絶縁保護膜形成方法
【課題】透明導電膜の透過率を低下させることなく、絶縁保護膜を形成することができる絶縁保護膜形成方法を提供する。
【解決手段】透明基板に形成された透明導電膜上にプラズマ処理により絶縁保護膜を形成する絶縁保護膜形成方法において、基板の単位面積当たりのプラズマのＲＦパワーを１．８４Ｗ／ｃｍ2以下とし、加熱時間を６０秒以下として、プラズマにより透明基板を加熱し（Ｓ１）、ＲＦパワーを１．８４Ｗ／ｃｍ2以下として、透明導電膜上に第１の絶縁保護膜を形成し（Ｓ２）、ＲＦパワーを１．８４Ｗ／ｃｍ2より大きくして、第１の絶縁保護膜上に第２の絶縁保護膜を形成する（Ｓ３）。
【解決手段】透明基板に形成された透明導電膜上にプラズマ処理により絶縁保護膜を形成する絶縁保護膜形成方法において、基板の単位面積当たりのプラズマのＲＦパワーを１．８４Ｗ／ｃｍ2以下とし、加熱時間を６０秒以下として、プラズマにより透明基板を加熱し（Ｓ１）、ＲＦパワーを１．８４Ｗ／ｃｍ2以下として、透明導電膜上に第１の絶縁保護膜を形成し（Ｓ２）、ＲＦパワーを１．８４Ｗ／ｃｍ2より大きくして、第１の絶縁保護膜上に第２の絶縁保護膜を形成する（Ｓ３）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理による絶縁保護膜形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（Light Emitting Diode）デバイスでは、長期信頼性を確保するため、素子上に絶縁保護膜を形成する必要があり、又、ＬＥＤの性能（輝度）を向上させるため、その絶縁保護膜は透過率が高い材料である必要がある。透過率が高い絶縁保護膜材料として、代表的なものにＳｉＯ2膜があり、その成膜方法として、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）が知られており、原料ガスとして、ＳｉＨ4、Ｏ2又はＮ2Ｏが使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３１９７７２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＬＥＤの素子構造を図１０に示して、絶縁保護膜形成時における問題点を説明する。なお、図１０中、符号６１は透明基板であるサファイア基板、６２はｎ型ＧａＮ層、６３は発光層、６４はｐ型ＧａＮ層、６５は透明導電膜、６６は絶縁保護膜、６７は反射膜、６８はパシベーション膜、７０はｐ型接合電極、７１はｎ型電極である。なお、図中の矢印は、発光層６３から発光した光の経路を示している。
【０００５】
ＬＥＤデバイスにおいては、その輝度を向上させるため、発光層６３から発光し、サファイア基板６１側へ直接放出される光Ｌｄだけではなく、サファイア基板６１側とは反対の方向へ放出される光Ｌｒを、Ａｇ（銀）などからなる反射膜６７で反射し、サファイア基板６１側へ放出するようにしている。そのため、ｐ型ＧａＮ層６４の上層に透明導電膜６５を形成し、その上層に絶縁保護膜６６を形成し、その上層に反射層６７を形成している。
【０００６】
透明導電膜６５の材料としては、ＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）に代表される透明で導電性がある膜が使用されている。そして、絶縁保護膜６６として透過率が高いＳｉＯ2膜を使用することで、サファイア基板６１側とは反対の方向へ放出される光Ｌｒを、透過率の高い透明導電膜６５及び絶縁保護膜６６を透過させて、反射膜６７で高効率に反射可能となる。
【０００７】
ところが、ＩＴＯなどの透明導電膜６５は、プラズマ雰囲気に曝されるとイオン衝撃により表面が荒れ、透過率が低下するという問題があった。例えば、後述する図４中の一点鎖線のグラフに示すように、透過率の低下を招いていた。又、ＩＴＯなどの透明導電膜６５は、Ｈ雰囲気に晒されると容易に還元されて、同じく、透過率が低下するという問題もあった。
【０００８】
上述したように、透明導電膜６５の上層に形成される絶縁保護膜６６は、プラズマＣＶＤにより形成されており、又、原料ガスとして、Ｈを含むＳｉＨ4を用いており、ＩＴＯなどの透明導電膜６５は、プラズマにもＨ雰囲気にも曝されることになる。従って、ＩＴＯなどの透明導電膜６５の上層にＳｉＯ2膜などの絶縁保護膜６６を形成する際に、透明導電膜６５の透過率を低下させることなく、絶縁保護膜６６を形成することが求められている。
【０００９】
なお、特許文献１においては、ＩＴＯの透明導電膜の上層に２層からなる絶縁保護膜を形成すると共に、ＩＴＯを還元しにくいＳｉＯＮ膜を１層目とし、２層目をＳｉＮ膜としており、本発明とは絶縁保護膜の構成が相違すると共に、その絶縁保護膜の形成方法にも相違がある。
【００１０】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、透明導電膜の透過率を低下させることなく、絶縁保護膜を形成することができる絶縁保護膜形成方法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】
【００１１】
上記課題を解決する第１の発明に係る絶縁保護膜形成方法は、
基板に形成された透明導電膜上にプラズマ処理により絶縁保護膜を形成する絶縁保護膜形成方法において、
前記基板の単位面積当たりのプラズマの高周波電磁波のパワーを１．８４Ｗ／ｃｍ2以下として、前記透明導電膜上に第１の絶縁保護膜となる酸化膜を形成し、
前記基板の単位面積当たりのプラズマの高周波電磁波のパワーを１．８４Ｗ／ｃｍ2より大きくして、前記第１の絶縁保護膜上に第２の絶縁保護膜となる他の酸化膜を形成することを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決する第２の発明に係る絶縁保護膜形成方法は、
基板に形成された透明導電膜上にプラズマ処理により絶縁保護膜を形成する絶縁保護膜形成方法において、
前記基板の単位面積当たりのプラズマの高周波電磁波のパワーを１．８４Ｗ／ｃｍ2以下として、前記透明導電膜上に第１の絶縁保護膜となる窒化膜を形成し、
前記基板の単位面積当たりのプラズマの高周波電磁波のパワーを１．８４Ｗ／ｃｍ2より大きくして、前記第１の絶縁保護膜上に第２の絶縁保護膜となる酸化膜を形成することを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する第３の発明に係る絶縁保護膜形成方法は、
上記第１又は第２の発明に記載の絶縁保護膜形成方法において、
前記第１の絶縁保護膜を形成する前に、前記基板の単位面積当たりのプラズマの高周波電磁波のパワーを１．８４Ｗ／ｃｍ2以下とし、加熱時間を６０秒以下として、プラズマにより前記基板を加熱することを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決する第４の発明に係る絶縁保護膜形成方法は、
上記第１又は第２の発明に記載の絶縁保護膜形成方法において、
前記第１の絶縁保護膜を形成する前に、赤外線加熱ヒータにより前記基板を加熱すると共に、複数の前記基板を連続して処理を行う場合、先の前記基板に前記第１の絶縁保護膜及び前記第２の絶縁保護膜を形成している間に、後の前記基板を前記赤外線加熱ヒータで加熱することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、透明導電膜にダメージを与えることなく、その透過率を低下させずに、絶縁保護膜を形成することができる。この結果、ＬＥＤの長期信頼性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る絶縁保護膜形成方法を実施するプラズマＣＶＤ装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る絶縁保護膜形成方法の実施形態の一例（実施例１）を示すフローチャートである。
【図３】図２に示した絶縁保護膜形成方法で形成された絶縁保護膜の積層構造を示す断面図である。
【図４】プラズマ加熱の有無による透明導電膜の透過率特性を示すグラフである。
【図５】ＲＦパワーとプラズマ中のＨラジカル量の関係を示すグラフである。
【図６】１層構造のＳｉＯ2膜と２層構造のＳｉＯ2膜の透過率特性を比較したグラフである。
【図７】本発明に係る絶縁保護膜形成方法の実施形態の他の一例（実施例２）で形成された絶縁保護膜の積層構造を示す断面図である。
【図８】本発明に係る絶縁保護膜形成方法の他の一例（実施例３）を実施する装置を示す概略構成図である。
【図９】本発明に係る絶縁保護膜形成方法を比較したタイムチャートである。
【図１０】絶縁保護膜形成時における問題点を説明するＬＥＤの素子構造の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る絶縁保護膜形成方法の実施形態のいくつかを、図１〜図９を参照して、詳細に説明する。
【００１８】
（実施例１）
図１は、本実施例の絶縁保護膜形成方法を実施するプラズマＣＶＤ装置を示す概略構成図である。最初に、当該プラズマＣＶＤ装置について、図１を用いて説明をする。なお、図１では、一例として、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）型のプラズマ発生機構を備えたプラズマＣＶＤ装置を示しているが、公知のプラズマＣＶＤ装置であれば他のものでもよい。
【００１９】
本実施例の絶縁保護膜形成方法を実施するプラズマＣＶＤ装置１０は、真空容器１１（成膜室）となる筒状容器１２と天井板１３とを有しており、円筒状の筒状容器１２の上部開口部を塞ぐように、セラミクス製の円板状の天井板１３が配設されている。筒状容器１２には、内部を真空状態にする真空装置１４が接続されており、真空容器１１の内部を高い真空度に維持可能である。
【００２０】
天井板１３の上方（直上）には、複数の円形リングからなる高周波アンテナ１５が配置されており、高周波アンテナ１５には整合器１６を介して高周波電源１７が接続されている。この高周波電源１７は、例えば、１３．５６ＭＨｚの発振周波数を高周波アンテナ１５に給電可能となっており、入射窓となる天井板１３を透過して、プラズマＰを生成するための高周波電磁波（ＲＦ）を真空容器１１内へ入射可能となっている。これは、所謂、ＩＣＰ型のプラズマ発生機構の構成である。
【００２１】
又、筒状容器１２の側壁部分には、天井板１３より低く、後述する載置台２２より高い位置に複数のガスノズル１８が設けられており、ガスノズル１８から真空容器１１の内部に、所望の流量の所望のガスを供給可能となっている。例えば、絶縁保護膜（酸化珪素膜、窒化珪素膜）のプロセスには、原料ガスとなるＳｉＨ4、Ｎ2、Ｏ2、Ｎ2Ｏなどが使用され、又、後述する透明基板３１のプラズマによる加熱には、不活性ガスとなるＡｒなどが使用される。
【００２２】
又、筒状容器１２の下部には、成膜対象である透明基板３１を載置する基板支持台２１が設置されている。この基板支持台２１は、透明基板３１を載置する載置台２２と、この載置台２２を支持する支持軸２３とにより構成されている。載置台２２の内部にはヒータ（図示省略）が設置されており、このヒータは図示しない制御装置により温度が調整されている。
【００２３】
次に、上記プラズマＣＶＤ装置１０で実施する本実施例の絶縁保護膜形成方法について、図２のフローチャート及び図３の絶縁保護膜の積層構造を参照して説明を行う。なお、図３では、説明を簡単にするために、透明基板上に透明導電膜、絶縁保護膜を形成しているが、実際のＬＥＤデバイスでは、図１０で説明したように、発光素子上に透明導電膜、絶縁保護膜を形成している。
【００２４】
最初に、ＩＴＯなどの透明導電膜３２を形成したサファイアなどの透明基板３１の加熱を行う（ステップＳ１；加熱工程）。ＬＥＤデバイスには、サファイアなどの透明基板３１が使用されているが、このような透明基板３１は、静電吸着による吸着力が弱いため、Ｓｉ基板のように、載置台２２上に静電吸着させ、載置台２２との熱伝導により透明基板３１を加熱することが難しい。一方で、後述する第１の絶縁保護膜３３、第２の絶縁保護膜３４を成膜するとき、所望の膜質（透過率など）を得るためには、成膜時の基板温度は重要な制御項目である。
【００２５】
そこで、本実施例においては、載置台２２上に透明基板３１を載置した後、Ａｒなどの不活性ガスをガスノズル１８から供給し、天井板１３を介して、高周波アンテナ１５からＲＦを入射して、プラズマＰを生成し、生成されたプラズマＰにより透明基板３１を加熱するようにしている。但し、単に、プラズマＰを生成しただけでは、このプラズマＰによるイオン衝撃により、透明導電膜３２がダメージを受けるおそれがある。
【００２６】
そこで、本実施例においては、加熱時において、更に、プラズマＰのＲＦパワーを１．８４Ｗ／ｃｍ2以下とすると共に、プラズマＰによる加熱時間を６０秒以下とすることで、透明基板３１の加熱を行うと共に、透明導電膜３２へのダメージを抑制し、透過率低下を防止している。
【００２７】
例えば、透明導電膜３２を１００ｎｍ形成した透明基板３１の場合、つまり、プラズマ加熱を行っていない初期状態の場合、図４中の点線で示すような透過率特性を有しており、波長４５０ｎｍ以上において、８０％以上の透過率を有している。このような透明基板３１に、本実施例の条件で、具体的には、Ａｒプラズマを用いて、１．８４Ｗ／ｃｍ2（３００ｍｍ径の基板の場合、１３００Ｗ）、６０秒の条件でプラズマ加熱を行った場合には、図４中の実線で示すような透過率特性、つまり、初期状態と全く同じ透過率特性となり、透明導電膜３２へのダメージを抑制し、透過率低下を防止できていることがわかる。
【００２８】
一方、比較例として、上述した透明基板３１に、Ａｒプラズマを用いて、４．６７Ｗ／ｃｍ2（３００ｍｍ径の基板の場合、３３００Ｗ）、６００秒の条件でプラズマ加熱を行った場合には、図４中の一点鎖線で示すような透過率特性となり、初期状態から平均２０％程度、透過率が低下している。つまり、透明導電膜３２へのダメージを抑制できず、透過率低下を招いていることがわかる。実際、透明導電膜３２の表面を顕微鏡で確認したところ、表面が荒れていることが確認できた。
【００２９】
このように、プラズマ加熱は、ＲＦパワーを１．８４Ｗ／ｃｍ2以下、加熱時間を６０秒以下とすれば、透明導電膜３２へのダメージを抑制し、透過率低下を防止して、透明基板３１の加熱を行うことができる。
【００３０】
次に、透明導電膜３２を形成した透明基板３１の加熱後、透明導電膜３２上に低いＲＦパワーで第１の絶縁保護膜３３を成膜する（ステップＳ２；第１の成膜工程）。本実施例では、第１の絶縁保護膜３３として、ＳｉＯ2膜を５０ｎｍ成膜した。このとき、プラズマＰのイオン衝撃による透明導電膜３２へのダメージを抑制すると共に、原料ガスの１つとしてＳｉＨ4を使用するので、Ｈによる還元を抑制する必要がある。
【００３１】
そこで、第１の絶縁保護膜３３の成膜時において、プラズマＰのＲＦパワーを１．８４Ｗ／ｃｍ2（３００ｍｍ径の基板の場合、１３００Ｗ）以下とすることで、透明導電膜３２へのイオン衝撃によるダメージを抑制すると共に、Ｈによる還元を抑制して、透過率低下を防止している。
【００３２】
第１の絶縁保護膜３３の成膜時において、プラズマＰのイオン衝撃による透明導電膜３２へのダメージを抑制するためには、上述したプラズマ加熱による加熱工程での検討結果（図４）が参考になり、ここでも、プラズマＰのＲＦパワーを１．８４Ｗ／ｃｍ2以下とすればよい。
【００３３】
一方、Ｈによる還元は、プラズマＰにより解離されたＨラジカル量を測定すれば、最適な条件を見出すことができる。そこで、図５に示すように、ＲＦパワーに対するＨラジカル量を測定してみた。ここでは、ＲＦパワーのみを変えた一定の処理条件において、分光器を用いて、プラズマＰ中のＨラジカルの発光強度（波長６５６ｎｍの発光強度）を測定し、Ｈラジカル量に相当する値に換算した。図５に示すように、Ｈラジカル量は、ＲＦパワーに比例して増加していくため、Ｈによる還元を抑制するためには、ＲＦパワーは低い方がよく、プラズマＰのＲＦパワーを１．８４Ｗ／ｃｍ2以下とするとき、透明導電膜３２に照射されるＨラジカル量を抑制し、Ｈによる還元を抑制することができる。
【００３４】
次に、第１の絶縁保護膜３３の成膜後、第１の絶縁保護膜３３上に高いＲＦパワーで第２の絶縁保護膜３４を成膜する（ステップＳ３；第２の成膜工程）。本実施例では、第２の絶縁保護膜３３として、ＳｉＯ2膜を２５０ｎｍ成膜した。この第２の絶縁保護膜３４の成膜時には、透明導電膜３２上に既に第１の絶縁保護膜３３が成膜されているので、つまり、透明導電膜３２をイオン衝撃や還元から保護する第１の絶縁保護膜３３が成膜されているので、透明導電膜３２へのイオン衝撃によるダメージやＨによる還元の影響はない。
【００３５】
従って、第２の絶縁保護膜３４としては、ＬＥＤデバイスの絶縁保護膜として必要な特性、即ち、絶縁性が高く、素子外部からの水分拡散を防止する緻密な膜とするため、第１の絶縁保護膜３３の成膜時よりも高いＲＦパワー、例えば、４．６７Ｗ／ｃｍ2（３００ｍｍ径の基板の場合、３３００Ｗ）で成膜を行っている。
【００３６】
このように、第１の絶縁保護膜３３及び第２の絶縁保護膜３４は、共にＳｉＯ2膜であるが、その膜質（緻密度など）が相違し、２層構造となっている。例えば、サファイアの透明基板３１上にＩＴＯの透明導電膜３２を形成し、その上層に形成する絶縁保護膜を２層構造のＳｉＯ2膜（２層の合計の膜厚３００ｎｍ）とした場合、１層構造のＳｉＯ2膜（膜厚３００ｎｍ）とした場合と比較して、透明導電膜３２のＨによる還元を抑制し、その透過率の低下を防止するので、図６に示すように、その全層の透過率の低下を防止できることがわかる。このように、本実施例においては、透明導電膜３２の透過率低下を防止することができ、それに加えて、第２の絶縁保護膜３４によりＬＥＤデバイスの長期信頼性を確保することができる。
【００３７】
（実施例２）
本実施例の絶縁保護膜形成方法は、実施例１の図１に示したプラズマＣＶＤ装置１０を用い、図２に示したフローチャートに基づいて行われるものであるが、ステップＳ２で成膜される第１の絶縁保護膜が実施例１の場合とは相違する。従って、ここでは、プラズマＣＶＤ装置１０の説明は省略し、図２のフローチャート及び図７の絶縁保護膜の積層構造を参照して、本実施例の絶縁保護膜形成方法を説明する。なお、図７でも、説明を簡単にするために、透明基板上に透明導電膜、絶縁保護膜を形成している。
【００３８】
最初に、実施例１と同様に、プラズマＰのＲＦパワーを１．８４Ｗ／ｃｍ2以下とすると共に、プラズマＰによる加熱時間を６０秒以下として、ＩＴＯなどの透明導電膜３２を形成したサファイアなどの透明基板３１をプラズマ加熱で加熱する（ステップＳ１；加熱工程）。
【００３９】
次に、透明導電膜３２を形成した透明基板３１の加熱後、透明導電膜３２上に低いＲＦパワーで第１の絶縁保護膜３５を成膜する（ステップＳ２；第１の成膜工程）。本実施例では、実施例１とは違い、第１の絶縁保護膜３５として、ＳｉＮ膜を５０ｎｍ成膜した。一般的に、ＳｉＮ膜はＳｉＯ2膜のよりも緻密で、保護性能が高く、ＬＥＤデバイスの長期信頼性の向上が期待できる。
【００４０】
一般的なプラズマＣＶＤ装置において、ＳｉＮ膜の成膜には、Ｎを含む原料ガスとしてＮＨ3（アンモニア）も使用されるが、本実施例では、Ｈラジカル量の増加を抑制し、Ｈによる還元を招かないようにするため、Ｈを含まないＮ2を用いて成膜を行っている。又、ＳｉＮ膜の成膜時においても、ＳｉＨ4を使用しているので、プラズマＰのＲＦパワーを１．８４Ｗ／ｃｍ2（３００ｍｍ径の基板の場合、１３００Ｗ）以下とすることで、透明導電膜３２へのイオン衝撃によるダメージを抑制すると共に、Ｈによる還元を抑制して、透過率低下を防止している。
【００４１】
更に、ＳｉＮ膜の屈折率が１．９〜２．０となるように、上述したガス種、ＲＦパワーの条件を前提として、他の条件、例えば、各ガス種の流量や圧力などを設定している。これは、ＩＴＯの屈折率が一般的に１．９〜２．０であることから、ＳｉＮ膜の屈折率をＩＴＯと同じ屈折率とすることで、ＳｉＮ／ＩＴＯ界面での光の反射を抑制することができ、光の取り出し効率の低下防止、更には、光の取り出し効率の向上を図ることができる。
【００４２】
次に、第１の絶縁保護膜３５の成膜後、第１の絶縁保護膜３５上に、実施例１と同様に、高いＲＦパワーで第２の絶縁保護膜３４を成膜する（ステップＳ３；第２の成膜工程）。本実施例でも、第２の絶縁保護膜３３として、ＳｉＯ2膜を２５０ｎｍ成膜した。この第２の絶縁保護膜３４の成膜時には、透明導電膜３２をイオン衝撃や還元から保護する第１の絶縁保護膜３５が成膜されているので、透明導電膜３２へのイオン衝撃によるダメージやＨによる還元の影響はない。
【００４３】
従って、第２の絶縁保護膜３４は、実施例１と同様に、絶縁性が高く、素子外部からの水分拡散を防止する緻密な膜とするため、第１の絶縁保護膜３５の成膜時よりも高いＲＦパワー、例えば、４．６７Ｗ／ｃｍ2（３００ｍｍ径の基板の場合、３３００Ｗ）で成膜を行っている。
【００４４】
このように、第１の絶縁保護膜３５はＳｉＮ膜であり、第２の絶縁保護膜３４はＳｉＯ2膜であり、２層構造となっている。本実施例においても、透明導電膜３２の透過率低下を防止することができ、それに加えて、上述したように、第１の絶縁保護膜３５を緻密なＳｉＮ膜としたので、ＬＥＤデバイスの長期信頼性向上が期待できる。
【００４５】
（実施例３）
本実施例の絶縁保護膜形成方法も、実施例１の図１に示したプラズマＣＶＤ装置１０を用い、図２に示したフローチャートに基づいて行われるものであるが、ステップＳ１で実施される加熱工程が実施例１の場合とは相違する。そのため、プラズマＣＶＤ装置１０を装置構成の一部とし、本実施例の加熱工程などで用いる他の装置構成を別途設けている。従って、本実施例の装置構成を図８に示すと共に、本実施例の装置構成におけるタイムチャートを図９に示し、図８、図９を参照して、本実施例の絶縁保護膜形成方法を説明する。なお、ここでも、プラズマＣＶＤ装置１０自体の説明は省略する。
【００４６】
本実施例では、実施例１の図１に示したプラズマＣＶＤ装置１０とは独立して、ロードポート４１、大気搬送室４２、真空搬送室４５を有する。大気搬送室４２は、ゲートドアｄ１を介して、真空搬送室４５と接続されており、プラズマＣＶＤ装置１０は、ゲートドアｄ２を介して、真空搬送室４５と接続されている。
【００４７】
ロードポート４１において、カセット５１には透明基板３１を複数収容しており、このカセット５１をロードポート４１にセットしている。なお、透明基板が小径の場合には、透明基板３１と同じ大きさのトレイに複数の小径の透明基板を載置し、カセット５１にこのトレイを複数収容すればよい。この場合、以降の透明基板３１に代えて、小径の透明基板を載置したトレイが搬送されて、以降の加熱工程、第１の成膜工程及び第２の成膜工程が実施されることになる。
【００４８】
大気搬送室４２には、搬送ロボット４３とアライナ４４が設けられている。搬送ロボット４３により、ロードポート４１のカセット５１から透明基板３１を取り出し、その後、アライナ４４に透明基板３１を設置する。そして、アライナ４４により透明基板３１の位置決めが行われる。
【００４９】
真空搬送室４５には、搬送ロボット４６と赤外線加熱ヒータ４７が設けられている。ゲートドアｄ１を開けた後、搬送ロボット４６がアライナ４４から透明基板１３を取り出し、真空搬送室４５の内部に透明基板３１を搬入する。その後、ゲートドアｄ１を閉め、赤外線加熱ヒータ４７上に透明基板１３を載置し、実施例１の図２のステップＳ１の加熱工程に相当する加熱を行う。
【００５０】
実施例１では、プラズマＣＶＤ装置１０の内部において、プラズマにより透明基板１３の加熱を行っていたが、本実施例では、プラズマＣＶＤ装置１０とは独立して、透明基板１３の加熱を行うための赤外線加熱ヒータ４７を真空搬送室４５内部に設けている。加熱時間は、赤外線加熱ヒータ４７の出力や温度によるが、実施例１、２の場合と同じ時間であればよい。なお、真空搬送室４５とは独立した加熱室を設け、ゲートドアを介して、真空搬送室４５と加熱室とを接続し、この加熱室の内部に赤外線加熱ヒータを設けて、透明基板１３の加熱を行ってもよい。
【００５１】
真空搬送室４５内部において、赤外線加熱ヒータ４７により透明基板１３を加熱する際には、大気（特に酸素）の混入を避けるため、内部を真空状態にして加熱するとよい。更には、効率よく加熱するため、一旦、真空状態にした後、Ｎ2などの不活性ガスを導入し、不活性ガスの伝熱を利用して、加熱するようにしてもよい。
【００５２】
赤外線加熱ヒータ４７により透明基板１３を所定時間加熱した後、真空搬送室４５をプラズマＣＶＤ装置１０と同じ圧力まで真空引き（減圧）して、ゲートドアｄ２を開け、搬送ロボット４６により、赤外線加熱ヒータ４７からプラズマＣＶＤ装置１０の内部へ透明基板１３を搬入する。このように、真空搬送室４５はロードロック機能を兼ねている。
【００５３】
そして、以降のプラズマＣＶＤ装置１０での絶縁保護膜の成膜は、実施例１のように、第１の絶縁保護膜３３及び第２の絶縁保護膜３４を形成してもよいし、実施例２のように、第１の絶縁保護膜３５及び第２の絶縁保護膜３４を形成してもよい。
【００５４】
次に、図９のタイムチャートに基づいて、本実施例の絶縁保護膜形成方法を説明する。なお、比較のため、実施例１、２の絶縁保護膜形成方法のタイムチャートも併記した。
【００５５】
実施例１、２の場合、プラズマＣＶＤ装置１０の真空容器１１（成膜室）の内部で、加熱工程、第１の成膜工程及び第２の成膜工程（以降、一括して、成膜工程と呼ぶ。）が行われていた。そのため、基板１枚当たりの成膜室でのプロセス時間Ｐｔ０は、［加熱工程の時間＋成膜工程の時間］となり、複数の透明基板１３を順次処理していく場合、全体の処理時間として、［プロセス時間Ｐｔ０×基板枚数］必要であり、更に、基板の搬送時間も必要であり、スループットの向上を図る余地が無かった。
【００５６】
これに対して、本実施例では、加熱工程を成膜室内部で行わず、真空搬送室４５に設けた赤外線加熱ヒータ４７で行っている。そのため、基板１枚当たりの成膜室でのプロセス時間Ｐｔ１は、［成膜工程の時間］のみとなる。実施例１、２の場合に対して、加熱工程と成膜工程との間に搬送時間が更に必要となるが、それでも、例えば、基板１枚目の成膜工程と並行して、基板２枚目の加熱工程を行うことができるので、スループットの向上を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、ＩＴＯやＺｎＯ（酸化亜鉛）などの酸化系透明導電膜上に、プラズマＣＶＤ装置により絶縁保護膜を形成する際に好適である。
【符号の説明】
【００５８】
１０ プラズマＣＶＤ装置
３１ 透明基板
３２ 透明導電膜
３３ 第１の絶縁保護膜（ＳｉＯ2膜）
３４ 第２の絶縁保護膜（ＳｉＯ2膜）
３５ 第１の絶縁保護膜（ＳｉＮ膜）
４７ 赤外線加熱ヒータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理による絶縁保護膜形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（Light Emitting Diode）デバイスでは、長期信頼性を確保するため、素子上に絶縁保護膜を形成する必要があり、又、ＬＥＤの性能（輝度）を向上させるため、その絶縁保護膜は透過率が高い材料である必要がある。透過率が高い絶縁保護膜材料として、代表的なものにＳｉＯ2膜があり、その成膜方法として、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）が知られており、原料ガスとして、ＳｉＨ4、Ｏ2又はＮ2Ｏが使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３１９７７２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＬＥＤの素子構造を図１０に示して、絶縁保護膜形成時における問題点を説明する。なお、図１０中、符号６１は透明基板であるサファイア基板、６２はｎ型ＧａＮ層、６３は発光層、６４はｐ型ＧａＮ層、６５は透明導電膜、６６は絶縁保護膜、６７は反射膜、６８はパシベーション膜、７０はｐ型接合電極、７１はｎ型電極である。なお、図中の矢印は、発光層６３から発光した光の経路を示している。
【０００５】
ＬＥＤデバイスにおいては、その輝度を向上させるため、発光層６３から発光し、サファイア基板６１側へ直接放出される光Ｌｄだけではなく、サファイア基板６１側とは反対の方向へ放出される光Ｌｒを、Ａｇ（銀）などからなる反射膜６７で反射し、サファイア基板６１側へ放出するようにしている。そのため、ｐ型ＧａＮ層６４の上層に透明導電膜６５を形成し、その上層に絶縁保護膜６６を形成し、その上層に反射層６７を形成している。
【０００６】
透明導電膜６５の材料としては、ＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）に代表される透明で導電性がある膜が使用されている。そして、絶縁保護膜６６として透過率が高いＳｉＯ2膜を使用することで、サファイア基板６１側とは反対の方向へ放出される光Ｌｒを、透過率の高い透明導電膜６５及び絶縁保護膜６６を透過させて、反射膜６７で高効率に反射可能となる。
【０００７】
ところが、ＩＴＯなどの透明導電膜６５は、プラズマ雰囲気に曝されるとイオン衝撃により表面が荒れ、透過率が低下するという問題があった。例えば、後述する図４中の一点鎖線のグラフに示すように、透過率の低下を招いていた。又、ＩＴＯなどの透明導電膜６５は、Ｈ雰囲気に晒されると容易に還元されて、同じく、透過率が低下するという問題もあった。
【０００８】
上述したように、透明導電膜６５の上層に形成される絶縁保護膜６６は、プラズマＣＶＤにより形成されており、又、原料ガスとして、Ｈを含むＳｉＨ4を用いており、ＩＴＯなどの透明導電膜６５は、プラズマにもＨ雰囲気にも曝されることになる。従って、ＩＴＯなどの透明導電膜６５の上層にＳｉＯ2膜などの絶縁保護膜６６を形成する際に、透明導電膜６５の透過率を低下させることなく、絶縁保護膜６６を形成することが求められている。
【０００９】
なお、特許文献１においては、ＩＴＯの透明導電膜の上層に２層からなる絶縁保護膜を形成すると共に、ＩＴＯを還元しにくいＳｉＯＮ膜を１層目とし、２層目をＳｉＮ膜としており、本発明とは絶縁保護膜の構成が相違すると共に、その絶縁保護膜の形成方法にも相違がある。
【００１０】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、透明導電膜の透過率を低下させることなく、絶縁保護膜を形成することができる絶縁保護膜形成方法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】
【００１１】
上記課題を解決する第１の発明に係る絶縁保護膜形成方法は、
基板に形成された透明導電膜上にプラズマ処理により絶縁保護膜を形成する絶縁保護膜形成方法において、
前記基板の単位面積当たりのプラズマの高周波電磁波のパワーを１．８４Ｗ／ｃｍ2以下として、前記透明導電膜上に第１の絶縁保護膜となる酸化膜を形成し、
前記基板の単位面積当たりのプラズマの高周波電磁波のパワーを１．８４Ｗ／ｃｍ2より大きくして、前記第１の絶縁保護膜上に第２の絶縁保護膜となる他の酸化膜を形成することを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決する第２の発明に係る絶縁保護膜形成方法は、
基板に形成された透明導電膜上にプラズマ処理により絶縁保護膜を形成する絶縁保護膜形成方法において、
前記基板の単位面積当たりのプラズマの高周波電磁波のパワーを１．８４Ｗ／ｃｍ2以下として、前記透明導電膜上に第１の絶縁保護膜となる窒化膜を形成し、
前記基板の単位面積当たりのプラズマの高周波電磁波のパワーを１．８４Ｗ／ｃｍ2より大きくして、前記第１の絶縁保護膜上に第２の絶縁保護膜となる酸化膜を形成することを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する第３の発明に係る絶縁保護膜形成方法は、
上記第１又は第２の発明に記載の絶縁保護膜形成方法において、
前記第１の絶縁保護膜を形成する前に、前記基板の単位面積当たりのプラズマの高周波電磁波のパワーを１．８４Ｗ／ｃｍ2以下とし、加熱時間を６０秒以下として、プラズマにより前記基板を加熱することを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決する第４の発明に係る絶縁保護膜形成方法は、
上記第１又は第２の発明に記載の絶縁保護膜形成方法において、
前記第１の絶縁保護膜を形成する前に、赤外線加熱ヒータにより前記基板を加熱すると共に、複数の前記基板を連続して処理を行う場合、先の前記基板に前記第１の絶縁保護膜及び前記第２の絶縁保護膜を形成している間に、後の前記基板を前記赤外線加熱ヒータで加熱することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、透明導電膜にダメージを与えることなく、その透過率を低下させずに、絶縁保護膜を形成することができる。この結果、ＬＥＤの長期信頼性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る絶縁保護膜形成方法を実施するプラズマＣＶＤ装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る絶縁保護膜形成方法の実施形態の一例（実施例１）を示すフローチャートである。
【図３】図２に示した絶縁保護膜形成方法で形成された絶縁保護膜の積層構造を示す断面図である。
【図４】プラズマ加熱の有無による透明導電膜の透過率特性を示すグラフである。
【図５】ＲＦパワーとプラズマ中のＨラジカル量の関係を示すグラフである。
【図６】１層構造のＳｉＯ2膜と２層構造のＳｉＯ2膜の透過率特性を比較したグラフである。
【図７】本発明に係る絶縁保護膜形成方法の実施形態の他の一例（実施例２）で形成された絶縁保護膜の積層構造を示す断面図である。
【図８】本発明に係る絶縁保護膜形成方法の他の一例（実施例３）を実施する装置を示す概略構成図である。
【図９】本発明に係る絶縁保護膜形成方法を比較したタイムチャートである。
【図１０】絶縁保護膜形成時における問題点を説明するＬＥＤの素子構造の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る絶縁保護膜形成方法の実施形態のいくつかを、図１〜図９を参照して、詳細に説明する。
【００１８】
（実施例１）
図１は、本実施例の絶縁保護膜形成方法を実施するプラズマＣＶＤ装置を示す概略構成図である。最初に、当該プラズマＣＶＤ装置について、図１を用いて説明をする。なお、図１では、一例として、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）型のプラズマ発生機構を備えたプラズマＣＶＤ装置を示しているが、公知のプラズマＣＶＤ装置であれば他のものでもよい。
【００１９】
本実施例の絶縁保護膜形成方法を実施するプラズマＣＶＤ装置１０は、真空容器１１（成膜室）となる筒状容器１２と天井板１３とを有しており、円筒状の筒状容器１２の上部開口部を塞ぐように、セラミクス製の円板状の天井板１３が配設されている。筒状容器１２には、内部を真空状態にする真空装置１４が接続されており、真空容器１１の内部を高い真空度に維持可能である。
【００２０】
天井板１３の上方（直上）には、複数の円形リングからなる高周波アンテナ１５が配置されており、高周波アンテナ１５には整合器１６を介して高周波電源１７が接続されている。この高周波電源１７は、例えば、１３．５６ＭＨｚの発振周波数を高周波アンテナ１５に給電可能となっており、入射窓となる天井板１３を透過して、プラズマＰを生成するための高周波電磁波（ＲＦ）を真空容器１１内へ入射可能となっている。これは、所謂、ＩＣＰ型のプラズマ発生機構の構成である。
【００２１】
又、筒状容器１２の側壁部分には、天井板１３より低く、後述する載置台２２より高い位置に複数のガスノズル１８が設けられており、ガスノズル１８から真空容器１１の内部に、所望の流量の所望のガスを供給可能となっている。例えば、絶縁保護膜（酸化珪素膜、窒化珪素膜）のプロセスには、原料ガスとなるＳｉＨ4、Ｎ2、Ｏ2、Ｎ2Ｏなどが使用され、又、後述する透明基板３１のプラズマによる加熱には、不活性ガスとなるＡｒなどが使用される。
【００２２】
又、筒状容器１２の下部には、成膜対象である透明基板３１を載置する基板支持台２１が設置されている。この基板支持台２１は、透明基板３１を載置する載置台２２と、この載置台２２を支持する支持軸２３とにより構成されている。載置台２２の内部にはヒータ（図示省略）が設置されており、このヒータは図示しない制御装置により温度が調整されている。
【００２３】
次に、上記プラズマＣＶＤ装置１０で実施する本実施例の絶縁保護膜形成方法について、図２のフローチャート及び図３の絶縁保護膜の積層構造を参照して説明を行う。なお、図３では、説明を簡単にするために、透明基板上に透明導電膜、絶縁保護膜を形成しているが、実際のＬＥＤデバイスでは、図１０で説明したように、発光素子上に透明導電膜、絶縁保護膜を形成している。
【００２４】
最初に、ＩＴＯなどの透明導電膜３２を形成したサファイアなどの透明基板３１の加熱を行う（ステップＳ１；加熱工程）。ＬＥＤデバイスには、サファイアなどの透明基板３１が使用されているが、このような透明基板３１は、静電吸着による吸着力が弱いため、Ｓｉ基板のように、載置台２２上に静電吸着させ、載置台２２との熱伝導により透明基板３１を加熱することが難しい。一方で、後述する第１の絶縁保護膜３３、第２の絶縁保護膜３４を成膜するとき、所望の膜質（透過率など）を得るためには、成膜時の基板温度は重要な制御項目である。
【００２５】
そこで、本実施例においては、載置台２２上に透明基板３１を載置した後、Ａｒなどの不活性ガスをガスノズル１８から供給し、天井板１３を介して、高周波アンテナ１５からＲＦを入射して、プラズマＰを生成し、生成されたプラズマＰにより透明基板３１を加熱するようにしている。但し、単に、プラズマＰを生成しただけでは、このプラズマＰによるイオン衝撃により、透明導電膜３２がダメージを受けるおそれがある。
【００２６】
そこで、本実施例においては、加熱時において、更に、プラズマＰのＲＦパワーを１．８４Ｗ／ｃｍ2以下とすると共に、プラズマＰによる加熱時間を６０秒以下とすることで、透明基板３１の加熱を行うと共に、透明導電膜３２へのダメージを抑制し、透過率低下を防止している。
【００２７】
例えば、透明導電膜３２を１００ｎｍ形成した透明基板３１の場合、つまり、プラズマ加熱を行っていない初期状態の場合、図４中の点線で示すような透過率特性を有しており、波長４５０ｎｍ以上において、８０％以上の透過率を有している。このような透明基板３１に、本実施例の条件で、具体的には、Ａｒプラズマを用いて、１．８４Ｗ／ｃｍ2（３００ｍｍ径の基板の場合、１３００Ｗ）、６０秒の条件でプラズマ加熱を行った場合には、図４中の実線で示すような透過率特性、つまり、初期状態と全く同じ透過率特性となり、透明導電膜３２へのダメージを抑制し、透過率低下を防止できていることがわかる。
【００２８】
一方、比較例として、上述した透明基板３１に、Ａｒプラズマを用いて、４．６７Ｗ／ｃｍ2（３００ｍｍ径の基板の場合、３３００Ｗ）、６００秒の条件でプラズマ加熱を行った場合には、図４中の一点鎖線で示すような透過率特性となり、初期状態から平均２０％程度、透過率が低下している。つまり、透明導電膜３２へのダメージを抑制できず、透過率低下を招いていることがわかる。実際、透明導電膜３２の表面を顕微鏡で確認したところ、表面が荒れていることが確認できた。
【００２９】
このように、プラズマ加熱は、ＲＦパワーを１．８４Ｗ／ｃｍ2以下、加熱時間を６０秒以下とすれば、透明導電膜３２へのダメージを抑制し、透過率低下を防止して、透明基板３１の加熱を行うことができる。
【００３０】
次に、透明導電膜３２を形成した透明基板３１の加熱後、透明導電膜３２上に低いＲＦパワーで第１の絶縁保護膜３３を成膜する（ステップＳ２；第１の成膜工程）。本実施例では、第１の絶縁保護膜３３として、ＳｉＯ2膜を５０ｎｍ成膜した。このとき、プラズマＰのイオン衝撃による透明導電膜３２へのダメージを抑制すると共に、原料ガスの１つとしてＳｉＨ4を使用するので、Ｈによる還元を抑制する必要がある。
【００３１】
そこで、第１の絶縁保護膜３３の成膜時において、プラズマＰのＲＦパワーを１．８４Ｗ／ｃｍ2（３００ｍｍ径の基板の場合、１３００Ｗ）以下とすることで、透明導電膜３２へのイオン衝撃によるダメージを抑制すると共に、Ｈによる還元を抑制して、透過率低下を防止している。
【００３２】
第１の絶縁保護膜３３の成膜時において、プラズマＰのイオン衝撃による透明導電膜３２へのダメージを抑制するためには、上述したプラズマ加熱による加熱工程での検討結果（図４）が参考になり、ここでも、プラズマＰのＲＦパワーを１．８４Ｗ／ｃｍ2以下とすればよい。
【００３３】
一方、Ｈによる還元は、プラズマＰにより解離されたＨラジカル量を測定すれば、最適な条件を見出すことができる。そこで、図５に示すように、ＲＦパワーに対するＨラジカル量を測定してみた。ここでは、ＲＦパワーのみを変えた一定の処理条件において、分光器を用いて、プラズマＰ中のＨラジカルの発光強度（波長６５６ｎｍの発光強度）を測定し、Ｈラジカル量に相当する値に換算した。図５に示すように、Ｈラジカル量は、ＲＦパワーに比例して増加していくため、Ｈによる還元を抑制するためには、ＲＦパワーは低い方がよく、プラズマＰのＲＦパワーを１．８４Ｗ／ｃｍ2以下とするとき、透明導電膜３２に照射されるＨラジカル量を抑制し、Ｈによる還元を抑制することができる。
【００３４】
次に、第１の絶縁保護膜３３の成膜後、第１の絶縁保護膜３３上に高いＲＦパワーで第２の絶縁保護膜３４を成膜する（ステップＳ３；第２の成膜工程）。本実施例では、第２の絶縁保護膜３３として、ＳｉＯ2膜を２５０ｎｍ成膜した。この第２の絶縁保護膜３４の成膜時には、透明導電膜３２上に既に第１の絶縁保護膜３３が成膜されているので、つまり、透明導電膜３２をイオン衝撃や還元から保護する第１の絶縁保護膜３３が成膜されているので、透明導電膜３２へのイオン衝撃によるダメージやＨによる還元の影響はない。
【００３５】
従って、第２の絶縁保護膜３４としては、ＬＥＤデバイスの絶縁保護膜として必要な特性、即ち、絶縁性が高く、素子外部からの水分拡散を防止する緻密な膜とするため、第１の絶縁保護膜３３の成膜時よりも高いＲＦパワー、例えば、４．６７Ｗ／ｃｍ2（３００ｍｍ径の基板の場合、３３００Ｗ）で成膜を行っている。
【００３６】
このように、第１の絶縁保護膜３３及び第２の絶縁保護膜３４は、共にＳｉＯ2膜であるが、その膜質（緻密度など）が相違し、２層構造となっている。例えば、サファイアの透明基板３１上にＩＴＯの透明導電膜３２を形成し、その上層に形成する絶縁保護膜を２層構造のＳｉＯ2膜（２層の合計の膜厚３００ｎｍ）とした場合、１層構造のＳｉＯ2膜（膜厚３００ｎｍ）とした場合と比較して、透明導電膜３２のＨによる還元を抑制し、その透過率の低下を防止するので、図６に示すように、その全層の透過率の低下を防止できることがわかる。このように、本実施例においては、透明導電膜３２の透過率低下を防止することができ、それに加えて、第２の絶縁保護膜３４によりＬＥＤデバイスの長期信頼性を確保することができる。
【００３７】
（実施例２）
本実施例の絶縁保護膜形成方法は、実施例１の図１に示したプラズマＣＶＤ装置１０を用い、図２に示したフローチャートに基づいて行われるものであるが、ステップＳ２で成膜される第１の絶縁保護膜が実施例１の場合とは相違する。従って、ここでは、プラズマＣＶＤ装置１０の説明は省略し、図２のフローチャート及び図７の絶縁保護膜の積層構造を参照して、本実施例の絶縁保護膜形成方法を説明する。なお、図７でも、説明を簡単にするために、透明基板上に透明導電膜、絶縁保護膜を形成している。
【００３８】
最初に、実施例１と同様に、プラズマＰのＲＦパワーを１．８４Ｗ／ｃｍ2以下とすると共に、プラズマＰによる加熱時間を６０秒以下として、ＩＴＯなどの透明導電膜３２を形成したサファイアなどの透明基板３１をプラズマ加熱で加熱する（ステップＳ１；加熱工程）。
【００３９】
次に、透明導電膜３２を形成した透明基板３１の加熱後、透明導電膜３２上に低いＲＦパワーで第１の絶縁保護膜３５を成膜する（ステップＳ２；第１の成膜工程）。本実施例では、実施例１とは違い、第１の絶縁保護膜３５として、ＳｉＮ膜を５０ｎｍ成膜した。一般的に、ＳｉＮ膜はＳｉＯ2膜のよりも緻密で、保護性能が高く、ＬＥＤデバイスの長期信頼性の向上が期待できる。
【００４０】
一般的なプラズマＣＶＤ装置において、ＳｉＮ膜の成膜には、Ｎを含む原料ガスとしてＮＨ3（アンモニア）も使用されるが、本実施例では、Ｈラジカル量の増加を抑制し、Ｈによる還元を招かないようにするため、Ｈを含まないＮ2を用いて成膜を行っている。又、ＳｉＮ膜の成膜時においても、ＳｉＨ4を使用しているので、プラズマＰのＲＦパワーを１．８４Ｗ／ｃｍ2（３００ｍｍ径の基板の場合、１３００Ｗ）以下とすることで、透明導電膜３２へのイオン衝撃によるダメージを抑制すると共に、Ｈによる還元を抑制して、透過率低下を防止している。
【００４１】
更に、ＳｉＮ膜の屈折率が１．９〜２．０となるように、上述したガス種、ＲＦパワーの条件を前提として、他の条件、例えば、各ガス種の流量や圧力などを設定している。これは、ＩＴＯの屈折率が一般的に１．９〜２．０であることから、ＳｉＮ膜の屈折率をＩＴＯと同じ屈折率とすることで、ＳｉＮ／ＩＴＯ界面での光の反射を抑制することができ、光の取り出し効率の低下防止、更には、光の取り出し効率の向上を図ることができる。
【００４２】
次に、第１の絶縁保護膜３５の成膜後、第１の絶縁保護膜３５上に、実施例１と同様に、高いＲＦパワーで第２の絶縁保護膜３４を成膜する（ステップＳ３；第２の成膜工程）。本実施例でも、第２の絶縁保護膜３３として、ＳｉＯ2膜を２５０ｎｍ成膜した。この第２の絶縁保護膜３４の成膜時には、透明導電膜３２をイオン衝撃や還元から保護する第１の絶縁保護膜３５が成膜されているので、透明導電膜３２へのイオン衝撃によるダメージやＨによる還元の影響はない。
【００４３】
従って、第２の絶縁保護膜３４は、実施例１と同様に、絶縁性が高く、素子外部からの水分拡散を防止する緻密な膜とするため、第１の絶縁保護膜３５の成膜時よりも高いＲＦパワー、例えば、４．６７Ｗ／ｃｍ2（３００ｍｍ径の基板の場合、３３００Ｗ）で成膜を行っている。
【００４４】
このように、第１の絶縁保護膜３５はＳｉＮ膜であり、第２の絶縁保護膜３４はＳｉＯ2膜であり、２層構造となっている。本実施例においても、透明導電膜３２の透過率低下を防止することができ、それに加えて、上述したように、第１の絶縁保護膜３５を緻密なＳｉＮ膜としたので、ＬＥＤデバイスの長期信頼性向上が期待できる。
【００４５】
（実施例３）
本実施例の絶縁保護膜形成方法も、実施例１の図１に示したプラズマＣＶＤ装置１０を用い、図２に示したフローチャートに基づいて行われるものであるが、ステップＳ１で実施される加熱工程が実施例１の場合とは相違する。そのため、プラズマＣＶＤ装置１０を装置構成の一部とし、本実施例の加熱工程などで用いる他の装置構成を別途設けている。従って、本実施例の装置構成を図８に示すと共に、本実施例の装置構成におけるタイムチャートを図９に示し、図８、図９を参照して、本実施例の絶縁保護膜形成方法を説明する。なお、ここでも、プラズマＣＶＤ装置１０自体の説明は省略する。
【００４６】
本実施例では、実施例１の図１に示したプラズマＣＶＤ装置１０とは独立して、ロードポート４１、大気搬送室４２、真空搬送室４５を有する。大気搬送室４２は、ゲートドアｄ１を介して、真空搬送室４５と接続されており、プラズマＣＶＤ装置１０は、ゲートドアｄ２を介して、真空搬送室４５と接続されている。
【００４７】
ロードポート４１において、カセット５１には透明基板３１を複数収容しており、このカセット５１をロードポート４１にセットしている。なお、透明基板が小径の場合には、透明基板３１と同じ大きさのトレイに複数の小径の透明基板を載置し、カセット５１にこのトレイを複数収容すればよい。この場合、以降の透明基板３１に代えて、小径の透明基板を載置したトレイが搬送されて、以降の加熱工程、第１の成膜工程及び第２の成膜工程が実施されることになる。
【００４８】
大気搬送室４２には、搬送ロボット４３とアライナ４４が設けられている。搬送ロボット４３により、ロードポート４１のカセット５１から透明基板３１を取り出し、その後、アライナ４４に透明基板３１を設置する。そして、アライナ４４により透明基板３１の位置決めが行われる。
【００４９】
真空搬送室４５には、搬送ロボット４６と赤外線加熱ヒータ４７が設けられている。ゲートドアｄ１を開けた後、搬送ロボット４６がアライナ４４から透明基板１３を取り出し、真空搬送室４５の内部に透明基板３１を搬入する。その後、ゲートドアｄ１を閉め、赤外線加熱ヒータ４７上に透明基板１３を載置し、実施例１の図２のステップＳ１の加熱工程に相当する加熱を行う。
【００５０】
実施例１では、プラズマＣＶＤ装置１０の内部において、プラズマにより透明基板１３の加熱を行っていたが、本実施例では、プラズマＣＶＤ装置１０とは独立して、透明基板１３の加熱を行うための赤外線加熱ヒータ４７を真空搬送室４５内部に設けている。加熱時間は、赤外線加熱ヒータ４７の出力や温度によるが、実施例１、２の場合と同じ時間であればよい。なお、真空搬送室４５とは独立した加熱室を設け、ゲートドアを介して、真空搬送室４５と加熱室とを接続し、この加熱室の内部に赤外線加熱ヒータを設けて、透明基板１３の加熱を行ってもよい。
【００５１】
真空搬送室４５内部において、赤外線加熱ヒータ４７により透明基板１３を加熱する際には、大気（特に酸素）の混入を避けるため、内部を真空状態にして加熱するとよい。更には、効率よく加熱するため、一旦、真空状態にした後、Ｎ2などの不活性ガスを導入し、不活性ガスの伝熱を利用して、加熱するようにしてもよい。
【００５２】
赤外線加熱ヒータ４７により透明基板１３を所定時間加熱した後、真空搬送室４５をプラズマＣＶＤ装置１０と同じ圧力まで真空引き（減圧）して、ゲートドアｄ２を開け、搬送ロボット４６により、赤外線加熱ヒータ４７からプラズマＣＶＤ装置１０の内部へ透明基板１３を搬入する。このように、真空搬送室４５はロードロック機能を兼ねている。
【００５３】
そして、以降のプラズマＣＶＤ装置１０での絶縁保護膜の成膜は、実施例１のように、第１の絶縁保護膜３３及び第２の絶縁保護膜３４を形成してもよいし、実施例２のように、第１の絶縁保護膜３５及び第２の絶縁保護膜３４を形成してもよい。
【００５４】
次に、図９のタイムチャートに基づいて、本実施例の絶縁保護膜形成方法を説明する。なお、比較のため、実施例１、２の絶縁保護膜形成方法のタイムチャートも併記した。
【００５５】
実施例１、２の場合、プラズマＣＶＤ装置１０の真空容器１１（成膜室）の内部で、加熱工程、第１の成膜工程及び第２の成膜工程（以降、一括して、成膜工程と呼ぶ。）が行われていた。そのため、基板１枚当たりの成膜室でのプロセス時間Ｐｔ０は、［加熱工程の時間＋成膜工程の時間］となり、複数の透明基板１３を順次処理していく場合、全体の処理時間として、［プロセス時間Ｐｔ０×基板枚数］必要であり、更に、基板の搬送時間も必要であり、スループットの向上を図る余地が無かった。
【００５６】
これに対して、本実施例では、加熱工程を成膜室内部で行わず、真空搬送室４５に設けた赤外線加熱ヒータ４７で行っている。そのため、基板１枚当たりの成膜室でのプロセス時間Ｐｔ１は、［成膜工程の時間］のみとなる。実施例１、２の場合に対して、加熱工程と成膜工程との間に搬送時間が更に必要となるが、それでも、例えば、基板１枚目の成膜工程と並行して、基板２枚目の加熱工程を行うことができるので、スループットの向上を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、ＩＴＯやＺｎＯ（酸化亜鉛）などの酸化系透明導電膜上に、プラズマＣＶＤ装置により絶縁保護膜を形成する際に好適である。
【符号の説明】
【００５８】
１０ プラズマＣＶＤ装置
３１ 透明基板
３２ 透明導電膜
３３ 第１の絶縁保護膜（ＳｉＯ2膜）
３４ 第２の絶縁保護膜（ＳｉＯ2膜）
３５ 第１の絶縁保護膜（ＳｉＮ膜）
４７ 赤外線加熱ヒータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に形成された透明導電膜上にプラズマ処理により絶縁保護膜を形成する絶縁保護膜形成方法において、
前記基板の単位面積当たりのプラズマの高周波電磁波のパワーを１．８４Ｗ／ｃｍ2以下として、前記透明導電膜上に第１の絶縁保護膜となる酸化膜を形成し、
前記基板の単位面積当たりのプラズマの高周波電磁波のパワーを１．８４Ｗ／ｃｍ2より大きくして、前記第１の絶縁保護膜上に第２の絶縁保護膜となる他の酸化膜を形成することを特徴とする絶縁保護膜形成方法。
【請求項２】
基板に形成された透明導電膜上にプラズマ処理により絶縁保護膜を形成する絶縁保護膜形成方法において、
前記基板の単位面積当たりのプラズマの高周波電磁波のパワーを１．８４Ｗ／ｃｍ2以下として、前記透明導電膜上に第１の絶縁保護膜となる窒化膜を形成し、
前記基板の単位面積当たりのプラズマの高周波電磁波のパワーを１．８４Ｗ／ｃｍ2より大きくして、前記第１の絶縁保護膜上に第２の絶縁保護膜となる酸化膜を形成することを特徴とする絶縁保護膜形成方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の絶縁保護膜形成方法において、
前記第１の絶縁保護膜を形成する前に、前記基板の単位面積当たりのプラズマの高周波電磁波のパワーを１．８４Ｗ／ｃｍ2以下とし、加熱時間を６０秒以下として、プラズマにより前記基板を加熱することを特徴とする絶縁保護膜形成方法。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の絶縁保護膜形成方法において、
前記第１の絶縁保護膜を形成する前に、赤外線加熱ヒータにより前記基板を加熱すると共に、複数の前記基板を連続して処理を行う場合、先の前記基板に前記第１の絶縁保護膜及び前記第２の絶縁保護膜を形成している間に、後の前記基板を前記赤外線加熱ヒータで加熱することを特徴とする絶縁保護膜形成方法。
【請求項１】
基板に形成された透明導電膜上にプラズマ処理により絶縁保護膜を形成する絶縁保護膜形成方法において、
前記基板の単位面積当たりのプラズマの高周波電磁波のパワーを１．８４Ｗ／ｃｍ2以下として、前記透明導電膜上に第１の絶縁保護膜となる酸化膜を形成し、
前記基板の単位面積当たりのプラズマの高周波電磁波のパワーを１．８４Ｗ／ｃｍ2より大きくして、前記第１の絶縁保護膜上に第２の絶縁保護膜となる他の酸化膜を形成することを特徴とする絶縁保護膜形成方法。
【請求項２】
基板に形成された透明導電膜上にプラズマ処理により絶縁保護膜を形成する絶縁保護膜形成方法において、
前記基板の単位面積当たりのプラズマの高周波電磁波のパワーを１．８４Ｗ／ｃｍ2以下として、前記透明導電膜上に第１の絶縁保護膜となる窒化膜を形成し、
前記基板の単位面積当たりのプラズマの高周波電磁波のパワーを１．８４Ｗ／ｃｍ2より大きくして、前記第１の絶縁保護膜上に第２の絶縁保護膜となる酸化膜を形成することを特徴とする絶縁保護膜形成方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の絶縁保護膜形成方法において、
前記第１の絶縁保護膜を形成する前に、前記基板の単位面積当たりのプラズマの高周波電磁波のパワーを１．８４Ｗ／ｃｍ2以下とし、加熱時間を６０秒以下として、プラズマにより前記基板を加熱することを特徴とする絶縁保護膜形成方法。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の絶縁保護膜形成方法において、
前記第１の絶縁保護膜を形成する前に、赤外線加熱ヒータにより前記基板を加熱すると共に、複数の前記基板を連続して処理を行う場合、先の前記基板に前記第１の絶縁保護膜及び前記第２の絶縁保護膜を形成している間に、後の前記基板を前記赤外線加熱ヒータで加熱することを特徴とする絶縁保護膜形成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−１１５４０２（Ｐ２０１３−１１５４０２Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６３３１３（Ｐ２０１１−２６３３１３）
【出願日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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