(57)【要約】  ２０体積％以上の密着促進剤を含む水溶液を８０〜１００℃の温度に加熱及び気化して水含有密着促進剤蒸気を生成し、基板の表面に前記水含有密着促進剤蒸気を付着及び凝縮させた後、加熱脱水反応を生ぜしめて、前記基板の前記表面に前記密着促進剤を付着させる。
2009119343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２０体積％以上の密着促進剤を含む水溶液の保持容器と、
前記保持容器内の前記水溶液を８０〜１００℃の温度で加熱及び気化し、水含有密着促進剤蒸気を生成するための気化用ヒータと、
基板の表面に前記水含有密着促進剤蒸気が付着し凝縮した後、加熱脱水反応を生ぜしめて、前記基板の前記表面に前記密着促進剤を化学結合させる加熱脱水用ヒータと、
少なくとも前記保持容器を収納し、前記密着促進剤蒸気を保持するための処理容器と、
を具えることを特徴とする、基板の表面処理装置。
【請求項２】
密着促進剤の原液を保持する第１の保持容器と、
水を保持する第２の保持容器と、
前記第１の保持容器内の前記密着促進剤の原液を加熱及び気化して、密着促進剤蒸気を生成するための第１の気化用ヒータと、
前記第２の保持容器内の前記水を加熱及び気化して、水蒸気を生成するための第２の気化用ヒータと、
基板の表面に前記密着促進剤が所定の混合比以上に保持された前記密着促進剤蒸気及び前記水蒸気が付着し加水分解した後、前記基板の前記表面に前記密着促進剤を化学結合させる加熱脱水用ヒータと、
少なくとも前記第１の保持容器及び前記第２の保持容器と連続し、前記密着促進剤蒸気及び前記水蒸気を保持するための処理容器と、
を具えることを特徴とする、基板の表面処理装置。
【請求項３】
前記加熱脱水用ヒータは、前記基板の前記表面を１００℃以上に加熱することを特徴とする、請求項１又は２に記載の基板の表面処理装置。
【請求項４】
前記密着促進剤は、シランカップリング剤であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載の基板の表面処理装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一に記載の基板の表面処理装置を具えることを特徴とする、有機膜の成膜装置。
【請求項６】
２０体積％以上の密着促進剤を含む水溶液を保持容器内に保持する工程と、
前記水溶液を気化用ヒータで８０〜１００℃の温度に加熱及び気化し、水含有密着促進剤蒸気を生成し、処理容器内に保持する工程と、
基板の表面に前記水含有密着促進剤蒸気を付着及び凝縮させた後、加熱脱水用ヒータで加熱脱水反応を生ぜしめて、前記基板の前記表面に前記密着促進剤を脱水縮合させる工程と、
を具えることを特徴とする、基板の表面処理方法。
【請求項７】
密着促進剤の原液を第１の保持容器内に保持する工程と、
水を第２の保持容器内に保持する工程と、
前記第１の保持容器内の前記密着促進剤の原液を第１の気化用ヒータで加熱及び気化して、密着促進剤蒸気を生成し、処理容器内に保持する工程と、
前記第２の保持容器内の前記水を第２の気化用ヒータで加熱及び気化して、水蒸気を生成し、前記処理容器内に保持する工程と、
基板の表面に前記密着促進剤が所定の混合比以上に保持された前記密着促進剤蒸気及び前記水蒸気が付着し加水分解した後、加熱脱水用ヒータで脱水縮合させて、前記基板の前記表面に前記密着促進剤を化学結合させる工程と、
を具えることを特徴とする、基板の表面処理方法。
【請求項８】
前記加熱脱水用ヒータによって、前記基板の前記表面を１００℃以上に加熱することを特徴とする、請求項６又は７に記載の基板の表面処理方法。
【請求項９】
前記密着促進剤は、シランカップリング剤であることを特徴とする、請求項６〜８のいずれか一に記載の基板の表面処理方法。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれか一に記載の基板の表面処理方法を具えることを特徴とする、有機膜の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の表面処理装置及び基板の表面処理方法に関し、特に、熱重合反応を介した有機膜の形成に適した基板の表面処理装置及び基板の表面処理方法に関する。また、本発明は、前記表面処理装置及び前記表面処理方法を用いた成膜装置及び成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩなどの層間絶縁膜や液晶配向膜として有用で、電気的、光学的、機械的に非常に優れた特性を持つものとして、高分子有機膜がある。特に、例えばポリイミドなどは、ガラス転移点が高く、耐熱性、化学安定性、配向制御性などが優れているため、耐熱放射線材料、宇宙空間材料としても用いられ、核融合炉に用いる超電導磁石の絶縁材料や宇宙空間での原子状酸素による機材の劣化を防ぐ保護材料等としての活用も考えられている。【０００３】
このような高分子有機膜を得る方法として、従来、溶媒を用いてモノマーを重合し、得られた溶液を基板上に塗布する方法が知られているが、溶媒を用いるために不純物の混入などの問題が生じ、１０００Å以下の均一な薄膜を得ることは困難であった。また、単分子層膜を作成する方法としてＬａｎｇｕｍｕｉｒ−Ｂｌｏｄｇｅｔｔ（ＬＢ）法による薄膜作製の研究が行われているが、親水基・疎水基の置換など反応が複雑であり、また、薄膜を得る際の表面圧の制御が極めて困難であるため、大面積薄膜を得ることは難しい。また重合過程などにおいても溶媒を用いるため、やはり不純物の混入が問題になっている。【０００４】
一方、このようなウェットプロセスに対し、原料モノマーを真空槽中で蒸発させて基板上で重合させ、直接的に有機膜を得る蒸着重合法（真空蒸着重合法）が提案されている。この方法はドライプロセスであり、非熱平衡下でのプロセスであるため、従来の化学的ウェットプロセスでは得られない有機膜を得ることができる。この方法においては、前記原料モノマーが前記基板の凹凸内に入り込んで付着するために被覆性の良い成膜を行うことができる（特許文献１）。【０００５】
しかしながら、上記蒸着重合法においては、上記高分子有機膜と基板との密着性が低く、特に前記基板として半導体基板を用いた場合においては、密着性が顕著に劣化する傾向にあった。【０００６】
かかる点に鑑み、従来では、シランカップリング剤等の密着促進剤を含む水溶液を準備し、この溶液中に上記基板を浸漬させ、前記基板の表面上に前記密着促進剤を付着させ、この密着促進剤を介することで前記基板と前記高分子有機膜との密着性を改善させる試みがなされていた。【０００７】
上記のような水溶液中に浸漬する方法では、前記基板の前記表面上には前記密着促進剤水溶液が最初に塗布され、その後、塗布された前記水溶液を乾燥させて前記密着促進剤のみが前記基板の前記表面上に残存するようにする。しかしながら、この場合において、前記水溶液を前記基板の前記表面上に均一に塗布することは困難であり、前記表面上には前記水溶液の液溜まりが生じ、上記乾燥後において過剰な残留物が発生する場合がある。したがって、その後に蒸着重合法などによって前記基板の前記表面上に高分子有機膜を形成した場合、前記残留物が前記高分子有機膜に悪影響を与える場合があった。【０００８】
かかる点に鑑み、特許文献２においては、シランカップリング剤を処理容器中に蒸気として導入し、基板の表面上に前記シランカップリング剤蒸気を付着させ、上述した液溜まりに起因した残留物の発生を抑制する方法が開示されている。しかしながら、この方法では、前記基板とその後に形成する高分子有機膜との密着性が十分に改善されないという問題があった。
【特許文献１】特許登録第３７５８６９６号明細書
【特許文献２】特開２００６−２３１１３４公報
【発明の開示】
【０００９】
（発明が解決しようとする課題）
本発明は、上述した問題に鑑み、基板上に密着促進剤に起因した残留物を発生させることなく、基板、特に半導体基板と高分子有機膜との密着性を向上させることを目的とする。
【００１０】
（課題を解決するための手段）
上記目的を達成すべく、本発明は、
２０体積％以上の密着促進剤を含む水溶液の保持容器と、
前記保持容器内の前記水溶液を８０〜１００℃の温度で加熱及び気化し、水含有密着促進剤蒸気を生成するための気化用ヒータと、
基板の表面に前記水含有密着促進剤蒸気が付着し凝縮した後、加熱脱水反応を生ぜしめて、前記基板の前記表面に前記密着促進剤を化学結合させる加熱脱水用ヒータと、
少なくとも前記保持容器を収納し、前記密着促進剤蒸気を保持するための処理容器と、
を具えることを特徴とする、基板の表面処理装置（第１の処理装置）に関する。
【００１１】
また、本発明は、
密着促進剤の原液を保持する第１の保持容器と、
水を保持する第２の保持容器と、
前記第１の保持容器内の前記密着促進剤の原液を加熱及び気化して、密着促進剤蒸気を生成するための第１の気化用ヒータと、
前記第２の保持容器内の前記水を加熱及び気化して、水蒸気を生成するための第２の気化用ヒータと、
基板の表面に前記密着促進剤が所定の混合比以上に保持された前記密着促進剤蒸気及び前記水蒸気が付着し加水分解した後、前記基板の前記表面に前記密着促進剤を化学結合させる加熱脱水用ヒータと、
少なくとも前記第１の保持容器及び前記第２の保持容器を収納し、前記密着促進剤蒸気及び前記水蒸気を保持するための処理容器と、
を具えることを特徴とする、基板の表面処理装置（第２の処理装置）に関する。
【００１２】
さらに、本発明は、
２０体積％以上の密着促進剤を含む水溶液を保持容器内に保持する工程と、
前記水溶液を気化用ヒータで８０〜１００℃の温度に加熱及び気化し、水含有密着促進剤蒸気を生成し、処理容器内に保持する工程と、
基板の表面に前記水含有密着促進剤蒸気を付着及び凝縮させた後、加熱脱水用ヒータで加熱脱水反応を生ぜしめて、前記基板の前記表面に前記密着促進剤を脱水縮合させる工程と、
を具えることを特徴とする、基板の表面処理方法（第１の処理方法）に関する。
【００１３】
また、本発明は、
密着促進剤の原液を第１の保持容器内に保持する工程と、
水を第２の保持容器内に保持する工程と、
前記第１の保持容器内の前記密着促進剤の原液を第１の気化用ヒータで加熱及び気化して、密着促進剤蒸気を生成し、処理容器内に保持する工程と、
前記第２の保持容器内の前記水を第２の気化用ヒータで加熱及び気化して、水蒸気を生成し、前記処理容器内に保持する工程と、
基板の表面に前記密着促進剤が所定の混合比以上に保持された前記密着促進剤蒸気及び前記水蒸気が付着し加水分解した後、加熱脱水用ヒータで脱水縮合させて、前記基板の前記表面に前記密着促進剤を化学結合させる工程と、
を具えることを特徴とする、基板の表面処理方法（第２の処理方法）に関する。
【００１４】
本発明によれば、基板の表面に対して密着促進剤を溶液としてではなく、蒸気として付着させているので、前記溶液塗布に起因した液溜まりに起因した残留物の生成を抑制することができる。したがって、その後に前記基板表面上に形成した高分子有機膜に対して前記残留物が悪影響を及ぼし、その特性を劣化させるようなことがない。
【００１５】
また、上記第１の成膜装置及び上記第１の成膜方法では、予め上記密着促進剤を含む水溶液を準備しておき、前記水溶液を加熱及び気化させているので、得られる蒸気中には前記密着促進剤と水蒸気とが含まれるようになる。したがって、前記基板の前記表面には、前記密着促進剤が付着するようになる。したがって、前記表面では、前記密着促進剤及び水が互いに反応して、前記密着促進剤の表面には、反応性に富む官能基が露出するようになる。
【００１６】
さらに、上記第１の成膜装置及び上記第１の成膜方法では、前記蒸気が前記基板の前記表面上に付着及び凝集した後、加熱処理を施している。これによって、前記密着促進剤は脱水縮合され、前記密着促進剤の表面に露出した官能基が前記基板の前記表面と反応するようになる。したがって、前記密着促進剤と前記基板との密着力が向上する。
【００１７】
一方、前記官能基は、その後に形成する高分子有機膜とも反応するようになるので、前記密着促進剤と前記高分子有機膜との密着力も向上する。したがって、上述のように加水分解反応及び脱水反応を経た密着促進剤が前記基板と前記高分子有機膜との間に介在することにより、前記基板と前記高分子有機膜との密着力が向上するようになる。
【００１８】
なお、上記第１の成膜装置及び上記第１の成膜方法では、水溶液中の密着促進剤の含有量を２０体積％以上とし、前記水溶液の加熱温度８０〜１００℃としている。これは、水の沸点が１００℃であり、前記密着促進剤の沸点が約２００℃以上であることを考慮して、基板表面に十分な量の前記密着促進剤が供給されるように、種々のパラメータを検討した結果得られたパラメータ条件である。
【００１９】
また、“水含有密着促進剤蒸気”とは、密着促進剤蒸気が状態の如何を問わず水分を含んでいることを意味している。但し、前記“水含有密着促進剤蒸気”は、前記密着促進剤を含む水溶液を加熱して得ているので、狭義には、前記密着促進剤蒸気と水蒸気とが混合してなる蒸気を意味する。
【００２０】
また、上記第２の成膜装置及び上記第２の成膜方法では、上記密着促進剤を含む原液と水とをそれぞれ別に準備しておき、前記原液及び前記水を、前記密着促進剤が所定の混合比以上に保持されるようにしてそれぞれ独立に加熱及び気化させている。したがって、前記基板の前記表面には、前記密着促進剤の蒸気と水蒸気とが付着及び凝縮するようになる。したがって、前記表面では、前記密着促進剤及び水が互いに反応して加水分解を引き起こし、前記密着促進剤の表面には、反応性に富む官能基が露出するようになる。
【００２１】
さらに、上記第２の成膜装置及び上記第２の成膜方法では、前記蒸気が前記基板の前記表面上に付着及び凝集した後、加熱処理を施している。これによって、前記密着促進剤は加水分解した後脱水されるようになり、前記密着促進剤の表面に露出した官能基が前記基板の前記表面と化学結合するようになる。したがって、前記密着促進剤と前記基板との密着力が向上する。
【００２２】
一方、前記官能基は、その後に形成する高分子有機膜とも反応するようになるので、前記密着促進剤と前記高分子有機膜との密着力も向上する。したがって、上述のように加水分解反応及び脱水反応を経た密着促進剤が前記基板と前記高分子有機膜との間に介在することにより、前記基板と前記高分子有機膜とも密着力が向上するようになる。
【００２３】
なお、上記第２の成膜装置及び上記第２の成膜方法では、前記密着促進剤を含む原液と水とをそれぞれ別に準備しているので、前記密着促進剤の蒸気の量と水蒸気の量とをそれぞれ独立して制御することができる。すなわち、目的とする基板表面への密着促進剤及び水の供給量を自在に制御することができるので、上述した加水分解等の度合いを自在に制御することができるようになる。したがって、前記基板と前記高分子有機膜との密着力を自在に制御することができるようになる。
【００２４】
なお、本発明の一態様において、前記加熱脱水用ヒータは、前記基板の前記表面を１００℃以上に加熱する。これによって、上記加熱脱水反応を容易に生ぜしめることができる。
【００２５】
また、本発明の一態様において、前記密着促進剤は、シランカップリング剤とする。シランカップリング剤は入手が容易であるとともに、上述した加水分解によって反応性に富む水酸基を生成することができ、さらに加熱脱水反応を通じて前記水酸基が基板表面の酸素等と強固に結合するようになるので、上述したメカニズムに基づいて、前記基板と形成すべき高分子有機膜との密着性を向上させることができるようになる。
【００２６】
なお、上述した成膜装置及び成膜方法は、高分子有機膜の成膜装置及び成膜方法中に含めることができる。
【００２７】
（発明の効果）
以上、本発明によれば、基板上に密着促進剤に起因した残留物を発生させることなく、基板、特に半導体基板と高分子有機膜との密着性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の表面処理装置の構成の一例を概略的に示す構成図である。
【図２】密着促進剤としてシランカップリング剤を用いた場合の、上述した密着力向上のメカニズムを模式的に示す図である。
【図３】密着促進剤としてシランカップリング剤を用いた場合の、上述した密着力向上のメカニズムを示す説明図である。
【図４】密着促進剤を介して形成した高分子有機膜との密着力との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の表面処理装置の構成の他の例を概略的に示す構成図である。
【図６】本発明の表面処理装置の構成のその他の例を概略的に示す構成図である。
【図７】本発明の成膜装置の一例を概略的に示す構成図である。
【図８】本発明の成膜装置の他の例を概略的に示す構成図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の具体的特徴について、発明を実施するための最良の形態に基づいて説明する。【００３０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の表面処理装置の構成の一例を概略的に示す構成図である。なお、本実施形態では、上記第１の処理装置及び上記第１の処理方法について説明する。【００３１】
図１に示す表面処理装置１０では、処理容器１１内の下方に保持容器１２が配置され、さらに保持容器１２の下方には気化用ヒータ１３が、処理容器１１を下方から密閉するようにして設けられている。保持容器１２内には、例えばシランカップリング剤等の密着促進剤を含む水溶液Ｌが入れられている。また、処理容器１１内において、保持容器１２の上方には、図示しない基板ホルダーによって基板Ｓが支持されている。さらに、処理容器１１内には、図示しない加熱脱水用ヒータが基板Ｓに近接して設けられている。【００３２】
なお、気化用ヒータ１３は抵抗加熱方式など汎用の方式を用いたヒータとすることができる。また、上記加熱脱水用ヒータも汎用のものから構成することができる。【００３３】
水溶液Ｌ中における前記密着促進剤の含有量は２０体積％以上である。これは、後に説明する処理方法において、基板Ｓの表面に十分な量の前記密着促進剤が供給されるようにするためのパラメータ条件であって、前記要件を満足しない場合は、前記基板表面に十分な量の前記密着促進剤が供給されず、本発明の作用効果、すなわち基板Ｓと後に形成する高分子有機膜との密着性を向上させることができない。【００３４】
なお、水溶液Ｌ中における前記密着促進剤の含有量の上限は、前記密着促進剤が水に溶解できる最大量である。例えば前記密着促進剤としてシランカップリング剤を用いる場合、常温では３割程度となる。【００３５】
次に、図１に示す表面処理装置１０を用いた表面処理方法について説明する。最初に、気化用ヒータ１３によって保持容器１２内に保持された水溶液Ｌを８０〜１００℃に加熱する。すると、水溶液Ｌは気化して水蒸気及び密着促進剤蒸気が生成される。【００３６】
なお、加熱温度８０〜１００℃は、基板Ｓの表面に十分な量の前記密着促進剤が供給されるようにするためのパラメータ条件であって、前記要件を満足しない場合は、前記基板表面に十分な量の前記密着促進剤が供給されず、本発明の作用効果、すなわち基板Ｓと後に形成する高分子有機膜との密着性を向上させることができない。【００３７】
保持容器１２は処理容器１１内に保持されているので、前記水蒸気及び前記密着促進剤蒸気は、処理容器１１内で上方に拡散し、基板Ｓの表面に付着して凝集する。このとき、基板Ｓの表面では前記密着促進剤が水の存在下で加水分解され、その表面には反応性に富む官能基が形成される。例えば、前記密着促進剤としてシランカップリング剤を用いた場合は、水酸基が形成される。【００３８】
次いで、基板Ｓの表面を上記加熱脱水用ヒータで加熱し、前記密着促進剤に対して脱水縮合反応を生ぜしめる。すると、前記密着促進剤の表面に露出した前記官能基が基板Ｓと反応し、強固に結合するようになる。したがって、前記密着促進剤と基板Ｓとの密着力が向上する。【００３９】
一方、前記官能基は、その後に形成する高分子有機膜とも反応するようになるので、前記密着促進剤と前記高分子有機膜との密着力も向上する。したがって、上述のように加水分解反応及び脱水反応を経た密着促進剤が基板Ｓと前記高分子有機膜との間に介在することにより、基板Ｓと前記高分子有機膜との密着力が向上するようになる。【００４０】
なお、上記加熱脱水反応は別バッチで行うこともできる。すなわち、図１に示すような処理容器１１内では、保持容器１２からの前記水蒸気及び前記密着促進剤蒸気による基板Ｓの表面への付着及び凝集、並びにその後の加水分解のみを実施し、その後、基板Ｓを処理容器１１から取り出し、図２に示すような加熱脱水ヒータ１３’上に設置することによって、上記加熱脱水反応を生ぜしめることもできる。【００４１】
なお、図３において、上記密着促進剤としてシランカップリング剤を用いた場合の、上述した密着力向上のメカニズムを構造式に基づいて示した。【００４２】
また、保持容器１２中の密着促進剤水溶液Ｌ中の密着促進剤の濃度と、前記密着促進剤を介して形成した高分子有機膜との密着力との関係を調べた。結果を図４に示す。なお、前記密着促進剤としてはシランカップリング剤を用い、基板にはＳｉ基板を用いた。また、Ｓｉ基板上に形成する高分子有機膜は、ポリイミド膜（厚さ１μｍ）とした。【００４３】
図４から、密着促進剤水溶液Ｌ中の密着促進剤の濃度が２０体積％を超えると、Ｓｉ基板とポリイミド膜との密着力が顕著に増大することが分かる。なお、密着力の評価は、Ｓｉ基板の裏面及びポリイミド膜の表面のそれぞれに接着剤を介して引張治具を固定し、前記引張治具を上下方向に引張り、前記ポリイミド膜が前記Ｓｉ基板から剥離した際の引張強度によって画定した。【００４４】
（第２の実施形態）
図５は、本発明の表面処理装置の構成の他の例を概略的に示す構成図である。なお、本実施形態では、上記第２の処理装置及び上記第２の処理方法について説明する。【００４５】
図５に示す表面処理装置２０では、処理容器２１内の下方に第１の保持容器２２及び第２の保持容器２３が配置され、さらに第１の保持容器２２及び第２の保持容器２３の下方には、それぞれ第１の気化用ヒータ２４及び第２の気化用ヒータ２５が、処理容器２１を下方から密閉するようにして設けられている。第１の保持容器２２内には、例えばシランカップリング剤等の密着促進剤の原液Ｌ１が入れられており、第２の保持容器２３内には、水が入れられている。【００４６】
また、処理容器２１内において、第１の保持容器２２及び第２の保持容器２３の上方には、図示しない基板ホルダーによって基板Ｓが支持されている。さらに、処理容器２１内には、図示しない加熱脱水用ヒータが基板Ｓに近接して設けられている。【００４７】
なお、第１の気化用ヒータ２４及び第２の気化用ヒータ２５は抵抗加熱方式など汎用の方式を用いたヒータとすることができる。また、上記加熱脱水用ヒータも汎用のものから構成することができる。【００４８】
次に、図３に示す表面処理装置２０を用いた表面処理方法について説明する。最初に、第１の気化用ヒータ２４及び第２の気化用ヒータ２５によって、それぞれ第１の保持容器２２内に入った密着促進剤の原液Ｌ１及び第２の保持容器２３内に入った水Ｌ２を加熱し、原液Ｌ１及び水Ｌ２を気化させる。この際、第１の気化用ヒータ２４及び第２の気化用ヒータ２５は、原液Ｌ１及び水Ｌ２から十分な量の蒸気が生成されるとともに、前記密着促進剤が所定の混合比以上となるような温度に設定する。例えば、第１の気化用ヒータ２４は、約２００℃以上、具体的には２５０℃〜２６０℃に加熱する。一方、第１の気化用ヒータ２５は、８０℃〜１００℃に加熱する。【００４９】
第１の保持容器２２及び第２の保持容器２３は、処理容器２１内に保持されているので、原液Ｌ１から気化した密着促進剤蒸気及び水Ｌ２から気化した水蒸気は、処理容器２１内で上方に拡散し、基板Ｓの表面に付着して凝集する。このとき、基板Ｓの表面では前記密着促進剤が水の存在下で加水分解され、第１の実施形態同様に、その表面には反応性に富む官能基が形成される。例えば、前記密着促進剤としてシランカップリング剤を用いた場合は、水酸基が形成される。【００５０】
次いで、上述したように、基板Ｓの表面を上記加熱脱水用ヒータで加熱し、加水分解後の前記密着促進剤に対して脱水縮合反応を生ぜしめる。すると、前記密着促進剤の表面に露出した前記官能基が基板Ｓと反応し、強固に結合するようになる。したがって、前記密着促進剤と基板Ｓとの密着力が向上する。【００５１】
一方、前記官能基は、その後に形成する高分子有機膜とも反応するようになるので、前記密着促進剤と前記高分子有機膜との密着力も向上する。したがって、上述のように加水分解反応及び脱水反応を経た密着促進剤が基板Ｓと前記高分子有機膜との間に介在することにより、基板Ｓと前記高分子有機膜との密着力が向上するようになる。【００５２】
なお、本実施形態では、前記密着促進剤を含む原液Ｌ１と水Ｌ２とをそれぞれ別に準備しているので、前記密着促進剤（原液Ｌ１）の蒸気の量と（水Ｌ２からの）水蒸気の量とをそれぞれ独立して制御することができる。すなわち、目的とする基板Ｓ表面への密着促進剤及び水の供給量を自在に制御することができるので、上述した加水分解等の度合いを自在に制御することができるようになる。したがって、基板Ｓと前記高分子有機膜との密着力を自在に制御することができるようになる。【００５３】
なお、本実施形態においても、上記加熱脱水反応は、図２に示すようにして別バッチで行うこともできる。【００５４】
（第３の実施形態）
図６は、本発明の表面処理装置の構成のその他の例を概略的に示す構成図である。なお、本実施形態は、上記第２の処理装置及び上記第２の処理方法であって、上記第２の実施形態の変形例に相当する。【００５５】
図６に示す表面処理装置３０では、処理容器３１内に図示しない基板ホルダーによって基板Ｓが保持されているとともに、この処理容器３１とは別に、第１の保持容器３２及び第２の保持容器３３をそれぞれ収納するための第１の保持室３６及び第２の保持室３７が別途設けられている。そして、第１の保持室３６及び第２の保持室３７において、それぞれ第１の保持容器３２の下方及び第２の保持容器３３の下方には、それぞれ第１の気化用ヒータ３４及び第２の気化用ヒータ３５が設けられている。第１の保持容器３２内には、例えばシランカップリング剤等の密着促進剤の原液Ｌ１が入れられており、第３の保持容器３３内には、水が入れられている。【００５６】
処理容器３１と第１の保持室３６及び第２の保持室３７とは、それぞれ配管３８及び３９を介して連結されている。なお、本実施形態では、図６に示すように、配管３８及び３９は途中で連結されているが、必ずしも連結することなく、配管３８で処理容器３１と第１の保持室３６とを連結し、配管３９で処理容器３１と第２の保持室３７とを連結するようにしてもよい。【００５７】
また、本実施形態においても、処理容器３１内において、図示しない加熱脱水用ヒータが基板Ｓに近接して設けられている。【００５８】
なお、第１の気化用ヒータ３４及び第２の気化用ヒータ３５は抵抗加熱方式など汎用の方式を用いたヒータとすることができる。また、上記加熱脱水用ヒータも汎用のものから構成することができる。【００５９】
次に、図６に示す表面処理装置３０を用いた表面処理方法について説明する。最初に、第１の気化用ヒータ３４及び第２の気化用ヒータ３５によって、それぞれ第１の保持容器３２内に入った密着促進剤の原液Ｌ１及び第２の保持容器３３内に入った水Ｌ２を加熱し、原液Ｌ１及び水Ｌ２を気化させる。この際、第１の気化用ヒータ３４及び第２の気化用ヒータ３５は、原液Ｌ１及び水Ｌ２から十分な量の蒸気が生成されるとともに、前記密着促進剤が所定の混合比以上となるような温度に設定する。例えば、第１の気化用ヒータ３４は、約２００℃以上、具体的には２５０℃〜２６０℃に加熱する。一方、第１の気化用ヒータ３５は、８０℃〜１００℃に加熱する。【００６０】
第１の保持容器３２の原液Ｌ１から気化した密着促進剤蒸気及び第２の保持容器３３の水Ｌ２から気化した水蒸気は、それぞれ上方に拡散し、配管３８及び３９を通って処理容器３１内に導入され、基板Ｓの表面に付着して凝集する。このとき、基板Ｓの表面では前記密着促進剤が水の存在下で加水分解され、第１の実施形態同様に、その表面には反応性に富む官能基が形成される。例えば、前記密着促進剤としてシランカップリング剤を用いた場合は、水酸基が形成される。【００６１】
なお、配管３８及び３９のコンダクタンスが小さいような場合は、上述のようにして前記密着促進剤蒸気及び前記水蒸気を処理容器３１内へ導入することが困難になるので、配管３８及び３９内に上記密着促進剤及び水蒸気とともにキャリアガスを流し、前記密着促進剤蒸気及び前記水蒸気の処理容器３１内への導入をアシストすることもできる。【００６２】
次いで、上述したように、基板Ｓの表面を上記加熱脱水用ヒータで加熱し、加水分解後の前記密着促進剤に対して脱水縮合反応を生ぜしめる。すると、前記密着促進剤の表面に露出した前記官能基が基板Ｓと反応し、強固に結合するようになる。したがって、前記密着促進剤と基板Ｓとの密着力が向上する。【００６３】
一方、前記官能基は、その後に形成する高分子有機膜とも反応するようになるので、前記密着促進剤と前記高分子有機膜との密着力も向上する。したがって、上述のように加水分解反応及び脱水反応を経た密着促進剤が基板Ｓと前記高分子有機膜との間に介在することにより、基板Ｓと前記高分子有機膜との密着力が向上するようになる。【００６４】
なお、本実施形態でも、前記密着促進剤を含む原液Ｌ１と水Ｌ２とをそれぞれ別に準備しているので、前記密着促進剤（原液Ｌ１）の蒸気の量と（水Ｌ２からの）水蒸気の量とをそれぞれ独立して制御することができる。すなわち、目的とする基板Ｓ表面への密着促進剤及び水の供給量を自在に制御することができるので、上述した加水分解等の度合いを自在に制御することができるようになる。したがって、基板Ｓと前記高分子有機膜との密着力を自在に制御することができるようになる。【００６５】
なお、本実施形態においても、上記加熱脱水反応は、図２に示すようにして別バッチで行うこともできる。【００６６】
（第４の実施形態）
本実施形態では、上述した実施形態における表面処理装置及び表面処理方法を用いた成膜装置及び成膜方法について説明する。【００６７】
図７は、本発明の成膜装置の一例を概略的に示す構成図である。図７に示す成膜装置４０は成膜容器４１を有し、成膜容器４１の内部には図示しないボートなどの基板支持容器で複数の基板Ｓが互いに離隔するようにして保持されている。また、成膜容器４１の下面には、上記実施形態で得た密着促進剤蒸気及び水蒸気を導入するための配管４２、及び原料モノマーを導入するための配管４３が交互に設けられている。さらに、成膜容器４１の右方には、図示しない排気系に接続された排気管４５が設けられている。【００６８】
なお、配管４３には、図１及び図５に示すような保持容器１２等、又は図６に示すような破線で囲った部分が連結され、気化された密着促進剤水溶液等が成膜容器４１内に導入されるようになっている。但し、基板Ｓは成膜容器４１内に配置されているので、図１及び図５並びに図６に示す表面処理装置１０及び２０、３０における加熱脱水用ヒータは、処理容器１１、２１及び３１ではなく、成膜容器４１内に設ける。【００６９】
図７に示す成膜装置４０では、最初に上述した図１及び図５並びに図６に示す表面処理装置１０及び２０、３０で説明したように、保持容器１２等あるいは保持室３６等において、密着促進剤蒸気及び水蒸気を生成した後、配管４３を介して成膜容器４１内に導入し、成膜容器４１内（の基板Ｓの表面）において上記加水分解反応及び加熱脱水反応を生ぜしめる（前処理）。なお、余分な密着促進剤蒸気等は、排気管４５を介して成膜容器４１から外部に排気する。【００７０】
次いで、基板Ｓを所定温度に保持し、配管４２から原料モノマーを成膜容器４１内に導入し、熱重合反応を生ぜしめて、基板Ｓの表面に高分子有機膜を形成する。前記前処理によって、基板Ｓと上記高分子有機膜との間には、上記密着促進剤が介在しているので、基板Ｓと上記高分子有機膜との密着力が向上する。【００７１】
なお、上記熱重合反応に寄与しない余分な原料モノマーは、排気管４５を介して成膜容器４１から外部に排気する。【００７２】
（第５の実施形態）
図８は、本発明の成膜装置の他の例を概略的に示す構成図である。図８に示す成膜装置５０は第１の成膜容器５１Ａ及び第２の成膜容器５１Ｂを有し、これらの成膜容器はゲートバルブ５７を介して互いに連結されている。また、第１の成膜容器５１Ａの下面には、上記実施形態で得た密着促進剤蒸気及び水蒸気を導入するための配管５２が設けられ、第２の成膜容器５１Ｂの下面には、原料モノマーを導入するための配管５３が設けられている。さらに、各成膜容器の右方には、図示しない排気系に接続された排気管５５Ａ及び５５Ｂが設けられている。【００７３】
第１の成膜容器５１Ａの内部には図示しないボートなどの基板支持容器で複数の基板Ｓが互いに離隔するようにして保持されている。【００７４】
なお、配管５２には、図１及び図５に示すような保持容器１２等、又は図６に示すような破線で囲った部分が連結されており、気化された密着促進剤水溶液等が成膜容器５１Ａ内に導入されるようになっている。この場合も、基板Ｓは成膜容器５１Ａ内に配置されているので、図１及び図５並びに図６に示す表面処理装置１０及び２０、３０における加熱脱水用ヒータは、処理容器１１及び２１、３１ではなく、成膜容器４１Ａ内に設ける。【００７５】
また、配管５３からは原料モノマーが成膜容器５１Ｂ内に導入されるようになっている。【００７６】
すなわち、本実施形態の成膜装置５０は、第１の成膜容器５１Ａ内で上記水含有密着促進剤蒸気（水蒸気及び密着促進剤蒸気）による基板Ｓの前処理を行い、第２の成膜容器５１Ｂ内で原料モノマー導入による成膜処理を行うように構成されている。【００７７】
図８に示す成膜装置５０では、最初に上述した図１及び図５並びに図６に示す表面処理装置１０及び２０、３０で説明したように、保持容器１２等あるいは保持室３６等において、密着促進剤蒸気及び水蒸気を生成した後、配管５２を介して第１の成膜容器５１Ａ内に導入し、成膜容器５１Ａ内（の基板Ｓの表面）において上記加水分解反応及び加熱脱水反応を生ぜしめる（前処理）。なお、余分な密着促進剤蒸気等は、排気管５５Ａを介して成膜容器５１Ａから外部に排気する。【００７８】
次いで、基板Ｓ（上記基板支持容器）を第２の成膜容器５１Ｂ内に移動させた後、所定温度に保持し、配管５３から原料モノマーを第２の成膜容器５１Ｂ内に導入し、熱重合反応を生ぜしめて、基板Ｓの表面に高分子有機膜を形成する。前記前処理によって、基板Ｓと上記高分子有機膜との間には、上記密着促進剤が介在しているので、基板Ｓと上記高分子有機膜との密着力が向上する。【００７９】
なお、第１の成膜容器５１Ａ及び第２の成膜容器５１Ｂ間に設けたゲートバルブ５７は、上記前処理及び成膜処理の間は閉状態とし、各容器中の雰囲気が互いに干渉しないようにする。また、上記熱重合反応に寄与しない余分な原料モノマーは、排気管５５Ｂを介して成膜容器５１Ｂから外部に排気する。【００８０】
以上、本発明を上記具体例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能である。
【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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【国際調査報告】
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