KR20160000825A - 성막 방법, 성막 장치 및 구조체 - Google Patents

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Abstract

[과제] 형성되는 막의 치밀성 및 밀착성을 높이고, 박막 상태에서도 높은 절연 내압을 가지는 절연막을 형성하는 것이 가능한 성막 방법 및 성막 장치를 제공한다. [해결 수단] 본 발명의 일 실시형태에 따른 성막 방법은, 전기 절연성 원료 입자를 수용한 밀폐 용기에 가스를 도입하는 것에 의해서, 상기 원료 입자의 에어로졸을 생성하고, 상기 밀폐 용기에 접속된 반송관을 통해 상기 밀폐 용기보다 저압으로 유지된 성막실로 상기 에어로졸을 반송하고, 상기 반송관의 선단에 장착된 노즐로부터, 상기 성막실에 설치된 타겟을 향하여 상기 에어로졸을 분사하고, 상기 원료 입자를 상기 타겟에 충돌시킴으로써, 상기 원료 입자를 플러스로 대전시키고, 대전된 상기 원료 입자의 방전에 의해서, 상기 원료 입자의 미세 입자를 생성하고, 상기 미세 입자를 상기 성막실에 설치된 기재 상에 퇴적시킨다.

Description

성막 방법, 성막 장치 및 구조체{DEPOSITION METHOD, DEPOSITION APPARATUS AND STRUCTURE}
본 발명은 에어로졸화 가스 디포지션법을 이용한 성막 방법 및 성막 장치, 및 상기 방법을 이용해 제작된 구조체에 관한 것이다.
세라믹스 등의 서브미크론 사이즈 정도의 입자를 상온에서 노즐로부터 분사시켜, 대향하는 기재에 퇴적시키는 에어로졸화 가스 디포지션법이 알려져 있다. 이 성막 방법은, 현재, 박막 및 후막 제조의 폭넓은 응용 분야에 이용되고 있다.
본원 출원인은 먼저, 비교적 큰 입자 지름의 미립자를 이용하여 치밀한 막을 형성하는 것이 가능한 성막 방법을 제안 했다(특허문헌 1, 2 참조). 이 성막 방법은, 에어로졸을 성막실로 반송하는 도중에, 원료 미립자를 반송관의 내면과의 마찰로 대전시켜, 그 대전된 미립자를 기재 상에 퇴적시킴으로써, 이 방법에 의해 치밀성 및 밀착성이 우수한 막을 안정하게 형성하는 것이 가능해졌다.
WO2012/081053호 일본 특허공개 제2014-9368호 공보
최근, 예를 들면 박막 전자 디바이스의 분야에서는, 피복막의 절연성 및 밀착성을 높이는 것이 적층 디바이스의 설계상 중요한 개발 항목으로 되고 있고, 특히 얇고 높은 절연 내압을 가지는 피복막의 개발이 소망되고 있다.
이상과 같은 사정을 감안하여, 본 발명의 목적은, 형성되는 막의 치밀성 및 밀착성을 높이고, 박막 상태에서도 높은 절연 내압을 가지는 절연막을 형성하는 것이 가능한 성막 방법 및 성막 장치 및 상기 절연막을 구비하는 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 형태에 따른 성막 방법은, 전기 절연성 원료 입자를 수용한 밀폐 용기에 가스를 도입하는 것에 의해서, 상기 원료 입자의 에어로졸을 생성하는 것을 포함한다.
상기 밀폐 용기에 접속된 반송관을 통해 상기 밀폐 용기보다 저압으로 유지된 성막실로 상기 에어로졸이 반송된다.
상기 반송관의 선단에 장착된 노즐로부터, 상기 성막실에 설치된 타겟을 향하여 상기 에어로졸을 분사하고, 상기 원료 입자를 상기 타겟에 충돌시킴으로써, 상기 원료 입자가 플러스로 대전된다.
대전된 상기 원료 입자의 방전에 의해서, 상기 원료 입자의 미세 입자가 생성된다.
상기 미세 입자는, 상기 성막실에 설치된 기재 상에 퇴적시킨다.
상기 성막 방법은, 노즐로부터 분사된 원료 입자의 에어로졸을 타겟에 충돌시킴으로써, 상기 원료 입자를 플러스로 대전시켜, 그 대전된 원료 입자의 방전에 의해서, 원료 입자의 미세 입자를 생성하고, 그 미세 입자를 기재에 입사 충돌시킴으로써 성막한다. 원료 입자의 방전은, 전형적으로는, 타겟의 근방에서, 성막실 내의 가스의 플라즈마를 일으키게 한다. 플라즈마 중에서는, 가스 분자의 양이온이 비래(飛來)입자(중성)의 표면을 스퍼터링하여, 나노 사이즈의 입자를 생성한다.
전형적으로는, 기재는 그라운드 전위로 접속된다. 미세 입자에는 전하를 띤 것이 많이 포함되고, 전하를 띤 미세 입자는, 기재와의 전기적 상호 작용에 의해 기재를 끌어당길 수 있음과 동시에, 기재 표면과의 정전 흡착 작용을 수반하여 퇴적한다. 이 때문에, 기재와의 밀착력이 우수하고, 치밀한 피막이 형성된다. 한편, 비교적 큰 입경을 가지는 전기적으로 중성인 원료 입자는, 기재 표면에 도달하지 않고, 가스류에 실려 성막실의 외부로 배출된다. 이와 같이 하여, 원료 입자의 나노 사이즈 입자가 기재 상에 퇴적된다. 이것에 의해, 치밀하고 밀착성이 높은 절연막이 기재 상에 형성된다.
원료 입자를 구성하는 재료는 특히 한정되지 않고, 예를 들면, 알루미나(산화알루미늄), 질화알루미늄, 티탄산바륨 등의 여러 가지의 절연 재료가 이용된다. 또한, 원료 입자는, 도전체의 표면에 절연막이 형성된 구조이어도 좋다. 원료 입자의 입자 지름도 특히 한정되지 않고, 예를 들면, 0.1 ㎛ 이상 10 ㎛ 이하의 것이 이용된다.
이러한 원료 입자는, 타겟과의 충돌에 의해 플러스로 대전되어, 그라운드 전위로 유지된 기재와의 사이에서 방전을 일으키게 할 수 있다.
성막실에서, 상기 기재는, 상기 에어로졸이 조사되는 상기 타겟의 조사면을 통과하고, 또한 상기 조사면과 평행한 축선 상에 배치된다. 이것에 의해, 상기 조사면에 충돌해 대전된 원료 입자를, 가스의 흐름에 실어 기재 상으로 이끌 수 있다. 그 결과, 큰 입경의 원료 입자가 막 중에 혼재하지 않는, 미세 입경의 원료 입자로 구성된 치밀한 막을 형성하는 것이 가능해진다.
또, 성막 중, 상기 기재를 그 면내 방향으로 왕복 이동시킴으로써, 기재 표면의 소망으로 하는 영역에 피막을 형성하는 것이 가능해진다.
상기 타겟을 구성하는 재료로서는, 예를 들면, 스테인레스강(stainless steel)이나 구리 등의 금속 재료, 혹은 흑연 등의 도전 재료를 이용할 수 있다. 이러한 도전 재료는, 원료 입자보다 마이너스로 대전되기 쉽기 때문에, 원료 입자를 효율적으로 플러스로 대전시킬 수 있다.
상기 밀폐 용기에 도입되는 가스는, 원료 입자의 에어로졸을 생성함과 동시에, 원료 입자를 성막실로 반송하는 캐리어 가스로서의 기능을 가진다. 상기 가스로는, 전형적으로는, 질소, 아르곤 등이 이용되지만, 이들 중 어느 하나에 산소를 혼합한 혼합 가스가 이용되어도 좋고, 산소만이 이용되어도 좋다.
아르곤은, 질소보다 방전 전압이 낮기 때문에, 원료 입자의 스퍼터 효율이 높아져, 이것에 의해 성막 레이트의 향상을 도모할 수 있다.
원료 입자가 산화물인 경우, 플라즈마 중 이온에 의한 스퍼터 작용에 의해서 산소 결손이 생기기 쉬운 경향이 있지만, 산소 존재 하에서는 원료 입자의 산소 결손이 억제된다. 이것에 의해, 막 중의 산소 농도가 확보되어, 예를 들면, 절연 내압이 우수한 박막을 형성하는 것이 가능해진다.
본 발명의 한 형태에 따른 성막 장치는 생성실과, 성막실과, 반송관과, 타겟과, 스테이지를 구비한다.
상기 생성실은 원료 입자의 에어로졸을 생성하는 것이 가능하도록 구성된다.
상기 성막실은 상기 생성실보다 저압으로 유지되는 것이 가능하도록 구성된다.
상기 반송관은 상기 생성실과 상기 성막실의 사이를 접속하고, 선단부에 상기 에어로졸을 분사하는 노즐을 가진다.
상기 타겟은 상기 성막실에 배치되고, 상기 노즐로부터 분사된 상기 에어로졸의 조사를 받는 조사면을 가지고, 상기 조사면과의 충돌에 의해 상기 원료 입자를 플러스로 대전시킨다.
상기 스테이지는 상기 조사면을 통과하고, 또한 상기 조사면과 평행한 축선 상에 배치되고, 대전된 상기 원료 입자의 방전에 의해서 생성되는 상기 원료 입자의 미세 입자가 퇴적하는 기재를 지지한다.
본 발명에 의하면, 치밀성 및 밀착성이 높은 피복막을 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 성막 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 상기 성막 장치의 동작을 설명하는 개략도이다.
도 3은 비교예에 따른 성막 장치의 개략 구성도이다.
도 4는 비교예에 따른 성막 방법에 따라 형성되는 막의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 성막 방법에 따라 형성되는 막의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 6은 상기 성막 장치를 이용해 성막된 알루미나 미립자 막과 기재와의 경계 영역을 나타내는 TEM상이다.
도 7은 상기 실시형태의 실험예를 설명하는 장치의 개략도이다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태를 설명한다.
[성막 장치]
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 성막 장치의 개략 구성도이다. 본 실시형태의 성막 장치는 에어로졸화 가스 디포지션(AGD) 장치를 구성한다. 도 중, X축, Y축 및 Z축 방향은 상호 직교하는 3축 방향을 나타내고, Z축 방향은 연직 방향을 나타내고 있다(이하의 각 도에서도 동일함).
동일한 도에 나타낸 바와 같이, 성막 장치(1)는 원료 입자(P)의 에어로졸을 생성하는 생성실(2)과, 성막 처리되는 기재(S)를 수용하는 성막실(3)과, 생성실(2)에서 성막실(3)로 상기 에어로졸을 반송하는 반송관(6)을 구비한다.
생성실(2)과 성막실(3)은 각각 독립하여 형성되어 있고, 각 실의 내부 공간은 반송관(6)의 내부를 통해 상호 접속되어 있다. 성막 장치(1)는 생성실(2) 및 성막실(3)에 각각 접속된 배기계(4)를 가져, 각 실을 각각 소정의 감압 분위기에서 배기 및 유지하는 것이 가능하도록 구성되어 있다. 생성실(2)은 생성실(2)에 접속된 가스 공급계(5)를 더 가지고 있어, 생성실(2)에 캐리어 가스를 공급하는 것이 가능하도록 구성되어 있다.
생성실(2)은 에어로졸 원료인 원료 입자(P)를 수용하고, 그 내부에서 에어로졸이 생성된다. 생성실(2)은 접지 전위로 접속되어, 예를 들면 글래스 제의 밀폐 용기로 구성되고, 또한 원료 입자(P)를 출입시키기 위한 도시하지 않는 덮개부(蓋部)를 가진다. 성막 장치(1)는 원료 입자(P)를 교반하기 위해서 생성실(2)을 진동시키는 진동 기구, 혹은 원료 입자(P)를 탈기(수분 등의 제거)시키기 위한 가열 기구를 더 구비하고 있어도 좋다.
원료 입자(P)는 생성실(2)에서 에어로졸화 되어, 성막실(3)에서 기재(S) 상에 성막된다. 원료 입자(P)는 성막해야 할 재료의 미립자로 구성되고, 본 실시형태에서는, 원료 입자(P)로서 알루미나(산화알루미늄) 미립자가 이용된다.
또한, 이외에도, 원료 입자(P)로서 질화알루미늄, 티탄산바륨 등의 다른 전기 절연성 세라믹 미립자가 적용 가능하다. 또한, 원료 입자(P)는 도전체의 표면에 절연막이 형성된 구조이어도 좋다. 원료 입자(P)의 입자 지름은 특히 한정되지 않고, 예를 들면, 0.1 ㎛ 이상 10 ㎛ 이하의 것이 이용된다.
성막실(3)의 내부에는 기재(S)를 보지(保持)하기 위한 스테이지(7)가 이동 가능하게 배치되어 있고, 성막실(3)의 외부에는 스테이지(7)를 이동시키기 위한 스테이지 구동 기구(8)가 설치되어 있다. 스테이지 구동 기구(8)는 스테이지(7)를 성막실(3) 내에서 기재(S)의 성막면에 평행한 방향으로 소정 속도로 왕복 이동시키는 것이 가능하도록 구성된다. 본 실시형태에서, 스테이지 구동 기구(8)는 스테이지(7)를 X축 방향을 따라서 직선적으로 이동시키는 것이 가능하도록 구성된다.
기재(S)는 글래스, 금속, 세라믹스, 실리콘 기판 등으로 구성된다. AGD법은 상온에서 성막이 가능하고, 또 화학적 프로세스를 거치지 않는 물리적 성막법이기 때문에, 폭넓은 재료를 기재로 선택하는 것이 가능하다. 또, 기재(S)는 평면적인 것에 한정되지 않고, 입체적인 것이어도 좋다.
성막실(3) 및 스테이지(7)는 접지 전위로 접속되어 있다. 스테이지(7)는 성막 전에 기재(S)를 탈기 시키기 위한 가열 기구를 가지고 있어도 좋다. 또, 성막실(3)에는, 내부의 압력을 지시하는 진공계가 설치되어도 좋다. 성막실(3)은 생성실(2)보다 저압으로 유지된다.
배기계(4)는 생성실(2) 및 성막실(3)을 진공 배기한다. 배기계(4)는 진공 배관(9)과, 제1밸브(10)와, 제2밸브(11)와, 진공 펌프(12)를 가진다. 진공 배관(9)은 진공 펌프(12), 생성실(2) 및 성막실(3)을 상호 접속하는 분기 배관으로 구성된다. 제1밸브(10)는 진공 배관(9)의 분기점과 생성실(2)의 사이에 배치되고, 제2밸브(11)는 진공 배관(9)의 분기점과 성막실(3)의 사이에 배치된다. 진공 펌프(12)의 구성은 특히 한정되지 않고, 예를 들면, 메카니컬 부스터 펌프와 로터리 펌프를 포함하는 다단 펌프 유닛으로 구성된다.
가스 공급계(5)는 생성실(2)에 생성실(2)의 압력을 규정하고, 또한 에어로졸을 형성하기 위한 캐리어 가스를 공급한다. 캐리어 가스에는, 예를 들면, N2, Ar, He, O2, 건조 공기(에어) 등이 이용된다. 가스 공급계(5)는 가스 배관(13a,13b)과, 가스원(14)과, 가스 배관(13a,13b) 각각에 배치된 제3밸브(15)와, 가스 배관(13a,13b) 각각에 배치된 가스 유량계(16)와, 가스 분출체(17)를 가진다.
가스원(14)은, 예를 들면 가스 봄베(gasbombe)이고, 캐리어 가스를 공급한다. 가스원(14)은 가스 배관(13a)를 통해 가스 분출체(17)에 접속되어 있다. 가스 배관(13b)은 가스 배관(13)으로부터 분기하여 형성되고, 그 선단은 생성실(2)의 내부에 배치되어 있다. 가스 배관(13a)를 통해 생성실(2)에 공급되는 캐리어 가스는, 주로, 원료 입자(P)를 권양하는데 이용되고, 가스 배관(13b)을 통해 생성실(2)에 공급되는 캐리어 가스는, 주로, 생성실(2)의 가스 압력 제어에 이용된다.
가스 분출체(17)는 생성실(2) 내에 배치되어, 가스 배관(13)으로부터 공급된 캐리어 가스를 균일하게 분출시킨다. 가스 분출체(17)는, 예를 들면 가스 분출 구멍이 다수 설치된 중공체로 할 수 있고, 생성실(2)의 저부 등, 원료 입자(P)로 피복되는 위치에 배치된다. 이것에 의해, 캐리어 가스에 의해서 원료 입자(P)를 효율적으로 권양하여 에어로졸화 시키는 것이 가능해진다. 가스 유량계(16)는 가스 배관(13a,13b) 중을 유통하는 캐리어 가스의 유량을 지시한다. 제3밸브(15)는 가스 배관(13a,13b) 중을 유통하는 캐리어 가스의 유량을 조절, 혹은 차단하는 것이 가능하도록 구성되어 있다.
반송관(6)은 생성실(2)과, 성막실(3)의 내압차를 이용하여, 생성실(2) 내에서 형성된 에어로졸을 성막실(3) 내로 반송한다. 반송관(6)의 일단은, 생성실(2)에 접속된다. 반송관(6)의 타단(선단부)은 성막실(3)에 배치되고, 에어로졸을 분사하는 노즐(18)을 가진다. 반송관(6) 및 노즐(18)은 접지 전위로 접속된다.
노즐(18)은, 예를 들면 스테인레스강 등의 금속 재료로 구성된다. 에어로졸이 통과하는 노즐(18)의 통로 내면은, 초경(超硬) 재료로 피복 되어도 좋고, 이것에 의해 에어로졸을 구성하는 미립자와의 충돌에 의한 마모를 억제해, 내구성을 높일 수 있다. 상기 초경 재료로서는, 질화티탄(TiN), 탄화티탄(TiC), 탄화텅스텐(WC), 다이아몬드 라이크 카본(DLC) 등을 들 수 있다.
반송관(6)의 내면은 도전체로 형성되어 있다. 전형적으로는, 반송관(6)은 스테인레스관 등의 직선적인 금속관이 이용된다. 반송관(6)의 길이, 내경은 적당히 설정 가능하고, 예를 들면 길이는 300 mm~2000 mm, 내경은 4.5 mm~24 mm이다.
노즐(18)의 개구 형상은, 원형이라도 좋고 슬롯상이어도 좋다. 본 실시형태에서는, 노즐(18)의 개구 형상은 슬롯상이며, 그 길이가 폭의 10배 이상 1000배 이하의 크기를 가진다. 개구의 길이와 폭의 비가 10배 미만인 경우, 노즐 내부에서 입자를 효과적으로 대전시키는 것이 곤란하다. 또 개구의 길이와 폭의 비가 1000배를 넘으면, 입자의 대전 효율은 높일 수 있지만, 미립자의 분사량이 제한되어 성막 레이트의 저하가 현저해진다. 노즐 개구부의 길이와 폭의 비는, 바람직하게는 20배 이상 800배 이하, 더욱 바람직하게는 30배 이상 400배 이하이다.
성막 장치(1)는 그라운드 전위로 접속된 타겟(19)을 더 구비한다. 타겟(19)은 성막실(3)에 배치되고, 노즐(18)로부터 분사된 에어로졸과의 충돌에 의해, 원료 입자(P)를 대전시키는 것이 가능하도록 구성된다. 즉 본 실시형태의 성막 장치(1)는 노즐(18)로부터 분사된 원료 입자(P)의 에어로졸을 타겟(19)에 충돌시킴으로써 상기 원료 입자(P)를 대전시켜, 그 대전된 원료 입자(P)의 방전에 의해 나노 사이즈의 미세 입자(나노 입자)를 생성하고, 생성된 나노 입자를, 기재(S) 상에 퇴적시키도록 구성된다.
원료 입자(P)의 대전은, 성막실(3) 내의 가스 성분의 발광 즉 플라즈마를 생성시키고, 그 플라즈마 중에서 원료 입자(P)의 표면을 스퍼터함으로써 나노 입자를 생성시킨다. 생성된 나노 입자의 상당수는 전하를 띠고 있어, 접지 전위로 접속된 기재(S)를 끌어당겨 충돌함과 동시에, 기재(S) 표면과의 정전 흡착 작용을 수반하여 기재(S) 상에 퇴적한다(도 2의 화살표 A1 참조). 이것에 의해 치밀하고 밀착성이 높은 미립자 막이 기재 상에 형성된다.
한편, 비교적 큰 입경을 가지는 전기적으로 중성인 원료 입자는, 기재(S)에 도달하지 않고, 가스류에 실려 성막실(3)의 외부로 배출된다(도 2의 화살표 A2 참조). 이러한 가스류를 효율적으로 형성하기 위해, 성막실(3)에 접속되는 진공 배관(9)의 단부(91)는 반송관(6)이 삽통(揷通)되는 측의 성막실(3)의 측벽과는 반대 측의 측벽에 설치되는 것이 바람직하다.
타겟(19)은 전형적으로는 평판으로 구성되지만, 이것에 한정되지 않고, 블록, 각기둥, 구체(球體) 등의 벌크체로 구성되어도 좋다. 에어로졸의 조사를 받는 조사면(190)은 평면에 한정되지 않고, 곡면 형상이어도 좋고, 요철면이어도 좋다.
타겟(19)을 구성하는 재료로서는, 전형적으로는, 원료 입자(P)보다 마이너스로 대전되기 쉬운 재료가 이용된다. 구체적으로는, 원료 입자(P)가 알루미나 입자인 경우, 이것보다 대전열이 부측(負側)에 위치하는 재료가 적합하고, 이러한 재료로서는, 스테인레스강이나 구리 및 그 합금, 알루미늄 및 그 합금, 흑연 등의 도전 재료, 실리콘 등의 반도체 재료 등 중 어느 1종, 혹은 이들 2종 이상의 혼합물을 들 수 있다. 또, 이러한 재료를 상기 벌크체의 표면에 접합한 적층체를, 타겟(19)으로 구성되어도 좋다.
타겟(19)은 노즐(18)로부터 분사되는 에어로졸이 소정의 입사각(조사면(190)의 법선 방향과 에어로졸의 입사 방향과 이루는 각)으로 입사하도록, 노즐(18)에 대해 소정의 각도로 기울게 하여 배치된다. 상기 입사각은, 예를 들면, 10도 이상 80도 이하로 된다. 상기 입사각이 10도 미만 혹은 80도를 초과하면, 원료 입자(P)를 효과적으로 대전시키는 것이 곤란하다. 타겟(19)에 대한 에어로졸의 입사각을 상기 범위로 함으로써, 원료 입자의 성막이 가능해진다. 또, 원료 입자가 알루미나 입자인 경우, 상기 입사각은, 예를 들면, 30도 초과 70도 미만이 되고, 보다 바람직하게는, 45도 이상 65도 이하로 설정된다. 이것에 의해, 원료 입자(P)의 대전 효율이 높아짐과 동시에, 원료 입자(P)를 효율적으로 나노 레벨로 미세화하고, 절연 내압이 우수한 알루미나 막을 형성할 수 있다. 타겟(19)은 상기 입사각이 가변이 되도록, 성막실(3)에서 회동(回動) 가능하도록 설치되어도 좋다.
노즐(18)과 타겟(19)의 거리는 특히 한정되지 않고, 예를 들면, 5 mm 이상 50 mm 이하로 된다. 상기 거리가 5 mm 미만의 경우, 타겟(19)에서 플러스로 대전된 입자와 노즐(18)(선단부 외면은 의사적으로 마이너스로 대전됨) 사이에서의 상호 작용의 영향이 커져, 대전 입자의 기판에의 비행을 방해할 우려가 있다. 한편, 상기 거리가 50 mm를 초과하면, 노즐(18)로부터 분사되는 원료분(粉)의 속도의 감쇠가 생겨 타겟(18)에의 효율적인 충돌, 그리고 대전을 저하시킬 우려가 있다. 또, 노즐(18)로부터 분사되는 에어로졸의 확대가 커지기 때문에, 타겟(19)의 대형화를 초래할 우려가 있다. 타겟(19)은 상기 거리가 가변이 되도록, 성막실(3)에서 에어로졸의 분사 방향으로 이동 가능하게 설치되어도 좋다.
스테이지(7)(기재(S))는 타겟(19)의 조사면(190)을 통과하고, 또한 조사면(190)과 평행한 축선(191) 상에 배치된다. 즉, 스테이지(7)는 노즐(18)로부터 분사되는 원료 입자가 타겟의 조사면(190)에 정반사되는 방향의 연장선 상이 아닌 위치에 배치된다. 이것에 의해, 조사면(190)과의 충돌에 의해 분쇄된 비교적 큰 입경의 원료 입자나, 노즐(18)로부터 분사되는 원료 입자(P)에 의한 스퍼터 작용으로 조사면(190)으로부터 나오는 타겟(19)의 구성 재료 등이, 기재(S)에 도달하는 것이 억제된다(도 2의 화살표 A3 참조). 그 결과, 큰 입경의 원료 입자나 타겟(19)의 구성 재료가 막 중에 혼재하지 않는, 미세 입경의 원료 입자로 구성된 치밀한 막을 형성하는 것이 가능해진다.
타겟(19)의 조사면(190)은, 스테이지(7)(기재(S))의 표면의 법선 방향에 대해, 소정의 각도로 기울게 하여 배치된다. 원료 입자가 알루미나 입자인 경우, 상기 소정의 각도는, 예를 들면, 30도 초과 70도 미만으로 설정되고, 보다 바람직하게는 45도 이상 65도 이하로 설정된다. 스테이지(7)(기재(S))에 대한 조사면(190)의 각도는, 타겟(19)에 대한 에어로졸의 입사각과 같은 각도로 설정되어도 좋고, 해당 입사각과는 다른 각도로 설정되어도 좋다.
스테이지(7)와 타겟(19)의 거리(조사면(190)에서의 에어로졸의 충돌점과 스테이지(7) 표면 사이의 Z축 방향에 따른 거리)는 특히 한정되지 않고, 예를 들면 5 mm 이상으로 된다. 상기 거리가 5 mm 미만인 경우, 기재(S)의 표면에 생성되는 플라즈마 중 이온에 의해서 타겟(19)이 스퍼터되고, 막 중에 타겟(19)의 구성 재료가 혼입될 우려가 있다. 상기 거리는, 바람직하게는 10 mm 이상으로 설정된다.
[성막 방법]
계속해서, 도 2를 참조하여 본 실시형태의 성막 방법에 대해 설명한다. 도 2는, 성막 장치(1)의 동작을 설명하는 개략도이다. 이하, 성막 장치(1)를 이용한 알루미나 막의 성막 방법에 대해 설명한다.
우선, 생성실(2) 내에 소정량의 원료 입자(P)(알루미나 분말)를 수용한다. 원료 입자(P)는 사전 가열에 의한 탈기·탈수 처리가 실시되어도 좋다. 혹은, 생성실(2)을 가열함으로써, 원료 입자(P)의 탈기·탈수 처리가 실시되어도 좋다. 원료 입자(P)를 탈기·탈수함으로써, 원료 입자(P)의 응집이 방지됨과 동시에, 건조를 촉진하여 원료 입자(P)의 대전량을 증가시킬 수 있다.
다음으로, 배기계(4)에 의해 생성실(2) 및 성막실(3)을 소정의 감압 분위기로 배기한다. 진공 펌프(12)의 운전을 개시하고, 제1밸브(10) 및 제2밸브(11)를 개방한다. 생성실(2)이 충분히 감압되면, 제1밸브(10)를 닫아 성막실(3)을 계속 배기한다. 생성실(2)은 반송관(6)의 내부를 통해 성막실(3)과 함께 배기된다. 이것에 의해 성막실(3)은 생성실(2)보다 낮은 압력으로 유지된다.
다음으로, 가스 공급계(5)에 의해 생성실(2)에 캐리어 가스를 도입한다. 가스 배관(13a,13b) 각각의 제3밸브(15)를 개방해, 캐리어 가스를 가스 분출체(17)로부터 생성실(2) 내에 분출시킨다. 생성실(2) 내에 도입된 캐리어 가스에 의해, 생성실(2) 내의 압력은 상승한다. 또, 가스 분출체(17)로부터 분출된 캐리어 가스에 의해, 도 2에 나타낸 바와 같이, 원료 입자(P)를 권양할 수 있고, 생성실(2) 내에 부유해, 캐리어 가스 중에 원료 입자(P)가 분산된 에어로졸(도 2에 A로 나타냄)이 형성된다. 생성된 에어로졸(A)은 생성실(2)과 성막실(3)의 압력 차이에 의해, 반송관(6)에 유입되고, 노즐(18)로부터 분사된다. 제3밸브(15)의 개도(開度)를 조절함으로써, 생성실(2)과 성막실(3)의 압력차 및, 에어로졸 A의 형성 상태가 제어된다.
생성실(2)과 성막실(3)의 차압은 특히 한정되지 않고, 예를 들면 10 kPa 이상 180 kPa 이하로 된다. 10 kPa의 차압 미만에서는 성막 속도가 낮고, 실용화에 지장을 초래한다. 한편, 100 kPa를 초과하는 차압으로 하려면, 생성실(2)에 가압에 대한 내압 구조가 필요하다. 즉, 글래스 용기는 가압 용기에는 적합하지 않기 때문에, 내압 구조를 고려한 스테인레스강 용기 등의 채용이 필요하다. 또한, 고압의 차압은 불가능하지 않지만, 고압 가스의 규제를 고려하면, 180 kPa까지의 차압이 실용화의 관점에서 바람직하다.
반송관(6)에 유입한 에어로졸(도 2에 A'로 나타냄)은 생성실(2)과 성막실(3)의 압력차 및 노즐(18)의 개구 지름에 의해서 규정되는 유속을 가지고 분출된다. 타겟(19)의 조사면(190)은, 노즐(18)로부터 분사된 원료 입자(P)의 에어로졸의 조사를 받는다. 조사면(190)과의 충돌 혹은 마찰에 의해 플러스로 대전된 원료 입자(P)는, 조사면(190) 혹은 그 주위의 가스 분자와의 사이에서 방전되고, 캐리어 가스의 플라즈마를 생성시킨다. 원료 입자(P)는, 그 표면이 플라즈마에 의해 스퍼터됨으로써 미세화되고, 이것에 의해 예를 들면 5 nm 이상 25 nm 이하의 나노 사이즈의 미세 입자가 생성된다. 생성된 미세 입자의 상당수는 전하를 띠고 있어, 접지 전위로 접속된 기재(S)를 향해 도 2의 화살표 A1로 나타낸 바와 같이 축선(191)을 따라 그라운드 전위로 접속된 스테이지(7) 상의 기재(S)를 정전기적으로 끌어당길 수 있다. 이들 미세 입자는, 기재(S)로 향해 도달하기까지 성장 혹은 응집하는 경우가 있어도 좋다. 기재(S)의 표면에 도달한 미세 입자는, 기재(S)의 표면에 충돌하고, 기재(S)와의 정전 흡착력도 더해져 기재(S)의 표면에 밀착된다. 이것에 의해 치밀하고 밀착성이 우수한 미립자 막(알루미나 막)이 형성된다.
한편, 대전되지 않은 중성의 원료 입자의 대부분은, 화살표 A2로 나타내는 경로의 가스류에 따라 성막실(3)의 배기구(진공 배관(9)의 단부(91))에 이끌려 기재(S)에 도달되지 않고 성막실(3)의 외부로 배출된다. 따라서, 조대한 입자를 막 중에 혼입시키지 않고, 나노 사이즈의 미세 입자만 기재(S) 상에 퇴적시키는 것이 가능해진다.
게다가, 타겟(19)의 조사면(190)에서 정반사된 원료 입자나, 원료 입자로 스퍼터된 조사면(190)의 구성 물질은, 도 2의 화살표 A3로 나타내는 경로에 비래하고, 기재(S)에 도달하지 않고, 예를 들면 성막실(3)의 내벽면에 부착된다. 따라서, 조대한 원료 입자나 타겟(19)의 구성 재료가 기재(S) 상의 피막 중에 혼입되는 것이 방지된다.
또한, 대전된 원료 입자(P)의 미세 입자가 기재(S)에 도달하면, 기재(S)의 표면에서, 발광을 수반하는 방전 현상이 생기는 경우가 있다. 이 경우에도 플라즈마 중에서의 스퍼터 작용으로 미세 입자가 더 분해되어, 그 입자가 기재 상에 퇴적된다. 이것에 의해, 막의 치밀성 및 밀착성의 새로운 향상을 도모할 수 있게 된다.
스테이지(7)는 스테이지 구동 기구(8)에 의해, 기재(S)의 면내 방향을 따라 소정 속도로 왕복 이동시킨다. 이것에 의해, 기재(S) 표면의 소망으로 하는 영역에 피막을 형성하는 것이 가능해진다. 본 실시형태에서는, 스테이지(7)는 X축 방향 즉 가스의 흐르는 방향과 평행하게 왕복 이동시키기 때문에, 타겟(19)으로부터 멀어짐에 따라서 막 두께가 커지는 두께 분포를 얻을 수 있다. 이것에 의해 성막 후는, 성막 영역에 막 두께 차이에 기인하는 빛의 간섭 무늬가 확인되는 경우가 있다.
도 3은, 비교예에 따른 성막 장치(100)의 개략 구성도이다. 이하, 이 성막 장치(100)를 이용한 성막 방법과 비교하여, 본 실시형태의 성막 방법을 설명한다.
또한, 도 3에서 도 1과 대응하는 부분에 대해서는 동일한 부호를 첨부하여, 여기서는 상세한 설명은 생략한다.
도 3에 나타내는 성막 장치(100)는 타겟(19)을 구비하지 않은 점에서, 본 실시형태의 성막 장치(1)와 상이하다. 즉 비교예에 따른 성막 장치(100)는 노즐(18)이 스테이지(7) 상의 기재(S)와 대향하는 위치에 배치되어 노즐(18)로부터 분사된 에어로졸 A'가 직접 기재(S)의 표면에 조사되도록 구성된다.
비교예에 따른 성막 장치(100)에 의해서 성막된 막의 구조를 도 4에 개략적으로 나타낸다.
비교예에 따른 성막 장치(100)에 의해서 성막된 막(F1)은 기재(S)에 대한 밀착력은 비교적 높기는 하지만, 입자 사이즈가 다른 여러 가지의 원료 입자(P1)가 혼재하고 있기 때문에, 입자 사이에 많은 간극이 형성되어 있다. 이것은, 기재(S)에 직접 에어로졸을 뿌려 성막하는 방법이기 때문에, 초기 입자 사이즈의 원료분이나, 노즐 내면에서의 마찰에 의해 대전된 원료 입자가 기재와의 사이의 방전에 의한 스퍼터 작용으로 생성된 미세분이 동시에 퇴적하기 때문이라고 생각할 수 있다. 이 때문에, 형성되는 막의 치밀도의 향상이 곤란할 뿐만 아니라, 막에 의해서치밀도의 격차가 생기므로, 안정된 막질을 확보할 수 없다.
이것에 비해서, 본 실시형태의 성막 장치(1)를 이용한 성막 방법에 의하면, 에어로졸을 한 번 타겟(19)에 조사하도록 하고 있기 때문에, 원료 입자(P)의 대전 효율을 높일 수 있다. 이것에 의해, 기재에 도달하는 원료 입자 중, 대전된 미세한 원료 입자의 양적 비율이 증가해, 도 5에 나타낸 바와 같이 동일한 나노 사이즈(입경이 예를 들면 5 nm 이상 15 nm 이하)의 입자(P2)를 기재(S) 상에 퇴적시킬 수 있다. 이상과 같이 하여, 기재(S)에 대한 밀착성을 확보하면서, 입자 사이에 간극이 적은, 치밀한 막(F2)을 형성하는 것이 가능해진다.
또 본 실시형태에 의하면, 타겟(19) 및 기재(S) 표면 근방에서 스퍼터 현상에 의해 생성되는 나노 입자가 기재(S) 상에 퇴적되기 때문에, 개개의 입자의 고립 분산성이 높아져, 이것에 의해, 기재(S) 상에 입도 분포가 동일한 막을 형성하는 것이 가능해진다.
성막 레이트의 향상을 도모하기 위해서는, 원료 입자의 대전 효율을 높이거나 캐리어 가스에 방전 전압이 낮은 가스류를 이용하는 것이 적합하다. 방전 전압이 낮을수록 이온의 생성 효율이 높아져, 이것에 의해 원료 입자의 스퍼터 효율이 향상되어, 미세 입자의 생성이 촉진되기 때문이다. 방전 전압이 낮은 가스로서는, 전형적으로는 아르곤이고, 예를 들면 질소 등의 가스와 비교하여, 방전 전압을 낮게 할 수 있다.
또, 원료 입자가 산화물인 경우, 플라즈마 중 이온에 의한 스퍼터 작용에 의해서 산소 결손이 생기기 쉬운 경향이 있다. 이 경우, 형성되는 막의 절연성이 저하되어, 목적으로 하는 절연 내압을 가지는 산화물 박막을 안정하게 형성하는 것이 곤란해진다. 그래서, 캐리어 가스에 산소 등의 산화성 가스를(예를 들면 5% 이상) 혼합하거나 캐리어 가스 그 자체에 해당 산화성 가스를 이용함으로써, 플라즈마의 스퍼터 작용에 의한 산소 결손을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 막 중의 산소 농도가 확보되어 예를 들면, 절연 내압이 우수한 박막을 형성하는 것이 가능해진다.
한편, 캐리어 가스의 압력은, 플라즈마의 생성, 즉 방전의 발생에 영향을 미친다. 가스 성분이 없으면(고진공이면), 플러스 이온과 전자의 공존 상태의 플라즈마는 유지할 수 없다. 그래서 본 실시형태에서는, 성막실(3)의 압력이, 예를 들면, 50 Pa 이상 3 kPa 이하가 되도록, 캐리어 가스의 유량이 설정된다. 이것에 의해 플라즈마의 생성 및 유지가 안정화되어, 균일한 입자 사이즈로 구성된 막을 안정하게 성막하는 것이 가능해진다.
게다가 에어로졸을 생성하기 전에, 생성실(2) 내에서, 원료 입자(P1)를 300℃ 이상으로 진공 가열해도 좋다. 이것에 의해, 원료 입자(P1)의 흡착수 혹은 결합수, 탄산계 흡착의 이탈을 촉진하여, 가스 반송되는 원료 입자(P1)의 농도 및 마찰 대전량을 최적화 할 수 있다. 또, 에어로졸을 생성하는 용기 내에서 원료 입자(P1)의 진공 가열을 실시하기 위해, 상기 이탈 처리 후, 원료 입자(P1)를 대기에 노출하지 않고, 에어로졸을 생성할 수 있다.
[형성막]
박막 전자 디바이스의 실용화에 대해, 피복막의 절연성을 높이는 것은, 적층 디바이스 설계상 중요한 개발 항목이며, 얇고 높은 절연 파괴 전계 강도의 피복막의 형성이 소망되고 있다. 예를 들면 알루미나는, 절연 특성과 low-k(저유전율)를 겸비한 재료로, 그 벌크의 절연 파괴 전계 강도는 100~160 kV/cm이다. 미세 박막 디바이스 제조 등에 대응하기 위해, 알루미나 절연막은 10 ㎛ 이하의 두께로 3 kV 이상의 내전압이 필요하고 있지만, 그 절연 파괴 전계 강도는, 벌크체의 약 20배의 3 MV/cm 이상에 상당한다.
미세한 세라믹스 나노 입자가 치밀하게 결합한 구조는, 결합 계면이 증가함으로써, 벌크체보다 절연 저항이 이론적으로 높아진다고 생각되고 있다. 벌크체보다 높은 절연 파괴 전계 강도를 얻기 위해서는, 나노 입자 구조가 잔존해, 그 나노 입자가 치밀하게 결합한 피복막의 형성이 필요하다. 또, 나노 입자성을 잔존하기 위해서도 그 성막 프로세스의 저온화가 필수이다.
본 실시형태의 성막 방법에 의하면, 상술한 바와 같이, 원료 입자의 에어로졸을 타겟에 조사하여 플라즈마를 생성하고, 방전에 수반하는 스퍼터 작용으로 원료 입자의 대전 및 나노 입자의 미세화를 실현하고 있다. 이것에 의해, 도 5에 나타낸 바와 같이, 나노 사이즈의 결정 입자(P2)의 집합체 막인 피복막(F2)을 얻을 수 있다. 막 중에는 물론, 결정 입자(P2)보다 미세한 입자나, 결정 입자(P2)보다 조금 큰 입자가 혼재하고 있어도 상관 없다. 평균입경 0.5 ㎛의 알루미나 원료 입자로 막 형성을 실시했을 경우, 결정 입자(P2)의 평균입경은 5 nm 이상 25 nm 이하인 것이 확인되었다.
이 때문에, 기재(S) 상에 형성되는 막의 치밀성은, 비교예에 따른 성막 방법에 대해서는 물론, CVD법이나 스퍼터법 등의 다른 박막 형성 방법과 비교해서 손색이 없다. 본 실시형태에 의하면, 벌크체의 10배 이상의 절연 파괴 전계 강도를 가지는 알루미나 막을 형성할 수 있다. 특히, 막 두께 0.5 ㎛에서 3 MV/cm 이상의 절연 파괴 전계 강도를 가지는 알루미나 박막의 형성이 확인되고 있고, 이 값은 벌크체의 20배 빠르다. 게다가, 스퍼터법에 비해, 성막 속도가 20 배속에 상당한다. 또한, 본 실시형태에 의하면, 직류 전기 저항이 1×1011Ω 이상 1×1012Ω 이하의 고저항인 절연막을 안정하게 성막 할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 성막 방법에 의하면, 기재(S)의 표면에 형성되는 피복막(F2)은 기재(S)의 표면에 대한 원료 미립자의 충돌에 의해 얻어지는 기계적인 밀착 작용이라고 하기보다는 오히려, 기재(S)의 표면(혹은 그 표면에 형성된 미립자 막)에 대한 원료 미립자의 정전적인 흡착 작용이 지배적이 된다. 기재(S)의 표면은, 성막 전후에 동일한 표면 성질과 상태를 가져, 따라서 기재(S)의 표면에 원료 미립자와의 충돌에 의해 요철 변형된 엥커부를 형성하지 않고, 밀착성이 우수한 피복막(F2)이 형성된 구조체를 제작하는 것이 가능해진다. 도 6은, 실리콘 기재와 그 위에 형성된 알루미나 미립자 막과의 경계 영역을 나타내는 TEM상이다.
또한, 본 실시형태의 성막 방법으로 형성된 알루미나 박막은, 투명성이 높고, 알루미나가 가지는 고강인성, 열 단열성과 함께, 예를 들면, 건축 산업이나 자동차 산업 등에서의 글래스 소재의 단열 코팅막으로서 적용할 수 있다. 또, 일렉트로닉스 산업, 정보 통신 산업 및 항공·우주 산업 등에서, 칩 부품의 새로운 다운 스캘링을 위해, 고강도이고 얇고 절연 파괴 전압이 높은 알루미나 절연막이 그 외부 코팅에 적용되는 것도 가능하다. 게다가 상기 방법으로 성막되는 질코니아계 박막은 전지 산업 분야에서의 전극막 및 고체 전지의 전극 간의 격벽 형성막에도 적용 가능하다.
실시예
이하, 본 발명의 대표적인 실시예에 대해 설명하지만, 물론, 본 발명은 이들로 한정되지 않는다.
(실시예 1:SUS 기재)
평균 입자 지름 0.5 ㎛의 알루미나분(쇼와전공 제품 AL-160 SG-3) 40 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 300℃의 온도로, 1시간 가열 처리를 실시했다. 그 후, 빠르게 글래스 제 에어로졸화 용기에, 그 알루미나분 40 g을 옮겨 담아 1 Pa 이하까지 진공 배기했다. 가루(粉)의 수분 제거를 촉진하는 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150℃로 가열해, 진공 배기했다.
에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 권양 및 반송의 질소 가스를, 유량계로 조절하여 8 L/min 및 5 L/min를 각각 공급했다. 에어로졸화 용기 내(압력;약 23 kPa)의 알루미나분은 에어로졸화 하여, 가스 반송되어 반송관·노즐(개구 30 mm×0.3 mm)를 통해 타겟(스테인레스강;크기 60 mm 각(角), 두께 0.5 mm)에 조사했다. 노즐로부터 타겟에의 입사도는 60도(타겟에 대해 수직으로부터 60도 기울인 각도. 이하 동일)로 했다. 노즐 선단과 타겟과의 거리(간극)는 8 mm로 했다.
타겟에 조사한 가루는, 28 mm 떨어진 대향하는 스테이지에 장착된 스테인레스강 기재(크기 60 mm 각, 두께 1 mm) 상에 성막했다(성막실 압력;약 170 Pa). 타겟면은 기재에 대해서 60도의 기울기(기재에 대해 수직으로부터 60도 기울인 각도. 이하 동일)로 했다. 기재의 구동 속도를 5 mm/s로 하고, 20 mm의 길이를 250 적층 성막했다(성막 시간은 약 16분). 중심부의 막 두께는 4 ㎛, 폭 약 37 mm, 길이 약 28 mm의 투명 알루미나 막이 형성되었다. 성막 형상은, 간섭 무늬가 주위에 보이는 사다리꼴 형상이었다. 막질은 치밀하고, 스테인레스강 기재와의 밀착력이 강한 막(HB의 연필로 문질러도 박리 없음)이었다.
형성한 알루미나 막의 직류 전기 저항을 측정했는데, 5×1011Ω의 전기 저항을 나타냈다. 막 두께 4 ㎛에서 체적 저항율은 1.2×1015Ωcm가 되었다. 이것은 알루미나 도자기(벌크체;1014Ωcm 이상 1015Ωcm 미만)의 값을 넘는 것이었다.
(실시예 2:Si 기재)
평균 입자 지름 0.5 ㎛의 알루미나분(쇼와전공 제품 AL-160 SG-3) 50 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 300℃의 온도로, 1시간 가열 처리를 실시했다. 그 후, 빠르게 글래스 제 에어로졸화 용기에, 그 알루미나분 50 g을 옮겨 담아 2 Pa 이하까지 진공 배기했다. 가루의 수분 제거를 촉진하는 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150℃로 가열해, 진공 배기했다. 에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 권양 및 반송의 질소 가스를, 유량계로 조절하여 8 L/min 및 10 L/min를 각각 공급했다. 에어로졸화 용기 내(압력;약 33 kPa)의 알루미나분은 에어로졸화 하여, 가스 반송되어 반송관·노즐(개구 30 mm×0.3 mm)을 통해 타겟(스테인레스강;크기 60 mm 각, 두께 0.5 mm)에 조사했다. 노즐로부터 타겟에의 입사도는 60도로 했다. 노즐 선단과 타겟과의 거리(간극)는 8 mm로 했다.
타겟에 조사한 가루는, 28 mm 떨어진 대향하는 스테이지에 장착된 Si 기재(크기 2 인치 웨이퍼의 반, 두께 0.5 mm) 상에 성막했다(성막실 압력;약 250 Pa). 타겟면은 기재에 대해서 60도의 기울기로 했다. 기재의 구동 속도를 5 mm/s로 하고, 30 mm의 길이를 25 적층 성막했다(성막 시간은 약 2.5분). 중심부의 막 두께는 0.7 ㎛, 폭 약 30 mm, 길이 약 30 mm의 투명 알루미나 막이 형성되었다. 성막 형상은, 간섭 무늬가 주위에 보이는 사다리꼴 형상이었다. 막질은 치밀하고, Si 기재와의 밀착력이 강한 막(HB의 연필로 문질러도 박리 없음)이었다.
형성한 알루미나 막의 절연 파괴 전계 강도를 측정했는데, 중심부(두께 0.7 ㎛)에서는, 200 V의 전압 인가에서도 절연 파괴가 일어나지 않았다. 주위(막 두께 0.55 ㎛) 에서는, 150 V 인가 시에 절연 파괴를 일으키는 것을 알 수 있었다. 알루미나 막의 절연 파괴 전계 강도는, 200 V/7×10-5cm=2.7MV/cm로 산출되었다. 이것은 알루미나 도자기(벌크체:100kV/cm에서 160 kV/cm)의 값의 10배 이상에 상당한다.
(실시예 3:Cu 기재)
평균 입자 지름 0.5 ㎛의 알루미나분(쇼와전공 제품 AL-160 SG-3) 40 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 300℃의 온도로, 1시간 가열 처리를 실시했다. 그 후, 빠르게 글래스 제 에어로졸화 용기에, 그 알루미나분 40 g을 옮겨 담아 1 Pa 이하까지 진공 배기했다. 가루의 수분 제거를 촉진하는 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150℃로 가열하여, 진공 배기했다.
에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 권양 및 반송의 질소 가스를, 유량계로 조절하여 8 L/min 및 5 L/min를 각각 공급했다. 에어로졸화 용기 내(압력;약 22 kPa)의 알루미나분은 에어로졸화 하여, 가스 반송되어 반송관·노즐(개구 30 mm×0.3 mm)를 통해 타겟(스테인레스강;크기 60 mm 각, 두께 0.5 mm)에 조사했다. 노즐로부터 타겟에의 입사도는 60도로 했다. 노즐 선단과 타겟과의 거리(간극)는 8 mm로 했다.
타겟에 조사한 가루는, 28 mm 떨어진 대향하는 스테이지에 장착된 구리 기재(銅基材)(크기 60 mm 각, 두께 1 mm) 상에 성막했다(성막실 압력;약 160 Pa). 타겟면은 기재에 대해서 60도의 기울기로 했다. 기재의 구동 속도를 5 mm/s로 하고, 20 mm의 길이를 250 적층 성막했다(성막 시간은 약 16분). 중심부의 막 두께는 4 ㎛, 폭 약 37 mm, 길이 약 28 mm의 투명 알루미나 막이 형성되었다. 성막 형상은, 간섭 무늬가 주위에 보이는 사다리꼴 형상이었다.
막질은 치밀하고, 구리 기재와의 밀착력이 강한 막(HB의 연필로 문질러도 박리 없음)이었다. 형성한 알루미나 막의 직류 전기 저항을 측정했는데, 3×1011Ω의 전기 저항을 나타냈다.
(실시예 4:슬라이드 글래스 기재)
평균 입자 지름 0.5 ㎛의 알루미나분(쇼와전공 제품 AL-160 SG-3) 40 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 300℃의 온도로, 1시간 가열 처리를 실시했다. 그 후, 빠르게 글래스 제 에어로졸화 용기에, 그 알루미나분 40 g을 옮겨 담아 1 Pa 이하까지 진공 배기했다. 가루의 수분 제거를 촉진하는 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150℃로 가열하여, 진공 배기했다.
에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 권양 및 반송의 질소 가스를, 유량계로 조절하여 8 L/min 및 5 L/min를 각각 공급했다. 에어로졸화 용기 내(압력;약 22 kPa)의 알루미나분은 에어로졸화 하여, 가스 반송되어 반송관·노즐(개구 30 mm×0.3 mm)를 통해 타겟(스테인레스강;크기 60 mm 각, 두께 0.5 mm)에 조사했다. 노즐로부터 타겟에의 입사도는 60도로 했다. 노즐 선단과 타겟과의 거리(간극)는 8 mm로 했다.
타겟에 조사한 가루는, 28 mm 떨어진 대향하는 스테이지에 장착된 슬라이드 글래스 기재(크기 50 mm×70 mm, 두께 1 mm) 상에 성막했다(성막실 압력;약 160 Pa). 타겟면은 기재에 대해서 60도의 기울기로 했다. 기재의 구동 속도를 5 mm/s로 하고, 20 mm의 길이를 250 적층 성막했다(성막 시간은 약 16분). 중심부의 막 두께는 2 ㎛, 폭 약 37 mm, 길이 약 28 mm의 투명 알루미나 막이 형성되었다. 성막 형상은, 간섭 무늬가 주위에 보이는 사다리꼴 형상이었다.
막질은 치밀하고, 슬라이드 글래스 기재와의 밀착력이 강한 막(HB의 연필로 문질러도 박리 없음)이었다.
(실시예 5:SUS 블록 기재)
평균 입자 지름 0.5 ㎛의 알루미나분(쇼와전공 제품 AL-160 SG-3) 50 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 300℃의 온도로, 1시간 가열 처리를 실시했다. 그 후, 빠르게 글래스 제 에어로졸화 용기에, 그 알루미나분 50 g을 옮겨 담아 1 Pa 이하까지 진공 배기했다. 가루의 수분 제거를 촉진하는 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150℃로 가열하여, 진공 배기했다.
에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 권양 및 반송의 질소 가스를, 유량계로 조절하여 8 L/min 및 10 L/min를 각각 공급했다. 에어로졸화 용기 내(압력;약 28 kPa)의 알루미나분은 에어로졸화 하여, 가스 반송되어 반송관·노즐(개구 30 mm×0.3 mm)를 통해 타겟(스테인레스강;크기 60 mm 각, 두께 0.5 mm)에 조사했다. 노즐로부터 타겟에의 입사도는 60도로 했다. 노즐 선단과 타겟과의 거리(간극)는 8 mm로 했다.
타겟에 조사한 가루는, 15 mm 떨어진 대향하는 스테이지에 장착된 스테인레스강 기재(크기 30 mm 각, 두께 10 mm) 상에 성막했다(성막실 압력;약 230 Pa). 타겟면은 기재에 대해서 60도의 기울기로 했다. 기재의 구동 속도를 1 mm/s로 하고, 30 mm의 길이를 50 적층 성막했다(성막 시간은 약 25분).
그 후, 에어로졸화 용기를 한 번 대기로 되돌려, 대기 중 300℃의 온도로, 1시간 가열 처리를 가한 동일한 알루미나분 50 g을 에어로졸화 용기에 추가 차지하여, 재차 150℃ 가열함과 동시에, 1 Pa까지 진공 배기했다.
에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 권양 및 반송의 질소 가스를, 유량계로 조절하여 동일하게 8 L/min 및 10 L/min를 각각 공급했다. 에어로졸화 용기 내(압력;약 28 kPa)의 알루미나분은 에어로졸화 하여, 가스 반송되어 반송관·노즐(개구 30 mm×0.3 mm)를 통해 신규 타겟(스테인레스강;크기 60 mm 각, 두께 0.5 mm)에 조사했다. 노즐로부터 타겟에의 입사도는 60도로 했다. 노즐 선단과 타겟과의 거리(간극)는 8 mm로 했다.
타겟에 조사한 가루는, 15 mm 떨어진 대향하는 스테이지에 장착된 동일한 스테인레스강 기재(크기 30 mm 각, 두께 10 mm) 상에 성막했다(성막실 압력;약 230 Pa). 타겟면은 기재에 대해서 60도의 기울기로 했다. 기재의 구동 속도를 1 mm/s로 하고, 30 mm의 길이를 50 적층 성막했다(성막 시간은 약 25분 , 합계 50분).
중심부의 막 두께는 11 ㎛로, 30 mm×30 mm의 기재 전면에의 알루미나 막이 형성되었다. 막질은 치밀하고, 스테인레스강 기재와의 밀착력이 강한 막(HB의 연필로 문질러도 박리 없음)이었다. 형성한 알루미나 막의 직류 전기 저항을 측정했는데, 1×1012Ω의 전기 저항을 나타냈다.
(실시예 6:AlN, Cu 기재)
평균 입자 지름 1 ㎛의 질화알루미늄분(토크야마 제품) 30 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 800℃의 온도로, 5시간 가열 처리를 실시했다. 그 후, 빠르게 글래스 제 에어로졸화 용기에, 그 질화알루미늄분 30 g을 옮겨 담아 1 Pa 이하까지 진공 배기했다. 가루의 수분 제거를 촉진하는 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150℃로 가열하여, 진공 배기했다.
에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 권양 및 반송의 질소 가스를, 유량계로 조절하여 5 L/min 및 15 L/min를 각각 공급했다. 에어로졸화 용기 내(압력;약 30 kPa)의 질화알루미늄분은 에어로졸화 하여, 가스 반송되어 반송관·노즐(개구 30 mm×0.3 mm)를 통해 타겟(스테인레스강;크기 60 mm 각, 두께 0.5 mm)에 조사했다. 노즐로부터 타겟에의 입사도는 60도로 했다. 노즐 선단과 타겟과의 거리(간극)는 8 mm로 했다.
타겟에 조사한 가루는, 28 mm 떨어진 대향하는 스테이지에 장착된 구리 기재(크기 60 mm 각, 두께 1 mm) 상에 성막했다(성막실 압력;약 250 Pa). 타겟면은 기재에 대해서 60도의 기울기로 했다. 기재의 구동 속도를 1 mm/s로 하고, 30 mm의 길이를 55 적층 성막했다(성막 시간은 약 28분). 중심부의 막 두께는 2 ㎛, 흑갈색 질화알루미늄 막이 형성되었다. 막질은 치밀하고, 구리 기재와의 밀착력이 강한 막(HB의 연필로 문질러도 박리 없음)이었다.
(실시예 7:환 노즐)
평균 입자 지름 0.5 ㎛의 알루미나분(쇼와전공 제품 AL-160 SG-3) 40 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 300℃의 온도로, 1시간 가열 처리를 실시했다. 그 후, 빠르게 글래스 제 에어로졸화 용기에, 그 알루미나분 40 g을 옮겨 담아 1 Pa 이하까지 진공 배기했다. 가루의 수분 제거를 촉진하는 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150℃로 가열하여, 진공 배기했다.
에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 권양 및 반송의 질소 가스를, 유량계로 조절하여 8 L/min 및 12 L/min를 각각 공급했다. 에어로졸화 용기 내(압력;약 52 kPa)의 알루미나분은 에어로졸화 하여, 가스 반송되어 반송관·노즐(Φ1.6 mm의 개구를 가지는 환 노즐)을 통하고, 타겟(스테인레스강;크기 60 mm 각, 두께 0.5 mm)에 조사했다. 노즐로부터 타겟에의 입사도는 65도로 했다. 노즐 선단과 타겟과의 거리(간극)는 8 mm로 했다.
타겟에 조사한 가루는, 28 mm 떨어진 대향하는 스테이지에 장착된 구리 기재(크기 50 mm×70 mm, 두께 1 mm) 상에 성막했다(성막실 압력;약 240 Pa). 타겟면은 기재에 대해서 65도의 기울기로 했다. 기재의 구동 속도를 2 mm/s로 하고, X축 방향에 30 mm의 길이로 2회 및 Y축 방향에 5 mm의 길이로 1회를 6번 반복해, 그 반복 성막을 3회 더 반복했다(성막 시간은 약 11분). 중심부의 막 두께는 3 ㎛, 폭 약 35 mm, 길이 약 38 mm의 투명 알루미나 막이 형성되었다.
막질은 치밀하고, 구리 기재와의 밀착력이 강한 막(HB의 연필로 문질러도 박리 없음)이었다. 형성한 알루미나 막의 직류 전기 저항을 측정했는데, 2×1011Ω의 전기 저항을 나타냈다.
(실시예 8:Cu타겟)
평균 입자 지름 0.5 ㎛의 알루미나분(쇼와전공 제품 AL-160 SG-3) 30 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 300℃의 온도로, 1시간 가열 처리를 실시했다. 그 후, 빠르게 글래스 제 에어로졸화 용기에, 그 알루미나분 30 g을 옮겨 담아 1 Pa 이하까지 진공 배기했다. 가루의 수분 제거를 촉진하는 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150℃로 가열하여, 진공 배기했다.
에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 권양 및 반송의 질소 가스를, 유량계로 조절하여 8 L/min 및 5 L/min를 각각 공급했다. 에어로졸화 용기 내(압력;약 22 kPa)의 알루미나분은 에어로졸화 하여, 가스 반송되어 반송관·노즐(개구 30 mm×0.3 mm)를 통해 타겟(구리;크기 60 mm 각, 두께 0.5 mm)에 조사했다. 노즐로부터 타겟에의 입사도는 60도로 했다. 노즐 선단과 타겟과의 거리(간극)는 10 mm로 했다.
타겟에 조사한 가루는, 28 mm 떨어진 대향하는 스테이지에 장착된 구리 기재(크기 50 mm×70 mm, 두께 1 mm) 상에 성막했다(성막실 압력;약 160 Pa). 타겟면은 기재에 대해서 60도의 기울기로 했다. 기재의 구동 속도를 5 mm/s로 하고, 20 mm의 길이를 250 적층 성막했다(성막 시간은 약 16분). 중심부의 막 두께는 4 ㎛, 폭 약 37 mm, 길이 약 28 mm의 투명 알루미나 막을 형성할 수 있었다. 성막 형상은, 간섭 무늬가 주위에 보이는 사다리꼴 형상이었다.
막질은 치밀하고, 구리 기재와의 밀착력이 강한 막(HB의 연필로 문질러도 박리 없음)이었다. 형성한 알루미나 막의 직류 전기 저항을 측정했는데, 3×1011Ω의 전기 저항을 나타냈다.
(실시예 9:알루미나 타겟)
평균 입자 지름 0.5 ㎛의 알루미나분(쇼와전공 제품 AL-160 SG-3) 60 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 300℃의 온도로, 1시간 가열 처리를 실시했다. 그 후, 빠르게 글래스 제 에어로졸화 용기에, 그 알루미나분 60 g을 옮겨 담아 1 Pa 이하까지 진공 배기했다. 가루의 수분 제거를 촉진하는 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150℃로 가열하여, 진공 배기했다.
에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 권양 및 반송의 질소 가스를, 유량계로 조절하여 8 L/min 및 5 L/min를 각각 공급했다. 에어로졸화 용기 내(압력;약 22 kPa)의 알루미나분은 에어로졸화 하여, 가스 반송되어 반송관·노즐(개구 30 mm×0.3 mm)를 통해 타겟(알루미나;크기 60 mm 각, 두께 0.5 mm)에 조사했다. 노즐로부터 타겟에의 입사도는 60도로 했다. 노즐 선단과 타겟과의 거리(간극)는 10 mm로 했다.
타겟에 조사한 가루는, 35 mm 떨어진 대향하는 스테이지에 장착된 스테인레스(크기 50 mm×70 mm, 두께 1 mm) 상에 성막했다(성막실 압력;약 160 Pa). 타겟면은 기재에 대해서 65도의 기울기로 했다. 기재의 구동 속도를 1 mm/s로 하고, X축 방향으로 5 mm의 길이 및 Y축 방향으로 10 mm의 길이를 200회 반복 적층 성막했다(성막 시간은 약 24분). 중심부의 막 두께는 2 ㎛, 폭 약 40 mm, 길이 약 25 mm의 투명 알루미나 막이 형성되었다.
성막 속도는, 타겟으로 스테인레스강을 이용한 실시예 1과 비교해 및 1/8으로 저하되지만, 막질은 치밀하고, 구리 기재와의 밀착력이 강한 막(HB의 연필로 문질러도 박리 없음)이었다. 형성한 알루미나 막의 직류 전기 저항을 측정했는데, 1×1011Ω의 전기 저항을 나타냈다.
(비교예 1)
평균 입자 지름 0.5 ㎛의 알루미나분(쇼와전공 제품 AL-160 SG-3) 90 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 300℃의 온도로, 1시간 가열 처리를 실시했다. 그 후, 빠르게 글래스 제 에어로졸화 용기에, 그 알루미나분 90 g을 옮겨 담아 1 Pa 이하까지 진공 배기했다. 가루의 수분 제거를 촉진하는 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150℃로 가열하여, 진공 배기했다.
에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 권양 및 반송의 질소 가스를, 유량계로 조절하여 20 L/min 및 20 L/min를 각각 공급했다. 에어로졸화 용기 내(압력;약 94 kPa)의 알루미나분은 에어로졸화 하여, 가스 반송되어 반송관·노즐(개구 30 mm×0.3 mm)를 통해 스테인레스강 기재(크기 60 mm 각, 두께 0.5 mm) 상에 성막했다(성막실 압력;약 450 Pa). 노즐로부터 기재에의 입사도는 60도, 노즐 선단과 기재와의 거리는 19 mm로 했다. 기재의 구동 속도를 1 mm/s로 하고, 40 mm의 길이를 80 적층 성막했다(성막 시간은 약 54분). 중심부의 막 두께는 27 ㎛, 폭 약 30 mm, 길이 약 40 mm의 백색 투명 알루미나 막이 형성되었다.
성막 속도는 0.5 ㎛/min이며, 막질은 치밀하고, 스테인레스강 기재와의 밀착력이 강한 막(HB의 연필로 문질러도 박리 없음)이었다.
형성한 알루미나 막의 직류 전기 저항을 측정했는데, 막의 장소에 의해 불균형이 크고, 103Ω~1010Ω의 전기 저항을 나타내고, 절연막으로서는 적합하지 않은 막이었다.
(비교예 2)
평균 입자 지름 0.5 ㎛의 알루미나분(쇼와전공 제품 AL-160 SG-3) 90 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 300℃의 온도로, 1시간 가열 처리를 실시했다. 그 후, 빠르게 글래스 제 에어로졸화 용기에, 그 알루미나분 90 g을 옮겨 담아 1 Pa 이하까지 진공 배기했다. 가루의 수분 제거를 촉진하는 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150℃로 가열하여, 진공 배기했다.
에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 권양 및 반송의 질소 가스를, 유량계로 조절하여 16 L/min 및 16 L/min를 각각 공급했다. 에어로졸화 용기 내(압력;약 76 kPa)의 알루미나분은 에어로졸화 하여, 가스 반송되어 반송관·노즐(개구 30 mm×0.3 mm)를 통해 스테인레스강 기재(크기 60 mm 각, 두께 0.5 mm) 상에 성막했다(성막실 압력;약 370 Pa). 노즐로부터 기재에의 입사도는 60도, 노즐 선단과 기재와의 거리는 19 mm로 했다. 기재의 구동 속도를 1 mm/s로 하고, 40 mm의 길이를 40 적층 성막했다(성막 시간은 약 27분). 중심부의 막 두께는 21 ㎛, 폭 약 30 mm, 길이 약 40 mm의 백색 투명 알루미나 막이 형성되었다.
성막 속도는 0.8 ㎛/min이며, 막질은 치밀하고, 스테인레스강 기재와의 밀착력이 강한 막(HB의 연필로 문질러도 박리 없음)이었다.
형성한 알루미나 막의 직류 전기 저항을 측정했는데, 막의 장소에 의해 불균형이 크고, 103Ω~108Ω의 전기 저항을 나타내고, 절연막으로서는 적합하지 않은 막이었다.
[실험예]
계속해서, 본 실시형태의 실험예에 대해 설명한다.
본 실험예에서는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 노즐(18)로부터 분출되는 에어로졸의 타겟(19)에의 입사각(이하, 각도 α라고 함)과 스테이지(7) 상의 기재(S)에 대한 타겟 조사면의 각도(이하, 각도 β라고 함)를 각각 다르게 하여 복수의 알루미나 막의 샘플을 제작하여 각 샘플의 막 두께 및 절연성을 평가했다. 실험의 결과를 표 1에 나타낸다.
또한, 실험에서는, 노즐(18)로부터의 에어로졸의 분사 방향을 X축 방향으로, 스테이지(7)(기재(S))의 표면을 XY 평면에 각각 평행으로 설정하여, 각도 α를, 타겟(19) 표면의 법선 방향과 X축 방향과 이루는 각, 각도 β를, 스테이지(7)(기재(S)) 표면의 법선 방향(Z축 방향)과 타겟(19) 표면과 이루는 각으로 각각 설정했다. 노즐(18)과 타겟(19) 표면과의 거리(NT)를 13 mm, 기재(S) 표면과 타겟(19) 표면과의 Z축 방향에 따른 수직 거리(TS)를 32 mm로 하여, 타겟(19)에는 20 mm×7 mm의 스테인레스강(SUS304) 제 판재를, 기재(S)에는 실리콘 웨이퍼를, 원료 분말에는 평균입경 0.4 ㎛의 알루미나 입자를, 캐리어 가스에는 질소 가스를 각각 이용했다. 에어로졸 생성실과 성막실과의 사이의 차압은 26 kPa~30 kPa(유량 약 20 L/min)로 했다.
Figure pat00001
절연성은 2 단계로 평가했다. 「×」는 소정의 절연 파괴 전계 강도 또는 직류 전기 저항(0.2 MV/cm 이상, 또는, 1×109Ω 이상)을 얻을 수 없었던 것, 「○」는 상기 소정의 절연 파괴 전계 강도 또는 직류 전기 저항을 얻을 수 있던 것을 각각 나타낸다. 또한, 절연성 및 막 두께의 측정에는 각각, 「디지털 일렉트로미터 8252」(ADCMT 제품) 및 주사형 전자현미경(히타찌 제작소 제품)을 이용했다.
표 1에 나타낸 바와 같이, α 및 β가 모두 45도 이상 65도 이하인 샘플 2~4에 대해서는, 절연성이 우수한 알루미나 막을 얻을 수 있었다. 또, 샘플 2~4에 대해서는, 각각 200, 410 및 370[nm/min]라고 하는 비교적 높은 성막 레이트를 얻을 수 있었다.
한편, α 및 β가 70도 및 30도의 샘플 1, 5에 대해서는, 절연성이 모두 나쁘고, 샘플 1에 관해서는, 기재 표면의 스퍼터 작용에 의해서 막 형성이 곤란했다.
본 실험예에서는, α 및 β가 공통의 각도로 설정되었지만, α 및 β가 서로 다른 각도로 설정되어도 좋다. 예를 들면, α=40도 및 β=60도의 조건으로, 절연성이 양호한 알루미나 막을 얻을 수 있는 것이 확인되었다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 여러 가지의 변경이 가능하다.
예를 들면 이상의 실시형태에서는, 노즐로부터의 에어로졸의 분사 방향 및 기재의 면내 방향은 각각 수평방향으로 설정되었지만, 이것에 한정되지 않고, 수평방향에 대해서 수직 혹은 경사 방향으로 설정되어도 좋다.
1: 성막 장치
2: 생성실
3: 성막실
6: 반송관
7: 스테이지
18: 노즐
19: 타겟

Claims (8)

  1. 전기 절연성 원료 입자를 수용한 밀폐 용기에 가스를 도입하는 것에 의해서, 상기 원료 입자의 에어로졸을 생성하고,
    상기 밀폐 용기에 접속된 반송관을 통해 상기 밀폐 용기보다 저압으로 유지된 성막실로 상기 에어로졸을 반송하고,
    상기 반송관의 선단에 장착된 노즐로부터, 상기 성막실에 설치된 타겟을 향하여 상기 에어로졸을 분사하고, 상기 원료 입자를 상기 타겟에 충돌시킴으로써, 상기 원료 입자를 플러스로 대전시키고,
    대전된 상기 원료 입자의 방전에 의해서, 상기 원료 입자의 미세 입자를 생성하고,
    상기 미세 입자를 상기 성막실에 설치된 기재 상에 퇴적시키는, 성막 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 원료 입자를 상기 기재 상에 퇴적시키는 공정에서는, 상기 에어로졸이 조사되는 상기 타겟의 조사면을 통과하고, 또한 상기 조사면과 평행한 축선 상에 배치된 상기 기재를, 상기 기재의 면내 방향으로 왕복 이동시키는, 성막 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 타겟으로서 도전 재료를 이용하는, 성막 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 원료 입자로서 알루미나 미립자 또는 질화알루미늄 미립자를 이용하는, 성막 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스로서 질소, 아르곤 및 산소 중 어느 1종 또는 이들 2종 이상의 혼합 가스를 이용하는, 성막 방법.
  6. 원료 입자의 에어로졸을 생성하는 것이 가능하도록 구성된 생성실,
    상기 생성실보다 저압으로 유지되는 것이 가능하도록 구성된 성막실,
    상기 생성실과 상기 성막실 사이를 접속하고, 선단부에 상기 에어로졸을 분사하는 노즐을 가지는 반송관,
    상기 성막실에 배치되고, 상기 노즐로부터 분사된 상기 에어로졸의 조사를 받는 조사면을 가지고, 상기 조사면과의 충돌에 의해 상기 원료 입자를 플러스로 대전시키는 타겟, 및
    상기 조사면을 통과하고, 또한 상기 조사면과 평행한 축선 상에 배치되고, 대전된 상기 원료 입자의 방전에 의해서 생성되는 상기 원료 입자의 미세 입자가 퇴적하는 기재를 지지하는 스테이지,
    를 구비하는, 성막 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 타겟은 도전성 재료로 구성되는, 성막 장치.
  8. 기재, 및
    상기 기재의 표면에 퇴적되고, 평균입경이 5 nm 이상 25 nm 이하의 결정 입자로 구성된 전기 절연성 피복막,
    을 구비하는, 구조체.
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