成膜装置
【課題】薄膜間の剥離を防止すると共に、イオンダメージのない薄膜を効率的に製造することができる成膜装置を提供する。
【解決手段】基板Ｓに薄膜を形成する第１の成膜処理装置１３及び第２の成膜処理装置１５と、反応室１４１内に供給される水素ガスを触媒体に接触させてラジカルを発生させ、当該ラジカルを基板Ｓに供給して当該基板Ｓの表面処理を行う表面処理装置１４とを備え、表面処理装置１４は、第１の成膜処理装置１３の後であり、かつ第２の成膜処理装置１５の前で基板Ｓの表面処理をするように設置されている。
【解決手段】基板Ｓに薄膜を形成する第１の成膜処理装置１３及び第２の成膜処理装置１５と、反応室１４１内に供給される水素ガスを触媒体に接触させてラジカルを発生させ、当該ラジカルを基板Ｓに供給して当該基板Ｓの表面処理を行う表面処理装置１４とを備え、表面処理装置１４は、第１の成膜処理装置１３の後であり、かつ第２の成膜処理装置１５の前で基板Ｓの表面処理をするように設置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置に関し、特に光学膜を形成する場合に適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、反射防止膜や透明導電膜等の光学膜を備えたフラットパネルディスプレイなどの光学装置が知られている。このような光学膜は、例えば、スパッタ法によりガラス基板などの種々の基板上に酸化珪素膜、窒化珪素膜、インジウム錫酸化膜などを複数層積層して形成される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、近年では表示装置としてフラットパネルディスプレイが主流となっており、歩留まりを向上し、タクトタイムを短縮して生産性を向上することが重要な課題となっている。そこで、このような課題を達成するために、いわゆるインライン式の成膜装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
インライン式成膜装置は、ロードロック室及び複数の成膜室が直列的に接続され、これらに基板の搬送路が設けられた構成である。このような成膜装置によれば、大型基板であっても一つの成膜装置において連続的に複数の膜を形成できるという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１０６２３９号公報
【特許文献２】特開２０１０−２０９４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、基板上に光学膜を形成する場合や、薄膜上に光学膜を形成する場合、さらには光学膜上に別の薄膜を形成する場合などにおいては、材料によっては薄膜間の密着力が弱く、膜が剥離してしまう虞がある。また、特許文献１に係る技術のようにスパッタ法では、イオンにより薄膜にダメージが加わってしまう虞がある。特許文献２には、特に、このような薄膜間の密着力を向上し、かつイオンによるダメージを低減し得る構成は開示されていない。
【０００７】
なお、このような問題は、光学膜を形成する場合に限らず、任意の薄膜を形成する場合一般に存在する。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み、薄膜間の剥離を防止すると共に、イオンダメージのない薄膜を効率的に製造することが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】
【０００９】
上記目的を達成するための第１の態様は、基板に薄膜を形成する成膜処理装置と、反応室内に供給される反応ガスを触媒体に接触させてラジカルを発生させ、当該ラジカルを基板に供給して当該基板の表面処理を行う表面処理装置とを備え、前記表面処理装置は、前記成膜処理装置の前又は後で基板の表面処理をするように設置されたことを特徴とする成膜装置にある。
【００１０】
かかる第１の態様では、表面処理により成膜処理装置で成膜される薄膜の密着力が向上するので、薄膜の剥離が防止される。かつ、スパッタ装置等を用いた場合に生じるイオンによるダメージが無い薄膜を製造できる。そして、このような薄膜を効率良く基板に形成することができる。
【００１１】
特に、薄膜として光学膜を形成する場合、光学特性を低下させずに表面処理を行える。これにより、様々な種類の光学膜上に形成した他の薄膜の密着力を向上することができ、剥離が防止された薄膜を形成することができる。
【００１２】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載する成膜装置において、前記表面処理装置は、前記反応室内に反応ガスを導入するガス導入手段と、前記反応室内に設置された基板に対向配置されて通電により加熱される触媒体とを備え、加熱された前記触媒体に前記反応ガスを接触させることによりラジカルを発生させ、当該ラジカルを、前記基板に供給することにより当該基板の表面処理を行うことを特徴とする成膜装置にある。
【００１３】
かかる第２の態様では、薄膜の剥離が防止され、かつ、イオンによるダメージが無い薄膜をより良好に製造できる。
【００１４】
本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様に記載する成膜装置において、前記ガス導入手段は、前記反応ガスから生じたラジカルを前記反応室内に配置された基板の表面に均一に供給するように構成されていることを特徴とする成膜装置にある。
【００１５】
かかる第３の態様では、反応室に均一に反応性ガスを供給することができ、該反応性ガスが触媒体に接触して発生するラジカルを基板に対して均一に供給することができる。これにより、基板に表面処理をむらなく行うことができる。
【００１６】
本発明の第４の態様は、第１〜第３の何れか一つの態様に記載する成膜装置において、前記表面処理装置は、一方面に設けられた開口部を封止する扉が着脱可能に設けられ、前記扉に触媒体が設けられていることを特徴とする成膜装置にある。
【００１７】
かかる第４の態様では、扉を取り外し、触媒体を交換するなどの保守性が向上する。
【００１８】
本発明の第５の態様は、第４の態様に記載する成膜装置において、前記触媒体は、直線状に形成され、両端が前記扉の上部と下部にそれぞれ固定されていることを特徴とする成膜装置にある。
【００１９】
かかる第５の態様では、触媒体の両端部を扉の上部及び下部に固定するので、触媒体が安定している。これにより触媒体が他の部材等に絡むことなどを防止できる。
【００２０】
本発明の第６の態様は、第４又は第５の態様に記載する成膜装置において、前記扉の反応室内部側には、前記触媒体から放出される輻射の反射を防止する反射防止構造が設けられていることを特徴とする成膜装置にある。
【００２１】
かかる第６の態様では、基板が輻射で過熱されることを抑制し、基板の温度を好ましい温度範囲に制御し、良好な薄膜を形成することができる。
【００２２】
本発明の第７の態様は、第１〜第６の何れか一つの態様に記載する成膜装置において、前記表面処理装置と前記成膜処理装置とを接続し、基板に表面処理及び成膜処理を連続的に行うことを特徴とする成膜装置にある。
【００２３】
かかる第７の態様では、インライン式の成膜装置が提供される。
【００２４】
本発明の第８の態様は、第１〜第６の何れか一つの態様に記載する成膜装置において、前記表面処理装置と前記成膜処理装置とを搬送手段を介して接続し、基板に表面処理及び成膜処理を行うことを特徴とする成膜装置にある。
【００２５】
かかる第８の態様では、クラスタ式の成膜装置が提供される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、薄膜間の剥離を防止すると共に、イオンダメージのない薄膜を効率的に製造することができる成膜装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施形態１に係る成膜装置の構成を示す模式図である。
【図２】実施形態１に係る表面処理装置の構成を示す断面図である。
【図３】実施形態１に係る表面処理装置の構成を示す正面図である。
【図４】実施形態１に係る表面処理装置を構成する扉の正面図である。
【図５】実施形態２に係る成膜装置の構成を示す模式図である。
【図６】実施形態２に係る表面処理装置の構成を示す模式図である。
【図７】実施形態３に係る成膜装置の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
〈実施形態１〉
本発明の実施形態について、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態のインライン式の成膜装置の構成を示す模式図である。
【００２９】
インライン式の成膜装置１は、基板Ｓに対して所定の処理を行う複数の処理部を備える。具体的には、成膜装置１は、ロードロック室１１と、加熱室１２と、第１の成膜処理装置１３と、表面処理装置１４と、第２の成膜処理装置１５と、アンロードロック室１６を備え、これらがこの順でドアバルブ１７を介して直列に接続されている。各室はそれぞれ独立に真空中で所定の処理を行うことが可能となっている。
【００３０】
ロードロック室１１は、図示しない真空ポンプが設けられ、ロードロック室１１内を所定の真空度になるまで真空排気し、その真空度を保持することができるように構成されている。
【００３１】
加熱室１２は、図示しない真空ポンプが設けられ、加熱室１２内を所定の真空度になるまで真空排気し、その真空度を保持することができる。そして、加熱室１２には、図示しない加熱手段がその中央部に設けられ、加熱室１２内に設置された基板Ｓを所定の温度まで昇温できるように構成されている。
【００３２】
第１の成膜処理装置１３及び第２の成膜処理装置１５は、それぞれ基板が設置される基板設置部１３１、１５１と、各成膜手段が設置される成膜手段設置部１３２、１５２とからなる。基板設置部１３１、１５１と成膜手段設置部１３２、１５２とは、それぞれ開口が設けられ、これらの開口を介して両室は連通して成膜処理を行う成膜空間１３３、１５３を形成している。基板設置部１３１、１５１には図示しない真空ポンプが設けられ、第１の成膜処理装置１３及び第２の成膜処理装置１５の内部、即ち成膜空間１３３、１５３を所定の真空度になるまで真空排気し、その真空度を保持することができるように構成されている。
【００３３】
成膜手段としては、公知の成膜手段を用いることができる。例えば、スパッタ法により成膜する場合には、ターゲット及びスパッタガス導入手段を設置して、成膜することができるように構成されている。また、ＣＶＤ法により成膜する場合には、成膜ガス導入手段を設置して、成膜することができるように構成されている。
【００３４】
アンロードロック室１６は、図示しない真空ポンプが設けられ、アンロードロック室１６内を所定の真空度になるまで真空排気し、その真空度を保持することができるように構成されている。
【００３５】
表面処理装置１４は、開口部を有し、内部に基板が設置される反応室１４１と、該反応室１４１の開口部を封止する封止扉１４２とを備えている。反応室１４１と封止扉１４２とで形成された表面処理空間１４３内には、表面処理手段が設置される。
【００３６】
表面処理装置１４には、図示しない真空ポンプが設けられ、表面処理装置１４の内部、即ち表面処理空間１４３を所定の真空度になるまで真空排気し、その真空度を保持することができるように構成されている。
【００３７】
表面処理手段は、所定の真空度に保持された反応室１４１内に反応ガスを供給し、反応室１４１内に設置された触媒体に当該反応ガスを接触させてラジカルを発生させ、当該ラジカルを基板Ｓに供給して基板Ｓの表面処理を行うものであるが、詳細については後述する。
【００３８】
本実施形態のインライン式の成膜装置１は、基板Ｓを枠状の基板キャリア２によって略垂直に保持しながら、基板Ｓに対して処理を行う縦型搬送式の真空処理装置である。インライン式の成膜装置１には、ロードロック室１１からアンロードロック室１６に亘って、基板Ｓを搬送する第１搬送路２１が設けられている。基板Ｓの搬送手段は特に限定されないが、例えば、第１搬送路２１には、２本のレールが敷設されて、基板キャリア２が、このレール上を基板キャリア２底部に設けられた車輪で移動できるように構成されていてもよい。具体的には、基板キャリア２の下面はラックが設けられ、ロードロック室１１、加熱室１２、第１の成膜処理装置１３、第２の成膜処理装置１５及びアンロードロック室１６にはモータの回転力で回転するピニオンギアが設けられているので、このラックとピニオンギアをかみ合わせて、モータの駆動力を基板キャリア２に伝達させて、基板キャリア２を搬送する。
【００３９】
このような構成の成膜装置１により、基板Ｓは、基板Ｓは、第１搬送路２１に沿って搬送され各処理が行われる。すなわち、基板Ｓは、ロードロック室１１に搬入され、加熱室１２で所定温度に加熱された後、第１の成膜処理装置１３で所定の薄膜が形成され、表面処理装置１４で当該薄膜に表面処理が行われ、第２の成膜処理装置１５で、当該薄膜上に別の薄膜が形成される。そして、基板Ｓは、アンロードロック室１６に搬入され、大気圧に調圧された後、成膜装置１の外部に搬出される。このように、一つの基板に対して連続的に複数の膜が形成されるため、効率良く基板に薄膜を形成することができる。
【００４０】
ここで、図２〜図４を用いて表面処理装置１４について詳細に説明する。
【００４１】
図２に示すように、表面処理装置１４は、反応室１４１と、封止扉１４２とを備えている。反応室１４１は、一方面に開口部１４４を有する凹形状に形成されている。また、反応室１４１の両側面には、第１の成膜処理装置１３及び第２の成膜処理装置１５の成膜空間１３３、１５３にそれぞれ連通して、基板Ｓの通路となる連通孔１４５が設けられている。
【００４２】
封止扉１４２は、反応室１４１の開口部１４４を封止し、反応室１４１に着脱自在に設けられている。反応室１４１と封止扉１４２とで、基板Ｓが収納される表面処理空間１４３が形成されている。表面処理装置１４には、この表面処理空間１４３内を真空に排気する真空ポンプ（特に図示せず）が接続されている。
【００４３】
また、封止扉１４２の内面（反応室１４１の開口部１４４側の面）には、触媒体４０から放出される輻射の反射を防止する反射防止構造１４６が全面に設けられている。この反射防止構造１４６の詳細については後述する。
【００４４】
表面処理装置１４には、表面処理空間１４３内に反応性ガスを供給するガス導入手段が設けられている。
【００４５】
ガス導入手段は、反応性ガスが充填されたボンベ、供給圧調整器、流量調整器、供給／停止切換バルブ等（何れも図示せず）及び反応性ガスを基板Ｓに対して均一に供給する反応性ガス供給部３０から構成されている。
【００４６】
図３に、反応性ガス供給部３０の構成を例示する。なお、図３は、反応室１４１の正面図であるが、各構成物の関係を明示するため、反応室１４１と反応性ガス供給部３０にはハッチングが施してある。
【００４７】
反応性ガス供給部３０は、反応室１４１の外部から内部に反応ガスの流路となる供給管３１と、供給管３１に連通して、基板Ｓに対向するように横向きの８の字状に形成された分配管３２とから構成されている。分配管３２には、特に図示しないが、分配管３２内部の流路と外部とを連通する微小な噴射口が複数設けられている。
【００４８】
このような構成の反応性ガス供給部３０を設けることで、ボンベ等から供給された反応性ガスは、供給管３１を介し、分配管３２の噴射口から表面処理空間１４３内に供給される。
【００４９】
本実施形態では、分配管３２は、８の字状に形成され、基板Ｓの外縁部近傍だけでなく、基板Ｓの中央部分にも反応性ガスを噴射できるようになっている。これにより、表面処理空間１４３に均一に反応性ガスを供給することができ、該反応性ガスが後述する触媒体４０に接触して発生するラジカルを基板Ｓに対して均一に供給することができる。
【００５０】
反応性ガスとしては、水素を含むガス、例えばＨ２ガス、ＰＨ３（ホスフィン）ガス、Ｂ２Ｈ６（ジボラン）ガス、ＮＨ３（アンモニア）ガスを用いることができる。また、ハロゲンを含むガス、例えば、ＮＦ３ガス、ＣＦ４ガス、Ｃ３Ｆ８ガス、Ｃ２Ｆ６ガス、Ｆ２ガスを反応性ガスとして用いることもできる。
【００５１】
また、図２及び図４に示すように、表面処理装置１４は、表面処理空間１４３内に、触媒体４０が配置されている。具体的には、触媒体４０は、直線状に形成され、基板Ｓに対向するように封止扉１４２に取り付けられている。本実施形態では、基板Ｓ、分配管３２、触媒体４０の順に配置し、Ｈ字状に形成された触媒体４０を用いた。
【００５２】
Ｈ字状に形成された触媒体４０の各端部は、上側の端部は、封止扉１４２に設けられた上側固定端子４１に接続され、下側の端部は下側固定端子４２にそれぞれ接続されている。
【００５３】
上側固定端子４１及び下側固定端子４２は、図示しない直流電源又は交流電源が接続されている。触媒体４０は、上側固定端子４１及び下側固定端子４２を介して電力の供給を受け、所定温度に加熱される。
【００５４】
具体的には、触媒体４０は通電加熱により、１０００〜２０００℃程度という高温に加熱される。触媒体４０の材料としては高融点金属であるタングステンや、タンタル、イリジウム及びモリブデンからなる群から選択される何れか一つや、これらの合金が用いられる。他に、１０００℃〜２０００℃で溶融しない金属、例えば銅、鉄、ステンレス鋼、ニクロム等を用いることができる。
【００５５】
このような構成の表面処理装置１４では、ガス導入手段から反応性ガス供給部３０を介して表面処理空間１４３内に反応性ガスが供給される。当該反応性ガスは、触媒体４０に接触し、ラジカル化する。例えば、反応性ガスとして水素ガスを用い、触媒体４０としてタングステンを用いた場合、通電により１０００℃程度に加熱されたタングステンからなる触媒体４０に接触した水素ガスは、活性化され、ラジカル化した水素が発生する。
【００５６】
ラジカル化した水素は、基板Ｓに供給され、基板Ｓはラジカル化した水素により表面処理される。ここでいう水素ラジカルによる基板Ｓの表面処理とは、少なくとも、水素ラジカルにより基板Ｓに凹凸が形成されることをいう。
【００５７】
すなわち、表面処理装置１４では、基板Ｓは粗面化される。このようにラジカル化した水素などにより基板Ｓには凹凸が形成されて粗面化されるが、プラズマＣＶＤ装置やスパッタ装置で水素雰囲気による粗面化を行った場合よりも、基板Ｓに与えられるダメージは殆どない。これは、プラズマＣＶＤ装置やスパッタ装置では、イオンが発生し、これが基板Ｓにダメージを与えるからであり、本発明の表面処理装置１４は、イオンが発生しないからである。
【００５８】
このように、表面処理装置１４では、基板Ｓにダメージを与えることなく粗面化をすることができる。
【００５９】
ここで、成膜装置１は、上述したように、第１の成膜処理装置１３の後、第２の成膜処理装置１５の前に配置された表面処理装置１４が基板Ｓの表面処理を行う。
【００６０】
すなわち、表面処理装置１４は、第１の成膜処理装置１３で基板Ｓに形成された薄膜に対して表面処理が行われる。そして、第２の成膜処理装置１５で、この表面処理が行われて粗面化した薄膜に別の薄膜が形成される。したがって、第２の成膜処理装置１５は、粗面化されて接触面積が広くなった薄膜上に別途薄膜を形成するので、薄膜間の密着力が向上している。
【００６１】
このようにインライン式の成膜装置１では、第１の成膜処理装置１３及び第２の成膜処理装置１５でそれぞれ形成する薄膜間の密着力を向上して薄膜の剥離を防止し、かつイオンによるダメージが無い薄膜を製造できると共に、一つの基板Ｓに対して連続的に複数の薄膜を形成できるので効率良く基板Ｓに薄膜を形成することができる。
【００６２】
特に、薄膜として光学膜を形成する場合、表面処理装置１４による表面処理は、光学特性を低下させる程の凹凸が形成されない。少なくとも、肉眼で認識できるほどの凹凸は形成されない。このように、光学特性を低下させずに凹凸を形成することができるので、様々な種類の光学膜上に形成した他の薄膜の密着力を向上することができ、薄膜の剥離を防止した薄膜を形成することができる。
【００６３】
このような光学膜の材料に特に限定はないが、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯ、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯなどの反射防止膜、ＡｌやＡｇ等の金属系反射膜、アクリル系樹脂からなる薄膜、フォトレジストに用いる薄膜などの光学膜を表面処理の対象とすることができる。
【００６４】
ここで、水素ラジカルを発生させるための触媒体４０の温度は、１０００℃程度であれば足りる。一方、成膜のためのガスを触媒体４０で活性化させて成膜する場合においては、通常、１０００℃よりも高い温度が必要となる。
【００６５】
本発明に係る表面処理装置１４は、触媒体４０で水素ガスなどをラジカル化し、該ラジカルで表面処理を行うため、成膜は行わない。
【００６６】
したがって、触媒体４０の温度を最低限の温度にすることができる。触媒体４０の寿命は、温度が低く熱疲労が小さいほど長いので、本発明の表面処理装置１４は、触媒体４０の寿命を長く保つことができる。これにより、装置のランニングコストを低く抑えることができる。
【００６７】
さらに、仮に、成膜を行うためのガスを表面処理装置１４に供給して成膜を行う場合は、分配管３２が影となり、基板Ｓの分配管３２に対向する領域には成膜し難いため、分配管３２の位置・大きさ・範囲は相当制約される。しかしながら、成膜を行わずに表面処理を行う本発明に係る表面処理装置１４では、基板Ｓに対向配置された分配管３２の位置・大きさ・形状に影響されず、表面処理空間１４３の全体に亘って反応性ガスを行き渡らせることができ、該反応性ガスから触媒体４０で水素ラジカルを発生させ、基板Ｓ全体に均一に供給できる。これにより、基板Ｓに表面処理をむらなく行うことができる。
【００６８】
つまり、表面処理装置１４では、分配管３２の位置等は制約を受けることが無く、上述したような８の字状の分配管３２を形成し、表面処理空間１４３全体に反応性ガスが行き渡るような設計上の自由度が向上する。
【００６９】
また、本実施形態に係る表面処理装置１４は、表面処理空間１４３を形成する封止扉１４２を反応室１４１に着脱自在とし、封止扉１４２に触媒体４０を取り付けた。これにより、封止扉１４２を取り外し、触媒体４０を交換するなどの保守性が向上する。また、封止扉１４２を取り外し、代わりに第１の成膜処理装置１３の成膜手段設置部１３２を取り付けることで、表面処理装置１４を別の成膜処理装置として転用することも容易に行うことができる。
【００７０】
さらに、触媒体４０を封止扉１４２に取り付けたことで、反応室１４１側に取り付けるよりも取り付けの自由度が向上している。また、触媒体４０の両端部を封止扉１４２の上側固定端子４１及び下側固定端子４２に張った状態で固定したので、触媒体４０が安定している。これにより触媒体４０が他の部材等に絡むことなどを防止できる。
【００７１】
また、上述したように、着脱式の封止扉１４２の内面には、触媒体４０からの輻射の反射を防止する反射防止構造１４６が設けられている。これにより触媒体４０からの輻射が封止扉１４２の内面を反射して基板Ｓが過剰に加熱することが防止される。
【００７２】
これにより、基板Ｓの過熱を抑制し、基板Ｓの温度を好ましい温度範囲に制御し、良好な薄膜を形成することができる。
【００７３】
ここで、反射防止構造１４６としては、触媒体４０からの輻射を基板Ｓに反射させない構造であれば特に限定されない。次のような構造が挙げられる。例えば、封止扉１４２の内面をシリコン含有膜で覆う構造が挙げられる。シリコン含有膜によれば、触媒体４０からの輻射を吸収するので、基板Ｓ側への反射を防止できる。また、反射防止構造１４６は、封止扉１４２の内面や、該内面に設けられたシリコン含有膜の表面に凹凸を設けた構造でもよい。これによれば、反射防止構造の内部において光路長を長くできるので、輻射をより効果的に吸収若しくは閉じ込めることができ、より確実に基板Ｓへの輻射の反射を防止できる。
【００７４】
〈実施形態２〉
本発明の成膜装置はクラスタ式にも適用しても実施形態１に係る成膜装置と同様の作用効果を奏する。
【００７５】
図５に示すように、本実施形態に係る成膜装置１Ａは、ロードロック室５０と、第１の成膜処理装置５１と、表面処理装置５２と、第２の成膜処理装置５３と、これらロードロック室５０、第１の成膜処理装置５１、表面処理装置５２及び第２の成膜処理装置５３に基板Ｓを搬送すると共にロードロック室としての機能を兼ねる搬送室５４と、を備えている。
【００７６】
処理対象となる複数枚の基板Ｓが基板トレイ（図示せず）に略水平に保持されている。そしてこの基板トレイが基板キャリアに搭載された状態で成膜装置１Ａに搬送される。つまり本実施形態の成膜装置１Ａでは、基板トレイに略水平に保持された複数枚の基板Ｓに対して所定の処理が同時に行われる。
【００７７】
ロードロック室５０は、大気開放されており、搬送室５４に次に供給される基板トレイが準備される。搬送室５４には、搬送アームを有する搬送ロボット（図示せず）が設けられている。ロードロック室５０から新たな基板トレイが供給されると、図示しない真空ポンプによって所定の真空度になるまで真空排気される。そして、その真空度が保持された状態で、第１の成膜処理装置５１、表面処理装置５２及び第２の成膜処理装置５３の各装置に対して搬送ロボットにより搬送室５４から基板トレイが搬送される。
【００７８】
ロードロック室５０、第１の成膜処理装置５１、表面処理装置５２及び第２の成膜処理装置５３の各装置は、搬送室５４の周囲に配され、ゲートバルブ５５を介してそれぞれ搬送室５４に接続されている。具体的には、ロードロック室５０、第１の成膜処理装置５１、表面処理装置５２、第２の成膜処理装置５３のそれぞれは、四角形の外形を有する搬送室５４の各辺に対応してそれぞれ配置されている。例えば、本実施形態では、ロードロック室５０、第１の成膜処理装置５１、表面処理装置５２及び第２の成膜処理装置５３が、搬送室５４の周囲に基板Ｓの処理順で配置されている。
【００７９】
第１の成膜処理装置５１及び第２の成膜処理装置５３は、実施形態１の第１の成膜処理装置１３及び第２の成膜処理装置１５にそれぞれ対応するものであるので詳細な説明は省略する。
【００８０】
図６を用いて、本実施形態に係る表面処理装置５２について説明する。図示するように、表面処理装置５２は、ポンプ等の真空排気手段６１を備えた真空チャンバ６２を有する。そして、真空チャンバ６２内には、上面にヒーター等の加熱手段６５が設けられた基板支持台６４が設けられており、この加熱手段６５上に第１の成膜処理装置５１で形成された薄膜（図示なし）を有する基板Ｓが載置される。また、真空チャンバ６２の天井部には、真空チャンバ６２内に水素ガス（反応性ガス）を導入するシャワープレート等の水素ガス導入手段６６が設けられている。そして、真空チャンバ６２の上方には、水素ガス導入手段６６と対向して、導入された水素ガスを接触させるように触媒体７０が設けられている。この触媒体７０によって、基板支持台６４（ひいては基板Ｓ）と水素ガス導入手段６６との間にラジカルを発生させるように構成されている。なお、触媒体７０は、触媒体７０が加熱されるように通電可能になっている。
【００８１】
このような表面処理装置５２で水素ラジカルを基板Ｓに供給するには、まず、基板支持台６４上に設けられた加熱手段６５上に基板Ｓを載置する。そして、加熱手段６５により基板Ｓを所定温度に加熱する。また、真空排気手段６１により真空チャンバ６２内を所定の真空度まで排気すると共に、触媒体７０に通電して触媒体７０を所定温度に加熱する。そして、水素ガス導入手段６６から水素ガスを真空チャンバ６２内に導入し、水素ガスを触媒体７０と接触させることにより水素ラジカルを発生させ、この水素ラジカルを基板Ｓ上に形成された薄膜に供給する。
【００８２】
このように水素ラジカルを基板Ｓ上に供給することで、実施形態１と同様に、基板Ｓに設けられた薄膜上に凹凸を設けることができ、その後に第２の成膜処理装置５３で形成される薄膜の密着性を向上させることができる。また、実施形態１と同様に、イオンによるダメージを与えることなく凹凸を基板Ｓに形成することができる。このように、本実施形態に係る成膜装置１Ａによれば、基板Ｓにダメージが無く、かつ薄膜の密着性が向上した薄膜を、複数の成膜処理装置を用いて効率的に製造することができる。
【００８３】
なお、第１の成膜処理装置５１、表面処理装置５２及び第２の成膜処理装置５３の間で基板Ｓを搬送する構成としては、特に限定はない。本実施形態のように搬送ロボットであってもよいし、基板Ｓを搬送するコンベアであってもよい。
【００８４】
〈実施形態３〉
本発明の成膜装置はインターバック式にも適用しても実施形態１に係る成膜装置と同様の作用効果を奏する。
【００８５】
図７は、本実施形態に係るインターバック式の成膜装置の概略構成図である。なお、実施形態１と同一のものには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００８６】
インターバック式の成膜装置１Ｂは、ロードロック室１１と、加熱室１２と、第１の成膜処理装置１３と、表面処理装置１４と、第２の成膜処理装置１５とを備え、これらがこの順でドアバルブ１７を介して直列に接続されている。各室はそれぞれ独立に真空中で所定の処理を行うことが可能となっている。
【００８７】
成膜装置１Ｂの基板Ｓを搬送する搬送手段は次のように構成されている。成膜装置１Ｂには、ロードロック室１１から第２の成膜処理装置１５に亘って、基板Ｓを搬送する互いに平行な第１搬送路２１及び第２搬送路２２が設けられている。第１搬送路２１が成膜手段設置部１３２、１５２側に設けられている。第２搬送路２２は、実施形態１の第１搬送路２２と同様の構成である。
【００８８】
さらに、第２の成膜処理装置１５には、基板キャリア２を第１搬送路２１及び第２搬送路２２間で移動させることができる経路変更手段（図示せず）が設けられている。即ち、第２の成膜処理装置１５は、成膜室であると共に基板をトラバースするためのトラバース室としても機能するものである。経路変更手段は、例えば、基板キャリア２の外枠に設けられた突起部に経路変更手段のフック部を係合させ、その状態で基板キャリア２を安定支持して、基板キャリア２を第１搬送路２１及び第２搬送路２２間で平行移動させて搬送路を変更させることができるように構成されている。
【００８９】
このような構成の成膜装置１Ｂにより、基板Ｓは、第１搬送路２１に沿って搬送され各処理が行われる。すなわち、基板Ｓは、ロードロック室１１に搬入され、加熱室１２で所定温度に加熱された後、第１の成膜処理装置１３で所定の薄膜が形成され、表面処理装置１４で当該薄膜に表面処理が行われ、第２の成膜処理装置１５で、当該薄膜上に別の薄膜が形成される。そして、基板Ｓは、一連の処理が実施された後、第２搬送路２２に沿って搬出され、成膜装置１Ｂから取り出される。このように、一つの基板に対して連続的に複数の膜が形成されるため、効率良く基板に薄膜を形成することができる。
【００９０】
〈他の実施形態〉
実施形態１〜実施形態３では、基板上に成膜された薄膜に対して表面処理を行ったが、これに限らず、最初に表面処理装置、次いで成膜処理装置で基板の処理を行うような構成としてもよい。すなわち、表面処理装置で基板に表面処理を施して凹凸を形成し、当該基板上に、薄膜を形成してもよい。この場合においても、基板との密着性が向上した薄膜を当該基板上に成膜することができる。
【００９１】
また、上述した実施形態１〜実施形態３では、２つの成膜処理装置と１つの表面処理装置１４とから構成されていたが、表面処理装置１４が成膜処理装置の前、又は後において基板Ｓに表面処理を行えるならば、個数や配置に限定はない。また、第１の成膜処理装置１３及び第２の成膜処理装置１５で形成される薄膜の種類等に特に限定はない。任意の種別の薄膜を積層するに際して、一方の薄膜に表面処理を施して密着力を向上させる場合一般に、本発明を適用することができる。
【００９２】
さらに、実施形態１及び実施形態３では、基板Ｓを垂直に配置した縦型のインライン式の成膜装置１及びインターバック式の成膜装置１Ｂについて説明したが、基板Ｓを水平に配置した横型のインライン式の成膜装置やインターバック式の成膜装置であっても同様の作用効果を奏する。
【符号の説明】
【００９３】
１、１Ａ、１Ｂ 成膜装置
１３、５１ 第１の成膜処理装置
１４、５２ 表面処理装置
１５、５３ 第２の成膜処理装置
３０ 反応性ガス供給部
４０ 触媒体
５０ ロードロック室
５４ 搬送室
６２ 真空チャンバ
６６ 水素ガス導入手段
７０ 触媒体
１４１ 反応室
１４２ 封止扉
１４３ 表面処理空間
１４６ 反射防止構造
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置に関し、特に光学膜を形成する場合に適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、反射防止膜や透明導電膜等の光学膜を備えたフラットパネルディスプレイなどの光学装置が知られている。このような光学膜は、例えば、スパッタ法によりガラス基板などの種々の基板上に酸化珪素膜、窒化珪素膜、インジウム錫酸化膜などを複数層積層して形成される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、近年では表示装置としてフラットパネルディスプレイが主流となっており、歩留まりを向上し、タクトタイムを短縮して生産性を向上することが重要な課題となっている。そこで、このような課題を達成するために、いわゆるインライン式の成膜装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
インライン式成膜装置は、ロードロック室及び複数の成膜室が直列的に接続され、これらに基板の搬送路が設けられた構成である。このような成膜装置によれば、大型基板であっても一つの成膜装置において連続的に複数の膜を形成できるという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１０６２３９号公報
【特許文献２】特開２０１０−２０９４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、基板上に光学膜を形成する場合や、薄膜上に光学膜を形成する場合、さらには光学膜上に別の薄膜を形成する場合などにおいては、材料によっては薄膜間の密着力が弱く、膜が剥離してしまう虞がある。また、特許文献１に係る技術のようにスパッタ法では、イオンにより薄膜にダメージが加わってしまう虞がある。特許文献２には、特に、このような薄膜間の密着力を向上し、かつイオンによるダメージを低減し得る構成は開示されていない。
【０００７】
なお、このような問題は、光学膜を形成する場合に限らず、任意の薄膜を形成する場合一般に存在する。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み、薄膜間の剥離を防止すると共に、イオンダメージのない薄膜を効率的に製造することが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】
【０００９】
上記目的を達成するための第１の態様は、基板に薄膜を形成する成膜処理装置と、反応室内に供給される反応ガスを触媒体に接触させてラジカルを発生させ、当該ラジカルを基板に供給して当該基板の表面処理を行う表面処理装置とを備え、前記表面処理装置は、前記成膜処理装置の前又は後で基板の表面処理をするように設置されたことを特徴とする成膜装置にある。
【００１０】
かかる第１の態様では、表面処理により成膜処理装置で成膜される薄膜の密着力が向上するので、薄膜の剥離が防止される。かつ、スパッタ装置等を用いた場合に生じるイオンによるダメージが無い薄膜を製造できる。そして、このような薄膜を効率良く基板に形成することができる。
【００１１】
特に、薄膜として光学膜を形成する場合、光学特性を低下させずに表面処理を行える。これにより、様々な種類の光学膜上に形成した他の薄膜の密着力を向上することができ、剥離が防止された薄膜を形成することができる。
【００１２】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載する成膜装置において、前記表面処理装置は、前記反応室内に反応ガスを導入するガス導入手段と、前記反応室内に設置された基板に対向配置されて通電により加熱される触媒体とを備え、加熱された前記触媒体に前記反応ガスを接触させることによりラジカルを発生させ、当該ラジカルを、前記基板に供給することにより当該基板の表面処理を行うことを特徴とする成膜装置にある。
【００１３】
かかる第２の態様では、薄膜の剥離が防止され、かつ、イオンによるダメージが無い薄膜をより良好に製造できる。
【００１４】
本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様に記載する成膜装置において、前記ガス導入手段は、前記反応ガスから生じたラジカルを前記反応室内に配置された基板の表面に均一に供給するように構成されていることを特徴とする成膜装置にある。
【００１５】
かかる第３の態様では、反応室に均一に反応性ガスを供給することができ、該反応性ガスが触媒体に接触して発生するラジカルを基板に対して均一に供給することができる。これにより、基板に表面処理をむらなく行うことができる。
【００１６】
本発明の第４の態様は、第１〜第３の何れか一つの態様に記載する成膜装置において、前記表面処理装置は、一方面に設けられた開口部を封止する扉が着脱可能に設けられ、前記扉に触媒体が設けられていることを特徴とする成膜装置にある。
【００１７】
かかる第４の態様では、扉を取り外し、触媒体を交換するなどの保守性が向上する。
【００１８】
本発明の第５の態様は、第４の態様に記載する成膜装置において、前記触媒体は、直線状に形成され、両端が前記扉の上部と下部にそれぞれ固定されていることを特徴とする成膜装置にある。
【００１９】
かかる第５の態様では、触媒体の両端部を扉の上部及び下部に固定するので、触媒体が安定している。これにより触媒体が他の部材等に絡むことなどを防止できる。
【００２０】
本発明の第６の態様は、第４又は第５の態様に記載する成膜装置において、前記扉の反応室内部側には、前記触媒体から放出される輻射の反射を防止する反射防止構造が設けられていることを特徴とする成膜装置にある。
【００２１】
かかる第６の態様では、基板が輻射で過熱されることを抑制し、基板の温度を好ましい温度範囲に制御し、良好な薄膜を形成することができる。
【００２２】
本発明の第７の態様は、第１〜第６の何れか一つの態様に記載する成膜装置において、前記表面処理装置と前記成膜処理装置とを接続し、基板に表面処理及び成膜処理を連続的に行うことを特徴とする成膜装置にある。
【００２３】
かかる第７の態様では、インライン式の成膜装置が提供される。
【００２４】
本発明の第８の態様は、第１〜第６の何れか一つの態様に記載する成膜装置において、前記表面処理装置と前記成膜処理装置とを搬送手段を介して接続し、基板に表面処理及び成膜処理を行うことを特徴とする成膜装置にある。
【００２５】
かかる第８の態様では、クラスタ式の成膜装置が提供される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、薄膜間の剥離を防止すると共に、イオンダメージのない薄膜を効率的に製造することができる成膜装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施形態１に係る成膜装置の構成を示す模式図である。
【図２】実施形態１に係る表面処理装置の構成を示す断面図である。
【図３】実施形態１に係る表面処理装置の構成を示す正面図である。
【図４】実施形態１に係る表面処理装置を構成する扉の正面図である。
【図５】実施形態２に係る成膜装置の構成を示す模式図である。
【図６】実施形態２に係る表面処理装置の構成を示す模式図である。
【図７】実施形態３に係る成膜装置の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
〈実施形態１〉
本発明の実施形態について、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態のインライン式の成膜装置の構成を示す模式図である。
【００２９】
インライン式の成膜装置１は、基板Ｓに対して所定の処理を行う複数の処理部を備える。具体的には、成膜装置１は、ロードロック室１１と、加熱室１２と、第１の成膜処理装置１３と、表面処理装置１４と、第２の成膜処理装置１５と、アンロードロック室１６を備え、これらがこの順でドアバルブ１７を介して直列に接続されている。各室はそれぞれ独立に真空中で所定の処理を行うことが可能となっている。
【００３０】
ロードロック室１１は、図示しない真空ポンプが設けられ、ロードロック室１１内を所定の真空度になるまで真空排気し、その真空度を保持することができるように構成されている。
【００３１】
加熱室１２は、図示しない真空ポンプが設けられ、加熱室１２内を所定の真空度になるまで真空排気し、その真空度を保持することができる。そして、加熱室１２には、図示しない加熱手段がその中央部に設けられ、加熱室１２内に設置された基板Ｓを所定の温度まで昇温できるように構成されている。
【００３２】
第１の成膜処理装置１３及び第２の成膜処理装置１５は、それぞれ基板が設置される基板設置部１３１、１５１と、各成膜手段が設置される成膜手段設置部１３２、１５２とからなる。基板設置部１３１、１５１と成膜手段設置部１３２、１５２とは、それぞれ開口が設けられ、これらの開口を介して両室は連通して成膜処理を行う成膜空間１３３、１５３を形成している。基板設置部１３１、１５１には図示しない真空ポンプが設けられ、第１の成膜処理装置１３及び第２の成膜処理装置１５の内部、即ち成膜空間１３３、１５３を所定の真空度になるまで真空排気し、その真空度を保持することができるように構成されている。
【００３３】
成膜手段としては、公知の成膜手段を用いることができる。例えば、スパッタ法により成膜する場合には、ターゲット及びスパッタガス導入手段を設置して、成膜することができるように構成されている。また、ＣＶＤ法により成膜する場合には、成膜ガス導入手段を設置して、成膜することができるように構成されている。
【００３４】
アンロードロック室１６は、図示しない真空ポンプが設けられ、アンロードロック室１６内を所定の真空度になるまで真空排気し、その真空度を保持することができるように構成されている。
【００３５】
表面処理装置１４は、開口部を有し、内部に基板が設置される反応室１４１と、該反応室１４１の開口部を封止する封止扉１４２とを備えている。反応室１４１と封止扉１４２とで形成された表面処理空間１４３内には、表面処理手段が設置される。
【００３６】
表面処理装置１４には、図示しない真空ポンプが設けられ、表面処理装置１４の内部、即ち表面処理空間１４３を所定の真空度になるまで真空排気し、その真空度を保持することができるように構成されている。
【００３７】
表面処理手段は、所定の真空度に保持された反応室１４１内に反応ガスを供給し、反応室１４１内に設置された触媒体に当該反応ガスを接触させてラジカルを発生させ、当該ラジカルを基板Ｓに供給して基板Ｓの表面処理を行うものであるが、詳細については後述する。
【００３８】
本実施形態のインライン式の成膜装置１は、基板Ｓを枠状の基板キャリア２によって略垂直に保持しながら、基板Ｓに対して処理を行う縦型搬送式の真空処理装置である。インライン式の成膜装置１には、ロードロック室１１からアンロードロック室１６に亘って、基板Ｓを搬送する第１搬送路２１が設けられている。基板Ｓの搬送手段は特に限定されないが、例えば、第１搬送路２１には、２本のレールが敷設されて、基板キャリア２が、このレール上を基板キャリア２底部に設けられた車輪で移動できるように構成されていてもよい。具体的には、基板キャリア２の下面はラックが設けられ、ロードロック室１１、加熱室１２、第１の成膜処理装置１３、第２の成膜処理装置１５及びアンロードロック室１６にはモータの回転力で回転するピニオンギアが設けられているので、このラックとピニオンギアをかみ合わせて、モータの駆動力を基板キャリア２に伝達させて、基板キャリア２を搬送する。
【００３９】
このような構成の成膜装置１により、基板Ｓは、基板Ｓは、第１搬送路２１に沿って搬送され各処理が行われる。すなわち、基板Ｓは、ロードロック室１１に搬入され、加熱室１２で所定温度に加熱された後、第１の成膜処理装置１３で所定の薄膜が形成され、表面処理装置１４で当該薄膜に表面処理が行われ、第２の成膜処理装置１５で、当該薄膜上に別の薄膜が形成される。そして、基板Ｓは、アンロードロック室１６に搬入され、大気圧に調圧された後、成膜装置１の外部に搬出される。このように、一つの基板に対して連続的に複数の膜が形成されるため、効率良く基板に薄膜を形成することができる。
【００４０】
ここで、図２〜図４を用いて表面処理装置１４について詳細に説明する。
【００４１】
図２に示すように、表面処理装置１４は、反応室１４１と、封止扉１４２とを備えている。反応室１４１は、一方面に開口部１４４を有する凹形状に形成されている。また、反応室１４１の両側面には、第１の成膜処理装置１３及び第２の成膜処理装置１５の成膜空間１３３、１５３にそれぞれ連通して、基板Ｓの通路となる連通孔１４５が設けられている。
【００４２】
封止扉１４２は、反応室１４１の開口部１４４を封止し、反応室１４１に着脱自在に設けられている。反応室１４１と封止扉１４２とで、基板Ｓが収納される表面処理空間１４３が形成されている。表面処理装置１４には、この表面処理空間１４３内を真空に排気する真空ポンプ（特に図示せず）が接続されている。
【００４３】
また、封止扉１４２の内面（反応室１４１の開口部１４４側の面）には、触媒体４０から放出される輻射の反射を防止する反射防止構造１４６が全面に設けられている。この反射防止構造１４６の詳細については後述する。
【００４４】
表面処理装置１４には、表面処理空間１４３内に反応性ガスを供給するガス導入手段が設けられている。
【００４５】
ガス導入手段は、反応性ガスが充填されたボンベ、供給圧調整器、流量調整器、供給／停止切換バルブ等（何れも図示せず）及び反応性ガスを基板Ｓに対して均一に供給する反応性ガス供給部３０から構成されている。
【００４６】
図３に、反応性ガス供給部３０の構成を例示する。なお、図３は、反応室１４１の正面図であるが、各構成物の関係を明示するため、反応室１４１と反応性ガス供給部３０にはハッチングが施してある。
【００４７】
反応性ガス供給部３０は、反応室１４１の外部から内部に反応ガスの流路となる供給管３１と、供給管３１に連通して、基板Ｓに対向するように横向きの８の字状に形成された分配管３２とから構成されている。分配管３２には、特に図示しないが、分配管３２内部の流路と外部とを連通する微小な噴射口が複数設けられている。
【００４８】
このような構成の反応性ガス供給部３０を設けることで、ボンベ等から供給された反応性ガスは、供給管３１を介し、分配管３２の噴射口から表面処理空間１４３内に供給される。
【００４９】
本実施形態では、分配管３２は、８の字状に形成され、基板Ｓの外縁部近傍だけでなく、基板Ｓの中央部分にも反応性ガスを噴射できるようになっている。これにより、表面処理空間１４３に均一に反応性ガスを供給することができ、該反応性ガスが後述する触媒体４０に接触して発生するラジカルを基板Ｓに対して均一に供給することができる。
【００５０】
反応性ガスとしては、水素を含むガス、例えばＨ２ガス、ＰＨ３（ホスフィン）ガス、Ｂ２Ｈ６（ジボラン）ガス、ＮＨ３（アンモニア）ガスを用いることができる。また、ハロゲンを含むガス、例えば、ＮＦ３ガス、ＣＦ４ガス、Ｃ３Ｆ８ガス、Ｃ２Ｆ６ガス、Ｆ２ガスを反応性ガスとして用いることもできる。
【００５１】
また、図２及び図４に示すように、表面処理装置１４は、表面処理空間１４３内に、触媒体４０が配置されている。具体的には、触媒体４０は、直線状に形成され、基板Ｓに対向するように封止扉１４２に取り付けられている。本実施形態では、基板Ｓ、分配管３２、触媒体４０の順に配置し、Ｈ字状に形成された触媒体４０を用いた。
【００５２】
Ｈ字状に形成された触媒体４０の各端部は、上側の端部は、封止扉１４２に設けられた上側固定端子４１に接続され、下側の端部は下側固定端子４２にそれぞれ接続されている。
【００５３】
上側固定端子４１及び下側固定端子４２は、図示しない直流電源又は交流電源が接続されている。触媒体４０は、上側固定端子４１及び下側固定端子４２を介して電力の供給を受け、所定温度に加熱される。
【００５４】
具体的には、触媒体４０は通電加熱により、１０００〜２０００℃程度という高温に加熱される。触媒体４０の材料としては高融点金属であるタングステンや、タンタル、イリジウム及びモリブデンからなる群から選択される何れか一つや、これらの合金が用いられる。他に、１０００℃〜２０００℃で溶融しない金属、例えば銅、鉄、ステンレス鋼、ニクロム等を用いることができる。
【００５５】
このような構成の表面処理装置１４では、ガス導入手段から反応性ガス供給部３０を介して表面処理空間１４３内に反応性ガスが供給される。当該反応性ガスは、触媒体４０に接触し、ラジカル化する。例えば、反応性ガスとして水素ガスを用い、触媒体４０としてタングステンを用いた場合、通電により１０００℃程度に加熱されたタングステンからなる触媒体４０に接触した水素ガスは、活性化され、ラジカル化した水素が発生する。
【００５６】
ラジカル化した水素は、基板Ｓに供給され、基板Ｓはラジカル化した水素により表面処理される。ここでいう水素ラジカルによる基板Ｓの表面処理とは、少なくとも、水素ラジカルにより基板Ｓに凹凸が形成されることをいう。
【００５７】
すなわち、表面処理装置１４では、基板Ｓは粗面化される。このようにラジカル化した水素などにより基板Ｓには凹凸が形成されて粗面化されるが、プラズマＣＶＤ装置やスパッタ装置で水素雰囲気による粗面化を行った場合よりも、基板Ｓに与えられるダメージは殆どない。これは、プラズマＣＶＤ装置やスパッタ装置では、イオンが発生し、これが基板Ｓにダメージを与えるからであり、本発明の表面処理装置１４は、イオンが発生しないからである。
【００５８】
このように、表面処理装置１４では、基板Ｓにダメージを与えることなく粗面化をすることができる。
【００５９】
ここで、成膜装置１は、上述したように、第１の成膜処理装置１３の後、第２の成膜処理装置１５の前に配置された表面処理装置１４が基板Ｓの表面処理を行う。
【００６０】
すなわち、表面処理装置１４は、第１の成膜処理装置１３で基板Ｓに形成された薄膜に対して表面処理が行われる。そして、第２の成膜処理装置１５で、この表面処理が行われて粗面化した薄膜に別の薄膜が形成される。したがって、第２の成膜処理装置１５は、粗面化されて接触面積が広くなった薄膜上に別途薄膜を形成するので、薄膜間の密着力が向上している。
【００６１】
このようにインライン式の成膜装置１では、第１の成膜処理装置１３及び第２の成膜処理装置１５でそれぞれ形成する薄膜間の密着力を向上して薄膜の剥離を防止し、かつイオンによるダメージが無い薄膜を製造できると共に、一つの基板Ｓに対して連続的に複数の薄膜を形成できるので効率良く基板Ｓに薄膜を形成することができる。
【００６２】
特に、薄膜として光学膜を形成する場合、表面処理装置１４による表面処理は、光学特性を低下させる程の凹凸が形成されない。少なくとも、肉眼で認識できるほどの凹凸は形成されない。このように、光学特性を低下させずに凹凸を形成することができるので、様々な種類の光学膜上に形成した他の薄膜の密着力を向上することができ、薄膜の剥離を防止した薄膜を形成することができる。
【００６３】
このような光学膜の材料に特に限定はないが、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯ、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯなどの反射防止膜、ＡｌやＡｇ等の金属系反射膜、アクリル系樹脂からなる薄膜、フォトレジストに用いる薄膜などの光学膜を表面処理の対象とすることができる。
【００６４】
ここで、水素ラジカルを発生させるための触媒体４０の温度は、１０００℃程度であれば足りる。一方、成膜のためのガスを触媒体４０で活性化させて成膜する場合においては、通常、１０００℃よりも高い温度が必要となる。
【００６５】
本発明に係る表面処理装置１４は、触媒体４０で水素ガスなどをラジカル化し、該ラジカルで表面処理を行うため、成膜は行わない。
【００６６】
したがって、触媒体４０の温度を最低限の温度にすることができる。触媒体４０の寿命は、温度が低く熱疲労が小さいほど長いので、本発明の表面処理装置１４は、触媒体４０の寿命を長く保つことができる。これにより、装置のランニングコストを低く抑えることができる。
【００６７】
さらに、仮に、成膜を行うためのガスを表面処理装置１４に供給して成膜を行う場合は、分配管３２が影となり、基板Ｓの分配管３２に対向する領域には成膜し難いため、分配管３２の位置・大きさ・範囲は相当制約される。しかしながら、成膜を行わずに表面処理を行う本発明に係る表面処理装置１４では、基板Ｓに対向配置された分配管３２の位置・大きさ・形状に影響されず、表面処理空間１４３の全体に亘って反応性ガスを行き渡らせることができ、該反応性ガスから触媒体４０で水素ラジカルを発生させ、基板Ｓ全体に均一に供給できる。これにより、基板Ｓに表面処理をむらなく行うことができる。
【００６８】
つまり、表面処理装置１４では、分配管３２の位置等は制約を受けることが無く、上述したような８の字状の分配管３２を形成し、表面処理空間１４３全体に反応性ガスが行き渡るような設計上の自由度が向上する。
【００６９】
また、本実施形態に係る表面処理装置１４は、表面処理空間１４３を形成する封止扉１４２を反応室１４１に着脱自在とし、封止扉１４２に触媒体４０を取り付けた。これにより、封止扉１４２を取り外し、触媒体４０を交換するなどの保守性が向上する。また、封止扉１４２を取り外し、代わりに第１の成膜処理装置１３の成膜手段設置部１３２を取り付けることで、表面処理装置１４を別の成膜処理装置として転用することも容易に行うことができる。
【００７０】
さらに、触媒体４０を封止扉１４２に取り付けたことで、反応室１４１側に取り付けるよりも取り付けの自由度が向上している。また、触媒体４０の両端部を封止扉１４２の上側固定端子４１及び下側固定端子４２に張った状態で固定したので、触媒体４０が安定している。これにより触媒体４０が他の部材等に絡むことなどを防止できる。
【００７１】
また、上述したように、着脱式の封止扉１４２の内面には、触媒体４０からの輻射の反射を防止する反射防止構造１４６が設けられている。これにより触媒体４０からの輻射が封止扉１４２の内面を反射して基板Ｓが過剰に加熱することが防止される。
【００７２】
これにより、基板Ｓの過熱を抑制し、基板Ｓの温度を好ましい温度範囲に制御し、良好な薄膜を形成することができる。
【００７３】
ここで、反射防止構造１４６としては、触媒体４０からの輻射を基板Ｓに反射させない構造であれば特に限定されない。次のような構造が挙げられる。例えば、封止扉１４２の内面をシリコン含有膜で覆う構造が挙げられる。シリコン含有膜によれば、触媒体４０からの輻射を吸収するので、基板Ｓ側への反射を防止できる。また、反射防止構造１４６は、封止扉１４２の内面や、該内面に設けられたシリコン含有膜の表面に凹凸を設けた構造でもよい。これによれば、反射防止構造の内部において光路長を長くできるので、輻射をより効果的に吸収若しくは閉じ込めることができ、より確実に基板Ｓへの輻射の反射を防止できる。
【００７４】
〈実施形態２〉
本発明の成膜装置はクラスタ式にも適用しても実施形態１に係る成膜装置と同様の作用効果を奏する。
【００７５】
図５に示すように、本実施形態に係る成膜装置１Ａは、ロードロック室５０と、第１の成膜処理装置５１と、表面処理装置５２と、第２の成膜処理装置５３と、これらロードロック室５０、第１の成膜処理装置５１、表面処理装置５２及び第２の成膜処理装置５３に基板Ｓを搬送すると共にロードロック室としての機能を兼ねる搬送室５４と、を備えている。
【００７６】
処理対象となる複数枚の基板Ｓが基板トレイ（図示せず）に略水平に保持されている。そしてこの基板トレイが基板キャリアに搭載された状態で成膜装置１Ａに搬送される。つまり本実施形態の成膜装置１Ａでは、基板トレイに略水平に保持された複数枚の基板Ｓに対して所定の処理が同時に行われる。
【００７７】
ロードロック室５０は、大気開放されており、搬送室５４に次に供給される基板トレイが準備される。搬送室５４には、搬送アームを有する搬送ロボット（図示せず）が設けられている。ロードロック室５０から新たな基板トレイが供給されると、図示しない真空ポンプによって所定の真空度になるまで真空排気される。そして、その真空度が保持された状態で、第１の成膜処理装置５１、表面処理装置５２及び第２の成膜処理装置５３の各装置に対して搬送ロボットにより搬送室５４から基板トレイが搬送される。
【００７８】
ロードロック室５０、第１の成膜処理装置５１、表面処理装置５２及び第２の成膜処理装置５３の各装置は、搬送室５４の周囲に配され、ゲートバルブ５５を介してそれぞれ搬送室５４に接続されている。具体的には、ロードロック室５０、第１の成膜処理装置５１、表面処理装置５２、第２の成膜処理装置５３のそれぞれは、四角形の外形を有する搬送室５４の各辺に対応してそれぞれ配置されている。例えば、本実施形態では、ロードロック室５０、第１の成膜処理装置５１、表面処理装置５２及び第２の成膜処理装置５３が、搬送室５４の周囲に基板Ｓの処理順で配置されている。
【００７９】
第１の成膜処理装置５１及び第２の成膜処理装置５３は、実施形態１の第１の成膜処理装置１３及び第２の成膜処理装置１５にそれぞれ対応するものであるので詳細な説明は省略する。
【００８０】
図６を用いて、本実施形態に係る表面処理装置５２について説明する。図示するように、表面処理装置５２は、ポンプ等の真空排気手段６１を備えた真空チャンバ６２を有する。そして、真空チャンバ６２内には、上面にヒーター等の加熱手段６５が設けられた基板支持台６４が設けられており、この加熱手段６５上に第１の成膜処理装置５１で形成された薄膜（図示なし）を有する基板Ｓが載置される。また、真空チャンバ６２の天井部には、真空チャンバ６２内に水素ガス（反応性ガス）を導入するシャワープレート等の水素ガス導入手段６６が設けられている。そして、真空チャンバ６２の上方には、水素ガス導入手段６６と対向して、導入された水素ガスを接触させるように触媒体７０が設けられている。この触媒体７０によって、基板支持台６４（ひいては基板Ｓ）と水素ガス導入手段６６との間にラジカルを発生させるように構成されている。なお、触媒体７０は、触媒体７０が加熱されるように通電可能になっている。
【００８１】
このような表面処理装置５２で水素ラジカルを基板Ｓに供給するには、まず、基板支持台６４上に設けられた加熱手段６５上に基板Ｓを載置する。そして、加熱手段６５により基板Ｓを所定温度に加熱する。また、真空排気手段６１により真空チャンバ６２内を所定の真空度まで排気すると共に、触媒体７０に通電して触媒体７０を所定温度に加熱する。そして、水素ガス導入手段６６から水素ガスを真空チャンバ６２内に導入し、水素ガスを触媒体７０と接触させることにより水素ラジカルを発生させ、この水素ラジカルを基板Ｓ上に形成された薄膜に供給する。
【００８２】
このように水素ラジカルを基板Ｓ上に供給することで、実施形態１と同様に、基板Ｓに設けられた薄膜上に凹凸を設けることができ、その後に第２の成膜処理装置５３で形成される薄膜の密着性を向上させることができる。また、実施形態１と同様に、イオンによるダメージを与えることなく凹凸を基板Ｓに形成することができる。このように、本実施形態に係る成膜装置１Ａによれば、基板Ｓにダメージが無く、かつ薄膜の密着性が向上した薄膜を、複数の成膜処理装置を用いて効率的に製造することができる。
【００８３】
なお、第１の成膜処理装置５１、表面処理装置５２及び第２の成膜処理装置５３の間で基板Ｓを搬送する構成としては、特に限定はない。本実施形態のように搬送ロボットであってもよいし、基板Ｓを搬送するコンベアであってもよい。
【００８４】
〈実施形態３〉
本発明の成膜装置はインターバック式にも適用しても実施形態１に係る成膜装置と同様の作用効果を奏する。
【００８５】
図７は、本実施形態に係るインターバック式の成膜装置の概略構成図である。なお、実施形態１と同一のものには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００８６】
インターバック式の成膜装置１Ｂは、ロードロック室１１と、加熱室１２と、第１の成膜処理装置１３と、表面処理装置１４と、第２の成膜処理装置１５とを備え、これらがこの順でドアバルブ１７を介して直列に接続されている。各室はそれぞれ独立に真空中で所定の処理を行うことが可能となっている。
【００８７】
成膜装置１Ｂの基板Ｓを搬送する搬送手段は次のように構成されている。成膜装置１Ｂには、ロードロック室１１から第２の成膜処理装置１５に亘って、基板Ｓを搬送する互いに平行な第１搬送路２１及び第２搬送路２２が設けられている。第１搬送路２１が成膜手段設置部１３２、１５２側に設けられている。第２搬送路２２は、実施形態１の第１搬送路２２と同様の構成である。
【００８８】
さらに、第２の成膜処理装置１５には、基板キャリア２を第１搬送路２１及び第２搬送路２２間で移動させることができる経路変更手段（図示せず）が設けられている。即ち、第２の成膜処理装置１５は、成膜室であると共に基板をトラバースするためのトラバース室としても機能するものである。経路変更手段は、例えば、基板キャリア２の外枠に設けられた突起部に経路変更手段のフック部を係合させ、その状態で基板キャリア２を安定支持して、基板キャリア２を第１搬送路２１及び第２搬送路２２間で平行移動させて搬送路を変更させることができるように構成されている。
【００８９】
このような構成の成膜装置１Ｂにより、基板Ｓは、第１搬送路２１に沿って搬送され各処理が行われる。すなわち、基板Ｓは、ロードロック室１１に搬入され、加熱室１２で所定温度に加熱された後、第１の成膜処理装置１３で所定の薄膜が形成され、表面処理装置１４で当該薄膜に表面処理が行われ、第２の成膜処理装置１５で、当該薄膜上に別の薄膜が形成される。そして、基板Ｓは、一連の処理が実施された後、第２搬送路２２に沿って搬出され、成膜装置１Ｂから取り出される。このように、一つの基板に対して連続的に複数の膜が形成されるため、効率良く基板に薄膜を形成することができる。
【００９０】
〈他の実施形態〉
実施形態１〜実施形態３では、基板上に成膜された薄膜に対して表面処理を行ったが、これに限らず、最初に表面処理装置、次いで成膜処理装置で基板の処理を行うような構成としてもよい。すなわち、表面処理装置で基板に表面処理を施して凹凸を形成し、当該基板上に、薄膜を形成してもよい。この場合においても、基板との密着性が向上した薄膜を当該基板上に成膜することができる。
【００９１】
また、上述した実施形態１〜実施形態３では、２つの成膜処理装置と１つの表面処理装置１４とから構成されていたが、表面処理装置１４が成膜処理装置の前、又は後において基板Ｓに表面処理を行えるならば、個数や配置に限定はない。また、第１の成膜処理装置１３及び第２の成膜処理装置１５で形成される薄膜の種類等に特に限定はない。任意の種別の薄膜を積層するに際して、一方の薄膜に表面処理を施して密着力を向上させる場合一般に、本発明を適用することができる。
【００９２】
さらに、実施形態１及び実施形態３では、基板Ｓを垂直に配置した縦型のインライン式の成膜装置１及びインターバック式の成膜装置１Ｂについて説明したが、基板Ｓを水平に配置した横型のインライン式の成膜装置やインターバック式の成膜装置であっても同様の作用効果を奏する。
【符号の説明】
【００９３】
１、１Ａ、１Ｂ 成膜装置
１３、５１ 第１の成膜処理装置
１４、５２ 表面処理装置
１５、５３ 第２の成膜処理装置
３０ 反応性ガス供給部
４０ 触媒体
５０ ロードロック室
５４ 搬送室
６２ 真空チャンバ
６６ 水素ガス導入手段
７０ 触媒体
１４１ 反応室
１４２ 封止扉
１４３ 表面処理空間
１４６ 反射防止構造
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に薄膜を形成する成膜処理装置と、
反応室内に供給される反応ガスを触媒体に接触させてラジカルを発生させ、当該ラジカルを基板に供給して当該基板の表面処理を行う表面処理装置とを備え、
前記表面処理装置は、前記成膜処理装置の前又は後で基板の表面処理をするように設置されたことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
請求項１に記載する成膜装置において、
前記表面処理装置は、
前記反応室内に反応ガスを導入するガス導入手段と、
前記反応室内に設置された基板に対向配置されて通電により加熱される触媒体とを備え、
加熱された前記触媒体に前記反応ガスを接触させることによりラジカルを発生させ、当該ラジカルを、前記基板に供給することにより当該基板の表面処理を行う
ことを特徴とする成膜装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する成膜装置において、
前記ガス導入手段は、前記反応ガスから生じたラジカルを前記反応室内に配置された基板の表面に均一に供給するように構成されている
ことを特徴とする成膜装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載する成膜装置において、
前記表面処理装置は、一方面に設けられた開口部を封止する扉が着脱可能に設けられ、
前記扉に触媒体が設けられている
ことを特徴とする成膜装置。
【請求項５】
請求項４に記載する成膜装置において、
前記触媒体は、直線状に形成され、両端が前記扉の上部と下部にそれぞれ固定されている
ことを特徴とする成膜装置。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載する成膜装置において、
前記扉の反応室内部側には、前記触媒体から放出される輻射の反射を防止する反射防止構造が設けられている
ことを特徴とする成膜装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６の何れか一項に記載する成膜装置において、
前記表面処理装置と前記成膜処理装置とを接続し、基板に表面処理及び成膜処理を連続的に行う
ことを特徴とする成膜装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項６の何れか一項に記載する成膜装置において、
前記表面処理装置と前記成膜処理装置とを搬送手段を介して接続し、基板に表面処理及び成膜処理を行う
ことを特徴とする成膜装置。
【請求項１】
基板に薄膜を形成する成膜処理装置と、
反応室内に供給される反応ガスを触媒体に接触させてラジカルを発生させ、当該ラジカルを基板に供給して当該基板の表面処理を行う表面処理装置とを備え、
前記表面処理装置は、前記成膜処理装置の前又は後で基板の表面処理をするように設置されたことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
請求項１に記載する成膜装置において、
前記表面処理装置は、
前記反応室内に反応ガスを導入するガス導入手段と、
前記反応室内に設置された基板に対向配置されて通電により加熱される触媒体とを備え、
加熱された前記触媒体に前記反応ガスを接触させることによりラジカルを発生させ、当該ラジカルを、前記基板に供給することにより当該基板の表面処理を行う
ことを特徴とする成膜装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する成膜装置において、
前記ガス導入手段は、前記反応ガスから生じたラジカルを前記反応室内に配置された基板の表面に均一に供給するように構成されている
ことを特徴とする成膜装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載する成膜装置において、
前記表面処理装置は、一方面に設けられた開口部を封止する扉が着脱可能に設けられ、
前記扉に触媒体が設けられている
ことを特徴とする成膜装置。
【請求項５】
請求項４に記載する成膜装置において、
前記触媒体は、直線状に形成され、両端が前記扉の上部と下部にそれぞれ固定されている
ことを特徴とする成膜装置。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載する成膜装置において、
前記扉の反応室内部側には、前記触媒体から放出される輻射の反射を防止する反射防止構造が設けられている
ことを特徴とする成膜装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６の何れか一項に記載する成膜装置において、
前記表面処理装置と前記成膜処理装置とを接続し、基板に表面処理及び成膜処理を連続的に行う
ことを特徴とする成膜装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項６の何れか一項に記載する成膜装置において、
前記表面処理装置と前記成膜処理装置とを搬送手段を介して接続し、基板に表面処理及び成膜処理を行う
ことを特徴とする成膜装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１１７１０９（Ｐ２０１２−１１７１０９Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６７７９５（Ｐ２０１０−２６７７９５）
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
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