JPH07126852A - ネブライザー式ｃｖｄ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、霧状化された原料粒子を計測する
ことにより、膜生成の制御性及び再現性の向上を図る。 【構成】 反応容器内に配置され、薄膜が形成される基
材が載置される基材保持台と、薄膜の液体原料をネブラ
イザーを用いて霧状化して霧状化原料を作成し、当該霧
状化原料を基材に供給する原料供給系とを備えたネブラ
イザー式ＣＶＤ装置において、基材保持台（１９）の近
傍に配置され、霧状化原料の供給量を計測し、この計測
結果に対応して供給量データを出力する光学的粒子計数
手段（２６，２７，２８）を備えたネブライザー式ＣＶ
Ｄ装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液体原料を霧状化して
薄膜を堆積するネブライザー式ＣＶＤ装置に係わり、特
に霧状化された原料粒子を計数する光学的粒子計数器を
付加したことにより、膜生成の制御性及び再現性を向上
し得るネブライザー式ＣＶＤ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ＣＶＤ（化学気相成長）は熱エ
ネルギーあるいはプラズマエネルギーを利用して基材表
面に薄膜を堆積する技術である。基材に供給される原料
は常温で高蒸気圧を得られる気体原料が主であり、気体
原料の種類に対応して堆積する薄膜の種類が金属、ガラ
ス、セラミックス、有機物質などのように広範囲に及ん
でいる。

【０００３】一方、液体原料を用いるＣＶＤでは、テト
ラエトキシシラン（以下、ＴＥＯＳという）やテトラメ
チルジシロキサン（ＴＭＤＳＯ）などを用いて集積回路
の層間絶縁膜やパッシベーション膜用のＳｉＯｘ膜を堆
積する技術が発達している。

【０００４】また、ジピバロイル基を有する金属化合物
等の有機金属錯体、例えばＹ（ＤＰＭ）3 やＣｕ（ＤＰ
Ｍ）2 などのＤＰＭ原料を用いて高温超電導薄膜をつく
る方法が提唱されている。このような液体原料は、堆積
速度が大きい、ステップカバレッジが良い、原料自体の
毒性が低いという理由から、今後益々利用範囲を広げる
ことが期待される。

【０００５】液体原料の供給は、単純気化供給法、バブ
リング法又はペーパーライザー法が適宜使用可能となっ
ている。ここで、単純気化供給法は原料供給系及び供給
配管全体を恒温槽内に配置して原料蒸気圧を制御するこ
とにより、原料を供給する技術であり、バブリング法は
単純気化供給法にキャリア−ガスのバブリング効果を付
与してバブラー内空間に均一な原料飽和蒸気を得ること
により、原料を供給する技術である。また、ペーパーラ
イザー法はマスフローコントローラあるいは定量ポンプ
とヒータを用いて所要流量の原料だけを強制的に気化さ
せて供給する技術である。

【０００６】しかしながら、これらの供給技術は液体原
料を気化供給することに伴い、原料供給量が原料蒸気圧
に影響される問題がある。

【０００７】ここで、多成分系の液体原料を供給する場
合、原料供給組成は混合比ではなく蒸気圧の差に影響さ
れるために不安定であり、制御が困難となっている。制
御の容易化のためには、各成分毎に供給器を設けると共
に、各供給器を個別に制御して供給量を調節すればよい
が、気体原料ほどの高蒸気圧をもたない原料にはマスフ
ローコントローラ等の流量計測器の使用が不可能とな
る。また、非常に低蒸気圧の原料では供給さえも実質的
に不可能となっている。

【０００８】この問題を解決するために、最近、新しい
試みとして液体原料を霧状化して供給する霧状化装置
（以下、ネブライザーという）の導入が検討されてい
る。

【０００９】このネブライザーでは、液体原料を霧状化
して供給することにより、原料供給量が原料蒸気圧に影
響されないので、多成分系の原料組成が容易に制御可能
となる。このため、ネブライザーは、誘電性、圧電性、
焦電性、透光性などの各種の性質を有するチタン酸ジル
コン酸鉛（ＰＺＴ）やチタン酸バリウムなどの多成分系
電子セラミックス材料を生成する分野にて適用を期待さ
れている。

【００１０】この種のネブライザーは２方式が提案され
ている。１つは超音波振動子を用いた超音波発振により
キャピラリーウェーブ及びキャビテーション効果を利用
する方式であり、例えば特開昭５５−１５５４５号公
報、特開昭６２−２０７８７０号公報、特開平３−１１
２８９４号公報に開示されている。

【００１１】もう１つは噴霧ノズルを用いて霧吹きの原
理により原料の霧状化を行う方式であり、例えば特開昭
６３−２６１７００号公報、特開平３−８３３０号公
報、特開平３−１２６８７２号公報、特開平３−２９１
３８２号公報、特開平４−３７１５８１号公報、特開平
５−８１９号公報に開示されている。

【００１２】この種のネブライザー式ＣＶＤ装置では、
上述したネブライザーにより液体原料を霧状化し、この
霧状化された液体原料（以下、霧状化原料という）をキ
ャリアガスに含ませて反応容器内に輸送することによ
り、基材上に膜を堆積する。なお、１〜３ＭＨｚ程度の
超音波振動子をネブライザーに用いた場合、霧状化原料
は、平均粒径が５μｍ、最小粒径が０．８μｍ程度であ
り、さらに噴霧ノズルを用いたネブライザーは、粒径が
それの１〜２桁大きく、気体分子に比較して非常に大き
い粒径をもっている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ようなネブライザー式ＣＶＤ装置では、輸送される霧状
化原料が大きい粒径をもつために重力に影響されると共
に、輸送過程が圧力、粒径及び流速に複雑に依存するの
で、超音波振動子により発生してから基材近傍に到達す
るまでの輸送割合が再現性に欠ける問題がある。

【００１４】また、霧状化原料を反応容器に供給する際
に、例えばマスフローコントローラを用いてキャリアガ
ス流量を制御しても、キャリアガスに含まれる霧状化原
料の割合が不安定なため、霧状化原料の供給量を制御し
得ない問題がある。

【００１５】なお、この問題を解決する観点から活性種
（プラズマ）の発光の検出によって原料供給量の測定を
図る技術が特開昭６３−２６１７００号公報に示されて
おり、且つこの技術は霧状化原料にも適用可能と考えら
れる。しかし、この技術は、特定の原料だけしかプラズ
マの発光強度と反応との相関関係が確立していないた
め、通常は使用が不可となっている。

【００１６】すなわち、霧状化原料を用いたＣＶＤ装置
では安定で再現性ある成膜が不可能であるという問題が
ある。なお、この問題はプロセスの低温化のために反応
圧力を約１０Ｔｏｒｒ以下としたプラズマＣＶＤ装置を
利用する場合、特に顕著に表れている。

【００１７】本発明は上記実情を考慮してなされたもの
で、霧状化された原料粒子を計測することにより、膜生
成の制御性及び再現性を向上し得るネブライザー式ＣＶ
Ｄ装置を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】請求項１に対応する発明
は、反応容器内に配置され、薄膜が形成される基材が載
置される基材保持台と、前記薄膜の液体原料をネブライ
ザーを用いて霧状化して霧状化原料を作成し、当該霧状
化原料を前記基材に供給する原料供給系とを備えたネブ
ライザー式ＣＶＤ装置において、前記基材保持台の近傍
に配置され、前記霧状化原料の供給量を計測し、この計
測結果に対応して供給量データを出力する光学的粒子計
数手段を備えたネブライザー式ＣＶＤ装置である。

【００１９】また、請求項２に対応する発明は、請求項
１に対応するネブライザー式ＣＶＤ装置において、前記
光学的粒子計数手段としては、前記霧状化原料を通過さ
せて該霧状化原料に光を照射させる測定系が前記反応容
器内に設置されるネブライザー式ＣＶＤ装置である。

【００２０】さらに、請求項３に対応する発明は、請求
項１に対応するネブライザー式ＣＶＤ装置において、前
記光学的粒子計数手段が、前記基材保持台の前方の前記
霧状化原料に向けて光を入射する光入射部と、この光入
射部により入射された光が前記霧状化原料に散乱される
と、当該散乱光を検出し、前記液体原料の供給量を計測
するための散乱光検出信号を作成する散乱光検出部とを
備えたネブライザー式ＣＶＤ装置である。

【００２１】また、請求項４に対応する発明は、反応容
器内に配置され、薄膜が形成される基材が載置される基
材保持台と、前記薄膜の液体原料をネブライザーを用い
て霧状化して霧状化原料を作成し、当該霧状化原料を前
記基材に供給する原料供給系とを備えたネブライザー式
ＣＶＤ装置において、前記反応容器内の前記霧状化原料
を吸引するための真空ポンプと、この真空ポンプと前記
基材保持台の前方の空間とを連通させる霧状化原料吸引
管と、この霧状化原料吸引管に接続され、前記真空ポン
プに吸引されて前記霧状化原料吸引管内を通過する前記
霧状化原料を計測し、この計測結果に対応して前記液体
原料の供給量データを出力する光学的粒子計数手段とを
備えたネブライザー式ＣＶＤ装置である。

【００２２】さらに、請求項５に対応する発明は、請求
項１乃至請求項４のいずれか１項に対応するネブライザ
ー式ＣＶＤ装置において、前記光学的粒子計数手段が、
光を前記霧状化原料に照射すると共に、この霧状化原料
の粒子に散乱された前記光の散乱光を検出し、該検出結
果に基づいて前記霧状化原料の粒子数を計測可能な光散
乱式粒子計数器であるネブライザー式ＣＶＤ装置であ
る。

【００２３】また、請求項６に対応する発明は、請求項
１、請求項２、請求項４のいずれか１項に対応するネブ
ライザー式ＣＶＤ装置において、前記光学的粒子計数手
段が、光を前記霧状化原料に照射すると共に、この霧状
化原料の粒子に回折された前記光の回折光を検出し、該
検出結果に基づいて前記霧状化原料の粒子数を計測可能
な光回折式粒子計数器であるネブライザー式ＣＶＤ装置
である。

【００２４】さらに、請求項７に対応する発明は、請求
項１乃至請求項６のいずれか１項記載のネブライザー式
ＣＶＤ装置において、前記光学的粒子計数手段による計
測結果又はこの計測結果を得るための前記散乱光検出信
号に基づいて、前記液体原料の前記ネブライザーへの供
給量を制御する原料供給制御手段を付加したネブライザ
ー式ＣＶＤ装置である。

【００２５】

【作用】従って、請求項１に対応する発明は以上のよう
な手段を講じたことにより、基材保持台の近傍に配置さ
れた光学的粒子計数手段が、霧状化原料の供給量を計測
し、この計測結果に対応して供給量データを出力するの
で、霧状化された原料粒子を計測することにより、膜生
成の制御性及び再現性を向上させることができる。

【００２６】また、請求項２に対応する発明は、上記光
学的粒子計数手段の測定系が反応容器内に設置されるの
で、請求項１に対応する作用に加え、基材近傍に到達し
た霧状化原料を直接計測することにより、より一層膜生
成の制御性及び再現性を向上させることができる。

【００２７】さらに、請求項３に対応する発明は、請求
項１に対応する光学的粒子計数手段が光入射部及び散乱
光検出部を備え、且つこの光入射部が、基材保持台の前
方の霧状化原料に向けて光を入射し、散乱光検出部が、
この光入射部により入射された光が霧状化原料に散乱さ
れると、当該散乱光を検出し、液体原料の供給量を計測
するための散乱光検出信号を作成するので、請求項１に
対応する作用に加え、光学的粒子計数手段を反応容器外
に配置して計測系の劣化を阻止し、安定性を向上させる
ことができる。

【００２８】また、請求項４に対応する発明は、反応容
器内の霧状化原料を吸引するための真空ポンプ及びこの
真空ポンプと基材保持台の前方の空間とを連通させる霧
状化原料吸引管を設け、この霧状化原料吸引管に接続さ
れた光学的粒子計数手段が、真空ポンプに吸引されて霧
状化原料吸引管内を通過する霧状化原料を計測し、この
計測結果に対応して液体原料の供給量データを出力する
ので、請求項２に対応する作用と同様の作用を得ること
ができる。

【００２９】さらに、請求項５に対応する発明は、上記
光学的粒子計数手段を光散乱式粒子計数器とし、この光
散乱式粒子計数器が、光を霧状化原料に照射すると共
に、この霧状化原料の粒子に散乱された光の散乱光を検
出し、該検出結果に基づいて霧状化原料の粒子数を計測
可能としているので、霧状化原料の供給過程に外乱を与
えることなく、霧状化原料の粒子数及び粒径を計測する
ことができる。

【００３０】また、請求項６に対応する発明は、請求項
１、請求項２、請求項４のいずれか１項に対応する光学
的粒子計数手段を光回折式粒子計数器とし、この光回折
式粒子計数器が、光を霧状化原料に照射すると共に、こ
の霧状化原料の粒子に回折された光の回折光を検出し、
該検出結果に基づいて霧状化原料の粒子数を計測可能と
しているので、請求項５に対応する作用と同様に、霧状
化原料の供給過程に外乱を与えることなく、霧状化原料
の粒子数及び粒径を計測することができる。

【００３１】さらに、請求項７に対応する発明は、原料
供給制御手段が、上記光学的粒子計数手段による計測結
果又はこの計測結果を得るための散乱光検出信号に基づ
いて、液体原料のネブライザーへの供給量を制御するの
で、請求項１乃至請求項６のいずれかの作用に加え、よ
り一層膜生成の制御性及び再現性を向上させることがで
きる。

【００３２】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００３３】図１は本発明の第１の実施例に係るネブラ
イザー式ＣＶＤ装置の構成を示す模式図であり、図２は
このネブライザーの構成を示す断面図である。このＣＶ
Ｄ装置は、円筒状に形成された反応容器本体１が上部フ
ランジ２ａ及び下部フランジ２ｂに閉塞されている。こ
こで、反応容器本体１、上部フランジ２ａ及び下部フラ
ンジ２ｂは真空反応容器３を構成している。また、この
真空反応容器３は上部側と下部側とが同様に構成されて
いるため、上部側の構成要素にａの添字を付し、下部側
の構成要素にｂの添字を付して一方の側を説明すること
により、他方の側の詳しい説明を省略する。

【００３４】上部フランジ２ａは、上部ネブライザー４
ａ、上部フィードスルー５ａ、Ｏリングシール部６ａ及
び上部真空配管７ａが取付けられ、この上部真空配管７
ａは上部真空バルブ８ａを介して真空ポンプ９に接続さ
れている。なお、下部フランジ２ｂは上部フランジ２ａ
と同様に構成されている。

【００３５】真空ポンプ９は、例えばロータリーポンプ
を使用するが、排気速度の向上のためにメカニカルブー
スターポンプ、油拡散ポンプ又はターボ分子ポンプを併
用してもよい。

【００３６】また、上部フィードスルー５ａは、真空反
応容器３内の気密を保持しながら上部キャピラリー１０
ａを支持するものである。

【００３７】上部キャピラリー１０ａは、内径０．５ｍ
ｍ程度のステンレス管であり、流出端部が真空反応容器
３内の上部ネブライザー４ａの近傍に配置されて周囲を
液体原料の氷化防止のためのシースヒータ１１ａに巻装
され、流入端部は上部フィードスルー５ａに支持されて
真空反応容器３外に導出され、且つ上部原料バルブ１２
ａを介して液体原料用定量ポンプ１３に連結されてい
る。

【００３８】液体原料用定量ポンプ１３は、液体原料を
保持する液体原料容器１４に接続され、液体原料容器１
４内の液体原料を所定の流量で上部キャピラリー１０ａ
に送出して上部キャピラリー１０ａを通して上部ネブラ
イザー４ａに供給する機能を有し、例えばペリスタルテ
ィック（ぜんどう）ポンプが使用可能となっている。

【００３９】また、液体原料容器１４は例えば硝酸銅三
水和物、塩化第二銅二水和物及び硝酸イットリウム六水
和物を５：１：１のモル比で混合してなる混合物の０．
５ｍｏｌ／ｌ水溶液を液体原料として保持している。

【００４０】上部ネブライザー４ａは、具体的には図２
に示すように、板状の圧電セラミックス１５が２つの金
属電極１６に挟持されて発振周波数１．６〜１．７５Ｍ
Ｈｚの超音波振動子１７が形成され、且つこの超音波振
動子１７が周囲部を弾性体であるエラストマー１８に支
持されて気密に上部フランジ２ａに取付けられたもので
あり、上部キャピラリー１０ａから供給された液体原料
を霧状化して霧状化原料を作成し、この霧状化原料を鉛
直方向に下方に配置された基材支持台１９に向けて噴射
する機能をもっている。

【００４１】基材支持台１９は、上部ネブライザー１０
ａが駆動されるデポジションダウン方式の場合には、下
部フランジ２ｂに設けられたＯリングシール部６ｂに保
持される支柱２０と、この支柱２０に支持されて鉛直方
向に移動可能な支持台本体２１とを備えている。支持台
本体２１は、反応容器本体１の径よりも小さい径の円板
状に形成され、薄膜が形成される基材としてのポリエス
テルフィルム２２が載置されるものである。

【００４２】一方、基材保持台１９は下部ネブライザー
１０ｂが駆動されるデポジションアップ方式の場合に
は、上部フランジ２ａに設けられたＯリングシール部６
ａに破線で示すように支柱２０が保持され、且つ支持台
本体２１がポリエステルフィルム２２を保持可能となっ
ている。なお、これらデポジションダウン方式及びデポ
ジションアップ方式は互いに上下を対称にした構成であ
り、ここではデポジションダウン方式を例に上げて説明
する。

【００４３】また、反応容器本体１は中央部にリング状
に形成された容量結合型の２つのプラズマ電極２３を有
し、各プラズマ電極２３は整合回路２４を介して高周波
電源２５に接続されている。

【００４４】高周波電源２５は、１３．５６ＭＨｚの電
源周波数及び最大電力１ｋＷの高周波電力を有し、この
高周波電力を整合回路２４を介してプラズマ電極２３に
供給することにより、各プラズマ電極２３間に電界を発
生させる機能をもっている。

【００４５】また、真空反応容器３は、各プラズマ電極
２３近傍に反応ガスとしての酸素を導入する反応ガス導
入口（図示せず）が設けられている。

【００４６】ここで、このようなネブライザー式ＣＶＤ
装置に光学的粒子計数器を取付けた本発明の構成につい
て説明する。

【００４７】この光学的粒子計数器は、基材支持台１０
の前方をモニタするように反応容器本体１の内壁に取付
けられた検出器本体２６が霧状化原料を検出して該検出
に対応して電気信号を内壁に設けられた電流端子２７を
通してデータ解析／表示部２８に送出している。

【００４８】データ解析／表示部２８は、この検出器本
体２６から受ける電気信号に基づいて液体原料の供給量
を計測して該計測結果に対応して供給量データを表示出
力し、且つこの供給量データを所定の供給量設定値に一
致させるように上部ネブライザー４ａ及び液体原料用定
量ポンプ１３を制御する機能をもっている。ここで、供
給量設定値は例えば粒径０．５μｍ以上の霧状化原料を
毎秒１０⁷ 〜１０⁸ 個供給するように設定される。

【００４９】なお、この種の光学的粒子計数器は、図３
に示す光散乱式粒子計数器及び図４に示す光回折式粒子
計数器のいずれでも使用可能である。

【００５０】光散乱式粒子計数器は、例えば半導体レー
ザが使用されて光を放出する光源部２９と、この光源部
２９からの放出光軸上にレンズ３０を介して配置され、
且つ計測対象の霧状化原料を放射光軸に対してほぼ垂直
方向（垂直方向に対して少し角度をもつ状態を含む）に
通過させて光源部２９からの光を霧状化原料の粒子で散
乱させる測定セル３１と、この測定セル３１内で発生す
る散乱光を集光レンズ３２を通して検出して電気信号に
変換する散乱光検出部３３と、この電気信号強度から粒
径を求めると共に、電気信号のパルス数から粒子数を求
める機能を有するデータ解析／表示部３４とを備えたも
のである。なお、光源部２９、レンズ３０、測定セル３
１、集光レンズ３２及び散乱光検出部３３は検出器本体
２６を構成し、データ解析／表示部３４はデータ解析／
表示部２８の一機能に対応している。

【００５１】また、光回折式粒子計数器は、光散乱式粒
子計数器と同様に、例えば半導体レーザが使用されて光
を放出する光源部３５と、この光源部３５からの放出光
軸上にレンズ３６を介して配置され、且つ計測対象の霧
状化原料を放射光軸に対してほぼ垂直方向に通過させて
光源部３５からの光を霧状化原料の粒子で回折させる測
定セル３７と、この測定セル３７内で発生する回折光を
検出して電気信号に変換する回折光検出部３８と、この
電気信号を解析することにより、粒径及び粒子数を求め
る機能を有するデータ解析／表示部３９とを備えたもの
である。前述同様に、光源部３５、レンズ３６、測定セ
ル３７及び回折光検出部３８は検出器本体２６を構成
し、データ解析／表示部３９はデータ解析／表示部２８
の一機能に対応している。

【００５２】次に、以上のように構成されたネブライザ
ー式ＣＶＤ装置の動作を説明する。

【００５３】いま、基材支持台１９の支柱２０が下部フ
ランジ２ａのＯリングシール部６ｂに保持されると共
に、支持台本体２１にポリエステルフィルム２２が載置
される。また、上部真空バルブ８ａが閉状態とされ、下
部真空バルブ８ｂが開状態とされて真空ポンプ９が下部
フランジ２ｂから真空反応容器３を真空排気する。

【００５４】真空反応容器３が所定の真空度に到達する
と、各プラズマ電極２３に２００Ｗの高周波電力が投入
されると共に、上部ネブライザー４ａの超音波振動子１
７が駆動される。また、真空反応容器３では、反応ガス
導入口から酸素が導入されて真空度が０．１Ｔｏｒｒ程
度になる。

【００５５】このとき、下部原料バルブ１２ｂが閉状態
とされると共に、上部原料バルブ１２ａが開状態とさ
れ、しかる後、液体用定量ポンプ１３が駆動される。液
体用定量ポンプ１３は液体原料容器１４内の液体原料を
毎分１ｍｌの割合で上部キャピラリー１０ａに供給し、
上部キャピラリー１０ａはこの液体原料を上部ネブライ
ザー４ａの超音波振動子１７に供給する。

【００５６】上部ネブライザー４ａは、この液体原料を
超音波振動子１７に触れた瞬間に霧状化して下方の基材
支持台１９に向けて噴射する。

【００５７】噴射された液体原料は、反応容器本体１の
中央のプラズマ電極２３間を通過する際に、プラズマ反
応を発生して活性化され、プラズマ電極２３の下方に配
置されたポリエステルフィルム２２に到達すると共に、
このポリエステルフィルム２２上に銅酸化物の薄膜Ｃｕ
₆ ＹＯ_8-z Ｃｌを生成する。

【００５８】この状態において、光学的粒子計数器は、
検出器本体２６が霧状化原料を検出すると共に、この検
出結果に対応して電気信号をデータ解析／表示部２８に
送出する。

【００５９】データ解析／表示部２８は、この電気信号
を解析して霧状化原料の粒子数及び粒径を求めると共
に、この粒子数及び粒径に基づいて霧状化原料の供給量
を計測し、この計測結果に対応して供給量データを出力
表示する。

【００６０】また、データ解析／表示部２８は、この供
給量データと予め記憶された供給量設定値とを比較し、
比較結果に基づいて供給量データを供給量設定値に一致
させるように上部ネブライザー４ａ及び液体用定量ポン
プ１３を制御する。

【００６１】これにより、ポリエステルフィルム２２を
熱によって損傷又は変形させることなく、毎分０．１〜
１μｍの安定した堆積速度で銅酸化物薄膜Ｃｕ₆ ＹＯ
_8-z Ｃｌを得ることができた。

【００６２】上述したように第１の実施例によれば、検
出器本体２６が霧状化原料を検出すると共に、この検出
結果に対応して電気信号をデータ解析／表示部２８に送
出し、データ解析／表示部２８が、この電気信号を解析
して霧状化原料の粒子数及び粒径を求めると共に、この
粒子数及び粒径に基づいて霧状化原料の供給量を計測
し、この計測結果に対応して供給量データを出力表示す
るようにしたので、霧状化された原料粒子をリアルタイ
ムで計測することにより、膜生成の制御性及び再現性を
向上させることができる。

【００６３】また、第１の実施例によれば、検出器本体
２６を真空反応容器３内に設置するようにしたので、簡
単で安価に、高真空状態でも霧状化原料の供給量を測定
可能であり、且つポリエステルフィルム２２の近傍に達
した霧状化原料を直接測定するので、圧力、粒径、流速
あるいはキャリアガス流量などの諸条件にかかわらずに
正確に液体原料の供給量を測定することができる。

【００６４】さらに、第１の実施例によれば、データ解
析／表示部２８が供給量データと予め記憶された供給量
設定値とを比較し、比較結果に基づいて供給量データを
供給量設定値に一致させるように上部ネブライザー４ａ
及び液体用定量ポンプ１３を制御するので、前述した効
果に加え、操作の省力化を図ることができる。

【００６５】また、第１の実施例によれば、上部ネブラ
イザー４ａを用いて液体原料を霧状化して供給するの
で、単純気化法、バブリング法、ベーパーライザー法な
どの他の気化供給法とは異なり、他成分系での組成制御
が容易であり、低反応圧力、高堆積速度、低温成膜など
のネブライザー式ＣＶＤの利点に加え、安定で再現性あ
る成膜を実現させることができる。

【００６６】次に、本発明の第２の実施例に係るネブラ
イザー式ＣＶＤ装置について図面を用いて説明する。図
５はこのネブライザー式ＣＶＤ装置の構成を示す模式図
であり、図１と同一部分には同一符号を付してその詳し
い説明は省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べ
る。

【００６７】すなわち、本実施例装置は、第１の実施例
と同様の効果を別の構成で得るものであり、具体的には
図１に示す装置に対し、検出器本体２６及び電流端子２
７を省略し、真空反応容器３外に配置され、真空反応容
器３内の霧状化原料を吸引するための計測用真空ポンプ
４０と、この計測用真空ポンプ４０と基材保持台１９の
前方の空間とを反応容器本体１に設けられた霧状化原料
吸引端子４１を介して連通させる霧状化原料吸引管４２
と、この霧状化原料吸引端子４１と計測用真空ポンプ４
０との間に介在して霧状化原料吸引管４２に接続され、
計測用真空ポンプ４０に吸引されて霧状化原料吸引管４
２内を通過する霧状化原料を検出して該検出結果に対応
して電気信号をデータ解析／表示部２８に送出する検出
器本体４３とを備えた構成となっている。

【００６８】ここで、前述同様にポリエステルフィルム
２２上に霧状化原料が供給されているとき、計測用真空
ポンプ４０は基材保持台１９前方の霧状化原料を霧状化
原料吸引管４２を通して吸引する。

【００６９】検出器本体４３は、霧状化原料吸引管４２
内を通過する霧状化原料を検出して該検出結果に対応す
る電気信号をデータ解析／表示部２８に送出する。

【００７０】データ解析／表示部２８は、前述した通
り、この電気信号を解析して霧状化原料の供給量を計測
し、この計測結果に対応して供給量データを出力表示す
る。

【００７１】以下、データ解析／表示部２８は、この供
給量データと予め記憶された供給量設定値とに基づいて
供給量データを供給量設定値に一致させるように上部ネ
ブライザー４ａ及び液体用定量ポンプ１３を制御する。

【００７２】上述したように第２の実施例によれば、真
空反応容器３内の霧状化原料を吸引するための計測用真
空ポンプ４０及びこの計測用真空ポンプ４０と基材保持
台１９の前方の空間とを連通させる霧状化原料吸引管４
２を設け、この霧状化原料吸引管４２に接続された検出
器本体４３が、計測用真空ポンプ４０に吸引されて霧状
化原料吸引管４２内を通過する霧状化原料を計測し、こ
の計測結果に対応して液体原料の供給量データを出力す
るので、第１の実施例の効果と同様の効果を得ることが
できる。

【００７３】また、第２の実施例によれば、実際にポリ
エステルフィルム２２の近傍に達した霧状化原料の粒子
を収集して測定するので、特に安定な制御を簡単且つ安
価に実現させることができる。

【００７４】次に、本発明の第３の実施例に係るネブラ
イザー式ＣＶＤ装置について図面を用いて説明する。図
６はこのネブライザー式ＣＶＤ装置の構成を示す模式図
であり、図１と同一部分には同一符号を付してその詳し
い説明は省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べ
る。

【００７５】すなわち、本実施例装置は、原料供給過程
に影響を与えることなく第１の実施例と同様の効果を得
るものであり、具体的には図１に示す装置に対し、検出
器本体２６及び電流端子２７を省略し、基材保持台１９
の前方に位置するように反応容器本体１の側壁に互いに
対向して設けられた第１及び第２の窓部４４，４５と、
この第１の窓部４４を通して基材保持台１９の前方の霧
状化原料に向けて光を入射する光源部４６と、この光源
部４６により入射された光が霧状化原料に散乱される
と、第２の窓部４５を通して当該散乱光を検出し、液体
原料の供給量を計測するための散乱光検出信号を作成し
て該散乱光検出信号をデータ解析／表示部２８に送出す
る散乱光検出部４７とを備えた構成となっている。

【００７６】なお、光源部４６は例えば半導体レーザが
使用可能であり、散乱光検出部４７は例えば集光レンズ
系及びその集光レンズ系に集光された散乱光を検出する
フォトダイオードが使用可能である。また、第１及び第
２の窓部４４，４５は例えば石英を用いるが、光源部４
６からの光の波長に対して透明な材質であれば使用可能
となっている。

【００７７】ここで、前述同様にポリエステルフィルム
２２上に霧状化原料が供給されているとき、光源部４６
は基材保持台１９の前方の霧状化原料に向けて光を入射
し、この入射光は霧状化原料に散乱されて散乱光を発生
させる。

【００７８】一方、散乱光検出部４７は、真空反応容器
３内に発生した散乱光を検出して該検出結果に対応する
散乱光検出信号をデータ解析／表示部２８に送出する。

【００７９】データ解析／表示部２８は、前述した通
り、この電気信号を解析して霧状化原料の供給量を計測
し、この計測結果に対応して供給量データを出力表示す
ると共に、この供給量データと予め記憶された供給量設
定値とに基づいて供給量データを供給量設定値に一致さ
せるように上部ネブライザー４ａ及び液体用定量ポンプ
１３を制御する。

【００８０】上述したように第３の実施例によれば、光
源部４６が、基材保持台１９の前方の霧状化原料に向け
て光を入射し、散乱光検出部４７が、この光源部４６に
より入射された光が霧状化原料に散乱されると、当該散
乱光を検出し、液体原料の供給量を計測するための散乱
光検出信号を作成するようにしたので、第１の実施例の
効果に加え、光源部４６及び散乱光検出部４７を真空反
応容器３外に配置したことから、計測系の劣化を阻止し
て安定性を向上させることができる。

【００８１】なお、上記第１乃至第３の実施例では、減
圧プラズマＣＶＤ法を用いる場合について説明したが、
これに限らず、ネブライザー式ＣＶＤであれば同様に実
施できるので、例えば常圧熱ＣＶＤ法を用いるようにし
ても、本発明を同様に実施して同様の効果を得ることが
できる。

【００８２】また、上記第１乃至第３の実施例では、上
部ネブライザー４ａ及び液体原料用定量ポンプ１３の両
方を制御する場合について説明したが、これに限らず、
上部ネブライザー４ａ又は液体原料用定量ポンプ１３の
いずれか一方のみを制御するようにしても、本発明を同
様に実施して同様の効果を得ることができる。

【００８３】さらに、上記第１乃至第３の実施例では、
重力の輸送効果によって高い堆積速度を有するデポジシ
ョンダウン方式の場合について説明したが、これに限ら
ず、デポジションアップ方式を用いて重力及び輸送距離
によって粒径が選別された霧状化原料をポリエステルフ
ィルムに輸送させて緻密かつ平滑に膜を堆積させるよう
にしても、本発明を同様に実施して同様の効果を得るこ
とができる。

【００８４】また、上記第１乃至第３の実施例では、超
音波振動子１７を用いる上部ネブライザー４ａを適用し
た場合について説明したが、これに限らず、噴霧ノズル
を用いるネブライザーを適用した構成としても、本発明
を同様に実施して同様の効果を得ることができる。

【００８５】さらに、上記第１乃至第３の実施例では、
上部ネブライザー４ａを基材保持台１９に対して鉛直方
向に配置する場合について説明したが、これに限らず、
ネブライザーを真空反応容器３の側壁に配置する構成と
しても、本発明を同様に実施して同様の効果を得ること
ができる。

【００８６】また、上記第１乃至第３の実施例では、液
体用定量ポンプ１３としてペリスタルティックポンプを
使用する場合について説明したが、これに限らず、他の
液体用定量ポンプを使用するようにしても、本発明を同
様に実施して同様の効果を得ることができる。

【００８７】さらに、上記第１乃至第３の実施例では、
プラズマ電極２３をリング状に形成された容量結合型の
ものとした場合について説明したが、これに限らず、プ
ラズマ電極を平行平板の容量結合型又はコイルを用いた
誘導結合型のものとしても、本発明を同様に実施して同
様の効果を得ることができる。

【００８８】また、上記第１乃至第３の実施例では、高
周波電源２５の電源周波数を１３．５６ＭＨｚとした場
合について説明したが、これに限らず、１ｋＨｚ〜２０
０ＭＨｚまでの任意の値の電源周波数を用いる構成とし
ても、本発明を同様に実施して同様の効果を得ることが
できる。また、導波管を用いてマイクロ波放電を起こす
ことによりプラズマを発生させる構成としても、本発明
を同様に実施して同様の効果を得ることができる。

【００８９】さらに、上記第１及び第２の実施例では、
測定セル３１を有する光散乱式粒子計数器又は測定セル
３７を有する光回折式粒子計数器のいずれかを使用する
場合について説明したが、これに限らず、測定セル３
１，３７という部材を用いなくても、光源部からの光を
霧状化原料に照射してその散乱光又は回折光を検出可能
な構成であれば、本発明を同様に実施して同様の効果を
得ることができる。

【００９０】また、上記第１乃至第３の実施例では、基
材支持台１９に温度調整機構を設けない場合について説
明したが、これに限らず、基材支持台にシースヒータあ
るいは赤外線ランプヒータ等の加熱機構や水冷等の冷却
機構を付加することにより、基材温度を調整する構成と
しても、本発明を同様に実施して同様の効果を得ること
ができる。

【００９１】さらに、上記第１乃至第３の実施例では、
ポリエステルフィルム２２上に銅酸化物薄膜を生成する
場合について説明したが、これに限らず、他の基材と他
の液体原料とを用いることにより、他の基材上に他の薄
膜を生成するようにしても、本発明を同様に実施して同
様の効果を得ることができる。

【００９２】その他、本発明はその要旨を逸脱しない範
囲で種々変形して実施できる。

【００９３】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、基材保持台の近傍に配置された光学的粒子計数手
段が、霧状化原料の供給量を計測し、この計測結果に対
応して供給量データを出力するので、霧状化された原料
粒子を計測することにより、膜生成の制御性及び再現性
を向上できるネブライザー式ＣＶＤ装置を提供できる。

【００９４】また、請求項２の発明によれば、上記光学
的粒子計数手段の測定系が反応容器内に設置されるの
で、請求項１の効果に加え、基材近傍に到達した霧状化
原料を直接計測することにより、より一層膜生成の制御
性及び再現性を向上できるネブライザー式ＣＶＤ装置を
提供できる。

【００９５】さらに、請求項３の発明によれば、請求項
１の光学的粒子計数手段が光入射部及び散乱光検出部を
備え、且つこの光入射部が、基材保持台の前方の霧状化
原料に向けて光を入射し、散乱光検出部が、この光入射
部により入射された光が霧状化原料に散乱されると、当
該散乱光を検出し、液体原料の供給量を計測するための
散乱光検出信号を作成するので、請求項１の効果に加
え、光学的粒子計数手段を反応容器外に配置して計測系
の劣化を阻止し、安定性を向上できるネブライザー式Ｃ
ＶＤ装置を提供できる。

【００９６】また、請求項４の発明によれば、反応容器
内の霧状化原料を吸引するための真空ポンプ及びこの真
空ポンプと基材保持台の前方の空間とを連通させる霧状
化原料吸引管を設け、この霧状化原料吸引管に接続され
た光学的粒子計数手段が、真空ポンプに吸引されて霧状
化原料吸引管内を通過する霧状化原料を計測し、この計
測結果に対応して液体原料の供給量データを出力するの
で、請求項２の効果と同様の効果を得ることができるネ
ブライザー式ＣＶＤ装置を提供できる。

【００９７】さらに、請求項５の発明によれば、上記光
学的粒子計数手段を光散乱式粒子計数器とし、この光散
乱式粒子計数器が、光を霧状化原料に照射すると共に、
この霧状化原料の粒子に散乱された光の散乱光を検出
し、該検出結果に基づいて霧状化原料の粒子数を計測可
能としているので、霧状化原料の供給過程に外乱を与え
ることなく、霧状化原料の粒子数及び粒径を計測できる
ネブライザー式ＣＶＤ装置を提供できる。

【００９８】また、請求項６の発明によれば、請求項
１、請求項２、請求項４のいずれか１項の光学的粒子計
数手段を光回折式粒子計数器とし、この光回折式粒子計
数器が、光を霧状化原料に照射すると共に、この霧状化
原料の粒子に回折された光の回折光を検出し、該検出結
果に基づいて霧状化原料の粒子数を計測可能としている
ので、請求項５の効果と同様に、霧状化原料の供給過程
に外乱を与えることなく、霧状化原料の粒子数及び粒径
を計測できるネブライザー式ＣＶＤ装置を提供できる。

【００９９】さらに、請求項７の発明によれば、原料供
給制御手段が、上記光学的粒子計数手段による計測結果
又はこの計測結果を得るための散乱光検出信号に基づい
て、液体原料のネブライザーへの供給量を制御するの
で、請求項１乃至請求項６のいずれかの効果に加え、よ
り一層膜生成の制御性及び再現性を向上できるネブライ
ザー式ＣＶＤ装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係るネブライザー式Ｃ
ＶＤ装置の構成を示す模式図。

【図２】同実施例におけるネブライザーの構成を示す断
面図。

【図３】同実施例における光散乱式粒子計数器を説明す
るための構成図。

【図４】同実施例における光回折式粒子計数器を説明す
るための構成図。

【図５】本発明の第２の実施例に係るネブライザー式Ｃ
ＶＤ装置の構成を示す模式図。

【図６】本発明の第３の実施例に係るネブライザー式Ｃ
ＶＤ装置の構成を示す模式図。

【符号の説明】

１…反応容器本体、２ａ…上部フランジ、２ｂ…下部フ
ランジ、３…真空反応容器、４ａ…上部ネブライザー、
４ｂ…下部ネブライザー、５ａ…上部フィードスルー、
５ｂ…下部フィードスルー、６ａ，６ｂ…Ｏリングシー
ル部、７ａ…上部真空配管、７ｂ…下部真空配管、８ａ
…上部真空バルブ、８ｂ…下部真空バルブ、９…真空ポ
ンプ、１０ａ…上部キャピラリー、１０ｂ…下部キャピ
ラリー、１１ａ，１１ｂ…シースヒータ、１２ａ…上部
原料バルブ、１２ｂ…下部原料バルブ、１３…液体原料
用定量ポンプ、１４…液体原料容器、１５…圧電セラミ
ックス、１６…金属電極、１７…超音波振動子、１８…
エラストマー、１９…基材支持台、２０…支柱、２１…
支持台本体、２２…ポリエステルフィルム、２３…プラ
ズマ電極、２４…整合回路、２５…高周波電極、２６，
４３…検出器本体、２７…電流端子、２８，３４，３９
…データ解析／表示部、２９，３５，４６…光源部、３
０…レンズ、３１，３７…測定セル、３２…集光レン
ズ、３３，４７…散乱光検出部、３８…回折光検出部、
４０…計測用真空ポンプ、４１…霧状化原料吸引端子、
４２…霧状化原料吸引管、４４…第１の窓部、４５…第
２の窓部。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反応容器内に配置され、薄膜が形成され
   る基材が載置される基材保持台と、前記薄膜の液体原料
   をネブライザーを用いて霧状化して霧状化原料を作成
   し、当該霧状化原料を前記基材に供給する原料供給系と
   を備えたネブライザー式ＣＶＤ装置において、 前記基材保持台の近傍に配置され、前記霧状化原料の供
   給量を計測し、この計測結果に対応して供給量データを
   出力する光学的粒子計数手段を備えたことを特徴とする
   ネブライザー式ＣＶＤ装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のネブライザー式ＣＶＤ装
   置において、 前記光学的粒子計数手段は、前記霧状化原料を通過させ
   て該霧状化原料に光を照射させる測定系が前記反応容器
   内に設置されることを特徴とするネブライザー式ＣＶＤ
   装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載のネブライザー式ＣＶＤ装
   置において、 前記光学的粒子計数手段は、前記基材保持台の前方の前
   記霧状化原料に向けて光を入射する光入射部と、この光
   入射部により入射された光が前記霧状化原料に散乱され
   ると、当該散乱光を検出し、前記液体原料の供給量を計
   測するための散乱光検出信号を作成する散乱光検出部と
   を備えたことを特徴とするネブライザー式ＣＶＤ装置。
4. 【請求項４】 反応容器内に配置され、薄膜が形成され
   る基材が載置される基材保持台と、前記薄膜の液体原料
   をネブライザーを用いて霧状化して霧状化原料を作成
   し、当該霧状化原料を前記基材に供給する原料供給系と
   を備えたネブライザー式ＣＶＤ装置において、 前記反応容器内の前記霧状化原料を吸引するための真空
   ポンプと、 この真空ポンプと前記基材保持台の前方の空間とを連通
   させる霧状化原料吸引管と、 この霧状化原料吸引管に接続され、前記真空ポンプに吸
   引されて前記霧状化原料吸引管内を通過する前記霧状化
   原料を計測し、この計測結果に対応して前記液体原料の
   供給量データを出力する光学的粒子計数手段とを備えた
   ことを特徴とするネブライザー式ＣＶＤ装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項４のいずれか１項記
   載のネブライザー式ＣＶＤ装置において、 前記光学的粒子計数手段は、光を前記霧状化原料に照射
   すると共に、この霧状化原料の粒子に散乱された前記光
   の散乱光を検出し、該検出結果に基づいて前記霧状化原
   料の粒子数を計測可能な光散乱式粒子計数器であること
   を特徴とするネブライザー式ＣＶＤ装置。
6. 【請求項６】 請求項１、請求項２、請求項４のいずれ
   か１項記載のネブライザー式ＣＶＤ装置において、 前記光学的粒子計数手段は、光を前記霧状化原料に照射
   すると共に、この霧状化原料の粒子に回折された前記光
   の回折光を検出し、該検出結果に基づいて前記霧状化原
   料の粒子数を計測可能な光回折式粒子計数器であること
   を特徴とするネブライザー式ＣＶＤ装置。
7. 【請求項７】 請求項１乃至請求項６のいずれか１項記
   載のネブライザー式ＣＶＤ装置において、 前記光学的粒子計数手段による計測結果又はこの計測結
   果を得るための前記散乱光検出信号に基づいて、前記液
   体原料の前記ネブライザーへの供給量を制御する原料供
   給制御手段を付加したことを特徴とするネブライザー式
   ＣＶＤ装置。