成膜装置および成膜方法
【課題】ＡＤ法によって成膜を行う成膜装置において、エアロゾルの流れを安定化して均一な膜形成を行なうことのできる成膜装置を提供することにある。
【解決手段】成膜装置１には、噴出口２５の長手方向の側方に設けられてこの噴出口２５から噴射されたエアロゾルの噴射流Ｅ１の側方を覆う遮蔽板２６が備えられている。これにより、排気流Ｆによって噴射流Ｅ１が乱れることを抑制し、均一な膜を形成できる。特に、噴射流が大きく流れる噴出口２４の長手方向の側方で流れを遮るように遮蔽板２６を設置することで効果的に噴射流Ｅ１の乱れを抑制できる。また、遮蔽板２６が、成膜チャンバ２０内部での排気口２１に向かう排気流Ｆに対して交差方向に配されている。また、遮蔽板２６は一対が噴射流Ｅ１を挟んで互いに対向して設けられている。また、遮蔽板２６は噴射流Ｅ１に相対する内側面が凹面２６Ａとされている。
【解決手段】成膜装置１には、噴出口２５の長手方向の側方に設けられてこの噴出口２５から噴射されたエアロゾルの噴射流Ｅ１の側方を覆う遮蔽板２６が備えられている。これにより、排気流Ｆによって噴射流Ｅ１が乱れることを抑制し、均一な膜を形成できる。特に、噴射流が大きく流れる噴出口２４の長手方向の側方で流れを遮るように遮蔽板２６を設置することで効果的に噴射流Ｅ１の乱れを抑制できる。また、遮蔽板２６が、成膜チャンバ２０内部での排気口２１に向かう排気流Ｆに対して交差方向に配されている。また、遮蔽板２６は一対が噴射流Ｅ１を挟んで互いに対向して設けられている。また、遮蔽板２６は噴射流Ｅ１に相対する内側面が凹面２６Ａとされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置および成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタのインクジェットヘッド等に用いられる圧電アクチュエータの圧電膜の製造方法として、エアロゾルデポジション法（ＡＤ法）と呼ばれるものがある。これは、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電材料の微粒子を気体中に分散させたもの（エアロゾル）を基板表面に向けて噴射させ、微粒子を基板上に衝突・堆積させることにより圧電膜を形成させるものである。この製法は、圧電材料の成膜に限られず、セラミックス材料や金属材料の成膜にも利用されている。
【０００３】
例えば特許文献１（特開２００３−２９３１５９号公報）には、このようなＡＤ法を使用して成膜を行うための装置が開示されている。この装置は、エアロゾルを発生させるためのエアロゾル形成室と、発生したエアロゾルの基板への噴き付けを行うための成膜室と、成膜室の内部に備えられたノズルとを備えている。成膜室に接続された排気ポンプを作動させると、エアロゾル形成室で発生したエアロゾルは、エアロゾル形成室と成膜室との間の差圧により、高速に加速されて噴出ノズルから噴出する。噴出したエアロゾルに含まれる材料粒子は基板に衝突して堆積し、この基板上に膜を形成する。
【特許文献１】特開２００３−２９３１５９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、このような装置では、噴出ノズルから噴出したエアロゾルの流れが、排気ポンプによる排気流に引きずられて排気方向に流されることがある。このような場合には、材料粒子が排気方向に厚く堆積してしまい、均一な膜形成が阻害される。
【０００５】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＡＤ法によって成膜を行う成膜装置において、排気口の位置にかかわらず、エアロゾルの流れを安定化して均一な膜形成を行なうことのできる成膜装置および成膜方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００６】
本発明の第１の態様に従えば、成膜を行うための成膜室と、前記成膜室に接続されてこの成膜室内の気体を外部に排気する排気装置と、前記成膜室内に設けられて被処理材を保持するホルダと、前記成膜室内に設けられて、スリット状に形成された噴出口を備えるとともに材料粒子を含むエアロゾルを前記噴出口から前記被処理材に向けて噴射することにより前記被処理材上に前記材料粒子からなる膜を形成する噴出ノズルと、前記噴出口における長手方向の側方に設けられてこの噴出口から前記被処理部材に向けて噴射される前記エアロゾルの噴射流の側方を覆う遮蔽部材と、を備える成膜装置が提供される。
本発明の第２の態様に従えば、材料粒子を含むエアロゾルを調製することと、前記エアロゾルを成膜室においてノズルから噴出することと、前記ノズルから噴出されたエアロゾル噴射流をガイド部材でガイドしながら前記成膜室のホルダに保持される被処理材に導くこと、を備える成膜方法が提供される。
本発明の成膜装置および成膜方法では、遮蔽部材またはガイド部材が排気流によるエアロゾルの流れの乱れを抑制できるから、排気口の位置にかかわらず膜を均一に形成することができる。特に、エアロゾルの噴射流はスリット幅方向（短手方向）よりもスリット長さ方向（長手方向）に沿う方向に大きく流れる傾向にあるから、この長さ方向の側方でガス流を遮るように遮蔽部材またはガイド部材を設置することが効果的である。
【０００７】
本発明の成膜装置および成膜方法において、前記遮蔽部材およびガイド部材は、一対が互いに対向して設けられてもよい。この場合、一対の遮蔽部材に挟まれた領域内でエアロゾルが噴射されることとなるから、エアロゾルの噴射流をより安定化し、膜を均一に形成することができる。
【０００８】
本発明の成膜装置および成膜方法において、前記成膜室には前記排気装置が接続される排気口が備えられ、前記遮蔽部材およびガイド部材が、前記排気口に向かう前記エアロゾルの排気流に対して交差方向に配されてもよい。この場合、噴出口から排気口へと向かう気流が遮断されるから、排気流による噴射流の乱れを効果的に低減することができる。
【０００９】
本発明の成膜装置および成膜方法において、前記遮蔽部材およびガイド部材の前記噴射流に面する内側面は、前記噴射流の噴射方向に沿う方向の中心位置が前記噴射流から離れる側に凹む円弧面とされてもよい。また本発明の成膜方法において、前記エアロゾル噴射流を前記被処理材に導いた後、被処理材に衝突して跳ね返ったエアロゾルを、前記ガイド部材の内側面に沿って前記エアロゾル噴射流に合流させて循環流を発生させることを含んでもよい。この場合、被処理材に衝突して跳ね返ったエアロゾルがこの円弧面に沿って湾曲し、噴出口から被処理材に向かうエアロゾルの噴射流に合流する。このようなエアロゾルの循環により、跳ね返ったエアロゾルに含まれる、被処理材に固着しなかった材料粒子が再利用されることとなるから、成膜効率の向上が図れる。また、エアロゾル合流位置では、循環流が噴射流に対して側方からぶつかり、噴射流に対してせん断力を与え、これにより、凝集した材料粒子が破砕されて微粉化する。これにより、薄く均一で性能の良い膜を形成することができる。
【００１０】
本発明の成膜装置および成膜方法において、前記遮蔽部材およびガイド部材が、前記ホルダの被処理部材取り付け領域の側方に取り付けられてもよい。この場合、遮蔽部材またはガイド部材をノズルに取り付ける場合と比較して、ホルダに取り付け代を確保しやすいため、遮蔽部材を安定して取り付けることができる。
【００１１】
本発明の成膜装置および成膜方法において、前記遮蔽部材およびガイド部材が噴出ノズルの噴出口の側方に取り付けられてもよい。この場合、遮蔽部材またはガイド部材を噴出口から噴出するエアロゾルの噴射流の幅をカバーできるだけの大きさとすればよいから、遮蔽部材が小型で済む。
【００１２】
本発明の成膜装置および成膜方法において、前記遮蔽部材およびガイド部材が着脱可能に取り付けられてもよい。この場合、遮蔽部材またはガイド部材が汚れたり破損したりしたとき、この遮蔽部材またはガイド部材を成膜装置から取り外してメンテナンスに供することができるため、便利である。
【００１３】
本発明の成膜装置および成膜方法において、前記遮蔽部材およびガイド部材の前記内側面の硬度がＨＶ４５０以上であってもよい。このように、エアロゾルに含まれる材料粒子が衝突した際に、めり込まず跳ね返る程度の硬度としておくことによって、材料粒子が遮蔽部材またはガイド部材に固着することを防止できる。
【００１４】
本発明の成膜装置および成膜方法において、前記遮蔽部材およびガイド部材が開閉可能に取り付けられてもよい。この場合、遮蔽部材またはガイド部材を開いた状態で被処理材の取り付けおよび取り外しができ、遮蔽部材またはガイド部材を閉じた状態で成膜することができるので、便利である。
【００１５】
本発明の成膜装置において、前記排気口は、前記成膜室内において前記噴出ノズルに対して前記一対の遮蔽部材の一方と同じ側の側壁に形成されてもよい。この場合、噴出ノズルから噴出されたエアロゾルの噴射流と排気口との間が遮蔽部材によって遮られるので、排気流による噴射流の乱れを効果的に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
＜第１実施形態＞
以下、本発明を具体化した第１実施形態について、図１〜図５を参照しつつ詳細に説明する。
【００１７】
なお、以下の説明において、噴出ノズル２４から基板Ｂに向けて吹き付けられるエアロゾルの噴射流Ｅ１に沿う方向（図１において紙面の上下方向）をＺ軸方向とし、このＺ軸と直交する方向のうち噴出ノズル２４における噴出口２５の長手方向に沿う方向（図５において紙面の左右方向）をＸ軸方向、短手方向に沿う方向（図５において紙面の上下方向）をＹ軸方向とする。
【００１８】
図１には、本発明を具体化した成膜装置１の概略図を示す。この成膜装置１は、材料粒子Ｍをキャリアガスに分散させてエアロゾルを形成するエアロゾル発生器１０、およびエアロゾルを噴出ノズル２４から噴出させて基板に付着させるための成膜チャンバ２０（成膜室）を備えている。
【００１９】
エアロゾル発生器１０には、内部に材料粒子Ｍを収容可能なエアロゾル室１１と、このエアロゾル室１１に取り付けられてエアロゾル室１１を振動する加振装置１２とが備えられている。エアロゾル室１１には、キャリアガスを導入するためのガスボンベＧが導入管１３を介して接続されている。導入管１３の先端はエアロゾル室１１内部において底面付近に位置し、材料粒子Ｍ中に埋没するようにされている。キャリアガスとしては、例えばヘリウム、アルゴン、窒素等の不活性ガスや空気、酸素等を使用することができる。
【００２０】
成膜チャンバ２０は矩形箱状に形成されており、その側壁部２０Ａには排気口２１が開口されている。この排気口２１には、成膜チャンバ２０内を減圧するための真空ポンプＰ（排気装置）が、成膜後のエアロゾルから材料粒子Ｍを回収するための粉体回収装置３０を介して接続されている。
【００２１】
この成膜チャンバ２０の内部には、基板Ｂ（被処理材）を支持するためのステージ２２（ホルダ）と、このステージ２２の下方に設置された噴出ノズル２４が備えられている。
【００２２】
噴出ノズル２４は、全体として上下方向（Ｚ軸方向）に延在する円筒状に形成されており、図５に示すように、上側の開口部は、スリット状の噴出口２５とされている。また、下側の開口部はエアロゾル供給管１４を介してエアロゾル室１１に接続されており、エアロゾル室１１内のエアロゾルがエアロゾル供給管１４を通って噴出ノズル２４に供給されるようになっている。
【００２３】
図２に示すように、ステージ２２は矩形板状をなし、ステージ移動機構２３によって水平姿勢で天井から吊り下げられて、下面側に基板Ｂを保持することができるようになっている。このステージ２２は基板Ｂよりも一回り大きく形成され、これにより、取り付けられた基板Ｂの端縁からのステージ２２の側方への張り出し分が後述の遮蔽板２６を取り付けるための取り付け代として確保されており、ここには、下面側に開口するねじ穴２９が設けられている。
【００２４】
ステージ移動機構２３は、図示しない制御装置からの指令に応じて駆動されるものであり、ステージ２２の板面と平行な面内において、このステージ２２を、噴出ノズル２４における噴出口２５の長手方向（Ｘ軸方向）および短手方向（Ｙ軸方向）に沿った方向に移動させる。これにより、噴出ノズル２４は基板Ｂに対して相対移動可能とされている。すなわち、基板Ｂを噴出ノズル２４における噴出口２５の短手方向（走査方向）に沿う方向に直線移動させると、噴出ノズル２４が基板Ｂの面上を走査し、基板Ｂを噴出口２５の長手方向に沿う方向に直線移動させると、走査経路の変更がなされる。このようにして、噴出ノズル２４の基板Ｂに対する相対位置を少しずつずらしながら複数回往復走査させることにより、基板Ｂの全面に渡ってエアロゾルの吹き付けを行うことができる。
【００２５】
図３に示すように、ステージ２２には、噴出口２５から基板Ｂに向けて上方に噴射されるエアロゾルの噴射流Ｅ１の側方を遮蔽する一対の遮蔽板２６（遮蔽部材）が、基板Ｂを挟んで噴出口２５の長手方向に沿う方向に並んで取り付けられている。遮蔽板２６は、矩形状のステンレス板からなり、側面（ＸＺ平面）から見て円弧状となるように湾曲されている。２枚の遮蔽板２６は、互いに凹面２６Ａ側が内側を向き、かつ、その幅方向（円弧の周方向と交差方向）が噴出ノズル２４における噴出口２５の短手方向（Ｙ軸方向）に沿う姿勢で、ステージ２２の端縁部から垂下されている。すなわち、一対の遮蔽板２６は、円弧状の凹面２６Ａが間にエアロゾルの噴射流Ｅ１を挟んで互いに向かい合うように設置されている。そして、これら凹面２６Ａは、円弧状に形成されることによって、噴射流Ｅ１の噴射方向（Ｚ軸方向）において略中心となる位置が噴射流Ｅ１から最も離れるように凹んでいる。
【００２６】
図２に示すように、遮蔽板２６の外周面上端部はステージ２２においてこの遮蔽板２６が取り付けられる端縁の角部の形状に合わせて切り欠かれており、この切り欠き部２７の下側の壁部には、ねじＳを通すための貫通孔２８が上下方向（Ｚ軸方向）に貫通して設けられている。そして、この切り欠き部２７をステージ２２の端縁にあてがい、貫通孔２８からねじＳを通してステージ２２のねじ穴２９にねじ付けることにより、遮蔽板２６がステージ２２に着脱可能に固定される。
【００２７】
図２に示すステージ２２に取り付けられる基板Ｂの端縁と遮蔽板２６の内側の端縁との距離Ｄ１はおおよそ３ｍｍ以下、図３に示す噴出ノズル２４の上端縁と遮蔽板２６の下端縁との距離Ｄ２は上下方向（Ｚ軸方向）におおよそ±２ｍｍの範囲、図４に示す遮蔽板２６の幅Ｄ３は噴出ノズル２４による成膜範囲（基板Ｂ上で材料粒子Ｍが付着する範囲）の幅Ｄ４＋５ｍｍ以内であることが好ましい。なお、この遮蔽板２６を構成するステンレス板としては、エアロゾル中の材料粒子Ｍが付着しにくいよう、例えば表面のビッカース硬度ＨＶ４５０以上のものが使用されている。
【００２８】
また、上述した排気口２１は、図１に示すように、成膜チャンバ２０において、噴出ノズル２４から見て一対の遮蔽板２６のうちいずれかが設けられた側と同じ側の側壁部２０Ａに位置している。これにより、噴出ノズル２４から噴射されたエアロゾルの噴射流Ｅ１と排気口２１との間が遮蔽板２６によって遮られるようになっている。
【００２９】
次に、上記のように構成された成膜装置１を用いて基板Ｂ上に膜を形成する手順について説明する。
【００３０】
成膜装置１を用いて材料粒子Ｍの膜を形成する際には、まず、基板Ｂをステージ２２にセットする。次いで、エアロゾル室１１の内部に材料粒子Ｍを投入する。材料粒子Ｍとしては、例えば圧電材料であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を使用することができる。
【００３１】
そして、ガスボンベＧからキャリアガスを導入して、そのガス圧で材料粒子Ｍを舞い上がらせる。それとともに、加振装置１２によってエアロゾル室１１を振動することで、材料粒子Ｍとキャリアガスとを混合してエアロゾルを発生させる。次いで、成膜チャンバ２０内を真空ポンプＰにより減圧し、エアロゾル室１１と成膜チャンバ２０との間の差圧により、エアロゾル室１１内のエアロゾルを高速に加速しつつ噴出ノズル２４から噴出させる。噴出したエアロゾルに含まれる材料粒子Ｍは基板Ｂに衝突して固着し、圧電膜を形成する。このとき、ステージ移動機構２３によってステージ２２を動かすことで基板Ｂに対する噴出ノズル２４の相対位置を少しずつずらしながらエアロゾルの吹き付けを行うことによって、基板Ｂの全面にわたって膜を形成する。基板Ｂに衝突した後のエアロゾルは、真空ポンプＰの吸引力によって排気口２１から粉体回収装置３０側へ排出される。
【００３２】
このとき、噴出ノズル２４から噴出されたエアロゾル噴射流Ｅ１が、真空ポンプＰの吸引力によって生じた排気口２１に向かう排気流Ｆに引きずられて排気口２１の方へ流されてしまうと、材料粒子Ｍが基板Ｂ上で排気口２１に近い側に厚く堆積してしまい、均一な膜形成が阻害されるおそれがある。しかし、本実施形態では、ステージ２２に遮蔽板２６が取り付けられており、噴出口２５から噴射されるエアロゾルの噴射流Ｅ１の側方が覆われている。これにより、排気流Ｆに影響されてエアロゾルの流れが乱れることを抑制できる。特に、エアロゾルは噴出口２５の長手方向（Ｘ軸方向）に沿う方向に大きく流れやすいが、本実施形態ではこの長手方向の側方で流れを遮るように、すなわち、遮蔽板２６をその板面方向が噴出口２５の短手方向（Ｙ軸方向）に沿う姿勢で配しているから、噴射流Ｅ１の乱れを効果的に抑制できる。なお、遮蔽板２６は、エアロゾルの噴射流を被処理材に導くためのガイド部材とみなすこともできる。
【００３３】
さらに、排気口２１が、成膜チャンバ２０において、噴出ノズル２４から見て一対の遮蔽板２６のうちいずれかが設けられた側と同じ側の側壁部２０Ａに位置している。すなわち、遮蔽板２６が、成膜チャンバ２０内に生じる排気口２１に向かう排気流Ｆに対して交差方向に配されている。これにより、噴出ノズル２４から排気口２１への気流が遮蔽板２６によって遮られるから、排気流Ｆによる噴射流Ｅ１の乱れを効果的に低減することができる。
【００３４】
加えて、遮蔽板２６は一対が互いに対向して設けられている。これにより、一対の遮蔽板２６に挟まれた領域内でエアロゾルが噴射されることとなるから、噴射流Ｅ１をより安定化し、膜を均一に形成することができる。
【００３５】
また図３に示すように、遮蔽板２６は側面から見て円弧状となるように湾曲しており、その内側面が円弧状の凹面２６Ａとされている。このため、基板Ｂに衝突して跳ね返ったエアロゾルがこの凹面２６Ａに沿って向きを変えられ、噴出口２５から基板Ｂに向かうエアロゾルの噴射流Ｅ１に合流する循環流Ｅ２が生じる。このようなエアロゾルの循環により、基板Ｂから跳ね返ったエアロゾルに含まれる、基板Ｂに固着しなかった材料粒子Ｍが再利用されることとなるから、材料粒子Ｍの利用効率が上がり、成膜効率の向上が図られる。また、合流位置では循環流Ｅ２が噴射流Ｅ１に対して側方からぶつかり、噴射流Ｅ１に対してせん断力を与える。これにより、噴射流Ｅ１に含まれる凝集した材料粒子Ｍが破砕されて微粉化する。これにより、薄く均一で性能の良い膜を形成することができる。
【００３６】
以上のように本実施形態によれば、成膜装置１には、噴出口２５の長手方向の側方に設けられてこの噴出口２５から噴射されたエアロゾルの噴射流Ｅ１の側方を覆う遮蔽板２６が備えられている。これにより、排気流Ｆによってエアロゾルの流れが乱れることを抑制できるから、膜を均一に形成することができる。特に、噴射流Ｅ１はスリット幅方向（噴出口２５の短手方向）よりもスリット長さ方向（同長手方向）に沿う方向に大きく流れる傾向にあるから、この長さ方向の側方でガス流を遮るように遮蔽板２６を設置することで効果的に噴射流Ｅ１の乱れを抑制している。さらに、遮蔽板２６が、噴出ノズル２４から成膜室の排気口２１に向かう排気流Ｆに対して交差方向に配されている。これにより、噴出口２５から排気口２１へと向かう気流が遮断されるから、排気流Ｆによる噴射流Ｅ１の乱れを効果的に低減することができる。
【００３７】
また、遮蔽板２６は一対が噴出ノズル２４からのエアロゾルの噴射流Ｅ１を挟んで互いに対向して設けられている。これにより、一対の遮蔽板２６に挟まれた領域内でエアロゾルが噴射されることとなるから、噴射流Ｅ１をより安定化し、膜を均一に形成することができる。
【００３８】
また、遮蔽板２６は側面から見て円弧状となるように湾曲しており、エアロゾルの噴射流Ｅ１に相対する内側面が凹面２６Ａとされている。これにより、基板Ｂに衝突して跳ね返ったエアロゾルがこの凹面２６Ａに沿って曲げられ、噴出口２５から基板Ｂに向かうエアロゾルの噴射流Ｅ１に合流する。このようなエアロゾルの循環により、跳ね返ったエアロゾルに含まれる、基板Ｂに固着しなかった材料粒子Ｍが再利用されることとなるから、成膜効率の向上が図れる。また、エアロゾル合流位置では、循環流Ｅ２が噴射流Ｅ１に対して側方からぶつかり、噴射流Ｅ１に対してせん断力を与え、これにより、凝集した材料粒子Ｍが破砕されて微粉化する。これにより、薄く均一で性能の良い膜を形成することができる。
【００３９】
また、遮蔽板２６がステージ２２に取り付けられている。このような構成によれば、ステージ２２の幅を基板Ｂよりも大きく形成することで容易に取り付け代を確保できるから、遮蔽板２６を安定して取り付けることができる。加えて、遮蔽板２６が着脱可能に取り付けられているから、遮蔽板２６が汚れたり破損したりした場合に、この遮蔽板２６を成膜装置１から取り外してメンテナンスに供することができるため、便利である。
【００４０】
また、遮蔽板２６を構成するステンレス板の硬度がＨＶ４５０以上とされている。このように、遮蔽板２６をエアロゾルに含まれる材料粒子Ｍが衝突した際に、めり込まず跳ね返る程度の硬度としておくことによって、材料粒子Ｍが遮蔽板２６に固着することを防止し、メンテナンスの手間を軽減することができる。
【００４１】
＜第２実施形態＞
以下、本発明の第２実施形態について、図６および図７を参照しつつ説明する。本実施形態の第１実施形態との主たる相違点は、遮蔽板４１がステージ２２側ではなく噴出ノズル２４側に取り付けられている点にある。なお、本実施形態においても第１実施形態と同様に、噴出ノズル２４から基板Ｂに向けて吹き付けられるエアロゾルの噴射流Ｅ１に沿う方向（図６において紙面の上下方向）をＺ軸方向とし、このＺ軸と直交する方向のうち噴出ノズル２４における噴出口２５の長手方向に沿う方向（図６において紙面の左右方向）をＸ軸方向、短手方向に沿う方向（図６において紙面に直交する方向）をＹ軸方向とする。
【００４２】
本実施形態の遮蔽板４１は、矩形状のステンレス板を側面（ＸＺ平面）から見て円弧状となるように湾曲させたものである。一方、噴出ノズル２４の上端位置には、噴出口２５の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って両外側に張り出す支持板４２が取り付けられている。そして、この支持板４２の両延出端に、２枚の遮蔽板４１が互いに凹面４１Ａ側が内側を向き、かつ、その幅方向（円弧の周方向と交差方向）が噴出ノズル２４における噴出口２５の短手方向（Ｙ軸方向）に沿う姿勢で立設されている。これにより、遮蔽板４１が噴出口２５から噴射されたエアロゾルの噴射流Ｅ１の側方を遮蔽している。
【００４３】
図６に示すように、この遮蔽板４１の上端とステージ２２の下面との距離Ｄ５は０．５ｍｍ以下であることが好ましい。なお、遮蔽板４１の厚さは上下方向中央位置が最も厚く、上端側および下端側に行くほど薄くされている。本実施形態の遮蔽板４１は噴出ノズル２４に取り付けられてステージ２２の下方に位置するものであるため、特に上端部の厚さを小さくして、遮蔽板４１がステージ２２またはこのステージ２２に取り付けられた基板Ｂにこすれない限度で凹面の上端位置がステージ２２面にできるだけ近接するようにしている。また図７に示すように、遮蔽板４１の幅Ｄ６は噴出ノズル２４の開口幅＋５ｍｍ以内であることが好ましい。その余の構成は第１実施形態と同様であるので同一の符号を付して説明を省略する。
【００４４】
このように、本実施形態においても遮蔽板４１が噴出口２５から噴射されたエアロゾルの噴射流Ｅ１の側方を遮蔽しているから、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。加えて、遮蔽板４１が噴出ノズル２４側に取り付けられている。このような構成によれば、遮蔽板４１の幅を噴出口２５から噴出するエアロゾルの噴射流Ｅ１の幅をカバーできるだけの幅とすればよいから、遮蔽板４１が小型で済む。また、遮蔽板４１で囲まれた領域の中央にノズル２４が存在するので、ステージの移動にかかわらず、常に安定した状態の循環流Ｅ２が確保される。
【００４５】
＜他の実施形態＞
本発明の技術的範囲は、上記した実施形態によって限定されるものではなく、例えば、次に記載するようなものも本発明の技術的範囲に含まれる。その他、本発明の技術的範囲は、均等の範囲にまで及ぶものである。
【００４６】
上記実施形態では、一対の遮蔽板２６、４１は、噴出ノズル２４からのエアロゾルの噴射流Ｅ１を挟んで互いに対向して設けていたが、遮蔽部材は１部材のみであっても良い。
【００４７】
上記実施形態では、遮蔽板２６、４１は側面から見て湾曲した形状のものであったが、平板状のものであっても良く、内側面のみに凹面が形成されたものであっても良い。
【００４８】
上記実施形態では、遮蔽板２６、４１としてステンレス板を使用したが、例えば樹脂等により形成された板の表面を表面硬度の大きい金属材料によって被覆したものあっても良い。
【００４９】
上記実施形態では、遮蔽板２６が着脱可能に設けられていたが、遮蔽部材は着脱不能に固定されていても構わない。
【００５０】
上記実施形態では、遮蔽板２６、４１はステージ２２またはノズル２４の支持板４２に取り付けられていたが、その部分に限られず、排気流によるエアロゾル噴射流の乱れを抑制できれば、例えば成膜室の上壁に取り付けられても良い。
【００５１】
また、本発明の成膜装置および成膜方法において、遮蔽板２６、４１が開閉可能に取り付けられてもよい。この場合、遮蔽板２６、４１を開いた状態で基板Ｂの取り付けおよび取り外しができ、遮蔽板２６、４１を閉じた状態で成膜することができるので、便利である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】第１実施形態の成膜装置の概略図
【図２】第１実施形態のステージおよび遮蔽板の側面図
【図３】第１実施形態においてエアロゾルを噴出ノズルから基板に吹き付ける様子をノズル長手側の側方から見た図
【図４】第１実施形態においてエアロゾルを噴出ノズルから基板に吹き付ける様子をノズル短手側の側方から見た図
【図５】第１実施形態においてエアロゾルを噴出ノズルから基板に吹き付ける様子を下面側から見た図
【図６】第２実施形態においてエアロゾルを噴出ノズルから基板に吹き付ける様子をノズル長手側の側方から見た図
【図７】第２実施形態においてエアロゾルを噴出ノズルから基板に吹き付ける様子をノズル短手側の側方から見た図
【符号の説明】
【００５３】
１…成膜装置
２０…成膜チャンバ（成膜室）
２１…排気口
２２…ステージ（ホルダ）
２４…噴出ノズル
２５…噴出口
２６、４１…遮蔽板（遮蔽部材）
２６Ａ、４１Ａ…凹面（円弧面）
Ｂ…基板（被処理材）
Ｅ１…噴射流
Ｆ…排気流
Ｐ…真空ポンプ（排気装置）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置および成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタのインクジェットヘッド等に用いられる圧電アクチュエータの圧電膜の製造方法として、エアロゾルデポジション法（ＡＤ法）と呼ばれるものがある。これは、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電材料の微粒子を気体中に分散させたもの（エアロゾル）を基板表面に向けて噴射させ、微粒子を基板上に衝突・堆積させることにより圧電膜を形成させるものである。この製法は、圧電材料の成膜に限られず、セラミックス材料や金属材料の成膜にも利用されている。
【０００３】
例えば特許文献１（特開２００３−２９３１５９号公報）には、このようなＡＤ法を使用して成膜を行うための装置が開示されている。この装置は、エアロゾルを発生させるためのエアロゾル形成室と、発生したエアロゾルの基板への噴き付けを行うための成膜室と、成膜室の内部に備えられたノズルとを備えている。成膜室に接続された排気ポンプを作動させると、エアロゾル形成室で発生したエアロゾルは、エアロゾル形成室と成膜室との間の差圧により、高速に加速されて噴出ノズルから噴出する。噴出したエアロゾルに含まれる材料粒子は基板に衝突して堆積し、この基板上に膜を形成する。
【特許文献１】特開２００３−２９３１５９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、このような装置では、噴出ノズルから噴出したエアロゾルの流れが、排気ポンプによる排気流に引きずられて排気方向に流されることがある。このような場合には、材料粒子が排気方向に厚く堆積してしまい、均一な膜形成が阻害される。
【０００５】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＡＤ法によって成膜を行う成膜装置において、排気口の位置にかかわらず、エアロゾルの流れを安定化して均一な膜形成を行なうことのできる成膜装置および成膜方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００６】
本発明の第１の態様に従えば、成膜を行うための成膜室と、前記成膜室に接続されてこの成膜室内の気体を外部に排気する排気装置と、前記成膜室内に設けられて被処理材を保持するホルダと、前記成膜室内に設けられて、スリット状に形成された噴出口を備えるとともに材料粒子を含むエアロゾルを前記噴出口から前記被処理材に向けて噴射することにより前記被処理材上に前記材料粒子からなる膜を形成する噴出ノズルと、前記噴出口における長手方向の側方に設けられてこの噴出口から前記被処理部材に向けて噴射される前記エアロゾルの噴射流の側方を覆う遮蔽部材と、を備える成膜装置が提供される。
本発明の第２の態様に従えば、材料粒子を含むエアロゾルを調製することと、前記エアロゾルを成膜室においてノズルから噴出することと、前記ノズルから噴出されたエアロゾル噴射流をガイド部材でガイドしながら前記成膜室のホルダに保持される被処理材に導くこと、を備える成膜方法が提供される。
本発明の成膜装置および成膜方法では、遮蔽部材またはガイド部材が排気流によるエアロゾルの流れの乱れを抑制できるから、排気口の位置にかかわらず膜を均一に形成することができる。特に、エアロゾルの噴射流はスリット幅方向（短手方向）よりもスリット長さ方向（長手方向）に沿う方向に大きく流れる傾向にあるから、この長さ方向の側方でガス流を遮るように遮蔽部材またはガイド部材を設置することが効果的である。
【０００７】
本発明の成膜装置および成膜方法において、前記遮蔽部材およびガイド部材は、一対が互いに対向して設けられてもよい。この場合、一対の遮蔽部材に挟まれた領域内でエアロゾルが噴射されることとなるから、エアロゾルの噴射流をより安定化し、膜を均一に形成することができる。
【０００８】
本発明の成膜装置および成膜方法において、前記成膜室には前記排気装置が接続される排気口が備えられ、前記遮蔽部材およびガイド部材が、前記排気口に向かう前記エアロゾルの排気流に対して交差方向に配されてもよい。この場合、噴出口から排気口へと向かう気流が遮断されるから、排気流による噴射流の乱れを効果的に低減することができる。
【０００９】
本発明の成膜装置および成膜方法において、前記遮蔽部材およびガイド部材の前記噴射流に面する内側面は、前記噴射流の噴射方向に沿う方向の中心位置が前記噴射流から離れる側に凹む円弧面とされてもよい。また本発明の成膜方法において、前記エアロゾル噴射流を前記被処理材に導いた後、被処理材に衝突して跳ね返ったエアロゾルを、前記ガイド部材の内側面に沿って前記エアロゾル噴射流に合流させて循環流を発生させることを含んでもよい。この場合、被処理材に衝突して跳ね返ったエアロゾルがこの円弧面に沿って湾曲し、噴出口から被処理材に向かうエアロゾルの噴射流に合流する。このようなエアロゾルの循環により、跳ね返ったエアロゾルに含まれる、被処理材に固着しなかった材料粒子が再利用されることとなるから、成膜効率の向上が図れる。また、エアロゾル合流位置では、循環流が噴射流に対して側方からぶつかり、噴射流に対してせん断力を与え、これにより、凝集した材料粒子が破砕されて微粉化する。これにより、薄く均一で性能の良い膜を形成することができる。
【００１０】
本発明の成膜装置および成膜方法において、前記遮蔽部材およびガイド部材が、前記ホルダの被処理部材取り付け領域の側方に取り付けられてもよい。この場合、遮蔽部材またはガイド部材をノズルに取り付ける場合と比較して、ホルダに取り付け代を確保しやすいため、遮蔽部材を安定して取り付けることができる。
【００１１】
本発明の成膜装置および成膜方法において、前記遮蔽部材およびガイド部材が噴出ノズルの噴出口の側方に取り付けられてもよい。この場合、遮蔽部材またはガイド部材を噴出口から噴出するエアロゾルの噴射流の幅をカバーできるだけの大きさとすればよいから、遮蔽部材が小型で済む。
【００１２】
本発明の成膜装置および成膜方法において、前記遮蔽部材およびガイド部材が着脱可能に取り付けられてもよい。この場合、遮蔽部材またはガイド部材が汚れたり破損したりしたとき、この遮蔽部材またはガイド部材を成膜装置から取り外してメンテナンスに供することができるため、便利である。
【００１３】
本発明の成膜装置および成膜方法において、前記遮蔽部材およびガイド部材の前記内側面の硬度がＨＶ４５０以上であってもよい。このように、エアロゾルに含まれる材料粒子が衝突した際に、めり込まず跳ね返る程度の硬度としておくことによって、材料粒子が遮蔽部材またはガイド部材に固着することを防止できる。
【００１４】
本発明の成膜装置および成膜方法において、前記遮蔽部材およびガイド部材が開閉可能に取り付けられてもよい。この場合、遮蔽部材またはガイド部材を開いた状態で被処理材の取り付けおよび取り外しができ、遮蔽部材またはガイド部材を閉じた状態で成膜することができるので、便利である。
【００１５】
本発明の成膜装置において、前記排気口は、前記成膜室内において前記噴出ノズルに対して前記一対の遮蔽部材の一方と同じ側の側壁に形成されてもよい。この場合、噴出ノズルから噴出されたエアロゾルの噴射流と排気口との間が遮蔽部材によって遮られるので、排気流による噴射流の乱れを効果的に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
＜第１実施形態＞
以下、本発明を具体化した第１実施形態について、図１〜図５を参照しつつ詳細に説明する。
【００１７】
なお、以下の説明において、噴出ノズル２４から基板Ｂに向けて吹き付けられるエアロゾルの噴射流Ｅ１に沿う方向（図１において紙面の上下方向）をＺ軸方向とし、このＺ軸と直交する方向のうち噴出ノズル２４における噴出口２５の長手方向に沿う方向（図５において紙面の左右方向）をＸ軸方向、短手方向に沿う方向（図５において紙面の上下方向）をＹ軸方向とする。
【００１８】
図１には、本発明を具体化した成膜装置１の概略図を示す。この成膜装置１は、材料粒子Ｍをキャリアガスに分散させてエアロゾルを形成するエアロゾル発生器１０、およびエアロゾルを噴出ノズル２４から噴出させて基板に付着させるための成膜チャンバ２０（成膜室）を備えている。
【００１９】
エアロゾル発生器１０には、内部に材料粒子Ｍを収容可能なエアロゾル室１１と、このエアロゾル室１１に取り付けられてエアロゾル室１１を振動する加振装置１２とが備えられている。エアロゾル室１１には、キャリアガスを導入するためのガスボンベＧが導入管１３を介して接続されている。導入管１３の先端はエアロゾル室１１内部において底面付近に位置し、材料粒子Ｍ中に埋没するようにされている。キャリアガスとしては、例えばヘリウム、アルゴン、窒素等の不活性ガスや空気、酸素等を使用することができる。
【００２０】
成膜チャンバ２０は矩形箱状に形成されており、その側壁部２０Ａには排気口２１が開口されている。この排気口２１には、成膜チャンバ２０内を減圧するための真空ポンプＰ（排気装置）が、成膜後のエアロゾルから材料粒子Ｍを回収するための粉体回収装置３０を介して接続されている。
【００２１】
この成膜チャンバ２０の内部には、基板Ｂ（被処理材）を支持するためのステージ２２（ホルダ）と、このステージ２２の下方に設置された噴出ノズル２４が備えられている。
【００２２】
噴出ノズル２４は、全体として上下方向（Ｚ軸方向）に延在する円筒状に形成されており、図５に示すように、上側の開口部は、スリット状の噴出口２５とされている。また、下側の開口部はエアロゾル供給管１４を介してエアロゾル室１１に接続されており、エアロゾル室１１内のエアロゾルがエアロゾル供給管１４を通って噴出ノズル２４に供給されるようになっている。
【００２３】
図２に示すように、ステージ２２は矩形板状をなし、ステージ移動機構２３によって水平姿勢で天井から吊り下げられて、下面側に基板Ｂを保持することができるようになっている。このステージ２２は基板Ｂよりも一回り大きく形成され、これにより、取り付けられた基板Ｂの端縁からのステージ２２の側方への張り出し分が後述の遮蔽板２６を取り付けるための取り付け代として確保されており、ここには、下面側に開口するねじ穴２９が設けられている。
【００２４】
ステージ移動機構２３は、図示しない制御装置からの指令に応じて駆動されるものであり、ステージ２２の板面と平行な面内において、このステージ２２を、噴出ノズル２４における噴出口２５の長手方向（Ｘ軸方向）および短手方向（Ｙ軸方向）に沿った方向に移動させる。これにより、噴出ノズル２４は基板Ｂに対して相対移動可能とされている。すなわち、基板Ｂを噴出ノズル２４における噴出口２５の短手方向（走査方向）に沿う方向に直線移動させると、噴出ノズル２４が基板Ｂの面上を走査し、基板Ｂを噴出口２５の長手方向に沿う方向に直線移動させると、走査経路の変更がなされる。このようにして、噴出ノズル２４の基板Ｂに対する相対位置を少しずつずらしながら複数回往復走査させることにより、基板Ｂの全面に渡ってエアロゾルの吹き付けを行うことができる。
【００２５】
図３に示すように、ステージ２２には、噴出口２５から基板Ｂに向けて上方に噴射されるエアロゾルの噴射流Ｅ１の側方を遮蔽する一対の遮蔽板２６（遮蔽部材）が、基板Ｂを挟んで噴出口２５の長手方向に沿う方向に並んで取り付けられている。遮蔽板２６は、矩形状のステンレス板からなり、側面（ＸＺ平面）から見て円弧状となるように湾曲されている。２枚の遮蔽板２６は、互いに凹面２６Ａ側が内側を向き、かつ、その幅方向（円弧の周方向と交差方向）が噴出ノズル２４における噴出口２５の短手方向（Ｙ軸方向）に沿う姿勢で、ステージ２２の端縁部から垂下されている。すなわち、一対の遮蔽板２６は、円弧状の凹面２６Ａが間にエアロゾルの噴射流Ｅ１を挟んで互いに向かい合うように設置されている。そして、これら凹面２６Ａは、円弧状に形成されることによって、噴射流Ｅ１の噴射方向（Ｚ軸方向）において略中心となる位置が噴射流Ｅ１から最も離れるように凹んでいる。
【００２６】
図２に示すように、遮蔽板２６の外周面上端部はステージ２２においてこの遮蔽板２６が取り付けられる端縁の角部の形状に合わせて切り欠かれており、この切り欠き部２７の下側の壁部には、ねじＳを通すための貫通孔２８が上下方向（Ｚ軸方向）に貫通して設けられている。そして、この切り欠き部２７をステージ２２の端縁にあてがい、貫通孔２８からねじＳを通してステージ２２のねじ穴２９にねじ付けることにより、遮蔽板２６がステージ２２に着脱可能に固定される。
【００２７】
図２に示すステージ２２に取り付けられる基板Ｂの端縁と遮蔽板２６の内側の端縁との距離Ｄ１はおおよそ３ｍｍ以下、図３に示す噴出ノズル２４の上端縁と遮蔽板２６の下端縁との距離Ｄ２は上下方向（Ｚ軸方向）におおよそ±２ｍｍの範囲、図４に示す遮蔽板２６の幅Ｄ３は噴出ノズル２４による成膜範囲（基板Ｂ上で材料粒子Ｍが付着する範囲）の幅Ｄ４＋５ｍｍ以内であることが好ましい。なお、この遮蔽板２６を構成するステンレス板としては、エアロゾル中の材料粒子Ｍが付着しにくいよう、例えば表面のビッカース硬度ＨＶ４５０以上のものが使用されている。
【００２８】
また、上述した排気口２１は、図１に示すように、成膜チャンバ２０において、噴出ノズル２４から見て一対の遮蔽板２６のうちいずれかが設けられた側と同じ側の側壁部２０Ａに位置している。これにより、噴出ノズル２４から噴射されたエアロゾルの噴射流Ｅ１と排気口２１との間が遮蔽板２６によって遮られるようになっている。
【００２９】
次に、上記のように構成された成膜装置１を用いて基板Ｂ上に膜を形成する手順について説明する。
【００３０】
成膜装置１を用いて材料粒子Ｍの膜を形成する際には、まず、基板Ｂをステージ２２にセットする。次いで、エアロゾル室１１の内部に材料粒子Ｍを投入する。材料粒子Ｍとしては、例えば圧電材料であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を使用することができる。
【００３１】
そして、ガスボンベＧからキャリアガスを導入して、そのガス圧で材料粒子Ｍを舞い上がらせる。それとともに、加振装置１２によってエアロゾル室１１を振動することで、材料粒子Ｍとキャリアガスとを混合してエアロゾルを発生させる。次いで、成膜チャンバ２０内を真空ポンプＰにより減圧し、エアロゾル室１１と成膜チャンバ２０との間の差圧により、エアロゾル室１１内のエアロゾルを高速に加速しつつ噴出ノズル２４から噴出させる。噴出したエアロゾルに含まれる材料粒子Ｍは基板Ｂに衝突して固着し、圧電膜を形成する。このとき、ステージ移動機構２３によってステージ２２を動かすことで基板Ｂに対する噴出ノズル２４の相対位置を少しずつずらしながらエアロゾルの吹き付けを行うことによって、基板Ｂの全面にわたって膜を形成する。基板Ｂに衝突した後のエアロゾルは、真空ポンプＰの吸引力によって排気口２１から粉体回収装置３０側へ排出される。
【００３２】
このとき、噴出ノズル２４から噴出されたエアロゾル噴射流Ｅ１が、真空ポンプＰの吸引力によって生じた排気口２１に向かう排気流Ｆに引きずられて排気口２１の方へ流されてしまうと、材料粒子Ｍが基板Ｂ上で排気口２１に近い側に厚く堆積してしまい、均一な膜形成が阻害されるおそれがある。しかし、本実施形態では、ステージ２２に遮蔽板２６が取り付けられており、噴出口２５から噴射されるエアロゾルの噴射流Ｅ１の側方が覆われている。これにより、排気流Ｆに影響されてエアロゾルの流れが乱れることを抑制できる。特に、エアロゾルは噴出口２５の長手方向（Ｘ軸方向）に沿う方向に大きく流れやすいが、本実施形態ではこの長手方向の側方で流れを遮るように、すなわち、遮蔽板２６をその板面方向が噴出口２５の短手方向（Ｙ軸方向）に沿う姿勢で配しているから、噴射流Ｅ１の乱れを効果的に抑制できる。なお、遮蔽板２６は、エアロゾルの噴射流を被処理材に導くためのガイド部材とみなすこともできる。
【００３３】
さらに、排気口２１が、成膜チャンバ２０において、噴出ノズル２４から見て一対の遮蔽板２６のうちいずれかが設けられた側と同じ側の側壁部２０Ａに位置している。すなわち、遮蔽板２６が、成膜チャンバ２０内に生じる排気口２１に向かう排気流Ｆに対して交差方向に配されている。これにより、噴出ノズル２４から排気口２１への気流が遮蔽板２６によって遮られるから、排気流Ｆによる噴射流Ｅ１の乱れを効果的に低減することができる。
【００３４】
加えて、遮蔽板２６は一対が互いに対向して設けられている。これにより、一対の遮蔽板２６に挟まれた領域内でエアロゾルが噴射されることとなるから、噴射流Ｅ１をより安定化し、膜を均一に形成することができる。
【００３５】
また図３に示すように、遮蔽板２６は側面から見て円弧状となるように湾曲しており、その内側面が円弧状の凹面２６Ａとされている。このため、基板Ｂに衝突して跳ね返ったエアロゾルがこの凹面２６Ａに沿って向きを変えられ、噴出口２５から基板Ｂに向かうエアロゾルの噴射流Ｅ１に合流する循環流Ｅ２が生じる。このようなエアロゾルの循環により、基板Ｂから跳ね返ったエアロゾルに含まれる、基板Ｂに固着しなかった材料粒子Ｍが再利用されることとなるから、材料粒子Ｍの利用効率が上がり、成膜効率の向上が図られる。また、合流位置では循環流Ｅ２が噴射流Ｅ１に対して側方からぶつかり、噴射流Ｅ１に対してせん断力を与える。これにより、噴射流Ｅ１に含まれる凝集した材料粒子Ｍが破砕されて微粉化する。これにより、薄く均一で性能の良い膜を形成することができる。
【００３６】
以上のように本実施形態によれば、成膜装置１には、噴出口２５の長手方向の側方に設けられてこの噴出口２５から噴射されたエアロゾルの噴射流Ｅ１の側方を覆う遮蔽板２６が備えられている。これにより、排気流Ｆによってエアロゾルの流れが乱れることを抑制できるから、膜を均一に形成することができる。特に、噴射流Ｅ１はスリット幅方向（噴出口２５の短手方向）よりもスリット長さ方向（同長手方向）に沿う方向に大きく流れる傾向にあるから、この長さ方向の側方でガス流を遮るように遮蔽板２６を設置することで効果的に噴射流Ｅ１の乱れを抑制している。さらに、遮蔽板２６が、噴出ノズル２４から成膜室の排気口２１に向かう排気流Ｆに対して交差方向に配されている。これにより、噴出口２５から排気口２１へと向かう気流が遮断されるから、排気流Ｆによる噴射流Ｅ１の乱れを効果的に低減することができる。
【００３７】
また、遮蔽板２６は一対が噴出ノズル２４からのエアロゾルの噴射流Ｅ１を挟んで互いに対向して設けられている。これにより、一対の遮蔽板２６に挟まれた領域内でエアロゾルが噴射されることとなるから、噴射流Ｅ１をより安定化し、膜を均一に形成することができる。
【００３８】
また、遮蔽板２６は側面から見て円弧状となるように湾曲しており、エアロゾルの噴射流Ｅ１に相対する内側面が凹面２６Ａとされている。これにより、基板Ｂに衝突して跳ね返ったエアロゾルがこの凹面２６Ａに沿って曲げられ、噴出口２５から基板Ｂに向かうエアロゾルの噴射流Ｅ１に合流する。このようなエアロゾルの循環により、跳ね返ったエアロゾルに含まれる、基板Ｂに固着しなかった材料粒子Ｍが再利用されることとなるから、成膜効率の向上が図れる。また、エアロゾル合流位置では、循環流Ｅ２が噴射流Ｅ１に対して側方からぶつかり、噴射流Ｅ１に対してせん断力を与え、これにより、凝集した材料粒子Ｍが破砕されて微粉化する。これにより、薄く均一で性能の良い膜を形成することができる。
【００３９】
また、遮蔽板２６がステージ２２に取り付けられている。このような構成によれば、ステージ２２の幅を基板Ｂよりも大きく形成することで容易に取り付け代を確保できるから、遮蔽板２６を安定して取り付けることができる。加えて、遮蔽板２６が着脱可能に取り付けられているから、遮蔽板２６が汚れたり破損したりした場合に、この遮蔽板２６を成膜装置１から取り外してメンテナンスに供することができるため、便利である。
【００４０】
また、遮蔽板２６を構成するステンレス板の硬度がＨＶ４５０以上とされている。このように、遮蔽板２６をエアロゾルに含まれる材料粒子Ｍが衝突した際に、めり込まず跳ね返る程度の硬度としておくことによって、材料粒子Ｍが遮蔽板２６に固着することを防止し、メンテナンスの手間を軽減することができる。
【００４１】
＜第２実施形態＞
以下、本発明の第２実施形態について、図６および図７を参照しつつ説明する。本実施形態の第１実施形態との主たる相違点は、遮蔽板４１がステージ２２側ではなく噴出ノズル２４側に取り付けられている点にある。なお、本実施形態においても第１実施形態と同様に、噴出ノズル２４から基板Ｂに向けて吹き付けられるエアロゾルの噴射流Ｅ１に沿う方向（図６において紙面の上下方向）をＺ軸方向とし、このＺ軸と直交する方向のうち噴出ノズル２４における噴出口２５の長手方向に沿う方向（図６において紙面の左右方向）をＸ軸方向、短手方向に沿う方向（図６において紙面に直交する方向）をＹ軸方向とする。
【００４２】
本実施形態の遮蔽板４１は、矩形状のステンレス板を側面（ＸＺ平面）から見て円弧状となるように湾曲させたものである。一方、噴出ノズル２４の上端位置には、噴出口２５の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って両外側に張り出す支持板４２が取り付けられている。そして、この支持板４２の両延出端に、２枚の遮蔽板４１が互いに凹面４１Ａ側が内側を向き、かつ、その幅方向（円弧の周方向と交差方向）が噴出ノズル２４における噴出口２５の短手方向（Ｙ軸方向）に沿う姿勢で立設されている。これにより、遮蔽板４１が噴出口２５から噴射されたエアロゾルの噴射流Ｅ１の側方を遮蔽している。
【００４３】
図６に示すように、この遮蔽板４１の上端とステージ２２の下面との距離Ｄ５は０．５ｍｍ以下であることが好ましい。なお、遮蔽板４１の厚さは上下方向中央位置が最も厚く、上端側および下端側に行くほど薄くされている。本実施形態の遮蔽板４１は噴出ノズル２４に取り付けられてステージ２２の下方に位置するものであるため、特に上端部の厚さを小さくして、遮蔽板４１がステージ２２またはこのステージ２２に取り付けられた基板Ｂにこすれない限度で凹面の上端位置がステージ２２面にできるだけ近接するようにしている。また図７に示すように、遮蔽板４１の幅Ｄ６は噴出ノズル２４の開口幅＋５ｍｍ以内であることが好ましい。その余の構成は第１実施形態と同様であるので同一の符号を付して説明を省略する。
【００４４】
このように、本実施形態においても遮蔽板４１が噴出口２５から噴射されたエアロゾルの噴射流Ｅ１の側方を遮蔽しているから、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。加えて、遮蔽板４１が噴出ノズル２４側に取り付けられている。このような構成によれば、遮蔽板４１の幅を噴出口２５から噴出するエアロゾルの噴射流Ｅ１の幅をカバーできるだけの幅とすればよいから、遮蔽板４１が小型で済む。また、遮蔽板４１で囲まれた領域の中央にノズル２４が存在するので、ステージの移動にかかわらず、常に安定した状態の循環流Ｅ２が確保される。
【００４５】
＜他の実施形態＞
本発明の技術的範囲は、上記した実施形態によって限定されるものではなく、例えば、次に記載するようなものも本発明の技術的範囲に含まれる。その他、本発明の技術的範囲は、均等の範囲にまで及ぶものである。
【００４６】
上記実施形態では、一対の遮蔽板２６、４１は、噴出ノズル２４からのエアロゾルの噴射流Ｅ１を挟んで互いに対向して設けていたが、遮蔽部材は１部材のみであっても良い。
【００４７】
上記実施形態では、遮蔽板２６、４１は側面から見て湾曲した形状のものであったが、平板状のものであっても良く、内側面のみに凹面が形成されたものであっても良い。
【００４８】
上記実施形態では、遮蔽板２６、４１としてステンレス板を使用したが、例えば樹脂等により形成された板の表面を表面硬度の大きい金属材料によって被覆したものあっても良い。
【００４９】
上記実施形態では、遮蔽板２６が着脱可能に設けられていたが、遮蔽部材は着脱不能に固定されていても構わない。
【００５０】
上記実施形態では、遮蔽板２６、４１はステージ２２またはノズル２４の支持板４２に取り付けられていたが、その部分に限られず、排気流によるエアロゾル噴射流の乱れを抑制できれば、例えば成膜室の上壁に取り付けられても良い。
【００５１】
また、本発明の成膜装置および成膜方法において、遮蔽板２６、４１が開閉可能に取り付けられてもよい。この場合、遮蔽板２６、４１を開いた状態で基板Ｂの取り付けおよび取り外しができ、遮蔽板２６、４１を閉じた状態で成膜することができるので、便利である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】第１実施形態の成膜装置の概略図
【図２】第１実施形態のステージおよび遮蔽板の側面図
【図３】第１実施形態においてエアロゾルを噴出ノズルから基板に吹き付ける様子をノズル長手側の側方から見た図
【図４】第１実施形態においてエアロゾルを噴出ノズルから基板に吹き付ける様子をノズル短手側の側方から見た図
【図５】第１実施形態においてエアロゾルを噴出ノズルから基板に吹き付ける様子を下面側から見た図
【図６】第２実施形態においてエアロゾルを噴出ノズルから基板に吹き付ける様子をノズル長手側の側方から見た図
【図７】第２実施形態においてエアロゾルを噴出ノズルから基板に吹き付ける様子をノズル短手側の側方から見た図
【符号の説明】
【００５３】
１…成膜装置
２０…成膜チャンバ（成膜室）
２１…排気口
２２…ステージ（ホルダ）
２４…噴出ノズル
２５…噴出口
２６、４１…遮蔽板（遮蔽部材）
２６Ａ、４１Ａ…凹面（円弧面）
Ｂ…基板（被処理材）
Ｅ１…噴射流
Ｆ…排気流
Ｐ…真空ポンプ（排気装置）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜を行うための成膜室と、
前記成膜室に接続されてこの成膜室内の気体を外部に排気する排気装置と、
前記成膜室内に設けられて被処理材を保持するホルダと、
前記成膜室内に設けられて、スリット状に形成された噴出口を備えるとともに材料粒子を含むエアロゾルを前記噴出口から前記被処理材に向けて噴射することにより前記被処理材上に前記材料粒子からなる膜を形成する噴出ノズルと、
前記噴出口における長手方向の側方に設けられてこの噴出口から前記被処理部材に向けて噴射される前記エアロゾルの噴射流の側方を覆う遮蔽部材と、
を備える成膜装置。
【請求項２】
前記遮蔽部材は、一対が互いに対向して設けられている請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記成膜室には前記排気装置が接続される排気口が備えられ、前記遮蔽部材が、前記排気口に向かう前記エアロゾルの排気流に対して交差方向に配される請求項１に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記遮蔽部材において前記噴射流に面する内側面が、前記噴射流の噴射方向に沿う方向の中心位置が前記噴射流から離れる側に凹む円弧面である請求項１に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記遮蔽部材が、前記ホルダの被処理部材取り付け領域の側方に取り付けられている請求項１に記載の成膜装置。
【請求項６】
前記遮蔽部材が、前記噴出ノズルの噴出口の側方に取り付けられている請求項１に記載の成膜装置。
【請求項７】
前記遮蔽部材が、着脱可能に取り付けられている請求項１に記載の成膜装置。
【請求項８】
前記遮蔽部材の前記内側面の硬度がＨＶ４５０以上である請求項４に記載の成膜装置。
【請求項９】
前記遮蔽部材が、開閉可能に取り付けられている請求項１に記載の成膜装置。
【請求項１０】
前記排気口は、前記成膜室内において前記噴出ノズルに対して前記一対の遮蔽部材の一方と同じ側の側壁に形成されている請求項３に記載の成膜装置。
【請求項１１】
材料粒子を含むエアロゾルを調製することと、
前記エアロゾルを成膜室においてノズルから噴出することと、
前記ノズルから噴出されたエアロゾル噴射流をガイド部材でガイドしながら前記成膜室のホルダに保持される被処理材に導くこと、
を備える成膜方法。
【請求項１２】
前記ガイド部材は、一対が互いに対向して設けられている請求項１１に記載の成膜方法。
【請求項１３】
前記成膜室には排気装置が接続される排気口が備えられ、前記ガイド部材が、前記排気口に向かう前記エアロゾルの排気流に対して交差方向に配置される請求項１１に記載の成膜方法。
【請求項１４】
前記ガイド部材において前記噴射流に面する内側面が、前記噴射流の噴射方向に沿う方向の中心位置が前記噴射流から離れる側に凹む円弧面である請求項１１に記載の成膜方法。
【請求項１５】
前記エアロゾル噴射流を前記被処理材に導いた後、被処理材に衝突して跳ね返ったエアロゾルを、前記ガイド部材の内側面に沿って前記エアロゾル噴射流に合流させて循環流を発生させることを含む請求項１４に記載の成膜方法。
【請求項１６】
前記ガイド部材が、前記ホルダの被処理部材取り付け領域の側方に取り付けられている請求項１１に記載の成膜方法。
【請求項１７】
前記ガイド部材が、前記噴出ノズルの噴出口の側方に取り付けられている請求項１１に記載の成膜方法。
【請求項１８】
前記ガイド部材が、着脱可能に取り付けられている請求項１１に記載の成膜方法。
【請求項１９】
前記ガイド部材の前記内側面の硬度がＨＶ４５０以上である請求項１４に記載の成膜方法。
【請求項２０】
前記ガイド部材が、開閉可能に取り付けられている請求項１１に記載の成膜方法。
【請求項１】
成膜を行うための成膜室と、
前記成膜室に接続されてこの成膜室内の気体を外部に排気する排気装置と、
前記成膜室内に設けられて被処理材を保持するホルダと、
前記成膜室内に設けられて、スリット状に形成された噴出口を備えるとともに材料粒子を含むエアロゾルを前記噴出口から前記被処理材に向けて噴射することにより前記被処理材上に前記材料粒子からなる膜を形成する噴出ノズルと、
前記噴出口における長手方向の側方に設けられてこの噴出口から前記被処理部材に向けて噴射される前記エアロゾルの噴射流の側方を覆う遮蔽部材と、
を備える成膜装置。
【請求項２】
前記遮蔽部材は、一対が互いに対向して設けられている請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記成膜室には前記排気装置が接続される排気口が備えられ、前記遮蔽部材が、前記排気口に向かう前記エアロゾルの排気流に対して交差方向に配される請求項１に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記遮蔽部材において前記噴射流に面する内側面が、前記噴射流の噴射方向に沿う方向の中心位置が前記噴射流から離れる側に凹む円弧面である請求項１に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記遮蔽部材が、前記ホルダの被処理部材取り付け領域の側方に取り付けられている請求項１に記載の成膜装置。
【請求項６】
前記遮蔽部材が、前記噴出ノズルの噴出口の側方に取り付けられている請求項１に記載の成膜装置。
【請求項７】
前記遮蔽部材が、着脱可能に取り付けられている請求項１に記載の成膜装置。
【請求項８】
前記遮蔽部材の前記内側面の硬度がＨＶ４５０以上である請求項４に記載の成膜装置。
【請求項９】
前記遮蔽部材が、開閉可能に取り付けられている請求項１に記載の成膜装置。
【請求項１０】
前記排気口は、前記成膜室内において前記噴出ノズルに対して前記一対の遮蔽部材の一方と同じ側の側壁に形成されている請求項３に記載の成膜装置。
【請求項１１】
材料粒子を含むエアロゾルを調製することと、
前記エアロゾルを成膜室においてノズルから噴出することと、
前記ノズルから噴出されたエアロゾル噴射流をガイド部材でガイドしながら前記成膜室のホルダに保持される被処理材に導くこと、
を備える成膜方法。
【請求項１２】
前記ガイド部材は、一対が互いに対向して設けられている請求項１１に記載の成膜方法。
【請求項１３】
前記成膜室には排気装置が接続される排気口が備えられ、前記ガイド部材が、前記排気口に向かう前記エアロゾルの排気流に対して交差方向に配置される請求項１１に記載の成膜方法。
【請求項１４】
前記ガイド部材において前記噴射流に面する内側面が、前記噴射流の噴射方向に沿う方向の中心位置が前記噴射流から離れる側に凹む円弧面である請求項１１に記載の成膜方法。
【請求項１５】
前記エアロゾル噴射流を前記被処理材に導いた後、被処理材に衝突して跳ね返ったエアロゾルを、前記ガイド部材の内側面に沿って前記エアロゾル噴射流に合流させて循環流を発生させることを含む請求項１４に記載の成膜方法。
【請求項１６】
前記ガイド部材が、前記ホルダの被処理部材取り付け領域の側方に取り付けられている請求項１１に記載の成膜方法。
【請求項１７】
前記ガイド部材が、前記噴出ノズルの噴出口の側方に取り付けられている請求項１１に記載の成膜方法。
【請求項１８】
前記ガイド部材が、着脱可能に取り付けられている請求項１１に記載の成膜方法。
【請求項１９】
前記ガイド部材の前記内側面の硬度がＨＶ４５０以上である請求項１４に記載の成膜方法。
【請求項２０】
前記ガイド部材が、開閉可能に取り付けられている請求項１１に記載の成膜方法。
【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２００７−８４９２５（Ｐ２００７−８４９２５Ａ）
【公開日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２２７８６１（Ｐ２００６−２２７８６１）
【出願日】平成１８年８月２４日（２００６．８．２４）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月２４日（２００６．８．２４）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
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