(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜面が凹凸を有する基板の、前記成膜面に保護膜を形成する保護膜形成方法であって、
前記基板を真空雰囲気中に配置し、光硬化性を有する第一の有機薄膜材料を気化して前記第一の有機薄膜材料の第一の蒸気を発生させ、大気圧よりも低い第一の成膜圧力の真空雰囲気中で前記第一の蒸気を前記基板の前記成膜面に接触させ、前記第一の蒸気を前記成膜面上で液化させて、前記成膜面に前記第一の有機薄膜材料から成る第一の液体有機層を成長させ、前記凹凸の凹部内を前記第一の液体有機層で充填する第一の液層成長工程と、
前記第一の液体有機層の表面が前記凹凸の上部と同じ高さになった後、前記第一の液体有機層の成長を終了させる第一の成長終了工程と、
パージガスが供給され、前記第一の成膜圧力よりも高い蒸気圧である第一の硬化圧力以上の圧力の真空雰囲気中で前記第一の液体有機層に光を照射し、前記第一の液体有機層を硬化させて平坦化層を形成する平坦化層形成工程と、
前記平坦化層上にセラミックスから成る第一のセラミックス層を形成する第一のセラミックス層形成工程と、
を有し、
前記平坦化層形成工程で前記光が照射された時に昇温する前記第一の液体有機層の温度を予め測定して第一の加熱温度とし、
前記第一の硬化圧力を、前記第一の有機薄膜材料を真空雰囲気中に置いて前記第一の加熱温度に昇温させたときの蒸気圧である第一の蒸気圧に予め設定しておく保護膜形成方法。
【請求項２】
前記第一の液層成長工程では、前記基板を冷却して零度(０℃)以下の温度にしながら前記第一の液体有機層を成長させる請求項１記載の保護膜形成方法。
【請求項３】
前記第一の液層成長工程と、第一の成長終了工程と、平坦化層形成工程とを同一の第一の真空槽内で行う請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の保護膜形成方法。
【請求項４】
前記第一のセラミックス層形成工程の後に、
表面に前記第一のセラミックス層が形成された前記基板を真空雰囲気中に配置し、光硬化性を有する第二の有機薄膜材料を気化して第二の蒸気を発生させ、大気圧よりも低い第二の成膜圧力中で前記第二の蒸気を前記基板の前記成膜面に接触させ、前記第二の蒸気を前記第一のセラミックス層上で液化させて、前記第一のセラミックス層上に前記第二の有機薄膜材料から成る第二の液体有機層を成長させる第二の液層成長工程と、
前記第二の成膜圧力よりも高い第二の硬化圧力以上の圧力中で前記第二の液体有機層に光を照射し、前記第二の液体有機層を硬化させて緩衝層を形成する緩衝層形成工程と、
前記緩衝層の表面上に第二のセラミックス層を形成する第二のセラミックス層形成工程と、
が設けられた請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の保護膜形成方法。
【請求項５】
前記緩衝層形成工程で前記光が照射された時に昇温する前記第二の液体有機層の温度を第二の加熱温度として予め測定しておき、
前記第二の硬化圧力を、前記第二の有機薄膜材料を真空雰囲気中に置いて前記第二の加熱温度に昇温させたときの蒸気圧である第二の蒸気圧にする請求項４記載の保護膜形成方法。
【請求項６】
前記第二の液層成長工程では、前記基板を冷却して零度(０℃)以下の温度にしながら前記第二の液体有機層を成長させる請求項４又は請求項５のいずれか１項記載の保護膜形成方法。
【請求項７】
前記第二の液層成長工程と、前記緩衝層形成工程とを、同一の第二の真空槽内で行う請求項４乃至請求項６のいずれか１項記載の保護膜形成方法。
【請求項８】
前記第一の有機薄膜材料と前記第二の有機薄膜材料は同組成である請求項４乃至請求項７のいずれか１項記載の保護膜形成方法。
【請求項９】
前記第一、第二のセラミックス層は、同じ組成である請求項４乃至請求項８のいずれか１項記載の保護膜形成方法。
【請求項１０】
前記第一、第二のセラミックス層は、Ａｌ2Ｏ3層である請求項９記載の保護膜形成方法。
【請求項１１】
成膜面が凹凸を有する基板の表面を平坦化する表面平坦化方法であって、
前記基板を真空雰囲気中に配置し、光硬化性を有する第一の有機薄膜材料を気化して前記第一の有機薄膜材料の第一の蒸気を発生させ、大気圧よりも低い第一の成膜圧力の真空雰囲気中で前記第一の蒸気を前記基板の前記成膜面に接触させ、前記第一の蒸気を前記成膜面上で液化させて、前記成膜面に前記第一の有機薄膜材料から成る第一の液体有機層を成長させ、前記凹凸の凹部内を前記第一の液体有機層で充填する第一の液層成長工程と、
前記第一の液体有機層の表面が前記凹凸の上部と同じ高さになった後、前記第一の液体有機層の成長を終了させる第一の成長終了工程と、
パージガスが供給され、前記第一の成膜圧力よりも高い蒸気圧である第一の硬化圧力以上の圧力の真空雰囲気中で前記第一の液体有機層に光を照射し、前記第一の液体有機層を硬化させて平坦化層を形成する平坦化層形成工程と、
を有し、
前記平坦化層形成工程で前記光が照射された時に昇温する前記第一の液体有機層の温度を予め測定して第一の加熱温度とし、
前記第一の硬化圧力を、前記第一の有機薄膜材料を真空雰囲気中に置いて前記第一の加熱温度に昇温させたときの蒸気圧である第一の蒸気圧に予め設定しておく表面平坦化方法。
【請求項１２】
前記第一の液層成長工程では、前記基板を冷却して零度(０℃)以下の温度にしながら前記第一の液体有機層を成長させる請求項１１記載の表面平坦化方法。
【請求項１３】
前記第一の液層成長工程と、第一の成長終了工程と、平坦化層形成工程とを同一の真空槽内で行う請求項１１又は請求項１２のいずれか１項記載の表面平坦化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凹凸を有する基板表面に保護膜を形成する技術に係り、特に、凹凸表面を平坦化して、その表面に保護膜を形成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマディスプレイパネルや有機ＥＬ表示装置等は、水分によって劣化する性質があり、表示素子を形成した領域には、水分を透過しない性質(耐水性)の保護膜が形成される。【０００３】
耐水性についてはセラミックスの薄膜が注目されているが、表示素子が形成された面は凹凸を有するため、段差部分での膜厚が薄くなり、耐水性に劣る保護膜しか得られない。【０００４】
セラミックスの薄膜の膜厚を厚くして耐水性を向上させようとすると、厚く形成したセラミックスの保護膜には亀裂が形成され易く、また、厚いセラミックス薄膜は剥離し易く、耐水性を向上させることができない。【０００５】
下記文献は、水蒸気バリアに関する文献である。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２３７２０２号公報
【特許文献２】特開２００８−１４９７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、表面に凹凸部を有する基板に、セラミックス薄膜を有する保護膜を形成する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の発明者等は、セラミックス薄膜を有する保護膜には、セラミックス薄膜を形成する表面の凹凸の平坦化が必要であると考えが至った。【０００９】
しかし、基板上に塗布された光硬化性を有する有機薄膜材料に紫外線を照射し、硬化を試みたところ、大気中では紫外線が減衰し、有機薄膜材料を十分に硬化させることが出来ず、真空雰囲気中では、液状の有機薄膜材料の蒸発が発生し、平坦な表面形状を得ることが出来なかった。【００１０】
また、成膜対象物を水分に曝さないために、成膜対象物表面を加工する前工程の終了後、大気に曝さずに保護膜を形成することが望ましい。
他方、膜厚が厚いセラミックス薄膜についての問題もある。【００１１】
本発明は、上記課題を解決するために、上記問題点を解消した発明であり、成膜面が凹凸を有する基板の、前記成膜面に保護膜を形成する保護膜形成方法であって、前記基板を真空雰囲気中に配置し、光硬化性を有する第一の有機薄膜材料を気化して前記第一の有機薄膜材料の第一の蒸気を発生させ、大気圧よりも低い第一の成膜圧力の真空雰囲気中で前記第一の蒸気を前記基板の前記成膜面に接触させ、前記第一の蒸気を前記成膜面上で液化させて、前記成膜面に前記第一の有機薄膜材料から成る第一の液体有機層を成長させ、前記凹凸の凹部内を前記第一の液体有機層で充填する第一の液層成長工程と、前記第一の液体有機層の表面が前記凹凸の上部と同じ高さになった後、前記第一の液体有機層の成長を終了させる第一の成長終了工程と、パージガスが供給され、前記第一の成膜圧力よりも高い蒸気圧である第一の硬化圧力以上の圧力の真空雰囲気中で前記第一の液体有機層に光を照射し、前記第一の液体有機層を硬化させて平坦化層を形成する平坦化層形成工程と、前記平坦化層上にセラミックスから成る第一のセラミックス層を形成する第一のセラミックス層形成工程と、を有し、前記平坦化層形成工程で前記光が照射された時に昇温する前記第一の液体有機層の温度を予め測定して第一の加熱温度とし、前記第一の硬化圧力を、前記第一の有機薄膜材料を真空雰囲気中に置いて前記第一の加熱温度に昇温させたときの蒸気圧である第一の蒸気圧に予め設定しておく保護膜形成方法である。
本発明は、前記第一の液層成長工程では、前記基板を冷却して零度(０℃)以下の温度にしながら前記第一の液体有機層を成長させる保護膜形成方法である。
本発明は、前記第一の液層成長工程と、第一の成長終了工程と、平坦化層形成工程とを同一の第一の真空槽内で行う保護膜形成方法である。
本発明は、前記第一のセラミックス層形成工程の後に、表面に前記第一のセラミックス層が形成された前記基板を真空雰囲気中に配置し、光硬化性を有する第二の有機薄膜材料を気化して第二の蒸気を発生させ、大気圧よりも低い第二の成膜圧力中で前記第二の蒸気を前記基板の前記成膜面に接触させ、前記第二の蒸気を前記第一のセラミックス層上で液化させて、前記第一のセラミックス層上に前記第二の有機薄膜材料から成る第二の液体有機層を成長させる第二の液層成長工程と、前記第二の成膜圧力よりも高い第二の硬化圧力以上の圧力中で前記第二の液体有機層に光を照射し、前記第二の液体有機層を硬化させて緩衝層を形成する緩衝層形成工程と、前記緩衝層の表面上に第二のセラミックス層を形成する第二のセラミックス層形成工程と、が設けられた保護膜形成方法である。
本発明は、前記緩衝層形成工程で前記光が照射された時に昇温する前記第二の液体有機層の温度を第二の加熱温度として予め測定しておき、前記第二の硬化圧力を、前記第二の有機薄膜材料を真空雰囲気中に置いて前記第二の加熱温度に昇温させたときの蒸気圧である第二の蒸気圧にする保護膜形成方法である。
本発明は、前記第二の液層成長工程では、前記基板を冷却して零度(０℃)以下の温度にしながら前記第二の液体有機層を成長させる保護膜形成方法である。
本発明は、前記第二の液層成長工程と、前記緩衝層形成工程とを、同一の第二の真空槽内で行う保護膜形成方法である。
本発明は、前記第一の有機薄膜材料と前記第二の有機薄膜材料は同組成である保護膜形成方法である。
本発明は、前記第一、第二のセラミックス層は、同じ組成である保護膜形成方法である。
本発明は、前記第一、第二のセラミックス層は、Ａｌ2Ｏ3層である保護膜形成方法である。
本発明は、成膜面が凹凸を有する基板の表面を平坦化する表面平坦化方法であって、前記基板を真空雰囲気中に配置し、光硬化性を有する第一の有機薄膜材料を気化して前記第一の有機薄膜材料の第一の蒸気を発生させ、大気圧よりも低い第一の成膜圧力の真空雰囲気中で前記第一の蒸気を前記基板の前記成膜面に接触させ、前記第一の蒸気を前記成膜面上で液化させて、前記成膜面に前記第一の有機薄膜材料から成る第一の液体有機層を成長させ、前記凹凸の凹部内を前記第一の液体有機層で充填する第一の液層成長工程と、前記第一の液体有機層の表面が前記凹凸の上部と同じ高さになった後、前記第一の液体有機層の成長を終了させる第一の成長終了工程と、パージガスが供給され、前記第一の成膜圧力よりも高い蒸気圧である第一の硬化圧力以上の圧力の真空雰囲気中で前記第一の液体有機層に光を照射し、前記第一の液体有機層を硬化させて平坦化層を形成する平坦化層形成工程と、を有し、前記平坦化層形成工程で前記光が照射された時に昇温する前記第一の液体有機層の温度を予め測定して第一の加熱温度とし、前記第一の硬化圧力を、前記第一の有機薄膜材料を真空雰囲気中に置いて前記第一の加熱温度に昇温させたときの蒸気圧である第一の蒸気圧に予め設定しておく表面平坦化方法である。
本発明は、前記第一の液層成長工程では、前記基板を冷却して零度(０℃)以下の温度にしながら前記第一の液体有機層を成長させる表面平坦化方法である。
本発明は、前記第一の液層成長工程と、第一の成長終了工程と、平坦化層形成工程とを同一の真空槽内で行う表面平坦化方法である。
真空雰囲気において、紫外線硬化樹脂を接着剤として透明基板と偏光子を接着した技術が公開されている(特開２００９−２３７２０２号公報)。同文献には、接着剤層を真空雰囲気中で紫外線硬化させたときに、接着剤層が蒸発して減少することは記載されていない。同文献では、接着層が基板７１と偏光子６とで挟まれており、接着剤の蒸発が抑制されているか、又は接着剤層の厚みが厚く、蒸発が問題とならなかったものと考えられる。
【００１２】
一般に、物質の沸点は、周囲の雰囲気の圧力が低い方が、高いときよりも低温になるため、液体状態の有機化合物が真空槽内に配置されているときは、真空槽内が真空排気されて真空雰囲気にされると、大気中での沸点よりも低い温度で蒸発が発生する。
そのとき、パージガス等の導入によって、真空槽内が、その温度での有機化合物の蒸気圧以上の圧力にされると、蒸発速度が遅くなり、蒸発による有機化合物の減少が少なくなることが知られている。【００１３】
他方、有機薄膜材料に紫外線を照射すると、有機薄膜材料の温度が上昇し、紫外線照射に伴って蒸発速度が速くなるため、真空雰囲気中での有機薄膜材料の蒸気圧を、その有機薄膜材料が紫外線硬化時に昇温される温度を加熱温度として予め測定しておき、実際の紫外線照射の時には、有機薄膜材料とは反応しないパージガスを真空槽内に導入し、真空槽内を、有機薄膜材料が加熱温度に昇温されたときの蒸気圧よりも小さな圧力にすれば、蒸発速度を大きく低下させ、有機薄膜材料の減少量を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
有機薄膜材料の蒸発量を減少させることができるので、光硬化性の有機薄膜材料のガスを基板表面の凹凸部に付着させて液化して第一の液体有機層を形成し、第一の液体有機層によって凹凸部を埋没させ、硬化させて表面を平坦にすることが出来る。
そして、第一の液体有機層を硬化させて平坦化層を形成すると、平坦化層上に第一のセラミックス層を形成することができる。
また、光硬化性を有する第二の有機薄膜材料のガスを第一のセラミックス層表面に付着させ、第二の液体有機層を形成し、光硬化させて表面が平坦な緩衝層を形成することもできる。【００１５】
このように、セラミックス層の間に緩衝層を配置して、複数のセラミックス層を積層させて保護膜を形成すると、セラミックス層を多層化し、防水性を確保しながら一枚当たりの膜厚を薄くすることができるので、セラミックス層が剥離したり、クラックが入ることがない。
【００１６】
セラミックス層が平坦な表面上に形成されるので、膜厚が均一になる。  
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】保護膜形成方法の一例の手順を示すフローチャート
【図２】(ａ)：有機薄膜成膜室の一例を説明するための断面図  (ｂ)：他の例の有機薄膜成膜室を説明するための断面図
【図３】真空成膜装置の概略構成図
【図４】(ａ)〜(ｈ)：保護膜形成方法の形成手順の一例を説明するための図面
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜装置＞
以下に本発明の実施形態について説明する。
【００１９】
図３は、本発明に用いる一例の真空成膜装置１であり、搬送室５０と、搬出入室５１と、有機薄膜成膜室５２と、無機薄膜成膜室５３とを有している。
搬出入室５１と、有機薄膜成膜室５２と、無機薄膜成膜室５３とは、それぞれ搬送室５０に接続されている。
各室５０〜５３には、それぞれ真空排気装置８０〜８３が接続されており、各室５０〜５３の内部を個別に真空排気して真空雰囲気にできるように構成されている。
【００２０】
搬送室５０の内部には、基板搬送ロボット４１が配置されており、真空処理対象物である基板を基板搬送ロボット４１のハンド４２上に乗せて、搬送室５０を通し、各室５１〜５３内の間で移動できるように構成されている。
【００２１】
図２は、有機薄膜成膜室５２の内部を説明するための図面である。
有機薄膜成膜室５２は真空槽２と、真空槽２の内部にそれぞれ配置された試料台６と、内部中空の環状パイプから成る原料ガス導入装置１５とを有している。
真空槽２の天井には窓１６が設けられており、真空槽２の外部の窓１６上には、紫外線照射手段１１が配置されている。
紫外線照射手段１１は紫外線を発生させ、窓１６に向けてその紫外線を放射するように構成されている。
【００２２】
この窓１６は、石英などの紫外線を透過させる材料で形成されており、紫外線照射手段１１から放射された紫外線は、窓１６を透過し、真空槽２の内部に照射される。
原料ガス導入装置１５の環状パイプの中央部分は、環状パイプで取り囲まれた空間から成る貫通孔１４であり、光が通過するようにされており、原料ガス導入装置１５は、貫通孔１４が窓１６の真下に位置するように、真空槽２の内部に配置されている。
【００２３】
試料台６は、窓１６の下方に位置しており、窓１６を透過した紫外線は、原料ガス導入装置１５の貫通孔１４を通過して、試料台６上に照射されるようになっている。
【００２４】
真空槽２の外部には、原料ガス供給系８と、パージガス供給系１２が配置されている。
原料ガス導入装置１５は原料ガス供給系８に接続されている。
原料ガス供給系８は、蓄液装置１９と、気化器１０と、キャリアガス供給装置９とを有しており、蓄液装置１９には、液体状の有機薄膜材料が配置されている。
【００２５】
蓄液装置１９内の有機薄膜材料は、気化器１０に供給され、気化器１０は供給された液状の有機薄膜材料を気化し、有機薄膜材料ガスを生成するように構成されている。
キャリアガス供給装置９は、気化器１０に接続されており、気化器１０の内部にキャリアガスが供給されるようになっている。
【００２６】
気化器１０は、原料ガス導入装置１５に接続されており、キャリアガスが気化器１０を通過して、キャリアガス供給装置９から原料ガス導入装置１５内に供給される間に、有機薄膜材料ガスは気化器１０内でキャリアガスと混合され、キャリアガスの移動に伴って、気化器１０内から原料ガス導入装置１５に移動される。
原料ガス導入装置１５の中空内部の部分は、下端に複数の放出口１３が設けられ、中空内部が真空槽２の内部雰囲気と連通するようにされている。
【００２７】
気化器１０は、原料ガス導入装置１５の中空内部の部分に接続されており、原料ガス供給系８から内部中空の部分に有機薄膜材料ガスとキャリアガスが供給されると、供給された有機薄膜材料ガスとキャリアガスは、原料ガス導入装置１５の内部中空の部分に充満した後、放出口１３から真空雰囲気にされた真空槽２内に放出される。ここでは、放出口１３は試料台６に向いており、有機薄膜材料ガスとキャリアガスは試料台６に向かって放出される。
【００２８】
他方、パージガス供給系１２は真空槽２の内部に接続されており、真空槽２の内部には、パージガス供給系１２により、パージガス(例えばＮ2ガスやＡｒ等の希ガス)を導入できるようにされている。パージガスによって、真空槽２の内部を、大気圧よりも低圧の所望の圧力にできるように構成されている。
【００２９】
＜保護膜形成方法＞
上記真空成膜装置１を用いた本発明の保護膜形成方法について説明する。
【００３０】
本発明の保護膜形成方法は、表面に凹凸を有する基板に保護膜を形成する方法であり、表面平坦化工程と、第一のセラミックス層形成工程と、第二の液層成長工程と、緩衝層形成工程と、第二のセラミックス層形成工程とを有している。
【００３１】
搬送室５０と搬出入室５１との間の真空バルブを閉じ、真空排気装置８０、８２、８３を動作させ、予め、搬送室５０と、有機薄膜成膜室５２と、無機薄膜成膜室５３とを真空雰囲気にしておき、大気圧雰囲気の搬出入室５１内に基板を配置し、搬出入室５１内を真空雰囲気にした後、搬出入室５１内部と搬送室５０内部とを接続し、基板搬送ロボット４１によって、基板を有機薄膜成膜室５２の真空槽２内に搬入する。
【００３２】
図２の符号５は、真空槽２内に搬入され、試料台６上に配置された基板であり、基板５は、その部分的断面図である図４(ａ)に示すように、ガラス基板から成る基板部３と、該基板部３上に形成された画素領域から成る凹凸部４を有している。凹凸部４は、凸部１８と、数μｍ以上の深さの凹部１７を有している。
【００３３】
図１は、保護膜形成方法の一例の手順を示すフローチャートであり、図４(ａ)〜(ｈ)は保護膜形成方法の形成手順の一例を説明するための図である。この図１と図４(ａ)〜(ｈ)を参照しながら説明する。
【００３４】
先ず、成膜工程を開始する(Ｓ0)。
本例では、第一、第二の有機薄膜材料は、液体状の光硬化性の有機薄膜材料であるものとし、第一の有機薄膜材料(Ａ−ＮＰＧ：新中村化学工業株式会社)はアクリル系樹脂であり、蓄液装置１９内に配置されている。
【００３５】
＜表面平坦化工程Ｓ1＞
図２の試料台６の内部には、冷却装置７に接続された循環路が配置されており、真空槽２内を１Ｐａ以下まで真空排気し、冷却装置７によって循環路に冷却した媒体を流し、試料台６上の基板５を冷却する。
真空槽２の内部は真空排気されており、基板５を零下温度(ここでは−１５℃)に冷却した後、原料ガス導入装置１５から試料台６上の基板５の表面に向けて、気化された第一の有機薄膜材料をキャリアガスと共に、真空雰囲気に放出する。
【００３６】
基板５が配置された真空雰囲気の圧力は、予め設定された低圧力の第一の成膜圧力(ここでは９０Ｐａ)が維持されており、基板５の温度は、第一の有機薄膜材料ガスの液化温度以下の温度に冷却されており、基板５表面と接触した第一の有機薄膜材料ガスは、基板５の凹凸部４の表面で液化し、基板５表面上に液体の第一の有機薄膜材料から成る第一の液体有機層の成長が開始される(第一の液層成長工程Ｔ1)。
【００３７】
第一の有機薄膜材料ガスは、凹凸部４の凹部１７の内部と外部との位置で液化し、凹部１７の外部で生成された液状の第一の有機薄膜材料ガスは凹部１７内に流れ込む。図４(ｂ)の符号２１は、凹部１７内で液化した第一の有機薄膜材料から成る第一の液体有機層である。
【００３８】
凹部１７の外部でも、第一の液体有機層２１は形成されるが、凹部１７内への流れ込みのため、凹部１７の外部での第一の液体有機層２１の膜厚は成長せず、凹部１７内の膜厚が増加する。
【００３９】
凹部１７内の第一の液体有機層２１が成長し、深浅のある複数の凹部１７のうち、浅い凹部１７から第一の液体有機層２１で充填される。浅い凹部１７を充填した第一の液体有機層２１の表面でも第一の有機薄膜材料の液化は進行しており、浅い凹部１７内が第一の液体有機層２１で満杯になると、液化した第一の有機薄膜材料は、浅い凹部１７の外部に流出し、深い凹部１７に流れ込む。
【００４０】
このようにして深い凹部１７も第一の液体有機層２１で満杯になり、各凹部１７が第一の液体有機層２１で充填され、第一の液体有機層２１の表面が、各凹凸部４の上端と同じ高さになった時以後に、放出口１３からの第一の有機薄膜材料ガス及びキャリアガスの放出を停止し、第一の液体有機層２１の成長を終了させる(第一の成長終了工程Ｔ2)。
【００４１】
図４(ｃ)は、凹凸部４の上端よりも高い位置まで第一の液体有機層２１が形成された状態であり、この第一の液体有機層２１の形成を終了させた時には、基板５の凹凸部４の上端は、第一の液体有機層２１の表面と同じ高さか、又はそれよりも下方に位置し、凸部１８も第一の液体有機層２１によって覆われている。
【００４２】
次に、平坦化層形成工程について説明すると、図４(ｃ)の第一の液体有機層２１が形成され、真空槽２の内部から、第一の有機薄膜材料ガスとキャリアガスとが真空排気されて真空槽２内の圧力が低下した後、パージガス供給系１２から真空槽２内にパージガスを供給することで、基板５が配置された真空雰囲気の圧力を上昇させ、予め設定しておいた第一の硬化圧力以上の圧力に達したところで、紫外線の放射を開始する。第一の硬化圧力は第一の成膜圧力よりも高く、大気圧よりも低い。
【００４３】
この第一の硬化圧力は、予め測定された圧力であり、平坦化工程において第一の液体有機層２１に紫外線が照射され、第一の液体有機層２１が上昇する温度(例えば１８０℃)を第一の加熱温度として予め測定し、第一の硬化圧力を、第一の有機薄膜材料が真空雰囲気中でその第一の加熱温度に昇温されたときの、第一の有機薄膜材料の蒸気圧(この第一の有機薄膜材料では、真空雰囲気中での飽和蒸気圧は、１８０℃で１００Ｐａ)に設定しておく。
第一の硬化圧力は、第一の液体有機層２１を成長させたときの圧力よりも高いため、パージガスを導入して第一の成膜圧力よりも圧力を高くする。真空槽２内が第一の硬化圧力以上の圧力雰囲気では、液状の第一の有機薄膜材料から発生する蒸気は少なくなる。
【００４４】
本発明で用いられる第一の有機薄膜材料は光硬化性であり、ここでは、特に紫外線硬化性の樹脂が用いられている。第一の液体有機層２１に紫外線が照射されると、第一の液体有機層２１を構成する第一の有機薄膜材料が硬化反応を開始する。
【００４５】
第一の液体有機層２１の硬化の進行中は第一の液体有機層２１に紫外線を照射し、図４(ｄ)に示すように、硬化した第一の液体有機層２１から成り、表面が平坦な平坦化層２２が形成されると、紫外線照射を終了する(平坦化層形成工程Ｔ3)。
以上で表面平坦化工程Ｓ1は終了し、基板５を真空槽２から搬出する。
【００４６】
＜第一のセラミックス層形成工程Ｓ2＞
平坦化層２２が形成された基板５を無機薄膜成膜室５３内に搬入し、スパッタリング法によって無機薄膜成膜室５３内のセラミックターゲット(ここでは、Ａｌ2Ｏ3ターゲット)をスパッタリングし、図４(ｅ)に示すように、平坦化層２２の表面にセラミックス薄膜(ここではＡｌ2Ｏ3薄膜)から成る第一のセラミックス層２３を形成する。
【００４７】
この第一のセラミックス層２３は、表面が平坦な平坦化層２２の表面に形成され、平坦化層２２は、均一な厚みの第一のセラミックス層２３で覆われる。セラミックスの薄膜は厚みが厚い方が、水分に対するバリア性は高いが、クラックが入り易いため、この第一のセラミックス層２３及び後述する各セラミックス層は、クラックが入らない程度の薄い厚みに形成されており、この段階で、第一の保護膜２７が形成される。
【００４８】
＜第二の液層成長工程Ｓ3＞
第二の液層成長工程Ｓ3と緩衝層形成工程Ｓ4とで、第一のセラミックス層２３が形成された後、図４(ｇ)に示すように、第一のセラミックス層２３の表面に、第一のセラミックス層２３よりも柔軟な緩衝層２４を形成する。
【００４９】
ここでは、第一のセラミックス層２３が形成された基板５を無機薄膜成膜室５３内から有機薄膜成膜室５２内に戻し、第一の液層成長工程Ｔ1と同じ手順で第一の有機薄膜材料と同じ化合物である第二の有機薄膜材料の蒸気を発生させ、有機薄膜成膜室５２内に導入し、基板５を冷却しながら第二の有機薄膜材料の蒸気を第一のセラミックス層２３の表面に接触させ、図４(ｆ)に示すように、第一のセラミックス層２３の表面上に液状の第二の有機薄膜材料から成る光硬化性の第二の液体有機層３１を所定膜厚に成長させる。
【００５０】
＜緩衝層形成工程Ｓ4＞
そして、真空槽２内にパージガスを導入し、基板５が置かれた真空雰囲気を第一の硬化圧力と同じ圧力である第二の硬化圧力以上の圧力にした状態で、第二の液体有機層３１に紫外線を照射して第二の液体有機層３１を硬化させ、図４(ｇ)に示すように、緩衝層２４を第一のセラミックス層２３の表面に形成する。
この第二の硬化圧力は、予め測定された圧力であり、緩衝層形成工程Ｓ4において第二の液体有機層３１に紫外線が照射され、第二の液体有機層３１が上昇する温度を第二の加熱温度として測定し、第二の硬化圧力を、第二の有機薄膜材料が真空雰囲気中でその第二の加熱温度に昇温されたときの、第二の有機薄膜材料の蒸気圧に設定しておく。
第二の硬化圧力は、第二の液体有機層３１を成長させたときの第二の成膜圧力よりも高いため、第二の成膜圧力よりもパージガスを導入して圧力を高くする。
ここでは、緩衝層２４は、平坦化層２２と同じ組成の有機薄膜であり、第一の有機薄膜材料と第二の有機薄膜材料とは同じ化合物であるため、第一の硬化圧力と第二の硬化圧力とは同じ値の圧力である。
なお、第二の液層成長工程Ｓ3と緩衝層形成工程Ｓ4とは、第一の液層成長工程Ｔ1や平坦化層形成工程Ｔ3とは異なる真空槽で行っても良い。
【００５１】
＜第二のセラミックス層形成工程Ｓ5＞
次に、緩衝層２４の表面に、図４(ｈ)に示すように、第二のセラミックス層２５を形成する。
【００５２】
ここでは、基板５を、有機薄膜成膜室５２から無機薄膜成膜室５３に移動させ、第一のセラミックス層２３の形成と同じ手順で同じ組成のセラミックス(ここではＡｌ2Ｏ3)から成る第二のセラミックス層２５を形成した。
第二のセラミックス層２５は、クラックが発生しない程度の厚さに形成されている。
【００５３】
以上により、凹凸部４の表面に、平坦化層２２と、第一のセラミックス層２３と、緩衝層２４と、第二のセラミックス層２５とから成る保護膜２６が形成された。
上記保護膜２６では、第一のセラミックス層２３と第二のセラミックス層２５の合計の膜厚が、セラミックス層が水分の透過を十分に防ぐことができる膜厚以上の膜厚にされている。
【００５４】
なお、上記実施例では、緩衝層２４は、平坦化層２２と同じ工程で第二の液体有機層３１を形成した後、それを硬化させて形成したが、基板５は表面平坦化工程によって段差のない表面となっており、第一のセラミックス層２３表面も平坦であるから、緩衝層２４は、蒸着法等の他の方法によって形成することもできる。その場合、有機薄膜はセラミックス層と比べて柔軟であるから、緩衝層２４は有機薄膜であればよく、光硬化性の樹脂の薄膜でなくてもよい。
【００５５】
なお、図２の符号５２Ａに有機薄膜成膜室のもう一つの例を示している。図２に示すように５２Ａにおいては、紫外線照射手段１１は、原料ガス導入装置１５の環状パイプで取り囲まれた空間から成る貫通孔１４に配置されており、真空槽２の内部に位置している。紫外線照射手段１１から紫外線が照射されると、紫外線は試料台６に到達する。有機薄膜成膜室５２Ａには窓１６は設置されていない。その他、有機薄膜成膜室５２と対応する部分について同一の符号が付されている。
この有機薄膜成膜室５２Ａでは、紫外線が大気中を通過しないので、減衰率が小さい。
【符号の説明】
【００５６】
１……真空成膜装置  ２……真空槽    ３……基板部    ４……凹凸部    ５……基板    ６……試料台    ７……冷却装置    ９……キャリアガス供給装置    １０……気化器      １１……紫外線照射手段    １２……パージガス供給系  １３……放出口 １４……貫通孔      １５……原料ガス導入装置    １６……窓    １７……凹部    １８……凸部    ２１……第一の液体有機層    ２２……平坦化層    ２３……第一のセラミックス層    ２４……緩衝層    ２５……第二のセラミックス層    ２６……保護膜    ４１……基板搬送ロボット    ５０……搬送室    ５１……搬出入室    ５２……有機薄膜成膜室    ５３……無機薄膜成膜室    ８０〜８３……真空排気装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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