CN111349912A - 膜形成装置及膜形成方法 - Google Patents

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Abstract

一种膜形成装置及膜形成方法，具备：反应容器，在内部配置有膜形成对象部件，且用于利用供给至内部的成膜性气体的激励分解而将以成膜性气体中所包含的元素为构成要素的膜堆积于膜形成对象部件上，具有：能够激励分解成膜性气体的反应活性区域和作为与反应活性区域连续的区域的反应惰性区域；成膜性气体供给装置，向反应惰性区域供给成膜性气体；激励装置，对成膜性气体进行激励分解；保持装置，具有：保持部件，保持膜形成对象部件；及驱动部，在反应惰性区域与反应活性区域之间驱动保持部件；及排气部件，设置于反应容器内，排出反应容器内的气体，且排出已通过由保持部件保持的状态的膜形成对象部件的内部及侧面的至少一方的反应容器内的气体。

Description

膜形成装置及膜形成方法
技术领域
本发明涉及一种膜形成装置及膜形成方法。
背景技术
以往已知有利用供给至内部的成膜性气体的激励分解而将以成膜性气体中所包含的元素为构成要素的膜堆积于膜形成对象部件上的膜形成装置及膜形成方法。
作为其例示，例如有等离子体CVD(Plasma-enhanced Chemical VaporDeposition(等离子体增强化学气相沉积))。在等离子体CVD中，利用低温等离子体进行成膜性气体的激励/分解，因此能够在低温下生成无机膜。由此，即使膜形成对象部件并非为如树脂部件那样能够承受300度那样的高温的部件，也能够形成无机膜。
例如，专利文献1中公开有“一种薄膜形成装置及薄膜形成方法，所述薄膜形成装置利用供给至反应容器内的原料气体的激励分解而将以该原料气体中所包含的元素为构成要素的膜堆积于薄膜形成对象部件上，所述薄膜形成装置具备：激励单元，对所述原料气体进行激励分解；原料气体供给单元，向利用所述反应器内的所述激励单元能够激励分解所述原料气体的反应活性区域以外的反应惰性区域供给所述原料气体，且朝向所述反应活性区域以外的方向供给所述原料气体；及驱动单元，使所述薄膜形成对象部件在所述反应惰性区域与所述反应活性区域之间反复移动，所述反应活性区域与所述反应惰性区域为连续的区域，所述反应容器包含遮蔽所述反应活性区域与所述反应惰性区域的边界的至少一部分的遮蔽部件而构成，由所述原料气体供给单元供给的原料气体经由所述反应惰性区域供给至所述反应活性区域。”。
并且，专利文献2中公开有“一种覆膜形成装置及覆膜形成方法，所述覆膜形成装置的特征在于，具备：真空腔室，设置有复杂立体形状基材；复数个成膜性气体供给喷嘴，配置于该腔室内，用于从复数个方向向所述基材的周围供给成膜性气体；复数个排气口，与所述复数个喷嘴对置并在所述腔室壁部开孔；使成膜性气体从所述喷嘴的供给和从与正在供给成膜性气体中的喷嘴对置的所述排气口的排气联动的单元；及在所述腔室内产生等离子体的单元。”。
专利文献1：日本专利5055845号说明书
专利文献2：日本专利2761431号说明书
在现有的膜形成装置中，排出反应容器内的气体的排气管的排气口设置于反应容器的外墙。
因此，在能够与反应活性区域侧对置的膜形成对象部件的表面会形成接近均匀的膜，但成膜性气体难以到达膜形成对象部件的内部(例如，多孔体的细孔的墙面、筒状部件的内周面、具有贯穿孔的部件的贯穿孔的墙面等)及侧面(与能够与反应活性区域侧对置的膜形成对象部件的表面交叉的面)或即使到达，相同的气体也会滞留，因此不会形成膜或难以形成接近均匀的膜。
发明内容
因此，本发明的课题在于提供一种膜形成装置，该膜形成装置与排出反应容器内的气体的排气管的排气口设置于反应容器的外墙的膜形成装置相比，在膜形成对象部件的内部及侧面的至少一方均可以实现接近均匀的膜的形成。
上述课题通过以下手段得到解决。即，
＜1＞一种膜形成装置，其具备：
反应容器，在内部配置有膜形成对象部件，且用于利用供给至内部的成膜性气体的激励分解而将以所述成膜性气体中所包含的元素为构成要素的膜堆积于所述膜形成对象部件上，所述反应容器具有：能够激励分解所述成膜性气体的反应活性区域和作为与所述反应活性区域连续的区域的反应惰性区域；
成膜性气体供给装置，向所述反应容器内的所述反应惰性区域供给所述成膜性气体；
激励装置，对所述反应容器内的所述成膜性气体进行激励分解；
保持装置，其具有：保持部件，保持所述膜形成对象部件；及驱动部，所述驱动部在所述反应惰性区域与所述反应活性区域之间驱动所述保持部件而使所述膜形成对象部件反复移动且随着所述膜形成对象部件的移动而从所述反应惰性区域向所述反应活性区域供给所述成膜性气体；及
排气部件，设置于所述反应容器内，排出所述反应容器内的气体，且排出已通过由所述保持部件保持的状态的所述膜形成对象部件的内部及侧面的至少一方的所述反应容器内的气体。
＜2＞根据＜1＞所述的膜形成装置，其还具备遮蔽部件，所述遮蔽部件设置于所述反应容器内并遮蔽所述反应活性区域与所述反应惰性区域之间的至少一部分。
＜3＞根据＜1＞所述的膜形成装置，其中，所述排气部件设置成隔着被所述保持部件保持的所述膜形成对象部件与所述成膜性气体供给装置的成膜性气体供给口对置。
＜4＞根据＜1＞所述的膜形成装置，其中，所述排气部件设置成隔着被所述保持部件保持的所述膜形成对象部件与所述反应容器内的所述反应活性区域对置。
＜5＞根据＜1＞所述的膜形成装置，其中，所述保持部件为介于所述成膜性气体供给装置的成膜性气体供给口与所述排气部件之间而设置且具有使所述反应容器内的气体通过的开口部的部件。
＜6＞根据＜1＞所述的膜形成装置，其中，所述保持部件为介于所述反应容器内的所述反应活性区域与所述排气部件之间而设置且具有使所述反应容器内的气体通过的开口部的部件。
＜7＞根据＜5＞所述的膜形成装置，其中，所述保持部件为筒状部件。
＜8＞根据＜7＞所述的膜形成装置，其中，所述排气部件设置于作为所述保持部件的所述筒状部件的内周面侧。
＜9＞根据＜1＞所述的膜形成装置，其中，所述膜形成对象部件为具有使所述反应容器内的气体通过的开口部的部件。
＜10＞根据＜9＞所述的膜形成装置，其中，所述膜形成对象部件为多孔体、筒状部件或在厚度方向上具有贯穿孔的部件。
＜11＞一种膜形成装置，其具备：反应容器，在内部配置有膜形成对象部件，且用于利用供给至内部的成膜性气体的激励分解而将以所述成膜性气体中所包含的元素为构成要素的膜堆积于所述膜形成对象部件上；
成膜性气体供给装置，向所述反应容器内供给所述成膜性气体；
激励装置，对所述反应容器内的所述成膜性气体进行激励分解；
保持部件，设置于所述反应容器内，并保持所述膜形成对象部件；及
排气部件，设置于所述反应容器内，排出所述反应容器内的气体，且排出已通过由所述保持部件保持的状态的所述膜形成对象部件的内部及侧面的至少一方的所述反应容器内的气体。
＜12＞一种膜形成方法，其具有：
成膜性气体供给工序，利用成膜性气体供给装置向反应容器内的反应惰性区域供给成膜性气体，所述反应容器在内部配置有膜形成对象部件，且用于利用供给至内部的所述成膜性气体的激励分解而将以所述成膜性气体中所包含的元素为构成要素的膜堆积于所述膜形成对象部件上，所述反应容器具有能够激励分解所述成膜性气体的反应活性区域和作为与所述反应活性区域连续的区域的所述反应惰性区域；
激励工序，对所述反应容器内的所述成膜性气体进行激励分解；
移动工序，在利用保持部件保持所述膜形成对象部件的状态下，在所述反应惰性区域与所述反应活性区域之间驱动所述保持部件而使所述膜形成对象部件反复移动，且随着所述膜形成对象部件的移动而从所述反应惰性区域向所述反应活性区域供给所述成膜性气体；及
排气工序，利用设置于所述反应容器内的排气部件排出所述反应容器内的气体，且排出已通过由所述保持部件保持的状态的所述膜形成对象部件的内部及侧面的至少一方的所述反应容器内的气体。
＜13＞根据＜12＞所述的膜形成方法，其中，在所述反应容器内利用遮蔽部件遮蔽所述反应活性区域与所述反应惰性区域的边界的至少一部分。
＜14＞根据＜12＞所述的膜形成方法，其中，所述排气部件设置成隔着被所述保持部件保持的所述膜形成对象部件与所述成膜性气体供给装置的成膜性气体供给口对置。
＜15＞根据＜12＞所述的膜形成方法，其中，所述排气部件设置成隔着被所述保持部件保持的所述膜形成对象部件与所述反应容器内的所述反应活性区域对置。
＜16＞根据＜12＞所述的膜形成方法，其中，所述保持部件为介于所述成膜性气体供给装置的成膜性气体供给口与所述排气部件之间而设置且具有使所述反应容器内的气体通过的开口部的部件。
＜17＞根据＜12＞所述的膜形成方法，其中，所述保持部件为介于所述反应容器内的所述反应活性区域与所述排气部件之间而设置且具有使所述反应容器内的气体通过的开口部的部件。
＜18＞根据＜16＞所述的膜形成方法，其中，所述保持部件为筒状部件。
＜19＞根据＜18＞所述的膜形成方法，其中，所述排气部件设置于作为所述保持部件的所述筒状部件的内周面侧。
＜20＞根据＜12＞所述的膜形成方法，其中，所述膜形成对象部件为具有使所述反应容器内的气体通过的开口部的部件。
＜21＞根据＜20＞所述的膜形成方法，其中，所述膜形成对象部件为多孔体、筒状部件或在厚度方向上具有贯穿孔的部件。
＜22＞一种膜形成方法，其具有：
成膜性气体供给工序，利用成膜性气体供给装置向反应容器内供给成膜性气体，所述反应容器在内部配置有膜形成对象部件，且用于利用供给至内部的所述成膜性气体的激励分解而将以所述成膜性气体中所包含的元素为构成要素的膜堆积于所述膜形成对象部件上；
激励工序，对所述反应容器内的所述成膜性气体进行激励分解；及
排气工序，利用设置于所述反应容器内的排气部件排出所述反应容器内的气体，且排出已通过由保持部件保持的状态的所述膜形成对象部件的内部及侧面的至少一方的所述反应容器内的气体。
发明效果
根据本发明的＜1＞，提供一种膜形成装置，该膜形成装置与排出反应容器内的气体的排气部件的排气口设置于反应容器的外墙的膜形成装置相比，在膜形成对象部件的内部及侧面的至少一方均可以实现接近均匀的膜的形成。
根据本发明的＜2＞，提供一种膜形成装置，该膜形成装置与未利用遮蔽部件遮蔽反应活性区域与反应惰性区域的边界的至少一部分的膜形成装置相比，在膜形成对象部件的内部及侧面的至少一方均可以实现接近均匀的膜的形成。
根据本发明的＜3＞至＜10＞，提供一种膜形成装置，该膜形成装置与排出反应容器内的气体的排气部件的排气口设置于反应容器的外墙的膜形成装置相比，在膜形成对象部件的内部及侧面的至少一方均可以实现接近均匀的膜的形成。
根据本发明的＜11＞，提供一种膜形成装置，该膜形成装置与排出反应容器内的气体的排气部件的排气口设置于反应容器的外墙的膜形成装置相比，在膜形成对象部件的内部及侧面的至少一方均可以实现接近均匀的膜的形成。
根据本发明的＜12＞，提供一种膜形成方法，该膜形成方法与使用排出反应容器内的气体的排气部件的排气口设置于反应容器的外墙的膜形成装置的膜形成方法相比，在膜形成对象部件的内部及侧面的至少一方均可以实现接近均匀的膜的形成。
根据本发明的＜13＞，提供一种膜形成方法，该膜形成方法与使用未利用遮蔽部件遮蔽反应活性区域与反应惰性区域的边界的至少一部分的膜形成装置的膜形成方法相比，在膜形成对象部件的内部及侧面的至少一方均可以实现接近均匀的膜的形成。
根据本发明的＜14＞至＜21＞，提供一种膜形成方法，该膜形成方法与使用排出反应容器内的气体的排气部件的排气口设置于反应容器的外墙的膜形成装置的膜形成方法相比，在膜形成对象部件的内部及侧面的至少一方均可以实现接近均匀的膜的形成。
根据本发明的＜22＞，提供一种膜形成方法，该膜形成方法与使用排出反应容器内的气体的排气部件的排气口设置于反应容器的外墙的膜形成装置的膜形成方法相比，在膜形成对象部件的内部及侧面的至少一方均可以实现接近均匀的膜的形成。
附图说明
根据以下附图，对本发明的实施方式进行详细叙述。
图1是表示本实施方式A所涉及的膜形成装置101的概略俯视剖视图；
图2是表示本实施方式A所涉及的膜形成装置101的概略侧视剖视图；
图3是表示本实施方式B所涉及的膜形成装置102的概略侧视剖视图；
图4是表示本实施方式C所涉及的膜形成装置103的概略侧视剖视图；
图5是表示本实施方式D所涉及的膜形成装置104的概略俯视剖视图。
符号说明
10-膜形成对象部件，10A-膜形成对象部件的开口部，10B-膜形成对象部件的侧面，12-反应容器，12A-反应活性区域，12B-反应惰性区域，20-成膜性气体供给装置，21-成膜性气体供给管，21A-成膜性气体供给口，22-成膜性气体供给源，23-电磁阀，24A、24B、24C-遮蔽部件，24A、24B-遮蔽部件，30-激励装置，31-放电电极，32-非成膜性气体供给管，32A-非成膜性气体供给口，33-非成膜性气体供给源，34-匹配箱，35-高频电源，36-电磁阀，40-保持装置，41-保持部件，41A-开口部，42-筒状部，42A-开口部，43-支撑部，44-驱动部，45-马达，46-驱动传动部，48-固定部，50-排气部件，50A-排出口，52-真空排气装置，101-膜形成装置，102-膜形成装置，103-膜形成装置，104-膜形成装置。
具体实施方式
以下，对作为本发明的一例的实施方式进行说明。
第一实施方式所涉及的膜形成装置具备：
反应容器，在内部配置有膜形成对象部件，且用于利用供给至内部的成膜性气体的激励分解而将以所述成膜性气体中所包含的元素为构成要素的膜堆积于所述膜形成对象部件上，所述反应容器具有：能够激励分解所述成膜性气体的反应活性区域和作为与所述反应活性区域连续的区域的反应惰性区域；
成膜性气体供给装置，向所述反应容器内的所述反应惰性区域供给所述成膜性气体；
激励装置，对所述反应容器内的所述成膜性气体进行激励分解；
保持装置，其具有：保持部件，保持所述膜形成对象部件；及驱动部，所述驱动部在所述反应惰性区域与所述反应活性区域之间驱动所述保持部件而使所述膜形成对象部件反复移动且随着所述膜形成对象部件的移动而从所述反应惰性区域向所述反应活性区域供给所述成膜性气体；及
排气部件，设置于所述反应容器内，排出所述反应容器内的气体，且排出已通过由所述保持部件保持的状态的所述膜形成对象部件的内部及侧面的至少一方的所述反应容器内的气体。
并且，在第一实施方式所涉及的膜形成装置中，可以实现具有如下工序的膜形成方法(第一实施方式所涉及的膜形成方法)：
成膜性气体供给工序，利用成膜性气体供给装置向反应容器内的所述反应惰性区域供给成膜性气体，所述反应容器在内部配置有膜形成对象部件，且用于利用供给至内部的所述成膜性气体的激励分解而将以所述成膜性气体中所包含的元素为构成要素的膜堆积于所述膜形成对象部件上，所述反应容器具有能够激励分解所述成膜性气体的反应活性区域和作为与所述反应活性区域连续的区域的反应惰性区域；
激励工序，对所述反应容器内的所述成膜性气体进行激励分解；
移动工序，在利用保持部件保持所述膜形成对象部件的状态下，在所述反应惰性区域与所述反应活性区域之间驱动所述保持部件而使所述膜形成对象部件反复移动，且随着所述膜形成对象部件的移动而从所述反应惰性区域向所述反应活性区域供给所述成膜性气体；及
排气工序，利用设置于所述反应容器内的排气部件排出所述反应容器内的气体，且排出已通过由所述保持部件保持的状态的所述膜形成对象部件的内部及侧面的至少一方的所述反应容器内的气体。
在第一实施方式所涉及的膜形成装置及膜形成方法(以下，有时将第一实施方式所涉及的膜形成装置及膜形成方法统称为第一实施方式所涉及的装置)中，在膜形成对象部件的内部及侧面的至少一方均可以实现接近均匀的膜的形成。推测其原因如下。
首先，在第一实施方式所涉及的膜形成装置中，在反应容器中利用成膜性气体供给装置向反应惰性区域供给成膜性气体，所述反应容器具有能够激励分解成膜性气体的反应活性区域和作为与反应活性区域连续的区域的反应惰性区域。
成膜性气体暂且供给至反应惰性区域而并非为反应活性区域，由此可通过成膜性气体的扩散、吸附及再蒸发促进成膜性气体的密度的均匀化。
接着，若通过保持装置的驱动部在反应惰性区域与反应活性区域之间使膜形成对象部件反复移动，则随着由保持部件保持的膜形成对象部件的移动而从反应惰性区域向反应活性区域反复供给成膜性气体。即，成膜性气体在反应惰性区域中以密度均匀化的状态到达反应活性区域。因此，在反应活性区域中，由成膜性气体的激励分解所产生的激励分解气体的反应产物相对于膜形成对象部件表面以接近均匀的状态产生堆积。由此，可抑制膜厚及膜质不均匀的膜形成于膜形成对象部件上。
另一方面，在现有的膜形成装置中，排出反应容器内的气体的排气部件的排气口设置于反应容器的外墙。
因此，在能够与反应活性区域侧对置的膜形成对象部件的表面上会形成接近均匀的膜，但成膜性气体难以到达膜形成对象部件的内部(例如，多孔体的细孔的墙面、筒状部件的内周面、具有贯穿孔的部件的贯穿孔的墙面等)及侧面(与能够与反应活性区域侧对置的膜形成对象部件的表面交叉的面)或即使到达，相同的气体也会滞留，因此不会形成膜或难以形成接近均匀的膜。
这是因为，若成膜性气体未到达或即使到达，相同的气体也会滞留，则难以进行成膜性气体的分解激励及成膜性气体的激励分解气体的反应，不会产生或难以产生反应产物的堆积。
相对于此，在第一实施方式所涉及的膜形成装置中，在反应活性区域中利用排气部件排出已通过由保持部件保持的状态的膜形成对象部件的内部及保持有膜形成对象部件的状态的所述保持部件的至少一方的反应容器内的气体。
在此，所谓反应容器内的气体通过由保持部件保持的状态的膜形成对象部件的内部是指，在膜形成对象部件的内部具有由墙面包围的空间，且反应容器内的气体从能够与反应活性区域侧对置的膜形成对象部件的表面侧通过该空间向其背面侧流动。另外，关于在膜形成对象部件的内部由墙面包围的空间，例如在膜形成对象部件为多孔体的情况和细孔、膜形成对象部件为筒状部件的情况下相当于由其内周面包围的区域，在膜形成对象部件为具有贯穿孔的部件的情况下相当于贯穿孔。
并且，反应容器内的气体通过由保持部件保持的状态的膜形成对象部件的侧面上是指，反应容器内的气体一边与膜形成对象部件的侧面接触，一边从能够与反应活性区域侧对置的膜形成对象部件的表面侧向其背面侧流动。
即，在第一实施方式所涉及的膜形成装置中，在反应容器内的气体流过膜形成对象部件的内部及侧面的至少一方之后被排出的位置上设置排气部件的气体排气口。
由此，供给至反应容器内的成膜性气体到达并流动在膜形成对象部件的内部(例如，多孔体的细孔的墙面、筒状部件的内周面、具有贯穿孔的部件的贯穿孔的墙面等)或侧面(与能够与反应活性区域侧对置的膜形成对象部件的表面交叉的面)。如此一来，在反应惰性区域中，成膜性气体吸附于膜形成对象部件的内部(例如，多孔体的细孔的墙面、筒状部件的内周面、具有贯穿孔的部件的贯穿孔的墙面等)或侧面(与能够与反应活性区域侧对置的膜形成对象部件的表面交叉的面)。若在该状态下膜形成对象部件(即，吸附的成膜性气体)到达反应活性区域，则成膜性气体被分解激励而产生激励分解气体的反应产物的堆积。并且，若在反应惰性区域与反应活性区域之间使膜形成对象部件反复移动，则成膜性气体在膜形成对象部件的内部或侧面上流动，因此反复产生该作用。因此，激励分解气体的反应产物相对于膜形成对象部件的内部及侧面的至少一方以接近均匀的状态产生堆积。
根据以上，可推测在第一实施方式所涉及的膜形成装置及膜形成方法中，在膜形成对象部件的内部及侧面的至少一方均可以实现接近均匀的膜的形成。
另一方面，第二实施方式所涉及的膜形成装置具备：
反应容器，在内部配置有膜形成对象部件，且用于利用供给至内部的成膜性气体的激励分解而将以所述成膜性气体中所包含的元素为构成要素的膜堆积于所述膜形成对象部件上；
成膜性气体供给装置，向所述反应容器内供给所述成膜性气体；
激励装置，对所述反应容器内的所述成膜性气体进行激励分解；
保持部件，设置于所述反应容器内，并保持所述膜形成对象部件；及
排气部件，设置于所述反应容器内，排出所述反应容器内的气体，且排出已通过由所述保持部件保持的状态的所述膜形成对象部件的内部及侧面的至少一方的所述反应容器内的气体。
并且，在第二实施方式所涉及的膜形成装置中，可以实现具有如下工序的膜形成方法(第二实施方式所涉及的膜形成方法)：
成膜性气体供给工序，利用成膜性气体供给装置向反应容器内供给成膜性气体，所述反应容器在内部配置有膜形成对象部件，且用于利用供给至内部的所述成膜性气体的激励分解而将以所述成膜性气体中所包含的元素为构成要素的膜堆积于所述膜形成对象部件上；
激励工序，对所述反应容器内的所述成膜性气体进行激励分解；及
排气工序，利用设置于所述反应容器内的排气部件排出所述反应容器内的气体，且排出已通过由保持部件保持的状态的所述膜形成对象部件的内部及侧面的至少一方的所述反应容器内的气体。
在第二实施方式所涉及的膜形成装置及膜形成方法(以下，有时将第二实施方式所涉及的膜形成装置及膜形成方法统称为第二实施方式所涉及的装置)中，在膜形成对象部件的内部及侧面的至少一方均可以实现接近均匀的膜的形成。
推测其原因在于，根据与第一实施方式所涉及的膜形成装置相同的原因，成膜性气体(或其激励分解气体)利用排气部件到达并流动在膜形成对象部件的内部(例如，多孔体的细孔的墙面、筒状部件的内周面、具有贯穿孔的部件的贯穿孔的墙面等)或侧面(与能够与反应活性区域侧对置的膜形成对象部件的表面交叉的面)。
以下，参考附图对本实施方式所涉及的膜形成装置及膜形成方法进行说明。
另外，在整个附图中，有时对具有实质上相同的功能的部件赋予相同的符号并适当省略重复说明。
(实施方式A)
图1是表示本实施方式A所涉及的膜形成装置101的概略俯视剖视图。
图2是表示本实施方式A所涉及的膜形成装置101的概略侧视剖视图。
如图1～图2所示，本实施方式A所涉及的膜形成装置101为利用成膜性气体的激励分解将以成膜性气体中所包含的元素为构成要素的膜堆积于膜形成对象部件10上的装置。
具体而言，例如如图1～图2所示，膜形成装置101具备反应容器12、向反应容器12内供给成膜性气体的成膜性气体供给装置20、对反应容器12内的成膜性气体进行激励分解的激励装置30、保持膜形成对象部件10的保持装置40及排出反应容器12内的气体的作为排气部件的一个例子的排气管50。
并且，在膜形成装置101中还具备用于通过排气管50以真空排出反应容器12内的气体的真空排气装置52。
利用膜形成装置101形成的膜为在膜形成对象部件10的墙面生长而得到的膜，具体而言，表示0.1nm～100μm左右的膜。
作为膜，可以例示出氮化物的膜、氧化物的膜、硅类膜、碳类膜、金属的单体膜或合金膜等。
膜的晶体结构可以为单晶或多晶等结晶性的结构，也可以为非晶质的结构。并且，也可以为在非晶质中分散有5nm至100μm的晶体粒径的晶粒的微晶结构。
作为膜形成对象部件10，除了在能够与反应活性区域12A侧对置的膜形成对象部件10的表面以外，还在内部(例如，多孔体的细孔的墙面、筒状部件的内周面、具有贯穿孔的部件的贯穿孔的墙面等)及侧面(与能够与反应活性区域12A侧对置的膜形成对象部件的表面交叉的面)的至少一方形成膜的部件成为对象。
具体而言，作为在内部形成膜的膜形成对象部件10，例如可以举出具有使反应容器12内的气体(成膜性气体、非成膜性气体的激励分解气体等)通过的开口部的部件。并且，作为具有开口部的部件，可以例示出多孔体(过滤器、二次电池的隔板等)、筒状部件(管、带等)、在厚度方向上具有贯穿孔的部件等。
并且，作为在侧面形成膜的膜形成对象部件10，可以例示出齿轮等。
另外，在图1～图2中，作为膜形成对象部件10，示出在中心部具有使反应容器12内的气体(成膜性气体、非成膜性气体的激励分解气体等)通过的开口部10A的盘状部件(例如齿轮)。并且，该膜形成装置101在构成开口部10A的墙面(即内周面)和侧面10B形成膜。
在反应容器12的内部配置有膜形成对象部件10。具体而言，膜形成对象部件10以被保持装置40(其保持部件41)保持的状态配置于反应容器12的内部。
在反应容器12的内部具有能够激励分解成膜性气体的反应活性区域12A和作为与反应活性区域12A连续的区域的反应惰性区域12B。并且，在反应容器的内部配置有遮蔽反应活性区域12A与反应惰性区域12B之间的至少一部分的两个遮蔽部件24A、24B。
在此，所谓反应活性区域12A是指在成膜性气体到达时成膜性气体被激励分解的区域。另外，当使用非成膜性气体时，所谓反应活性区域12A还指在非成膜性气体到达时非成膜性气体被激励分解的区域。具体而言，在本实施方式中，所谓反应活性区域12A除了非成膜性气体被激励分解的区域以外，还指成膜性气体被暴露于非成膜性气体的激励分解气体(即，非成膜性等离子体)中而被激励分解的区域。
另一方面，所谓反应惰性区域12B是指与反应活性区域12A连续的、即使存在成膜性气体，成膜性气体也不会被激励分解的区域。
保持装置40具有保持膜形成对象部件10的保持部件41和驱动部44，所述驱动部44在反应惰性区域12B与反应活性区域12A之间驱动保持部件41而使膜形成对象部件10反复移动，且所述驱动部44随着膜形成对象部件的移动而从反应惰性区域12B向反应活性区域供给成膜性气体。
保持部件41例如由筒状部件构成。筒状部件例如具有使反应容器12内的气体(成膜性气体、非成膜性气体的激励分解气体等)透过的开口部41A。具体而言，保持部件41例如具有筒状部42和支撑筒状部42的轴向两端的支撑部43，所述筒状部42具有使反应容器12内的气体(成膜性气体、非成膜性气体的激励分解气体等)透过的开口部41A。
保持部件41(其筒状部42)例如介于成膜性气体供给装置20的成膜性气体供给口21A与排气管50之间而设置。并且，保持部件41例如介于反应活性区域12A与排气管50之间而设置。
具体而言，在由筒状部件构成的保持部件41的内侧设置有排气管50。另一方面，在保持部件41的外侧的周围沿着保持部件的旋转方向(箭头A方向)依次设置有遮蔽部件24A、成膜性气体供给装置20的成膜性气体供给管21、遮蔽部件24B、激励装置30的放电电极31。并且，在保持部件41的外侧的周围存在被两个遮蔽部件24A、24B遮蔽的反应活性区域12A及反应惰性区域12B。
保持部件41的筒状部42将膜形成对象部件10保持于外周面。具体而言，例如利用双面胶布、固定工具等将膜形成对象部件10保持于筒状部42的外周面。
筒状部42例如可以例示出将金属线交叉配置而成的网状体、将金属带交叉配置而成的网状体、对金属板进行网眼加工而成的网状体等。
筒状部42可以为圆筒状、多边圆筒状中的任一种。另外，在图1～图2中，作为筒状部42，示出圆筒状部。
另外，保持部件41的筒状部42可以为具有自支撑性(例如刚性)的部件，也可以为具有挠性的部件。当保持部件41的筒状部42为具有挠性的部件时，保持部件41的支撑部43可以为一边与筒状部42的内周面接触并向筒状部42赋予张力，一边支撑筒状部42的支撑部43。
并且，保持部件41可以为有端带、板状部件等。
保持装置40的驱动部44例如具有驱动保持部件41的马达45和驱动传动部46(齿轮等)，该驱动传动部46(齿轮等)连结于保持部件41的一个支撑部43并将马达45的驱动力传动至保持部件41。
具体而言，驱动部44例如通过驱动传动部46将马达45的旋转驱动传动至保持部件41而使保持部件41在箭头A方向上旋转驱动。由此，在反应惰性区域12B与反应活性区域12A之间使膜形成对象部件10反复移动。
另外，保持装置40的驱动部44并不限于将保持部件41在一个方向上旋转驱动的方式，也可以为反复进行保持部件41的正旋转驱动及逆旋转驱动的方式。
并且，当保持部件41为有端带、板状部件等时，驱动部44也可以为使保持部件41往复驱动的方式。
成膜性气体供给装置20具有成膜性气体供给管21和成膜性气体供给源22。
成膜性气体供给管21为用于从反应容器12的外部向反应容器12的内部供给成膜性气体的管。成膜性气体供给管21经由设置于成膜性气体供给管21的一端的一个或复数个成膜性气体供给口21A而通向反应容器12内。另一方面，成膜性气体供给管21的另一端经由电磁阀23连接于成膜性气体供给源22。
成膜性气体供给源22例如具备填充有成膜性气体的容器、恒温槽等调整成膜性气体温度的机构、调节器等调整压力的机构及质流控制器等调整成膜性气体的流量的机构(未图示)。当成膜性气体为使液体或固体汽化而得到的气体时，将成膜性气体填充于保持为目标温度的恒温槽中，根据需要与载气一同供给至反应容器12内。当供给载气时，将载气调整为目标压力后进行供给。
从成膜性气体供给源22供给至成膜性气体供给管21的成膜性气体通过成膜性气体供给管21到达成膜性气体供给口21A，从成膜性气体供给口21A喷出至反应容器12的内部。
成膜性气体供给口21A在反应容器12内的反应惰性区域12B中设置于成膜性气体供给管21。
成膜性气体供给口21A设置于远离反应活性区域12A与反应惰性区域12B的边界的区域为佳。另外，所谓“远离与反应活性区域12A的边界的区域”是指在反应惰性区域12B中用于进行扩散用以使成膜性气体的密度均匀化的区域，具体而言，例如优选从反应活性区域12A与反应惰性区域12B的边界远离20mm以上的区域。
通过将成膜性气体供给口21A设置于远离反应活性区域12A与反应惰性区域12B的边界的区域，抑制成膜性气体以不均匀的密度导入到反应活性区域12A而形成不均匀的膜厚及膜质的膜。
从成膜性气体供给口21A喷出成膜性气体的方向例如优选为朝向成为膜形成对象的膜形成对象部件10喷出成膜性气体的方向。
具体而言，从成膜性气体供给口21A喷出成膜性气体的方向例如优选朝向保持部件41(其筒状部42)的外周面喷出的方向。
更具体而言，从成膜性气体供给口21A喷出成膜性气体的方向例如优选在反应惰性区域12B中成膜性气体朝向反应活性区域12A以外的方向流动的方向。
若成膜性气体朝向反应活性区域12A以外的方向流动，则成膜性气体容易以密度均匀化的状态在反应容器12内移动而到达反应活性区域12A。
另外，所谓“成膜性气体”为在激励分解之后能够以单体生成反应产物或与被激励分解的非成膜性气体的激励分解气体进行反应而生成反应产物的气体。
具体而言，成膜性气体为在激励分解之后析出以成膜性气体中所包含的元素为构成要素的反应产物的气体、或与构成被激励分解的非成膜性气体的元素进行反应而析出以成膜性气体及非成膜性气体中所包含的元素为构成要素的反应产物的气体。
例如，当形成13族元素的氮化物或13族元素的氧化物的膜时，作为成膜性气体，采用包含13族元素的化合物气体。
具体而言，作为成膜性气体，可以例示出三甲基镓、三甲基铟、三甲基铝、三乙基镓、三乙基铟、三乙基铝、叔丁基镓、叔丁基铟、乙硼烷、三氟化硼、三氯化硼及三溴化硼等。
并且，当形成氧化锌的膜时，作为成膜性气体，可以例示出二甲基锌及二乙基锌等。
并且，当形成多晶硅、非晶硅、氮化硅或氧化硅等硅类膜时，作为成膜性气体，可以例示出SiH4、Si2H6等无机硅烷类、四乙氧基硅烷(TEOS)、四甲氧基硅烷(TMOS)、八甲基环四硅烷(OMCTS)、四甲基硅烷、四乙基硅烷(TES)、单甲基硅烷等有机硅烷类、SiF4、Si2F6、SiHF3、SiH2F2、SiCl4、Si2Cl6、SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、Si2Cl2F2等卤代硅烷类等。
并且，在形成DLC(类金刚石碳：α-C)等碳类膜时，作为成膜性气体，可以例示出甲烷、乙烷、丙烷、甲苯等烃类等。
并且，在形成AL膜、Ga膜、In膜等金属的单体膜或合金膜时，作为成膜性气体，可以例示出三甲基铝、三乙基铝等包含Al的化合物；三甲基镓、三乙基镓等包含Ga的化合物；三甲基铟等包含In的化合物。
激励装置30具有放电电极31、非成膜性气体供给管32及非成膜性气体供给源33。
放电电极31经由匹配箱(maching box)34连接于向放电电极31供电的高频电源35。作为供电源的高频电源35使用直流电源或交流电源。尤其，高频电源35能够有效地激励气体，因此使用交流的高频电源、微波电源等为佳。
放电电极31设置成其放电面与保持装置40的保持部件41的外周面对置且该放电面与保持部件41分开。但是，放电电极31的放电面的朝向只要是生成的等离子体的至少一部分与由保持部件41保持的膜形成对象部件10接触的方向即可。
另外，关于基于放电电极31的放电方式，对电容式的情况进行说明，但也可以为感应式。
放电电极31例如可以例示出中空状(空洞结构)且在放电面具有用于供给非成膜性气体的复数个气体供给孔(省略图示)的气体透过型电极。当作为放电电极31而使用非空洞结构且在放电面没有气体供给孔的放电电极时，激励装置30例如设为配置有非成膜性气体供给管32的方式，以使从另外设置的非成膜性气体供给口32A供给的非成膜性气体通过放电电极31与保持部件41之间。
放电电极31例如优选与保持部件41的外周面对置的面以外的电极面保持约3mm以下左右的间隙而被绝缘部件覆盖，以免在与反应容器12之间产生放电。
非成膜性气体供给管32为用于向反应容器12内供给非成膜性气体的管。非成膜性气体供给管32的一端经由在与放电电极31的放电面交叉的方向上预先开设的一个或复数个非成膜性气体供给口32A而通向反应容器12内。非成膜性气体供给管32的另一端经由电磁阀36连接于非成膜性气体供给源33。
非成膜性气体供给源33例如具备填充有非成膜性气体的容器、调节器等调整压力的机构及质流控制器等调整成膜性气体的流量的机构。当使用复数种非成膜性气体时，可以使这些气体合流后进行供给。
非成膜性气体从非成膜性气体供给源33经由非成膜性气体供给管32从非成膜性气体供给口32A供给至反应容器12内。
另外，“非成膜性气体”为在激励之后以单体无法产生反应产物而无法形成膜的气体(即，不具有成膜性的气体)。因此，即使在非成膜性气体以单体的状态供给至反应活性区域12A的情况下，以非成膜性气体单体不会生成反应产物。
非成膜性气体的一例可以例示出N2、H2、NH3、N2H4、O2、O3、NO、N2O、He、Ar、Ne、Kr及Xe等气体或它们的混合气体。
尤其，当生成氮化物作为激励分解成膜性气体而成的激励分解气体的反应产物时(当形成氮化物的膜时)，例如使用包含N的气体作为非成膜性气体。
并且，当生成氧化物作为激励分解成膜性气体而成的激励分解气体的反应产物时(当由氧化物形成膜时)，例如使用包含O(氧)的气体作为非成膜性气体。
排气管50为用于经由复数个排出口50A排出反应容器12内的气体的管。
排气管50的一端例如被封闭。另一方面，排气管50的另一端连接于用于以真空排出反应容器12内的气体的真空排气装置52。
排气管50例如设置成隔着被保持部件41保持的膜形成对象部件10与成膜性气体供给装置20的成膜性气体供给口21A对置。并且，排气管50例如设置成隔着被保持部件41保持的膜形成对象部件10与反应容器12内的反应活性区域12A对置。
具体而言，排气管50例如设置于作为保持部件41的筒状部件(其筒状部42)的内周面侧，排出供给至反应容器12内的气体(成膜性气体、非成膜性气体、它们的激励分解气体等)。
并且，通过将排气管50设置于保持部件41的内周面内部而排出已通过由保持部件41保持的状态的膜形成对象部件10的开口部10A的墙面上及侧面10B上的成膜性气体及非成膜性气体的激励分解气体(即，非成膜性等离子体)。
具体而言，例如在反应惰性区域12B中排出已通过由保持部件41保持的状态的膜形成对象部件10的开口部10A的墙面上及侧面10B上的成膜性气体。并且，在反应活性区域12A中排出已通过由保持部件41保持的状态的膜形成对象部件10的开口部10A的墙面上及侧面10B上的非成膜性气体的激励分解气体(即，非成膜性等离子体)。
另外，排气部件只要是以使由保持部件41保持的状态的膜形成对象部件10的开口部10A的墙面上及侧面10B上的至少一方产生反应容器12内的气体(成膜性气体及非成膜性气体的激励分解气体等(当仅将成膜性气体供给至反应容器12内的方式时，至少为成膜性气体等))所通过的流动的方式进行排气的方式，则结构并没有限制。
真空排气装置52为将反应容器12的内部减压至目标压力的装置。真空排气装置52例如具有一个或复数个泵和根据需要而设置的传导阀等排气速度调整机构。
另外，由气体供给量和排气速度确定的形成膜时的反应容器12的内部的压力例示出1Pa～200Pa。但是，形成膜时的反应容器12内部的压力只要是在反应容器12的内部产生等离子体的压力即可，还依赖于气体的种类、电源的种类。
遮蔽部件24A、24B为设置于反应容器12内并遮蔽反应活性区域12A与反应惰性区域12B之间的至少一部分的部件。遮蔽部件24A、24B例如由板状的部件构成。并且，遮蔽部件24A、24B的一端固定于反应容器12的内墙，遮蔽部件24A、24B的另一端以与保持部件41(其筒状部42)的外周面分开的方式对置。
遮蔽部件24A、24B只要设置成在向反应惰性区域12B供给了成膜性气体时将反应活性区域12A的非成膜性气体的激励分解气体(即，非成膜性等离子体)遮蔽至通过激励分解不会产生目标反应产物的程度即可。
遮蔽部件24A、24B与保持部件41(其筒状部42)的外周面的最小间隔例如设为遮蔽反应惰性区域12B与反应活性区域12A之间的区域的一部分且不妨碍被保持部件41保持的膜形成对象部件10的膜形成的间隔。
具体而言，例如在遮蔽部件24A、24B与膜形成对象部件10对置时，遮蔽部件24A、24B与膜形成对象部件10的最短距离例如优选为10mm以上，更优选为2mm以上。
另外，例如优选调整遮蔽部件24A、24B与膜形成对象部件10之间的距离。该距离的调整例如设为将遮蔽部件24A、24B相对于反应容器12可装卸地设置的结构，只要安装具有膜形成对象部件10的大小、与目标的膜的膜厚相应的大小的遮蔽部件24A、24B即可。
另外，遮蔽部件24A、24B与保持部件41(其筒状部42)或膜形成对象部件10也可以接触，例如优选以在遮蔽部件24A、24B与保持部件41(其筒状部42)或膜形成对象部件10之间不产生摩擦的压接力接触。这是为了抑制因遮蔽部件24A、24B而在膜形成对象部件10本身产生划痕、在形成于膜形成对象部件10的膜上产生划痕、在形成于膜形成对象部件10的膜被磨削。
遮蔽部件24A、24B的材质只要具有机械强度，则没有特别限定，可以为导电性部件，也可以为绝缘性部件。
但是，当以与保持部件41(其筒状部42)或膜形成对象部件10接触的方式设置遮蔽部件24A、24B时，从抑制膜形成对象部件10本身的划伤、膜的划伤、膜的剥离的观点而言，使用硬度比膜形成对象部件10及形成于膜形成对象部件10上的膜低的材料为佳。
另外，遮蔽部件24A、24B为根据需要而设置的部件。但是，通过利用遮蔽部件24A、24B从反应活性区域12A遮蔽反应惰性区域12B，可以实现装置的小型化，因此例如优选设置遮蔽部件24A、24B。
接着，对基于膜形成装置101的膜形成方法进行说明。
首先，在膜形成装置101中，将膜形成对象部件10保持于保持部件41(其筒状部42)的外周面。
接着，驱动真空排气装置52将反应容器12的内部减压至成为目标压力。在反应容器12的内部被减压之后，在保持装置40中通过驱动部44使保持部件41旋转驱动。
接着，在激励装置30中，经由匹配箱34从高频电源35向放电电极31供给高频电力。并且，开放电磁阀36，从非成膜性气体供给源33通过非成膜性气体供给管32及非成膜性气体供给口32A向反应容器12内的放电电极31的放电面与保持部件41的外周面对置的区域(即，反应活性区域12A)供给非成膜性气体。如此一来，通过来自放电电极31的放电面的放电而生成非成膜性气体的激励分解气体(即，非成膜性等离子体)。
另一方面，开放电磁阀23，从成膜性气体供给源22通过成膜性气体供给管21的成膜性气体供给口21A向反应容器12内的反应惰性区域12B供给成膜性气体。
并且，在反应惰性区域12B中，因排气管50的排气压而成膜性气体通过由保持部件41保持的状态的膜形成对象部件10的开口部10A的墙面上及侧面10B上并从排气管50被排出。此时，成膜性气体吸附于由保持部件41保持的状态的膜形成对象部件10的表面并且吸附于开口部10A的墙面上及侧面10B。
在从成膜性气体供给口21A供给至反应惰性区域12B的成膜性气体中停留在膜形成对象部件10的周围的成膜性气体、以及吸附于膜形成对象部件10的表面并且吸附于开口部10A的墙面上及侧面10B的成膜性气体，随着由保持部件的旋转驱动所产生的膜形成对象部件10的移动而向反应活性区域12A移动。
并且，在反应活性区域12A中，因排气管50的排气压，所生成的非成膜性气体的激励分解气体(即，非成膜性等离子体)通过由保持部件41保持的状态的膜形成对象部件10的开口部10A的墙面上及侧面10B上并从排气管50被排出。此时，存在于膜形成对象部件10的周围的成膜性气体、以及吸附于膜形成对象部件10的表面并且吸附于内部及侧面的成膜性气体暴露于非成膜性气体的激励分解气体(即非成膜性等离子体)中。由此，成膜性气体被激励分解。
并且，生成以成膜性气体中所包含的元素为构成要素的反应产物或以成膜性气体中所包含的元素和非成膜性气体中所包含的元素为构成要素的反应产物。该生成的反应产物堆积于膜形成对象部件10的表面上、开口部10A的墙面上及侧面10B上。其结果，在膜形成对象部件10的表面上、开口部10A的墙面上及侧面10B上形成以成膜性气体中所包含的元素为构成要素的膜或以成膜性气体中所包含的元素和非成膜性气体中所包含的元素为构成要素的膜。
通过保持部件41的持续旋转，膜形成对象部件10在反应容器12内的反应活性区域12A与反应惰性区域12B之间反复移动，从而在膜形成对象部件10的开口部10A及侧面10B上逐渐堆积以成膜性气体中所包含的元素或成膜性气体中所包含的元素和非成膜性气体中所包含的元素为构成要素的反应产物而形成层厚更厚的膜。
并且，利用排气管50，已通过膜形成对象部件10的开口部10A及侧面10B并且已通过保持部件41(其筒状部42)的无助于反应的成膜性气体、非成膜性气体、它们的激励分解气体被排出。
在此，对作为膜而形成氧化镓(α-Ga2O3)膜时的一例进行具体说明。
当形成氧化镓(GaO)膜时，例如向反应容器12内的、放电电极31的放电面与保持部件41的外周面对置的区域(即，反应活性区域12A)供给氢及氧的混合气体作为非成膜性气体。如此一来，通过来自放电电极31的放电面的放电而生成氢的激励分解气体(即，氢等离子体)和氧的激励分解气体(即，氧等离子体)。
另一方面，向反应容器12内的反应惰性区域12B供给三甲基镓作为成膜性气体。
并且，在反应惰性区域12B中，因排气管50的排气压而三甲基镓通过由保持部件41保持的状态的膜形成对象部件10的开口部10A的墙面上及侧面10B上并从排气管50被排出。此时，三甲基镓吸附于由保持部件41保持的状态的膜形成对象部件10的表面，并且吸附于开口部10A的墙面上及侧面10B。
停留于膜形成对象部件10的周围的三甲基镓、以及吸附于膜形成对象部件10的表面并且吸附于开口部10A的墙面上及侧面10B的三甲基镓，随着由保持部件的旋转驱动所产生的膜形成对象部件10的移动而向反应活性区域12A移动。
并且，在反应活性区域12A中，因排气管50的排气压，所生成的氢的激励分解气体(即，氢等离子体)、氧的激励分解气体(即，氧等离子体)通过由保持部件41保持的状态的膜形成对象部件10的开口部10A的墙面上及侧面10B上并从排气管50被排出。此时，存在于膜形成对象部件10的周围的三甲基镓、以及吸附于膜形成对象部件10的表面并且吸附于内部及侧面的三甲基镓暴露于氢的激励分解气体(即，氢等离子体)及氧的激励分解气体(即，氧等离子体)中。
如此一来，三甲基镓被氢的激励分解气体(即，氢等离子体)激励分解。并且，被激励分解的Ga与氧的激励分解气体(即，氧等离子体)进行反应，其反应产物堆积于膜形成对象部件10的表面并且堆积于开口部10A的墙面上及侧面10B上。其结果，形成氧化镓(GaO)膜。
并且，当作为膜而形成Al膜时，例如作为成膜性气体的三甲基铝被作为非成膜性气体的氢的激励分解气体(即，氢等离子体)激励分解，所生成的Al堆积于膜形成对象部件10的表面并且堆积于开口部10A的墙面上及侧面10B上。
如以上所说明，在本实施方式A所涉及的膜形成装置101中，成膜性气体及非成膜性气体的激励分解气体利用排气管50的排气压到达并流动在膜形成对象部件10的开口部10A及侧面10B上。
因此，在膜形成对象部件10的开口部10A的墙面及侧面10B也会形成以成膜性气体中所包含的元素为构成要素的接近均匀的膜或以成膜性气体中所包含的元素和非成膜性气体中所包含的元素为构成要素的接近均匀的膜。
(实施方式B)
图3是表示本实施方式B所涉及的膜形成装置102的概略侧视剖视图。
如图3所示，本实施方式B所涉及的膜形成装置102为将本实施方式A所涉及的膜形成装置101中的“保持部件41的筒状部42”设为筒状的膜形成对象部件10的装置。
具体而言，在膜形成装置102中，保持部件41具有保持筒状的膜形成对象部件10的两端部的一对保持部47。一对保持部47中的一个与驱动部44的驱动传动部46连结。
并且，筒状的膜形成对象部件10具有使成膜性气体(及非成膜性气体)的激励分解气体透过的开口部10A。具体而言，筒状的膜形成对象部件10采用多孔体、在厚度方向上具有贯穿孔的部件。另外，在图3中示出采用了在厚度方向上具有贯穿孔的部件作为筒状的膜形成对象部件10的例子。
在本实施方式B所涉及的膜形成装置102中，上述结构以外，其结构与本实施方式A所涉及的膜形成装置101相同，因此省略说明。
在本实施方式B所涉及的膜形成装置102中，成膜性气体及非成膜性气体的激励分解气体也利用作为排气部件的一个例子的排气管50的排气压到达并流动在筒状的膜形成对象部件10的开口部10A。
因此，在筒状的膜形成对象部件10的开口部10A的墙面也会形成以成膜性气体中所包含的元素为构成要素的接近均匀的膜或以成膜性气体中所包含的元素和非成膜性气体中所包含的元素为构成要素的接近均匀的膜。
(实施方式C)
图4是表示本实施方式C所涉及的膜形成装置103的概略侧视剖视图。
如图4所示，本实施方式C所涉及的膜形成装置103为采用了具有保持筒状的膜形成对象部件10的开口部41A的筒状部42作为本实施方式A所涉及的膜形成装置101中的“保持部件41的筒状部42”的装置。
具体而言，在膜形成装置103中，保持部件41的筒状部42在其开口部10A嵌入有筒状的膜形成对象部件10而保持该筒状的膜形成对象部件10。
作为筒状的膜形成对象部件10，可以例示出管、带等。
在本实施方式C所涉及的膜形成装置103中，上述结构以外，其结构与本实施方式A所涉及的膜形成装置101相同，因此省略说明。
在本实施方式C所涉及的膜形成装置103中，成膜性气体及非成膜性气体的激励分解气体也利用作为排气部件的一个例子的排气管50的排气压到达并流动在筒状的膜形成对象部件10的内周面侧。
因此，在筒状的膜形成对象部件10的内周面(即，开口部10A的墙面)也会形成以成膜性气体中所包含的元素为构成要素的接近均匀的膜或以成膜性气体中所包含的元素和非成膜性气体中所包含的元素为构成要素的接近均匀的膜。
(实施方式D)
图5是表示本实施方式D所涉及的膜形成装置104的概略俯视剖视图。
如图6所示，本实施方式D所涉及的膜形成装置104为采用了向反应容器12内的反应活性区域供给成膜性气体的成膜性气体供给装置20作为本实施方式A所涉及的膜形成装置101中的“成膜性气体供给装置20”的装置。
具体而言，在膜形成装置104中，成膜性气体供给装置20的成膜性气体供给口21A在反应容器12内的反应活性区域12A设置于成膜性气体供给管21。
在本实施方式D所涉及的膜形成装置104中，上述结构以外，其结构与本实施方式A所涉及的膜形成装置101相同，因此省略说明。
在本实施方式D所涉及的膜形成装置104中，成膜性气体直接供给至反应活性区域12A而并非为反应惰性区域12B，并且立即被激励分解。
在本实施方式D所涉及的膜形成装置104中，成膜性气体及非成膜性气体的激励分解气体也利用作为排气部件的一个例子的排气管50的排气压到达并流动在膜形成对象部件10的开口部10A及侧面10B上。
因此，在膜形成对象部件10的开口部10A的墙面及侧面10B也会形成以成膜性气体中所包含的元素为构成要素的接近均匀的膜或以成膜性气体中所包含的元素和非成膜性气体中所包含的元素为构成要素的接近均匀的膜。
另外，在任一本实施方式所涉及的膜形成装置中，均可以以提高所形成的膜的结晶性及促进用于形成膜的反应等为目的而设置用于对膜形成对象部件10施加热的加热装置(省略图示)。但是，在任一本实施方式所涉及的膜形成装置中，均可以实现在对膜形成对象部件10未施加热的状态下产生反应产物而形成膜。
并且，在任一本实施方式所涉及的膜形成装置中，根据成膜性气体及非成膜性气体各自的种类、成膜性气体与非成膜性气体的组合、基于各电磁阀23及电磁阀36各自的控制的向反应容器12内供给的成膜性气体和非成膜性气体的供给量的调节、混合于成膜性气体及非成膜性气体中的任一方或双方中的杂质的种类或浓度等，可以容易调整所形成的膜的组成、杂质浓度等。
并且，形成于膜形成对象部件10上的膜的组成只要在与膜厚正交的方向上均匀即可，在膜厚方向上可以均匀，也可以存在偏差。
当在膜厚方向上改变组成时，例如每当以目标转速使保持部件41旋转时，变更成膜性气体及非成膜性气体的种类及成膜性气体和非成膜性气体的供给量等即可。
作为在膜厚方向上具有不均匀组成的膜，具体而言，有层叠如量子阱结构或串联(randam)型太阳能电池那样的带隙(band gap)不同的材料而成的膜。对由In、Ga、Al及氮构成的13族元素的氮化物半导体的带隙通过利用从InN(带隙小)至AIN(带隙大)为止的范围内的混晶而改变13族元素的浓度来进行控制。
在该情况下，通过改变作为成膜性气体的包含这些13族元素的气体的种类和供给量、将它们混合时的其混合比例，能够容易形成带隙具有轮廓(profile)的膜。
并且，为了控制所形成的膜的物性，根据需要可以在膜中添加杂质。通过例如将包含杂质元素的气体作为杂质而混合于上述成膜性气体而形成包含杂质的膜。
在所形成的膜为13族元素的氮化物半导体时，可以添加供体杂质、受体杂质中的任一种杂质。
作为供体杂质，可以例示出Li、Cu、Ag、Au、Mg、Zn、Si、Ge、Sn、Pb、S、Se、Te等。其中，从电荷载体的控制性的观点而言，例如优选Si、Ge、Sn。
作为受体杂质，可以例示出Li、Na、Cu、Ag、Au、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、Zn、Cd、Hg、C、Si、Ge、Sn、Pb、Cr、Fe、Co、Ni等。其中，从电荷载体的控制性的观点而言，例如优选Be、Mg、Ca、Zn、Sr。
作为包含这些杂质元素的成膜性气体，供体杂质中能够将SiH4、GeH4、GeF4、SnH4供给至反应惰性区域，作为受体杂质，能够将BeH2、BeCl2、BeCl4、环戊二烯基镁、二甲基钙、二甲基锶、二甲基锌、二乙基锌等供给至反应惰性区域。当添加浓度低时，供给量为微量，因此即使在这些添加杂质的成膜性气体具有成膜性的情况下，也可以用非成膜性气体进行稀释等而导入到反应活性区域中。
并且，在任一本实施方式所涉及的膜形成装置中，对在激励装置30中设置有一个放电电极31的方式进行了说明，但也可以设置复数个放电电极31。在该情况下，对每个放电电极31设置非成膜性气体供给管32、非成膜性气体供给源33、匹配箱34、高频电源35及电磁阀36即可。并且，可以共用非成膜性气体供给源33、匹配箱34及高频电源35并将电力、气体分支供给。
并且，在任一本实施方式所涉及的膜形成装置中，对在成膜性气体供给装置20中设置有一个用于供给成膜性气体的成膜性气体供给管21的方式进行了说明，但只要成膜性气体供给口21A位于反应惰性区域12B即可，也可以设置复数个成膜性气体供给管21。
如此，通过设置复数个放电电极31而在一个反应容器12内设置复数个反应活性区域12A及反应惰性区域12B。另外，若将复数个成膜性气体供给管21设置于反应容器12，则成膜性气体分别供给至复数个反应惰性区域12B。若如此设置，则与在一个反应容器12内各设置有一个放电电极31及成膜性气体供给管21的情况相比，成膜速度得到提高而成为膜的形成能力高的膜形成装置。
并且，在任一本实施方式所涉及的膜形成装置中，对反应活性区域12A为生成有反应容器12内的非成膜性气体的激励分解气体(即，非成膜性等离子体)的区域的方式进行了说明，但只要是能够从成膜性气体生成以该成膜性气体中所包含的元素为构成要素的反应产物的区域即可，并不限于生成有等离子体的区域。
例如，反应活性区域12A可以为利用光或热而激励分解成膜性气体的区域或将成膜性气体暴露于利用光、电子射束、催化剂等而处于激励状态的非成膜性气体的活性种来促进化学反应或热分解的区域。
当利用光形成反应活性区域12A时，代替放电电极31而设置具有能够使激励光源的光透射的窗且能够以真空密封的光导入端口即可。并且，通过将从光源引导的光穿过光导入端口而引导至反应器内来在反应容器12内形成反应活性区域12A即可。
在该情况下，可以不将非成膜性气体供给至反应容器12内。作为激励光源，能够使用包含各种激光光源等紫外光或真空紫外光的光源，该各种激光光源为氘灯、Xe灯、低压汞灯、高压汞灯、准分子灯、氮激光器、ArF激光器等。
并且，当利用催化剂形成反应活性区域12A时，代替放电电极31而设置能够通电的钨灯丝等并使非成膜性气体在通过通电而升温的钨灯丝表面通过即可。并且，通过朝向保持部件41的外周面照射处于激励状态的非成膜性气体来在反应容器12内形成反应活性区域即可。
关于该情况，可以经由节流孔等能够产生压力差的机构在与反应容器12不同的另外的区域配置钨灯丝，并将该区域内保持为可得到基于催化剂的高激励、分解效率的压力。
并且，当利用热形成反应活性区域12A时，如上所述，通过以与在利用光形成反应活性区域12A时将紫外线光源引导至反应器内的方法相同的结构，利用CO2激光其以外的红外光源照射光来进行加热即可。
[实施例]
以下，举出实施例对本发明进行进一步具体的说明。但是，这些各实施例并不限制本发明。
(实施例1)
使用图1～图2所示的膜形成装置101，在中心部具有开口部的齿轮(最大外径＝10mm、厚度＝4mm、膜形成对象部件10的一例)的表面、开口部的墙面及侧面形成了Al膜。
另外，膜形成装置的主要设定为如下。
·反应容器12：内径400mm、圆筒轴向长度400mm的圆筒状部件。内墙的材质不锈钢SUS304。
·保持部件41的筒状部42：直径82mm、轴向长度340mm、孔径2mm、孔隙率65％的圆筒状不锈钢制网。
·放电电极31的放电面的大小：长边方向长度350mm、短边方向长度50mm。
·非成膜性气体供给管32：内径1mm的铜制管。
·非成膜性气体供给口32A：在放电电极31的放电面以80mm间隔设置4个。
·成膜性气体供给管21：内径4mm的不锈钢管。
·成膜性气体供给口21A：以80mm间隔设置4个。
·成膜性气体供给口21A的位置：设置于反应容器12内的反应惰性区域12B。
·成膜性气体喷出方向：朝向保持部件41的外周面的方向。
·放电电极31的放电面与保持部件41的外周面的距离：35mm。
·遮蔽部件24A、24B：平板状部件(156mm×400mm、厚度0.5mm、材质聚酰亚胺)
·被保持部件保持的膜形成对象部件10与遮蔽部件24A、24B的最小距离(对置时的距离)：2mm。
·膜形成对象部件10的安装位置：在保持部件41(其筒状部42)的外周面，使用Teraoka Seisakusho Co.,Ltd.制造的Kapton(商品名)粘合胶带，在保持部件41的轴向上以20mm间隔贴附5处，朝向旋转方向以等间隔贴附4处，合计为20处。
使用上述结构的膜形成装置101，经由排气管50对反应容器12内进行真空排气至压力成为1×10-2Pa左右。接着，作为非成膜性气体，将氢500sccm从非成膜性气体供给管32经由设置于放电电极31的非成膜性气体供给口32A而导入到反应容器12内。与此同时，调整真空排气装置52中所包含的传导阀，使反应容器12内的压力成为20Pa。利用匹配箱34将从高频电源35输出的13.56MHz的交流波设定为输出100W，并利用调谐器进行匹配而从放电电极31进行了放电。此时的反射波为0W。
接着，作为成膜性气体，在恒温槽中对于将保持为20℃的三甲基铝以氢气为载气进行鼓泡，并以三甲基铝与氢的混合气体的流量成为10sccm的方式从成膜性气体供给管21经由成膜性气体供给口21A供给至反应容器12内的反应惰性区域12B。调整真空排气装置52中所包含的传导阀，使反应容器12内的压力成为20Pa。
在该状态下，一边使保持部件41以20rpm的转速沿箭头A方向旋转一边成膜了90分钟。此时，保持部件41的温度在25℃至约50℃的范围。
经过以上操作，在中心部具有开口部的齿轮(最大外径＝10mm、厚度＝4mm、膜形成对象部件10的一例)的表面、开口部的墙面及侧面形成了厚度0.1μm的Al膜。
(实施例2)
使用图3所示的膜形成装置102，在具有贯穿孔的铝制筒状部件(外径＝82mm、厚度＝4mm、贯穿孔的径＝0.8mm、贯穿孔的数量＝约30000个、膜形成对象部件10的一例)的表面、贯穿孔的墙面形成了α-Ga2O3膜。
另外，膜形成装置的主要设定为如下。另外，下述以外的设定以实施例1为准。
·成膜性气体喷出方向：朝向膜形成对象部件10的外周面的方向。
·放电电极31的放电面与膜形成对象部件10的外周面的距离：35mm。
使用上述结构的膜形成装置102，除了变更下述点以外，以与实施例1相同的方式实施了成膜操作。
·由三甲基铝变更为三甲基镓
·由氢500sccm变更为将氢500sccm与He稀释氧(氧40％)5sccm合流而成的混合气体
经过以上操作，在具有贯穿孔的铝制筒状部件的表面、贯穿孔的墙面形成了厚度0.1μm的α-Ga2O3膜。
(实施例3)
使用图4所示的膜形成装置103，在管(外径＝2mm、厚度＝0.5mm、长度＝5mm、膜形成对象部件10的一例)的一端面及内周面形成了α-C膜(DLC：类金刚石碳)。
另外，膜形成装置的主要设定以实施例1为准。
使用上述结构的膜形成装置103，除了变更下述点以外，以与实施例1相同的方式实施了成膜操作。
·由三甲基铝10sccm变更为甲苯40sccm
经过以上操作，在管的一端面及内周面形成了厚度0.15μm的α-C膜(DLC：类金刚石碳)。
(比较例1～4)
对图1～图4所示的膜形成装置各自进行了在反应容器12的外墙设置排气口并在该排气口连结排气管的改造。并且，使用各个装置，在与实施例1～4相同的成膜条件下形成了各膜。另外，装置的设定也以各实施例的装置的设定为准。
(评价)
测定了在各例中得到的膜的膜厚。测定部位如下。
·实施例1、比较例1：齿轮的、1)表面、2)开口部的墙面中的反应活性区域侧(表中，标记为“内墙面跟前”)、3)开口部的墙面中与反应活性区域相反的一侧(表中，标记为“内墙面深处”)、4)侧面中的反应活性区域侧(表中，标记为“侧面跟前”)、5)侧面中与反应活性区域相反的一侧(表中，标记为“侧面深处”)。
·实施例2、比较例2：具有贯穿孔的铝制筒状部件的、1)表面、2)贯穿孔的墙面中的反应活性区域侧(表中，标记为“内墙面跟前”)、3)贯穿孔的墙面中与反应活性区域相反的一侧(表中，标记为“内墙面深处”)。
·实施例3、比较例3：管的、1)一端面(表中，标记为“表面”)、2)内周面中的反应活性区域侧(表中，标记为“内墙面跟前”)、3)内周面中与反应活性区域相反的一侧(表中，标记为“内墙面深处”)。
以下，在表1中一览示出各实施例的详细内容。
Figure BDA0002049927300000201
根据上述结果可知，在本实施例中，与比较例相比，在膜形成对象部件的内部及侧面的至少一方均可以实现接近均匀的膜的形成。
上述本发明的实施方式是以例示及说明为目的而提供的。另外，本发明的实施方式并不全面详尽地包括本发明，并且并不将本发明限定于所公开的方式。很显然，对本发明所属的领域中的技术人员而言，各种变形及变更是自知之明的。本实施方式是为了最容易理解地说明本发明的原理及其应用而选择并说明的。由此，本技术领域中的其他技术人员能够通过对假定为各种实施方式的特定使用最优化的各种变形例来理解本发明。本发明的范围由以上的权利要求书及其等同物来定义。

Claims (22)

1.一种膜形成装置，其具备：
反应容器，在内部配置有膜形成对象部件，且用于利用供给至内部的成膜性气体的激励分解而将以所述成膜性气体中所包含的元素为构成要素的膜堆积于所述膜形成对象部件上，所述反应容器具有：能够激励分解所述成膜性气体的反应活性区域和作为与所述反应活性区域连续的区域的反应惰性区域；
成膜性气体供给装置，向所述反应容器内的所述反应惰性区域供给所述成膜性气体；
激励装置，对所述反应容器内的所述成膜性气体进行激励分解；
保持装置，具有：保持部件，保持所述膜形成对象部件；及驱动部，所述驱动部在所述反应惰性区域与所述反应活性区域之间驱动所述保持部件而使所述膜形成对象部件反复移动且随着所述膜形成对象部件的移动而从所述反应惰性区域向所述反应活性区域供给所述成膜性气体；及
排气部件，设置于所述反应容器内，排出所述反应容器内的气体，且排出已通过由所述保持部件保持的状态的所述膜形成对象部件的内部及侧面的至少一方的所述反应容器内的气体。
2.根据权利要求1所述的膜形成装置，其还具备遮蔽部件，所述遮蔽部件设置于所述反应容器内并遮蔽所述反应活性区域与所述反应惰性区域之间的至少一部分。
3.根据权利要求1所述的膜形成装置，其中，
所述排气部件设置成隔着被所述保持部件保持的所述膜形成对象部件与所述成膜性气体供给装置的成膜性气体供给口对置。
4.根据权利要求1所述的膜形成装置，其中，
所述排气部件设置成隔着被所述保持部件保持的所述膜形成对象部件与所述反应容器内的所述反应活性区域对置。
5.根据权利要求1所述的膜形成装置，其中，
所述保持部件为介于所述成膜性气体供给装置的成膜性气体供给口与所述排气部件之间而设置且具有使所述反应容器内的气体通过的开口部的部件。
6.根据权利要求1所述的膜形成装置，其中，
所述保持部件为介于所述反应容器内的所述反应活性区域与所述排气部件之间而设置且具有使所述反应容器内的气体通过的开口部的部件。
7.根据权利要求5所述的膜形成装置，其中，
所述保持部件为筒状部件。
8.根据权利要求7所述的膜形成装置，其中，
所述排气部件设置于作为所述保持部件的所述筒状部件的内周面侧。
9.根据权利要求1所述的膜形成装置，其中，
所述膜形成对象部件为具有使所述反应容器内的气体通过的开口部的部件。
10.根据权利要求9所述的膜形成装置，其中，
所述膜形成对象部件为多孔体、筒状部件或在厚度方向上具有贯穿孔的部件。
11.一种膜形成装置，其具备：
反应容器，在内部配置有膜形成对象部件，且用于利用供给至内部的成膜性气体的激励分解而将以所述成膜性气体中所包含的元素为构成要素的膜堆积于所述膜形成对象部件上；
成膜性气体供给装置，向所述反应容器内供给所述成膜性气体；
激励装置，对所述反应容器内的所述成膜性气体进行激励分解；
保持部件，设置于所述反应容器内，并保持所述膜形成对象部件；及
排气部件，设置于所述反应容器内，排出所述反应容器内的气体，所述排气部件排出已通过由所述保持部件保持的状态的所述膜形成对象部件的内部及侧面的至少一方的所述反应容器内的气体。
12.一种膜形成方法，其具有：
成膜性气体供给工序，利用成膜性气体供给装置向反应容器内的反应惰性区域供给成膜性气体，所述反应容器在内部配置有膜形成对象部件，且用于利用供给至内部的所述成膜性气体的激励分解而将以所述成膜性气体中所包含的元素为构成要素的膜堆积于所述膜形成对象部件上，所述反应容器具有能够激励分解所述成膜性气体的反应活性区域和作为与所述反应活性区域连续的区域的所述反应惰性区域；
激励工序，对所述反应容器内的所述成膜性气体进行激励分解；及
移动工序，在利用保持部件保持所述膜形成对象部件的状态下，在所述反应惰性区域与所述反应活性区域之间驱动所述保持部件而使所述膜形成对象部件反复移动，且随着所述膜形成对象部件的移动而从所述反应惰性区域向所述反应活性区域供给所述成膜性气体；及
排气工序，利用设置于所述反应容器内的排气部件排出所述反应容器内的气体，且排出已通过由所述保持部件保持的状态的所述膜形成对象部件的内部及侧面的至少一方的所述反应容器内的气体。
13.根据权利要求12所述的膜形成方法，其中，
在所述反应容器内利用遮蔽部件遮蔽所述反应活性区域与所述反应惰性区域的边界的至少一部分。
14.根据权利要求12所述的膜形成方法，其中，
所述排气部件设置成隔着被所述保持部件保持的所述膜形成对象部件与所述成膜性气体供给装置的成膜性气体供给口对置。
15.根据权利要求12所述的膜形成方法，其中，
所述排气部件设置成隔着被所述保持部件保持的所述膜形成对象部件与所述反应容器内的所述反应活性区域对置。
16.根据权利要求12所述的膜形成方法，其中，
所述保持部件为介于所述成膜性气体供给装置的成膜性气体供给口与所述排气部件之间而设置且具有使所述反应容器内的气体通过的开口部的部件。
17.根据权利要求12所述的膜形成方法，其中，
所述保持部件为介于所述反应容器内的所述反应活性区域与所述排气之间而设置且具有使所述反应容器内的气体通过的开口部的部件。
18.根据权利要求16所述的膜形成方法，其中，
所述保持部件为筒状部件。
19.根据权利要求18所述的膜形成方法，其中，
所述排气部件设置于作为所述保持部件的所述筒状部件的内周面侧。
20.根据权利要求12所述的膜形成方法，其中，
所述膜形成对象部件为具有使所述反应容器内的气体通过的开口部的部件。
21.根据权利要求20所述的膜形成方法，其中，
所述膜形成对象部件为多孔体、筒状部件或在厚度方向上具有贯穿孔的部件。
22.一种膜形成方法，其具有：
成膜性气体供给工序，利用成膜性气体供给装置向反应容器内供给成膜性气体，所述反应容器在内部配置有膜形成对象部件，且用于利用供给至内部的所述成膜性气体的激励分解而将以所述成膜性气体中所包含的元素为构成要素的膜堆积于所述膜形成对象部件上；
激励工序，对所述反应容器内的所述成膜性气体进行激励分解；及
排气工序，利用设置于所述反应容器内的排气部件排出所述反应容器内的气体，且排出已通过由保持部件保持的状态的所述膜形成对象部件的内部及侧面的至少一方的所述反应容器内的气体。
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