TW201405874A - 發光元件之保護膜之製作方法及裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種構成高亮度且可靠性優異之發光元件之發光元件之保護膜之製作方法及裝置。本發明之發光元件之保護膜之製作裝置10中，在進行於成膜室50中之成膜之前，於加熱室40A中將藍寶石基板W加熱至特定之溫度以上，在搬送藍寶石基板W之前於成膜室50中點亮電漿，將已加熱至特定之溫度以上之藍寶石基板W自加熱室40A向成膜室50中搬送，對該藍寶石基板W實施電漿處理，藉此於成膜室50中成膜保護膜。

Description

發光元件之保護膜之製作方法及裝置
本發明係關於一種發光元件之保護膜之製作方法及裝置。
可實現節能且長壽命之LED(Light Emitting Diode，發光二極體)作為新的發光元件而受到期待。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2007/094416號小冊子
[專利文獻2]日本專利特開2008-047620號公報
[非專利文獻]
[非專利文獻1]H. S. Yang et al., 「Effect of inductively coupled plasma damage on performance of GaN-InGaN multiquantum-well light-emitting diodes」, APPLIED PHYSICS LETTERS 86, 102104, 2005
LED元件中，通常，將用以保護元件之絕緣膜、例如SiO(氧化矽)或SiN(氮化矽)作為保護膜而形成。圖10圖示LED元件之剖面圖。圖10中，符號81係藍寶石基板，82係n型GaN層，83係發光層，84係p型GaN層，85係透明導電膜，86係p電極，87係p電極墊，88係n電極，89係n電極墊，90係保護膜。圖10所示之LED元件中，除p電極墊87、n電極墊89之凸塊部分外，以被覆元件周圍之方式，形成有保護 膜90，且藉由該保護膜90而保護元件。
一般而言，上述保護膜之形成係使用電漿CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沈積)裝置而進行，先前，以圖11所示之流程圖之製作方法而實施。此處，將形成有形成上述保護膜之前階段之LED元件之基板稱為LED基板，進行圖11之製作方法之說明。
(1)將LED基板向電漿CVD裝置之成膜室中搬入(步驟S31)。
(2)於成膜室中點亮電漿而開始保護膜之成膜(步驟S32)。
(3)成膜室中熄滅電漿而結束成膜(步驟S33)。
(4)將LED基板自成膜室中搬出(步驟S34)。
電漿CVD裝置中，於電漿點火時，電漿產生用電極之阻抗較高。因此，於電漿點火之前，將較高之電壓施加至電漿產生用電極間。存在於該電極間之電子以較高之電壓而加速，於電漿點亮之前，產生高能量電子。高能量電子使原料氣體離子化，且於電漿點火之前，離子亦同樣地加速，產生能量較高之離子。可知具有較高能量之離子會使LED之特性劣化(例如，參照非專利文獻1)，因此，於上述先前之製作方法中，所謂產生電漿損壞，LED特性劣化。
此外，於形成上述保護膜時，若成膜時之基板溫度較低，則保護膜之密度降低，保護性能(防水性)劣化。保護膜之性能之劣化會導致LED可靠性之降低，故而重要的是將成膜時之基板溫度設為形成密度穩定性較高之保護膜之特定之溫度以上。
電漿CVD裝置中，可使用惰性氣體等之電漿而加熱基板(電漿加熱)，於成膜室中，在形成上述保護膜之前，考慮藉由該電漿加熱而將基板溫度加熱至特定之溫度以上。然而，如上所述，可知於電漿點火時會產生較高能量之離子，而使LED之特性劣化，例如使LED中使用之透明導電膜之穿透率降低，作為基板之加熱機構，於成膜室中之電漿加熱並不適宜。例如，於以電漿加熱而加熱至230℃為止之情形 時，ITO(氧化銦錫)等之透明導電膜之穿透率(測定波長為380~480nm)降低30~40%左右。又，若於成膜室中成膜並且亦進行基板之電漿加熱，則每1塊基板之處理時間變長，從而生產性(產量)會降低，因此該情形亦考慮後，較佳為避免電漿加熱。
又，於成膜室中，亦考慮自基板背面進行傳熱加熱。於該情形時，由已加熱之靜電吸盤確實地靜電吸附基板，進行傳熱加熱，但藉由靜電吸附，而將基板自室溫急遽地加熱，故而於基板之內部會產生溫度差。LED中使用之藍寶石基板若於基板內部產生100℃以上之溫度差，則藉由熱應力而變得易破損，故而較佳為亦避免成膜室中之傳熱之加熱。
如此，較佳為於成膜室之外加熱基板，於該情形時，於成膜室中可專心於成膜處理，生產性提高，故而應避免於成膜室中之基板之加熱。
因此，在形成上述保護膜之前，亦考慮於大氣中加熱基板，將基板溫度加熱至特定之溫度以上。例如，考慮於大氣中之搬送路徑之中途，設置加熱基板之加熱器等。然而，若於大氣中加熱基板，則藉由氧之影響，而使LED中使用之透明導電膜之穿透率降低，引起LED之性能降低。例如，於大氣中加熱至230℃為止之情形時，ITO等之透明導電膜之穿透率(測定波長為380~480nm)降低3%左右。
又，於大氣中加熱基板之情形時，考慮至成膜室為止之基板搬送時間中之自然冷卻，必須加熱至較上述特定之溫度高之溫度(例如，300℃)為止。然而，LED中使用之透明導電膜、例如ITO於超過230℃之加熱時會劣化，故而超過230℃進行加熱並不佳。假設即便於大氣中將基板加熱至230℃，但若考慮基板之搬送時間、以及真空排氣之時間，則在搬送至成膜室時，基板溫度會冷卻至未達上述特定之溫度為止，因此現實而言，大氣中之加熱為不可能。
進而，如上所述，LED中使用之藍寶石基板若於基板內部產生100℃以上之溫度差，則藉由熱應力而變得易破損。因此，無論以何種加熱機構進行加熱，均必須儘量均勻地加熱基板。
如此，於成膜LED元件之保護膜時，必須抑制電漿損壞，並且以特定之溫度以上之基板溫度進行保護膜之成膜，若不同時滿足該等條件，則難以製造高亮度且可靠性優異之LED。
本發明係鑒於上述課題而完成者，其目的在於提供一種構成高亮度且可靠性優異之發光元件之發光元件之保護膜之製作方法及裝置。
解決上述課題之第1發明之發光元件之保護膜之製作裝置係製作對形成於藍寶石基板上之發光元件進行保護之保護膜者，其特徵在於：包含：加熱室，其係於真空中加熱上述藍寶石基板；成膜室，其係於經上述加熱室加熱後之上述藍寶石基板上，藉由於真空中實施電漿處理而成膜上述保護膜；搬送機器人，其係向上述加熱室及上述成膜室中真空搬送上述藍寶石基板；及控制機構，其控制上述加熱室、上述成膜室及上述搬送機器人；上述控制機構在使用上述加熱室而進行於上述成膜室中之成膜之前，將上述藍寶石基板加熱至特定之溫度以上，使用上述搬送機器人，將加熱至特定之溫度以上之上述藍寶石基板自上述加熱室向上述成膜室中搬送， 使用上述成膜室，在將上述藍寶石基板向該成膜室中搬送之前點亮電漿，於加熱至特定之溫度以上之上述藍寶石基板上，藉由實施電漿處理而成膜上述保護膜。
解決上述課題之第2發明之發光元件之保護膜之製作裝置如上述第1發明之發光元件之保護膜之製作裝置，其特徵在於：上述加熱室係具有接近上述藍寶石基板之上表面及下表面而配置之2個遠紅外線加熱器，且藉由來自上述2個遠紅外線加熱器之輻射，而於真空中加熱上述藍寶石基板之上表面及下表面者。
解決上述課題之第3發明之發光元件之保護膜之製作裝置如上述第1發明之發光元件之保護膜之製作裝置，其特徵在於：上述加熱室係具有：接近上述藍寶石基板之上表面或下表面之一者而配置之1個遠紅外線加熱器；及包圍上述藍寶石基板與上述遠紅外線加熱器之周圍、且以層狀而配置複數個之熱反射板；藉由來自上述1個遠紅外線加熱器之輻射及該輻射之經上述熱反射板之反射，而於真空中加熱上述藍寶石基板之上表面及下表面者。
解決上述課題之第4發明之發光元件之保護膜之製作裝置如上述第1發明之發光元件之保護膜之製作裝置，其特徵在於：上述加熱室係具有：接近上述藍寶石基板之上表面或下表面之一者而配置之1個加熱器；及對該加熱室供給惰性氣體或氮氣之氣體供給機構；對該加熱室供給上述惰性氣體或上述氮氣，以形成較分子流區域之壓力高之壓力，並且藉由上述惰性氣體或上述氮氣之對流傳熱，而將上述加熱器之溫度傳熱至上述藍寶石基板上並加熱者。
解決上述課題之第5發明之發光元件之保護膜之製作裝置如上述第1至第4發明中任一項之發光元件之保護膜之製作裝置，其特徵在於：上述成膜室係於複數塊上述藍寶石基板上連續地進行成膜之情 形時，在將最初之上述藍寶石基板向上述成膜室中搬送之前點亮電漿，且直至對最後之上述藍寶石基板之成膜結束為止，維持上述電漿者。
解決上述課題之第6發明之發光元件之保護膜之製作裝置如上述第1至第4發明中任一項之發光元件之保護膜之製作裝置，其特徵在於：上述成膜室係於複數塊上述藍寶石基板上連續地進行成膜之情形時，在將各個上述藍寶石基板向上述成膜室中搬送之前點亮電漿，且於對各個上述藍寶石基板之成膜結束時，熄滅上述電漿者。
解決上述課題之第7發明之發光元件之保護膜之製作方法係製作對形成於藍寶石基板上之發光元件進行保護之保護膜者，其特徵在於：其使用加熱室，其係於真空中加熱上述藍寶石基板；成膜室，其係於經上述加熱室加熱後之上述藍寶石基板上，藉由於真空中實施電漿處理而成膜上述保護膜；及搬送機器人，其係向上述加熱室及上述成膜室中真空搬送上述藍寶石基板；在進行於上述成膜室中之成膜之前，於上述加熱室中將上述藍寶石基板加熱至特定之溫度以上，藉由上述搬送機器人而搬送上述藍寶石基板之前，於上述成膜室中點亮電漿，藉由上述搬送機器人而將加熱至特定之溫度以上之上述藍寶石基板自上述加熱室向上述成膜室中搬送，且對該藍寶石基板實施電漿處理，藉此於上述成膜室中成膜上述保護膜。
解決上述課題之第8發明之發光元件之保護膜之製作方法如上述 第7發明之發光元件之保護膜之製作方法，其特徵在於：上述加熱室具有接近上述藍寶石基板之上表面及下表面而配置之2個遠紅外線加熱器，且藉由來自上述2個遠紅外線加熱器之輻射，而於真空中加熱上述藍寶石基板之上表面及下表面。
解決上述課題之第9發明之發光元件之保護膜之製作方法如上述第7發明之發光元件之保護膜之製作方法，其特徵在於：上述加熱室具有：接近上述藍寶石基板之上表面或下表面之一者而配置之1個遠紅外線加熱器；及包圍上述藍寶石基板與上述遠紅外線加熱器之周圍、且以層狀而配置複數個之熱反射板；藉由來自上述1個遠紅外線加熱器之輻射及該輻射之經上述熱反射板之反射，而於真空中加熱上述藍寶石基板之上表面及下表面。
解決上述課題之第10發明之發光元件之保護膜之製作方法如上述第7發明之發光元件之保護膜之製作方法，其特徵在於：上述加熱室具有：接近上述藍寶石基板之上表面或下表面之一者而配置之1個加熱器；及對該加熱室供給惰性氣體或氮氣之氣體供給機構；對該加熱室供給上述惰性氣體或上述氮氣，以形成較分子流區域之壓力高之壓力，並且藉由上述惰性氣體或上述氮氣之對流傳熱，而將上述加熱器之溫度傳熱至上述藍寶石基板上並加熱。
解決上述課題之第11發明之發光元件之保護膜之製作方法如上述第7至10發明中任一項之發光元件之保護膜之製作方法，其特徵在於：上述成膜室係於複數塊上述藍寶石基板上連續地進行成膜之情形時，在將最初之上述藍寶石基板向上述成膜室中搬送之前點亮電漿，且直至對最後之上述藍寶石基板之成膜結束為止，維持上述電漿。
解決上述課題之第12發明之發光元件之保護膜之製作方法如上 述第7至第10發明中任一項之發光元件之保護膜之製作方法，其特徵在於：上述成膜室係於複數塊上述藍寶石基板上連續地進行成膜之情形時，在將各個上述藍寶石基板向上述成膜室中搬送之前點亮電漿，且於對各個上述藍寶石基板之成膜結束時，熄滅上述電漿。
根據本發明，於成膜室中之成膜開始前，於加熱室中將藍寶石基板加熱至特定之溫度以上，以搬送機器人將加熱至特定之溫度以上之藍寶石基板自加熱室向成膜室中搬送，在將加熱至特定之溫度以上之藍寶石基板向成膜室中搬送之前點亮電漿，於經加熱室加熱後之藍寶石基板上，藉由實施電漿處理而成膜保護膜，因此可抑制伴隨電漿點火之電漿損壞，並且可以特定溫度以上之基板溫度而進行保護膜之成膜，從而可形成元件損壞低、膜質良好之保護膜。其結果為，可製造高亮度且可靠性優異之發光元件。
10‧‧‧發光元件之保護膜之製作裝置
20‧‧‧承載室
21‧‧‧匣盒
30‧‧‧搬送室
31‧‧‧搬送機器人
31a‧‧‧臂
31b‧‧‧機器手
40A、40B、40C‧‧‧加熱室
41、42‧‧‧遠紅外線加熱器
43‧‧‧熱反射板
44‧‧‧氣體噴嘴
45‧‧‧加熱器
50‧‧‧成膜室
51‧‧‧真空容器
52‧‧‧筒狀容器
53‧‧‧頂棚板
54‧‧‧真空裝置
55‧‧‧高頻天線
56‧‧‧整合器
57‧‧‧高頻電源
61‧‧‧支持台
62‧‧‧載置台
63‧‧‧加熱器
64‧‧‧電極
65‧‧‧電容器
66‧‧‧整合器
67‧‧‧低頻電源
68‧‧‧靜電電源
69‧‧‧低通濾波器
70‧‧‧冷卻室
81‧‧‧藍寶石基板
82‧‧‧n型GaN層
83‧‧‧發光層
84‧‧‧p型GaN層
85‧‧‧透明導電膜
86‧‧‧p電極
87‧‧‧p電極墊
88‧‧‧n電極
89‧‧‧n電極墊
90‧‧‧保護膜
d1、d2、d3、d4‧‧‧閘閥
P‧‧‧電漿
S1~S8、S11~S19、S31~S34‧‧‧步驟
W‧‧‧基板
圖1係表示本發明之發光元件之保護膜之製作裝置之實施形態之一例(實施例1)的概略圖。
圖2係表示圖1所示之發光元件之保護膜之製作裝置中之加熱室的概略圖。
圖3係表示圖1所示之發光元件之保護膜之製作裝置中之成膜室的概略圖。
圖4係表示遠紅外線加熱器之表面溫度與藍寶石吸收之波長之輻射能量密度之關係的圖表。
圖5係表示基板之加熱時間與到達溫度之關係之圖表。
圖6係作為本發明之發光元件之保護膜之製作方法之實施形態之一例(實施例1)，表示圖1所示之發光元件之保護膜之製作裝置之製作 方法之一例的流程圖。
圖7係作為本發明之發光元件之保護膜之製作方法之實施形態之另一例(實施例2)，表示圖1所示之發光元件之保護膜之製作裝置之製作方法之另一例的流程圖。
圖8係作為本發明之發光元件之保護膜之製作裝置之實施形態之另一例(實施例3)，表示圖2所示之加熱室之另一例的概略圖。
圖9係作為本發明之發光元件之保護膜之製作裝置之實施形態之另一例(實施例4)，表示圖2所示之加熱室之另一例的概略圖。
圖10係表示LED元件構造之剖面圖。
圖11係表示先前之發光元件之保護膜之製作方法之流程圖。
參照圖1~圖9，對本發明之發光元件之保護膜之製作方法及裝置之實施形態進行說明。
(實施例1)
最初，對本實施例之發光元件之保護膜之製作裝置(以下，稱為製作裝置)之裝置構成進行說明。此處，圖1係表示本實施例之製作裝置之概略圖，圖2係表示上述製作裝置中之加熱室之概略圖，圖3係表示上述製作裝置之成膜室之概略圖。又，圖4係表示圖2所示之加熱室中使用之遠紅外線加熱器之表面溫度與藍寶石吸收之波長之輻射能量密度之關係的圖表，圖5係表示具有圖4所示之特性之遠紅外線加熱器之對基板之加熱時間與基板之到達溫度之關係的圖表。
本實施例中，製作裝置10具有：承載室20、搬送室30、加熱室40A、成膜室50及冷卻室70。承載室20經由閘閥d1而與搬送室30連接，且藉由閘閥d1之開閉，而使承載室20與搬送室30成為連通狀態，或成為使承載室20自搬送室30閉鎖之狀態。
同樣地，加熱室40A亦經由閘閥d2而與搬送室30連接，且藉由閘 閥d2之開閉，而使加熱室40A與搬送室30成為連通狀態，或成為使加熱室40A自搬送室30閉鎖之狀態。同樣地，成膜室50亦經由閘閥d3而與搬送室30連接，且藉由閘閥d3之開閉，而使成膜室50與搬送室30成為連通狀態，或成為使成膜室50自搬送室30閉鎖之狀態。同樣地，冷卻室70亦經由閘閥d4而與搬送室30連接，且藉由閘閥d4之開閉，而使冷卻室70與搬送室30成為連通狀態，或成為使冷卻室70自搬送室30閉鎖之狀態。
於承載室20中，於匣盒21中，收納有複數個圓形狀之基板W，且將該匣盒21安裝於承載室20之內部。本實施例之情形時，作為基板W，較佳為藍寶石等之透明基板。
再者，亦可替代基板W，在與基板W相同大小之圓形狀之托盤上載置複數個直徑較小之基板(例如，直徑為100mm以下之基板)，且將複數個該托盤收納於匣盒21中，將直徑較小之基板與托盤一併進行搬送。於該情形時，托盤例如為如下構造：載置有直徑較小之基板之手繅(凹部)、或者設置有複數個具有保持直徑較小之基板之保持部之貫通孔。
於以下之說明中，使用基板W進行說明，但如上所述，亦可適用於替代基板W而載置有複數個直徑較小之基板之托盤之情形，故而於該情形時，亦可將基板W另稱為載置有複數個直徑較小之基板之托盤。
於搬送室30中，於其中央部分上，配設有搬送機器人31。然後，使用設置於搬送機器人31之臂31a上之機器手31b，保持1塊基板W，進行相對於承載室20、加熱室40A、成膜室50及冷卻室70之搬送。例如，打開閘閥d1，使臂31a朝承載室20伸展，將基板W載置於機器手31b上，自匣盒21中拉出基板W。其後，打開閘閥d2或閘閥d3或閘閥d4，使臂31a朝加熱室40A或成膜室50或冷卻室70伸展，將基 板W搬送至加熱室40A或成膜室50或冷卻室70之內部。
本實施例之情形時，於自承載室20至成膜室50為止之真空搬送路徑(粗線箭頭)之中途配置有加熱室40A，且經由閘閥d2，而於搬送室30之側面另外設置加熱室40A。然後，在進行於成膜室50中之成膜之前，預先於加熱室40A中加熱基板W，其後，將加熱至特定之溫度以上之基板W向成膜室50中搬送，且於該基板W上成膜保護膜。
如圖2所示，加熱室40A藉由閘閥d2而間隔開。加熱室40A之內部始終保持為高真空(≦1 mTorr)，成為不會引起對流熱傳導之分子流區域。於真空狀態之加熱室40A之內部，基板W藉由支持銷(圖示省略)而支持。而且，如圖2所示，將對基板W之上表面藉由遠紅外線而進行輻射加熱之遠紅外線加熱器41設置於加熱室40A之頂棚側，將對基板W之下表面(背面)藉由遠紅外線而進行輻射加熱之遠紅外線加熱器42設置於加熱室40A之底面側。如此，遠紅外線加熱器41、42為如下構成：接近基板W之上表面及背面而配置為非接觸，藉由來自遠紅外線加熱器41、42之遠紅外線之輻射而加熱基板W之兩面。
遠紅外線加熱器41、42例如為圓盤型，成為被加熱對象之圓形狀之基板W係配置於遠紅外線加熱器41、42之中央。再者，如上所述，亦可替代基板W，而對載置有複數個直徑較小之基板之托盤進行輻射加熱。於該情形時，托盤較佳為設置有複數個具有保持直徑較小之基板之保持部之貫通孔之構造，於該情形時，可通過貫通孔而有效地輻射加熱直徑較小之基板之背面。
對加熱室40A之內壁以可有效地熱反射之方式而進行鏡面研磨。又，對閘閥d2之閥體亦以可有效地熱反射之方式而進行鏡面研磨。根據此種構成，使來自遠紅外線加熱器41、42之輻射熱封閉於加熱室40A之內部，從而有效地加熱基板。
如上所述，加熱室40A成為對基板W自兩面進行輻射加熱之構 造。其原因在於，藉由自兩面加熱基板W，而可高速(短時間)地加熱基板W，並且可均勻地加熱基板W。其結果為，可使基板W之內部不產生溫度差而進行加熱，從而可避免由熱應力導致之基板W之變形、破損。尤其對藍寶石基板而言，如上所述，若於基板W之內部產生100℃以上之溫度差，則藉由熱應力而變得易破損，故而根據上述構成，可避免藍寶石基板之變形、破損。
又，藍寶石對於波長5~8、15~18、32μm以下具有紅外光吸收特性。一直以來，已知有藉由鹵素燈而對矽基板於真空中進行燈加熱之裝置，但該鹵素燈之石英管不會使較5μm更長之波長通過，故而無法使用矽基板用之燈加熱裝置，將藍寶石基板於真空中進行輻射加熱。
因此，本實施例中，考慮輻射加熱藍寶石基板，而使用輻射遠紅外線(例如，波長3μm以上之紅外線)之遠紅外線加熱器41、42。例如，作為遠紅外線加熱器41、42，可使用以如下方式而形成者：於SUS(不鏽鋼)管之內部設置發熱線圈，並且填充耐熱絕緣材(例如，MgO：氧化鎂)而形成一體化之發熱體，於其表面塗覆發出遠紅外線之遠紅外線被膜(例如，碳系陶瓷)。於使用此種遠紅外線加熱器之情形時，藍寶石吸收之波長之輻射能量密度如圖4所示，具有接近黑體輻射之效率。例如，於該遠紅外線加熱器之表面溫度為600℃之情形時，如圖4所示，可獲得能量密度為0.4~0.5W/cm2。於該情形時，如圖5所示，可以130秒左右將藍寶石基板(直徑為150mm，厚度為1.3mm)自室溫加熱至300℃為止，從而可縮短藍寶石基板之加熱時間。
於藍寶石基板上之LED元件上進行於成膜室50中成膜保護膜時，作為形成密度穩定性較高之保護膜之特定之溫度，必須將成膜開始時藍寶石基板設為至少200℃。因此，於加熱室40A中，將藍寶石基板加熱至210~220℃為止，且於該溫度下取出基板W。於該情形時，例 如，如圖5所示，可以90秒左右將藍寶石基板自室溫加熱至220℃為止。該加熱時間必須較於成膜室50中成膜之時間短，於欲縮短加熱室40A中之加熱時間之情形時，將遠紅外線加熱器41、42之表面溫度更高地設定即可。作為取出基板W之時序，若以飽和溫度取出基板W，則溫度管理成為確實，但必須等待直至飽和溫度為止，故而花費時間。因此，較理想的是以加熱至上述210~220℃之時序而取出基板W。例如，於加熱室40A中，以使藉由遠紅外線加熱器41、42之加熱而到達之藍寶石基板之飽和溫度高於210~220℃之方式，設定遠紅外線加熱器41、42之表面溫度即可。藉此，在藍寶石基板到達飽和溫度之前，可加熱至所需之溫度範圍210~220℃，從而可謀求縮短加熱時間。
使用此種構成之加熱室40A，於成膜處理前預先加熱基板W，藉此可獲得較高之生產性，又，將基板W之溫度設為特定之溫度以上而開始成膜，故而可形成膜質良好之(膜密度高、蝕刻速率低之)保護膜。例如，於加熱至230℃為止之情形時，未見ITO等之透明導電膜之穿透率(測定波長380~480nm)之降低。
另一方面，成膜室50可為公知之電漿CVD裝置，但於本實施例之情形時，若考慮下述之製作方法，則較佳為具有ICP(Inductively Coupled Plasma；感應耦合電漿)型之電漿產生機構者。
具體而言，如圖3所示，成膜室50具有成為真空容器51之筒狀容器52與頂棚板53，且以堵塞圓筒狀之筒狀容器52之上部開口部之方式，配設有陶瓷製之圓板狀之頂棚板53。於筒狀容器52上，連接有使內部成真空狀態之真空裝置54，可將真空容器51之內部維持於較高之真空度。
於頂棚板53之上方(正上方)，配置有包含複數個圓形環之高頻天線55，於高頻天線55上經由整合器56而連接有高頻電源57。該高頻電 源57可將高於下述低頻電源67之振盪頻率(例如，13.56MHz)供電至高頻天線55，且可穿透成為入射窗之頂棚板53，使得用以生成電漿P之高頻電磁波(RF)向真空容器51內入射。此係所謂ICP型之電漿產生機構之構成。
又，於筒狀容器52之側壁部分上，於較頂棚板53低、且較下述載置台62高之位置上設置有複數個氣體噴嘴58，自氣體噴嘴58向真空容器51之內部可供給所需流量之所需氣體。所供給之氣體視製程而變更，於保護膜(例如氧化矽膜、氮化矽膜)之製程中，使用成為原料氣體之SiH4、N2、O2等。
又，於筒狀容器52之下部，設置有支持台61，於該支持台61之上，設置有載置成膜對象即基板W之載置台62。於載置台62之內部設置有用以加熱之加熱器63，該加熱器63係藉由控制裝置(控制機構，圖示省略)而調整溫度。藉此，可將電漿處理中之基板W維持、控制於特定之溫度以上。
又，於載置台62上，設置有電極64，於該電極64上，經由電容器65、整合器66而連接有低頻電源67。低頻電源67係可將低於高頻電源57之振盪頻率(例如，4MHz)施加至電極64，且對基板W施加偏壓功率。
進而，於上述電極64上，連接有靜電吸附基板W之直流之靜電電源68，其可將基板W吸附保持於載置台62上。該靜電電源68係以不使高頻電源57或低頻電源67之功率進入之方式，經由低通濾波器(LPF)69而連接。
基板W可使用設置於筒狀容器52之側壁上之閘閥d3而搬送至載置台62上，藉由於載置台62上載置基板W，而將基板W收納於真空容器51中。其後，關閉閘閥d3，藉由控制裝置而實施下述之製作方法。
又，亦可於成膜室50中之成膜之後，在自成膜室50至承載室20 為止之真空搬送路徑(粗線箭頭)之中途設置冷卻室70，其係使基板W冷卻至匣盒21之耐熱溫度以下為止。於本實施例之情形時，冷卻室70係經由閘閥d4而另外設置於搬送室30之側面上。冷卻室70亦與加熱室40A同樣地，為了不使冷卻時之基板W之內部產生溫度差，例如形成為如下構成：藉由支持銷而支持基板W，且可自基板W之兩面進行輻射冷卻。再者，只要可均勻地冷卻基板W，則亦可為其他構造。
參照圖6之流程圖，對於具有以上說明之構成之製作裝置10中，使用控制裝置實施之發光元件之保護膜之製作方法之一例進行說明。再者，以下所示之本實施例之製作方法亦可應用於下述實施例3、4。又，此處，作為基板W之一例，設為LED基板。
最初，將複數個LED基板(形成有形成保護膜之前階段之LED元件之基板)收納於匣盒21中，且將該匣盒21安裝於承載室20中(步驟S1)。
其次，對承載室20進行減壓(抽真空)，其後，打開閘閥d1，使用搬送機器人31，將LED基板自匣盒21中拉出。其後，打開閘閥d2，向加熱室40A中搬入LED基板(步驟S2)。
其次，關閉閘閥d2之後，於加熱室40A中，藉由遠紅外線加熱器41、42之輻射加熱而對LED基板進行加熱(步驟S3)。此處，根據遠紅外線加熱器41、42之表面溫度與加熱時間之關係而預先測量LED基板之到達溫度，求出可加熱至適於成膜處理之特定之溫度以上之預定時間。如上所述，於加熱室40A中，若以使藉由遠紅外線加熱器41、42之加熱而到達之LED基板之飽和溫度高於所需之溫度之方式，設定遠紅外線加熱器41、42之表面溫度，則於到達飽和溫度之前，將LED基板加熱至所需之溫度。而且，若預先求出可加熱至所需之溫度之預定時間，則可於適當之時間取出LED基板，從而可謀求縮短加熱時間。
於經過所求出之預定時間之後，打開閘閥d2，將LED基板自加熱 室40A中搬出(步驟S4)。在自加熱室40A中拉出LED基板時、或者在向成膜室50中搬入LED基板之前，例如亦可使用輻射溫度計等，確認LED基板之溫度為所需之溫度範圍。例如，於藍寶石基板之情形時，特定之溫度為200℃，故而作為所需之溫度範圍，較佳為210~220℃之範圍。
於成膜室50中，在使用惰性氣體或稀有氣體等而搬入LED基板之前，使電漿P成為既已點亮之狀態(步驟S5)。作為電漿點亮之時序，只要係將最初之LED基板搬入之前，則可於任何時序點亮，本實施例之情形時，一旦點亮之後，便維持電漿P之點亮，直至收納於匣盒21中之LED基板之處理全部結束為止。如此，藉由維持電漿P，而可抑制由電漿點亮時產生之電漿損壞所導致之LED特性之劣化，又，亦可節省電漿點亮、熄滅之控制之功夫。
打開閘閥d3，向電漿P點亮之狀態之成膜室50之載置台62上搬入LED基板(步驟S6)，其後，關閉閘閥d3，供給原料氣體，實施於成膜室50中之保護膜之成膜處理(步驟S7)。於該成膜處理之時，係於特定之溫度以上進行成膜，故而所成膜之膜之膜質(蝕刻速率、穿透率等)穩定，器件之良率提高。
於成膜處理結束後，自電漿P點亮之狀態之成膜室50中取出LED基板，其後，直接、或於冷卻室70中冷卻之後將LED基板返回至匣盒21(步驟S8)。
將上述步驟S2~S8之順序對收納於匣盒21中之所有LED基板實施，於所有LED基板上，於成膜室50之電漿P預先點亮之狀態下，以特定之溫度開始成膜處理。
以此方式，使成膜室50之電漿P成為預先點亮之狀態，從而不會如先前般，將LED基板設置於成膜室50中之後進行電漿點火，因此可防止特性劣化。其結果為，可抑制由電漿損壞而導致之LED特性之劣 化。
例如，形成具有1000~1700V之ESD(Electrostatic Discharge，靜電放電)耐性之保護膜，且對於該保護膜，在與先前之製作方法(參照圖11)同樣地於成膜室內設置基板之後點亮電漿之情形、及與本實施例之製作方法同樣地於成膜室中預先點亮電漿之後於成膜室內設置基板之情形下，比較ESD耐性之變化。再者，該ESD耐性係使用靜電試驗(JIS C 61340-3-1：日本工業標準調查會審議，「靜電-第3-1部：模擬靜電之影響之方法-人體模型(HBM)之靜電放電試驗波形」，日本規格協會，平成22年2月22日改正)進行評估。相對於以先前之製作方法製作之保護膜之ESD耐性降低至0~600V左右，以本實施例之製作方法製作之保護膜之ESD耐性為1000~1700V，其與最初之狀態相比並無改變。
(實施例2)
圖7係表示實施例1中說明之製作裝置10中，使用控制裝置實施之發光元件之保護膜之製作方法之另一例之流程圖。再者，以下所示之本實施例之製作方法亦可適用於下述實施例3、4。又，此處，作為基板W之一例，亦設為LED基板。
最初，將複數個LED基板收納於匣盒21中，且將該匣盒21安裝於承載室20中(步驟S11)。
其次，對承載室20進行減壓(抽真空)，其後，打開閘閥d1，使用搬送機器人31，將LED基板自匣盒21中拉出。其後，打開閘閥d2，向加熱室40A中搬入LED基板(步驟S12)。
其次，關閉閘閥d2之後，於加熱室40A中，藉由遠紅外線加熱器41、42之輻射加熱而對LED基板進行加熱(步驟S13)。此處，與實施例1同樣地，求出可加熱至適於成膜處理之特定之溫度以上之預定時間。
於經過所求出之預定時間之後，打開閘閥d2，將LED基板自加熱室40A中搬出(步驟S14)。此時，亦可與實施例1同樣地，確認LED基板之溫度是否為所需之溫度範圍。
於成膜室50中，使用惰性氣體或稀有氣體等，於搬入LED基板之前，使電漿P成為既已點亮之狀態(步驟S15)。於實施例1中，一旦點亮電漿P之後，便維持電漿P之點亮，直至收納於匣盒21中之LED基板之處理全部結束為止。另一方面，於本實施例中，如下所述，若對1片LED基板之成膜處理結束，則熄滅電漿P，故而於搬入各個LED基板之前，於成膜室50中，使電漿P成為既已點亮之狀態。作為電漿點亮之時序，只要係將前一片LED基板自成膜室50中搬出之後，且將下一片LED基板搬入之前，則可於任何時序點亮，但若為剛要搬入LED基板之前，則可進一步縮短電漿照射時間，且可進一步降低電力消耗量。
打開閘閥d3，向電漿P點亮之狀態之成膜室50之載置台62上搬入LED基板(步驟S16)，其後，關閉閘閥d3，供給原料氣體，實施於成膜室50中之保護膜之成膜處理(步驟S17)。於該成膜處理之時，係於特定之溫度以上進行成膜，故而所成膜之膜之膜質(蝕刻速率、穿透率等)穩定，器件之良率提高。
於成膜處理結束後，熄滅電漿(步驟S18)，自電漿熄滅之狀態之成膜室50中取出LED基板，其後，直接、或於冷卻室70中冷卻之後將LED基板返回至匣盒21(步驟S19)。
將如此之步驟S12~S19之順序對收納於匣盒21中之所有LED基板實施，於所有LED基板上，於成膜室50之電漿P預先點亮之狀態下，以特定之溫度開始成膜處理。
以此方式，使成膜室50之電漿P成為預先點亮之狀態，從而不會如先前般，將LED基板設置於成膜室50中之後進行電漿點火，因此可 防止特性劣化。其結果為，可抑制因電漿損壞而導致之LED特性之劣化。
(實施例3)
圖8係表示實施例1中說明之製作裝置10中之加熱室之另一例之概略圖。再者，本實施例中，對於與圖2所示之實施例1之加熱室40A相同之構成標註相同符號進行說明。
本實施例之情形時，亦在自承載室20至成膜室50為止之真空搬送路徑之中途配置有加熱室40B。具體而言，與實施例1同樣地，經由閘閥d2，而於搬送室30之側面上另外設置有加熱室40B。而且，在進行於成膜室50中之成膜之前，預先於加熱室40B中加熱基板W，其後，將加熱至特定之溫度以上之基板W向成膜室50中搬送，於該基板W上成膜保護膜。
加熱室40B亦藉由閘閥d2而間隔開，其內部始終保持為高真空(≦1 mTorr)，成為不會引起對流熱傳導之分子流區域。於真空狀態之加熱室40B之內部，基板W藉由支持銷(圖示省略)而支持。而且，如圖8所示，將對基板W之上表面藉由遠紅外線而進行輻射加熱之遠紅外線加熱器41設置於加熱室40B之頂棚側，該遠紅外線加熱器41接近基板W之上表面而配置為非接觸。另一方面，於加熱室40B之底面側，與實施例1不同，未設置對基板W之背面進行輻射加熱之加熱器，取而代之，以包圍基板W及遠紅外線加熱器41之周圍之方式，以層狀配置有複數個熱反射板43。
該熱反射板43係包含經較薄之鏡面研磨後之金屬(例如，為0.1mm厚度之經拋光研磨後之SUS304片材)，且於層狀之熱反射板43之層方向上不進行熱傳導，具有輻射率較低之表面者。藉由配置此種熱反射板43，而形成為使來自1個遠紅外線加熱器41之輻射熱反射且封閉於熱反射板43之內側之構造。再者，無法於基板W之搬送路徑(參 照虛線箭頭)上設置熱反射板43，故而較理想的是僅使該搬送路徑之部分開口，使未設置熱反射板43之範圍縮減至最小限度。如此，成為如下構成：藉由1個遠紅外線加熱器41及包圍基板W與遠紅外線加熱器41之熱反射板43，使用來自遠紅外線加熱器41之遠紅外線之輻射而加熱基板W之兩面。
以此方式，加熱室40B成為藉由來自遠紅外線加熱器41之輻射及該輻射之經熱反射板43之反射，而對基板W自兩面進行輻射加熱之構成。而且，與實施例1同樣地，藉由自兩面加熱基板W，而可高速(短時間)地加熱基板W，並且可均勻地加熱基板W。其結果為，可使基板W之內部不產生溫度差而進行加熱，從而可避免由熱應力導致之基板W之變形、破損。
又，使用此種構成之加熱室40B，於成膜處理前對基板W進行預先加熱，藉此可獲得較高之生產性，又，將基板W之溫度設為特定之溫度以上而開始成膜，故而可形成膜質良好之(膜密度較高，蝕刻速率較低之)保護膜。
本實施例之情形時，形成為設置1個對基板W之上表面進行輻射加熱之遠紅外線加熱器41之構成，但亦可取而代之，形成為設置1個對基板W之背面進行輻射加熱之遠紅外線加熱器42之構成。任一情形時，均因於遠紅外線加熱器41或遠紅外線加熱器42之相反側之面上設置有熱反射板43，而可充分地加熱基板W。又，1個加熱器即可，故而可形成為較實施例1中所示之加熱室40A更低成本、更簡易、更輕量之構成。
尤其於使用設置有複數個載置直徑較小之基板之手繅(凹部)之構造之托盤之情形時，基板之背面與托盤相對，故而無須如實施例1之加熱室40A般自兩面進行加熱，自一面之加熱、尤其自上表面之加熱便足夠，於該情形時，無準備地加熱托盤之情形亦消失。
(實施例4)
圖9係表示實施例1中說明之製作裝置10中之加熱室之進而另一例之概略圖。再者，本實施例中，對於與圖2中所示之實施例1之加熱室40A相同之構成標註相同符號進行說明。
本實施例之情形時，亦在自承載室20至成膜室50為止之真空搬送路徑之中途配置有加熱室40C。具體而言，與實施例1同樣地，經由閘閥d2，而於搬送室30之側面上另外設置有加熱室40C。而且，在進行於成膜室50中之成膜之前，預先於加熱室40C中加熱基板W，其後，將加熱至特定之溫度以上之基板W向成膜室50中搬送，於該基板W上成膜保護膜。
加熱室40C亦藉由閘閥d2而間隔開。加熱室40C之內部可排氣為真空(<1Pa)，但本實施例之情形時，於加熱室40C中設置有氣體噴嘴44(氣體供給機構)，使用該氣體噴嘴44，將惰性氣體或N2供給至加熱室40C之內部，使其真空度為較分子流區域之壓力高之壓力，亦即可進行對流熱傳導之壓力(例如，具有對流之1 mTorr以上之壓力)。
於此種惰性氣體或N2環境氣體之加熱室40C之內部，基板W藉由支持銷(圖示省略)而支持。而且，如圖9所示，於加熱室40C之底面側設置有加熱器45，該加熱器45接近基板W之背面而配置為非接觸。該加熱器45與實施例1同樣地，為藉由遠紅外線而進行輻射加熱者即可，但本實施例之情形時，係利用環境氣體之對流熱傳導，故而只要加熱器45成為300℃左右之溫度者，則可為任何加熱器。又，亦無須如實施例1之加熱室40A般對內壁進行鏡面研磨、或者如實施例2之加熱室40B般配置有熱反射板43。
以此方式，加熱室40C成為對基板W自周圍進行對流傳熱加熱之構造。而且，藉由自周圍加熱基板W，而可高速(短時間)地加熱基板W，並且可均勻地加熱基板W。其結果為，可使基板W之內部不產生 溫度差而進行加熱，從而可避免由熱應力導致之基板W之變形、破損。例如，於N2環境、壓力1 Torr進行加熱之情形時，可以90秒左右加熱至230℃為止。又，此時，亦未見ITO等之透明導電膜之穿透率(測定波長380~480nm)之降低。
又，使用此種構成之加熱室40C，於成膜處理前預先加熱基板W，藉此可獲得較高之生產性，又，將基板W之溫度設為特定之溫度以上而開始成膜，故而可形成膜質良好之(膜密度較高，蝕刻速率較低之)保護膜。
本實施例之情形時，於加熱室40C之底面側設置有1個加熱器45，但亦可於加熱室40C之頂棚側設置1個加熱器。任一情形時，均因對基板W自周圍進行對流傳熱加熱，故而可充分地加熱基板W。又，1個加熱器即可，故而可形成為較實施例1中所示之加熱室40A更低成本、更簡易、更輕量之構成。
尤其於使用設置有複數個載置直徑較小之基板之手繅(凹部)之構造之托盤之情形時，基板之背面與托盤相對，故而無須如實施例1之加熱室40A般自兩面進行加熱，自一面之加熱、尤其自上表面之加熱便足夠，於該情形時，無準備地加熱托盤之情形亦消失。
又，於使用設置有複數個具有保持直徑較小之基板之保持部之貫通孔之構造之托盤之情形時，於基板之背面側存在有貫通孔，對流熱傳導中利用之環境與基板之背面直接接觸，故而可對直徑較小之基板之背面進行有效地對流傳熱加熱。於該情形時，亦無須如實施例1之加熱室40A般自兩面進行加熱，自一面之加熱、尤其自背面之加熱便足夠。
[產業上之可利用性]
本發明作為發光元件之保護膜之製作方法及裝置而為適合者。
10‧‧‧發光元件之保護膜之製作裝置
20‧‧‧承載室
21‧‧‧匣盒
30‧‧‧搬送室
31‧‧‧搬送機器人
31a‧‧‧臂
31b‧‧‧機器手
40A‧‧‧加熱室
50‧‧‧成膜室
62‧‧‧載置台
70‧‧‧冷卻室
d1、d2、d3、d4‧‧‧閘閥
W‧‧‧基板

Claims (12)

  1. 一種發光元件之保護膜之製作裝置，其係製作對形成於藍寶石基板上之發光元件進行保護之保護膜者，其特徵在於包含：加熱室，其係於真空中加熱上述藍寶石基板；成膜室，其係於經上述加熱室加熱後之上述藍寶石基板上，藉由於真空中實施電漿處理而成膜上述保護膜；搬送機器人，其係向上述加熱室及上述成膜室中真空搬送上述藍寶石基板；及控制機構，其控制上述加熱室、上述成膜室及上述搬送機器人；上述控制機構在使用上述加熱室而進行於上述成膜室中之成膜之前，將上述藍寶石基板加熱至特定之溫度以上，使用上述搬送機器人，將加熱至特定之溫度以上之上述藍寶石基板自上述加熱室向上述成膜室中搬送，使用上述成膜室，在將上述藍寶石基板向該成膜室中搬送之前點亮電漿，於加熱至特定之溫度以上之上述藍寶石基板上，藉由實施電漿處理而成膜上述保護膜。
  2. 如請求項1之發光元件之保護膜之製作裝置，其中上述加熱室係具有接近上述藍寶石基板之上表面及下表面而配置之2個遠紅外線加熱器，且藉由來自上述2個遠紅外線加熱器之輻射，而於真空中加熱上述藍寶石基板之上表面及下表面者。
  3. 如請求項1之發光元件之保護膜之製作裝置，其中上述加熱室係具有：接近上述藍寶石基板之上表面或下表面 之一者而配置之1個遠紅外線加熱器；及包圍上述藍寶石基板與上述遠紅外線加熱器之周圍、且以層狀而配置複數個之熱反射板；藉由來自上述1個遠紅外線加熱器之輻射及該輻射之經上述熱反射板之反射，而於真空中加熱上述藍寶石基板之上表面及下表面者。
  4. 如請求項1之發光元件之保護膜之製作裝置，其中上述加熱室係具有：接近上述藍寶石基板之上表面或下表面之一者而配置之1個加熱器；及對該加熱室供給惰性氣體或氮氣之氣體供給機構；對該加熱室供給上述惰性氣體或上述氮氣，以形成較分子流區域之壓力高之壓力，並且藉由上述惰性氣體或上述氮氣之對流傳熱，而將上述加熱器之溫度傳熱至上述藍寶石基板上並加熱者。
  5. 如請求項1至4中任一項之發光元件之保護膜之製作裝置，其中上述成膜室係於複數塊上述藍寶石基板上連續地進行成膜之情形時，在將最初之上述藍寶石基板向上述成膜室中搬送之前點亮電漿，且直至對最後之上述藍寶石基板之成膜結束為止，維持上述電漿者。
  6. 如請求項1至4中任一項之發光元件之保護膜之製作裝置，其中上述成膜室係於複數塊上述藍寶石基板上連續地進行成膜之情形時，在將各個上述藍寶石基板向上述成膜室中搬送之前點亮電漿，且於對各個上述藍寶石基板之成膜結束時，熄滅上述電漿者。
  7. 一種發光元件之保護膜之製作方法，其係製作對形成於藍寶石基板上之發光元件進行保護之保護膜者，其特徵在於：其使用加熱室，其係於真空中加熱上述藍寶石基板； 成膜室，其係於經上述加熱室加熱後之上述藍寶石基板上，藉由於真空中實施電漿處理而成膜上述保護膜；及搬送機器人，其係向上述加熱室及上述成膜室中真空搬送上述藍寶石基板；在進行於上述成膜室中之成膜之前，於上述加熱室中將上述藍寶石基板加熱至特定之溫度以上，藉由上述搬送機器人而搬送上述藍寶石基板之前，於上述成膜室中點亮電漿，藉由上述搬送機器人而將加熱至特定之溫度以上之上述藍寶石基板自上述加熱室向上述成膜室中搬送，且對該藍寶石基板實施電漿處理，藉此於上述成膜室中成膜上述保護膜。
  8. 如請求項7之發光元件之保護膜之製作方法，其中上述加熱室具有接近上述藍寶石基板之上表面及下表面而配置之2個遠紅外線加熱器，且藉由來自上述2個遠紅外線加熱器之輻射，而於真空中加熱上述藍寶石基板之上表面及下表面。
  9. 如請求項7之發光元件之保護膜之製作方法，其中上述加熱室具有：接近上述藍寶石基板之上表面或下表面之一者而配置之1個遠紅外線加熱器；及包圍上述藍寶石基板與上述遠紅外線加熱器之周圍、且以層狀而配置複數個之熱反射板；藉由來自上述1個遠紅外線加熱器之輻射及該輻射之經上述熱反射板之反射，而於真空中加熱上述藍寶石基板之上表面及下表面。
  10. 如請求項7之發光元件之保護膜之製作方法，其中上述加熱室具有：接近上述藍寶石基板之上表面或下表面之一者而配置之1個加熱器；及對該加熱室供給惰性氣體或氮氣之氣體供給機構；對該加熱室供給上述惰性氣體或上述氮氣，以 形成較分子流區域之壓力高之壓力，並且藉由上述惰性氣體或上述氮氣之對流傳熱，而將上述加熱器之溫度傳熱至上述藍寶石基板上並加熱。
  11. 如請求項7至10中任一項之發光元件之保護膜之製作方法，其中上述成膜室係於複數塊上述藍寶石基板上連續地進行成膜之情形時，在將最初之上述藍寶石基板向上述成膜室中搬送之前點亮電漿，且直至對最後之上述藍寶石基板之成膜結束為止，維持上述電漿。
  12. 如請求項7至10中任一項之發光元件之保護膜之製作方法，其中上述成膜室係於複數塊上述藍寶石基板上連續地進行成膜之情形時，在將各個上述藍寶石基板向上述成膜室中搬送之前點亮電漿，且於對各個上述藍寶石基板之成膜結束時，熄滅上述電漿。
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