膜形成方法
【課題】 基板上に粒子を噴射して形成する膜の厚さの均一性を向上することができる成膜方法を提供する。
【解決手段】 成膜材料の粒子を多数含むエアロゾルを搬送管の一端から導入し、前記搬送管の他端から該他端に対向して配置された基板に向けて前記エアロゾルを噴射することで、前記基板上に前記成膜材料を成膜する膜形成方法において、前記搬送管の一端と他端との間から、粒子濃度が、前記エアロゾルの粒子濃度の１０％以下であるガスを導入する。
【解決手段】 成膜材料の粒子を多数含むエアロゾルを搬送管の一端から導入し、前記搬送管の他端から該他端に対向して配置された基板に向けて前記エアロゾルを噴射することで、前記基板上に前記成膜材料を成膜する膜形成方法において、前記搬送管の一端と他端との間から、粒子濃度が、前記エアロゾルの粒子濃度の１０％以下であるガスを導入する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に膜を形成する成膜方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、エアロゾルを、差圧を利用して搬送管中を搬送させて基板上に噴射し、該基板上にエアロゾル中に含まれる粒子を構成する材料からなる膜を形成する成膜方法が知られている。
【０００３】
２種類の材料を含む膜を成膜するために、互いに異なる材料の粒子を含む２種類のエアロゾルを搬送管の途中で合流させる方法が、特許文献１に開示されている。
【０００４】
また、比較的大きな面積の複合構造物を形成する際に基板上に堆積する膜を均一な厚さで形成することを目的に、搬送管の先端に取り付けられたノズルの、エアロゾルの通過空間の断面形状および断面積を制御することが特許文献２に開示されている。
【特許文献１】特開平６−１５８３０６号公報
【特許文献２】特開２００３−２４７０８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示された構成によると、２種類のエアロゾルが混合する箇所において、粒子どうしが接触することで、最終的に搬送管の先端から噴射される粒子の、粒径のばらつきが大きくなる場合がある。これにより、基板上に形成される膜の厚さがばらつく場合がある。
【０００６】
また、特許文献２に開示された構成によると、そもそもノズルに導入されるエアロゾルの粒子濃度のばらつきが大きいと、ノズルから基板上に噴射される粒子濃度のばらつきも大きくなる。従って、基板上に厚さが均一な膜を形成することが困難な場合がある。
【０００７】
そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、エアロゾルを用いて基板上に膜を形成する方法において、厚さのばらつきを低減した膜を形成することができる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明は、成膜材料の粒子を多数含むエアロゾルを搬送管の一端から導入し、前記搬送管の他端から該他端に対向して配置された基板に向けて前記エアロゾルを噴射することで、前記基板上に前記成膜材料を成膜する膜形成方法において、前記搬送管の一端と他端との間から、粒子濃度が、前記エアロゾルの粒子濃度の１０％以下であるガスを導入することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、搬送管内におけるエアロゾル中の粒子の濃度分布のばらつきを低減することができるため、基板上に形成される膜の厚さを均一にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施の形態における成膜装置に関して説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、その相対配置などは、特に記載がない限りはこの発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１１】
図１に、本発明の実施の形態における成膜装置の模式図を示す。図１において、１はエアロゾル生成室（第１のチャンバ−）、２は成膜室（第２のチャンバ−）、３は搬送管、４は粒子攪拌部、５はガス流入管、６はマスフローコントローラ、７はステージ、８は基板、９は排気装置、１０は複数の粒子、１３はガス導入管を示す。
【００１２】
エアロゾル生成室１には、成膜材料の複数の粒子１０が予め配置される。また、エアロゾル生成室１は、エアロゾル生成室１にガスを流入するガス流入管５を備える。ガス流入管５には、マスフローコントローラ６が備えられ、エアロゾル生成室１に流入するガスの量を調整することができる。また、エアロゾル生成室１から成膜室２にエアロゾルを搬送する搬送管３の一方の端部が、エアロゾル生成室１内に配置される。
【００１３】
搬送管３の他方の端部は、成膜室２内に配置される。成膜室２内には、膜をその上に形成する基板８と基板８を移動させるステージ７とを備え、また成膜室２内のガスを排出する排気装置９を備える。
【００１４】
搬送管３には、ガス導入管１３が結合されており、ガス導入管１３から搬送管３内へガス（攪拌ガス）が導入される。ガス導入管１３から導入される攪拌ガスは、膜を形成するための成膜材料を含む粒子を含んでもよい（即ちエアロゾルであってもよい）。しかし、該ガスに含まれる粒子の濃度を、エアロゾル生成室１から搬送管３に導入されるエアロゾルの濃度（エアロゾル中に含まれる粒子濃度）の１０％以下とする。これにより、噴射されるエアロゾル中の粒子の平均粒径が大きくなることを防ぎ、形成する膜の厚さのばらつきを抑えることができる。
【００１５】
この導入される攪拌ガスにより、エアロゾル生成室１から成膜室２に搬送される複数の粒子は、粒子攪拌部４における搬送管３とガス導入管１３との結合部（搬送管３の攪拌ガスが導入される部分）を通過するときに攪拌される。
【００１６】
図１に示す本発明に係る成膜装置は、搬送管３にガス導入管１３を介して攪拌ガスを流入することにより搬送管３内を通るエアロゾルを攪拌させ、搬送管３の断面における粒子濃度の分布のばらつきを低減する。これにより、成膜室２内に位置する搬送管３の端部の形状によらず、基板８の表面上に形成する膜の厚さのばらつきを低減することができる。
【００１７】
次に、本発明の実施の形態における成膜装置を用いた膜の形成方法を説明する。
【００１８】
（工程Ａ）
予め、成膜材料の複数の粒子１０を、エアロゾル生成室１内に用意する。
【００１９】
予め用意する複数の粒子１０の各々の粒径は、１ｎｍ以上１０μｍ以下が好ましいが、基板８上に膜厚の均一性に優れた膜を形成するためには、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下がより好ましい。複数の粒子１０の材料としては、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ等の金属またはこれらの組み合わせによる合金材料が挙げられる。また、ＭｇＯ、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣｕＯ、ＰＺＴ等の金属酸化物、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＴａＣ、ＳｉＣ、ＷＣ等の炭化物、ＨｆＢ２、ＺｒＢ２、ＬａＢ６、ＣｅＢ６、ＹＢ４、ＧｄＢ４等の硼化物、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ等の窒化物も用いることができる。更に、Ｓｉ、Ｇｅ等の半導体、グラファイト、アモルファスカーボン等の炭素等を用いてもよい。複数の粒子１０の材料は、上記の材料の組み合わせであってもよい。
【００２０】
（工程Ｂ）
次に、エアロゾル生成室１にガス流入管５を介してガスを流入し、複数の粒子１０を浮遊させてエアロゾルを生成する。
【００２１】
エアロゾル生成室１に導入するガスとしては、ヘリウムガス、アルゴンガス、窒素ガス、窒素−水素混合ガス、空気を例示することができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。尚、エアロゾル中の粒子濃度の実用的な範囲としては、１０個／ｃｍ３以上１０１０個／ｃｍ３以下であることが好ましい。
【００２２】
尚、図１では、予め用意した粒子からエアロゾルを生成する成膜装置を示したが、本発明に係る成膜装置には、成膜材料をアーク放電等の加熱手段を用いて蒸発させ、気体中で粒子化することでエアロゾルを生成する、蒸発法を適用することもできる。
【００２３】
図２に、蒸発法を適用した成膜装置を示す。図１中の部材と同じ部材には同じ符号を用いている。図２中の、１１は加熱手段、１２は蒸発源を示す。
【００２４】
まず、蒸発源１２には、基板８上に形成する膜の材料と同じ材料または該材料を含む材料を用意する。形成する膜を２種以上の元素で構成するときは、異なる元素からなる複数の蒸発源１２を用意することもできる。そして、エアロゾル生成室１内において、蒸発源１２を加熱手段１１により加熱する。同時にエアロゾル生成室１内にガス流入管５からガスを導入する。そして、加熱された蒸発源１２の材料は蒸発して、導入されたガスで冷やされて粒子化することにより、エアロゾルが生成される。
【００２５】
（工程Ｃ）
エアロゾル生成室１内の圧力を成膜室２内の圧力より高くなるように調整する。これによりエアロゾル生成室１と成膜室２との間に差圧が発生する。その結果、エアロゾル生成室１内で生成されたエアロゾルは、搬送管３の一端から粒子攪拌部４を通って成膜室２内に搬送される。
【００２６】
エアロゾル生成室１と成膜室２は、気密性を有する容器であり、エアロゾル生成室１に導入されるガスの導入量と成膜室２から排出されるガスの排出量とを調整することによりそれぞれの室内の圧力を調整することができる。すなわち、エアロゾル生成室１側のマスフローコントローラ６と排気装置９とで調整することができる。エアロゾル生成室１に導入されるガスの流入量は、実用的な範囲として、１Ｌ／ｍｉｎ以上１００Ｌ／ｍｉｎ以下であることが好ましい。また、成膜室２から排出されるガスの流出量は、実用的な範囲として、１Ｌ／ｍｉｎ以上１００Ｌ／ｍｉｎ以下であることが好ましい。エアロゾルをエアロゾル生成室１から成膜室２に搬送し、基板８上に厚さの均一性に優れた膜を形成するためには、エアロゾル生成室１内の圧力と成膜室２内の圧力との差が、３０ｋＰａ以上２００ｋＰａ以下であることが好ましい。
【００２７】
また、搬送管３の内径としては、安定してエアロゾルを搬送できる範囲として、０．５ｍｍ以上３０ｍｍ以下とすることができる。
【００２８】
搬送管３のエアロゾル生成室１側の端部と成膜室２側の端部との間、すなわち搬送管３の一端と他端の間に粒子攪拌部４が配置される。
【００２９】
粒子攪拌部４では、搬送管３内を通過するエアロゾルに攪拌ガスを導入させて、エアロゾルに対して搬送管３の断面方向の力を印加することにより、エアロゾルを攪拌させる。即ち、攪拌ガスによりエアロゾル中の粒子が攪拌される。これにより、搬送管３の断面における粒子濃度のばらつきを低減させることができる。
【００３０】
尚、搬送管３とガス導入管１３との結合部と、搬送管３の成膜室２側の端部と、の間は、粒子攪拌部４の効果を十分に得るために、２０ｃｍ以上離れていることが好ましい。これにより、攪拌ガスが十分に混ざり合ったエアロゾルが、搬送管３の成膜室２側の端部に層流となって到達し、粒子濃度のばらつきが小さいエアロゾルを基板上に噴射することができる。
【００３１】
本発明の実施の形態における成膜装置の粒子攪拌部４について、図３を用いてより詳細に説明する。
【００３２】
図３は、図１における粒子攪拌部４の断面を拡大した模式図である。図３中の１３はガス導入管である。また、図３における搬送管３内の実線の矢印は、エアロゾル生成室１から成膜室２に搬送されるエアロゾルの流れを示す。図３におけるガス導入管１３内の破線の矢印は、ガス導入管１３から導入される攪拌ガスの流れを示す。
【００３３】
エアロゾル生成室１で生成したエアロゾルは、エアロゾル生成室１内の圧力と成膜室２内の圧力との差圧により、成膜室２に向かって搬送管３内を移動する。粒子攪拌部４に到達したエアロゾルは、搬送管３に結合したガス導入管１３から導入される攪拌ガスにより、搬送管３内のエアロゾルの流れる方向に対して交差する方向または相対する方向の外力を受ける。そして、エアロゾルは攪拌ガスと混ざり合い、エアロゾル中の粒子が搬送管３とガス導入管１３との結合部付近で攪拌される。ここで、エアロゾルの攪拌とは、エアロゾル中の複数の粒子がそれぞれ外力を受けて移動し、搬送管３内の粒子濃度の分布のばらつきを低減することをいう。本発明では、搬送管３内を移動するエアロゾルに対して、搬送管３の断面方向の外力を与えて攪拌することで、搬送管３の断面における粒子濃度の分布のばらつきを低減することが重要となる。攪拌ガスと混ざり合って一体となったエアロゾルは、成膜室２に向かって搬送される。
【００３４】
攪拌ガスとしては、エアロゾル生成室１に導入するガスと同様のガスが好ましい。また、攪拌ガスには粒子が含まれないことが好ましい。攪拌ガスに含まれる粒子濃度が高くなると、エアロゾル生成室１から搬送管３に導入されたエアロゾルに含まれる粒子の粒径の変動が生じる。これにより、搬送管３の成膜室２側の端部から噴出されるエアロゾル中の粒子の平均粒径が大きくなる。従って、厚さのばらつきが小さい膜を形成するために、攪拌ガスに含まれる粒子の濃度は、エアロゾル生成室１から搬送管３に導入されるエアロゾル中の粒子の濃度の１０％以下であることが好ましい。
【００３５】
また、エアロゾル中の粒子を効果的に攪拌するために、搬送管３とガス導入管１３とがなす角度であってエアロゾル生成室１側の角度θとしては、７０度より大きく１８０度以下であることが好ましく、１３５度以上１８０度以下がより好ましい。また、上記角度は、エアロゾルが流れる方向と、攪拌ガスが導入される方向と、の間の角度ということもできる。図３は、θを９０度としたときの例である。また、ガス導入管１３と搬送管３との結合部にガス導入管１３を介して流入する攪拌ガスの流速は、搬送管３のエアロゾル生成室１側の端部から該結合部に流れるエアロゾルの流速の１０％より大きいことが好ましく、４０％以上がより好ましい。
【００３６】
図４は、搬送管３とガス導入管１３とがなす角度であってエアロゾル生成室１側の角度θを１８０度としたときの粒子攪拌部４の断面を拡大した模式図である。エアロゾルの流れ（実線矢印）と攪拌ガスの流れ（破線矢印）とが正面から衝突し、エアロゾルが攪拌される。攪拌ガスと混ざり合って一体となったエアロゾルは、エアロゾル生成室１内の圧力より成膜室２内の圧力の方が低いため、成膜室２に向かって搬送される。
【００３７】
尚、上述した成膜装置においては、１本のガス導入管１３を搬送管３に結合する構成を示したが、複数本のガス導入管１３を搬送管３に結合し、各ガス導入管１３に攪拌ガスを導入することで、より一層、エアロゾルの攪拌効果を得ることができる。
【００３８】
図５は、搬送管３に、ガス導入管１３が２本結合しており、結合部が対向するように配置された粒子攪拌部４の断面を拡大した模式図である。搬送管３と各々のガス導入管１３との結合部のエアロゾル生成室１側の角度は、それぞれ９０度である。図５に示す粒子攪拌部４では、ガス導入管１３から導入される攪拌ガス（破線の矢印）の流れが対向するように構成される。したがって、搬送管３内を流れるエアロゾルに、搬送管３の断面に対して水平方向に逆向きの力を印加することができ、搬送管３の断面における粒子の濃度分布のばらつきを効果的に低減することができる。また、図５では、ガス導入管１３から導入される攪拌ガスの流れが対向するように配置したが、各々のガス導入管１３と搬送管４との結合部が対向せずにずれていてもよい。
【００３９】
（工程Ｄ）
そして、成膜室２において、搬送管３の端部からエアロゾルが基板８に向けて噴射され、基板８の表面上にエアロゾルに含まれる粒子を構成する材料からなる膜が形成される。
【００４０】
基板８上に制御性良く膜を形成するためには、基板８上に噴射される粒子の広がりを小さくすることが好ましい。搬送管３の成膜室２側の端部の内径を十分小さくすることにより、噴射される粒子の広がりを抑えることができる。上述したように、搬送管３の成膜室２側の端部から基板８上にエアロゾルを噴射する構成を示したが、搬送管３の成膜室２側の端部にノズルを設けて、該ノズルの噴出口からエアロゾルを噴出するように構成しても良い。エアロゾルの導入口よりも噴出口の開口面積の狭いノズルを用いることにより、より精細な膜を形成することが可能となる。ノズルの噴出口の形状は円形状でも矩形状でもよく、ノズルの噴射口の開口面積としては、実用的な範囲として、０．０１ｍｍ２以上５ｍｍ２以下であることが好ましい。また、搬送管３の成膜室２側の端部にノズルを設ける場合には、形成する膜の厚さのばらつきを抑制するために、搬送管３とガス導入管１３との結合部と、ノズルの噴射口と、の間の長さが、２０ｃｍ以上であることが好ましい。
【００４１】
基板８はステージ７に固定されており、該ステージ７を動かすことで、エアロゾルを基板８上に噴射する位置を調整することができる。したがって、基板８の移動速度や移動量を調節して、基板８上に所望の形状の膜を形成することができる。
【００４２】
本発明においては、搬送管３の一部に粒子攪拌部４を設けるため、搬送管３の成膜室２側の端部に到達するエアロゾル中の粒子の濃度のばらつきを抑えることができる。したがって、搬送管３の成膜室２側の端部から基板８上に均一性高くエアロゾルを噴射でき、膜厚のばらつきを低減した膜を基板８上に形成することができる。
【００４３】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、本発明の目的を達成するものであれば各構成要素が代用物や均等物に置換されたものであってもよい。
【実施例】
【００４４】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。
【００４５】
（実施例１）
本実施例においては、図４に示す構造の搬送管３を有する成膜装置を用いて、ガス導入管１３に導入する攪拌ガスにおける粒子の濃度が、表１に示す濃度となるようにして、試料１から試料６を作成した。エアロゾルの粒子の濃度は、微分型電気移動度測定（ＤＭＡ）で計測した。１ｃｍ３あたりの粒子の平均個数をエアロゾル中の粒子（ガス中の粒子）の濃度とした。
【００４６】
また、本実施例では、搬送管３の成膜室２側の端部にはノズルを設け、エアロゾルをノズルの噴出口から基板８に噴射して、基板８上に膜を形成した。以下に、本実施例における成膜装置を説明する。
【００４７】
先ず、エアロゾル生成室１、成膜室２、および搬送管３内の圧力が１０−２Ｐａ以下になるまで排気装置１０により排気した。次に、エアロゾル生成室１内に、ガス流入管５よりヘリウムガスを供給し、成膜室２内の圧力を１３３ｋＰａとした。この時、成膜室２内を排気装置９により減圧し、成膜室２内の圧力が２００Ｐａとなるように調整した。この段階でエアロゾル生成室１内の圧力と成膜室２内の圧力とに差圧を生じさせ、ヘリウムガスがエアロゾル生成室１から搬送管３を通じ、成膜室２へ安定的に流れるようにヘリウムガスの供給量を調整した。このとき、ガス流入管５より供給するヘリウムガスの流量は、４Ｌ／ｍｉｎであった。
【００４８】
次に、エアロゾル生成室１内に、複数の粒子１０として、Ａｌ２Ｏ３からなる複数の粒子を用意し、ヘリウムガスの気流によりＡｌ２Ｏ３の粒子をエアロゾル生成室１内に分散させて、エアロゾルを生成した。複数の粒子１０の平均粒径は２０ｎｍであった。
【００４９】
エアロゾル生成室１で生成したエアロゾルは、搬送管３を通じて成膜室２へ搬送された。搬送管３とガス導入管１３との結合部に流入するエアロゾルの流速は、４．５ｍ／ｓであった。ここで、エアロゾルの流速は、熱線流速計で計測し、搬送管３内を流れるエアロゾルの平均速度を、エアロゾルの流速とした。尚、搬送管３に導入するエアロゾル中の粒子の濃度は１．０×１０５個／ｃｍ３であった。
【００５０】
同時にガス導入管１３に、Ａｌ２Ｏ３からなる複数の粒子を含むヘリウムガスを攪拌ガスとして流入させた。搬送管３とガス導入管１３との結合部に流入するヘリウムガスの流速を４．５ｍ／ｓとした。ガス導入管１３に導入するヘリウムガス中の粒子濃度は、表１に示す濃度となるように調整した。尚、試料１の作成時の、ガス導入管１３に導入するヘリウムガス中の粒子の濃度は、本実施例で用いた粒子濃度の測定装置の検出限界値以下であった。
【００５１】
成膜室２へ搬送されたエアロゾルを、連続してノズルから基板８に向かって噴射しつつ、ノズルを固定してステージ７により基板８を移動させて、基板８上にＡｌ２Ｏ３からなるライン状の膜を形成した。エアロゾルを基板８に向かって噴射したとき、同時に基板８を１００℃になるように加熱した。基板８にはガラス基板を用いた。また、基板８の移動速度は、５ｍｍ／ｓとした。
【００５２】
続いて、基板８上に形成した膜の厚さを接触式の膜厚計で測定し、膜厚の平均値と、膜厚の平均値に対する膜厚のばらつきを算出した。算出した結果を、表１に示す。尚、平均膜厚は１μｍであった。
【００５３】
本実施例において、搬送管３の内径は４．３５ｍｍ、搬送管３とガス導入管１３との結合部とノズルの先端との間の長さは２５ｃｍ、ノズルの噴射口の形状は矩形であり０．５ｍｍ×５ｍｍであった。
【００５４】
本実施例においては、ガス導入管１３に導入するヘリウムガス中のＡｌ２Ｏ３からなる粒子の濃度を１．０×１０４個／ｃｍ３以下として作成した試料１乃至試料３で、基板８上に形成した膜の厚さのばらつきの十分な抑制効果を得ることができた。
【００５５】
【表１】
【００５６】
（実施例２）
本実施例においては、図１に示す成膜装置を用いて、搬送管３とガス導入管１３との間の角度を変えて、６個の試料を作成した。搬送管３とガス導入管１３との間の角度を変えた以外は実施例１と同様の構成とした。尚、ガス導入管１３に導入するヘリウムガス中の粒子の濃度を、粒子濃度の測定装置の検出限界値以下とした。
【００５７】
基板８上に形成した膜の厚さを接触式の膜厚計で測定し、膜厚の平均値と、膜厚の平均値に対する膜厚のばらつきを算出した。算出した結果を、表２に示す。尚、平均膜厚は１μｍであった。
【００５８】
本実施例においては、搬送管３とガス導入管１３とがなす角度であってエアロゾル生成室１側の角度を７０度より大きくして作成した試料３乃至試料６で基板８上に形成した膜の厚さのばらつきの抑制効果を得ることができた。更に、搬送管３とガス導入管１３との間の角度を１３５度以上として作成した試料５および試料６において基板８上に形成した膜の厚さのばらつきを十分に低減することができた。
【００５９】
【表２】
【００６０】
（実施例３）
本実施例においては、図４に示す構造の搬送管３を有する成膜装置を用いて、搬送管３とガス導入管１３との結合部と、搬送管３の成膜室２側の端部と、の間の長さを変えて、５個の試料を作成した。該長さを変えた以外は実施例１と同様の構成とした。尚、ガス導入管１３に導入するヘリウムガス中の粒子の濃度を、粒子濃度の測定装置の検出限界値以下とした。
【００６１】
基板８上に形成した膜の厚さを接触式の膜厚計で測定し、膜厚の平均値と、膜厚の平均値に対する膜厚のばらつきを算出した。算出した結果を、表３に示す。尚、平均膜厚は１μｍであった。
【００６２】
本実施例においては、搬送管３の成膜室２側の端部と結合部との間の長さを２０ｃｍ以上として作成した試料４および試料５で、基板８上に形成した膜の厚さのばらつきの十分な抑制効果を得ることができた。
【００６３】
【表３】
【００６４】
（実施例４）
図４に示す構造の搬送管３を有する成膜装置を用いて、ガス導入管１３から導入する攪拌ガスの流速を変えて、７個の試料を作成した。ガス導入管１３から導入する攪拌ガスの流速を変えた以外は実施例１と同様の構成とした。尚、ガス導入管１３に導入するヘリウムガス中の粒子の濃度を、粒子濃度の測定装置の検出限界値以下とした。
【００６５】
基板８上に形成した膜の厚さを接触式の膜厚計で測定し、膜厚の平均値と、膜厚の平均値に対する膜厚のばらつきを算出した。算出した結果を、表３に示す。尚、平均膜厚は１μｍであった。
【００６６】
本実施例においては、攪拌ガスの流速を０．４５ｍ／ｓより大きくして作成した試料３乃至試料７において、基板８上に形成した膜の厚さのばらつきの抑制効果を得ることができた。更に、攪拌ガスの流速を１．８ｍ／ｓ以上として作成した試料６および試料７において、基板８上に形成した膜の厚さのばらつきを一層低減することができた。
【００６７】
【表４】
【００６８】
（実施例５）
本実施例では、図１に示す成膜装置を用いて、以下の４つの条件を組み合わせて実施例１と同様に試料を作成した。他の条件は実施例１と同じとした。
（１）ガス導入管１３に導入するヘリウムガス中のＡｌ２Ｏ３からなる粒子の濃度を、１．０×１０４個／ｃｍ３以下とした。
（２）搬送管３とガス導入管１３との間の角度を、１３５度以上１８０度以下とした。
（３）搬送管３の成膜室２側の端部と結合部との間の長さを、２０ｃｍ以上２５ｃｍ以下とした。
（４）攪拌ガスの流速を、１．８ｍ／ｓ以上４．５ｍ／ｓ以下とした。
【００６９】
基板８上に形成した膜の厚さを接触式の膜厚計で測定し、膜厚の平均値と、膜厚の平均値に対する膜厚のばらつきを算出した。尚、平均膜厚は１μｍであった。
【００７０】
本実施例においては、いずれの条件を組み合わせても、基板８上に形成した膜の厚さのばらつきを１０％より小さくすることができ、膜厚のばらつきの抑制効果を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明に関わる成膜装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明に関わる成膜装置の構成を示す模式図である。
【図３】本発明に関わる成膜装置の粒子攪拌部の断面を示す模式図である。
【図４】本発明に関わる成膜装置の粒子攪拌部の断面を示す模式図である。
【図５】本発明に関わる成膜装置の粒子攪拌部の断面を示す模式図である。
【符号の説明】
【００７２】
１ エアロゾル生成室
２ 成膜室
３ 搬送管
４ 粒子攪拌部
５ ガス流入管
６ マスフローコントローラ
７ ステージ
８ 基板
９ 排気装置
１０ 粒子
１１ 加熱手段
１２ 蒸発源
１３ ガス導入管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に膜を形成する成膜方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、エアロゾルを、差圧を利用して搬送管中を搬送させて基板上に噴射し、該基板上にエアロゾル中に含まれる粒子を構成する材料からなる膜を形成する成膜方法が知られている。
【０００３】
２種類の材料を含む膜を成膜するために、互いに異なる材料の粒子を含む２種類のエアロゾルを搬送管の途中で合流させる方法が、特許文献１に開示されている。
【０００４】
また、比較的大きな面積の複合構造物を形成する際に基板上に堆積する膜を均一な厚さで形成することを目的に、搬送管の先端に取り付けられたノズルの、エアロゾルの通過空間の断面形状および断面積を制御することが特許文献２に開示されている。
【特許文献１】特開平６−１５８３０６号公報
【特許文献２】特開２００３−２４７０８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示された構成によると、２種類のエアロゾルが混合する箇所において、粒子どうしが接触することで、最終的に搬送管の先端から噴射される粒子の、粒径のばらつきが大きくなる場合がある。これにより、基板上に形成される膜の厚さがばらつく場合がある。
【０００６】
また、特許文献２に開示された構成によると、そもそもノズルに導入されるエアロゾルの粒子濃度のばらつきが大きいと、ノズルから基板上に噴射される粒子濃度のばらつきも大きくなる。従って、基板上に厚さが均一な膜を形成することが困難な場合がある。
【０００７】
そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、エアロゾルを用いて基板上に膜を形成する方法において、厚さのばらつきを低減した膜を形成することができる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明は、成膜材料の粒子を多数含むエアロゾルを搬送管の一端から導入し、前記搬送管の他端から該他端に対向して配置された基板に向けて前記エアロゾルを噴射することで、前記基板上に前記成膜材料を成膜する膜形成方法において、前記搬送管の一端と他端との間から、粒子濃度が、前記エアロゾルの粒子濃度の１０％以下であるガスを導入することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、搬送管内におけるエアロゾル中の粒子の濃度分布のばらつきを低減することができるため、基板上に形成される膜の厚さを均一にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施の形態における成膜装置に関して説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、その相対配置などは、特に記載がない限りはこの発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１１】
図１に、本発明の実施の形態における成膜装置の模式図を示す。図１において、１はエアロゾル生成室（第１のチャンバ−）、２は成膜室（第２のチャンバ−）、３は搬送管、４は粒子攪拌部、５はガス流入管、６はマスフローコントローラ、７はステージ、８は基板、９は排気装置、１０は複数の粒子、１３はガス導入管を示す。
【００１２】
エアロゾル生成室１には、成膜材料の複数の粒子１０が予め配置される。また、エアロゾル生成室１は、エアロゾル生成室１にガスを流入するガス流入管５を備える。ガス流入管５には、マスフローコントローラ６が備えられ、エアロゾル生成室１に流入するガスの量を調整することができる。また、エアロゾル生成室１から成膜室２にエアロゾルを搬送する搬送管３の一方の端部が、エアロゾル生成室１内に配置される。
【００１３】
搬送管３の他方の端部は、成膜室２内に配置される。成膜室２内には、膜をその上に形成する基板８と基板８を移動させるステージ７とを備え、また成膜室２内のガスを排出する排気装置９を備える。
【００１４】
搬送管３には、ガス導入管１３が結合されており、ガス導入管１３から搬送管３内へガス（攪拌ガス）が導入される。ガス導入管１３から導入される攪拌ガスは、膜を形成するための成膜材料を含む粒子を含んでもよい（即ちエアロゾルであってもよい）。しかし、該ガスに含まれる粒子の濃度を、エアロゾル生成室１から搬送管３に導入されるエアロゾルの濃度（エアロゾル中に含まれる粒子濃度）の１０％以下とする。これにより、噴射されるエアロゾル中の粒子の平均粒径が大きくなることを防ぎ、形成する膜の厚さのばらつきを抑えることができる。
【００１５】
この導入される攪拌ガスにより、エアロゾル生成室１から成膜室２に搬送される複数の粒子は、粒子攪拌部４における搬送管３とガス導入管１３との結合部（搬送管３の攪拌ガスが導入される部分）を通過するときに攪拌される。
【００１６】
図１に示す本発明に係る成膜装置は、搬送管３にガス導入管１３を介して攪拌ガスを流入することにより搬送管３内を通るエアロゾルを攪拌させ、搬送管３の断面における粒子濃度の分布のばらつきを低減する。これにより、成膜室２内に位置する搬送管３の端部の形状によらず、基板８の表面上に形成する膜の厚さのばらつきを低減することができる。
【００１７】
次に、本発明の実施の形態における成膜装置を用いた膜の形成方法を説明する。
【００１８】
（工程Ａ）
予め、成膜材料の複数の粒子１０を、エアロゾル生成室１内に用意する。
【００１９】
予め用意する複数の粒子１０の各々の粒径は、１ｎｍ以上１０μｍ以下が好ましいが、基板８上に膜厚の均一性に優れた膜を形成するためには、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下がより好ましい。複数の粒子１０の材料としては、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ等の金属またはこれらの組み合わせによる合金材料が挙げられる。また、ＭｇＯ、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣｕＯ、ＰＺＴ等の金属酸化物、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＴａＣ、ＳｉＣ、ＷＣ等の炭化物、ＨｆＢ２、ＺｒＢ２、ＬａＢ６、ＣｅＢ６、ＹＢ４、ＧｄＢ４等の硼化物、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ等の窒化物も用いることができる。更に、Ｓｉ、Ｇｅ等の半導体、グラファイト、アモルファスカーボン等の炭素等を用いてもよい。複数の粒子１０の材料は、上記の材料の組み合わせであってもよい。
【００２０】
（工程Ｂ）
次に、エアロゾル生成室１にガス流入管５を介してガスを流入し、複数の粒子１０を浮遊させてエアロゾルを生成する。
【００２１】
エアロゾル生成室１に導入するガスとしては、ヘリウムガス、アルゴンガス、窒素ガス、窒素−水素混合ガス、空気を例示することができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。尚、エアロゾル中の粒子濃度の実用的な範囲としては、１０個／ｃｍ３以上１０１０個／ｃｍ３以下であることが好ましい。
【００２２】
尚、図１では、予め用意した粒子からエアロゾルを生成する成膜装置を示したが、本発明に係る成膜装置には、成膜材料をアーク放電等の加熱手段を用いて蒸発させ、気体中で粒子化することでエアロゾルを生成する、蒸発法を適用することもできる。
【００２３】
図２に、蒸発法を適用した成膜装置を示す。図１中の部材と同じ部材には同じ符号を用いている。図２中の、１１は加熱手段、１２は蒸発源を示す。
【００２４】
まず、蒸発源１２には、基板８上に形成する膜の材料と同じ材料または該材料を含む材料を用意する。形成する膜を２種以上の元素で構成するときは、異なる元素からなる複数の蒸発源１２を用意することもできる。そして、エアロゾル生成室１内において、蒸発源１２を加熱手段１１により加熱する。同時にエアロゾル生成室１内にガス流入管５からガスを導入する。そして、加熱された蒸発源１２の材料は蒸発して、導入されたガスで冷やされて粒子化することにより、エアロゾルが生成される。
【００２５】
（工程Ｃ）
エアロゾル生成室１内の圧力を成膜室２内の圧力より高くなるように調整する。これによりエアロゾル生成室１と成膜室２との間に差圧が発生する。その結果、エアロゾル生成室１内で生成されたエアロゾルは、搬送管３の一端から粒子攪拌部４を通って成膜室２内に搬送される。
【００２６】
エアロゾル生成室１と成膜室２は、気密性を有する容器であり、エアロゾル生成室１に導入されるガスの導入量と成膜室２から排出されるガスの排出量とを調整することによりそれぞれの室内の圧力を調整することができる。すなわち、エアロゾル生成室１側のマスフローコントローラ６と排気装置９とで調整することができる。エアロゾル生成室１に導入されるガスの流入量は、実用的な範囲として、１Ｌ／ｍｉｎ以上１００Ｌ／ｍｉｎ以下であることが好ましい。また、成膜室２から排出されるガスの流出量は、実用的な範囲として、１Ｌ／ｍｉｎ以上１００Ｌ／ｍｉｎ以下であることが好ましい。エアロゾルをエアロゾル生成室１から成膜室２に搬送し、基板８上に厚さの均一性に優れた膜を形成するためには、エアロゾル生成室１内の圧力と成膜室２内の圧力との差が、３０ｋＰａ以上２００ｋＰａ以下であることが好ましい。
【００２７】
また、搬送管３の内径としては、安定してエアロゾルを搬送できる範囲として、０．５ｍｍ以上３０ｍｍ以下とすることができる。
【００２８】
搬送管３のエアロゾル生成室１側の端部と成膜室２側の端部との間、すなわち搬送管３の一端と他端の間に粒子攪拌部４が配置される。
【００２９】
粒子攪拌部４では、搬送管３内を通過するエアロゾルに攪拌ガスを導入させて、エアロゾルに対して搬送管３の断面方向の力を印加することにより、エアロゾルを攪拌させる。即ち、攪拌ガスによりエアロゾル中の粒子が攪拌される。これにより、搬送管３の断面における粒子濃度のばらつきを低減させることができる。
【００３０】
尚、搬送管３とガス導入管１３との結合部と、搬送管３の成膜室２側の端部と、の間は、粒子攪拌部４の効果を十分に得るために、２０ｃｍ以上離れていることが好ましい。これにより、攪拌ガスが十分に混ざり合ったエアロゾルが、搬送管３の成膜室２側の端部に層流となって到達し、粒子濃度のばらつきが小さいエアロゾルを基板上に噴射することができる。
【００３１】
本発明の実施の形態における成膜装置の粒子攪拌部４について、図３を用いてより詳細に説明する。
【００３２】
図３は、図１における粒子攪拌部４の断面を拡大した模式図である。図３中の１３はガス導入管である。また、図３における搬送管３内の実線の矢印は、エアロゾル生成室１から成膜室２に搬送されるエアロゾルの流れを示す。図３におけるガス導入管１３内の破線の矢印は、ガス導入管１３から導入される攪拌ガスの流れを示す。
【００３３】
エアロゾル生成室１で生成したエアロゾルは、エアロゾル生成室１内の圧力と成膜室２内の圧力との差圧により、成膜室２に向かって搬送管３内を移動する。粒子攪拌部４に到達したエアロゾルは、搬送管３に結合したガス導入管１３から導入される攪拌ガスにより、搬送管３内のエアロゾルの流れる方向に対して交差する方向または相対する方向の外力を受ける。そして、エアロゾルは攪拌ガスと混ざり合い、エアロゾル中の粒子が搬送管３とガス導入管１３との結合部付近で攪拌される。ここで、エアロゾルの攪拌とは、エアロゾル中の複数の粒子がそれぞれ外力を受けて移動し、搬送管３内の粒子濃度の分布のばらつきを低減することをいう。本発明では、搬送管３内を移動するエアロゾルに対して、搬送管３の断面方向の外力を与えて攪拌することで、搬送管３の断面における粒子濃度の分布のばらつきを低減することが重要となる。攪拌ガスと混ざり合って一体となったエアロゾルは、成膜室２に向かって搬送される。
【００３４】
攪拌ガスとしては、エアロゾル生成室１に導入するガスと同様のガスが好ましい。また、攪拌ガスには粒子が含まれないことが好ましい。攪拌ガスに含まれる粒子濃度が高くなると、エアロゾル生成室１から搬送管３に導入されたエアロゾルに含まれる粒子の粒径の変動が生じる。これにより、搬送管３の成膜室２側の端部から噴出されるエアロゾル中の粒子の平均粒径が大きくなる。従って、厚さのばらつきが小さい膜を形成するために、攪拌ガスに含まれる粒子の濃度は、エアロゾル生成室１から搬送管３に導入されるエアロゾル中の粒子の濃度の１０％以下であることが好ましい。
【００３５】
また、エアロゾル中の粒子を効果的に攪拌するために、搬送管３とガス導入管１３とがなす角度であってエアロゾル生成室１側の角度θとしては、７０度より大きく１８０度以下であることが好ましく、１３５度以上１８０度以下がより好ましい。また、上記角度は、エアロゾルが流れる方向と、攪拌ガスが導入される方向と、の間の角度ということもできる。図３は、θを９０度としたときの例である。また、ガス導入管１３と搬送管３との結合部にガス導入管１３を介して流入する攪拌ガスの流速は、搬送管３のエアロゾル生成室１側の端部から該結合部に流れるエアロゾルの流速の１０％より大きいことが好ましく、４０％以上がより好ましい。
【００３６】
図４は、搬送管３とガス導入管１３とがなす角度であってエアロゾル生成室１側の角度θを１８０度としたときの粒子攪拌部４の断面を拡大した模式図である。エアロゾルの流れ（実線矢印）と攪拌ガスの流れ（破線矢印）とが正面から衝突し、エアロゾルが攪拌される。攪拌ガスと混ざり合って一体となったエアロゾルは、エアロゾル生成室１内の圧力より成膜室２内の圧力の方が低いため、成膜室２に向かって搬送される。
【００３７】
尚、上述した成膜装置においては、１本のガス導入管１３を搬送管３に結合する構成を示したが、複数本のガス導入管１３を搬送管３に結合し、各ガス導入管１３に攪拌ガスを導入することで、より一層、エアロゾルの攪拌効果を得ることができる。
【００３８】
図５は、搬送管３に、ガス導入管１３が２本結合しており、結合部が対向するように配置された粒子攪拌部４の断面を拡大した模式図である。搬送管３と各々のガス導入管１３との結合部のエアロゾル生成室１側の角度は、それぞれ９０度である。図５に示す粒子攪拌部４では、ガス導入管１３から導入される攪拌ガス（破線の矢印）の流れが対向するように構成される。したがって、搬送管３内を流れるエアロゾルに、搬送管３の断面に対して水平方向に逆向きの力を印加することができ、搬送管３の断面における粒子の濃度分布のばらつきを効果的に低減することができる。また、図５では、ガス導入管１３から導入される攪拌ガスの流れが対向するように配置したが、各々のガス導入管１３と搬送管４との結合部が対向せずにずれていてもよい。
【００３９】
（工程Ｄ）
そして、成膜室２において、搬送管３の端部からエアロゾルが基板８に向けて噴射され、基板８の表面上にエアロゾルに含まれる粒子を構成する材料からなる膜が形成される。
【００４０】
基板８上に制御性良く膜を形成するためには、基板８上に噴射される粒子の広がりを小さくすることが好ましい。搬送管３の成膜室２側の端部の内径を十分小さくすることにより、噴射される粒子の広がりを抑えることができる。上述したように、搬送管３の成膜室２側の端部から基板８上にエアロゾルを噴射する構成を示したが、搬送管３の成膜室２側の端部にノズルを設けて、該ノズルの噴出口からエアロゾルを噴出するように構成しても良い。エアロゾルの導入口よりも噴出口の開口面積の狭いノズルを用いることにより、より精細な膜を形成することが可能となる。ノズルの噴出口の形状は円形状でも矩形状でもよく、ノズルの噴射口の開口面積としては、実用的な範囲として、０．０１ｍｍ２以上５ｍｍ２以下であることが好ましい。また、搬送管３の成膜室２側の端部にノズルを設ける場合には、形成する膜の厚さのばらつきを抑制するために、搬送管３とガス導入管１３との結合部と、ノズルの噴射口と、の間の長さが、２０ｃｍ以上であることが好ましい。
【００４１】
基板８はステージ７に固定されており、該ステージ７を動かすことで、エアロゾルを基板８上に噴射する位置を調整することができる。したがって、基板８の移動速度や移動量を調節して、基板８上に所望の形状の膜を形成することができる。
【００４２】
本発明においては、搬送管３の一部に粒子攪拌部４を設けるため、搬送管３の成膜室２側の端部に到達するエアロゾル中の粒子の濃度のばらつきを抑えることができる。したがって、搬送管３の成膜室２側の端部から基板８上に均一性高くエアロゾルを噴射でき、膜厚のばらつきを低減した膜を基板８上に形成することができる。
【００４３】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、本発明の目的を達成するものであれば各構成要素が代用物や均等物に置換されたものであってもよい。
【実施例】
【００４４】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。
【００４５】
（実施例１）
本実施例においては、図４に示す構造の搬送管３を有する成膜装置を用いて、ガス導入管１３に導入する攪拌ガスにおける粒子の濃度が、表１に示す濃度となるようにして、試料１から試料６を作成した。エアロゾルの粒子の濃度は、微分型電気移動度測定（ＤＭＡ）で計測した。１ｃｍ３あたりの粒子の平均個数をエアロゾル中の粒子（ガス中の粒子）の濃度とした。
【００４６】
また、本実施例では、搬送管３の成膜室２側の端部にはノズルを設け、エアロゾルをノズルの噴出口から基板８に噴射して、基板８上に膜を形成した。以下に、本実施例における成膜装置を説明する。
【００４７】
先ず、エアロゾル生成室１、成膜室２、および搬送管３内の圧力が１０−２Ｐａ以下になるまで排気装置１０により排気した。次に、エアロゾル生成室１内に、ガス流入管５よりヘリウムガスを供給し、成膜室２内の圧力を１３３ｋＰａとした。この時、成膜室２内を排気装置９により減圧し、成膜室２内の圧力が２００Ｐａとなるように調整した。この段階でエアロゾル生成室１内の圧力と成膜室２内の圧力とに差圧を生じさせ、ヘリウムガスがエアロゾル生成室１から搬送管３を通じ、成膜室２へ安定的に流れるようにヘリウムガスの供給量を調整した。このとき、ガス流入管５より供給するヘリウムガスの流量は、４Ｌ／ｍｉｎであった。
【００４８】
次に、エアロゾル生成室１内に、複数の粒子１０として、Ａｌ２Ｏ３からなる複数の粒子を用意し、ヘリウムガスの気流によりＡｌ２Ｏ３の粒子をエアロゾル生成室１内に分散させて、エアロゾルを生成した。複数の粒子１０の平均粒径は２０ｎｍであった。
【００４９】
エアロゾル生成室１で生成したエアロゾルは、搬送管３を通じて成膜室２へ搬送された。搬送管３とガス導入管１３との結合部に流入するエアロゾルの流速は、４．５ｍ／ｓであった。ここで、エアロゾルの流速は、熱線流速計で計測し、搬送管３内を流れるエアロゾルの平均速度を、エアロゾルの流速とした。尚、搬送管３に導入するエアロゾル中の粒子の濃度は１．０×１０５個／ｃｍ３であった。
【００５０】
同時にガス導入管１３に、Ａｌ２Ｏ３からなる複数の粒子を含むヘリウムガスを攪拌ガスとして流入させた。搬送管３とガス導入管１３との結合部に流入するヘリウムガスの流速を４．５ｍ／ｓとした。ガス導入管１３に導入するヘリウムガス中の粒子濃度は、表１に示す濃度となるように調整した。尚、試料１の作成時の、ガス導入管１３に導入するヘリウムガス中の粒子の濃度は、本実施例で用いた粒子濃度の測定装置の検出限界値以下であった。
【００５１】
成膜室２へ搬送されたエアロゾルを、連続してノズルから基板８に向かって噴射しつつ、ノズルを固定してステージ７により基板８を移動させて、基板８上にＡｌ２Ｏ３からなるライン状の膜を形成した。エアロゾルを基板８に向かって噴射したとき、同時に基板８を１００℃になるように加熱した。基板８にはガラス基板を用いた。また、基板８の移動速度は、５ｍｍ／ｓとした。
【００５２】
続いて、基板８上に形成した膜の厚さを接触式の膜厚計で測定し、膜厚の平均値と、膜厚の平均値に対する膜厚のばらつきを算出した。算出した結果を、表１に示す。尚、平均膜厚は１μｍであった。
【００５３】
本実施例において、搬送管３の内径は４．３５ｍｍ、搬送管３とガス導入管１３との結合部とノズルの先端との間の長さは２５ｃｍ、ノズルの噴射口の形状は矩形であり０．５ｍｍ×５ｍｍであった。
【００５４】
本実施例においては、ガス導入管１３に導入するヘリウムガス中のＡｌ２Ｏ３からなる粒子の濃度を１．０×１０４個／ｃｍ３以下として作成した試料１乃至試料３で、基板８上に形成した膜の厚さのばらつきの十分な抑制効果を得ることができた。
【００５５】
【表１】
【００５６】
（実施例２）
本実施例においては、図１に示す成膜装置を用いて、搬送管３とガス導入管１３との間の角度を変えて、６個の試料を作成した。搬送管３とガス導入管１３との間の角度を変えた以外は実施例１と同様の構成とした。尚、ガス導入管１３に導入するヘリウムガス中の粒子の濃度を、粒子濃度の測定装置の検出限界値以下とした。
【００５７】
基板８上に形成した膜の厚さを接触式の膜厚計で測定し、膜厚の平均値と、膜厚の平均値に対する膜厚のばらつきを算出した。算出した結果を、表２に示す。尚、平均膜厚は１μｍであった。
【００５８】
本実施例においては、搬送管３とガス導入管１３とがなす角度であってエアロゾル生成室１側の角度を７０度より大きくして作成した試料３乃至試料６で基板８上に形成した膜の厚さのばらつきの抑制効果を得ることができた。更に、搬送管３とガス導入管１３との間の角度を１３５度以上として作成した試料５および試料６において基板８上に形成した膜の厚さのばらつきを十分に低減することができた。
【００５９】
【表２】
【００６０】
（実施例３）
本実施例においては、図４に示す構造の搬送管３を有する成膜装置を用いて、搬送管３とガス導入管１３との結合部と、搬送管３の成膜室２側の端部と、の間の長さを変えて、５個の試料を作成した。該長さを変えた以外は実施例１と同様の構成とした。尚、ガス導入管１３に導入するヘリウムガス中の粒子の濃度を、粒子濃度の測定装置の検出限界値以下とした。
【００６１】
基板８上に形成した膜の厚さを接触式の膜厚計で測定し、膜厚の平均値と、膜厚の平均値に対する膜厚のばらつきを算出した。算出した結果を、表３に示す。尚、平均膜厚は１μｍであった。
【００６２】
本実施例においては、搬送管３の成膜室２側の端部と結合部との間の長さを２０ｃｍ以上として作成した試料４および試料５で、基板８上に形成した膜の厚さのばらつきの十分な抑制効果を得ることができた。
【００６３】
【表３】
【００６４】
（実施例４）
図４に示す構造の搬送管３を有する成膜装置を用いて、ガス導入管１３から導入する攪拌ガスの流速を変えて、７個の試料を作成した。ガス導入管１３から導入する攪拌ガスの流速を変えた以外は実施例１と同様の構成とした。尚、ガス導入管１３に導入するヘリウムガス中の粒子の濃度を、粒子濃度の測定装置の検出限界値以下とした。
【００６５】
基板８上に形成した膜の厚さを接触式の膜厚計で測定し、膜厚の平均値と、膜厚の平均値に対する膜厚のばらつきを算出した。算出した結果を、表３に示す。尚、平均膜厚は１μｍであった。
【００６６】
本実施例においては、攪拌ガスの流速を０．４５ｍ／ｓより大きくして作成した試料３乃至試料７において、基板８上に形成した膜の厚さのばらつきの抑制効果を得ることができた。更に、攪拌ガスの流速を１．８ｍ／ｓ以上として作成した試料６および試料７において、基板８上に形成した膜の厚さのばらつきを一層低減することができた。
【００６７】
【表４】
【００６８】
（実施例５）
本実施例では、図１に示す成膜装置を用いて、以下の４つの条件を組み合わせて実施例１と同様に試料を作成した。他の条件は実施例１と同じとした。
（１）ガス導入管１３に導入するヘリウムガス中のＡｌ２Ｏ３からなる粒子の濃度を、１．０×１０４個／ｃｍ３以下とした。
（２）搬送管３とガス導入管１３との間の角度を、１３５度以上１８０度以下とした。
（３）搬送管３の成膜室２側の端部と結合部との間の長さを、２０ｃｍ以上２５ｃｍ以下とした。
（４）攪拌ガスの流速を、１．８ｍ／ｓ以上４．５ｍ／ｓ以下とした。
【００６９】
基板８上に形成した膜の厚さを接触式の膜厚計で測定し、膜厚の平均値と、膜厚の平均値に対する膜厚のばらつきを算出した。尚、平均膜厚は１μｍであった。
【００７０】
本実施例においては、いずれの条件を組み合わせても、基板８上に形成した膜の厚さのばらつきを１０％より小さくすることができ、膜厚のばらつきの抑制効果を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明に関わる成膜装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明に関わる成膜装置の構成を示す模式図である。
【図３】本発明に関わる成膜装置の粒子攪拌部の断面を示す模式図である。
【図４】本発明に関わる成膜装置の粒子攪拌部の断面を示す模式図である。
【図５】本発明に関わる成膜装置の粒子攪拌部の断面を示す模式図である。
【符号の説明】
【００７２】
１ エアロゾル生成室
２ 成膜室
３ 搬送管
４ 粒子攪拌部
５ ガス流入管
６ マスフローコントローラ
７ ステージ
８ 基板
９ 排気装置
１０ 粒子
１１ 加熱手段
１２ 蒸発源
１３ ガス導入管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜材料の粒子を多数含むエアロゾルを搬送管の一端から導入し、
前記搬送管の他端から該他端に対向して配置された基板に向けて前記エアロゾルを噴射することで、前記基板上に前記成膜材料を成膜する膜形成方法において、
前記搬送管の一端と他端との間から、粒子濃度が、前記エアロゾルの粒子濃度の１０％以下であるガスを導入する
ことを特徴とする膜形成方法。
【請求項２】
前記搬送管の前記ガスが導入される部分において、前記エアロゾルが流れる方向と、前記ガスが導入される方向と、の間の角度が、７０度よりも大きく１８０度以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の膜形成方法。
【請求項３】
前記搬送管の前記ガスが導入される部分において、前記エアロゾルが流れる方向と、前記ガスが導入される方向と、の間の角度が、１３５度以上１８０度以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の膜形成方法。
【請求項４】
前記搬送管の前記ガスが導入される部分において、前記ガスの流速が、前記エアロゾルの流速の１０％よりも大きい
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の膜形成方法。
【請求項５】
前記搬送管の前記ガスが導入される部分において、前記ガスの流速が、前記エアロゾルの流速の４０％以上である
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の膜形成方法。
【請求項６】
前記搬送管の前記ガスが導入される部分と、前記搬送管の他端と、の間の長さが、２０ｃｍ以上である
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の膜形成方法。
【請求項１】
成膜材料の粒子を多数含むエアロゾルを搬送管の一端から導入し、
前記搬送管の他端から該他端に対向して配置された基板に向けて前記エアロゾルを噴射することで、前記基板上に前記成膜材料を成膜する膜形成方法において、
前記搬送管の一端と他端との間から、粒子濃度が、前記エアロゾルの粒子濃度の１０％以下であるガスを導入する
ことを特徴とする膜形成方法。
【請求項２】
前記搬送管の前記ガスが導入される部分において、前記エアロゾルが流れる方向と、前記ガスが導入される方向と、の間の角度が、７０度よりも大きく１８０度以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の膜形成方法。
【請求項３】
前記搬送管の前記ガスが導入される部分において、前記エアロゾルが流れる方向と、前記ガスが導入される方向と、の間の角度が、１３５度以上１８０度以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の膜形成方法。
【請求項４】
前記搬送管の前記ガスが導入される部分において、前記ガスの流速が、前記エアロゾルの流速の１０％よりも大きい
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の膜形成方法。
【請求項５】
前記搬送管の前記ガスが導入される部分において、前記ガスの流速が、前記エアロゾルの流速の４０％以上である
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の膜形成方法。
【請求項６】
前記搬送管の前記ガスが導入される部分と、前記搬送管の他端と、の間の長さが、２０ｃｍ以上である
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の膜形成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−６１６７８（Ｐ２００７−６１６７８Ａ）
【公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２４７６６５（Ｐ２００５−２４７６６５）
【出願日】平成１７年８月２９日（２００５．８．２９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月２９日（２００５．８．２９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]