WO2006095817A1

WO2006095817A1 - 基材処理装置及び基材処理方法

Info

Publication number: WO2006095817A1
Application number: PCT/JP2006/304605
Authority: WO
Inventors: Yuichi Tomaru
Original assignee: Fujifilm Corporation
Priority date: 2005-03-10
Filing date: 2006-03-09
Publication date: 2006-09-14
Also published as: JP4823722B2; EP1860212A1; EP1860212A4; US20090035450A1; JP2006284569A

Abstract

　基材の表面への透光性膜の成膜、又は基材の表面に成膜された透光性膜の膜処理を行う基材処理装置において、透光性膜の膜物性のリアルタイム測定を実施し、高精度な膜物性制御を行う。　基材処理装置（１）は、基材（１０）の表面への透光性膜の成膜、又は基材（１０）の表面に成膜された透光性膜の膜処理を行っている基材（１０）に対して、透光性膜側から光Ｌを照射する光照射手段（５０）と、成膜中又は膜処理中の基材（１０）からの光（Ｌ）の反射光（Ｒ）を受光し、反射光（Ｒ）に含まれる、透光性膜の表面で反射される第１反射光と、透光性膜と基材（１０）との界面で反射される第２反射光との干渉光を検出し、ピークバレー法により透光性膜の膜物性を測定する膜物性測定手段（６０）とを備えている。

Description

明細書

基材処理装置及び基材処理方法

技術分野

[0001] 本発明は、基材の表面への透光性膜の成膜、又は基材の表面に成膜された透光性膜の膜処理を行う基材処理装置、及びこの装置を用いた基材処理方法に係り、特に透光性膜の膜物性制御に関するものである。

背景技術

[0002] 陽極酸ィ匕は、アルミニウム等の基材を陽極として陰極と共に電解液に浸漬させ、陽極陰極間に電圧を印加することで、アルミナ等の金属酸化物膜を成膜する技術である。陽極酸ィ匕ではナノオーダーの微細孔が規則配列した膜を成膜できることから、電子デバイスや光学デバイスの出発材料等への陽極酸化の応用が検討されてヽる（特開 2002— 4087号公報等)。

[0003] 従来、陽極酸化における膜厚制御は、電流密度や電解時間等の陽極酸化条件をある条件に設定して陽極酸化を実施し、実際に成膜された金属酸化物膜の膜厚を実測し、この値を陽極酸ィ匕条件にフィードバックすることで実施されている。すなわち、実験を繰り返して所望厚の金属酸化物膜を成膜できる陽極酸化条件を導き、この条件で陽極酸化を実施することで膜厚を制御している。また、所望厚の金属酸化物膜が成膜されたカゝ否かは、成膜終了後の膜厚測定により確認している。

[0004] 陽極酸化により成膜されるアルミナ等の金属酸化物膜は透光性を有する。透光性膜の膜厚測定装置としては、透光性膜の表面で反射される第 1反射光と、透光性膜と基材 (陽極酸化では非陽極酸化部分)との界面で反射される第 2反射光との干渉効果を検出し、ピークバレー法により透光性膜の膜厚を測定する装置が開示されて V、る（特開平 9 - 243332号公報等)。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] 上記従来の膜厚制御では、所望厚の金属酸化物膜を成膜できる陽極酸化条件が導かれるまで実験を繰り返す必要があり、所望厚が変わると新たな実験を行う必要があり、非効率的である。

[0006] また、電子デバイスや光学デバイスでは、ナノスケールレベルの寸法精度が求められるようになってきている。しカゝしながら、所望厚の金属酸化物膜を成膜できる条件を導いても、陽極酸化反応は種々の影響を受けるため、同一条件を完全に再現することは難しく、膜厚をナノスケールレベルで制御することは難 U、。

[0007] 膜厚を高精度に制御するには、成膜中に膜厚をリアルタイム測定し、所望厚になつた時点で反応を停止することが好ましい。しかしながら、特開平 9— 243332号公報等に記載の従来の膜厚測定装置は、成膜終了後あるいは成膜中に成膜を停止して膜厚を測定することはできるが、膜厚のリアルタイム測定はできな、。

[0008] また、成膜された金属酸化物膜に対して溶液エッチングを実施することで、微細孔の孔径を大きくすることができる。この場合にも、孔径のリアルタイム測定を実施できることが好ましい。

[0009] 本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、基材の表面への透光性膜の成膜、又は基材の表面に成膜された透光性膜の膜処理を行うに際して、透光性膜の膜厚又は孔径等の膜物性をリアルタイム測定でき、高精度な膜物性制御が可能な、基材処理装置及び基材処理方法を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段

[0010] 本発明の基材処理装置は、基材の表面への透光性膜の成膜、又は基材の表面に成膜された透光性膜の膜処理を行う基材処理装置において、

前記成膜中又は前記膜処理中の前記基材に対して、前記透光性膜側から光を照射する光照射手段と、

前記成膜中又は前記膜処理中の前記基材からの前記光の反射光を受光し、該反射光に含まれる、前記透光性膜の表面で反射される第 1反射光と、前記透光性膜と前記基材との界面で反射される第 2反射光との干渉光を検出し、ピークバレー法により前記成膜中又は前記膜処理中の前記透光性膜の膜物性を測定する膜物性測定手段とを備えたことを特徴とするものである。

[0011] 本明細書における「透光性膜の成膜」には、基材を化学変化させて基材の一部を透光性膜とする場合 (例えば陽極酸ィ匕による成膜)と、基材は変化させずに透光性膜を堆積させる場合の双方が含まれるものとする。基材を化学変化させて基材の一部を透光性膜とする場合、「透光性膜と基材との界面で反射される第 2反射光」は、透光性膜と透光性膜に変化せずに残っている基材との界面で反射される光のことを意味する。

[0012] 本発明の基材処理装置において、前記膜物性測定手段により測定される膜物性としては、膜厚又は孔径が挙げられる。

[0013] 本発明の基材処理装置は、前記膜物性測定手段により測定された膜物性値が所望値に達した時、前記成膜又は前記膜処理を停止する停止手段をさらに備えたものであることが好ましい。

[0014] 本発明の基材処理装置は、前記基材が被陽極酸化金属体であり、前記透光性膜が陽極酸ィ匕により生成される金属酸ィ匕物膜である場合などに好ましく適用できる。

[0015] 本発明の好適な態様としては、前記光照射手段が単波長光を照射するものであり、前記膜物性測定手段が前記干渉光の光強度を検出するものが挙げられる。他の好適な態様としては、前記光照射手段がブロード光を照射するものであり、前記膜物性測定手段が前記反射光を分光して干渉ピーク又は干渉バレーを有する波長を検出し、該波長力前記透光性膜の膜物性を測定するものが挙げられる。

[0016] 本明細書では、半値幅が中心波長 ±0. 5nmの範囲である波長分布を持つ光を「単波長光」と定義し、それよりも広ヽ波長分布の光を「ブロード光」と定義する。

[0017] 本発明の基材処理方法は、基材の表面への透光性膜の成膜、又は基材の表面に成膜された透光性膜の膜処理を行う基材処理方法において、

前記成膜中又は前記膜処理中の前記基材に対して、前記透光性膜側から光を照射し、

前記成膜中又は前記膜処理中の前記基材からの前記光の反射光を受光し、該反射光に含まれる、前記透光性膜の表面で反射される第 1反射光と、前記透光性膜と前記基材との界面で反射される第 2反射光との干渉光を検出し、

ピークバレー法により前記成膜中又は前記膜処理中の前記透光性膜の膜物性を測定し、

測定された膜物性値が所望値に達した時、前記成膜又は前記膜処理を停止することを特徴とするものである。

発明の効果

[0018] 本発明の基材処理装置では、成膜中又は膜処理中の基材に対して光を照射する光照射手段と、成膜中又は膜処理中の基材からの反射光を受光し、ピークバレー法により透光性膜の膜物性を測定する膜物性測定手段とを備える構成としている。

[0019] 力かる構成の基材処理装置及びこれを用いた基材処理方法によれば、成膜中又は膜処理中に透光性膜の膜物性をリアルタイム測定することができ、所望の膜物性の透光性膜が成膜された時点で反応を停止することができる。例えば、透光性膜の膜物性として、膜厚又は孔径をリアルタイム測定することができる。

[0020] 本発明によれば、事前に所望の膜物性の透光性膜を得る反応条件を導く必要がなぐ簡易に透光性膜の膜物性を制御できる。事前に反応条件を導く必要がないので、所望の膜物性が変わっても迅速に対応できる。また、基材処理を実施するごとに透光性膜の膜物性をリアルタイム測定するので、高精度に透光性膜の膜物性を制御でき、ナノスケールレベルの膜物性制御も可能である。所望の膜物性の透光性膜を確実に成膜できるので、基材処理終了後に膜物性を検査する工程も不要となる。図面の簡単な説明

[0021] [図 1A]本発明に係る実施形態の基材処理装置の全体構成を示す斜視図 (透視図） [図 1B]光照射手段の構成例を示す図

[図 1C]設計変更例を示す図

[図 2A]陽極酸化前の被陽極酸化金属体の斜視図

[図 2B]陽極酸化中の被陽極酸化金属体の斜視図

[図 3]本発明における膜物性測定の原理を示す概略断面図

圆 4]膜厚測定例を示す図

[図 5]膜厚測定例を示す図

発明を実施するための最良の形態

[0022] 図面を参照して、本発明に係る実施形態の基材処理装置及びこれを用いた基材処理方法について説明する。陽極酸ィ匕によりアルミナ膜を成膜する場合を例として説明する。本実施形態の基材処理装置には、アルミナ膜の膜物性をリアルタイム測定し、膜物性を制御する膜物性制御機構が備えられてヽる。

[0023] 図 1 Aは装置の全体構成を示す斜視図 (透視図）、図 1Bは光照射手段の構成例を示す図である。図 2A、図 2Bは陽極酸化工程を示す斜視図である。図 3は膜物性測定の原理を示す概略断面図である。通常、被陽極酸化金属体の非陽極酸化部分に対して生成されるアルミナ膜は薄いが、図 2及び図 3ではアルミナ膜を大きく図示してある。

[0024] 図 1に示す如ぐ本実施形態の基材処理装置 1は、被陽極酸化金属体 (基材） 10を陽極とし陰極 (対向電極） 13と共に電解液 31に浸漬させ、陽極陰極間に電圧を印加して被陽極酸ィ匕金属体 10を陽極酸ィ匕し、表面にアルミナ膜 11 (金属酸ィ匕物膜、図 2 B参照）を成膜するものである。

[0025] 被陽極酸ィ匕金属体 10としては、アルミニウム (A1)を主成分とし不純物を含んで!/ヽてもよい金属体が使用される。被陽極酸化金属体 10の形状は制限されず、板状等が挙げられる。また、支持体の上に被陽極酸化金属体 10が層状に成膜されたものなど、支持体付きの形態で用いることも差し支えない。陰極 13としてはカーボンやアルミニゥム等が使用され、陰極 13の形状も適宜設計できる。本明細書において、「主成分」は純度 90%以上と定義する。

[0026] 基材処理装置 1には、被陽極酸ィ匕金属体 10及び陰極 13の少なくとも一部が収容され、成膜が行われる反応容器 30が備えられている。反応容器 30内には陽極酸ィ匕用の電解液 31が充填され、被陽極酸ィ匕金属体 10及び陰極 13は各々、少なくとも先端部分が電解液 31に浸漬するようホルダ 21、 22に把持されている。ホルダ 21、 22 は導電性を有し、被陽極酸ィ匕金属体 10と陰極 13との間に電圧を印加する電圧印加電源 14に各々接続されて!、る。

[0027] 電解液 31としては制限されず、硫酸、リン酸、クロム酸、シユウ酸、スルファミン酸、ベンゼンスルホン酸、アミドスルホン酸等の酸を、 1種又は 2種以上含む酸性電解液が好ましく用いられる。反応容器 30は恒温槽（図示略）内に載置され、恒温槽はマグネティックスターラ（図示略)上に載置され、電解液 31が攪拌及び調温されるようになつている。電解液 31の攪拌及び調温の機構については適宜設計できる。

[0028] 被陽極酸化金属体 10を陽極酸化すると、図 2に示す如ぐアルミナ形成側の表面 1 Os (図 2では上面)から該面に対して略垂直方向に酸化反応が進行し、アルミナ膜 1 1が生成される。陽極酸ィ匕により生成されるアルミナ膜 11は、多数の平面視略正六角形状の微細柱状体 1 laが隙間なく配列した構造を有するものとなる。各微細柱状体 1 laの略中心部には、表面 10sから深さ方向に略ストレートに延びる微細孔 l ibが開孔され、各微細柱状体 11aの底面は丸みを帯びた形状となる。陽極酸化により生成されるアルミナ膜の構造は、益田秀榭、「陽極酸ィ匕法によるメソポーラスアルミナの調製と機能材料としての応用」、材料技術 Vol.15,No.10、 1997年、 p.34等に記載されている。

[0029] 陽極酸化条件は制限されず、アルミナ膜 11の用途等に応じて設計される。規則配列構造のアルミナを生成する場合の好適な条件例としては、電解液としてシユウ酸を用いる場合、電解液濃度 0. 5M、液温 14〜16°C、印カロ電圧 40〜40±0. 5V等が挙げられる。

[0030] 以下、アルミナ膜 11の膜物性制御機構について説明する。

[0031] 本実施形態では、基材である被陽極酸ィ匕金属体 10がアルミニウムを主成分とし透光性を有しな、のに対し、生成されるアルミナ膜 11は透光性を有することを利用して、ピークバレー法によりアルミナ膜 11の膜物性をリアルタイム測定する。

[0032] 図 1に示す如ぐ本実施形態には、成膜中の被陽極酸ィ匕金属体 10に対してアルミナ膜 11側力光 Lを照射する光照射手段 50と、成膜中の被陽極酸化金属体 10からの光 Lの反射光 Rを受光し、反射光 Rの物理特性を検出してアルミナ膜 11の膜物性を測定する膜物性制御手段 60とが備えられて、る。

[0033] 膜物性測定手段 60により測定される膜物性としては特に制限なぐ膜厚 d等が挙げられる。

[0034] 光照射手段 50及び膜物性制御手段 60はヽずれも反応容器 30の外側に配置され、反応容器 30は少なくとも照射光 Lと反射光 Rが通る部分は透光性を有するよう構成されている。すなわち、光照射手段 50は、反応容器 30の外側から反応容器 30の透光性部分を介して被陽極酸ィ匕金属体 10に対して光 Lを照射するものであり、膜物性制御手段 60は、反応容器 30の透光性部分を透過した反射光 Rを受光するものである。 [0035] 光照射手段 50Z膜物性制御手段 60の組合せは適宜設計できる。

[0036] 図 1Bに示す如ぐ光照射手段 50は例えば、 1個の光源 51と光源 51からの出射光を測定に適した光 Lに調光する調光系 55とから構成される。光源 51としては制限なく

、単波長光を出射するレーザや、ブロード光を出射する白色光源 (タングステンランプ等)等が用いられる。

[0037] 光源 51として白色光源を用いる場合、調光系 55は例えば、光源 51からの出射光を平行光束とするコリメータレンズ 52、及び必要に応じて、出射光を特定の偏光に制御する偏光子 53Ζ特定波長光だけを透過する狭帯域のバンドパスフィルタ 54Ζ集光レンズ（図示略)等により構成される。光源 51としてレーザを用いる場合、調光系 5 5の構成は同様であるがバンドパスフィルタ 54は不要である。

[0038] 膜物性制御手段 60は、ピークバレー法によりアルミナ膜 11の膜厚 d等の膜物性を測定するものである。

[0039] 図 3に示す如ぐ成膜中の被陽極酸化金属体 10から反射される反射光 Rには、ァルミナ膜 11の表面で反射される第 1反射光 R1と、アルミナ膜 11と被陽極酸ィ匕金属体 10 (アルミナ膜 11に変化せずに残ってヽる非陽極酸化部分）との界面で反射される第 2反射光 R2とが含まれる。第 2反射光 R2はアルミナ膜 11内を往復する分だけ第 1 反射光 R1より光路が長くなり位相がずれるので、第 1反射光 R1と第 2反射光 R2との干渉光が生じる。

[0040] 第 1反射光 R1と第 2反射光 R2の位相差 φは、一般式 φ =4 π ndcos θ / λで表される。式中、 λは入射光の波長、 ηはアルミナ膜の平均屈折率（1. 77)、 0はアルミナ膜の屈折角（cos Θ =0. 975)である。ここでは説明の簡略ィ匕のため、空隙であるアルミナ膜内の微細孔の存在は無視して、アルミナそのものの屈折率を平均屈折率 nの値として記載してある。

[0041] 実際の反射では反射による位相のずれも考慮する必要があるが、説明の簡略ィ匕のため、第 1反射光 R1と第 2反射光 R2はいずれも反射の際に位相が πずれるものとする。

[0042] 第 1反射光 R1と第 2反射光 R2の位相差 φ = 2m πの時に干渉光の光強度が最大

(明状態）となり（干渉ピーク）、位相差 φ = (2m+ 1) πの時に干渉光の光強度が最小（暗状態）となる（干渉バレー)。 mは整数 (0、 ± 1、 ± 2、 · · ·）である。

[0043] アルミナ膜 11の膜厚 dに応じて、第 1反射光 R1と第 2反射光 R2の位相差 φ =4 π ndcos 0 Ζ λが変化するので、干渉条件が変化する。

[0044] ピーク波長 = λ 1とすれば、アルミナ膜 11の膜厚 d=mX λ l/ (2ncos θ )となる。

例えばピーク波長 λ l = 600nmでは、ァノレミナ膜 11の膜厚 d= 173. 8 X m(nm)となる。 mは干渉ピークが計測された回数に相当する。ピーク波長及び干渉ピークが計測された回数 mとアルミナ膜 11の膜厚 dとの関係は、例えば図 4に示すものとなる。以上のように、ピーク波長力も膜厚 dを測定することができ、同様にバレー波長力もも膜厚 dを測定することができる。

[0045] 照射光 Lをピーク波長又はバレー波長の単波長光とし、図 1Aに示す如ぐ膜物性制御手段 60を、反射光 Rを受光しその光強度を検出するフォトダイオード等の検出器 61と、検出器 61による検出データ力膜厚 d等の膜物性を算出するデータ処理部 63を有する膜物性測定装置 62とから構成し、反射光 R (干渉光)の光強度の変化をリアルタイム検出すれば、膜厚 d等の膜物性をリアルタイム測定することができる。

[0046] 照射光 Lがブロード光の場合、反射光 R (干渉光)を分光し、分光された光の強度を各々検出して干渉ピーク又は干渉バレーを示す波長を求めることで、膜厚 d等の膜物性をリアルタイム測定することができる。この場合、膜物性制御手段 60は、反射光 Rを分光し分光スペクトルを得る分光器（図示略)と、分光された光の強度を各々検出する CCD (Charge Coupled Device)等の検出器 61と、検出器 61による検出データ力も膜厚 d等の膜物性を算出するデータ処理部 63を有する膜物性測定装置 62とから構成すればよい。

[0047] また、ピーク波長及びバレー波長以外の任意の波長力もも膜厚 dを求めることができる。

[0048] 図 5に異なる膜厚のアルミナ膜 11に対して反射光強度の測定を行った時の測定例を示す。図 5は、膜厚 d= 150nm (サンプル A)、 215nm (サンプル: B)、 285nm (サンプル C)の測定例であり、膜厚 Onmのサンプルをリファレンスとして反射光強度をスベクトルィ匕したものである。膜厚変化に伴って、ピーク波長及びバレー波長は変化している。例えば、任意の波長 633nmに着目すれば、膜厚値の変化 150nm→215n m→285nmに伴い、光強度は 1. 14→0. 93→1. 05と変ィ匕している。すなわち、ある任意の特定波長に着目すれば、膜厚の変化に伴って光強度は振幅しながら変化する。したがって、振幅の回数と光強度によって膜厚 dを測定できる。

[0049] 2つの波長（例えば 633nmと 785nm)について上記と同様の計測を実施すれば、両方の波長について強度が一致した時にその中心波長に吸収波長があることが容易に分力るなど測定効率がよい。また、微弱な強度変化についても、より高精度な測定が実施できる。

[0050] ピーク波長又はバレー波長ではなぐピーク波長とバレー波長の間の任意の波長（変曲点）について反射光強度を測定する場合には、ピーク波長又はバレー波長について反射光強度を測定する場合よりも、光強度変化が大きく観測され、高感度な測定が可能であると推察される。

[0051] 本実施形態ではさらに、膜物性制御手段 60により測定された膜物性値 (例えば膜厚値)が所望値に達した時、成膜を自動停止する停止手段 70が備えられて、る。

[0052] 具体的には、停止手段 70として、膜物性測定装置 62には、測定された膜物性値が所望値に達した際に信号伝達線 72を介して電圧印加電源 14に信号を伝達し、電圧印加電源 14を自動的にオフする制御部 71が搭載されている。

[0053] また、電圧印加を停止しても、被陽極酸化金属体 10が電解液 31に浸漬された状態では成膜反応が僅かながらも進行する恐れがあるため、停止手段 70としてさらに、測定された膜物性値が所望値に達した時、被陽極酸ィ匕金属体 10を電解液 31から自動的に引き上げて反応を完全に自動停止する機構 (図示略)が備えられていることが好ましい。

[0054] 本実施形態の基材処理装置 1では、成膜中の被陽極酸化金属体 (基材） 10に対して光 Lを照射する光照射手段 50と、成膜中の被陽極酸化金属体 10からの光 Lの反射光 Rを受光し、ピークバレー法によりアルミナ膜 (透光性膜） 11の膜厚 d等の膜物性を測定する膜物性制御手段 60とを備える構成としている。

[0055] かかる構成の基材処理装置 1によれば、成膜中の被陽極酸化金属体 10に対して光 Lを照射し、成膜中の被陽極酸化金属体 10からの反射光 Rを受光し、反射光尺に含まれる、アルミナ膜 11の表面で反射される第 1反射光 R1と、アルミナ膜 11と被陽極酸ィ匕金属体 10との界面で反射される第 2反射光 R2との干渉光を検出し、ピークバレー法により成膜中のアルミナ膜 11の膜厚 d等の膜物性をリアルタイム測定し、測定された膜物性値が所望値に達した時点で成膜を停止することができる。

[0056] 本実施形態によれば、事前に所望の膜物性のアルミナ膜 11を成膜できる反応条件を導く必要がなぐ簡易にアルミナ膜 11の膜物性を制御できる。事前に反応条件を導く必要がないので、所望の膜物性が変わっても迅速に対応できる。また、基材処理を実施するごとにアルミナ膜 11の膜物性をリアルタイム測定するので、高精度にァルミナ膜 11の膜物性を制御でき、ナノスケールレベルの膜物性制御も可能である。所望の膜物性のアルミナ膜 11を確実に成膜できるので、基材処理終了後に膜物性を検査する工程も不要となる。

[0057] 本実施形態では特に、膜物性制御手段 60により測定された膜物性値が所望値に達した時、電圧印加電源 14を自動的にオフし成膜を自動停止する停止手段 70を備える構成としてヽるので、膜物性値が所望値になった時点で直ちに反応を停止することができ、高精度な膜物性制御が可能である。

[0058] なお、このように膜物性制御手段 60の測定結果に基づ、て成膜を自動停止することは好ましいが、膜物性制御手段 60の測定結果に基づいて、作業者が電圧印加電源 14を手動でオフし、被陽極酸ィ匕金属体 10を電解液 31から引き上げるようにしてもよい。この場合、測定された膜物性値が所望値に達した時、膜物性制御手段 60が作業者に反応停止を知らせるサインを自動発信する構成とすることが好ましヽ。

[0059] 本実施形態では、光照射及び受光を反応容器 30の外側から行う場合についてのみ説明したが、光照射及び Z又は受光は反応容器の 30の内側力も行うこともできる

[0060] すなわち、図 1Cに示すように、光照射手段 50は、光源 51 (又は調光系 55)からの出射光を導光する、少なくとも光出射端が反応容器 30内に挿入された光ファイバ等の導光手段 56を介して、反応容器 30の内側力も光 Lを照射するものであってもよ、。同様に、膜物性制御手段 60は、光入射端が反応容器 30内に挿入され、検出器 61 に反射光 Rを導光する光ファイバ等の導光手段 64を介して、反応容器 30の内側から反射光 Rを受光するものであってもよい。図 1Cにおいて、反応容器 30とその内部は断面図で示してある。

[0061] 反応容器 30を介さずに光照射及び受光を行う場合には、反応容器 30が透光性部分を有する必要がなぐ任意の反応容器が使用できる。また、反応容器 30での反射や屈折等の影響なく光照射及び受光を実施できるので、より精度の高い測定を実施でき、好ましい。

[0062] 本実施形態では、膜物性制御手段 60をなす検出器 61と膜物性測定装置 62とが分かれている場合について説明したが、検出器 61は膜物性測定装置 62に内蔵されていてもよい。

[0063] 本実施形態の基材処理装置 1は、陽極酸ィ匕による成膜を行った後、成膜されたァルミナ膜 11の膜処理を行う装置としても利用できる。成膜されたアルミナ膜 11の膜処理を行う装置として利用する場合にも、アルミナ膜 11の膜物性のリアルタイム測定を行うことができる。

[0064] 例えば、成膜終了後に、反応容器 30内に電解液 31の代わりにリン酸水溶液等のエッチング液を充填し、電圧を印加せず、常温下又は加熱下で溶液エッチングを実施することで、微細孔 l ibの孔径を大きくすることができる。電解液 31の種類等によつてはそのままエッチング液として利用することもできる。

[0065] アルミナ膜 11の孔径が変化すると、アルミナ膜 11内の空隙体積が変化するので、アルミナ膜 11の平均屈折率 nが変化する。第 1反射光 R1と第 2反射光 R2の位相差 φ =4 π ηάοο5 アルミナ膜 11の平均屈折率 ηに応じて変化する。したがつて、膜厚 dの測定と同様の測定原理で、膜物性制御手段 60により、第 1反射光 R1と第 2反射光 R2との干渉光を検出することで、アルミナ膜 11の孔径をリアルタイム測定することができる。かかる測定では、膜物性制御手段 60のデータ処理部 63がアルミナ膜 11の孔径を算出するように構成すればょ、。

[0066] 上記膜処理を行う場合には、被陽極酸ィ匕属体 10をエッチング液力も引き上げることで、膜処理を停止することができる。基材処理装置 1に、測定された孔径が所望値に達した時、被陽極酸ィ匕金属体 10をエッチング液から自動的に引き上げて反応を完全に自動停止する手段が備えられることが好ま U、。

[0067] 本実施形態においては、被陽極酸ィ匕金属体 10の主成分として A1のみを挙げたが、被陽極酸化金属体 10の主成分としては、陽極酸化可能で生成される金属酸化物が透光性を有するものであれば、任意の金属が使用できる。 A1以外では、 Ti、 Ta、 Hf、 Zr、 Si、 In、 Zn等が使用できる。

[0068] 本発明は、陽極酸ィ匕による透光性膜の成膜又はその後の膜処理に限らず、基材の表面に透光性膜を成膜する任意の成膜又はその後の膜処理に適用できる。本発明は、基材を化学変化させて基材の一部を透光性膜とする成膜 (陽極酸化等)、基材は化学変化させずに透光性材料を堆積させる成膜 (電解メツキや気相蒸着等)、及びこれらの成膜後の膜処理に適用可能である。

産業上の利用可能性

[0069] 本発明は、陽極酸化や電解メツキ等による透光性膜の成膜、又は成膜後の膜処理を行う基材処理装置に好ましく適用できる。

Claims

請求の範囲

[1] 基材の表面への透光性膜の成膜、又は基材の表面に成膜された透光性膜の膜処理を行う基材処理装置にぉヽて、

前記成膜中又は前記膜処理中の前記基材からの前記光の反射光を受光し、該反射光に含まれる、前記透光性膜の表面で反射される第 1反射光と、前記透光性膜と前記基材との界面で反射される第 2反射光との干渉光を検出し、ピークバレー法により前記成膜中又は前記膜処理中の前記透光性膜の膜物性を測定する膜物性測定手段とを備えたことを特徴とする基材処理装置。

[2] 前記膜物性測定手段により測定される膜物性が、膜厚又は孔径であることを特徴とする請求項 1に記載の基材処理装置。

[3] 前記膜物性測定手段により測定された膜物性値が所望値に達した時、前記成膜又は前記膜処理を停止する停止手段をさらに備えたことを特徴とする請求項 1又は 2に記載の基材処理装置。

[4] 前記基材が被陽極酸化金属体であり、前記透光性膜が陽極酸化により生成される金属酸化物膜であることを特徴とする請求項 1〜3のいずれかに記載の基材処理装置。

[5] 前記光照射手段が単波長光を照射するものであり、前記膜物性測定手段が前記干渉光の光強度を検出するものであることを特徴とする請求項 1〜4のいずれかに記載の基材処理装置。

[6] 前記光照射手段がブロード光を照射するものであり、前記膜物性測定手段が前記反射光を分光して干渉ピーク又は干渉バレーを有する波長を検出し、該波長力前記透光性膜の膜物性を測定するものであることを特徴とする請求項 1〜4のいずれかに記載の基材処理装置。

[7] 前記基材の少なくとも一部が収容されて前記成膜又は前記膜処理が行われる、少なくとも一部が透光性を有する反応容器をさらに備え、前記光照射手段が、前記反応容器の外側から該反応容器の透光性部分を介して前記基材に対して前記光を照射するものであることを特徴とする請求項 1〜6のいずれかに記載の基材処理装置。

[8] 前記基材の少なくとも一部が収容されて前記成膜又は前記膜処理が行われる、少なくとも一部が透光性を有する反応容器をさらに備え、前記膜物性測定手段が、前記反応容器の透光性部分を透過した前記反射光を受光するものであることを特徴とする請求項 1〜7のいずれかに記載の基材処理装置。

[9] 前記基材の少なくとも一部が収容されて前記成膜又は前記膜処理が行われる反応容器をさらに備え、前記光照射手段が、光源と、該光源力もの出射光を導光する、少なくとも光出射端が前記反応容器内に挿入された導光手段とを有するものであることを特徴とする請求項 1〜6、 8のいずれかに記載の基材処理装置。

[10] 前記基材の少なくとも一部が収容されて前記成膜又は前記膜処理が行われる反応容器をさらに備え、前記膜物性測定手段が、前記反射光を受光し前記干渉光を検出する検出器と、少なくとも光入射端が前記反応容器内に挿入され、前記検出器に前記反射光を導光する導光手段とを有するものであることを特徴とする請求項 1〜7 、 9のいずれかに記載の基材処理装置。

[11] 基材の表面への透光性膜の成膜、又は基材の表面に成膜された透光性膜の膜処理を行う基材処理方法にぉヽて、

測定された膜物性値が所望値に達した時、前記成膜又は前記膜処理を停止することを特徴とする基材処理方法。