(57)【要約】【課題】適用される被処理体や、形成される膜表面の性状の自由度の高い有機分子膜の形成装置および形成方法を提供する。【解決手段】被処理体上に有機分子膜を形成する有機分子膜の形成装置１００は、被処理体を収容する処理チャンバ１１と、処理チャンバ１１内に有機材料ガスを供給する有機材料ガス供給部２と、被処理体、および／または、被処理体に供給される有機材料ガス、および／または、被処理体の表面に形成された膜に紫外線を照射する紫外線照射部１３とを有し、紫外線照射部１３により、被処理体、および／または、被処理体に供給される有機材料ガス、および／または、被処理体の表面に形成された膜に紫外線を照射し、被処理体表面および／または形成される有機分子膜を活性化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体上に有機分子膜を形成する有機分子膜の形成装置であって、
被処理体を収容する処理チャンバと、
前記処理チャンバ内に有機材料ガスを供給する有機材料ガス供給部と、
前記被処理体、および／または、被処理体に供給される前記有機材料ガス、および／または、前記被処理体の表面に形成された膜に紫外線を照射する紫外線照射部と
を有し、
前記紫外線照射部により、前記被処理体、および／または、前記被処理体に供給される前記有機材料ガス、および／または、前記被処理体の表面に形成された膜に紫外線を照射し、前記被処理体表面および／または形成される前記有機分子膜を活性化することを特徴とする有機分子膜の形成装置。
【請求項２】
前記紫外線照射部は、前記被処理体に紫外線を照射することにより、前記被処理体の表面を活性化して前記有機材料との反応を可能にし、それと同時に被処理体上の膜にも紫外線を照射して活性化することを特徴とする請求項１に記載の有機分子膜の形成装置。
【請求項３】
前記被処理体は樹脂製であり、酸素または水分存在雰囲気で前記紫外線照射部から前記被処理体に紫外線を照射することにより、被処理体の表面にＯまたはＯＨを形成させ、ＯまたはＯＨと前記有機材料側の末端基とを反応させることを特徴とする請求項２に記載の有機分子膜の形成装置。
【請求項４】
前記紫外線照射部は、前記被処理体に形成された有機単分子膜に紫外線を照射して表面を活性化させ、前記紫外線の照射と有機材料ガスの供給を継続することにより、前記有機単分子膜の上にさらに有機単分子膜が形成されることを許容することを特徴とする請求項１に記載の有機分子膜の形成装置。
【請求項５】
前記有機単分子膜は、紫外線が照射されることにより、表面にＯまたはＯＨが形成され、このＯまたはＯＨと前記有機材料の末端基とが反応することにより、前記有機単分子膜上にさらに有機単分子膜が形成されることを特徴とする請求項４に記載の有機分子膜の形成装置。
【請求項６】
前記紫外線照射部は、前記有機材料ガスに紫外線を照射することにより、前記有機材料の主鎖に当たる有機分子よりも結合エネルギーの低い末端基を形成し、その末端基と被処理体表面との化学反応を許容することを特徴とする請求項１に記載の有機分子膜の形成装置。
【請求項７】
前記有機材料ガスに紫外線を照射することにより、前記有機材料の炭素の二重結合を開裂させて末端基を形成し、開裂した二重結合と被処理体表面との化学反応を許容することを特徴とする請求項６に記載の有機分子膜の形成装置。
【請求項８】
被処理体上に有機材料ガスを供給して有機分子膜を形成する有機分子膜の形成方法であって、
前記被処理体、および／または、前記被処理体に供給される前記有機材料ガス、および／または、前記被処理体の表面に形成された膜に紫外線を照射し、前記被処理体表面および／または形成される前記有機分子膜を活性化することを特徴とする有機分子膜の形成方法。
【請求項９】
前記被処理体に紫外線を照射することにより、前記被処理体の表面を活性化して前記有機材料と反応させ、それと同時に被処理体上の膜にも紫外線を照射して活性化し、所望の表面状態とすることを特徴とする請求項８に記載の有機分子膜の形成方法。
【請求項１０】
前記被処理体は樹脂製であり、酸素または水分存在雰囲気で前記被処理体に紫外線を照射することにより、被処理体の表面にＯまたはＯＨを形成させ、ＯまたはＯＨと前記有機材料側の末端基とを反応させることを特徴とする請求項９に記載の有機分子膜の形成方法。
【請求項１１】
前記被処理体に形成された有機単分子膜に紫外線を照射して表面を活性化させ、前記紫外線の照射と有機材料ガスの供給を継続することにより、前記有機単分子膜の上にさらに有機単分子膜を形成させることを特徴とする請求項８に記載の有機分子膜の形成方法。
【請求項１２】
前記有機単分子膜は、紫外線が照射されることにより、表面にＯまたはＯＨが形成され、このＯまたはＯＨと前記有機材料の末端基とが反応することにより、前記有機単分子膜上にさらに有機単分子膜が形成されることを特徴とする請求項１１に記載の有機分子膜の形成方法。
【請求項１３】
前記有機材料ガスに紫外線を照射することにより、前記有機材料の主鎖に当たる有機分子よりも結合エネルギーの低い末端基を形成し、その末端基と被処理体表面との間に化学反応を生じさせることを特徴とする請求項８に記載の有機分子膜の形成方法。
【請求項１４】
前記有機材料ガスに紫外線を照射することにより、前記有機材料の炭素の二重結合を開裂させて末端基を形成し、開裂した二重結合と被処理体表面との間に化学反応を生じさせることを特徴とする請求項１３に記載の有機分子膜の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自己組織化単分子膜に代表される有機分子膜の形成装置および形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、種々の分野で有機化合物からなる有機薄膜が用いられている。例えば、有機トランジスタのような有機半導体に用いられる有機半導体膜等が例示される。
【０００３】
このような有機化合物からなる有機薄膜としては、薄膜が形成される基板表面と有機化合物分子との相互作用を利用して、自己組織的に、より高い秩序性を有する有機分子からなる単分子膜が形成される、いわゆる自己組織化単分子膜(Self-Assembled  Monolayer:ＳＡＭ)が知られている。
【０００４】
自己組織化単分子膜とは、所定の基板に対し、所定の化学結合を形成する官能基を末端基として有する有機分子を用いることにより、その基板の表面に対して、化学結合を形成させ、アンカリングされた有機分子が基板表面からの規制および有機分子間の相互作用によって、秩序的に配列した状態となり、単分子膜となったものをいう。この自己組織化単分子膜は、製造方法がきわめて簡便であるため、基板への成膜を容易に行うことができる。
【０００５】
一方、有機半導体膜の成膜時に、基板の表面の濡れ性・親油性を制御することで作成する有機トランジスタの電気特性が向上することがあり、このような基板表面の改質に自己組織化単分子膜のような有機薄膜を利用することが考えられる。また、特許文献１には、シランカップリング剤を用いた自己組織化単分子膜を基板上に形成して表面を改質することで、その上に金属膜を密着性よく形成できることが示されている。
【０００６】
このように、自己組織化単分子膜のような有機分子膜は、物質表面の改質に有効である。また、特許文献１に示されたシランカップリング剤を用いた自己組織化単分子膜は、アルキル基や、フッ化アルキル基を有機官能基として有し、基板表面を撥水性に改質する用途に用いることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−８６１４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、シランカップリング剤を用いた自己組織化単分子膜は、シランカップリング反応を生じさせるために、基板として表面にＯ基ないしＯＨ基を有するもの、例えばＳｉＯ２表面を有するものに限定され、また自己組織化単分子膜表面の末端はＳｉ−（ＯＲ）３基やＳｉ−Ｃｌ３基に限定される。このため、樹脂基板等には対応できず、成膜可能な基板が限定されるとともに、自己組織化単分子膜表面性状も限定されてしまう。
【０００９】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、適用される被処理体や、形成される膜表面の性状の自由度の高い有機分子膜の形成装置および形成方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点では、被処理体上に有機分子膜を形成する有機分子膜の形成装置であって、被処理体を収容する処理チャンバと、前記処理チャンバ内に有機材料ガスを供給する有機材料ガス供給部と、前記被処理体、および／または、被処理体に供給される前記有機材料ガス、および／または、前記被処理体の表面に形成された膜に紫外線を照射する紫外線照射部とを有し、前記紫外線照射部により、前記被処理体、および／または、前記被処理体に供給される前記有機材料ガス、および／または、前記被処理体の表面に形成された膜に紫外線を照射し、前記被処理体表面および／または形成される前記有機分子膜を活性化することを特徴とする有機分子膜の形成装置を提供する。
【００１１】
上記第１の観点において、前記紫外線照射部は、前記被処理体に紫外線を照射することにより、前記被処理体の表面を活性化して前記有機材料との反応を可能にし、それと同時に被処理体上の膜にも紫外線を照射して活性化する構成とすることができる。この場合に、前記被処理体は樹脂製であり、酸素または水分存在雰囲気で前記紫外線照射部から前記被処理体に紫外線を照射することにより、被処理体の表面にＯまたはＯＨを形成させ、ＯまたはＯＨと前記有機材料側の末端基とを反応させる構成とすることができる。
【００１２】
また、前記紫外線照射部は、前記被処理体に形成された有機単分子膜に紫外線を照射して表面を活性化させ、前記紫外線の照射と有機材料ガスの供給を継続することにより、前記有機単分子膜の上にさらに有機単分子膜が形成されることを許容するようにすることができる。この場合に、前記有機単分子膜は、紫外線が照射されることにより、表面にＯまたはＯＨが形成され、このＯまたはＯＨと前記有機材料の末端基とが反応することにより、前記有機単分子膜上にさらに有機単分子膜が形成される構成とすることができる。
【００１３】
さらに、前記紫外線照射部は、前記有機材料ガスに紫外線を照射することにより、前記有機材料の主鎖に当たる有機分子よりも結合エネルギーの低い末端基を形成し、その末端基と被処理体表面との化学反応を許容することができる。この場合に、前記有機材料の炭素の二重結合を開裂させて末端基を形成し、開裂した二重結合と被処理体表面との化学反応を許容する構成とすることができる。
【００１４】
本発明の第２の観点では、被処理体上に有機材料ガスを供給して有機分子膜を形成する有機分子膜の形成方法であって、前記被処理体、および／または、前記被処理体に供給される前記有機材料ガス、および／または、前記被処理体の表面に形成された膜に紫外線を照射し、前記被処理体表面および／または形成される前記有機分子膜を活性化することを特徴とする有機分子膜の形成方法を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、被処理体、および／または、被処理体に供給される有機材料ガス、および／または、被処理体の表面に形成された膜に紫外線を照射することができるので、被処理体によらず、樹脂製等の被処理体であっても有機分子膜を形成することができる。また紫外線を照射することによって、有機材料の末端を変化させて種々の表面状態を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る有機分子膜の形成装置を示す断面図である。
【図２】処理チャンバに一定量の有機材料ガスを供給し、処理チャンバに導入するＡｒガス流量を変化させた際の、Ａｒガス流量と有機材料堆積量との関係を示すグラフである。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る有機分子膜の形成装置の処理部を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る有機分子膜の形成装置の変形例を示す断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る有機分子膜の形成装置の処理部を示す断面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る有機分子膜の形成装置の処理部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る有機分子膜の形成装置を示す断面図である。
本実施形態において、有機分子膜の形成装置１００は、その中で基板Ｓ上に有機分子膜を形成する処理部１と、処理部１に供給する有機分子膜を形成するための有機材料を含むガスを生成する有機材料ガス生成部（有機材料ガス供給部）２と、制御部３とを有する。
【００１８】
処理部１は、その中で処理が行われる処理チャンバ１１と、処理チャンバ１１内で基板Ｓを載置する基板載置台１２と、基板Ｓに向けて紫外線を照射する紫外線（ＵＶ）照射部１３と、処理チャンバ１１内を排気する排気管１４と、排気管１４に接続された排気ポンプ１５と、排気管１４に設けられた圧力調整バルブ１６と、処理チャンバ１１内に必要に応じて所定のガスを導入するためのガス導入管１７とを有する。また、処理チャンバ１１の側壁には、基板Ｓを搬入出するための、ゲートバルブにより開閉可能な搬入出口（図示せず）が設けられている。
【００１９】
基板載置台１２内には、基板Ｓの温度制御を行うための温調機構１２ａを有している。温調機構１２ａは、基板Ｓを加熱するためのヒーター、または所定温度に制御された温調媒体を通流させるための温調媒体流路を有している。ヒーターおよび温調媒体流路を両方有していてもよい。基板Ｓとしては、表面がＳｉＯ２のもの以外にも、樹脂等、任意の材料のものを用いることができる。
【００２０】
紫外線照射部１３は、ＵＶ光を照射するためのＵＶランプ１３ａを有しており、基板Ｓの表面、および／または、基板Ｓ上に供給される有機材料ガス、および／または、基板Ｓ表面に堆積された有機材料にＵＶ光を照射して、基板Ｓまたは形成された有機分子膜（典型的にはＳＡＭ膜）の改質を行えるようになっている。
【００２１】
ガス導入管１７からは、例えば、Ｏ２ガスやＨ２Ｏガスを導入することができ、これにより、処理チャンバ１１内をＯ２ガス雰囲気またはＨ２Ｏガス雰囲気とすることができる。
【００２２】
排気ポンプ１５により排気管１４を介して処理チャンバ１１内を排気することができ、これにより処理チャンバ１１内を所望の減圧雰囲気にすることができる。処理チャンバ１１内は常圧であってもよいが、処理チャンバ１１内の圧力が低いほどＵＶ光の届く距離が長くなるとともに、不純物が少なくなるため、処理チャンバ１１内を減圧（真空）雰囲気とすることが好ましい。
【００２３】
有機材料ガス生成部２は、ガス生成容器２１と、ガス生成容器２１内に設けられた有機材料収容容器２２と、ガス生成容器２１内にキャリアガスを導入するキャリアガス導入管２３と、ガス生成容器２１内で生成された有機材料ガスを処理チャンバ１１内に供給する有機材料ガス供給管２４とを有する。そして、有機材料収容容器２２内の液体状の有機材料Ｌから気化した有機材料ガスをキャリアガスにより搬送し、有機材料を含むガスを有機材料ガス供給管２４を経て処理チャンバ１１内に供給する。気化が不十分な場合や、有機材料が常温で固体の場合には、有機材料収容容器２２にヒーターを設けてもよい。
【００２４】
制御部３は、有機分子膜の形成装置１００の各構成部を制御するマイクロプロセッサ（コンピュータ）を備えたコントローラ３１を有している。コントローラ３１は、例えばキャリアガス導入管２３からのキャリアガスの流量、紫外線照射部１３のＵＶランプ１３ａの出力、圧力調整バルブ１６の開度、温調機構１２ａの出力等を制御するようになっている。コントローラ３１には、オペレータが有機分子膜の形成装置１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、有機分子膜の形成装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等を有するユーザーインターフェース３２が接続されている。また、コントローラ３１には、有機分子膜の形成装置１００で実行される膜形成処理における所定の操作をコントローラ３１の制御にて実現するための制御プログラムや処理条件に応じて有機分子膜の形成装置１００の各構成部に所定の処理を実行させるための制御プログラムである処理レシピや、各種データベース等が格納された記憶部３３が接続されている。処理レシピは記憶部の中の適宜の記憶媒体に記憶されている。そして、必要に応じて、任意の処理レシピを記憶部３３から呼び出してコントローラ３１に実行させることで、コントローラ３１の制御下で、有機分子膜の形成装置１００での所望の処理が行われる。
【００２５】
次に、以上のように構成される有機分子膜の形成装置１００における処理動作について説明する。
【００２６】
本実施形態では、基板Ｓ上に有機分子膜として自己組織化単分子（ＳＡＭ）膜を形成する。
ＳＡＭ膜の形成に当たっては、一般的に、有機材料として典型的には、一般式Ｒ′−Ｓｉ（ＯＲ）３で表される物質を用い、基板として表面にＳｉＯ２を有するものを用いてシランカップリングと呼ばれる次の反応を基板の表面で生じさせる。
Ｒ′−Ｓｉ（ＯＲ）３＋Ｈ２Ｏ→Ｒ′−Ｓｉ（ＯＨ）３＋ＲＯＨ
Ｒ′−Ｓｉ（ＯＨ）３＋ＳｉＯ（表面）→Ｒ′−ＳｉＯ＋Ｓｉ（表面）＋Ｈ２Ｏ
ここで、Ｒ′はアルキル基であり、ＯＲは、加水分解可能な基、例えばメトキシ基、エトキシ基である。このような有機材料としては、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）を挙げることができる。
【００２７】
この反応により、ＳｉＯ２表面に単分子のアルキル基（Ｒ′）が付着し、表面物性が変化する。
【００２８】
この反応ではＳＡＭの表面側（基板と反対側）の末端がＳｉ−（ＯＲ）３（メトキシ・エトキシ基）あるいはＳｉ−Ｃｌ３（ハロゲン）である必要があり、基板側の表面もシリコン酸化膜でなければならない。
【００２９】
表面の機能性を変化させるためには、ＳＡＭの表面側の末端がアルキル基（例えばＣＨ３）だけでなく、様々な末端基を持つ必要があるが、従来、ＳＡＭ膜の両側の末端基を自在に制御した分子を設計することは困難であった。また、上記シランカップリング反応は脱水・給水反応であるため、基板表面にＯまたはＯＨが存在することが必須であるが、従来、樹脂表面等ではＯやＯＨを存在させることが困難であり、樹脂基板等を用いることは困難であった。
【００３０】
さらに、末端がアルキル基である有機材料では、上述のよう基板表面のＯＨまたはＯと有機材料側のＳｉ（ＯＲ）３との脱水反応が生じることにより膜形成が行われるから、単分子層以上の厚さの膜を形成することができなかった。
【００３１】
そこで、本実施形態では、紫外線照射部１３のＵＶランプからＵＶ光を照射して、基板Ｓの表面の改質および／または有機分子膜の表面の改質を行う。
【００３２】
以下、具体的なプロセスについて説明する。
第１のプロセスでは、(1)処理チャンバ１１内にＯ２ガスやＨ２Ｏガスを導入する等により処理チャンバ１１内を酸素または水分存在雰囲気とし、その雰囲気中で基板ＳにＵＶ光を照射することによって、表面にＯおよびＯＨが存在しない基板Ｓの表面にＯまたはＯＨを形成し、(2)それと同時に有機分子膜（ＳＡＭ）の表面側の末端もＵＶ光照射により活性化し、(3)これらにより、有機材料（ＳＡＭ材料）と基板Ｓ間の反応を促進して、所望の有機終端表面を有する有機分子膜を形成する。
【００３３】
以上の(1)〜(3)は、図１の装置のように、ＵＶ光を基板表面と有機材料を含むガスが通過する流路上に照射できる位置に設置することで達成することができる。
【００３４】
また、第２のプロセスでは、(1)ＵＶ光を照射せずに、例えば、末端がアルキル基である有機単分子膜を形成し、(2)有機単分子膜形成後、ＵＶ光の照射を開始する。このとき、ＵＶ光の照射によってアルキル基上にＯまたはＯＨが形成される。この際に有機材料の供給を止めなければ、アルキル基上に形成されたＯまたはＯＨと材料側のＳｉ−（ＲＯ）３との反応が進む。このような用い方をすることにより、単分子膜を形成した後、その上に次の単分子膜を形成することができ、任意の単分子膜が積層された有機分子膜を形成することができる。これは、原子層を複数積層して所定の膜を形成するＡＬＤ（Atomic  Layer  Deposition）と類似した、ＭＬＤ（Molecular  Layer  Deposition)といえるプロセスである。
【００３５】
なお、以上の例はシランカップリング反応をベースに説明したが、第２のプロセスはこれに限るものではない。また、第２のプロセスにおいて、基板Ｓが樹脂基板等である場合には、(1)に先だって、酸素または水分存在雰囲気でＵＶ光を照射することにより、基板Ｓの表面にＯまたはＯＨを形成しておけばよい。
【００３６】
第２のプロセスを行う場合、膜に照射されるＵＶ光の強度が大きいほど有機材料を活性化する効果が高まり、有機材料の堆積量を増加させることができる。そのことを図２に示す。図２は、処理チャンバに一定量の有機材料ガスを供給し、処理チャンバに導入するＡｒガス流量を変化させた際の、Ａｒガス流量と有機材料堆積量との関係を示すグラフである。ＵＶランプから一定強度のＵＶ光を放射した場合、Ａｒガス流量が多いほどＵＶ光の飛程が短くなって、有機分子膜に照射されるＵＶ強度が小さくなるが、図２からＡｒガス流量が少なくＵＶ光の照射強度が大きいほど有機材料堆積量が増加する、すなわち有機分子膜の膜厚が増加することがわかる。
【００３７】
＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について説明する。
図３は、本発明の第２の実施形態に係る有機分子膜の形成装置における処理部を示す断面図である。図３に示すように、本実施形態では、紫外線照射部１３を処理チャンバ１１の側壁部に設け、基板Ｓの表面にはＵＶ光が照射されず、基板Ｓの上方に供給される有機材料を含むガスにのみＵＶランプ１３ａからのＵＶ光が照射されるようにしている。
【００３８】
このような構成は、上記第２のプロセスを実施するのに好都合である。すなわち、第２のプロセスでは、有機材料ガスまたは有機分子膜にのみＵＶ光を照射し、基板Ｓには照射したくない場合があり、このように側方からＵＶ光を照射することにより、このような要求を満たすことができる。
【００３９】
また、図３のような構成は、以下の第３のプロセスにも有効である。すなわち、第３のプロセスは、有機材料ガスにＵＶ光を照射して、有機材料の主鎖に当たる有機分子よりも結合エネルギーの低い末端基を形成して、その末端基と基板表面との化学反応を生じさせるものである。例えば、炭素の二重結合（Ｃ＝Ｃ）を有する分子に対してＵＶ光を照射することにより、二重結合の開裂を生じさせることができ、開裂した二重結合と基板表面との化学反応により有機分子膜を形成することができる。
【００４０】
このような第３のプロセスは、シランカップリング反応に限ることなく、他の反応にも適用することができ、結果として、適用可能な有機材料の選択肢を増やすことができる。また、第３のプロセスにより形成した有機単分子膜の表面をＵＶ光で活性化することができれば、第２のプロセスのように、その上に有機単分子膜を形成することができ、任意の単分子膜が積層された有機分子膜を形成することができる。
【００４１】
基板ＳにＵＶ光を照射せずに有機材料ガスにのみＵＶ光を照射する観点からは、図４に示すように、紫外線照射部１３を有機材料ガス生成部２のガス生成容器２１に設けてもよい。図４の位置においても、基板ＳにＵＶ光を照射せず、有機材料ガスにのみＵＶ光を照射することができる。
【００４２】
＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態では、図５に示すように、紫外線照射部１３を、ＵＶ光が基板Ｓに照射される処理チャンバ１１の基板Ｓの直上位置と、ＵＶ光が基板Ｓに照射されない処理チャンバ１１の側壁部の両方に設けている。
【００４３】
これにより、ＵＶ光を基板Ｓに照射しないプロセスと、ＵＶ光を基板に照射するプロセスの両方に対応することができる。
【００４４】
基板ＳにＵＶ光が照射されない方の紫外線照射部１３は、図４に示すような有機材料ガス生成部２のガス生成容器２１に設けてもよい。
【００４５】
＜第４の実施形態＞
本発明の第４の実施形態では、図６に示すように、駆動機構１８により、紫外線照射部１３を、ＵＶ光が基板Ｓに照射される処理チャンバ１１の基板Ｓの直上位置と、ＵＶ光が基板Ｓに照射されない処理チャンバ１１の側壁部とで移動可能となっている。
【００４６】
これにより、ＵＶ光を基板Ｓに照射しないプロセスでは、紫外線照射部１３を側壁部に位置させ、ＵＶ光を基板に照射するプロセスでは、紫外線照射部１３を基板Ｓの直上位置に位置させることができ、ＵＶ光を基板Ｓに照射しないプロセスと、ＵＶ光を基板に照射するプロセスの両方に対応することができる。
【００４７】
＜第１〜第４の実施形態の効果＞
以上のように、上記第１〜第４の実施形態の装置では、有機分子膜、典型的にはＳＡＭ膜を形成する際に、基板Ｓの表面、および／または、基板Ｓ上に供給される有機材料、および／または、基板Ｓ上に形成された膜にＵＶ光を照射することができるので、基板によらず、樹脂基板等にも有機分子膜を形成することができる。また、ＵＶ光を照射することによって、有機材料の末端を変化させて種々の表面状態を形成することができ、また有機分子膜の膜厚も任意に設定することができる。
【００４８】
具体的には、第１〜第４の実施形態に係る装置により、上記第１〜第３のプロセスを実施することが可能であり、それによって、以下のような効果を奏することができる。
【００４９】
上記第１のプロセスでは、酸素または水分存在雰囲気で基板ＳにＵＶ光を照射することにより、基板Ｓが表面にＯやＯＨが存在しない樹脂基板であっても、基板Ｓの表面にＯまたはＯＨを形成することができ、基板と有機材料との反応を生じさせることができ、有機分子膜を形成することができる。また、ＵＶ光が照射されることにより、有機分子膜の表面側の末端を活性化することができ、所望の終端表面を有する有機分子膜を形成することができる。例えば、従来のシランカップリング反応では、表面の末端基が所定のものに限定され、表面状態が撥水性に限定されていたが、ＵＶ光を照射することにより、末端基を種々のものにすることができ、撥水性のみならず、撥油性、親水性、親油性等種々の表面状態を得ることができる。
【００５０】
また、上記第２のプロセスでは、例えば、末端がアルキル基である有機単分子膜を形成し、その後、ＵＶ光を照射することにより、アルキル基上にＯまたはＯＨが形成され、有機材料の供給を継続すれば、アルキル基上に形成されたＯまたはＯＨと材料側のＳｉ−（ＲＯ）３との反応が進むため、ＭＬＤ的なプロセスで有機単分子膜を任意の回数積層することができ、任意の厚さの有機分子膜を形成することができる。また、第２のプロセスは、シランカップリング反応を利用した有機材料以外にも用いることができる。また、最初に形成した有機単分子膜にＵＶ光を照射して表面を活性化させた後、その活性化された表面に異なる材料の有機単分子膜を形成することができ、形成された有機分子膜の表面状体のバリエーションを増加させることができる。
【００５１】
さらに、上記第３のプロセスでは、有機材料ガスにＵＶ光を照射して、有機材料の主鎖に当たる有機分子よりも結合エネルギーの低い末端基を形成し、その末端基と基板表面との化学反応を生じさせるので、シランカップリング反応に限らず種々の反応を利用することができる。その結果、適用可能な有機材料の選択肢を増やすことができ、極めて自由度の高い有機分子膜の形成を実現することができる。また、このようなプロセスにより形成した有機単分子膜の表面をＵＶ光で活性化することにより、第２のプロセスと同様、ＭＬＤ的な膜形成により任意の単分子膜を積層した任意の膜厚の有機分子膜を形成することができる。
【００５２】
＜他の適用＞
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、液体から蒸発する有機材料ガスをキャリアガスにより供給する例を示したが、これに限らず、バブリングや気化器等他のものを用いてもよいことはいうまでもない。また、上記実施形態では、基板上に有機分子膜を形成する例を示したが、有機分子膜を形成する被処理体は基板に限らない。例えば、容器状の被処理体に本発明を適用することにより、被処理体が樹脂等であっても、その表面に有機分子膜を形成することができ、撥水性の表面を有する容器を製造することができる。
【００５３】
また、上記実施形態では、基板に有機分子膜を形成することを示したが、本発明を適用して有機分子膜を形成することにより、任意の被処理体に対して、防水表面や防汚表面等の所望の機能の表面を形成することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１；処理部
２；有機材料ガス生成部（有機材料ガス供給部）
３；制御部
１１；処理チャンバ
１２；基板載置台
１３；紫外線（ＵＶ）照射部
１３ａ；ＵＶランプ
１４；排気管
１５；排気ポンプ
１６；圧力調整バルブ
１７；ガス導入管
１８；駆動機構
２１；ガス生成容器
２２；有機材料収容容器
２３；キャリアガス導入管
２４；有機材料ガス供給管
３１；コントローラ
３２；ユーザーインターフェース
３３；記憶部
１００；有機分子膜の形成装置
Ｓ；基板
【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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