JP4077372B2 - Deposition equipment - Google Patents
Deposition equipment Download PDFInfo
- Publication number
- JP4077372B2 JP4077372B2 JP2003170474A JP2003170474A JP4077372B2 JP 4077372 B2 JP4077372 B2 JP 4077372B2 JP 2003170474 A JP2003170474 A JP 2003170474A JP 2003170474 A JP2003170474 A JP 2003170474A JP 4077372 B2 JP4077372 B2 JP 4077372B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fine particle
- film
- injection nozzle
- substrate
- flow
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Nozzles (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エアロゾル化した微粒子を基板等に噴射して成膜する成膜装置に係り、特に膜質が緻密でかつ基板との密着強度の高い厚膜を均一性良く形成可能な成膜装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
昨今、電子機器やこれを構成する電子部品に対して、小型化・高性能化・多機能化が要求されている。これらの要求を実現していくには、種々の機能を有する異なる材料を集積化して形成することが重要である。これまで、回路基板や半導体素子、受動電子部品の分野で、例えば樹脂材料と金属材料、及びセラミック材料と金属材料との組み合わせによる構造体を形成することにより、上記要求に対応する電子部品等が実現されてきた。
【0003】
しかしながら、樹脂材料とセラミック材料との組み合わせによる構造体は、それぞれのプロセス温度が大きく異なるため、双方の特性が充分に発揮された複合化の手法は未だ実現されていない。試みの一つとして樹脂中にセラミック粉末等を混ぜ合わせて複合化する手法があるが、要求特性を充分に満足したものが得られていないのが現状である。例えば、高誘電率の誘電体膜の開発において、高誘電率セラミックスと樹脂材料との組み合わせにおいても、樹脂材料中のセラミックスの充填率に限界が有り、誘電率が数十程度の材料しか得られない。
【0004】
無機材料微粒子をガス中に分散させたエアロゾルをノズルから噴射して基板上に堆積させることにより、基板上に無機材料の膜を形成させるエアロゾルデポジション法は、室温においてセラミック膜を形成することができるため、樹脂材料との複合・集積化を材料本来の特性を損なうことなく実現することが期待されており、電子部品の分野において研究・開発が活発化し始めている。
【0005】
【特許文献1】
特開平3−231096号公報
【0006】
【特許文献2】
特開2003−89866号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図1に示すように、エアロゾルデポジション法によりノズル10から噴射された微粒子流13は、ノズル10の出射口10Aの中央部分は速度が大きく、出射口10Aの端部にいくほど流速が減少する。基板11上に堆積された膜12のうち、出射口10Aの中央部分から噴射された微粒子が堆積した部分14は膜の緻密性、及び基板11との膜密着強度が良好であるが、出射口10Aの端部より出射された微粒子が堆積した部分15は微粒子流の速度不足のため緻密性及び基板11(あるいは先に堆積された膜)との膜密着強度が低下し、容易に剥離してしまうという問題がある。
【0008】
また、かかる密着性の悪い部分15の表面にさらに成膜しようとしても、微粒子流により先に形成された密着性の悪い部分15が剥離してしまい、厚膜化することができないという問題がある。
【0009】
したがって、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、緻密性が高く密着強度の高い膜を均一性良く形成可能な成膜装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によれば、エアロゾル化された微粒子材料を成膜室内で基板上に噴射して微粒子材料を堆積させる微粒子噴射ノズルを有する成膜装置であって、前記微粒子噴射ノズルより噴射された微粒子流のうち、微粒子流の速度が所定以下の範囲の微粒子流を遮断する遮蔽手段を有し、前記遮蔽手段が微粒子噴射ノズルと一体化されていることを特徴とする成膜装置が提供される。
【0011】
本発明によれば、微粒子噴射ノズルから噴射された微粒子流を遮断する遮蔽手段が設けられ、遮断手段は所定の速度より遅い速度を有する微粒子流を遮断して、基板上には所定の速度以上の速度を有する微粒子流が到達し堆積される。したがって、基板に形成された膜は緻密でかつ膜密着強度が大となる。また、遮蔽手段は微粒子噴射ノズルと一体化されているので、基板あるいは微粒子噴射ノズルを移動させて連続成膜が可能であり、かつ形成された膜の密着強度が高いので、さらにその上に成膜することができる、容易に膜厚を増すことができる。その結果、大面積の厚膜を効率良く形成することができる。
【0012】
本発明の他の観点によれば、エアロゾル化された微粒子材料を成膜室内で移動する基板上に噴射して微粒子材料を堆積させる微粒子噴射ノズルを有する成膜装置であって、前記微粒子噴射ノズルに隣接して、堆積された厚膜の一部をガスを噴射して除去するガス噴射ノズルを有することを特徴とする成膜装置が提供される。
【0013】
本発明によれば、前記微粒子噴射ノズルに隣接してガス噴射ノズルが設けられ、ガス噴射ノズルは微粒子材料が堆積されて形成された厚膜にガスを噴射することにより厚膜のうち膜密着強度の低い部分を除去する。したがって、膜が緻密でかつ膜密着強度が大なる部分をのみを残すことができる。その結果、この部分の上にさらに膜を形成することができ、膜質が緻密でかつ基板との密着強度の高い厚膜を均一性良く形成することができる。
【0014】
本発明のその他の観点によれば、エアロゾル化された微粒子材料を成膜室内で基板上に噴射して微粒子材料を堆積させる微粒子噴射ノズルを有する成膜装置であって、前記微粒子噴射ノズルは、そのノズル先端部においてエアロゾル化された微粒子材料の流路が設けられ、前記流路の面積が上流から下流に向かって次第に低減されると共に、前記流路内に前記微粒子材料が螺旋状の流れを形成する案内手段が設けられる成膜装置が提供される。
【0015】
本発明によれば、微粒子噴射ノズルの先端部に流路面積が次第に小となると共に、微粒子材料の流れを螺旋状に形成する案内手段が設けられている。したがって、微粒子材料のキャリアガスが圧縮されると共に螺旋状の流れを有する微粒子流となって微粒子噴射ノズルから噴射され、拡散せずに速度を保持したまま基板に到達する。その結果、基板上において衝突する微粒子流の速度が大きくかつ均一なので、膜質が緻密でかつ基板との密着強度の高い厚膜を均一性良く形成することができる。
【0016】
なお、エアロゾル化された微粒子材料を成膜室に導入し、微粒子噴射ノズルから基板上に噴射して成膜する場合、前記基板を移動させながら前記微粒子噴射ノズルから微粒子材料を噴射して基板上に堆積させて厚膜を形成すると共に、ガス噴射ノズルからガスを噴射して前記厚膜の一部を除去すると共に前記基板移動方向に排出してもよい。基板を移動させながら厚膜を成膜し、その厚膜のうち膜密着強度の低い部分をガスを噴射して除去するので、膜密着強度の高い部分のみを残すことができ、連続して成膜することができる。また、除去された微粒子材料は、既に厚膜が形成された方向に排出されるので、これから成膜する基板面の方向に飛散することがない。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下本発明に係る成膜装置により微粒子材料が堆積されて形成される膜をAD膜という。
【0018】
(第1の実施の形態)
図2は、本発明の実施の形態に係る成膜装置の概略構成図である。図2を参照するに、成膜装置20は、大略、微粒子材料27をエアロゾル化するエアロゾル発生器21と、エアロゾル化された微粒子材料27を微粒子噴射ノズル22から噴射して基板23上にAD膜を形成する成膜室24などから構成されている。
【0019】
エアロゾル発生器21には、ガスボンベ25、マスフローコントローラ26、及びバルブ28が配管を介して接続されている。ガスボンベ25に充填された高圧のアルゴン等のキャリアガスをマスフローコントローラ26において制御する。エアロゾル発生器21の容器29内での微粒子の発塵量や成膜室24におけるエアロゾル化された微粒子の噴出量を制御することができる。キャリアガスは、アルゴンガスの他、ヘリウム、ネオン、窒素の不活性ガスを用いることができる。なお、微粒子材料27としてペロブスカイト構造を有する酸化物セラミックスを用いる場合は、キャリアガスは酸化性のガス、例えば酸素や空気を用いてもよい。成膜の際に酸化物セラミックス微粒子材料27の酸素欠損を補うことができる。
【0020】
また、エアロゾル発生器21には、超音波振動や電磁振動、機械的振動により微粒子を一次粒子化する振動機30が設けられている。一次粒子化により緻密かつ均一なAD膜を形成することができる。
【0021】
成膜室24には、エアロゾル発生器21から配管31を介して接続された微粒子噴射ノズル22と、微粒子噴射ノズル22と対向して基板23を保持する基板保持台32が設けられ、さらに、基板23を移動するXYZステージ33が基板保持台32に連結されている。
【0022】
微粒子噴射ノズル22には、所定の速度以下の微粒子流を遮断して基板23に到達するのを防止するマスク34と、マスク34によって分けられた微粒子材料をガスを噴射して誘導する排出用ガス噴射ノズル35が設けられている。排出用ガス噴射ノズル35には、成膜室24外より高圧ガスボンベ36によりマスフローコントローラ38、バルブ39を介して乾燥空気等のガスが導入される。
【0023】
また、成膜室24には、成膜室24内の圧力を減圧とし、キャリアガスを排気するためのメカニカルブースタ40とロータリポンプ41が接続されている。
【0024】
次に、成膜装置により成膜する方法について説明する。まず、形成材料となる平均粒径が10nm〜1μmの微粒子をエアロゾル発生器21に充填して、ガスボンベ25から、例えば19.6Pa〜49Pa(2〜5kg/cm2)の圧力のアルゴンガスをキャリアガスとして成膜室24に供給し振動機58により加振して、微粒子をエアロゾル化する。エアロゾル化された微粒子はキャリアガス共に、エアロゾル発生器21の容器29内の圧力より低圧に設定されている成膜室24に配管31を通じて搬送される。成膜室24において微粒子噴射ノズル22からキャリアガスと共に微粒子が噴射され、微粒子流となって微粒子材料が基板23等の上に堆積しAD膜が形成される。
【0025】
噴射速度は、微粒子噴射ノズル22の形状、導入されるキャリアガスの圧力及びエアロゾル発生器21内と成膜室24内との圧力差により制御することができ、3m/秒〜400m/秒(好ましくは200m/秒〜400m/秒)の範囲に設定される。この範囲に噴射速度を設定することにより基板23との密着強度が高い厚膜等を形成することができる。微粒子が基板23との衝突の際に基板23の表面の汚染層や水分を除去して表面を活性化する。また、微粒子自体の表面も微粒子相互の衝突により同様に活性化される。その結果、微粒子が基板23の表面に結合し、さらに微粒子同士が結合するので付着強度が高く緻密なAD膜が形成される。なお、噴射速度が400m/秒より大となると基板23に損傷を与えるおそれがあり、3m/秒より小さいと十分な付着強度を確保することができない。
【0026】
微粒子噴射ノズル22に設けられたマスク34により、微粒子噴射ノズル22から噴射されて広がった微粒子流を基板23に到達する前に切り出す。
【0027】
図3は、微粒子噴射ノズル22の出射口22Aを拡大して示す断面図である。図3を参照するに、マスク34は、微粒子噴射ノズル22の出射口22Aと基板23との間に設けられ、開口部34Aと切り出された微粒子流を誘導する凹部34Bが形成されている。
【0028】
粒子噴射ノズル22の出射口22Aから噴射された微粒子流のうち、マスク34の開口部34Aを通過したものは基板23上に堆積されてAD膜42を形成する。一方、マスク34に遮断された微粒子流は、マスク34の凹部34Bに向かって流れ基板23表面に達することはない。
【0029】
ここで、開口部34Aの寸法は微粒子噴射ノズル22の出射口22Aの形状等により適宜決められるが、例えば以下のようにして決定する。先ず、マスク34を設けない状態で微粒子噴射ノズル22から基板23に対して入射方向を略垂直方向に設定して基板23に微粒子材料を噴射する。噴射する条件は上述したAD成膜装置20の条件を用い、例えば微粒子材料には水酸化アルミニウムにより表面処理した平均粒径0.5μmのTiO2微粒子材料を用いて厚膜を形成する。
【0030】
次いで、AD膜の膜厚分布を測定し最大厚さから最大厚さの90%の厚さの部分までの範囲を開口部の範囲とする。すなわち、微粒子流中の微粒子密度を一定と考えると、微粒子流の速度と堆積レートとは比例すると考えられるので、最大厚さの90%の厚さの部分までの範囲では微粒子流の速度が十分に確保されており、膜密着強度が十分確保される。このようにしてマスク34の開口部34Aを形成することにより、堆積されたAD膜42の膜密着強度のバラツキを低減することができ、緻密なAD膜42を形成することができる。
【0031】
また、マスク34の位置は基板23にできる限り近接させることが好ましい。例えばマスク34と基板23との距離を5mmに設定する。
【0032】
図4は、図3に示す微粒子噴射ノズル上から見た図である。図4を参照するに、矢印Xに示す基板移動方向に対して微粒子噴射ノズル22の出射口22Aの後ろ側に、排出用ガス噴射ノズル35が設けられている。排出用ガス噴射ノズル35は、マスク34により切り分けられた速度の遅い微粒子流の微粒子を基板移動方向Xに誘導するガスを噴射する。このようにしてこれから微粒子材料が堆積される基板23表面を微粒子により汚染することを防止する。ガスは乾燥空気、窒素、アルゴン、ヘリウム等から選択され、ガスの速度は適宜選択される。
【0033】
本実施の形態によれば、微粒子流の速度が所定の速度より低い微粒子流を切り出して排出するマスクを微粒子噴射ノズル22と基板23との間に設けることにより、基板23上に膜質が緻密でかつ密着強度の大なるAD膜42を容易に形成することができる。
【0034】
(第2の実施の形態)
本発明の実施の形態に係る成膜装置は、基板と相対的に移動する微粒子噴射ノズルから噴射されて微粒子材料が堆積されたAD膜に、ガスを噴射して密着強度の低いAD膜の部分を除去するガス噴射ノズルを備えていることに特徴がある。
【0035】
図5は、本発明の実施の形態に係る成膜装置の概略構成図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し説明を省略する。図5を参照するに、成膜装置50の成膜室24には、微粒子噴射ノズル22に隣接して、除去用ガス噴射ノズル51が設けられている。除去用ガス噴射ノズルには、第1の実施の形態の排出用ガス噴射ノズル35と同様に高圧のガスボンベ36が接続され、乾燥空気、窒素、ヘリウム、及びアルゴンから選択された1つあるいは混合ガスが供給される。
【0036】
図6は、微粒子噴射ノズル及び排出用ガス噴射ノズルの出射口を拡大して示す断面図である。図6を参照するに、微粒子噴射ノズル22には、公知の微粒子噴射ノズルを用いることができる。微粒子噴射ノズルに対して基板移動方向(矢印Xで示す。)側には、AD膜52の膜密着強度の低い部分52Bを除去する除去用ガス噴射ノズル51が設けられている。
【0037】
基板23を移動しながら微粒子噴射ノズル22から微粒子材料を噴射させて成膜すると、微粒子噴射ノズル22の基板移動方向(矢印Xで示す。)側の出射口端部22Bから噴射された微粒子流は、出射口端部22B以外、例えば出射口中央付近22Cから噴射されて形成された、密着強度が高いAD膜の部分52Aの上に膜52Bを形成する。この膜52Bは速度の遅い微粒子流により形成されるので、緻密性が低く密着強度が低い。除去用ガス噴射ノズル51からガスを噴射してこのような膜52Bを除去することにより、膜質の良好なAD膜の部分52Aのみを残すことができる。
【0038】
また、除去用ガス噴射ノズル51の噴射方向は、基板面23に対して垂直方向よりやや基板移動方向Xであることが好ましい。除去されたAD膜52Bが、これからAD膜が形成される基板表面を汚染することを防止することができる。
【0039】
図7は、微粒子噴射ノズル及び除去用ガス噴射ノズルを上から見た図である。図7を参照するに、除去用ガス噴射ノズル51は、微粒子噴射ノズル22と比較して、基板移動方向(矢印Xで示す。)に対して横方向に幅が広く形成されている。微粒子噴射ノズル22から噴射されて堆積されたAD膜52の表面部分52Bのみならず、横方向に形成された緻密性が低く密着強度が低いAD膜の部分52Cを、除去用ガス噴射ノズル51から噴射されたガスにより除去することができ、膜質の良好な厚膜の部分52Aのみを残すことができる。
【0040】
なお、除去用ガス噴射ノズル51は一つの幅広のノズルでも良く、図8に示すように、例えば3つのノズル51A〜51Cを組み合わせたものでもよい。3つのノズル51A〜51Cから噴射されるガスの流速を選択することにより、厚膜の表面部分と幅方向の両側の部分について効率よく除去することができる。3つのノズル51A〜51Cを整列させてもよく、あるいは整列させなくてもよく、お互いにガスを噴射する領域が重なるようにしてもよい。
【0041】
また、微粒子噴射ノズル22と除去用ガス噴射ノズル51との距離は10mm以上離隔することが好ましい。微粒子噴射ノズル22から噴射された微粒子流と除去用ガス噴射ノズル51から噴射されたガスとが干渉して、両者の速度、方向等に乱れが生じることを防止することができる。
【0042】
本実施例によれば、除去用ガス噴射ノズル51を用いて膜密着強度の低い部分52B、52Cを除去することにより、緻密で膜密着強度の高いAD膜の部分52Aのみを残すことができ、したがって、連続成膜を効率よく行うことができると共に、AD膜の大面積化が容易になる。
【0043】
(第3の実施の形態)
図9は、本発明の第3の実施の形態に係る成膜装置に用いられる微粒子噴射ノズルの出射口の断面図である。
【0044】
図9を参照するに、微粒子噴射ノズルの出射口60は、キャリアガスによりエアロゾル化された微粒子材料が搬送されてくる上流側60Aから下流側60Bに向かって、全体が先細り形状の流路61をなすと共に、流路61の内壁61Aに沿って連続した凸状部材62が螺旋状に設けられている。
【0045】
このような流路61により、微粒子材料はキャリアガスと共にこの流路61を螺旋状、例えば、記号YAで示す流路では紙面の奥から手前に流れ、記号YBで示す流路では紙面の手前から奥に流れ、下流側60Bの開口部60Cより噴射される。この噴射された微粒子流は、噴射方向の速度成分に加え、出射口60と同軸の回転中心を有する回転方向の速度成分が付加されて、螺旋状の流を形成しながら基板23に達しAD膜63が形成される。このことにより、出射口60の開口部60Cから噴射された微粒子流の拡散が抑制されて、基板23上では出射口60の開口部60Cの大きさとほぼ同じ範囲にAD膜63が堆積される。また、微粒子流は拡散が抑制されるので、基板23に達する微粒子流の速度が、回転方向の速度成分を付加されていない通常の微粒子噴射ノズルの場合より増加すると共に基板上での速度分布が一様であるので、一層緻密で膜密着強度の高く、かつ膜質が均一なAD膜を形成することができる。
【0046】
出射口60は、例えば、流路面積が上流側60Aを150mm2、下流側60Bを20mm2、螺旋状の凸状部材62が形成されている部分の長さ(上流側60A〜下流側60B方向)を30mm、凸状部材62の螺旋状のピッチを5mm、凸状部材の半径(凸状部材の基部の位置)が上流側60Aを10mm、下流側60Bを5mmに設定する。なお、出射口60の流路61は、流路61内を流れる微粒子材料が螺旋状の流れを形成するものであれば凸状部材62に限定されず、溝、配管等であってもよい。また、AD成膜装置の全体の構成は図2に示したものと同様であり、第1の実施の形態のマスクと同様のマスクを設けてもよい。
【0047】
なお、本発明に用いられる微粒子材料としては、例えば、受動部品を内蔵する回路基板、キャパシタ等に適した誘電膜には、例えばTiO2、MgO、SiO2、AlN、Al2O3などの酸化物セラミックスが挙げられ、さらに、ペロブスカイト構造を有する酸化物セラミックス、例えば、Pb系のPbTiO3、PbZrO3、Pb(Zr1-xTix)O3(0≦x≦1)の一般式で示されるPZT、(Pb1-yLay)(Zr1-xTix)O3(0≦x、y≦1)の一般式で示されるPLZT、Pb(Mg1/3Nb2/3)O3、Pb(Ni1/3Nb2/3)O3、Pb(Zn1/3Nb2/3)O3、Ba系のBaTiO3、BaTi4O9、Ba2Ti9O20、Ba(Zn1/3Ta2/3)O3、Ba(Zn1/3Nb2/3)O3、Ba(Mg1/3Ta2/3)O3、Ba(Mg1/3Ta2/3)O3、Ba(Co1/3Ta2/3)O3、Ba(Co1/3Nb2/3)O3、Ba(Ni1/3Ta2/3)O3、Ba(Zr1-xTix)O3、(Ba1-xSrx)TiO3、その他、ZrSnTiO4、CaTiO3、MgTiO3、SrTiO3が挙げられる。
【0048】
さらに、本発明に用いられる微粒子材料としては、例えば、受動部品を内蔵する回路基板、抵抗体等に適した抵抗体膜には、酸化ルテニウム(RuO2)、酸化レニウム(ReO2)、酸化イリジウム(IrO2)などの酸化物セラミックスの他、ペロブスカイト構造を有する酸化物セラミックス、例えばSrVO3、CaVO3、LaTiO3、SrMoO3、CaMoO3、SrCrO3、CaCrO3、LaVO3、GdVO3、SrMnO3、CaMnO3、NiCrO3、BiCrO3、LaCrO3、LnCrO3、SrRuO3、CaRuO3、SrFeO3、BaRuO3、LaMnO3、LnMnO3、LaFeO3、LnFeO3、LaCoO3、LaRhO3、LaNiO3、PbRuO3、Bi2Ru2O7、LaTaO3、BiRuO3等、さらに、LaB6が挙げられる。
【0049】
またさらに、本発明に用いられる微粒子材料としては、例えば、受動部品を内蔵する回路基板の配線層、インダクタ等に適した導電体膜には、Cuの他、Ag、Au、Pt、Pd、Al又はこれらの元素からなる合金を含む金属材料が挙げられる。
【0050】
さらに、上記微粒子材料をアルミニウム系化合物または鉛系化合物よりなる微粒子結合剤を添加、表面処理あるいは微粒子に被覆してもよい。本願発明者の検討によれば、上記微粒子材料を単独で用いる場合より、厚膜、特に5μm〜1mmの範囲で緻密な膜質のAD膜を形成することができるが確認されている。微粒子結合剤の添加量あるいは被覆量は、主剤となる誘電体材料の重量と微粒子結合剤の重量を加えた重量を基準(100質量部)として、0.1質量%〜50質量%(さらに好ましくは0.1質量%〜20質量%)に設定されることが好ましい。
【0051】
上記アルミニウム系化合物としては、Al2O3、LiAlO2、MgAl2O4、CaAl2O4、SrAl2O4、BaAl2O4、Y3Al5O12、AlN、Al2O3・nH2O、ベーマイト(γ−AlOOH)、水酸化アルミニウム(Al(OH)3)、アルミニウムアルコキシド(Al(OR)3(R:アルキル基))、ムライト(3Al2O3・2SiO2)、スピネル(MgO・Al2O3)、コージエライト(2Al2O3・2MgO・5SiO2)、アノーサイト(CaO・Al2O3・2SiO2)、ゲーレナイト(2CaO・Al2O3・SiO2)等が挙げられる。これらのアルミニウム化合物のうち、Al2O3、ベーマイト(γ−AlOOH)、水酸化アルミニウム(Al(OH)3)、アルミニウムアルコキシド(Al(OR)3(R:アルキル基))が好適である。
【0052】
上記鉛系化合物としては、Pb2FeNbO6、Pb2FeTaO6、Pb2YbNbO6、Pb2YbTO6、Pb2LuNbO6、Pb2LuTaO、Pb3NiNb2O9、Pb3NiTa2O9、Pb3ZnNb2O9、Pb3Fe2WO9、Pb2CdWO6、PbTiO3、PbZrO3、PbSnO3、PbHfO3、PbO等が挙げられる。以下に、本発明に係る実施例について説明する。
【0053】
[実施例1]
本実施例においては、第1の実施の形態に係るAD成膜装置を用いた。AD成膜装置20の微粒子噴射ノズル22にはマスク34が設けられている。
【0054】
先ず、平均粒径0.3μmのBaTiO3微粒子材料をガラス容器に充填して、約150℃で加熱しながら、真空脱気して粉末表面に付着した水分を除去した。
【0055】
次いでBaTiO3微粒子材料をエアロゾル発生器に入れ、高純度窒素ガス(ガス圧:2kg/cm2、ガス流量:4L/分)を導入してエアロゾル化した。このエアロゾル化されたBaTiO3微粒子材料を成膜室に導入し微粒子噴射ノズルから30分間噴射を行った。なお成膜室は予め10Pa以下の真空雰囲気にした。
【0056】
ガラス基板上に形成されたBaTiO3膜の厚さは約100μmであった。また、膜の吸水率は0.1%以下であり、膜の基板間密着強度は5kg/mm2以上と強固であった。比較としてマスクを設けていない微粒子噴射ノズルを用いて同様の条件により成膜したところ(比較例)、形成された膜の3%であり、膜の基板間密着強度は、1.5kg/mm2以下であった。したがって、本実施例の膜は水を吸着するような空孔が比較例に比べて著しく少なく、膜が緻密であることが分かった。
【0057】
なお、吸水率の評価は、厚膜が形成された基板を水に1時間浸漬し、その前後の質量の差を厚膜の質量で割って求めた。厚膜の吸水率は0.5%以下を合格とした。吸水率が低いほど水を吸着するような空孔が少なく、膜の緻密性が高いことを示す。
【0058】
また、密着強度は、セバスチャン法を用いて測定した。このセバスチャン法は、本実施例の厚膜が形成された基板を固定し、厚膜の表面に密着試験子を接着剤で固定する。そして、密着試験子を引き上げて厚膜が基板から剥がれたときの密着試験子単位面積当りの引き上げ力(kg/mm2)の大きさを密着性の指標とするものであり、引き上げ力が大きいほど密着性が大きいことが示す。
【0059】
[実施例2]
本実施例においては、第2の実施の形態に係るAD成膜装置を用いた。
【0060】
平均粒径0.35μmのAl2O3微粒子材料をガラス容器に充填して、約150℃で加熱しながら真空脱気して粉末表面に形成した水分を除去した。
【0061】
次いで、原料粉末をエアロゾル発生器に入れ、高純度ヘリウムガス(ガス圧:2kg/cm2、ガス流量:4L/分)を導入しエアロゾル化した。このエアロゾル化されたAl2O3微粒子材料を成膜室に導入し微粒子噴射ノズルよりガラス基板に30分間噴射を行った。微粒子噴射ノズルは、公知のlaval型ノズルを用いた。なお、成膜室は予め10Pa以下の真空雰囲気にする。一方、除去用ガス噴射ノズルから乾燥空気(ガス圧:1kg/cm2、ガス流量:2L/分)を基板表面に噴射し、基板上に堆積したAl2O3膜のうち膜密着強度の低い部分を除去した。
【0062】
ガラス基板上に形成されたAl2O3膜の厚さは約50μmであった。また、膜の吸水率は0.1%以下であり、膜の基板間密着強度は、5kg/mm2以上と強固であった。
【0063】
[実施例3]
本実施例においては、第3の実施の形態に係るAD成膜装置を用いた。
【0064】
アルミニウムアルコキシドの一種であるアルミニウムイソプロポキシドにより表面処理を行い、さらに大気中において1000℃で焼成し得られたAl2O3膜を被覆した平均粒径0.3μmのTiO2微粒子材料(テイカ社製)を作製した。
このAl2O3被覆TiO2微粒子材料(Al2O3量:5質量%)をガラス容器に入れ、約150℃で加熱しながら真空脱気して微粒子表面に付着した水分を除去した。
【0065】
次いで、Al2O3被覆TiO2微粒子材料をエアロゾル発生器に入れ、高純度窒素ガス(ガス圧:2kg/cm2、ガス流量:4L/分)を導入してエアロゾル化した。このエアロゾル化されたAl2O3被覆TiO2微粒子材料を成膜室に導入し微粒子噴射ノズルから30分間噴射を行った。なお、成膜室は予め10Pa以下の真空雰囲気にした。
【0066】
ガラス基板上に形成されたAl2O3含有TiO2膜の厚さは約100μmであった。また、膜の吸水率は0.1%以下であり、膜の基板間密着強度は、5kg/mm2以上と強固であった。
【0067】
以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【0068】
例えば、第3の実施の形態にかかる成膜装置に用いられる微粒子噴射ノズルの出射口は、第1及び第2の実施の形態の成膜装置に用いることができる。また、第1の実施の形態と第2の実施の形態を組み合わせてもよい。
【0069】
なお、以上の説明に関して更に以下の付記を開示する。
(付記1) エアロゾル化された微粒子材料を成膜室内で基板上に噴射して微粒子材料を堆積させる微粒子噴射ノズルを有する成膜装置であって、
前記微粒子噴射ノズルより噴射された微粒子流のうち、微粒子流の速度が所定以下の範囲の微粒子流を遮断する遮蔽手段を有し、
前記遮蔽手段が微粒子噴射ノズルと一体化されていることを特徴とする成膜装置。
(付記2) 前記基板を移動しながら前記微粒子噴射ノズルより微粒子材料を噴射して基板上に堆積させると共に、
前記遮断された微粒子流を前記基板の移動方向に誘導するガスを噴射するガス噴射ノズルをさらに備えたことを特徴とする付記1記載の成膜装置。
(付記3) エアロゾル化された微粒子材料を成膜室内で移動する基板上に噴射して微粒子材料を堆積させる微粒子噴射ノズルを有する成膜装置であって、
前記微粒子噴射ノズルに隣接して、堆積された厚膜の一部をガスを噴射して除去するガス噴射ノズルを有することを特徴とする成膜装置。
(付記4) エアロゾル化された微粒子材料を成膜室内で基板上に噴射して微粒子材料を堆積させる微粒子噴射ノズルを有する成膜装置であって、
前記微粒子噴射ノズルは、そのノズル先端部においてエアロゾル化された微粒子材料の流路が設けられ、
前記流路の面積が上流から下流に向かって次第に低減されると共に、
前記流路内に前記微粒子材料が螺旋状の流れを形成する案内手段が設けられていることを特徴とする成膜装置。
(付記5) 前記案内手段は、前記流路内の内壁に設けられた連続した凸状部材であることを特徴とする付記4記載の成膜装置。
(付記6) エアロゾル化された微粒子材料を成膜室に導入し、微粒子噴射ノズルから基板上に噴射して成膜する成膜方法であって、
前記基板を移動させながら前記微粒子噴射ノズルから微粒子材料を噴射して基板上に堆積させて厚膜を形成すると共に、
ガス噴射ノズルからガスを噴射して前記厚膜の一部を除去すると共に前記基板移動方向に排出することを特徴とする成膜方法。
(付記7) 前記厚膜の一部は、該厚膜の表面部分、又は/及び基板移動方向に線状あるいは帯状をなす厚膜の幅方向の部分であることを特徴とする付記6記載の成膜方法。
【0070】
【発明の効果】
以上詳述したところから明らかなように、本発明によれば、微粒子噴射ノズルから噴射される微粒子流の速度の遅い部分を遮断し、速度の遅い微粒子流により形成された膜を除去し、又は微粒子流の速度を均一化する。その結果、緻密性が高く密着強度の高い膜を均一性良く形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】微粒子噴射ノズルから噴射されて微粒子材料が堆積した様子を示す図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態に係る成膜装置の概略構成図である。
【図3】第1の実施の形態に係る成膜装置に用いられる微粒子噴射ノズルの出射口を拡大して示す断面図である。
【図4】図3に示す微粒子噴射ノズル上から見た図である。
【図5】本発明の第2の実施の形態に係る成膜装置の概略構成図である。
【図6】第2の実施の形態に係る成膜装置に用いられる微粒子噴射ノズル及び排出用ガス噴射ノズルの出射口を拡大して示す断面図である。
【図7】図6に示す微粒子噴射ノズル及び除去用ガス噴射ノズルを上から見た図である。
【図8】微粒子噴射ノズル及び他の除去用ガス噴射ノズルを上から見た図である。
【図9】本発明の第3の実施の形態に係る成膜装置に用いられる微粒子噴射ノズルの出射口の断面図である。
【符号の説明】
20、50 成膜装置
21 エアロゾル発生器
22 微粒子噴射ノズル
23 基板
24 成膜室
34 マスク
34A 開口部
35 排出用ガス噴射ノズル
51 除去用ガス噴射ノズル
52 AD膜
60 微粒子噴射ノズルの出射口[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a film forming apparatus for forming a film by injecting aerosolized fine particles onto a substrate or the like, and more particularly to a film forming apparatus capable of forming a thick film having a dense film quality and high adhesion strength with good uniformity. .
[0002]
[Prior art]
Recently, there is a demand for downsizing, high performance, and multi-functionality of electronic devices and electronic components constituting the electronic devices. In order to realize these requirements, it is important to integrate and form different materials having various functions. Until now, in the field of circuit boards, semiconductor elements, and passive electronic components, for example, by forming a structure by a combination of a resin material and a metal material, and a ceramic material and a metal material, an electronic component or the like that meets the above requirements can be obtained. Has been realized.
[0003]
However, since the process body of a structure formed by a combination of a resin material and a ceramic material is greatly different from each other, a composite method in which both characteristics are sufficiently exhibited has not yet been realized. As one of the attempts, there is a technique in which ceramic powder or the like is mixed in a resin to form a composite, but the present situation is that a material that sufficiently satisfies the required characteristics has not been obtained. For example, in the development of a dielectric film having a high dielectric constant, there is a limit to the packing rate of ceramics in the resin material even in the combination of high dielectric ceramics and resin material, and only a material having a dielectric constant of several tens can be obtained. Absent.
[0004]
The aerosol deposition method in which an inorganic material film is formed on a substrate by spraying an aerosol in which inorganic material fine particles are dispersed in a gas from a nozzle and depositing it on the substrate can form a ceramic film at room temperature. As a result, it is expected to realize compounding and integration with resin materials without impairing the original characteristics of the materials, and research and development in the field of electronic parts are starting to become active.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 3-231096
[0006]
[Patent Document 2]
JP 2003-89866 A
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, as shown in FIG. 1, the
[0008]
Further, even if an attempt is made to further form a film on the surface of the poorly
[0009]
Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a film forming apparatus capable of forming a film having high density and high adhesion strength with good uniformity.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
According to one aspect of the present invention, there is provided a film forming apparatus having a fine particle injection nozzle for injecting an aerosolized fine particle material onto a substrate in a film formation chamber to deposit the fine particle material, and the fine particle injection nozzle is injected from the fine particle injection nozzle. Provided with a shielding unit that blocks a particulate flow having a velocity of the particulate flow within a predetermined range of the particulate flow, and the shielding unit is integrated with a particulate injection nozzle. Is done.
[0011]
According to the present invention, there is provided shielding means for shutting off the fine particle flow ejected from the fine particle jet nozzle, and the shutting means shuts off the fine particle flow having a speed slower than a predetermined speed, and is above the predetermined speed on the substrate. A particulate stream having a velocity of Therefore, the film formed on the substrate is dense and has high film adhesion strength. Further, since the shielding means is integrated with the fine particle injection nozzle, continuous film formation is possible by moving the substrate or the fine particle injection nozzle, and the adhesion strength of the formed film is high. The film thickness can be increased easily. As a result, a thick film having a large area can be formed efficiently.
[0012]
According to another aspect of the present invention, there is provided a film forming apparatus having a fine particle injection nozzle for spraying an aerosolized fine particle material onto a substrate moving in a film forming chamber to deposit the fine particle material, the fine particle injection nozzle There is provided a film forming apparatus characterized by having a gas injection nozzle for injecting and removing a part of the deposited thick film by injecting a gas.
[0013]
According to the present invention, a gas injection nozzle is provided adjacent to the fine particle injection nozzle, and the gas injection nozzle injects a gas onto the thick film formed by depositing the fine particle material, whereby the film adhesion strength of the thick film is increased. Remove the low part. Therefore, it is possible to leave only a portion where the film is dense and the film adhesion strength is large. As a result, a film can be further formed on this portion, and a thick film with high film quality and high adhesion strength with the substrate can be formed with good uniformity.
[0014]
According to another aspect of the present invention, there is provided a film forming apparatus having a fine particle injection nozzle for spraying an aerosolized fine particle material onto a substrate in a film formation chamber to deposit the fine particle material, wherein the fine particle injection nozzle includes: A flow path for aerosolized particulate material is provided at the tip of the nozzle, and the area of the flow path is gradually reduced from upstream to downstream, and the particulate material flows in a spiral flow in the flow path. There is provided a film forming apparatus provided with guide means for forming.
[0015]
According to the present invention, the flow path area gradually decreases at the tip of the fine particle injection nozzle, and the guide means for forming the flow of the fine particle material in a spiral shape is provided. Accordingly, the carrier gas of the fine particle material is compressed and becomes a fine particle flow having a spiral flow and is ejected from the fine particle ejection nozzle, and reaches the substrate while maintaining the speed without being diffused. As a result, since the velocity of the fine particle flow impinging on the substrate is large and uniform, a thick film having a dense film quality and high adhesion strength with the substrate can be formed with good uniformity.
[0016]
In the case where an aerosolized fine particle material is introduced into a film forming chamber and formed into a film by injecting the fine particle material onto the substrate from the fine particle injection nozzle, the fine particle material is injected from the fine particle injection nozzle while the substrate is moved. The thick film may be deposited to form a thick film, and a gas may be sprayed from a gas spray nozzle to remove a part of the thick film and to be discharged in the substrate moving direction. A thick film is formed while moving the substrate, and a portion of the thick film having a low film adhesion strength is removed by jetting a gas, so that only a portion having a high film adhesion strength can be left and continuously formed. Can be membrane. Further, since the removed particulate material is discharged in the direction in which the thick film has already been formed, it does not scatter in the direction of the substrate surface on which a film is to be formed.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Hereinafter, a film formed by depositing a particulate material by the film forming apparatus according to the present invention is referred to as an AD film.
[0018]
(First embodiment)
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a film forming apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the
[0019]
A
[0020]
In addition, the
[0021]
The
[0022]
The fine
[0023]
Further, a
[0024]
Next, a method for forming a film with the film forming apparatus will be described. First, the
[0025]
The injection speed can be controlled by the shape of the fine
[0026]
The fine particle flow sprayed from the fine
[0027]
FIG. 3 is an enlarged sectional view showing the
[0028]
Of the fine particle flow ejected from the
[0029]
Here, the size of the
[0030]
Next, the thickness distribution of the AD film is measured, and the range from the maximum thickness to a portion having a thickness of 90% of the maximum thickness is set as the range of the opening. That is, if the particle density in the particle flow is considered to be constant, the velocity of the particle flow is considered to be proportional to the deposition rate. Therefore, the velocity of the particle flow is sufficient in the range up to 90% of the maximum thickness. The film adhesion strength is sufficiently secured. By forming the
[0031]
The position of the
[0032]
4 is a view as seen from above the fine particle injection nozzle shown in FIG. Referring to FIG. 4, a discharge
[0033]
According to the present embodiment, by providing a mask between the fine
[0034]
(Second Embodiment)
A film forming apparatus according to an embodiment of the present invention includes a portion of an AD film having a low adhesion strength by injecting a gas onto an AD film that is injected from a fine particle injection nozzle that moves relative to a substrate and on which a fine particle material is deposited. It is characterized by having a gas injection nozzle that removes water.
[0035]
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a film forming apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure, portions corresponding to the portions described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. Referring to FIG. 5, a removal
[0036]
FIG. 6 is an enlarged sectional view showing the emission ports of the fine particle injection nozzle and the discharge gas injection nozzle. Referring to FIG. 6, a known fine particle spray nozzle can be used as the fine
[0037]
When the film is formed by ejecting the particulate material from the
[0038]
Further, the ejection direction of the removal
[0039]
FIG. 7 is a top view of the fine particle injection nozzle and the removal gas injection nozzle. Referring to FIG. 7, the removal
[0040]
The removal
[0041]
Further, the distance between the fine
[0042]
According to the present embodiment, by removing the
[0043]
(Third embodiment)
FIG. 9 is a cross-sectional view of the emission port of the fine particle injection nozzle used in the film forming apparatus according to the third embodiment of the present invention.
[0044]
Referring to FIG. 9, the
[0045]
With such a
[0046]
For example, the
[0047]
As the fine particle material used in the present invention, for example, a dielectric film suitable for a circuit board, a capacitor or the like containing a passive component includes, for example, TiO 2. 2 , MgO, SiO 2 , AlN, Al 2 O Three And oxide ceramics having a perovskite structure such as Pb-based PbTiO. Three , PbZrO Three , Pb (Zr 1-x Ti x ) O Three PZT represented by the general formula (0 ≦ x ≦ 1), (Pb 1-y La y ) (Zr 1-x Ti x ) O Three PLZT, Pb (Mg) represented by the general formula (0 ≦ x, y ≦ 1) 1/3 Nb 2/3 ) O Three , Pb (Ni 1/3 Nb 2/3 ) O Three , Pb (Zn 1/3 Nb 2/3 ) O Three Ba-based BaTiO Three , BaTi Four O 9 , Ba 2 Ti 9 O 20 , Ba (Zn 1/3 Ta 2/3 ) O Three , Ba (Zn 1/3 Nb 2/3 ) O Three , Ba (Mg 1/3 Ta 2/3 ) O Three , Ba (Mg 1/3 Ta 2/3 ) O Three , Ba (Co 1/3 Ta 2/3 ) O Three , Ba (Co 1/3 Nb 2/3 ) O Three , Ba (Ni 1/3 Ta 2/3 ) O Three , Ba (Zr 1-x Ti x ) O Three , (Ba 1-x Sr x ) TiO Three Others, ZrSnTiO Four , CaTiO Three , MgTiO Three , SrTiO Three Is mentioned.
[0048]
Furthermore, examples of the fine particle material used in the present invention include ruthenium oxide (RuO) for a resistor film suitable for, for example, a circuit board incorporating a passive component and a resistor. 2 ), Rhenium oxide (ReO) 2 ), Iridium oxide (IrO 2 ) And other oxide ceramics having a perovskite structure, such as SrVO Three , CaVO Three , LaTiO Three , SrMoO Three , CaMoO Three , SrCrO Three , CaCrO Three , LaVO Three , GdVO Three , SrMnO Three , CaMnO Three NiCrO Three , BiCrO Three , LaCrO Three , LnCrO Three , SrRuO Three , CaRuO Three , SrFeO Three , BaRuO Three LaMnO Three , LnMnO Three LaFeO Three , LnFeO Three , LaCoO Three , LaRhO Three LaNiO Three , PbRuO Three , Bi 2 Ru 2 O 7 , LaTaO Three , BiRuO Three Etc., LaB 6 Is mentioned.
[0049]
Still further, as the fine particle material used in the present invention, for example, a conductor film suitable for a wiring layer of a circuit board incorporating a passive component, an inductor, etc., in addition to Cu, Ag, Au, Pt, Pd, Al Or the metal material containing the alloy which consists of these elements is mentioned.
[0050]
Furthermore, the fine particle material may be coated with a surface treatment or fine particles by adding a fine particle binder made of an aluminum compound or a lead compound. According to the study of the present inventor, it has been confirmed that a thick film, particularly an AD film having a dense film quality can be formed in the range of 5 μm to 1 mm, compared with the case where the above-mentioned fine particle material is used alone. The addition amount or the coating amount of the fine particle binder is 0.1% by mass to 50% by mass (more preferably) based on the weight (100 parts by mass) of the weight of the dielectric material as the main agent and the weight of the fine particle binder. Is preferably set to 0.1 mass% to 20 mass%.
[0051]
As the aluminum compound, Al 2 O Three LiAlO 2 , MgAl 2 O Four , CaAl 2 O Four , SrAl 2 O Four , BaAl 2 O Four , Y Three Al Five O 12 , AlN, Al 2 O Three ・ NH 2 O, boehmite (γ-AlOOH), aluminum hydroxide (Al (OH)) Three ), Aluminum alkoxide (Al (OR) Three (R: alkyl group)), mullite (3Al 2 O Three ・ 2SiO 2 ), Spinel (MgO · Al 2 O Three ), Cordierite (2Al 2 O Three ・ 2MgO ・ 5SiO 2 ), Anorthite (CaO · Al 2 O Three ・ 2SiO 2 ), Gehlenite (2CaO · Al 2 O Three ・ SiO 2 ) And the like. Of these aluminum compounds, Al 2 O Three , Boehmite (γ-AlOOH), aluminum hydroxide (Al (OH)) Three ), Aluminum alkoxide (Al (OR) Three (R: alkyl group)) is preferred.
[0052]
As the lead-based compound, Pb 2 FeNbO 6 , Pb 2 FeTaO 6 , Pb 2 YbNbO 6 , Pb 2 YbTO 6 , Pb 2 LuNbO 6 , Pb 2 LuTaO, Pb Three NiNb 2 O 9 , Pb Three NiTa 2 O 9 , Pb Three ZnNb 2 O 9 , Pb Three Fe 2 WO 9 , Pb 2 CdWO 6 , PbTiO Three , PbZrO Three , PbSnO Three , PbHfO Three , PbO and the like. Examples according to the present invention will be described below.
[0053]
[Example 1]
In this example, the AD film forming apparatus according to the first embodiment was used. The fine
[0054]
First, BaTiO with an average particle size of 0.3 μm Three The fine particle material was filled in a glass container, and while being heated at about 150 ° C., the water adhering to the powder surface was removed by vacuum degassing.
[0055]
Then BaTiO Three Particulate material is put in an aerosol generator and high purity nitrogen gas (gas pressure: 2 kg / cm) 2 , Gas flow rate: 4 L / min) and aerosolized. This aerosolized BaTiO Three The fine particle material was introduced into the film forming chamber and sprayed for 30 minutes from the fine particle spray nozzle. The film forming chamber was previously set in a vacuum atmosphere of 10 Pa or less.
[0056]
BaTiO formed on glass substrate Three The thickness of the film was about 100 μm. Further, the water absorption rate of the film is 0.1% or less, and the adhesion strength between the substrates of the film is 5 kg / mm. 2 It was strong with the above. As a comparison, when a film was formed under the same conditions using a fine particle injection nozzle without a mask (comparative example), it was 3% of the formed film, and the adhesion strength between substrates of the film was 1.5 kg / mm. 2 It was the following. Therefore, it was found that the membrane of this example had significantly fewer pores that adsorb water than the comparative example, and the membrane was dense.
[0057]
The water absorption was evaluated by immersing the substrate on which the thick film was formed in water for 1 hour, and dividing the difference in mass before and after that by the mass of the thick film. The water absorption rate of the thick film was accepted as 0.5% or less. The lower the water absorption, the fewer the pores that adsorb water and the higher the density of the film.
[0058]
The adhesion strength was measured using the Sebastian method. In this Sebastian method, the substrate on which the thick film of this embodiment is formed is fixed, and an adhesion tester is fixed to the surface of the thick film with an adhesive. Then, when the adhesion tester is pulled up and the thick film is peeled off from the substrate, the lifting force per unit area (kg / mm) 2 ) Is used as an index of adhesion, and the greater the pulling force, the greater the adhesion.
[0059]
[Example 2]
In this example, the AD film forming apparatus according to the second embodiment was used.
[0060]
Al with an average particle size of 0.35 μm 2 O Three The fine particle material was filled in a glass container and vacuum deaerated while being heated at about 150 ° C. to remove moisture formed on the powder surface.
[0061]
Next, the raw material powder is put into an aerosol generator, and high purity helium gas (gas pressure: 2 kg / cm). 2 , Gas flow rate: 4 L / min) was introduced to make an aerosol. This aerosolized Al 2 O Three The fine particle material was introduced into the film forming chamber, and the glass substrate was sprayed for 30 minutes from the fine particle spray nozzle. A known laval type nozzle was used as the fine particle injection nozzle. Note that the film formation chamber is previously set to a vacuum atmosphere of 10 Pa or less. Meanwhile, dry air (gas pressure: 1 kg / cm 2 , Gas flow rate: 2 L / min) on the substrate surface, and Al deposited on the substrate 2 O Three The part with low film adhesion strength was removed from the film.
[0062]
Al formed on a glass substrate 2 O Three The film thickness was about 50 μm. The water absorption rate of the film is 0.1% or less, and the adhesion strength between the substrates of the film is 5 kg / mm. 2 It was strong with the above.
[0063]
[Example 3]
In this example, the AD film forming apparatus according to the third embodiment was used.
[0064]
Al obtained by surface treatment with aluminum isopropoxide, which is a kind of aluminum alkoxide, and firing at 1000 ° C. in the atmosphere 2 O Three TiO with an average particle size of 0.3 μm coated with a film 2 A fine particle material (manufactured by Teika) was prepared.
This Al 2 O Three Coated TiO 2 Fine particle material (Al 2 O Three (Amount: 5% by mass) was put in a glass container and vacuum deaerated while being heated at about 150 ° C. to remove water adhering to the surface of the fine particles.
[0065]
Then Al 2 O Three Coated TiO 2 Particulate material is put in an aerosol generator and high purity nitrogen gas (gas pressure: 2 kg / cm) 2 , Gas flow rate: 4 L / min) and aerosolized. This aerosolized Al 2 O Three Coated TiO 2 The fine particle material was introduced into the film forming chamber and sprayed for 30 minutes from the fine particle spray nozzle. Note that the film formation chamber was previously set to a vacuum atmosphere of 10 Pa or less.
[0066]
Al formed on a glass substrate 2 O Three Containing TiO 2 The thickness of the film was about 100 μm. The water absorption rate of the film is 0.1% or less, and the adhesion strength between the substrates of the film is 5 kg / mm. 2 It was strong with the above.
[0067]
Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the present invention described in the claims. Is possible.
[0068]
For example, the emission port of the fine particle injection nozzle used in the film forming apparatus according to the third embodiment can be used in the film forming apparatuses according to the first and second embodiments. Moreover, you may combine 1st Embodiment and 2nd Embodiment.
[0069]
In addition, the following additional notes are disclosed regarding the above description.
(Supplementary Note 1) A film forming apparatus having a fine particle injection nozzle for injecting an aerosolized fine particle material onto a substrate in a film forming chamber to deposit the fine particle material,
Of the fine particle flow ejected from the fine particle ejection nozzle, there is a shielding means for blocking the fine particle flow in a range where the velocity of the fine particle flow is a predetermined value or less,
A film forming apparatus, wherein the shielding means is integrated with a fine particle injection nozzle.
(Additional remark 2) While moving the said board | substrate, while spraying fine particle material from the said fine particle injection nozzle and depositing on a board | substrate,
2. The film forming apparatus according to claim 1, further comprising a gas injection nozzle that injects a gas that guides the blocked fine particle flow in the moving direction of the substrate.
(Additional remark 3) It is the film-forming apparatus which has the fine particle injection nozzle which inject | sprays aerosolized fine particle material on the board | substrate which moves in a film-forming chamber, and deposits fine particle material,
A film forming apparatus having a gas injection nozzle adjacent to the fine particle injection nozzle for removing a part of the deposited thick film by injecting a gas.
(Additional remark 4) It is the film-forming apparatus which has the fine particle injection nozzle which inject | sprays aerosolized fine particle material on a board | substrate in a film-forming chamber, and deposits fine particle material,
The fine particle injection nozzle is provided with a flow path of aerosolized fine particle material at the nozzle tip,
The area of the flow path is gradually reduced from upstream to downstream,
A film forming apparatus characterized in that guide means for forming a spiral flow of the particulate material is provided in the flow path.
(Additional remark 5) The said guidance means was provided in the inner wall in the said flow path. Convex The film forming apparatus as set forth in appendix 4, wherein the film forming apparatus is a shaped member.
(Additional remark 6) It is the film-forming method which introduce | transduces the aerosol-form fine particle material into a film-forming chamber, and injects it on a board | substrate from a fine particle injection nozzle,
While moving the substrate, the fine particle material is ejected from the fine particle spray nozzle and deposited on the substrate to form a thick film,
A film forming method, wherein gas is injected from a gas injection nozzle to remove a part of the thick film and to discharge in the substrate moving direction.
(Supplementary note 7) The part of the thick film is a surface portion of the thick film or / and a portion in a width direction of the thick film that forms a line or a band in the substrate moving direction. Film forming method.
[0070]
【The invention's effect】
As is apparent from the above detailed description, according to the present invention, the portion of the fine particle flow ejected from the fine particle ejection nozzle is blocked, the film formed by the slow fine particle flow is removed, or Uniform the velocity of the fine particle flow. As a result, a film having high density and high adhesion strength can be formed with good uniformity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a state where fine particle material is deposited by being ejected from a fine particle spray nozzle.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a film forming apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged sectional view showing an emission port of a fine particle injection nozzle used in the film forming apparatus according to the first embodiment.
4 is a view as seen from above the fine particle injection nozzle shown in FIG. 3;
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a film forming apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing an emission port of a fine particle injection nozzle and a discharge gas injection nozzle used in a film forming apparatus according to a second embodiment.
7 is a top view of the fine particle injection nozzle and the removal gas injection nozzle shown in FIG. 6;
FIG. 8 is a top view of a fine particle injection nozzle and another removal gas injection nozzle.
FIG. 9 is a cross-sectional view of an emission port of a fine particle injection nozzle used in a film forming apparatus according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
20, 50 Deposition equipment
21 Aerosol generator
22 Fine particle injection nozzle
23 Substrate
24 Deposition chamber
34 Mask
34A opening
35 Exhaust gas injection nozzle
51 Gas injection nozzle for removal
52 AD film
60 Outlet of fine particle injection nozzle
Claims (4)
前記微粒子噴射ノズルより噴射された微粒子流のうち、微粒子流の速度が所定以下の範囲の微粒子流を遮断する遮蔽手段と、
前記遮断された微粒子流を前記基板の移動方向に誘導するガスを噴射するガス噴射ノズルと、を有し、
前記遮蔽手段が前記微粒子噴射ノズルと一体化されていることを特徴とする成膜装置。A fine particle injection nozzle that deposits the fine particle material by spraying the aerosolized fine particle material onto a substrate that moves in the deposition chamber;
Shielding means for blocking a particulate flow having a velocity of the particulate flow within a predetermined range of the particulate flow ejected from the particulate ejection nozzle;
A gas injection nozzle for injecting a gas for guiding the blocked fine particle flow in the moving direction of the substrate;
The film forming apparatus, wherein the shielding means is integrated with the fine particle injection nozzle.
前記流路の面積が上流から下流に向かって次第に低減されると共に、前記流路内に前記微粒子材料が螺旋状の流れを形成する案内手段が設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の成膜装置。The fine particle injection nozzle is provided with a flow path for the fine particle material at the nozzle tip.
The area of the flow path is gradually reduced from upstream to downstream, and guide means for forming a spiral flow of the particulate material in the flow path is provided. 2. The film forming apparatus according to 2.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003170474A JP4077372B2 (en) | 2003-06-16 | 2003-06-16 | Deposition equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003170474A JP4077372B2 (en) | 2003-06-16 | 2003-06-16 | Deposition equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005002461A JP2005002461A (en) | 2005-01-06 |
| JP4077372B2 true JP4077372B2 (en) | 2008-04-16 |
Family
ID=34095262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003170474A Expired - Lifetime JP4077372B2 (en) | 2003-06-16 | 2003-06-16 | Deposition equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4077372B2 (en) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007084925A (en) * | 2005-08-24 | 2007-04-05 | Brother Ind Ltd | Film forming apparatus and film forming method |
| JP5142128B2 (en) * | 2007-09-26 | 2013-02-13 | 富士通株式会社 | Film forming apparatus, film forming method, and circuit board manufacturing method |
| JP5649028B2 (en) * | 2009-05-08 | 2015-01-07 | 有限会社 渕田ナノ技研 | Method for forming zirconia film |
| JP5649026B2 (en) * | 2009-12-08 | 2015-01-07 | 有限会社 渕田ナノ技研 | Method for forming zirconia film |
| JP5656036B2 (en) | 2013-03-28 | 2015-01-21 | Toto株式会社 | Composite structure |
| JP6716496B2 (en) * | 2017-05-12 | 2020-07-01 | タツタ電線株式会社 | Spray nozzle, film forming apparatus, and film forming method |
| JP6698772B2 (en) * | 2018-09-20 | 2020-05-27 | 積水化学工業株式会社 | Brittle material film and manufacturing method thereof, photoelectrode, dye-sensitized solar cell |
| CN114921745B (en) * | 2022-05-07 | 2024-05-17 | 中北大学 | A device and method for improving the deposition environment of sprayed particles |
-
2003
- 2003-06-16 JP JP2003170474A patent/JP4077372B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2005002461A (en) | 2005-01-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7579251B2 (en) | Aerosol deposition process | |
| JP4077372B2 (en) | Deposition equipment | |
| KR101497811B1 (en) | Deposition method | |
| JP4491214B2 (en) | Capacitor element | |
| JP4478401B2 (en) | Circuit board, electronic device, and circuit board manufacturing method | |
| JP4044515B2 (en) | Aerosol deposition system | |
| JP2005163058A6 (en) | Aerosol deposition system | |
| JP4190358B2 (en) | Circuit board, passive component, electronic device, and circuit board manufacturing method | |
| JP5263915B2 (en) | Capacitor element manufacturing method | |
| JP5099468B2 (en) | Film forming apparatus and electronic component manufacturing method | |
| JP4088199B2 (en) | Method for forming a structure including a film-shaped formed body | |
| JP4841338B2 (en) | Film forming method and apparatus | |
| JP4590594B2 (en) | Aerosol deposition system | |
| JP2007162077A (en) | Film forming apparatus, film forming method, ceramic film, inorganic structure, and device | |
| JP4289908B2 (en) | Atomizer for forming ceramic thin film and thin film manufacturing method using the same | |
| JP4466992B2 (en) | Circuit board, passive component, and method of manufacturing circuit board | |
| JP2006144054A (en) | Aerosol deposition system | |
| JP2008285743A (en) | Film formation system | |
| JP3901623B2 (en) | Deposition method | |
| JP2008274381A (en) | Coating apparatus, coating method, and coating nozzle | |
| JP2007063582A (en) | Film forming method and film forming apparatus | |
| JP2010103556A (en) | Circuit board, electronic device and method of manufacturing circuit board | |
| JP5664075B2 (en) | Film forming apparatus and film forming method | |
| JP2008274318A (en) | Aerosol discharge nozzle and film-forming apparatus | |
| JP7849786B2 (en) | Film deposition apparatus, film deposition method, and film deposition body |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060531 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070726 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070807 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071004 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071113 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071130 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080122 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080131 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4077372 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110208 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120208 Year of fee payment: 4 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130208 Year of fee payment: 5 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140208 Year of fee payment: 6 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |