CN105121699A - 成膜方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够实现所形成的膜密度的提高的成膜方法。对此,在本发明的成膜方法中,通过向基板(10)雾状喷射雾化的溶液,从而在基板上形成膜。接下来,中断成膜工序。接下来,向基板照射等离子。
Description
技术领域
本发明涉及一种在基板上形成膜的成膜方法。
背景技术
已知通过使气相中产生的活性物质在基板表面上进行吸附、扩散以及化学反应等,从而在基板上形成薄膜的技术。作为在基板上形成薄膜的方法,采用喷雾化学气相沉积(ChemicalVaporDeposition)法等。在该喷雾化学气相沉积法中,在大气中,向基板雾状喷射雾化了的溶液,从而在该基板上形成薄膜。需要说明的是,作为说明喷雾化学气相沉积法的文献,例如有专利文献1。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2010-197723号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而,在前述的吸附、扩散以及化学反应等不充分的情况下,会在膜中产生空穴,而使杂质混入膜中,其结果是,所形成的膜的致密性降低。另外,在上述喷雾化学气相沉积法中也同样,膜密度的降低的问题严重。特别是,在喷雾化学气相沉积法中,成膜处理所需的大部分反应能量依赖于从加热状态的基板获取的热能。因此,通过CVD法,在将基板加热至200℃以下的同时实施成膜处理时,会显著发生上述的膜密度的降低。
因此,本发明的目的在于提供一种能够实现膜密度的提高的成膜方法。
用于解决课题的方案
为了实现上述的目的,本发明的成膜方法包括:(A)通过向基板雾状喷射雾化了的溶液,从而在所述基板上形成膜的工序;(B)中断所述工序(A)的工序;以及(C)在所述工序(B)后,向所述基板照射等离子的工序。
发明效果
本发明的成膜方法包括:(A)通过向基板雾状喷射雾化了的溶液,从而在所述基板上形成膜的工序;(B)中断所述工序(A)的工序;以及(C)在所述工序(B)后,向所述基板照射等离子的工序。
因此,结果是,在基板上形成膜密度提高了的规定膜厚的膜。另外,通过照射等离子,促进了活性物质的稳定化,从而能够进一步提高膜的致密性(高密度化)。
通过以下的详细说明与附图进一步明确本发明的目的、特征、状况以及优点。
附图说明
图1是用于说明实施方式的成膜方法的剖视图。
图2是用于说明实施方式的成膜方法的剖视图。
图3是用于说明实施方式的成膜方法的剖视图。
图4是说明本发明的成膜方法的效果的说明图。
图5是说明本发明的成膜方法的效果的说明图。
具体实施方式
本发明能够应用于通过在大气中实施喷雾化学气相沉积法从而在基板上形成膜的成膜方法。以下,根据表示本发明的实施方式的附图具体说明本发明。
<实施方式>
图1-3是用于说明本实施方式的成膜方法的剖视图。由图1-3可知,实施本发明的成膜装置具有喷雾喷嘴1与等离子照射喷嘴2。以下,利用附图详细说明本实施方式的成膜方法。
在图1-3中省略图示的基板载置部上配置实施成膜处理的基板10。这里,在该基板载置部上配设有加热器,基板10被加热至200℃左右。而且,如图1所示,使该基板10位于喷雾喷嘴1的下方。
从喷雾喷嘴1雾状喷出利用超声波振子等而被雾化(液滴的大小被微小化成几微米左右)的溶液。这里,在该溶液中含有在基板10上形成的膜的原材料。在图1所示的状态下,在大气压下,从喷雾喷嘴1将雾化了的溶液整流而向基板10雾状喷射(成膜处理)。
需要说明的是,在进行雾化了的溶液的雾状喷射处理时,沿水平方向驱动基板载置部,从而使基板10沿水平方向移动。像这样,一边使基板10沿水平方向移动一边实施雾状喷射处理,从而向基板10的上表面整个表面雾状喷射雾化了的溶液。由此,通过该雾化溶液的雾状喷射处理,在基板10的上表面整个表面上形成膜厚较薄的薄膜15。
接下来,中断溶液的雾状喷射处理(成膜中断处理)。
例如,如图2所示,通过沿水平方向驱动基板载置部,使基板10从雾状喷射溶液的雾状喷射区域向不实施溶液的雾状喷射的非雾状喷射区域移动,能够实现溶液向基板10的雾状喷射处理的中断。这里,如图2所示,在非雾状喷射区域配置有等离子照射喷嘴2,在该非雾状喷射区域内,使基板10位于等离子照射喷嘴2的下方。
通过对等离子生成气体施加电压而生成等离子,等离子照射喷嘴2能够向基板10照射所生成的等离子(等离子照射喷嘴2是所谓的等离子枪)。在图2所示的状态下,利用等离子照射喷嘴2,在大气压下,向形成有薄膜15的基板10照射等离子(等离子照射处理)。
需要说明的是,在进行等离子照射处理时,沿水平方向驱动基板载置部,从而使基板10沿水平方向移动。像这样,一边使基板10沿水平方向移动一边实施等离子照射,从而能够对基板10(具体而言,薄膜15)的上表面整个表面进行等离子照射。
这里,在该等离子照射处理中,也通过基板载置部的加热器来加热基板10。需要说明的是,作为等离子生成气体,例如,能够使用包含稀有气体的气体,或者也能够使用包含氧化剂(氧、一氧化二氮等)的气体等。
这里,在形成金属氧化膜等作为薄膜15的情况下,通过采用氧化剂作为等离子生成气体,从而在等离子照射处理期间内,能够实现氧化作用的促进。
另一方面,通过采用稀有气体作为等离子生成气体,能够防止在等离子照射处理期间内因等离子处理而引起的对通过成膜处理而形成的薄膜15的污染等。
接下来,中断等离子照射处理(等离子照射中断处理)。
例如,如图3所示,沿水平方向驱动基板载置部,使基板10从上述的非雾状喷射区域向上述的雾状喷射区域(并且,不受等离子照射喷嘴2的等离子照射的影响的区域)移动,从而能够实现对于基板10的等离子照射处理的中断。这里,如图3所示,与图1相同,在雾状喷射区域配置有喷雾喷嘴1。如图3所示,在雾状喷射区域内,使基板10位于喷雾喷嘴1的下方。
之后,如利用图1所说明那样,在图3所示的状态下,向形成有薄膜15且实施了等离子照射处理的基板10雾状喷射雾化的溶液(可以理解为再一次的成膜处理)。这里,在该再一次的成膜处理中,也通过基板载置部的加热器来加热基板10。
像这样,将由(成膜处理→成膜中断处理→等离子照射处理→等离子照射中断处理)构成的一系列的工序作为一个周期,而反复实施两个周期以上的该一系列的工序。换句话说,对基板10实施间歇的成膜处理,在不实施成膜处理的期间内实施等离子照射处理。
例如,反复实施三个周期的上述一系列的工序的情况是,成膜处理→成膜中断处理→等离子照射处理→等离子照射中断处理→成膜处理→成膜中断处理→等离子照射处理→等离子照射中断处理→成膜处理→成膜中断处理→等离子照射处理→等离子照射中断处理。
如上所述,在本实施方式的成膜方法中,通过间歇地实施成膜处理从而在基板10上形成(堆积)膜15,在各成膜处理期间之间设有非成膜期间。
因此,在上述非成膜期间内,实现了较薄地堆积在基板10表面上的薄膜15的稳定化。另外,在非成膜期间内,使溶液中所包含的溶剂等高效地从基板10上气化等。由此,进一步提高了该薄膜15的致密性,其结果是,在基板10上形成膜密度提高了的规定膜厚的膜。
这里,与上述的说明不同,非成膜期间也可以是不进行等离子照射而仅实施针对基板10的加热的期间。换句话说,中断成膜处理,将基板10在大气中放置规定的期间,即对基板10实施加热。由此,也能够提高薄膜15的致密性(高密度化)。
然而,如上述那样,在本实施方式的成膜方法中,在上述非成膜期间内,向基板10照射等离子。由此,促进了活性物质的稳定化,从而能够进一步提高薄膜15的致密性(高密度化)。
需要说明的是,与在成膜处理期间中也在大气中进行等离子照射的情况相比,优选如上述说明那样,在成膜处理期间中不进行等离子照射,而仅在非成膜期间在大气中进行等离子照射。这是由于,若在成膜处理期间中也在大气中进行等离子照射,则与作为成膜对象物的基板10表面上的反应相比,主要发生气相中的反应,其结果是,会产生未膜化而粉化的问题。相对于此,如上述那样,通过仅在非成膜期间在大气中进行等离子照射,能够防止上述问题产生。
这里,在每次成膜处理期间内形成的薄膜15的膜厚越薄,则薄膜15的致密性越提高。
图4、5是说明上述各效果的实验数据。
这里,图4是表示通过一次成膜处理形成的薄膜15的膜厚与折射率的关系的实验数据。需要说明的是,图4的纵轴是成膜后的薄膜15的折射率,图4的横轴是通过一次成膜处理形成的薄膜15的膜厚(nm/次)。另外,在图4中一并标注有,在非成膜期间内进行等离子照射时的实验数据(方形符号)、在非成膜期间内不进行等离子照射时的实验数据(菱形符号)。
另外,图5是表示通过一次成膜处理形成的薄膜15的膜厚与电阻率的关系的实验数据。需要说明的是,图5的纵轴是成膜后的薄膜15的电阻率(Ω·cm),图5的横轴是通过一次成膜处理形成的薄膜15的膜厚(nm/次)。另外,图5中的“A”是在非成膜期间内不进行等离子照射时的实验数据。另外,图5中的“B”是在表示非成膜期间内进行了等离子照射时的实验数据。
这里,在得到了图4、5的结果的实验中,一系列的成膜处理期间(成膜处理期间以及非成膜期间),基板10被加热至200℃,基板10上形成的薄膜15是氧化锌膜。
一般来讲,氧化锌膜的折射率增加表示该氧化锌膜的致密性(高密度化)提高。如图4的实验数据所示,在进行等离子照射的情况以及不进行等离子照射的情况下,折射率都随着通过一次成膜处理形成的薄膜15的膜厚变薄而增加。换句话说,可以确认,在进行等离子照射的情况以及不进行等离子照射的情况下,氧化锌膜的致密性(高密度化)都随着通过一次成膜处理形成的氧化锌膜的膜厚变薄而提高。
需要说明的是,由图4的实验数据也可以确认,与在非成膜期间内不进行等离子照射的情况相比,在非成膜期间内进行等离子照射的情况下的氧化锌膜的致密性(高密度化)进一步提高。
另外,如图5的实验数据所示,在进行等离子照射的情况以及不进行等离子照射的情况下,电阻率都具有随着通过一次成膜处理形成的薄膜15的膜厚变薄而减小的趋势。如图3中确认那样,认为,“氧化锌膜的致密性(高密度化)随着通过一次成膜处理形成的氧化锌膜的膜厚变薄而提高”是该趋势的主要原因。
需要说明的是,根据图5的“A”实验数据与图5的“B”实验数据的比较也可以确认,与在非成膜期间内不进行等离子照射的情况相比,在非成膜期间内进行等离子照射的情况下,氧化锌膜的电阻率降低。
需要说明的是,由图4、5也可以确认,在非成膜期间内不进行等离子照射的情况下,在至少达到0.78nm以下时,氧化锌膜的致密性(高密度化)变得明显,在非成膜期间内进行等离子照射的情况下,至少达到0.57nm以下时,氧化锌膜的致密性(高密度化)变得明显。
需要说明的是,图4、5中是薄膜15为氧化锌膜的情况的结果,然而在薄膜15是其他膜的情况下,每次成膜处理期间内形成的薄膜15的膜厚越薄,则薄膜15的致密性越提高,与非成膜期间内不进行等离子照射的情况相比,在非成膜期间内进行等离子照射的情况下,薄膜15的致密性(高密度化)进一步提高。
因此,从减薄每次成膜处理期间内形成的薄膜15的膜厚的角度出发,也优选将上述一系列的工序作为一个周期,而反复实施两个周期以上的该一系列的工序。
这是由于,若最终形成在基板10上的膜的目标膜厚确定,则通过增加到达该目标膜厚为止的一系列的工序的周期数,能够减薄每次成膜处理期间内形成的薄膜15的膜厚,从而能够进一步提高最终在基板10上制成的膜整体的致密性。
另外,如上述那样,每次成膜处理期间内形成的薄膜15的膜厚越薄,则薄膜15的致密性越提高。因此,管理成膜时的成膜条件(加热温度、雾状溶液的供给量)以及成膜处理期间的时间等以减薄每次成膜处理期间内形成的薄膜15的膜厚是很重要的。需要说明的是,若能够测定每次成膜处理期间内形成的薄膜15的膜厚,则优选进行该膜厚的测定,在达到了所期望的膜厚的时刻中断成膜处理期间。
另外,在上述说明中,通过使基板10从雾状喷射溶液的雾状喷射区域向不实施溶液的雾状喷射的非雾状喷射区域移动,从而实现了成膜处理的中断。取而代之,也可以通过停止、开始溶液从喷雾喷嘴1向基板10的雾状喷射(溶液的雾状喷射的接通、断开),来实现成膜处理的中断。
相同地,在上述说明中,通过使基板10从非雾状喷射区域向雾状喷射区域(不受等离子照射的影响的区域)移动,从而实现了等离子照射处理的中断。取而代之,也可以通过进行自等离子照射喷嘴2的等离子照射的接通、断开,来实现等离子照射处理的中断。
对本发明进行了详细说明,然而上述的说明在所有方面仅为例示,本发明不限定于此。可以理解为,在不脱离本发明的范围的情况下能够想到未例示的无数变形例。
附图标记说明
1喷雾喷嘴
2等离子照射喷嘴
10基板
15薄膜
Claims (6)
1.一种成膜方法,其特征在于,包括:
(A)通过向基板(10)雾状喷射雾化的溶液,从而在所述基板上形成膜的工序;
(B)中断所述工序(A)的工序;以及
(C)在所述工序(B)后,向所述基板照射等离子的工序。
2.根据权利要求1所述的成膜方法,其特征在于,
所述成膜方法还包括(D)中断所述工序(C)的工序,
将从所述工序(A)至所述工序(D)的一系列的工序作为一个周期,将该一系列的工序反复实施两个周期以上。
3.根据权利要求1所述的成膜方法,其特征在于,
所述工序(B)是使所述基板从雾状喷射所述溶液的雾状喷射区域向不实施所述溶液的雾状喷射的非雾状喷射区域移动的工序。
4.根据权利要求1所述的成膜方法,其特征在于,
所述工序(B)是停止所述溶液向所述基板的雾状喷射的工序。
5.根据权利要求1所述的成膜方法,其特征在于,
所述工序(C)是使用包含稀有气体的气体作为等离子生成气体而进行所述等离子的照射的工序。
6.根据权利要求1所述的成膜方法,其特征在于,
所述工序(C)是使用包含氧化剂的气体作为等离子生成气体而进行所述等离子的照射的工序。
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