(57)【要約】【課題】熱ＣＶＤ法により薄膜付基板を好適に製造し得る方法を提供する。【解決手段】基板１０の薄膜を形成しようとする部分である成膜部１０ｃの他主面１０ｃ２に、基板１０に吸収される波長域の光を照射することにより成膜部１０ｃを加熱した状態で、成膜部１０ｃの一主面１０ｃ１に対向して配置したノズル３０から成膜部１０ｃの一主面１０ｃ１に向けて反応ガスを供給することにより薄膜を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板の一主面の上に形成された薄膜とを有する薄膜付基板の製造方法であって、
前記基板の前記薄膜を形成しようとする部分である成膜部の他主面に、前記基板に吸収される波長域の光を照射することにより前記成膜部を加熱した状態で、前記成膜部の一主面に対向して配置したノズルから前記成膜部の一主面に向けて反応ガスを供給することにより前記薄膜を形成する、薄膜付基板の製造方法。
【請求項２】
前記基板として、厚みが２００μｍ以下のガラス基板を用いる、請求項１に記載の薄膜付基板の製造方法。
【請求項３】
基板と、前記基板の一主面の上に形成された薄膜とを有する薄膜付基板を製造するための装置であって、
前記基板の前記薄膜を形成しようとする部分である成膜部の他主面に、前記基板に吸収される波長域の光を照射することにより前記成膜部を加熱する加熱器と、
前記成膜部の一主面に対向して配置されており、前記成膜部の一主面に向けて反応ガスを供給するノズルと、
を備える、薄膜付基板の製造装置。
【請求項４】
前記加熱器は、赤外線ヒーターと、前記赤外線ヒーターの前記成膜部とは反対側に配されており、前記赤外線ヒーターから出射された赤外線を前記成膜部側に反射する反射器とを有する、請求項３に記載の薄膜付基板の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜付基板の製造方法及び製造装置に関し、特に、熱ＣＶＤ法を用いた薄膜付基板の製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、薄膜の形成方法として、例えば特許文献１に記載されているような熱ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法が広く用いられている。この熱ＣＶＤ法は、ノズルから供給された反応ガスを基板上で反応させることにより、反応ガスの反応物からなる薄膜を基板上に形成する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１３５６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
熱ＣＶＤ法による成膜を行うに際しては、ノズル中において反応ガスが反応しないようにノズルの温度を低くしておく一方、基板上で反応ガスの反応が好適に進行するように、基板の温度を高くしておく必要がある。しかしながら、基板のノズルの直下に位置する部分の温度は、低温のノズルの影響で温度が低くなりがちである一方、ノズルの温度は高くなりがちであり、ノズルが変形しやすいという問題がある。
【０００５】
本発明は、熱ＣＶＤ法により薄膜付基板を好適に製造し得る方法を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る薄膜付基板の製造方法は、基板と、基板の一主面の上に形成された薄膜とを有する薄膜付基板の製造方法に関する。本発明に係る薄膜付基板の製造方法では、基板の薄膜を形成しようとする部分である成膜部の他主面に、基板に吸収される波長域の光を照射することにより成膜部を加熱した状態で、成膜部の一主面に対向して配置したノズルから成膜部の一主面に向けて反応ガスを供給することにより薄膜を形成する。
【０００７】
基板として、厚みが２００μｍ以下のガラス基板を用いることが好ましい。
【０００８】
本発明に係る薄膜付基板の製造装置は、基板と、基板の一主面の上に形成された薄膜とを有する薄膜付基板を製造するための装置に関する。本発明に係る薄膜付基板の製造装置は、加熱器と、ノズルとを備える。加熱器は、基板の薄膜を形成しようとする部分である成膜部の他主面に、基板に吸収される波長域の光を照射することにより成膜部を加熱する。ノズルは、成膜部の一主面に対向して配置されている。ノズルは、成膜部の一主面に向けて反応ガスを供給する。
【０００９】
加熱器は、赤外線ヒーターと、赤外線ヒーターの成膜部とは反対側に配されており、赤外線ヒーターから出射された赤外線を成膜部側に反射する反射器とを有していてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、熱ＣＶＤ法により薄膜付基板を好適に製造し得る方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態における薄膜付基板の製造方法を説明するための模式的斜視図である。
【図２】第１の実施形態における薄膜付基板の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図３】第２の実施形態における薄膜付基板の製造方法を説明するための模式的側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
【００１３】
また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
【００１４】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態における薄膜付基板の製造方法を説明するための模式的斜視図である。図２は、第１の実施形態における薄膜付基板の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【００１５】
本実施形態では、基板と、基板の一主面の上に形成された薄膜とを有する薄膜付基板を熱ＣＶＤ法により製造する方法及びそれに用いる製造装置について説明する。
【００１６】
本実施形態において、基板や薄膜の種類、形状寸法等は特に限定されない。基板は、熱ＣＶＤ法により薄膜形成する際の温度に耐えうる耐熱性を有するものであればよい。好ましく用いられる基板の具体例としては、例えば、ガラス基板、セラミック基板、耐熱性樹脂基板等が挙げられる。ここでは、基板として、図１及び図２に示す、厚みが２００μｍ以下であり、可撓性を有する帯状のガラス基板１０を用いる例について説明する。
【００１７】
薄膜は、熱ＣＶＤ法により形成可能なものであれば特に限定されない。単一の薄膜を形成してもよいし、複数の薄膜の積層体を形成してもよい。例えば、屈折率が比較的低い低屈折率層と、屈折率が比較的高い高屈折率層とが交互に積層されてなる誘電体多層膜や、酸化ケイ素や窒化ケイ素などからなる耐熱膜等を形成してもよい。
【００１８】
（製造装置１）
薄膜付基板の製造装置１は、ガラス基板１０の第１の巻回ロール１０ａからガラス基板１０を送り出す送り出し機１１と、表面に薄膜が形成されたガラス基板１０からなる薄膜付ガラス基板を巻き取り、第２の巻回ロール１０ｂとする巻取機１２とを備えている。送り出し機１１と巻取機１２とは相互に間隔をおいて配されている。ガラス基板１０の第１の巻回ロール１０ａと第２の巻回ロール１０ｂとの間に位置する部分は、長さ方向ｘに引張応力が付与された状態で、平板状に維持されている。薄膜は、この平板状に維持された、ガラス基板１０の第１の巻回ロール１０ａと第２の巻回ロール１０ｂとの間に位置する部分の上に形成される。即ち、ガラス基板１０の第１の巻回ロール１０ａと第２の巻回ロール１０ｂとの間に位置する部分の一部が、薄膜を形成しようとする部分である成膜部１０ｃを構成している。
【００１９】
製造装置１は、加熱器２０を備えている。加熱器２０は、成膜部１０ｃの第２の主面１０ｃ２に、ガラス基板１０に吸収される波長域の光を照射することにより成膜部１０ｃを加熱する。ガラス基板１０は、組成に関わらず、一般的に赤外線を吸収する。このため、本実施形態のように、基板としてガラス基板１０を用いる場合は、加熱器２０として、赤外線、好ましくは、波長が３μｍ以上である赤外線を成膜部１０ｃに照射させる加熱器を用いることができる。
【００２０】
本実施形態では、加熱器２０は、複数の加熱器２０ａ〜２０ｃを含むが、加熱器２０は、単一の加熱器により構成されていてもよい。
【００２１】
図２に示すように、複数の加熱器２０ａ〜２０ｃのそれぞれは、ガラス基板１０に吸収される波長域の光（本実施形態においては、具体的には赤外線）を照射する光出射体（本実施形態においては、具体的には赤外線ヒーター）２１と、光出射体２１から出射された光を反射する反射器２２とを備えている。反射器２２は、光出射体２１の成膜部１０ｃとは反対側に配されている。反射器２２は、光出射体２１から出射された光（本実施形態においては、具体的には赤外線）を成膜部１０ｃに反射する反射面２２ａを有する。反射面２２ａの形状は、成膜部１０ｃと加熱器２０ａ〜２０ｃとの位置関係などに応じて適宜設定することができる。反射面２２ａは、例えば、光出射体２１から出射された光を平行光にするものであってもよいし、集束光にするものであってもよいし、発散光にするものであってもよい。
【００２２】
本実施形態では具体的には、長さ方向ｘの中央部において成膜部１０ｃに垂直に配されている加熱器２０ｂの反射面２２ａは、光出射体２１から出射された光を集束光にするものである。一方、加熱器２０ｂの長さ方向ｘの両側において成膜部１０ｃに対して傾斜して配されている加熱器２０ａ、２０ｃの反射面２２ａは、光出射体２１から出射された光を平行光にするものである。
【００２３】
製造装置１は、ノズル３０をさらに備えている。ノズル３０は、成膜部１０ｃの第１の主面１０ｃ１に対向して配されている。ノズル３０は、成膜部１０ｃの第１の主面１０ｃ１に向けて反応ガスを供給する。具体的には、ノズル３０は、ノズル孔３１を有している。ノズル孔３１は、反応ガスを供給する反応ガス供給部（図示せず）に接続されている。この反応ガス供給部から供給された反応ガスは、ノズル３０のノズル孔３１を経由して、成膜部１０ｃの第１の主面１０ｃ１に供給される。なお、ノズル孔３１から噴出される反応ガスの種類、流量等は、成膜しようとする薄膜の種類に応じて適宜設定することができる。
【００２４】
ノズル３０の温度は、反応ガスがノズル３０内において反応しないような温度に設定される。ノズル３０の温度は、具体的には、例えば、１５０℃〜２５０℃程度に設定される。
【００２５】
なお、ノズル３０には、図示しない加熱器が設けられており、この加熱器によってノズル３０の温度が制御されている。
【００２６】
（薄膜付基板の製造方法）
次に、製造装置１を用いた薄膜付基板の製造方法について説明する。
【００２７】
本実施形態では、第１の巻回ロール１０ａから順次送り出されてくるガラス基板１０の上に薄膜を形成していく。このガラス基板１０のうち、現在薄膜を形成しようとしている部分を成膜部１０ｃとする。従って、本実施形態においては、成膜部１０ｃは、時間と共に変化していく。
【００２８】
本実施形態では、成膜部１０ｃの第２の主面１０ｃ２に、加熱器２０から、ガラス基板１０に吸収される波長域の光（本実施形態においては、具体的には赤外線）を照射することにより成膜部１０ｃを反応ガスが反応する程度の高温にまで加熱した状態で、ノズル３０から第１の主面１０ｃ１に向けて反応ガスを供給することにより薄膜を形成し、薄膜付きガラス基板を得る。薄膜付きガラス基板は、巻取機１２により第２の巻回ロール１０ｂに巻回されていく。
【００２９】
なお、成膜時におけるガラス基板１０の温度は、反応ガスの種類等に応じて適宜設定することができる。成膜時におけるガラス基板１０の温度は、例えば、５００℃〜６００℃程度とすることができる。
【００３０】
ところで、例えば薄膜を形成しようとする基板の加熱方法としては、雰囲気加熱法も考えられる。しかしながら、基板を雰囲気加熱した場合は、同じ雰囲気中に配されたノズルも同様に加熱されることとなる。このため、ノズル内において反応ガスが反応してしまい、反応ガスのノズルからの噴射が好適に行われなくなる虞がある。また、ノズルが熱により変形し、ノズル孔の大きさが変化してしまうことにより、反応ガスの流量が変化し、所望の厚みの薄膜を形成できなくなる虞もある。従って、薄膜付基板を好適に製造できない場合がある。
【００３１】
それに対して本実施形態では、ガラス基板１０に吸収される光を加熱器２０からガラス基板１０のノズル３０とは反対側の第２の主面１０ｃ２に向けて照射することにより成膜部１０ｃを加熱する。このため、加熱器２０からの光がノズル３０に到達することが抑制されており、ガラス基板１０のみを好適に加熱することができる。従って、ノズル３０を、反応ガスが反応しないような低温に保持したまま、ガラス基板１０の温度を反応ガスの反応に好適な高温にすることができる。その結果、ノズル３０の変形を抑制でき、高い膜厚精度で薄膜を形成することができる。ノズル３０内における反応ガスの反応を抑制することができる。その結果、反応ガスの利用効率を高めることができる。さらに、例えば成膜室全体を加熱する必要がなくなるため、製造装置１を小型化することができると共に、エネルギー効率を高めることができる。
【００３２】
なお、本実施形態の方法は、厚みが２００μｍ以下のガラス基板１０を用いる場合に特に好適である。厚みが２００μｍ以下のガラス基板１０は、局所加熱した場合にも割れにくいためである。また、厚みが２００μｍ以下のガラス基板１０は、一方側の主面側に光を照射した際にも、他方側の表層も好適に加熱できるためである。但し、ガラス基板１０が薄すぎると、ガラス基板１０の強度が低くなりすぎる場合がある。従って、ガラス基板１０の厚みは、５μｍ以上であることが好ましい。
【００３３】
以下、本発明の好ましい実施形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
【００３４】
（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態における薄膜付基板の製造方法を説明するための模式的側面図である。
【００３５】
第１の実施形態では、ガラス基板１０が第１の巻回ロール１０ａから供給される例について説明した。但し、本発明は、これに限定されない。例えば、図３に示すように、成形装置４０からガラス基板１０が直接供給されるようにしてもよい。この場合、他の部材に接触していないガラス基板１０の清浄度の高い主面の上に薄膜を形成することができる。
【００３６】
なお、第１及び第２の実施形態では、加熱器２０とノズル３０とを一組設ける例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。加熱器とノズルとを複数組設けてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１…製造装置
１０…ガラス基板
１０ａ…第１の巻回ロール
１０ｂ…第２の巻回ロール
１０ｃ…成膜部
１０ｃ１…第１の主面
１０ｃ２…第２の主面
１１…送り出し機
１２…巻取機
２０、２０ａ〜２０ｃ…加熱器
２１…光出射体
２２…反射器
２２ａ…反射面
３０…ノズル
３１…ノズル孔
４０…成形装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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