(57)【要約】【課題】本発明の目的は、メンテナンスが容易な成膜装置を提供すること。【解決手段】本発明の成膜装置は、基材に飛来物を飛来させ、該飛来物の堆積により前記基材上に膜を形成するための成膜装置であって、成膜装置の前記飛来物と接触し得る部分の少なくとも一部に、前記飛来物との親和性を低減または消失させる処理が施されていることを特徴とする。前記処理は、前記飛来物と接触し得る部分のほぼ全てに施されている。前記飛来物と接触し得る部分の一部に、前記処理が施されていない。前記処理は、前記飛来物との親和性の低い官能基を導入するものである。前記官能基は、フッ素を有するものである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材に飛来物を飛来させ、該飛来物を堆積させて前記基材上に膜を形成するための成膜装置であって、
成膜装置の前記飛来物と接触し得る部分の少なくとも一部に、前記飛来物との親和性を低減または消失させる処理が施されていることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記処理は、前記飛来物と接触し得る部分のほぼ全てに施されている請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記飛来物と接触し得る部分の一部に、前記処理が施されていない請求項１または２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記処理は、前記飛来物との親和性の低い被膜を形成するものである請求項１ないし３のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項５】
前記被膜は、前記飛来物との親和性の低い官能基を有している請求項４に記載の成膜装置。
【請求項６】
前記官能基は、フッ素を有するものである請求項５に記載の成膜装置。
【請求項７】
前記被膜は、フルオロアルキルエーテル基を有するものである請求項４ないし６のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項８】
前記被膜は、アルキルエーテル基を有するものである請求項４ないし６のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項９】
前記被膜は、主としてポリジメチルシロキサンで構成されたものである請求項４ないし６のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項１０】
前記処理は、カップリング剤を用いて施されたものである請求項１ないし９のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項１１】
前記処理は、界面活性剤を用いて施されたものである請求項１ないし１０のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項１２】
前記処理は、プラズマ処理である請求項１ないし１１のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項１３】
気相成膜法に適用されるものである請求項１ないし１２のいずれかに記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、膜を形成するのに、例えば、気相成膜装置が、広く利用されている（例えば、特許文献１参照。）。
一般に、気相成膜装置は、任意の方法により膜を形成するための材料（膜形成材料）を微粒子化して、基材上に飛来させ、堆積させることによって、基材上の膜を形成させるものである。このような装置で成膜した場合、比較的薄く、かつ、均一な膜を容易に形成することができる。
ところが、従来の成膜装置では、微粒子化した膜形成材料が、膜を形成すべき部位以外の部位、例えば、装置のチャンバの壁面等に付着してしまい、装置内の清掃が困難であった。また、付着したまま使用し続けると、故障の原因となることもあった。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−９３８６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、メンテナンスが容易な成膜装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような目的は、下記の本発明により達成させる。
本発明の成膜装置は、基材に飛来物を飛来させ、該飛来物を堆積させて前記基材上に膜を形成するための成膜装置であって、
成膜装置の前記飛来物と接触し得る部分の少なくとも一部に、前記飛来物との親和性を低減または消失させる処理が施されていることを特徴とする。
これにより、装置内への飛来物の不本意な付着を防止することができ、成膜装置のメンテナンスが容易なものとなる。
【０００６】
本発明の成膜装置では、前記処理は、前記飛来物と接触し得る部分のほぼ全てに施されていることが好ましい。
これにより、より確実に装置内への飛来物の不本意な付着を防止することができ、装置内の清掃をより容易なものとすることができ、成膜装置のメンテナンスがより容易なものとなる。
【０００７】
本発明の成膜装置では、前記飛来物と接触し得る部分の一部に、前記処理が施されていないことが好ましい。
これにより、成膜装置内に不本意に付着しようとする飛来物を、処理が施されていない部位に集めることができる。その結果、その部分だけを清掃すればよくなり、成膜装置のメンテナンスがより容易なものとなる。さらに、回収した飛来物を再利用することが可能となる。
【０００８】
本発明の成膜装置では、前記処理は、前記飛来物との親和性の低い被膜を形成するものであることが好ましい。
これにより、大掛かりな設備を必要とせず、容易かつ精度よく、処理を施すことができる。
本発明の成膜装置では、前記被膜は、前記飛来物との親和性の低い官能基を有していることが好ましい。
これにより、例えば、飛来物の撥液性が低い（親液性が高い）場合、より確実に装置内への飛来物の不本意な付着を防止することができる。
【０００９】
本発明の成膜装置では、前記官能基は、フッ素を有するものであることが好ましい。
これにより、例えば、飛来物の撥液性が低い（親液性が高い）場合、より確実に装置内への飛来物の不本意な付着を防止することができる。
本発明の成膜装置では、前記被膜は、フルオロアルキルエーテル基を有するものであることが好ましい。
これにより、例えば、飛来物の撥液性が低い（親液性が高い）場合、より確実に装置内への飛来物の不本意な付着を防止することができる。
【００１０】
本発明の成膜装置では、前記被膜は、アルキルエーテル基を有するものであることが好ましい。
これにより、例えば、飛来物の撥液性が低い（親液性が高い）場合、より確実に装置内への飛来物の不本意な付着を防止することができる。
本発明の成膜装置では、前記被膜は、主としてポリジメチルシロキサンで構成されたものであることが好ましい。
これにより、例えば、飛来物の撥液性が低い（親液性が高い）場合、より確実に装置内への飛来物の不本意な付着を防止することができる。
【００１１】
本発明の成膜装置では、前記処理は、カップリング剤を用いて施されたものであることが好ましい。
これにより、飛来物と接触し得る部分に、容易かつ確実に飛来物との親和性の低い官能基を導入することができる。
本発明の成膜装置では、前記処理は、界面活性剤を用いて施されたものであることが好ましい。
これにより、飛来物と接触し得る部分に、容易かつ確実に飛来物との親和性の低い官能基を導入することができる。
【００１２】
本発明の成膜装置では、前記処理は、プラズマ処理であることが好ましい。
これにより、飛来物と接触し得る部分に、容易かつ確実に飛来物との親和性の低い官能基を導入することができる。
本発明の成膜装置では、気相成膜法に適用されるものであることが好ましい。
これにより、メンテナンスの容易な成膜装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の成膜装置について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の成膜装置を模式的に表した縦断面図である。なお、以下の説明では、図１中の上側を「上部」、下側を「下部」と言う。
本発明の成膜装置は、基材に飛来物を飛来させ、該飛来物の堆積により前記基材上に膜を形成するための成膜装置であって、成膜装置の前記飛来物と接触し得る部分の少なくとも一部に、前記飛来物との親和性を低減または消失させる処理が施されていることに特徴を有している。
【００１４】
本発明の成膜装置を用いて発生させる飛来物は、膜材料またはその前駆体が、例えば、原子、分子、イオン、ラジカル等となったものである。
膜材料としては、特に限定されないが、例えば、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｓｃ、Ｙ、Ｙｂ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｃｓ、Ｒｂ、またはこれらを含む合金のような各種金属材料、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、アンチモン錫酸化物（ＡＴＯ）、フッ素含有インジウム錫酸化物（ＦＴＯ）のような各種酸化物系材料、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ等のカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、ＣＮナノチューブ、ＣＮナノファイバー、ＢＣＮナノチューブ、ＢＣＮナノファイバー、炭素繊維のような各種炭素系材料、各種有機材料等が挙げられる。
【００１５】
また、膜材料の前駆体（以下、単に「前駆体」と言う。）としては、種々の反応により、前記膜材料に変化するものである。この前駆体を膜材料に変化させる反応としては、例えば、熱分解反応、不均等化反応、重合反応、酸化反応、還元反応、窒化反応、炭化反応、ホウ化反応等が挙げられる。
具体的には、飛来物としては、例えば、膜材料または前駆体を加熱することにより生じた蒸発粒子、または、この蒸発粒子がプラズマやレーザー光等によりイオン化されたもの、スパッタリングにより膜材料または前駆体で構成されたターゲットから叩き出されたスパッタ粒子、ガス状の膜材料または前駆体が熱、プラズマやレーザー光等によりラジカル化されたもの等が挙げられる。
このような飛来物は、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、化学的気相成膜法（ＣＶＤ法）の成膜過程で容易に発生させることができる。すなわち、本発明の成膜装置は、これらの気相成膜法に好適に適用されるものである。
【００１６】
次に、本発明の成膜装置の構成の一例について説明する。
なお、以下の説明では、一例として、本発明の成膜装置を、真空蒸着法に適用した場合、すなわち、真空蒸着装置に適用した場合について説明する。
図１に示す成膜装置（真空蒸着装置）１０は、チャンバ（真空チャンバ）１１と、このチャンバ１１内に設置され、基材（成膜対象物）２を保持する基材ホルダー（成膜対象物保持部）１２と、チャンバ１１内に設置され、膜材料１３を気化させることにより基材上に供給するルツボ（膜材料供給部）１４とを有している。
【００１７】
また、チャンバ１１には、その内部の気体を排出して圧力を制御する排気ポンプ（減圧手段）１８が接続されている。
基材ホルダー１２は、チャンバ１１の天井部に取り付けられている。この基材ホルダー１２は、回動可能となっている。これにより、基材２上に膜を均質かつ均一な厚さで成膜することができる。
【００１８】
基材ホルダー１２に対面する位置、すなわち、チャンバ１１の底部には、ルツボ１４が設置されている。これにより、基材２へ到達する膜材料の分布を均一にすることができ、その結果、均質かつ均一な厚さの膜を得ることができる。
このルツボ１４は、加熱手段を備えており、これにより、ルツボ１４内の膜材料１３が加熱、蒸発（気化）する。
【００１９】
なお、加熱手段の加熱方式は、特に限定されず、例えば、抵抗加熱、電子ビーム加熱等いずれでもよい。
また、ルツボ１４および基材ホルダー１２の近傍には、それぞれ、これらを覆うことができる第１のシャッター２１および第２のシャッター２２が配設されている。
これらシャッター２１、２２は、それぞれ、膜材料１３および基材２が、不用な成膜雰囲気等に曝されるのを防ぐためのものである。
【００２０】
本発明の成膜装置では、成膜装置の前述したような飛来物と接触し得る部分の少なくとも一部に、飛来物に対する親和性を低減または消失させる処理（親和性低減消失処理）が施されていること特徴とする。これにより、装置内への飛来物の不本意な付着を防止することができ、装置内の清掃を容易なものとすることができ、また、成膜装置のメンテナンスが容易なものとなる。また、一般にこのような成膜装置は高価なものため、本発明のように、装置内に飛来物に対する親和性を低減または消失させる処理が施されていると、成膜装置の寿命を長くすることができ、経済的にも効果がある。
【００２１】
これに対して、成膜装置の飛来物と接触し得る部分のいずれにもこのような処理が施されていないと、飛来物が成膜装置内の種々な部位に付着してしまい、成膜装置のメンテナンスが困難となってしまう。
ここで、「飛来物に対する親和性」とは、処理を施した部位（低親和性領域１５）に対する飛来物またはその集合物（クラスタ）の付着のし易さを意味する。
【００２２】
飛来物に対する親和性を低減または消失させる処理は、飛来物と接触し得る部分のほぼ全てに施されていてもよいし、このような処理が施されていない部位（高親和性領域１６）があってもよい。
このような処理（親和性低減消失処理）が、飛来物と接触し得る部分のほぼ全てに施されている場合、より確実に装置内への飛来物の不本意な付着を防止することができ、装置内の清掃をより容易なものとすることができ、成膜装置のメンテナンスがより容易なものとなる。
【００２３】
また、処理（親和性低減消失処理）が施されていない部位（高親和性領域１６）がある場合、すなわち、飛来物と接触し得る部分の一部に処理が施されていない場合、成膜装置内に不本意に付着しようとする飛来物を、処理が施されていない部位に選択的に集めることができる。その結果、その部分だけを清掃すればよくなり、成膜装置のメンテナンスがより容易なものとなる。このような高親和性領域１６は、飛来物と接触し得る部分全体に親和性低減消失処理を施した後、例えば、特定の部位を削ったり、飛来物との親和性を向上させるような処理を施したりして、設けられたものであってもよい。また、このような高親和性領域１６は、成膜装置の比較的下部に設けられているのが好ましい。これにより、より容易にメンテナンスを行うことができる。
【００２４】
この処理（親和性低減消失処理）の方法としては、例えば、飛来物との親和性の低い被膜を形成する方法、表面に鏡面化処理等を施す方法等が挙げられるが、これらのうち、飛来物との親和性の低い被膜を形成する方法を用いるのが好ましい。かかる方法によれば、大掛かりな設備を必要とせず、容易かつ精度よく、処理を施すことができる。
飛来物との親和性の低い被膜を形成する場合、形成する被膜は、成膜装置の構成材料や飛来物の種類等によって、例えば、次のようにすることができる。
【００２５】
Ｉ：飛来物の撥液性が低い（親液性が高い）場合、飛来物と接触し得る部分に、高い撥液性を有する被膜を形成する。
II：飛来物の撥液性が高い（親液性が低い）場合、飛来物と接触し得る部分に、高い親液性を有する被膜を形成する。
高い撥液性を有する被膜としては、主として、例えば、ポリジメチルシロキサンをはじめとするポリシロキサン、パーフルオロポリエーテル基を有するシロキサン等で構成されたものが挙げられる。中でも、主として、ポリジメチルシロキサンで構成されたものを形成するのが好ましい。これにより、例えば、飛来物の撥液性が低い（親液性が高い）場合、より確実に装置内への飛来物の不本意な付着を防止することができる。
【００２６】
また、高い親液性を有する被膜としては、主として、例えば、酸化シリコン被膜、酸化チタン被膜等で構成されたものが挙げられる。
このような被膜を形成する方法としては、特に限定されず、例えば、各種塗布法、噴霧法、プラズマ重合法等が挙げられる。
また、このような被膜を形成する方法としては、例えば、飛来物と接触し得る部分に任意の膜を形成し、その後、表面処理を施すことにより、飛来物との親和性の低い官能基を導入する方法が挙げられる。
飛来物との親和性の低い官能基を導入する方法を用いる場合、飛来物の種類等によって、例えば、次のような官能基を導入する。
【００２７】
Ｉ’：飛来物の撥液性が低い（親液性が高い）場合、高い撥液性を有する官能基を導入する。
II’：飛来物の撥液性が高い（親液性が低い）場合、高い親液性を有する官能基を導入する。
ここで、高い撥液性を有する官能基としては、例えば、フルオロアルキル基、フルオロアルキルエーテル基等のフッ化炭素基、アルキル基、アルキルエーテル基、ビニル基、エポキシ基、スチリル基、メタクリロキシ基等の炭化水素基等が挙げられる。中でも、フルオロアルキルエーテル基、アルキルエーテル基を導入するのが好ましい。これにより、例えば、飛来物の撥液性が低い（親液性が高い）場合、より確実に装置内への飛来物の不本意な付着を防止することができる。
【００２８】
また、特に、フッ素を有する官能基であるフッ化炭素基を導入すると、より高い撥液性を付与することができる。これにより、例えば、飛来物の撥液性が低い（親液性が高い）場合、より確実に装置内への飛来物の不本意な付着を防止することができる。
また、高い親液性を有する官能基としては、例えば、アミノ基、水酸基、カルボキシル基等が挙げられる。
【００２９】
このような官能基を飛来物と接触し得る部分に導入する方法としては、例えば、導入する官能基を有するカップリング剤または界面活性剤等による表面処理や、プラズマ処理等が挙げられる。かかる方法によれば、飛来物と接触し得る部分に、容易かつ確実に導入することができる。
カップリング剤としては、例えば、シラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、ジルコニウム系カップリング剤、有機リン酸系カップリング剤、シリルパーオキサイド系カップリング剤等を用いることができる。このようなカップリング剤を用いることにより、飛来物と接触し得る部分に、より容易かつ確実に高い撥液性を有する官能基を導入する（結合させる）ことができる。
【００３０】
また、界面活性剤としては、例えば、導入する官能基を終端に有する各種界面活性剤等を用いることができる。このような界面活性剤を用いることにより、飛来物と接触し得る部分に、より容易かつ確実に高い撥液性を有する官能基を導入する（結合させる）ことができる。
処理を施す前の部位と処理を施した後の部位とは、次のような関係を満足するのが好ましい。すなわち、処理を施した後の部位に対する純水の接触角をＡ［°］とし、処理を施す前の部位に対する純水の接触角をＢ［°］としたとき、｜Ａ−Ｂ｜≧１５なる関係を満足するのが好ましく、｜Ａ−Ｂ｜≧３０なる関係を満足するのがより好ましく、｜Ａ−Ｂ｜≧５０なる関係を満足するのがさらに好ましい。処理を施す前の部位と処理を施した後の部位とが、前記関係を満足することにより、処理を施した部位に飛来物が不本意に付着するのをより確実に防止することができる。
【００３１】
例えば、シラン系カップリング剤を用いてフッ化炭素基を導入する場合、例えば、表面に水酸基を有する部材（部位）に対し、シラン系カップリング剤として、例えば、トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチルトリエトキシシラン、トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチルトリメトキシシラン、トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチルトリクロロシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン等を用いることにより導入することができる。
【００３２】
また、シラン系カップリング剤を用いて炭化水素基を導入する場合、例えば、表面に水酸基を有する膜に対して、シラン系カップリング剤として、例えば、アルキル基、ビニル基、エポキシ基、スチリル基、メタクリロキシ基等を有するもの等を用いることにより導入することができる。
また、シラン系カップリング剤を用いてアミノ基を導入する場合、例えば、表面に水酸基を有する膜に対して、シラン系カップリング剤として、例えば、３-アミノプロピルトリエトキシシラン等を用いることにより導入することができる。
【００３３】
界面活性剤を用いてフッ化炭素基を導入する場合、例えば、各種フッ素系界面活性剤等の界面活性剤を吸着させることにより導入することができる。
また、界面活性剤を用いて炭化水素基を導入する場合、例えば、末端に炭化水素基を有する界面活性剤等を吸着させることにより導入することができる。
また、界面活性剤を用いて水酸基を導入する場合、例えば、末端に水酸基を有する界面活性剤を吸着させることにより導入することができる。
【００３４】
また、プラズマ処理によりフッ化炭素基を導入する場合、例えば、プラズマ処理装置内に、Ａｒ、ＣＦ４、Ｃ８Ｆ１８を、それぞれ５０〜３００ｓｃｃｍ（より具体的には約１００ｓｃｃｍ）、５０〜３００ｓｃｃｍ（より具体的には約１００ｓｃｃｍ）、２００〜５００ｓｃｃｍ（より具体的には約２５０ｓｃｃｍ）の流量で導入し、装置内を０．８Ｔｏｒｒの圧力に保ち、パワー３００〜５００Ｗ（より具体的には約４００Ｗ）にて１５〜６０分間（より具体的には約３０分間）プラズマ重合を行うことにより、フッ化炭素基を導入することができる。
【００３５】
また、プラズマ処理により炭化水素基を導入する場合、例えば、プラズマ処理装置内に、Ａｒ、ＣＨ４、Ｃ６Ｈ６を、それぞれ５０〜３００ｓｃｃｍ（より具体的には約１００ｓｃｃｍ）、５０〜３００ｓｃｃｍ（より具体的には約１００ｓｃｃｍ）、２００〜５００ｓｃｃｍ（より具体的には約２５０ｓｃｃｍ）の流量で導入し、装置内を１．０Ｔｏｒｒの圧力に保ち、パワー３００〜６００Ｗ（より具体的には約４００Ｗ）にて１５〜６０分間（より具体的には約３０分間）プラズマ重合を行うことにより、炭化水素基を導入することができる。
【００３６】
以上、本発明の成膜装置を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、本発明の成膜装置では、各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。
また、前述した実施形態では、本発明の成膜装置として、真空蒸着装置に適用した場合について説明したが、これに限定されず、例えば、スパッタリング装置、イオンプレーティング装置、化学的気相成膜装置等の気相成膜装置等に適用することができる。
【００３７】
また、前述した実施形態では、本発明の装置を気相成膜法に適用した場合について説明したが、これに限定されず、例えば、溶射法等の方法にも適用することができる。
また、前述した実施形態では、膜を形成した後、表面処理を施すことで飛来物との親和性の低い官能基を導入する場合について説明したが、これに限定されず、膜を形成せずに、例えば、成膜装置内の飛来物と接触し得る部分に、直接、表面処理を施して飛来物との親和性の低い官能基を導入するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の成膜装置を模式的に表した縦断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
２……基材  １０……成膜装置  １１……チャンバ  １２……基材ホルダー  １３……膜材料  １４……ルツボ  １５……低親和性領域  １６……高親和性領域  １８……排気ポンプ  ２１……第１のシャッター、２２……第２のシャッター
【図１】
2005240163.tif 000002