(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成した堆積膜を剥離する方法において、
カーボンターゲットをスパッタリングし、カーボンスパッタ粒子を、前記基板の表面に対して４０°以下の角度で入射させて、カーボン薄膜から成る下地膜を形成し、
前記下地膜上に堆積膜を形成し、
前記基板を水中に浸漬し、前記下地膜と前記堆積膜を前記基板から剥離させることを特徴とする堆積膜の剥離方法。
【請求項２】
前記カーボン薄膜から成る下地膜は、２ｎｍ以上の膜厚に形成することを特徴とする請求項１に記載の堆積膜の剥離方法。
【請求項３】
超音波を照射しながら前記堆積膜を剥離させることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の堆積膜の剥離方法。
【請求項４】
前記基板を浸漬する前記水に界面活性剤を１〜１０重量％添加しておくことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の堆積膜の剥離方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に形成した堆積膜を剥離する方法に関する。この種の方法は、例えば、剥離された堆積膜が必ずしも基板付きであることを必要としない場合に有用であり、また、堆積膜と分離した基板を再利用可能とする。
【０００２】
【従来の技術】
基板上の堆積膜を剥離するため、従来は、表面にオイルなどの液体をあらかじめ薄く塗布した基板上に成膜を行って基板と堆積膜との固着を防ぐ方法や、フォトレジストのような有機薄膜を形成した基板上に堆積膜の成膜を行い、その後、この有機薄膜を除去する、いわゆるリフトオフ法などが用いられる。
【０００３】
ところが、上記の従来方法のうち、前者の固着防止用の液体塗布法では、塗布液体として用いられるオイル中の不純物が、その後に形成された堆積膜との界面から混入し、堆積膜表面の平坦性を劣化させて堆積膜の膜厚を不均等にしたり、その膜質を変質させたりすることがある。
【０００４】
また、リフトオフ法による場合も、フォトレジストのレジスト塗布工程や加熱工程などの煩雑な工程を要する。さらに、レジスト除去による堆積膜の剥離工程で用いる有機溶媒は、高コスト要因となるばかりでなく、廃棄時に厳重な管理が必要である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑み、形成時の膜表面の平坦性や膜質を変化させずに、基板上に形成された堆積膜を簡便に剥離する方法を提供することを課題としている。
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、堆積膜の剥離方法であって、基板上に形成した堆積膜を剥離する方法において、カーボンターゲットをスパッタリングし、カーボンスパッタ粒子を、前記基板の表面に対して４０°以下の角度で入射させて、カーボン薄膜から成る下地膜を形成し、前記下地膜上に堆積膜を形成し、前記基板を水中に浸漬し、前記下地膜と前記堆積膜を前記基板から剥離させることを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の堆積膜の剥離方法であって、前記カーボン薄膜から成る下地膜は、２ｎｍ以上の膜厚に形成することを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の堆積膜の剥離方法であって、超音波を照射しながら前記堆積膜を剥離させることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の堆積膜の剥離方法であって、前記基板を浸漬する前記水に界面活性剤を１〜１０重量％添加しておくことを特徴とする。
本発明は、基板上に形成した堆積膜を剥離するに当たり、あらかじめカーボン薄膜から成る下地膜を介して、この堆積膜を基板上に形成した。
【０００７】
下地膜材料のカーボンは、化学的安定性に優れ、他物質に対して不活性であり表面エネルギーが比較的小さく、従って、他物質と強固な密着性を生じることが少ない。したがって、上記のようなカーボン薄膜を下地膜として堆積膜を形成すると、基板の付着面と上記下地膜との界面において、下地膜と堆積膜とから成る多層膜の剥離が容易となる。また、カーボン薄膜は化学的に不活性であると共に膜表面の平坦性が良好なため、下地膜として使用しても、堆積膜の膜質及び膜表面の平坦性に対する変化は充分容認される範囲内である。
【０００８】
そして、このカーボン薄膜から成る下地膜の膜厚は２ｎｍ以上であることが望ましい。２ｎｍ未満のものでは膜厚が小さすぎて付着面全面に亘って連続膜を形成できず、上記したカーボンの剥離効果を充分に得られないことがある。
【０００９】
さらに、このカーボン薄膜から成る下地膜の成膜方法としては、真空蒸着法が最適である。真空蒸着法はスパッタ法などと比較して印加されるエネルギーが小さい成膜方法であるので、上記したように不活性で表面エネルギーの小さいカーボン特性を反映して比較的小さい付着力で成膜が行われる。即ち、上記したように、基板の付着面と下地膜との界面において、下地膜と堆積膜とから成る多層膜の容易な剥離を可能とする。
【００１０】
また、カーボン薄膜から成る下地膜の成膜方法としてスパッタ法を用いる場合も、基板に入射するスパッタ粒子の基板表面に対する角度が４０°以下の斜め入射成分を多く含むようなスパッタ成膜を行うことにより、スパッタ法固有の強大な付着力が軽減される。したがって、基板表面に対して略垂直な角度で入射させ、スパッタ粒子を飛着させる通常の場合と異なり、上記した下地膜と堆積膜とから成る多層膜の容易な剥離が可能となる。
【００１１】
さらに、実際に上記の下地膜付きの堆積膜を剥離する工程としては、水を用いる方法が使用可能である。このものの具体例としては、大容量の純水に対する浸漬攪拌などを挙げることができる。
【００１２】
この場合、堆積膜の基板からの剥離に用いる水に界面活性剤を添加することにより、基板からの剥離がさらに効果的に促進される。入手容易な界面活性剤を添加することにより、水とカーボン薄膜との相溶性が向上し、これに伴って基板からの剥離がさらに促進されるためである。
【００１３】
なお、いずれの場合も、剥離後の堆積膜をさらに水洗することにより、これに付着しているカーボン薄膜を簡単に除去することができる。そして、このときに用いたカーボンは総使用量が微量に留まることに加え、排出されても一般的に無害であるため廃棄時の環境に対する負荷は軽少に済む。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の堆積膜の剥離方法を適用し得る真空蒸着装置の略断面図である。図１の装置は、真空室１内に、基板ホルダ２に保持された角型ガラス基板（５ｃｍ角）３と、その対向位置に一対のルツボ４、５とが配置されて構成されている。一方、ルツボ４、５にはそれぞれグラファイト６及び二酸化シリコン７が充填されている。さらに、装置外部の電子銃８から透過窓９を介して電子ビームが照射できるようにされている。そして、電子銃８をルツボ４及び５に向けることにより、これらはそれぞれカーボン蒸発源及び二酸化シリコン蒸発源として機能する。
【００１５】
図１の装置を用いて、本発明方法により基板３上にカーボン薄膜（下地膜）及び二酸化シリコンの堆積膜を形成するに際しては、あらかじめ、真空室１の側面に設けた図外の真空ポンプに連なる真空排気管９を介して所定の減圧状態まで真空室１内を真空排気する。その状態で、電子銃８の銃口をルツボ４内に充填されたグラファイト６に向けて加熱・溶融・蒸発を行い、電子線加熱蒸着により基板３上に膜厚２ｎｍ以上のカーボン薄膜を形成する。このとき、カーボン薄膜の膜厚の設定を変更することにより、その後の剥離工程に要する時間を制御することができる。そして、カーボン薄膜の成膜を停止して、今度は、電子銃８をルツボ５内の二酸化シリコンに向けて加熱・溶融・蒸発を行い、電子線加熱蒸着により基板３上にさらに約２０μｍの膜厚の二酸化シリコン薄膜を形成する。
【００１６】
次に、このようにして形成された基板３上の堆積膜を剥離するに際しては、装置１内から基板３ごと堆積膜を取り出し、そのまま約１８℃の水中に浸漬する。この状態で超音波照射を行うことにより、簡単に基板３から堆積膜を剥離することができる。このとき、超音波照射により下地膜たるカーボン薄膜も除去される。
【００１７】
また、図２は、本発明の堆積膜の剥離方法を適用し得るスパッタ成膜装置の略断面図である。図２の装置は、真空室２１内上部で回転基板ホルダ２２に保持された角型ガラス基板（５ｃｍ角）２３と、基板ホルダ２２上で回転する基板２３と対向する位置にカーボンターゲット２４と酸化チタンターゲット２５とが配置されて構成されている。回転基板ホルダ２２は、装置外部の回転機構２６により駆動される回転軸２７に軸支されており、また、カーボンターゲット２４及び酸化チタンターゲット２５は、それぞれ装置外部のＤＣ電源２８及びＲＦ電源２９に接続されて電力の印加が行われる。さらに、真空室２１内部の基板ホルダ２２とカーボンターゲット２４及び酸化チタンターゲット２５との間の略中央部には、遮蔽板３０を取り付けて、カーボンターゲット２４及び酸化チタンターゲット２５からのスパッタ粒子の基板２３表面に対する角度を規制できるようにしている。
【００１８】
即ち、基板表面に対する角度が大きい成分（垂直成分）を多く入射させる場合は、カーボンターゲット２４の直上部の開口を多くし、それ以外の部分の開口を小さくすること、逆に基板表面に対する角度が小さい成分を多くする場合は、直上の開口を小さくし、それ以外の開口を大きくすることで規制する。
【００１９】
図２の装置を用いて、本発明方法により基板２３上にカーボン薄膜（下地膜）を介して酸化チタンの堆積膜を形成するに際しては、あらかじめ真空室２１の側面に設けた図外の真空ポンプに連なる真空排気管３１を介して所定の減圧状態まで真空室２１内を真空排気する。そして、真空室２１の側面に設けたＡｒガス導入ポート３２よりスパッタガスとしてＡｒガスを導入する。この際、真空室内を０．５Ｐａ程度に保った状態で、ＤＣ電源２８から所定の電力を印加する。そして、遮蔽版３０により、カーボンターゲット２４からのスパッタ粒子を、基板２３の表面に対して４０°以下の角度で入射させて、基板２３上に膜厚５０ｎｍのカーボン薄膜を形成する。
【００２０】
このとき、図１の装置の場合と同様にカーボン薄膜の膜厚の設定を変更することにより、その後の剥離工程に要する時間を制御することができる。また、遮蔽板３０によりカーボンスパッタ粒子の基板２３表面に対する角度の設定を変更することにより、その後の剥離工程に要する時間を制御することができる。
【００２１】
そして、カーボン薄膜の成膜を停止して、今度は、ＲＦ電源２９から所定の電力を印加して酸化チタンターゲット２５によるスパッタ成膜により、基板２３上にさらに約１０μｍの膜厚の酸化チタン薄膜を形成する。
【００２２】
次に、このようにして形成された基板２３上の堆積膜３３を剥離するに際しては、装置２１内から基板２３ごと堆積膜３３を取り出す（図３参照）。そして、そのまま約１８℃の水中に浸漬する。この状態で超音波照射を行うことにより、簡単に基板２３から堆積膜３３を剥離することができる。このとき、超音波照射により下地膜たるカーボン薄膜３４も除去される。
【００２３】
なお、本発明は、上記した数値や材質に限定されるものではなく、基板上にカーボン薄膜から成る下地膜を介して形成した堆積膜を水中で剥離することができるものであれば種々の変更を行っても良い。例えば、本実施の形態においては、基板３及び２３として角型ガラス基板を用いたが、これに限定されず、ガラス、セラミックス、金属、プラスチックや高分子フィルムなどの有機物などの材質を用いることができる。
【００２４】
また、本実施の形態においては、堆積膜の材料として１種類の薄膜材料を用いたが、多層膜を形成すべき複数種類の薄膜材料を、下地膜たるカーボン薄膜を介して基板上に積層形成するものとしても良い（図４参照）。この場合、本発明方法による剥離後の堆積膜は、基板及び下地膜を除去した、薄膜材料Ａ〜Ｃから成る多層積層構造膜となる。
【００２５】
さらに、図４に示す多層膜のそれぞれの薄膜材料を用いた成膜を行うたびに、カーボン薄膜から成る下地膜を介在させて多層積層するものとしても良い（図５参照）。この場合、本発明方法による剥離後の堆積膜は、基板及び下地膜を除去した、薄膜材料Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄがそれぞれ分離した単層膜構造となる。
【００２６】
本発明では、上記の方法を剥離後の薄膜の用途に応じて使い分けることが可能である。剥離後の薄膜の用途としては、例えば、形成した光学薄膜を断片化したうえで塗料中に混入し、これにより色調の制御を行うなどが考えられる。
【００２７】
【実施例】
［実施例１］図１の装置を用いた上記実施の形態中の電子線加熱蒸着により形成されるカーボン薄膜の膜厚を変化させ、超音波照射下において水中浸漬を行ったときの堆積膜の剥離所要時間を測定したところ、下記［表１］に示す結果が得られた。
【００２８】
【表１】
0004106237.tif 000002
【００２９】
［表１］より、カーボン薄膜を２ｎｍ以上の膜厚で形成するときに、堆積膜を短時間で完全に剥離できることが分る。これにより、膜厚２ｎｍ未満ではカーボン薄膜が付着面全体に亘って連続膜として形成されることが困難になることが推測される。
【００３０】
［実施例２］図２の装置を用いた上記実施の形態中のカーボンスパッタ粒子の基板２３表面に対する角度を変化させ、超音波照射下において水中浸漬を行ったときの堆積膜の剥離所要時間を測定したところ、下記［表２］に示す結果が得られた。ただし、カーボン薄膜の膜厚は全て５０ｎｍとした。
【００３１】
【表２】
0004106237.tif 000003
【００３２】
［表２］より、基板に入射するカーボンスパッタ粒子の基板表面に対する角度が４０°以下であるときに、堆積膜を短時間で完全に剥離できることが分る。これにより、基板表面に対する角度が４０°より大きくなるとき、スパッタ法固有の強大な付着力を持つカーボン薄膜が形成されることが推測される。即ち、基板表面に対する角度が４０°以下である場合には、通常の略垂直な入射角でスパッタ粒子を飛着させる場合と異なり、下地膜の容易な剥離が可能となる。
【００３３】
なお、基板表面に対する角度が６０°及び７０°の場合も、浸漬する水温を５０℃とすることにより剥離所要時間を２０分程度まで短縮できた。さらに、これらの場合、浸漬する水に対して、市販の界面活性剤を１〜１０重量％添加することにより、剥離所要時間を１０分程度まで短縮できた。
【００３４】
これにより、界面活性剤の添加により、カーボン薄膜に対する水との相溶性が向上し、これに伴って基板からの剥離が促進されることが推測される。
【００３５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明方法によれば、化学的に不活性であるうえに他物質と強固な密着性を生じることが少なく、且つ、平坦性が良好なカーボン薄膜を介して基板上に堆積膜を形成させるので、堆積膜の膜質や膜表面の平坦性を変化させることが少ない。
【００３６】
そして、水中への浸漬などの簡便な方法により堆積膜を基板から容易に剥離することができる。さらに、浸漬を行う水中に界面活性剤を添加することにより上記した剥離の効率がさらに向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】真空蒸着装置の略断面図
【図２】スパッタ成膜装置の略断面図
【図３】基板上に下地膜を介して形成された堆積膜の略断面図
【図４】基板上に下地膜を介して形成された多層積層膜の略断面図
【図５】基板上に形成された下地膜と堆積層との交互層から成る多層積層膜の略断面図
【符号の説明】
３  ２３                基板
３４                    カーボン薄膜（下地膜）
３３  Ａ  Ｂ  Ｃ  Ｄ    堆積膜
【図１】
0004106237.tif 000004
【図２】
0004106237.tif 000005
【図３】
0004106237.tif 000006
【図４】
0004106237.tif 000007
【図５】
0004106237.tif 000008