酸化マグネシウム（ＭｇＯ）絶縁膜の成膜方法、酸化マグネシウム絶縁膜および酸化マグネシウム絶縁膜の成膜装置
【課題】本発明は、低コストにて、高温処理を必要とせず、高品質（結晶性の良い）酸化マグネシウム絶縁膜を成膜する技術を提供する。
【解決手段】本発明では、金属源を含む溶液（４）をミスト化させる。一方、酸化マグネシウム絶縁膜が成膜される基板（２）を加熱する。そして、加熱中の基板の第一の主面上に、ミスト化された溶液を経路（Ｌ１）にて供給すると共に、オゾン発生器（７）で生成されたオゾンを経路（Ｌ２）にて供給する。ここで、金属源はマグネシウムである。
【解決手段】本発明では、金属源を含む溶液（４）をミスト化させる。一方、酸化マグネシウム絶縁膜が成膜される基板（２）を加熱する。そして、加熱中の基板の第一の主面上に、ミスト化された溶液を経路（Ｌ１）にて供給すると共に、オゾン発生器（７）で生成されたオゾンを経路（Ｌ２）にて供給する。ここで、金属源はマグネシウムである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）絶縁膜の成膜する方法および、当該方法を実施する成膜装置および、当該方法により成膜された酸化マグネシウム絶縁膜に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
酸化マグネシウム（ＭｇＯ）絶縁薄膜（以下、酸化マグネシウム膜と称する）は、プラズマディスプレイなどの保護膜や反射防止膜として、開発要望が高まっている。
【０００３】
酸化マグネシウム膜の成膜プロセスとしては、たとえば、ＥＢ蒸着（非特許文献１）、ラジオ周波数スパッタリング（非特許文献２）、イオンビームスパッタリング（非特許文献３）、原子層成長法（非特許文献４）、分子線成長法（非特許文献５）、イオンプレーティングの物理気相成長法（非特許文献６）などがある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｍ．Ｏ．Ａｂｏｅｌｆｏｔｏｈ，Ｋ．Ｃ．Ｐａｒｋ，ａｎｄ Ｗ．Ａ．Ｐｌｉｓｋｉｎ、「Ｉｎｆｒａｒｅｄ ａｎｄ ｈｉｇｈ−ｅｎｅｒｇｙ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｅｓ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｂｅａｍ−ｅｖａｐｏｒａｔｅｄ ＭｇＯｆｉｌｍｓ」、Ｊ．Ａｐｐｌ．ｐｈｙｓ．、Ｖｏｌ．４８ ｐｐ２９１０−２９１７（１９７７）
【非特許文献２】Ｐ．Ｖｕｏｒｉｓｔｏ，Ｔ．Ｍａｎｔｙｌａ，ａｎｄ Ｋｅｔｔｕｎｅｎ、「Ａｄｈｅｓｉｏｎ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｒｆ−ｓｐｕｔｔｅｒｅｄ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｏｘｉｄｅ ｃｏａｔｉｎｇ ｏｎ ｖａｒｉｏｕｓ ｍｅｔａｌ ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ」、Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．＆ Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ａ、Ｖｏｌ．４ ｐｐ２９２３−２９３７（１９８６）
【非特許文献３】Ｔ．Ｉｓｈｉｈａｒａ， ａｎｄ Ｍ．ｍｏｔｏｙａｍａ、「Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ＭｇＯ Ｆｉｌｍｓ Ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ」、Ｊ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．Ｊｐｎ．、Ｖｏｌ９７、ｐｐ７７１−７７７（１９８６）
【非特許文献４】Ｒ．Ｈｕａｎｇ， ａｎｄ Ａ．Ｈ．Ｋｉｔａ、「Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ−ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｇｒｏｗｔｈ ＭｇＯ」、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．、Ｖｏｌ．６１、ｐｐ１４５０−１４５２（１９９２）
【非特許文献５】Ｓ．Ｙａｄａｖａｌｌｉ， Ｍ．Ｈ．Ｙａｎｇ， ａｎｄ Ｃ．Ｐ．Ｆｌｙｎｎ、「Ｌｏｗ−ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ＭｇＯ ｂｙ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ−ｂｅａｍ ｅｐｉｔａｘｙ」、Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｂ、Ｖｏｌ．４１、ｐｐ７９６１−７９６３（１９９０）
【非特許文献６】梶山博司、上谷一夫、加藤明、床本勲、小泉康浩、能勢功一、井原靖、鬼沢賢一、「イオンプレーティング法で作製したＭｇＯ薄膜の二次電子放出特性」、信学技報、ＥＩＤ２０００−２４８（２００１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記各手法で酸化マグネシウム膜を大気圧下で成膜する場合には、高温状態（５００℃程度）での加熱が必要である。つまり、高温処理を伴ってしまう。
【０００６】
当該高温処理を回避するために、前記各手法において真空状態下で、酸化マグネシウム膜を成膜する方法も考えられる。しかしながら、当該真空状態を作り出すためには、成膜装置の製造コストが高くなる（換言すれば、酸化マグネシウム膜の成膜コストが高くなる）という問題が生じる。
【０００７】
一方で、基板に成膜される酸化マグネシウム膜は、当然、高品質（結晶性が良い）方が好ましい。
【０００８】
そこで、本発明は、低コストにて、高温処理を必要とせず、高品質（結晶性の良い）酸化マグネシウム膜を成膜する方法、および当該方法を実施する装置、および当該方法により作成された酸化マグネシウム膜を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明に係る酸化マグネシウム絶縁膜の成膜方法では、（Ａ）金属源を含む溶液をミスト化させる工程と、（Ｂ）基板を加熱する工程と、（Ｃ）前記工程（Ｂ）中の前記基板の第一の主面上に、前記工程（Ａ）においてミスト化された前記溶液と、オゾンとを、別経路にて供給する工程とを備えており、前記金属源は、マグネシウムである。
【００１０】
また、本発明に係る酸化マグネシウム絶縁膜の成膜装置では、金属源を含む溶液が存する溶液容器と、前記溶液容器に配設されるミスト化器と、オゾン発生器と、基板が配置される反応容器と、前記基板を加熱する加熱器と、前記溶液容器において前記ミスト化器によりミスト化された溶液を、前記反応容器に供給する第一の経路と、前記オゾン発生器で発生したオゾンを、前記反応容器に供給する第二の経路とを備え、前記金属源は、マグネシウムである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、（Ａ）金属源を含む溶液をミスト化させる工程と、（Ｂ）基板を加熱する工程と、（Ｃ）前記工程（Ｂ）中の前記基板の第一の主面上に、前記工程（Ａ）においてミスト化された前記溶液と、オゾンとを、別経路にて供給する工程とを備えており、前記金属源は、マグネシウムである。
【００１２】
したがって、低コストにて、高温処理を必要とせず、高品質（結晶性の良い）酸化マグネシウム絶縁膜を成膜することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る酸化マグネシウム膜の成膜装置１００の概略構成を示す図である。
【図２】アンモニア液（またはＥＤＡ液）とソース液とを混合して溶液４を作成する構成を示す図である。
【図３】オゾンの供給を行わず、アンモニア（またはＥＤＡ）を含まない溶液４の供給のみを実施した場合に成膜される、酸化マグネシウム膜のＸ線回折測定結果を示す図である。
【図４】オゾンの供給とアンモニア（またはＥＤＡ）を含まない溶液４の供給とを実施した場合に成膜される、酸化マグネシウム膜のＸ線回折測定結果を示す図である。
【図５】オゾンの供給とアンモニア（またはＥＤＡ）を含む溶液４の供給とを実施した場合に成膜される、酸化マグネシウム膜のＸ線回折測定結果を示す図である。
【図６】各種条件で成膜された酸化マグネシウム膜の結晶性向上効果を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
【００１５】
＜実施の形態＞
図１は、本実施の形態に係る酸化マグネシウム膜の成膜装置の概略構成を示す図である。
【００１６】
図１に示すように、本実施の形態に係る酸化マグネシウム膜の成膜装置１００は、反応容器１、加熱器３、溶液容器５、ミスト化器６およびオゾン発生器７から構成されている。
【００１７】
当該成膜装置１００は、スプレー熱分解法、パイロゾル法またはミスト堆積法などが実施される。つまり、成膜装置１００では、基板２の第一の主面上にミスト化した所定の溶液を噴霧することにより、当該基板２の第一の主面上に酸化マグネシウム膜を成膜することができる。
【００１８】
加熱器３上に基板２が載置されている状態で、反応容器１内における所定の反応により、基板２の第一の主面上には、絶縁膜である薄膜の酸化マグネシウム膜が成膜される。なお、基板２の第二の主面が加熱器３に載置される。
【００１９】
前記記載より分かるように、本明細書内で述べる基板２の第一の主面とは、酸化マグネシウム膜が成膜される側の基板２の主面である。これに対して、本明細書内で述べる基板２の第二の主面とは、加熱器３に載置される側の基板２の主面である。
【００２０】
ここで、反応容器１内を０．０００１〜０．１ＭＰａの範囲で減圧しながら、当該減圧環境下において基板２上に酸化マグネシウム膜を成膜しても良いが、本実施の形態では、反応容器１内を大気圧として、当該大気圧下において基板２上に酸化マグネシウム膜を成膜する。
【００２１】
また、基板２としては、ガラス基板、樹脂フィルムおよびプラスチック基板などである。
【００２２】
加熱器３は、ヒータ等であり、当該加熱器３に載置された基板２を加熱することができる。外部制御部により当該加熱器３の加熱温度は調整され、成膜処理の際には、加熱器３は、酸化マグネシウム膜の成膜温度まで加熱される。
【００２３】
溶液容器５内には、酸化マグネシウム膜を成膜するための材料溶液（以下、溶液と称する）４が充填されている。当該溶液４には、金属源と化合物とが含まれている。ここで、金属源は、マグネシウム（Ｍｇ）である。化合物は、アルコキシド化合物、β-ジケトン化合物、カルボン酸塩化合物、ハロゲン化合物、アルキル化合物、およびシクロペンタジエニル化合物の内の少なくとも何れか１つである。
【００２４】
なお、上記溶液４の溶媒として、水、エタノールやメタノールなどのアルコールや、これらの液体の混合液などを採用することができる。また、溶媒として、アセトンなどのケトン、酢酸エチル、酢酸メチルなどのエステル、トルエンやキシレンなどの各種有機溶媒も採用しても良い。
【００２５】
また、上記溶液４には、アンモニアまたはエチレンジアミン（Ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅ、以下ＥＤＡと称する）も含まれている。
【００２６】
図２に示すように、成膜装置１００は、容器５ａと容器５ｂとを別途備えている。当該容器５ａには、アンモニア液４ａ（またはＥＤＡ液４ａ）が収納されている。これに対して、当該容器５ｂには、アンモニア液４ａ（またはＥＤＡ液４ａ）以外の溶液４の成分、つまり上記金属源および上記溶媒からなる液（以下、ソース液と称する）４ｂが収納されている。
【００２７】
溶液４を作成するために、外部から当該成膜装置１００に対して操作が実行される。当該操作は、溶液４中におけるアンモニア（またはＥＤＡ）の含有量を調整・決定するための操作である。成膜装置１００における所定の操作部（図示せず）に対して当該操作が実行される。すると、容器５ａから所定量のアンモニア液４ａ（またはＥＤＡ液４ａ）が出力され、容器５ｂから他の所定量のソース液４ｂが出力される。したがって、当該各出力されたアンモニア液４ａ（またはＥＤＡ液４ａ）およびソース液４ｂは、溶液容器５に供給され、当該溶液容器５において、前記操作によって決定された含有量のアンモニア（またはＥＤＡ）含む溶液４が作成される。
【００２８】
ここで、溶液４にアンモニア（またはＥＤＡ）を含めないようにしても良い。しかし、後述する効果の観点から、溶液４にアンモニア（またはＥＤＡ）を含めることが、より好ましい。
【００２９】
ミスト化器６として、たとえば超音波霧化装置を採用できる。当該超音波霧化装置であるミスト化器６は、溶液容器５内の溶液４に対して超音波を印加することにより、溶液容器５内の溶液４をミスト化させる。ミスト化された溶液４は、経路Ｌ１を通って、反応容器１内の基板２の第一の主面に向けて供給される。
【００３０】
オゾン発生器７は、オゾンを発生させることができる。オゾン発生器７で生成されたオゾンは、経路Ｌ１と異なる経路Ｌ２を通って、反応容器１内の基板２の第一の主面に向けて供給される。つまり、経路Ｌ１と経路Ｌ２とは、別経路である。
【００３１】
オゾン発生器７では、たとえば、平行に配置した平行電極間に高電圧を印加し、その電極間に酸素を通すことで酸素分子が分解し、他の酸素分子と結合することによって、オゾンを発生させることができる。
【００３２】
なお、反応容器１内にオゾンおよびミスト状の溶液４が供給されると、加熱器３によって加熱状態である基板２上において当該オゾンと溶液４とが反応し、基板２の第一の主面上に酸化マグネシウム膜が成膜される。また、反応容器１で未反応となったオゾンや溶液４は、経路Ｌ３を通して、反応容器１外に常時（連続的に）排出される。
【００３３】
次に、本実施の形態に係る酸化マグネシウム膜の成膜方法について説明する。
【００３４】
まずはじめに、アンモニア液４ａ（またはＥＤＡ液４ａ）とソース液４ｂとを混合することにより、溶液４を作成する。
【００３５】
具体的に、溶液４中におけるアンモニア（またはＥＤＡ）の含有量を入力・選択できるように、成膜装置１００には、所定の操作部（図示せず）が備えられている。当該操作部に対して、ユーザは、当該アンモニア（またはＥＤＡ）の含有量として所望の値を入力または選択する操作を行う。
【００３６】
すると、容器５ａから、当該操作に応じた第一の量のアンモニア液４ａ（またはＥＤＡ液４ａ）が出力される。他方、容器５ｂから、当該操作に応じた第二の量のソース液４ｂが出力される。そして、当該各出力されたアンモニア液４ａ（またはＥＤＡ液４ａ）およびソース液４ｂは、溶液容器５に供給され、当該溶液容器５において溶液４が作成される。ここで、溶液４中におけるアンモニア（またはＥＤＡ）の含有量は、上記操作部に対する操作により特定される所望の値となっている。
【００３７】
さて、溶液容器５において溶液４が作成されると、溶液容器５内において、ミスト化器６により、溶液４はミスト化される。ミスト化された溶液４は、経路Ｌ１を通って、反応容器１へ供給される。ここで、溶液４には、マグネシウムが金属源として含有されている。一方、オゾン発生器７でオゾンは生成される。生成されたオゾンは、経路Ｌ２を通って、反応容器１へ供給される。
【００３８】
一方、加熱器３により、当該加熱器３上に載置されている基板２は、酸化マグネシウム膜成膜温度まで加熱されており、当該各成膜温度で基板２の温度は保持されている。たとえば、基板２の温度が４００℃程度で保持されている。
【００３９】
上記加熱状態の基板２の第一の主面に、オゾンおよびミスト状の溶液４が供給される。加熱状態の基板２にオゾンおよびミスト状の溶液４が接触すると、オゾンは熱分解を起こし、酸素ラジカルが生成され、当該酸素ラジカルにより溶液４は分解が促進され、基板２の第一の主面上には、酸化マグネシウム膜が成膜する。
【００４０】
次に、本実施の形態に係る発明の効果について、実験データを示す図３〜６を用いて説明する。
【００４１】
ここで、図３〜６は、Ｘ線回折（ＸＲＤ）測定器（線源ＣｕＫα(波長λ＝１．５４１７８Å））を用いて、基板２上に成膜された酸化マグネシウム膜を評価した実験データである。図３〜６において、縦軸は強度（Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ（任意単位））であり、横軸は回折角度（２θ ＣｕＫα（ｄｅｇ））である。
【００４２】
図３は、上記発明において、反応容器１へのオゾンの供給を行わず、かつ、反応容器１に供給される溶液４にアンモニア（またはＥＤＡ）を含めず、基板２上に酸化マグネシウム膜を成膜し、当該酸化マグネシウム膜に対するＸ線回折測定結果である。具体的に、基板２の加熱温度を変化させて（２５０℃、３００℃、３５０℃、４００℃、４５０℃、５００℃）、オゾンなしおよびアンモニア（またはＥＤＡ）なしにて、酸化マグネシウム膜を成膜し、図３には、これら成膜された各酸化マグネシウム膜に対するＸ線回折測定結果が示されている。
【００４３】
図３に示すように、オゾンなしおよびアンモニア（またはＥＤＡ）なしの条件の場合には、基板２の加熱温度が４５０℃、５００℃で、酸化マグネシウム（２００）面からの回折ピークがわずかに観察できる（図３の丸の部分参照）。これに対して、オゾンなしおよびアンモニア（またはＥＤＡ）なしの条件の場合には、基板２の加熱温度が４００℃以下では、酸化マグネシウム（２００）面からの回折ピークは観察できない。
【００４４】
なお、図３において、基板２の加熱温度が４００℃のときには、酸化マグネシウム（２００）面からの回折ピークらしきものが確認できる。しかし、ＳＥＭ（ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）画像では、基板２の加熱温度が４００℃のときには、酸化マグネシウム膜の結晶性の向上は確認されなかった（つまり、ほとんど結晶化はしていなかった）。
【００４５】
ここで、当該回折ピークが観察できるということは、酸化マグネシウム膜の結晶化に成功していることを意味する。換言すれば、当該回折ピークが観察できない場合には、酸化マグネシウム膜は結晶化していない。
【００４６】
図４は、上記発明において、反応容器１へのオゾンの供給を行うが、反応容器１に供給される溶液４にアンモニア（またはＥＤＡ）を含めず、基板２上に酸化マグネシウム膜を成膜し、当該酸化マグネシウム膜に対するＸ線回折測定結果である。具体的に、基板２の加熱温度を変化させて（２５０℃、３００℃、３５０℃、４００℃、４５０℃、５００℃）、オゾンありおよびアンモニア（またはＥＤＡ）なしにて、酸化マグネシウム膜を成膜し、図４には、これら成膜された各酸化マグネシウム膜に対するＸ線回折測定結果が示されている。
【００４７】
図４に示すように、オゾンありおよびアンモニア（またはＥＤＡ）なしの条件の場合には、基板２の加熱温度が４００℃以上で、酸化マグネシウム（２００）面からの回折ピークが明確に観察できる（図４の丸の部分参照）。
【００４８】
図３，４の比較から、溶液４（アンモニアｏｒＥＤＡ含まず）とオゾンとを別経路で、反応容器１へ供給すると、基板２の加熱温度を５０℃下げたとしても、成膜された酸化マグネシウム膜は結晶化することが分かる。
【００４９】
なお、オゾンありおよびアンモニア（またはＥＤＡ）なしの条件の場合で、基板２の加熱温度が４００℃以上で成膜された酸化マグネシウム膜に対してＳＥＭ画像したところ、各酸化マグネシウム膜において結晶性の向上が確認された。
【００５０】
したがって、上記本実施の形態に係る発明の説明において、溶液４にアンモニア（またはＥＤＡ）を含めない場合で、当該溶液４とオゾンとを別経路で反応容器１へ供給する構成（方法）を採用することも有益である。つまり、上記で、溶液４にアンモニア（またはＥＤＡ）を含めない場合であっても、低コスト（真空での処理を要せず、真空ポンプ等の設備を省略できるので）にて、高温処理を必要とせず、高品質（結晶性の良い）酸化マグネシウム膜を成膜することができる。
【００５１】
図５は、上記本実施の形態の説明を採用し、反応容器１へのオゾンの供給と、反応容器１へのアンモニア（またはＥＤＡ）を含む溶液４への供給とを（オゾンと溶液４とは別経路にて供給）実施し、基板２上に酸化マグネシウム膜を成膜し、当該酸化マグネシウム膜に対するＸ線回折測定結果である。具体的に、基板２の加熱温度を変化させて（２５０℃、３００℃、３５０℃、４００℃、４５０℃、５００℃）、オゾンありおよびアンモニア（またはＥＤＡ）ありにて、酸化マグネシウム膜を成膜し、図５には、これら成膜された各酸化マグネシウム膜に対するＸ線回折測定結果が示されている。
【００５２】
図５に示すように、オゾンありおよびアンモニア（またはＥＤＡ）ありの条件の場合には、基板２の加熱温度が４００℃以上で、酸化マグネシウム（２００）面からの回折ピークが観察できる（図５の丸の部分参照）。
【００５３】
図３，５の比較から、溶液４（アンモニアｏｒＥＤＡあり）とオゾンとを別経路で、反応容器１へ供給すると、基板２の加熱温度を５０℃下げたとしても、成膜された酸化マグネシウム膜は結晶化することが分かる。
【００５４】
また、図４と比較すると、図５の方が、酸化マグネシウム（２００）面からの回折ピークが、よりはっきり観察できることが分かる（つまり、強度がより高い）。ここで、当該回折ピークがより強く出現するほど、酸化マグネシウム膜の結晶性がより向上しているのである。
【００５５】
なお、オゾンありおよびアンモニア（またはＥＤＡ）ありの条件の場合で、基板２の加熱温度が４００℃以上で成膜された酸化マグネシウム膜に対してＳＥＭ画像したところ、各酸化マグネシウム膜において結晶性の向上が確認された。
【００５６】
したがって、図４の場合と異なり、溶液４にアンモニア（またはＥＤＡ）を含め、当該溶液４とオゾンとを別経路で反応容器１へ供給する構成（方法）を採用することにより、低コスト（真空での処理を要せず、真空ポンプ等の設備を省略できるので）にて、高温処理を必要とせず、高品質（結晶性の良い）酸化マグネシウム膜を成膜することができる。ここで、上記の通り、溶液４にアンモニア（またはＥＤＡ）を含めた方が、溶液４にアンモニア（またはＥＤＡ）を含めない場合と比較して、成膜される酸化マグネシウム膜の結晶性はより向上する。
【００５７】
図６は、溶液４にアンモニア（またはＥＤＡ）を含め、当該溶液４とオゾンとを別経路で反応容器１へ供給する構成（方法）を採用することにより、成膜される酸化マグネシウム膜の結晶性が向上する効果を示す、データである。
【００５８】
図６に示すデータは、図３〜５の基板加熱温度が５００℃のときの各データをまとめたものである。つまり、アンモニア（またはＥＤＡ）の供給の有無およびオゾンの供給の有無を変化させて、他は同じ条件で、酸化マグネシウム膜の成膜を行って、当該酸化マグネシウム膜のＸ線回折測定を実施している。
【００５９】
図６に示すデータの内、最下段のデータは、図３と同様、反応容器１へのオゾンの供給を行わず、かつ、反応容器１に供給される溶液４にアンモニア（またはＥＤＡ）を含めず、基板２上に酸化マグネシウム膜を成膜し、当該酸化マグネシウム膜に対するＸ線回折測定結果である。
【００６０】
また、図６に示すデータの内、中間位置のデータは、図４と同様、反応容器１へのオゾンの供給を行うが、反応容器１に供給される溶液４にアンモニア（またはＥＤＡ）を含めず、基板２上に酸化マグネシウム膜を成膜し、当該酸化マグネシウム膜に対するＸ線回折測定結果である。
【００６１】
また、図６に示すデータの内、最上段のデータは、図５と同様、反応容器１へのオゾンの供給と、反応容器１へのアンモニア（またはＥＤＡ）を含む溶液４への供給とを（オゾンと溶液４とは別経路にて供給）実施し、基板２上に酸化マグネシウム膜を成膜し、当該酸化マグネシウム膜に対するＸ線回折測定結果である。
【００６２】
ここで、図６に示す全てのデータにおいて、酸化マグネシウム膜の成膜時の基板２の加熱温度は、５００℃である。
【００６３】
図６に示すように、酸化マグネシウム（２００）面からの回折ピークが、最下段のデータで最も小さく、最上段のデータで最も大きくなっていることが分かる。
【００６４】
つまり、成膜される酸化マグネシウム膜の結晶性は、反応容器１へのオゾンの供給と、反応容器１へのアンモニア（またはＥＤＡ）を含む溶液４への供給とを（オゾンと溶液４とは別経路にて供給）実施した場合（第一のケース）で、最も向上している。そして、反応容器１へのオゾンの供給を行わず、かつ、反応容器１に供給される溶液４にアンモニア（またはＥＤＡ）を含めない場合（第二のケース）で、成膜される酸化マグネシウム膜の結晶性が最も悪くなっている。
【００６５】
なお、反応容器１へのオゾンの供給を行うが、反応容器１に供給される溶液４にアンモニア（またはＥＤＡ）を含めない場合には、成膜される酸化マグネシウム膜の結晶性は、上記第一のケース程の結晶性向上は無いが、上第二のケースよりも結晶性は向上している。
【００６６】
また、図１の構成から分かるように、溶液４とオゾンとは、異なる経路を通して基板２へ供給されている。図１の構成では、溶液４は、経路Ｌ１を通して、反応容器１内の基板２に向けて供給される。他方、オゾンは、経路Ｌ２を通して、反応容器１内の基板２に向けて供給される。
【００６７】
このように、異なる経路Ｌ１，Ｌ２を通して、溶液４とオゾンとを基板２へ供給することにより、オゾンと溶液４との混ざり合う場所を反応容器１（基板２の配設領域）のみに限定することができる。
【００６８】
つまり、溶液４とオゾンとが供給過程の経路において混ざり合うことを防止できる。よって、溶液４とオゾンとの反応を基板２の配置領域のみとすることができ、当該基板２における反応効率を向上させることができる。
【００６９】
また、溶液４とオゾンが供給過程で混ざり合うことで、基板到達前に溶液４とオゾンが反応し気相中で意図しない反応物が生成される場合がある。当該意図しない反応物の生成は、基板表面での膜成長を妨げる（意図しない反応物の堆積による膜質低下、成膜レートの低下）原因となる。そこで、異なる経路Ｌ１，Ｌ２を通して、溶液４とオゾンとを基板２へ供給することにより、このような意図しない反応物の生成も抑制できる。
【００７０】
なお、成膜装置１００は、次のような制御を行う制御部（図示省略）を、さらに備えていても良い。当該制御部は、ミスト化された溶液４とオゾンとを、同時にまたは所定のタイミングで別々に、反応容器１内の基板２へ供給される制御を行う。
【００７１】
ミスト化された溶液４とオゾンとを同時に反応容器１内の基板２へ供給することにより、反応容器１内におけるオゾン反応性（酸化力）を十分に利用することができる。
【００７２】
他方、ミスト化された溶液４とオゾンとを交互または所定の順序で反応容器１内の基板２へ供給することにより、基板２上でない反応容器１の気相内においてオゾンとミスト化された溶液４とが反応することを抑制できる。これにより、結晶性の悪い粉状生成物が基板２上に形成されることを抑制できる。
【符号の説明】
【００７３】
１ 反応容器
２ 基板
３ 加熱器
４ 溶液
４ａ アンモニア液（またはＥＤＡ液）
４ｂ ソース液
５ 溶液容器
５ａ，５ｂ 容器
６ ミスト化器
７ オゾン発生器
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ 経路
１００ 成膜装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）絶縁膜の成膜する方法および、当該方法を実施する成膜装置および、当該方法により成膜された酸化マグネシウム絶縁膜に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
酸化マグネシウム（ＭｇＯ）絶縁薄膜（以下、酸化マグネシウム膜と称する）は、プラズマディスプレイなどの保護膜や反射防止膜として、開発要望が高まっている。
【０００３】
酸化マグネシウム膜の成膜プロセスとしては、たとえば、ＥＢ蒸着（非特許文献１）、ラジオ周波数スパッタリング（非特許文献２）、イオンビームスパッタリング（非特許文献３）、原子層成長法（非特許文献４）、分子線成長法（非特許文献５）、イオンプレーティングの物理気相成長法（非特許文献６）などがある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｍ．Ｏ．Ａｂｏｅｌｆｏｔｏｈ，Ｋ．Ｃ．Ｐａｒｋ，ａｎｄ Ｗ．Ａ．Ｐｌｉｓｋｉｎ、「Ｉｎｆｒａｒｅｄ ａｎｄ ｈｉｇｈ−ｅｎｅｒｇｙ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｅｓ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｂｅａｍ−ｅｖａｐｏｒａｔｅｄ ＭｇＯｆｉｌｍｓ」、Ｊ．Ａｐｐｌ．ｐｈｙｓ．、Ｖｏｌ．４８ ｐｐ２９１０−２９１７（１９７７）
【非特許文献２】Ｐ．Ｖｕｏｒｉｓｔｏ，Ｔ．Ｍａｎｔｙｌａ，ａｎｄ Ｋｅｔｔｕｎｅｎ、「Ａｄｈｅｓｉｏｎ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｒｆ−ｓｐｕｔｔｅｒｅｄ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｏｘｉｄｅ ｃｏａｔｉｎｇ ｏｎ ｖａｒｉｏｕｓ ｍｅｔａｌ ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ」、Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．＆ Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ａ、Ｖｏｌ．４ ｐｐ２９２３−２９３７（１９８６）
【非特許文献３】Ｔ．Ｉｓｈｉｈａｒａ， ａｎｄ Ｍ．ｍｏｔｏｙａｍａ、「Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ＭｇＯ Ｆｉｌｍｓ Ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ」、Ｊ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．Ｊｐｎ．、Ｖｏｌ９７、ｐｐ７７１−７７７（１９８６）
【非特許文献４】Ｒ．Ｈｕａｎｇ， ａｎｄ Ａ．Ｈ．Ｋｉｔａ、「Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ−ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｇｒｏｗｔｈ ＭｇＯ」、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．、Ｖｏｌ．６１、ｐｐ１４５０−１４５２（１９９２）
【非特許文献５】Ｓ．Ｙａｄａｖａｌｌｉ， Ｍ．Ｈ．Ｙａｎｇ， ａｎｄ Ｃ．Ｐ．Ｆｌｙｎｎ、「Ｌｏｗ−ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ＭｇＯ ｂｙ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ−ｂｅａｍ ｅｐｉｔａｘｙ」、Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｂ、Ｖｏｌ．４１、ｐｐ７９６１−７９６３（１９９０）
【非特許文献６】梶山博司、上谷一夫、加藤明、床本勲、小泉康浩、能勢功一、井原靖、鬼沢賢一、「イオンプレーティング法で作製したＭｇＯ薄膜の二次電子放出特性」、信学技報、ＥＩＤ２０００−２４８（２００１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記各手法で酸化マグネシウム膜を大気圧下で成膜する場合には、高温状態（５００℃程度）での加熱が必要である。つまり、高温処理を伴ってしまう。
【０００６】
当該高温処理を回避するために、前記各手法において真空状態下で、酸化マグネシウム膜を成膜する方法も考えられる。しかしながら、当該真空状態を作り出すためには、成膜装置の製造コストが高くなる（換言すれば、酸化マグネシウム膜の成膜コストが高くなる）という問題が生じる。
【０００７】
一方で、基板に成膜される酸化マグネシウム膜は、当然、高品質（結晶性が良い）方が好ましい。
【０００８】
そこで、本発明は、低コストにて、高温処理を必要とせず、高品質（結晶性の良い）酸化マグネシウム膜を成膜する方法、および当該方法を実施する装置、および当該方法により作成された酸化マグネシウム膜を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明に係る酸化マグネシウム絶縁膜の成膜方法では、（Ａ）金属源を含む溶液をミスト化させる工程と、（Ｂ）基板を加熱する工程と、（Ｃ）前記工程（Ｂ）中の前記基板の第一の主面上に、前記工程（Ａ）においてミスト化された前記溶液と、オゾンとを、別経路にて供給する工程とを備えており、前記金属源は、マグネシウムである。
【００１０】
また、本発明に係る酸化マグネシウム絶縁膜の成膜装置では、金属源を含む溶液が存する溶液容器と、前記溶液容器に配設されるミスト化器と、オゾン発生器と、基板が配置される反応容器と、前記基板を加熱する加熱器と、前記溶液容器において前記ミスト化器によりミスト化された溶液を、前記反応容器に供給する第一の経路と、前記オゾン発生器で発生したオゾンを、前記反応容器に供給する第二の経路とを備え、前記金属源は、マグネシウムである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、（Ａ）金属源を含む溶液をミスト化させる工程と、（Ｂ）基板を加熱する工程と、（Ｃ）前記工程（Ｂ）中の前記基板の第一の主面上に、前記工程（Ａ）においてミスト化された前記溶液と、オゾンとを、別経路にて供給する工程とを備えており、前記金属源は、マグネシウムである。
【００１２】
したがって、低コストにて、高温処理を必要とせず、高品質（結晶性の良い）酸化マグネシウム絶縁膜を成膜することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る酸化マグネシウム膜の成膜装置１００の概略構成を示す図である。
【図２】アンモニア液（またはＥＤＡ液）とソース液とを混合して溶液４を作成する構成を示す図である。
【図３】オゾンの供給を行わず、アンモニア（またはＥＤＡ）を含まない溶液４の供給のみを実施した場合に成膜される、酸化マグネシウム膜のＸ線回折測定結果を示す図である。
【図４】オゾンの供給とアンモニア（またはＥＤＡ）を含まない溶液４の供給とを実施した場合に成膜される、酸化マグネシウム膜のＸ線回折測定結果を示す図である。
【図５】オゾンの供給とアンモニア（またはＥＤＡ）を含む溶液４の供給とを実施した場合に成膜される、酸化マグネシウム膜のＸ線回折測定結果を示す図である。
【図６】各種条件で成膜された酸化マグネシウム膜の結晶性向上効果を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
【００１５】
＜実施の形態＞
図１は、本実施の形態に係る酸化マグネシウム膜の成膜装置の概略構成を示す図である。
【００１６】
図１に示すように、本実施の形態に係る酸化マグネシウム膜の成膜装置１００は、反応容器１、加熱器３、溶液容器５、ミスト化器６およびオゾン発生器７から構成されている。
【００１７】
当該成膜装置１００は、スプレー熱分解法、パイロゾル法またはミスト堆積法などが実施される。つまり、成膜装置１００では、基板２の第一の主面上にミスト化した所定の溶液を噴霧することにより、当該基板２の第一の主面上に酸化マグネシウム膜を成膜することができる。
【００１８】
加熱器３上に基板２が載置されている状態で、反応容器１内における所定の反応により、基板２の第一の主面上には、絶縁膜である薄膜の酸化マグネシウム膜が成膜される。なお、基板２の第二の主面が加熱器３に載置される。
【００１９】
前記記載より分かるように、本明細書内で述べる基板２の第一の主面とは、酸化マグネシウム膜が成膜される側の基板２の主面である。これに対して、本明細書内で述べる基板２の第二の主面とは、加熱器３に載置される側の基板２の主面である。
【００２０】
ここで、反応容器１内を０．０００１〜０．１ＭＰａの範囲で減圧しながら、当該減圧環境下において基板２上に酸化マグネシウム膜を成膜しても良いが、本実施の形態では、反応容器１内を大気圧として、当該大気圧下において基板２上に酸化マグネシウム膜を成膜する。
【００２１】
また、基板２としては、ガラス基板、樹脂フィルムおよびプラスチック基板などである。
【００２２】
加熱器３は、ヒータ等であり、当該加熱器３に載置された基板２を加熱することができる。外部制御部により当該加熱器３の加熱温度は調整され、成膜処理の際には、加熱器３は、酸化マグネシウム膜の成膜温度まで加熱される。
【００２３】
溶液容器５内には、酸化マグネシウム膜を成膜するための材料溶液（以下、溶液と称する）４が充填されている。当該溶液４には、金属源と化合物とが含まれている。ここで、金属源は、マグネシウム（Ｍｇ）である。化合物は、アルコキシド化合物、β-ジケトン化合物、カルボン酸塩化合物、ハロゲン化合物、アルキル化合物、およびシクロペンタジエニル化合物の内の少なくとも何れか１つである。
【００２４】
なお、上記溶液４の溶媒として、水、エタノールやメタノールなどのアルコールや、これらの液体の混合液などを採用することができる。また、溶媒として、アセトンなどのケトン、酢酸エチル、酢酸メチルなどのエステル、トルエンやキシレンなどの各種有機溶媒も採用しても良い。
【００２５】
また、上記溶液４には、アンモニアまたはエチレンジアミン（Ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅ、以下ＥＤＡと称する）も含まれている。
【００２６】
図２に示すように、成膜装置１００は、容器５ａと容器５ｂとを別途備えている。当該容器５ａには、アンモニア液４ａ（またはＥＤＡ液４ａ）が収納されている。これに対して、当該容器５ｂには、アンモニア液４ａ（またはＥＤＡ液４ａ）以外の溶液４の成分、つまり上記金属源および上記溶媒からなる液（以下、ソース液と称する）４ｂが収納されている。
【００２７】
溶液４を作成するために、外部から当該成膜装置１００に対して操作が実行される。当該操作は、溶液４中におけるアンモニア（またはＥＤＡ）の含有量を調整・決定するための操作である。成膜装置１００における所定の操作部（図示せず）に対して当該操作が実行される。すると、容器５ａから所定量のアンモニア液４ａ（またはＥＤＡ液４ａ）が出力され、容器５ｂから他の所定量のソース液４ｂが出力される。したがって、当該各出力されたアンモニア液４ａ（またはＥＤＡ液４ａ）およびソース液４ｂは、溶液容器５に供給され、当該溶液容器５において、前記操作によって決定された含有量のアンモニア（またはＥＤＡ）含む溶液４が作成される。
【００２８】
ここで、溶液４にアンモニア（またはＥＤＡ）を含めないようにしても良い。しかし、後述する効果の観点から、溶液４にアンモニア（またはＥＤＡ）を含めることが、より好ましい。
【００２９】
ミスト化器６として、たとえば超音波霧化装置を採用できる。当該超音波霧化装置であるミスト化器６は、溶液容器５内の溶液４に対して超音波を印加することにより、溶液容器５内の溶液４をミスト化させる。ミスト化された溶液４は、経路Ｌ１を通って、反応容器１内の基板２の第一の主面に向けて供給される。
【００３０】
オゾン発生器７は、オゾンを発生させることができる。オゾン発生器７で生成されたオゾンは、経路Ｌ１と異なる経路Ｌ２を通って、反応容器１内の基板２の第一の主面に向けて供給される。つまり、経路Ｌ１と経路Ｌ２とは、別経路である。
【００３１】
オゾン発生器７では、たとえば、平行に配置した平行電極間に高電圧を印加し、その電極間に酸素を通すことで酸素分子が分解し、他の酸素分子と結合することによって、オゾンを発生させることができる。
【００３２】
なお、反応容器１内にオゾンおよびミスト状の溶液４が供給されると、加熱器３によって加熱状態である基板２上において当該オゾンと溶液４とが反応し、基板２の第一の主面上に酸化マグネシウム膜が成膜される。また、反応容器１で未反応となったオゾンや溶液４は、経路Ｌ３を通して、反応容器１外に常時（連続的に）排出される。
【００３３】
次に、本実施の形態に係る酸化マグネシウム膜の成膜方法について説明する。
【００３４】
まずはじめに、アンモニア液４ａ（またはＥＤＡ液４ａ）とソース液４ｂとを混合することにより、溶液４を作成する。
【００３５】
具体的に、溶液４中におけるアンモニア（またはＥＤＡ）の含有量を入力・選択できるように、成膜装置１００には、所定の操作部（図示せず）が備えられている。当該操作部に対して、ユーザは、当該アンモニア（またはＥＤＡ）の含有量として所望の値を入力または選択する操作を行う。
【００３６】
すると、容器５ａから、当該操作に応じた第一の量のアンモニア液４ａ（またはＥＤＡ液４ａ）が出力される。他方、容器５ｂから、当該操作に応じた第二の量のソース液４ｂが出力される。そして、当該各出力されたアンモニア液４ａ（またはＥＤＡ液４ａ）およびソース液４ｂは、溶液容器５に供給され、当該溶液容器５において溶液４が作成される。ここで、溶液４中におけるアンモニア（またはＥＤＡ）の含有量は、上記操作部に対する操作により特定される所望の値となっている。
【００３７】
さて、溶液容器５において溶液４が作成されると、溶液容器５内において、ミスト化器６により、溶液４はミスト化される。ミスト化された溶液４は、経路Ｌ１を通って、反応容器１へ供給される。ここで、溶液４には、マグネシウムが金属源として含有されている。一方、オゾン発生器７でオゾンは生成される。生成されたオゾンは、経路Ｌ２を通って、反応容器１へ供給される。
【００３８】
一方、加熱器３により、当該加熱器３上に載置されている基板２は、酸化マグネシウム膜成膜温度まで加熱されており、当該各成膜温度で基板２の温度は保持されている。たとえば、基板２の温度が４００℃程度で保持されている。
【００３９】
上記加熱状態の基板２の第一の主面に、オゾンおよびミスト状の溶液４が供給される。加熱状態の基板２にオゾンおよびミスト状の溶液４が接触すると、オゾンは熱分解を起こし、酸素ラジカルが生成され、当該酸素ラジカルにより溶液４は分解が促進され、基板２の第一の主面上には、酸化マグネシウム膜が成膜する。
【００４０】
次に、本実施の形態に係る発明の効果について、実験データを示す図３〜６を用いて説明する。
【００４１】
ここで、図３〜６は、Ｘ線回折（ＸＲＤ）測定器（線源ＣｕＫα(波長λ＝１．５４１７８Å））を用いて、基板２上に成膜された酸化マグネシウム膜を評価した実験データである。図３〜６において、縦軸は強度（Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ（任意単位））であり、横軸は回折角度（２θ ＣｕＫα（ｄｅｇ））である。
【００４２】
図３は、上記発明において、反応容器１へのオゾンの供給を行わず、かつ、反応容器１に供給される溶液４にアンモニア（またはＥＤＡ）を含めず、基板２上に酸化マグネシウム膜を成膜し、当該酸化マグネシウム膜に対するＸ線回折測定結果である。具体的に、基板２の加熱温度を変化させて（２５０℃、３００℃、３５０℃、４００℃、４５０℃、５００℃）、オゾンなしおよびアンモニア（またはＥＤＡ）なしにて、酸化マグネシウム膜を成膜し、図３には、これら成膜された各酸化マグネシウム膜に対するＸ線回折測定結果が示されている。
【００４３】
図３に示すように、オゾンなしおよびアンモニア（またはＥＤＡ）なしの条件の場合には、基板２の加熱温度が４５０℃、５００℃で、酸化マグネシウム（２００）面からの回折ピークがわずかに観察できる（図３の丸の部分参照）。これに対して、オゾンなしおよびアンモニア（またはＥＤＡ）なしの条件の場合には、基板２の加熱温度が４００℃以下では、酸化マグネシウム（２００）面からの回折ピークは観察できない。
【００４４】
なお、図３において、基板２の加熱温度が４００℃のときには、酸化マグネシウム（２００）面からの回折ピークらしきものが確認できる。しかし、ＳＥＭ（ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）画像では、基板２の加熱温度が４００℃のときには、酸化マグネシウム膜の結晶性の向上は確認されなかった（つまり、ほとんど結晶化はしていなかった）。
【００４５】
ここで、当該回折ピークが観察できるということは、酸化マグネシウム膜の結晶化に成功していることを意味する。換言すれば、当該回折ピークが観察できない場合には、酸化マグネシウム膜は結晶化していない。
【００４６】
図４は、上記発明において、反応容器１へのオゾンの供給を行うが、反応容器１に供給される溶液４にアンモニア（またはＥＤＡ）を含めず、基板２上に酸化マグネシウム膜を成膜し、当該酸化マグネシウム膜に対するＸ線回折測定結果である。具体的に、基板２の加熱温度を変化させて（２５０℃、３００℃、３５０℃、４００℃、４５０℃、５００℃）、オゾンありおよびアンモニア（またはＥＤＡ）なしにて、酸化マグネシウム膜を成膜し、図４には、これら成膜された各酸化マグネシウム膜に対するＸ線回折測定結果が示されている。
【００４７】
図４に示すように、オゾンありおよびアンモニア（またはＥＤＡ）なしの条件の場合には、基板２の加熱温度が４００℃以上で、酸化マグネシウム（２００）面からの回折ピークが明確に観察できる（図４の丸の部分参照）。
【００４８】
図３，４の比較から、溶液４（アンモニアｏｒＥＤＡ含まず）とオゾンとを別経路で、反応容器１へ供給すると、基板２の加熱温度を５０℃下げたとしても、成膜された酸化マグネシウム膜は結晶化することが分かる。
【００４９】
なお、オゾンありおよびアンモニア（またはＥＤＡ）なしの条件の場合で、基板２の加熱温度が４００℃以上で成膜された酸化マグネシウム膜に対してＳＥＭ画像したところ、各酸化マグネシウム膜において結晶性の向上が確認された。
【００５０】
したがって、上記本実施の形態に係る発明の説明において、溶液４にアンモニア（またはＥＤＡ）を含めない場合で、当該溶液４とオゾンとを別経路で反応容器１へ供給する構成（方法）を採用することも有益である。つまり、上記で、溶液４にアンモニア（またはＥＤＡ）を含めない場合であっても、低コスト（真空での処理を要せず、真空ポンプ等の設備を省略できるので）にて、高温処理を必要とせず、高品質（結晶性の良い）酸化マグネシウム膜を成膜することができる。
【００５１】
図５は、上記本実施の形態の説明を採用し、反応容器１へのオゾンの供給と、反応容器１へのアンモニア（またはＥＤＡ）を含む溶液４への供給とを（オゾンと溶液４とは別経路にて供給）実施し、基板２上に酸化マグネシウム膜を成膜し、当該酸化マグネシウム膜に対するＸ線回折測定結果である。具体的に、基板２の加熱温度を変化させて（２５０℃、３００℃、３５０℃、４００℃、４５０℃、５００℃）、オゾンありおよびアンモニア（またはＥＤＡ）ありにて、酸化マグネシウム膜を成膜し、図５には、これら成膜された各酸化マグネシウム膜に対するＸ線回折測定結果が示されている。
【００５２】
図５に示すように、オゾンありおよびアンモニア（またはＥＤＡ）ありの条件の場合には、基板２の加熱温度が４００℃以上で、酸化マグネシウム（２００）面からの回折ピークが観察できる（図５の丸の部分参照）。
【００５３】
図３，５の比較から、溶液４（アンモニアｏｒＥＤＡあり）とオゾンとを別経路で、反応容器１へ供給すると、基板２の加熱温度を５０℃下げたとしても、成膜された酸化マグネシウム膜は結晶化することが分かる。
【００５４】
また、図４と比較すると、図５の方が、酸化マグネシウム（２００）面からの回折ピークが、よりはっきり観察できることが分かる（つまり、強度がより高い）。ここで、当該回折ピークがより強く出現するほど、酸化マグネシウム膜の結晶性がより向上しているのである。
【００５５】
なお、オゾンありおよびアンモニア（またはＥＤＡ）ありの条件の場合で、基板２の加熱温度が４００℃以上で成膜された酸化マグネシウム膜に対してＳＥＭ画像したところ、各酸化マグネシウム膜において結晶性の向上が確認された。
【００５６】
したがって、図４の場合と異なり、溶液４にアンモニア（またはＥＤＡ）を含め、当該溶液４とオゾンとを別経路で反応容器１へ供給する構成（方法）を採用することにより、低コスト（真空での処理を要せず、真空ポンプ等の設備を省略できるので）にて、高温処理を必要とせず、高品質（結晶性の良い）酸化マグネシウム膜を成膜することができる。ここで、上記の通り、溶液４にアンモニア（またはＥＤＡ）を含めた方が、溶液４にアンモニア（またはＥＤＡ）を含めない場合と比較して、成膜される酸化マグネシウム膜の結晶性はより向上する。
【００５７】
図６は、溶液４にアンモニア（またはＥＤＡ）を含め、当該溶液４とオゾンとを別経路で反応容器１へ供給する構成（方法）を採用することにより、成膜される酸化マグネシウム膜の結晶性が向上する効果を示す、データである。
【００５８】
図６に示すデータは、図３〜５の基板加熱温度が５００℃のときの各データをまとめたものである。つまり、アンモニア（またはＥＤＡ）の供給の有無およびオゾンの供給の有無を変化させて、他は同じ条件で、酸化マグネシウム膜の成膜を行って、当該酸化マグネシウム膜のＸ線回折測定を実施している。
【００５９】
図６に示すデータの内、最下段のデータは、図３と同様、反応容器１へのオゾンの供給を行わず、かつ、反応容器１に供給される溶液４にアンモニア（またはＥＤＡ）を含めず、基板２上に酸化マグネシウム膜を成膜し、当該酸化マグネシウム膜に対するＸ線回折測定結果である。
【００６０】
また、図６に示すデータの内、中間位置のデータは、図４と同様、反応容器１へのオゾンの供給を行うが、反応容器１に供給される溶液４にアンモニア（またはＥＤＡ）を含めず、基板２上に酸化マグネシウム膜を成膜し、当該酸化マグネシウム膜に対するＸ線回折測定結果である。
【００６１】
また、図６に示すデータの内、最上段のデータは、図５と同様、反応容器１へのオゾンの供給と、反応容器１へのアンモニア（またはＥＤＡ）を含む溶液４への供給とを（オゾンと溶液４とは別経路にて供給）実施し、基板２上に酸化マグネシウム膜を成膜し、当該酸化マグネシウム膜に対するＸ線回折測定結果である。
【００６２】
ここで、図６に示す全てのデータにおいて、酸化マグネシウム膜の成膜時の基板２の加熱温度は、５００℃である。
【００６３】
図６に示すように、酸化マグネシウム（２００）面からの回折ピークが、最下段のデータで最も小さく、最上段のデータで最も大きくなっていることが分かる。
【００６４】
つまり、成膜される酸化マグネシウム膜の結晶性は、反応容器１へのオゾンの供給と、反応容器１へのアンモニア（またはＥＤＡ）を含む溶液４への供給とを（オゾンと溶液４とは別経路にて供給）実施した場合（第一のケース）で、最も向上している。そして、反応容器１へのオゾンの供給を行わず、かつ、反応容器１に供給される溶液４にアンモニア（またはＥＤＡ）を含めない場合（第二のケース）で、成膜される酸化マグネシウム膜の結晶性が最も悪くなっている。
【００６５】
なお、反応容器１へのオゾンの供給を行うが、反応容器１に供給される溶液４にアンモニア（またはＥＤＡ）を含めない場合には、成膜される酸化マグネシウム膜の結晶性は、上記第一のケース程の結晶性向上は無いが、上第二のケースよりも結晶性は向上している。
【００６６】
また、図１の構成から分かるように、溶液４とオゾンとは、異なる経路を通して基板２へ供給されている。図１の構成では、溶液４は、経路Ｌ１を通して、反応容器１内の基板２に向けて供給される。他方、オゾンは、経路Ｌ２を通して、反応容器１内の基板２に向けて供給される。
【００６７】
このように、異なる経路Ｌ１，Ｌ２を通して、溶液４とオゾンとを基板２へ供給することにより、オゾンと溶液４との混ざり合う場所を反応容器１（基板２の配設領域）のみに限定することができる。
【００６８】
つまり、溶液４とオゾンとが供給過程の経路において混ざり合うことを防止できる。よって、溶液４とオゾンとの反応を基板２の配置領域のみとすることができ、当該基板２における反応効率を向上させることができる。
【００６９】
また、溶液４とオゾンが供給過程で混ざり合うことで、基板到達前に溶液４とオゾンが反応し気相中で意図しない反応物が生成される場合がある。当該意図しない反応物の生成は、基板表面での膜成長を妨げる（意図しない反応物の堆積による膜質低下、成膜レートの低下）原因となる。そこで、異なる経路Ｌ１，Ｌ２を通して、溶液４とオゾンとを基板２へ供給することにより、このような意図しない反応物の生成も抑制できる。
【００７０】
なお、成膜装置１００は、次のような制御を行う制御部（図示省略）を、さらに備えていても良い。当該制御部は、ミスト化された溶液４とオゾンとを、同時にまたは所定のタイミングで別々に、反応容器１内の基板２へ供給される制御を行う。
【００７１】
ミスト化された溶液４とオゾンとを同時に反応容器１内の基板２へ供給することにより、反応容器１内におけるオゾン反応性（酸化力）を十分に利用することができる。
【００７２】
他方、ミスト化された溶液４とオゾンとを交互または所定の順序で反応容器１内の基板２へ供給することにより、基板２上でない反応容器１の気相内においてオゾンとミスト化された溶液４とが反応することを抑制できる。これにより、結晶性の悪い粉状生成物が基板２上に形成されることを抑制できる。
【符号の説明】
【００７３】
１ 反応容器
２ 基板
３ 加熱器
４ 溶液
４ａ アンモニア液（またはＥＤＡ液）
４ｂ ソース液
５ 溶液容器
５ａ，５ｂ 容器
６ ミスト化器
７ オゾン発生器
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ 経路
１００ 成膜装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）金属源を含む溶液をミスト化させる工程と、
（Ｂ）基板を加熱する工程と、
（Ｃ）前記工程（Ｂ）中の前記基板の第一の主面上に、前記工程（Ａ）においてミスト化された前記溶液と、オゾンとを、別経路にて供給する工程とを、備えており、
前記金属源は、
マグネシウムである、
ことを特徴とする酸化マグネシウム絶縁膜の成膜方法。
【請求項２】
前記溶液には、
アンモニアがさらに含まれている、
ことを特徴とする請求項１に記載の酸化マグネシウム絶縁膜の成膜方法。
【請求項３】
前記溶液には、
エチレンジアミンがさらに含まれている、
ことを特徴とする請求項１に記載の酸化マグネシウム絶縁膜の成膜方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の酸化マグネシウム絶縁膜の成膜方法により作成されたことを特徴とする酸化マグネシウム絶縁膜。
【請求項５】
金属源を含む溶液が存する溶液容器と、
前記溶液容器に配設されるミスト化器と、
オゾン発生器と、
基板が配置される反応容器と、
前記基板を加熱する加熱器と、
前記溶液容器において前記ミスト化器によりミスト化された溶液を、前記反応容器に供給する第一の経路と、
前記オゾン発生器で発生したオゾンを、前記反応容器に供給する第二の経路とを、備え、
前記金属源は、
マグネシウムである、
ことを特徴とする酸化マグネシウム絶縁膜の成膜装置。
【請求項６】
前記溶液には、
アンモニアがさらに含まれている、
ことを特徴とする請求項５に記載の酸化マグネシウム絶縁膜の成膜装置。
【請求項７】
前記溶液には、
エチレンジアミンさらに含まれている、
ことを特徴とする請求項５に記載の酸化マグネシウム絶縁膜の成膜装置。
【請求項１】
（Ａ）金属源を含む溶液をミスト化させる工程と、
（Ｂ）基板を加熱する工程と、
（Ｃ）前記工程（Ｂ）中の前記基板の第一の主面上に、前記工程（Ａ）においてミスト化された前記溶液と、オゾンとを、別経路にて供給する工程とを、備えており、
前記金属源は、
マグネシウムである、
ことを特徴とする酸化マグネシウム絶縁膜の成膜方法。
【請求項２】
前記溶液には、
アンモニアがさらに含まれている、
ことを特徴とする請求項１に記載の酸化マグネシウム絶縁膜の成膜方法。
【請求項３】
前記溶液には、
エチレンジアミンがさらに含まれている、
ことを特徴とする請求項１に記載の酸化マグネシウム絶縁膜の成膜方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の酸化マグネシウム絶縁膜の成膜方法により作成されたことを特徴とする酸化マグネシウム絶縁膜。
【請求項５】
金属源を含む溶液が存する溶液容器と、
前記溶液容器に配設されるミスト化器と、
オゾン発生器と、
基板が配置される反応容器と、
前記基板を加熱する加熱器と、
前記溶液容器において前記ミスト化器によりミスト化された溶液を、前記反応容器に供給する第一の経路と、
前記オゾン発生器で発生したオゾンを、前記反応容器に供給する第二の経路とを、備え、
前記金属源は、
マグネシウムである、
ことを特徴とする酸化マグネシウム絶縁膜の成膜装置。
【請求項６】
前記溶液には、
アンモニアがさらに含まれている、
ことを特徴とする請求項５に記載の酸化マグネシウム絶縁膜の成膜装置。
【請求項７】
前記溶液には、
エチレンジアミンさらに含まれている、
ことを特徴とする請求項５に記載の酸化マグネシウム絶縁膜の成膜装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１４８９２２（Ｐ２０１２−１４８９２２Ａ）
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８５４９（Ｐ２０１１−８５４９）
【出願日】平成２３年１月１９日（２０１１．１．１９）
【出願人】（５０１１３７６３６）東芝三菱電機産業システム株式会社 (904)
【出願人】（５０９０９３０２６）公立大学法人高知工科大学 (95)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１９日（２０１１．１．１９）
【出願人】（５０１１３７６３６）東芝三菱電機産業システム株式会社 (904)
【出願人】（５０９０９３０２６）公立大学法人高知工科大学 (95)
【Ｆターム（参考）】
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