JP5564573B2 - 保護膜形成方法、表面平坦化方法 - Google Patents
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Description
他方、膜厚が厚いセラミックス薄膜についての問題もある。
本発明は、前記第一の液層成長工程では、前記基板を冷却して零度(0℃)以下の温度にしながら前記第一の液体有機層を成長させる保護膜形成方法である。
本発明は、前記第一の液層成長工程と、第一の成長終了工程と、平坦化層形成工程とを同一の第一の真空槽内で行う保護膜形成方法である。
本発明は、前記第一のセラミックス層形成工程の後に、表面に前記第一のセラミックス層が形成された前記基板を真空雰囲気中に配置し、光硬化性を有する第二の有機薄膜材料を気化して第二の蒸気を発生させ、大気圧よりも低い第二の成膜圧力中で前記第二の蒸気を前記基板の前記成膜面に接触させ、前記第二の蒸気を前記第一のセラミックス層上で液化させて、前記第一のセラミックス層上に前記第二の有機薄膜材料から成る第二の液体有機層を成長させる第二の液層成長工程と、前記第二の成膜圧力よりも高い第二の硬化圧力以上の圧力中で前記第二の液体有機層に光を照射し、前記第二の液体有機層を硬化させて緩衝層を形成する緩衝層形成工程と、前記緩衝層の表面上に第二のセラミックス層を形成する第二のセラミックス層形成工程と、が設けられた保護膜形成方法である。
本発明は、前記緩衝層形成工程で前記光が照射された時に昇温する前記第二の液体有機層の温度を第二の加熱温度として予め測定しておき、前記第二の硬化圧力を、前記第二の有機薄膜材料を真空雰囲気中に置いて前記第二の加熱温度に昇温させたときの蒸気圧である第二の蒸気圧にする保護膜形成方法である。
本発明は、前記第二の液層成長工程では、前記基板を冷却して零度(0℃)以下の温度にしながら前記第二の液体有機層を成長させる保護膜形成方法である。
本発明は、前記第二の液層成長工程と、前記緩衝層形成工程とを、同一の第二の真空槽内で行う保護膜形成方法である。
本発明は、前記第一の有機薄膜材料と前記第二の有機薄膜材料は同組成である保護膜形成方法である。
本発明は、前記第一、第二のセラミックス層は、同じ組成である保護膜形成方法である。
本発明は、前記第一、第二のセラミックス層は、Al2O3層である保護膜形成方法である。
本発明は、成膜面が凹凸を有する基板の表面を平坦化する表面平坦化方法であって、前記基板を真空雰囲気中に配置し、光硬化性を有する第一の有機薄膜材料を気化して前記第一の有機薄膜材料の第一の蒸気を発生させ、大気圧よりも低い第一の成膜圧力の真空雰囲気中で前記第一の蒸気を前記基板の前記成膜面に接触させ、前記第一の蒸気を前記成膜面上で液化させて、前記成膜面に前記第一の有機薄膜材料から成る第一の液体有機層を成長させ、前記凹凸の凹部内を前記第一の液体有機層で充填する第一の液層成長工程と、前記第一の液体有機層の表面が前記凹凸の上部と同じ高さになった後、前記第一の液体有機層の成長を終了させる第一の成長終了工程と、パージガスが供給され、前記第一の成膜圧力よりも高い蒸気圧である第一の硬化圧力以上の圧力の真空雰囲気中で前記第一の液体有機層に光を照射し、前記第一の液体有機層を硬化させて平坦化層を形成する平坦化層形成工程と、を有し、前記平坦化層形成工程で前記光が照射された時に昇温する前記第一の液体有機層の温度を予め測定して第一の加熱温度とし、前記第一の硬化圧力を、前記第一の有機薄膜材料を真空雰囲気中に置いて前記第一の加熱温度に昇温させたときの蒸気圧である第一の蒸気圧に予め設定しておく表面平坦化方法である。
本発明は、前記第一の液層成長工程では、前記基板を冷却して零度(0℃)以下の温度にしながら前記第一の液体有機層を成長させる表面平坦化方法である。
本発明は、前記第一の液層成長工程と、第一の成長終了工程と、平坦化層形成工程とを同一の真空槽内で行う表面平坦化方法である。
真空雰囲気において、紫外線硬化樹脂を接着剤として透明基板と偏光子を接着した技術が公開されている(特開2009−237202号公報)。同文献には、接着剤層を真空雰囲気中で紫外線硬化させたときに、接着剤層が蒸発して減少することは記載されていない。同文献では、接着層が基板71と偏光子6とで挟まれており、接着剤の蒸発が抑制されているか、又は接着剤層の厚みが厚く、蒸発が問題とならなかったものと考えられる。
そのとき、パージガス等の導入によって、真空槽内が、その温度での有機化合物の蒸気圧以上の圧力にされると、蒸発速度が遅くなり、蒸発による有機化合物の減少が少なくなることが知られている。
そして、第一の液体有機層を硬化させて平坦化層を形成すると、平坦化層上に第一のセラミックス層を形成することができる。
また、光硬化性を有する第二の有機薄膜材料のガスを第一のセラミックス層表面に付着させ、第二の液体有機層を形成し、光硬化させて表面が平坦な緩衝層を形成することもできる。
以下に本発明の実施形態について説明する。
搬出入室51と、有機薄膜成膜室52と、無機薄膜成膜室53とは、それぞれ搬送室50に接続されている。
各室50〜53には、それぞれ真空排気装置80〜83が接続されており、各室50〜53の内部を個別に真空排気して真空雰囲気にできるように構成されている。
有機薄膜成膜室52は真空槽2と、真空槽2の内部にそれぞれ配置された試料台6と、内部中空の環状パイプから成る原料ガス導入装置15とを有している。
真空槽2の天井には窓16が設けられており、真空槽2の外部の窓16上には、紫外線照射手段11が配置されている。
紫外線照射手段11は紫外線を発生させ、窓16に向けてその紫外線を放射するように構成されている。
原料ガス導入装置15の環状パイプの中央部分は、環状パイプで取り囲まれた空間から成る貫通孔14であり、光が通過するようにされており、原料ガス導入装置15は、貫通孔14が窓16の真下に位置するように、真空槽2の内部に配置されている。
原料ガス導入装置15は原料ガス供給系8に接続されている。
原料ガス供給系8は、蓄液装置19と、気化器10と、キャリアガス供給装置9とを有しており、蓄液装置19には、液体状の有機薄膜材料が配置されている。
キャリアガス供給装置9は、気化器10に接続されており、気化器10の内部にキャリアガスが供給されるようになっている。
原料ガス導入装置15の中空内部の部分は、下端に複数の放出口13が設けられ、中空内部が真空槽2の内部雰囲気と連通するようにされている。
上記真空成膜装置1を用いた本発明の保護膜形成方法について説明する。
本例では、第一、第二の有機薄膜材料は、液体状の光硬化性の有機薄膜材料であるものとし、第一の有機薄膜材料(A−NPG:新中村化学工業株式会社)はアクリル系樹脂であり、蓄液装置19内に配置されている。
図2の試料台6の内部には、冷却装置7に接続された循環路が配置されており、真空槽2内を1Pa以下まで真空排気し、冷却装置7によって循環路に冷却した媒体を流し、試料台6上の基板5を冷却する。
真空槽2の内部は真空排気されており、基板5を零下温度(ここでは−15℃)に冷却した後、原料ガス導入装置15から試料台6上の基板5の表面に向けて、気化された第一の有機薄膜材料をキャリアガスと共に、真空雰囲気に放出する。
第一の硬化圧力は、第一の液体有機層21を成長させたときの圧力よりも高いため、パージガスを導入して第一の成膜圧力よりも圧力を高くする。真空槽2内が第一の硬化圧力以上の圧力雰囲気では、液状の第一の有機薄膜材料から発生する蒸気は少なくなる。
以上で表面平坦化工程S1は終了し、基板5を真空槽2から搬出する。
平坦化層22が形成された基板5を無機薄膜成膜室53内に搬入し、スパッタリング法によって無機薄膜成膜室53内のセラミックターゲット(ここでは、Al2O3ターゲット)をスパッタリングし、図4(e)に示すように、平坦化層22の表面にセラミックス薄膜(ここではAl2O3薄膜)から成る第一のセラミックス層23を形成する。
第二の液層成長工程S3と緩衝層形成工程S4とで、第一のセラミックス層23が形成された後、図4(g)に示すように、第一のセラミックス層23の表面に、第一のセラミックス層23よりも柔軟な緩衝層24を形成する。
そして、真空槽2内にパージガスを導入し、基板5が置かれた真空雰囲気を第一の硬化圧力と同じ圧力である第二の硬化圧力以上の圧力にした状態で、第二の液体有機層31に紫外線を照射して第二の液体有機層31を硬化させ、図4(g)に示すように、緩衝層24を第一のセラミックス層23の表面に形成する。
この第二の硬化圧力は、予め測定された圧力であり、緩衝層形成工程S4において第二の液体有機層31に紫外線が照射され、第二の液体有機層31が上昇する温度を第二の加熱温度として測定し、第二の硬化圧力を、第二の有機薄膜材料が真空雰囲気中でその第二の加熱温度に昇温されたときの、第二の有機薄膜材料の蒸気圧に設定しておく。
第二の硬化圧力は、第二の液体有機層31を成長させたときの第二の成膜圧力よりも高いため、第二の成膜圧力よりもパージガスを導入して圧力を高くする。
ここでは、緩衝層24は、平坦化層22と同じ組成の有機薄膜であり、第一の有機薄膜材料と第二の有機薄膜材料とは同じ化合物であるため、第一の硬化圧力と第二の硬化圧力とは同じ値の圧力である。
なお、第二の液層成長工程S3と緩衝層形成工程S4とは、第一の液層成長工程T1や平坦化層形成工程T3とは異なる真空槽で行っても良い。
次に、緩衝層24の表面に、図4(h)に示すように、第二のセラミックス層25を形成する。
第二のセラミックス層25は、クラックが発生しない程度の厚さに形成されている。
上記保護膜26では、第一のセラミックス層23と第二のセラミックス層25の合計の膜厚が、セラミックス層が水分の透過を十分に防ぐことができる膜厚以上の膜厚にされている。
この有機薄膜成膜室52Aでは、紫外線が大気中を通過しないので、減衰率が小さい。
Claims (13)
- 成膜面が凹凸を有する基板の、前記成膜面に保護膜を形成する保護膜形成方法であって、
前記基板を真空雰囲気中に配置し、光硬化性を有する第一の有機薄膜材料を気化して前記第一の有機薄膜材料の第一の蒸気を発生させ、大気圧よりも低い第一の成膜圧力の真空雰囲気中で前記第一の蒸気を前記基板の前記成膜面に接触させ、前記第一の蒸気を前記成膜面上で液化させて、前記成膜面に前記第一の有機薄膜材料から成る第一の液体有機層を成長させ、前記凹凸の凹部内を前記第一の液体有機層で充填する第一の液層成長工程と、
前記第一の液体有機層の表面が前記凹凸の上部と同じ高さになった後、前記第一の液体有機層の成長を終了させる第一の成長終了工程と、
パージガスが供給され、前記第一の成膜圧力よりも高い蒸気圧である第一の硬化圧力以上の圧力の真空雰囲気中で前記第一の液体有機層に光を照射し、前記第一の液体有機層を硬化させて平坦化層を形成する平坦化層形成工程と、
前記平坦化層上にセラミックスから成る第一のセラミックス層を形成する第一のセラミックス層形成工程と、
を有し、
前記平坦化層形成工程で前記光が照射された時に昇温する前記第一の液体有機層の温度を予め測定して第一の加熱温度とし、
前記第一の硬化圧力を、前記第一の有機薄膜材料を真空雰囲気中に置いて前記第一の加熱温度に昇温させたときの蒸気圧である第一の蒸気圧に予め設定しておく保護膜形成方法。 - 前記第一の液層成長工程では、前記基板を冷却して零度(0℃)以下の温度にしながら前記第一の液体有機層を成長させる請求項1記載の保護膜形成方法。
- 前記第一の液層成長工程と、第一の成長終了工程と、平坦化層形成工程とを同一の第一の真空槽内で行う請求項1又は請求項2のいずれか1項記載の保護膜形成方法。
- 前記第一のセラミックス層形成工程の後に、
表面に前記第一のセラミックス層が形成された前記基板を真空雰囲気中に配置し、光硬化性を有する第二の有機薄膜材料を気化して第二の蒸気を発生させ、大気圧よりも低い第二の成膜圧力中で前記第二の蒸気を前記基板の前記成膜面に接触させ、前記第二の蒸気を前記第一のセラミックス層上で液化させて、前記第一のセラミックス層上に前記第二の有機薄膜材料から成る第二の液体有機層を成長させる第二の液層成長工程と、
前記第二の成膜圧力よりも高い第二の硬化圧力以上の圧力中で前記第二の液体有機層に光を照射し、前記第二の液体有機層を硬化させて緩衝層を形成する緩衝層形成工程と、
前記緩衝層の表面上に第二のセラミックス層を形成する第二のセラミックス層形成工程と、
が設けられた請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載の保護膜形成方法。 - 前記緩衝層形成工程で前記光が照射された時に昇温する前記第二の液体有機層の温度を第二の加熱温度として予め測定しておき、
前記第二の硬化圧力を、前記第二の有機薄膜材料を真空雰囲気中に置いて前記第二の加熱温度に昇温させたときの蒸気圧である第二の蒸気圧にする請求項4記載の保護膜形成方法。 - 前記第二の液層成長工程では、前記基板を冷却して零度(0℃)以下の温度にしながら前記第二の液体有機層を成長させる請求項4又は請求項5のいずれか1項記載の保護膜形成方法。
- 前記第二の液層成長工程と、前記緩衝層形成工程とを、同一の第二の真空槽内で行う請求項4乃至請求項6のいずれか1項記載の保護膜形成方法。
- 前記第一の有機薄膜材料と前記第二の有機薄膜材料は同組成である請求項4乃至請求項7のいずれか1項記載の保護膜形成方法。
- 前記第一、第二のセラミックス層は、同じ組成である請求項4乃至請求項8のいずれか1項記載の保護膜形成方法。
- 前記第一、第二のセラミックス層は、Al2O3層である請求項9記載の保護膜形成方法。
- 成膜面が凹凸を有する基板の表面を平坦化する表面平坦化方法であって、
前記基板を真空雰囲気中に配置し、光硬化性を有する第一の有機薄膜材料を気化して前記第一の有機薄膜材料の第一の蒸気を発生させ、大気圧よりも低い第一の成膜圧力の真空雰囲気中で前記第一の蒸気を前記基板の前記成膜面に接触させ、前記第一の蒸気を前記成膜面上で液化させて、前記成膜面に前記第一の有機薄膜材料から成る第一の液体有機層を成長させ、前記凹凸の凹部内を前記第一の液体有機層で充填する第一の液層成長工程と、
前記第一の液体有機層の表面が前記凹凸の上部と同じ高さになった後、前記第一の液体有機層の成長を終了させる第一の成長終了工程と、
パージガスが供給され、前記第一の成膜圧力よりも高い蒸気圧である第一の硬化圧力以上の圧力の真空雰囲気中で前記第一の液体有機層に光を照射し、前記第一の液体有機層を硬化させて平坦化層を形成する平坦化層形成工程と、
を有し、
前記平坦化層形成工程で前記光が照射された時に昇温する前記第一の液体有機層の温度を予め測定して第一の加熱温度とし、
前記第一の硬化圧力を、前記第一の有機薄膜材料を真空雰囲気中に置いて前記第一の加熱温度に昇温させたときの蒸気圧である第一の蒸気圧に予め設定しておく表面平坦化方法。 - 前記第一の液層成長工程では、前記基板を冷却して零度(0℃)以下の温度にしながら前記第一の液体有機層を成長させる請求項11記載の表面平坦化方法。
- 前記第一の液層成長工程と、第一の成長終了工程と、平坦化層形成工程とを同一の真空槽内で行う請求項11又は請求項12のいずれか1項記載の表面平坦化方法。
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