され、前記ターゲット部材から供給された前記スパッタ粒子を前記基板の表面に供給するように該スパッタ粒子の進行方向を変える所定面を有する所定部材と、を備えた成膜装置が提供される。
【０００７】
本発明の一態様によれば、スパッタ法に基づいて、基板の表面に有機材料からなる配向膜を高い成膜速度で形成できる。また、配向膜が形成される基板の表面を、スパッタ粒子が放出されるターゲット部材の表面と対向しない位置に配置し、ターゲット部材の表面から放出されたスパッタ粒子を、基板の表面に直接的に供給せずに、所定部材の所定面を介して供給するようにしたので、基板の表面及び／又は基板の表面に既に形成されている配向膜にダメージを与えたり、形成される配向膜の品質が劣化する等の不具合を抑制できる。すなわち、配向膜が形成される基板の表面を、スパッタ粒子が放出されるターゲット部材の表面と対向するように配置した状態で、スパッタリングを行った場合、例えば、スパッタ装置で発生したプラズマにより生成される荷電粒子が、高いエネルギーで直接的に基板の表面に供給される可能性がある。その場合、基板の表面及び／又は基板の表面に既に形成されている配向膜がダメージを受ける可能性がある。本発明の一態様によれば、配向膜が形成される基板の表面を、スパッタ粒子が放出されるターゲット部材の表面と対向しない位置に配置し、ターゲット部材の表面から放出されたスパッタ粒子を、所定部材の所定面を介して供給するようにしたので、限られたスペースにおいて、スパッタ粒子が進行するターゲット部材の表面と基板の表面と間の距離を長くすることができ、高いエネルギーを有する荷電粒子が基板の表面に直接的に供給されることを抑制できる。したがって、基板の表面及び／又は基板の表面に既に形成されている配向膜にダメージを与えたり、形成される配向膜の品質が劣化する等の不具合を抑制できる。
【０００８】
上記態様の成膜装置において、前記所定面に供給された前記スパッタ粒子の状態が変化しないように、前記所定面を加熱する加熱装置を備えた構成を採用できる。
【０００９】
これによれば、ターゲット部材から所定面に供給されたスパッタ粒子が所定面に付着したり、所定面で固化したり、所定面に膜を形成してしまうことを抑制できる。したがって、ターゲット部材から放出されたスパッタ粒子は、所定部材の所定面で進行方向を変えて基板の表面に良好に供給される。
【００１０】
上記態様の成膜装置において、前記所定部材は、前記スパッタ装置で発生したプラズマにより生成される荷電粒子の少なくとも一部を捕捉する構成を採用できる。
【００１１】
これによれば、スパッタ装置で発生したプラズマにより生成される荷電粒子が基板の表面に供給されることをより一層抑制できる。
【００１２】
上記態様の成膜装置において、前記所定部材は接地されている構成を採用できる。
【００１３】
これによれば、所定部材で荷電粒子を良好に捕捉できる。
【００１４】
上記態様の成膜装置において、前記所定部材を移動して、前記所定面と前記基板及び前記ターゲット部材の少なくとも一方との位置関係を調整する駆動装置を備えた構成を採用できる。
【００１５】
これによれば、所定部材を介して基板の表面に供給されるスパッタ粒子によって基板の表面に形成される配向膜の成膜条件を調整できる。例えば、基板の表面に対する所定面の傾斜角度を変化させるように所定部材を移動（回転）することによって、所定部材を介して基板の表面に入射するスパッタ粒子の入射角度を調整できる。これにより、基板の表面に形成される配向膜の配向特性を調整できる。また、例えば、スパッタ粒子が進行するターゲット部材の表面と基板の表面と間の距離を変化させるように所定部材を移動することによって、基板に形成される配向膜の成膜速度を調整できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。そして、水平面内における所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。
【００１７】
図１は、本実施形態に係る成膜装置１を示す概略構成図である。本実施形態の成膜装置１は、液晶装置の少なくとも一部となる基板Ｗの表面に有機材料からなる配向膜Ｍを形成する成膜装置である。本実施形態においては、成膜装置１は、スパッタ法に基づいて、基板Ｗの表面に配向膜Ｍを形成する。
【００１８】
成膜装置１は、基板Ｗを収容可能であり、その収容した基板Ｗ上に配向膜Ｍを形成可能な成膜室２と、有機材料を含むターゲット部材Ｔの表面にイオン粒子ｐ１を照射して、ターゲット部材Ｔより配向膜Ｍを形成するためのスパッタ粒子ｐ２を放出させるスパッタ装置３と、基板Ｗの表面がターゲット部材Ｔの表面と対向しないように基板Ｗを保持する基板保持部材４と、ターゲット部材Ｔからのスパッタ粒子ｐ２が供給可能な位置に配置され、ターゲット部材Ｔから供給されたスパッタ粒子ｐ２を基板Ｗの表面に供給するように、そのスパッタ粒子ｐ２の進行方向を変える反射面５を有する反射部材６と、反射部材６の反射面５を加熱する加熱装置７と、成膜室２の環境を調整する空調システム８と、成膜装置１全体の動作を制御する制御装置９とを備えている。成膜装置１は、成膜室２の内側において、スパッタ装置３を用いて、基板Ｗの表面に配向膜Ｍを形成する。
【００１９】
空調システム８は、成膜室２の環境（圧力、温度等）を調整可能である。本実施形態においては、制御装置９は、空調システム８を用いて、成膜室２を減圧し、ほぼ真空状態にする。
【００２０】
ターゲット部材Ｔは、配向膜Ｍを形成するための有機材料で形成される。ターゲット部材Ｔを形成する有機材料は、配向性高分子を含む。本実施形態においては、ターゲット部材Ｔを形成する有機材料は、フェニレン−四フッ化エチレン−プロピレンのコポリマーを含む。このような配向性高分子を用いて基板Ｗに成膜することで、ラビング処理することなく、所定方向に配向した配向性高分子膜、すなわち配向膜Ｍを基板Ｗ上に形成できる。したがって、ラビング処理によって有機膜の表面に筋が形成されたり、パーティクルが発生したりする不具合を抑制でき、製造される配向膜Ｍの品質の劣化を抑制できる。したがって、歩留まりの低下を抑制し、配向膜Ｍの品質の劣化に起因する液晶装置の表示性能の劣化を抑制できる。
【００２１】
本実施形態の配向膜Ｍは、例えば無機材料を斜方蒸着法によって形成した柱状物による形状配向と異なり、分子配向によって液晶分子を配向する。液晶分子は、配向性高分子によって配向性を付与され、その配向性高分子の配向に倣って並ぶ。
【００２２】
なお、ターゲット部材Ｔを形成する有機材料（配向性高分子）としては、フェニレン−四フッ化エチレン−プロピレンのコポリマーに限られず、以下の高分子材料を用いることも可能である。
【００２３】
第１に、配向性高分子膜として１重結合のみの高分子からなるものを採用することができる。このような１重結合のみの高分子からなる配向性高分子膜により配向膜Ｍを構成すれば、配向膜Ｍの耐光性を向上させることができ、しかも１重結合故に光吸収がなく色付きを防止できるため、表示品位の向上も図ることが可能となる。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリテトラフロロエチレン、エチレンフロロエチレンプロピレン、シクロオレフィン、バイシクロオクチルシクロオレフィン、フロロエチレンプロピレン、ＰＦＡ等を採用することができる。
【００２４】
第２に、配向性高分子膜として環状高分子からなるものを採用することができる。このような環状高分子からなる配向性高分子膜により配向膜Ｍを構成すれば、耐熱性が向上するとともに、液晶との相互作用が強くなるため配向規制力も高まることとなる。具体的には、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリフェノール、シクロオレフィン、バイシクロオクチルシクロオレフィン、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート等を採用することができる。
【００２５】
第３に、配向性高分子膜として２重結合を含む高分子からなるものを採用することができる。このような２重結合を含む高分子からなる配向性高分子膜により配向膜Ｍを構成すれば、液晶に対する配向規制力が高いものとなる。具体的には、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリフェノール、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリアセチレン、ポリアミド、ポリメタクリル酸メチル等を採用することができる。
【００２６】
第４に、配向性高分子膜として共役系高分子からなるものを採用することができる。これにより液晶に対する配向規制力が高いものとなる。具体的には、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリフェノール、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート等を採用することができる。
【００２７】
第５に、配向性高分子膜としてフッ素を含む高分子からなるものとすることができる。このようなフッ素を含む高分子からなる配向性高分子膜により配向膜Ｍを構成すれば、耐湿性及び耐光性が向上するとともに、液晶に対する配向規制力が高いものとなり、特に含フッ素系の液晶を用いた場合に配向規制力の向上効果が一層高いものとなる。具体的には、ポリテトラフロロエチレン、エチレンフロロエチレンプロピレン、フロロエチレンプロピレン、ＰＦＡ、ポリフッ化ビニリデン等を採用することができる。
【００２８】
第６に、配向性高分子膜としてケイ素を含む高分子からなるものとすることができる。このようなケイ素を含む高分子からなる配向性高分子膜により配向膜Ｍを構成すれば、配向性高分子膜のガラス転移点が高くなり、耐熱性が向上することとなる。具体的にはシロキサン結合を有する高分子を採用することができる。
【００２９】
第７に、配向性高分子膜として可視光域に吸収を具備しない高分子からなるものを採用することができる。このような可視光域に吸収を具備しない高分子からなる配向性高分子膜により配向膜Ｍを構成すれば、配向膜Ｍに色付きがなく、ひいては表示品位の向上に寄与することが可能となる。具体的に可視光域に吸収をなくすためには、窒素、硫黄を具備しない高分子、或いは二重結合を具備しない高分子等を採用すれば良い。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリテトラフロロエチレン、エチレンフロロエチレンプロピレン、シクロオレフィン、バイシクロオクチルシクロオレフィン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリフェノール、ポリエチレンテレフタレート、ポリメタクリル酸メチル等を採用することができる。
【００３０】
第８に、配向性高分子膜として融点が１２０℃以上の高分子からなるものを採用することができる。このような融点が１２０℃以上の高分子からなる配向性高分子膜により配向膜Ｍを構成すれば、液晶装置の製造プロセスにおいて十分な耐熱性を具備することとなる。具体的には、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポリテトラフロロエチレン、エチレンフロロエチレンプロピレン、シクロオレフィン、バイシクロオクチルシクロオレフィン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリフェノール、ポリエチレンテレフタレート、ポリメタクリル酸メチル等を採用することができる。
【００３１】
第９に、配向性高分子膜としてガラス転移点が５０℃以上の高分子からなるものを採用することができる。ガラス転移点が５０℃以下の高分子では十分な耐熱性が得られない場合があるからである。具体的には、ポリビニルアルコール、シクロオレフィン、バイシクロオクチルシクロオレフィン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリフェノール、ポリエチレンテレフタレート、ポリメタクリル酸メチル等を採用することができる。
【００３２】
第１０に、配向性高分子膜として２種以上の高分子からなるものを採用することができる。２種以上の高分子から配向性高分子膜を構成すれば、その２種の組合せの選択により配向膜Ｍのプレチルト角を適宜設計することが可能となる。つまり、配向性高分子膜で構成される配向膜Ｍは、配向性高分子膜を構成する高分子材料によって固有のプレチルト角を有するが、これらを２種以上組み合わせ、その材料を適宜選択することで任意のプレチルト角を供することが可能となるのである。
【００３３】
スパッタ装置３は、ＲＦスパッタ装置を含み、高周波電源３Ａと、高周波電源３Ａに接続され、ターゲット部材Ｔを保持可能な電極３Ｂとを有する。スパッタ装置３は、成膜室２内におけるターゲット部材Ｔの近傍、本実施形態においては、ターゲット部材Ｔの表面の＋Ｘ側の所定領域において、プラズマを発生させる。また、スパッタ装置３は、アルゴンガス（Ａｒガス）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）などの希ガスを放電用ガスとして供給して、プラズマ発生領域ＰＵを形成する。スパッタ装置３は、プラズマ発生領域ＰＵにおいて、放電用ガスに基づくイオン粒子ｐ１を生成する。スパッタ装置３は、生成したイオン粒子ｐ１をターゲット部材Ｔの表面に照射して、ターゲット部材Ｔより、配向膜Ｍを形成するためのスパッタ粒子ｐ２を放出させる。
【００３４】
本実施形態においては、ターゲット部材Ｔは、直方体状であり、電極３Ｂは、プラズマ発生領域ＰＵと対向するターゲット部材Ｔの表面とＹＺ平面とがほぼ平行となるように、ターゲット部材Ｔを保持する。また、本実施形態においては、ＹＺ平面内におけるターゲット部材Ｔの形状は、Ｙ軸方向に長い長方形状である。スパッタ装置３により生成されたイオン粒子ｐ１は、ＹＺ平面とほぼ平行なターゲット部材Ｔの表面に照射される。イオン粒子ｐ１が照射されたターゲット部材Ｔの表面からは、配向膜Ｍを形成するためのスパッタ粒子ｐ２が放出される。ターゲット部材Ｔの表面から放出されたスパッタ粒子ｐ２は、主に、ターゲット部材Ｔの表面と垂直な方向（法線方向）に進行する。本実施形態においては、ターゲット部材Ｔの表面とＹＺ平面とが平行であり、スパッタ粒子ｐ２は、Ｘ軸方向に進行する。また、イオン粒子ｐ１が照射されるターゲット部材Ｔの表面は、＋Ｘ方向を向いており、ターゲット部材Ｔの表面から放出されたスパッタ粒子ｐ２は、＋Ｘ方向に進行する。
【００３５】
反射部材６は、ターゲット部材Ｔからのスパッタ粒子ｐ２が供給可能な位置に配置されている。本実施形態においては、反射部材６は、その反射面５とターゲット部材Ｔの表面とが対向するように配置されている。反射部材６は、金属で形成され、その反射面５は、ほぼ平坦である。本実施形態においては、反射部材６は、ターゲット部材Ｔの＋Ｘ側に配置されている。反射面５は、ターゲット部材Ｔの表面を向くように配置され、ターゲット部材Ｔに対して反対側に傾斜するように配置されている。すなわち、反射面５は、ターゲット部材Ｔからのスパッタ粒子ｐ２を、基板Ｗに向かって反射するように傾斜している。ターゲット部材Ｔの表面から放出され、＋Ｘ方向に進行するスパッタ粒子ｐ２は、反射部材６の反射面５に供給される。反射部材６の反射面５は、ターゲット部材Ｔから供給されたスパッタ粒子ｐ２を基板Ｗに供給するように、そのスパッタ粒子ｐ２の進行方向を変えるようにスパッタ粒子ｐ２を反射する。
【００３６】
加熱装置７は、反射部材６の反射面５を加熱する。加熱装置７は、所定のヒータ装置を含み、その少なくとも一部は、反射部材６の内部に配置されている。加熱装置７は、反射面５に供給されたスパッタ粒子ｐ２の状態が変化しないように、反射面５を加熱する。換言すれば、反射面５は、ターゲット部材Ｔを構成する有機材料を蒸発可能（気化可能）な温度以上に、加熱装置７によって加熱される。本実施形態においては、反射面５は、約２５０度に加熱されている。ターゲット部材Ｔから放出され、反射面５に供給されるスパッタ粒子ｐ２は、気体状態（蒸気）で供給される。反射面５の温度が有機材料を蒸発可能な温度以下であると、その反射面５に供給されたスパッタ粒子ｐ２が付着したり、固化したり、あるいはその反射面５に膜を形成してしまう可能性がある。本実施形態においては、加熱装置７は、反射面５に供給されたスパッタ粒子ｐ２の気体状態が変化しないように反射面５を加熱するので、気体状態（分子状態）で反射面５に供給されたスパッタ粒子ｐ２は、その気体状態を維持したまま、反射面５で反射し、基板Ｗに供給される。
【００３７】
反射部材６は、スパッタ装置３で発生したプラズマにより生成される荷電粒子の少なくとも一部を捕捉可能である。スパッタ装置３で発生したプラズマにより、電子、イオン状物質等の荷電粒子が生成され、その荷電粒子が、スパッタ粒子ｐ２とともに、反射面５に供給される可能性がある。本実施形態においては、反射部材６は、接地（アース）されており、その供給される荷電粒子を捕捉可能である。
【００３８】
なお、反射部材６に、磁力発生装置、永久磁石等を接続して、反射部材６に磁力を与えることによっても、反射部材６で荷電粒子を捕捉できる。
【００３９】
また、成膜装置１は、反射部材６を移動可能な駆動装置１０を備えている。駆動装置１０は、反射部材６を、少なくともθＹ方向及びＸ軸方向に移動可能である。本実施形態においては、駆動装置１０は、反射部材６の反射面５を、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６自由度の方向に移動可能である。駆動装置１０は、反射部材６を移動して、反射面５と基板Ｗ及びターゲット部材Ｔの少なくとも一方との位置関係を調整可能である。
【００４０】
基板保持部材４は、ターゲット部材Ｔ及び反射部材６に対して、基板Ｗを所定の位置関係で保持する。基板保持部材４は、基板Ｗの表面（配向膜Ｍが形成される面）が、ターゲット部材Ｔの表面（スパッタ粒子ｐ２が放出される面）と対向しないように、基板Ｗを保持する。本実施形態においては、基板保持部材４は、配向膜Ｍが形成される基板Ｗの表面とＸＹ平面とがほぼ平行となるように、基板Ｗを保持する。基板保持部材４には、不図示の駆動機構が接続されており、制御装置９は、その駆動機構を制御することによって、基板Ｗを保持した基板保持部材４を移動可能である。制御装置９は、基板保持部材４で保持した基板Ｗを、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６自由度の方向に移動可能であり、反射部材６からの有機材料が供給可能な位置に基板Ｗを配置可能である。
【００４１】
また、成膜装置１は、成膜室２において、ターゲット部材Ｔ及び反射部材６と基板Ｗとの間に配置され、基板Ｗの表面に対する有機材料の供給領域を設定する開口１１を有する設定部材１２を備えている。
【００４２】
本実施形態においては、設定部材１２がターゲット部材Ｔ及び反射部材６の上方（＋Ｚ側）に配置されており、基板保持部材４は、その設定部材１２の更に上方（＋Ｚ側）において、基板Ｗを保持して移動可能である。
【００４３】
開口１１は、基板Ｗの表面に対して有機材料が供給される供給領域、換言すれば、基板Ｗ上における配向膜Ｍが形成される形成領域を設定するためのものである。設定部材１２は、例えば金属、セラミックス、樹脂等、任意の材料で形成可能である。本実施形態においては、開口１１は、Ｙ軸方向を長手方向とするスリット状である。設定部材１２の開口１１は、基板Ｗに対する有機材料の入射角度を制御可能である。設定部材１２は、ターゲット部材Ｔ及び反射部材６からの、設定部材１２の開口１１によって設定された形成領域（供給領域）以外への有機材料の供給を抑制する。
【００４４】
また、設定部材１２の上面は、ＸＹ平面とほぼ平行な平坦面である。制御装置９は、基板保持部材４に保持された基板Ｗを、設定部材１２の上面に沿ってＸＹ平面内で移動可能である。そして、本実施形態においては、制御装置９は、基板保持部材４に保持された基板ＷをＸ軸方向に移動しつつ、ターゲット部材Ｔから放出され、反射部材６で反射したスパッタ粒子ｐ２（有機材料）を、開口１１を介して基板Ｗの表面に連続的に供給する。これにより、開口１１を通過した有機材料は、基板Ｗの表面（−Ｚ側を向く面）の所定領域に配向膜を形成する。
【００４５】
また、成膜装置１は、基板Ｗに供給される単位時間当たりの有機材料の量を検出可能な検出装置１３を備えている。検出装置１３は、基板Ｗに供給される単位時間当たりの有機材料の量、すなわち成膜速度を検出可能である。検出装置１３は、有機材料が通過可能な開口１１に対して所定の位置に配置されている。本実施形態においては、検出装置１３は有機材料の通過を妨げない開口１１の近傍の所定位置に配置されている。
【００４６】
検出装置１３は、例えば水晶振動子を含み、基板Ｗに付着する有機材料の量、換言すれば、有機材料に基づいて基板Ｗの表面に形成される膜の量（厚み）を検出可能である。すなわち、本実施形態の検出装置１３は、いわゆる水晶振動子型膜厚モニタを含む。
【００４７】
検出装置１３の水晶振動子は、その水晶振動子上に形成される膜の量（厚み、重さ）に応じて、その振動状態を変化させる。具体的には、水晶振動子に膜が形成されると、その質量変化により、共振周波数が変化する。すなわち、水晶振動子の振動状態と、その水晶振動子上に形成される膜の量とは対応関係にあり、共振周波数の変化によって、水晶振動子上に形成された膜の量（厚み、重さ）を求めることができる。検出装置１３の検出結果は制御装置９に出力される。
【００４８】
次に、上述の構成を有する成膜装置１を用いて、基板Ｗの表面に配向膜Ｍを形成する方法について説明する。
【００４９】
まず、成膜処理されるべき基板Ｗが、前処理室から成膜室２の基板保持部材４に搬入（ロード）される。基板保持部材４は、ロードされた基板Ｗを保持する。前処理室を有する前処理装置は、基板Ｗの基材（例えばガラス基板）上に所定の機能膜を形成可能であり、本実施形態においては、基板Ｗ上には、前処理装置によって、例えばＩＴＯ等の透明導電膜が予め形成されている。制御装置９は、空調システム８を制御して、基板Ｗが搬入された成膜室２を真空状態に調整するとともに、所定の温度に調整する。
【００５０】
また、電極３Ｂには、配向膜Ｍを形成するためのターゲット部材Ｔが保持されている。
【００５１】
制御装置９は、スパッタ装置３を駆動して、ターゲット部材Ｔより、スパッタ粒子ｐ２を放出させる。スパッタ粒子ｐ２は、＋Ｘ方向に進行し、反射部材６の反射面５に入射する。反射面５は、所定温度（約２５０度）に加熱されており、反射面５に入射したスパッタ粒子ｐ２は、その反射面５で反射され、開口１１を介して基板Ｗに連続的に供給される。これにより、基板Ｗ上に有機材料からなる配向膜Ｍがスパッタ法によって形成される。
【００５２】
例えば、従来の蒸着法、すなわち、るつぼに材料を投入しそのるつぼ内の材料を加熱して蒸気を発生させる方法では、使用する有機材料（配向性高分子）によっては、成膜処理を良好に実行できなくなる可能性がある。例えば、るつぼ内において有機材料を溶融し、溶融後に生成された流体（液体状のもの）の粘度が高い場合、その高い粘度の流体を更に加熱すると、例えば気泡が形成されたり、形成された気泡が消滅し難くなったり、突沸状態となって流体の表面（界面）が変動したり、その突沸によって流体の一部が飛散したりする等の不具合が生じ、成膜処理を良好に実行できなくなる可能性がある。
【００５３】
本実施形態によれば、配向膜Ｍを形成するための有機材料を含むターゲット部材Ｔを用意し、スパッタ法に基づいて成膜しているので、上述の不具合の発生を抑制しつつ、成膜処理を良好に実行することができる。したがって、所望の品質を有する配向膜Ｍを形成できる。
【００５４】
また、本実施形態においては、制御装置９は、検出装置１３の検出結果に基づいて、駆動装置１０を用いて反射部材７を移動する。基板Ｗに対する有機材料の成膜速度は、スパッタ粒子ｐ２が進行するターゲット部材Ｔの表面と基板Ｗの表面と間の距離に応じて変化する。したがって、制御装置９は、検出装置１３の検出結果に基づいて、駆動装置１０を制御して反射部材６の位置を調整することで、スパッタ粒子ｐ２が進行するターゲット部材Ｔの表面と基板Ｗの表面と間の距離を調整することができ、所望の成膜速度で成膜できる。本実施形態においては、制御装置９は、成膜速度がほぼ一定となるように、駆動装置１０を制御して、反射部材６の位置を調整する。
【００５５】
また、制御装置９は、基板Ｗの表面に対する反射面５の傾斜角度を変化させるように反射部材６を移動（回転）することによって、反射部材６を介して基板Ｗの表面に入射するスパッタ粒子ｐ２の入射角度を調整できる。これにより、基板Ｗの表面に形成される配向膜Ｍの配向特性を調整できる。
【００５６】
このように、制御装置９は、駆動装置１０を用いて、反射部材６を移動することによって、反射部材６を介して基板Ｗの表面に供給されるスパッタ粒子ｐ２によって基板Ｗの表面に形成される配向膜Ｍの成膜条件を調整できる。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態によれば、スパッタ法に基づいて、基板Ｗの表面に有機材料からなる配向膜Ｍを高い成膜速度で形成できる。また、配向膜Ｍが形成される基板Ｗの表面を、スパッタ粒子ｐ２が放出されるターゲット部材Ｔの表面と対向しない位置に配置し、ターゲット部材Ｔの表面から放出されたスパッタ粒子ｐ２を、基板Ｗの表面に直接的に供給せずに、反射部材６の反射面５を介して供給するようにしたので、基板Ｗの表面及び／又は基板Ｗの表面に既に形成されている配向膜Ｍにダメージを与えたり、形成される配向膜Ｍの品質が劣化する等の不具合を抑制できる。すなわち、配向膜Ｍが形成される基板Ｗの表面を、スパッタ粒子ｐ２が放出されるターゲット部材Ｔの表面と対向するように配置した状態で、スパッタリングを行った場合、例えば、スパッタ装置３で発生したプラズマにより生成される荷電粒子が、高いエネルギーで直接的に基板Ｗの表面に供給される可能性がある。その場合、基板Ｗの表面及び／又は基板Ｗの表面に既に形成されている配向膜Ｍがダメージを受ける可能性がある。本実施形態によれば、配向膜Ｍが形成される基板Ｗの表面を、スパッタ粒子ｐ２が放出されるターゲット部材Ｔの表面と対向しない位置に配置し、ターゲット部材Ｔの表面から放出されたスパッタ粒子ｐ２を、反射部材６の反射面５を介して供給するようにしたので、成膜室２内の限られたスペースにおいて、スパッタ粒子ｐ２が進行するターゲット部材Ｔの表面と基板Ｗの表面と間の距離を長くすることができ、高いエネルギーを有する荷電粒子が基板Ｗの表面に直接的に供給されることを抑制できる。したがって、基板Ｗの表面及び／又は基板Ｗの表面に既に形成されている配向膜Ｍにダメージを与えたり、形成される配向膜Ｍの品質が劣化する等の不具合を抑制できる。
【００５８】
また、反射部材６を接地したり、反射部材６に磁力を与えることによって、その反射部材６によって、スパッタ装置３で発生したプラズマにより生成される荷電粒子の少なくとも一部を捕捉することができる。これにより、荷電粒子が基板Ｗの表面に供給されることをより一層抑制できる。
【００５９】
なお、本実施形態においては、１つのターゲット部材Ｔを用いているが、例えば図２に示すように、２つのターゲット部材Ｔ１、Ｔ２を対向するように配置し、そのターゲット部材Ｔ１、Ｔ２の間にプラズマ発生領域ＰＵを形成して、そのプラズマ発生領域ＰＵで生成されたイオン粒子ｐ１を、ターゲット部材Ｔ１、Ｔ２に照射してもよい。これにより、ターゲット部材Ｔ１、Ｔ２からは、配向膜Ｍを形成するためのスパッタ粒子ｐ２が、反射部材６に向かって放出される。
【００６０】
なお、上述の実施形態においては、成膜装置１は、反射部材６を所定の温度（例えば約２５０度）に加熱することによって、反射部材６でスパッタ粒子ｐ２が固化することを抑制しているが、成膜室２の内壁面を加熱することによっても、その内壁面でスパッタ粒子ｐ２が固化することを抑制できる。また、必要に応じて、設定部材１２を加熱してもよい。本実施形態においては、成膜装置１は、有機材料の配向膜Ｍを形成しており、比較的低温度で、スパッタ粒子ｐ２の固化を抑制できる。すなわち、ターゲット部材が無機材料である場合、反射部材を非常に高い温度に加熱しないと、その無機材料を含むターゲット部材から放出されるスパッタ粒子は、反射部材で固化してしまう。本実施形態の成膜装置１は、有機材料の配向膜Ｍを形成するものであって、比較的低い温度で、スパッタ粒子の固化を抑制できる。したがって、使用するエネルギーを抑えることができるとともに、成膜装置１を構成する各種部材の材料の選択の幅を広げることができ、装置コストの低下を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】成膜装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】成膜装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００６２】
１…成膜装置、２…成膜室、３…スパッタ装置、４…基板保持部材、５…反射面、６…反射部材、７…加熱装置、９…制御装置、１０…駆動装置、Ｍ…配向膜、ｐ１…イオン粒子、ｐ２…スパッタ粒子、Ｔ…ターゲット材料、Ｗ…基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶装置は、液晶分子を配向させる配向膜を備えている。配向膜として、ポリイミド等の有機材料からなる有機膜をラビング処理したものを用いる場合が多い。下記特許文献１には、配向膜のラビング処理に関する技術の一例が開示されている。
【特許文献１】特開平３−２１５８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ラビング処理によって有機膜の表面に筋が形成される可能性があり、製造される配向膜の品質が劣化する可能性がある。また、ラビング処理によってパーティクルが発生する可能性があり、そのパーティクルによって、製造される配向膜の品質が劣化したり、歩留まりが低下する可能性がある。配向膜の品質が劣化すると、液晶装置の表示性能も劣化する可能性がある。
【０００４】
近時において、最適な有機材料を選定し、その選定された有機材料を用いて、ラビング処理することなく、配向膜を形成しようとする試みがなされている。しかしながら、有機材料の種類によっては、成膜条件の最適化を図らないと、配向膜を良好に形成できない可能性がある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ラビング処理することなく、所望の品質を有する配向膜を形成できる成膜装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明は以下の構成を採用する。
本発明の一態様によると、基板の表面に配向膜を形成する成膜装置であって、有機材料を含むターゲット部材の表面にイオン粒子を照射して、前記ターゲット部材より前記配向膜を形成するためのスパッタ粒子を放出させるスパッタ装置と、前記基板の表面が前記ターゲット部材の表面と対向しないように前記基板を保持する基板保持部材と、前記ターゲット部材からの前記スパッタ粒子が供給可能な位置に配置され、前記ターゲット部材から供給された前記スパッタ粒子を前記基板の表面に供給するように該スパッタ粒子の進行方向を変える所定面を有する所定部材と、を備えた成膜装置が提供される。
【０００７】
本発明の一態様によれば、スパッタ法に基づいて、基板の表面に有機材料からなる配向膜を高い成膜速度で形成できる。また、配向膜が形成される基板の表面を、スパッタ粒子が放出されるターゲット部材の表面と対向しない位置に配置し、ターゲット部材の表面から放出されたスパッタ粒子を、基板の表面に直接的に供給せずに、所定部材の所定面を介して供給するようにしたので、基板の表面及び／又は基板の表面に既に形成されている配向膜にダメージを与えたり、形成される配向膜の品質が劣化する等の不具合を抑制できる。すなわち、配向膜が形成される基板の表面を、スパッタ粒子が放出されるターゲット部材の表面と対向するように配置した状態で、スパッタリングを行った場合、例えば、スパッタ装置で発生したプラズマにより生成される荷電粒子が、高いエネルギーで直接的に基板の表面に供給される可能性がある。その場合、基板の表面及び／又は基板の表面に既に形成されている配向膜がダメージを受ける可能性がある。本発明の一態様によれば、配向膜が形成される基板の表面を、スパッタ粒子が放出されるターゲット部材の表面と対向しない位置に配置し、ターゲット部材の表面から放出されたスパッタ粒子を、所定部材の所定面を介して供給するようにしたので、限られたスペースにおいて、スパッタ粒子が進行するターゲット部材の表面と基板の表面と間の距離を長くすることができ、高いエネルギーを有する荷電粒子が基板の表面に直接的に供給されることを抑制できる。したがって、基板の表面及び／又は基板の表面に既に形成されている配向膜にダメージを与えたり、形成される配向膜の品質が劣化する等の不具合を抑制できる。
【０００８】
上記態様の成膜装置において、前記所定面に供給された前記スパッタ粒子の状態が変化しないように、前記所定面を加熱する加熱装置を備えた構成を採用できる。
【０００９】
これによれば、ターゲット部材から所定面に供給されたスパッタ粒子が所定面に付着したり、所定面で固化したり、所定面に膜を形成してしまうことを抑制できる。したがって、ターゲット部材から放出されたスパッタ粒子は、所定部材の所定面で進行方向を変えて基板の表面に良好に供給される。
【００１０】
上記態様の成膜装置において、前記所定部材は、前記スパッタ装置で発生したプラズマにより生成される荷電粒子の少なくとも一部を捕捉する構成を採用できる。
【００１１】
これによれば、スパッタ装置で発生したプラズマにより生成される荷電粒子が基板の表面に供給されることをより一層抑制できる。
【００１２】
上記態様の成膜装置において、前記所定部材は接地されている構成を採用できる。
【００１３】
これによれば、所定部材で荷電粒子を良好に捕捉できる。
【００１４】
上記態様の成膜装置において、前記所定部材を移動して、前記所定面と前記基板及び前記ターゲット部材の少なくとも一方との位置関係を調整する駆動装置を備えた構成を採用できる。
【００１５】
これによれば、所定部材を介して基板の表面に供給されるスパッタ粒子によって基板の表面に形成される配向膜の成膜条件を調整できる。例えば、基板の表面に対する所定面の傾斜角度を変化させるように所定部材を移動（回転）することによって、所定部材を介して基板の表面に入射するスパッタ粒子の入射角度を調整できる。これにより、基板の表面に形成される配向膜の配向特性を調整できる。また、例えば、スパッタ粒子が進行するターゲット部材の表面と基板の表面と間の距離を変化させるように所定部材を移動することによって、基板に形成される配向膜の成膜速度を調整できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。そして、水平面内における所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。
【００１７】
図１は、本実施形態に係る成膜装置１を示す概略構成図である。本実施形態の成膜装置１は、液晶装置の少なくとも一部となる基板Ｗの表面に有機材料からなる配向膜Ｍを形成する成膜装置である。本実施形態においては、成膜装置１は、スパッタ法に基づいて、基板Ｗの表面に配向膜Ｍを形成する。
【００１８】
成膜装置１は、基板Ｗを収容可能であり、その収容した基板Ｗ上に配向膜Ｍを形成可能な成膜室２と、有機材料を含むターゲット部材Ｔの表面にイオン粒子ｐ１を照射して、ターゲット部材Ｔより配向膜Ｍを形成するためのスパッタ粒子ｐ２を放出させるスパッタ装置３と、基板Ｗの表面がターゲット部材Ｔの表面と対向しないように基板Ｗを保持する基板保持部材４と、ターゲット部材Ｔからのスパッタ粒子ｐ２が供給可能な位置に配置され、ターゲット部材Ｔから供給されたスパッタ粒子ｐ２を基板Ｗの表面に供給するように、そのスパッタ粒子ｐ２の進行方向を変える反射面５を有する反射部材６と、反射部材６の反射面５を加熱する加熱装置７と、成膜室２の環境を調整する空調システム８と、成膜装置１全体の動作を制御する制御装置９とを備えている。成膜装置１は、成膜室２の内側において、スパッタ装置３を用いて、基板Ｗの表面に配向膜Ｍを形成する。
【００１９】
空調システム８は、成膜室２の環境（圧力、温度等）を調整可能である。本実施形態においては、制御装置９は、空調システム８を用いて、成膜室２を減圧し、ほぼ真空状態にする。
【００２０】
ターゲット部材Ｔは、配向膜Ｍを形成するための有機材料で形成される。ターゲット部材Ｔを形成する有機材料は、配向性高分子を含む。本実施形態においては、ターゲット部材Ｔを形成する有機材料は、フェニレン−四フッ化エチレン−プロピレンのコポリマーを含む。このような配向性高分子を用いて基板Ｗに成膜することで、ラビング処理することなく、所定方向に配向した配向性高分子膜、すなわち配向膜Ｍを基板Ｗ上に形成できる。したがって、ラビング処理によって有機膜の表面に筋が形成されたり、パーティクルが発生したりする不具合を抑制でき、製造される配向膜Ｍの品質の劣化を抑制できる。したがって、歩留まりの低下を抑制し、配向膜Ｍの品質の劣化に起因する液晶装置の表示性能の劣化を抑制できる。
【００２１】
本実施形態の配向膜Ｍは、例えば無機材料を斜方蒸着法によって形成した柱状物による形状配向と異なり、分子配向によって液晶分子を配向する。液晶分子は、配向性高分子によって配向性を付与され、その配向性高分子の配向に倣って並ぶ。
【００２２】
なお、ターゲット部材Ｔを形成する有機材料（配向性高分子）としては、フェニレン−四フッ化エチレン−プロピレンのコポリマーに限られず、以下の高分子材料を用いることも可能である。
【００２３】
第１に、配向性高分子膜として１重結合のみの高分子からなるものを採用することができる。このような１重結合のみの高分子からなる配向性高分子膜により配向膜Ｍを構成すれば、配向膜Ｍの耐光性を向上させることができ、しかも１重結合故に光吸収がなく色付きを防止できるため、表示品位の向上も図ることが可能となる。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリテトラフロロエチレン、エチレンフロロエチレンプロピレン、シクロオレフィン、バイシクロオクチルシクロオレフィン、フロロエチレンプロピレン、ＰＦＡ等を採用することができる。
【００２４】
第２に、配向性高分子膜として環状高分子からなるものを採用することができる。このような環状高分子からなる配向性高分子膜により配向膜Ｍを構成すれば、耐熱性が向上するとともに、液晶との相互作用が強くなるため配向規制力も高まることとなる。具体的には、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリフェノール、シクロオレフィン、バイシクロオクチルシクロオレフィン、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート等を採用することができる。
【００２５】
第３に、配向性高分子膜として２重結合を含む高分子からなるものを採用することができる。このような２重結合を含む高分子からなる配向性高分子膜により配向膜Ｍを構成すれば、液晶に対する配向規制力が高いものとなる。具体的には、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリフェノール、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリアセチレン、ポリアミド、ポリメタクリル酸メチル等を採用することができる。
【００２６】
第４に、配向性高分子膜として共役系高分子からなるものを採用することができる。これにより液晶に対する配向規制力が高いものとなる。具体的には、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリフェノール、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート等を採用することができる。
【００２７】
第５に、配向性高分子膜としてフッ素を含む高分子からなるものとすることができる。このようなフッ素を含む高分子からなる配向性高分子膜により配向膜Ｍを構成すれば、耐湿性及び耐光性が向上するとともに、液晶に対する配向規制力が高いものとなり、特に含フッ素系の液晶を用いた場合に配向規制力の向上効果が一層高いものとなる。具体的には、ポリテトラフロロエチレン、エチレンフロロエチレンプロピレン、フロロエチレンプロピレン、ＰＦＡ、ポリフッ化ビニリデン等を採用することができる。
【００２８】
第６に、配向性高分子膜としてケイ素を含む高分子からなるものとすることができる。このようなケイ素を含む高分子からなる配向性高分子膜により配向膜Ｍを構成すれば、配向性高分子膜のガラス転移点が高くなり、耐熱性が向上することとなる。具体的にはシロキサン結合を有する高分子を採用することができる。
【００２９】
第７に、配向性高分子膜として可視光域に吸収を具備しない高分子からなるものを採用することができる。このような可視光域に吸収を具備しない高分子からなる配向性高分子膜により配向膜Ｍを構成すれば、配向膜Ｍに色付きがなく、ひいては表示品位の向上に寄与することが可能となる。具体的に可視光域に吸収をなくすためには、窒素、硫黄を具備しない高分子、或いは二重結合を具備しない高分子等を採用すれば良い。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリテトラフロロエチレン、エチレンフロロエチレンプロピレン、シクロオレフィン、バイシクロオクチルシクロオレフィン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリフェノール、ポリエチレンテレフタレート、ポリメタクリル酸メチル等を採用することができる。
【００３０】
第８に、配向性高分子膜として融点が１２０℃以上の高分子からなるものを採用することができる。このような融点が１２０℃以上の高分子からなる配向性高分子膜により配向膜Ｍを構成すれば、液晶装置の製造プロセスにおいて十分な耐熱性を具備することとなる。具体的には、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポリテトラフロロエチレン、エチレンフロロエチレンプロピレン、シクロオレフィン、バイシクロオクチルシクロオレフィン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリフェノール、ポリエチレンテレフタレート、ポリメタクリル酸メチル等を採用することができる。
【００３１】
第９に、配向性高分子膜としてガラス転移点が５０℃以上の高分子からなるものを採用することができる。ガラス転移点が５０℃以下の高分子では十分な耐熱性が得られない場合があるからである。具体的には、ポリビニルアルコール、シクロオレフィン、バイシクロオクチルシクロオレフィン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリフェノール、ポリエチレンテレフタレート、ポリメタクリル酸メチル等を採用することができる。
【００３２】
第１０に、配向性高分子膜として２種以上の高分子からなるものを採用することができる。２種以上の高分子から配向性高分子膜を構成すれば、その２種の組合せの選択により配向膜Ｍのプレチルト角を適宜設計することが可能となる。つまり、配向性高分子膜で構成される配向膜Ｍは、配向性高分子膜を構成する高分子材料によって固有のプレチルト角を有するが、これらを２種以上組み合わせ、その材料を適宜選択することで任意のプレチルト角を供することが可能となるのである。
【００３３】
スパッタ装置３は、ＲＦスパッタ装置を含み、高周波電源３Ａと、高周波電源３Ａに接続され、ターゲット部材Ｔを保持可能な電極３Ｂとを有する。スパッタ装置３は、成膜室２内におけるターゲット部材Ｔの近傍、本実施形態においては、ターゲット部材Ｔの表面の＋Ｘ側の所定領域において、プラズマを発生させる。また、スパッタ装置３は、アルゴンガス（Ａｒガス）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）などの希ガスを放電用ガスとして供給して、プラズマ発生領域ＰＵを形成する。スパッタ装置３は、プラズマ発生領域ＰＵにおいて、放電用ガスに基づくイオン粒子ｐ１を生成する。スパッタ装置３は、生成したイオン粒子ｐ１をターゲット部材Ｔの表面に照射して、ターゲット部材Ｔより、配向膜Ｍを形成するためのスパッタ粒子ｐ２を放出させる。
【００３４】
本実施形態においては、ターゲット部材Ｔは、直方体状であり、電極３Ｂは、プラズマ発生領域ＰＵと対向するターゲット部材Ｔの表面とＹＺ平面とがほぼ平行となるように、ターゲット部材Ｔを保持する。また、本実施形態においては、ＹＺ平面内におけるターゲット部材Ｔの形状は、Ｙ軸方向に長い長方形状である。スパッタ装置３により生成されたイオン粒子ｐ１は、ＹＺ平面とほぼ平行なターゲット部材Ｔの表面に照射される。イオン粒子ｐ１が照射されたターゲット部材Ｔの表面からは、配向膜Ｍを形成するためのスパッタ粒子ｐ２が放出される。ターゲット部材Ｔの表面から放出されたスパッタ粒子ｐ２は、主に、ターゲット部材Ｔの表面と垂直な方向（法線方向）に進行する。本実施形態においては、ターゲット部材Ｔの表面とＹＺ平面とが平行であり、スパッタ粒子ｐ２は、Ｘ軸方向に進行する。また、イオン粒子ｐ１が照射されるターゲット部材Ｔの表面は、＋Ｘ方向を向いており、ターゲット部材Ｔの表面から放出されたスパッタ粒子ｐ２は、＋Ｘ方向に進行する。
【００３５】
反射部材６は、ターゲット部材Ｔからのスパッタ粒子ｐ２が供給可能な位置に配置されている。本実施形態においては、反射部材６は、その反射面５とターゲット部材Ｔの表面とが対向するように配置されている。反射部材６は、金属で形成され、その反射面５は、ほぼ平坦である。本実施形態においては、反射部材６は、ターゲット部材Ｔの＋Ｘ側に配置されている。反射面５は、ターゲット部材Ｔの表面を向くように配置され、ターゲット部材Ｔに対して反対側に傾斜するように配置されている。すなわち、反射面５は、ターゲット部材Ｔからのスパッタ粒子ｐ２を、基板Ｗに向かって反射するように傾斜している。ターゲット部材Ｔの表面から放出され、＋Ｘ方向に進行するスパッタ粒子ｐ２は、反射部材６の反射面５に供給される。反射部材６の反射面５は、ターゲット部材Ｔから供給されたスパッタ粒子ｐ２を基板Ｗに供給するように、そのスパッタ粒子ｐ２の進行方向を変えるようにスパッタ粒子ｐ２を反射する。
【００３６】
加熱装置７は、反射部材６の反射面５を加熱する。加熱装置７は、所定のヒータ装置を含み、その少なくとも一部は、反射部材６の内部に配置されている。加熱装置７は、反射面５に供給されたスパッタ粒子ｐ２の状態が変化しないように、反射面５を加熱する。換言すれば、反射面５は、ターゲット部材Ｔを構成する有機材料を蒸発可能（気化可能）な温度以上に、加熱装置７によって加熱される。本実施形態においては、反射面５は、約２５０度に加熱されている。ターゲット部材Ｔから放出され、反射面５に供給されるスパッタ粒子ｐ２は、気体状態（蒸気）で供給される。反射面５の温度が有機材料を蒸発可能な温度以下であると、その反射面５に供給されたスパッタ粒子ｐ２が付着したり、固化したり、あるいはその反射面５に膜を形成してしまう可能性がある。本実施形態においては、加熱装置７は、反射面５に供給されたスパッタ粒子ｐ２の気体状態が変化しないように反射面５を加熱するので、気体状態（分子状態）で反射面５に供給されたスパッタ粒子ｐ２は、その気体状態を維持したまま、反射面５で反射し、基板Ｗに供給される。
【００３７】
反射部材６は、スパッタ装置３で発生したプラズマにより生成される荷電粒子の少なくとも一部を捕捉可能である。スパッタ装置３で発生したプラズマにより、電子、イオン状物質等の荷電粒子が生成され、その荷電粒子が、スパッタ粒子ｐ２とともに、反射面５に供給される可能性がある。本実施形態においては、反射部材６は、接地（アース）されており、その供給される荷電粒子を捕捉可能である。
【００３８】
なお、反射部材６に、磁力発生装置、永久磁石等を接続して、反射部材６に磁力を与えることによっても、反射部材６で荷電粒子を捕捉できる。
【００３９】
また、成膜装置１は、反射部材６を移動可能な駆動装置１０を備えている。駆動装置１０は、反射部材６を、少なくともθＹ方向及びＸ軸方向に移動可能である。本実施形態においては、駆動装置１０は、反射部材６の反射面５を、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６自由度の方向に移動可能である。駆動装置１０は、反射部材６を移動して、反射面５と基板Ｗ及びターゲット部材Ｔの少なくとも一方との位置関係を調整可能である。
【００４０】
基板保持部材４は、ターゲット部材Ｔ及び反射部材６に対して、基板Ｗを所定の位置関係で保持する。基板保持部材４は、基板Ｗの表面（配向膜Ｍが形成される面）が、ターゲット部材Ｔの表面（スパッタ粒子ｐ２が放出される面）と対向しないように、基板Ｗを保持する。本実施形態においては、基板保持部材４は、配向膜Ｍが形成される基板Ｗの表面とＸＹ平面とがほぼ平行となるように、基板Ｗを保持する。基板保持部材４には、不図示の駆動機構が接続されており、制御装置９は、その駆動機構を制御することによって、基板Ｗを保持した基板保持部材４を移動可能である。制御装置９は、基板保持部材４で保持した基板Ｗを、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６自由度の方向に移動可能であり、反射部材６からの有機材料が供給可能な位置に基板Ｗを配置可能である。
【００４１】
また、成膜装置１は、成膜室２において、ターゲット部材Ｔ及び反射部材６と基板Ｗとの間に配置され、基板Ｗの表面に対する有機材料の供給領域を設定する開口１１を有する設定部材１２を備えている。
【００４２】
本実施形態においては、設定部材１２がターゲット部材Ｔ及び反射部材６の上方（＋Ｚ側）に配置されており、基板保持部材４は、その設定部材１２の更に上方（＋Ｚ側）において、基板Ｗを保持して移動可能である。
【００４３】
開口１１は、基板Ｗの表面に対して有機材料が供給される供給領域、換言すれば、基板Ｗ上における配向膜Ｍが形成される形成領域を設定するためのものである。設定部材１２は、例えば金属、セラミックス、樹脂等、任意の材料で形成可能である。本実施形態においては、開口１１は、Ｙ軸方向を長手方向とするスリット状である。設定部材１２の開口１１は、基板Ｗに対する有機材料の入射角度を制御可能である。設定部材１２は、ターゲット部材Ｔ及び反射部材６からの、設定部材１２の開口１１によって設定された形成領域（供給領域）以外への有機材料の供給を抑制する。
【００４４】
また、設定部材１２の上面は、ＸＹ平面とほぼ平行な平坦面である。制御装置９は、基板保持部材４に保持された基板Ｗを、設定部材１２の上面に沿ってＸＹ平面内で移動可能である。そして、本実施形態においては、制御装置９は、基板保持部材４に保持された基板ＷをＸ軸方向に移動しつつ、ターゲット部材Ｔから放出され、反射部材６で反射したスパッタ粒子ｐ２（有機材料）を、開口１１を介して基板Ｗの表面に連続的に供給する。これにより、開口１１を通過した有機材料は、基板Ｗの表面（−Ｚ側を向く面）の所定領域に配向膜を形成する。
【００４５】
また、成膜装置１は、基板Ｗに供給される単位時間当たりの有機材料の量を検出可能な検出装置１３を備えている。検出装置１３は、基板Ｗに供給される単位時間当たりの有機材料の量、すなわち成膜速度を検出可能である。検出装置１３は、有機材料が通過可能な開口１１に対して所定の位置に配置されている。本実施形態においては、検出装置１３は有機材料の通過を妨げない開口１１の近傍の所定位置に配置されている。
【００４６】
検出装置１３は、例えば水晶振動子を含み、基板Ｗに付着する有機材料の量、換言すれば、有機材料に基づいて基板Ｗの表面に形成される膜の量（厚み）を検出可能である。すなわち、本実施形態の検出装置１３は、いわゆる水晶振動子型膜厚モニタを含む。
【００４７】
検出装置１３の水晶振動子は、その水晶振動子上に形成される膜の量（厚み、重さ）に応じて、その振動状態を変化させる。具体的には、水晶振動子に膜が形成されると、その質量変化により、共振周波数が変化する。すなわち、水晶振動子の振動状態と、その水晶振動子上に形成される膜の量とは対応関係にあり、共振周波数の変化によって、水晶振動子上に形成された膜の量（厚み、重さ）を求めることができる。検出装置１３の検出結果は制御装置９に出力される。
【００４８】
次に、上述の構成を有する成膜装置１を用いて、基板Ｗの表面に配向膜Ｍを形成する方法について説明する。
【００４９】
まず、成膜処理されるべき基板Ｗが、前処理室から成膜室２の基板保持部材４に搬入（ロード）される。基板保持部材４は、ロードされた基板Ｗを保持する。前処理室を有する前処理装置は、基板Ｗの基材（例えばガラス基板）上に所定の機能膜を形成可能であり、本実施形態においては、基板Ｗ上には、前処理装置によって、例えばＩＴＯ等の透明導電膜が予め形成されている。制御装置９は、空調システム８を制御して、基板Ｗが搬入された成膜室２を真空状態に調整するとともに、所定の温度に調整する。
【００５０】
また、電極３Ｂには、配向膜Ｍを形成するためのターゲット部材Ｔが保持されている。
【００５１】
制御装置９は、スパッタ装置３を駆動して、ターゲット部材Ｔより、スパッタ粒子ｐ２を放出させる。スパッタ粒子ｐ２は、＋Ｘ方向に進行し、反射部材６の反射面５に入射する。反射面５は、所定温度（約２５０度）に加熱されており、反射面５に入射したスパッタ粒子ｐ２は、その反射面５で反射され、開口１１を介して基板Ｗに連続的に供給される。これにより、基板Ｗ上に有機材料からなる配向膜Ｍがスパッタ法によって形成される。
【００５２】
例えば、従来の蒸着法、すなわち、るつぼに材料を投入しそのるつぼ内の材料を加熱して蒸気を発生させる方法では、使用する有機材料（配向性高分子）によっては、成膜処理を良好に実行できなくなる可能性がある。例えば、るつぼ内において有機材料を溶融し、溶融後に生成された流体（液体状のもの）の粘度が高い場合、その高い粘度の流体を更に加熱すると、例えば気泡が形成されたり、形成された気泡が消滅し難くなったり、突沸状態となって流体の表面（界面）が変動したり、その突沸によって流体の一部が飛散したりする等の不具合が生じ、成膜処理を良好に実行できなくなる可能性がある。
【００５３】
本実施形態によれば、配向膜Ｍを形成するための有機材料を含むターゲット部材Ｔを用意し、スパッタ法に基づいて成膜しているので、上述の不具合の発生を抑制しつつ、成膜処理を良好に実行することができる。したがって、所望の品質を有する配向膜Ｍを形成できる。
【００５４】
また、本実施形態においては、制御装置９は、検出装置１３の検出結果に基づいて、駆動装置１０を用いて反射部材７を移動する。基板Ｗに対する有機材料の成膜速度は、スパッタ粒子ｐ２が進行するターゲット部材Ｔの表面と基板Ｗの表面と間の距離に応じて変化する。したがって、制御装置９は、検出装置１３の検出結果に基づいて、駆動装置１０を制御して反射部材６の位置を調整することで、スパッタ粒子ｐ２が進行するターゲット部材Ｔの表面と基板Ｗの表面と間の距離を調整することができ、所望の成膜速度で成膜できる。本実施形態においては、制御装置９は、成膜速度がほぼ一定となるように、駆動装置１０を制御して、反射部材６の位置を調整する。
【００５５】
また、制御装置９は、基板Ｗの表面に対する反射面５の傾斜角度を変化させるように反射部材６を移動（回転）することによって、反射部材６を介して基板Ｗの表面に入射するスパッタ粒子ｐ２の入射角度を調整できる。これにより、基板Ｗの表面に形成される配向膜Ｍの配向特性を調整できる。
【００５６】
このように、制御装置９は、駆動装置１０を用いて、反射部材６を移動することによって、反射部材６を介して基板Ｗの表面に供給されるスパッタ粒子ｐ２によって基板Ｗの表面に形成される配向膜Ｍの成膜条件を調整できる。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態によれば、スパッタ法に基づいて、基板Ｗの表面に有機材料からなる配向膜Ｍを高い成膜速度で形成できる。また、配向膜Ｍが形成される基板Ｗの表面を、スパッタ粒子ｐ２が放出されるターゲット部材Ｔの表面と対向しない位置に配置し、ターゲット部材Ｔの表面から放出されたスパッタ粒子ｐ２を、基板Ｗの表面に直接的に供給せずに、反射部材６の反射面５を介して供給するようにしたので、基板Ｗの表面及び／又は基板Ｗの表面に既に形成されている配向膜Ｍにダメージを与えたり、形成される配向膜Ｍの品質が劣化する等の不具合を抑制できる。すなわち、配向膜Ｍが形成される基板Ｗの表面を、スパッタ粒子ｐ２が放出されるターゲット部材Ｔの表面と対向するように配置した状態で、スパッタリングを行った場合、例えば、スパッタ装置３で発生したプラズマにより生成される荷電粒子が、高いエネルギーで直接的に基板Ｗの表面に供給される可能性がある。その場合、基板Ｗの表面及び／又は基板Ｗの表面に既に形成されている配向膜Ｍがダメージを受ける可能性がある。本実施形態によれば、配向膜Ｍが形成される基板Ｗの表面を、スパッタ粒子ｐ２が放出されるターゲット部材Ｔの表面と対向しない位置に配置し、ターゲット部材Ｔの表面から放出されたスパッタ粒子ｐ２を、反射部材６の反射面５を介して供給するようにしたので、成膜室２内の限られたスペースにおいて、スパッタ粒子ｐ２が進行するターゲット部材Ｔの表面と基板Ｗの表面と間の距離を長くすることができ、高いエネルギーを有する荷電粒子が基板Ｗの表面に直接的に供給されることを抑制できる。したがって、基板Ｗの表面及び／又は基板Ｗの表面に既に形成されている配向膜Ｍにダメージを与えたり、形成される配向膜Ｍの品質が劣化する等の不具合を抑制できる。
【００５８】
また、反射部材６を接地したり、反射部材６に磁力を与えることによって、その反射部材６によって、スパッタ装置３で発生したプラズマにより生成される荷電粒子の少なくとも一部を捕捉することができる。これにより、荷電粒子が基板Ｗの表面に供給されることをより一層抑制できる。
【００５９】
なお、本実施形態においては、１つのターゲット部材Ｔを用いているが、例えば図２に示すように、２つのターゲット部材Ｔ１、Ｔ２を対向するように配置し、そのターゲット部材Ｔ１、Ｔ２の間にプラズマ発生領域ＰＵを形成して、そのプラズマ発生領域ＰＵで生成されたイオン粒子ｐ１を、ターゲット部材Ｔ１、Ｔ２に照射してもよい。これにより、ターゲット部材Ｔ１、Ｔ２からは、配向膜Ｍを形成するためのスパッタ粒子ｐ２が、反射部材６に向かって放出される。
【００６０】
なお、上述の実施形態においては、成膜装置１は、反射部材６を所定の温度（例えば約２５０度）に加熱することによって、反射部材６でスパッタ粒子ｐ２が固化することを抑制しているが、成膜室２の内壁面を加熱することによっても、その内壁面でスパッタ粒子ｐ２が固化することを抑制できる。また、必要に応じて、設定部材１２を加熱してもよい。本実施形態においては、成膜装置１は、有機材料の配向膜Ｍを形成しており、比較的低温度で、スパッタ粒子ｐ２の固化を抑制できる。すなわち、ターゲット部材が無機材料である場合、反射部材を非常に高い温度に加熱しないと、その無機材料を含むターゲット部材から放出されるスパッタ粒子は、反射部材で固化してしまう。本実施形態の成膜装置１は、有機材料の配向膜Ｍを形成するものであって、比較的低い温度で、スパッタ粒子の固化を抑制できる。したがって、使用するエネルギーを抑えることができるとともに、成膜装置１を構成する各種部材の材料の選択の幅を広げることができ、装置コストの低下を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】成膜装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】成膜装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００６２】
１…成膜装置、２…成膜室、３…スパッタ装置、４…基板保持部材、５…反射面、６…反射部材、７…加熱装置、９…制御装置、１０…駆動装置、Ｍ…配向膜、ｐ１…イオン粒子、ｐ２…スパッタ粒子、Ｔ…ターゲット材料、Ｗ…基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に配向膜を形成する成膜装置であって、
有機材料を含むターゲット部材の表面にイオン粒子を照射して、前記ターゲット部材より前記配向膜を形成するためのスパッタ粒子を放出させるスパッタ装置と、
前記基板の表面が前記ターゲット部材の表面と対向しないように前記基板を保持する基板保持部材と、
前記ターゲット部材からの前記スパッタ粒子が供給可能な位置に配置され、前記ターゲット部材から供給された前記スパッタ粒子を前記基板の表面に供給するように前記スパッタ粒子の進行方向を変える所定面を有する所定部材と、を備えた成膜装置。
【請求項２】
前記所定面に供給された前記スパッタ粒子の状態が変化しないように、前記所定面を加熱する加熱装置を備えた請求項１記載の成膜装置。
【請求項３】
前記所定部材は、前記スパッタ装置で発生したプラズマにより生成される荷電粒子の少なくとも一部を捕捉する請求項１又は２記載の成膜装置。
【請求項４】
前記所定部材は接地されている請求項３記載の成膜装置。
【請求項５】
前記所定部材を移動して、前記所定面と前記基板及び前記ターゲット部材の少なくとも一方との位置関係を調整する駆動装置を備えた請求項１〜４のいずれか一項記載の成膜装置。
【請求項１】
基板の表面に配向膜を形成する成膜装置であって、
有機材料を含むターゲット部材の表面にイオン粒子を照射して、前記ターゲット部材より前記配向膜を形成するためのスパッタ粒子を放出させるスパッタ装置と、
前記基板の表面が前記ターゲット部材の表面と対向しないように前記基板を保持する基板保持部材と、
前記ターゲット部材からの前記スパッタ粒子が供給可能な位置に配置され、前記ターゲット部材から供給された前記スパッタ粒子を前記基板の表面に供給するように前記スパッタ粒子の進行方向を変える所定面を有する所定部材と、を備えた成膜装置。
【請求項２】
前記所定面に供給された前記スパッタ粒子の状態が変化しないように、前記所定面を加熱する加熱装置を備えた請求項１記載の成膜装置。
【請求項３】
前記所定部材は、前記スパッタ装置で発生したプラズマにより生成される荷電粒子の少なくとも一部を捕捉する請求項１又は２記載の成膜装置。
【請求項４】
前記所定部材は接地されている請求項３記載の成膜装置。
【請求項５】
前記所定部材を移動して、前記所定面と前記基板及び前記ターゲット部材の少なくとも一方との位置関係を調整する駆動装置を備えた請求項１〜４のいずれか一項記載の成膜装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００８−７５１４４（Ｐ２００８−７５１４４Ａ）
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２５７００２（Ｐ２００６−２５７００２）
【出願日】平成１８年９月２２日（２００６．９．２２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２２日（２００６．９．２２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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