エアロゾル・デポジション法を用いた成膜方法、およびエアロゾル・デポジション装置
【課題】エアロゾル・デポジション法を用いた成膜方法において、複雑な機構や装置を用いることなく、膜厚の個体差を少なくする。
【解決手段】基板面４１の成膜すべき有効領域４２にエアロゾル・デポジション法により薄膜を形成するための方法であって、エアロゾル１４の噴射ノズル２０の噴射面２１と基板面４１とを対向させて配置するとともに、当該噴射面と基板面との対向領域が有効領域とそれ以外の無効領域４３との間を往復するようにノズルと基板４０とを相対移動させるステップと、相対移動する対向領域が、有効領域にあるとき、粉体を含んだガスを所定の流量で噴射するステップと、相対移動する対向領域が、無効領域であるとき、所定の流量より大きな流量でガスを噴射するステップとを含んでいる。
【解決手段】基板面４１の成膜すべき有効領域４２にエアロゾル・デポジション法により薄膜を形成するための方法であって、エアロゾル１４の噴射ノズル２０の噴射面２１と基板面４１とを対向させて配置するとともに、当該噴射面と基板面との対向領域が有効領域とそれ以外の無効領域４３との間を往復するようにノズルと基板４０とを相対移動させるステップと、相対移動する対向領域が、有効領域にあるとき、粉体を含んだガスを所定の流量で噴射するステップと、相対移動する対向領域が、無効領域であるとき、所定の流量より大きな流量でガスを噴射するステップとを含んでいる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エアロゾル・デポジション法によって基板上に薄膜を形成するための方法、およびエアロゾル・デポジション法によって基板上に薄膜を形成するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エアロゾル・デポジション法（ＡＤ法）は、粉体をガスと混合してエアロゾル状態とし、そのエアロゾルを減圧された成膜室内でノズルを通して基板に噴射して被膜を形成する技術である。ＡＤ法は、例えば、基板上に圧電セラミック膜を形成した圧電セラミックス材料を製造するのに利用されつつある。具体的には、マイクロアクチュエータや光デバイスなどを用途として、数μｍ から数百μｍの厚さをもつ電子セラミックス膜を基板状に形成した圧電セラミックス材料の製造に利用されつつある。
【０００３】
上記圧電セラミックス材料では、特性に優れた良質な膜を形成する必要があり、ＡＤ法によって、結晶性微粒子をエアロゾル化し，これを高速ジェットに乗せて基板に堆積させることで基板上に良質な電子セラミックス膜を形成することができる。
【０００４】
図７に、ＡＤ法により基板上に薄膜を形成するための装置（エアロゾル・デポジション装置）１ｄの構造を示した。エアロゾルの原料となる粉体１１が収納される粉体混合容器１０は、高圧ガスの導入口１２と導出口１３とを備え、窒素などの不活性ガスを充填した高圧タンク２からの管路（ガス導入管路）３が、導入口１２を経由してこの粉体混合容器１０内に案内されている。また、先端に噴射ノズル２０が接続されている管路（ガス導出管路）４が導出口１３を経由して粉体混合容器１０内に案内されている。また、この例では、ガス導出管路４の途上にガスの流量を制御するためのバルブ５が介在しており、流量制御部６ｄは、このバルブ５を制御して、ノズル２０から噴射されるガスの流量を調整する。なお、このバルブ５は、ガス導入管路３の途上に介在していてもよい。
【０００５】
成膜室３０は、密閉状態で真空ポンプ３３により排気されて減圧される真空容器であり、この成膜室３０において、粉体１１がＡＤ法によって基板面４１に堆積される。この成膜室３０内には、基板４０を保持する基板ホルダ３１と前記ノズル２０が設置され、基板ホルダ３１に基板４０が装着された状態では、基板面４１とノズル２０の噴射面２１とが対向するように配置される。また、成膜室３０は、基板面４１とノズル２０の噴射面２１とが対向状態を維持したまま相対移動するように基板ホルダ３１を移動させるための移動機構３２を備えている。移動機構３２は、基板面４１と噴射面２１との距離方向をｚ方向とすると、基板ホルダ３１をｘｙ面内で移動させるとともに、ｚ方向を軸して回転させることもできるようになっている。また、基板面４１と噴射面２１との距離を調整するためにｚ方向への移動も可能としている。
【０００６】
エアロゾル・デポジション装置１ｄは、以上の構成において、ガス道入管路３から高圧ガスが粉体混合容器１０内に導入されると、当該混合容器１０内の粉体１１がガスと混合しエアロゾル状態となる。そして、そのエアロゾルがガス導出管路４を経由してノズル２０から基板面４１に向けて噴射される。このとき、流量制御部６ｄが、所望の膜厚に応じた流量のエアロゾルがノズル２０から噴射されるように導出管路４上のバルブ５を制御し、移動機構３２が、基板面４１と噴射面２１とが所定の距離を維持しつつ、ｘｙ面で相対移動させる。それによって、ノズル２０から噴射される所定流量のエアロゾルが基板面４１の一箇所に集中されず、基板面４１にわたって膜厚を均一にすることができるようになっている。
【０００７】
なお、以下の特許文献１〜３には、エアロゾル・デポジション装置において膜厚を均一にするための技術について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１９００１４号公報
【特許文献２】特開２００８−０８１８３０号公報
【特許文献３】特開２００８−０５０６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＡＤ法によって基板面に成膜する際、基板間での膜厚が不均一となる原因として、混合容器内などにおける粉体の凝集がある。ＡＤ法では、粉体が個々の一次粒子の状態でガス中に浮遊していることを前提として膜厚を制御している。そのため、凝集した粉体（凝集塊）がガス中に混在すると、その凝集塊がノズル内に入ってエアロゾルの流路を塞ぎ、エアロゾルが不規則に基板面に噴射され、均一な膜厚が得られなくなる、という問題がある。確かに、基板面内では、移動機構により、膜厚がある程度平均化されるかもしれないが、異なる基板同士では、膜厚に大きな個体差が生じる。
【００１０】
上記各特許文献１〜３には、ＡＤ法によって基板上に薄膜を形成する際、その膜厚を均一するための技術について記載されている。そして、そのいずれの文献においても、凝集塊を１次粒子に解砕することで均一な膜厚を得ようとしている。例えば、特許文献１には、凝集塊を解砕するための攪拌機構を備えた粉体混合容器を備えたエアロゾル・デポジション装置について記載されている。また、特許文献２には、粉体を一定濃度に調製した後、その粉体を粉体混合容器内に搬入する機構を備えたエアロゾル・デポジション装置について記載されている。そして、特許文献３には、粉体混合容器を振動させることで、原材料を粉砕して所定の粒度の粉体に分級する技術について記載されている。
【００１１】
このように、従来の技術は、一般的なエアロゾル・デポジション装置に複雑な機構や装置を付加して粉体の凝集を防止したり、凝集塊を解砕したりしている。そのため、装置が高価なものとなる、また、装置の大きさも大きくなり広い設置スペースを要する。これらは製造コストを増大させ、ＡＤ法によって最終的に生産される製品を高価なものにしてしまう。
【００１２】
そこで本発明は、複雑な機構や装置を用いることなく、エアロゾルの原料となる粉体の凝集を防止し、製造コストを増加させることなく、基板面内における膜厚を均一にすることはもちろん、膜厚の個体差を少なくすることができるＡＤ法による成膜方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、ＡＤ法を用いて基板面に薄膜を成膜する際、複雑な機構や装置を用いずに、粉体の凝集に起因する膜厚の不均一を防止することを目的としている。本発明者は、この目的を達成するために、ＡＤ法による成膜プロセスについて、エアロゾル・デポジション装置の構成や、その装置によって最終的に生産される製品について考察した。そして、エアロゾル・デポジション装置は、基板ホルダの移動機構を備えていること。最終的な製品になった際、基板面の全領域がその製品において必要な領域ではない、ということに着目した。本発明は、このような考察に基づいてなされたものである。
【００１４】
本発明は、基板面の所定領域を成膜すべき有効領域として、当該有効領域にエアロゾル・デポジション法により薄膜を形成するための方法であって、
エアロゾルの噴射ノズルの噴射面と基板面とを対向させて配置するとともに、当該噴射面と基板面との対向領域が前記有効領域とそれ以外の無効領域との間を往復するように前記ノズルと前記基板とを相対移動させる噴射面移動ステップと、
前記噴射面移動ステップによって相対移動する前記対向領域が、前記有効領域にあるとき、粉体を含んだガスを所定の流量で噴射する成膜噴射ステップと、
前記噴射面移動ステップによって相対移動する前記対向領域が、前記無効領域であるとき、前記所定の流量より大きな流量でガスを噴射する無効噴射ステップと、
を含むエアロゾル・デポジション法による成膜方法としている。
【００１５】
上記方法において、前記無効噴射ステップでは、前記ガスに粉体を含ませないエアロゾル・デポジション法による成膜方法とすることもできる。
【００１６】
本発明は、エアロゾル・デポジション法によって基板面に薄膜を形成するためのエアロゾル・デポジション装置にも及んでおり、当該エアロゾル・デポジション装置は、
粉体を収納するともに、当該粉体をガス中に分散させてエアロゾルを発生させるための粉体混合容器と、
前記混合容器内にガスを導入するためのガス導入口と、
前記粉体混合容器外にガスを導出するためのガス導出口と、
一端が前記ガス導出口に接続されるとともに、他端がガスを噴射するためのノズルに接続されているガス導出管路と、
前記ノズルにおけるガス噴射面に対して前記基板の面を対向させた状態で保持する基板保持部と、
前記基板保持部と前記ノズルとが設置されて減圧下で成膜が行われる成膜室と、
前記ガス噴射面と前記基板保持部に保持された基板とを相対移動させるための噴射領域移動機構と、
前記噴射領域移動機構に連動して前記ノズルからの噴射ガスの流量を制御する流量制御部とを備え、
前記噴射領域移動機構は、前記ガス噴射面を、前記基板保持部に装着されている前記基板の面に対向配置させつつ、当該基板面内で所定の厚さの薄膜が形成される有効領域と、それ以外の無効領域とを往復させ、
前記流量制御部は、前記噴射領域移動機構によって前記ガス噴射面が前記有効領域に対向しているときは、前記ガスを所定流量に制御するとともに、前記噴射面が無効領域に対向しているときは、前記ガスを当該所定流量より大きくする、
エアロゾル・デポジション装置としている。
【００１７】
また、上記エアロゾル・デポジション装置において、前記ガス導出管路は、前記導出口から前記ノズルに至る経路上に、ガス供給源への直通管路が接続されているとともに、前記導出口と前記ノズルとを連絡する経路と、前記ガス供給源と前記ノズルとを連絡する経路とを切り替えるためのバルブを備え、
前記流量制御部は、当該バルブを制御して、前記噴射面が無効領域に対向しているときは、前記ノズルと前記直通管路とを連絡させる、
こととしてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のエアロゾル・デポジション法を用いた成膜方法によれば、複雑な機構や装置を用いることなく、エアロゾルの原料となる粉体の凝集を防止し、製造コストを増加させることなく、基板面内における膜厚、および膜厚の個体差を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】基板面における成膜すべき有効領域とそれ以外の無効領域を説明するための図である。
【図２】本発明における成膜方法についての概略説明図である。
【図３】本発明の第１の実施例の成膜方法に対応するエアロゾル・デポジション装置の構成図である。
【図４】本発明の第２の実施例の成膜方法に対応するエアロゾル・デポジション装置の構成図である。
【図５】上記第２の実施例に対応するその他のエアロゾル・デポジション装置の構成図である。
【図６】上記第１の実施例の方法によって成膜した場合の個体間の膜厚分布（Ａ）と、従来の方法によって成膜した場合の個体間の膜厚分布（Ｂ）を示す図である。
【図７】一般的なエアロゾル・デポジション装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＝＝＝第１の実施例＝＝＝
本発明の成膜方法を用いて基板表面にＰＺＴを原料とした圧電セラミック膜を形成する事例を本発明の実施例として挙げる。本実施例では、図７に示したような、一般的なエアロゾル・デポジション装置を使用しているが、その成膜プロセスを変更することで、複雑な機構や装置を用いずに均一な膜厚を形成することに成功している。
【００２１】
本実施例では、図１（Ａ）に示すように、基板４０は、その基板面４１が、成膜された圧電セラミック材料が実際の利用に供されて所定の膜厚に調整されるべき領域（有効領域）４２と、基板４０の外周など、実際には利用されず、膜厚を問わない領域（無効領域）４３とに区分されている。例えば、同図（Ｂ）に示したように、圧電セラミック材料５０に電界を印可したり、圧電効果による起電力を取り出したりするための電極５１が形成されている領域が利用領域４２となり、電極５１が形成されていない領域が無効領域４３となる。以下、上記実施例の具体例として第１の実施例と第２の実施例を挙げて本発明について説明する。
【００２２】
＝＝＝第１の実施例＝＝＝
図２に本発明の第１の実施例における成膜プロセスの概略を示した。上述したように、有効領域４２と無効領域４３とに区分された基板４０を基板ホルダ３１に装着し、基板面４１とノズル２０の噴射面２１とを対向させつつ、所定の距離Ｌだけ離間するように配置する。そして、この距離Ｌを維持するとともに、基板面４１と噴射面２１とが平行関係を維持しつつ相対移動するように基板ホルダ３１を移動機構２１により移動させる。そして、この移動中にエアロゾル１４をノズル２０より噴射して圧電セラミック膜を基板面４１に形成していく。
【００２３】
移動機構３２は、基板面４１におけるノズル２０の噴射面２１との対向領域が有効領域４２と無効領域４３とを往復するように基板ホルダ３１を移動させる。そして、基板面４１と噴射面２１との対向領域が有効領域４２にあるときは、所定の膜厚を形成するために調整された流量でエアロゾル１４を噴射させる（Ａ）。一方、無効領域４３にあるときは、この流量よりも大きな流量でエアロゾル１４を噴射する。それによって、無効領域４３にあるときに、ノズル２０内の凝集塊が大きな流量のガスでノズル２０外に吐出される。このようにして、有効領域４２では、ノズル２０内に凝集塊が存在せず、安定した流量で粉体１１がガス中に均一に分散されたエアロゾルによって成膜が行われる
＝＝＝エアロゾル・デポジション装置＝＝＝
上記第１の実施例の方法によって基板面に薄膜を形成するたためのエアロゾル・デポジション装置（以下、ＡＤ装置）の構成例を図３に示した。例示した構成では、図７に示した一般的なＡＤ装置１ｄの構成に対し、流量制御部６ａの制御対象が異なっている。第１の実施例に対応するこのＡＤ装置１ａでは、流量制御部６ａは、移動機構３２の動作に連動して、ノズル２０からのガス流量を制御しており、例えば、移動機構３２が、基板ホルダ３２の所定の一点における座標を出力し、制御装置６ａは、有効領域４２と無効領域４３とをその座標に対応付けて記憶する記憶部を備え、座標が有効領域４２に対応するときと無効領域４３に対応するときとでバルブ５を制御し、エアロゾルの噴射量を調整する。もちろん、流量制御部６ａに移動機構３２の駆動回路を含ませ、この流量制御部６ａが、バルブ５と移動機構動３２の双方を制御してもよい。
【００２４】
＝＝＝第２の実施例＝＝＝
上記第１の実施例では、ノズル２０の噴射面２１が無効領域４３に対向しているときもエアロゾルを噴射していたが、これでは、利用されない粉体が無駄になる。そこで、第２の実施例では、ノズル２０の噴射面２１が無効領域に４３対向しているときは、エアロゾルを含まないガスを噴射するようにしている。
【００２５】
図４に当該第２の実施例に対応したエアロゾル・デポジション装置１ｂの構成例を示した。図示した例では、粉体混合容器１０へガスを供給する高圧ガスタンク（第１タンク）２とは別の高圧ガスタンク（第２タンク）８を設けるとともに、エアロゾル導出管路４の途上に、流路制御部６ｂによって制御される３方バルブ（ガス直通バルブ）１５ｂを介在させ、第２タンク８からの管路（直通管路）９ｂをこのガス直通バルブ１５ｂに接続する。また、この例では、第１タンク２から粉体混合容器１０へのガス導入管路３の途上にも流量制御部６ｂによって制御されるバルブ（ガス停止バルブ）１６ｂが介在している。
【００２６】
流量制御部６ｂは、ノズル２０の噴射面２１と基板面４１との対向領域が有効領域４２にあるときは、ガスが第１タンク２→ガス停止バルブ１６ｂ→粉体混合容器１０→ガス直通バルブ１５ｂ→ノズル２０の順に成膜室３０に供給されるように二つのバルブ（１５ｂ，１６ｂ）を制御する。また、成膜条件に応じた流量のエアロゾルがノズル２０から噴射されるように、ガス直通バルブ１５ｂ、ガス停止バルブ１６ｂ、あるいはその両方（１５ｂ，１６ｂ）の開閉度を調整する。
【００２７】
一方、無効領域４３にあるときは、ガス停止バルブ１６ｂを閉じるとともに、第２タンク８→ガス直通バルブ１５ｂ→ノズル２０の順でガスが成膜室３０内に導入されるようにガス直通バルブ１５ｂのガス流通経路を切り換えるとともに、有効領域４２にあるときよりも大きな流量のガスがノズル２０から噴射されるようにガス直通バルブ１５ｂの開閉度を調整する。
【００２８】
それによって、無効領域４３にあるときは、ガスが粉体混合容器１０を経由せず、第２タンク８からのガスによって、ガス導出管路４内にある凝集塊がノズル２０から吐出される。すなわち、無効領域４３では粉体１１が噴射されなくなる。したがって、無駄な粉体１１の消費を抑え、粉体１１に掛かるコストを低減させ、最終的な製品コストの増加を抑止することができる。また、図４に示したＡＤ装置１ｂでは、二つの高圧ガスタンク（２，８）を備えているため、長時間にわたって成膜プロセスを連続させることができ、タンクの交換に要する作業や時間を少なくすることができ、これも低コスト化に寄与する。
【００２９】
なお、第２の実施例に対応するＡＤ装置としては、図５に示した装置１ｃの構成も考えられる。この構成では、高圧タンク２は粉体混合容器１０へのガス導入管路３が接続されている第１タンク２のみであり、この管路３の途上に３方バルブ（経路切替バルブ）１６ｃを設けている。そして、ガス導出管路４の途上に３方バルブ（ガス直通バルブ）１５ｃが介在し、このガス直通バルブ１５ｃと経路切替バルブ１６ｃとが一本の管路（直通管路）９ｃによって接続されている。
【００３０】
このような構成において、流量制御部６ｃは、有効領域４２にあるときは、ガスが、第１タンク２→経路切替バルブ１６ｃ→粉体混合容器１０→ガス直通バルブ１５ｃ→ノズル２０の順で成膜室３０に供給されるように二つのバルブ（１５ｃ，１６ｃ）を制御する。
【００３１】
無効領域４３にあるときは、第１タンク２→経路切替バルブ１６ｃ→ガス直通バルブ１５ｃ→ノズル２０の順でガスが成膜室３０内に導入されるように流通経路を切り換える。このときも、有効領域４２にあるときよりも大きな流量のガスがノズル２０から噴射されるようにガス直通バルブ１５ｃやガス切替バルブ１６ｃの開閉度を調整する。この図５に示したＡＤ装置１ｃでは、ガスタンク２が一つだけであり、装置自体のコストや設置スペースを節約することができる。
【００３２】
＝＝＝膜厚測定＝＝＝
上記第１の実施例、および第２の実施例における成膜方法に基づいて、基板面４１の有効領域４２にＰＺＴの薄膜を形成した。例えば、第１の実施例であれば、図３に示したようなＡＤ装置１ａを用い、粉体混合容器１０内にＰＺＴの粉体１１を充填し、目標の膜厚を３μｍとし、基板面４１とノズル２０の噴射面２１との対向領域が有効領域と無効領域とを往復するように、移動機構３２により、基板ホルダ３１を基板面４１に平行に一方向（例えば、ｘ方向）に５０回往復させるとともに、有効領域４２にある場合には、１８Ｌ／ｍｉｎの流量でエアロゾルをノズル２０から噴射させ、無効領域４３にあるときは、２４Ｌ／ｍｉｎの流量でエアロゾルあるいは粉体１１を含まないガスをノズル２０から噴射させる成膜条件でバルブ５の開閉度を調整した。そして、多数の基板３０に対して同じ成膜条件でＰＺＴ膜を形成し、各基板４０におけるＰＺＴ膜の膜厚を測定した。
【００３３】
図６（Ａ）に、第１の実施例の成膜方法によって成膜されたＰＺＴの膜厚の個体差を示した。１７枚の基板４０に対して上記条件で成膜したところ、目標とする膜厚である３μｍに対し、個体差を１μｍ以下に抑えることができた。なお、実施例２の方法で成膜した場合も同様に個体差を１μｍ以下に抑えることができた。
【００３４】
一方、従来の方法で成膜したときの膜厚の個体差を同図（Ｂ）に示した。この従来方法では、図７に示した一般的なＡＤ装置１ｄを用い、有効領域４２と無効領域４３を区別せずに、一律に１８Ｌ／ｍｉｎの流量でエアロゾルをノズル２０から噴射させてＰＺＴ膜を基板面４０に形成した。図示したように、従来の成膜方法では、個体差が２μｍ以上あった。このように、図６に示した膜厚測定結果から、ＡＤ法を用いて基板面４１に薄膜を形成する際、本発明の実施例に係る成膜方法で成膜すると個体差が少ない均一な膜厚が得られることが確認できた。
【００３５】
＝＝＝基板面について＝＝＝
上記実施例では、基板面４１は、基板４０の表面であり、その表面が有効領域４２と無効領域４３とが区分されていた。この例に限らず、基板表面と同一面を基板面とし、基板４０が存在する領域（基板表面）を有効領域４２とし、基板４０が存在しない領域を無効領域４３としてもよい。
【００３６】
＝＝＝移動機構について＝＝＝
上記実施例では、移動機構３２は、基板ホルダ４１を移動させて、ホルダ４１に装着された基板４０をノズル２０に対して相対移動させていた。もちろん、移動機構３２は、基板ホルダ３１を固定し、ノズル２０を移動させるための機構であってもよい。あるいは、基板ホルダ３１とノズル２０の双方を移動させる機構であってもよい。いずれにしても、ノズル２０の噴射面２１と基板面４１との対向領域を、有効領域と無効領域とで往復させる機構であればよい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の成膜方法は、例えば、ガーネットの単結晶からなる基板上に圧電セラミック膜を形成した電圧駆動型の磁気光学空間光変調器（ＭＯＳＬＭ）などの圧電セラミック膜の製造方法として適用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１ａ〜１ｄ エアロゾル・デポジション装置
２，８ 高圧ガスタンク
３ ガス導入管路
４ ガス導出管路
５，１５ｂ，１５ｃ，１６ｂ，１６ｃ バルブ
６ａ〜６ｄ 流量制御部
１０ 粉体混合容器
１１ 粉体
１４ エアロゾル
２０ ノズル
２１ ノズル面
３０ 成膜室
３１ 基板ホルダ
３２ 移動機構
４０ 基板
４１ 基板面
４２ 有効領域
４３ 無効領域
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エアロゾル・デポジション法によって基板上に薄膜を形成するための方法、およびエアロゾル・デポジション法によって基板上に薄膜を形成するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エアロゾル・デポジション法（ＡＤ法）は、粉体をガスと混合してエアロゾル状態とし、そのエアロゾルを減圧された成膜室内でノズルを通して基板に噴射して被膜を形成する技術である。ＡＤ法は、例えば、基板上に圧電セラミック膜を形成した圧電セラミックス材料を製造するのに利用されつつある。具体的には、マイクロアクチュエータや光デバイスなどを用途として、数μｍ から数百μｍの厚さをもつ電子セラミックス膜を基板状に形成した圧電セラミックス材料の製造に利用されつつある。
【０００３】
上記圧電セラミックス材料では、特性に優れた良質な膜を形成する必要があり、ＡＤ法によって、結晶性微粒子をエアロゾル化し，これを高速ジェットに乗せて基板に堆積させることで基板上に良質な電子セラミックス膜を形成することができる。
【０００４】
図７に、ＡＤ法により基板上に薄膜を形成するための装置（エアロゾル・デポジション装置）１ｄの構造を示した。エアロゾルの原料となる粉体１１が収納される粉体混合容器１０は、高圧ガスの導入口１２と導出口１３とを備え、窒素などの不活性ガスを充填した高圧タンク２からの管路（ガス導入管路）３が、導入口１２を経由してこの粉体混合容器１０内に案内されている。また、先端に噴射ノズル２０が接続されている管路（ガス導出管路）４が導出口１３を経由して粉体混合容器１０内に案内されている。また、この例では、ガス導出管路４の途上にガスの流量を制御するためのバルブ５が介在しており、流量制御部６ｄは、このバルブ５を制御して、ノズル２０から噴射されるガスの流量を調整する。なお、このバルブ５は、ガス導入管路３の途上に介在していてもよい。
【０００５】
成膜室３０は、密閉状態で真空ポンプ３３により排気されて減圧される真空容器であり、この成膜室３０において、粉体１１がＡＤ法によって基板面４１に堆積される。この成膜室３０内には、基板４０を保持する基板ホルダ３１と前記ノズル２０が設置され、基板ホルダ３１に基板４０が装着された状態では、基板面４１とノズル２０の噴射面２１とが対向するように配置される。また、成膜室３０は、基板面４１とノズル２０の噴射面２１とが対向状態を維持したまま相対移動するように基板ホルダ３１を移動させるための移動機構３２を備えている。移動機構３２は、基板面４１と噴射面２１との距離方向をｚ方向とすると、基板ホルダ３１をｘｙ面内で移動させるとともに、ｚ方向を軸して回転させることもできるようになっている。また、基板面４１と噴射面２１との距離を調整するためにｚ方向への移動も可能としている。
【０００６】
エアロゾル・デポジション装置１ｄは、以上の構成において、ガス道入管路３から高圧ガスが粉体混合容器１０内に導入されると、当該混合容器１０内の粉体１１がガスと混合しエアロゾル状態となる。そして、そのエアロゾルがガス導出管路４を経由してノズル２０から基板面４１に向けて噴射される。このとき、流量制御部６ｄが、所望の膜厚に応じた流量のエアロゾルがノズル２０から噴射されるように導出管路４上のバルブ５を制御し、移動機構３２が、基板面４１と噴射面２１とが所定の距離を維持しつつ、ｘｙ面で相対移動させる。それによって、ノズル２０から噴射される所定流量のエアロゾルが基板面４１の一箇所に集中されず、基板面４１にわたって膜厚を均一にすることができるようになっている。
【０００７】
なお、以下の特許文献１〜３には、エアロゾル・デポジション装置において膜厚を均一にするための技術について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１９００１４号公報
【特許文献２】特開２００８−０８１８３０号公報
【特許文献３】特開２００８−０５０６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＡＤ法によって基板面に成膜する際、基板間での膜厚が不均一となる原因として、混合容器内などにおける粉体の凝集がある。ＡＤ法では、粉体が個々の一次粒子の状態でガス中に浮遊していることを前提として膜厚を制御している。そのため、凝集した粉体（凝集塊）がガス中に混在すると、その凝集塊がノズル内に入ってエアロゾルの流路を塞ぎ、エアロゾルが不規則に基板面に噴射され、均一な膜厚が得られなくなる、という問題がある。確かに、基板面内では、移動機構により、膜厚がある程度平均化されるかもしれないが、異なる基板同士では、膜厚に大きな個体差が生じる。
【００１０】
上記各特許文献１〜３には、ＡＤ法によって基板上に薄膜を形成する際、その膜厚を均一するための技術について記載されている。そして、そのいずれの文献においても、凝集塊を１次粒子に解砕することで均一な膜厚を得ようとしている。例えば、特許文献１には、凝集塊を解砕するための攪拌機構を備えた粉体混合容器を備えたエアロゾル・デポジション装置について記載されている。また、特許文献２には、粉体を一定濃度に調製した後、その粉体を粉体混合容器内に搬入する機構を備えたエアロゾル・デポジション装置について記載されている。そして、特許文献３には、粉体混合容器を振動させることで、原材料を粉砕して所定の粒度の粉体に分級する技術について記載されている。
【００１１】
このように、従来の技術は、一般的なエアロゾル・デポジション装置に複雑な機構や装置を付加して粉体の凝集を防止したり、凝集塊を解砕したりしている。そのため、装置が高価なものとなる、また、装置の大きさも大きくなり広い設置スペースを要する。これらは製造コストを増大させ、ＡＤ法によって最終的に生産される製品を高価なものにしてしまう。
【００１２】
そこで本発明は、複雑な機構や装置を用いることなく、エアロゾルの原料となる粉体の凝集を防止し、製造コストを増加させることなく、基板面内における膜厚を均一にすることはもちろん、膜厚の個体差を少なくすることができるＡＤ法による成膜方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、ＡＤ法を用いて基板面に薄膜を成膜する際、複雑な機構や装置を用いずに、粉体の凝集に起因する膜厚の不均一を防止することを目的としている。本発明者は、この目的を達成するために、ＡＤ法による成膜プロセスについて、エアロゾル・デポジション装置の構成や、その装置によって最終的に生産される製品について考察した。そして、エアロゾル・デポジション装置は、基板ホルダの移動機構を備えていること。最終的な製品になった際、基板面の全領域がその製品において必要な領域ではない、ということに着目した。本発明は、このような考察に基づいてなされたものである。
【００１４】
本発明は、基板面の所定領域を成膜すべき有効領域として、当該有効領域にエアロゾル・デポジション法により薄膜を形成するための方法であって、
エアロゾルの噴射ノズルの噴射面と基板面とを対向させて配置するとともに、当該噴射面と基板面との対向領域が前記有効領域とそれ以外の無効領域との間を往復するように前記ノズルと前記基板とを相対移動させる噴射面移動ステップと、
前記噴射面移動ステップによって相対移動する前記対向領域が、前記有効領域にあるとき、粉体を含んだガスを所定の流量で噴射する成膜噴射ステップと、
前記噴射面移動ステップによって相対移動する前記対向領域が、前記無効領域であるとき、前記所定の流量より大きな流量でガスを噴射する無効噴射ステップと、
を含むエアロゾル・デポジション法による成膜方法としている。
【００１５】
上記方法において、前記無効噴射ステップでは、前記ガスに粉体を含ませないエアロゾル・デポジション法による成膜方法とすることもできる。
【００１６】
本発明は、エアロゾル・デポジション法によって基板面に薄膜を形成するためのエアロゾル・デポジション装置にも及んでおり、当該エアロゾル・デポジション装置は、
粉体を収納するともに、当該粉体をガス中に分散させてエアロゾルを発生させるための粉体混合容器と、
前記混合容器内にガスを導入するためのガス導入口と、
前記粉体混合容器外にガスを導出するためのガス導出口と、
一端が前記ガス導出口に接続されるとともに、他端がガスを噴射するためのノズルに接続されているガス導出管路と、
前記ノズルにおけるガス噴射面に対して前記基板の面を対向させた状態で保持する基板保持部と、
前記基板保持部と前記ノズルとが設置されて減圧下で成膜が行われる成膜室と、
前記ガス噴射面と前記基板保持部に保持された基板とを相対移動させるための噴射領域移動機構と、
前記噴射領域移動機構に連動して前記ノズルからの噴射ガスの流量を制御する流量制御部とを備え、
前記噴射領域移動機構は、前記ガス噴射面を、前記基板保持部に装着されている前記基板の面に対向配置させつつ、当該基板面内で所定の厚さの薄膜が形成される有効領域と、それ以外の無効領域とを往復させ、
前記流量制御部は、前記噴射領域移動機構によって前記ガス噴射面が前記有効領域に対向しているときは、前記ガスを所定流量に制御するとともに、前記噴射面が無効領域に対向しているときは、前記ガスを当該所定流量より大きくする、
エアロゾル・デポジション装置としている。
【００１７】
また、上記エアロゾル・デポジション装置において、前記ガス導出管路は、前記導出口から前記ノズルに至る経路上に、ガス供給源への直通管路が接続されているとともに、前記導出口と前記ノズルとを連絡する経路と、前記ガス供給源と前記ノズルとを連絡する経路とを切り替えるためのバルブを備え、
前記流量制御部は、当該バルブを制御して、前記噴射面が無効領域に対向しているときは、前記ノズルと前記直通管路とを連絡させる、
こととしてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のエアロゾル・デポジション法を用いた成膜方法によれば、複雑な機構や装置を用いることなく、エアロゾルの原料となる粉体の凝集を防止し、製造コストを増加させることなく、基板面内における膜厚、および膜厚の個体差を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】基板面における成膜すべき有効領域とそれ以外の無効領域を説明するための図である。
【図２】本発明における成膜方法についての概略説明図である。
【図３】本発明の第１の実施例の成膜方法に対応するエアロゾル・デポジション装置の構成図である。
【図４】本発明の第２の実施例の成膜方法に対応するエアロゾル・デポジション装置の構成図である。
【図５】上記第２の実施例に対応するその他のエアロゾル・デポジション装置の構成図である。
【図６】上記第１の実施例の方法によって成膜した場合の個体間の膜厚分布（Ａ）と、従来の方法によって成膜した場合の個体間の膜厚分布（Ｂ）を示す図である。
【図７】一般的なエアロゾル・デポジション装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＝＝＝第１の実施例＝＝＝
本発明の成膜方法を用いて基板表面にＰＺＴを原料とした圧電セラミック膜を形成する事例を本発明の実施例として挙げる。本実施例では、図７に示したような、一般的なエアロゾル・デポジション装置を使用しているが、その成膜プロセスを変更することで、複雑な機構や装置を用いずに均一な膜厚を形成することに成功している。
【００２１】
本実施例では、図１（Ａ）に示すように、基板４０は、その基板面４１が、成膜された圧電セラミック材料が実際の利用に供されて所定の膜厚に調整されるべき領域（有効領域）４２と、基板４０の外周など、実際には利用されず、膜厚を問わない領域（無効領域）４３とに区分されている。例えば、同図（Ｂ）に示したように、圧電セラミック材料５０に電界を印可したり、圧電効果による起電力を取り出したりするための電極５１が形成されている領域が利用領域４２となり、電極５１が形成されていない領域が無効領域４３となる。以下、上記実施例の具体例として第１の実施例と第２の実施例を挙げて本発明について説明する。
【００２２】
＝＝＝第１の実施例＝＝＝
図２に本発明の第１の実施例における成膜プロセスの概略を示した。上述したように、有効領域４２と無効領域４３とに区分された基板４０を基板ホルダ３１に装着し、基板面４１とノズル２０の噴射面２１とを対向させつつ、所定の距離Ｌだけ離間するように配置する。そして、この距離Ｌを維持するとともに、基板面４１と噴射面２１とが平行関係を維持しつつ相対移動するように基板ホルダ３１を移動機構２１により移動させる。そして、この移動中にエアロゾル１４をノズル２０より噴射して圧電セラミック膜を基板面４１に形成していく。
【００２３】
移動機構３２は、基板面４１におけるノズル２０の噴射面２１との対向領域が有効領域４２と無効領域４３とを往復するように基板ホルダ３１を移動させる。そして、基板面４１と噴射面２１との対向領域が有効領域４２にあるときは、所定の膜厚を形成するために調整された流量でエアロゾル１４を噴射させる（Ａ）。一方、無効領域４３にあるときは、この流量よりも大きな流量でエアロゾル１４を噴射する。それによって、無効領域４３にあるときに、ノズル２０内の凝集塊が大きな流量のガスでノズル２０外に吐出される。このようにして、有効領域４２では、ノズル２０内に凝集塊が存在せず、安定した流量で粉体１１がガス中に均一に分散されたエアロゾルによって成膜が行われる
＝＝＝エアロゾル・デポジション装置＝＝＝
上記第１の実施例の方法によって基板面に薄膜を形成するたためのエアロゾル・デポジション装置（以下、ＡＤ装置）の構成例を図３に示した。例示した構成では、図７に示した一般的なＡＤ装置１ｄの構成に対し、流量制御部６ａの制御対象が異なっている。第１の実施例に対応するこのＡＤ装置１ａでは、流量制御部６ａは、移動機構３２の動作に連動して、ノズル２０からのガス流量を制御しており、例えば、移動機構３２が、基板ホルダ３２の所定の一点における座標を出力し、制御装置６ａは、有効領域４２と無効領域４３とをその座標に対応付けて記憶する記憶部を備え、座標が有効領域４２に対応するときと無効領域４３に対応するときとでバルブ５を制御し、エアロゾルの噴射量を調整する。もちろん、流量制御部６ａに移動機構３２の駆動回路を含ませ、この流量制御部６ａが、バルブ５と移動機構動３２の双方を制御してもよい。
【００２４】
＝＝＝第２の実施例＝＝＝
上記第１の実施例では、ノズル２０の噴射面２１が無効領域４３に対向しているときもエアロゾルを噴射していたが、これでは、利用されない粉体が無駄になる。そこで、第２の実施例では、ノズル２０の噴射面２１が無効領域に４３対向しているときは、エアロゾルを含まないガスを噴射するようにしている。
【００２５】
図４に当該第２の実施例に対応したエアロゾル・デポジション装置１ｂの構成例を示した。図示した例では、粉体混合容器１０へガスを供給する高圧ガスタンク（第１タンク）２とは別の高圧ガスタンク（第２タンク）８を設けるとともに、エアロゾル導出管路４の途上に、流路制御部６ｂによって制御される３方バルブ（ガス直通バルブ）１５ｂを介在させ、第２タンク８からの管路（直通管路）９ｂをこのガス直通バルブ１５ｂに接続する。また、この例では、第１タンク２から粉体混合容器１０へのガス導入管路３の途上にも流量制御部６ｂによって制御されるバルブ（ガス停止バルブ）１６ｂが介在している。
【００２６】
流量制御部６ｂは、ノズル２０の噴射面２１と基板面４１との対向領域が有効領域４２にあるときは、ガスが第１タンク２→ガス停止バルブ１６ｂ→粉体混合容器１０→ガス直通バルブ１５ｂ→ノズル２０の順に成膜室３０に供給されるように二つのバルブ（１５ｂ，１６ｂ）を制御する。また、成膜条件に応じた流量のエアロゾルがノズル２０から噴射されるように、ガス直通バルブ１５ｂ、ガス停止バルブ１６ｂ、あるいはその両方（１５ｂ，１６ｂ）の開閉度を調整する。
【００２７】
一方、無効領域４３にあるときは、ガス停止バルブ１６ｂを閉じるとともに、第２タンク８→ガス直通バルブ１５ｂ→ノズル２０の順でガスが成膜室３０内に導入されるようにガス直通バルブ１５ｂのガス流通経路を切り換えるとともに、有効領域４２にあるときよりも大きな流量のガスがノズル２０から噴射されるようにガス直通バルブ１５ｂの開閉度を調整する。
【００２８】
それによって、無効領域４３にあるときは、ガスが粉体混合容器１０を経由せず、第２タンク８からのガスによって、ガス導出管路４内にある凝集塊がノズル２０から吐出される。すなわち、無効領域４３では粉体１１が噴射されなくなる。したがって、無駄な粉体１１の消費を抑え、粉体１１に掛かるコストを低減させ、最終的な製品コストの増加を抑止することができる。また、図４に示したＡＤ装置１ｂでは、二つの高圧ガスタンク（２，８）を備えているため、長時間にわたって成膜プロセスを連続させることができ、タンクの交換に要する作業や時間を少なくすることができ、これも低コスト化に寄与する。
【００２９】
なお、第２の実施例に対応するＡＤ装置としては、図５に示した装置１ｃの構成も考えられる。この構成では、高圧タンク２は粉体混合容器１０へのガス導入管路３が接続されている第１タンク２のみであり、この管路３の途上に３方バルブ（経路切替バルブ）１６ｃを設けている。そして、ガス導出管路４の途上に３方バルブ（ガス直通バルブ）１５ｃが介在し、このガス直通バルブ１５ｃと経路切替バルブ１６ｃとが一本の管路（直通管路）９ｃによって接続されている。
【００３０】
このような構成において、流量制御部６ｃは、有効領域４２にあるときは、ガスが、第１タンク２→経路切替バルブ１６ｃ→粉体混合容器１０→ガス直通バルブ１５ｃ→ノズル２０の順で成膜室３０に供給されるように二つのバルブ（１５ｃ，１６ｃ）を制御する。
【００３１】
無効領域４３にあるときは、第１タンク２→経路切替バルブ１６ｃ→ガス直通バルブ１５ｃ→ノズル２０の順でガスが成膜室３０内に導入されるように流通経路を切り換える。このときも、有効領域４２にあるときよりも大きな流量のガスがノズル２０から噴射されるようにガス直通バルブ１５ｃやガス切替バルブ１６ｃの開閉度を調整する。この図５に示したＡＤ装置１ｃでは、ガスタンク２が一つだけであり、装置自体のコストや設置スペースを節約することができる。
【００３２】
＝＝＝膜厚測定＝＝＝
上記第１の実施例、および第２の実施例における成膜方法に基づいて、基板面４１の有効領域４２にＰＺＴの薄膜を形成した。例えば、第１の実施例であれば、図３に示したようなＡＤ装置１ａを用い、粉体混合容器１０内にＰＺＴの粉体１１を充填し、目標の膜厚を３μｍとし、基板面４１とノズル２０の噴射面２１との対向領域が有効領域と無効領域とを往復するように、移動機構３２により、基板ホルダ３１を基板面４１に平行に一方向（例えば、ｘ方向）に５０回往復させるとともに、有効領域４２にある場合には、１８Ｌ／ｍｉｎの流量でエアロゾルをノズル２０から噴射させ、無効領域４３にあるときは、２４Ｌ／ｍｉｎの流量でエアロゾルあるいは粉体１１を含まないガスをノズル２０から噴射させる成膜条件でバルブ５の開閉度を調整した。そして、多数の基板３０に対して同じ成膜条件でＰＺＴ膜を形成し、各基板４０におけるＰＺＴ膜の膜厚を測定した。
【００３３】
図６（Ａ）に、第１の実施例の成膜方法によって成膜されたＰＺＴの膜厚の個体差を示した。１７枚の基板４０に対して上記条件で成膜したところ、目標とする膜厚である３μｍに対し、個体差を１μｍ以下に抑えることができた。なお、実施例２の方法で成膜した場合も同様に個体差を１μｍ以下に抑えることができた。
【００３４】
一方、従来の方法で成膜したときの膜厚の個体差を同図（Ｂ）に示した。この従来方法では、図７に示した一般的なＡＤ装置１ｄを用い、有効領域４２と無効領域４３を区別せずに、一律に１８Ｌ／ｍｉｎの流量でエアロゾルをノズル２０から噴射させてＰＺＴ膜を基板面４０に形成した。図示したように、従来の成膜方法では、個体差が２μｍ以上あった。このように、図６に示した膜厚測定結果から、ＡＤ法を用いて基板面４１に薄膜を形成する際、本発明の実施例に係る成膜方法で成膜すると個体差が少ない均一な膜厚が得られることが確認できた。
【００３５】
＝＝＝基板面について＝＝＝
上記実施例では、基板面４１は、基板４０の表面であり、その表面が有効領域４２と無効領域４３とが区分されていた。この例に限らず、基板表面と同一面を基板面とし、基板４０が存在する領域（基板表面）を有効領域４２とし、基板４０が存在しない領域を無効領域４３としてもよい。
【００３６】
＝＝＝移動機構について＝＝＝
上記実施例では、移動機構３２は、基板ホルダ４１を移動させて、ホルダ４１に装着された基板４０をノズル２０に対して相対移動させていた。もちろん、移動機構３２は、基板ホルダ３１を固定し、ノズル２０を移動させるための機構であってもよい。あるいは、基板ホルダ３１とノズル２０の双方を移動させる機構であってもよい。いずれにしても、ノズル２０の噴射面２１と基板面４１との対向領域を、有効領域と無効領域とで往復させる機構であればよい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の成膜方法は、例えば、ガーネットの単結晶からなる基板上に圧電セラミック膜を形成した電圧駆動型の磁気光学空間光変調器（ＭＯＳＬＭ）などの圧電セラミック膜の製造方法として適用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１ａ〜１ｄ エアロゾル・デポジション装置
２，８ 高圧ガスタンク
３ ガス導入管路
４ ガス導出管路
５，１５ｂ，１５ｃ，１６ｂ，１６ｃ バルブ
６ａ〜６ｄ 流量制御部
１０ 粉体混合容器
１１ 粉体
１４ エアロゾル
２０ ノズル
２１ ノズル面
３０ 成膜室
３１ 基板ホルダ
３２ 移動機構
４０ 基板
４１ 基板面
４２ 有効領域
４３ 無効領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板面の所定領域を成膜すべき有効領域として、当該有効領域にエアロゾル・デポジション法により薄膜を形成するための方法であって、
エアロゾルの噴射ノズルの噴射面と基板面とを対向させて配置するとともに、当該噴射面と基板面との対向領域が前記有効領域とそれ以外の無効領域との間を往復するように前記ノズルと前記基板とを相対移動させる噴射面移動ステップと、
前記噴射面移動ステップによって相対移動する前記対向領域が、前記有効領域にあるとき、粉体を含んだガスを所定の流量で噴射する成膜噴射ステップと、
前記噴射面移動ステップによって相対移動する前記対向領域が、前記無効領域であるとき、前記所定の流量より大きな流量でガスを噴射する無効噴射ステップと、
を含むことを特徴とするエアロゾル・デポジション法による成膜方法。
【請求項２】
請求項１において、前記無効噴射ステップでは、前記ガスに粉体を含ませないことを特徴とするエアロゾル・デポジション法による成膜方法。
【請求項３】
エアロゾル・デポジション法によって基板面に薄膜を形成するためのエアロゾル・デポジション装置であって、
粉体を収納するともに、当該粉体をガス中に分散させてエアロゾルを発生させるための粉体混合容器と、
前記混合容器内にガスを導入するためのガス導入口と、
前記粉体混合容器外にガスを導出するためのガス導出口と、
一端が前記ガス導出口に接続されるとともに、他端がガスを噴射するためのノズルに接続されているガス導出管路と、
前記ノズルにおけるガス噴射面に対して前記基板の面を対向させた状態で保持する基板保持部と、
前記基板保持部と前記ノズルとが設置されて減圧下で成膜が行われる成膜室と、
前記ガス噴射面と前記基板保持部に保持された基板とを相対移動させるための噴射領域移動機構と、
前記噴射領域移動機構に連動して前記ノズルからの噴射ガスの流量を制御する流量制御部とを備え、
前記噴射領域移動機構は、前記ガス噴射面を、前記基板保持部に装着されている前記基板の面に対向配置させつつ、当該基板面内で所定の厚さの薄膜が形成される有効領域と、それ以外の無効領域とを往復させ、
前記流量制御部は、前記噴射領域移動機構によって前記ガス噴射面が前記有効領域に対向しているときは、前記ガスを所定流量に制御するとともに、前記噴射面が無効領域に対向しているときは、前記ガスを当該所定流量より大きくする、
ことを特徴とするエアロゾル・デポジション装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記ガス導出管路は、前記導出口から前記ノズルに至る経路上に、ガス供給源への直通管路が接続されているとともに、前記導出口と前記ノズルとを連絡する経路と、前記ガス供給源と前記ノズルとを連絡する経路とを切り替えるためのバルブを備え、
前記流量制御部は、当該バルブを制御して、前記噴射面が無効領域に対向しているときは、前記ノズルと前記直通管路とを連絡させる、
ことを特徴とするエアロゾル・デポジション装置。
【請求項１】
基板面の所定領域を成膜すべき有効領域として、当該有効領域にエアロゾル・デポジション法により薄膜を形成するための方法であって、
エアロゾルの噴射ノズルの噴射面と基板面とを対向させて配置するとともに、当該噴射面と基板面との対向領域が前記有効領域とそれ以外の無効領域との間を往復するように前記ノズルと前記基板とを相対移動させる噴射面移動ステップと、
前記噴射面移動ステップによって相対移動する前記対向領域が、前記有効領域にあるとき、粉体を含んだガスを所定の流量で噴射する成膜噴射ステップと、
前記噴射面移動ステップによって相対移動する前記対向領域が、前記無効領域であるとき、前記所定の流量より大きな流量でガスを噴射する無効噴射ステップと、
を含むことを特徴とするエアロゾル・デポジション法による成膜方法。
【請求項２】
請求項１において、前記無効噴射ステップでは、前記ガスに粉体を含ませないことを特徴とするエアロゾル・デポジション法による成膜方法。
【請求項３】
エアロゾル・デポジション法によって基板面に薄膜を形成するためのエアロゾル・デポジション装置であって、
粉体を収納するともに、当該粉体をガス中に分散させてエアロゾルを発生させるための粉体混合容器と、
前記混合容器内にガスを導入するためのガス導入口と、
前記粉体混合容器外にガスを導出するためのガス導出口と、
一端が前記ガス導出口に接続されるとともに、他端がガスを噴射するためのノズルに接続されているガス導出管路と、
前記ノズルにおけるガス噴射面に対して前記基板の面を対向させた状態で保持する基板保持部と、
前記基板保持部と前記ノズルとが設置されて減圧下で成膜が行われる成膜室と、
前記ガス噴射面と前記基板保持部に保持された基板とを相対移動させるための噴射領域移動機構と、
前記噴射領域移動機構に連動して前記ノズルからの噴射ガスの流量を制御する流量制御部とを備え、
前記噴射領域移動機構は、前記ガス噴射面を、前記基板保持部に装着されている前記基板の面に対向配置させつつ、当該基板面内で所定の厚さの薄膜が形成される有効領域と、それ以外の無効領域とを往復させ、
前記流量制御部は、前記噴射領域移動機構によって前記ガス噴射面が前記有効領域に対向しているときは、前記ガスを所定流量に制御するとともに、前記噴射面が無効領域に対向しているときは、前記ガスを当該所定流量より大きくする、
ことを特徴とするエアロゾル・デポジション装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記ガス導出管路は、前記導出口から前記ノズルに至る経路上に、ガス供給源への直通管路が接続されているとともに、前記導出口と前記ノズルとを連絡する経路と、前記ガス供給源と前記ノズルとを連絡する経路とを切り替えるためのバルブを備え、
前記流量制御部は、当該バルブを制御して、前記噴射面が無効領域に対向しているときは、前記ノズルと前記直通管路とを連絡させる、
ことを特徴とするエアロゾル・デポジション装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２２９４６０（Ｐ２０１０−２２９４６０Ａ）
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７６６５７（Ｐ２００９−７６６５７）
【出願日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【出願人】（０００２３７７２１）ＦＤＫ株式会社 (449)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【出願人】（０００２３７７２１）ＦＤＫ株式会社 (449)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]