成膜方法
【課題】十分に厚い金属膜をエアロゾルデポジッション法によって再現性よく成膜すること。
【解決手段】表面を露出した金属製の微粒子が集合した粉末をエアロゾル化し、
エアロゾル化した前記粉末を真空中で基板に向けて噴射すること。
【解決手段】表面を露出した金属製の微粒子が集合した粉末をエアロゾル化し、
エアロゾル化した前記粉末を真空中で基板に向けて噴射すること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアロゾルデポジッション法による成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉末の衝突固化現象を利用するエアロゾルデポジション法は、室温でのセラミックス膜の形成を可能とするユニークな技術である。しかも、エアロゾルデポジション法に使用する成膜装置（以下、エアロゾルデポジション装置と呼ぶ）は、構成が簡素で安価である。
【０００３】
図１は、エアロゾルデポジション装置２の構成図である。エアロゾルデポジション法では、このような装置を用い以下の手順に従って、基板上に例えばセラミックス膜が形成される。
【０００４】
まず、振動攪拌が施された粉末４の中にガスボンベ６から圧縮ガスが供給され、エアロゾル（粉末を形成する微粒子と気体との混合体）が形成される。
【０００５】
次に、減圧（例えば、５０〜１ｋＰａ）された成膜室１２中の基板１６に向かって、エアロゾルが、スリット状のノズル１４から噴出される。
【０００６】
この時、エアロゾル中の微粒子は、音速以上の高速で基板１６に向かって突進し、基板１６に衝突して膜を形成する（非特許文献１）。
【非特許文献１】「エアロゾルデポジションによる高周波受動素子集積化技術」, 今中 佳彦, 明渡 純, セラミックス, Vol.39, No8, 584-589(2004).
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
エアロゾルデポジション法に関しては、多くの報告があるが、殆どがセラミックス膜の形成に関するものである。このため、セラミックス以外の物質、例えば金属のエアロゾルデポジションについては不明な点が多い。
【０００８】
そこで、本発明者は、電子部品（例えば、電解コンデンサ）や配線基板へ応用することを目的として、エアロゾルデポジション法による金属膜の成膜を試みた。しかし、同じような工程で成膜しても、十分な厚さの金属膜が得られる場合と、そうでない場合とがあった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、厚い金属膜を再現性よく形成することができる、エアロゾルデポジション法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明の一側面によれば、表面を露出した金属製の微粒子が集合した粉末をエアロゾル化し、エアロゾル化した前記粉末を基板に向けて噴射する。
【００１１】
上記側面によれば、衝突固化を阻害する異物が微粒子の表面を覆っていないので、十分に厚い金属膜を再現性よく成膜することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、エアロゾルデポジッション法によって、十分に厚い金属膜を再現性よく成膜することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。
【００１４】
（比較例１）
まず、比較のため、金属膜の成膜が困難であった場合について説明する。
【００１５】
図２は、本比較例に従う成膜方法の手順を説明するフロー図である。
【００１６】
まず、ガラス製の基板１６を用意する（ステップＳ２）。
【００１７】
次に、ガラス製の基板１６が、エアロゾルデポジション装置２に装着される。成膜室１２は、Ｘ、Ｙ方向に移動可能のステージ３６を有し、これにステップＳ２で用意した基板１６が貼り付けられ設置される（ステップＳ４）。
【００１８】
次に、成膜室１２内がメカニカルブースターポンプ８と真空ポンプ１０によって真空に排気され、予め１０Ｐａ以下に減圧される。この時、ガスボンベ６とエアロゾル発生容器３８を接続するガス管に設けられた第１のバルブ１８は閉じられている。また、エアロゾル発生容器３８と成膜室１２を接続するガス管に設けられた第２のバルブ２０も閉じられている（ステップＳ６）。
【００１９】
次に、粉砕法で形成された銅（Ｃｕ）の粉末（以後、Ｃｕ粉末と呼ぶ）が、原料粉末４として、エアロゾル発生容器３８に入れられる。その後、振動器４０によってエアロゾル発生容器３８全体に超音波が印加された状態で、原料粉末４は約５０度に加熱され、３０分間真空脱気される。このような前処理によって、原料粉末４の表面に吸着した水分が除去される（ステップＳ８）。
【００２０】
ここで、Ｃｕ粉末を形成する微粒子の平均粒径は１０μｍであり、その標準偏差は±５μｍである（以後、この様な場合、平均粒径１０μｍ±５μｍと表す。）。Ｃｕ微粒子の平均粒径及び粒径の標準偏差は、シマズ（Shimazu）社製の遠心粒径測定装置SA-CP3(centrifugal particle size analyzer；SA-CP3)によって測定される（以下に説明される微粒子の平均粒径及び粒径の標準偏差の計測も同様である。）。
【００２１】
次に、第１のバルブ１８が開けられて、エアロゾル発生器３８に高純度ヘリウムガス(ガス圧: ２kg/ｃｍ２、 ガス流量:８ｌ/min.)からなる圧縮ガスが導入され、 前処理が施された原料粉末４がエアロゾル化（浮遊粉塵化）される。尚、ガス流量は、マスフローメータ２２によって計測される（ステップＳ１０）。
【００２２】
次に、第２のバルブ２０が開かれて、エアロゾル化された原料粉末４が、ノズル１４を通して成膜室１２に送り込まれる。すなわち、ノズル１４からガラス基板１６に向けて、エアロゾル化した原料粉末４が噴射される。噴射時間（成膜時間）は、２０分間である。エアロゾルの噴射中、チャンバー中の圧力は一定値２００Ｐａに保たれる。尚、ノズル１４は、内側にらせん状の溝が形成されたものが使用される。（ステップＳ１２）。
【００２３】
表１は、本比較例、後記比較例２、及び後記実施の形態１,２に係るデータ（成膜条件及び成膜結果）を纏めたものである。
【００２４】
【表１】
【００２５】
表１に示すように、本比較例に従う成膜手順によって、ガラス製の基板１６の上に形成される銅製の膜（以下、Ｃｕ膜と呼ぶ）の厚さは、僅か０．１μｍである。また、このＣｕ膜の抵抗率は、５Ω・ｃｍとＣｕバルクの抵抗率１．９Ω・ｃｍより遥かに高い。尚、このＣｕ膜と基板１６の密着強度は３ｋｇ/ｍｍ２以上であり、Ｃｕ膜は基板１６に強固に密着している。
【００２６】
すなわち、粉砕法で形成されたＣｕ粉末を原料粉末として使用した場合、極めて薄いＣｕ膜しか形成することができない。また、形成されたＣｕ膜の物性も、バルクのＣｕからは大きく変質している。
【００２７】
（比較例２）
本比較例は、高純度ヘリウムガスに代えて、大気を用いて原料粉末４をエアロゾル化して、Ｃｕ膜を形成する成膜法に関する。本比較例に従う成膜方法は、表１に示すように、成膜ガス（原料粉末４をエアロゾル化するためのガス）として大気を用いる点を除いて、比較例１に従う成膜方法と同じである。
【００２８】
表１に示すように、本比較例に従って成膜されるＣｕ膜の厚さは２μｍである。また、本比較例に従うＣｕ膜の抵抗率は１０Ω・ｃｍであり、バルクの抵抗率１．９Ω・ｃｍより遥かに高かい。尚、このＣｕ膜と基板１６の密着強度は３ｋｇ/ｍｍ２以上であり、Ｃｕ膜は基板１６に強固に密着している。
【００２９】
すなわち、粉砕法で形成されたＣｕ粉末を原料粉末として使用し、大気を成膜ガスとした場合、薄いＣｕ膜しか形成することができない。また、形成されたＣｕ膜の物性も、バルクのＣｕからは大きく変質している。ここで、Ｃｕ膜の物性がバルクＣｕと大きく異なった理由は、Ｃｕ粉末が有機物によってコーティングされていることに加え、成膜ガスとして大気を用いたため、Ｃｕが若干酸化されたためと考えられる。
【００３０】
（実施の形態１）
本実施の形態は、湿式法で形成されたＣｕ粉末をエアロゾル化し、エアロゾル化した粉末を真空中で基板に向けて噴射する成膜方法に関するものである。
【００３１】
比較例１及び２では、粉砕法によって形成されたＣｕ粉末を原料粉末としてＣｕ膜が形成される。粉砕法は、機械的粉末製造プロセスである。
【００３２】
粉砕法では、他の粉末製造方法（例えば、湿式法等）によって製造された大粒径の金属粒子群が、ミリング処理によって微粒子に粉砕されて、金属粉末となる。例えば、上記比較例１及び２で使用したＣｕ粉末は、大粒径のＣｕ粒子が２時間ボールミルによって粉砕されてＣｕ粉末となったものである。
【００３３】
しかし、よく知られているように金属は、酸化されやすい物質である。このため、金属粒子を粉砕する際、金属粒子が大気中の酸素と反応して加熱され発火する虞がある。
【００３４】
このような発火を防止するため粉砕法では、金属粒子の表面が直接大気に触れないように、有機脂肪酸等の有機物(滑材と呼ばれる)によって金属粒子の表面がコーティングされた状態で、金属粒子の粉砕が実施される。この発火防止用の有機物は粉砕後の粉末に残留し、粉末を形成する微粒子の表面を覆い続ける。
【００３５】
ところで、エアロゾルデポジション法の成膜過程は、基板への衝突時の衝撃によって、エアロゾル化された微粒子が、先に基板に固着している微粒子に密着するというものである。
【００３６】
原料粉末を形成する微粒子の表面を覆っている有機物は金属微粒子から見れば異物であり、金属微粒子同士が直接密着することを妨げる。従って、原料粉末の微粒子表面をコーティングする有機物は、エアロゾルデポジション法による成膜を阻害する。
【００３７】
また、原料粉末の微粒子表面をコーティングする有機物は、エアロゾルデポジション法によって形成される膜にとっては異物であり、成膜される膜の物性を変質させる。
【００３８】
そこで、このような異物を排除するため、本実施の形態では、表面が有機物でコーティングされていない金属製の微粒子が集合した粉末（すなわち、表面を露出した金属製の微粒子が集合した粉末）がエアロゾル化される。そして、エアロゾル化した粉末が真空中で基板に向けて噴射することによって、十分に厚く且つバルクに近い物性を備えた金属膜が形成される。
【００３９】
具体的には、本実施の形態では、湿式法で形成されたＣｕ粉末が原料粉末４として用いられる。湿式法は、塩溶液に還元剤を作用させて金属微粒子を析出させることによって、金属粉末を製造する粉末製造方法である。このように湿式法では、水溶液中で金属微粒子を形成するので、発火防止用の滑材（例えば、有機脂肪酸）は不要である。
【００４０】
本実施の形態では、湿式法で形成されたＣｕ粉末を原料粉末４として、比較例１と同じ手順によってＣｕ膜が形成される。尚、比較例１と同様、原料粉末４を形成するＣｕ微粒子の平均粒径は１０μｍ±５μｍである。また、成膜条件も比較例１と同じである。
【００４１】
表１に示すように、本実施の形態に従えば、ガラス基板１６の上に、厚さ１０μｍのＣｕ膜を形成することが可能である。また、その抵抗率はバルクの銅と略同じ２μｍ・ｃｍになる。尚、このＣｕ膜と基板１６の密着強度は３ｋｇ/ｍｍ２以上であり、Ｃｕ膜は基板１６に強固に密着している。
【００４２】
表１から明らかなように、本実施の形態によれば、比較例１及び２に比べ、格段に厚いＣｕ膜の形成が可能である。また、成膜されたＣｕ膜の物性（例えば、抵抗率）は、比較例１及び２とは異なり、バルクのＣｕと略同じになる。すなわち、本実施の形態によれば、十分厚くしかもバルクと略同じ物性を備えたＣｕ膜を再現性よく形成することが可能になる。
【００４３】
（実施の形態２）
本実施の形態は、アトマイズ法で形成されたＣｕ粉末をエアロゾル化し、エアロゾル化した粉末を真空中で基板に向けて噴射する成膜方法に関するものである。
【００４４】
アトマイズ法は、ノズルから流出する溶解金属に、ガス及び液体の何れか一方又は双方を吹き付けて溶解金属を凝固させて粉末を形成する粉末製造方法である。この方法で製造された粉末の金属微粒子の表面も有機物でコーティングされていない。
【００４５】
すなわち、本実施の形態でも、実施の形態１と同様に、表面が有機物でコーティングされていない金属製の微粒子が集合した粉末（すなわち、表面を露出した金属製の微粒子が集合した粉末）がエアロゾル化され、エアロゾル化された粉末が真空中で基板に向けて噴射される。
【００４６】
表１に示すように、本実施の形態で使用するアトマイズ法による原料粉末のＣｕ微粒子の平均粒径は、比較例１と同様１０μｍ±５μｍである。その他の点では、本実施の形態に従う成膜方法の成膜条件及び手順は、比較例１と同じである。
【００４７】
表１に示すように、本実施の形態に従えば、厚さ１５μｍのＣｕ膜が形成できる。また、その抵抗率は、バルクの銅と略同じ２μｍ・ｃｍになる。尚、このＣｕ膜と基板１６の密着強度は３ｋｇ/ｍｍ２以上であり、Ｃｕ膜は基板１６に強固に密着している。
【００４８】
すなわち、本実施の形態に従えば、実施の形態１と同様、比較例１及び２に比べ、格段に厚いＣｕ膜を再現性よく形成することが可能である。また、成膜されるＣｕ膜の物性（例えば、抵抗率）は、比較例１及び２とは異なり、バルクのＣｕと略同じになる。従って、本実施の形態に従えば、十分厚くしかもバルクと略同じ物性を備えたＣｕ膜の形成が可能になる。
【００４９】
ところで、実施例１及び２で使用した原料粉末は、湿式とアトマイズ法という異なった製造方法によって製造されたものである。両者は微粒子の表面が露出していると点で共通しているが、金属に機械的加工を加えずに形成した微粒子が集合した粉末であるという点でも共通する。
【００５０】
エアロゾルデポジション法では、基板に衝突した微粒子が塑性変形（即ち、外力によって生じた歪みが残った状態で変形すること）することによって、微粒子同士が密着して膜が形成される。
【００５１】
粉砕法のように、金属に機械的加工を加えて形成した粉末では、エアロゾルデポジションを実施する前にすでに粉末を形成する各微粒子が歪んでいる。このような粉末を用いた場合成膜時に十分な塑性変形が起こらないので、金属微粒子の表面が有機物でコーティングされていなくても（すなわち、表面が露出していても）成膜は困難である。（下記比較例３参照）。
【００５２】
この点からも、アトマイズ法や湿式法のような、金属に機械的加工を加えずに形成した微粒子（すなわち、塑性変形可能な微粒子）が集合した粉末を原料粉末とするエアロゾルデポジション法は有効である。
【００５３】
（比較例３）
本比較例は、粉砕法で形成した後、微粒子の表面をコーティングする有機脂肪酸を除去したＣｕ粉末をエアロゾル化して、Ｃｕ膜を形成する成膜法に関する。
【００５４】
本比較例に従う成膜方法は、粉砕法で形成した後に微粒子の表面をコーティングする有機脂肪酸を除去したＣｕ粉末を、原料粉末として用いる点を除いて、比較例１に従う成膜方法と同じである。
【００５５】
【表２】
【００５６】
表２は、本比較例（比較例３）〜後述する比較例５に係るデータ（成膜条件及び成膜結果）及び下記実施３に係るデータを纏めたものである。
【００５７】
表２に示すように、本比較例に従って成膜されるＣｕ膜の厚さは０〜０．０２μｍである。すなわち、本比較例に従う成膜では、Ｃｕ膜の形成は困難である。また、本比較例に従うＣｕ膜の抵抗率は２０Ω・ｃｍであり、Ｃｕバルクの抵抗率１．９Ω・ｃｍより遥かに高かい。尚、このＣｕ膜と基板１６の密着強度は、３ｋｇ/ｍｍ２以上であり、Ｃｕ膜は基板１６に強固に密着している。
【００５８】
すなわち、粉砕法で形成された粉末を原料粉末として使用した場合、金属微粒子の表面を覆う有機物を除去しても成膜は困難である。
【００５９】
（比較例４及び５）
本比較例は、発火防止のため、有機脂肪酸で表面がコーティングされた平均粒径１μｍ以下の微粒子が集合した金属粉末を原料粉末する、エアロゾルデポジション法に関するものである。
【００６０】
機械的な加工を加えずに金属粉末を製造する方法（例えば、湿式法やアトマイズ法）では、製造中の微粒子が発火する虞がないので、粒子の表面をコーティングせずに金属粉末が製造される。
【００６１】
しかし、金属粉末は平均粒径が１μｍ以下になると、大気中に保存されているだけで自然発火することがある。このような自然発火を防止するため、平均粒径が１μｍ以下の粉末は、どのような製造方法で製造されたものであっても、微粒子の表面が脂肪酸等の有機物でコーティングされている。
【００６２】
本比較例では、このような粉末（具体的には、アトマイズ法で形成され平均粒径が１μｍのＣｕ粉末であって、粉末形成後にその微粒子の表面が有機脂肪酸でコーティングされた粉末）を原料粉末とし、金属膜をエアロゾルデポジション法によって成膜した結果について説明する。尚、本比較例では、基板１６として、ガラス基板又は樹脂基板が用いられる。ガラス基板が用いられる場合が比較例４であり、樹脂基板（樹脂プリント基板；味の素 ＡＢＦ−ＧＸ１３）が用いられる場合が比較例５である。
【００６３】
成膜条件及び成膜手順は、原料粉末４が異なる点を除き、比較例１と同じである。
【００６４】
表２に示すように、本比較に従う成膜方法では、０〜０．１μｍの薄いＣｕ膜しか形成されない。
【００６５】
また、本実施の形態に従うＣｕ膜の抵抗率は、バルクの銅に比べ遥かに高い２０μｍ・ｃｍ（比較例４）又は２５μｍ・ｃｍ（比較例５）である。尚、このＣｕ膜と基板１６の密着強度は３ｋｇ/ｍｍ２以上であり、Ｃｕ膜は基板１６に強固に密着している。
【００６６】
すなわち、平均粒径が１μｍ以下であるため表面が有機物でコーティングされた粉末を原料粉末として使用すると、粉末の製造法の種類によらず成膜が困難になる。
【００６７】
（実施の形態３）
本実施の形態は、平均粒径が１μｍであるにも拘わらず、有機脂肪酸で表面がコーティングされていない微粒子が集合してできた金属粉末を原料粉末するエアロゾルデポジション法に関するものである。
【００６８】
本実施の形態では、アトマイズ法で形成された平均粒径が１μｍのＣｕ粉末であって、その微粒子の表面が有機脂肪酸でコーティングされていないＣｕ粉末を原料粉末とし、エアロゾルデポジション法によってＣｕ膜を成膜した結果について説明する。
【００６９】
成膜条件及び成膜手順は、比較例１と同じである（表２参照）。
【００７０】
原料粉末は、アトマイズ法で製造された平均粒径１μｍのＣｕ粉末であって、微粒子の表面が有機脂肪酸によってコーティングされる前のＣｕ粉末（平均粒径１μｍ）を、Ｃｕ粉末の製造メーカ（日本アトマイズ加工社）購入したものである。
【００７１】
すなわち、本実施の形態は、表面が有機物でコーティングされていない金属製の微粒子が集合した粉末（すなわち、表面を露出した金属製の微粒子が集合した粉末）であって、微粒子の平均粒径が１μｍ以下で０μｍより大きい粉末をエアロゾル化し、エアロゾル化した上記粉末が真空中で基板に向けて噴射する成膜方法である。基板は、ガラス製である。
【００７２】
表２に示すように、本実施の形態に従う成膜方法によれば、比較例４及び５とは異なり、１５μｍという厚いＣｕ膜が形成される。また、本実施の形態に従うＣｕ膜の抵抗率は、バルクの銅と略同じ２μｍ・ｃｍになる。尚、このＣｕ膜と基板１６の密着強度は３ｋｇ/ｍｍ２以上であり、Ｃｕ膜は基板１６に強固に密着している。
【００７３】
すなわち、本実施の形態に従う成膜方法によれば、微粒子の平均粒径が１μｍ以下の金属粉末を原料粉末としても、十分厚くしかもバルクと略同じ物性を備えたＣｕ膜を再現性良く形成することが可能になる。
【００７４】
尚、本実施の形態では、アトマイズ法で製造された平均粒径１μｍのＣｕ粉末を使用したが、湿式法（三井金属製）で製造された平均粒径１μｍのＣｕ粉末を使用しても略同じ結果が得られる。
【００７５】
（比較例６）
本比較例は、粉砕法で形成したＡｌ粉末を原料粉末としてエアロゾル化し、Ａｌ膜を形成する成膜法に関する。
【００７６】
表３は、本比較例及び後述する実施の形態４及び５に係るデータ（成膜条件及び成膜結果）を纏めたものである。
【００７７】
【表３】
【００７８】
本比較例に従う成膜方法は、表３に示すように、原料粉末としてＡｌ粉末を用いる点を除いて、比較例１に従う成膜方法と同じである。
【００７９】
比較例１では、粉砕法で製造され、有機脂肪酸で表面がコーティングされた平均粒径１０μｍ±５μｍのＣｕ微粒子が集合した粉末を原料粉末として使用する。一方、本比較例では、粉砕法で製造され、有機脂肪酸で表面がコーティングされた平均粒径１０μｍ±５μｍのＡｌ微粒子が集合した粉末を原料粉末として使用する。
【００８０】
表３に示すように、本比較例に従って成膜されるＡｌ膜の厚さは０．２μｍである。尚、このＡｌ膜と基板１６の密着強度は３ｋｇ/ｍｍ２以上であり、Ａｌ膜は基板１６に強固に密着している。
【００８１】
すなわち、粉砕法で形成されたＡｌ粉末を原料粉末として使用する場合、極めて薄いAl膜しか形成することができない。
【００８２】
（実施の形態４）
本実施の形態は、アトマイズ法で形成されたＡｌ製の粉末（以下、Ａｌ粉末と呼ぶ）をエアロゾル化し、エアロゾル化した粉末を真空中で基板に向けて噴射する成膜方法に関するものである。
【００８３】
本実施の形態に従う成膜方法は、表３に示すように、原料粉末としてアトマイズ法で製造したＡｌ粉末を用いる点を除いて、比較例１に従う成膜方法と同じである。
【００８４】
表３に示すように、本実施の形態に従う成膜方法によれば、厚さ１０μｍのＡｌ膜が形成することが可能である。すなわち、本実施の形態によれば、粉砕法で形成したＡｌ粉末を原料粉末とする比較例６に比べ、格段に厚いAl膜の形成が可能になる。尚、このＡｌ膜と基板１６の密着強度は３ｋｇ/ｍｍ２以上であり、Ａｌ膜は基板１６に強固に密着している。
【００８５】
（実施の形態５）
本実施の形態は、アトマイズ法で形成された、微粒子の粒径が４μｍのＡｌ製の粉末をエアロゾル化し、エアロゾル化した粉末を真空中で基板に向けて噴射する成膜方法に関するものである。
【００８６】
本実施の形態に従う成膜方法は、原料粉末を形成するＡｌ微粒子の平均粒径が４μｍである点を除いて、実施の形態４に従う成膜方法と成膜手順及び成膜条件は同じである（表３参照）。
【００８７】
表３に示すように、本実施の形態に従えば、２０μｍの厚さのＡｌを形成することができる。尚、このＡｌ膜と基板１６の密着強度は３ｋｇ/ｍｍ２以上であり、Ａｌ膜は基板１６に強固に密着している。
【００８８】
すなわち、本実施の形態に従えば、原料粉末の平均粒径を４μｍにしても、粉砕法で形成したＡｌ粉末を原料粉末とする比較例６に比べ格段に厚いＡｌ膜を再現性よく形成することが可能になる。
【００８９】
（実施の形態６）
本実施の形態は、アトマイズ法で形成された、微粒子の粒径が１０μｍ±５μｍのＡｌ製の粉末をエアロゾル化し、エアロゾル化した粉末を真空中でアルミニウム箔に向けて噴射する成膜方法に関するものである。
【００９０】
表４は、本比較例及び後述する実施の形態７〜８に係るデータ（成膜条件及び成膜結果）を纏めたものである。
【００９１】
【表４】
【００９２】
本実施の形態に従う成膜方法は、基板としてアルミニウム箔を用いる点を除き、実施の形態４に従う成膜方法と成膜手順及び成膜条件は同じである（表４参照）。
【００９３】
表４に示すように、本実施の形態に従えば、１２μｍの厚さのＡｌを形成することができる。尚、このＡｌ膜と基板１６の密着強度は３ｋｇ/ｍｍ２以上であり、Ａｌ膜は基板１６に強固に密着している。
【００９４】
表４に示すように、本実施の形態に従えば、基板をアルミ箔としても実施の形態４と同様に、粉砕法で形成したＡｌ粉末を原料粉末とする比較例６に比べ格段に厚いＡｌ膜を再現性よく形成することが可能になる。
【００９５】
（実施の形態７）
本実施の形態は、アトマイズ法で形成された平均粒径４μｍのＡｌ製の粉末をエアロゾル化し、エアロゾル化した粉末を真空中で基板（アルミ箔）に向けて噴射する成膜方法に関するものである。
【００９６】
本実施の形態に従う成膜方法は、原料粉末を形成するＡｌ微粒子の平均粒径が４μｍである点を除いて、実施の形態６に従う成膜方法と成膜手順及び成膜条件は同じである（表４参照）。
【００９７】
表４に示すように、本実施の形態に従えば、２５μｍの厚さのＡｌ膜を形成することができる。尚、このＡｌ膜と基板１６の密着強度は３ｋｇ/ｍｍ２以上であり、Ａｌ膜は基板１６に強固に密着している。
【００９８】
すなわち、本実施の形態に従えば、原料粉末の平均粒径を４μｍにしても、粉砕法で形成したＡｌ粉末を原料粉末としガラス基板を使用する比較例６に比べ、格段に厚いＡｌ膜を再現性よく形成すること可能になる。
【００９９】
（実施の形態８）
本実施の形態は、アトマイズ法で形成された、微粒子の粒径が１μｍのＣｕ粉末をエアロゾル化し、エアロゾル化した粉末を真空中で樹脂基板（樹脂プリント基板；味の素 ＡＢＦ−ＧＸ１３）に向けて噴射する成膜方法に関するものである。
【０１００】
本実施の形態に従う成膜方法は、基板として樹脂基板を用いる点を除き、実施の形態３に従う成膜方法と成膜手順及び成膜条件は同じである（表４参照）。
【０１０１】
表４に示すように、本実施の形態に従えば、樹脂基板上にも２μｍのＣｕ膜を形成することができる。また、本実施の形態に従うＣｕ膜の抵抗率は、２．２Ω・ｃｍとバルク銅の抵抗率に近い。尚、このＣｕ膜と基板１６の密着強度は３ｋｇ/ｍｍ２以上であり、Ｃｕ膜は基板１６に強固に密着している。
【０１０２】
すなわち、本実施の形態に従えば、プリント基板等の樹脂基板上にも、十分厚くしかもバルクと略同じ物性を備えたＣｕ膜を再現性よく形成することが可能になる。
【０１０３】
（変形例）
実施の形態１乃至８に従う成膜方法で使用する原料粉末な、Ｃｕ製又はＡｌ製である。しかし、その他の金属、例えば、銅、銀、Ａｌ以外の弁金属、及びシリコン等で形成された粉末を原料粉末として使用してもよい。
【０１０４】
また 実施の形態１乃至８で使用する基板は、ガラス、アルミ箔、及び樹脂の何れかで形成されている。しかし、その他の材料、例えば、セラミックス、Ａｌ以外の金属によって形成された基板を用いてもよい。
【０１０５】
以上の実施の形態をまとめると、次の付記のとおりである。
【０１０６】
（付記１）
表面を露出した金属製の微粒子が集合した粉末をエアロゾル化し、
エアロゾル化した前記粉末を真空中で基板に向けて噴射する成膜方法。
【０１０７】
（付記２）
表面が有機物でコーティングされていない金属製の微粒子が集合した粉末を、エアロゾル化し、
エアロゾル化した前記粉末を真空中で基板に向けて噴射する成膜方法。
【０１０８】
（付記３）
付記１又は２記載の成膜方法において、
前記微粒子が塑性変形可能であることを特徴とする成膜方法。
【０１０９】
（付記４）
付記１又は２記載の成膜方法において、
前記粉末が、
前記微粒子が、前記金属に機械的加工を加えずに形成されたものでことを特徴とする成膜方法。
【０１１０】
（付記５）
付記１乃至４の何れかに記載の成膜方法において、
前記粉末が、
塩溶液に還元剤を作用させて微粒子を析出させて粉末を形成する、湿式法によって製造されたものであることを特徴とする成膜方法。
【０１１１】
（付記６）
付記１乃至４の何れかに記載の成膜方法において、
前記粉末が、
ノズルから流出する溶解金属に、ガス及び液体の何れか一方又は双方を吹き付けて、前記溶解金属を凝固させて粉末を形成するアトマイズ法によって製造されたものであることを特徴とする成膜方法。
【０１１２】
（付記７）
付記１乃至６の何れかに記載の成膜方法において、
前記微粒子の平均粒径が、１μｍ以下で且つ０μｍより大きいことを特徴とする成膜方法。
【０１１３】
（付記８）
付記１乃至７の何れかに記載の成膜方法において、
前記金属が、銅、銀、弁金属、及びシリコンからなる群の何れかの元素であることを特徴とする成膜方法。
【０１１４】
（付記９）
付記１乃至７の何れかに記載の成膜方法において、
前記基板が、ガラス、セラミックス、樹脂、及び金属からなる群の何れかの材料で形成されたものあることを特徴とする成膜方法。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】エアロゾルデポジション装置の構成を説明する図である。
【図２】エアロゾルデポジション法に従う成膜方法の手順を説明するフロー図である。
【符号の説明】
【０１１６】
２・・・エアロゾルデポジション装置 ４・・・原料粉末
６・・・ガスボンベ ８・・・メカニカルブースターポンプ
１０・・・真空ポンプ １２・・・成膜室
１４・・・ノズル １６・・・基板 １８・・・第１のバルブ
２０・・・第２のバルブ ２２・・・マスフローメータ
３６・・・ステージ ３８・・・エアロゾル発生容器
４０・・・振動器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアロゾルデポジッション法による成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉末の衝突固化現象を利用するエアロゾルデポジション法は、室温でのセラミックス膜の形成を可能とするユニークな技術である。しかも、エアロゾルデポジション法に使用する成膜装置（以下、エアロゾルデポジション装置と呼ぶ）は、構成が簡素で安価である。
【０００３】
図１は、エアロゾルデポジション装置２の構成図である。エアロゾルデポジション法では、このような装置を用い以下の手順に従って、基板上に例えばセラミックス膜が形成される。
【０００４】
まず、振動攪拌が施された粉末４の中にガスボンベ６から圧縮ガスが供給され、エアロゾル（粉末を形成する微粒子と気体との混合体）が形成される。
【０００５】
次に、減圧（例えば、５０〜１ｋＰａ）された成膜室１２中の基板１６に向かって、エアロゾルが、スリット状のノズル１４から噴出される。
【０００６】
この時、エアロゾル中の微粒子は、音速以上の高速で基板１６に向かって突進し、基板１６に衝突して膜を形成する（非特許文献１）。
【非特許文献１】「エアロゾルデポジションによる高周波受動素子集積化技術」, 今中 佳彦, 明渡 純, セラミックス, Vol.39, No8, 584-589(2004).
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
エアロゾルデポジション法に関しては、多くの報告があるが、殆どがセラミックス膜の形成に関するものである。このため、セラミックス以外の物質、例えば金属のエアロゾルデポジションについては不明な点が多い。
【０００８】
そこで、本発明者は、電子部品（例えば、電解コンデンサ）や配線基板へ応用することを目的として、エアロゾルデポジション法による金属膜の成膜を試みた。しかし、同じような工程で成膜しても、十分な厚さの金属膜が得られる場合と、そうでない場合とがあった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、厚い金属膜を再現性よく形成することができる、エアロゾルデポジション法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明の一側面によれば、表面を露出した金属製の微粒子が集合した粉末をエアロゾル化し、エアロゾル化した前記粉末を基板に向けて噴射する。
【００１１】
上記側面によれば、衝突固化を阻害する異物が微粒子の表面を覆っていないので、十分に厚い金属膜を再現性よく成膜することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、エアロゾルデポジッション法によって、十分に厚い金属膜を再現性よく成膜することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。
【００１４】
（比較例１）
まず、比較のため、金属膜の成膜が困難であった場合について説明する。
【００１５】
図２は、本比較例に従う成膜方法の手順を説明するフロー図である。
【００１６】
まず、ガラス製の基板１６を用意する（ステップＳ２）。
【００１７】
次に、ガラス製の基板１６が、エアロゾルデポジション装置２に装着される。成膜室１２は、Ｘ、Ｙ方向に移動可能のステージ３６を有し、これにステップＳ２で用意した基板１６が貼り付けられ設置される（ステップＳ４）。
【００１８】
次に、成膜室１２内がメカニカルブースターポンプ８と真空ポンプ１０によって真空に排気され、予め１０Ｐａ以下に減圧される。この時、ガスボンベ６とエアロゾル発生容器３８を接続するガス管に設けられた第１のバルブ１８は閉じられている。また、エアロゾル発生容器３８と成膜室１２を接続するガス管に設けられた第２のバルブ２０も閉じられている（ステップＳ６）。
【００１９】
次に、粉砕法で形成された銅（Ｃｕ）の粉末（以後、Ｃｕ粉末と呼ぶ）が、原料粉末４として、エアロゾル発生容器３８に入れられる。その後、振動器４０によってエアロゾル発生容器３８全体に超音波が印加された状態で、原料粉末４は約５０度に加熱され、３０分間真空脱気される。このような前処理によって、原料粉末４の表面に吸着した水分が除去される（ステップＳ８）。
【００２０】
ここで、Ｃｕ粉末を形成する微粒子の平均粒径は１０μｍであり、その標準偏差は±５μｍである（以後、この様な場合、平均粒径１０μｍ±５μｍと表す。）。Ｃｕ微粒子の平均粒径及び粒径の標準偏差は、シマズ（Shimazu）社製の遠心粒径測定装置SA-CP3(centrifugal particle size analyzer；SA-CP3)によって測定される（以下に説明される微粒子の平均粒径及び粒径の標準偏差の計測も同様である。）。
【００２１】
次に、第１のバルブ１８が開けられて、エアロゾル発生器３８に高純度ヘリウムガス(ガス圧: ２kg/ｃｍ２、 ガス流量:８ｌ/min.)からなる圧縮ガスが導入され、 前処理が施された原料粉末４がエアロゾル化（浮遊粉塵化）される。尚、ガス流量は、マスフローメータ２２によって計測される（ステップＳ１０）。
【００２２】
次に、第２のバルブ２０が開かれて、エアロゾル化された原料粉末４が、ノズル１４を通して成膜室１２に送り込まれる。すなわち、ノズル１４からガラス基板１６に向けて、エアロゾル化した原料粉末４が噴射される。噴射時間（成膜時間）は、２０分間である。エアロゾルの噴射中、チャンバー中の圧力は一定値２００Ｐａに保たれる。尚、ノズル１４は、内側にらせん状の溝が形成されたものが使用される。（ステップＳ１２）。
【００２３】
表１は、本比較例、後記比較例２、及び後記実施の形態１,２に係るデータ（成膜条件及び成膜結果）を纏めたものである。
【００２４】
【表１】
【００２５】
表１に示すように、本比較例に従う成膜手順によって、ガラス製の基板１６の上に形成される銅製の膜（以下、Ｃｕ膜と呼ぶ）の厚さは、僅か０．１μｍである。また、このＣｕ膜の抵抗率は、５Ω・ｃｍとＣｕバルクの抵抗率１．９Ω・ｃｍより遥かに高い。尚、このＣｕ膜と基板１６の密着強度は３ｋｇ/ｍｍ２以上であり、Ｃｕ膜は基板１６に強固に密着している。
【００２６】
すなわち、粉砕法で形成されたＣｕ粉末を原料粉末として使用した場合、極めて薄いＣｕ膜しか形成することができない。また、形成されたＣｕ膜の物性も、バルクのＣｕからは大きく変質している。
【００２７】
（比較例２）
本比較例は、高純度ヘリウムガスに代えて、大気を用いて原料粉末４をエアロゾル化して、Ｃｕ膜を形成する成膜法に関する。本比較例に従う成膜方法は、表１に示すように、成膜ガス（原料粉末４をエアロゾル化するためのガス）として大気を用いる点を除いて、比較例１に従う成膜方法と同じである。
【００２８】
表１に示すように、本比較例に従って成膜されるＣｕ膜の厚さは２μｍである。また、本比較例に従うＣｕ膜の抵抗率は１０Ω・ｃｍであり、バルクの抵抗率１．９Ω・ｃｍより遥かに高かい。尚、このＣｕ膜と基板１６の密着強度は３ｋｇ/ｍｍ２以上であり、Ｃｕ膜は基板１６に強固に密着している。
【００２９】
すなわち、粉砕法で形成されたＣｕ粉末を原料粉末として使用し、大気を成膜ガスとした場合、薄いＣｕ膜しか形成することができない。また、形成されたＣｕ膜の物性も、バルクのＣｕからは大きく変質している。ここで、Ｃｕ膜の物性がバルクＣｕと大きく異なった理由は、Ｃｕ粉末が有機物によってコーティングされていることに加え、成膜ガスとして大気を用いたため、Ｃｕが若干酸化されたためと考えられる。
【００３０】
（実施の形態１）
本実施の形態は、湿式法で形成されたＣｕ粉末をエアロゾル化し、エアロゾル化した粉末を真空中で基板に向けて噴射する成膜方法に関するものである。
【００３１】
比較例１及び２では、粉砕法によって形成されたＣｕ粉末を原料粉末としてＣｕ膜が形成される。粉砕法は、機械的粉末製造プロセスである。
【００３２】
粉砕法では、他の粉末製造方法（例えば、湿式法等）によって製造された大粒径の金属粒子群が、ミリング処理によって微粒子に粉砕されて、金属粉末となる。例えば、上記比較例１及び２で使用したＣｕ粉末は、大粒径のＣｕ粒子が２時間ボールミルによって粉砕されてＣｕ粉末となったものである。
【００３３】
しかし、よく知られているように金属は、酸化されやすい物質である。このため、金属粒子を粉砕する際、金属粒子が大気中の酸素と反応して加熱され発火する虞がある。
【００３４】
このような発火を防止するため粉砕法では、金属粒子の表面が直接大気に触れないように、有機脂肪酸等の有機物(滑材と呼ばれる)によって金属粒子の表面がコーティングされた状態で、金属粒子の粉砕が実施される。この発火防止用の有機物は粉砕後の粉末に残留し、粉末を形成する微粒子の表面を覆い続ける。
【００３５】
ところで、エアロゾルデポジション法の成膜過程は、基板への衝突時の衝撃によって、エアロゾル化された微粒子が、先に基板に固着している微粒子に密着するというものである。
【００３６】
原料粉末を形成する微粒子の表面を覆っている有機物は金属微粒子から見れば異物であり、金属微粒子同士が直接密着することを妨げる。従って、原料粉末の微粒子表面をコーティングする有機物は、エアロゾルデポジション法による成膜を阻害する。
【００３７】
また、原料粉末の微粒子表面をコーティングする有機物は、エアロゾルデポジション法によって形成される膜にとっては異物であり、成膜される膜の物性を変質させる。
【００３８】
そこで、このような異物を排除するため、本実施の形態では、表面が有機物でコーティングされていない金属製の微粒子が集合した粉末（すなわち、表面を露出した金属製の微粒子が集合した粉末）がエアロゾル化される。そして、エアロゾル化した粉末が真空中で基板に向けて噴射することによって、十分に厚く且つバルクに近い物性を備えた金属膜が形成される。
【００３９】
具体的には、本実施の形態では、湿式法で形成されたＣｕ粉末が原料粉末４として用いられる。湿式法は、塩溶液に還元剤を作用させて金属微粒子を析出させることによって、金属粉末を製造する粉末製造方法である。このように湿式法では、水溶液中で金属微粒子を形成するので、発火防止用の滑材（例えば、有機脂肪酸）は不要である。
【００４０】
本実施の形態では、湿式法で形成されたＣｕ粉末を原料粉末４として、比較例１と同じ手順によってＣｕ膜が形成される。尚、比較例１と同様、原料粉末４を形成するＣｕ微粒子の平均粒径は１０μｍ±５μｍである。また、成膜条件も比較例１と同じである。
【００４１】
表１に示すように、本実施の形態に従えば、ガラス基板１６の上に、厚さ１０μｍのＣｕ膜を形成することが可能である。また、その抵抗率はバルクの銅と略同じ２μｍ・ｃｍになる。尚、このＣｕ膜と基板１６の密着強度は３ｋｇ/ｍｍ２以上であり、Ｃｕ膜は基板１６に強固に密着している。
【００４２】
表１から明らかなように、本実施の形態によれば、比較例１及び２に比べ、格段に厚いＣｕ膜の形成が可能である。また、成膜されたＣｕ膜の物性（例えば、抵抗率）は、比較例１及び２とは異なり、バルクのＣｕと略同じになる。すなわち、本実施の形態によれば、十分厚くしかもバルクと略同じ物性を備えたＣｕ膜を再現性よく形成することが可能になる。
【００４３】
（実施の形態２）
本実施の形態は、アトマイズ法で形成されたＣｕ粉末をエアロゾル化し、エアロゾル化した粉末を真空中で基板に向けて噴射する成膜方法に関するものである。
【００４４】
アトマイズ法は、ノズルから流出する溶解金属に、ガス及び液体の何れか一方又は双方を吹き付けて溶解金属を凝固させて粉末を形成する粉末製造方法である。この方法で製造された粉末の金属微粒子の表面も有機物でコーティングされていない。
【００４５】
すなわち、本実施の形態でも、実施の形態１と同様に、表面が有機物でコーティングされていない金属製の微粒子が集合した粉末（すなわち、表面を露出した金属製の微粒子が集合した粉末）がエアロゾル化され、エアロゾル化された粉末が真空中で基板に向けて噴射される。
【００４６】
表１に示すように、本実施の形態で使用するアトマイズ法による原料粉末のＣｕ微粒子の平均粒径は、比較例１と同様１０μｍ±５μｍである。その他の点では、本実施の形態に従う成膜方法の成膜条件及び手順は、比較例１と同じである。
【００４７】
表１に示すように、本実施の形態に従えば、厚さ１５μｍのＣｕ膜が形成できる。また、その抵抗率は、バルクの銅と略同じ２μｍ・ｃｍになる。尚、このＣｕ膜と基板１６の密着強度は３ｋｇ/ｍｍ２以上であり、Ｃｕ膜は基板１６に強固に密着している。
【００４８】
すなわち、本実施の形態に従えば、実施の形態１と同様、比較例１及び２に比べ、格段に厚いＣｕ膜を再現性よく形成することが可能である。また、成膜されるＣｕ膜の物性（例えば、抵抗率）は、比較例１及び２とは異なり、バルクのＣｕと略同じになる。従って、本実施の形態に従えば、十分厚くしかもバルクと略同じ物性を備えたＣｕ膜の形成が可能になる。
【００４９】
ところで、実施例１及び２で使用した原料粉末は、湿式とアトマイズ法という異なった製造方法によって製造されたものである。両者は微粒子の表面が露出していると点で共通しているが、金属に機械的加工を加えずに形成した微粒子が集合した粉末であるという点でも共通する。
【００５０】
エアロゾルデポジション法では、基板に衝突した微粒子が塑性変形（即ち、外力によって生じた歪みが残った状態で変形すること）することによって、微粒子同士が密着して膜が形成される。
【００５１】
粉砕法のように、金属に機械的加工を加えて形成した粉末では、エアロゾルデポジションを実施する前にすでに粉末を形成する各微粒子が歪んでいる。このような粉末を用いた場合成膜時に十分な塑性変形が起こらないので、金属微粒子の表面が有機物でコーティングされていなくても（すなわち、表面が露出していても）成膜は困難である。（下記比較例３参照）。
【００５２】
この点からも、アトマイズ法や湿式法のような、金属に機械的加工を加えずに形成した微粒子（すなわち、塑性変形可能な微粒子）が集合した粉末を原料粉末とするエアロゾルデポジション法は有効である。
【００５３】
（比較例３）
本比較例は、粉砕法で形成した後、微粒子の表面をコーティングする有機脂肪酸を除去したＣｕ粉末をエアロゾル化して、Ｃｕ膜を形成する成膜法に関する。
【００５４】
本比較例に従う成膜方法は、粉砕法で形成した後に微粒子の表面をコーティングする有機脂肪酸を除去したＣｕ粉末を、原料粉末として用いる点を除いて、比較例１に従う成膜方法と同じである。
【００５５】
【表２】
【００５６】
表２は、本比較例（比較例３）〜後述する比較例５に係るデータ（成膜条件及び成膜結果）及び下記実施３に係るデータを纏めたものである。
【００５７】
表２に示すように、本比較例に従って成膜されるＣｕ膜の厚さは０〜０．０２μｍである。すなわち、本比較例に従う成膜では、Ｃｕ膜の形成は困難である。また、本比較例に従うＣｕ膜の抵抗率は２０Ω・ｃｍであり、Ｃｕバルクの抵抗率１．９Ω・ｃｍより遥かに高かい。尚、このＣｕ膜と基板１６の密着強度は、３ｋｇ/ｍｍ２以上であり、Ｃｕ膜は基板１６に強固に密着している。
【００５８】
すなわち、粉砕法で形成された粉末を原料粉末として使用した場合、金属微粒子の表面を覆う有機物を除去しても成膜は困難である。
【００５９】
（比較例４及び５）
本比較例は、発火防止のため、有機脂肪酸で表面がコーティングされた平均粒径１μｍ以下の微粒子が集合した金属粉末を原料粉末する、エアロゾルデポジション法に関するものである。
【００６０】
機械的な加工を加えずに金属粉末を製造する方法（例えば、湿式法やアトマイズ法）では、製造中の微粒子が発火する虞がないので、粒子の表面をコーティングせずに金属粉末が製造される。
【００６１】
しかし、金属粉末は平均粒径が１μｍ以下になると、大気中に保存されているだけで自然発火することがある。このような自然発火を防止するため、平均粒径が１μｍ以下の粉末は、どのような製造方法で製造されたものであっても、微粒子の表面が脂肪酸等の有機物でコーティングされている。
【００６２】
本比較例では、このような粉末（具体的には、アトマイズ法で形成され平均粒径が１μｍのＣｕ粉末であって、粉末形成後にその微粒子の表面が有機脂肪酸でコーティングされた粉末）を原料粉末とし、金属膜をエアロゾルデポジション法によって成膜した結果について説明する。尚、本比較例では、基板１６として、ガラス基板又は樹脂基板が用いられる。ガラス基板が用いられる場合が比較例４であり、樹脂基板（樹脂プリント基板；味の素 ＡＢＦ−ＧＸ１３）が用いられる場合が比較例５である。
【００６３】
成膜条件及び成膜手順は、原料粉末４が異なる点を除き、比較例１と同じである。
【００６４】
表２に示すように、本比較に従う成膜方法では、０〜０．１μｍの薄いＣｕ膜しか形成されない。
【００６５】
また、本実施の形態に従うＣｕ膜の抵抗率は、バルクの銅に比べ遥かに高い２０μｍ・ｃｍ（比較例４）又は２５μｍ・ｃｍ（比較例５）である。尚、このＣｕ膜と基板１６の密着強度は３ｋｇ/ｍｍ２以上であり、Ｃｕ膜は基板１６に強固に密着している。
【００６６】
すなわち、平均粒径が１μｍ以下であるため表面が有機物でコーティングされた粉末を原料粉末として使用すると、粉末の製造法の種類によらず成膜が困難になる。
【００６７】
（実施の形態３）
本実施の形態は、平均粒径が１μｍであるにも拘わらず、有機脂肪酸で表面がコーティングされていない微粒子が集合してできた金属粉末を原料粉末するエアロゾルデポジション法に関するものである。
【００６８】
本実施の形態では、アトマイズ法で形成された平均粒径が１μｍのＣｕ粉末であって、その微粒子の表面が有機脂肪酸でコーティングされていないＣｕ粉末を原料粉末とし、エアロゾルデポジション法によってＣｕ膜を成膜した結果について説明する。
【００６９】
成膜条件及び成膜手順は、比較例１と同じである（表２参照）。
【００７０】
原料粉末は、アトマイズ法で製造された平均粒径１μｍのＣｕ粉末であって、微粒子の表面が有機脂肪酸によってコーティングされる前のＣｕ粉末（平均粒径１μｍ）を、Ｃｕ粉末の製造メーカ（日本アトマイズ加工社）購入したものである。
【００７１】
すなわち、本実施の形態は、表面が有機物でコーティングされていない金属製の微粒子が集合した粉末（すなわち、表面を露出した金属製の微粒子が集合した粉末）であって、微粒子の平均粒径が１μｍ以下で０μｍより大きい粉末をエアロゾル化し、エアロゾル化した上記粉末が真空中で基板に向けて噴射する成膜方法である。基板は、ガラス製である。
【００７２】
表２に示すように、本実施の形態に従う成膜方法によれば、比較例４及び５とは異なり、１５μｍという厚いＣｕ膜が形成される。また、本実施の形態に従うＣｕ膜の抵抗率は、バルクの銅と略同じ２μｍ・ｃｍになる。尚、このＣｕ膜と基板１６の密着強度は３ｋｇ/ｍｍ２以上であり、Ｃｕ膜は基板１６に強固に密着している。
【００７３】
すなわち、本実施の形態に従う成膜方法によれば、微粒子の平均粒径が１μｍ以下の金属粉末を原料粉末としても、十分厚くしかもバルクと略同じ物性を備えたＣｕ膜を再現性良く形成することが可能になる。
【００７４】
尚、本実施の形態では、アトマイズ法で製造された平均粒径１μｍのＣｕ粉末を使用したが、湿式法（三井金属製）で製造された平均粒径１μｍのＣｕ粉末を使用しても略同じ結果が得られる。
【００７５】
（比較例６）
本比較例は、粉砕法で形成したＡｌ粉末を原料粉末としてエアロゾル化し、Ａｌ膜を形成する成膜法に関する。
【００７６】
表３は、本比較例及び後述する実施の形態４及び５に係るデータ（成膜条件及び成膜結果）を纏めたものである。
【００７７】
【表３】
【００７８】
本比較例に従う成膜方法は、表３に示すように、原料粉末としてＡｌ粉末を用いる点を除いて、比較例１に従う成膜方法と同じである。
【００７９】
比較例１では、粉砕法で製造され、有機脂肪酸で表面がコーティングされた平均粒径１０μｍ±５μｍのＣｕ微粒子が集合した粉末を原料粉末として使用する。一方、本比較例では、粉砕法で製造され、有機脂肪酸で表面がコーティングされた平均粒径１０μｍ±５μｍのＡｌ微粒子が集合した粉末を原料粉末として使用する。
【００８０】
表３に示すように、本比較例に従って成膜されるＡｌ膜の厚さは０．２μｍである。尚、このＡｌ膜と基板１６の密着強度は３ｋｇ/ｍｍ２以上であり、Ａｌ膜は基板１６に強固に密着している。
【００８１】
すなわち、粉砕法で形成されたＡｌ粉末を原料粉末として使用する場合、極めて薄いAl膜しか形成することができない。
【００８２】
（実施の形態４）
本実施の形態は、アトマイズ法で形成されたＡｌ製の粉末（以下、Ａｌ粉末と呼ぶ）をエアロゾル化し、エアロゾル化した粉末を真空中で基板に向けて噴射する成膜方法に関するものである。
【００８３】
本実施の形態に従う成膜方法は、表３に示すように、原料粉末としてアトマイズ法で製造したＡｌ粉末を用いる点を除いて、比較例１に従う成膜方法と同じである。
【００８４】
表３に示すように、本実施の形態に従う成膜方法によれば、厚さ１０μｍのＡｌ膜が形成することが可能である。すなわち、本実施の形態によれば、粉砕法で形成したＡｌ粉末を原料粉末とする比較例６に比べ、格段に厚いAl膜の形成が可能になる。尚、このＡｌ膜と基板１６の密着強度は３ｋｇ/ｍｍ２以上であり、Ａｌ膜は基板１６に強固に密着している。
【００８５】
（実施の形態５）
本実施の形態は、アトマイズ法で形成された、微粒子の粒径が４μｍのＡｌ製の粉末をエアロゾル化し、エアロゾル化した粉末を真空中で基板に向けて噴射する成膜方法に関するものである。
【００８６】
本実施の形態に従う成膜方法は、原料粉末を形成するＡｌ微粒子の平均粒径が４μｍである点を除いて、実施の形態４に従う成膜方法と成膜手順及び成膜条件は同じである（表３参照）。
【００８７】
表３に示すように、本実施の形態に従えば、２０μｍの厚さのＡｌを形成することができる。尚、このＡｌ膜と基板１６の密着強度は３ｋｇ/ｍｍ２以上であり、Ａｌ膜は基板１６に強固に密着している。
【００８８】
すなわち、本実施の形態に従えば、原料粉末の平均粒径を４μｍにしても、粉砕法で形成したＡｌ粉末を原料粉末とする比較例６に比べ格段に厚いＡｌ膜を再現性よく形成することが可能になる。
【００８９】
（実施の形態６）
本実施の形態は、アトマイズ法で形成された、微粒子の粒径が１０μｍ±５μｍのＡｌ製の粉末をエアロゾル化し、エアロゾル化した粉末を真空中でアルミニウム箔に向けて噴射する成膜方法に関するものである。
【００９０】
表４は、本比較例及び後述する実施の形態７〜８に係るデータ（成膜条件及び成膜結果）を纏めたものである。
【００９１】
【表４】
【００９２】
本実施の形態に従う成膜方法は、基板としてアルミニウム箔を用いる点を除き、実施の形態４に従う成膜方法と成膜手順及び成膜条件は同じである（表４参照）。
【００９３】
表４に示すように、本実施の形態に従えば、１２μｍの厚さのＡｌを形成することができる。尚、このＡｌ膜と基板１６の密着強度は３ｋｇ/ｍｍ２以上であり、Ａｌ膜は基板１６に強固に密着している。
【００９４】
表４に示すように、本実施の形態に従えば、基板をアルミ箔としても実施の形態４と同様に、粉砕法で形成したＡｌ粉末を原料粉末とする比較例６に比べ格段に厚いＡｌ膜を再現性よく形成することが可能になる。
【００９５】
（実施の形態７）
本実施の形態は、アトマイズ法で形成された平均粒径４μｍのＡｌ製の粉末をエアロゾル化し、エアロゾル化した粉末を真空中で基板（アルミ箔）に向けて噴射する成膜方法に関するものである。
【００９６】
本実施の形態に従う成膜方法は、原料粉末を形成するＡｌ微粒子の平均粒径が４μｍである点を除いて、実施の形態６に従う成膜方法と成膜手順及び成膜条件は同じである（表４参照）。
【００９７】
表４に示すように、本実施の形態に従えば、２５μｍの厚さのＡｌ膜を形成することができる。尚、このＡｌ膜と基板１６の密着強度は３ｋｇ/ｍｍ２以上であり、Ａｌ膜は基板１６に強固に密着している。
【００９８】
すなわち、本実施の形態に従えば、原料粉末の平均粒径を４μｍにしても、粉砕法で形成したＡｌ粉末を原料粉末としガラス基板を使用する比較例６に比べ、格段に厚いＡｌ膜を再現性よく形成すること可能になる。
【００９９】
（実施の形態８）
本実施の形態は、アトマイズ法で形成された、微粒子の粒径が１μｍのＣｕ粉末をエアロゾル化し、エアロゾル化した粉末を真空中で樹脂基板（樹脂プリント基板；味の素 ＡＢＦ−ＧＸ１３）に向けて噴射する成膜方法に関するものである。
【０１００】
本実施の形態に従う成膜方法は、基板として樹脂基板を用いる点を除き、実施の形態３に従う成膜方法と成膜手順及び成膜条件は同じである（表４参照）。
【０１０１】
表４に示すように、本実施の形態に従えば、樹脂基板上にも２μｍのＣｕ膜を形成することができる。また、本実施の形態に従うＣｕ膜の抵抗率は、２．２Ω・ｃｍとバルク銅の抵抗率に近い。尚、このＣｕ膜と基板１６の密着強度は３ｋｇ/ｍｍ２以上であり、Ｃｕ膜は基板１６に強固に密着している。
【０１０２】
すなわち、本実施の形態に従えば、プリント基板等の樹脂基板上にも、十分厚くしかもバルクと略同じ物性を備えたＣｕ膜を再現性よく形成することが可能になる。
【０１０３】
（変形例）
実施の形態１乃至８に従う成膜方法で使用する原料粉末な、Ｃｕ製又はＡｌ製である。しかし、その他の金属、例えば、銅、銀、Ａｌ以外の弁金属、及びシリコン等で形成された粉末を原料粉末として使用してもよい。
【０１０４】
また 実施の形態１乃至８で使用する基板は、ガラス、アルミ箔、及び樹脂の何れかで形成されている。しかし、その他の材料、例えば、セラミックス、Ａｌ以外の金属によって形成された基板を用いてもよい。
【０１０５】
以上の実施の形態をまとめると、次の付記のとおりである。
【０１０６】
（付記１）
表面を露出した金属製の微粒子が集合した粉末をエアロゾル化し、
エアロゾル化した前記粉末を真空中で基板に向けて噴射する成膜方法。
【０１０７】
（付記２）
表面が有機物でコーティングされていない金属製の微粒子が集合した粉末を、エアロゾル化し、
エアロゾル化した前記粉末を真空中で基板に向けて噴射する成膜方法。
【０１０８】
（付記３）
付記１又は２記載の成膜方法において、
前記微粒子が塑性変形可能であることを特徴とする成膜方法。
【０１０９】
（付記４）
付記１又は２記載の成膜方法において、
前記粉末が、
前記微粒子が、前記金属に機械的加工を加えずに形成されたものでことを特徴とする成膜方法。
【０１１０】
（付記５）
付記１乃至４の何れかに記載の成膜方法において、
前記粉末が、
塩溶液に還元剤を作用させて微粒子を析出させて粉末を形成する、湿式法によって製造されたものであることを特徴とする成膜方法。
【０１１１】
（付記６）
付記１乃至４の何れかに記載の成膜方法において、
前記粉末が、
ノズルから流出する溶解金属に、ガス及び液体の何れか一方又は双方を吹き付けて、前記溶解金属を凝固させて粉末を形成するアトマイズ法によって製造されたものであることを特徴とする成膜方法。
【０１１２】
（付記７）
付記１乃至６の何れかに記載の成膜方法において、
前記微粒子の平均粒径が、１μｍ以下で且つ０μｍより大きいことを特徴とする成膜方法。
【０１１３】
（付記８）
付記１乃至７の何れかに記載の成膜方法において、
前記金属が、銅、銀、弁金属、及びシリコンからなる群の何れかの元素であることを特徴とする成膜方法。
【０１１４】
（付記９）
付記１乃至７の何れかに記載の成膜方法において、
前記基板が、ガラス、セラミックス、樹脂、及び金属からなる群の何れかの材料で形成されたものあることを特徴とする成膜方法。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】エアロゾルデポジション装置の構成を説明する図である。
【図２】エアロゾルデポジション法に従う成膜方法の手順を説明するフロー図である。
【符号の説明】
【０１１６】
２・・・エアロゾルデポジション装置 ４・・・原料粉末
６・・・ガスボンベ ８・・・メカニカルブースターポンプ
１０・・・真空ポンプ １２・・・成膜室
１４・・・ノズル １６・・・基板 １８・・・第１のバルブ
２０・・・第２のバルブ ２２・・・マスフローメータ
３６・・・ステージ ３８・・・エアロゾル発生容器
４０・・・振動器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面を露出した金属製の微粒子が集合した粉末をエアロゾル化し、
エアロゾル化した前記粉末を基板に向けて噴射する成膜方法。
【請求項２】
請求項１に記載の成膜方法において、
前記微粒子が塑性変形可能であることを特徴とする成膜方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の成膜方法において、
前記粉末が、
塩溶液に還元剤を作用させて微粒子を析出させて粉末を形成する湿式法によって製造されたものであることを特徴とする成膜方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の成膜方法において、
前記粉末が、
ノズルから流出する溶解金属に、ガス及び液体の何れか一方又は双方を吹き付けて、前記溶解金属を凝固させて粉末を形成するアトマイズ法によって製造されたものであることを特徴とする成膜方法。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の成膜方法において、
前記微粒子の平均粒径が、１μｍ以下で且つ０μｍより大きいことを特徴とする成膜方法。
【請求項１】
表面を露出した金属製の微粒子が集合した粉末をエアロゾル化し、
エアロゾル化した前記粉末を基板に向けて噴射する成膜方法。
【請求項２】
請求項１に記載の成膜方法において、
前記微粒子が塑性変形可能であることを特徴とする成膜方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の成膜方法において、
前記粉末が、
塩溶液に還元剤を作用させて微粒子を析出させて粉末を形成する湿式法によって製造されたものであることを特徴とする成膜方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の成膜方法において、
前記粉末が、
ノズルから流出する溶解金属に、ガス及び液体の何れか一方又は双方を吹き付けて、前記溶解金属を凝固させて粉末を形成するアトマイズ法によって製造されたものであることを特徴とする成膜方法。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の成膜方法において、
前記微粒子の平均粒径が、１μｍ以下で且つ０μｍより大きいことを特徴とする成膜方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−２４２８４４（Ｐ２００９−２４２８４４Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８９３２３（Ｐ２００８−８９３２３）
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１９年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、「ナノテク・先端部材実用化研究開発／ナノキャピラリー構造を有する高容量電解コンデンサの研究開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１９年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、「ナノテク・先端部材実用化研究開発／ナノキャピラリー構造を有する高容量電解コンデンサの研究開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]