成膜用粒子の搬送装置及び生成装置、並びに成膜装置
【課題】成膜に適さない巨大粒子の発生を抑制またはその除去をすることのできる装置を提供する。
【解決手段】粒子生成室１から伸びた搬送管２の第一分岐点に設けられた巨大粒子トラップ１７と、第一分岐点から分岐された搬送管２の第二分岐点に設けられた、成膜室３内の基板８に向かう搬送管２の成膜用バルブ１８Ａ及び成膜室３内の余分粒子トラップ１９に向かう搬送管２の捕集用バルブ１８Ｂとを備え、巨大粒子トラップ１７は、粒子生成室１から搬送管２の第一分岐点を越えて流れてきた巨大粒子を捕集し、成膜用バルブ１８Ａ及び捕集用バルブ１８Ｂは、成膜時にそれぞれ開及び閉とされて第二分岐点に流れてきたナノ粒子を基板８に送り、成膜停止時にそれぞれ閉及び開とされて第二分岐点に流れてきたナノ粒子を余分粒子トラップ１８に送る。
【解決手段】粒子生成室１から伸びた搬送管２の第一分岐点に設けられた巨大粒子トラップ１７と、第一分岐点から分岐された搬送管２の第二分岐点に設けられた、成膜室３内の基板８に向かう搬送管２の成膜用バルブ１８Ａ及び成膜室３内の余分粒子トラップ１９に向かう搬送管２の捕集用バルブ１８Ｂとを備え、巨大粒子トラップ１７は、粒子生成室１から搬送管２の第一分岐点を越えて流れてきた巨大粒子を捕集し、成膜用バルブ１８Ａ及び捕集用バルブ１８Ｂは、成膜時にそれぞれ開及び閉とされて第二分岐点に流れてきたナノ粒子を基板８に送り、成膜停止時にそれぞれ閉及び開とされて第二分岐点に流れてきたナノ粒子を余分粒子トラップ１８に送る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粒子による成膜、特にガスデポジション成膜に用いられる装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガスデポジション法による成膜のための粒子は例えば、図１に例示したように粒子生成室１にて生成され、搬送管２を通して成膜室３に供給される。粒子生成室１では、高周波加熱コイル４が外周に設けられた坩堝５内の成膜材料６から例えば金属ナノ粒子等の微粒子が作られる。成膜室３では、真空排気されている成膜室３内に粒子生成室１からの粒子が搬送管２の先端ノズル２１から噴出し、ステージ７上の基板８に堆積する。ステージ７はＸＹ駆動手段９等を用いて適宜スキャン動作される。この粒子の搬送には、キャリアガスとしてHeガスを粒子生成室１内に流入させることがしばしば行われる。また搬送管２に流入しない粒子は、搬送管２の周りに同軸上に設けられた余分粒子排出管１０からの真空排気によって、キャリアガスの一部とともに粒子生成室１外に排出される（例えば特許文献１、非特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、粒子生成室１内で生成された粒子には、成膜に必要なナノ粒子の他に、成膜に適さない、特にガスデポジション法による成膜に適さない直径がマイクロメートルサイズにまで成長した巨大粒子が存在することがある。巨大粒子は、例えば、粒子生成室１内の対流によってナノ粒子が凝集することによって生成される。
【０００４】
従来の搬送管２の構造は粒子生成室１から成膜室３に至るまでが単一の管で構成されている為、搬送管２内へ巨大粒子が入り込んだ場合は成膜室３まで一気に搬送され、膜表面に付着することによる膜品質の低下や、ノズル２１の詰まりの原因となる。
【０００５】
また、従来、成膜を停止するために搬送管２への生成粒子の流入を遮断する機構（例えばシャッター機構１６と呼ぶ）を粒子生成室１内に設けることがあり、図２に示す粒子生成室１内で搬送管２を坩堝５から水平方向へ遠ざける方式や、図４に示す坩堝５と搬送管２との間に仕切り板１５を挿入する方式により、微粒子が搬送管２へ入り込み難い形をとっている（例えば特許文献２参照）。
【０００６】
これらの方式ではさらに、搬送管２内へ微粒子が入り込むのを防ぐ為に、搬送管２内を流れるHeガス流量を大きく超える流量（例えば、搬送管内流量1L/minに対し30L/min）のHeガスを流して、搬送管２と同軸上に形成された余分粒子排出管１０の真空排気によって、生成した微粒子を全て排出している。Heガス流量を少なくした場合（例えば、搬送管内流量1L/minに対し5L/min以下）、搬送管２に吸引される気流の割合が大きくなり、微粒子がその気流に乗って搬送管２内に入り込み、基板８へ成膜されてしまうためである（図３、図５にて図示した搬送管２に流れ込む矢印を参照）。
【０００７】
図６に示したストレートタイプ搬送管２及び図７に示した曲線曲げタイプ搬送管２の例においても、同様にシャッター機構１６を用いた場合、大量なHeガスを必要とする。
【０００８】
しかし、Heガスを大量に使用する条件ではHe価格が高価なことと、余分粒子排出管１０から排出された微粒子の回収が困難であることから、そのランニングコストが非常に高くなってしまっている。
【０００９】
また、図２〜図７に示す方式では粒子生成室１内の坩堝５上空に左右非対称な形状となるシャッター機構１６を構成する必要があることから、成膜の開始、停止を繰り返す度に坩堝５上空の気流が乱れて乱流が起こり、巨大粒子が発生し易い状況となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平07-166332
【特許文献２】特開2007-23319
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】渕田英嗣, "ナノ粒子を使用したガスデポジション成膜装置とその応用," エアロゾル研究, Vol. 22, No. 1, pp. 26-33, 2007.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、巨大な粒子の発生を抑制またはその除去をすることのできる成膜用粒子の搬送装置及び生成装置、並びに成膜装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記の課題を解決するものとして、成膜用粒子を粒子生成室から成膜室へ搬送する装置であって、
粒子生成室から伸びた搬送管の第一分岐点に設けられた巨大粒子トラップと、
第一分岐点から分岐された搬送管の第二分岐点に設けられた、成膜室内の基板に向かう搬送管の成膜用バルブ及び成膜室内の余分粒子トラップに向かう搬送管の捕集用バルブとを備え、
巨大粒子トラップは、粒子生成室から搬送管の第一分岐点を越えて流れてきた巨大粒子を捕集し、
成膜用バルブ及び捕集用バルブは、成膜時にそれぞれ開及び閉とされて第一分岐点から第二分岐点に流れてきたナノ粒子を基板に送り、成膜停止時にそれぞれ閉及び開とされて第一分岐点から第二分岐点に流れてきたナノ粒子を余分粒子トラップに送る、粒子搬送装置を提供する。
【００１４】
また、成膜用粒子を粒子生成室から成膜室へ搬送する装置であって、
粒子生成室内からその上方に伸びた搬送管の分岐点にて分岐された第一経路に巨大粒子トラップが設けられ、第二経路に成膜室内の基板に向かう管路の成膜用バルブが設けられ、第三経路に成膜室内の余分粒子トラップに向かう管路の捕集用バルブが設けられており、
巨大粒子トラップは、分岐点を越えて流れてきた巨大粒子を捕集し、
成膜用バルブ及び捕集用バルブは、成膜時にそれぞれ開及び閉とされて分岐点から流れてきたナノ粒子を基板に送り、成膜停止時にそれぞれ閉及び開とされて分岐点から流れてきたナノ粒子を余分粒子トラップに送る、粒子搬送装置を提供する。
【００１５】
また、前記粒子搬送装置を備えた粒子生成装置を提供する。
【００１６】
さらにまた、前記粒子搬送装置を備えたガスデポジション装置等の成膜装置、及び前記粒子生成装置を備えたガスデポジション装置等の成膜装置を提供する。
【００１７】
成膜装置は、粒子生成室にて生成された粒子を用いて成膜室にて成膜を行う装置であって、
粒子生成室から伸びた搬送管の第一分岐点に設けられた巨大粒子トラップと、
第一分岐点から分岐された搬送管の第二分岐点に設けられた、成膜室内の基板に向かう搬送管の成膜用バルブ及び成膜室内の余分粒子トラップに向かう搬送管の捕集用バルブとを備え、
巨大粒子トラップは、粒子生成室から搬送管の第一分岐点を越えて流れてきた巨大粒子を捕集し、
成膜用バルブ及び捕集用バルブは、成膜時にそれぞれ開及び閉とされて第一分岐点から第二分岐点に流れてきたナノ粒子を基板に送り、成膜停止時にそれぞれ閉及び開とされて第一分岐点から第二分岐点に流れてきたナノ粒子を余分粒子トラップに送る。
【００１８】
また、成膜装置は、粒子生成室にて生成された粒子を用いて成膜室にて成膜を行う装置であって、
粒子生成室内からその上方に伸びた搬送管の分岐点にて分岐された第一経路に巨大粒子トラップが設けられ、第二経路に成膜室内の基板に向かう管路の成膜用バルブが設けられ、第三経路に成膜室内の余分粒子トラップに向かう管路の捕集用バルブが設けられており、
巨大粒子トラップは、分岐点を越えて流れてきた巨大粒子を捕集し、
成膜用バルブ及び捕集用バルブは、成膜時にそれぞれ開及び閉とされて分岐点から流れてきたナノ粒子を基板に送り、成膜停止時にそれぞれ閉及び開とされて分岐点から流れてきたナノ粒子を余分粒子トラップに送る。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来例を示す図である。
【図２】シャッター機構を用いた従来例を示す図である。
【図３】図２の従来例においてキャリアガス流量が少ない場合のガス流について説明する図である。
【図４】シャッター機構を用いた従来例を示す図である。
【図５】図４の従来例においてキャリアガス流量が少ない場合のガス流について説明する図である。
【図６】粒子生成室と成膜室とをストレートタイプ搬送管で繋いだ従来例を示す図である。
【図７】粒子生成室と成膜室とを曲げタイプ搬送管で繋いだ従来例を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態を示す図である。
【図９】図８における搬送管の第一分岐点を円弧形状とした本発明の実施形態を示す図である。
【図１０】第一分岐と第二分岐とを組み合わせた本発明の実施形態を示す図である。
【図１１】粒子生成室からシャッター機構を取り除いた実施形態におけるHeガス流について説明する図である。
【図１２】図１１の実施形態に水冷ジャケットを付加した実施形態を示す図である。
【図１３】図１２の余分粒子排出管を取り除き、搬送管と同軸で無い箇所に生成室排気口を設けた実施形態を示す図である。
【図１４】図１３の生成室排気口をHe導入口の外周部へ、坩堝と同軸上に設けた実施形態を示す図である。
【図１５】図１４の実施形態の坩堝周りへ坩堝と同軸上に整流管を設けた実施形態を示す図である。
【図１６】図１５の実施形態の水冷ジャケットを生成室内部構造の一部とした実施形態を示す図である。
【図１７】図１６の坩堝の高周波誘導加熱方式の代わりに、抵抗加熱方式を用いた実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の一実施形態では図８に例示したように、まず、粒子生成室（生成チャンバとも呼ぶ）１の上方に伸びた搬送管２に第一分岐点が設定され、この第一分岐点にＴ字管等の分岐手段が設けられて、搬送管２を粒子生成室１からの直進方向及び該直進方向に対して角度を持つ曲げ方向に分岐し、粒子生成室１からの直進方向経路上に巨大粒子トラップ１７が設けられている。巨大粒子は、粒子生成室１からの流れに沿った上方縦方向に進んでトラップ１７で捕集され、成膜の為のHeガス等のキャリアガス及びナノ粒子の流れは、粒子生成室１からの流れに対してある角度を持つ方向に曲げられて、成膜室３に送られる。この角度は、第一分岐点にて、ナノ粒子より質量の大きい巨大粒子が粒子生成室１からの流れから分離する一方、ナノ粒子が成膜室３の方向に流れることを可能ならしめる角度であればよく、本実施形態では直角に設定されている。
【００２１】
次に、第一分岐点から上記角度を持って横方向に伸びた搬送管２には第二分岐点が設定され、この第二分岐点にＴ字管等の分岐手段が設けられて、搬送管２を成膜室３内の基板８に向かう経路及び成膜室３内に設けられた余分粒子トラップ１９に向かう経路に分岐し、各経路に切り替えバルブ１８Ａ，１８Ｂが設けられている。これら切り替えバルブ１８Ａ，１８Ｂの開閉により、後述するように従来のシャッター機構に代わる成膜の開始及び停止制御機構が実現されている。
【００２２】
従来、粒子生成室１からの生成粒子を含むガス流路には直線状の搬送管２が用いられ（図６参照）、そのガス流方向を変更するときには搬送管２を緩やかに曲げて流路を変更することが必須と考えられ、実際にそのような設計が行われてきた（図７参照）。これに対し、本発明の発明者らは、図８の例に示すように、粒子生成室１から搬送管２内に直進導入されたガス流を、直進方向とこれに対してある角度を持つ方向、例えば直角方向とに２分岐することで（上記第一分岐点）、ナノ粒子よりも質量の大きい巨大粒子はその直進性が非常に高いことからキャリアガスの流れに乗らずに、分岐点を超えて巨大粒子トラップ１７へと直進し、一方直角方向へはナノ粒子を含むガス流が成膜室３内の真空排気により吸引されて流路を曲げられて進み、且つこのガス流には粒径のほぼ揃ったナノ粒子のみが存在することを見出した。また、一度粒径のほぼ揃ったナノ粒子のみを含むことになったガス流は、更なる２分岐切り替えを行っても（上記第二分岐点）、搬送管２内に支障をきたすナノ粒子析出を認めることなく流路変更ができることをも確認した。本発明は、これら本発明の発明者らによる発見に基づき、巨大粒子の捕集機構、並びにナノ粒子生成に影響を与えない成膜停止機構を同時に提供することができる。
【００２３】
成膜停止機構についてさらに説明すると、本実施形態では、直角方向に曲げられた搬送管２の成膜室３の上方における第二分岐点において、Heガスの流れを、成膜室３内の基板８に対向するように設けられたノズル２１Ａと成膜室３内の余分粒子トラップ１９に対向するように設けられたノズル２１Ｂとに向かう２系統へ分岐させ、それぞれの経路に成膜用バルブ１８Ａ及び捕集用バルブ１８Ｂを設置し、基板８に向けたノズル２１Ａ側の成膜用バルブ１８Ａを開、余分粒子トラップ１９に向けたノズル２１Ｂ側の捕集用バルブ１８Ｂを閉にすることで、ノズル２１Ａからのみナノ粒子を含むHeガスを吐出して成膜を行い、逆に、余分粒子トラップ１９側のノズル２１Ｂの捕集用バルブ１８Ｂを開にするとき、基板８側のノズル２１Ａの成膜用バルブ１８Ａを閉とすることで、成膜を完全に停止する。これにより、粒子生成室１へ導入されるHeガス量に寄らずに完全な成膜停止が行えること、並びに、従来は排気せざるを得なかった成膜停止中の余分粒子を余分粒子トラップ１９によって確実に捕集し、再利用することが可能になる。
【００２４】
また、二つの切り替えバルブ１８Ａ，１８Ｂを同時に片一方のみが開となるように切り替えることで、搬送管２内を流れるHeガス流量は一定となり、粒子生成室１及び成膜室３内の圧力は一定に保たれ、かつ粒子生成室１内のHeガス気流も一定に保たれる。よって巨大粒子の発生も抑制することができる。
【００２５】
尚、切り替えバルブ１８Ａ，１８Ｂは、例えば、搬送管２の内径以上の内径を持つことが好ましい。これにより、更にスムーズな流路の開閉並びに切り替えを行うことができる。
【００２６】
また、切り替えバルブ１８は、例えば、搬送管２の第二分岐点にて三方弁等の一つのバルブで経路を切り替えられるバルブとすることも出来る。
【００２７】
また、巨大粒子トラップ１７及び余分粒子トラップ１９については、分岐搬送管２から吐出される粒子を捕らえることができるものであれば、その形状や寸法等は特に限定されない。
【００２８】
図９に示した実施形態では、搬送管２の第一分岐点を円弧形状としている。この場合、巨大粒子トラップ１７は円弧の接線方向に設けることも出来る。これにより、流路の滑らかな方向変更とともに巨大粒子のさらに効果的な捕集を実現することができる。
【００２９】
図１０に示した実施形態では、第二分岐点をなくし、第一分岐点において、十字型分岐管等の分岐手段により搬送管２を３分岐しており、粒子生成室１からの直進方向に沿った第一経路には巨大粒子トラップ１７を、左右直角方向の第二及び第三経路にはそれぞれ成膜室３内の基板８及び余分粒子トラップ１９に向かう管路の切り替えバルブ１８Ａ，１８Ｂを設けている。この構成により、更にコンパクトかつシンプルなガス流路分岐切り替え構造を可能にしている。
【００３０】
以上の各実施形態によれば、成膜停止機構を粒子生成室１外に設置することにより、坩堝５上空の気流を乱す構造物がなくなることから、粒子生成室１内に発生するHeガスの流れは均一になり、巨大粒子の発生を抑制でき、また効率の良い搬送管２への粒子導入を実現することができる。
【００３１】
また、図７に示した搬送管２と同心形状に設けられた余分粒子排出管１０を図８〜図１０の実施形態にて同様に設けた場合でも、やはり粒子生成室１内にて搬送管２及び余分粒子排出管１０の入口付近の気流を乱す構造物がないことから、図１１に示すように、均一なHeガスの流れを作ることができる。
【００３２】
ところで、図８〜図１０並びに図１２に例示するように、粒子生成室１には、キャリアガスが対流する坩堝５の上方空間を少なくとも覆うように、また上記余分粒子排出管１０が設けられている場合には坩堝５の上方空間を含む余分粒子排出管１０の下方周囲空間を少なくとも覆うように余分粒子捕集手段１２を設けてもよい。この余分粒子捕集手段１２としては、例えば図示したお椀形状の水冷ジャケット１２を用いることができ、対流を促進し、坩堝５上空のナノ粒子を搬送管２へ導く効率が向上し、成膜速度が向上する。また、対流中に成長した巨大粒子は水冷ジャケット１２に捕集され、水冷ジャケット１２に捕まらなかった巨大粒子は、図８〜図１０に示した巨大粒子トラップ１７に捕集されて、結果、より一層効果的に成膜室３への巨大粒子の流入を防ぐことができる。
【００３３】
余分粒子捕集手段１２についてさらに説明すると、水冷ジャケット１２を構成するお椀型に湾曲した板の外側に巻きつけるように配置された水冷管１２１に冷却水を流し、お椀型湾曲板を冷却する。冷却されたお椀の内側面には、粒子生成室１内を対流する巨大粒子が接触し、吸着されることで、巨大粒子を粒子搬送管２内に流入させないよう積極的に捕集することができる。
【００３４】
また、余分粒子捕集手段１２は、後述する整流手段１４によって坩堝５上方に流れるキャリアガスのうち、粒子搬送管２に流入しなかったガスについて、水冷ジャケット１２の内面に沿ってゆるやかに粒子生成室１の下方へと流れの向きを変えることで気流を整え、坩堝５周りの乱流の発生を抑えることができ、巨大粒子の発生を抑制できる。
【００３５】
図１２の余分粒子捕集手段１２は、その壁面の図１２の視点から見た断面形状が円弧状になっているが、例えば多角形形状でも良く、この場合でも図１２の形態と同様に対流粒子の吸着及びキャリアガスの整流を効果的に実現することができる。
【００３６】
ここで、粒子生成室１内へのHe導入量を搬送管２に流れるHe流量に近付けた場合、図１１及び図１２に示した余分粒子排出管１０から排気されるHeガス量は極小になるため、図１３に示す通り、搬送管２と同軸上の余分粒子排出管１０がなくても粒子生成室１内のHeガス気流に影響を与えない。図１３の実施形態では搬送管２と同軸ではない位置に生成室排気口を設けて粒子生成室１内を真空排気し、生成室内の圧力を一定に保っている。
【００３７】
また例えば、図８〜図１０並びに図１４に示す通り、坩堝５と同軸上に設けたHe導入口１１の外側同軸上に生成室排気口１３を設けることで、水冷ジャケット１２により下方に向けられた、搬送管２へ入らなかったHeガスを効率よく排出でき、坩堝５の周りを流れるHeガスは常に導入されたばかりのクリーンなガスとなり、巨大粒子やコンタミの搬送管２への吸引を避ける効果が高まり、成膜される膜の品質が向上する。
【００３８】
さらに例えば、図８〜図１０並びに図１５に示す通り、坩堝５周囲の気流を整える為の整流手段１４を、He導入口１１と生成室排気口１３との間に設けることにより、坩堝５周りへクリーンなHeガス気流を導く効率を更に向上させることができる。
【００３９】
整流手段１４についてさらに説明すると、図示した整流手段１４は、He導入口１１から坩堝５を取り囲み、坩堝５上方へ延びる整流管１４となっており、粒子生成室１内に供給されたHeガスを坩堝５上方の搬送管２に導いている。この整流管１４は、粒子生成室１の底部から複数のHe導入口１１を囲んで上方に真っ直ぐ伸びる立ち上がり部１４１と、立ち上がり部から坩堝５の方向へ傾斜して伸びる傾斜部１４２と、傾斜部１４２から坩堝５と高周波加熱コイル４との間を通って坩堝５を囲み、坩堝５上方へ延びる筒状の垂直部１４３とを有している（図１５参照）。
【００４０】
立ち上がり部１４１及び傾斜部１４２は、粒子生成室１内におけるHe導入口１１からのHeガス流入空間を坩堝５下方の空間に制限し、この空間内に流入したHeガスを坩堝５方向へ導く。垂直部１４３は、傾斜部１４２により坩堝５下方に導かれたHeガスを、垂直部１２３と坩堝５との間に形成された空隙を通して坩堝５上方へ通す。これにより、He導入口１１から粒子生成室１内に供給されて、整流管１４の上部開口から流れ出るHeガスは、坩堝５の上空に局所的に流れるように拘束されることによって、拡散が抑えられ、搬送管２の入口付近のHeガス密度が増大する。
【００４１】
また、供給されるガス流量と搬送管２及び余分粒子排出管１０により排出されるガス流量をほぼ同じとすることができ、坩堝５と搬送管２との間のHeガスの流れが整流されて、ナノ粒子の拡散をさらに防ぐことで成膜速度を上げることができる。また、Heガスの供給流量を少なくしても整流効果が出ることから、ガスの消費量を低減できる。
【００４２】
勿論、整流管１４は図１５の実施形態に限定されるものではなく、例えば、図１５の立ち上がり部１４１が無い形態であって、粒子生成室１の底部から直接傾斜部１４２が坩堝５方向に伸びた、傾斜部１４２と垂直部１４３との２段構成となっている整流管（図示なし）や、図１５の傾斜部１４２の代わりに、立ち上がり部１４１と垂直部１４３を繋ぐ部分が水平になっている形態（図示なし）や、立ち上がり部１４１及び傾斜部１４２の代わりに、粒子生成室１の底部から垂直部１４３に向かむ部分が湾曲した曲面部になっている形態（図示なし）や、曲面部と垂直部１４３との接合部が滑らかな曲面で形成されている形態（図示なし）や、より簡素化された、底面部から上面の開口部までが一定の傾斜を持つ形状、あるいは底面部から上面の開口部までが垂直に伸びた形状など、同様な効果を実現できる限り、様々な形態を考慮できる。
【００４３】
以上の各実施形態についてはHeガスを中心に説明してきたが、Heガス以外のキャリアガスを用いても良いことは言うまでもない。
【００４４】
本発明の更なる実施形態として、図１６に示すように、水冷ジャケット１２を、粒子生成室１から独立した部品ではなく、粒子生成室１と一体としてもよく、例えば図１６の実施形態では生成室内壁の一部構造としている。
【００４５】
また、図１７に示す実施形態では、坩堝５の加熱方法として、高周波誘導加熱に寄らず、通電加熱ヒータ２０及び通電加熱ヒータ用電極２２を坩堝５を囲むように設けてなる通電加熱ヒータ方式などの同軸円筒構造を用いている。これによればさらに粒子生成室１内の気流制御効率を向上出来る。従来存在した高周波誘導加熱用コイルがなくなることから、整流管１４外側の気流を乱さずに、スムーズに粒子生成室1外へキャリアガスを排出できる。
【００４６】
以上詳述した本発明は、ガスデポジション法による成膜以外にも、例えばエアロゾルデポジション法といった様々な成膜手法に適用でき、上述した各実施形態と同様に巨大粒子の発生抑制及び除去等の効果を実現することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１ 粒子生成室
２ 搬送管
２１，２１Ａ，２１Ｂ ノズル
３ 成膜室
４ 高周波加熱コイル
５ 坩堝
６ 成膜材料
７ ステージ
８ 基板
９ ＸＹステージ駆動手段
１０ 余分粒子排出管
１１ He導入口
１２ 水冷ジャケット
１２１ 水冷管
１３ 生成室排気口
１４ 整流管
１４１ 立ち上がり部
１４２ 傾斜部
１４３ 垂直部
１５ 仕切板
１６ シャッター機構
１７ 巨大粒子トラップ
１８，１８Ａ，１８Ｂ 切り替えバルブ
１９ 余分粒子トラップ
２０ 通電加熱式ヒータ
２２ 通電加熱式ヒータ用電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粒子による成膜、特にガスデポジション成膜に用いられる装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガスデポジション法による成膜のための粒子は例えば、図１に例示したように粒子生成室１にて生成され、搬送管２を通して成膜室３に供給される。粒子生成室１では、高周波加熱コイル４が外周に設けられた坩堝５内の成膜材料６から例えば金属ナノ粒子等の微粒子が作られる。成膜室３では、真空排気されている成膜室３内に粒子生成室１からの粒子が搬送管２の先端ノズル２１から噴出し、ステージ７上の基板８に堆積する。ステージ７はＸＹ駆動手段９等を用いて適宜スキャン動作される。この粒子の搬送には、キャリアガスとしてHeガスを粒子生成室１内に流入させることがしばしば行われる。また搬送管２に流入しない粒子は、搬送管２の周りに同軸上に設けられた余分粒子排出管１０からの真空排気によって、キャリアガスの一部とともに粒子生成室１外に排出される（例えば特許文献１、非特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、粒子生成室１内で生成された粒子には、成膜に必要なナノ粒子の他に、成膜に適さない、特にガスデポジション法による成膜に適さない直径がマイクロメートルサイズにまで成長した巨大粒子が存在することがある。巨大粒子は、例えば、粒子生成室１内の対流によってナノ粒子が凝集することによって生成される。
【０００４】
従来の搬送管２の構造は粒子生成室１から成膜室３に至るまでが単一の管で構成されている為、搬送管２内へ巨大粒子が入り込んだ場合は成膜室３まで一気に搬送され、膜表面に付着することによる膜品質の低下や、ノズル２１の詰まりの原因となる。
【０００５】
また、従来、成膜を停止するために搬送管２への生成粒子の流入を遮断する機構（例えばシャッター機構１６と呼ぶ）を粒子生成室１内に設けることがあり、図２に示す粒子生成室１内で搬送管２を坩堝５から水平方向へ遠ざける方式や、図４に示す坩堝５と搬送管２との間に仕切り板１５を挿入する方式により、微粒子が搬送管２へ入り込み難い形をとっている（例えば特許文献２参照）。
【０００６】
これらの方式ではさらに、搬送管２内へ微粒子が入り込むのを防ぐ為に、搬送管２内を流れるHeガス流量を大きく超える流量（例えば、搬送管内流量1L/minに対し30L/min）のHeガスを流して、搬送管２と同軸上に形成された余分粒子排出管１０の真空排気によって、生成した微粒子を全て排出している。Heガス流量を少なくした場合（例えば、搬送管内流量1L/minに対し5L/min以下）、搬送管２に吸引される気流の割合が大きくなり、微粒子がその気流に乗って搬送管２内に入り込み、基板８へ成膜されてしまうためである（図３、図５にて図示した搬送管２に流れ込む矢印を参照）。
【０００７】
図６に示したストレートタイプ搬送管２及び図７に示した曲線曲げタイプ搬送管２の例においても、同様にシャッター機構１６を用いた場合、大量なHeガスを必要とする。
【０００８】
しかし、Heガスを大量に使用する条件ではHe価格が高価なことと、余分粒子排出管１０から排出された微粒子の回収が困難であることから、そのランニングコストが非常に高くなってしまっている。
【０００９】
また、図２〜図７に示す方式では粒子生成室１内の坩堝５上空に左右非対称な形状となるシャッター機構１６を構成する必要があることから、成膜の開始、停止を繰り返す度に坩堝５上空の気流が乱れて乱流が起こり、巨大粒子が発生し易い状況となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平07-166332
【特許文献２】特開2007-23319
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】渕田英嗣, "ナノ粒子を使用したガスデポジション成膜装置とその応用," エアロゾル研究, Vol. 22, No. 1, pp. 26-33, 2007.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、巨大な粒子の発生を抑制またはその除去をすることのできる成膜用粒子の搬送装置及び生成装置、並びに成膜装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記の課題を解決するものとして、成膜用粒子を粒子生成室から成膜室へ搬送する装置であって、
粒子生成室から伸びた搬送管の第一分岐点に設けられた巨大粒子トラップと、
第一分岐点から分岐された搬送管の第二分岐点に設けられた、成膜室内の基板に向かう搬送管の成膜用バルブ及び成膜室内の余分粒子トラップに向かう搬送管の捕集用バルブとを備え、
巨大粒子トラップは、粒子生成室から搬送管の第一分岐点を越えて流れてきた巨大粒子を捕集し、
成膜用バルブ及び捕集用バルブは、成膜時にそれぞれ開及び閉とされて第一分岐点から第二分岐点に流れてきたナノ粒子を基板に送り、成膜停止時にそれぞれ閉及び開とされて第一分岐点から第二分岐点に流れてきたナノ粒子を余分粒子トラップに送る、粒子搬送装置を提供する。
【００１４】
また、成膜用粒子を粒子生成室から成膜室へ搬送する装置であって、
粒子生成室内からその上方に伸びた搬送管の分岐点にて分岐された第一経路に巨大粒子トラップが設けられ、第二経路に成膜室内の基板に向かう管路の成膜用バルブが設けられ、第三経路に成膜室内の余分粒子トラップに向かう管路の捕集用バルブが設けられており、
巨大粒子トラップは、分岐点を越えて流れてきた巨大粒子を捕集し、
成膜用バルブ及び捕集用バルブは、成膜時にそれぞれ開及び閉とされて分岐点から流れてきたナノ粒子を基板に送り、成膜停止時にそれぞれ閉及び開とされて分岐点から流れてきたナノ粒子を余分粒子トラップに送る、粒子搬送装置を提供する。
【００１５】
また、前記粒子搬送装置を備えた粒子生成装置を提供する。
【００１６】
さらにまた、前記粒子搬送装置を備えたガスデポジション装置等の成膜装置、及び前記粒子生成装置を備えたガスデポジション装置等の成膜装置を提供する。
【００１７】
成膜装置は、粒子生成室にて生成された粒子を用いて成膜室にて成膜を行う装置であって、
粒子生成室から伸びた搬送管の第一分岐点に設けられた巨大粒子トラップと、
第一分岐点から分岐された搬送管の第二分岐点に設けられた、成膜室内の基板に向かう搬送管の成膜用バルブ及び成膜室内の余分粒子トラップに向かう搬送管の捕集用バルブとを備え、
巨大粒子トラップは、粒子生成室から搬送管の第一分岐点を越えて流れてきた巨大粒子を捕集し、
成膜用バルブ及び捕集用バルブは、成膜時にそれぞれ開及び閉とされて第一分岐点から第二分岐点に流れてきたナノ粒子を基板に送り、成膜停止時にそれぞれ閉及び開とされて第一分岐点から第二分岐点に流れてきたナノ粒子を余分粒子トラップに送る。
【００１８】
また、成膜装置は、粒子生成室にて生成された粒子を用いて成膜室にて成膜を行う装置であって、
粒子生成室内からその上方に伸びた搬送管の分岐点にて分岐された第一経路に巨大粒子トラップが設けられ、第二経路に成膜室内の基板に向かう管路の成膜用バルブが設けられ、第三経路に成膜室内の余分粒子トラップに向かう管路の捕集用バルブが設けられており、
巨大粒子トラップは、分岐点を越えて流れてきた巨大粒子を捕集し、
成膜用バルブ及び捕集用バルブは、成膜時にそれぞれ開及び閉とされて分岐点から流れてきたナノ粒子を基板に送り、成膜停止時にそれぞれ閉及び開とされて分岐点から流れてきたナノ粒子を余分粒子トラップに送る。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来例を示す図である。
【図２】シャッター機構を用いた従来例を示す図である。
【図３】図２の従来例においてキャリアガス流量が少ない場合のガス流について説明する図である。
【図４】シャッター機構を用いた従来例を示す図である。
【図５】図４の従来例においてキャリアガス流量が少ない場合のガス流について説明する図である。
【図６】粒子生成室と成膜室とをストレートタイプ搬送管で繋いだ従来例を示す図である。
【図７】粒子生成室と成膜室とを曲げタイプ搬送管で繋いだ従来例を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態を示す図である。
【図９】図８における搬送管の第一分岐点を円弧形状とした本発明の実施形態を示す図である。
【図１０】第一分岐と第二分岐とを組み合わせた本発明の実施形態を示す図である。
【図１１】粒子生成室からシャッター機構を取り除いた実施形態におけるHeガス流について説明する図である。
【図１２】図１１の実施形態に水冷ジャケットを付加した実施形態を示す図である。
【図１３】図１２の余分粒子排出管を取り除き、搬送管と同軸で無い箇所に生成室排気口を設けた実施形態を示す図である。
【図１４】図１３の生成室排気口をHe導入口の外周部へ、坩堝と同軸上に設けた実施形態を示す図である。
【図１５】図１４の実施形態の坩堝周りへ坩堝と同軸上に整流管を設けた実施形態を示す図である。
【図１６】図１５の実施形態の水冷ジャケットを生成室内部構造の一部とした実施形態を示す図である。
【図１７】図１６の坩堝の高周波誘導加熱方式の代わりに、抵抗加熱方式を用いた実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の一実施形態では図８に例示したように、まず、粒子生成室（生成チャンバとも呼ぶ）１の上方に伸びた搬送管２に第一分岐点が設定され、この第一分岐点にＴ字管等の分岐手段が設けられて、搬送管２を粒子生成室１からの直進方向及び該直進方向に対して角度を持つ曲げ方向に分岐し、粒子生成室１からの直進方向経路上に巨大粒子トラップ１７が設けられている。巨大粒子は、粒子生成室１からの流れに沿った上方縦方向に進んでトラップ１７で捕集され、成膜の為のHeガス等のキャリアガス及びナノ粒子の流れは、粒子生成室１からの流れに対してある角度を持つ方向に曲げられて、成膜室３に送られる。この角度は、第一分岐点にて、ナノ粒子より質量の大きい巨大粒子が粒子生成室１からの流れから分離する一方、ナノ粒子が成膜室３の方向に流れることを可能ならしめる角度であればよく、本実施形態では直角に設定されている。
【００２１】
次に、第一分岐点から上記角度を持って横方向に伸びた搬送管２には第二分岐点が設定され、この第二分岐点にＴ字管等の分岐手段が設けられて、搬送管２を成膜室３内の基板８に向かう経路及び成膜室３内に設けられた余分粒子トラップ１９に向かう経路に分岐し、各経路に切り替えバルブ１８Ａ，１８Ｂが設けられている。これら切り替えバルブ１８Ａ，１８Ｂの開閉により、後述するように従来のシャッター機構に代わる成膜の開始及び停止制御機構が実現されている。
【００２２】
従来、粒子生成室１からの生成粒子を含むガス流路には直線状の搬送管２が用いられ（図６参照）、そのガス流方向を変更するときには搬送管２を緩やかに曲げて流路を変更することが必須と考えられ、実際にそのような設計が行われてきた（図７参照）。これに対し、本発明の発明者らは、図８の例に示すように、粒子生成室１から搬送管２内に直進導入されたガス流を、直進方向とこれに対してある角度を持つ方向、例えば直角方向とに２分岐することで（上記第一分岐点）、ナノ粒子よりも質量の大きい巨大粒子はその直進性が非常に高いことからキャリアガスの流れに乗らずに、分岐点を超えて巨大粒子トラップ１７へと直進し、一方直角方向へはナノ粒子を含むガス流が成膜室３内の真空排気により吸引されて流路を曲げられて進み、且つこのガス流には粒径のほぼ揃ったナノ粒子のみが存在することを見出した。また、一度粒径のほぼ揃ったナノ粒子のみを含むことになったガス流は、更なる２分岐切り替えを行っても（上記第二分岐点）、搬送管２内に支障をきたすナノ粒子析出を認めることなく流路変更ができることをも確認した。本発明は、これら本発明の発明者らによる発見に基づき、巨大粒子の捕集機構、並びにナノ粒子生成に影響を与えない成膜停止機構を同時に提供することができる。
【００２３】
成膜停止機構についてさらに説明すると、本実施形態では、直角方向に曲げられた搬送管２の成膜室３の上方における第二分岐点において、Heガスの流れを、成膜室３内の基板８に対向するように設けられたノズル２１Ａと成膜室３内の余分粒子トラップ１９に対向するように設けられたノズル２１Ｂとに向かう２系統へ分岐させ、それぞれの経路に成膜用バルブ１８Ａ及び捕集用バルブ１８Ｂを設置し、基板８に向けたノズル２１Ａ側の成膜用バルブ１８Ａを開、余分粒子トラップ１９に向けたノズル２１Ｂ側の捕集用バルブ１８Ｂを閉にすることで、ノズル２１Ａからのみナノ粒子を含むHeガスを吐出して成膜を行い、逆に、余分粒子トラップ１９側のノズル２１Ｂの捕集用バルブ１８Ｂを開にするとき、基板８側のノズル２１Ａの成膜用バルブ１８Ａを閉とすることで、成膜を完全に停止する。これにより、粒子生成室１へ導入されるHeガス量に寄らずに完全な成膜停止が行えること、並びに、従来は排気せざるを得なかった成膜停止中の余分粒子を余分粒子トラップ１９によって確実に捕集し、再利用することが可能になる。
【００２４】
また、二つの切り替えバルブ１８Ａ，１８Ｂを同時に片一方のみが開となるように切り替えることで、搬送管２内を流れるHeガス流量は一定となり、粒子生成室１及び成膜室３内の圧力は一定に保たれ、かつ粒子生成室１内のHeガス気流も一定に保たれる。よって巨大粒子の発生も抑制することができる。
【００２５】
尚、切り替えバルブ１８Ａ，１８Ｂは、例えば、搬送管２の内径以上の内径を持つことが好ましい。これにより、更にスムーズな流路の開閉並びに切り替えを行うことができる。
【００２６】
また、切り替えバルブ１８は、例えば、搬送管２の第二分岐点にて三方弁等の一つのバルブで経路を切り替えられるバルブとすることも出来る。
【００２７】
また、巨大粒子トラップ１７及び余分粒子トラップ１９については、分岐搬送管２から吐出される粒子を捕らえることができるものであれば、その形状や寸法等は特に限定されない。
【００２８】
図９に示した実施形態では、搬送管２の第一分岐点を円弧形状としている。この場合、巨大粒子トラップ１７は円弧の接線方向に設けることも出来る。これにより、流路の滑らかな方向変更とともに巨大粒子のさらに効果的な捕集を実現することができる。
【００２９】
図１０に示した実施形態では、第二分岐点をなくし、第一分岐点において、十字型分岐管等の分岐手段により搬送管２を３分岐しており、粒子生成室１からの直進方向に沿った第一経路には巨大粒子トラップ１７を、左右直角方向の第二及び第三経路にはそれぞれ成膜室３内の基板８及び余分粒子トラップ１９に向かう管路の切り替えバルブ１８Ａ，１８Ｂを設けている。この構成により、更にコンパクトかつシンプルなガス流路分岐切り替え構造を可能にしている。
【００３０】
以上の各実施形態によれば、成膜停止機構を粒子生成室１外に設置することにより、坩堝５上空の気流を乱す構造物がなくなることから、粒子生成室１内に発生するHeガスの流れは均一になり、巨大粒子の発生を抑制でき、また効率の良い搬送管２への粒子導入を実現することができる。
【００３１】
また、図７に示した搬送管２と同心形状に設けられた余分粒子排出管１０を図８〜図１０の実施形態にて同様に設けた場合でも、やはり粒子生成室１内にて搬送管２及び余分粒子排出管１０の入口付近の気流を乱す構造物がないことから、図１１に示すように、均一なHeガスの流れを作ることができる。
【００３２】
ところで、図８〜図１０並びに図１２に例示するように、粒子生成室１には、キャリアガスが対流する坩堝５の上方空間を少なくとも覆うように、また上記余分粒子排出管１０が設けられている場合には坩堝５の上方空間を含む余分粒子排出管１０の下方周囲空間を少なくとも覆うように余分粒子捕集手段１２を設けてもよい。この余分粒子捕集手段１２としては、例えば図示したお椀形状の水冷ジャケット１２を用いることができ、対流を促進し、坩堝５上空のナノ粒子を搬送管２へ導く効率が向上し、成膜速度が向上する。また、対流中に成長した巨大粒子は水冷ジャケット１２に捕集され、水冷ジャケット１２に捕まらなかった巨大粒子は、図８〜図１０に示した巨大粒子トラップ１７に捕集されて、結果、より一層効果的に成膜室３への巨大粒子の流入を防ぐことができる。
【００３３】
余分粒子捕集手段１２についてさらに説明すると、水冷ジャケット１２を構成するお椀型に湾曲した板の外側に巻きつけるように配置された水冷管１２１に冷却水を流し、お椀型湾曲板を冷却する。冷却されたお椀の内側面には、粒子生成室１内を対流する巨大粒子が接触し、吸着されることで、巨大粒子を粒子搬送管２内に流入させないよう積極的に捕集することができる。
【００３４】
また、余分粒子捕集手段１２は、後述する整流手段１４によって坩堝５上方に流れるキャリアガスのうち、粒子搬送管２に流入しなかったガスについて、水冷ジャケット１２の内面に沿ってゆるやかに粒子生成室１の下方へと流れの向きを変えることで気流を整え、坩堝５周りの乱流の発生を抑えることができ、巨大粒子の発生を抑制できる。
【００３５】
図１２の余分粒子捕集手段１２は、その壁面の図１２の視点から見た断面形状が円弧状になっているが、例えば多角形形状でも良く、この場合でも図１２の形態と同様に対流粒子の吸着及びキャリアガスの整流を効果的に実現することができる。
【００３６】
ここで、粒子生成室１内へのHe導入量を搬送管２に流れるHe流量に近付けた場合、図１１及び図１２に示した余分粒子排出管１０から排気されるHeガス量は極小になるため、図１３に示す通り、搬送管２と同軸上の余分粒子排出管１０がなくても粒子生成室１内のHeガス気流に影響を与えない。図１３の実施形態では搬送管２と同軸ではない位置に生成室排気口を設けて粒子生成室１内を真空排気し、生成室内の圧力を一定に保っている。
【００３７】
また例えば、図８〜図１０並びに図１４に示す通り、坩堝５と同軸上に設けたHe導入口１１の外側同軸上に生成室排気口１３を設けることで、水冷ジャケット１２により下方に向けられた、搬送管２へ入らなかったHeガスを効率よく排出でき、坩堝５の周りを流れるHeガスは常に導入されたばかりのクリーンなガスとなり、巨大粒子やコンタミの搬送管２への吸引を避ける効果が高まり、成膜される膜の品質が向上する。
【００３８】
さらに例えば、図８〜図１０並びに図１５に示す通り、坩堝５周囲の気流を整える為の整流手段１４を、He導入口１１と生成室排気口１３との間に設けることにより、坩堝５周りへクリーンなHeガス気流を導く効率を更に向上させることができる。
【００３９】
整流手段１４についてさらに説明すると、図示した整流手段１４は、He導入口１１から坩堝５を取り囲み、坩堝５上方へ延びる整流管１４となっており、粒子生成室１内に供給されたHeガスを坩堝５上方の搬送管２に導いている。この整流管１４は、粒子生成室１の底部から複数のHe導入口１１を囲んで上方に真っ直ぐ伸びる立ち上がり部１４１と、立ち上がり部から坩堝５の方向へ傾斜して伸びる傾斜部１４２と、傾斜部１４２から坩堝５と高周波加熱コイル４との間を通って坩堝５を囲み、坩堝５上方へ延びる筒状の垂直部１４３とを有している（図１５参照）。
【００４０】
立ち上がり部１４１及び傾斜部１４２は、粒子生成室１内におけるHe導入口１１からのHeガス流入空間を坩堝５下方の空間に制限し、この空間内に流入したHeガスを坩堝５方向へ導く。垂直部１４３は、傾斜部１４２により坩堝５下方に導かれたHeガスを、垂直部１２３と坩堝５との間に形成された空隙を通して坩堝５上方へ通す。これにより、He導入口１１から粒子生成室１内に供給されて、整流管１４の上部開口から流れ出るHeガスは、坩堝５の上空に局所的に流れるように拘束されることによって、拡散が抑えられ、搬送管２の入口付近のHeガス密度が増大する。
【００４１】
また、供給されるガス流量と搬送管２及び余分粒子排出管１０により排出されるガス流量をほぼ同じとすることができ、坩堝５と搬送管２との間のHeガスの流れが整流されて、ナノ粒子の拡散をさらに防ぐことで成膜速度を上げることができる。また、Heガスの供給流量を少なくしても整流効果が出ることから、ガスの消費量を低減できる。
【００４２】
勿論、整流管１４は図１５の実施形態に限定されるものではなく、例えば、図１５の立ち上がり部１４１が無い形態であって、粒子生成室１の底部から直接傾斜部１４２が坩堝５方向に伸びた、傾斜部１４２と垂直部１４３との２段構成となっている整流管（図示なし）や、図１５の傾斜部１４２の代わりに、立ち上がり部１４１と垂直部１４３を繋ぐ部分が水平になっている形態（図示なし）や、立ち上がり部１４１及び傾斜部１４２の代わりに、粒子生成室１の底部から垂直部１４３に向かむ部分が湾曲した曲面部になっている形態（図示なし）や、曲面部と垂直部１４３との接合部が滑らかな曲面で形成されている形態（図示なし）や、より簡素化された、底面部から上面の開口部までが一定の傾斜を持つ形状、あるいは底面部から上面の開口部までが垂直に伸びた形状など、同様な効果を実現できる限り、様々な形態を考慮できる。
【００４３】
以上の各実施形態についてはHeガスを中心に説明してきたが、Heガス以外のキャリアガスを用いても良いことは言うまでもない。
【００４４】
本発明の更なる実施形態として、図１６に示すように、水冷ジャケット１２を、粒子生成室１から独立した部品ではなく、粒子生成室１と一体としてもよく、例えば図１６の実施形態では生成室内壁の一部構造としている。
【００４５】
また、図１７に示す実施形態では、坩堝５の加熱方法として、高周波誘導加熱に寄らず、通電加熱ヒータ２０及び通電加熱ヒータ用電極２２を坩堝５を囲むように設けてなる通電加熱ヒータ方式などの同軸円筒構造を用いている。これによればさらに粒子生成室１内の気流制御効率を向上出来る。従来存在した高周波誘導加熱用コイルがなくなることから、整流管１４外側の気流を乱さずに、スムーズに粒子生成室1外へキャリアガスを排出できる。
【００４６】
以上詳述した本発明は、ガスデポジション法による成膜以外にも、例えばエアロゾルデポジション法といった様々な成膜手法に適用でき、上述した各実施形態と同様に巨大粒子の発生抑制及び除去等の効果を実現することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１ 粒子生成室
２ 搬送管
２１，２１Ａ，２１Ｂ ノズル
３ 成膜室
４ 高周波加熱コイル
５ 坩堝
６ 成膜材料
７ ステージ
８ 基板
９ ＸＹステージ駆動手段
１０ 余分粒子排出管
１１ He導入口
１２ 水冷ジャケット
１２１ 水冷管
１３ 生成室排気口
１４ 整流管
１４１ 立ち上がり部
１４２ 傾斜部
１４３ 垂直部
１５ 仕切板
１６ シャッター機構
１７ 巨大粒子トラップ
１８，１８Ａ，１８Ｂ 切り替えバルブ
１９ 余分粒子トラップ
２０ 通電加熱式ヒータ
２２ 通電加熱式ヒータ用電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜用粒子を粒子生成室から成膜室へ搬送する装置であって、
粒子生成室から伸びた搬送管の第一分岐点に設けられた巨大粒子トラップと、
第一分岐点から分岐された搬送管の第二分岐点に設けられた、成膜室内の基板に向かう搬送管の成膜用バルブ及び成膜室内の余分粒子トラップに向かう搬送管の捕集用バルブとを備え、
巨大粒子トラップは、粒子生成室から搬送管の第一分岐点を越えて流れてきた巨大粒子を捕集し、
成膜用バルブ及び捕集用バルブは、成膜時にそれぞれ開及び閉とされて第一分岐点から第二分岐点に流れてきたナノ粒子を基板に送り、成膜停止時にそれぞれ閉及び開とされて第一分岐点から第二分岐点に流れてきたナノ粒子を余分粒子トラップに送る、粒子搬送装置。
【請求項２】
第一分岐点は搬送管を粒子生成室からの直進方向及び該直進方向と角度を持つ曲げ方向に分岐し、直進方向経路に巨大粒子トラップが設けられ、曲げ方向経路に第二分岐点が設けられている、請求項１に記載の粒子搬送装置。
【請求項３】
粒子生成室からの直進方向との角度が略直角である、請求項２に記載の粒子搬送装置。
【請求項４】
第一分岐点は円弧形状となっており、円弧形状の接線方向に巨大粒子トラップが設けられている、請求項１に記載の粒子搬送装置。
【請求項５】
成膜用バルブ及び捕集用バルブは一つの切り替えバルブで構成されている、請求項１乃至４のいずれかに記載の粒子搬送装置。
【請求項６】
第一分岐点に第二分岐点が組み合わされている、請求項１乃至５記載の粒子搬送装置。
【請求項７】
成膜用粒子を粒子生成室から成膜室へ搬送する装置であって、
粒子生成室内からその上方に伸びた搬送管の分岐点にて分岐された第一経路に巨大粒子トラップが設けられ、第二経路に成膜室内の基板に向かう管路の成膜用バルブが設けられ、第三経路に成膜室内の余分粒子トラップに向かう管路の捕集用バルブが設けられており、
巨大粒子トラップは、分岐点を越えて流れてきた巨大粒子を捕集し、
成膜用バルブ及び捕集用バルブは、成膜時にそれぞれ開及び閉とされて分岐点から流れてきたナノ粒子を基板に送り、成膜停止時にそれぞれ閉及び開とされて分岐点から流れてきたナノ粒子を余分粒子トラップに送る、粒子搬送装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の粒子搬送装置を備えた粒子生成装置であって、粒子生成室内に対流する粒子を吸着して捕集する余分粒子捕集手段を備える、粒子生成装置。
【請求項９】
余分粒子捕集手段は水冷ジャケットである、請求項８に記載の粒子生成装置。
【請求項１０】
余分粒子捕集手段は粒子生成室と一体とされている、請求項８又は９に記載の粒子生成装置。
【請求項１１】
搬送管と同軸でない位置に生成室排気口が設けられている、請求項８乃至１０のいずれかに記載の粒子生成装置。
【請求項１２】
生成室排気口は、キャリアガス導入口の外側同軸上に設けられている、請求項１１に記載の粒子生成装置。
【請求項１３】
坩堝の上方に位置する搬送管への粒子キャリアガスの流れを作る整流手段を備える、請求項８乃至１２のいずれかに記載の粒子生成装置。
【請求項１４】
整流手段は、キャリアガス供給口から坩堝を囲み、坩堝上方へ延びる整流管である、請求項１３に記載の粒子生成装置。
【請求項１５】
粒子生成室にて生成された粒子を用いて成膜室にて成膜を行う装置であって、
粒子生成室から伸びた搬送管の第一分岐点に設けられた巨大粒子トラップと、
第一分岐点から分岐された搬送管の第二分岐点に設けられた、成膜室内の基板に向かう搬送管の成膜用バルブ及び成膜室内の余分粒子トラップに向かう搬送管の捕集用バルブとを備え、
巨大粒子トラップは、粒子生成室から搬送管の第一分岐点を越えて流れてきた巨大粒子を捕集し、
成膜用バルブ及び捕集用バルブは、成膜時にそれぞれ開及び閉とされて第一分岐点から第二分岐点に流れてきたナノ粒子を基板に送り、成膜停止時にそれぞれ閉及び開とされて第一分岐点から第二分岐点に流れてきたナノ粒子を余分粒子トラップに送る、成膜装置。
【請求項１６】
第一分岐点は搬送管を粒子生成室からの直進方向及び該直進方向と角度を持つ曲げ方向に分岐し、直進方向経路に巨大粒子トラップが設けられ、曲げ方向経路に第二分岐点が設けられている、請求項１５に記載の成膜装置。
【請求項１７】
粒子生成室からの直進方向との角度が略直角である、請求項１６に記載の成膜装置。
【請求項１８】
第一分岐点は円弧形状となっており、円弧形状の接線方向に巨大粒子トラップが設けられている、請求項１５に記載の成膜装置。
【請求項１９】
成膜用バルブ及び捕集用バルブは一つの切り替えバルブで構成されている、請求項１５乃至１８のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項２０】
第一分岐点に第二分岐点が組み合わされている、請求項１５乃至１９記載の成膜装置。
【請求項２１】
粒子生成室にて生成された粒子を用いて成膜室にて成膜を行う装置であって、
粒子生成室内からその上方に伸びた搬送管の分岐点にて分岐された第一経路に巨大粒子トラップが設けられ、第二経路に成膜室内の基板に向かう管路の成膜用バルブが設けられ、第三経路に成膜室内の余分粒子トラップに向かう管路の捕集用バルブが設けられており、
巨大粒子トラップは、分岐点を越えて流れてきた巨大粒子を捕集し、
成膜用バルブ及び捕集用バルブは、成膜時にそれぞれ開及び閉とされて分岐点から流れてきたナノ粒子を基板に送り、成膜停止時にそれぞれ閉及び開とされて分岐点から流れてきたナノ粒子を余分粒子トラップに送る、成膜装置。
【請求項２２】
粒子生成室内に対流する粒子を吸着して捕集する余分粒子捕集手段を備える、請求項１５乃至２１のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項２３】
余分粒子捕集手段は水冷ジャケットである、請求項２２に記載の成膜装置。
【請求項２４】
余分粒子捕集手段は粒子生成室と一体とされている、請求項２２又は２３に記載の成膜装置。
【請求項２５】
搬送管と同軸でない位置に生成室排気口が設けられている、請求項１５乃至２４のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項２６】
生成室排気口は、キャリアガス導入口の外側同軸上に設けられている、請求項２５に記載の成膜装置。
【請求項２７】
坩堝の上方に位置する搬送管への粒子キャリアガスの流れを作る整流手段を備える、請求項１５乃至２６のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項２８】
整流手段は、キャリアガス供給口から坩堝を囲み、坩堝上方へ延びる整流管である、請求項２７に記載の成膜装置。
【請求項１】
成膜用粒子を粒子生成室から成膜室へ搬送する装置であって、
粒子生成室から伸びた搬送管の第一分岐点に設けられた巨大粒子トラップと、
第一分岐点から分岐された搬送管の第二分岐点に設けられた、成膜室内の基板に向かう搬送管の成膜用バルブ及び成膜室内の余分粒子トラップに向かう搬送管の捕集用バルブとを備え、
巨大粒子トラップは、粒子生成室から搬送管の第一分岐点を越えて流れてきた巨大粒子を捕集し、
成膜用バルブ及び捕集用バルブは、成膜時にそれぞれ開及び閉とされて第一分岐点から第二分岐点に流れてきたナノ粒子を基板に送り、成膜停止時にそれぞれ閉及び開とされて第一分岐点から第二分岐点に流れてきたナノ粒子を余分粒子トラップに送る、粒子搬送装置。
【請求項２】
第一分岐点は搬送管を粒子生成室からの直進方向及び該直進方向と角度を持つ曲げ方向に分岐し、直進方向経路に巨大粒子トラップが設けられ、曲げ方向経路に第二分岐点が設けられている、請求項１に記載の粒子搬送装置。
【請求項３】
粒子生成室からの直進方向との角度が略直角である、請求項２に記載の粒子搬送装置。
【請求項４】
第一分岐点は円弧形状となっており、円弧形状の接線方向に巨大粒子トラップが設けられている、請求項１に記載の粒子搬送装置。
【請求項５】
成膜用バルブ及び捕集用バルブは一つの切り替えバルブで構成されている、請求項１乃至４のいずれかに記載の粒子搬送装置。
【請求項６】
第一分岐点に第二分岐点が組み合わされている、請求項１乃至５記載の粒子搬送装置。
【請求項７】
成膜用粒子を粒子生成室から成膜室へ搬送する装置であって、
粒子生成室内からその上方に伸びた搬送管の分岐点にて分岐された第一経路に巨大粒子トラップが設けられ、第二経路に成膜室内の基板に向かう管路の成膜用バルブが設けられ、第三経路に成膜室内の余分粒子トラップに向かう管路の捕集用バルブが設けられており、
巨大粒子トラップは、分岐点を越えて流れてきた巨大粒子を捕集し、
成膜用バルブ及び捕集用バルブは、成膜時にそれぞれ開及び閉とされて分岐点から流れてきたナノ粒子を基板に送り、成膜停止時にそれぞれ閉及び開とされて分岐点から流れてきたナノ粒子を余分粒子トラップに送る、粒子搬送装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の粒子搬送装置を備えた粒子生成装置であって、粒子生成室内に対流する粒子を吸着して捕集する余分粒子捕集手段を備える、粒子生成装置。
【請求項９】
余分粒子捕集手段は水冷ジャケットである、請求項８に記載の粒子生成装置。
【請求項１０】
余分粒子捕集手段は粒子生成室と一体とされている、請求項８又は９に記載の粒子生成装置。
【請求項１１】
搬送管と同軸でない位置に生成室排気口が設けられている、請求項８乃至１０のいずれかに記載の粒子生成装置。
【請求項１２】
生成室排気口は、キャリアガス導入口の外側同軸上に設けられている、請求項１１に記載の粒子生成装置。
【請求項１３】
坩堝の上方に位置する搬送管への粒子キャリアガスの流れを作る整流手段を備える、請求項８乃至１２のいずれかに記載の粒子生成装置。
【請求項１４】
整流手段は、キャリアガス供給口から坩堝を囲み、坩堝上方へ延びる整流管である、請求項１３に記載の粒子生成装置。
【請求項１５】
粒子生成室にて生成された粒子を用いて成膜室にて成膜を行う装置であって、
粒子生成室から伸びた搬送管の第一分岐点に設けられた巨大粒子トラップと、
第一分岐点から分岐された搬送管の第二分岐点に設けられた、成膜室内の基板に向かう搬送管の成膜用バルブ及び成膜室内の余分粒子トラップに向かう搬送管の捕集用バルブとを備え、
巨大粒子トラップは、粒子生成室から搬送管の第一分岐点を越えて流れてきた巨大粒子を捕集し、
成膜用バルブ及び捕集用バルブは、成膜時にそれぞれ開及び閉とされて第一分岐点から第二分岐点に流れてきたナノ粒子を基板に送り、成膜停止時にそれぞれ閉及び開とされて第一分岐点から第二分岐点に流れてきたナノ粒子を余分粒子トラップに送る、成膜装置。
【請求項１６】
第一分岐点は搬送管を粒子生成室からの直進方向及び該直進方向と角度を持つ曲げ方向に分岐し、直進方向経路に巨大粒子トラップが設けられ、曲げ方向経路に第二分岐点が設けられている、請求項１５に記載の成膜装置。
【請求項１７】
粒子生成室からの直進方向との角度が略直角である、請求項１６に記載の成膜装置。
【請求項１８】
第一分岐点は円弧形状となっており、円弧形状の接線方向に巨大粒子トラップが設けられている、請求項１５に記載の成膜装置。
【請求項１９】
成膜用バルブ及び捕集用バルブは一つの切り替えバルブで構成されている、請求項１５乃至１８のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項２０】
第一分岐点に第二分岐点が組み合わされている、請求項１５乃至１９記載の成膜装置。
【請求項２１】
粒子生成室にて生成された粒子を用いて成膜室にて成膜を行う装置であって、
粒子生成室内からその上方に伸びた搬送管の分岐点にて分岐された第一経路に巨大粒子トラップが設けられ、第二経路に成膜室内の基板に向かう管路の成膜用バルブが設けられ、第三経路に成膜室内の余分粒子トラップに向かう管路の捕集用バルブが設けられており、
巨大粒子トラップは、分岐点を越えて流れてきた巨大粒子を捕集し、
成膜用バルブ及び捕集用バルブは、成膜時にそれぞれ開及び閉とされて分岐点から流れてきたナノ粒子を基板に送り、成膜停止時にそれぞれ閉及び開とされて分岐点から流れてきたナノ粒子を余分粒子トラップに送る、成膜装置。
【請求項２２】
粒子生成室内に対流する粒子を吸着して捕集する余分粒子捕集手段を備える、請求項１５乃至２１のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項２３】
余分粒子捕集手段は水冷ジャケットである、請求項２２に記載の成膜装置。
【請求項２４】
余分粒子捕集手段は粒子生成室と一体とされている、請求項２２又は２３に記載の成膜装置。
【請求項２５】
搬送管と同軸でない位置に生成室排気口が設けられている、請求項１５乃至２４のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項２６】
生成室排気口は、キャリアガス導入口の外側同軸上に設けられている、請求項２５に記載の成膜装置。
【請求項２７】
坩堝の上方に位置する搬送管への粒子キャリアガスの流れを作る整流手段を備える、請求項１５乃至２６のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項２８】
整流手段は、キャリアガス供給口から坩堝を囲み、坩堝上方へ延びる整流管である、請求項２７に記載の成膜装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−１１２０１８（Ｐ２０１２−１１２０１８Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６３９４６（Ｐ２０１０−２６３９４６）
【出願日】平成２２年１１月２６日（２０１０．１１．２６）
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【出願人】（３９２０３６１０８）株式会社みくに工業 (17)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２６日（２０１０．１１．２６）
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【出願人】（３９２０３６１０８）株式会社みくに工業 (17)
【Ｆターム（参考）】
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