WO2017098651A1

WO2017098651A1 - ミスト塗布成膜装置及びミスト塗布成膜方法

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Publication number: WO2017098651A1
Application number: PCT/JP2015/084771
Authority: WO
Inventors: 天明李
Original assignee: 東芝三菱電機産業システム株式会社
Priority date: 2015-12-11
Filing date: 2015-12-11
Publication date: 2017-06-15
Also published as: JP6490835B2; TWI629107B; KR20180080295A; TW201720530A; JPWO2017098651A1; CN108472676B; US20180326436A1; CN108472676A; KR102151325B1

Abstract

本発明は、膜厚が１００ｎｍ以下の薄膜を、均一に成膜できるミスト塗布成膜装置及びミスト塗布成膜方法を提供することを目的とする。そして、本発明において、塗布液霧化機構（５０）は、超音波を発生する超音波振動子（１）を利用して塗布液５を霧化して塗布液ミスト（６）を発生する塗布液ミスト発生処理を実行する。ミスト塗布機構（７０）は、ミスト塗布ヘッド（８）から移動ステージ（１０）上に載置された基板（９）の表面上に塗布液ミスト（６）を供給して、基板（９）の表面上に塗布液ミスト（６）を塗布する塗布液ミスト塗布処理を実行する。焼成・乾燥機構（９０）はホットプレート（１３）上に塗布液ミスト（６）が表面上に塗布された基板（９）を焼成・乾燥し、塗布液ミスト（６）から形成された液膜の溶媒を蒸発させて基板（９）の表面上に薄膜を成膜する焼成・乾燥処理を実行する。

Description

ミスト塗布成膜装置及びミスト塗布成膜方法

　この発明は、超音波による噴霧した塗布液のミストを利用して、成膜対象となる基板上に薄膜を成膜するミスト塗布成膜装置及びミスト塗布成膜方法に関するものである。

　フィルム、ガラス基板、半導体ウエハ等の被塗布体上に薄膜を塗布して、様々な機能性（反射防止、防眩性、防汚性、親水性、疎水性）をもたらすために、塗布液の物性（粘度、表面張力）、被塗布体（成膜対象の基板）の特性（表面形状、表面張力）、膜特性（膜厚、膜中組成濃度、膜硬度）等の違いにより様々な塗布方法が採用されている。

　フィルムやガラス基板のような被塗布体の塗布装置としては、塗布液を全量塗布するスリットダイ塗工装置、ロール塗布装置、バー塗工装置、グラビア塗工装置などがある。近年、機能性フィルム、光学フィルム、フラットディスプレイパネルの高性能化によって、塗布膜の薄膜化及び膜厚ムラ防止の要求精度が高くなっている。

　一方、塗布液を液滴化して行う塗布装置として、スプレーコート装置、スピンコート装置等がある。スピンコート装置は半導体ウエハへの薄膜を製造する方法として広く採用されている。スピンコート法は基板の表面中央部に塗布液の液滴を供給し、高速回転させることにより基板表面に薄膜を形成する方法である。この方法では、基板が高速回転される際に塗布液が捨てられるため、塗布液の利用効率が悪く、大型の被塗布体に適用するには課題が多い。

　スプレーコート法は高圧のエアーガスで塗布液を噴霧して基板表面に薄膜を形成する方法である。スプレーコート法は例えば特許文献１に開示されている。スプレーコート装置のスプレーガンは移動できるため、大型の被塗布体に適応できるが、高圧エアーと流量による噴霧した塗布液の微粒子粒径の制御が困難であり、成膜される薄膜に膜厚ムラが生じやすいという問題点がある。

特開２００３－９８６９９号公報

　前述したスプレーコート法等のスプレー塗布方法では一般のスプレーガンを使用して、塗布液を供給しながらガンに導入される高圧エアーガスにより、塗布液の霧化を行っている。霧化された塗布液の微粒子径は塗布液の供給量が一定の場合は、エアーの圧力あるいは流量を増加することにより小さくなる。また、エアー圧力あるいは流量が一定の場合は、塗布液の供給量を減少することにより小さくなる。塗布液の微粒子径は塗布液の供給量、エアー圧力、エアー流量に依存するため、微粒子径の粒径制御と小さい粒径の霧化量の増減制御とは共に困難であるという問題点があった。

　従来のスプレー塗布方法では塗布液の吐出量を少なく、霧化エアー圧力または流量を大きくすることでスプレー霧化粒子の径を小さく、または塗布液の濃度を小さくして、スプレー時の粒子が飛行中に乾きを伴いながら付着し、塗膜を仕上げる方法である。

　塗布液の吐出量を少なくする場合と塗布液の濃度を小さくする場合は、薄い塗膜が成膜されるため、膜厚に応じて積層回数を増やして成膜する必要がある。塗布回数を多くすることで塗膜の均一性を向上するが、生産効率を低下する問題点がある。

　また、スプレー霧化をより微粒化するためには、高いエアー圧力あるいはエアー流量を多くする必要があることから、複数回連続塗布する時に微粒化するための高圧と多量のエアーが被塗布体の表面に強く当たることにより、高圧と多量のエアーによる液膜を乱す問題点がある。

　さらに、スプレー塗布方法では、被塗布物の回転速度、スプレーガンの移動速度を任意に設定できるが、被塗布物の回転速度とスプレーガンの移動速度をバランスよく調整しないと均一に塗布できない問題点があった。

　本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、膜厚が１００ｎｍ以下の薄膜を、均一に成膜できるミスト塗布成膜装置及びミスト塗布成膜方法を提供することを目的とする。

　この発明に係るミスト塗布成膜装置は、超音波振動子を利用して霧化容器内の所定の原料を含む塗布液を霧化して液滴状の塗布液ミストを得る塗布液霧化機構と、成膜対象となる基板を載置する載置部を有し、前記基板に前記塗布液ミストを供給し、前記基板の表面上に前記塗布液ミストを塗布するミスト塗布機構と、前記基板の表面上に塗布された前記塗布液ミストを焼成・乾燥して前記基板の表面上に前記所定の原料を含む薄膜を成膜する焼成・乾燥機構とを備える。

　請求項１記載の本願発明のミスト塗布成膜装置はミスト塗布機構により基板の表面上に塗布液ミストを塗布した後、焼成・乾燥機構により塗布液ミストを焼成・乾燥して基板の表面上に所定の原料を含む薄膜を成膜することにより、膜厚が１００ｎｍ以下の薄膜を均一性良く基板上に成膜することができる。

　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。

この発明の実施の形態１であるミスト塗布成膜装置の構成を模式的に示す説明図である。図１で示したミスト塗布ヘッドの底面構造を示す平面図である。実施の形態１のミスト塗布成膜方法及び薄膜の膜厚検証方法の処理手順を示すフローチャートである。図１で示した基板に対するヘッド底面の位置関係を模式的に示す説明図である。検証対象の基板の表面を模式的に示す説明図である。図５で示した測定領域における膜厚測定結果を示すグラフである。複数の測定領域それぞれにおける測定膜厚を示すグラフである。他の測定処理の処理内容を模式的に示す説明図である。他の測定処理を実施した測定結果を示すグラフである。異なるステージ移動速度における薄膜の膜厚を示すグラフである。各移動速度での平均膜厚、膜厚の標準偏差を表形式で示す説明図である。実施の形態２の塗布液霧化機構におけるミスト制御部の制御内容を模式的に示す説明図である。実施の形態３のミスト塗布成膜装置における特徴部分を模式的に示す説明図である。複数のミスト塗布ヘッドの底面構造を示す平面図である。

　以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

　＜実施の形態１＞
　（ミスト塗布成膜装置）
　図１は、この発明の実施の形態１であるミスト塗布成膜装置の構成を模式的に示す説明図である。同図に示すように、実施の形態１のミスト塗布成膜装置は、塗布液霧化機構５０、ミスト塗布機構７０及び焼成・乾燥機構９０を主要構成要素として有している。

　塗布液霧化機構５０は、超音波を発生する超音波振動子１を利用して霧化容器４に投入した塗布液５を粒径分布が狭く中心粒径が約４μmの液滴に霧化して塗布液ミスト６を発生する塗布液ミスト発生処理を実行する。塗布液ミスト６はキャリアガス供給部１６から供給されるキャリアガスによってミスト供給ライン２２を介してミスト塗布機構７０に搬送される。

　ミスト塗布機構７０は、ミスト供給ライン２２から塗布液ミスト６を受け、ミスト塗布ヘッド８から移動ステージ１０（載置部）上に載置された基板９（成膜対象の基板）の表面上に塗布液ミスト６を供給して、基板９の表面上に塗布液ミスト６を塗布する塗布液ミスト塗布処理を実行する。

　焼成・乾燥機構９０はホットプレート１３上に塗布液ミスト６が表面上に塗布された基板９を焼成・乾燥し、塗布液ミスト６における溶媒を蒸発させて塗布液ミスト６に含まれるシリコーン化合物の原料（充填剤、架橋剤などの添加剤を加えたシロキサンポリマー、他の有機化合物と反応したシロキサンポリマー）を含む薄膜を基板９の表面上に成膜する焼成・乾燥処理を実行する。

　（塗布液霧化機構５０）
　塗布液霧化機構５０において、超音波振動子１としては、例えば１．５～２．５ＭＨｚ範囲内の超音波周波数を用いることができる。超音波振動子１上に設けられた水槽２に超音波振動子１で発生した超音波伝播の媒体として水３を導入し、超音波振動子１を駆動することにより、霧化容器４に投入した塗布液５を液滴化させて、粒径分布が狭く中心粒径が４μm程度のマイクロメーターサイズの液滴である、塗布液ミスト６を得る。

　なお、塗布液５としては、塗布液の粘度が高くても低粘度のメタノール、トルエン、水、ヘキサン、エーテル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ビニル、塩化エチル等の溶媒で希釈でき、粘度が１．１ｍＰａ・Ｓ以下の塗布液である。

　キャリアガス供給部１６から供給されたキャリアガスをキャリアガス導入ライン２１から霧化容器４内に供給することにより、霧化容器４の内部空間で噴霧された液滴状の塗布液ミスト６は、ミスト供給ライン２２を介してミスト塗布機構７０のミスト塗布ヘッド８に向けて運ばれる。なお、キャリアガスは主に塗布液ミスト６を搬送する目的で窒素ガスあるいは空気が使われており、キャリアガス流量は２～１０（Ｌ／min）でミスト制御部３５によって制御される。なお、バルブ２１ｂはキャリアガス導入ライン２１に設けられ、キャリアガス流量を調整するためのバルブである。

　ミスト制御部３５はバルブ２１ｂの開閉度合を制御してキャリアガス供給部１６から供給されるキャリアガス流量を制御するとともに、超音波振動子１の振動の有無、超音波周波数等を制御する。

　（ミスト塗布機構７０）
　ミスト塗布機構７０はミスト塗布ヘッド８と成膜基板９を上部に載置して、移動制御部３７の制御下で移動可能な移動ステージ１０（載置部）を主要構成要素として有している。

　図２はミスト塗布ヘッド８の底面構造を示す平面図である。図２にＸＹ座標軸を示している。同図に示すように、ミスト塗布ヘッド８のヘッド底面８ｂにおいてＹ方向（所定方向）を長手方向としたスリット状のミスト噴出口１８が形成されている。

　図２において、ミスト塗布ヘッド８のヘッド底面８ｂ下に存在する基板９の仮想平面位置を示している。基板９は図中、Ｘ方向の辺を長辺、Ｙ方向の辺を短辺とした矩形状に構成される。

　図２に示すように、ヘッド底面８ｂに設けられるミスト噴出口１８は、基板９の短辺形成方向（Ｙ方向）を長手方向としたスリット状に設けられており、その形成長（Ｙ方向の長さ）は、基板９の短辺幅と同程度に設定される。

　したがって、例えば、移動ステージ１０によって基板９をＸ方向に沿って移動させながら、ミスト塗布ヘッド８内で整流された塗布液ミスト６をミスト噴出口１８から供給することにより、基板９の表面上の略全面に塗布液ミスト６を塗布することができる。また、ミスト噴出口１８がスリット状で形成されているため、ミスト塗布ヘッド８における長手方向（Ｙ方向）の形成長を調整することにより、成膜対象の基板である基板９の短辺幅に制限されることがなく、短辺幅が広い基板９にも適応することができる。具体的には、想定される基板９の最大短辺幅に合致した長手方向の幅をミスト塗布ヘッド８に持たせることにより、ミスト噴出口１８の形成長を基板９の最大短辺幅にほぼ合致させることができる。

　なお、基板９を上部に載置する移動ステージ１０はミスト塗布ヘッド８のヘッド底面８ｂから２～５ｍｍ離れた状態で、移動制御部３７による制御下でＸ方向に沿って移動することにより、基板９の表面の略全面上に塗布液ミスト６による極薄の液膜を塗布することができる。この際、移動制御部３７によって移動ステージ１０の移動速度を変更することにより、液膜の厚さを調整することができる。

　すなわち、移動制御部３７は、ミスト塗布ヘッド８のミスト噴出口１８の短手方向に合致する移動方向（図２のＸ方向）に沿って移動ステージ１０を移動させ、移動方向に沿った移動ステージ１０の移動速度を可変制御する。

　また、ミスト塗布ヘッド８及び移動ステージ１０はミスト塗布チャンバー１１内に設けられており、ミスト塗布チャンバー１１内で揮発した塗布液ミスト６の溶媒蒸気とキャリアガスとの混合ガスは排ガス出力ライン２３を介して、図示しない排気処理装置にて処理された後に大気に放出される。なお、バルブ２３ｂは排ガス出力ライン２３に設けられるバルブである。

　（焼成・乾燥機構９０）
　焼成・乾燥機構９０では焼成・乾燥チャンバー１４内に設けられるホットプレート１３を主要構成として有している。ミスト塗布機構７０によって塗布液ミスト６（の液膜）が表面上に塗布された基板９が焼成・乾燥チャンバー１４内においてホットプレート１３上に載置される。

　ホットプレート１３を用いて塗布液ミスト６が塗布された基板９に対し焼成・乾燥処理を行うことにより、塗布液ミスト６から形成された液膜の溶媒を蒸発させて、基板９の表面上に塗布液５内の原料を含む薄膜を形成することができる。なお、焼成・乾燥処理により生成した塗布液５の溶媒蒸気は排ガス出力ライン２４から、図示しない排気処理装置にて処理された後に大気に放出される。

　なお、図１で示す例では、焼成・乾燥処理をホットプレート１３を用いて実行したが、ホットプレート１３を用いることなく、焼成・乾燥チャンバー１４内に熱風を供給する態様で焼成・乾燥機構９０を構成しても良い。

　（ミスト塗布成膜方法）
　図３は、図１で示したミスト塗布成膜装置を用いて実行するミスト塗布成膜方法及びその後の薄膜の膜厚検証方法の処理手順を示すフローチャートである。まず、図３を参照して、ミスト塗布成膜方法の処理手順を説明する。

　ステップＳ１において、塗布液霧化機構５０により、超音波振動子１を利用して霧化容器４内の塗布液５を霧化して液滴状の塗布液ミスト６を発生する塗布液ミスト発生処理を実行する。

　具体的には、塗布液５は１ｗｔ％（重量パーセント）のシリコンコーディング原料を用い、１.６ＭＨｚで振動する２つの超音波振動子１を駆動して塗布液５の噴霧を行い、キャリアガス流量が２Ｌ／ｍｉｎの窒素キャリアガスをキャリアガス供給部１６から供給することにより、霧化容器４内で発生された塗布液ミスト６をミスト供給ライン２２を介してミスト塗布機構７０内のミスト塗布ヘッド８に搬送する。

　次に、ステップＳ２において、ミスト塗布機構７０により、移動ステージ１０上に塗布対象基板である基板９を載置し、ミスト塗布ヘッド８のミスト噴出口１８から塗布液ミスト６を供給し、基板９の表面上に塗布液ミスト６を塗布する塗布液ミスト塗布処理を実行する。

　具体的には、ミスト塗布ヘッド８内で整流された塗布液ミスト６はスリット状に形成されたミスト噴出口１８を通して基板９の表面に供給されることにより塗布液ミスト塗布処理が実行される。なお、基板９は長辺を１２０（ｍｍ）短辺を６０（ｍｍ）とした矩形状の表面を有している。

　移動ステージ１０上に載置（セット）された基板９は、ヘッド底面８ｂの下方２～５ｍｍの間隔を隔てた位置に存在し、移動制御部３７による制御下で移動ステージ１０を図２のＸ方向に移動（スキャン）させることにより、基板９の表面上の略全面に塗布液ミスト６による極薄の液膜が形成される。なお、移動制御部３７によって移動ステージ１０の移動速度は１～５０（ｍｍ／ｓｅｃ）の範囲で可変制御できる。

　このように、ミスト塗布ヘッド８を固定しつつ、基板９を載置した移動ステージ１０のみを移動して基板９の表面上に塗布液ミスト６を塗布することにより、比較的容易に基板９の表面上に塗布液ミスト６を塗布することができる。

　この際、実施の形態１では、キャリアガス供給部１６からキャリアガスの圧力と流量は、従来のスプレーガンの高圧エアーガスのガス圧力と流量より小さいため、塗布液ミスト塗布処理の際、基板９の表面に塗布液ミスト６が強く当たることによる液膜の乱れを従来に比べ抑制することができる。加えて、以下の工夫により塗布液ミスト６による液膜の乱れをさらに抑制することができる。

　図４は基板９に対するヘッド底面８ｂの位置関係を模式的に示す説明図である。同図において、ＸＺ座標軸を併記している。同図に示すように、基板９の表面形成方向（図４のＸ方向）に対し傾きθを持たせることにより、ミスト噴出口１８から基板９の垂線Ｌ９から角度θ分、斜め方向に塗布液ミスト６を噴出することができる。

　このように、ミスト塗布ヘッド８のヘッド底面８ｂを基板９の表面形成方向に対し傾きθを持たせることにより、キャリアガス供給部１６からのキャリアガス流量による塗布液ミスト６が基板９の表面に当たる際に生じる液膜の乱れを効果的に抑制して、塗布液ミスト６がより均一に基板９の表面上に塗布できるようにしている。

　次に、ステップＳ３において、焼成・乾燥機構９０により、基板９の表面上に塗布された塗布液ミスト６から形成された液膜を焼成・乾燥して基板９の表面上にシリコーン化合物等の原料を含む薄膜を成膜する焼成・乾燥処理を実行する。

　以上のステップＳ１～Ｓ３によるミスト塗布成膜方法により、基板９上に膜厚が１００μｍ以下の薄膜を形成することができる。

　次に、図３及び図５を参照して、実施の形態１のミスト塗布成膜装置によるミスト塗布成膜方法により基板９の表面上に成膜された薄膜の膜厚検証処理を説明する。

　図３のステップＳ４において、基板９の表面上に成膜された薄膜を選択的にエッチング除去するエッチング処理を実行する。具体的には、ＮａＯＨ濃度が４ｗｔ％のメタノールと純水を１：１で混合した水溶液を用いて常温で１０ｍｉｎ間エッチングする。

　図５は検証対象の基板の表面を模式的に示す説明図である。同図に示すように、ステップＳ４のエッチング処理により、基板９の表面上においてエッチング除去領域Ｒ１１及びＲ１２における薄膜を選択的にエッチング除去し、非エッチング領域Ｒ２１及びＲ２２における薄膜を選択的に残存させる。

　次に、ステップＳ５において、基板９上に成膜された薄膜の膜厚測定処理を実行する。膜厚測定には既存の触針段差計を用いて測定した。

　図５に示すように、膜厚測定箇所は測定領域Ｍ１～Ｍ１８であり、測定領域Ｍ１～Ｍ９はエッチング除去領域Ｒ１１から非エッチング領域Ｒ２１に跨る領域に設定され、測定領域Ｍ１０～Ｍ１８はエッチング除去領域Ｒ１２から非エッチング領域Ｒ２２に跨る領域に設定されている。測定領域Ｍ１～Ｍ１８において隣接する測定領域間距離ｄＭは１０ｍｍに設定されている。

　図６は測定領域Ｍ１における膜厚測定結果を示すグラフである。図６において、図５の測定方向Ｄ１に示すように、＋Ｙ方向に沿って膜厚が測定される。同図に示すように、非エッチング領域Ｒ２１では膜厚は４０ｍｍ前後で測定され、エッチング除去領域Ｒ１１では膜厚として０ｍｍ前後で測定される。したがって、非エッチング領域Ｒ２１における測定平均値（ノイズ部分除く）が測定領域Ｍ１における測定膜厚となる。

　図７は測定領域Ｍ１～Ｍ１８それぞれにおける測定膜厚を示すグラフである。図７において、測定領域の番号ｉが測定領域Ｍｉに対応する。図７の測定点別膜厚測定線Ｌ２で示す測定結果から、面内平均膜厚は４７ｎｍで膜厚の標準偏差は５ｎｍが導き出された。

　図８はステップＳ５における他の測定処理の処理内容を模式的に示す説明図である。図８に示すように、膜厚測定箇所は測定領域Ｋ１～Ｋ６であり、測定領域Ｋ１～Ｋ３はエッチング除去領域Ｒ１１から非エッチング領域Ｒ２１に跨る領域に設定され、測定領域Ｋ４～Ｋ６はエッチング除去領域Ｒ１２から非エッチング領域Ｒ２２に跨る領域に設定されている。他の測定処理では、測定領域Ｋ１～Ｋ６における測定膜厚の平均を測定する処理である。

　図９はステップＳ１～Ｓ３によるミスト塗布成膜方法を３回実行し、３回それぞれにおいて図８で示した他の測定処理を実施した測定結果を示すグラフである。図８において、回数の番号ｊが他の測定処理によるｊ回目の実行結果に対応する。

　同図に示すように、３回の他の測定処理における平均膜厚は４０ｎｍで膜厚の標準偏差は５ｎｍ以下に収まることから、実施の形態１のミスト塗布成膜装置を用いたミスト塗布成膜方法の実行により、１００ｎｍ以下の薄膜の成膜処理においても、均一かつ安定的に薄膜を製造できたことが分かる。

　基板９の表面に塗布する塗布液ミスト６の薄膜化及び膜厚ムラ防止の要求精度が高くなっている状況下、膜厚が薄くなればなるほど均一化が難しいという従来の課題がある。

　実施の形態１のミスト塗布成膜装置を用いたミスト塗布成膜方法を実行して、より一層薄い薄膜を形成して膜厚分布の評価を行った。この際、移動制御部３７によって制御する移動ステージ１０の移動速度を１０（ｍｍ／ｓｅｃ）、２０（ｍｍ／ｓｅｃ）、３０（ｍｍ／ｓｅｃ）に設定して、１回のステップＳ１～Ｓ３の実行によって基板９の表面に薄膜を形成して膜厚を測定した。

　図１０は異なるステージ移動速度における薄膜の膜厚を示すグラフである。図１１は各移動速度での平均膜厚、膜厚の標準偏差を表形式で示す説明図である。図１０に示すように、移動制御部３７によって、移動ステージ１０の移動速度を増加することにより、成膜する薄膜の膜厚が薄くすることができ、薄膜の膜厚の薄膜化を進行することができることが分かる。

　図１１に示すように、薄膜の膜厚の薄膜化が進行しても、標準偏差は平均膜厚の１／５以下に収まるため、膜厚の均一性が維持されていることが分かった。

　このように、本実施の形態のミスト塗布成膜装置によるミスト塗布成膜方法の実行により、１００ｎｍ以下で薄膜化しても、成膜される薄膜の膜厚の均一性が維持されることができる。

　（効果等）
　図３で示したステップＳ１～Ｓ３を備えたミスト塗布成膜方法を実行する、実施の形態１のミスト塗布成膜装置はミスト塗布機構７０により基板９の表面上に塗布液ミスト６を塗布した後、焼成・乾燥機構９０により、基板９表面上における塗布液ミスト６から形成された液膜を焼成・乾燥して基板９の表面上に塗布液５内の原料を含む薄膜を成膜することにより、膜厚が１００ｎｍ以下の膜厚の薄膜を均一に基板上に成膜することができる。

　さらに、ミスト塗布ヘッド８はヘッド底面８ｂに、表面が矩形状の基板９の短辺形成方向（図２のＹ方向；所定方向）を長手方向としたスリット状に形成されるミスト噴出口１８を設けている。

　したがって、基板９の短辺形成幅とミスト噴出口１８の長手方向の形成長を同程度の長さに設定し、基板９の短辺方向とミスト噴出口１８の長手方向を一致させた状態で、移動制御部３７による制御下で基板９を載置した移動ステージ１０を基板９の長辺方向（第１の方向）に沿って移動させることにより、基板９の表面上の略全面に薄膜を成膜することができる。

　さらに、成膜対象の基板が円筒状の基体である場合、円筒部分の中心軸を中心として基体を回転させながら、基体の側面に塗布液ミスト６が供給されるようにミスト塗布ヘッド８（ミスト噴出口１８）を配置することにより、円筒状の基体の側面上に薄膜を成膜することができる。

　加えて、移動制御部３７により移動ステージ１０の移動速度を可変制御することにより、多様な膜厚の薄膜を形成することができる。

　＜実施の形態２＞
　図１２は実施の形態２の塗布液霧化機構５０におけるミスト制御部３５の制御内容を模式的に示す説明図である。なお、図１２で示す以外の構成は図１で示した実施の形態１の構成と同様である。実施の形態２の塗布液霧化機構５０は水槽２下に複数の超音波振動子１が設けられている。

　図１２に示すように、ミスト制御部３５は複数の超音波振動子１それぞれの動作のオン，オフ及び超音波振動数を個別に制御することができる。したがって、ミスト制御部３５は、複数の超音波振動子１のうち動作させる超音波振動子の数である動作振動子数を決定することができる。さらに、ミスト制御部３５はバルブ２１ｂの開閉度合を制御することにより、キャリアガス供給部１６から供給されるキャリアガスのキャリアガス流量を２～１０（Ｌ／min）の範囲で可変制御することができる。

　塗布液ミスト６の霧化量（塗布液ミスト６の単位時間当たりのミスト塗布機構７０への供給量）は、上述した動作振動子数、各超音波振動子１の超音波周波数及びキャリアガス流量により決定することができる。この際、塗布液ミスト６の霧化量に関し、動作振動子数及びキャリアガス流量は正の相関を有し、超音波周波数は負の相関を有する。したがって、超音波振動子１の超音波周波数（通常、複数の超音波振動子１の間で同一周波数に設定）を固定した場合、塗布液ミスト６の霧化量は、動作振動子数及びキャリアガス流量の増減によって調整することができる。

　また、塗布液５の濃度、塗布液ミスト６の霧化量、及び移動ステージ１０の移動速度等に基づき、基板９の表面上に塗布される塗布液ミスト６の粒径を制御して、最終的に基板９の表面上に成膜される薄膜の膜厚を決定することができる。この際、薄膜の膜厚に関し、塗布液５の濃度、塗布液ミスト６の霧化量は正の相関を有し、移動ステージ１０の移動速度は負の相関を有する。

　ここで、塗布液５の濃度、移動ステージ１０の移動速度、動作振動数及びキャリアガス流量以外の条件を固定した場合、基板９の表面上に成膜される薄膜の膜厚は、塗布液ミスト６の霧化量（動作振動子数及びキャリアガス流量の組み合わせに決定）によって調整することができる。

　したがって、移動ステージ１０の移動速度等を考慮して、所望の膜厚の薄膜が成膜できるように、ミスト制御部３５の制御下で動作振動子数及びキャリアガス流量を制御することができる。その結果、薄膜成膜時における生産効率の向上を図ることができる。

　このように、実施の形態２のミスト塗布成膜装置は、霧化制御部であるミスト制御部３５により複数の超音波振動子１における動作振動子数とキャリアガス供給部１６から供給されるキャリアガスにおけるキャリアガス流量とを制御することにより、所望の膜厚の薄膜を均一性良く基板９の表面上に成膜することができる。

　＜実施の形態３＞
　実施の形態１のミスト塗布成膜装置では、１回の成膜処理（図３のステップＳ１～Ｓ３をそれぞれ１回実行する処理）により１００ｎｍ以下の膜厚の薄膜を基板９の表面上に成膜することができる。しかしながら、１００ｎｍを超える比較的厚い膜厚の薄膜を均一に形成する場合、上記成膜処理を複数回行う必要がある。実施の形態３は比較的厚い膜厚の薄膜を均一に形成するためのミスト塗布成膜装置である。

　図１３は実施の形態３のミスト塗布成膜装置における特徴部分を模式的に示す説明図である。なお、図１３で示す以外の構成は図１で示した実施の形態１の構成と同様である。

　同図に示すように、実施の形態３では、各々が実施の形態１の塗布液霧化機構５０に相当する３つの塗布液霧化機構５１～５３（複数の塗布液霧化機構）を有しており、ミスト塗布機構７０のミスト塗布チャンバー１１Ｘ（実施の形態１のミスト塗布チャンバー１１に対応）内には、塗布液霧化機構５１～５３に対応してミスト塗布ヘッド８１～８３が設けられる。そして、塗布液霧化機構５１～５３から得られる塗布液ミスト６はミスト供給ライン２２１～２２３を介してミスト塗布ヘッド８１～８３に供給される。すなわち、各ミスト塗布ヘッド８ｉ（ｉ＝１～３のいずれか）には対応する塗布液霧化機構５ｉからミスト供給ライン２２ｉを介して塗布液ミスト６が供給される。

　ミスト塗布ヘッド８１～８３はヘッド底面８１ｂ～８３ｂを有し、ヘッド底面８１ｂ～８３ｂにミスト噴出口１８１～１８３が設けられる。

　図１４はミスト塗布ヘッド８１～８３の底面構造を示す平面図であり、ＸＹ座標軸を併記している。図１４に示すように、ミスト塗布ヘッド８１～８３のヘッド底面８１ｂ～８３ｂにおいてＹ方向（所定方向）を長手方向としたスリット状のミスト噴出口１８１～１８３が形成されている。

　図１４において、ミスト塗布ヘッド８１～８３下に存在する基板９の仮想平面位置を示している。基板９は図中、Ｘ方向の辺を長辺、Ｙ方向の辺を短辺とした矩形状に構成される。

　このように、実施の形態３のミスト塗布成膜装置は、３つの塗布液霧化機構５１～５３（複数の塗布液霧化機構）を設けるとともに、ミスト塗布機構７０のミスト塗布チャンバー１１Ｘ内に３つの塗布液霧化機構５１～５３に対応して３つのミスト塗布ヘッド８１～８３（複数のミスト塗布ヘッド）を設けることにより、同時に３つのミスト塗布ヘッド８１～８３から塗布液ミスト６を基板９の表面に供給することができる。

　したがって、実施の形態３のミスト塗布成膜装置を用いて実施の形態１と同様に図３のステップＳ１～Ｓ３の処理を実行する場合、実施の形態１に比べ、１回のステップＳ２の塗布液ミスト塗布処理実行時に３倍程度の塗布液ミスト６を基板９の表面上に塗布することができる。

　その結果、実施の形態３のミスト塗布成膜装置は、実施の形態１のミスト塗布成膜装置に比べ、少ない成膜処理回数で比較的厚い膜厚の薄膜を均一に形成することができる効果を奏する。

　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　超音波振動子
　４　霧化容器
　５　塗布液
　６　塗布液ミスト
　８，８１～８３　ミスト塗布ヘッド
　８ｂ，８１ｂ～８３ｂ　ヘッド底面
　９　基板
　１０　移動ステージ
　１１，１１Ｘ　ミスト塗布チャンバー
　１３　ホットプレート
　１４　焼成・乾燥チャンバー
　１６　キャリアガス供給部
　１８，１８１～１８３　ミスト噴出口
　２１　キャリアガス導入ライン
　２２，２２１～２２３　ミスト供給ライン
　２１ｂ　バルブ
　３５　ミスト制御部
　３７　移動制御部
　５０～５４　塗布液霧化機構

Claims

　超音波振動子（１）を利用して霧化容器（４）内の所定の原料を含む塗布液（５）を霧化して液滴状の塗布液ミスト（６）を得る塗布液霧化機構（５０，５１～５３）と、
　成膜対象となる基板（９）を載置する載置部（１０）を有し、前記基板に前記塗布液ミストを供給し、前記基板の表面上に前記塗布液ミストを塗布するミスト塗布機構（７０）と、
　前記基板の表面上に塗布された前記塗布液ミストを焼成・乾燥して前記基板の表面上に前記所定の原料を含む薄膜を成膜する焼成・乾燥機構（９０）とを備える、
ミスト塗布成膜装置。
　請求項１記載のミスト塗布成膜装置であって、
　前記超音波振動子は複数の超音波振動子を含み、
　前記塗布液霧化機構は前記塗布液ミストを前記ミスト塗布機構に向けて搬送するためのキャリアガスを供給するキャリアガス供給部（１６）を含み、
　前記ミスト塗布成膜装置は、
　前記複数の超音波振動子のうち動作させる超音波振動子の数である動作振動子数を決定するとともに、前記キャリアガスの流量を制御する霧化制御部（３５）をさらに備える、
ミスト塗布成膜装置。
　請求項１または請求項２記載のミスト塗布成膜装置であって、
　前記ミスト塗布機構は、ミスト噴出口から前記塗布液ミストを噴出するミスト塗布ヘッド（８，８１～８３）をさらに有し、
　前記ミスト噴出口は所定方向を長手方向としたスリット状に形成される、
ミスト塗布成膜装置。
　請求項３記載のミスト塗布成膜装置であって、
　前記塗布液霧化機構は複数の塗布液霧化機構（５１～５３）を含み、
　前記ミスト塗布ヘッドは前記複数の塗布液霧化機構５０に対応して設けられる複数のミスト塗布ヘッド（８１～８３）を含む、
ミスト塗布成膜装置。
　請求項３記載のミスト塗布成膜装置であって、
　前記ミスト塗布機構は、
　前記ミスト塗布ヘッドの前記ミスト噴出口の短手方向に合致する移動方向に沿って前記載置部を移動させ、前記移動方向に沿った前記載置部の移動速度を可変制御する移動制御部（３７）をさらに有する、
ミスト塗布成膜装置。
　(a) 超音波振動子（１）を利用して霧化容器（４）内の所定の原料を含む塗布液（５）を霧化して液滴状の塗布液ミスト（６）を得るステップ（Ｓ１）と、
　(b) 成膜対象となる基板（９）に前記塗布液ミストを供給し、前記基板の表面上に前記塗布液ミストを塗布するステップ（Ｓ２）と、
　(c) 前記基板の表面上に塗布された前記塗布液ミストから形成された液膜を焼成・乾燥して前記基板の表面上に前記所定の原料を含む薄膜を成膜するステップ（Ｓ３）とを備える、
ミスト塗布成膜方法。