(57)【要約】【課題】ガラス基板等の薄い基板上に形成される薄膜の内部応力に起因する薄い基板の反りの発生を防止する成膜方法を提供すること。【解決手段】大板１に成膜し、この成膜後の大板１を切断分割して複数の短冊の基板とする成膜方法であって、前記大板１とこの大板１を保持するための保持部材２とを前記大板１の少なくとも外周縁より内側に配置した接合部３で接合する接合工程と、この接合した前記大板１を前記保持部材２とともに成膜装置内に配置される被装着部材６の窓部６１に取り付ける取付工程と、前記窓部６１に取り付けた前記大板１に成膜する成膜工程と、この成膜した前記大板１を切断して前記短冊の基板に分割するとともに、前記短冊の基板と前記保持部材２とを分離する切断分割工程と、を実施する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大板に成膜し、この成膜後の大板を切断分割して複数の短冊の基板とする成膜方法であって、
前記大板とこの大板を保持するための保持部材とを前記大板の少なくとも外周縁より内側に配置した接合部で接合する接合工程と、
この接合した前記大板を前記保持部材とともに成膜装置内に配置される被装着部材の窓部に取り付ける取付工程と、
前記窓部に取り付けた前記大板に成膜する成膜工程と、
この成膜した前記大板を切断して前記短冊の基板に分割するとともに、前記短冊の基板と前記保持部材とを分離する切断分割工程と、
を有することを特徴とする成膜方法。
【請求項２】
請求項１に記載の成膜方法において、
前記接合工程では、前記大板の少なくとも中央に配置した接合部で前記保持部材と接合することを特徴とする成膜方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の成膜方法において、
前記切断分割工程では、前記保持部材を切断しないことを特徴とする成膜方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれかに記載の成膜方法において、
前記切断分割工程では、前記接合部を避けて切断されて前記大板が前記短冊の基板に分割され、
この分割された複数の前記短冊の基板について良否判定を行うことを特徴とする成膜方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれかに記載された成膜方法において、
前記保持部材は凸部を有し、
前記接合工程では、前記凸部と前記大板とを接合することを特徴とする成膜方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれかに記載された成膜方法において、
前記接合工程では、前記大板と前記保持部材とを分子接合することを特徴とする成膜方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれかに記載された成膜方法において、
前記大板および前記保持部材は水晶であって、結晶光学軸を合わせて前記大板と前記保持部材とを接合することを特徴とする成膜方法。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれかに記載された成膜方法において、
前記取付工程では、前記大板を成膜治具を介して取り付けることを特徴とする成膜方法。
【請求項９】
被成膜対象の大板と、この大板の少なくとも外周縁より内側で前記大板に配置した接合部で接合された保持部材とを収容可能な本体部と、
この本体部から側方へ突き出して形成されるとともに成膜装置内に配置される被装着部材に取り付ける外フランジ部と、
前記本体部の内方へ突き出して形成されるとともに前記保持部材を保持する内フランジ部と、
前記本体部の底部に形成されるとともに、前記大板の成膜面を露出させる開口部と、を有することを特徴とする成膜治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄板上に成膜する成膜方法及び成膜に用いる成膜治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、真空蒸着法等によってガラス基板等の基板上に光学薄膜等を形成すると、その光学薄膜の内部応力によって、基板が反るという現象が発生していた。そして、基板が反ってしまうと、基板の面内における光学特性分布にばらつきが生じてしまうという問題があった。そして、光学素子の軽量化等を目的としてこの基板の板厚は薄板化し、一方生産性の向上等を目的の為、大板に成膜してこれを切断分割して複数の短冊の基板を得る方法が採用されるようになり、ますます基板の反りが発生しやすい構造となっている。
このような薄い基板上に形成される薄膜の内部応力による基板の反りの発生を防止するために、フレーム治具を用いる方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
特許文献１に記載のフレーム治具は、断面コ字形を有する棒状の材料からなるとともに、コ字形の断面の上下方向に凸または凹に反った形状を有し、コ字型の溝部に基板の外周部を保持する構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−９４０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１２は、特許文献１に記載のフレーム治具２０２で基板２０１を保持した状態を示す概略図である。また、基板２０１を切断分割して取出される成膜製品２０４（複数の短冊の基板）の位置が一点鎖線で示されている。
基板２０１をフレーム治具２０２に装着すると、基板２０１の外周に保持部２０３が形成される。保持部２０３より内側が成膜製品２０４（複数の短冊の基板）を取出すことのできる有効領域になる。
保持部２０３で保持された状態で成膜すると、反りの発生は従来に比べると抑えられたが、有効領域から取出される成膜製品２０４（複数の短冊の基板）の中には、反りの発生が抑えられていないものも含まれていた。
【０００５】
本発明の目的は、ガラス基板等の薄い基板上に形成される薄膜の内部応力に起因する薄い基板の反りの発生を防止する成膜方法および成膜治具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［適用例１］
本適用例に係る成膜方法は、大板に成膜し、この成膜後の大板を切断分割して複数の短冊の基板とする成膜方法であって、前記大板とこの大板を保持するための保持部材とを前記大板の少なくとも外周縁より内側に配置した接合部で接合する接合工程と、この接合した前記大板を前記保持部材とともに成膜装置内に配置される被装着部材の窓部に取り付ける取付工程と、前記窓部に取り付けた前記大板に成膜する成膜工程と、この成膜した前記大板を切断して前記短冊の基板に分割するとともに、前記短冊の基板と前記保持部材とを分離する切断分割工程と、を有することを特徴とする。
本適用例によれば、大板の少なくとも外周縁より内側を保持部材によって接合保持することができる。そのため、フレーム治具で大板の外周縁を保持した場合のように保持部位が大板の外周側に集中してしまう方法に比べて、大板を保持する部位を効果的に配置できる。したがって、大板の反りの発生を一層低減し、切断分割後の短冊の基板の反りのレベルを向上させることができる。
【０００７】
［適用例２］
本適用例に係る成膜方法は、前記接合工程では、前記大板の少なくとも中央に配置した接合部で前記保持部材と接合することを特徴とする。
本適用例によれば、大板の中央も保持部材によって接合保持することができる。そのため、適用例１に比べると、大板が保持される部位を効果的に配置でき、大板の反りの発生を低減する効果をさらに大きくすることができる。
【０００８】
［適用例３］
本適用例に係る成膜方法は、前記切断分割工程では、前記保持部材を切断しないことを特徴とする。
本適用例によれば、短冊の基板を取り出す切断分割工程が終わった後の保持部材は切断されておらず、保持部材上の取出されなかった小片と保持部材との接合を解くことで、保持部材を再利用することができる。
【０００９】
［適用例４］
本適用例に係る成膜方法は、前記切断分割工程では、前記接合部を避けて切断されて前記大板が前記短冊の基板に分割され、この分割された複数の前記短冊の基板について良否判定を行うことを特徴とする。
本適用例によれば、接合部を含む小片部分を成膜製品として取出さず、接合部を除いた基板部分から成膜製品を取出し、この取出した成膜製品の良否判定が行われるので、接合に用いた接着剤等からの汚れ、付着残渣等が無い高品質の成膜製品を提供することができる。
【００１０】
［適用例５］
本適用例に係る成膜方法は、前記保持部材は凸部を有し、前記接合工程では、前記凸部と前記大板とを接合することを特徴とする。
本適用例によれば、保持部材が凸部を有しているので、保持部材の接合面側全体に接合層を形成した場合でも、大板と接するのは凸部の上面に形成された接合層になる。そのため、接合部の位置や大きさを凸部の位置や大きさによって簡便に調節することができる。
また、大板と保持部材とを接合させるための接合層を選択的に形成する必要がない。すなわち、マスキング等を行う手間を省くことができる。
さらに、接合を接着剤で行う場合には、凸部からはみ出した接着剤は、凸部の周囲へ流れ出すので、不要な接合部の形成を防ぐとともに、接合部の位置や大きさのばらつきを低減することができる。そして、大板から取り出される短冊の基板に接着剤が付着するのを防ぐことができる。
【００１１】
［適用例６］
本適用例に係る成膜方法は、前記接合工程では、前記大板と前記保持部材とを分子接合することを特徴とする。
本適用例によれば、大板と保持部材との接合が分子接合によって行われるので、強固に接合することができる。さらに、大板と保持部材とが線膨張係数の異なるもの同士であっても、熱膨張による応力が緩和され、大板と保持部材との位置ずれ等を防止することができる。したがって、大板の反りの発生を防止する効果を高めることができる。
また、高温の雰囲気に晒される成膜工程においても、接着剤のような脱ガスが皆無であるので、これらの脱ガスによる成膜製品への汚染の心配が無い。
【００１２】
［適用例７］
本適用例に係る成膜方法は、前記大板および前記保持部材は水晶であって、結晶光学軸を合わせて前記大板と前記保持部材とを接合することを特徴とする。
本適用例によれば、前記大板および前記保持部材が水晶からなり、この水晶の結晶光学軸の向きを合わせて前記大板と前記保持部材とを接合するので、線膨張係数の異方性に起因して生ずる残留応力を低減することができる。上記は、線膨張係数の異方性を有する水晶の大板に線膨張係数の等方性を有する保持部材を組み合わせるよりも残留応力を低減することができる。よって、大板と保持部材の結晶光学軸の向きを合わせることにより、大板の反りの発生をさらに防止する効果を大きくすることができる。
【００１３】
［適用例８］
本適用例に係る成膜方法は、前記取付工程では、前記大板を成膜治具を介して取り付けることを特徴とする。
本適用例によれば、大板を前記窓部に取り付ける作業効率を向上させることができる。
【００１４】
［適用例９］
本適用例に係る成膜治具は、被成膜対象の大板と、この大板の少なくとも外周縁より内側で前記大板に配置した接合部で接合された保持部材とを収容可能な本体部と、この本体部から側方へ突き出して形成されるとともに成膜装置内に配置される被装着部材に取り付ける外フランジ部と、前記本体部の内方へ突き出して形成されるとともに前記保持部材を保持する内フランジ部と、前記本体部の底部に形成されるとともに、前記大板の成膜面を露出させる開口部と、を有することを特徴とする。
本適用例によれば、大板に接合された保持部材は本体部に収容され、内フランジ部によって保持されるため、大板および保持部材を安定させて保持することが可能になる。また、大板の成膜面は開口部から露出されるので、大板が保持部材と接合されていても、成膜面に対して確実に成膜することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る接合工程における接合状態を示す平面図。
【図２】前記実施形態に係る前記接合状態を示す断面図。
【図３】前記実施形態に係る取付工程における取付状態を示す断面図。
【図４】前記実施形態に係る被装着部材の斜視図。
【図５】プラズマ重合装置の概略図。
【図６】接合層がプラズマ重合膜から形成される接合工程を説明する概略図。
【図７】接合層がプラズマ重合膜から形成される接合工程を説明する概略図。
【図８】本発明の第２実施形態に係るマスキング状態を示す平面図（Ａ）およびＢ−Ｂ線に沿った断面図（Ｂ）。
【図９】前記第２実施形態に係るプラズマ重合装置の概略図。
【図１０】前記第２実施形態に係るプラズマ重合膜の形成工程を説明する概略図。
【図１１】前記第２実施形態に係る取付工程における取付状態を示す断面図。
【図１２】従来方法による基板を保持する状態を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
図１は、大板１と保持部材２とが接合された状態を表す平面図である。
図２は、大板１と保持部材２とが接合された状態を表す断面図である。
光学薄膜等を形成する基板として用いられる大板１とこの大板１を保持するための保持部材２とは、接合部３にて接合層３１を介して接合されることで、積層体を構成している。接合された大板１及び保持部材２は、後述する成膜治具５に取り付けられ、成膜治具５の開口部５４から大板１の成膜面が露出される（図３参照）。この成膜治具５は、後述する被装着部材６の窓部６１に装着され（図３参照）、この被装着部材６は図示しない成膜装置へ搬入される。この成膜装置内で成膜処理が行われると、大板１の成膜面に光学薄膜等が形成される。成膜処理を終えた大板１から短冊の基板４が取出される。
【００１７】
大板１は、ガラス、シリコン、水晶等から形成され、光学薄膜等を形成する基板として用いられる。
大板１は、本実施形態においては、約８０ｍｍ×８０ｍｍの平面視略正方形で、厚みが約１ｍｍから０．５ｍｍ程度の板状に形成されている。そして、この大板１から約１０ｍｍ×１０ｍｍの短冊の基板４が取出される。なお、図１に示される一点鎖線の位置は、本実施形態の説明の都合上示されているものであって、短冊の基板４の形状、寸法、取出し個数等に応じて適宜変更される。
大板１は接合面にて保持部材２と接合される。この接合面とは反対側の面が、膜が形成される成膜面となる。
成膜面および接合面は平滑であることが好ましい。成膜面が平滑であれば、形成される膜も平滑にし易くなり、短冊の基板４の品質を高くすることができる。また、接合面が平滑であれば、接合面に形成される接合層３１の表面を平滑に形成し易くなったり、接合相手の保持部材２の接合面との接触面積が大きくなるので、接合力を強くすることができる。さらに、接合面に鏡面加工が施されていれば、接合力をより強くすることができるので、より好ましい。
【００１８】
保持部材２は、ガラス、シリコン、水晶、セラミック、金属等から形成され、大板１を保持するために用いられる。なお、大板１と保持部材２は、同じ材質のものまたは線膨張係数が近似する材質のものを用いるのが好ましい。線膨張係数の相違に起因して生ずる残留応力を低減することができるからである。線膨張係数に方向性を有するものは互いにその方向性を合わせて接合するとなお一層好ましい。
保持部材２は、本実施形態においては、平板部２１と凸部２２とで構成されている。
平板部２１は、本実施形態においては、大板１よりも大きな面積を有した平面視略正方形の板状に形成されている。厚みは、約０．３ｍｍ〜５ｍｍの板状に形成されていることが好ましい。
保持部材２は接合面にて大板１と接合される。
凸部２２は、保持部材２の接合面側に形成されている。この凸部２２は、接合部３を形成させる位置に対応して形成されている。具体的には、大板１と保持部材２とを接合した際に、大板１の少なくとも外周縁よりも内側に接合部３が形成されるような位置に形成されている。本実施形態において、凸部２２は、平板部２１の４隅近傍それぞれに１個ずつ形成され、中央部近傍に１個形成されている。この凸部２２の上面は、平滑であることが好ましい。凸部２２の上面が平滑であれば、接合面に形成される接合層３１の表面を平滑に形成し易くなったり、接合相手の大板１の表面との接触面積が大きくなるので、接合力を強くすることができる。さらに、接合面に鏡面加工が施されていれば、接合力をより強くすることができるので、より好ましい。
【００１９】
接合部３は、大板１と保持部材２との少なくともいずれか一方に接合層３１が形成され、大板１と保持部材２とが貼り合わされて形成される。接合部３は、大板１の少なくとも外周縁よりも内側の計５箇所に設けられている。
本実施形態においては、接合層３１が分子接合可能なプラズマ重合膜１３１である場合を挙げて説明する（図６及び図７参照）。接合層３１やプラズマ重合膜１３１の厚さは、図において内容を理解しやすくするために、大板１や保持部材２の厚さに比べて厚く図示されている。
このプラズマ重合膜１３１が大板１および保持部材２の貼り合わされるお互いの面にそれぞれ形成されていれば、大板１と保持部材２とは接合可能である。
また、プラズマ重合膜１３１が大板１および保持部材２の貼り合わされる一方の面に形成されている場合には、プラズマ重合膜１３１が形成されていない他方の部材が水晶やガラス等のケイ素含有基板であるか、もしくは当該他方の部材の接合面側に二酸化ケイ素の膜が形成されていれば、大板１と保持部材２とは接合可能である。
本実施形態においては、保持部材２の接合面側にプラズマ重合膜１３１が形成され、大板１としてケイ素含有基板が用いられる場合について説明する。
なお、詳細な分子接合工程は後述する。
【００２０】
図３は、互いに接合された大板１と保持部材２とが、成膜治具５を介して被装着部材６の窓部６１に取り付けられた状態の拡大断面図である。
図４は、被装着部材６の斜視図である。
被装着部材６には、大板１が保持部材２とともに取り付けられる。大板１と保持部材２が取り付けられた被装着部材６は、成膜装置内に配置され、成膜処理が実施される。
被装着部材６は、円錐型ドーム状に形成されている。被装着部材６には、その頂部から底部へ向かって放射状に、窓部６１が配置されている。この窓部６１は、大板１が取り付けられた際に、大板１の成膜面が被装着部材６の内表面側に露出するように、開いて形成されている。従って、保持部材２は被装着部材６の外表面側に向けて装着される。また、この窓部６１には、大板１と保持部材２とを取り付けるための成膜治具５が装着される。被装着部材６の内表面側とは円錐型ドームの重心に近いほうであり、外表面側とは逆に当該重心よりも遠い側を意味する。
【００２１】
成膜治具５は、本体部５１と、本体部５１の側方に突き出して形成される外フランジ部５２と、本体部５１の内方へ突き出して形成される内フランジ部５３と、本体部の底部に形成される開口部５４とを備えて構成される。
本体部５１は、大板１と保持部材２とを収容可能に形成されている。
外フランジ部５２は、被装着部材６の窓部６１に対して着脱可能に装着されるように形成されている。本体部５１と外フランジ部５２は、断面逆Ｌ字状になっており、外フランジ部５２が窓部６１に対して引っ掛けて装着される。また、被装着部材６の外フランジ部５２と接する部位に図示しない孔を設けておき、外フランジ部５２の被装着部材６と接する部位に図示しないピンを設けておいても良い。当該孔に対して当該ピンを挿入すれば、成膜治具５が窓部６１に対してより安定して装着される。
内フランジ部５３は、保持部材２を保持可能に形成されている。本体部５１と内フランジ部５３は、断面Ｌ字状になっているので、保持部材２が内フランジ部５３に対して引っ掛けて保持される。また、内フランジ部５３の保持部材２と接する部位に図示しないピンを設けておき、保持部材２の内フランジ部５３と接する部位に図示しない孔を設けておいても良い。当該孔に対して当該ピンを挿入すれば、保持部材２が内フランジ部５３に対してより安定して保持される。
開口部５４は、保持部材２が保持された際に、大板１の成膜面が露出されるように形成されている。
本実施形態では、保持部材２が大板１よりも大きいため、保持部材２の側端の方が、大板１の側端よりも外側へ突き出ており、段差状になっている（図２参照）。
そのため、この段差を利用して保持部材２が成膜治具５の内フランジ部５３に対して保持される。その際、開口部５４に大板１が配置されることになり、大板１の成膜面が露出される。
【００２２】
次に、成膜方法について説明する。
本実施形態の成膜方法は、大板１と保持部材２とを接合する接合工程と、この接合した大板１と保持部材２を被装着部材６の窓部６１に取り付ける取付工程と、窓部６１に取り付けた大板１に成膜する成膜工程と、この成膜した大板１を切断して複数の短冊の基板４に分割する切断分割工程とを備えて構成される。
【００２３】
〔接合工程〕
本実施形態では、大板１と保持部材２とを接合層３１を介して分子接合によって接合させる。その工程を図５から図７に基づいて説明する。
図５は、本実施形態で使用するプラズマ重合装置の概略図である。
図５において、プラズマ重合装置１００は、チャンバー１０１と、このチャンバー１０１の内部にそれぞれ設けられる第１電極１１１及び第２電極１１２と、これらの第１電極１１１と第２電極１１２との間に高周波電圧を印加する電源回路１２０と、チャンバー１０１の内部にガスを供給するガス供給部１４０と、チャンバー１０１の内部のガスを排出する排気ポンプ１５０を備えた構造である。
第１電極１１１は、プラズマ重合膜１３１を形成させる対象となる基材を支持するものである。本実施形態では、基材として保持部材２が用いられるので、保持部材２の凸部２２が形成されていない面が第１電極１１１によって支持されることになる。
そして、保持部材２を挟んで第１電極１１１と第２電極１１２とが対向配置されている。すなわち、凸部２２が形成されている接合面が第１電極１１１に対向配置されている。
【００２４】
電源回路１２０は、マッチングボックス１２１と高周波電源１２２とを備える。
ガス供給部１４０は、液状の膜材料（原料液）を貯蔵する貯液部１４１と、液状の膜材料を気化して原料ガスに変化させる気化装置１４２と、キャリアガスを貯留するガスボンベ１４３とを備えている。このガスボンベ１４３に貯留されるキャリアガスは、電界の作用によって放電し、この放電を維持するためにチャンバー１０１に導入するガスであって、例えば、アルゴンガスやヘリウムガスが該当する。
これらの貯液部１４１、気化装置１４２及びガスボンベ１４３とチャンバー１０１とが配管１０２で接続されており、ガス状の膜材料とキャリアガスとの混合ガスをチャンバー１０１の内部に供給するように構成されている。
貯液部１４１に貯留される膜材料は、プラズマ重合装置１００によって保持部材２にプラズマ重合膜１３１を形成するための原材料であり、気化装置１４２で気化されて原料ガスとなる。
【００２５】
この原料ガスとしては、例えば、メチルシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン、オクタメチルトリシロキサン、デカメチルテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、メチルフェニルシロキサン等のオルガノシロキサン、トリメチルガリウム、トリエチルガリウム、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリメチルインジウム、トリエチルインジウム、トリメチル亜鉛、トリエチル亜鉛のような有機金属系化合物、各種炭化水素系化合物、各種フッ素系化合物等が挙げられる。
このような原料ガスを用いて得られるプラズマ重合膜１３１は、これらの原料が重合してなるもの（重合物）、つまり、ポリオルガノシロキサン、有機金属ポリマー、炭化水素系ポリマー、フッ素系ポリマー等で構成されることになる。
【００２６】
ポリオルガノシロキサンは、通常、撥水性を示すが、各種の活性化処理を施すことによって容易に有機基を脱離させることができ、親水性に変化することができる。つまり、ポリオルガノシロキサンは撥水性と親水性との制御を容易に行える材料である。
撥水性を示すポリオルガノシロキサンで構成されたプラズマ重合膜１３１は、それ同士を接触させても、有機基によって接着が阻害されることになり、極めて接着し難い。一方、親水性を示すポリオルガノシロキサンで構成されたプラズマ重合膜１３１は、それ同士を接触させると、特に容易に接着することができる。つまり、撥水性と親水性の制御を容易に行えるという利点は、接着性の制御を容易に行えるという利点につながるため、ポリオルガノシロキサンで構成されたプラズマ重合膜１３１は、本実施形態では好適に用いられることになる。そして、ポリオルガノシロキサンは比較的柔軟性に富んでいるので、大板１と保持部材２との構成材質が相違して線膨張係数が異なっても、大板１と保持部材２との間に生じる熱膨張に伴う応力を緩和することができる。さらに、ポリオルガノシロキサンは耐薬品性に優れているため、薬品類等に長期にわたって曝されるような部材の接合に効果的に用いることができる
【００２７】
ポリオルガノシロキサンの中でも、特に、オクタメチルトリシロキサンの重合物を主成分とするものが好ましい。オクタメチルトリシロキサンの重合物を主成分とするプラズマ重合膜１３１は、接着性に優れていることから、本実施形態の接合方法で好適に用いられる。オクタメチルトリシロキサンの重合物は、常温で液状をなし、適度な粘度を有するため、取扱が容易である。
【００２８】
次に、プラズマ重合膜１３１を形成させる工程を図６及び図７に基づいて説明する。
まず、図６（Ａ）〜（Ｃ）に示される通り、保持部材２の接合面にプラズマ重合膜１３１を形成する（重合膜形成工程）。
この重合膜形成工程では、プラズマ重合装置１００のチャンバー１０１の第１電極１１１に、基材として保持部材２を保持する。そして、チャンバー１０１の内部に酸素を所定量導入するとともに第１電極１１１と第２電極１１２との間に電源回路１２０から高周波電圧を印加して保持部材２自体の活性化（基材活性化）を実施する。
その後、ガス供給部１４０を作動させると、チャンバー１０１の内部に原料ガスとキャリアガスとの混合ガスが供給される。供給された混合ガスはチャンバー１０１の内部に充填され、図６（Ａ）に示される通り、基材としての保持部材２に混合ガスが露出される。
【００２９】
混合ガスにおける原料ガスの割合（混合比）は、原料ガスやキャリアガスの種類や目的とする成膜速度等によって若干異なるが、例えば、混合ガス中の原料ガスの割合は２０〜７０％程度に設定することが好ましく、３０〜６０％程度に設定することがより好ましい。
第１電極１１１と第２電極１１２との間に印加する周波数は、特に限定されないが、１ｋＨｚ〜１００ＭＨｚ程度であるのが好ましく、１０〜６０ＭＨｚ程度がより好ましい。高周波の出力密度は特に限定されないが、０．０１〜１０Ｗ／ｃｍ２程度であることが好ましく、０．１〜１Ｗ／ｃｍ２程度であるのがより好ましい。
【００３０】
成膜時のチャンバー１０１の圧力は、１３３．３×１０−５〜１３３３Ｐａ（１×１０−５〜１０Ｔｏｒｒ）程度であるのが好ましく、１３３．３×１０−４〜１３３．３Ｐａ（１×１０−４〜１Ｔｏｒｒ）程度であるのがより好ましい。
原料ガス流量は、０．５〜２００ｓｃｃｍ程度が好ましく、１〜１００ｓｃｃｍ程度がより好ましい。
キャリアガス流量は、５〜７５０ｓｃｃｍ程度が好ましく、１０〜５００ｓｃｃｍ程度がより好ましい。
処理時間は１〜１０分程度であることが好ましく、４〜７分程度がより好ましい。
基材としての保持部材２の温度は、２５℃以上が好ましく、２５〜１００℃がより好ましい。
【００３１】
第１電極１１１と第２電極１１２との間に高周波電圧を印加することにより、これらの電極１１１，１１２の間に存在するガスの分子が電離し、プラズマが発生する。このプラズマのエネルギーにより原料ガス中の分子が重合し、図６（Ｂ）に示される通り、重合物が保持部材２の表面（平板部２１および凸部２２）に付着、堆積する。これにより、図６（Ｃ）に示される通り、保持部材２の接合面にプラズマ重合膜１３１が形成される。
プラズマ重合膜１３１は、その平均厚さが１０〜１０００ｎｍであり、５０〜５００ｎｍが好ましい。プラズマ重合膜１３１の平均厚さが１０ｎｍを下回ると、十分な接合強度を得ることができず、１０００ｎｍを超えると、接合体の寸法精度が著しく低下する。
【００３２】
その後、図６（Ｄ）に示される通り、プラズマ重合膜１３１を活性化して表面を活性化させる（表面活性化工程）。
表面活性化工程は、例えば、プラズマを照射する方法、オゾンガスに接触させる方法、オゾン水で処理する方法、あるいは、アルカリ処理する方法等を用いることができる。
ここで、活性化させる、とは、プラズマ重合膜１３１の表面及び内部の分子結合が切断されて終端化されていない結合手が生じた状態や、その切断された結合手にＯＨ基が結合した状態、又は、これらの状態が混在した状態をいう。
この表面活性化工程では、プラズマ重合膜１３１の表面を効率よく活性化させるためにプラズマを照射する方法が好ましい。プラズマ重合膜１３１の表面に照射するとしたのは、プラズマ重合膜１３１の分子構造を必要以上に、例えば、プラズマ重合膜１３１と保持部材２との境界に至るまで切断しないので、プラズマ重合膜１３１の特性の低下を避けるためである。
【００３３】
本実施形態で使用されるプラズマとしては、例えば、酸素、アルゴン、チッソ、空気、水等を１種又は２種以上混合して用いることができる。これらの中で、酸素を使用するこ
とが好ましい。
このようなプラズマを使用することで、プラズマ重合膜１３１の特性の著しい低下を防止するとともに、広範囲のムラをなくし、より短時間で処理することができる。そして、プラズマはプラズマ重合膜を形成する装置と同設備で発生させることができるから、製造コストが低減できるという利点もある。
プラズマを照射する時間は、プラズマ重合膜１３１の表面付近の分子結合を切断し得る程度の時間であれば特に限定されるものではないが、５ｓｅｃ〜３０ｍｉｎ程度であるのが好ましく、１０〜６０ｓｅｃがより好ましい。
このようにして活性化されたプラズマ重合膜１３１の表面には、ＯＨ基が導入される。
なお、本実施形態では、プラズマ重合膜形成工程と表面活性化工程との間に保持部材２を洗浄する工程を設けても良い。この洗浄工程は、薬品、水、その他の適宜な手段を用いて行われる。
【００３４】
次に、プラズマ重合膜１３１の表面が活性化された保持部材２と、ケイ素含有基板からなる大板１とを貼り合わせて一体化する（貼合工程）。
つまり、図７（Ａ）（Ｂ）に示される通り、プラズマ重合膜１３１が形成された保持部材２の接合面に対して大板１を押し付ける。この際、保持部材２の凸部２２を、大板１の外周縁よりも内側の接合部３となる位置に当接させて押し付ける。なお、接合部３の位置がずれないように、貼り合せ用の治具を用いても良い。
押し付けることによって、凸部２２に形成されたプラズマ重合膜１３１の表面とケイ素含有基板である大板１の表面との間で結合が形成され、大板１と保持部材２とが接合される（分子接合）。
表面が活性化されたプラズマ重合膜１３１は、その活性状態が経時的に緩和するので、表面活性化工程の後速やかに貼合工程に移行する。具体的には、表面活性化工程の後、６０分以内に貼合工程に移行するのが好ましく、５分以内に移行するのがより好ましい。この時間内であれば、プラズマ重合膜１３１の表面が十分な活性状態を維持しているので、貼り合わせに際して十分な結合強度を得ることができる。なお、本実施例では保持部材２の接合面のみにプラズマ重合膜１３１を形成した後に、これを活性化して接合することを例示したが、大板１の接合面にも同様にプラズマ重合膜１３１を形成後これを活性化して接合してもよい。
【００３５】
なお、大板１と保持部材２が、どちらも水晶からなるものである場合には、互いの結晶光学軸の向きを合わせて貼り合わせて一体化することが好ましい。このように一体化することで、水晶の線膨張係数の異方性に起因して生ずる残留応力を低減することができるからである。よって、大板１の反りの発生を防止する効果を大きくすることができる。
【００３６】
本実施形態では、図７（Ｃ）に示される通り、貼合工程の後に、必要に応じて、大板１と保持部材２とを加圧する（加圧工程）。
この加圧工程では、接合強度を大きくするために、大板１と保持部材２とを大きな力で加圧することが好ましい。具体的には、加圧するための圧力は、大板１や保持部材２の厚さ寸法や装置等の条件によって異なるものの、１〜１０ＭＰａ程度であるのが好ましく、１〜５ＭＰａがより好ましい。加圧時間は特に限定されないが、１０ｓｅｃ〜３０ｍｉｎ程度であるのが好ましい。
【００３７】
大板１と保持部材２とを加圧した後に、これらを加熱する（加熱工程）。加熱することで、接合強度を高めることができる。
この加熱工程は必要に応じて設けられるものであり、その加熱温度は、２５〜１００℃であり、好ましくは、５０〜１００℃である。１００℃を超えると、大板１や保持部材２が変質・劣化するおそれがある。加熱時間は１〜３０ｍｉｎ程度であることが好ましい。
なお、この加熱工程は加圧工程の後で単独に行っても良いが、加圧工程と同時に行うことが接合強度を強める上で好ましい。
【００３８】
〔取付工程〕
次に、接合工程にて互いに接合された大板１と保持部材２とを、成膜治具５を介して被装着部材６の窓部６１に取り付ける。
成膜治具５の外フランジ部５２を被装着部材６の窓部６１に対して予め装着しておく。そして、図３に示される通り、保持部材２の側端と大板１の側端とが段差状になっている形状を利用して、保持部材２を成膜治具５の内フランジ部５３で保持する。このとき、開口部５４に大板１が配置され、大板１の成膜面が被装着部材６の内表面側に露出される。
【００３９】
〔成膜工程〕
次の成膜工程にて、大板１の成膜面に光学薄膜を形成する。
光学薄膜の形成は、成膜治具５を介して大板１と保持部材２とが取り付けられた被装着部材６を成膜装置内へ搬入し、所定の成膜方法を用いて行われる。
本実施家形態では、屈折率が異なる高屈折率材料と低屈折率材料の二種類の膜が交互に積層された誘電体多層膜を光学薄膜の例に挙げて説明する。
誘電体多層膜は、真空蒸着法を用いてＴｉＯ2の高屈折率材料層とＳｉＯ2の低屈折率材料層とを交互に多層で成膜することによって形成される。大板１の成膜面上に形成された誘電体多層膜は、低屈折率材料のＳｉＯ2膜の強い圧縮応力と、高屈折率材料のＴｉＯ2膜の弱い引張応力により、大板１の成膜面が凸に反る内部応力が発生する。
誘電体多層膜が形成された後、被装着部材６を成膜装置から搬出する。
【００４０】
〔切断分割工程〕
次に、切断分割工程にて、光学薄膜が形成された大板１から短冊の基板４を取出す。
格子状に形成されたダイシングラインに沿って、ダイシングマシンで接合部を避けて切断分割することで、短冊の基板４を得ることができる。この短冊の基板４に対して、目視等による反りの有無の検査を行い、良否判定を行う。
ダイシングラインが交差して形成されるそれぞれの格子は、保持部材２の凸部２２の上面よりも大きく形成されている。そのため、ダイシングマシンの刃先と凸部２２との接触を防ぐことができる。
また、大板１を切断分割する際は、保持部材２を切断しないようにする。そのため、短冊の基板４を取り出した後は、保持部材２の凸部２２上に大板１の小片が残留した状態になっている。この大板１の小片は短冊の基板４の対象としない。
【００４１】
この切断分割工程の後に、保持部材再生工程を行っても良い。
前述した通り、切断分割工程では保持部材２はダイシングマシンによって切断されていないため、平板部２１と凸部２２とが切断分割されていない。
そのため、凸部２２の上に残留している大板１の小片を取り除けば、再び保持部材２として再生利用することができる。例えば大板１が酸化ケイ素含有基板であれば、濃度が数ｖｏｌ％のフッ酸水溶液に、保持部材２とともに数時間浸漬させることで、大板１の小片を凸部２２から剥離させることができる。
剥離後は、保持部材２を洗浄・乾燥することで、保持部材２として再利用することができる。
【００４２】
〔第１実施形態の作用効果〕
従って、本実施形態では、次の作用効果を奏することができる。
（１）本実施形態に係る成膜方法では、接合層３１を介して保持部材２の凸部２２によって大板１を接合保持し、接合部３を大板１の少なくとも外周縁より内側に形成することができる。そのため、大板１を保持する部位を効果的に配置できる。従って、大板１の反りの発生を一層低減し、切断分割後の短冊の基板の反りのレベルを向上することができる。
【００４３】
（２）特に、大板１の中央近傍にも接合部３を形成したので、大板１を保持する部位を効果的に配置できる。したがって、大板１の反りの発生を一層低減し、切断分割後の短冊の基板の反りを防止する効果を大きくすることができる。
【００４４】
（３）接合工程では、保持部材２が凸部２２を有しているので、保持部材２の接合面側全体に接合層３１を形成した場合でも、大板１と接するのは凸部２２の上面に形成された接合層３１になる。そのため、接合部３の位置や大きさを凸部２２の位置や大きさによって簡便に調節することができる。
さらに、保持部材２の接合面側に接合層３１を選択的に形成する必要がなく、保持部材２にマスキングを施す工程を省くこともできる。
【００４５】
（４）接合工程では、大板１と保持部材２との接合が分子接合によって行われるので、強固に接合することができる。さらに、大板１と保持部材２とが線膨張係数の異なるもの同士であっても、熱膨張による応力が緩和され、成膜中の大板１と保持部材２との位置ずれ等を防止することができる。したがって、大板１の反りの発生を防止する効果を高めることができる。
また、高温の雰囲気に晒される成膜工程においても、接着剤のような脱ガスが皆無であるので、これらの脱ガスによる成膜製品への汚染の心配が無い。
【００４６】
（５）本実施形態に係る成膜治具５は、大板１に接合された保持部材２を本体部５１に収容するとともに、保持部材２の側端と大板１の側端とが段差状になっている形状を利用して、保持部材２を成膜治具５の内フランジ部５３で保持することができる。そのため、大板１および保持部材２を安定させて保持することが可能になる。また、大板１の成膜面は開口部５４から露出されるので、大板１が保持部材２と接合されていても、成膜面に対して確実に成膜することができる。
【００４７】
（６）取付工程では、互いに接合された大板１と保持部材２とを成膜治具５を介して被装着部材６に取り付けることができるので、大板１を窓部６１に取り付ける作業効率を向上させることができる。
【００４８】
（７）切断分割工程では、保持部材２を切断しないので、凸部２２の上に残留している大板１の小片を剥離すれば、保持部材２を再生利用することができる。
【００４９】
［第２実施形態］
本実施形態は、保持部材に凸部が形成されていない点で、上述の第１実施形態と異なる。第１実施形態と共通の構成については同一の符号を用い、説明を省略する。
【００５０】
図８は、プラズマ重合装置１００の第１電極１１１上に、マスキング７とともに支持された保持部材２’の平面図および断面図である。本実施形態では、保持部材２’に凸部が形成されていないため、保持部材２’にマスキング７を装着し、接合層３１を選択的に形成する。
保持部材２’は、ガラス、シリコン、水晶、セラミック、金属等から形成される。
また、保持部材２’は、本実施形態においては、平面視略正方形の板状に形成されている。接合面は、第１実施形態の場合と同様に、平滑であることが好ましく、鏡面加工が施されていることがより好ましい。
【００５１】
マスキング７には、保持部材２’の接合面に接合層３１として形成させるプラズマ重合膜１３１の位置・大きさに対応させた開口部７１が設けられている。なお、ここでは、開口部７１は、第１実施形態の保持部材２の凸部２２によって形成される接合層３１と同様の位置・大きさとなるように設けられている。
マスキング７を保持部材２’に装着すると、開口部７１から保持部材２’の接合面が露出する。このとき、マスキング７と保持部材２’との間に隙間が生じていると、開口部７１からその隙間に重合物が侵入、付着、堆積し、接合部３以外の部位にもプラズマ重合膜が形成されてしまうおそれがあるので、マスキング７と保持部材２’との間に隙間が生じないように密着させておくのが好ましい。例えば、マスキング７の内表面と保持部材２’の接合面を平滑に形成させておいて隙間が生じないように密着させたり、隙間を封止部材等で封止したりするとよい。
【００５２】
図９は、マスキング７が装着された保持部材２’がプラズマ重合装置１００内に配置された状態の概略図である。
図１０は、プラズマ重合膜１３１を形成する工程を示す概略図である。
プラズマ重合装置１００内では、保持部材２’およびマスキング７を挟んで第１電極１１１と第２電極１１２とが対向配置されている。すなわち、開口部７１から露出している保持部材２’の接合面が第２電極１１２に対向配置されている。
マスキング７を装着した状態で、第１実施形態と同様にしてプラズマ重合膜１３１の形成工程を実施すると、まず、図１０（Ａ）に示される通り、基材としての保持部材２’及びマスキング７に混合ガスが露出される。
その後、発生したプラズマのエネルギーにより原料ガス中の分子が重合し、図１０（Ｂ）に示される通り、重合物が開口部７１から露出している保持部材２’の接合面およびマスキング７に付着、堆積する。これにより、図１０（Ｃ）に示される通り、保持部材２’の接合面にプラズマ重合膜１３１が形成される。この後、マスキング７を取り外せば、開口部７１から露出していた保持部材２’の接合面に選択的に重合物が付着、堆積した状態となる。
その後、図１０（Ｄ）に示される通り、プラズマ重合膜１３１を活性化して表面を活性化させる（表面活性化工程）。
そして、第１実施形態と同様にして大板１と保持部材２’とを接合させると、接合部３が形成される。
【００５３】
図１１は、本実施形態において、保持部材２’と接合された大板１を被装着部材６に取り付けた状態の断面図である。第１実施形態と同様に、成膜治具５を介して被装着部材６の窓部６１に取り付けられている。
その後、第１実施形態と同様にして、成膜工程、切断分割工程を経て、短冊の基板４を得ることができる。
【００５４】
〔第２実施形態の作用効果〕
従って、本実施形態では、上述の第１実施形態の作用効果（２）、（４）、（５）、（６）、（７）に加え、次の作用効果を奏することができる。
（８）本実施形態に係る成膜方法では、保持部材２’に凸部を設けることなく、大板１を接合層３１を介して接合保持し、接合部３を大板１の少なくとも外周縁より内側に形成することができる。そのため、大板１を保持する部位を効果的に配置できる。したがって、大板１の反りの発生を一層低減し、切断分割後の短冊の基板の反りを防止する効果を大きくすることができる。
（９）保持部材２’にマスキング７を装着させて、プラズマ重合膜１３１を形成させるので、保持部材２’の成膜面上に、正確な位置・大きさで接合層３１を形成することが出来る。
【００５５】
［第３実施形態］
本実施形態は、接合層３１として接着剤層を形成させる点で、上述の第１実施形態と異なる。第１実施形態と共通の構成については同一の符号を用い、説明を省略する。
【００５６】
本実施形態に用いる接着剤としては、耐熱性接着剤が用いられる。
接合工程において、接着剤を保持部材２の凸部２２に塗布する。この際、凸部２２上から流れ出した接着剤は、凸部２２の側面を伝わって、平板部２１へと広がる。
大板１と保持部材２とを接合する際に、平板部２１へと広がった接着剤が大板１に接触しないように、凸部２２高さを高く形成しておくか、凸部２２の根元周辺に窪みを設けておいて、窪みに接着剤が流れ込むようにしておくことが好ましい。また、耐熱性接着剤の接着力を発現させるためには、接着剤層厚みは数十μｍに設定されるので、大板１への接着剤の接触をより効果的に防止するために、平板部２１の表面から凸部２２の上面までの高さを１００μｍ以上に設定しておくことも好ましい。
その他は、第１実施形態と同様にして、成膜方法が実施される。
【００５７】
〔第３実施形態の作用効果〕
従って、本実施形態では、上述の第１実施形態の作用効果（１）、（２）、（５）、（６）に加え、次の作用効果を奏することができる。
（１０）保持部材２に形成された凸部２２に接着剤を塗布するので、凸部２２上から流れ出した接着剤は、凸部２２の側面を伝わって、平板部２１へと広げることができる。そのため、不要な接合部３の形成を防ぐとともに、接合部３の位置や大きさのばらつきを低減することができる。また、大板１から取り出される短冊の基板４に接着剤が付着するのを防ぐことができる。
【００５８】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、大板１と保持部材２の形状を平面視略正方形状としたが、その他、矩形、多角形、円形等の他の形状であっても良い。すなわち、短冊の基板４の形状、寸法、取出し個数等に応じて、形状や寸法を適宜変更した大板１を用いることができるし、大板１を保持可能な形状や寸法に適宜変更した保持部材２を用いることができる。
【００５９】
また、前記実施形態では、保持部材２を成膜治具５の内フランジ部５３で保持する形態について説明したが、大板１を内フランジ部５３で保持しても良い。
【００６０】
また、接合部３の位置や大きさは、前記実施形態で示した形態に限られない。例えば、大板１の少なくとも外周縁よりも内側に、外周縁に沿った枠状の接合部３を形成しても良いし、さらにその枠に橋架け状の接合部３を形成しても良い。
【００６１】
また、前記実施形態では、接合層３１を保持部材２の接合面に形成させたが、大板１の接合面に形成させても良いし、両者の接合面に形成させても良い。
なお、大板と記述しているものは基板の大小を意味していない。成膜後に切断分割して短冊の基板（成膜製品）を得る成膜方法において、成膜前に準備される基板を大板として記述している。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、光学薄膜等の成膜方法および成膜に用いる成膜治具として利用できる。
【符号の説明】
【００６３】
１…大板、２，２’…保持部材、３…接合部、４…短冊の基板、５…成膜治具、６…被装着部材、２２…凸部、５１…本体部、５２…外フランジ部、５３…内フランジ部、５４…開口部、６１…窓部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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