JP5914690B2 - 成膜装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板に対して膜を成膜する成膜装置に関するものである。

基板に対して膜を成膜する方法として、従来、「スプレー法」と「ミスト法」とが存在する。ここで、「スプレー法」では、１０μｍ〜１００μｍ程度の液滴を、基板に対して噴射する。これに対して、「ミスト法」では、数μｍ程度のミストを、基板に対して噴霧する。

また、「スプレー法」では、溶液に気体を衝突させることにより、当該溶液を数十μｍ程度の大きさに液滴化する、二流体スプレーノズルを使用することが一般的である。他方、「ミスト法」では、超音波振動子等により、溶液を数μｍ程度の微細なミスト化し、長い配管を通して当該ミスト化された溶液を、基板が載置されている反応室（または噴霧口）まで搬送する。

なお、「スプレー法」に関する先行文献として、たとえば特許文献１が存在する。また、「ミスト法」に関する先行文献として、たとえば特許文献２が存在する。

特開２００７−１４４２９７号公報 特開２００５−３０７２３８号公報

ところが、「スプレー法」では、溶液に衝突させる気体は、通常、大きな圧力および流量が必要である。このため、液滴の初速度が大きくなり、当該液滴のまま加熱中の基板に衝突する。当該液滴の径は、１００μｍ〜数十μｍ程度と大きいので、化学反応に必要な熱エネルギーを受け取ることができない。よって、「スプレー法」では、基板に成膜される膜の膜質が劣化するという問題がある。

他方、「ミスト法」では、数μｍ程度にミスト化された溶液が基板に噴霧されるので、「スプレー法」が有する上記問題は発生しない。つまり、「ミスト法」では、キャリアガスで搬送されたミスト化された溶液が、加熱された基板に供給される。このため、ミストの初速度が小さく、基板表面付近にて溶媒が蒸発するので、「ミスト法」では、基板に成膜される膜の膜質が向上する。

しかしながら、「ミスト法」では、溶液をミスト化させるための大きな機構を設ける必要がある。したがって、「ミスト法」が適用された成膜装置は、装置全体の大型化という問題を有する。

また、「ミスト法」が適用された成膜装置では、ミスト化された溶液を、長い配管を介して、基板が載置されている反応室（または噴霧口）まで搬送する必要がある。したがって、当該配管内において、ミスト化した溶液が凝集しやすくなる。よって、「ミスト法」では、材料（溶液）を効率的に成膜処理に利用することが困難である、という問題が生じる。

さらに、上記配管内における溶液の凝集により、濃度が不均一なミストが基板へと搬送される。したがって、ミストを整流する機構を基板近傍のミスト供給部に設けることが、必要である。よって、「ミスト法」が適用された成膜装置では、ミスト供給部が大型化・重量化し、メンテナンスが困難である、という各問題も有する。

そこで、本発明は、基板上に膜質の良い膜を成膜することができ、溶液を成膜処理に有効に利用することができ、装置全体の小型化を図ることができる、成膜装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る成膜装置は、基板に対して膜を成膜する成膜装置であって、液滴化された溶液を噴射するスプレーノズルと、前記スプレーノズルから噴射される液滴化された前記溶液を収容することが可能な第一の室と、前記第一の室内に存する前記溶液に対して衝突させる気体を噴射する第一のガス供給口とを備え、前記第一の室内において、前記第一のガス供給口から噴射された前記気体の衝突を受けることにより、液滴化された前記溶液がミスト化され、前記第一の室に隣接している第二の室と、前記第一の室と前記第二の室との間に存する壁面に穿設され、ミスト化された前記溶液を、前記第一の室から前記第二の室に導く貫通孔と、前記第二の室の外側に配置された前記基板に面するように、前記第二の室に対して配設され、前記基板に対してミスト化された前記溶液の噴霧を行う噴霧口とを、さらに備えている。

本発明に係る成膜装置は、液滴化された溶液を噴射するスプレーノズルと、前記スプレーノズルから噴射される液滴化された前記溶液を収容することが可能な第一の室と、前記第一の室内に存する前記溶液に対して衝突させる気体を噴射する第一のガス供給口とを備え、前記第一の室内において、前記第一のガス供給口から噴射された前記気体の衝突を受けることにより、液滴化された前記溶液がミスト化され、前記第一の室に隣接している第二の室と、前記第一の室と前記第二の室との間に存する壁面に穿設され、ミスト化された前記溶液を、前記第一の室から前記第二の室に導く貫通孔と、前記第二の室の外側に配置された前記基板に面するように、前記第二の室に対して配設され、前記基板に対してミスト化された前記溶液の噴霧を行う噴霧口とを、さらに備えている。

このように、本発明に係る成膜装置では、スプレーノズルにより噴射された液滴化した溶液を、第一のガス供給口から噴出された気体との衝突により、第一の室内においてミスト化することができる。よって、スプレー状の溶液が、基板に直接接触することもなく、溶液のミスト化が可能となり、当該ミスト状の溶液が基板に噴霧されるので、大気中において、ＣＶＤライクな成膜が可能となる。よって、当該成膜装置では、基板上に膜質の良い膜を成膜することができる。

さらに、本発明に係る成膜装置では、溶液の基板に対する噴霧口付近である第一の室において、スプレー状の溶液をミスト化させている。よって、ミスト状の溶液の搬送距離が、従来の「ミスト法」技術が採用された成膜装置より、極端に短くできる。よって、ミスト状の溶液の移動途中において凝集することを抑制できる。これにより、本発明に係る成膜装置では、溶液を成膜処理に有効に利用することができ、基板に対して濃度が安定した溶液を噴霧させることができる。

さらに、本発明に係る成膜装置では、スプレー状の溶液を噴出した後に、気体を衝突させることにより、溶液のミスト化を施している。つまり、本発明に係る成膜装置では、溶液のミスト化のための構成は極めて簡易であり、超音波振動子等も不要である。よって、本発明に係る成膜装置では、装置全体の小型化を図ることができる。また、当該簡易構成に起因して、本発明に係る成膜装置ではメンテナンス性も向上する。

この発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。

本実施の形態に係る成膜装置の要部部分の構成を示す断面図である。 本実施の形態に係る成膜装置の要部部分の構成を、上方向から見た様子を示す平面図である。 第一の室２および当該第一の室２に接続される構成部材の構成を示す拡大断面図である。 第二の室４および当該第二の室４に接続される構成部材の構成を示す拡大断面図である。 第三の室１２および当該第三の室１２に接続される構成部材の構成を示す拡大断面図である。 第四の室８および当該第四の室８に接続される構成部材の構成を示す拡大断面図である。 洗浄液を利用した、スプレーノズル１の洗浄処理を説明するための拡大断面図である。

本発明は、大気中において、基板に対して膜を成膜する成膜装置に関するものである。大気中の開放的な空間に基板が配置され、当該基板の上方の開放的な空間に、図１に示す溶液噴霧構成体を位置させる。以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。

＜実施の形態＞
図１は、本実施の形態に係る成膜装置の要部部分（より具体的には、基板に溶液を噴霧する溶液噴霧部付近）の構成を示す断面図である。ここで、図１には、Ｘ−Ｙ−Ｚ方向を図示している。また、図２は、図１に示した構成を、図１の上方向から見た構成を示す平面図である。ここで、図２には、Ｘ−Ｙ方向を図示している。また、図２では、図面簡略化のために、各構成部材１６，１７，６０の図示を省略している。

また、図３は、図１で示した、第一の室２および当該第一の室２に接続される構成部材１，３等の構成を示す拡大断面図である。また、図４は、図１で示した、第二の室４および当該第二の室４に接続される構成部材６の構成を示す拡大断面図である。また、図５は、図１で示した、第三の室１２および当該第三の室１２に接続される構成部材１４の構成を示す拡大断面図である。さらに、図６は、図１で示した、第四の室８および当該第四の室８に接続される構成部材７の構成を示す拡大断面図である。

以下、図１〜６を用いて、本実施の形態に係る成膜装置の構成について、詳細に説明する。

図１に示すように、上記溶液噴霧部は、４つの室２，４，８，１２から構成されており、各室２，４，８，１２は、壁面により仕切られている。つまり、図１の構成例に示すように、各室２，４，８，１２は、収容空間が形成されるように、周りが壁面により囲繞されている。

図１の構成例では、第一の室２は、Ｘ方向（図１の右方向）において、第二の室４に隣接している。また、第二の室４は、Ｘ方向（図１に右方向）において、第三の室１２に隣接している。つまり、Ｘ方向において、第一の室２、第二の室４および第三の室１２は、当該順に隣接している。他方、第一の室２は、−Ｚ方向（図１の下方向）において、第四の室８に隣接している。

まず、図１，２，３を参照して、第一の室２を含む構成について説明する。

図２に示すように、第一の室２は、Ｙ方向に延設した長方形の平面視形状を有する。図１，３に示すように、第一の室２には、収容空間が形成されるように、周囲が壁面により囲まれている。つまり、第一の室２の上下左右において壁面を配置することにより、第一の室２には、閉じた空間が形成されている。

ここで、図１，３に示すように、第二の室４と隣接している第一の室２の壁面には、第一の室２と第二の室４とを繋ぐ、貫通孔５が穿設されている。当該貫通孔５は、一つであっても、複数であっても良い。また、貫通孔５の開口形状も任意のものが採用でき、一例として、Ｙ方向に延設した長方形（スリット状）であっても良い。

図１，３に示すように、液滴化された溶液を噴射するスプレーノズル１が配設されている。ここで、スプレーノズル１の噴射口１ａからは、「スプレー法」により液滴化された溶液が噴射される。つまり、スプレーノズル１からは、数十μｍ程度の大きさの液滴が噴射される。なお、スプレーノズル１として、たとえば、上述した二流体スプレーノズルを採用することができる。なお、当該溶液には、基板５０に成膜される膜の原材材料が含まれている。

ここで、図１，３の構成例では、スプレーノズル１の途中の経路には、切替バルブ１６が配設されており、当該切替バルブ１６には、洗浄液供給ノズル１７が接続されている。洗浄液供給ノズル１７の洗浄液供給口からは、スプレーノズル１内を洗浄する洗浄液が噴射される。

切替バルブ１６を一方の方向に切替えると、洗浄液供給ノズル１７の洗浄液供給口のみが閉じられ、スプレーノズル１内には、溶液だけが流れる。これに対して、切替バルブ１６を他方の方向に切替えると、洗浄液供給ノズル１７の洗浄液供給口は開かれ、切替バルブ１６の上流側においてスプレーノズル１の流体経路が閉じられる。よって、この場合には、切替バルブ１６の下流側のスプレーノズル１内には、洗浄液供給ノズル１７の洗浄液供給口から噴射された洗浄液だけが流れる。

第一の室２の上面側の壁面には、複数の穴が穿設されており、当該穴に、スプレーノズル１の先端部（切替バルブ１６より下流側のスプレーノズル１の部分）が挿通されている。ここで、図２に例示するように、第一の室２の上面に対して複数のスプレーノズル１が接続されていても良く（図２の構成例では、Ｙ方向に沿って、スプレーノズル１同士が所定の間隔をおいて一列に並んでいる）、第一の室２の上面に対して一本のスプレーノズル１が接続されていても良い。また、スプレーノズル１が第一の室２に接続されている状態において、第一の室２の上面に穿設された穴（スプレーノズル１の挿通孔）は、密封状態が確保されている。

スプレーノズル１の先端部は第一の室２の上面側の壁面を貫通しており、スプレーノズル１の噴射口１ａは第一の室２内に存する。スプレーノズル１の噴射口１ａから第一の室２内に向けて、液滴化（数十μｍの大きさ）された溶液は噴射され、当該噴射された溶液は、第一の室２内に収容される。

図１，２，３に示すように、第一のガス供給ノズル３が複数配設されている。当該第一のガス供給ノズル３の第一のガス供給口３ａからは、気体が噴射される。

第一の室２の左側の壁面には、複数の穴が穿設されており、当該穴に、第一のガス供給ノズル３の先端部が挿通されている。ここで、図２に例示するように、第一の室２の側面に対して複数の第一のガス供給ノズル３が接続されていても良く（図２の構成例では、Ｙ方向に沿って、第一のガス供給ノズル３同士が所定の間隔をおいて配設されている）、第一の室２の側面に対して一本の第一のガス供給ノズル３が接続されていても良い。

ここで、第一のガス供給ノズル３の第一のガス供給口３ａから噴射される気体は、第一の室２内に存する液滴化した溶液と衝突する。スプレーノズル１から噴射された溶液と第一のガス供給ノズル３から噴射した気体とが衝突するように、第一のガス供給口３ａを、スプレーノズル１から噴射された溶液の方向に向けることが望ましい。

なお、第一のガス供給ノズル３が第一の室２に接続されている状態において、第一の室２の側面に穿設された穴（第一のガス供給ノズル３の挿通孔）は、密封状態が確保されている。

スプレーノズル１から噴射された溶液と第一のガス供給ノズル３から噴射した気体とが衝突することにより、液滴化状態の溶液は、ミスト化される。つまり、当該衝突により、第一の室２内において、数μｍ程度の大きさ霧状の溶液が生成される。

上述したように、第一の室２の右側の側面には、第二の室４に通じる貫通孔５が穿設されている。ここで、上記ミスト化した溶液が、第一のガス供給ノズル３から噴射される気体に乗って、当該貫通孔５に導かれることが望ましい。つまり、第一のガス供給ノズル３から噴射される気体の噴射方向の延長線上に、貫通孔５が配設されていることが望ましい。

また、図１，３に示すように、第一の室２の上面側の壁面内には、温度調整が可能な温度調整部１５が配設されている。当該温度調整部１５は、スプレーノズル１の先端部付近に配設されており、当該先端部を所定の温度にすることができる。

次に、図１，２，４を参照して、第二の室４を含む構成について説明する。

図２に示すように、第二の室４は、第一の室２と同様、Ｙ方向に延設した長方形の平面視形状を有する（図２の構成例では、第一の室２のＹ方向の寸法と、第二の室４のＹ方向の寸法とは同じであり、端部が揃っている）。図１，４に示すように、第二の室４には、収容空間が形成されるように、下面を除く周囲が壁面により囲まれている。つまり、第二の室４の上左右において壁面を配置することにより、第二の室４には、下面以外において閉じた空間が形成されている。

第二の室４の下面には、開口した噴霧口１０が形成されている。当該噴霧口１０は、第二の室４の外側において基板載置部６０に載置された基板５０の主面と、所定の距離隔てて面している（図１参照）。よって、噴霧口１０からは、ミスト化した溶液が基板５０の主面に対して噴霧される。当該噴霧口１０は、Ｙ方向に延びる長方形の開口部（スリット状）である。

ここで、上述したように、第一の室２と隣接している第二の室４の壁面には、第一の室２と第二の室４とを繋ぐ、貫通孔５が穿設されている。

図１，２，４に示すように、第二のガス供給ノズル６が複数配設されている。当該第二のガス供給ノズル６の第二のガス供給口６ａからは、気体が噴射される。

第二の室４の上面側の壁面には、複数の穴が穿設されており、当該穴に、第二のガス供給ノズル６の先端部が挿通されている。ここで、図２に例示するように、第二の室４の上面に対して複数の第二のガス供給ノズル６が接続されていても良く（図２の構成例では、Ｙ方向に沿って、第二のガス供給ノズル６同士が所定の間隔をおいて一列に並んでいる）、第二の室４の上面に対して一本の第二のガス供給ノズル６が接続されていても良い。また、第二のガス供給ノズル６が第二の室４に接続されている状態において、第二の室４の上面に穿設された穴（第二のガス供給ノズル６の挿通孔）は、密封状態が確保されている。

貫通孔５を通じて、第一の室２内でミスト化された溶液が、第二の室４内に運ばれ、収容される。そして、当該第二のガス供給口６ａから噴射された気体は、第二の室２内に収容されているミスト化された溶液を、噴霧口１０側へと導く。

次に、図１，２，５を参照して、第三の室１２を含む構成について説明する。

図２に示すように、第三の室１２は、第一の室２および第二の室４と同様、Ｙ方向に延設した長方形の平面視形状を有する（図２の構成例では、第一の室２のＹ方向の寸法と、第二の室４のＹ方向の寸法と、第三の室１２のＹ方向の寸法とは同じであり、各々において端部が揃っている）。図１，５に示すように、第三の室１２には、収容空間が形成されるように、下面を除く周囲が壁面により囲まれている。つまり、第三の室１２の上左右において壁面を配置することにより、第三の室１２には、下面以外において閉じた空間が形成されている。

第三の室１２の下面には、開口した排気口１１が形成されている。当該排気口１１は、第三の室１２の外側において基板載置部６０に載置された基板５０の主面と、所定の距離隔てて面している（図１参照）。よって、排気口１１からは、基板５０の上方に存する未反応の液体やガス等が吸引される。当該排気口１１は、Ｙ方向に延びる長方形の開口部（スリット状）である。図１に示すように、噴霧口１０の右側において排気口１１が隣接しており、噴霧口１０の高さ位置と排気口１１の高さ位置とは、同じである。

図１，２，５に示すように、排気ノズル１４が複数配設されている。当該排気ノズル１４の排気孔１４ａからは、吸引力が働いている。

第三の室１２の上面側の壁面には、複数の穴が穿設されており、当該穴に、排気ノズル１４の先端部が挿通されている。ここで、図２に例示するように、第三の室１２の上面に対して複数の排気ノズル１４が接続されていても良く（図２の構成例では、Ｙ方向に沿って、排気ノズル１４同士が所定の間隔をおいて一列に並んでいる）、第三の室１２の上面に対して一本の排気ノズル１４が接続されていても良い。また、排気ノズル１４が第三の室１２に接続されている状態において、第三の室１２の上面に穿設された穴（排気ノズル１４の挿通孔）は、密封状態が確保されている。

なお、図１，５に示すように、第三の室１２内において、斜め上方向に延設した仕切り板１３が配設されている。当該仕切り板１３の一方端は、第三の室１２の一方の側面と接続しているが、当該仕切り板１３の他方端は、第三の室１２の他方の側面とは接続していない。

排気ノズル１４からの吸引力により、排気口１１から、基板５０上方に存する気体・液体が吸い上げられる。当該仕切り板１３の存在により、第三の室１２内の仕切り板１３より上方に存する、排気口１１から吸引された気体・液体等が、排気口１１側に落下することを抑制する。

次に、図１，２，６を参照して、第四の室８を含む構成について説明する。

第四の室８は、第一の室２の下面側に配置されており、当該第一の室２と同様、Ｙ方向に延設した長方形の平面視形状を有する（第一の室２のＹ方向の寸法と第四の室８のＹ方向の寸法とは同じであり、端部が揃っている）。図１，６に示すように、第四の室８には、収容空間が形成されるように、周囲が壁面により囲まれている。つまり、第四の室８の上下左右において壁面を配置することにより、第四の室８には、閉じた空間が形成されている。

第四の室８の下面側の壁面には、第三のガス供給口９が穿設されている。当該第三のガス供給口９は、第四の室８の外側において基板載置部６０に載置された基板５０の主面と、所定の距離隔てて面している（図１参照）。よって、第三のガス供給口９からは、基板５０の上方に向けて気体が噴出される。当該第三のガス供給口９は、Ｙ方向に延びる長方形の開口部（スリット状）である。図１に示すように、噴霧口１０の左側において第三のガス供給口９が隣接しており、噴霧口１０の高さ位置と第三のガス供給口９の高さ位置とは、同じである。

図１，２，６に示すように、第三のガス供給ノズル７が複数配設されている。第三のガス供給ノズル９の噴出口７ａからは、第四の室８内に向けて気体が噴出される。

第四の室８の側面側の壁面には、複数の穴が穿設されており、当該穴に、第三のガス供給ノズル７の先端部が挿通されている。ここで、図２に例示するように、第四の室８の側面に対して複数の第三のガス供給ノズル７が接続されていても良く（図２の構成例では、Ｙ方向に沿って、第三のガス供給ノズル７同士が所定の間隔をおいて並んでいる）、第四の室８の側面に対して一本の第三のガス供給ノズル７が接続されていても良い。また、第三のガス供給ノズル７が第四の室８に接続されている状態において、第四の室８の側面に穿設された穴（第三のガス供給ノズル７の挿通孔）は、密封状態が確保されている。

第三のガス供給ノズル７から噴射された気体は、第四の室８内に収容され、当該第四の室８に穿設された第三のガス供給口９から、基板５０の上面に対して噴射される。

なお、図１に示すように、成膜装置には、基板５０が載置される基板載置部６０が設けられている。当該基板載置部６０は、基板５０を載置させた状態で、図１の左右方向（Ｘ方向）に移動する（水平方向の移動であれば良い）。つまり、噴霧口１０からは垂直方向にミスト化された溶液が基板５０に噴霧されながら、基板載置部６０上記移動により、当該基板５０は水平方向に移動する。また、基板載置部６０には、ヒータが配設されている。したがって、当該ヒータにより、基板載置部６０に載置された基板５０は所定の温度（成膜温度）まで加熱される。

次に、成膜動作について説明する。

基板載置部６０上に基板５０を載せる。そして、基板載置部６０をＸ方向に移動させることにより、基板５０を噴霧口１０の下方にまで移動させる。ここで、基板載置部６０に配設されたヒータにより、基板５０は成膜温度まで加熱されている。

一方、スプレーノズル１からはスプレー状の溶液（液滴化した溶液）が、第一の室２内に噴出される。ここで、切替バルブ１６は一方の方向に切替えられており、洗浄液供給ノズル１７の洗浄液供給口は閉じられている。よって、スプレーノズル１内の液体通路には、溶液だけが流れる。第一のガス供給口３ａからは、気体が、第一の室２内に存するスプレー状の溶液に対して噴出される。

スプレー状の溶液に対して第一のガス供給口３ａからの気体が衝突することにより、第一の室２内において、ミスト状の溶液が生成される。つまり、当該衝突により、スプレー状の溶液の粒径がさらに小さくなり、溶液は霧化する。

ミスト状の溶液は、第一のガス供給口３ａから噴出される気体に乗って、貫通孔５を通って、第二の室４内へと導かれる。第二の室４内において、ミスト状の溶液は、第二のガス供給口６ａから噴出される気体に乗って、噴出口１０の方向に導かれる。そして、噴霧口１０からはミスト状の溶液が、基板５０の上面に対して噴霧される。

ここで、排気口１１からの吸引力により、噴霧口１０から排気口１１に向けての流れが生じる。よって、噴霧口１０から噴霧されたミスト状の溶液は、基板５０の上面側において、排気口１１側へと移動する流れが生成せれる。排気口１１から吸引された気体および液体は、第三の室１２内および排気ノズル１４を介して、外部へと排気される。

また、噴霧口１０からのミスト状の溶液の噴霧の際に、第三のガス供給口９から、基板５０の上面に向けて、気体を噴出させる。ここで、上述したように、第三のガス供給口９から噴出される気体は、第三のガス供給ノズル７から第四の室８内に供給されたものである。当該第三のガス供給口９からの気体の噴出により、噴霧口１０から噴霧された溶液が、第三のガス供給口９よりも左側に漏れることを防止できる。つまり、第三のガス供給口９からの気体は、噴霧口１０から噴霧された溶液に対して、「スクリーン」として機能する。

排気口１１からの吸引力により、第三のガス供給口９から排気口１１に向けての流れが生じる。よって、第三のガス供給口９から噴射された気体は、基板５０の上面側において、排気口１１側へと移動する流れが生成される。

上記した、噴霧口１０からの溶液の噴霧、排気口１１からの吸引および第三のガス供給口９からの気体の噴出を行いながら、基板載置部６０をＸ方向に移動させる。これにより、噴霧口１０から噴霧された溶液が大気と反応し、加熱状態の基板５０の上面全体に渡って、均一な膜が成膜される。

ここで、スプレーノズル１から噴出される溶液は、成膜される膜に応じて任意に選択される。また、ノズル３，６，７から噴出される気体も任意のものが選択できる。

たとえば、スプレーノズル１から、酸素との反応性に富む溶液を噴射する場合には、第一のガス供給口３ａおよび第二のガス供給口６ａからは不活性ガスを噴射し、第三のガス供給口９からは酸化剤（たとえば、水、酸素またはオゾンなどを含む流体）を噴射することが望ましい。これにより、当該溶液が、第一の室２および第二の室４内で酸化されることを抑制でき、噴霧口１０と基板５０との間において、噴霧された溶液と酸化剤との反応を促進させることができる。

また、たとえば、スプレーノズル１から、酸素との反応性に富む溶液を噴射する場合には、第一のガス供給口３ａからは不活性ガスを噴射し、第二のガス供給口６ａからは酸化剤（たとえば、酸素やオゾンなど）を噴射しても良い。なおこの場合、第三のガス供給口９からは、たとえば空気を噴射しても良い。これにより、当該溶液が、第一の室２内で酸化されることを抑制でき、ミスト化された溶液と酸化剤との反応を促進しながら、基板５０に向けて、酸化反応しながら溶液を噴霧することができる。

以上のように、本実施の形態に係る成膜装置では、スプレーノズル１から噴射される液滴化された溶液を収容することが可能な第一の室２を備えている。そして、第一の室２内に存する溶液に対して衝突させる気体を噴射する第一のガス供給口３ａと、第一の室２に隣接している第二の室４とを備えている。ここで、第一の室２と第二の室４との間に存する壁面には、ミスト化した溶液が流れる貫通孔５が穿設されている。そして、当該成膜装置は、第二の室４の外側に配置された基板５０に面するように、第二の室４に対して配設され、基板５０に対してミスト化された溶液の噴霧を行う噴霧口１０を、備えている。

このように、当該成膜装置では、スプレーノズル１により噴射された液滴化した溶液を、第一のガス供給口３ａから噴出された気体との衝突により、第一の室２内においてミスト化することができる。よって、スプレー状の溶液が、基板５０に直接接触することもなく、溶液のミスト化が可能となり、当該ミスト状の溶液が基板５０に噴霧されるので、大気中において、ＣＶＤライクな成膜が可能となる。よって、当該成膜装置では、基板５０上に膜質の良い膜を成膜することができる。

さらに、当該成膜装置では、溶液の基板５０に対する噴霧口１０付近である第一の室２において、スプレー状の溶液をミスト化させている。よって、ミスト状の溶液の搬送距離が、従来の「ミスト法」技術が採用された成膜装置より、極端に短くできる。よって、ミスト状の溶液の移動途中において凝集することを抑制できる。これにより、本発明に係る成膜装置では、溶液を成膜処理に有効に利用することができ、基板５０に対して濃度が安定した溶液を噴霧させることができる。

さらに、本発明に係る成膜装置では、スプレー状の溶液を噴出した後に、気体を衝突させることにより、溶液のミスト化を施している。つまり、本発明に係る成膜装置では、溶液のミスト化のための構成は極めて簡易であり、超音波振動子等も不要である。よって、本発明に係る成膜装置では、装置全体の小型化を図ることができる。また、当該簡易構成に起因して、本発明に係る成膜装置ではメンテナンス性も向上する。

つまり、本発明に係る成膜装置では、ミスト法により得られる膜質の向上と、スプレー法により得られる簡易構成・高メンテナンス性とを、併せ持つことができる。

また、第一の室２により、スプレーノズル１から噴出された液滴の大きな溶液が、周囲に飛散することも防止できる。また、第二の室４により、ミスト状の溶液が、周囲に飛散することも防止できる。また、第四の室８内により、気体が周囲に飛散されることも防止できる。さらに、第三の室１２により、液体・気体の集約した排気処理も可能となる。

また、本発明に係る成膜装置では、第二の室４に存するミスト化された溶液を、噴霧口１０へと導く気体を噴射する第二のガス供給口６ａを、さらに備えている。したがって、ミスト化した溶液を、基板５０側へと供給する流れを生み出すことができる。

また、本発明に係る成膜装置では、噴霧口１０に隣接して配設されている排気口１１を、さらに備えている。したがって、噴霧口１０から排気口１１に向けての流れが生じる。よって、噴霧口１０から噴霧されたミスト状の溶液は、基板５０の上面側において、排気口１１側へと移動する流れが生成される。

また、本発明に係る成膜装置では、噴霧口１０に隣接して配設されている、気体を噴射する第三のガス供給口９を、さらに備えている。噴霧口１０から噴霧された溶液が、第三のガス供給口９よりも左側に漏れることを防止できる。

ここで、噴霧口１０、排気口１１および第三のガス供給口９は各々、Ｙ方向に延びるスリット状である。したがって、第二の室４に収容されているミスト状の溶液を、噴霧口１０から均一に噴霧でき、第四の室８内に収容されている気体を、第三のガス供給口９から均一に噴射でき、排気口１１からの排気もＹ方向に沿って均一に実施される。

また、本発明に係る成膜装置では、スプレーノズル１は、第一の室２の上側の壁面を貫通するように配設されている。そして、スプレーノズル１が貫通している当該壁面内には、温度調整部１５が配設されている。

したがって、スプレーノズル１の噴射口１ａ付近が所定の温度に保持されることができる。よって、スプレーノズル１の噴射口１ａ付近における溶液の凝集を防止することができ、スプレーノズル１の目詰まりが防止できる。

また、本発明に係る成膜装置では、水平方向に移動する基板載置部６０をさらに備えている。よって、溶液噴霧側の構成部材を固定させたまま、大面積である基板５０に対する成膜も可能となる。なお、基板載置部６０にはヒータが配設されているので、載置されている基板５０を加熱させることも可能である。

なお、本実施の形態に係る成膜装置として、下記のような構成も採用することができる。

つまり、スプレーノズル１、切替バルブ１６および洗浄液供給ノズル１７から成る構成体を、垂直および水平方向に移動させる移動機構を設ける。そして、スプレーノズル１の洗浄の際には、次の動作を行う。

まず、上記移動機構により上記構成体を図１の上方向に移動し、第一の室２の上側の壁面からスプレーノズル１の先端部を引き抜く。そして、上記移動機構により上記構成体を水平方向等に移動させる。これにより、図７に示すように、スプレーノズル１の先端部を、成膜処理エリア外に配設された容器３０の上方に位置させる。

そして、切替バルブ１６を他方の方向に切替え、洗浄液供給ノズル１７の洗浄液供給口を開き、切替バルブ１６の上流側においてスプレーノズル１の流体経路が閉じる。これにより、スプレーノズル１内の流体通路に洗浄液を供給する洗浄液供給口が接続される状況が形成される。

そして、洗浄液供給ノズル１７に洗浄液を流すと、洗浄液供給口からスプレーノズル１内の流体通路に洗浄液が流れ、これにより、スプレーノズル１内の流体通路における溶液に起因した汚染を洗浄することができる。なお、スプレーノズル１の噴射口１ａから出力される洗浄液は、容器３０内に収容される。

スプレーノズル１の洗浄後、成膜処理を行う際には、上記移動機構により上記構成体を移動させ、図１に示したように、スプレーノズル１を第一の室２の上側の壁面に穿設された穴に挿通させる。そして、切替バルブ１６を一方の方向に切替える、洗浄液供給ノズル１７の洗浄液供給口のみが閉じられ、スプレーノズル１内には、溶液だけが流れるような流体経路を形成させる。

上記移動機構および洗浄機構により、成膜処理により汚染されたスプレーノズル１を適宜、洗浄することができる。

本発明では、大気中の開放的な空間に、図１に示す溶液噴霧構成体を配置し、さらに基板載置部６０の水平方向の移動により、溶液噴霧構成体と基板５０との間の空間は、閉じた空間とならない。そして、本発明では、排気口１１の存在により、溶液噴霧構成体と基板５０との間の空間において（つまり、開放的な空間において）、一定の気流を発生させている。

よって、本発明に係る成膜装置では、溶液噴霧構成体と基板５０との間の空間において、生成物等のパーティクルが付着することを防止できる。よって、当該成膜装置では、パーティクルの混入によって成膜された膜の膜質が悪化することも防止できる。

また、溶液噴霧構成体と基板５０との間の空間は、開放的となるので、溶液噴霧構成体の基板５０と対面する部分のメンテナンスも容易である。さらに、第二のガス供給口６ａから、ミスト化した溶液を第二の室４から噴霧口１０（つまり、基板５０）へと導く気体を、噴射している。これにより、溶液噴霧構成体と基板５０との間の距離を、大きく取ることが可能となり、上記効果がより顕著となる。

この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

１ スプレーノズル
１ａ 噴射口
２ 第一の室
３ 第一のガス供給ノズル
３ａ 第一のガス供給口
４ 第二の室
５ 貫通孔
６ 第二のガス供給ノズル
６ａ 第二のガス供給口
７ 第三のガス供給ノズル
８ 第四の室
９ 第三のガス供給口
１０ 噴霧口
１１ 排気口
１２ 第三の室
１３ 仕切り板
１４ 排気ノズル
１５ 温度調整部
１６ 切替バルブ
１７ 洗浄液供給ノズル
３０ 容器
５０ 基板
６０ 基板載置部

Claims (13)

1. 基板（５０）に対して膜を成膜する成膜装置であって、
   液滴化された溶液を噴射するスプレーノズル（１）と、
   前記スプレーノズルから噴射される液滴化された前記溶液を収容することが可能な第一の室（２）と、
   前記第一の室内に存する前記溶液に対して衝突させる気体を噴射する第一のガス供給口（３ａ）とを備え、前記第一の室内において、前記第一のガス供給口から噴射された前記気体の衝突を受けることにより、液滴化された前記溶液がミスト化され、
   前記第一の室に隣接している第二の室（４）と、
   前記第一の室と前記第二の室との間に存する壁面に穿設され、ミスト化された前記溶液を、前記第一の室から前記第二の室に導く貫通孔（５）と、
   前記第二の室の外側に配置された前記基板に面するように、前記第二の室に対して配設され、前記基板に対してミスト化された前記溶液の噴霧を行う噴霧口（１０）とを、さらに備えている、
   ことを特徴とする成膜装置。
2. 前記第二の室に存するミスト化された前記溶液を、前記噴霧口へと導く気体を噴射する第二のガス供給口（６ａ）を、さらに備えている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
3. 前記基板に面しており、前記噴霧口と一方側面側において隣接して配設されており、排気を行う排気口（１１）を、さらに備えている、
   ことを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
4. 前記基板に面しており、前記噴霧口と他方側面側において隣接して配設されており、気体を噴射する第三のガス供給口（９）を、さらに備えている、
   ことを特徴とする請求項３に記載の成膜装置。
5. 前記噴霧口は、
   長方形の開口部である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
6. 前記排気口は、
   長方形の開口部である、
   ことを特徴とする請求項３に記載の成膜装置。
7. 前記第三のガス供給口は、
   長方形の開口部である、
   ことを特徴とする請求項４に記載の成膜装置。
8. 前記スプレーノズルは、
   前記第一の室の壁面を貫通するように配設されており、
   前記スプレーノズルが貫通している前記壁面には、温度調整が可能な温度調整部（１５）が配設されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
9. 前記スプレーノズルは、
   前記第一の室から離れる方向に移動可能であり、
   前記スプレーノズルには、
   前記スプレーノズル内の流体通路に洗浄液を供給する洗浄液供給口が、配設されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
10. 前記基板が載置され、前記噴霧口に対して、水平方向に移動する基板載置部（６０）を、さらに備えている、
    ことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
11. 前記基板載置部には、
    ヒータが配設されている、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の成膜装置。
12. 前記スプレーノズルから、
    酸素と反応する前記溶液を噴射し、
    前記第一のガス供給口からは、
    不活性ガスを噴射し、
    前記第二のガス供給口からは、
    不活性ガスを噴射し、
    前記第三のガス供給口からは、
    酸化剤を噴射する、
    ことを特徴とする請求項４に記載の成膜装置。
13. 前記スプレーノズルから、
    酸素と反応する前記溶液を噴射し、
    前記第一のガス供給口からは、
    不活性ガスを噴射し、
    前記第二のガス供給口からは、
    酸化剤を噴射する、
    ことを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。

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