WO2012124047A1 - 成膜装置 - Google Patents

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forming apparatus
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容征 織田
白幡 孝洋
章男 吉田
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Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
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    • C23C16/45595Atmospheric CVD gas inlets with no enclosed reaction chamber

Definitions

  • the present invention relates to a film forming apparatus for forming a thin film, and particularly relates to a film forming apparatus capable of forming a thin film on a substrate by spraying mist onto the substrate.
  • a step of forming a thin film on a substrate is executed.
  • a thin film is formed on a substrate by spraying a raw material mist on the substrate (see Patent Document 1).
  • a raw material mist injected from an ejection nozzle is sprayed on a substrate, and a thin film is formed on the substrate.
  • the ejection nozzle includes a large-volume gas reservoir, an ejection section having an ejection port having a flat cross-sectional shape, and a mist supply pipe.
  • the ejection nozzle is installed so that the ejection direction of the raw material mist is perpendicular to the direction parallel to the plane of the substrate.
  • the raw material mist is supplied from a mist supply port provided in the gas reservoir, and the raw material mist is ejected from an injection port having a smaller cross-sectional area than the supply port, thereby making the raw material mist uniform. ing.
  • the technique according to Patent Document 1 requires a mist supply port having a large cross-sectional area in order to enable uniform injection of the raw material mist.
  • the opening area of the injection port is determined to be a predetermined size, and the area of the mist supply port needs to be sufficiently larger than the opening area of the injection port.
  • the mist is applied to an injection port having a flat cross-sectional shape. It is necessary to provide a large number of thick pipes for supply in the gas reservoir.
  • the technique according to Patent Document 1 has a problem that the structure around the ejection nozzle is enlarged. That is, in the technique according to Patent Document 1, there is a limitation that the total opening area of the mist supply port must be sufficiently increased according to the opening area of the injection port, and it is difficult to simplify the configuration of the ejection nozzle. It was. Further, due to the enlargement of the configuration, the maintainability around the ejection nozzle is deteriorated, the assembly of the ejection nozzle is complicated, and the manufacturing cost is further increased.
  • the present invention provides a film forming apparatus capable of preventing the enlargement of the configuration around the nozzle for mist injection while maintaining uniform mist ejection to the substrate on which film formation is performed. Objective.
  • a film forming apparatus performs film formation using a mist generator that generates mist as a film forming raw material, and the mist generated by the mist generator.
  • a mist injection nozzle that injects into the substrate, and the mist injection nozzle is formed in the body portion having a hollow portion, and the mist generated by the mist generator is formed in the body portion.
  • a mist supply port that supplies the mist to the inside of the hollow portion, a first injection port that is formed in the main body portion and injects the mist of the hollow portion to the outside, and is formed outside the main portion, and the mist is injected into the first portion.
  • At least one carrier gas supply port for supplying a carrier gas to the mouth into the hollow portion, and a shower plate disposed in the hollow portion and formed with a plurality of holes.
  • Department The shower plate is divided into a first space connected to the carrier gas supply port and a second space connected to the first injection port, and the mist supply port is The main body is formed so as to be connected to the second space.
  • a film forming apparatus is a mist generator that generates a mist that is a raw material for film formation, and for mist injection that injects the mist generated by the mist generator onto a substrate on which a film is formed.
  • a nozzle, and the mist injection nozzle includes a main body having a hollow portion, a mist supply port formed in the main body and supplying the mist generated by the mist generator into the hollow portion.
  • a first injection port that is formed in the main body portion and injects the mist of the hollow portion to the outside, and a carrier gas that is formed outside the main portion and carries the mist to the first injection port is hollow.
  • At least one carrier gas supply port that is supplied into the part, and a shower plate that is arranged in the hollow part and has a plurality of holes, and the hollow part is provided with the shower plate.
  • a first space connected to the carrier gas supply port and a second space connected to the first injection port, and the mist supply port is connected to the second space.
  • the carrier gas supplied and diffused in the first space is made uniform by passing through the shower plate and flows into the second space.
  • the mist supplied and staying in the second space is rectified and uniformed by the carrier gas, propagated (pushed away) to the first injection port, and the uniformed mist together with the carrier gas. , And can be ejected from the first ejection port toward the substrate.
  • a uniform mist on the substrate a desired thin film can be uniformly formed on the upper surface of the substrate.
  • the shower plate due to the presence of the shower plate, uniform mist can be injected from the first injection port without increasing the opening area or number of the mist supply ports. Therefore, the opening area and number of the mist supply ports can be reduced, and the enlargement of the configuration around the mist injection nozzle can be prevented. Therefore, the maintainability around the mist ejection nozzle is improved, the assembly of the mist ejection nozzle is simplified, and the manufacturing cost can be reduced.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a film forming apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a plan view showing a configuration of a shower plate 7.
  • 3 is a cross-sectional view illustrating a nozzle configuration that is a comparison target of the mist injection nozzle 1 according to Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a film forming apparatus according to a third embodiment. 6 is a perspective view showing an outline of an external configuration of a mist injection nozzle 1 according to Embodiment 3.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a film forming apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a plan view showing a configuration of a shower plate 7.
  • 3 is a cross-sectional view illustrating a nozzle configuration that is a comparison target of the mist injection nozzle 1 according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 6 is a cross-section
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration of a film forming apparatus according to Embodiment 4.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing another configuration example of the film forming apparatus according to Embodiment 4.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing another configuration example of the film forming apparatus according to Embodiment 4.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing another configuration example of the film forming apparatus according to Embodiment 4.
  • FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration of a film forming apparatus according to a fifth embodiment. 6 is a plan view showing a schematic configuration of a film forming apparatus according to Embodiment 5.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration of a film forming apparatus according to a sixth embodiment.
  • 7 is a plan view showing a schematic configuration of a film forming apparatus according to Embodiment 6.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a film forming apparatus according to a seventh embodiment.
  • the present invention relates to a film forming apparatus used when forming a thin film on a substrate.
  • the film forming apparatus according to the present invention has a mist injection nozzle for injecting a thin film raw material mist to the substrate, and forms a thin film on the substrate by the mist injection.
  • a thin film is not formed on the substrate by exposing the vaporized gas to the substrate, but a liquid “mist” is sprayed on the substrate to A thin film is formed.
  • the liquid “mist” means a droplet having a particle size of 100 ⁇ m or less.
  • the lower limit of the particle size of the “mist” is not particularly limited as long as it is not gas but liquid. However, for example, the lower limit of the “mist” is about 0.1 ⁇ m.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an external configuration of a mist injection nozzle 1 provided in the film forming apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 1 coordinate axes XYZ are also shown.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the entire film forming apparatus.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the configuration of FIG. 1 when viewed from the Y direction.
  • the mist generator 2 various pipes 3, 4, 5, 6, the mist supply port 5a, the carrier gas supply port 6a, and the first injection port shown in FIG. Illustration of 8 is omitted.
  • FIG. 2 the XZ coordinate system is also shown.
  • the mist injection nozzle 1 is positioned above the substrate 100 in order to form a thin film on the rectangular substrate 100 having a side of 1 m or more.
  • the mist injection nozzle 1 injects mist, which is a film forming raw material, onto the upper surface of the substrate 100.
  • the substrate 100 is moved in the horizontal direction while performing the injection.
  • the mist injection accompanying the movement the mist can be sprayed over the entire upper surface of the substrate 100, and as a result, a uniform thin film can be formed over the entire upper surface of the substrate 100.
  • the substrate 100 is heated to the film forming temperature. Further, the distance between the upper surface of the substrate 100 and the end of the mist injection nozzle 1 in the mist injection is, for example, about several tens of mm or less.
  • the film forming apparatus includes a mist injection nozzle 1 and a mist generator 2.
  • the nozzle 1 for mist injection is comprised by the main-body part 1A which has the hollow part 1H.
  • the main body 1A has a short width in the X direction (for example, about several centimeters) and a long depth in the Y direction (slightly longer than the dimension of the substrate 100 in the Y direction). 1 m or more), and the height in the Z direction is slightly higher (for example, about 10 to 20 cm), and has a substantially rectangular parallelepiped outline appearance.
  • the main body 1A may be made of stainless steel, for example, but may be made of aluminum from the viewpoint of weight reduction. In the case of aluminum, it is desirable to perform coating in order to improve the corrosion resistance of the main body 1A.
  • a mist supply port 5a, a carrier gas supply port 6a, and an injection port (which can be grasped as a first injection port) 8 are formed in the main body 1A.
  • the mist supply port 5a is provided on the side wall of the main body 1A, and serves as a mist inlet for supplying the mist generated by the mist generator 2 into the hollow portion 1H of the main body 1A. As shown in FIG. 2, in the present embodiment, the mist generated by the mist generator 2 reaches the mist supply port 5a through the mist pipe 5, and enters the inside of the main body 1A from the mist supply port 5a. Supplied.
  • the number of the mist supply ports 5a may be one, or two or more mist supply ports 5a may be provided along the Y direction on the side wall of the main body 1A, but the configuration of the mist injection nozzle 1 is simplified. From the viewpoint of making it easier, the number of mist supply ports 5a is preferably smaller. Further, according to the number of mist supply ports 5a, naturally, mist pipes 5 for connecting the mist supply ports 5a and the mist generator 2 are respectively provided.
  • the opening area of the mist supply port 5a and the opening area of the mist pipe 5 are too small, the mist may be clogged. Therefore, the opening area of the mist supply port 5a and the opening area of the mist pipe 5 need only be large enough to prevent the clogging.
  • the ejection port 8 serves as a mist outlet that ejects the mist inside the main body 1 ⁇ / b> A toward the substrate 100. Therefore, the injection port 8 is formed on the surface of the main body portion 1A facing the upper surface (thin film formation surface) of the substrate 100 during mist injection. That is, the injection port 8 is formed on the lower surface side of the main body 1A.
  • the width of the injection port 8 in the X direction is narrower than the width of the hollow portion 1H of the main body 1A in the X direction. For example, the width of the injection port 8 in the X direction is about 1 to 2 mm.
  • the opening shape of the injection port 8 is a slit shape, and the dimension of the Y direction of the injection port 8 is a little smaller than the dimension of the Y direction of the main-body part 1A. And the thin main-body part 1A exists in the both ends of the injection port 8 in a Y direction.
  • the carrier gas supply port 6a is provided on a surface (that is, the upper surface side of the main body 1A) facing the injection port 8 of the main body 1A (as will be described later, the carrier gas If the gas supply port 6a is connected to the first space 1S, the carrier gas supply port 6a may be disposed on the side surface of the main body 1A).
  • the carrier gas supply port 6a serves as a carrier gas inlet for supplying the carrier gas from the outside of the mist injection nozzle 1 into the hollow portion 1H of the main body 1A. As shown in FIG. 2, the carrier gas reaches the carrier gas supply port 6a through the carrier gas pipe 6, and is supplied into the main body 1A from the carrier gas supply port 6a.
  • the carrier gas is a gas for transporting the mist staying in the hollow portion 1H of the main body 1A to the ejection port 8 and ejecting it from the ejection port 8.
  • the carrier gas for example, air, nitrogen, inert gas, or the like can be used.
  • the number of carrier gas supply ports 6a may be one, or two or more may be provided in the main body portion 1A. From the viewpoint of simplifying the configuration of the mist injection nozzle 1, The number of gas supply ports 6a is preferably small. In addition, naturally, carrier gas pipes 6 connected to the respective carrier gas supply ports 6a are arranged in accordance with the number of carrier gas supply ports 6a.
  • the opening area of the carrier gas supply port 6a and the opening area of the carrier gas pipe 6 are too large, the configuration is enlarged. Therefore, it is preferable that the opening area of the carrier gas supply port 6a and the opening area of the carrier gas pipe 6 are as small as possible so as to satisfy the relationship described later with the opening area of the hole 7a formed in the shower plate 7.
  • a shower plate 7 is disposed on the mist injection nozzle 1. As shown in FIGS. 1 and 2, the shower plate 7 is disposed in the hollow portion 1H of the main body 1A. As can be seen from FIG. 2, the hollow portion 1H is divided into two spaces 1S and 1T by the shower plate 7. That is, in the hollow portion 1H, the shower plate 7 partitions the first space 1S and the second space 1T.
  • FIG. 3 is a plan view of the shower plate 7 along the XY plane.
  • the shower plate 7 is a thin plate and can be made of stainless steel, for example.
  • the shower plate 7 is provided with a plurality of holes 7 a that are equally (unlike FIG. 3, they may not be equal).
  • the opening shape of each hole 7 a is a round shape, and the holes 7 a are arranged alternately. Further, each hole 7 a penetrates in the thickness direction of the shower plate 7. Note that a carrier gas which is a “gas” passes through the hole 7a. Therefore, the opening diameter of each 7a can be made minute.
  • the opening diameter of each hole 7a is not limited, it is about 0.01 mm as an example.
  • the carrier gas supply port 6a is connected to the first space 1S, and the injection port 8 and the mist supply port 5a are connected to the second space 1T.
  • the carrier gas supplied from the carrier gas supply port 6a diffuses and fills the first space 1S due to the presence of the shower plate 7, and is uniformly guided to the second space 1T through the holes 7a.
  • the mist supplied from the mist supply port 5a and filled in the second space 1T is guided to the injection port 8 along with the flow of the carrier gas, and is uniformly injected from the injection port 8.
  • a raw material solution in which a raw material of a thin film to be formed is dissolved is supplied through a raw material solution pipe 4.
  • the supplied raw material solution is made into a mist form (atomization).
  • the mist generator 2 supplies the mist that is the atomized raw material into the mist injection nozzle 1 through the mist pipe 5.
  • air, nitrogen, an inert gas, or the like can be employed as the carrier gas.
  • the shower plate 7 having a large number of holes 7a is disposed in the hollow portion 1H, and the carrier gas is more than the shower plate 7.
  • a mist supply port 5 a is formed on the downstream side of the nozzle and upstream of the carrier gas from the injection port 8.
  • the carrier gas supplied and diffused in the first space 1S is made uniform by passing through the shower plate 7, and flows into the second space 1T. Then, the mist supplied and staying in the second space 1T is rectified and uniformed by the carrier gas, propagated (spread) to the injection port 8, and the uniformed mist together with the carrier gas It can be ejected from the ejection port 8 toward the substrate 100.
  • a desired thin film can be uniformly formed on the upper surface of the substrate 100.
  • the presence of the shower plate 7 makes it possible to perform injection without increasing the opening area and number of the mist pipes 5 and the opening area and number of the mist supply ports 5a as in the technique according to Patent Document 1.
  • a uniform mist can be injected from the mouth 8. Therefore, the opening area and number of the mist pipes 5 and the opening area and number of the mist supply ports 5a can be reduced, and the enlargement of the configuration around the mist injection nozzle 1 can be prevented. Therefore, maintainability around the mist ejection nozzle 1 is improved, the assembly of the mist ejection nozzle 1 is simplified, and the manufacturing cost can be reduced.
  • the carrier gas diffused into the first space 1S can be reduced even if the opening area and number of the carrier gas pipe 6 and the opening area and number of the carrier gas supply port 6a are reduced due to the presence of the shower plate 7. It becomes possible to feed the second space 1T in a uniform state.
  • the mist supply port 5a in the main body 1A on the downstream side of the carrier gas from the shower plate 7 (that is, so as to be connected to the second space 1T), It is possible to prevent clogging due to mist from occurring in the hole 7a formed in the shower plate 7.
  • the carrier gas flows through the hole 7 a formed in the shower plate 7.
  • the carrier gas is “gas”, the hole 7a is not clogged by the carrier gas.
  • the sum of the opening areas of the plurality of holes 7a formed in the shower plate 7 is smaller than the opening area of the carrier gas supply port 6a.
  • the total opening area of the holes 7a is smaller than the total opening area of the carrier gas supply ports 6a.
  • a carrier gas having a uniform flow rate can be sent out from the hole 7a of the shower plate 7 into the second space 1T while diffusing the carrier gas in the first space 1S.
  • FIG. 5 shows the configuration of the film forming apparatus according to this embodiment.
  • the mist pipe 5 is omitted, and the mist generator 2 is directly connected to the mist injection nozzle 1.
  • a rectangular mist supply port 5a is formed in the side surface of the main body 1A.
  • the mist generator 2 is connected to the side surface of the main-body part 1A directly so that the said mist supply port 5a may be plugged up.
  • 1 A of main-body parts and the mist generator 2 are directly connected using fastening means, such as a volt
  • the structure other than the above is the same as the film forming apparatus according to the first embodiment and the film forming apparatus according to the present embodiment.
  • the raw material solution misted by the mist generator 2 is directly propagated to the carrier gas and supplied into the mist injection nozzle 1 without passing through the mist pipe.
  • mist pipe 5 shown in FIG. 2 can be omitted, the configuration of the film forming apparatus can be further simplified, the manufacturing cost of the film forming apparatus can be further reduced, and the film forming apparatus can be assembled. It becomes simple.
  • the mist generated by the mist generator 2 is squeezed by the mist pipe 5 and supplied to the second space 1T.
  • the mist is squeezed.
  • the mist generated by the mist generator 2 can be sent into the second space 1T. Therefore, compared with the configuration according to the first embodiment, the configuration according to the present embodiment can further improve the supply efficiency of mist. Further, due to the omission of the mist pipe 5, in the film forming apparatus according to the present embodiment, the occurrence of mist condensation or the like in the mist pipe 5 is naturally eliminated.
  • a rectangular (long in the Y direction) mist supply port 5a is formed in the main body 1A, so that a wide range in the second space 1T can be provided without arranging a plurality of mist pipes. Mist can be supplied.
  • FIG. 7 shows the configuration of the film forming apparatus according to this embodiment.
  • a temperature adjustment unit is provided in the main body 1A.
  • the configuration except that the temperature adjusting unit 9 is provided is the same as the film forming apparatus according to the other embodiment and the film forming apparatus according to the present embodiment.
  • the temperature adjustment unit 9 is formed in the main body 1 ⁇ / b> A around the injection port 8.
  • a flow path can be adopted.
  • the temperature adjustment is performed by heating or cooling in a temperature range in which the mist does not aggregate in the hollow portion 1H and the mist does not react, decompose, or form a film in the hollow portion 1H.
  • the temperature adjusted by the temperature adjusting unit 9 varies depending on the heating temperature of the substrate 100 and the type of the raw material of the thin film that is a component of the mist.
  • the mist may agglomerate when it contacts the inner wall of the mist injection nozzle 1 having a low temperature.
  • the aggregation of the mist prevents uniform injection of the mist or causes the mist aggregation liquid to fall on the substrate 100. Further, when the mist in the mist injection nozzle 1 is aggregated, the use efficiency of the raw material for the thin film is lowered.
  • mist injection nozzle 1 when the mist injection nozzle 1 becomes too hot, the mist raw material decomposes and forms a film in the mist injection nozzle 1 or the mist solvent evaporates and the raw material precipitates even if it does not decompose. Even in this phenomenon, the uniform injection of mist is hindered and the use efficiency of the raw material for the thin film is reduced.
  • the mist injection nozzle 1 includes a temperature adjustment unit 9. Accordingly, the mist can be kept at an appropriate temperature in the mist injection nozzle 1 so that the mist does not aggregate and the mist does not vaporize or decompose.
  • FIG. 7 is a configuration in which the temperature adjustment unit 9 is added to the configuration in FIG. 5, the configuration in which the temperature adjustment unit 9 is added in the same manner as described above in the configuration illustrated in FIG. It can be employed (see FIG. 8).
  • the temperature adjusting unit 9 is formed in the main body 1 ⁇ / b> A around the injection port 8. Although the substrate 100 is heated, the vicinity of the injection port 8 of the main body 1A is most affected by the heating. Therefore, at least the temperature adjusting unit 9 is provided in the main body 1A around the injection port 8 to prevent the structure (or enlargement) of the structure of the main body 1A, and the temperature inside the hollow portion 1H (in particular, the injection port). The temperature in the vicinity of 8) can be adjusted to an appropriate temperature (temperature range in which mist aggregation, mist decomposition / precipitation does not occur).
  • the temperature adjusting portion 9 is uniformly disposed on the entire wall portion of the main body portion 1A (or at least the entire wall portion of the main body portion 1A facing the second space 1T). May be.
  • the entire temperature in the hollow portion 1H (or the second space 1T) can be adjusted to a more appropriate temperature than the configuration shown in FIGS. That is, in the configuration shown in FIGS. 9 and 10, it is possible to completely prevent reduction of mist aggregation, decomposition, precipitation, and the like in the hollow portion 1H.
  • the flow path through which the temperature-adjusted fluid can flow is listed as an example of the temperature adjustment unit 9, but other configurations (for example, heat can be used as long as the temperature adjustment in the hollow portion 1 H is possible. Pipes, cool plates, hot plates, etc.) can also be used.
  • FIG. 11 shows the configuration of the film forming apparatus according to this embodiment.
  • a plan view of the configuration of FIG. 11 viewed from the Z direction is shown in FIG.
  • the illustration of the mist generator 2 and the various pipes 3, 4, 6, and 11 is omitted from the viewpoint of simplifying the drawing.
  • the film forming apparatus includes a reaction promoting gas injection nozzle 10 in addition to the mist injection nozzle 1.
  • the nozzle shown in FIG. 7 is illustrated as the mist injection nozzle 1. Since the configuration of the mist injection nozzle 1 has been described in each of the above embodiments, the description thereof is omitted here.
  • the reaction promoting gas injection nozzle 10 when forming a thin film on the substrate 100, the reaction promoting gas injection nozzle 10 is disposed above the substrate 100 in the same manner as the mist injection nozzle 1.
  • the mist injection nozzle 1 injects mist onto the upper surface of the substrate 100
  • the reaction promoting gas injection nozzle 10 injects reaction promoting gas onto the upper surface of the substrate 100.
  • the reaction promoting gas is a gas that promotes the decomposition reaction of the mist containing the film forming raw material, and an active gas can be adopted.
  • Specific examples of the reaction promoting gas include ozone, ammonia, hydrogen peroxide, and the like.
  • the substrate 100 is moved in the horizontal direction (X direction in FIG. 12) while spraying the mist and the reaction promoting gas.
  • the reaction promoting gas injection port (which can be grasped as the second injection port) 13 allows the injected mist and the injected reaction promoting gas to be mixed in the vicinity of the upper surface of the substrate 100. Adjacent to the injection port 8.
  • the injection port 8 and the injection port 13 are adjacent to each other within a distance of about several millimeters. Further, it is desirable that the injection port 8 and / or the injection port 13 have a shape in which the injection direction of the mist and the injection direction of the reaction promoting gas intersect in the vicinity of the upper surface of the substrate 100.
  • both the distance from the upper surface of the substrate 100 to the injection port 8 and the distance from the upper surface of the substrate 100 to the injection port 13 are preferably the same, and the distance is several mm (for example, about 1 to 2 mm).
  • the mist injection force (mist injection flow rate) and the reaction promoting gas injection force (reaction promoting gas injection flow rate) are, for example, the same (note that the mist injection force (mist injection flow rate) and the reaction acceleration). It may be different from the gas injection force (injection flow rate of the reaction promoting gas).
  • the reaction promoting gas injection nozzle 10 is constituted by a main body portion 10A having a hollow portion 10H.
  • the main body 10A has a short width in the X direction (for example, about several centimeters) and a long depth in the Y direction (same as the dimensions of the mist injection nozzle 1 in the Y direction,
  • the height in the Z direction is not particularly limited, but the configuration example of FIG. 11 has a substantially rectangular parallelepiped outline appearance that is lower than the height in the Z-axis direction of the mist injection nozzle 1.
  • the injection port 13 and the reaction promoting gas supply port 11a are formed in the main body 10A.
  • the injection port 13 serves as an outlet for the reaction promoting gas for injecting the reaction promoting gas inside the main body 10 ⁇ / b> A toward the substrate 100. Accordingly, the injection port 13 is formed on the surface of the main body 10A facing the upper surface (thin film formation surface) of the substrate 100 during the reaction promoting gas injection. That is, the injection port 13 is formed on the lower surface side of the main body 10A.
  • the width of the injection port 13 in the X direction is narrower than the width of the hollow portion 10H of the main body 10A in the X direction. For example, the width of the injection port 13 in the X direction is about 1 to 2 mm.
  • the opening shape of the injection port 13 is a slit shape, and the dimension of the Y direction of the injection port 13 is the same as the dimension of the Y direction of the injection port 8.
  • the thin main-body part 10A exists in the both ends of the injection port 13 in a Y direction.
  • the reaction promoting gas supply port 11a is provided on a surface (that is, the upper surface side of the main body 10A) facing the injection port 13 of the main body 10A (in addition, the reaction promoting gas supply).
  • the mouth 11a may be disposed on the side surface of the main body 10A).
  • the reaction promoting gas supply port 11a serves as an inlet for the reaction promoting gas for supplying the reaction promoting gas from the outside of the reaction promoting gas injection nozzle 10 into the hollow portion 10H of the main body 10A.
  • the reaction promoting gas passes through the reaction promoting gas pipe 11, reaches the reaction promoting gas supply port 11a, and is supplied from the reaction promoting gas supply port 11a to the inside of the main body 10A.
  • the number of the reaction promoting gas supply ports 11a may be one, or two or more may be provided along the Y direction on the upper surface of the main body 10A. From the viewpoint of simplifying the configuration of 10, it is preferable that the number of the reaction promoting gas supply ports 11a is small. Further, naturally, reaction promotion gas pipes 11 connected to the respective reaction promotion gas supply ports 11a are provided in accordance with the number of reaction promotion gas supply ports 11a.
  • the opening area of the reaction promoting gas supply port 11a and the opening area of the reaction promoting gas pipe 11 are too large, the configuration is enlarged. Therefore, it is desirable that the total opening area of the reaction promoting gas supply port 11a is larger than the total opening area of the holes 71a formed in the shower plate 71, and the opening of the reaction promoting gas supply port 11a is within a range satisfying this relationship.
  • the area is preferably as small as possible.
  • a shower plate 71 is disposed in the reaction promoting gas injection nozzle 10. As shown in FIG. 11, the shower plate 71 is disposed in the hollow portion 10H of the main body portion 10A. Further, as can be seen from FIG. 11, the hollow portion 10 ⁇ / b> H is divided into two spaces 10 ⁇ / b> S and 10 ⁇ / b> T by the shower plate 71. That is, in the hollow part 10H, the shower plate 71 partitions the first space 10S and the second space 10T.
  • the planar shape of the shower plate 71 (including the formation state of the holes 71a) is the same as the planar shape of the shower plate 7 shown in FIG.
  • the shower plate 71 is a thin plate and can be made of, for example, stainless steel. As shown in FIG. 3, the shower plate 71 is provided with a plurality of holes 71 a equally. Each hole 71 a penetrates in the thickness direction of the shower plate 71. Note that the reaction promoting gas which is “gas” passes through the hole 71a. Therefore, the opening diameter of each 71a can be made minute. Although the opening diameter of each hole 71a is not limited, it is about 0.01 mm as an example.
  • the reaction promoting gas supply port 11a is connected to the first space 10S, and the injection port 13 is connected to the second space 10T.
  • the reaction promoting gas supplied from the reaction promoting gas supply port 11a diffuses and fills the first space 10S due to the presence of the shower plate 71, and is uniformly guided to the second space 10T through the hole 71a.
  • the reaction promoting gas that has passed through the hole 71a propagates in the second space 10T while maintaining uniform rectification, is guided to the injection port 13, and is uniformly injected from the injection port 13.
  • the decomposition reaction of the raw material (mist) can be promoted, so that a high-quality thin film can be formed on the substrate 100 at a low temperature, which is beneficial.
  • a reaction promoting gas that is a highly reactive gas
  • the decomposition reaction of the raw material (mist) can be promoted, so that a high-quality thin film can be formed on the substrate 100 at a low temperature, which is beneficial.
  • the mist is decomposed in the mist injection nozzle 1.
  • the decomposition of the mist leads to deterioration of uniformity of mist to be sprayed and deterioration of raw material (mist) use efficiency (that is, many raw materials are required when forming a thin film on the substrate 100).
  • the film forming apparatus further includes a reaction promoting gas injection nozzle 10.
  • the reaction promoting gas injection nozzle 10 includes an injection port 13 for injecting the reaction promoting gas, and the injection port 13 is disposed adjacent to the injection port 8 for injecting mist.
  • the mist and the reaction promoting gas can be mixed in the vicinity of the upper surface of the substrate 100 outside the mist injection nozzle 1.
  • the decomposition reaction of mist is accelerated
  • the reaction promoting gas injection nozzle 10 is adjacent to the mist injection nozzle 1 shown in FIG.
  • the reaction promoting gas injection nozzle 10 according to the present embodiment is the mist injection nozzle 1 (FIGS. 2, 5, 8, 9, and 10) of the other forms (configurations) described above. It may be adjacent to each mist injection nozzle 1) shown in FIG.
  • FIG. 13 shows the configuration of the film forming apparatus according to this embodiment.
  • a plan view of the configuration of FIG. 13 viewed from the Z direction is shown in FIG.
  • the illustration of the mist generator 2 and the various pipes 3, 4, 6, 11, and 15 is omitted from the viewpoint of simplifying the drawing.
  • the film forming apparatus includes an exhaust nozzle 14 in addition to the mist injection nozzle 1 and the reaction promoting gas injection nozzle 10.
  • 13 exemplifies the nozzle shown in FIG. 7 as the mist injection nozzle 1 and the nozzle shown in FIG. 11 as the reaction promoting gas injection nozzle 10. Since the configurations of the mist injection nozzle 1 and the reaction promoting gas injection nozzle 10 have been described in the above embodiments, description thereof is omitted here.
  • the exhaust nozzle 14 is disposed above the substrate 100, similarly to the mist injection nozzle 1 and the reaction promoting gas injection nozzle 10.
  • the mist injection nozzle 1 injects mist to the upper surface of the substrate 100
  • the reaction promoting gas injection nozzle 10 injects reaction promoting gas to the upper surface of the substrate 100, while the exhaust nozzle 14 The region above the substrate 100 is sucked (exhausted).
  • the substrate 100 is moved in the horizontal direction (X direction in FIG. 14) while the mist and the reaction promoting gas are injected and the exhaust process is performed.
  • the exhaust port 16, the reaction promoting gas injection port 13, and the mist injection port 8 are adjacent to each other in one direction (X direction in FIGS. 13 and 14) starting from the exhaust port 16 of the exhaust nozzle 14.
  • the distance from the upper surface of the substrate 100 to the injection port 8 the distance from the upper surface of the substrate 100 to the injection port 13, and the distance from the upper surface of the substrate 100 to the exhaust port 16. Both distances are preferably the same, and the distance is several mm (for example, about 1 to 2 mm). Further, the mist injection force (mist injection flow rate), the reaction promoting gas injection force (reaction promoting gas injection flow rate), and the exhaust force (exhaust flow rate) are the same, for example.
  • the exhaust nozzle 14 is constituted by a main body portion 14A having a hollow portion 14H.
  • the main body portion 14A has a short width in the X direction (for example, about several centimeters) and a long depth in the Y direction (the mist injection nozzle 1 in the Y direction and the reaction promoting gas in the Y direction).
  • the height in the Z direction is not particularly limited, but is lower than the height in the Z-axis direction of the mist injection nozzle 1 in the configuration example of FIG. It is the same as the height of the reaction promoting gas injection nozzle 10 in the Z-axis direction.
  • the main body portion 14A also has a substantially rectangular parallelepiped outline appearance.
  • the main body portion 14A is provided with an exhaust port 16 and an exhaust pipe connection portion 15a.
  • the exhaust port 16 sucks at least gas, liquid, and solid existing in a space generated between the upper surface of the substrate 100 and the nozzles 1, 10, and 14 into the main body 14 ⁇ / b> A. Therefore, the exhaust port 16 is formed on the surface of the main body portion 14A facing the upper surface (thin film forming surface) of the substrate 100 during the exhaust process. That is, the exhaust port 16 is formed on the lower surface side of the main body portion 14A.
  • the width in the X direction of the exhaust port 16 is narrower than the width in the X direction of the hollow portion 14H of the main body portion 14A.
  • the width of the exhaust port 16 in the X direction is about 1 to 2 mm.
  • the opening shape of the exhaust port 16 is a slit shape, and the dimension of the Y direction of the exhaust port 16 is the same as the dimension of the Y direction of the injection port 8 and the injection port 13.
  • the thin main-body part 14A exists in the both ends of the exhaust port 16 in a Y direction.
  • the exhaust pipe connecting portion 15a is provided on the surface of the main body portion 14A facing the exhaust port 16 (that is, the upper surface side of the main body portion 14A).
  • the solid / liquid / gas sucked by the exhaust port 16 is exhausted from the exhaust pipe connection portion 15a to the place away from the substrate 100 outside the exhaust nozzle 14 through the exhaust pipe 15.
  • the number of the exhaust pipe connection portions 15a may be one, and two or more exhaust pipe connection portions 15a may be provided along the Y direction on the upper surface of the main body portion 14A. From this point of view, it is preferable that the number of the exhaust pipe connection portions 15a is small. Further, naturally, the exhaust pipes 15 connected to the respective exhaust pipe connection parts 15a are arranged in accordance with the number of the exhaust pipe connection parts 15a.
  • the film forming apparatus further includes an exhaust nozzle 14. Therefore, the mist jetted from the mist jet nozzle 1 and the reaction promoting gas jetted from the reaction promoting gas jet nozzle 10 flow uniformly to the exhaust nozzle 14 (that is, a horizontal parallel to the upper surface of the substrate 100). Uniform flow that flows in the direction (X direction). Accordingly, mixing of the mist and the reaction promoting gas can be promoted above the substrate 100 in the flow path.
  • the exhaust port 16 and the injection port are arranged along one direction (right direction in FIG. 13) starting from the exhaust port 16. 13 and the injection port 8 need to be adjacent to each other.
  • the injection port 8 is disposed on one side of the exhaust port 16 (for example, the right or left side in FIG. 13), and only the injection port 13 is disposed on the other side (left side or right side in FIG. 13) of the exhaust port 16.
  • the configuration is not desirable from the viewpoint of promoting the mixing.
  • the other injection port 13 (or 8) does not exist in the path from the one injection port 8 (or 13) to the exhaust port 16, and mixing of the mist and the reaction promoting gas is suppressed.
  • the exhaust port 16, the injection port 13, and the injection port 8 are adjacent to each other in that order, but the exhaust port 16, the injection port 8, and the injection port 13 may be adjacent to each other in that order.
  • the injection port 8 is disposed on one side (for example, the right side or the left side of FIG. 13) of the exhaust port 16, and the injection port 13 is provided on the other side (the left side or the right side of FIG. 13) of the exhaust port 16.
  • the configuration in which only the material is disposed is not desirable from the viewpoint of promoting the mixing.
  • a configuration in which one set of the port 8 and the injection port 13 is disposed can be employed. This is also because the configuration in which the exhaust port 16, the injection port 8, and the injection port 13 are adjacent to each other in one direction starting from the exhaust port 16 is realized.
  • reaction promoting gas ejection nozzle 10 may be omitted in the configuration of FIG. In this configuration, only the injection port 8 and the exhaust port 16 are disposed adjacent to each other.
  • the mist is uniformized in the Z-axis direction of FIG. 13 immediately after being ejected from the mist ejection nozzle 1, but the uniformity may be deteriorated due to a collision with the substrate 100 thereafter.
  • the deterioration of the uniformity causes a non-uniformity of the thin film formed on the upper surface of the substrate 100. Therefore, by arranging the injection port 8 and the exhaust port 16 next to each other in FIG. 13, mist is sucked uniformly (uniformly) in the horizontal direction (XY direction) parallel to the upper surface of the substrate 100. Can do.
  • mist injection nozzle 1 shown in FIG. 7 is used.
  • the mist injection nozzle 1 according to the present embodiment the mist injection nozzle 1 of another form (configuration) described above (illustrated in FIGS. 2, 5, 8, 9, and 10).
  • each mist injection nozzle 1) may be employed.
  • the exhaust force of the exhaust nozzle 14 is desirably the same as the spray force of the mist injection nozzle 1.
  • FIG. 15 shows the configuration of the film forming apparatus according to this embodiment.
  • the film forming apparatus includes a second mist injection nozzle 1 in addition to the configuration shown in FIG. That is, in this embodiment, a plurality of mist injection nozzles 1 are provided.
  • the configuration shown in FIG. 15 is the same as the configuration shown in FIG. 13 except that the number of mist injection nozzles 1 is increased.
  • the nozzle shown in FIG. 7 is illustrated as the mist injection nozzle 1. Therefore, the configuration of each nozzle 1, 10, and 14 has been described in each of the above embodiments, and the description thereof is omitted here.
  • the injection ports 8 and 13 and the exhaust port 16 are arranged adjacent to each other.
  • the exhaust port 16 and the reaction promoting gas flow in one direction (the X direction in FIG. 15) starting from the exhaust port 16 of the exhaust nozzle 14.
  • the injection port 13 and the two mist injection ports 8 are adjacent to each other.
  • the film forming apparatus includes a plurality of mist injection nozzles 1. Therefore, two or more types of mist can be sprayed onto the substrate 100 separately.
  • a raw material mist containing a thin film raw material to be formed is jetted from one mist jet nozzle 1 and a liquid (for example, hydrogen peroxide solution) having a mist reaction promoting effect is jetted from the other mist jet nozzle 1.
  • a mist consisting of can be injected. Thereby, the reaction / decomposition on the upper surface of the substrate 100 of the mist containing the thin film material can be promoted more than the configuration of FIG.
  • mist containing the elements can be separately sprayed onto the substrate 100 for each element.
  • a mist is produced from a raw material solution to produce a mist, which naturally requires a solvent.
  • a solvent suitable for one element may be a solvent not suitable for the other element.
  • mists containing different elements are separately jetted from the mist jet nozzles 1, and the mists are mixed on the upper surface of the substrate 100 is desired.
  • mist when a mist containing two or more kinds of solids is sprayed onto the upper surface of the substrate 100, the mist can be sprayed using only one mist spraying nozzle 1.
  • this configuration when this configuration is adopted, there may be cases where two types of solids are mixed in the mist injection nozzle 1 to react.
  • the reaction between different solids in the mist injection nozzle 1 causes non-uniformity of the thin film and deterioration of raw material use efficiency. Therefore, by applying the film forming apparatus according to the present embodiment, only the mist composed of only one kind of solid can be present in each mist injection nozzle 1, thereby solving the above problem.
  • the injection port 13, one injection port 8, and the other injection port 8 are adjacent to each other in that order, but one injection port 8 and the other injection port 8. You may arrange
  • the plurality of injection ports 8 and the injection ports 13 are set as one set, and the one set is arranged adjacent to one side of the exhaust port 16 (for example, the right side of FIG. 15).
  • FIG. This is also because the configuration in which the exhaust port 16, each injection port 8, and the injection port 13 are adjacent to each other in one direction starting from the exhaust port 16 is realized.
  • reaction promoting gas ejection nozzle 10 and / or the exhaust nozzle 14 may be omitted in the configuration of FIG.
  • each mist injection nozzle 1 has the configuration shown in FIG. However, as each mist injection nozzle 1, each mist injection nozzle 1 of the other form (configuration) described above (the mist illustrated in FIGS. 2, 5, 8, 9 and 10, etc.) An injection nozzle 1) may be employed. Moreover, you may employ
  • mist injection nozzles 1 In the configuration example of FIG. 15, two mist injection nozzles 1 are shown. However, there may be three or more mist injection nozzles 1. Thereby, the variation of the mist injected to the board

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Abstract

 本発明は、成膜が実施される基板への均一なミストの噴出を維持しつつ、ミスト噴射用ノズル周辺の構成の肥大化を防止することができる、成膜装置を提供することを目的とする。そして、本発明は、成膜の原料となるミストを発生するミスト発生器(2)と、ミスト発生器で発生したミストを、膜の成膜が行われる基板へと噴射するミスト噴射用ノズル(1)とを、備えている。ミスト噴射用ノズルは、中空部(1H)を有する本体部(1A)と、ミストを供給するミスト供給口(5a)と、ミストを外部に噴射する噴射口(8)と、キャリアガスを供給するキャリアガス供給口(6a)と、複数の孔(7a)が形成されたシャワープレート(7)とを、備えている。ここで、中空部は、シャワープレートの配設により、キャリアガス供給口と接続される第一の空間(1S)と、噴射口に接続される第二の空間(1T)とに分割され、ミスト供給口は、第二の空間に接続される。

Description

成膜装置
 本発明は、薄膜の成膜を行う成膜装置に関する発明であり、特に基板に対してミストを噴射することにより、当該基板上に薄膜を形成することができる成膜装置に係るものである。
 太陽電池や発光ダイオード等の電子デバイスの製造方法において、基板上に薄膜を成膜する工程が実行される。たとえば、基板に原料ミストを噴射させることにより当該基板に薄膜を形成する、先行技術が存在する(特許文献1参照)。
 特許文献1に係る技術では、噴出用ノズルから噴射される原料ミストを基板に吹き付けて、当該基板に薄膜を成膜している。噴出用ノズルは、大きな容積のガスだまり部と、断面形状が扁平形状である噴射口を有する噴出部と、ミスト供給管とを備えている。噴出用ノズルは、原料ミストの噴出方向が基板の平面に平行な方向と垂直な方向となるように、設置されている。
特開2007-254869号公報
 特許文献1に係る技術では、ガスだまり部に設けたミスト供給口から原料ミストを供給し、断面積が供給口より小さい噴射口から当該原料ミストを噴出させることにより、原料ミストの均一化を図っている。
 しかしながら、当該特許文献1に係る技術では、原料ミストの均一な噴射を可能せしめるために、断面積の大きなミスト供給口が必要である。具体的に、噴射口の開口面積が所定の大きさに決定されており、当該噴射口の開口面積に対して、ミスト供給口の面積を十分大きくする必要がある。さらに、大面積の薄膜を成膜する際に当該特許文献1に係る技術を適用する場合には、均一なミストの噴射を可能せしめるために、断面形状が扁平である噴射口に対して、ミスト供給のための太い配管をガスだまり部に多数設ける必要がある。
 したがって、噴出用ノズル周辺の構成が肥大化するという問題を、特許文献1に係る技術は有している。つまり、特許文献1に係る技術では、噴射口の開口面積に応じて、ミスト供給口の総開口面積を十分に大きくしなければならないという制限があり、噴出用ノズルの構成簡略化は困難であった。そして、当該構成の肥大化に起因して、噴出用ノズル周辺のメンテナンス性が悪化し、噴出用ノズルの組立も複雑となり、さらに製造コストも増大する。
 そこで、本発明は、成膜が実施される基板への均一なミストの噴出を維持しつつ、ミスト噴射用ノズル周辺の構成の肥大化を防止することができる、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、成膜の原料となるミストを発生するミスト発生器と、前記ミスト発生器で発生した前記ミストを、膜の成膜が行われる基板へと噴射するミスト噴射用ノズルとを、備えており、前記ミスト噴射用ノズルは、中空部を有する本体部と、前記本体部に形成され、前記ミスト発生器で発生した前記ミストを前記中空部内に供給するミスト供給口と、前記本体部に形成され、前記中空部の前記ミストを外部に噴射する第一の噴射口と、前記本外部に形成され、前記ミストを前記第一の噴射口へと運ぶキャリアガスを前記中空部内に供給する、少なくとも1つ以上のキャリアガス供給口と、前記中空部内に配置され、複数の孔が形成されたシャワープレートとを、備えており、前記中空部は、前記シャワープレートの配設により、前記キャリアガス供給口と接続される第一の空間と、前記第一の噴射口に接続される第二の空間とに分割され、前記ミスト供給口は、前記第二の空間に接続されるように、前記本体部に形成されている。
 本発明に係る成膜装置は、成膜の原料となるミストを発生するミスト発生器と、前記ミスト発生器で発生した前記ミストを、膜の成膜が行われる基板へと噴射するミスト噴射用ノズルとを、備えており、前記ミスト噴射用ノズルは、中空部を有する本体部と、前記本体部に形成され、前記ミスト発生器で発生した前記ミストを前記中空部内に供給するミスト供給口と、前記本体部に形成され、前記中空部の前記ミストを外部に噴射する第一の噴射口と、前記本外部に形成され、前記ミストを前記第一の噴射口へと運ぶキャリアガスを前記中空部内に供給する、少なくとも1つ以上のキャリアガス供給口と、前記中空部内に配置され、複数の孔が形成されたシャワープレートとを、備えており、前記中空部は、前記シャワープレートの配設により、前記キャリアガス供給口と接続される第一の空間と、前記第一の噴射口に接続される第二の空間とに分割され、前記ミスト供給口は、前記第二の空間に接続されるように、前記本体部に形成されている。
 したがって、第一の空間内に供給・拡散されたキャリアガスは、シャワープレートを経ることにより、均一化されて、第二の空間内へと流れ込む。そして、第二の空間内に供給され滞留しているミストは、当該キャリアガスにより整流・均一化され、第一の噴射口へと伝搬され(押し流され)、均一化されたミストがキャリアガスと共に、第一の噴射口から基板に向けて噴出させることができる。このように、均一なミストを基板に吹き付けることにより、基板の上面には、所望の薄膜を均一に成膜することができる。
 さらに、上記のように、シャワープレートの存在により、ミスト供給口の開口面積や数を大きくしなくても、第一の噴射口から均一なミストを噴射することができる。したがって、ミスト供給口の開口面積や数を小さくでき、ミスト噴射用ノズル周辺の構成の肥大化を防止することができる。よって、ミスト噴出用ノズル周辺のメンテナンス性が向上し、ミスト噴出用ノズルの組立も簡単となり、さらに製造コストも低減できる。
 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。
実施の形態1に係るミスト噴射用ノズル1の外観構成の概略を示す斜視図である。 実施の形態1に係る成膜装置の構成を示す断面図である。 シャワープレート7の構成を示す平面図である。 実施の形態1に係るミスト噴射用ノズル1の比較対象となるノズル構成を示す断面図である。 実施の形態3に係る成膜装置の構成を示す断面図である。 実施の形態3に係るミスト噴射用ノズル1の外観構成の概略を示す斜視図である。 実施の形態4に係る成膜装置の構成を示す断面図である。 実施の形態4に係る成膜装置の他の構成例を示す断面図である。 実施の形態4に係る成膜装置の他の構成例を示す断面図である。 実施の形態4に係る成膜装置の他の構成例を示す断面図である。 実施の形態5に係る成膜装置の構成を示す断面図である。 実施の形態5に係る成膜装置の概略構成を示す平面図である。 実施の形態6に係る成膜装置の構成を示す断面図である。 実施の形態6に係る成膜装置の概略構成を示す平面図である。 実施の形態7に係る成膜装置の構成を示す断面図である。
 本発明は、基板に薄膜を成膜する際に使用される成膜装置に関するものである。特に、本発明に係る成膜装置は、基板に対して、薄膜の原料ミストを噴射するミスト噴射用ノズルを有し、当該ミスト噴射により、基板に薄膜を成膜する。ここで、本発明では、気化されたガスを基板に対して晒すことにより、当該基板上に薄膜を成膜するものでなく、液状の「ミスト」を基板に対して吹き付けることにより、当該基板上に薄膜を成膜するものである。
 なお、本明細書では、液状の「ミスト」とは、液滴の粒径が100μm以下のものである。また、気体でなく、液状であれば「ミスト」の粒径の下限は、特に限定される必要はない。しかしながら、たとえば一例を挙げるなら、当該「ミスト」の下限は0.1μm程度である。
 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1>
 図1は、本実施の形態に係る成膜装置が備える、ミスト噴射用ノズル1の外観構成を示す斜視図である。図1には、座標軸X-Y-Zも併記している。図2は、成膜装置全体の概略構成を示す断面図である。ここで、図2は、図1の構成をY方向から眺めた時の断面図である。
 なお、図面簡略化のため、図1では、図2で示している、ミスト発生器2、各種配管3,4,5,6、ミスト供給口5a、キャリアガス供給口6aおよび第一の噴射口8の図示を省略している。また、図2において、X-Z座標系を併記している。
 図1の構成例では、一辺が1m以上の矩形状の基板100上に薄膜を成膜するために、ミスト噴射用ノズル1を、当該基板100の上方に位置させている。そして、ミスト噴射用ノズル1は、基板100の上面に対して、成膜の原料となるミストを噴射する。ここで、当該噴射を行いながら、たとえば基板100を水平方向に移動させる。当該移動を伴うミスト噴射により、基板100の上面全面に、ミストを噴射させることができ、結果として基板100上面全面に、均一な薄膜を成膜することができる。
 ここで、基板100は、成膜温度まで加熱されている。また、ミスト噴射の際における基板100の上面とミスト噴射用ノズル1の端部との距離は、たとえば、数十mm以下程度である。
 図2に示すように、成膜装置は、ミスト噴射用ノズル1とミスト発生器2とを備えている。
 図2に示すように、ミスト噴射用ノズル1は、中空部1Hを有する本体部1Aにより構成されている。本体部1Aは、図1,2に示すように、X方向の幅が短く(たとえば、数cm程度)、Y方向の奥行きが長く(Y方向の基板100の寸法より少し長い程度であり、たとえば1m以上)、Z方向の高さは少し高め(たとえば、10~20cm程度)の、略直方体の概略外観を有する。
 当該本体部1Aは、たとえばステンレス製であっても良いが、軽量化の観点からはアルミニウム製を採用しても良い。また、アルミニウム製の場合には、本体部1Aの耐腐食性向上させるために、コーティングを行うことが望ましい。
 図2に示すように、本体部1Aには、ミスト供給口5a、キャリアガス供給口6aおよび噴射口(第一の噴射口と把握できる)8が穿設されている。
 ミスト供給口5aは、本体部1Aの側壁に設けられており、ミスト発生器2で発生したミストを本体部1Aの中空部1H内へ供給する、ミストの入口となる。図2に示すように、本実施の形態では、ミスト発生器2で発生したミストは、ミスト配管5を通って、ミスト供給口5aに到達し、当該ミスト供給口5aから本体部1Aの内部に供給される。
 ここで、ミスト供給口5aの数は、1個であっても良く、本体部1Aの側壁において、Y方向に沿って2個以上設けられていても良いが、ミスト噴射用ノズル1の構成簡略化の観点から、ミスト供給口5aの数は少ない方が好ましい。また、ミスト供給口5aの数に合わせて、当然、各ミスト供給口5aとミスト発生器2とを接続する、ミスト配管5が各々配設される。
 また、ミスト供給口5aの開口面積およびミスト配管5の開口面積は小さすぎると、ミストの目詰まりの原因となる。したがって、ミスト供給口5aの開口面積およびミスト配管5の開口面積は、当該目詰まり防止が可能な程度の大きさであれば良い。
 噴射口8は、本体部1A内部のミストを、基板100に向けて噴射する、ミストの出口となる。したがって、噴射口8は、ミスト噴射の際に、基板100の上面(薄膜形成面)に面する本体部1Aの面に形成されている。つまり、噴射口8は、本体部1Aの下面側に形成されている。噴射口8のX方向の幅は、本体部1Aの中空部1HのX方向の幅よりも狭くなっている。たとえば、噴射口8のX方向の幅は、1~2mm程度である。また、噴射口8の開口形状は、スリット状であり、噴射口8のY方向の寸法は、本体部1AのY方向の寸法より少し小さめ程度である。そして、Y方向における噴射口8の両端には、薄厚の本体部1Aが存在している。
 図2に示す構成例では、キャリアガス供給口6aは、本体部1Aの噴射口8に対向する面(つまり、本体部1Aの上面側)に設けられている(なお、後述するように、キャリアガス供給口6aが第一の空間1Sと接続されていれば、当該キャリアガス供給口6aは、本体部1Aの側面側に配設されていても良い)。当該キャリアガス供給口6aは、ミスト噴射用ノズル1の外側からキャリアガスを本体部1Aの中空部1H内へ供給する、キャリアガスの入口となる。図2に示すように、キャリアガスは、キャリアガス配管6を通って、キャリアガス供給口6aに到達し、当該キャリアガス供給口6aから本体部1Aの内部に供給される。
 ここで、キャリアガスとは、本体部1Aの中空部1Hに滞留しているミストを、噴射口8へ搬送し、当該噴射口8から噴出させるためのガスである。当該キャリアガスとして、たとえば、空気、窒素や不活性ガスなどを採用することができる。
 ここで、キャリアガス供給口6aの数は、1個であっても良く、本体部1Aにおいて、2個以上設けられていても良いが、ミスト噴射用ノズル1の構成簡略化の観点から、キャリアガス供給口6aの数は少ない方が好ましい。また、キャリアガス供給口6aの数に合わせて、当然、各キャリアガス供給口6aと接続する、キャリアガス配管6が各々配設される。
 また、キャリアガス供給口6aの開口面積およびキャリアガス配管6の開口面積は大きすぎると、構成拡大の原因となる。したがって、シャワープレート7に穿設された孔7aの開口面積との後述する関係を満たすように、キャリアガス供給口6aの開口面積およびキャリアガス配管6の開口面積は、できる限り小さい方が好ましい。
 また、ミスト噴射用ノズル1には、シャワープレート7が配設されている。図1,2に示すように、シャワープレート7は、本体部1Aの中空部1H内に配設されている。また、図2にから分かるように、シャワープレート7により当該中空部1Hは、二つの空間1S,1Tに分割される。つまり、中空部1H内において、シャワープレート7は、第一の空間1Sと第二の空間1Tとを仕切っている。
 図3は、シャワープレート7のX-Y平面の平面図である。
 シャワープレート7は、薄厚のプレートであり、たとえばステンレス製のものを採用できる。図3に例示する構成では、シャワープレート7には複数の孔7aが均等(図3と異なり、均等でなくても良い)に穿設されている。ここで、図3に示す一構成例では、各孔7aの開口形状は丸形であり、各孔7aは互い違いになるように配列されている。また、各孔7aは、シャワープレート7の厚さ方向に貫通している。なお、孔7aを通るのは「気体」であるキャリアガスである。したがって、各7aの開口径は、微小にできる。各孔7aの開口径は限定されることは無いが、一例としてたとえば0.01mm程度である。
 図2に示すように、キャリアガス供給口6aは第一の空間1Sと接続されており、噴射口8およびミスト供給口5aは第二の空間1Tに接続されている。キャリアガス供給口6aから供給されたキャリアガスは、シャワープレート7の存在により、第一の空間1Sに拡散・充満するとともに、孔7aを通って第二の空間1Tへと均一に導かれる。一方、ミスト供給口5aから供給され第二の空間1Tで充満しているミストは、当該キャリアガスの流れに伴って、噴射口8へと導かれ、当該噴射口8から均一に噴射される。
 図2に示すミスト発生器2では、原料溶液配管4を通って、成膜される薄膜の原料を溶解させた原料溶液が供給される。ミスト発生器2では、当該供給された原料溶液をミスト状(霧化)にする。そして、キャリアガス配管3から搬送されるキャリアガスの流れに従って、ミスト発生器2は、霧化した原料であるミストを、ミスト配管5を通して、ミスト噴射用ノズル1内へと供給する。ここで、当該キャリアガスとして、たとえば、空気、窒素や不活性ガスなどを採用することができる。
 以上のように、本実施の形態に係る成膜装置では、ミスト噴射用ノズル1において、中空部1H内に多数の孔7aを有するシャワープレート7を配設し、当該シャワープレート7よりもキャリアガスの下流側であり、噴射口8よりもキャリアガスの上流側に、ミスト供給口5aが形成されている。
 したがって、第一の空間1S内に供給・拡散されたキャリアガスは、シャワープレート7を経ることにより、均一化されて、第二の空間1T内へと流れ込む。そして、第二の空間1T内に供給され滞留しているミストは、当該キャリアガスにより整流・均一化され、噴射口8へと伝搬され(押し流され)、均一化されたミストがキャリアガスと共に、噴射口8から基板100に向けて噴出させることができる。このように、均一なミストを加熱状態の基板100に吹き付けることにより、基板100の上面には、所望の薄膜を均一に成膜することができる。
 さらに、上記のように、シャワープレート7の存在により、特許文献1に係る技術のように、ミスト配管5の開口面積や数およびミスト供給口5aの開口面積や数を大きくしなくても、噴射口8から均一なミストを噴射することができる。したがって、ミスト配管5の開口面積や数およびミスト供給口5aの開口面積や数を小さくでき、ミスト噴射用ノズル1周辺の構成の肥大化を防止することができる。よって、ミスト噴出用ノズル1周辺のメンテナンス性が向上し、ミスト噴出用ノズル1の組立も簡単となり、さらに製造コストも低減できる。
 なお、キャリアガスもシャワープレート7の存在により、キャリアガス配管6の開口面積や数およびキャリアガス供給口6aの開口面積や数を小さくしても、第一の空間1Sに拡散されたキャリアガスを、第二の空間1T内に均一な状態で送り込むことが可能となる。
 また、図4に示すように、ミスト供給口5aを、第二の空間1Tでなく、第一の空間1Sに接続される構成も考えられる。しかし、当該図4に示す構成を採用した場合には、シャワープレート7に穿設された孔7aにおいて、ミストによる目詰まりが発生する可能性がある。
 これに対して、図2に示すように、シャワープレート7よりもキャリアガスの下流側に(つまり、第二の空間1Tに接続するように)ミスト供給口5aを本体部1Aに設けることにより、シャワープレート7に穿設された孔7aにおいてミストによる目詰まりが発生することを防止できる。なお、当該図2の構成では、シャワープレート7に穿設された孔7aには、キャリアガスが流れる。しかし、キャリアガスは「気体」であるので、当該孔7aでキャリアガスによる目詰まりが発生することは無い。
 また、図4に示すように、噴射口8の開口幅(X方向の幅)を中空部1Hの幅(X方向の幅)よりも絞る構成を採用することにより、噴射口8から、より均一化したミストを噴射させることができる。
 <実施の形態2>
 本実施の形態では、シャワープレート7に形成された孔7aの開口面積と、キャリアガス供給口6aの開口面積との関係について説明する。
 つまり、本実施の形態では、シャワープレート7に形成された複数の孔7aの開口面積の総和は、キャリアガス供給口6aの開口面積よりも、小さい。ここで、キャリアガス供給口6aが2つ以上ある場合には、孔7aの開口面積の総和は、キャリアガス供給口6aの開口面積の総和よりも、小さい。
 当該構成を採用することにより、第一の空間1Sにおいて、キャリアガスを拡散させつつ、シャワープレート7の孔7aから均一な流量のキャリアガスを、第二の空間1T内へ送り出すことができる。
 <実施の形態3>
 本実施の形態に係る成膜装置の構成を、図5に示す。
 図5に示すように、本実施の形態では、ミスト配管5が省略されており、ミスト噴射用ノズル1には直接、ミスト発生器2が接続されている。
 図6に示すように、本体部1Aの側面には、長方形のミスト供給口5aが穿設されている。そして、図5に示すように、本体部1Aの側面には直接、当該ミスト供給口5aを塞ぐように、ミスト発生器2が接続されている。ここで、本体部1Aとミスト発生器2とは、たとえばボルト等の締結手段を用いて、直接接続されている。
 なお、上記以外の構成は、実施の形態1に係る成膜装置と本実施の形態に係る成膜装置とは、同じである。
 本実施の形態では、ミスト発生器2でミスト化された原料溶液は、ミスト配管を介さず直接、キャリアガスに伝搬されてミスト噴射用ノズル1内部へと供給される。
 したがって、図2で示したミスト配管5を省略することができ、成膜装置の構成をより簡略化でき、当該成膜装置の製造コストの低減もより図ることができ、成膜装置の組立も簡易となる。
 また、図2に示す構成の場合には、ミスト発生器2で発生したミストをミスト配管5で絞られ、第二の空間1Tへと供給されるが、本実施の形態では、ミストを絞ること無く、ミスト発生器2で生成したミストを第二の空間1T内へと送り込むことができる。したがって、実施の形態1に係る構成と比較して、本実施の形態に係る構成の方が、ミストの供給効率をより向上させることができる。また、ミスト配管5の省略により、本実施の形態に係る成膜装置では、ミスト配管5におけるミストの凝縮等を発生することも、当然無くなる。
 なお、本実施の形態では、本体部1Aに長方形(Y方向に長い)ミスト供給口5aを穿設することにより、複数のミスト配管を配設することなく、第二の空間1T内の広い範囲にミストを供給することができる。
 <実施の形態4>
 本実施の形態に係る成膜装置の構成を、図7に示す。
 図7に示すように、本実施の形態では、本体部1Aに温度調整部が設けられている。なお、当該温度調整部9が設けられている以外の構成は、上記他の実施の形態に係る成膜装置と本実施の形態に係る成膜装置とは、同じである。
 図7に示す構成では、温度調整部9は、噴射口8周辺の本体部1Aに形成されている。当該温度調整部9として、流路を採用することができる。当該流路に温度調整された流体を循環させることにより、中空部1H内の温度を調整することができる。ここで、当該温度調整は、中空部1H内でミストが凝集せず、当該中空部1H内でミストが反応、分解、成膜しない温度範囲で加熱または冷却が実施される。ここで、温度調整部9により調整される温度は、基板100の加熱温度や、ミストの成分である薄膜の原料の種類によって変わる。
 ミストは、温度の低いミスト噴射用ノズル1の内壁に接触すると凝集することがある。当該ミストの凝集は、ミストの均一噴射を妨げ、またはミスト凝集液の基板100上への落下などを引き起こす。また、ミスト噴射用ノズル1内部でのミストが凝集すると、薄膜の原料の使用効率が低下する。
 他方、ミスト噴射用ノズル1が高温になりすぎると、ミスト噴射用ノズル1内でミストの原料が分解・成膜し、あるいは分解しないまでもミストの溶媒が気化し原料が析出する。当該現象においても、ミストの均一噴射の妨げや薄膜の原料の使用効率の低下等を引き起こす。
 そこで、本実施の形態に係る成膜装置では、ミスト噴射用ノズル1は、温度調整部9を備えている。したがって、ミスト噴射用ノズル1内において、ミストが凝集せず、尚且つミストが気化・分解しない適切な温度に保つことができる。
 なお、図7の構成は、図5の構成に温度調整部9を付加した構成であったが、図2に示した構成において、上記と同じ態様で温度調整部9を付加する構成も、当然採用できる(図8参照)。
 また、図7,8の構成では、温度調整部9は、噴射口8周辺の本体部1Aに形成されている。基板100が加熱されるが、当該加熱の影響を、本体部1Aの噴射口8付近が最も受ける。そこで、少なくとも、温度調整部9を噴射口8周辺の本体部1Aに設けることにより、本体部1Aの構造の複雑化(または拡大)を防止しつつ、中空部1H内部の温度(特に、噴射口8付近の温度)を適温(ミストの凝集、ミストの分解・析出等が発生しない温度範囲)に調整することができる。
 また、図9,10に示すように、本体部1Aの壁部全面(または、少なくとも第二の空間1Tに面する本体部1Aの壁部全体)に、均一に温度調整部9を配設しても良い。当該9,10に示す構成を採用することにより、中空部1H(または第二の空間1T)内全体の温度を、図7,8に示す構成よりも、より適温に調整することができる。つまり、図9,10に示す構成では、中空部1Hにおけるミストの凝集・分解・析出等の減少を完全に防止できる。
 なお、上記では、温度調整部9の一例として温度調整された流体が流れることができる流路を列記したが、中空部1H内の温度調整が可能なものであれば他の構成(たとえば、ヒートパイプ、クールプレートやホットプレートなどの構成体)を採用することもできる。
 <実施の形態5>
 本実施の形態に係る成膜装置の構成を、図11に示す。なお、図11の構成をZ方向から眺めた平面図を図12に示す。なお、図12では、図面簡略化の観点から、ミスト発生器2や各種配管3,4,6,11等の図示を省略している。
 図11,12に示すように、本実施の形態に係る成膜装置は、ミスト噴射用ノズル1に加えて、反応促進ガス噴射用ノズル10を備えている。ここで、図11の構成例では、ミスト噴射用ノズル1として図7に示したノズルを例示している。ミスト噴射用ノズル1の構成については、上記までの各実施の形態で説明しているので、ここでの説明は省略する。
 図11に示すように、基板100に対する薄膜成膜の際に、ミスト噴射用ノズル1と同様に、反応促進ガス噴射用ノズル10は基板100の上方に配置される。そして、ミスト噴射用ノズル1が基板100の上面に対してミストを噴射する一方で、反応促進ガス噴射用ノズル10は、当該基板100の上面に対して反応促進ガスを噴射する。ここで、反応促進ガスとは、成膜原料を含むミストの分解反応を促進するガスであり、活性ガスを採用できる。反応促進ガスの具体例としては、たとえば、オゾン、アンモニアまたは過酸化水素などが挙げられる。
 上記ミストおよび反応促進ガスの噴射を行いながら、たとえば基板100を水平方向(図12のX方向)に移動させる。また、後述するように、反応促進ガスの噴射口(第二の噴射口と把握できる)13は、噴射したミストと噴射した反応促進ガスとは基板100の上面付近で混合できるように、ミストの噴射口8と隣り合っている。前記ミストと前記反応促進ガスとの基板100上面付近における混合を可能せしめるためには、噴射口8と噴射口13とは、数mm程度の距離の範囲で隣り合っていることが好ましい。また、ミストの噴射方向と反応促進ガスの噴射方向とが基板100上面付近で交差するような形状を、噴射口8および/または噴射口13は有していることが望ましい。
 なお、ミストおよび反応促進ガス噴射の際において、基板100の上面から噴射口8までの距離および基板100の上面から噴射口13までの距離は共に、同じであることが好ましく、当該距離は、数mm(たとえば、1~2mm程度)である。また、ミストの噴射力(ミストの噴射流量)と反応促進ガスの噴射力(反応促進ガスの噴射流量)とは、たとえば同じである(なお、ミストの噴射力(ミストの噴射流量)と反応促進ガスの噴射力(反応促進ガスの噴射流量)とは異なっていても良い)。
 図11に示すように、反応促進ガス噴射用ノズル10は、中空部10Hを有する本体部10Aにより構成されている。本体部10Aは、図11,12に示すように、X方向の幅が短く(たとえば、数cm程度)、Y方向の奥行きが長く(Y方向のミスト噴射用ノズル1の寸法と同じであり、たとえば1m以上)、Z方向の高さは、特に限定されないが、図11の構成例では、ミスト噴射用ノズル1のZ軸方向の高さよりも低くなっている、略直方体の概略外観を有する。
 図11に示すように、本体部10Aには、噴射口13および反応促進ガス供給口11aが穿設されている。
 噴射口13は、本体部10A内部の反応促進ガスを、基板100に向けて噴射する、反応促進ガスの出口となる。したがって、噴射口13は、反応促進ガス噴射の際に、基板100の上面(薄膜形成面)に面する本体部10Aの面に形成されている。つまり、噴射口13は、本体部10Aの下面側に形成されている。噴射口13のX方向の幅は、本体部10Aの中空部10HのX方向の幅よりも狭くなっている。たとえば、噴射口13のX方向の幅は、1~2mm程度である。また、噴射口13の開口形状は、スリット状であり、噴射口13のY方向の寸法は、噴射口8のY方向の寸法と同じである。そして、Y方向における噴射口13の両端には、薄厚の本体部10Aが存在している。
 図11に例示する構成例では、反応促進ガス供給口11aは、本体部10Aの噴射口13に対向する面(つまり、本体部10Aの上面側)に設けられている(なお、反応促進ガス供給口11aは本体部10Aの側面側に配設されていても良い)。当該反応促進ガス供給口11aは、反応促進ガス噴射用ノズル10の外側から反応促進ガスを本体部10Aの中空部10H内へ供給する、反応促進ガスの入口となる。図11に示すように、反応促進ガスは、反応促進ガス配管11を通って、反応促進ガス供給口11aに到達し、当該反応促進ガス供給口11aから本体部10Aの内部に供給される。
 ここで、反応促進ガス供給口11aの数は、1個であっても良く、本体部10Aの上面において、Y方向に沿って2個以上設けられていても良いが、反応促進ガス噴射用ノズル10の構成簡略化の観点から、反応促進ガス供給口11aの数は少ない方が好ましい。また、反応促進ガス供給口11aの数に合わせて、当然、各反応促進ガス供給口11aと接続する、反応促進ガス配管11が各々配設される。
 また、反応促進ガス供給口11aの開口面積および反応促進ガス配管11の開口面積は大きすぎると、構成拡大の原因となる。したがって、シャワープレート71に穿設された孔71aの総開口面積よりも反応促進ガス供給口11aの総開口面積が大きくなることが望ましく、当該関係を満たす範囲で、反応促進ガス供給口11aの開口面積はできる限り小さい方が好ましい。
 また、反応促進ガス噴射用ノズル10には、シャワープレート71が配設されている。図11に示すように、シャワープレート71は、本体部10Aの中空部10H内に配設されている。また、図11にから分かるように、シャワープレート71により当該中空部10Hは、二つの空間10S,10Tに分割される。つまり、中空部10H内において、シャワープレート71は、第一の空間10Sと第二の空間10Tとを仕切っている。なお、シャワープレート71の平面形状(孔71aの形成状態も含めて)は、図3で示したシャワープレート7の平面形状と同じである。
 シャワープレート71は、薄厚のプレートであり、たとえばステンレス製のものを採用できる。図3に示したように、シャワープレート71には複数の孔71aが均等に穿設されている。各孔71aは、シャワープレート71の厚さ方向に貫通している。なお、孔71aを通るのは「気体」である反応促進ガスである。したがって、各71aの開口径は、微小にできる。各孔71aの開口径は限定されることは無いが、一例としてたとえば0.01mm程度である。
 図11に示すように、反応促進ガス供給口11aは第一の空間10Sと接続されており、噴射口13は第二の空間10Tに接続されている。反応促進ガス供給口11aから供給された反応促進ガスは、シャワープレート71の存在により、第一の空間10Sに拡散・充満するとともに、孔71aを通って第二の空間10Tへと均一に導かれる。そして、孔71aを通った反応促進ガスは、均一な整流を維持しながら第二の空間10T内を伝搬し、噴射口13へと導かれ、当該噴射口13から均一に噴射される。
 反応性が高いガスである反応促進ガスを使用すると、原料(ミスト)の分解反応を促進することができるため、低温で高品質な薄膜を基板100に対して成膜でき、有益である。たとえば、ミスト噴射用ノズル1内で、ミストと反応促進ガスとを混合する構成も採用することは可能である。しかしながら、反応促進ガスの反応性の高さから、ミスト噴射用ノズル1内でミストが分解される。当該ミストの分解は、噴射するミストの均一性悪化や原料(ミスト)使用効率悪化(つまり、基板100に薄膜を成膜する際に、多くの原料が必要となる)に繋がる。
 そこで、本実施の形態に係る成膜装置では、反応促進ガス噴射用ノズル10をさらに備えている。そして、反応促進ガス噴射用ノズル10は反応促進ガスを噴射する噴射口13を備えており、当該噴射口13は、ミストを噴射する噴射口8と隣り合って配設されている。
 したがって、本実施の形態に係る成膜装置では、ミスト噴射用ノズル1外である基板100の上面付近において、ミストと反応促進ガスとを混合させることができる。これにより、ミストの均一性悪化や原料使用効率悪化等の問題を発生させることなく、ミストの分解反応が促進される。
 なお、図11の構成では、反応促進ガス噴射用ノズル10は、図7に示したミスト噴射用ノズル1に隣接させていた。しかしながら、本実施の形態に係る反応促進ガス噴射用ノズル10は、上記までで説明した他の形態(構成)のミスト噴射用ノズル1(図2、図5、図8、図9および図10などで図示した、各ミスト噴射用ノズル1)に隣接させても良い。
 <実施の形態6>
 本実施の形態に係る成膜装置の構成を、図13に示す。なお、図13の構成をZ方向から眺めた平面図を図14に示す。なお、図14では、図面簡略化の観点から、ミスト発生器2や各種配管3,4,6,11,15等の図示を省略している。
 図13,14に示すように、本実施の形態に係る成膜装置は、ミスト噴射用ノズル1および反応促進ガス噴射用ノズル10に加えて、排気ノズル14を備えている。ここで、図13の構成例では、ミスト噴射用ノズル1として図7に示したノズル、反応促進ガス噴射用ノズル10として図11で示したノズルを例示している。ミスト噴射用ノズル1および反応促進ガス噴射用ノズル10の構成については、上記までの各実施の形態で説明しているので、ここでの説明は省略する。
 図13に示すように、基板100に対する薄膜成膜の際に、ミスト噴射用ノズル1および反応促進ガス噴射用ノズル10と同様に、排気ノズル14は基板100の上方に配置される。そして、ミスト噴射用ノズル1が基板100の上面に対してミストを噴射し、反応促進ガス噴射用ノズル10が基板100の上面に対して反応促進ガスを噴射する一方で、排気ノズル14は、当該基板100の上方の領域の吸引(排気)を行う。
 上記ミストおよび反応促進ガスの噴射を行い、排気処理をも行いながら、たとえば基板100を水平方向(図14のX方向)に移動させる。また、排気ノズル14の排気口16を起点として、一方向(図13,14ではX方向)に、排気口16、反応促進ガスの噴射口13およびミストの噴射口8が隣り合っている。
 なお、ミストおよび反応促進ガス噴射および排気処理の際において、基板100の上面から噴射口8までの距離、基板100の上面から噴射口13までの距離、および基板100の上面から排気口16までの距離は共に、同じであることが好ましく、当該距離は、数mm(たとえば、1~2mm程度)である。また、ミストの噴射力(ミストの噴射流量)と反応促進ガスの噴射力(反応促進ガスの噴射流量)と排気力(排気流量)とは、たとえば同じである。
 図13に示すように、排気ノズル14は、中空部14Hを有する本体部14Aにより構成されている。本体部14Aは、図13,14に示すように、X方向の幅が短く(たとえば、数cm程度)、Y方向の奥行きが長く(Y方向のミスト噴射用ノズル1およびY方向の反応促進ガス噴射用ノズル10の寸法と同じであり、たとえば1m以上)、Z方向の高さは、特に限定されないが、図13の構成例では、ミスト噴射用ノズル1のZ軸方向の高さよりも低くなっており、反応促進ガス噴射用ノズル10のZ軸方向の高さと同じである。当該本体部14Aも略直方体の概略外観を有する。
 図13に示すように、本体部14Aには、排気口16および排気配管接続部15aが穿設されている。
 排気口16は、少なくとも、基板100上面と各ノズル1,10,14との間に生成される空間に存する気体・液体・固体を、本体部14A内に吸引する。したがって、排気口16は、排気処理の際に、基板100の上面(薄膜形成面)に面する本体部14Aの面に形成されている。つまり、排気口16は、本体部14Aの下面側に形成されている。
 排気口16のX方向の幅は、本体部14Aの中空部14HのX方向の幅よりも狭くなっている。たとえば、排気口16のX方向の幅は、1~2mm程度である。また、排気口16の開口形状は、スリット状であり、排気口16のY方向の寸法は、噴射口8および噴射口13のY方向の寸法と同じである。そして、Y方向における排気口16の両端には、薄厚の本体部14Aが存在している。
 排気配管接続部15aは、本体部14Aの排気口16に対向する面(つまり、本体部14Aの上面側)に設けられている。排気口16が吸引した固体・液体・気体は、排気配管接続部15aから排気配管15を介して、排気ノズル14の外側で、基板100から離れた場所へと排気される。
 ここで、排気配管接続部15aの数は、1個であっても良く、本体部14Aの上面において、Y方向に沿って2個以上設けられていても良いが、排気ノズル14の構成簡略化の観点から、排気配管接続部15aの数は少ない方が好ましい。また、排気配管接続部15aの数に合わせて、当然、各排気配管接続部15aと接続する、排気配管15が各々配設される。
 また、排気配管接続部15aの開口面積および排気配管14の開口面積は大きすぎると、構成拡大の原因となるので、可能な限り小さくできる方が好ましい。
 本実施の形態に係る成膜装置では、排気ノズル14をさらに備えている。したがって、ミスト噴射用ノズル1から噴射されたミストおよび反応促進ガス噴射用ノズル10から噴射された反応促進ガスが、当該排気ノズル14へと流れる均一な流れ(つまり、基板100の上面と平行な水平方向(X方向)に流れる均一な流れ)を作り出すことができる。これにより、当該流れの経路の基板100の上方において、ミストと反応促進ガスとの混合を促進させることができる。
 上記ミストと反応促進ガスとの混合の促進を図るためには、図13に示すように、排気口16を起点として、一方向(図13では右方向)に沿って、排気口16、噴射口13および噴射口8が隣り合っていることが必要である。
 つまり、排気口16の一方側(たとえば図13の右側または左側)に噴射口8のみを配設し、排気口16の他方側(図13の左側または右側)に噴射口13のみを配設する構成は、当該混合促進の観点からは望ましくない。これでは、一方の噴射口8(または13)から排気口16に至る経路において、他方の噴射口13(または8)が存在しないこととなり、ミストと反応促進ガスとの混合が抑制される。
 また、図13では、排気口16、噴射口13および噴射口8は、当該順に隣り合っているが、排気口16、噴射口8および噴射口13が当該順に隣り合っていても良い。
 また、上述したように、排気口16の一方側(たとえば図13の右側または左側)に噴射口8のみを配設し、排気口16の他方側(図13の左側または右側)に噴射口13のみを配設する構成は、当該混合促進の観点からは望ましくない。しかしながら、次の構成では、ミストと反応促進ガスとの混合が促進されるので、採用できる。つまり、排気口16の一方側(たとえば図13の右側)に噴射口8と噴射口13とのワンセットを隣接させて配設し、排気口16の他方側(図13の左側)に同じく噴射口8と噴射口13とのワンセットを配設する構成は、採用できる。当該構成においても、排気口16を起点として、一方向に、排気口16、噴射口8および噴射口13が隣り合っている構成が実現されるからである。
 また、図13の構成と異なるが、当該図13の構成において反応促進ガス噴出ノズル10を省略しても良い。当該構成では、噴射口8および排気口16のみが隣り合って配設される。
 ミストは、ミスト噴射用ノズル1から噴出した直後は図13のZ軸方向に均一化されているが、その後基板100との衝突などにより均一性が悪化し得る。当該均一性の悪化は、基板100上面に成膜される薄膜の不均一性の要因となる。そこで、図13において噴射口8と排気口16とを隣り合わせて配置させることにより、基板100の上面と平行な水平方向(X-Y方向)において、ミストを一様(均一に)に吸引することができる。つまり、排気口16による吸引により、ミスト噴射用ノズル1から噴射したミストを、排気口16に至るX-Y水平方向において均一に流す流れを生成できる。したがって、基板100上面に成膜される薄膜の均一性向上を図ることができる。
 なお、図13の構成では、図7に示したミスト噴射用ノズル1を用いて構成されていた。しかしながら、本実施の形態に係るミスト噴射用ノズル1として、上記までで説明した他の形態(構成)のミスト噴射用ノズル1(図2、図5、図8、図9および図10などで図示した、各ミスト噴射用ノズル1)を採用しても良い。
 また、排気ノズル14の排気力が強すぎると、基板100上面におけるミストの反応分解が、少なくなる。他方、排気ノズル14の排気力が弱すぎると、当該排気ノズル14に至るミストの流れの均一性が向上しない。そこで、ミストの反応分解効率の向上およびミストの流れの均一性の向上の観点から、排気ノズル14の排気力は、ミスト噴射用ノズル1の噴射力と同じであることが望ましい。
 <実施の形態7>
 本実施の形態に係る成膜装置の構成を、図15に示す。
 図15に示すように、本実施の形態に係る成膜装置は、図13に示した構成に加えて、二つ目のミスト噴射用ノズル1を備えている。つまり、本実施の形態では、複数のミスト噴射用ノズル1を備えている。
 ミスト噴射用ノズル1の数が増えた以外は、図15に示す構成と図13で示した構成とは同じである。また、図15の構成例では、ミスト噴射用ノズル1として図7に示したノズルを例示している。したがって、各ノズル1,10,14の構成は、上記までの各実施の形態で説明しているので、ここでの説明は省略する。
 図15の構成では、各噴射口8,13および排気口16は、隣り合って配置されている。ここで、実施の形態6で説明したように、本実施の形態においても、排気ノズル14の排気口16を起点として、一方向(図15ではX方向)に、排気口16、反応促進ガスの噴射口13および二つのミストの噴射口8が隣り合っている。
 本実施の形態に係る成膜装置では、複数のミスト噴射用ノズル1を備えている。したがって、基板100に2種類以上のミストを別々に噴射することができる。
 たとえば、一方のミスト噴射用ノズル1から、成膜される薄膜の原料を含む原料ミストを噴射し、他方のミスト噴射用ノズル1から、ミストの反応促進効果のある液体(たとえば過酸化水素水)から成るミストを噴射することができる。これにより、図13の構成よりも、薄膜原料を含むミストの基板100上面における反応・分解が促進させることができる。
 または、成膜される薄膜の原料が2種類上の元素から構成される場合、各元素毎に、当該元素を含むミストを、基板100に対して別々に噴射させることができる。たとえば、原料溶液をミスト化しミストを生成するが、当該原料溶液には、当然溶媒が必要となる。ここで、一方の元素に適する溶媒が、他方の元素に適さない溶媒であることなどがある。このようなケースでは、本実施の形態に係る成膜装置を適用し、各ミスト噴射ノズル1から別々に異なる元素を含むミストを噴射させ、基板100上面で各ミストを混合させる構成が望まれる。
 または、たとえば、2種類以上の固体を含むミストを基板100上面に噴射させる場合において、一つのミスト噴射用ノズル1のみを用いて、当該ミストを噴射させることもできる。しかしながら、当該構成を採用したときには、ミスト噴射用ノズル1内部で2種類の固体が混合し、反応を行うこともケースもあり得る。当該ミスト噴射用ノズル1内部での異なる固体同士の反応は、薄膜の不均一性や原料使用効率の悪化などを引き起こす。そこで、本実施の形態に係る成膜装置を適用することにより、各ミスト噴射用ノズル1内部には、1種類の固体のみから成るミストのみを存在させることができ、前記の問題は解決する。
 また、図15では、排気口16の右隣において、噴射口13および一方の噴射口8および他方の噴射口8が、当該順に隣り合っているが、一方の噴射口8と他方の噴射口8との間に噴射口13を配置させても良い。
 また、図15に示す、複数の噴射口8と噴射口13とをワンセットして、排気口16の一方側(たとえば図15の右側)に当該ワンセットを隣接させて配設し、排気口16の他方側(図15の左側)に他の当該ワンセットを配設する構成を、採用しても良い。当該構成においても、排気口16を起点として、一方向に、排気口16、各噴射口8および噴射口13が隣り合っている構成が実現されるからである。
 また、図15の構成において、当該図13の構成において反応促進ガス噴出ノズル10および/または排気ノズル14を省略しても良い。
 なお、図15の構成では、各ミスト噴射用ノズル1は、図7に示した構成を有していた。しかしながら、各ミスト噴射用ノズル1としては、上記までで説明した他の形態(構成)のミスト噴射用ノズル1(図2、図5、図8、図9および図10などで図示した、各ミスト噴射用ノズル1)を採用しても良い。また、各ミスト噴射用1は、各々異なる構成のものを採用しても良い。
 また、図15の構成例では、2つのミスト噴射用ノズル1が図示されている。しかしながら、ミスト噴射用ノズル1は、3以上あっても良い。これにより、基板100に噴射するミストのバリエーションが増える。
 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 ミスト噴射用ノズル
 1A,10A,14A 本体部
 1H,10H,14H 中空部
 1S,10S 第一の空間
 1T,10T 第二の空間
 2 ミスト発生器
 3,6 キャリアガス配管
 4 原料溶液配管
 5 ミスト配管
 5a ミスト供給口
 6a キャリアガス供給口
 7,71 シャワープレート
 7a,71a 孔
 8,13 噴射口
 9 温度調整部
 10 反応促進ガス噴射用ノズル
 11 反応促進ガス配管
 11a 反応促進ガス供給口
 14 排気ノズル
 15 排気配管
 15a 排気配管接続部
 16 排気口
 100 基板

Claims (11)

  1.  成膜の原料となるミストを発生するミスト発生器(2)と、
     前記ミスト発生器で発生した前記ミストを、膜の成膜が行われる基板へと噴射するミスト噴射用ノズル(1)とを、
    備えており、
     前記ミスト噴射用ノズルは、
     中空部(1H)を有する本体部(1A)と、
     前記本体部に形成され、前記ミスト発生器で発生した前記ミストを前記中空部内に供給するミスト供給口(5a)と、
     前記本体部に形成され、前記中空部の前記ミストを外部に噴射する第一の噴射口(8)と、
     前記本外部に形成され、前記ミストを前記第一の噴射口へと運ぶキャリアガスを前記中空部内に供給する、少なくとも1つ以上のキャリアガス供給口(6a)と、
     前記中空部内に配置され、複数の孔(7a)が形成されたシャワープレート(7)とを、
    備えており、
     前記中空部は、
     前記シャワープレートの配設により、前記キャリアガス供給口と接続される第一の空間(1S)と、前記第一の噴射口に接続される第二の空間(1T)とに分割され、
     前記ミスト供給口は、
     前記第二の空間に接続されるように、前記本体部に形成されている、
    ことを特徴とする成膜装置。
  2.  前記シャワープレートに形成された前記複数の孔の開口面積の総和は、
     前記キャリアガス供給口の開口面積の総和よりも、小さい、
    ことを特徴とする請求項1に記載の成膜装置。
  3.  前記ミスト供給口には、
     前記ミスト発生器で発生した前記ミストを、前記中空部内へと運ぶミスト配管(5)が接続されている、
    ことを特徴とする請求項1に記載の成膜装置。
  4.  前記本体部には直接、
     前記ミスト供給口を塞ぐように、前記ミスト発生器が接続されている、
    ことを特徴とする請求項1に記載の成膜装置。
  5.  前記ミスト噴射用ノズルは、
     少なくとも前記第一の噴射口周辺の前記本体部に形成され、前記中空部の温度調整が可能な温度調整部(9)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。
  6.  前記温度調整部は、
     前記ミストガス噴射用ノズルの前記本体部の全体に渡って配設されている、
    ことを特徴とする請求項5に記載の成膜装置。
  7.  前記ミストの分解反応を促進する反応促進ガスを噴射する第二の噴射口(13)を有する、反応促進ガス噴射用ノズル(10)を、
    さらに備えており、
     前記第一の噴射口と前記第二の噴射口とは、
     隣り合っている、
    ことを特徴とする請求項1に記載の成膜装置。
  8.  排気口(16)を有する排気ノズル(14)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。
  9.  前記ミストの分解反応を促進する反応促進ガスを噴射する第二の噴射口(13)を有する、反応促進ガス噴射用ノズル(10)を、
    さらに備えており、
     前記排気口を起点として一方向に、前記排気口と前記第一の噴射口と前記第二の噴射口とが、隣り合っている、
    ことを特徴とする請求項8に記載の成膜装置。
  10.  前記排気ノズルの排気力は、
     前記ミスト噴射用ノズルの噴射力と同じである、
    ことを特徴とする請求項8に記載の成膜装置。
  11.  前記ミスト噴射用ノズルは、
     2つ以上である、
    ことを特徴とする請求項1に記載の成膜装置。
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