JP2007326062A - Film forming device and method - Google Patents

Film forming device and method Download PDF

Info

Publication number
JP2007326062A
JP2007326062A JP2006160399A JP2006160399A JP2007326062A JP 2007326062 A JP2007326062 A JP 2007326062A JP 2006160399 A JP2006160399 A JP 2006160399A JP 2006160399 A JP2006160399 A JP 2006160399A JP 2007326062 A JP2007326062 A JP 2007326062A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
film forming
thickness
aerosol
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2006160399A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4943063B2 (en
Inventor
Takami Shinkawa
高見 新川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
Priority to JP2006160399A priority Critical patent/JP4943063B2/en
Publication of JP2007326062A publication Critical patent/JP2007326062A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4943063B2 publication Critical patent/JP4943063B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Coating Apparatus (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Nozzles (AREA)
  • Spray Control Apparatus (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To correctly control the film thickness in a film forming device using an aerosol deposition process. <P>SOLUTION: This film forming device employs an aerosol deposition process which forms a film by blasting/accumulating a raw material powder to a substrate. In addition, the device comprises aerosol formation parts 1 to 4 which form the aerosol by dispersing the feedstock powder by gas, a film forming chamber 6, a substrate stage 8 arranged inside the film forming chamber 6, a nozzle 7 which jets the aerosol of the feedstock powder formed by the aerosol formation parts 1 to 4, to the substrate arranged on the substrate stage 8, an optical fiber for colorimetry 10 which optically measures the thickness of the film formed on the substrate on realtime, a colorimetric part 11 and a film thickness calculation part 12. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、原料の粉体をガス中に分散させたエアロゾルを基板に向けて吹き付けることにより、上記原料を含む膜を形成するエアロゾルデポジション法を用いた成膜装置及び成膜方法に関する。   The present invention relates to a film forming apparatus and a film forming method using an aerosol deposition method in which an aerosol in which raw material powder is dispersed in a gas is sprayed toward a substrate to form a film containing the raw material.

近年、セラミックスや金属等の膜の形成方法として、固体粒子の衝突付着現象を利用した成膜技術の1つであるエアロゾルデポジション(aerosol deposition:AD)法が注目されている。AD法とは、原料の粉体を分散させたエアロゾルをノズルから基板に向けて噴射して、原料の粉体を基板等に衝突させることにより、原料を基板等の上に堆積させる成膜方法のことである。AD法においては、高速で噴射された原料の粉体が、基板や先に形成された堆積物等の下層に衝突して食い込むと共に、衝突の際に粉体が破砕して生成された破砕面が下層に付着するメカノケミカル反応によって成膜が為される。   2. Description of the Related Art In recent years, an aerosol deposition (AD) method, which is one of film forming techniques using a collisional adhesion phenomenon of solid particles, has attracted attention as a method for forming a film of ceramics or metal. The AD method is a film-forming method in which an aerosol in which raw material powder is dispersed is sprayed from a nozzle toward a substrate and the raw material powder collides with the substrate, thereby depositing the raw material on the substrate. That is. In the AD method, the raw material powder sprayed at a high speed collides with the lower layer such as the substrate or the previously formed deposit, and the crushing surface generated by crushing the powder at the time of the collision. The film is formed by a mechanochemical reaction that adheres to the lower layer.

ここで、エアロゾルとは、固体や液体の粒子が気体中に浮遊(分散)しているコロイド系のことをいう。本願においては、エアロゾルに分散している粒子のことも、広義にエアロゾルと称することとする。エアロゾルデポジション法を行う際に生成されるエアロゾルにおいて、気体中に分散させる粒子(原料の粉体)の大きさは様々であるが、例えば、PZT等のセラミックス膜を形成する場合には、径が0.1μm〜10μm程度の粒子が用いられる。   Here, aerosol refers to a colloidal system in which solid or liquid particles are suspended (dispersed) in a gas. In the present application, the particles dispersed in the aerosol are also referred to as aerosols in a broad sense. In the aerosol generated when the aerosol deposition method is performed, the size of the particles (raw material powder) dispersed in the gas varies. For example, when forming a ceramic film such as PZT, the diameter Is about 0.1 μm to 10 μm.

このようなAD法は、その特徴的な成膜メカニズムにより、不純物を含まない、緻密で強固な膜を形成できるという利点を有している。そのため、AD法を、絶縁膜のコーティングや、耐湿膜(水分バリア)としてのセラミックスコーティングや、光学材料の形成や、磁性材料の形成や、触媒の担持体の形成や、無機の色材による色付け等に広く利用できる可能性がある。また、微小電気機械システム(MEMS:micro electrical mechanical system)関連の機器の開発に伴い、積層セラミックスコンデンサや圧電アクチュエータ等の素子形成へのAD法の適用も期待されている。従来において、そのような素子は主にバルク材を利用して作製されていたが、素子の微細化及び集積化が進むにつれて、成膜技術により機能性材料を作製する研究が活発になっているからである。ここで、機能性材料とは、積層コンデンサにおける誘電体層や、圧電アクチュエータにおける圧電体層のように、素子の機能を発揮させる主要部分(通常、電極に挟まれた層)を構成する材料のことである。   Such an AD method has an advantage that a dense and strong film containing no impurities can be formed by its characteristic film formation mechanism. For this reason, the AD method is applied to insulating film coating, ceramic coating as moisture-resistant film (moisture barrier), optical material formation, magnetic material formation, catalyst carrier formation, and coloring with inorganic coloring material It can be widely used. In addition, with the development of micro electrical mechanical system (MEMS) related devices, application of the AD method to the formation of elements such as multilayer ceramic capacitors and piezoelectric actuators is also expected. Conventionally, such an element has been mainly manufactured using a bulk material. However, as the miniaturization and integration of the element progress, research for producing a functional material by a film forming technique is actively performed. Because. Here, the functional material is a material constituting a main part (usually, a layer sandwiched between electrodes) that exerts the function of the element, such as a dielectric layer in a multilayer capacitor or a piezoelectric layer in a piezoelectric actuator. That is.

ところで、多数の素子が集積される装置においては、それらの素子の特性を均一にしておく必要がある。そのためには、それらの素子の間において、機能性材料の膜(以下において、機能性膜ともいう)の厚さを均一にしなくてはならない。そのために、AD法を用いる場合には、基板に吹き付けられるエアロゾルの濃度を均一に保つことが必要である。   By the way, in an apparatus in which a large number of elements are integrated, it is necessary to make the characteristics of those elements uniform. For this purpose, the thickness of the functional material film (hereinafter also referred to as functional film) must be uniform between these elements. Therefore, when using the AD method, it is necessary to keep the concentration of aerosol sprayed onto the substrate uniform.

関連する技術として、特許文献1には、粉体収納部と、エアロゾル化手段と、循環式の輸送手段としてそれらの間に配置された回転テーブルとを備えるエアロゾル発生装置が開示されている。この回転テーブルの水平な上面には円環状の溝が形成されており、粉体収納部内においてホッパーから溝内に粉体が供給され、次いで、下流側のスキージ板によって溝から上方に溢れた粉体が取り除かれる。この状態で回転テーブルが回転することにより、溝内の粉体がエアロゾル化手段に送られ、エアロゾルとなってノズルに供給される(第1頁)。   As a related technique, Patent Document 1 discloses an aerosol generating apparatus including a powder storage unit, an aerosol generating unit, and a rotary table disposed between them as a circulating transport unit. An annular groove is formed on the horizontal upper surface of the rotary table, and powder is supplied from the hopper into the groove in the powder container, and then the powder overflows upward from the groove by the downstream squeegee plate. The body is removed. By rotating the rotary table in this state, the powder in the groove is sent to the aerosolization means, and is supplied as an aerosol to the nozzle (first page).

しかしながら、エアロゾル化手段に一定量の粉体を供給したとしても、供給された粉体の全てがガス中に均一に分散するとは限らない。例えば、一般に、原料の粉体(1次粒子)は、微細であるほど静電気力やファンデルワールス力等によって凝集し易い。ところが、1次粒子の凝集によって形成された巨大な凝集粒子は質量が大きいので、容器の底に溜まってガス中に分散し難くなる。また、一旦ガス中に分散した粉体も、エアロゾル化手段からノズルに供給されるまでの間に互いに凝集したり、供給径路の内壁に付着してしまうことがある。従って、エアロゾル化手段への粉体の供給量を制御することにより、ノズルから噴射されるエアロゾルの濃度を一定に保つことは困難である。   However, even if a certain amount of powder is supplied to the aerosolization means, not all of the supplied powder is uniformly dispersed in the gas. For example, in general, the raw material powder (primary particles) is more likely to aggregate due to electrostatic force, van der Waals force, etc., as it is finer. However, the large aggregated particles formed by the aggregation of the primary particles have a large mass, so that they accumulate on the bottom of the container and are difficult to disperse in the gas. In addition, the powder once dispersed in the gas may agglomerate or adhere to the inner wall of the supply path before being supplied from the aerosolization means to the nozzle. Therefore, it is difficult to keep the concentration of aerosol sprayed from the nozzle constant by controlling the amount of powder supplied to the aerosolization means.

また、特許文献2には、セラミック微粒子をガス中に分散させたエアロゾルを高速で基板に衝突させてセラミック構造物を作製するセラミック構造物作製装置において、エアロゾルを発生させ、駆動部を有するエアロゾル発生器と、エアロゾルを噴射するノズルと、セラミック構造物の高さを調節する手段とを備えたセラミック構造物作製が開示されている。このセラミック構造物作製装置においては、エアロゾル中のセラミック微粒子の量をセンサにより感知し、センサから出力される信号をセラミック構造物作製装置にフィードバックすることにより、セラミック構造物の堆積高さを調節している(第1、2頁)。   Further, Patent Document 2 discloses that an aerosol is generated in a ceramic structure manufacturing apparatus for manufacturing a ceramic structure by causing an aerosol in which ceramic fine particles are dispersed in a gas to collide with a substrate at a high speed, and generating an aerosol having a drive unit. A ceramic structure fabrication comprising a container, a nozzle for injecting aerosol and means for adjusting the height of the ceramic structure is disclosed. In this ceramic structure manufacturing apparatus, the amount of ceramic fine particles in the aerosol is sensed by a sensor, and a signal output from the sensor is fed back to the ceramic structure manufacturing apparatus to adjust the height of the ceramic structure. (Pages 1 and 2).

しかしながら、実際には、ノズルから噴射されたエアロゾルに含まれる全ての粉体が、セラミックス構造物(膜)の形成に寄与するわけではない。例えば、エアロゾルに凝集粒子が含まれている場合に、ノズルから噴射された時点で凝集粒子が有している運動エネルギーは、凝集粒子が基板に衝突したときに、凝集粒子が1次粒子に解砕されるエネルギーとして消費されてしまう。従って、それによって生じた1次粒子は、既に運動エネルギーが不足しているので、さらに破砕して下層に付着するということができない。従って、ノズルから噴射されたエアロゾルの濃度に基づいて、セラミックス構造物の堆積高さを正確に見積もることは困難である。   However, in practice, not all the powders contained in the aerosol ejected from the nozzle contribute to the formation of the ceramic structure (film). For example, when the aerosol contains aggregated particles, the kinetic energy of the aggregated particles when they are ejected from the nozzle is resolved when the aggregated particles collide with the substrate. It will be consumed as energy to be crushed. Accordingly, the primary particles generated thereby are already insufficient in kinetic energy, and therefore cannot be further crushed and attached to the lower layer. Therefore, it is difficult to accurately estimate the deposition height of the ceramic structure based on the concentration of the aerosol ejected from the nozzle.

さらに、特許文献3には、原料の粉体を配置する容器と、該容器において原料の粉体をガスによって吹き上げることにより、エアロゾルを生成するガス導入手段と、構造物が形成される基板を保持する保持手段と、容器において生成されたエアロゾルを基板に向けて噴射するノズルと、該ノズルから噴射されたエアロゾルに含まれる原料の粉体の内、上記基板又は基板上に形成された構造物に衝突することにより成膜に寄与した原料の粉体の量を求める検出手段とを具備する成膜装置が開示されている。   Further, Patent Document 3 holds a container in which raw material powder is placed, a gas introducing means for generating aerosol by blowing up the raw material powder in the container, and a substrate on which a structure is formed. A holding means, a nozzle for injecting the aerosol generated in the container toward the substrate, and a raw material powder contained in the aerosol injected from the nozzle, the substrate or a structure formed on the substrate. There has been disclosed a film forming apparatus including detection means for determining the amount of raw material powder that contributed to film formation by collision.

特許文献3においては、1次粒子が下層に衝突して破砕したときに生じる現象(放電や発光や色変化)を検出することにより、実際に成膜に寄与した粉体の量を求めているので、構造物の堆積高さを比較的正確に見積もることができる。しかしながら、構造物の見積もり高さと現実の高さとの間には、やはり多少のずれは生じてしまうので、構造物の高さをより正確に検出できることが望まれる。   In Patent Document 3, the amount of powder that actually contributed to film formation is obtained by detecting a phenomenon (discharge, light emission, or color change) that occurs when primary particles collide with the lower layer and are crushed. Therefore, it is possible to estimate the deposition height of the structure relatively accurately. However, since there is still a slight difference between the estimated height of the structure and the actual height, it is desirable to be able to detect the height of the structure more accurately.

一方、非特許文献1には、一般に、真空蒸着法においては、水晶振動子を用いることにより膜厚がモニタされていると記載されている。また、スパッタ法においては、プロセスが安定しており、成膜速度を比較的良く制御することができるので、通常、成膜時間に基づいて膜厚が制御されている。
特開2003−275631号公報(第1頁) 特開2001−348659号公報(第1、2頁) 特開2005−154894号公報(第1頁) 金原粲著、「薄膜の基本技術」、第2版、東京大学出版会、2002年8月、p.109−114
On the other hand, Non-Patent Document 1 describes that in a vacuum deposition method, the film thickness is generally monitored by using a crystal resonator. In the sputtering method, the process is stable and the film formation rate can be controlled relatively well. Therefore, the film thickness is usually controlled based on the film formation time.
JP 2003-275631 A (first page) JP 2001-348659 A (first and second pages) Japanese Patent Laying-Open No. 2005-154894 (first page) Kanehara, “Basic Technology of Thin Films”, 2nd edition, University of Tokyo Press, August 2002, p. 109-114

AD法においては、スパッタ法ほどプロセスが安定しているわけではないので、成膜時間によって膜厚を制御することは困難である。また、AD法においてはエアロゾルを基板に衝突させているので、その衝撃により常に振動ノイズが発生している。そのため、水晶振動子を用いて膜厚をその場で測定することは困難である。さらに、振動の影響をあまり受けない測定方法として、分光エリプソメータ等の光学的な膜厚測定方法も知られている。ここで、分光エリプソメータとは、物質の表面において光が反射するときの入射光と反射光との間における偏光状態の変化を観測することにより、膜厚や、光学定数や、物質の特性を測定する方法である。しかしながら、分光エリプソメータにおいては、上限がせいぜい5μmの薄膜しか測定することができず、また、表面に凹凸がある膜や、光学的に不透明な膜を測定することは困難である。従って、それより厚い膜も形成できるAD法に、このような膜厚測定方法を適用することは適切でない。   In the AD method, since the process is not as stable as the sputtering method, it is difficult to control the film thickness by the film formation time. In the AD method, since aerosol is collided with the substrate, vibration noise is always generated by the impact. Therefore, it is difficult to measure the film thickness on the spot using a crystal resonator. Furthermore, an optical film thickness measurement method such as a spectroscopic ellipsometer is also known as a measurement method that is not significantly affected by vibration. Here, a spectroscopic ellipsometer measures film thickness, optical constants, and material properties by observing changes in the polarization state between incident light and reflected light when light is reflected on the surface of the material. It is a method to do. However, the spectroscopic ellipsometer can measure only a thin film having an upper limit of 5 μm at most, and it is difficult to measure a film having irregularities on the surface or an optically opaque film. Therefore, it is not appropriate to apply such a film thickness measurement method to the AD method that can form a thicker film.

そこで、上記の点に鑑み、本発明は、AD法を用いる成膜装置及び成膜方法において、膜厚を正確に制御することを目的とする。   In view of the above points, an object of the present invention is to accurately control the film thickness in a film forming apparatus and a film forming method using the AD method.

上記課題を解決するため、本発明の1つの観点に係る成膜装置は、基板に原料粉を吹き付けて堆積させることにより膜を形成するエアロゾルデポジション法を用いる成膜装置であって、原料粉をガスによって分散させることによりエアロゾルを生成するエアロゾル生成手段と、成膜チャンバと、該成膜チャンバ内に配置された基板ステージと、エアロゾル生成手段によって生成される原料粉のエアロゾルを、基板ステージ上に配置される基板に向けて噴射するノズルと、基板上に形成される膜の厚さをリアルタイムで光学的に測定する測定手段とを具備する。   In order to solve the above problems, a film forming apparatus according to one aspect of the present invention is a film forming apparatus using an aerosol deposition method in which a film is formed by spraying and depositing raw material powder on a substrate, An aerosol generating means for generating an aerosol by dispersing the gas with a gas, a film forming chamber, a substrate stage disposed in the film forming chamber, and an aerosol of the raw material powder generated by the aerosol generating means on the substrate stage And a nozzle for spraying toward the substrate, and a measuring means for optically measuring the thickness of the film formed on the substrate in real time.

また、本発明の1つの観点に係る成膜方法は、基板に原料粉を吹き付けて堆積させることにより膜を形成するエアロゾルデポジション法による成膜方法であって、原料粉をガスによって分散させることによりエアロゾルを生成する工程(a)と、基板上に形成される膜の厚さをリアルタイムで光学的に測定しながら、ステップ(a)において生成された原料粉のエアロゾルを基板に向けて噴射することにより、原料粉を基板上に堆積させる工程(b)とを具備する。   A film forming method according to one aspect of the present invention is a film forming method by an aerosol deposition method in which a raw material powder is sprayed and deposited on a substrate to form a film, and the raw material powder is dispersed by a gas. The aerosol of the raw material powder generated in step (a) is jetted toward the substrate while optically measuring the thickness of the film formed on the substrate (a) and the thickness of the film formed on the substrate in real time. A step (b) of depositing the raw material powder on the substrate.

本発明によれば、膜を光学的にモニタすることにより、現在形成されている膜厚を把握しながら成膜を行うので、所望の膜厚を得ることが可能になる。   According to the present invention, since the film is formed by grasping the currently formed film thickness by optically monitoring the film, a desired film thickness can be obtained.

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る成膜装置の構成を示す模式図である。図1に示すように、この成膜装置は、エアロゾルの生成が行われるエアロゾル生成部と、成膜部とを含んでいる。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same constituent elements are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a film forming apparatus according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the film forming apparatus includes an aerosol generating unit that generates aerosol and a film forming unit.

エアロゾル生成部は、エアロゾル生成室1と、振動台2と、巻き上げガスノズル3と、圧力調整ガスノズル4とを含んでいる。
エアロゾル生成室1は、原料の粉体(原料粉)15が配置される容器であり、ここでエアロゾルの生成が行われる。また、エアロゾル生成室1は、原料粉15を攪拌することにより効率的にエアロゾルを生成するために、所定の周波数で振動する振動台2の上に設置されている。
The aerosol generation unit includes an aerosol generation chamber 1, a vibration table 2, a hoisting gas nozzle 3, and a pressure adjusting gas nozzle 4.
The aerosol generation chamber 1 is a container in which raw material powder (raw material powder) 15 is arranged, and aerosol is generated here. The aerosol generation chamber 1 is installed on a vibration table 2 that vibrates at a predetermined frequency in order to efficiently generate aerosol by stirring the raw material powder 15.

巻き上げガスノズル3は、外部のガスボンベから供給されるキャリアガスをエアロゾル生成室1内に導入することにより、サイクロン流を生成する。それにより、エアロゾル生成室1内に配置された原料粉15が巻き上げられて分散し、エアロゾルが生成される。
圧力調整ガスノズル4は、外部のガスボンベから供給されるキャリアガスをエアロゾル生成室1内に導入することにより、エアロゾル生成室1内のガス圧を調整する。それにより、エアロゾル生成室1内の圧力と成膜チャンバ6内の圧力との差が調整される。
The winding gas nozzle 3 generates a cyclone flow by introducing a carrier gas supplied from an external gas cylinder into the aerosol generation chamber 1. Thereby, the raw material powder 15 arrange | positioned in the aerosol production | generation chamber 1 is wound up and disperse | distributed, and an aerosol is produced | generated.
The pressure adjusting gas nozzle 4 adjusts the gas pressure in the aerosol generating chamber 1 by introducing a carrier gas supplied from an external gas cylinder into the aerosol generating chamber 1. Thereby, the difference between the pressure in the aerosol generation chamber 1 and the pressure in the film forming chamber 6 is adjusted.

巻き上げガスノズル3及び圧力調整ガスノズル4によって供給されるキャリアガスとしては、ヘリウム(He)、酸素(O)、窒素(N)、アルゴン(Ar)、若しくは、それらの混合ガス、又は、乾燥空気等が用いられる。
このようなエアロゾル生成部は、エアロゾル搬送管5によって成膜部に接続されており、エアロゾル生成室1内において生成されたエアロゾルは、エアロゾル搬送管5を通って、成膜チャンバ6に配置されている噴射ノズル7に供給される。
Examples of the carrier gas supplied by the hoisting gas nozzle 3 and the pressure adjusting gas nozzle 4 include helium (He), oxygen (O 2 ), nitrogen (N 2 ), argon (Ar), a mixed gas thereof, or dry air. Etc. are used.
Such an aerosol generating unit is connected to the film forming unit by the aerosol transport pipe 5, and the aerosol generated in the aerosol generating chamber 1 is disposed in the film forming chamber 6 through the aerosol transport pipe 5. Is supplied to the injection nozzle 7.

一方、成膜部は、成膜チャンバ6と、噴射ノズル7と、基板ステージ8と、排気管9と、色測定用光ファイバ10と、色測定部11と、膜厚算出部12と、表示部13と、制御部14とを含んでいる。
噴射ノズル7は、所定の形状及び大きさの開口を有しており、エアロゾル生成室1からエアロゾル搬送管5を介して供給される原料粉のエアロゾルを、基板16に向けて噴射する。なお、噴射ノズル7から噴射されるエアロゾルの速度は、エアロゾル生成室1と成膜チャンバ6との間の圧力差によって決定される。
On the other hand, the film forming unit includes a film forming chamber 6, an injection nozzle 7, a substrate stage 8, an exhaust pipe 9, a color measuring optical fiber 10, a color measuring unit 11, a film thickness calculating unit 12, and a display. The unit 13 and the control unit 14 are included.
The injection nozzle 7 has an opening having a predetermined shape and size, and injects the aerosol of the raw material powder supplied from the aerosol generation chamber 1 via the aerosol transport pipe 5 toward the substrate 16. The velocity of the aerosol ejected from the ejection nozzle 7 is determined by the pressure difference between the aerosol generation chamber 1 and the film forming chamber 6.

基板16が固定されている基板ステージ8は、基板16と噴射ノズル7との相対位置及び相対速度を制御するための3次元的に移動可能なステージである。この相対速度を調節することにより、1往復あたりに形成される膜の厚さが制御される。
このような成膜チャンバ6の内部は、排気管9に接続されている排気ポンプによって排気されており、それによって所定の真空度に保たれている。
The substrate stage 8 on which the substrate 16 is fixed is a three-dimensionally movable stage for controlling the relative position and relative speed between the substrate 16 and the injection nozzle 7. By adjusting this relative speed, the thickness of the film formed per reciprocation is controlled.
The inside of the film forming chamber 6 is evacuated by an exhaust pump connected to an exhaust pipe 9, thereby maintaining a predetermined degree of vacuum.

色測定用光ファイバ10〜膜厚算出部12は、成膜中の膜の厚さについて、リアルタイムでその場観察を行う。
ここで、本願発明者は、AD法による成膜実験を繰り返したところ、形成中の膜の表面の色が黒色から黄色に変化していくことを発見した。この現象は、次のような原理により引き起こされたものと考えられる。即ち、成膜開始直後から成膜初期において、ノズル7から噴射された原料粉は、比較的硬い基板16に衝突するため、膜17の表面に酸素欠陥が生じ易い。従って、膜17表面が黒色に近くなる。一方、成膜中期以降において、ノズル7から噴射された原料粉は、基板16上に先に形成された膜17上に衝突する。この膜17(例えば、PZT等のセラミックス膜)は、通常、基板16よりも軟らかいので、原料粉の衝突による衝撃は、成膜初期よりも穏やかになる。その結果、膜17表面において酸素欠陥が生じにくくなるため、膜17の表面に他の色相が現れてくる。
そこで、本願発明者は、AD成膜中に、膜表面の色に基づいて膜厚をその場観察する本願発明に至った。
The color measuring optical fiber 10 to the film thickness calculator 12 perform in-situ observation on the thickness of the film being formed in real time.
Here, the inventor of the present application repeated the film formation experiment by the AD method, and found that the surface color of the film being formed changed from black to yellow. This phenomenon is considered to be caused by the following principle. That is, immediately after the start of film formation and in the initial stage of film formation, the raw material powder sprayed from the nozzle 7 collides with the relatively hard substrate 16, and oxygen defects are likely to occur on the surface of the film 17. Accordingly, the surface of the film 17 becomes close to black. On the other hand, after the middle stage of film formation, the raw material powder sprayed from the nozzle 7 collides with the film 17 previously formed on the substrate 16. Since this film 17 (for example, a ceramic film such as PZT) is usually softer than the substrate 16, the impact caused by the collision of the raw material powder becomes gentler than the initial stage of film formation. As a result, oxygen defects are less likely to occur on the surface of the film 17, and other hues appear on the surface of the film 17.
Therefore, the inventor of the present application has arrived at the present invention in which the film thickness is observed in situ during AD film formation based on the color of the film surface.

色測定用光ファイバ10は、一方の端面(膜側端面)が基板16上の膜17に対向し、他方の端面(装置側端面)が色測定部11に接続するように配置されている。
色測定部11は、色測定用光ファイバ10を介して検出対象を照射する光を発生する光源(例えば、ハロゲン光源)と、色測定用光ファイバ10の装置側端面から出射された光を分光する分光部と、分光光の強度分布に基づいて膜17の表面の色を求める判定部とを有している。
The color measuring optical fiber 10 is arranged so that one end face (film-side end face) faces the film 17 on the substrate 16 and the other end face (device-side end face) is connected to the color measuring unit 11.
The color measurement unit 11 spectroscopically analyzes a light source (for example, a halogen light source) that generates light that irradiates a detection target via the color measurement optical fiber 10 and a device-side end surface of the color measurement optical fiber 10. And a determination unit for determining the color of the surface of the film 17 based on the intensity distribution of the spectral light.

光源において発生した光は、色測定用光ファイバ10の装置側端面に入射し、色測定用光ファイバ10を伝播し、その膜側端面から検出対象に向けて出射する。この光は、検出対象の表面から反射されて膜側端面に入射し、再び、色測定用光ファイバ10を伝播してその装置側端面から色測定部11に入射する。この入射光は、分光部において複数の波長成分に分光される。   The light generated in the light source enters the device-side end face of the color measuring optical fiber 10, propagates through the color measuring optical fiber 10, and exits from the film-side end face toward the detection target. This light is reflected from the surface of the detection target and is incident on the film-side end surface, propagates again through the color measurement optical fiber 10 and enters the color measuring unit 11 from the device-side end surface. This incident light is split into a plurality of wavelength components in the spectroscopic unit.

図2は、色測定部11における色判定の際に用いられるL表色系を説明するための図である。図2に示すように、L表色系は、互いに直交するa軸及びb軸と、それらの軸に直交し、且つ、原点から伸びるL軸によって構成されている。この内のL軸は明度を示しており、L=0が最も暗い状態(黒色)となり、L=100が最も明るい状態(白色)となる。また、tan(b/a)は色相を表している。a軸のプラス方向は赤方向を示しており、a軸のマイナス方向はその補色である緑方向を示している。一方、b軸のプラス方向は黄方向を示しており、b軸のマイナス方向はその補色である青方向を示している。色測定部11においては、検出対象からの反射光が有する複数の波長成分に基づいて、これらの各軸上における成分が求められる。 FIG. 2 is a diagram for explaining the L * a * b * color system used for color determination in the color measurement unit 11. As shown in FIG. 2, the L * a * b * color system is composed of an a * axis and a b * axis that are orthogonal to each other, and an L * axis that is orthogonal to those axes and extends from the origin. . Of these, the L * axis indicates lightness, and L * = 0 is the darkest state (black), and L * = 100 is the brightest state (white). Further, tan (b * / a * ) represents a hue. The positive direction of the a * axis indicates the red direction, and the negative direction of the a * axis indicates the complementary green direction. On the other hand, the positive direction of b * axis represents the yellow direction, the negative direction of the b * axis represents blue direction which is the complementary color. In the color measurement unit 11, components on each axis are obtained based on a plurality of wavelength components of reflected light from the detection target.

なお、通常は、色測定用光ファイバ10及び測定部11を含む色測定装置が市販されている。また、表色系としては、L表色系以外にも、XYZ表色系や、L表色系のように、色彩デザイン分野等において用いられているいずれの表色系を適用しても良い。 Normally, a color measuring device including the color measuring optical fiber 10 and the measuring unit 11 is commercially available. As the color system, in addition to the L * a * b * color system, any of those used in the color design field such as the XYZ color system and the L * U * V * color system. The color system may be applied.

再び、図1を参照すると、膜厚算出部12は、色測定部11において求められた膜17の色に基づいて、膜17の厚さを算出する。膜厚算出部12には、L表色系における各軸上の成分を膜厚に換算するための変換テーブル又は変換式が格納されている。
変換テーブルは、例えば、膜厚が異なる複数種類の膜をサンプルとして作製し、その表面の色(即ち、L軸、a軸、b軸の値)及び膜厚を測定することにより作成される。また、変換式は、同様にして得られた膜表面の色(各軸の値)と膜厚について回帰分析等を行うことにより作成される。ここで、膜表面の色が変化する傾向は成膜材料や成膜条件に応じて変化するので、変換テーブル又は変換式は、そのような条件に応じて用意される。また、各変換テーブル又は変換式においては、表色系の要素(例えば、a軸、b軸、L軸の値)の全て用いても良いし、特徴的な1つの要素のみ(例えば、b軸の値のみ)を用いても良い。
Referring again to FIG. 1, the film thickness calculation unit 12 calculates the thickness of the film 17 based on the color of the film 17 obtained by the color measurement unit 11. The film thickness calculation unit 12 stores a conversion table or a conversion formula for converting a component on each axis in the L * a * b * color system to a film thickness.
The conversion table is created, for example, by preparing multiple types of films with different film thicknesses as samples, and measuring the surface color (ie, L * axis, a * axis, b * axis values) and film thickness. Is done. The conversion formula is created by performing regression analysis or the like on the color (value of each axis) and film thickness of the film surface obtained in the same manner. Here, since the tendency of the color of the film surface to change changes depending on the film forming material and film forming conditions, the conversion table or the conversion formula is prepared according to such conditions. In each conversion table or conversion expression, all color system elements (for example, a * axis, b * axis, and L * axis values) may be used, or only one characteristic element (for example, , B * axis value only).

表示部13は、膜厚算出部12によって算出された膜17の厚さを、リアルタイムで画面に表示する。
制御部14は、膜厚算出部12によって算出された膜17の厚さに基づいて、膜17が所望のレートで形成されるように基板ステージ8の移動速度を調節したり、膜17が所望の厚さに至った場合に成膜を停止するように、各部を制御する。
The display unit 13 displays the thickness of the film 17 calculated by the film thickness calculation unit 12 on the screen in real time.
The control unit 14 adjusts the moving speed of the substrate stage 8 so that the film 17 is formed at a desired rate based on the thickness of the film 17 calculated by the film thickness calculation unit 12, or the film 17 is desired. Each part is controlled so that the film formation is stopped when the thickness of the film is reached.

このような成膜装置において、エアロゾル生成室1に原料粉15を配置し、基板ステージ8上に基板16を配置する。原料粉としては、例えば、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)等の無機圧電材料、MgO等の耐熱材料、Al等の高強度材料、Fe等の磁性材料、BaTiO等の誘電材料、ZrO等の半導体材料、IrO等の導電性材料、SiO等の光学材料、AlやSiO等の絶縁材料、AlやSiO等の耐湿材料を含むセラミックス粉が用いられる。そして、成膜装置を駆動すると、エアロゾル生成室1において生成されたエアロゾルがノズル7から噴射され、基板16に吹き付けられる。それにより、基板16上にセラミックスが堆積して膜17が形成される。このような成膜動作を行っている間に、色測定用光ファイバ10及び測定部11は、膜17の表面の色をその場で測定し、膜厚算出部12は、その色に基づいて膜17の厚さを算出する。そして、膜厚算出部12によって算出された膜17の厚さが所望の値となったときに、制御部14が各部に成膜動作を停止させることにより、所望の厚さの膜17が得られる。 In such a film forming apparatus, the raw material powder 15 is disposed in the aerosol generation chamber 1, and the substrate 16 is disposed on the substrate stage 8. Examples of the raw material powder include inorganic piezoelectric materials such as PZT (lead zirconate titanate), heat-resistant materials such as MgO, high-strength materials such as Al 2 O 3 , magnetic materials such as Fe 2 O 3 , BaTiO 3 and the like. including a dielectric material, a semiconductor material such as ZrO 2, a conductive material such as IrO 2, optical material such as SiO 2, as Al 2 O 3 or an insulating material such as SiO 2, the moisture material such as Al 2 O 3 or SiO 2 Ceramic powder is used. When the film forming apparatus is driven, the aerosol generated in the aerosol generation chamber 1 is sprayed from the nozzle 7 and sprayed onto the substrate 16. Thereby, ceramics are deposited on the substrate 16 to form the film 17. While performing such a film forming operation, the color measuring optical fiber 10 and the measuring unit 11 measure the color of the surface of the film 17 on the spot, and the film thickness calculating unit 12 determines the color based on the color. The thickness of the film 17 is calculated. Then, when the thickness of the film 17 calculated by the film thickness calculation unit 12 reaches a desired value, the control unit 14 stops the film forming operation at each unit, thereby obtaining the film 17 having a desired thickness. It is done.

このように、本実施形態によれば、膜の厚さをその場で測定しながら成膜を行うので、膜厚を正確に制御することが可能になる。また、その際に光学的手段を用いるので、成膜中に振動が生じても膜厚を正確に把握することが可能になる。
なお、本実施形態において、色測定用光ファイバ10の膜側端面は、基板16の近くに配置されるので、基板16から反射された原料粉が端面に付着することにより、光ファイバ10への入射光の光量が減ると懸念されるとも考えられる。しかしながら、AD法における成膜温度は特に限定されないが、室温より高い温度(例えば、200℃〜800℃程度)で行われる場合も多いので、その場合には、光ファイバ10の端面も加熱され、その結果、原料粉が端面に付着し難くなるので問題はない。或いは、光ファイバ10の端面付近を加熱する機構を別途設けても良い。
As described above, according to the present embodiment, film formation is performed while measuring the film thickness on the spot, so that the film thickness can be accurately controlled. Further, since an optical means is used at that time, the film thickness can be accurately grasped even if vibration occurs during the film formation.
In the present embodiment, the film-side end surface of the color measuring optical fiber 10 is disposed near the substrate 16, so that the raw material powder reflected from the substrate 16 adheres to the end surface, so It may be concerned that the amount of incident light is reduced. However, the film formation temperature in the AD method is not particularly limited, but is often performed at a temperature higher than room temperature (for example, about 200 ° C. to 800 ° C.). In this case, the end face of the optical fiber 10 is also heated, As a result, there is no problem because the raw material powder does not easily adhere to the end face. Alternatively, a mechanism for heating the vicinity of the end face of the optical fiber 10 may be provided separately.

以上説明した本実施形態においては、表色系を用いることにより膜17の色を判定したが、分光スペクトルの形状、即ち、分光スペクトルにおけるピーク波長や、複数の波長成分の比に基づいて膜厚を判定しても良い。その場合には、ピーク波長の値や複数の波長成分の比と膜厚とが関連付けられた変換テーブルや変換式を、膜厚算出部12に予め格納しておけば良い。   In the present embodiment described above, the color of the film 17 is determined by using the color system, but the film thickness is determined based on the shape of the spectral spectrum, that is, the peak wavelength in the spectral spectrum and the ratio of a plurality of wavelength components. May be determined. In that case, a conversion table or a conversion formula in which a peak wavelength value, a ratio of a plurality of wavelength components, and a film thickness are associated with each other may be stored in the film thickness calculation unit 12 in advance.

また、本実施形態においては、表示部13及び制御部14が設けられているが、いずれか一方のみを設けても良い。例えば、制御部14による膜厚の自動制御を行う替わりに、オペレータが表示部13に表示された膜厚を確認しながら、手動で膜厚を制御するようにしても良い。   Moreover, in this embodiment, although the display part 13 and the control part 14 are provided, you may provide only any one. For example, instead of performing automatic film thickness control by the control unit 14, the operator may manually control the film thickness while checking the film thickness displayed on the display unit 13.

さらに、本実施形態においては、容器に配置された原料粉をガスによって巻き上げることによりエアロゾルを生成しているが、エアロゾル生成部の機構はこのような構成に限定されない。即ち、原料粉がガス中に分散している状態を生成することができれば、様々な構成を用いることができる。例えば、原料粉を収納している容器(収納容器)にガスを導入するのではなく、収納容器から所定量の原料粉を取り出し、取り出された原料粉についてこれをエアロゾル化する構成としても良い。具体的には、原料粉の収納容器と、回転駆動することにより収納容器から所定のレート(供給速度)で連続的に原料粉の供給を受けてこれを搬送する原料粉供給部(粉末供給盤)と、原料粉供給部によって搬送された原料粉をガスによって分散させることによりエアロゾルを生成するエアロゾル生成部(エアロゾル化部)とを含む構成が挙げられる。このような構成においては、原料粉供給部に、原料粉が投入される所定の幅の溝を形成することにより、安定した量の原料粉を供給することができると共に、原料粉供給部を回転駆動する速度を調整することにより、原料粉の供給量を制御することができる。そして、原料粉の搬送先においてガスを導入することにより原料粉を分散させたり、粉末供給盤の溝に直接キャリアガスを吹き付けることにより、濃度の安定したエアロゾルを生成することができる。   Furthermore, in the present embodiment, the aerosol is generated by rolling up the raw material powder arranged in the container with the gas, but the mechanism of the aerosol generation unit is not limited to such a configuration. That is, various configurations can be used as long as the raw material powder can be dispersed in the gas. For example, instead of introducing gas into a container (storage container) in which raw material powder is stored, a predetermined amount of raw material powder may be taken out from the storage container, and the extracted raw material powder may be aerosolized. Specifically, a raw material powder storage container, and a raw material powder supply unit (powder supply board) that continuously receives and feeds raw material powder at a predetermined rate (supply speed) from the storage container by being driven to rotate. ) And an aerosol generation unit (aerosolization unit) that generates an aerosol by dispersing the raw material powder conveyed by the raw material powder supply unit with a gas. In such a configuration, a stable amount of raw material powder can be supplied and the raw material powder supply unit can be rotated by forming a groove of a predetermined width into which the raw material powder is charged in the raw material powder supply unit. By adjusting the driving speed, the supply amount of the raw material powder can be controlled. An aerosol having a stable concentration can be generated by dispersing the raw material powder by introducing a gas at the destination of the raw material powder or by directly spraying the carrier gas into the groove of the powder supply board.

また、原料粉の収納容器において原料粉を攪拌し、この収納容器に圧縮ガスを導入することにより圧縮ガスと混合された所定量の原料粉を収納容器から取り出し、これを細径の穴から外部に排出することにより、圧縮ガスの膨張を利用して原料粉を分散させる構成も挙げられる。さらに、キャリアガスの流路に原料粉を連続的に供給することにより原料粉をキャリアガスに分散させる構成を用いても良い。   Moreover, the raw material powder is stirred in the raw material container, and a predetermined amount of the raw material powder mixed with the compressed gas is taken out from the storage container by introducing the compressed gas into the storage container. The structure which disperse | distributes raw material powder | flour using expansion | swelling of compressed gas is also mentioned by discharging | emitting. Furthermore, a configuration in which the raw material powder is dispersed in the carrier gas by continuously supplying the raw material powder to the carrier gas flow path may be used.

(実施例1)
まず、膜表面の色を膜厚に変換するテーブルを作成するために、図1に示す成膜装置を用いて、次のような条件の下で成膜を行うことにより、平均膜厚の異なる3種類の膜を形成した。
原料粉:PNN−PZT粉体(フルウチ化学株式会社製、平均粒子径:1μm)
基板:YSZ(イットリア安定化ジルコニア)基板
(日本ファインセラミックス株式会社製)
基板温度:400℃
キャリアガス:酸素(O)を6リットル/分
成膜チャンバ内の圧力:50Pa
また、図1に示す色測定用光ファイバ10及び色測定部11として、株式会社スペクトラ・コープ製の色測定装置を組み込んだ。
Example 1
First, in order to create a table for converting the color of the film surface into the film thickness, the film thickness is varied under the following conditions using the film forming apparatus shown in FIG. Three types of films were formed.
Raw material powder: PNN-PZT powder (manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd., average particle size: 1 μm)
Substrate: YSZ (yttria stabilized zirconia) substrate
(Nippon Fine Ceramics Co., Ltd.)
Substrate temperature: 400 ° C
Carrier gas: oxygen (O 2 ) 6 liters / minute Pressure in film formation chamber: 50 Pa
Further, a color measuring device manufactured by Spectra Corp. was incorporated as the color measuring optical fiber 10 and the color measuring unit 11 shown in FIG.

そのようにして得られた3種類の膜について、成膜直後の膜表面の色を成膜チャンバ6内において測定した。その後で、それらの膜を成膜チャンバ6から取り出し、株式会社アルバック製の触針式表面形状測定器デックタック(Dektak)6Mを用いて膜厚を測定した。   For the three types of films thus obtained, the color of the film surface immediately after film formation was measured in the film formation chamber 6. Thereafter, these films were taken out from the film forming chamber 6 and the film thicknesses were measured using a stylus type surface shape measuring instrument Dektak 6M manufactured by ULVAC, Inc.

それにより、L表色系の各値と膜厚との間において、次の関係が得られた。
平均膜厚 L軸 b
1μm 52.5 0.4 3.3
5μm 59.3 −2.1 10.4
10μm 63.2 −4.4 15.2
この結果の内のb軸の値は、膜厚の増加に伴い大きくなっているので、膜厚との間に有意な相関があるものと考えられる。これは、膜厚が増加するに従って、膜表面の色が黄色に変化することに対応する。そこで、本実施例においては、図3に示すように、b軸の値と膜厚との関係を求め、その関係を利用して、所望の膜厚をb軸の値に換算する変換テーブルを作成した。
Thereby, the following relationship was obtained between each value of the L * a * b * color system and the film thickness.
Average film thickness L * a * axis b * axis 1 μm 52.5 0.4 3.3
5 μm 59.3 -2.1 10.4
10 μm 63.2 -4.4 15.2
Of these results, the value of the b * axis increases as the film thickness increases, so it is considered that there is a significant correlation with the film thickness. This corresponds to the color of the film surface changing to yellow as the film thickness increases. Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 3, the relationship between the value of the b * axis and the film thickness is obtained, and conversion is performed by converting the desired film thickness into the value of the b * axis using the relationship. Created a table.

次に、実施例1として、目標とする膜厚を10μmに設定し、膜厚算出部12によって算出されたb軸の値を参照しながら成膜を行い、b軸の値が15になった時点で成膜を停止した。このような試料を5個作製した。
一方、比較例1として、b軸の値を参照することなく、基板ステージ8を10往復することにより膜を形成した。ここで、この往復回数は、予備実験において1往復あたり約1μmの膜が形成されたことに基づいて、上記目標である10μmの膜を形成するために設定された値である。このような試料を5個作製した。
Next, as Example 1, the target film thickness is set to 10 μm, film formation is performed with reference to the b * -axis value calculated by the film thickness calculation unit 12, and the b * -axis value is set to 15. At that time, the film formation was stopped. Five such samples were prepared.
On the other hand, as Comparative Example 1, a film was formed by reciprocating the substrate stage 8 10 times without referring to the value of the b * axis. Here, the number of reciprocations is a value set to form the target film of 10 μm based on the formation of a film of about 1 μm per reciprocation in the preliminary experiment. Five such samples were prepared.

それにより、次の結果が得られた。
平均膜厚 膜厚変動
実施例1 10μm ±20%
比較例1 18μm ±50%
As a result, the following results were obtained.
Average film thickness Film thickness variation Example 1 10 μm ± 20%
Comparative Example 1 18 μm ± 50%

上記の結果から、実施例においては、膜表面の色に基づいて膜厚を制御することにより、所望の膜厚を高い精度で得られ、且つ、そのばらつきを比較的小さく抑えられることがわかった。それに対して、比較例においては、膜厚変動が±50%とかなり大きく、所望の膜厚を得ることが困難であることが確認された。   From the above results, it was found that in the examples, by controlling the film thickness based on the color of the film surface, the desired film thickness can be obtained with high accuracy and the variation can be suppressed to a relatively small level. . On the other hand, in the comparative example, the film thickness variation was as large as ± 50%, and it was confirmed that it was difficult to obtain a desired film thickness.

次に、本発明の第2の実施形態に係る成膜装置について説明する。
図4は、本実施形態に係る成膜装置の内の成膜部の構成を示す模式図である。なお、エアロゾル生成部については、図1に示す構成を用いても良いし、先に述べたように、それ以外のエアロゾル生成機構を用いても良い。
Next, a film forming apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration of a film forming unit in the film forming apparatus according to the present embodiment. In addition, about the aerosol production | generation part, the structure shown in FIG. 1 may be used, and other aerosol production | generation mechanisms may be used as mentioned above.

図4に示すように、本実施形態に係る成膜装置は、図1に示す色測定用光ファイバ10と、色測定部11と、膜厚算出部12と、制御部14の替わりに、CCDカメラ20と、表示部21と、膜厚測定部22と、制御部23とを有している。また、成膜チャンバ6には、光学的に透明な窓24が形成されている。その他の構成については、図1に示すものと同様である。   As shown in FIG. 4, the film forming apparatus according to the present embodiment includes a CCD instead of the color measurement optical fiber 10, the color measurement unit 11, the film thickness calculation unit 12, and the control unit 14 shown in FIG. 1. A camera 20, a display unit 21, a film thickness measurement unit 22, and a control unit 23 are included. An optically transparent window 24 is formed in the film forming chamber 6. Other configurations are the same as those shown in FIG.

CCDカメラ20は、成膜チャンバ6の外側に配置されており、窓24を介して形成中の膜17をリアルタイムで撮影する。CCDカメラ20は、図4に示すように、膜17の側面に対して垂直となるように配置されていても良いし、膜17の側面を所定の角度(例えば、45度)で臨むように配置されていても良い。前者の場合には、膜17の厚さを高い精度で測定することが可能になる。また、後者の場合には、膜17の厚さだけでなく、表面の状態についても観察することが可能になる。   The CCD camera 20 is disposed outside the film forming chamber 6 and photographs the film 17 being formed through the window 24 in real time. As shown in FIG. 4, the CCD camera 20 may be arranged so as to be perpendicular to the side surface of the film 17, or face the side surface of the film 17 at a predetermined angle (for example, 45 degrees). It may be arranged. In the former case, the thickness of the film 17 can be measured with high accuracy. In the latter case, not only the thickness of the film 17 but also the surface state can be observed.

表示部21は、CCDカメラ20によって撮影された膜17の画像をリアルタイムで画面に表示する。
膜厚測定部22は、表示部21の画面に表示された膜17の画像に基づいて、膜17の厚さを測定する。具体的には、表示部21の画面に表示された膜17の厚さをスケールにより測定し、その値を、CCDカメラ20の位置や角度や拡大率を考慮して実際の膜厚に換算する。なお、膜厚測定部22によって測定された膜17の厚さを、表示部21に表示するようにしても良い。
The display unit 21 displays the image of the film 17 taken by the CCD camera 20 on the screen in real time.
The film thickness measurement unit 22 measures the thickness of the film 17 based on the image of the film 17 displayed on the screen of the display unit 21. Specifically, the thickness of the film 17 displayed on the screen of the display unit 21 is measured with a scale, and the value is converted into an actual film thickness in consideration of the position, angle, and magnification of the CCD camera 20. . Note that the thickness of the film 17 measured by the film thickness measuring unit 22 may be displayed on the display unit 21.

制御部23は、膜厚測定部22によって測定された膜17の厚さに基づいて、膜17が所望のレートで形成されるように基板ステージ8の移動速度を調節したり、膜17が所望の厚さに至った場合に成膜を停止するように、各部を制御する。   The control unit 23 adjusts the moving speed of the substrate stage 8 so that the film 17 is formed at a desired rate based on the thickness of the film 17 measured by the film thickness measuring unit 22, or the film 17 is desired. Each part is controlled so that the film formation is stopped when the thickness of the film is reached.

このように、本実施形態によれば、CCDカメラ20を成膜チャンバ6の外部に設置してチャンバ外から膜17を観察するので、膜の観察装置に対して原料粉が付着するおそれがなくなる。それにより、長時間に渡って正確に膜17を観察することができ、また、観察装置のメンテナンスに対する手間を省くことが可能になる。   Thus, according to the present embodiment, the CCD camera 20 is installed outside the film forming chamber 6 and the film 17 is observed from outside the chamber, so that there is no possibility that the raw material powder adheres to the film observation apparatus. . Thereby, the film 17 can be accurately observed over a long period of time, and the labor for maintenance of the observation apparatus can be saved.

ここで、本実施形態においては、成膜を長時間行っている間に、窓24の内側に原料粉が付着して、窓24が曇ってしまうおそれがある。そのため、窓24の内側にワイパーを設けることにより、窓24を定期的に拭うことが望ましい。また、窓24を加熱することにより、原料粉が付着し難くなるので、窓24に対して加熱機構を設けても良い。なお、AD法における成膜温度は特に限定されないが、室温より高い温度(例えば、200℃〜800℃程度)で行われる場合も多い。その場合には、成膜チャンバ6内の温度に応じて窓24も加熱されるので、特に加熱機構を設けなくても、原料粉の付着を抑制する効果を得ることができる。   Here, in the present embodiment, there is a possibility that the raw material powder adheres to the inside of the window 24 and the window 24 becomes cloudy during film formation for a long time. Therefore, it is desirable to wipe the window 24 regularly by providing a wiper inside the window 24. Moreover, since it becomes difficult for raw material powder to adhere by heating the window 24, a heating mechanism may be provided for the window 24. Note that the film formation temperature in the AD method is not particularly limited, but is often performed at a temperature higher than room temperature (for example, about 200 ° C. to 800 ° C.). In that case, since the window 24 is also heated according to the temperature in the film forming chamber 6, an effect of suppressing the adhesion of the raw material powder can be obtained without providing a heating mechanism.

また、本実施形態においては、制御部23によって膜厚を自動制御しているが、CCDカメラ20により撮影された膜17の画像や膜厚測定部22によって求められた膜厚を、オペレータが表示部21の画面上で確認しながら、手動で膜厚を制御しても良い。   In the present embodiment, the film thickness is automatically controlled by the control unit 23, but the operator displays the image of the film 17 taken by the CCD camera 20 and the film thickness obtained by the film thickness measurement unit 22. The film thickness may be manually controlled while checking on the screen of the unit 21.

(実施例2)
図4に示す成膜装置において、100倍の倍率が得られるCCDカメラ20を、基板16及び膜17の側面を垂直方向から臨む位置及び角度に設置した。また、CCDカメラ20の視界が遮られないように、窓24にワイパーを取り付け、成膜中にワイパーを動作させることにより窓24に付着した原料粉を拭った。
なお、原料粉の種類やキャリアガスの流量等の成膜条件については、実施例1におけるものと同様である。
(Example 2)
In the film forming apparatus shown in FIG. 4, a CCD camera 20 capable of obtaining a magnification of 100 times was installed at a position and an angle facing the side surfaces of the substrate 16 and the film 17 from the vertical direction. Further, a wiper was attached to the window 24 so that the field of view of the CCD camera 20 was not obstructed, and the raw material powder adhering to the window 24 was wiped by operating the wiper during film formation.
The film forming conditions such as the type of raw material powder and the flow rate of the carrier gas are the same as those in the first embodiment.

実施例2として、目標とする膜厚を100μmに設定し、表示部21の画面に表された膜の厚さを目視により確認しながら成膜を行い、膜厚が100μmに至った時点で成膜を停止した。このような試料を5個作製した。
一方、比較例2として、膜厚を観察することなく、基板ステージ8を100往復することにより膜を形成した。ここで、この往復回数は、予備実験において1往復あたり約1μmの膜が形成されたことに基づいて、上記目標である100μmの膜を形成するために設定された値である。このような試料を5個作製した。
In Example 2, the target film thickness is set to 100 μm, film formation is performed while visually confirming the film thickness displayed on the screen of the display unit 21, and the film thickness is reached when the film thickness reaches 100 μm. The membrane was stopped. Five such samples were prepared.
On the other hand, as Comparative Example 2, a film was formed by reciprocating the substrate stage 8 100 times without observing the film thickness. Here, the number of reciprocations is a value set to form the target film of 100 μm based on the formation of a film of about 1 μm per reciprocation in the preliminary experiment. Five such samples were prepared.

実施例2及び比較例2において得られた試料の膜厚を、株式会社アルバック製の触針式表面形状測定器デックタック(Dektak)6Mを用いることにより測定した。それにより、次の結果が得られた。
平均膜厚 膜厚変動
実施例2 98μm ±8%
比較例2 130μm ±40%
The film thicknesses of the samples obtained in Example 2 and Comparative Example 2 were measured by using a stylus type surface shape measuring instrument Dektak 6M manufactured by ULVAC, Inc. As a result, the following results were obtained.
Average film thickness Variation in film thickness Example 2 98 μm ± 8%
Comparative Example 2 130 μm ± 40%

上記の結果から、実施例においては、膜厚をその場で観察することにより、所望の膜厚を高い精度で得られ、且つ、そのばらつきを小さく抑えられることがわかった。それに対して、比較例においては、膜厚変動が±40%とかなり大きく、所望の膜厚を得ることが困難であることが確認された。   From the above results, it was found that in the examples, by observing the film thickness on the spot, the desired film thickness can be obtained with high accuracy and the variation can be suppressed small. On the other hand, in the comparative example, the film thickness variation was as large as ± 40%, and it was confirmed that it was difficult to obtain a desired film thickness.

次に、本発明の第3の実施形態に係る成膜装置について説明する。
図5は、本実施形態に係る成膜装置の内の成膜部の構成を示す模式図である。なお、エアロゾル生成部については、図1に示す構成を用いても良いし、先に述べたように、それ以外のエアロゾル生成機構を用いても良い。
Next, a film forming apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of a film forming unit in the film forming apparatus according to the present embodiment. In addition, about the aerosol production | generation part, the structure shown in FIG. 1 may be used, and other aerosol production | generation mechanisms may be used as mentioned above.

図5に示すように、本実施形態に係る成膜装置は、図1に示す色測定部11と、膜厚算出部12と、制御部14の替わりに、レーザ段差計30と、膜厚算出部31と、表示部32と、制御部33とを有している。また、成膜チャンバ6には、光学的に透明な窓34が形成されている。その他の構成については、図1に示すものと同様である。   As shown in FIG. 5, the film forming apparatus according to the present embodiment includes a laser level gauge 30 and a film thickness calculation instead of the color measurement unit 11, the film thickness calculation unit 12, and the control unit 14 shown in FIG. 1. The unit 31, the display unit 32, and the control unit 33 are included. Further, an optically transparent window 34 is formed in the film forming chamber 6. Other configurations are the same as those shown in FIG.

レーザ段差計30は、共焦点の原理を利用した変位計である。ここで、レーザ段差計30による変位の検出原理について、図6を参照しながら説明する。
図6に示すように、レーザ段差計30は、半導体レーザ等の光源40と、ハーフミラー41及び42と、共焦点を有する光学系を形成するレンズ43〜46と、反射ミラー47と、CCDカメラ48と、ピンホール板49と、受光素子50と、アンプ51と、音叉52と、音叉位置検出センサ53と、アンプ54とを含んでいる。レンズ43及び45はコリメートレンズであり、レンズ44及び46は対物レンズである。
The laser level meter 30 is a displacement meter using the principle of confocal. Here, the principle of detection of displacement by the laser level gauge 30 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 6, the laser step meter 30 includes a light source 40 such as a semiconductor laser, half mirrors 41 and 42, lenses 43 to 46 forming an optical system having a confocal point, a reflection mirror 47, and a CCD camera. 48, a pinhole plate 49, a light receiving element 50, an amplifier 51, a tuning fork 52, a tuning fork position detection sensor 53, and an amplifier 54. The lenses 43 and 45 are collimating lenses, and the lenses 44 and 46 are objective lenses.

光源40から射出したレーザビームは、ハーフミラー41及び42を透過し、レンズ43〜46を透過することにより、検出対象55の表面に入射し、そこで反射されることにより、再びレンズ46〜43を透過して戻って来る。レンズ43を透過したレーザ光の一部はハーフミラー42によって反射され、反射ミラー47を介してCCDカメラ48に入射する。また、残りのレーザビームはハーフミラー42を透過し、さらにその一部がハーフミラー41によって反射されて、ピンホール板49の方向に導かれる。   The laser beam emitted from the light source 40 is transmitted through the half mirrors 41 and 42, is transmitted through the lenses 43 to 46, is incident on the surface of the detection target 55, and is reflected there, thereby again passing through the lenses 46 to 43. Comes back through. A part of the laser light transmitted through the lens 43 is reflected by the half mirror 42 and enters the CCD camera 48 via the reflection mirror 47. The remaining laser beam is transmitted through the half mirror 42, and a part of the laser beam is reflected by the half mirror 41 and guided toward the pinhole plate 49.

対物レンズ44は、音叉52の振動により、所定の周期で上下に動いている。そのため、レンズ43〜46によって形成される焦点の位置は、音叉52の周期に合わせて変化する。また、音叉位置検出センサ53は、音叉52の振動を検出して検出信号を生成する。この検出信号はアンプ54によって増幅され、対物レンズ44の位置を表す信号(対物レンズ位置信号)として出力される。   The objective lens 44 moves up and down at a predetermined cycle by the vibration of the tuning fork 52. Therefore, the position of the focal point formed by the lenses 43 to 46 changes in accordance with the period of the tuning fork 52. The tuning fork position detection sensor 53 detects the vibration of the tuning fork 52 and generates a detection signal. This detection signal is amplified by the amplifier 54 and output as a signal representing the position of the objective lens 44 (objective lens position signal).

CCDカメラ48は、レンズ43〜46によって形成される1つの焦点にほぼ対応する位置に配置されている。レンズ43〜46によって形成されるもう1つの焦点が検出対象55の表面と一致するとき、CCDカメラ48によって検出される検出対象55からの反射光の径が最も小さくなり、解像度が最も高くなる。   The CCD camera 48 is disposed at a position substantially corresponding to one focal point formed by the lenses 43 to 46. When another focal point formed by the lenses 43 to 46 coincides with the surface of the detection target 55, the diameter of the reflected light from the detection target 55 detected by the CCD camera 48 is the smallest and the resolution is the highest.

ピンホール板49は、レンズ43〜46によって形成される1つの焦点が検出対象55の表面に合うときに、ピンホールがもう1つの焦点に合うように配置されている。即ち、その時に、検出対象からの反射光がピンホールを通過できる。この光は、受光素子50によって検出され、アンプ51によって増幅されて出力される。   The pinhole plate 49 is arranged so that the pinhole is aligned with the other focus when one focus formed by the lenses 43 to 46 is aligned with the surface of the detection target 55. That is, at that time, the reflected light from the detection target can pass through the pinhole. This light is detected by the light receiving element 50, amplified by the amplifier 51, and output.

検出対象55からの反射光がピンホール板49のピンホールに入射すると、受光素子50から検出信号が出力される。この検出信号が生成されたタイミングが、レンズ43〜46の1つの焦点が検出対象55の表面に合ったタイミングである。従って、その時の対物レンズ44の位置を、アンプ54から出力された対物レンズ位置信号に基づいて求めることにより、検出対象55の表面の位置を求めることができる。或いは、受光素子50から出力される検出信号の替わりに、又は、検出信号と共に、CCDカメラ48によって撮影された反射光の像に基づいて、検出対象55の表面の位置を測定しても良い。   When reflected light from the detection target 55 enters the pinhole of the pinhole plate 49, a detection signal is output from the light receiving element 50. The timing at which this detection signal is generated is the timing at which one focus of the lenses 43 to 46 matches the surface of the detection target 55. Therefore, the position of the surface of the detection target 55 can be obtained by obtaining the position of the objective lens 44 at that time based on the objective lens position signal output from the amplifier 54. Alternatively, the position of the surface of the detection target 55 may be measured based on the reflected light image captured by the CCD camera 48 instead of the detection signal output from the light receiving element 50 or together with the detection signal.

再び、図5を参照すると、膜厚算出部31は、レーザ段差計30によって測定された膜17の表面の高さに基づいて、膜厚を算出する。膜厚は、例えば、初期状態におけるレーザ段差計30の測定結果(膜厚ゼロ)から、現在のレーザ段差計30の測定結果を差し引くことにより求められる。   Referring again to FIG. 5, the film thickness calculation unit 31 calculates the film thickness based on the height of the surface of the film 17 measured by the laser level gauge 30. The film thickness is obtained, for example, by subtracting the current measurement result of the laser level difference meter 30 from the measurement result of the laser level difference level 30 in the initial state (zero film thickness).

表示部32は、膜厚算出部31によって算出された膜17の厚さを、リアルタイムで画面に表示する。
制御部33は、膜厚算出部31によって算出された膜17の厚さに基づいて、膜17が所望のレートで形成されるように基板ステージ8の移動速度を調節したり、膜17が所望の厚さに至った場合に成膜を停止するように、各部を制御する。
The display unit 32 displays the thickness of the film 17 calculated by the film thickness calculation unit 31 on the screen in real time.
The control unit 33 adjusts the moving speed of the substrate stage 8 so that the film 17 is formed at a desired rate based on the thickness of the film 17 calculated by the film thickness calculation unit 31, or the film 17 is desired. Each part is controlled so that the film formation is stopped when the thickness of the film is reached.

このように、本実施形態によれば、成膜チャンバ6の外部から膜17の厚さを測定するので、膜厚の測定装置に対して原料粉が付着するおそれがなくなる。それにより、長時間に渡って正確に膜17の厚さを測定することが可能になり、また、測定装置のメンテナンスに対する手間を省くことが可能になる。   Thus, according to this embodiment, since the thickness of the film | membrane 17 is measured from the exterior of the film-forming chamber 6, there is no possibility that raw material powder will adhere to the film thickness measuring device. As a result, it is possible to accurately measure the thickness of the film 17 over a long period of time, and it is possible to save labor for maintenance of the measuring device.

なお、本実施形態においても、窓34の内側に付着した原料粉を拭うためのワイパーを設けたり、窓34を加熱することにより原料粉の付着を抑制することが望ましい。
また、本実施形態においても、制御部33によって膜厚を自動制御する替わりに、オペレータが表示部に表示された膜厚を確認しながら、手動で膜厚を制御するようにしても良い。その場合には、制御部33を省略しても良い。
Also in this embodiment, it is desirable to provide a wiper for wiping the raw material powder adhering to the inside of the window 34 or to suppress the adhesion of the raw material powder by heating the window 34.
Also in the present embodiment, instead of automatically controlling the film thickness by the control unit 33, the operator may manually control the film thickness while checking the film thickness displayed on the display unit. In that case, the control unit 33 may be omitted.

(実施例3)
図5に示す成膜装置において、レーザ段差計30として、株式会社キーエンス製の高精度レーザフォーカス型変位測定器LT−8100を取り付けた。また、レーザ段差計30の視界が遮られないように、窓34にワイパーを取り付け、成膜中にワイパーを動作させることにより、窓34に付着した原料粉を拭うことにした。
なお、原料粉の種類やキャリアガスの流量等の成膜条件については、実施例1におけるものと同様である。
(Example 3)
In the film forming apparatus shown in FIG. 5, a high-precision laser focus type displacement measuring instrument LT-8100 manufactured by Keyence Corporation was attached as the laser level gauge 30. In addition, a wiper was attached to the window 34 so that the visibility of the laser level gauge 30 was not obstructed, and the wiper was operated during film formation, so that the raw material powder adhering to the window 34 was wiped off.
The film forming conditions such as the type of raw material powder and the flow rate of the carrier gas are the same as those in the first embodiment.

実施例3として、目標とする膜厚を20μm±20%に設定し、膜厚算出部31によって算出された膜厚を表示部32の画面において確認しながら成膜を行い、膜厚が20μmに至った時点で成膜を停止した。このような試料を10個作製した。
一方、比較例3として、膜厚を測定することなく、基板ステージ8を20往復することにより膜を形成した。ここで、この往復回数は、予備実験において1往復あたり約1μmの膜が形成されたことに基づいて、上記目標である20μmの膜を形成するために設定された値である。このような試料を10個作製した。
As Example 3, the target film thickness is set to 20 μm ± 20%, and film formation is performed while checking the film thickness calculated by the film thickness calculation unit 31 on the screen of the display unit 32, so that the film thickness becomes 20 μm. At that point, the film formation was stopped. Ten such samples were prepared.
On the other hand, as Comparative Example 3, a film was formed by reciprocating the substrate stage 8 20 times without measuring the film thickness. Here, the number of reciprocations is a value set to form the target film of 20 μm based on the formation of a film of about 1 μm per reciprocation in the preliminary experiment. Ten such samples were prepared.

実施例3及び比較例3において得られた試料の膜厚を、株式会社アルバック製の触針式表面形状測定器デックタック(Dektak)6Mを用いることにより測定した。そして、上記目標の範囲(20μm±20%)から外れた試料の個数を数えることにより評価を行った。それにより、次の結果が得られた。
不良試料の個数(/全体の個数)
実施例3 3個(/10個)
比較例3 8個(/10個)
The film thicknesses of the samples obtained in Example 3 and Comparative Example 3 were measured by using a stylus-type surface shape measuring instrument Dektak 6M manufactured by ULVAC, Inc. Then, evaluation was performed by counting the number of samples out of the target range (20 μm ± 20%). As a result, the following results were obtained.
Number of defective samples (/ total number)
Example 3 3 pieces (/ 10 pieces)
Comparative Example 3 8 pieces (/ 10 pieces)

この実施例3においては、窓34をワイパーによって拭いながら成膜を行ったものの、窓34の汚れによって膜からの反射量が減少してしまうため、高精度の測定を行うことは困難であった。そのため、3枚の不良試料が発生してしまった。しかしながら、比較例3の結果においてはほとんどが不良試料となっていたことを考慮すると、良好な結果と言える。このことから、成膜中にその場での膜厚測定を行うことにより、膜厚を制御できることが確認された。   In Example 3, although the film was formed while wiping the window 34 with a wiper, the amount of reflection from the film was reduced due to contamination of the window 34, so it was difficult to perform high-precision measurement. . Therefore, three defective samples were generated. However, considering that most of the results of Comparative Example 3 were defective samples, it can be said that the results are good. From this, it was confirmed that the film thickness can be controlled by measuring the film thickness in situ during the film formation.

本発明は、原料の粉体をガス中に分散させたエアロゾルを基板に向けて吹き付けることにより、上記原料を含む膜を形成するエアロゾルデポジション法を用いた成膜装置及び成膜方法において利用することが可能   The present invention is used in a film forming apparatus and a film forming method using an aerosol deposition method for forming a film containing the above raw material by spraying an aerosol in which the raw material powder is dispersed in a gas toward the substrate. Possible

本発明の第1の実施形態に係る成膜装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the film-forming apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 表色系を説明するための図である。It is a figure for demonstrating L * a * b * color system. 軸の値と膜厚との関係を示す図である。b * is a diagram showing the relationship between the axis of the value and the film thickness. 本発明の第2の実施形態に係る成膜装置の一部を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a part of film-forming apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る成膜装置の一部を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a part of film-forming apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 共焦点の原理を利用した変位計における変位検出原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the displacement detection principle in the displacement meter using the principle of a confocal.

符号の説明Explanation of symbols

1 エアロゾル生成室
2 振動台
3 巻き上げガスノズル
4 圧力調整ガスノズル
5 エアロゾル搬送管
6 成膜チャンバ
7 噴射ノズル
8 基板ステージ
9 排気管
10 色測定用光ファイバ
11 色測定部
12、31 膜厚算出部
13、21、32 表示部
14、23、33 制御部
15 原料粉
16 基板
17 膜
20 CCDカメラ
22 膜厚測定部
24、34 窓
30 レーザ段差計
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Aerosol production | generation chamber 2 Shaking table 3 Hoisting gas nozzle 4 Pressure control gas nozzle 5 Aerosol conveyance pipe 6 Deposition chamber 7 Injection nozzle 8 Substrate stage 9 Exhaust pipe 10 Color measurement optical fiber 11 Color measurement part 12, 31 Film thickness calculation part 13, 21, 32 Display unit 14, 23, 33 Control unit 15 Raw material powder 16 Substrate 17 Film 20 CCD camera 22 Film thickness measurement unit 24, 34 Window 30 Laser step meter

Claims (21)

基板に原料粉を吹き付けて堆積させることにより膜を形成するエアロゾルデポジション法を用いる成膜装置であって、
原料粉をガスによって分散させることによりエアロゾルを生成するエアロゾル生成手段と、
成膜チャンバと、
前記成膜チャンバ内に配置された基板ステージと、
前記エアロゾル生成手段によって生成される原料粉のエアロゾルを、前記基板ステージ上に配置される基板に向けて噴射するノズルと、
前記基板上に形成される膜の厚さをリアルタイムで光学的に測定する測定手段と、
を具備する成膜装置。
A film forming apparatus using an aerosol deposition method for forming a film by spraying and depositing raw material powder on a substrate,
Aerosol generating means for generating an aerosol by dispersing raw material powder with gas;
A deposition chamber;
A substrate stage disposed in the deposition chamber;
A nozzle for injecting an aerosol of the raw material powder generated by the aerosol generating means toward the substrate disposed on the substrate stage;
Measuring means for optically measuring the thickness of the film formed on the substrate in real time;
A film forming apparatus comprising:
前記測定手段が、前記基板上に形成される膜の表面の分光スペクトルに基づいて前記膜の厚さを測定する、請求項1記載の成膜装置。   The film forming apparatus according to claim 1, wherein the measuring unit measures the thickness of the film based on a spectral spectrum of a surface of the film formed on the substrate. 前記測定手段が、前記膜の表面の色を測定することにより前記膜の厚さを測定する、請求項2記載の成膜装置。   The film forming apparatus according to claim 2, wherein the measuring unit measures the thickness of the film by measuring the color of the surface of the film. 前記測定手段が、前記膜の表面の色を測定し、該色を膜の厚さに換算する、請求項3記載の成膜装置。   The film forming apparatus according to claim 3, wherein the measuring unit measures a color of the surface of the film and converts the color into a thickness of the film. 前記測定手段が、
少なくとも一部が前記成膜チャンバ内に配置された光ファイバであって、前記膜の表面から反射された光を第1の端面から入射させ、第2の端面から出射させる前記光ファイバと、
前記光ファイバの第2の端面から出射した光の色を、表色系に基づいて測定する手段と、
を有する、
請求項3又は4記載の成膜装置。
The measuring means is
An optical fiber at least partially disposed in the film forming chamber, wherein the optical fiber causes light reflected from the surface of the film to be incident from the first end face and emitted from the second end face;
Means for measuring the color of light emitted from the second end face of the optical fiber based on a color system;
Having
The film forming apparatus according to claim 3 or 4.
前記成膜チャンバの一部に光を透過する窓が設けられており、
前記測定手段が、前記窓を介して前記膜を撮影するカメラと、前記カメラによって撮影された膜の画像を表示する表示手段とを有する、
請求項1記載の成膜装置。
A window that transmits light is provided in a part of the film forming chamber,
The measurement means includes a camera for photographing the film through the window, and a display means for displaying an image of the film photographed by the camera.
The film forming apparatus according to claim 1.
前記測定手段が、前記表示手段に表示された画像に基づいて前記膜の厚さを求める手段をさらに有する、請求項6記載の成膜装置。   The film forming apparatus according to claim 6, wherein the measuring unit further includes a unit that obtains the thickness of the film based on an image displayed on the display unit. 前記成膜チャンバの一部に光を透過する窓が設けられており、
前記測定手段が、前記成膜チャンバの外部に設けられており、前記膜の表面に照射され、前記膜の表面から反射された光ビームの光路長に基づいて前記膜の表面の変位を計測する、
請求項1記載の成膜装置。
A window that transmits light is provided in a part of the film forming chamber,
The measuring means is provided outside the film forming chamber, and measures the displacement of the film surface based on the optical path length of the light beam irradiated onto the film surface and reflected from the film surface. ,
The film forming apparatus according to claim 1.
前記計測手段が、前記膜に照射される光ビームを発生する光源と、共焦点を有する光学系と、前記膜の表面から反射され、前記光学系を通過した光ビームを検出する検出手段とを有する、請求項8記載の成膜装置。   The measurement means includes a light source that generates a light beam irradiated on the film, an optical system having a confocal point, and a detection means that detects a light beam reflected from the surface of the film and passed through the optical system. The film forming apparatus according to claim 8. 前記窓に設けられ、前記窓を拭うワイパーをさらに具備する、請求項6〜9のいずれか1項記載の成膜装置。   The film forming apparatus according to claim 6, further comprising a wiper that is provided on the window and wipes the window. 少なくとも前記光ファイバの第1の端面又は前記窓を加熱する手段をさらに具備する請求項5〜10のいずれか1項記載の成膜装置。   The film forming apparatus according to claim 5, further comprising means for heating at least the first end face of the optical fiber or the window. 前記膜の厚さが所望の厚さに至った場合に成膜を停止する制御手段をさらに具備する、請求項1〜11のいずれか1項記載の成膜装置。   The film forming apparatus according to claim 1, further comprising a control unit that stops film formation when the thickness of the film reaches a desired thickness. 基板に原料粉を吹き付けて堆積させることにより膜を形成するエアロゾルデポジション法による成膜方法であって、
原料粉をガスによって分散させることによりエアロゾルを生成する工程(a)と、
基板上に形成される膜の厚さをリアルタイムで光学的に測定しながら、ステップ(a)において生成された原料粉のエアロゾルを基板に向けて噴射することにより、原料粉を前記基板上に堆積させる工程(b)と、
を具備する成膜方法。
A film formation method by an aerosol deposition method in which a film is formed by spraying and depositing raw material powder on a substrate,
A step (a) of generating an aerosol by dispersing raw material powder with a gas;
The raw material powder is deposited on the substrate by spraying the aerosol of the raw material powder generated in step (a) toward the substrate while optically measuring the thickness of the film formed on the substrate in real time. Step (b), and
A film forming method comprising:
工程(b)が、前記膜の表面の分光スペクトルに基づいて前記膜の厚さを測定することを含む、請求項13記載の成膜方法。   The film forming method according to claim 13, wherein step (b) includes measuring the thickness of the film based on a spectral spectrum of the surface of the film. 工程(b)が、前記膜の表面の色を測定することを含む、請求項14記載の成膜方法。   The film forming method according to claim 14, wherein step (b) includes measuring the color of the surface of the film. 工程(b)が、前記膜の表面から反射された光の色を、表色系に基づいて測定することを含む、請求項15記載の成膜方法。   The film forming method according to claim 15, wherein step (b) includes measuring a color of light reflected from the surface of the film based on a color system. 工程(b)が、前記膜の表面の色を膜の厚さに換算することにより前記膜の厚さを測定することを含む、請求項16記載の成膜方法。   The film forming method according to claim 16, wherein the step (b) includes measuring the thickness of the film by converting the color of the surface of the film into the thickness of the film. 工程(b)が、成膜チャンバの外部から、前記成膜チャンバの一部に設けられた窓を介してカメラを用いて前記膜を撮影し、該画像に基づいて前記膜の厚さを測定することを含む、請求項13記載の成膜方法。   In step (b), the film is photographed from outside the film forming chamber using a camera through a window provided in a part of the film forming chamber, and the thickness of the film is measured based on the image. The film-forming method of Claim 13 including carrying out. 工程(b)が、成膜チャンバの外部から、前記成膜チャンバの一部に設けられた窓を介して前記膜の表面に照射され、前記膜の表面から反射された光ビームの光路長に基づいて、前記膜の表面の変位を計測することを含む、請求項13記載の成膜方法。   In step (b), the surface of the film is irradiated from the outside of the film forming chamber through a window provided in a part of the film forming chamber, and the optical path length of the light beam reflected from the surface of the film is set. The film-forming method of Claim 13 including measuring the displacement of the surface of the said film | membrane based on. 工程(b)が、共焦点の原理に基づいて、前記膜の表面の変位を計測することを含む、請求項19記載の成膜方法。   The film forming method according to claim 19, wherein step (b) includes measuring a displacement of the surface of the film based on a confocal principle. 工程(b)が、前記膜の厚さが所望の厚さに至った場合に成膜を停止することを含む、請求項13〜20のいずれか1項記載の成膜方法。
The film forming method according to claim 13, wherein the step (b) includes stopping the film formation when the thickness of the film reaches a desired thickness.
JP2006160399A 2006-06-09 2006-06-09 Film forming apparatus and film forming method Expired - Fee Related JP4943063B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006160399A JP4943063B2 (en) 2006-06-09 2006-06-09 Film forming apparatus and film forming method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006160399A JP4943063B2 (en) 2006-06-09 2006-06-09 Film forming apparatus and film forming method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007326062A true JP2007326062A (en) 2007-12-20
JP4943063B2 JP4943063B2 (en) 2012-05-30

Family

ID=38926919

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006160399A Expired - Fee Related JP4943063B2 (en) 2006-06-09 2006-06-09 Film forming apparatus and film forming method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4943063B2 (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010180436A (en) * 2009-02-04 2010-08-19 Nikon Corp Particle jet film deposition system for continuous film deposition of foil substrate, and continuous film deposition method of foil substrate
JP2015007282A (en) * 2013-05-24 2015-01-15 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Cold spray coating process
JP2016032798A (en) * 2014-07-31 2016-03-10 マツダ株式会社 Painting device
JP2017067702A (en) * 2015-10-01 2017-04-06 日産自動車株式会社 Film thickness inspection device and film thickness inspection method
JP2017067703A (en) * 2015-10-01 2017-04-06 日産自動車株式会社 Film thickness inspection device, film thickness inspection method, manufacturing apparatus of film structure, and manufacturing method of film structure
JP2019500628A (en) * 2015-12-12 2019-01-10 ザ セクレタリー,デパートメント オブ エレクトロニクス アンド インフォメーション テクノロジー(ディーイーアイティーワイ) System, apparatus and method for monitoring surface profile and / or thickness measurements in thin films
CN109967311A (en) * 2019-03-13 2019-07-05 俞利祥 A kind of Rustproofing apparatus of concrete punching block
JP2020038162A (en) * 2018-09-05 2020-03-12 日本電信電話株式会社 Surface treatment system
US10948900B2 (en) 2009-11-03 2021-03-16 Applied Materials, Inc. Display of spectra contour plots versus time for semiconductor processing system control
KR20220080811A (en) * 2020-12-07 2022-06-15 (주)씨엠디엘 camera shutter unit for apparatus for evaluating thermal characteristics and apparatus for evaluating thermal characteristics having the same

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101595007B1 (en) * 2014-06-27 2016-02-26 주식회사 에스에프에이 Inspection device for oled substrate

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002277215A (en) * 2001-03-14 2002-09-25 Omron Corp Film thickness measuring method and film thickness sensor using the same
JP2004237687A (en) * 2003-02-10 2004-08-26 Teijin Ltd Film laminate and its manufacturing method
JP2004277802A (en) * 2003-03-14 2004-10-07 Toto Ltd Apparatus for producing structure
JP2004361382A (en) * 2002-11-21 2004-12-24 Ricoh Co Ltd Film thickness measuring device for coat layer of thin-film coated fine powder, and the film thickness measuring device
JP2006032485A (en) * 2004-07-13 2006-02-02 Brother Ind Ltd Method of forming piezoelectric film
JP2006071402A (en) * 2004-09-01 2006-03-16 Toppan Printing Co Ltd Thickness control method for multilayer film and film forming device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002277215A (en) * 2001-03-14 2002-09-25 Omron Corp Film thickness measuring method and film thickness sensor using the same
JP2004361382A (en) * 2002-11-21 2004-12-24 Ricoh Co Ltd Film thickness measuring device for coat layer of thin-film coated fine powder, and the film thickness measuring device
JP2004237687A (en) * 2003-02-10 2004-08-26 Teijin Ltd Film laminate and its manufacturing method
JP2004277802A (en) * 2003-03-14 2004-10-07 Toto Ltd Apparatus for producing structure
JP2006032485A (en) * 2004-07-13 2006-02-02 Brother Ind Ltd Method of forming piezoelectric film
JP2006071402A (en) * 2004-09-01 2006-03-16 Toppan Printing Co Ltd Thickness control method for multilayer film and film forming device

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010180436A (en) * 2009-02-04 2010-08-19 Nikon Corp Particle jet film deposition system for continuous film deposition of foil substrate, and continuous film deposition method of foil substrate
US10948900B2 (en) 2009-11-03 2021-03-16 Applied Materials, Inc. Display of spectra contour plots versus time for semiconductor processing system control
JP2015007282A (en) * 2013-05-24 2015-01-15 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Cold spray coating process
JP2016032798A (en) * 2014-07-31 2016-03-10 マツダ株式会社 Painting device
JP2017067702A (en) * 2015-10-01 2017-04-06 日産自動車株式会社 Film thickness inspection device and film thickness inspection method
JP2017067703A (en) * 2015-10-01 2017-04-06 日産自動車株式会社 Film thickness inspection device, film thickness inspection method, manufacturing apparatus of film structure, and manufacturing method of film structure
JP2019500628A (en) * 2015-12-12 2019-01-10 ザ セクレタリー,デパートメント オブ エレクトロニクス アンド インフォメーション テクノロジー(ディーイーアイティーワイ) System, apparatus and method for monitoring surface profile and / or thickness measurements in thin films
JP2020038162A (en) * 2018-09-05 2020-03-12 日本電信電話株式会社 Surface treatment system
WO2020050024A1 (en) * 2018-09-05 2020-03-12 日本電信電話株式会社 Surface processing system
JP7131216B2 (en) 2018-09-05 2022-09-06 日本電信電話株式会社 Surface treatment system
CN109967311A (en) * 2019-03-13 2019-07-05 俞利祥 A kind of Rustproofing apparatus of concrete punching block
KR20220080811A (en) * 2020-12-07 2022-06-15 (주)씨엠디엘 camera shutter unit for apparatus for evaluating thermal characteristics and apparatus for evaluating thermal characteristics having the same
KR102477825B1 (en) 2020-12-07 2022-12-16 (주)씨엠디엘 camera shutter unit for apparatus for evaluating thermal characteristics and apparatus for evaluating thermal characteristics having the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP4943063B2 (en) 2012-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4943063B2 (en) Film forming apparatus and film forming method
CN107457996B (en) Method and system for checking and correcting
EP1757373B1 (en) Film forming apparatus, film forming method and method for manufacturing piezoelectric actuator
JP6889546B2 (en) Piezoelectric elements, piezoelectric actuators and electronic devices using them
US7186296B2 (en) Film formation apparatus
JP2001152360A (en) Ceramic dielectric film forming method, multilayered structure of ceramic dielectric film/substrate, and electro-mechanical transducer
KR101257177B1 (en) Method for forming zirconia film
US20120216955A1 (en) Plasma processing apparatus
US20170274416A1 (en) Applying a Coating to a Substrate; Composite Structures formed by Application of a Coating
WO2013176168A1 (en) Component for plasma processing apparatus, and method for manufacturing component for plasma processing apparatus
US20110086178A1 (en) Ceramic coatings and methods of making the same
JP2017108125A (en) Piezoelectric element, method of manufacturing piezoelectric element, piezoelectric actuator and electronic apparatus
KR102082602B1 (en) Composite structure and display manufacturing apparatus and semiconductor manufacturing device having composite structure
US20160329195A1 (en) Smart device fabrication via precision patterning
US20220362802A1 (en) Aerosol Deposition of Thermographic Phosphor Coatings
TW202200834A (en) System and method for monitoring semiconductor processes
KR20180105070A (en) Reactive sputtering apparatus and reactive sputtering method
JP2006261228A (en) Wiring pattern forming apparatus for circuit substrate and method of repairing wiring pattern
JP2007031737A (en) Film deposition apparatus, and film deposition method
WO2015141456A1 (en) Gap-maintaining method, gap-maintaining device, and coating device
US7226510B2 (en) Film forming apparatus
Bercea et al. Optical coatings for ELI experiments prepared by laser ablation
JP2009161805A (en) Film deposition method using aerosol deposition method and film deposition apparatus
Wang et al. Formation of PZT crack-free thick films by electrohydrodynamic atomization deposition
CN106876236A (en) The apparatus and method for monitoring plasma process processing procedure

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090212

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20101126

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20111122

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120111

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120131

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120210

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120228

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120229

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150309

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees