JP6717191B2 - 成膜装置、基板処理装置、および、デバイス製造方法 - Google Patents

成膜装置、基板処理装置、および、デバイス製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、薄膜原料を噴霧することで基板に薄膜を形成する成膜装置、基板処理装置、および、デバイス製造方法に関する。
特開２００２−０７５６４１号公報には、ミストを噴霧することで基板上に薄膜を形成して、デバイスを製造することが記載されている。
しかしながら、薄膜原料を含む液体をミスト化して基板上に塗布する場合は、基板の表面に局所的に液溜まりが生じる等の理由によって、均一の膜厚で薄膜を基板上に形成することが困難であった。
本発明の第１の態様は、基板上に薄膜を形成する成膜装置であって、薄膜原料を噴霧する噴霧部と、気体を排気する排気部と、を備え、前記排気部の排気口は、前記基板に対して、重力が働く方向とは反対側に配置され、前記噴霧部は、前記基板に対して、前記排気部と同じ側に配置され、前記成膜装置は、重力が働く方向と直交する水平面に対して１５度〜７５度の範囲で傾斜している前記基板に対して薄膜を形成し、前記噴霧部による前記薄膜原料の噴霧方向と前記排気部による前記気体の排気方向のそれぞれの方向に沿った線分のなす角度は、７５度以下である。
本発明の第２の態様は、基板処理装置であって、前記した第１の態様の成膜装置と、前記成膜装置によって薄膜が形成された前記基板に光を照射して、所定のパターンを前記基板に露光する露光装置と、を備える。
本発明の第３の態様は、デバイスを製造するデバイス製造方法であって、前記した第１の態様の成膜装置を用いて、前記基板上に薄膜を形成する成膜工程と、前記成膜工程で成膜された前記基板に光を照射して、所定のパターンを前記基板に露光する露光工程と、を備える。
第１の実施の形態における基板に対して所定の処理を施してデバイスを製造する基板処理装置の概略構成を示す図である。 実施例１におけるノズルおよび排気部と基板との配置関係を示す図である。 比較例１におけるノズルおよび排気部と基板との配置関係を示す図である。 水平面に対するノズルの噴霧方向の噴霧角度、水平面に対する基板の傾斜角度、および、水平面に対する排気部の排気方向の排気角度の説明図である。 実施例２の実験結果を示すグラフである。 実施例３の実験結果を示すグラフである。 実施例４の実験結果を示すグラフである。 実施例５の実験結果を示すグラフである。 実施例６の実験結果を示すグラフである。 第３の実施の形態および実施例７におけるノズル、供給管、排気部、および、基板の配置構成を示す図である。 比較例２におけるノズル、供給管、排気部、および、基板の配置関係を示す図である。 比較例３におけるノズル、供給管、および、基板の配置関係を示す図である。 比較例３における膜厚の均一性の評価結果を示す図である。 変形例１において、基板上に形成されたＺｎＯ：Ａｌの膜上に、ＳｉＯ2の薄膜を形成して得られたデバイスの構造を示す図である。
本発明の態様に係る成膜装置、成膜装置を備える基板処理装置、および、成膜装置を用いてデバイスを製造するデバイス製造方法について、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。なお、本発明の態様は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、多様な変更または改良を加えたものも含まれる。
［第１の実施の形態］
図１は、基板Ｐに対して所定の処理を施してデバイスを製造する基板処理装置１２の概略構成を示す図である。なお、以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、図に示す矢印にしたがって、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向を説明する。
基板処理装置１２は、例えば、デバイスとしてのフレキシブル・ディスプレイを製造するシステムである。フレキシブル・ディスプレイとしては、例えば、有機ＥＬディスプレイ等がある。基板処理装置１２は、フレキシブルの基板（シート基板）Ｐをロール状に巻いた供給ロール１４から基板Ｐが送出され、送出された基板Ｐに対して基板処理装置１２が各種処理を連続的に施した後、各種処理後の基板Ｐを回収ロール１６で巻き取る、いわゆる、ロール・ツー・ロール（Ｒｏｌｌ Ｔｏ Ｒｏｌｌ）方式の構造を有する。この基板Ｐは、基板Ｐの移動方向が長手方向（長尺）となり、幅方向が短手方向（短尺）となる帯状の形状を有する。各種処理後の基板Ｐは、複数のデバイスが連なった状態となっており、多面取り用の基板となっている。供給ロール１４から送られた基板Ｐは、順次、基板処理装置１２の洗浄装置１８、成膜装置２０、および露光装置２２等で各種処理が施され、回収ロール１６で巻き取られる。
なお、Ｘ方向は、水平面内において、基板Ｐが搬送される方向であり、Ｙ方向は、水平面においてＸ方向に直交する方向であり、基板Ｐの幅方向である。Ｚ方向は、Ｘ方向とＹ方向とに直交する方向（上方向）である。−Ｚ方向は、重力方向（重力が働く方向、つまり、重力がかかる方向）であり、水平面を、重力方向と直交する面とする。
基板Ｐの材料としては、例えば、樹脂フィルム、または、ステンレス鋼等の金属または合金からなる箔（フォイル）等が用いられる。樹脂フィルムの材質としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、エチレンビニル共重合体樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリアリレート樹脂、セルロース樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、および、酢酸ビニル樹脂のうち、少なくとも１つ以上を含んだものを用いてもよい。また、基板Ｐの厚みや剛性（ヤング率）は、基板Ｐに座屈による折れ目や非可逆的なシワが生じないような範囲であればよい。基板Ｐの母材として、厚みが２５μｍ〜２００μｍ程度のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）等のフィルムは、シート基板の典型である。
基板Ｐは、基板処理装置１２で施される各処理において熱を受ける場合があるため、熱膨張係数が顕著に大きくない材質の基板を選定することが好ましい。例えば、無機フィラーを樹脂フィルムに混合することによって熱膨張係数を抑えることができる。無機フィラーは、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミナ、または酸化ケイ素等でもよい。また、基板Ｐは、フロート法等で製造された厚さ１００μｍ程度の極薄ガラスの単層体であってもよいし、この極薄ガラスに上記の樹脂フィルム、または、箔等を貼り合わせた積層体であってもよい。
洗浄装置１８は、連続的に搬送された基板Ｐを洗浄する。洗浄装置１８は、基板Ｐをアルコール洗浄液で超音波洗浄する超音波洗浄装置３０と、超音波洗浄が行われた基板Ｐに対して基板Ｐ上（基板Ｐの表面）に残留しているアルコール洗浄液を除去する送風機３２と、送風機３２によってアルコール洗浄液が除去された基板Ｐの表面に対して紫外線（ＵＶ：ultraviolet）を照射するＵＶ照射装置３４とを備える。
超音波洗浄装置３０は、アルコール洗浄液が貯蔵された洗浄槽３６と、図示しないポンプを有し、洗浄槽３６に貯蔵されているアルコール洗浄液を循環させるための循環系３８とを有する。この洗浄槽３６の底面には、超音波振動を発生する超音波振動子４０が設けられている。この超音波振動子４０が機械的に振動することで、洗浄槽３６内に超音波が出力される。したがって、洗浄槽３６に搬送された基板Ｐがアルコール洗浄液によって超音波洗浄される。アルコール洗浄液としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等が用いられる。なお、循環系３８は、設けなくてもよい。
送風機３２は、基板Ｐに対して風を送ることで基板Ｐ上に残留しているアルコール洗浄液を除去する。ＵＶ照射装置３４は、紫外線を発生する低圧水銀ランプ３４ａを有し、連続的に搬送された基板Ｐの表面に対して紫外線を照射する。基板Ｐに対して紫外線を照射することで、基板Ｐの表面の有機物汚染の除去、表面改質を行うＵＶオゾン洗浄を行うことができる。この紫外線によって、基板Ｐの表面が親水性に改質される。紫外線は、２００ｎｍ以下の波長であることが好ましい。オゾンを効率よく基板Ｐに照射できるようにするため、ＵＶ照射装置３４は、ある程度密閉された空間内で基板Ｐに対して紫外線を照射することが好ましい。
なお、送風機３２と対向する位置に、ドレイン流路ＤＲ１が設けられ、このドレイン流路ＤＲ１から、基板Ｐ上に残留しているアルコール洗浄液が図示しない排水処理装置に向けて排出される。
成膜装置２０は、洗浄装置１８によって洗浄されて連続的に搬送される基板Ｐの表面に対して薄膜を形成する。成膜装置２０は、成膜室５０を有し、成膜室５０内に搬送された基板Ｐ上に薄膜を形成する。成膜装置２０は、薄膜原料を含むミストを噴霧することで、大気圧下において基板Ｐ上に薄膜を形成する。なお、薄膜の形成は、大気圧下ではなく、所定の圧力下で行ってもよい。
具体的には、成膜装置２０は、成膜室５０、ミスト供給装置５２、ノズル（噴霧部）５４、供給管５６、フィルタ５８、排気部６０、および、吸引装置６２を有する。ミスト供給装置５２は、薄膜を形成するための薄膜原料を含む液体を霧化させ、霧化した液体、つまり、ミストを所定の流速でノズル５４に供給する。ミスト供給装置５２は、供給管５６を介してノズル５４と接続されており、ミストは供給管５６を通ってノズル５４に供給される。
ミストの発生方法については種々あるが、例えば、超音波振動子により液体を超音波振動させて液体同士の結合を外すことで液体を霧化させる手法や、ミストを噴霧する細管に直接電圧をかけて液体を霧化させる静電式等がある。また、圧力を加え流速を増加させたガスと液体とを衝突させることによって、液体を飛散させて霧化させる加圧式や、高速回転しているディスク上に液体の液滴を滴下し、液滴を遠心力によって飛散させて霧化させる回転ディスク式等もある。さらに、マイクロサイズの孔を有するオリフィス板に液体の液滴を通す際に、圧電素子等によって振動を加えることによって液滴を切断して霧化させるオリフィス振動式等もある。コストやパフォーマンス等に応じて適宜これらの方法の中から任意の方法を選択することができる。なお、複数の方法を組み合わせて、ミストを発生させてもよい。
この薄膜原料を含むミストをノズル５４に供給する具体的な方法として、圧縮ガスであるキャリアガスを用いる。つまり、ミスト供給装置５２には、キャリアガスが供給されており、ミスト供給装置５２は、供給されたキャリアガスを供給管５６に流すことで、キャリアガスとともに霧化したミストをノズル５４に供給する。なお、キャリアガスを供給管５６に流す流量（ＮＬ／ｍｉｎ）を変えることで、ノズル５４に供給するミストの流速を変えることができる。
成膜に用いられる液体（成膜用液体）としては、例えば、溶媒に薄膜原料が溶けこんだ溶液であってもよく、薄膜原料である微粒子を分散媒に分散させた分散液であってもよい。薄膜原料としては、例えば、インジウム、亜鉛、錫、シリコン、チタン等の導電性を有する金属微粒子またはこれらのうち少なくとも１つを含む金属酸化物微粒子を用いることができる。また、溶媒または分散媒として、水溶媒、若しくは、エタノール、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等の単独で霧化が可能なものを用いることもできる。具体的には、液体として、薄膜原料としてのＩＴＯ（酸化インジウムスズ）の微粒子を含む水分散液や、薄膜原料としてのＳｉＯ2（二酸化ケイ素）の微粒子をＩＰＡ分散媒に分散させた分散液等が挙げられる。また、キャリアガスとしては、窒素や希ガス等の不活性ガスを用いることができる。
供給管５６には、フィルタ５８が設けられている。このフィルタ５８は、ミスト供給装置５２からノズル５４に供給されるミストに含まれる薄膜原料（微粒子）のうち、所定の粒子径より小さい薄膜原料（微粒子）を透過するものである。これにより、所定の粒子径以上の薄膜原料（微粒子）がノズル５４に供給されることはなく、成膜精度を向上させることができる。また、このフィルタ５８を設けることで、液体にゴミ等の異物が入り込んだ場合等であっても、該異物のノズル５４への供給をブロックすることができる。
供給管５６の下流側の先端に設けられているノズル５４は、成膜室５０内に挿入されている。供給管５６の下流側とは、ミストの供給方向からみて下流側のことをいう。ノズル５４に供給されたミストは、キャリアガスとともにノズル５４の噴霧口５４ａから噴霧される。これにより、成膜室５０内で、連続的に搬送された基板Ｐの表面に成膜を行うことができる。この成膜により基板Ｐの表面には、機能性材料層が形成される。なお、ノズル５４は、薄膜原料を噴霧する噴霧方向を変更可能な図示しない可動部を有してもよい。これにより、成膜材料、成膜条件、成膜時間、成膜状況等によって、薄膜原料の噴霧方向の調整が可能となる。
成膜の際は、基板Ｐに噴霧されるミストが基板Ｐの軟化点より低い温度であることが好ましい。この軟化点とは、基板Ｐを加熱した場合に、基板Ｐが軟化して変形を起し始める温度のことをいう。この軟化点は、例えば、ＪＩＳ Ｋ７２０７（Ａ法）に準じた試験方法により求めることができる。なお、本第１の実施の形態においては、供給管５６は、その軸心が水平面に対して垂直となるように成膜室５０に設けられている。
なお、この成膜の際には、ヘリウム等のガスを用い、高周波電圧を印加することで大気圧プラズマによる成膜補助を行ってもよい。この場合に用いるガスとしては、ヘリウムが望ましいが、窒素、アルゴン、空気を採用してもよい。高周波電圧の印加は、例えば、ノズル５４と基板Ｐとの間に設けた一対の電極（図示略）に対して行う。
成膜室５０には、成膜室５０内の気体を排気する排気部６０が設けられている。詳しくは、排気部６０は、この成膜室５０の外壁５０ａに設けられ、排気部６０の排気口６０ａは、成膜室５０内（成膜室５０の外壁５０ａも含む）に設けられている。成膜室５０内の気体は、排気口６０ａから排気部６０内に導入する。排気部６０には、気体を吸引する吸引装置６２が設けられている。これにより、成膜室５０内の気体が排気口６０ａから排気部６０に吸い込まれて外部（成膜室５０の外）に排気される。排気部６０の排気口６０ａは、ノズル５４の噴霧口５４ａに対して重力方向とは反対側（＋Ｚ方向側）に配置されており、排気口６０ａと噴霧口５４ａとは離間して設けられている。なお、排気部６０は、ミストを含む気体やキャリアガスを含む気体等を排気してもよい。例えば、吸引装置６２は、少なくともノズル５４が噴霧したミストの９割以上が排気部６０によって排気されない程度の吸引力で気体等を吸引する。
本第１の実施の形態においては、排気部６０は、筒状の形状を有する排気管であり、排気管の軸心が水平面に対して垂直となるように設けられている。また、供給管５６は排気部６０の中を貫通するように設けられ、排気部６０の下方であって、供給管５６の先端にノズル５４が設けられている。つまり、排気部６０は、供給管５６の周りに設けられている。したがって、ノズル５４の噴霧口５４ａから離れた位置の供給管５６に排気口６０ａを設けることができる。これにより、噴霧口５４ａから噴霧されたミストを、排気口６０ａから排気させ難くすることができる。この供給管５６と排気部６０とは一体に設けられていてもよい。
なお、基板Ｐの成膜表面近傍の成膜空間を規定するフード部材を供給管５６に設けてもよい。このフード部材は、例えば、円錐型、方形型、円筒型等様々な形状を有してもよく、前記フード部材の形状を変えることで、基板Ｐの成膜表面近傍の成膜環境を調整することができる。また、前記フード部材を、供給管５６ではなく、排気部６０に設けてもよい。排気部６０に前記フード部材を設けることによって、前記フード部材によって覆われた成膜空間にノズル５４の噴霧口５４ａからミストを噴霧することができ、基板Ｐに形成される薄膜の膜厚の均一性を高めることが可能となる。その結果、基板Ｐへの成膜を高精度に行うことができる。成膜室５０は、方形型、円筒型、半円筒型、多角形型等様々な形状の空間規定部材を有してもよい。それぞれの形状を採用することによって、成膜室５０は、成膜が行われる空間の成膜環境を調整することができる。成膜環境の調整とは、例えば、ミストやキャリアガスの環境内での気流（流れ）、湿度、温度、ガスの分圧等の調整のことをいう。
成膜室５０には、ドレイン流路ＤＲ２が設けられ、このドレイン流路ＤＲ２から基板Ｐ上に定着しなかった薄膜原料や溶媒、分散媒が図示しない排水処理装置に向けて排出される。また、成膜装置２０は、成膜された基板Ｐに対して、膜焼成処理や、マイクロ波または紫外線を照射する照射処理等を行ってもよい。
露光装置２２は、成膜装置２０によって成膜されて連続的に搬送される基板Ｐの表面に対して露光を行う。露光装置２２は、成膜された基板Ｐに対して、光（例えば、レーザ光）を照射して、所定のパターンを基板Ｐに露光する。露光装置２２は、マスクを用いない直描方式の露光装置、いわゆるラスタースキャン方式の露光装置であってもよく、マスクを用いる露光装置であってもよい。また、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ：Digital Micromirror Device）を用いて所定のパターンを露光する露光装置であってもよい。露光装置２２は、基板Ｐに対して、フレキシブル・ディスプレイ等のデバイスの製造に必要な回路または配線等の所定のパターンを露光する。
基板処理装置１２は、さらに基板搬送装置７０を備える。基板搬送装置７０は、供給ロール１４から回収ロール１６に搬送される基板Ｐを、所定の速度で搬送する。基板搬送装置７０は、駆動ローラＲ１〜Ｒ６と、テンションローラＲＴ１、ＲＴ２とを有する。駆動ローラＲ１〜Ｒ６は、基板Ｐの搬送方向Ｓに沿って間隔を空けて配置されている。駆動ローラＲ１〜Ｒ６は、基板Ｐの表裏両面を保持しながら回転し、基板Ｐを回収ロール１６に向けて所定の速度で搬送する。駆動ローラＲ１〜Ｒ６は、この順番で、基板Ｐの搬送方向Ｓの上流側から下流側に向かって設けられている。なお、この駆動ローラＲ１〜Ｒ６は、図示しないモータ等によって回転する。
駆動ローラＲ１、Ｒ２は、洗浄槽３６の＋Ｚ方向側に設けられ、駆動ローラＲ１は、駆動ローラＲ２に対して搬送方向Ｓの上流側に設けられている。駆動ローラＲ３は、送風機３２とＵＶ照射装置３４との間に設けられ、駆動ローラＲ４は、ＵＶ照射装置３４と成膜室５０との間に設けられている。駆動ローラＲ５は、成膜室５０と露光装置２２との間に設けられ、駆動ローラＲ６は、露光装置２２と回収ロール１６との間に設けられている。テンションローラＲＴ１、ＲＴ２は、駆動ローラＲ１と駆動ローラＲ２との間で搬送される基板Ｐに対して所定のテンションを与えるとともに、基板Ｐを洗浄槽３６内のアルコール洗浄液に浸す役割を果たす。つまり、テンションローラＲＴ１は、駆動ローラＲ１より−Ｚ方向であって洗浄槽３６内に設けられており、テンションローラＲＴ２は、駆動ローラＲ２より−Ｚ方向であって洗浄槽３６内に設けられている。テンションローラＲＴ１、ＲＴ２のＺ方向の位置は互いに同一である。
なお、この駆動ローラＲ４と駆動ローラＲ５のＺ方向の位置を変えることで、基板搬送装置７０は、基板Ｐを水平面に対して任意に傾斜させた状態で成膜装置２０（成膜室５０内）に搬送することができる。つまり、成膜装置２０（成膜室５０内）に搬送される基板Ｐを水平面に対して任意に傾斜させることができる。また、駆動ローラＲ４と駆動ローラＲ５のＺ方向の位置を同じにすることで、基板搬送装置７０は、基板Ｐを水平面と平行にした状態で成膜装置２０（成膜室５０内）に搬送することができる。これにより、成膜装置２０は、水平面に対して傾斜して搬送されている基板Ｐ上、または、水平面と平行に搬送されている基板Ｐ上に薄膜を形成することができる。
［実施例］
（実施例１）
図２は、実施例１におけるノズル５４および排気部６０と基板Ｐとの配置関係を示す図である。実施例１では、成膜室５０内における搬送方向Ｓにおける基板Ｐの傾斜角度を０度、つまり、基板Ｐを水平面と平行に搬送している。なお、ノズル５４の噴霧口５４ａから基板Ｐに向かって噴霧されるミストの噴霧方向は基板Ｐ（水平面）に対して垂直であり、排気部６０の排気口６０ａから排気（吸引）される気体等の排気方向は基板Ｐ（水平面）に対して垂直である。すなわち、本実施例１では、ミストは、図２の噴霧方向と付された矢印の方向に噴霧されている。また、気体は、図２の排気方向と付された矢印の方向に排気されている。なお、図２においては、成膜室５０の図示を省略している。
また、実施例１では、液体としてＩＴＯの微粒子を含む水分散液（Nano Tek（登録商標） Slurry：シーアイ化成製）を用いた。このＩＴＯの微粒子の粒子径は、１０ｎｍ〜５０ｎｍ、平均粒子径は３０ｎｍであり、水分散液中の金属酸化物微粒子の濃度は１５ｗｔ％であった。また、ミスト供給装置５２では、超音波振動子に電圧を印加して超音波振動子を２．４ＭＨｚで振動させて液体を霧化し、キャリアガスとして窒素を用い、４ＮＬ／ｍｉｎでキャリアガスを供給管５６に流しこむことで、霧化したミストをノズル５４まで運んだ。基板Ｐの材質としては、ＰＥＴを採用した。なお、成膜中は、無加熱とする。この条件下で、薄膜の膜厚が３００ｎｍとなるようにミストの噴霧時間を調整して成膜を行った。
形成された２ｃｍ（基板Ｐの幅方向）×１０ｃｍ（基板Ｐの搬送方向Ｓ）の領域の薄膜に対して、２端子法にて抵抗値を測定して膜厚の均一性を評価した。抵抗値の測定は、２ｃｍ×１０ｃｍの薄膜に対して、基板Ｐの搬送方向Ｓと幅方向とに沿って２ｃｍ間隔毎に測定した。膜厚の均一性の評価値は５２％となった。求めた膜厚の均一性の評価値は、その値が低いほど膜厚がより均一であることを示している。また、成膜速度は、６０ｎｍ／ｍｉｎとなった。
なお、膜厚の均一性の評価値を、
膜厚の均一性の評価値＝（Ｒｓmax−Ｒｓmin）／Ｒｓmin×１００ …（１）
の数式を用いて算出した。但し、Ｒｓmaxは抵抗値の最大値を示し、Ｒｓminは抵抗値の最小値を示す。つまり、２ｃｍ×１０ｃｍの薄膜に対して測定した複数の抵抗値のうち、最も高い抵抗値Ｒｓmaxと、最も低い抵抗値Ｒｓminとによって算出した。
（比較例１）
図３は、比較例１におけるノズル５４および排気部６０と基板Ｐとの配置関係を示す図である。比較例１では、実施例１とは異なり、排気部６０を、基板Ｐより−Ｚ方向側であって、基板Ｐの搬送方向Ｓの上流側と下流側とにそれぞれ配置した。その他の種々の条件、例えば、基板Ｐの材質および傾斜角度、液体の種類、ミストの発生方法、キャリアガスの種類および流量、ノズル５４の噴霧方向等の条件は、実施例１と同一である。この条件下で、薄膜の膜厚が３００ｎｍとなるようにミストの噴霧時間を調整して成膜を行った。なお、図３においても、成膜室５０の図示を省略している。なお、本比較例１では、ミストは、図３の噴霧方向と付された矢印の方向に噴霧されている。また、気体は、図３の排気方向と付された矢印の方向に排気されている。
形成された２ｃｍ（基板Ｐの幅方向）×１０ｃｍ（基板Ｐの搬送方向Ｓ）の領域の薄膜に対して、２端子法にて抵抗値を測定して膜厚の均一性を評価した。膜厚の均一性の評価値は、１２０％となり、実施例１に比べ均一性が劣る結果となった。また、成膜速度は、２０ｎｍ／ｍｉｎとなり、実施例１に比べ遅い結果となった。なお、比較例１における膜厚の均一性の評価値の算出方法は、実施例１と同様とする。
実施例１が比較例１に対して膜厚の均一性が向上する理由としては、排気部６０の排気口６０ａをノズル５４の噴霧口５４ａに対して重力方向とは反対側に設けたことによる。詳しく説明すると、ノズル５４の噴霧口５４ａから噴霧されたミストは、重力によって下方（−Ｚ方向）に移動する。しかしながら、ノズル５４の噴霧口５４ａより上方（＋Ｚ方向）にある排気部６０の排気口６０ａによって成膜室５０内の気体等が上方（＋Ｚ方向）に排気（吸引）される。これにより、基板Ｐの上方側（表面側または成膜表面近傍）でミストが滞留しやすくなり、膜厚の均一性が向上する。また、ノズル５４の噴霧口５４ａから離れた位置に排気部６０の排気口６０ａを設けるので、噴霧口５４ａから噴霧されたミストが排気口６０ａから排気され難くなる。したがって、ミストが基板Ｐの表面側または成膜表面近傍に滞留しやすくなり、形成される薄膜の膜厚の均一性をさらに向上させることができる。
これに対して、比較例１のように、ノズル５４の噴霧口５４ａより下方（−Ｚ方向）に排気部６０の排気口６０ａを設けると、重力によって下方に移動するミストが、排気部６０の排気口６０ａによる排気（吸引）によってさらに下方に移動する。その結果、基板Ｐの上方側でミストが滞留し難くなり、膜厚の均一性が低下する。
なお、排気部６０の排気口６０ａを、ノズル５４の噴霧口５４ａに対して重力が働く方向とは反対側に配置しなくても、排気部６０の排気口６０ａを、基板Ｐに対して重力が働く方向とは反対側に配置すれば、比較例１に比べ、基板Ｐの上方側でミストが滞留しやすくなるので、膜厚の均一性が向上する。
［第２の実施の形態］
第１の実施の形態では、排気部６０の排気口６０ａをノズル５４の噴霧口５４ａに対して重力方向とは反対側に配置することで膜厚の均一性が向上することを述べた。本第２の実施の形態においては、排気口６０ａを噴霧口５４ａに対して重力方向とは反対側に配置した状態で、さらに、図４に示す、水平面に対するノズル５４の噴霧方向の噴霧角度α、水平面に対する基板Ｐの傾斜角度β、および、水平面に対する排気部６０の排気方向の排気角度γを、任意に変えたときの膜厚の均一性について説明する。
図４は、噴霧角度αは、基板Ｐの搬送方向Ｓ側からの水平面に対するノズル５４によって噴霧されるミストの噴霧方向の角度を示している。また、傾斜角度βは、基板Ｐの搬送方向Ｓ側からの水平面に対する基板Ｐの傾斜角度を示し、排気角度γは、基板Ｐの搬送方向Ｓ側からの水平面に対する排気部６０によって排気される気体等の排気方向の角度を示している。したがって、ノズル５４の噴霧方向と排気部６０の排気方向との角度差は｜α−γ｜で表される。また、基板Ｐに対するノズル５４の噴霧方向の角度は｜α−β｜で表され、基板Ｐに対する排気部６０の排気方向の角度は｜γ−β｜で表される。なお、本実施形態では、ミストは、図４の噴霧方向と付された矢印の方向に噴霧されている。また、気体は、図４の排気方向と付された矢印の方向に排気されている。第２の実施の形態において、特に説明しない限り、成膜装置２０を含む基板処理装置１２の構成は、上記第１の実施の形態と同様とする。
なお、基板Ｐの傾斜角度βは、上述したように、基板搬送装置７０の駆動ローラＲ４と駆動ローラＲ５のＺ方向の位置を変えることで、成膜室５０内に搬送される基板Ｐを水平面に対して任意に傾斜させることができる。また、ノズル５４の噴霧角度αは、供給管５６に設けるノズル５４の配置角度を変えることで任意に変えることができるし、ノズル５４の前記可動部によって噴霧角度αを任意に変えることもできる。また、排気角度γは、成膜室５０に設けられる排気部６０の配置角度を変えることで任意に変えることができる。
［実施例］
（実施例２）
実施例２では、ノズル５４の噴霧方向を基板Ｐに対して垂直にし（α−β＝９０度）、排気部６０の排気方向を水平面に対して垂直にした（γ＝９０度）状態で、基板Ｐの傾斜角度βを０度〜１０５度まで変化させたときの膜厚の均一性を評価した。図５にその実験結果のグラフを示す。なお、実施例２では、基板Ｐの材質としてソーダライムガラスを用いたが、ノズル５４の噴霧角度αおよび基板Ｐの傾斜角度β以外のその他の種々の条件、例えば、液体の種類、ミストの発生方法、キャリアガスの種類および流量、排気部６０の排気角度γ等の条件は、実施例１と同一である。また、薄膜の膜厚が３００ｎｍとなるようにミストの噴霧時間を調整して成膜を行っている。
実施例２では、ノズル５４の噴霧方向は基板Ｐに対して垂直であり、排気部６０の排気方向は水平面に対して垂直なので、基板Ｐの傾斜角度βと、ノズル５４の噴霧方向と排気部６０の排気方向との角度差（α−γ）とは等しくなる。つまり、β＝α−γとなる。図５中の線１００は、基準値を示している。この基準値は、成膜装置２０のノズル５４および排気部６０が基準姿勢（ノズル５４の噴霧角度αが９０度および排気部６０の排気角度γが９０度）で、基板Ｐを傾斜させない（基板Ｐの傾斜角度βが０度）ときに評価した膜厚の均一性の評価値（５１．３％）である。つまり、この基準値は、図２に示すノズル５４および排気部６０と基板Ｐとの配置関係のときに評価した膜厚の均一性の評価値である。この基準値（５１．３％）が、実施例１での膜厚の均一性の評価値（５２％）と異なるのは、基板Ｐの材質が異なるからである。また、図５中の複数の丸い黒点は、複数の傾斜角度βで得られた膜厚の均一性の評価値を表し、曲線１０２は、この複数の丸い黒点から求めた近似曲線である。なお、実施例２における膜厚の均一性の評価値の算出方法は、実施例１と同様とする。
図５の実験結果を示すグラフから、基板Ｐの傾斜角度β（ノズル５４の噴霧方向と排気部６０の排気方向との角度差（α−γ））が０度以上、８５度以下の場合は、基板Ｐを傾斜させない条件と略同等若しくはそれより優れた膜厚の均一性が得られることが確認できた。その理由としては、基板Ｐが傾斜している場合は、ノズル５４の噴霧口５４ａから噴霧されたミストは、重力によって基板Ｐの表面に沿って斜め下方に移動し、基板Ｐの傾斜角度βが０度より大きく、８５度以下の範囲内である場合は、噴霧されたミストが基板Ｐの表面側または成膜表面近傍に滞留する時間がさらに長くなるからである。また、排気部６０による排気によってさらに噴霧されたミストが基板Ｐの表面側または成膜表面近傍に滞留する時間が長くなる。これにより、膜厚の均一性がより一層向上する。
好ましくは、基板Ｐの傾斜角度β（ノズル５４の噴霧方向と排気部６０の排気方向との角度差（α−γ））を１０度以上、７５度以下の範囲内にするとよい。これにより、得られる膜厚の均一性の評価値を略４０％以下にすることができる。また、基板Ｐの傾斜角度β（ノズル５４の噴霧方向と排気部６０の排気方向との角度差（α−γ））を２０度以上、７０度以下の範囲内にすると、得られる膜厚の均一性の評価値を略３０％以下にすることができ、より好ましい。基板Ｐの傾斜角度β（角度差（α−γ））が、４０度〜６０度の範囲内である場合では、均一性の評価値が略２０％以下となり、さらに好ましい。これにより、さらに優れた膜厚の均一性を得ることができる。
（実施例３）
実施例３では、ノズル５４の噴霧方向を基板Ｐに対して４５度傾斜させ（α−β＝４５度）、排気部６０の排気方向を水平面に対して垂直にした（γ＝９０度）状態で、基板Ｐの傾斜角度βを０度〜１０５度まで変化させたときの膜厚の均一性を評価した。図６にその実験結果のグラフを示す。なお、実施例３では、ノズル５４の噴霧角度αおよび基板Ｐの傾斜角度β以外のその他の種々の条件、例えば、基板Ｐの材質、液体の種類、ミストの発生方法、キャリアガスの種類および流量、排気部６０の排気角度γ等の条件は、実施例２と同一である。また、薄膜の膜厚が３００ｎｍとなるようにミストの噴霧時間を調整して成膜を行っている。
実施例３では、ノズル５４の噴霧方向は基板Ｐに対して４５度傾斜しており、排気部６０の排気方向は水平面に対して垂直なので、ノズル５４の噴霧方向と排気部６０の排気方向との角度差（α−γ）は、基板Ｐの傾斜角度βに比べ４５度小さくなる。つまり、β−４５＝α−γ、となる。図６中の線１００は、実施例２で説明した基準値（５１．３％）を示している。また、図６中の複数の丸い黒点は、複数の傾斜角度βで得られた膜厚の均一性の評価値を表し、曲線１０４は、この複数の丸い黒点から求めた近似曲線である。なお、実施例３における膜厚の均一性の評価値の算出方法は、実施例１と同様とする。
図６の実験結果を示すグラフから、基板Ｐの傾斜角度βが１５度以上、７５度以下の場合、つまり、角度差（α−γ）が−３０度以上、３０度以下の場合は、基準値（５１．３％）と略同等若しくはそれより低い評価値が得られることが確認できた。すなわち、基板Ｐの傾斜角度βが１５度〜７５度の範囲内である場合は、成膜装置２０のノズル５４および排気部６０が基準姿勢で、基板Ｐを傾斜させない条件と略同等若しくはそれより優れた膜厚の均一性が得られる。その理由としては、基板Ｐの傾斜角度βが１５度〜７５度の範囲内である場合は、噴霧されたミストが基板Ｐの表面側または成膜表面近傍に滞留する時間がさらに長くなるからである。また、排気部６０による排気によってさらに噴霧されたミストが基板Ｐの表面側または成膜表面近傍に滞留する時間が長くなる。これにより、膜厚の均一性がより一層向上する。
好ましくは、基板Ｐの傾斜角度βを２０度以上、７０度以下、つまり、角度差（α−γ）を−２５度以上、２５度以下の範囲内にするとよい。これにより、得られる膜厚の均一性の評価値を略４０％以下にすることができる。また、基板Ｐの傾斜角度βを２３度以上、６５度以下、つまり、角度差（α−γ）を−２２度以上、２０度以下の範囲内にすると、得られる膜厚の均一性の評価値を略３０％以下にすることができ、より好ましい。基板Ｐの傾斜角度βが２５度〜６０度の範囲内である場合、つまり、角度差（α−γ）が−２０度〜１５度の範囲内である場合では、膜厚の均一性の評価値が略２０％以下となり、さらに好ましい。これにより、さらに優れた膜厚の均一性を得ることができる。
（実施例４）
実施例４では、ノズル５４の噴霧方向を基板Ｐに対して１３５度傾斜させ（α−β＝１３５度）、排気部６０の排気方向を水平面に対して垂直にした（γ＝９０度）状態で、基板Ｐの傾斜角度βを０度〜１０５度まで変化させたときの膜厚の均一性を評価した。図７にその実験結果のグラフを示す。なお、実施例４では、ノズル５４の噴霧角度αおよび基板Ｐの傾斜角度β以外のその他の種々の条件、例えば、基板Ｐの材質、液体の種類、ミストの発生方法、キャリアガスの種類および流量、排気部６０の排気角度γ等の条件は、実施例２と同一である。また、薄膜の膜厚が３００ｎｍとなるようにミストの噴霧時間を調整して成膜を行っている。
実施例４では、ノズル５４の噴霧方向は基板Ｐに対して１３５度傾斜しており、排気部６０の排気方向は水平面に対して垂直なので、基板Ｐの傾斜角度βは、ノズル５４の噴霧方向と排気部６０の排気方向との角度差（α−γ）に比べ４５度小さくなる。つまり、β＋４５＝α−γ、となる。なお、図７中の線１００は、実施例２で説明した基準値（５１．３％）を示している。また、図７中の複数の四角状の黒点は、複数の傾斜角度βで得られた膜厚の均一性の評価値を表し、曲線１０６は、この複数の四角状の黒点から求めた近似曲線である。なお、実施例４における膜厚の均一性の評価値の算出方法は、実施例１と同様とする。
図７の実験結果を示すグラフから、基板Ｐの傾斜角度βが１０度以上で、４５度以下の場合、つまり、角度差（α−γ）が５５度以上で、９０度以下の場合は、基準値（５１．３％）と略同等若しくはそれより低い評価値が得られることが確認できた。すなわち、基板Ｐの傾斜角度βが１０度〜４５度の範囲内である場合は、成膜装置２０のノズル５４および排気部６０が基準姿勢で、基板Ｐを傾斜させない条件と略同等若しくはそれより優れた膜厚の均一性が得られる。その理由としては、基板Ｐの傾斜角度βが１０度〜４５度の範囲内である場合は、噴霧されたミストが基板Ｐの表面側または成膜表面近傍に滞留する時間がさらに長くなるからである。また、排気部６０による排気によってさらに噴霧されたミストが基板Ｐの表面側または成膜表面近傍に滞留する時間が長くなる。これにより、膜厚の均一性がより一層向上する。
好ましくは、基板Ｐの傾斜角度βを１３度以上、３５度以下、つまり、角度差（α−γ）を５８度以上、８０度以下の範囲内にするとよい。これにより、得られる均一性の評価値を略４０％以下にすることができる。また、基板Ｐの傾斜角度βが１７度〜３０度の範囲内である場合、つまり、角度差（α−γ）が６２度〜７５度の範囲内である場合では、膜厚の均一性の評価値が略３０％以下となり、さらに好ましい。これにより、さらに優れた膜厚の均一性を得ることができる。
（実施例５）
実施例５では、ノズル５４の噴霧方向と排気部６０の排気方向との角度差｜α−γ｜（｜｜は絶対値を示す）を、０度、４５度、７５度、９０度のそれぞれに固定した状態で、基板Ｐの傾斜角度βを０度〜１０５度まで変化させたときの膜厚の均一性を評価した。図８にその実験結果のグラフを示す。なお、実施例５では、ノズル５４の噴霧角度α、基板Ｐの傾斜角度β、および、排気部６０の排気角度γ以外のその他の種々の条件、例えば、基板Ｐの材質、液体の種類、ミストの発生方法、キャリアガスの種類および流量等の条件は、実施例２と同一である。
図８中の線１００は、実施例２で説明した基準値（５１．３％）を示している。図８中の複数の三角（△）状の黒点は、角度差｜α−γ｜が０度の状態で、複数の傾斜角度βで得られた膜厚の均一性の評価値を表し、曲線１０８は、この複数の三角状の黒点から求めた近似曲線である。図８中の複数の丸い黒点は、角度差｜α−γ｜が４５度の状態で、複数の傾斜角度βで得られた膜厚の均一性の評価値を表し、曲線１１０は、この複数の丸い黒点から求めた近似曲線である。図８中の複数の逆三角（▽）状の黒点は、角度差｜α−γ｜が７５度の状態で、複数の傾斜角度βで得られた膜厚の均一性の評価値を表し、曲線１１２は、この複数の逆三角状の黒点から求めた近似曲線である。図８中の四角状の黒点は、角度差｜α−γ｜が９０度の状態で、複数の傾斜角度βで得られた膜厚の均一性の評価値を表し、曲線１１４は、この複数の四角状の黒点から求めた近似曲線である。なお、実施例５における膜厚の均一性の評価値の算出方法は、実施例１と同様とする。
図８の実験結果を示すグラフから、ノズル５４の噴霧方向と排気部６０の排気方向との角度差｜α−γ｜が９０度を超えると、基板Ｐの傾斜角度βにかかわらず、膜厚の均一性の評価値は、基準値（５１．３％）より高くなることが確認できた。すなわち、角度差｜α−γ｜が９０度を超えると、基板Ｐの傾斜角度βにかかわらず、膜厚の均一性は、成膜装置２０のノズル５４および排気部６０が基準姿勢で基板Ｐを傾斜させない条件のときより劣る。
また、少なくともノズル５４の噴霧方向と排気部６０の排気方向との角度差｜α−γ｜が７５度以下の場合は、基板Ｐの傾斜角度βが一定の角度範囲内（少なくとも、１５度以上、７５度以下）にあることを条件として、基準値（５１．３％）と同等若しくはそれより低い評価値が得られることが確認できた。すなわち、角度差｜α−γ｜が７５度以下で、且つ、基板Ｐの傾斜角度βが一定の角度範囲内にある場合は、噴霧されたミストが基板Ｐの表面側または成膜表面近傍に滞留する時間がさらに長くなるので、成膜装置２０のノズル５４および排気部６０が基準姿勢で、基板Ｐを傾斜させない条件と同等若しくはそれより優れた膜厚の均一性が得られる。したがって、少なくともノズル５４の噴霧方向と排気部６０の排気方向との角度差｜α−γ｜が７５度以下の場合に、成膜装置２０が、水平面に対して１５度〜７５度の範囲内で傾斜して搬送されている基板Ｐ上に薄膜を形成することで、より優れた膜厚の均一性が得られる。
なお、少なくとも角度差｜α−γ｜が７５度以下で、且つ、基板Ｐの傾斜角度βが一定の角度範囲内（少なくとも、１５度〜７５度の範囲内）であれば、基準値（５１．３％）と同等若しくはそれより低い評価値が得られることは、上記実施例２〜実施例４で示した図５〜図７の実験結果のグラフからも確認することができる。
（実施例６）
実施例６では、上記実施例５の実験結果も踏まえ、基板Ｐの傾斜角度βを６０度に固定した状態で、ノズル５４の噴霧方向と排気部６０の排気方向との角度差｜α−γ｜を０度〜９０度まで変化させたときの膜厚の均一性を評価した。図９にその実験結果のグラフを示す。なお、実施例６では、ノズル５４の噴霧角度α、基板Ｐの傾斜角度β、および、排気部６０の排気角度γ以外のその他の種々の条件、例えば、基板Ｐの材質、液体の種類、ミストの発生方法、キャリアガスの種類および流量等の条件は、実施例２と同一である。
図９中の線１００は、実施例２で説明した基準値（５１．３％）を示している。また、図９中の複数の四角状の白点（□）は、複数の角度差｜α−γ｜で得られた膜厚の均一性の評価値を表し、曲線１１６は、この複数の四角状の白点から求めた近似曲線である。なお、実施例６における膜厚の均一性の評価値の算出方法は、実施例１と同様とする。
図９の実験結果を示すグラフからも、基板Ｐの傾斜角度βが、１５度〜７５度の範囲内である６０度のときに、少なくとも角度差｜α−γ｜が７５度以下の場合には、基準値（５１．３％）と同等若しくはそれより低い評価値が得られることが確認できた。
［第３の実施の形態］
第３の実施の形態では、少なくとも基板Ｐの搬送方向Ｓに沿って複数のノズル５４を設けることで、成膜速度の向上を図っている。なお、第３の実施の形態において、特に説明しない限り、成膜装置２０を含む基板処理装置１２の構成は、上記第１の実施の形態と同様とする。
図１０は、第３の実施の形態におけるノズル５４、供給管５６、排気部６０、および、基板Ｐの配置構成を示す図である。なお、図１０においても、成膜室５０の図示を省略している。第３の実施の形態においては、基板Ｐの搬送方向Ｓにおいて、基板Ｐを水平面に対して傾斜させ、傾斜した基板Ｐの搬送方向Ｓに沿って複数のノズル５４を配置している。具体的には、基板Ｐの傾斜角度βを１５度〜７５度の範囲内にある４５度とし、傾斜した基板Ｐの搬送方向Ｓに沿って３つのノズル５４を配置した。
ノズル５４の噴霧方向は基板Ｐに対して直角、つまり、ノズル５４の噴霧角度αは１３５度であり、排気部６０の排気角度γは９０度である。したがって、ノズル５４の噴霧方向と排気部６０の排気方向との角度差｜α−γ｜は、７５度以下である４５度となる。すなわち、本第３の実施の形態では、ミストは、図１０の噴霧方向と付された矢印の方向に噴霧されている。また、気体は、図１０の排気方向と付された矢印の方向に排気されている。
この排気部６０は、その軸心が水平面に対して垂直となるように設けられ、供給管５６は、その軸心が水平面に対して垂直となるように排気部６０の中を貫通した後に、基板Ｐの表面と平行に、基板Ｐの上流側に向かって延びた延出部５６ａを有する。この延出部５６ａに、噴霧方向が基板Ｐに対して垂直となるように３つのノズル５４が基板Ｐの表面と平行に設けられている。なお、少なくとも排気部６０の排気口６０ａ、延出部５６ａ、および、ノズル５４は、成膜室５０の内側に設けられている。
［実施例］
（実施例７）
実施例７においては、図１０に示すノズル５４、供給管５６、排気部６０、および、基板Ｐの配置関係を採用した。実施例７では、ノズル５４の数および噴霧角度αと傾斜角度β以外のその他の種々の条件、例えば、基板Ｐの材質、液体の種類、ミストの発生方法、キャリアガスの種類および流量、排気角度γ等の条件は、実施例１と同一である。この条件下で、２分間ミストをノズル５４から噴霧したところ、得られた薄膜の膜厚は３００ｎｍであった。
形成された２ｃｍ（基板Ｐの幅方向）×１０ｃｍ（基板Ｐの搬送方向Ｓ）の領域の薄膜に対して、２端子法にて抵抗値を測定して膜厚の均一性を評価した。膜厚の均一性の評価値は１８％となり、上記実施例１（均一性の評価値は５２％）に比べ膜厚の均一性が飛躍的に向上した。また、成膜速度は１５０ｎｍ／ｍｉｎとなり、上記実施例１（６０ｎｍ／ｍｉｎ）に比べ高い成膜速度が得られることが確認できた。なお、実施例７における膜厚の均一性の評価値の算出方法は、実施例１と同様とする。
（比較例２）
図１１は、比較例２におけるノズル５４、供給管５６、排気部６０、および、基板Ｐの配置関係を示す図である。比較例２では、実施例７とは異なり、排気部６０を、基板Ｐより−Ｚ方向側であって、基板Ｐの搬送方向Ｓの上流側と下流側とにそれぞれ配置した。その他の種々の条件、例えば、液体の種類、ミストの発生方法、キャリアガスの種類および流量、ノズル５４の数および噴霧角度α、基板Ｐの材質および傾斜角度β等の条件は、実施例７と同一である。この条件下で、薄膜の膜厚が３００ｎｍとなるようにミストの噴霧時間を調整して成膜を行った。なお、図１１においても、成膜室５０の図示を省略している。なお、本比較例２では、ミストは、図１１の噴霧方向と付された矢印の方向に噴霧されている。また、気体は、図１１の排気方向と付された矢印の方向に排気されている。
形成された２ｃｍ（基板Ｐの幅方向）×１０ｃｍ（基板Ｐの搬送方向Ｓ）の領域の薄膜に対して、２端子法にて抵抗値を測定して膜厚の均一性を評価した。膜厚の均一性の評価値は１３０％となり、実施例１（均一性の評価値は５２％）および実施例７（均一性の評価値は１８％）に比べ膜厚の均一性が劣る結果となった。また、成膜速度は３０ｎｍ／ｍｉｎとなり、実施例７（１５０ｎｍ／ｍｉｎ）に比べ遅い結果となった。比較例２における膜厚の均一性の評価値の算出方法は、実施例１と同様とする。
なお、排気部６０の排気口６０ａを、ノズル５４の噴霧口５４ａに対して重力が働く方向とは反対側に配置しなくても、排気部６０の排気口６０ａを、基板Ｐに対して重力が働く方向とは反対側に配置すれば、比較例２に比べ、基板Ｐの上方側でミストが滞留しやすくなるので、膜厚の均一性が向上する。
（比較例３）
図１２は、比較例３におけるノズル５４、供給管５６、および、基板Ｐの配置関係を示す図である。比較例３では、実施例７とは異なり、排気部６０を設けていない。また、比較例３では、キャリアガスの流量を１ＮＬ／ｍｉｎ〜５ＮＬ／ｍｉｎまで変化させた。その他の種々の条件、例えば、液体の種類、ミストの発生方法、キャリアガスの種類、ノズル５４の数および噴霧角度α、基板Ｐの材質および傾斜角度β等の条件は、実施例７と同一である。この条件下で、キャリアガスの流量毎に、薄膜の膜厚が３００ｎｍとなるようにミストの噴霧時間を調整して成膜を行った。なお、図１２においても、成膜室５０の図示を省略している。なお、本比較例３では、ミストは、図１２の噴霧方向と付された矢印の方向に噴霧されている。
その結果、キャリアガスの流量毎に、形成された２ｃｍ（基板Ｐの幅方向）×１０ｃｍ（基板Ｐの搬送方向Ｓ）の領域の薄膜に対して、２端子法にて抵抗値を測定して膜厚の均一性を評価した。その膜厚の均一性の評価結果を図１３に示す。なお、比較例３における膜厚の均一性の評価値の算出方法は、実施例１と同様とする。
図１３に示すように、キャリアガスの流量が１ＮＬ／ｍｉｎの場合は、膜厚の均一性の評価値は１６５％となり、成膜速度は１４０ｎｍ／ｍｉｎとなった。キャリアガスの流量が２ＮＬ／ｍｉｎの場合は、膜厚の均一性の評価値は１５４％となり、成膜速度は１３５ｎｍ／ｍｉｎとなった。キャリアガスの流量が３ＮＬ／ｍｉｎの場合は、膜厚の均一性の評価値は１４５％となり、成膜速度は１３２ｎｍ／ｍｉｎとなった。また、キャリアガスの流量が４ＮＬ／ｍｉｎの場合は、膜厚の均一性の評価値は１４０％となり、成膜速度は１３０ｎｍ／ｍｉｎとなった。キャリアガスの流量が５ＮＬ／ｍｉｎの場合は、膜厚の均一性の評価値は１２０％となり、成膜速度は１３０ｎｍ／ｍｉｎとなった。
以上のことから、キャリアガスの流量が５ＮＬ／ｍｉｎのときに膜厚の均一性の評価値が１２０％となり、最も優れる。しかしながら、膜厚の均一性が最も優れたものであっても、実施例１（均一性の評価値は５２％）および実施例７（均一性の評価値は１８％）と比べると膜厚の均一性は劣る結果となった。また、キャリアガスの流量が４ＮＬ／ｍｉｎまたは５ＮＬ／ｍｉｎのときは、成膜速度が１３０ｎｍ／ｍｉｎとなり最も速くなるが、実施例７（１５０ｎｍ／ｍｉｎ）と比べると成膜速度も遅い結果となった。
このように、実施例７が比較例２、３に対して膜厚の均一性が向上する理由としては、上記第１の実施の形態で説明したように、排気部６０の排気口６０ａをノズル５４の噴霧口５４ａに対して重力方向とは反対側に離間して設けたことによる。また、実施例７が、上記実施例１に対して膜厚の均一性が向上する理由としては、上記第２の実施の形態で説明したように、基板Ｐを１５度〜７５度の範囲内で傾斜させ、ノズル５４の噴霧方向と排気部６０の排気方向との角度差｜α−γ｜を７５度以下にしたからである。
（変形例１）
なお、変形例１では、図１０に示すノズル５４、供給管５６、排気部６０、および、基板Ｐの配置関係において、薄膜原料としてのＳｉＯ2の微粒子をＩＰＡ分散媒に分散させた液体（分散液）を用いて成膜した場合について説明する。変形例１では、液体の種類以外のその他の種々の条件、例えば、ミストの発生方法、キャリアガスの種類および流量、ノズル５４の数および噴霧角度α、基板Ｐの材質および傾斜角度β、排気部６０の排気角度γ等の条件は、実施例７と同一である。この条件下で、５分間ミストをノズル５４から噴霧したところ、得られた薄膜の膜厚は３００ｎｍであった。なお、変形例１では、基板Ｐ上に形成されたＺｎＯ：Ａｌ（アルミニウムが添加された酸化亜鉛）の膜上に、ＳｉＯ2の薄膜を形成した。
形成されたＳｉＯ2の薄膜のうち、２ｃｍ（基板Ｐの幅方向）×１０ｃｍ（基板Ｐの搬送方向Ｓ）の領域に対して、触針式の膜厚計によって直接膜厚を測定して膜厚の均一性を評価した。膜厚の測定は、２ｃｍ×１０ｃｍの薄膜に対して、基板Ｐの搬送方向Ｓと幅方向とに沿って２ｃｍ間隔毎に測定した。膜厚の均一性の評価値は、１５％となった。求めた膜厚の均一性の評価値は、その値が低いほど膜厚がより均一であることを示している。また、成膜速度は、６０ｎｍ／ｍｉｎとなった。
なお、変形例１においては、膜厚の均一性の評価値を、
膜厚の均一性の評価値＝（Ｔmax−Ｔmin）／Ｔmin×１００ …（２）
の数式を用いて算出した。但し、Ｔmaxは測定した膜厚の最大値を示し、Ｔminは測定した膜厚の最小値を示す。つまり、２ｃｍ×１０ｃｍの薄膜に対して測定した複数の膜厚のうち、膜厚が最も高い最大値Ｔmaxと、膜厚が最も低い最小値Ｔminとによって算出した。
図１４に、基板Ｐ上に形成されたＺｎＯ：Ａｌ（アルミニウムが添加された酸化亜鉛）の膜上に、ＳｉＯ2の薄膜を形成して得られたデバイスの構造を示す。このＺｎＯ：Ａｌの膜のキャリア密度は、８×１０19／ｃｍ3である。そして、このデバイス（ＳｉＯ2の薄膜が形成された基板Ｐ）を１時間３００度大気雰囲気にて焼成した。このＺｎＯ：Ａｌのキャリア生成の一因は、酸素空孔により発生する電子となっており、酸化雰囲気に曝されることによって欠陥が補填されてキャリア密度が減少する。しかしながら、ＺｎＯ：Ａｌの膜上にＳｉＯ2の膜を形成したので、焼成後のＺｎＯ：Ａｌの膜のキャリア密度は６．８×１０19／ｃｍ3となり、焼成前のキャリア密度と然程変わらない値となっている。したがって、形成したＳｉＯ2の薄膜が酸素バリア膜としての効果を発揮していることが確認できた。
このように、本発明の態様によれば、成膜装置２０の排気部６０の排気口６０ａを、ノズル５４の噴霧口５４ａに対して、重力が働く方向とは反対側に配置したので、薄膜原料が基板Ｐの表面側または成膜表面近傍に滞留しやすくなり、基板Ｐに形成される薄膜の膜厚の均一性を向上させることができる。
成膜装置２０は、重力が働く方向と直交する水平面に対して１５度〜７５度の範囲で傾斜している基板Ｐに対して薄膜を形成し、ノズル５４の噴霧方向と排気部６０の排気方向との角度差｜α−γ｜は、７５度以下であるので、薄膜原料が基板Ｐの表面側または成膜表面近傍に滞留する時間がさらに長くなり、形成される薄膜の膜厚の均一性をさらに向上させることができる。
排気口６０ａは、ノズル５４の噴霧口５４ａから離れた位置の供給管５６に設けられているので、噴霧された薄膜原料は排気口６０ａから排気され難くなる。したがって、薄膜原料が基板Ｐの表面側または成膜表面近傍に滞留しやすくなり、基板Ｐに形成される薄膜の膜厚の均一性を向上させることができる。また、ノズル５４は、少なくとも基板Ｐの搬送方向Ｓに沿って複数配置されているので、成膜速度を速くすることができる。
なお、上記第１〜第３の実施の形態では、成膜装置２０は、搬送されている基板Ｐに対して、薄膜を形成する成膜処理を行うようにしたが、停止している基板Ｐに対して成膜を行ってもよい。成膜装置２０の排気部６０の排気口６０ａを、ノズル５４の噴霧口５４ａに対して、重力が働く方向とは反対側に配置しているので、停止している基板Ｐに対して成膜を行っても、基板Ｐに形成される薄膜の膜厚の均一性を向上させることができる。

Claims (9)

  1. 基板上に薄膜を形成する成膜装置であって、
    薄膜原料を噴霧する噴霧部と、
    気体を排気する排気部と、
    を備え、
    前記排気部の排気口は、前記基板に対して、重力が働く方向とは反対側に配置され、
    前記噴霧部は、前記基板に対して、前記排気部と同じ側に配置され、
    前記成膜装置は、重力が働く方向と直交する水平面に対して１５度〜７５度の範囲で傾斜している前記基板に対して薄膜を形成し、
    前記噴霧部による前記薄膜原料の噴霧方向と前記排気部による前記気体の排気方向のそれぞれの方向に沿った線分のなす角度は、７５度以下である、成膜装置。
  2. 請求項１に記載の成膜装置であって、
    前記排気部の排気口は、前記噴霧部の噴霧口に対して、重力が働く方向とは反対側に配置されている、成膜装置。
  3. 請求項１または２に記載の成膜装置であって、
    前記成膜装置は、
    前記水平面に対して２５度〜６０度の範囲内で傾斜している前記基板上に薄膜を形成し、
    前記噴霧方向と前記排気方向のそれぞれの方向に沿った線分のなす角度が４０度〜６０度の範囲となるように、前記噴霧部と前記排気部とが設けられている、成膜装置。
  4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の成膜装置であって、
    前記噴霧部は、薄膜原料を供給する供給管に設けられ、
    前記排気部の排気口は、前記噴霧部の噴霧口から離れた位置の前記供給管に設けられている、成膜装置。
  5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の成膜装置であって、
    前記基板に薄膜を形成するための成膜室を備え、
    前記噴霧部は、前記成膜室内に挿入され、
    前記排気部は、前記成膜室の外壁に設けられて、前記成膜室内の気体を排気する、成膜装置。
  6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の成膜装置であって、
    前記噴霧部は、少なくとも前記基板の搬送方向に沿って複数配置されている、成膜装置。
  7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の成膜装置と、
    前記成膜装置によって薄膜が形成された前記基板に光を照射して、所定のパターンを前記基板に露光する露光装置と、
    を備える基板処理装置。
  8. 請求項７に記載の基板処理装置であって、
    前記基板を重力が働く方向と直交する水平面に対して１５度〜７５度の範囲内で傾斜させた状態で、前記成膜装置に前記基板を搬送する基板搬送装置をさらに備える、基板処理装置。
  9. デバイスを製造するデバイス製造方法であって、
    請求項１〜６のいずれか１項に記載の成膜装置を用いて、前記基板上に薄膜を形成する成膜工程と、
    前記成膜工程で成膜された前記基板に光を照射して、所定のパターンを前記基板に露光する露光工程と、
    を備える、デバイス製造方法。
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