(57)【要約】【課題】簡素かつ低コストの構成で、基材上への均一なガス供給を可能にして高質の表面処理を実現する。【解決手段】搬送される基材１２の表面に向けて表面処理用ガスを供給すべく、円筒状外周面を有する回転体２４の前記外周面と基材１２の表面との間にガス供給口１８Ａ及びガス吸引口１８Ｂを有する対向部材１４ｂを介在させた状態で前記回転体２４を回転させる。この回転により、回転体外周面にガスを巻き込んで前記回転体２４と対向部材１４ｂとの隙間２３に導き、その隙間２３の手前側から前記ガス供給口１８Ａを通じて基材１２の表面に供給するとともに、その回転に伴う圧力降下で基材１２の表面近傍のガスを前記ガス吸引口１８Ｂを通じて回転体外周面側に吸引する。これにより、前記ガス供給口１８Ａから基材表面上を通って前記ガス吸引口１８Ｂに至る安定したガスの流れを形成することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定方向に基材を搬送する基材搬送手段と、前記基材の表面に向けて表面処理用ガスを供給するガス供給手段とを備えた表面処理装置において、
前記ガス供給手段は、円筒状外周面を有し、回転の中心軸が前記基材の搬送方向に対して略垂直な方向を向くように配置された回転体と、前記回転体をその中心軸回りに回転させる回転駆動手段と、前記回転体の外周面と前記基材の表面との間に介在し、かつ、前記回転体の外周面に対して隙間をおいて対向する位置に設けられた対向部材とを備え、
前記対向部材は、回転する前記回転体の外周面に巻き込まれて前記隙間に導かれる表面処理用ガスを前記隙間よりも前記回転体の回転方向上流側の位置から前記基材の表面に供給するためのガス供給口と、前記隙間よりも前記回転体の回転方向下流側の領域において前記回転体の外周面近傍と前記基材の表面近傍との間に発生する圧力差を利用して前記基材の表面近傍のガスを前記回転体の外周面側に吸引するためのガス吸引口とを有し、前記ガス供給口から前記基材の表面側に供給されたガスが前記基材の表面上を通って前記ガス吸引口へ吸引されるガスの流れが形成されるように構成されていることを特徴とする表面処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の表面処理装置において、前記ガス供給口は前記回転体の回転軸方向と平行な方向に延びるスリット形状をなしていることを特徴とする表面処理装置。
【請求項３】
請求項２記載の表面処理装置において、前記ガス吸引口は前記回転体の回転軸方向と平行な方向に延びるスリット形状をなしていることを特徴とする表面処理装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の表面処理装置において、前記ガス吸引口が、前記基材の表面と直交する方向に対して、前記ガス吸引口に対向する側の前記回転体の外周面に沿う向きに傾斜していることを特徴とする表面処理装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の表面処理装置において、前記対向部材に表面処理用プラズマを生成するための電界を形成する電界形成手段が設けられていることを特徴とする表面処理装置。
【請求項６】
請求項５記載の表面処理装置において、前記電界形成手段として、前記ガス供給口を挟む位置にプラズマ生成用電極対が設けられ、前記プラズマ生成用電極対により前記ガス供給口内にプラズマが形成されるように構成されていることを特徴とする表面処理装置。
【請求項７】
請求項５記載の表面処理装置において、前記電界形成手段として、前記対向部材の前記基材の表面に対向する側に、プラズマ生成用電極が設けられ、前記プラズマ生成用電極と前記基材との間にプラズマが形成されるように構成されていることを特徴とする表面処理装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の表面処理装置において、前記回転体を格納し、かつ、その内部に表面処理用ガスが導入される回転体格納容器を備え、前記回転体格納容器の特定部分が、前記回転体の外周面と前記基材の表面との間に介在し、かつ、前記回転体の外周面に対して隙間をおいて対向する対向部材を構成していることを特徴とする表面処理装置。
【請求項９】
特定方向に基材を搬送する基材搬送操作と、その基材の表面に向けて表面処理用ガスを供給するガス供給操作とを含む表面処理方法において、前記基材搬送動作は、請求項１〜８のいずれかに記載の表面処理装置における対向部材に対して前記装置の回転体と反対の側から前記基材が対向するように前記対向部材に沿って前記基材を搬送するものであり、前記ガス供給操作は、前記回転体を回転駆動することによりその外周面に表面処理用ガスを巻き込み、その巻き込んだ表面処理用ガスを前記隙間よりも前記回転体の回転方向上流側の位置から前記ガス供給口を通じて前記基材の表面に供給するとともに、前記隙間よりも前記回転体の回転方向下流側の領域において前記回転体の外周面近傍と前記基材の表面近傍との間に発生する圧力差を利用して前記基材の表面近傍のガスを前記ガス吸引口から前記回転体の外周面側に吸引することにより、前記ガス供給口から前記基材の表面上を通って前記ガス吸引口に至るガスの流れを形成する操作を含むことを特徴とする表面処理方法。
【請求項１０】
請求項９記載の表面処理方法において、前記回転体から前記基材の表面に至るまでの領域内でプラズマ生成用の電界を形成して前記電界を形成した位置に前記表面処理用ガスを供給することにより前記基材の表面をプラズマ処理することを特徴とする表面処理方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の表面処理方法において、前記プラズマ処理は前記基材の表面に薄膜を形成する処理を含むものであり、前記薄膜の原料となる薄膜原料ガスを前記表面処理用ガスに含ませ、前記薄膜原料ガスを前記プラズマによって化学反応させることにより前記基材の表面に薄膜を形成することを特徴とする表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ等による化学反応を利用して、ガラス基板等の基材の表面に各種酸化物膜の形成、およびその他の表面処理を施すための方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、化学反応を利用して成膜等の処理を行う手段として、特許文献１に記載されるように、基材と対向配置されるプラズマ発生用の電極を略円柱状とし、かつ、これを高速回転させるようにしたものが開発されるに至っている。この方法は、基材を搬送しながらこれと近接する回転電極を回転させるとともに、前記回転電極に高周波電力（直流電力でもよい）を印加し、前記回転電極の回転により前記回転電極と基材との間に表面処理用ガスが巻き込まれてプラズマが生成されるようにしたものであり、前記プラズマを生成しながら基材を搬送することにより、前記基材表面に薄膜を高速でかつ大気圧に近い圧力で形成することができる。
【０００３】
一方、特許文献２に示されるような遠隔プラズマＣＶＤ法も知られている。この方法は、相対向する電極の少なくとも一方の対向面に固体誘電体を設置しておき、前記電極間に大気圧近傍の圧力下で表面処理用ガスを供給しかつパルス状の電界を印加することにより放電プラズマを生成し、このプラズマを放電空間外に配された基材の表面に誘導して接触させることにより、前記基材表面に膜を付着させるものである。
【特許文献１】特開平９−１０４９８５号公報（第７〜８頁、図１〜図２）
【特許文献２】特開２００２−２３７４８０号公報（第７〜８頁、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された方法では、模式的に図６に示すように、基材１２の表面に対して回転体（回転電極）２４の外周面を直接対向させるものであるため、両者間に形成される微小隙間２０の寸法管理が非常に難しいという不都合がある。
【０００５】
すなわち、前記微小隙間２０が過小であると、基材が搬送ベルト上ではねたり昇温で反ったりするだけでも良好な処理が阻害されるおそれがあるため、前記微小隙間２０の寸法はある程度大きく確保する必要があるが、前記微小隙間２０を大きくするほど基材表面の処理効率が低下してしまう不都合が生じる。すなわち、前記微小隙間２０におけるガス流れの流速分布は同図矢印に示されるように回転体２４の外周面から離れるに従って（すなわち基材１２の表面に近づくに従って）小さくなっていくので、前記微小隙間２０を大きく設定すると、基材表面に処理用ガスを送り込むための流れが弱くなってその他の流れが支配的となり、基材表面に効率良く表面処理用ガスを送り込むことができなくなる不都合が生じる。
【０００６】
その一方、特許文献２に記載されるような遠隔プラズマＣＶＤ法では、前記のような隙間寸法の管理は不要であるが、基材の搬送方向と直交する方向について表面処理用ガスをいかに均等に分布させるかが大きな課題となる。特に成膜処理では、薄膜原料ガスの流れがそのまま形成膜の膜厚分布に影響を与えるため、基材搬送方向と直交する方向についてのガス供給の均一化はきわめて重要な課題である。
【０００７】
ここで、従来の減圧下でのプロセスにおいては、分子の平均自由行程が長いため、適当な間隔でガス噴出孔を設けるだけでもガスを十分に混合して均一な成膜を行うことが比較的容易であったが、大気圧近傍の圧力下では前記ガスの流れが粘性流の領域に入るためガスの均一性を確保することが難しい。
【０００８】
その対策として、前記特許文献２の図６には、ガス導入口に斜板を配することにより、基材搬送方向と直交する方向について圧力損失及び流速を均一化させることが開示されているが、実際の流れは前記のような粘性流の領域であるため、ガス導入口一次側の圧力や、表面処理部における反応圧力、使用するガスの種類といった運転条件に左右され易く、前記条件にかかわらず常に均一なガス流を形成することは難しい。すなわち、様々な運転条件に見合った装置を設計することは非常に困難であり、かかる困難性は基材とプラズマ等の活性源との距離が大きくなるほど顕著となる。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑み、簡素かつ低コストの構成で、基材上への均一なガス供給を可能にして高質でかつ効率の高い表面処理を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、特定方向に基材を搬送する基材搬送手段と、前記基材の表面に向けて表面処理用ガスを供給するガス供給手段とを備えた表面処理装置において、前記ガス供給手段は、円筒状外周面を有し、回転の中心軸が前記基材の搬送方向に対して略垂直な方向を向くように配置された回転体と、前記回転体をその中心軸回りに回転させる回転駆動手段と、前記回転体の外周面と前記基材の表面との間に介在し、かつ、前記回転体の外周面に対して隙間をおいて対向する位置に設けられた対向部材とを備え、前記対向部材は、回転する前記回転体の外周面に巻き込まれて前記隙間に導かれる表面処理用ガスを前記隙間よりも前記回転体の回転方向上流側の位置から前記基材の表面に供給するためのガス供給口と、前記隙間よりも前記回転体の回転方向下流側の領域において前記回転体の外周面近傍と前記基材の表面近傍との間に発生する圧力差を利用して前記基材の表面近傍のガスを前記回転体の外周面側に吸引するためのガス吸引口とを有し、前記ガス供給口から前記基材の表面側に供給されたガスが前記基材の表面上を通って前記ガス吸引口へ吸引されるガスの流れが形成されるように構成されているものである。
【００１１】
また本発明は、特定方向に基材を搬送する基材搬送操作と、その基材の表面に向けて表面処理用ガスを供給するガス供給操作とを含む表面処理方法において、前記基材搬送動作は、前記表面処理装置における対向部材に対して前記装置の回転体と反対の側から前記基材が対向するように前記対向部材に沿って前記基材を搬送するものであり、前記ガス供給操作は、前記回転体を回転駆動することによりその外周面に表面処理用ガスを巻き込み、その巻き込んだ表面処理用ガスを前記隙間よりも前記回転体の回転方向上流側の位置から前記ガス供給口を通じて前記基材の表面に供給するとともに、前記隙間よりも前記回転体の回転方向下流側の領域において前記回転体の外周面近傍と前記基材の表面近傍との間に発生する圧力差を利用して前記基材の表面近傍のガスを前記ガス吸引口から前記回転体の外周面側に吸引することにより、前記ガス供給口から前記基材の表面上を通って前記ガス吸引口に至るガスの流れを形成する操作を含むものである。
【００１２】
前記装置及びこれを使用した方法では、回転体の巻き込みにより前記回転体と対向部材との隙間に導かれた表面処理用ガスを前記隙間よりも回転体回転方向上流側の位置からガス供給口を通じて基材表面に供給し、かつ、基材表面近傍のガスを前記回転体の回転により前記回転体の外周面近傍と前記基材の表面近傍との間に発生する圧力差を利用してガス吸引口から回転体外周面側に吸引するようにしているので、回転体と基材との関係において特に難しい寸法管理を行うことなく、基材表面上に前記ガス供給口からガス吸引口へ向かう安定したガスの流れを形成することができ、その結果、良好な表面処理を効率良く行うことができる。
【００１３】
例えば、前記回転体から前記基材の表面に至るまでの領域内でプラズマ生成用の電界を形成して前記電界を形成した位置に前記表面処理用ガスを供給することにより、前記基材の表面を効率良くプラズマ処理することができる。
【００１４】
特に、前記プラズマ処理が前記基材の表面に薄膜を形成する処理を含むものであり、前記薄膜の原料となる薄膜原料ガスを前記表面処理用ガスに含ませ、前記薄膜原料ガスを前記プラズマによって化学反応させることにより前記基材の表面に薄膜を形成するものでは、前述の安定したガスの流れに加え、ガス吸引口から基材表面付近のパーティクルを吸引除去することによって、良質の成膜を実現することが可能になる。
【００１５】
ただし、本発明にいう「表面処理用ガス」は薄膜原料ガスに限られず、表面処理を行う目的で基材表面へ流すガスを広く含むものであり、例えば表面処理のための化学反応を促進するためのガスや、プラズマを形成するためのガス、処理装置内での流れを維持するために導入されるガス等も含まれる。
【００１６】
一方、前記表面処理装置においては、前記ガス供給口が前記回転体の回転軸方向と平行な方向に延びるスリット形状をなしているのが、より好ましい。このような構成によれば、基材の搬送方向と直交する幅方向についてより均一なガスの供給が可能になる。
【００１７】
さらに、前記ガス吸引口も前記回転体の回転軸方向と平行な方向に延びるスリット形状をなしていれば、前記ガス供給口からガス吸引口に向かうガスの流れをより安定させることができる。
【００１８】
また、前記ガス吸引口が、前記基材の表面と直交する方向に対して、前記ガス吸引口に対向する側の前記回転体の外周面に沿う向きに傾斜していれば、基材表面上のガスをより円滑に回転体側へ吸引させることが可能になる。
【００１９】
本発明装置では、前記対向部材に表面処理用プラズマを生成するための電界を形成する電界形成手段を設けることによって、前述のプラズマ処理を行うことが可能になる。
【００２０】
その場合、前記電界形成手段として、前記ガス供給口を挟む位置にプラズマ生成用電極対が設けられ、前記プラズマ生成用電極対により前記ガス供給口内にプラズマが形成されるような構成とすれば、前記ガス供給口から基材へ供給される表面処理用ガスを確実に前記プラズマに通してその活性化を図ることができる。
【００２１】
あるいは、前記電界形成手段として、前記対向部材の前記基材の表面に対向する側に、プラズマ生成用電極が設けられ、前記プラズマ生成用電極と前記基材との間にプラズマが形成されるように構成しても、前記プラズマによって基材表面上で前記表面処理用ガスを活性化させることができる。
【００２２】
また、前記回転体を格納し、かつ、その内部に表面処理用ガスが導入される回転体格納容器を備え、前記回転体格納容器の特定部分が、前記回転体の外周面と前記基材の表面との間に介在し、かつ、前記回転体の外周面に対して隙間をおいて対向する対向部材を構成しているものとすれば、前記回転体格納容器内の限られた空間に表面処理用ガスを供給して回転体に巻き込ませることにより、必要な表面処理用ガスをより効率良く集中的に基材表面へ導くことが可能になるとともに、その回転体格納容器の壁の一部を前記対向部材に兼用することによって装置の簡略化を図ることができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように本発明は、ガス供給口及びガス吸引口を有する対向部材を回転体と基材表面との間に介在させて前記対向部材を前記回転体に隙間をおいて対向させ、その隙間よりも回転体回転方向上流側の位置から前記ガス供給口を通じて基材表面に供給し、かつ、前記基材の表面近傍のガスを前記回転体の回転に起因して前記回転体の外周面近傍と前記基材の表面近傍との間に発生する圧力差を利用して前記回転体の外周面側に前記ガス吸引口を通じて吸引するようにしたものであり、これによって前記ガス供給口から前記基材の表面上を通って前記ガス吸引口に至るガスの流れを形成するものであるので、簡素かつ低コストの構成で、基材上への均一なガス供給を可能にして高質の表面処理を実現することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明は、チタニア、シリカ、ジルコン、酸化錫などからなる酸化物膜の形成に好適であるが、その他、一般のＣＶＤで成膜可能な全ての材料について本発明の適用が可能である。成膜の際のキャリアガスや酸化のためのガス（例えば酸素を含有するガス）の種類についても薄膜の原料となる薄膜原料ガスの種類に応じて適宜選定すればよい。また、本発明は、成膜の他、例えば基材等のエッチングやスパッタリング、洗浄など、基材等への他の表面処理を行う場合にも適用が可能である。
【００２５】
図１及び図２に示す装置は、図略のチャンバ内に装備されている。同チャンバ内には、特定方向（図１では左右方向）に移動可能な基材搬送台１０が設置されており、前記基材搬送台１０上に基材１２が載置された状態で前記基材１２が水平姿勢を保ちながら前記特定方向（図では左から右に向かう方向）に搬送されるようになっている。そして、前記基材搬送台１０の上方に、後述の回転体２４を格納する回転体格納容器１４が設けられている。
【００２６】
なお、前記基材１２は、表面処理が可能なものであれば特に限定されず、ガラスやプラスチックフィルムが例示される。基材としてガラスを用いる場合、そのガラスの厚さは０．３〜１５ｍｍであることが強度の点で好ましい。
【００２７】
前記回転体格納容器１４は、図例では略直方体状をなし、その天壁１４ａにはガス導入口１６Ａ及びガス導出口１６Ｂが設けられる一方、底壁１４ｂは前記基材１２の表面と平行な状態で前記表面に対向する位置に配されており、前記底壁１４ｂにガス供給口１８Ａ及びガス吸引口１８Ｂが設けられている。前記ガス導入口１６Ａ、ガス導出口１６Ｂ、ガス供給口１８Ａ、及びガス吸引口１８Ｂ（以下これらの総称を「各容器開口１６Ａ，１６Ｂ，１８Ａ，１８Ｂ」とする。）の位置及び形状については後述する。
【００２８】
前記ガス導入口１６Ａには供給用バッファ容器２０Ａが接続され、前記供給用バッファ容器２０Ａ内にガス供給口２２Ａから供給された表面処理用ガスが前記ガス導入口１６Ａを通じて前記回転体格納容器１４内に導入されるようになっている。同様に、前記ガス導出口１６Ｂには排気用バッファ容器２０Ｂが接続され、前記回転体格納容器１４内のガスが前記ガス導出口１６Ｂ及び排気用バッファ容器２０Ｂを通じて前記排気用バッファ容器２０Ｂに設けられたガス排気口２２Ｂから所定の設備に排気され、回収されるようになっている。
【００２９】
なお、本発明では必ずしもバッファ容器２０Ａ，２０Ｂを要さず、例えば前記ガス導入口１６Ａに直接、表面処理用ガスの供給源を接続してもよいし、前記ガス導出口１６Ｂに直接、排気ガスの回収設備を接続してもよい。
【００３０】
前記回転体２４は、円筒状の外周面をもつ円柱状に形成され、回転の中心軸が前記基材１２の搬送方向に対して略垂直な水平方向（図１では奥行き方向；図２では上下方向）を向くような姿勢で、その中心軸回りに回転可能となるように前記回転体格納容器１４内に支持されるとともに、前記回転体２４を回転駆動するための回転駆動手段に連結されている。
【００３１】
具体的には、前記回転体２４にはその中心軸に沿って前記回転体２４を貫く回転中心軸部２６が固定され、前記回転中心軸部２６の両端が、図２に示されるように前記回転体格納容器１４の底壁１４ｂ上に立設された一対の軸受台２８を介して回転可能に支承されている。一方、回転体格納容器１４の外部には、回転駆動手段であるモータ３０が設置され、前記モータ３０の出力軸及び前記回転中心軸部２６の一端部に互いに磁力で連動するマグネットカップリング３２が固定されるとともに、これらのマグネットカップリング３２が回転体格納容器１４の側壁１４ｃを挟んでその内外に位置するように前記回転体２４及びモータ３０が配置されている。従って、前記モータ３０の作動により、前記回転体２４が前記回転中心軸部２６の中心軸すなわち基材搬送方向と略直交する方向の軸を中心として所定の向き（図１に示す例では時計回りの向き）に回転駆動されるようになっている。
【００３２】
前記回転体２４に対応して、前記各容器開口１６Ａ，１６Ｂ，１８Ａ，１８Ｂは回転体２４の中心軸と平行な方向に延びるスリット形状に形成され、前記スリット形状の長さは前記回転体２４の軸方向の外周面の幅と略同等に設定されている。
【００３３】
そして、前記回転体２４及び前記各容器開口１６Ａ，１６Ｂ，１８Ａ，１８Ｂの位置は、次のような要件を満たすべく設定されている。
【００３４】
条件１：回転体２４の最下端部と回転体格納容器１４の底壁１４ｂとの間に微小隙間２３が確保されるようにする。前記微小隙間２３の最小寸法は１ｍｍ以下であることが好ましく、さらに0.1ｍｍ以下であればより望ましい。
【００３５】
条件２：前記微小隙間２３を境にしてそれよりも回転体２４の回転方向上流側（図１に示す例では右側）に前記ガス供給口１８Ａが位置し、かつ、前記ガス供給口１８Ａの長手方向の両端の位置と前記回転体２４の軸方向の両端の位置とが軸方向にほぼ合致するようにする。前記微小隙間２３とガス供給口１８Ａとの距離については、後述のように回転体２４の外周面に巻き込まれて前記微小隙間２３へ導かれるガスが前記隙間２３から押し返されて前記ガス供給口１８Ａを通じて基材１２の表面上に供給される程度に接近させる。
【００３６】
条件３：前記微小隙間２３を境にしてそれよりも回転体２４の回転方向下流側（図１に示す例では左側）に前記ガス吸引口１８Ｂが位置し、かつ、前記ガス吸引口１８Ｂの位置と回転体２４の位置とが軸方向にほぼ合致するようにする。前記微小隙間２３とガス供給口１８Ａとの相対位置については、前記隙間２３よりも回転体２４の回転方向下流側の領域に発生する圧力差（前記回転体の外周面近傍と前記基材の表面近傍との間に発生する圧力差）に起因して前記基材１２の表面近傍のガスが前記ガス吸引口１８Ｂを通じて回転体２４の外周面側（図では上側）に吸引されるように設定する。
【００３７】
条件４：前記回転体２４の最頂部と回転体格納容器１４の天壁１４ａとの間に微小隙間２１が形成されるようにする。前記微小隙間２１の最小寸法も１ｍｍ以下であることが好ましく、さらに０．１ｍｍ以下であればより望ましい。
【００３８】
条件５：前記微小隙間２１を境としてそれよりも回転体２４の回転方向下流側（図１では前記頂部のすぐ右側）に前記ガス導入口１６Ａが位置し、かつ、前記ガス導入口１６Ａと回転体２４の位置とが軸方向にほぼ合致するようにする。前記微小隙間２１とガス導入口１６Ａとの相対位置については、前記隙間２１よりも回転体２４の回転方向下流側の領域において前記回転体の外周面近傍と前記基材の表面近傍との間に発生する圧力差に起因して、前記ガス供給用バッファ容器２０Ａ内に拡散した表面処理用ガスが回転体格納容器１４内に吸引されるように設定する。
【００３９】
条件６：前記微小隙間２１を境としてそれよりも回転体２４の回転方向上流側（図１では前記頂部のすぐ左側）に前記ガス導出口１６Ｂが位置するとともに、前記ガス導出口１６Ｂと回転体２４の位置とが軸方向にほぼ合致するようにする。前記微小隙間２１とガス導出口１６Ｂとの相対位置については、前記回転体２４の外周面に巻き込まれて前記隙間２１に導かれるガスが前記隙間２１から押し返されて前記排気用バッファ容器２０Ｂ内に排気される程度に接近させる。
【００４０】
なお、前記条件４〜６は本発明において必ずしも要さず、基本的に、回転体格納容器１４内への表面処理用ガスの供給及び同容器１４からの排気を適宜行うことが可能な構成となっていればよい。このように回転体格納容器１４内に表面処理用ガスを導入してその容器１４内で回転体２４を回転させることにより、必要な表面処理用ガスをより効率良く集中的に基材表面へ導くことが可能になるとともに、その回転体格納容器１４の底壁１４ｂを本発明に係る「対向部材」として兼用することにより、装置の簡略化を図ることができる。
【００４１】
ただし、本発明では必ずしも回転体格納容器１４を要さず、例えば図示の回転体格納容器１４の底壁１４ｂのみを「対向部材」として回転体２４の外周面と基材１２の表面との間に介在させるようにしてもよい。
【００４２】
また、前記各容器開口１６Ａ，１６Ｂ，１８Ａ，１８Ｂの具体的な形状は問わず、例えば回転体２４の中心軸と平行な方向に沿って多数の孔を並設したものでもよい。ただし、少なくとも前記ガス供給口１８Ａを前記中心軸と平行な方向に延びるスリット形状にすれば、前記方向についてより均一な表面処理用ガスの供給を実現することができる。さらに、前記ガス吸引口１８Ｂも同様のスリット形状にすれば、後述のようなガス供給口１８Ａからガス吸引口１８Ｂへ向かうカーテン状のガスの流れをより安定させて処理効率を高めることが可能である。
【００４３】
図１及び図２に示す装置では、プラズマ処理を行うべく、そのプラズマを生成するための電界形成手段が設けられている。具体的には、前記回転体格納容器１４の底壁１４ｂにおいて、前記ガス供給口１８Ａを挟む位置に、前記ガス供給口１８Ａ内にプラズマ生成用の電界を形成するための電極３４，３６が設けられている。そして、電極３４，３６間に所定の高周波電圧もしくは直流電圧が印加される（例えば電極３４に所定の電位が与えられて電極３６が接地される）ことにより、電極３４，３６間にプラズマ生成用の電界が形成されるようになっている。
【００４４】
次に、前記装置を用いて基材１２の表面に酸化物膜を形成する方法の例を説明する。
【００４５】
この方法では、次の各操作が同時並行して行われる。
【００４６】
１）基材搬送操作：基材搬送台１０に基材１２を載置し、前記基材１２を前記基材搬送台１０に内蔵された図略のヒータにより予熱した後、特定の基材搬送方向に沿って（図１に示す例では右から左に向かって）回転体格納容器１４のガス供給口１８Ａ及びガス吸引口１８Ｂの直下方の位置を通過させるように、前記基材１２を搬送する。
【００４７】
２）ガス供給操作：回転体格納容器１４内の回転体２４をモータ３０の作動によって図１の矢印方向（同図時計回り方向）に回転駆動する。前記回転体２４の高速回転に伴って供給用バッファ容器２０Ａと前記回転体２４の外周面近傍領域との間に圧力差が生じ、これによって、供給用バッファ容器２０Ａ内の新しい表面処理用ガスがガス導入口１６Ａを通じて回転体格納容器１４内に引き込まれる。この実施の形態では、前記表面処理用ガスとして薄膜原料となるガス（例えばシリコン酸化物膜を形成する場合にはテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）など）と、アルゴン等の不活性ガスからなるキャリアガスと、Ｏ２，Ｎ２Ｏ，ＮＯ２，空気、水蒸気といった酸素を含有するガスとを含んだガスが導入される。
【００４８】
前記表面処理用ガスは前記回転体２４の外周面に巻き込まれて回転体２４の外周面と回転体格納容器底壁１４ｂとの隙間２３に導かれるが、前記隙間２３の寸法が十分に小さければ多くの表面処理用ガスが前記隙間２３から回転体２４の回転方向上流側に押し返され、ガス供給口１８Ａを通じて下方の基材１２の表面に供給されることになる。ここで、前記ガス供給口１８Ａを挟む電極３４，３６間に所定強さの電界を形成しておくと、前記ガス供給口１８Ａを前記表面処理用ガスが通過することによりプラズマが生成され、前記プラズマによって前記表面処理用ガスが活性化されたラジカル種が、基材１２の表面に供給され、薄膜４２を形成する。例えば図１に示すように基材１２が右側から左側に向けて搬送される場合には前記基材１２の左端から成膜が進められることになる。
【００４９】
その一方、前記隙間２３よりも回転体２４の回転方向下流側の領域では、前記回転体２４の高速回転に伴って前記回転体２４の外周面近傍と前記基材１２の表面近傍との間に圧力差が生じるため、基材１２の表面近傍のガスがガス吸引口１８Ｂを通じて前記回転体２４の外周面側に吸引される。その結果、基材１２の表面上には前記ガス供給口１８Ａから前記ガス吸引口１８Ｂに向かうカーテン状のガスの流れが安定した状態で形成されることになり、その結果、基材搬送方向と直交する方向に均一でかつ安定した表面処理用ガスの供給及び回収を実現することができる。しかも、前記図６に示したように回転体２４と基材１２とを直接対向させる装置のように厳しい寸法管理を要しない。
【００５０】
また、前記表面処理用ガスの中には、薄膜４２の形成と同時に反応生成物を形成するものの他、反応に寄与せずにそのまま基材上を通過するものや、プラズマによって活性化されたラジカルが基材１２に着床せずにパーティクルとなったものも含まれるが、前記パーティクルなどが前記ガス吸引口１８Ｂから吸引されることによって、膜質をより向上させることが可能になる。
【００５１】
さらに、図３に示すように、ガス吸引口１８Ｂが、基材１２の表面と直交する方向に対して、前記ガス吸引口１８Ｂに対向する回転体２４の外周面に沿う向きに傾斜した構成とすれば、前記ガス吸引口１８Ｂ付近での渦の発生を抑制して基材表面上のガスをより円滑に回転体側へ吸引させることが可能になる。特に、前記渦の発生は基材１２へのパーティクル付着の要因となり易いため、前記渦の抑制は膜質の向上を図る上で非常に有効である。
【００５２】
なお、前記回転体格納容器１４内に吸引されたガスは、そのまま回転体２４の外周面に巻き込まれて前記外周面と前記回転体格納容器の天壁１４ａとの隙間２１に導かれ、前記隙間２１からガス導出口１６Ｂ側に押し返されて排気用バッファ容器２０Ｂへ導出される。
【００５３】
ところで、本発明は、必ずしもプラズマ処理を行うものに限らず、例えば予め基材１２を高温まで加熱しておき、あるいは基材搬送台１０を高温に加熱しておいて、その熱エネルギーにより表面処理用ガスに化学反応を起こさせる熱ＣＶＤへの適用も可能である。また、プラズマ処理を行う場合でも前記プラズマを生成するための電極の配置については適宜設定が可能である。例えば、図５に示すように回転体格納容器１４の底壁１４ｂと基材１２の表面との間にプラズマ生成用の電界を形成するものも有効である。図示の装置では、前記底壁１４ｂの下面においてガス供給口１８Ａとガス吸引口１８Ｂとの間の位置に一方の電極３４が配置されるとともに、その下方で基材１２を支持しかつこれを搬送するための搬送ローラ５０，５２が設けられ、そのうち前記電極３４と対向する搬送ローラ５０が他方の電極を構成している（例えば接地されている）。
【実施例１】
【００５４】
前記図１に示すような全体構成及び図３に示すようなガス供給口１８Ａ及びガス吸引口１８Ｂを備えた装置において、回転体２４の直径を１００ｍｍ、回転体の幅方向の長さを１５０ｍｍ、回転速度を３０００ｒｐｍとしたときの主要寸法の好適例を以下に提示する。
【００５５】
１）回転体２４の外周面と対向部材（回転体格納容器底壁１４ｂ）との間に形成される隙間２３の最小寸法：１ｍｍ
２）前記隙間２３が最小となる位置から前記底壁１４ｂにおけるガス供給口１８Ａの左端位置までの水平距離：１０ｍｍ
３）ガス供給口１８Ａの方向と水平幅：垂直方向で水平幅が２ｍｍ
４）底壁１４ｂの厚さ（ガス供給口１８Ａの深さ）：５ｍｍ
５）底壁１４ｂの下面と基材１２との離間距離：５ｍｍ
６）電極３４，３６の断面形状：矩形状（縦５ｍｍ×横３ｍｍ）
７）前記隙間２３が最小となる位置から前記底壁１４ｂにおけるガス吸引口１８Ｂの右端位置までの水平距離：１０ｍｍ
８）ガス吸引口１８Ｂの方向と水平幅：垂直方向に対して約４５°に傾斜し、かつ、任意の深さ位置で水平幅が１０ｍｍ
図３は、前記装置についてガス流れのシュミレーションを行うことにより得られた流線を示したものである。同図から明らかなように、基材１２の表面近傍では前記ガス供給口１８Ａからガス吸引口１８Ｂに向かって略水平方向に安定したガスの流れが形成され、渦の発生もかなり抑制される。これに対し、例えば図４に示すようにガス供給口１８Ａのみを設けた場合（すなわち前記ガス吸引口１８Ｂを省略した場合）には、厳しい寸法管理は要しないものの、前記ガス供給口１８Ａの近傍にはかなりの渦が発生することになり、基材１２へのパーティクル着床の抑制効果は期待し難いことが分かる。さらに、図６に示したように、対向部材を介することなく回転体２４の外周面を直接基材１２の表面に対向させた従来装置に至っては、隙間２０において回転体２４から離れて基材１２に近づくに従って原料ガスの流れ速度及び流量は小さくなるため、基材１２の表面に対する原料ガスの供給量は少なく、その結果として成膜効率が著しく低下する不都合がある。
【００５６】
前記図３及び図４を対照すれば、本発明の優位性は明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態に係る表面処理装置の断面正面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る表面処理装置の断面平面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る表面処理装置におけるガス供給口及びガス吸引口の好ましい形状の例を示し、かつそのガス流れのシュミレーションにより得られる流線を示した断面図である。
【図４】ガス供給口のみを設けてガス吸引口を省略した表面処理装置についてガス流れのシュミレーションを行うことにより得られた流線を示す断面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態に係る表面処理装置の断面正面図である。
【図６】従来の表面処理装置の構成の概略を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０  基材搬送台
１２  基材
１４  回転体格納容器
１４ａ  天壁
１４ｂ  底壁
１６Ａ  ガス導入口
１６Ｂ  ガス導出口
１８Ａ  ガス供給口
１８Ｂ  ガス吸引口
２０Ａ，２０Ｂ  バッファ容器
２３  回転体外周面と回転体格納容器底壁との間に形成される微小隙間
２４  回転体
２６  回転中心軸部
２８  軸受台
３０  モータ（回転駆動手段）
３２  マグネットカップリング
３４，３６  電極
５０，５２  搬送ローラ
【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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