(57)【要約】【課題】膜形成対象部材の内部及び側面の少なくとも一方にも、均一に近い膜の形成を実現する膜形成装置の提供。【解決手段】成膜性ガスが励起分解され得る反応活性領域および反応活性領域に連続した領域である反応不活性領域と、を有する反応容器と、反応不活性領域に成膜性ガスを供給する成膜性ガス供給装置と、成膜性ガスを励起分解する励起装置と、膜形成対象部材を保持する保持部材、および反応不活性領域および反応活性領域の間で、保持部材を駆動し、膜形成対象部材を繰り返し移動させる駆動部であって、膜形成対象部材の移動と共に、反応不活性領域から反応活性領域へ成膜性ガスを供給する駆動部を有する保持装置と、反応容器内のガスを排気する排気管であって、保持部材で保持された状態の膜形成対象部材の内部、および側面上の少なくとも一方を通過した反応容器内のガスを排気する排気管と、を備える膜形成装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に膜形成対象部材が配置され、内部に供給された成膜性ガスの励起分解を利用して、前記成膜性ガスに含まれる元素を構成要素とする膜を前記膜形成対象部材に堆積するための反応容器であって、前記成膜性ガスが励起分解され得る反応活性領域と、前記反応活性領域に連続した領域である反応不活性領域と、を有する反応容器と、
前記反応容器内の前記反応不活性領域に前記成膜性ガスを供給する成膜性ガス供給装置と、
前記反応容器内の前記成膜性ガスを励起分解する励起装置と、
前記膜形成対象部材を保持する保持部材と、前記反応不活性領域および前記反応活性領域の間で、前記保持部材を駆動し、前記膜形成対象部材を繰り返し移動させる駆動部であって、前記膜形成対象部材の移動と共に、前記反応不活性領域から前記反応活性領域へ前記成膜性ガスを供給する駆動部と、を有する保持装置と、
前記反応容器内に設けられ、前記反応容器内のガスを排気する排気管であって、前記保持部材で保持された状態の前記膜形成対象部材の内部、および側面上の少なくとも一方を通過した前記反応容器内のガスを排気する排気管と、
を備える膜形成装置。
【請求項２】
前記反応容器内に設けられ、前記反応活性領域と前記反応不活性領域と間の少なくとも一部を遮蔽する遮蔽部材をさらに備える請求項１に記載の膜形成装置。
【請求項３】
前記排気管は、前記保持部材に保持される前記膜形成対象部材を介して、前記成膜性ガス供給装置の成膜性ガス供給口に対向して設けられている請求項１又は請求項２に記載の膜形成装置。
【請求項４】
前記排気管は、前記保持部材に保持される前記膜形成対象部材を介して、前記反応容器内の前記反応活性領域に対向して設けられている請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の膜形成装置。
【請求項５】
前記保持部材は、前記成膜性ガス供給装置の成膜性ガス供給口と前記排気管との間に介在して設けられ、かつ、前記反応容器内のガスが通過する開口部を有する部材である請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の膜形成装置。
【請求項６】
前記保持部材は、前記反応容器内の前記反応活性領域と前記排気管との間に介在して設けられ、かつ、前記反応容器内のガスが通過する開口部を有する部材である請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の膜形成装置。
【請求項７】
前記保持部材は、筒状部材である請求項５又は請求項６のいずれか１項に記載の膜形成装置。
【請求項８】
前記排気管が、前記保持部材としての前記筒状部材の内周面側に設けられている請求項７に記載の膜形成装置。
【請求項９】
前記膜形成対象部材が、前記反応容器内のガスが通過する開口部を有する部材である請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の膜形成装置。
【請求項１０】
前記膜形成対象部材が、多孔質体、筒状部材、又は、厚み方向に貫通孔を有する部材である請求項９に記載の膜形成装置。
【請求項１１】
内部に膜形成対象部材が配置され、内部に供給された成膜性ガスの励起分解を利用して、前記成膜性ガスに含まれる元素を構成要素とする膜を前記膜形成対象部材に堆積するための反応容器と、
前記反応容器内に前記成膜性ガスを供給する成膜性ガス供給装置と、
前記反応容器内の前記成膜性ガスを励起分解する励起装置と、
前記反応容器内に設けられ、前記膜形成対象部材を保持する保持部材と、
前記反応容器内に設けられ、前記反応容器内のガスを排気する排気管であって、前記保持部材で保持された状態の前記膜形成対象部材の内部、および側面上の少なくとも一方を通過した前記反応容器内のガスを排気する排気管と、
を備える膜形成装置。
【請求項１２】
内部に膜形成対象部材が配置され、内部に供給された成膜性ガスの励起分解を利用して、前記成膜性ガスに含まれる元素を構成要素とする膜を前記膜形成対象部材に堆積するための反応容器であって、前記成膜性ガスが励起分解され得る反応活性領域と、前記反応活性領域に連続した領域である反応不活性領域と、を有する反応容器内の前記反応不活性領域に、成膜性ガス供給装置により前記成膜性ガスを供給する成膜性ガス供給工程と、
前記反応容器内の前記成膜性ガスを励起分解する励起工程と、
保持部材により前記膜形成対象部材を保持した状態で、前記反応不活性領域および前記反応活性領域の間で、前記保持部材を駆動し、前記膜形成対象部材を繰り返し移動させる移動工程であって、前記膜形成対象部材の移動と共に、前記反応不活性領域から前記反応活性領域へ前記成膜性ガスを供給する移動工程と、
前記反応容器内に設けられた排気管により、前記反応容器内のガスを排気する排気工程であって、前記保持部材で保持された状態の前記膜形成対象部材の内部、および側面上の少なくとも一方を通過した前記反応容器内のガスを排気する排気工程と、
を有する膜形成方法。
【請求項１３】
前記反応容器内において、前記反応活性領域と前記反応不活性領域と境界の少なくとも一部を、遮蔽部材により遮蔽している請求項１２に記載の膜形成方法。
【請求項１４】
前記排気管は、前記保持部材に保持される前記膜形成対象部材を介して、前記成膜性ガス供給装置の成膜性ガス供給口に対向して設けられている請求項１２又は請求項１３に記載の膜形成方法。
【請求項１５】
前記排気管は、前記保持部材に保持される前記膜形成対象部材を介して、前記反応容器内の前記反応活性領域に対向して設けられている請求項１２〜請求項１４のいずれか１項に記載の膜形成方法。
【請求項１６】
前記保持部材は、前記成膜性ガス供給装置の成膜性ガス供給口と前記排気管との間に介在して設けられ、かつ、前記反応容器内のガスが通過する開口部を有する部材である請求項１２〜請求項１５のいずれか１項に記載の膜形成方法。
【請求項１７】
前記保持部材は、前記反応容器内の前記反応活性領域と前記排気管との間に介在して設けられ、かつ、前記反応容器内のガスが通過する開口部を有する部材である請求項１２〜請求項１６のいずれか１項に記載の膜形成方法。
【請求項１８】
前記保持部材は、筒状部材である請求項１６又は請求項１７のいずれか１項に記載の膜形成方法。
【請求項１９】
前記排気管が、前記保持部材としての前記筒状部材の内周面側に設けられている請求項１８に記載の膜形成方法。
【請求項２０】
前記膜形成対象部材が、前記反応容器内のガスが通過する開口部を有する部材である請求項１２〜請求項１９のいずれか１項に記載の膜形成方法。
【請求項２１】
前記膜形成対象部材が、多孔質体、筒状部材、又は、厚み方向に貫通孔を有する部材である請求項２０に記載の膜形成方法。
【請求項２２】
内部に膜形成対象部材が配置され、内部に供給された成膜性ガスの励起分解を利用して、前記成膜性ガスに含まれる元素を構成要素とする膜を前記膜形成対象部材に堆積するための反応容器内に、成膜性ガス供給装置により、前記成膜性ガスを供給する成膜性ガス供給工程と、
前記反応容器内の前記成膜性ガスを励起分解する励起工程と、
前記反応容器内に設けられた排気管により、前記反応容器内のガスを排気する排気工程であって、保持部材で保持された状態の前記膜形成対象部材の内部、および側面上の少なくとも一方を通過した前記反応容器内のガスを排気する排気工程と、
を有する膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜形成装置、および膜形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内部に供給された成膜性ガスの励起分解を利用して、成膜性ガスに含まれる元素を構成要素とする膜を膜形成対象部材に堆積する膜形成装置および膜形成方法が知られている。
その例示としては、例えば、プラズマＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ−ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）がある。プラズマＣＶＤでは、成膜性ガスの励起・分解を低温プラズマにより行うため、低温で無機膜を生成することができる。これによって、膜形成対象部材が樹脂部材のように３００度といった高温に耐えられない部材であっても、無機膜の形成が可能となる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、「反応容器内に供給された原料ガスの励起分解を利用して、該原料ガスに含まれる元素を構成要素とする膜を薄膜形成対象部材上に堆積する薄膜形成装置であって、前記原料ガスを励起分解する励起手段と、前記反応容器内の前記励起手段によって前記原料ガスが励起分解されうる反応活性領域以外の反応不活性領域に前記原料ガスを供給する原料ガス供給手段であって、前記反応活性領域以外の方向に向けて前記原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、前記薄膜形成対象部材を、前記反応不活性領域と前記反応活性領域との間で繰り返し移動させる駆動手段と、を備え、前記反応活性領域と前記反応不活性領域とは連続した領域であり、前記反応容器は、前記反応活性領域と前記反応不活性領域と境界の少なくとも一部を遮蔽する遮蔽部材を含んで構成され、前記原料ガス供給手段により供給された原料ガスは、前記反応不活性領域を介して前記反応活性領域へ供給する薄膜形成装置、および薄膜形成方法。」が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、「複雑立体形状基材が設置される真空チャンバと、このチャンバ内に配置され、前記基材の周囲に成膜性ガスを複数方向から供給するための複数本の成膜性ガス供給ノズルと、前記複数本のノズルに対向して前記チャンバ壁部に開孔された複数の排気口と、前記ノズルからの成膜性ガスの供給と成膜性ガス供給中のノズルに対向する前記排気口からの排気とを連動させる手段と、前記チャンバ内にプラズマを発生させる手段とを具備したことを特徴とする被膜形成装置、および被膜形成方法。」が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許５０５５８４５号明細書
【特許文献２】特許２７６１４３１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の膜形成装置では、反応容器内のガスを排気する排気管の排気口が反応容器の外壁に設けられている。
そのため、反応活性領域側と対向し得る膜形成対象部材の表面には、均一に近い膜が形成されるものの、膜形成対象部材の内部（例えば、多孔質体の細孔の壁面、筒状部材の内周面、貫通孔を有する部材の貫通孔の壁面等）及び側面（反応活性領域側と対向し得る膜形成対象部材の表面に交差する面）には、成膜性ガスが到達し難い、又は到達しても同じガスが滞留するため、膜が形成されない、又は均一に近い膜が形成され難い。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、反応容器内のガスを排気する排気管の排気口が反応容器の外壁に設けられている膜形成装置に比べ、膜形成対象部材の内部及び側面の少なくとも一方にも、均一に近い膜の形成を実現する膜形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
【０００９】
＜１＞  内部に膜形成対象部材が配置され、内部に供給された成膜性ガスの励起分解を利用して、前記成膜性ガスに含まれる元素を構成要素とする膜を前記膜形成対象部材に堆積するための反応容器であって、前記成膜性ガスが励起分解され得る反応活性領域と、前記反応活性領域に連続した領域である反応不活性領域と、を有する反応容器と、
前記反応容器内の前記反応不活性領域に前記成膜性ガスを供給する成膜性ガス供給装置と、
前記反応容器内の前記成膜性ガスを励起分解する励起装置と、
前記膜形成対象部材を保持する保持部材と、前記反応不活性領域および前記反応活性領域の間で、前記保持部材を駆動し、前記膜形成対象部材を繰り返し移動させる駆動部であって、前記膜形成対象部材の移動と共に、前記反応不活性領域から前記反応活性領域へ前記成膜性ガスを供給する駆動部と、を有する保持装置と、
前記反応容器内に設けられ、前記反応容器内のガスを排気する排気管であって、前記保持部材で保持された状態の前記膜形成対象部材の内部、および側面上の少なくとも一方を通過した前記反応容器内のガスを排気する排気管と、
を備える膜形成装置。
＜２＞  前記反応容器内に設けられ、前記反応活性領域と前記反応不活性領域と間の少なくとも一部を遮蔽する遮蔽部材をさらに備える＜１＞に記載の膜形成装置。
＜３＞  前記排気管は、前記保持部材に保持される前記膜形成対象部材を介して、前記成膜性ガス供給装置の成膜性ガス供給口に対向して設けられている＜１＞又は＜２＞に記載の膜形成装置。
＜４＞  前記排気管は、前記保持部材に保持される前記膜形成対象部材を介して、前記反応容器内の前記反応活性領域に対向して設けられている＜１＞〜＜３＞のいずれか１項に記載の膜形成装置。
＜５＞  前記保持部材は、前記成膜性ガス供給装置の成膜性ガス供給口と前記排気管との間に介在して設けられ、かつ、前記反応容器内のガスが通過する開口部を有する部材である＜１＞〜＜４＞のいずれか１項に記載の膜形成装置。
＜６＞  前記保持部材は、前記反応容器内の前記反応活性領域と前記排気管との間に介在して設けられ、かつ、前記反応容器内のガスが通過する開口部を有する部材である＜１＞〜＜５＞のいずれか１項に記載の膜形成装置。
＜７＞  前記保持部材は、筒状部材である＜５＞又は＜６＞のいずれか１項に記載の膜形成装置。
＜８＞  前記排気管が、前記保持部材としての前記筒状部材の内周面側に設けられている＜７＞に記載の膜形成装置。
＜９＞  前記膜形成対象部材が、前記反応容器内のガスが通過する開口部を有する部材である＜１＞〜＜８＞のいずれか１項に記載の膜形成装置。
＜１０＞  前記膜形成対象部材が、多孔質体、筒状部材、又は、厚み方向に貫通孔を有する部材である＜９＞に記載の膜形成装置。
＜１１＞  内部に膜形成対象部材が配置され、内部に供給された成膜性ガスの励起分解を利用して、前記成膜性ガスに含まれる元素を構成要素とする膜を前記膜形成対象部材に堆積するための反応容器と、
前記反応容器内に前記成膜性ガスを供給する成膜性ガス供給装置と、
前記反応容器内の前記成膜性ガスを励起分解する励起装置と、
前記反応容器内に設けられ、前記膜形成対象部材を保持する保持部材と、
前記反応容器内に設けられ、前記反応容器内のガスを排気する排気管であって、前記保持部材で保持された状態の前記膜形成対象部材の内部、および側面上の少なくとも一方を通過した前記反応容器内のガスを排気する排気管と、
を備える膜形成装置。
＜１２＞  内部に膜形成対象部材が配置され、内部に供給された成膜性ガスの励起分解を利用して、前記成膜性ガスに含まれる元素を構成要素とする膜を前記膜形成対象部材に堆積するための反応容器であって、前記成膜性ガスが励起分解され得る反応活性領域と、前記反応活性領域に連続した領域である反応不活性領域と、を有する反応容器内の前記反応不活性領域に、成膜性ガス供給装置により前記成膜性ガスを供給する成膜性ガス供給工程と、
前記反応容器内の前記成膜性ガスを励起分解する励起工程と、
保持部材により前記膜形成対象部材を保持した状態で、前記反応不活性領域および前記反応活性領域の間で、前記保持部材を駆動し、前記膜形成対象部材を繰り返し移動させる移動工程であって、前記膜形成対象部材の移動と共に、前記反応不活性領域から前記反応活性領域へ前記成膜性ガスを供給する移動工程と、
前記反応容器内に設けられた排気管により、前記反応容器内のガスを排気する排気工程であって、前記保持部材で保持された状態の前記膜形成対象部材の内部、および側面上の少なくとも一方を通過した前記反応容器内のガスを排気する排気工程と、
を有する膜形成方法。
＜１３＞  前記反応容器内において、前記反応活性領域と前記反応不活性領域と境界の少なくとも一部を、遮蔽部材により遮蔽している＜１２＞に記載の膜形成方法。
＜１４＞  前記排気管は、前記保持部材に保持される前記膜形成対象部材を介して、前記成膜性ガス供給装置の成膜性ガス供給口に対向して設けられている＜１２＞又は＜１３＞に記載の膜形成方法。
＜１５＞  前記排気管は、前記保持部材に保持される前記膜形成対象部材を介して、前記反応容器内の前記反応活性領域に対向して設けられている＜１２＞〜＜１４＞のいずれか１項に記載の膜形成方法。
＜１６＞  前記保持部材は、前記成膜性ガス供給装置の成膜性ガス供給口と前記排気管との間に介在して設けられ、かつ、前記反応容器内のガスが通過する開口部を有する部材である＜１２＞〜＜１５＞のいずれか１項に記載の膜形成方法。
＜１７＞  前記保持部材は、前記反応容器内の前記反応活性領域と前記排気管との間に介在して設けられ、かつ、前記反応容器内のガスが通過する開口部を有する部材である＜１２＞〜＜１６＞のいずれか１項に記載の膜形成方法。
＜１８＞  前記保持部材は、筒状部材である＜１６＞又は＜１７＞のいずれか１項に記載の膜形成方法。
＜１９＞  前記排気管が、前記保持部材としての前記筒状部材の内周面側に設けられている＜１８＞に記載の膜形成方法。
＜２０＞  前記膜形成対象部材が、前記反応容器内のガスが通過する開口部を有する部材である＜１２＞〜＜１９＞のいずれか１項に記載の膜形成方法。
＜２１＞  前記膜形成対象部材が、多孔質体、筒状部材、又は、厚み方向に貫通孔を有する部材である＜２０＞に記載の膜形成方法。
＜２２＞  内部に膜形成対象部材が配置され、内部に供給された成膜性ガスの励起分解を利用して、前記成膜性ガスに含まれる元素を構成要素とする膜を前記膜形成対象部材に堆積するための反応容器内に、成膜性ガス供給装置により、前記成膜性ガスを供給する成膜性ガス供給工程と、
前記反応容器内の前記成膜性ガスを励起分解する励起工程と、
前記反応容器内に設けられた排気管により、前記反応容器内のガスを排気する排気工程であって、保持部材で保持された状態の前記膜形成対象部材の内部、および側面上の少なくとも一方を通過した前記反応容器内のガスを排気する排気工程と、
を有する膜形成方法。
【発明の効果】
【００１０】
＜１＞に係る発明によれば、反応容器内のガスを排気する排気管の排気口が反応容器の外壁に設けられている膜形成装置に比べ、膜形成対象部材の内部及び側面の少なくとも一方にも、均一に近い膜の形成を実現する膜形成装置が提供される。
＜２＞に係る発明によれば、反応活性領域と反応不活性領域と境界の少なくとも一部を遮蔽部材により遮蔽されていない膜形成装置に比べ、膜形成対象部材の内部及び側面の少なくとも一方にも、均一に近い膜の形成を実現する膜形成装置が提供される。
【００１１】
＜３＞〜＜１０＞に係る発明によれば、反応容器内のガスを排気する排気管の排気口が反応容器の外壁に設けられている膜形成装置に比べ、膜形成対象部材の内部及び側面の少なくとも一方にも、均一に近い膜の形成を実現する膜形成装置が提供される。
【００１２】
＜１１＞に係る発明によれば、反応容器内のガスを排気する排気管の排気口が反応容器の外壁に設けられている膜形成装置に比べ、膜形成対象部材の内部及び側面の少なくとも一方にも、均一に近い膜の形成を実現する膜形成装置が提供される。
【００１３】
＜１２＞に係る発明によれば、反応容器内のガスを排気する排気管の排気口が反応容器の外壁に設けられている膜形成装置を使用する膜形成方法に比べ、膜形成対象部材の内部及び側面の少なくとも一方にも、均一に近い膜の形成を実現する膜形成方法が提供される。
＜１３＞に係る発明によれば、反応活性領域と反応不活性領域と境界の少なくとも一部を遮蔽部材により遮蔽されていない膜形成装置を使用する膜形成方法に比べ、膜形成対象部材の内部及び側面の少なくとも一方にも、均一に近い膜の形成を実現する膜形成方法が提供される。
【００１４】
＜１４＞〜＜２１＞に係る発明によれば、反応容器内のガスを排気する排気管の排気口が反応容器の外壁に設けられている膜形成装置を使用する膜形成方法に比べ、膜形成対象部材の内部及び側面の少なくとも一方にも、均一に近い膜の形成を実現する膜形成法王が提供される。
【００１５】
＜２２＞に係る発明によれば、反応容器内のガスを排気する排気管の排気口が反応容器の外壁に設けられている膜形成装置を使用する膜形成方法に比べ、膜形成対象部材の内部及び側面の少なくとも一方にも、均一に近い膜の形成を実現する膜形成方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態Ａに係る膜形成装置１０１を示す概略平断面図である。
【図２】本実施形態Ａに係る膜形成装置１０１を示す概略側断面図である。
【図３】本実施形態Ｂに係る膜形成装置１０２を示す概略側断面図である。
【図４】本実施形態Ｃに係る膜形成装置１０３を示す概略側断面図である。
【図５】本実施形態Ｄに係る膜形成装置１０４を示す概略平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一例である実施形態について説明する。
【００１８】
第一実施形態に係る膜形成装置は、
内部に膜形成対象部材が配置され、内部に供給された成膜性ガスの励起分解を利用して、前記成膜性ガスに含まれる元素を構成要素とする膜を前記膜形成対象部材に堆積するための反応容器であって、前記成膜性ガスが励起分解され得る反応活性領域と、前記反応活性領域に連続した領域である反応不活性領域と、を有する反応容器と、
前記反応容器内の前記反応不活性領域に前記成膜性ガスを供給する成膜性ガス供給装置と、
前記反応容器内の前記成膜性ガスを励起分解する励起装置と、
前記膜形成対象部材を保持する保持部材と、前記反応不活性領域および前記反応活性領域の間で、前記保持部材を駆動し、前記膜形成対象部材を繰り返し移動させる駆動部であって、前記膜形成対象部材の移動と共に、前記反応不活性領域から前記反応活性領域へ前記成膜性ガスを供給する駆動部と、を有する保持装置と、
前記反応容器内に設けられ、前記反応容器内のガスを排気する排気管であって、前記保持部材で保持された状態の前記膜形成対象部材の内部、および側面上の少なくとも一方を通過した前記反応容器内のガスを排気する排気管と、
を備える。
【００１９】
そして、第一実施形態に係る膜形成装置では、
内部に膜形成対象部材が配置され、内部に供給された成膜性ガスの励起分解を利用して、前記成膜性ガスに含まれる元素を構成要素とする膜を前記膜形成対象部材に堆積するための反応容器であって、前記成膜性ガスが励起分解され得る反応活性領域と、前記反応活性領域に連続した領域である反応不活性領域と、を有する反応容器内の前記反応不活性領域に、成膜性ガス供給装置により前記成膜性ガスを供給する成膜性ガス供給工程と、
前記反応容器内の前記成膜性ガスを励起分解する励起工程と、
保持部材により前記膜形成対象部材を保持した状態で、前記反応不活性領域および前記反応活性領域の間で、前記保持部材を駆動し、前記膜形成対象部材を繰り返し移動させる移動工程であって、前記膜形成対象部材の移動と共に、前記反応不活性領域から前記反応活性領域へ前記成膜性ガスを供給する移動工程と、
前記反応容器内に設けられた排気管により、前記反応容器内のガスを排気する排気工程であって、前記保持部材で保持された状態の前記膜形成対象部材の内部、および側面上の少なくとも一方を通過した前記反応容器内のガスを排気する排気工程と、
を有する膜形成方法（第一実施形態に係る膜形成方法）が実現される。
【００２０】
第一実施形態に係る膜形成装置および膜形成方法（以下、第一実施形態に係る膜形成装置および膜形成方法をまとめて、第一実施形態に係る装置と称する場合がある）では、膜形成対象部材の内部及び側面の少なくとも一方にも、均一に近い膜の形成を実現する。その理由は、次の通り推測される。
【００２１】
まず、第一実施形態に係る膜形成装置では、成膜性ガスが励起分解され得る反応活性領域と、反応活性領域に連続した領域である反応不活性領域と、を有する反応容器において、反応不活性領域に、成膜性ガス供給装置により、成膜性ガスを供給する。
反応活性領域ではなく、反応不活性領域に成膜性ガスが一旦供給されることで、成膜性ガスの拡散、吸着および再蒸発により、成膜性ガスの密度の均一化が促進される。
【００２２】
次に、保持装置の駆動部により、反応不活性領域および反応活性領域の間で膜形成対象部材を繰り返し移動させると、保持部材により保持された膜形成対象部材の移動と共に、反応不活性領域から反応活性領域へ成膜性ガスが繰り返し供給される。つまり、成膜性ガスは、反応不活性領域で密度が均一化された状態で反応活性領域へ至る。そのため、反応活性領域において、成膜性ガスの励起分解による励起分解ガスの反応生成物の堆積が、膜形成対象部材表面に対して均一に近い状態で生じる。それにより、膜厚及び膜質の不均一な膜が膜形成対象部材上に形成されることが抑制される。
【００２３】
一方、従来の膜形成装置では、反応容器内のガスを排気する排気管の排気口が反応容器の外壁に設けられている。
そのため、反応活性領域側と対向し得る膜形成対象部材の表面には、均一に近い膜が形成されるものの、膜形成対象部材の内部（例えば、多孔質体の細孔の壁面、筒状部材の内周面、貫通孔を有する部材の貫通孔の壁面等）及び側面（反応活性領域側と対向し得る膜形成対象部材の表面に交差する面）には、成膜性ガスが到達し難い、又は到達しても同じガスが滞留するため、膜が形成されない、又は均一に近い膜が形成され難い。
【００２４】
これは、成膜性ガスが到達しない、又は到達しても同じガスが滞留すれば、成膜性ガスの分解励起、および成膜性ガスの励起分解ガスの反応が進行し難く、反応生成物の堆積が生じない又は生じ難くなるためである。
【００２５】
それに対して、第一実施形態に係る膜形成装置では、反応活性領域において、排気管により、保持部材で保持された状態の膜形成対象部材の内部、および膜形成対象部材を保持した状態の前記保持部材の少なくとも一方を通過した反応容器内のガスを排気する。
【００２６】
ここで、保持部材で保持された状態の膜形成対象部材の内部を反応容器内のガスが通過するとは、膜形成対象部材の内部に壁面で囲まれた空間を有し、かつ、反応活性領域側と対向し得る膜形成対象部材の表面側からその裏面側に、当該空間を通じて、反応容器内のガスが流れることを示す。なお、膜形成対象部材の内部に壁面で囲まれた空間は、例えば、膜形成対象部材が多孔質体の場合、細孔、膜形成対象部材が筒状部材の場合、その内周面で囲まれる領域、膜形成対象部材が貫通孔を有する部材の場合、貫通孔が相当する。
また、保持部材で保持された状態の膜形成対象部材の側面上を反応容器内のガスが通過するとは、反応活性領域側と対向し得る膜形成対象部材の表面側からその裏面側に、膜形成対象部材の側面に接しつつ、反応容器内のガスが流れることを意味する。
【００２７】
つまり、第一実施形態に係る膜形成装置では、反応容器内のガスが、膜形成対象部材の内部および側面上の少なくとも一方を流れた後、排気される位置に、排気管のガス排気口を設置する。
【００２８】
それにより、膜形成対象部材の内部（例えば、多孔質体の細孔の壁面、筒状部材の内周面、貫通孔を有する部材の貫通孔の壁面等）又は側面（反応活性領域側と対向し得る膜形成対象部材の表面に交差する面）には、反応容器内に供給された成膜性ガスが到達し、かつ流れる。すると、反応不活性領域において、成膜性ガスが膜形成対象部材の内部（例えば、多孔質体の細孔の壁面、筒状部材の内周面、貫通孔を有する部材の貫通孔の壁面等）又は側面（反応活性領域側と対向し得る膜形成対象部材の表面に交差する面）に吸着する。その状態で、膜形成対象部材（つまり、吸着した成膜性ガス）が反応活性領域に到達すると、成膜性ガスが分解励起され、励起分解ガスの反応生成物の堆積が生じる。そして、反応不活性領域および反応活性領域の間で膜形成対象部材を繰り返し移動させると、膜形成対象部材の内部又は側面上で成膜性ガスが流れることから、この作用が繰り返し生じる。そのため、励起分解ガスの反応生成物の堆積が、膜形成対象部材の内部及び側面の少なくとも一方に対して均一に近い状態で生じる。
【００２９】
以上から、第一実施形態に係る膜形成装置および膜形成方法では、膜形成対象部材の内部及び側面の少なくとも一方にも、均一に近い膜の形成を実現すると推測される。
【００３０】
一方、第二実施形態に係る膜形成装置は、
内部に膜形成対象部材が配置され、内部に供給された成膜性ガスの励起分解を利用して、前記成膜性ガスに含まれる元素を構成要素とする膜を前記膜形成対象部材に堆積するための反応容器と、
前記反応容器内に前記成膜性ガスを供給する成膜性ガス供給装置と、
前記反応容器内の前記成膜性ガスを励起分解する励起装置と、
前記反応容器内に設けられ、前記膜形成対象部材を保持する保持部材と、
前記反応容器内に設けられ、前記反応容器内のガスを排気する排気管であって、前記保持部材で保持された状態の前記膜形成対象部材の内部、および側面上の少なくとも一方を通過した前記反応容器内のガスを排気する排気管と、
を備える膜形成装置。
【００３１】
そして、第二実施形態に係る膜形成装置では、
内部に膜形成対象部材が配置され、内部に供給された成膜性ガスの励起分解を利用して、前記成膜性ガスに含まれる元素を構成要素とする膜を前記膜形成対象部材に堆積するための反応容器内に、成膜性ガス供給装置により前記成膜性ガスを供給する成膜性ガス供給工程と、
前記反応容器内の前記成膜性ガスを励起分解する励起工程と、
前記反応容器内に設けられた排気管により、前記反応容器内のガスを排気する排気工程であって、保持部材で保持された状態の前記膜形成対象部材の内部、および側面上の少なくとも一方を通過した前記反応容器内のガスを排気する排気工程と、
を有する膜形成方法（第二実施形態に係る膜形成方法）が実現される。
【００３２】
第二実施形態に係る膜形成装置および膜形成方法（以下、第二実施形態に係る膜形成装置および膜形成方法をまとめて、第二実施形態に係る装置と称する場合がある）では、膜形成対象部材の内部及び側面の少なくとも一方にも、均一に近い膜の形成を実現する。
その理由は、第一実施形態に係る膜形成装置と同様の理由により、排気管により、膜形成対象部材の内部（例えば、多孔質体の細孔の壁面、筒状部材の内周面、貫通孔を有する部材の貫通孔の壁面等）又は側面（反応活性領域側と対向し得る膜形成対象部材の表面に交差する面）には、成膜性ガス（又は、その励起分解ガス）が到達し、かつ流れると推測されるためである。
【００３３】
以下、本実施形態に係る膜形成装置および膜形成方法について、図面を参照しつつ説明する。
なお、実質的に同一の機能を有する部材には、全図面を通して同じ符合を付与し、重複する説明は適宜省略する場合がある。
【００３４】
（実施形態Ａ）
図１は、本実施形態Ａに係る膜形成装置１０１を示す概略平断面図である。
図２は、本実施形態Ａに係る膜形成装置１０１を示す概略側断面図である。
【００３５】
本実施形態Ａに係る膜形成装置１０１は、図１〜図２に示すように、成膜性ガスの励起分解を利用して、成膜性ガスに含まれる元素を構成要素とする膜を膜形成対象部材１０に形成する装置である。
【００３６】
具体的には、膜形成装置１０１は、例えば、図１〜図２に示すように、反応容器１２と、反応容器１２内に成膜性ガスを供給する成膜性ガス供給装置２０と、反応容器１２内の成膜性ガスを励起分解する励起装置３０と、膜形成対象部材１０を保持する保持装置４０と、反応容器１２内のガスを排気する排気管５０と、を備える。
そして、膜形成装置１０１には、排気管５０を通じて、反応容器１２内のガスを真空排気するための真空排気装置５２も備える。
【００３７】
膜形成装置１０１により形成する膜は、膜形成対象部材１０の壁面に成長して得られる膜であり、具体的には、０．１ｎｍ〜１００μｍ程度の膜を示している。
膜としては、窒化物の膜、酸化物の膜、シリコン系膜、炭素系膜、金属の単体膜又は合金膜等が例示される。
膜の結晶構造は、単結晶や多結晶などの結晶性のものでもよく、非晶質でもよい。また、非晶質中に５ｎｍから１００μｍの結晶粒径の結晶粒が分散された微結晶構造でもよい。
【００３８】
膜形成対象部材１０としては、反応活性領域１２Ａ側と対向し得る膜形成対象部材１０の表面に加え、内部（例えば、多孔質体の細孔の壁面、筒状部材の内周面、貫通孔を有する部材の貫通孔の壁面等）及び側面（反応活性領域１２Ａ側と対向し得る膜形成対象部材の表面に交差する面）の少なくとも一方に、膜を形成する部材が対象となる。
【００３９】
具体的には、内部に膜を形成する膜形成対象部材１０としては、例えば、反応容器１２内のガス（成膜性ガス、非成膜性ガスの励起分解ガス等）が通過する開口部を有する部材が挙げられる。そして、開口部を有する部材としては、多孔質体（フィルター、二次電池のセパレータ等）、筒状部材（パイプ、ベルト等）、厚み方向に貫通孔を有する部材等が例示される。
また、側面に膜を形成する膜形成対象部材１０としては、歯車等が例示される。
【００４０】
なお、図１〜図２では、膜形成対象部材１０として、中心部に反応容器１２内のガス（成膜性ガス、非成膜性ガスの励起分解ガス等）が通過する開口部１０Ａを有する盤状の部材（例えば歯車）を示している、そして、この膜形成装置１０１は、開口部１０Ａを構成する壁面（つまり内周面）と側面１０Ｂの表面に、膜が形成される。
【００４１】
反応容器１２の内部には、膜形成対象部材１０が配置される。具体的には、膜形成対象部材１０は、保持装置４０（その保持部材４１）に保持された状態で、反応容器１２の内部に配置される。
反応容器１２の内部には、成膜性ガスが励起分解され得る反応活性領域１２Ａと、反応活性領域１２Ａに連続した領域である反応不活性領域１２Ｂと、を有する。そして、反応容器の内部には、反応活性領域１２Ａと反応不活性領域１２Ｂと間の少なくとも一部を遮蔽する２つの遮蔽部材２４Ａ，２４Ｂが配置されている。
【００４２】
ここで、反応活性領域１２Ａとは、成膜性ガスが到達したとき、成膜性ガスが励起分解される領域を意味する。なお、非成膜性ガスを使用する場合、反応活性領域１２Ａとは、非成膜性ガスが到達したとき、非成膜性ガスが励起分解される領域も意味する。具体的には、本実施形態では、反応活性領域１２Ａとは、非成膜性ガスが励起分解される領域に加え、非成膜性ガスの励起分解ガス（つまり非成膜性プラズマ）に成膜性ガスが曝されて励起分解する領域を意味する。
一方、反応不活性領域１２Ｂとは、反応活性領域１２Ａに連続した領域であって、成膜性ガスが存在しても、成膜性ガスが励起分解されない領域を意味する。
【００４３】
保持装置４０は、膜形成対象部材１０を保持する保持部材４１と、反応不活性領域１２Ｂおよび反応活性領域１２Ａの間で、保持部材４１を駆動し、膜形成対象部材１０を繰り返し移動させる駆動部４４であって、膜形成対象部材の移動と共に、反応不活性領域１２Ｂから反応活性領域へ成膜性ガスを供給する駆動部４４と、を有する。
【００４４】
保持部材４１は、例えば、筒状部材で構成されている。筒状部材は、例えば、反応容器１２内のガス（成膜性ガス、非成膜性ガスの励起分解ガス等）を透過する開口部４１Ａを有する。具体的には、保持部材４１は、例えば、反応容器１２内のガス（成膜性ガス、非成膜性ガスの励起分解ガス等）を透過する開口部４１Ａを有する筒状部４２と筒状部４２の軸方向両端を支持する支持部４３とを有する。
【００４５】
保持部材４１（その筒状部４２）は、例えば、成膜性ガス供給装置２０の成膜性ガス供給口２１Ａと排気管５０との間に介在して設けられている。そして、保持部材４１は、例えば、反応活性領域１２Ａと排気管５０との間に介在して設けられている。
具体的には、筒状部材で構成された保持部材４１の内側に、排気管５０が設けられている。一方、保持部材４１の外側の周囲に、保持部材の回転方向（矢印Ａ方向）に沿って、遮蔽部材２４Ａ、成膜性ガス供給装置２０の成膜性ガス供給管２１、遮蔽部材２４Ｂ、励起装置３０の放電電極３１がこの順で設けられている。そして、保持部材４１の外側の周囲には、２つの遮蔽部材２４Ａ，２４Ｂで遮蔽された、反応活性領域１２Ａおよび反応不活性領域１２Ｂが存在している。
【００４６】
保持部材４１の筒状部４２は、外周面に膜形成対象部材１０を保持する。具体的には、膜形成対象部材１０は、例えば、両面テープ、止め具等により、筒状部４２の外周面に保持される。
筒状部４２は、例えば、金属線を交差配置した網状体、金属帯を交差配置した網状体、金属板をメッシュ加工した網状体等が例示される。
筒状部４２は、円筒状、多角円筒状のいずれでもよい。なお、図１〜図２では、筒状部４２として、円筒状部を示している。
【００４７】
なお、保持部材４１の筒状部４２は、自己支持性（例えば剛性）を有する部材であっても、可撓性を有する部材であってもよい。保持部材４１の筒状部４２が可撓性を有する部材の場合、保持部材４１の支持部４３は、筒状部４２の内周面に接し、かつ筒状部４２に張力を付与しつつ、筒状部４２を支持する支持部４３であってもよい。
また、保持部材４１は、有端ベルト、板状部材等であってもよい。
【００４８】
保持装置４０の駆動部４４は、例えば、保持部材４１を駆動するモータ４５と、保持部材４１の一方の支持部４３に連結され、モータ４５の駆動力を保持部材４１に伝達する駆動伝達部４６（歯車等）と、を有している。
具体的には、駆動部４４は、例えば、モータ４５の回転駆動を駆動伝達部４６により保持部材４１に伝達し、保持部材４１を矢印Ａ方向に回転駆動する。それにより、反応不活性領域１２Ｂおよび反応活性領域１２Ａの間で、膜形成対象部材１０を繰り返し移動させる。
【００４９】
なお、保持装置４０の駆動部４４は、保持部材４１を一方向に回転駆動する態様に限られず、保持部材４１の正回転駆動及び逆回転駆動を繰り返す態様であってもよい。
また、保持部材４１が有端ベルト、板状部材等である場合、駆動部４４は、保持部材４１を往復駆動させる態様であってもよい。
【００５０】
成膜性ガス供給装置２０は、成膜性ガス供給管２１と、成膜性ガス供給源２２と、を有している。
【００５１】
成膜性ガス供給管２１は、反応容器１２の外部から反応容器１２の内部へと成膜性ガスを供給するための管である。成膜性ガス供給管２１は、成膜性ガス供給管２１の一端に設けられた一つ又は成膜性ガス供給口２１Ａを介して反応容器１２内に通じている。一方、成膜性ガス供給管２１の他端は、電磁弁２３を介して成膜性ガス供給源２２に接続されている。
【００５２】
成膜性ガス供給源２２は、例えば、成膜性ガスである成膜性ガスが充填された容器と、恒温槽などの成膜性ガス温度を調整する機構と、レギュレーターなどの圧力を調整する機構と、マスフローコントローラーなどの成膜性ガスの流量を調整する機構と、を備えている（不図示）。成膜性ガスが液体又は固体を気化させたガスである場合、成膜性ガスは、目的とする温度に保たれた恒温槽の中に充填され、必要に応じてキャリアガスとともに反応容器１２内に供給される。キャリアガスを供給する場合、キャリアガスは目的とする圧力に調整して供給する。
【００５３】
成膜性ガス供給源２２から成膜性ガス供給管２１に供給された成膜性ガスは、成膜性ガス供給管２１を通って成膜性ガス供給口２１Ａに到り、成膜性ガス供給口２１Ａから反応容器１２内部へと噴き出される。
【００５４】
成膜性ガス供給口２１Ａは、反応容器１２内の反応不活性領域１２Ｂに、成膜性ガス供給管２１に設けられている。
成膜性ガス供給口２１Ａは、反応活性領域１２Ａと反応不活性領域１２Ｂとの境界から離れた領域に設けられることがよい。なお、「反応活性領域１２Ａとの境界から離れた領域」とは、反応不活性領域１２Ｂで成膜性ガスの密度が均一化されるための拡散が行われるための領域で、具体的には、反応活性領域１２Ａと反応不活性領域１２Ｂとの境界から２０ｍｍ以上離れた領域が好ましい。
【００５５】
成膜性ガス供給口２１Ａが、反応活性領域１２Ａと反応不活性領域１２Ｂとの境界から離れた領域に設けられることによって、不均一な密度で、成膜性ガスが反応活性領域１２Ａに導入されて不均一な膜厚及び膜質の膜が形成されることを抑制する。
【００５６】
成膜性ガス供給口２１Ａから成膜性ガスを噴き出す方向は、好ましくは、膜形成対象となる膜形成対象部材１０に向かって成膜性ガスを噴き出す方向である。
具体的には、成膜性ガス供給口２１Ａから成膜性ガスを噴き出す方向は、保持部材４１（その筒状部４２）の外周面に向かって噴き出す方向が好ましい。
より具体的には、成膜性ガス供給口２１Ａから成膜性ガスを噴き出す方向は、反応不活性領域１２Ｂおいて、反応活性領域１２Ａ以外の方向に向かって成膜性ガスが流れる方向が好ましい。
反応活性領域１２Ａ以外の方向に向かって成膜性ガスが流れると、密度の均一化された状態で、成膜性ガスが反応容器１２内を移動して反応活性領域１２Ａに到り易くなる。
【００５７】
なお、「成膜性ガス」とは、励起分解した後、単体で、又は、励起分解された非成膜性ガスの励起分解ガスと反応して、反応生成物を生成しうるガスである
具体的には、成膜性ガスは、励起分解した後、成膜性ガスに含まれる元素を構成要素とする反応生成物を析出するガス、又は励起分解された非成膜性ガスを構成する元素と反応して、成膜性ガスおよび非成膜性ガスに含まれる元素を構成要素とする反応生成物を析出するガスである。
【００５８】
例えば、１３族元素の窒化物、又は１３族元素の酸化物の膜を形成する場合、成膜性ガスとしては、１３族元素を含む化合物ガスが採用される。
具体的には、成膜性ガスとしては、トリメチルガリウム、トリメチルインジウム、トリメチルアルミニウム、トリエチルガリウム、トリエチルインジウム、トリエチルアルミニウム、ｔ−ブチルガリウム、ｔ−ブチルガリウム、ｔ−ブチルインジウム、ジボラン、三フッ化ホウ素、三塩化ホウ素、及び三臭化ホウ素等が例示される。
【００５９】
また、酸化亜鉛の膜を形成する場合、成膜性ガスとしては、ジメチル亜鉛、及びジエチル亜鉛等が例示される。
【００６０】
また、多結晶シリコン、非晶質シリコン、窒化シリコン、又は酸化シリコン等のシリコン系膜を形成する場合、成膜性ガスとして、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６等の無機シラン類、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）、テトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ）、オクタメチルシクロテトラシラン（ＯＭＣＴＳ）、テトラメチルシラン、テトラエチルシラン（ＴＥＳ）、モノメチルシランなどの有機シラン類、ＳｉＦ４、Ｓｉ２Ｆ６、ＳｉＨＦ３、ＳｉＨ２Ｆ２、ＳｉＣｌ４、Ｓｉ２Ｃｌ６、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨ３Ｃｌ、Ｓｉ２Ｃｌ２Ｆ２等のハロシラン類等が例示される。
【００６１】
また、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン：α−Ｃ）、等の炭素系膜を形成するときには、成膜性ガスとしては、メタン、エタン、プロパン、トルエン等の炭化水素類等が例示される。
【００６２】
また、ＡＬ膜、Ｇa膜、Ｉｎ膜等の金属の単体膜又は合金膜を形成するときには、成膜ガスとしては、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム等のＡｌを含む化合物；トリメチルガリウム、トリエチルガリウム等のＧａを含む化合物；トリメチルインジウム等のＩｎを含む化合物が例示される。
【００６３】
励起装置３０は、放電電極３１と、非成膜性ガス供給管３２と、非成膜性ガス供給源３３とを有している。
【００６４】
放電電極３１は、マッチングボックス３４を介して、放電電極３１に電力供給する高周波電源３５に接続されている。電力供給源としての高周波電源３５は、直流電源または交流電源を用いる。特に、高周波電源３５は、効率的にガスを励起できることから、交流の高周波電源、マイクロ波電源等を用いることがよい。
【００６５】
放電電極３１は、その放電面が保持装置４０の保持部材４１の外周面と対向し、かつ、その放電面が保持部材４１と離間して設けられている。ただし、放電電極３１の放電面の向きは、生成したプラズマの少なくとも一部が、保持部材４１で保持された膜形成対象部材１０と接する方向であればよい。
なお、放電電極３１による放電方式は、容量型である場合を説明するが、誘導型であってもよい。
【００６６】
放電電極３１は、例えば、中空状（空洞構造）で放電面に非成膜性ガスを供給するための複数のガス供給孔（図示省略）を有するガス透過型の電極が例示される。放電電極３１として、空洞構造でなく、放電面にガス供給孔が無い放電電極を作用する場合、励起装置３０は、例えば、別に設けられた非成膜性ガス供給口３２Ａから供給された非成膜性ガスが放電電極３１と保持部材４１との間を通過するように非成膜性ガス供給管３２を配置した態様とする。
【００６７】
放電電極３１は、反応容器１２との間で放電が起こらないように、保持部材４１の外周面と対向している面以外の電極面が約３ｍｍ以下程度の間隙を有して絶縁部材で覆われていることが好適である。
【００６８】
非成膜性ガス供給管３２は、反応容器１２内に非成膜性ガスを供給するための管である。非成膜性ガス供給管３２の一端は、放電電極３１の放電面に交差する方向に予め開けられた、一つ又は複数の非成膜性ガス供給口３２Ａを介して反応容器１２内に通じている。非成膜性ガス供給管３２の他端は、電磁弁３６を介して非成膜性ガス供給源３３に接続されている。
【００６９】
非成膜性ガス供給源３３は、例えば、非成膜性ガスが充填された容器と、レギュレーターなどの圧力を調整する機構と、マスフローコントローラーなどの成膜性ガスの流量を調整する機構と、を備えている。複数の非成膜性ガスを用いる場合、これらのガスを合流させて供給してもよい。
非成膜性ガスは、非成膜性ガス供給源３３から非成膜性ガス供給管３２を介して非成膜性ガス供給口３２Ａから反応容器１２内へと供給される。
【００７０】
なお、「非成膜性ガス」とは、励起した後、単体では反応生成物を生ぜず、膜を形成しえないガス（すなわち成膜性を有さないガス）である。このため、非成膜性ガスが反応活性領域１２Ａに単体で供給された場合であっても、非成膜性ガス単体では反応生成物が生成されない。
【００７１】
非成膜性ガスの一例には、Ｎ２、Ｈ２、ＮＨ３、Ｎ２Ｈ４、Ｏ２、Ｏ３、ＮＯ、Ｎ２Ｏ、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｋｒ、及びＸｅ等の気体またはこれらの混合ガスが例示される。
特に、成膜性ガスが励起分解した励起分解ガスの反応生成物として、窒化物を生成する場合（窒化物の膜を形成する場合）には、例えば、非成膜性ガスとしてＮを含むガスを用いる。
また、成膜性ガスが励起分解した励起分解ガスの反応生成物として、酸化物を生成する場合（酸化物による膜形成の場合）には、例えば、非成膜性ガスとしてＯ（酸素）を含むガスを用いる。
【００７２】
排気管５０は、複数の排出口５０Ａを介して、反応容器１２内のガスを排気するための管である。
排気管５０の一端は、例えば、閉鎖されている。一方、排気管５０の他端は、反応容器１２内のガスを真空排気するための真空排気装置５２に接続されている。
【００７３】
排気管５０は、例えば、保持部材４１に保持される膜形成対象部材１０を介して、成膜性ガス供給装置２０の成膜性ガス供給口２１Ａに対向して設けられている。また、排気管５０は、例えば、保持部材４１に保持される膜形成対象部材１０を介して、反応容器１２内の反応活性領域１２Ａに対向して設けられている。
【００７４】
具体的には、排気管５０は、例えば、保持部材４１としての筒状部材（その筒状部４２）の内周面側に設けられ、反応容器１２内に供給されたガス（成膜性ガス、非成膜性ガス、それらの励起分解ガス等）を排気する。
【００７５】
そして、排気管５０は、保持部材４１の内周面内部に設けられることで、保持部材４１で保持された状態の膜形成対象部材１０の開口部１０Ａの壁面上及び側面１０Ｂ上を通過した、成膜性ガスおよび非成膜性ガスの励起分解ガス（つまり、非成膜性プラズマ）を排気する。
具体的には、例えば、反応不活性領域１２Ｂにおいて、保持部材４１で保持された状態の膜形成対象部材１０の開口部１０Ａの壁面上及び側面１０Ｂ上を通過した、成膜性ガスを排気する。そして、反応活性領域１２Ａにおいて、保持部材４１で保持された状態の膜形成対象部材１０の開口部１０Ａの壁面上及び側面１０Ｂ上を通過した、非成膜性ガスの励起分解ガス（つまり、非成膜性プラズマ）を排気する。
【００７６】
なお、排気管５０は、保持部材４１で保持された状態の膜形成対象部材１０の開口部１０Ａの壁面上及び側面１０Ｂ上の少なくとも一方に、反応容器１２内のガス（成膜性ガスおよび非成膜性ガスの励起分解ガス等（成膜性ガスのみを反応容器１２内に供給する態様の場合、少なくとも成膜性ガス等））が通過する流れを生じさせるように排気する態様であれば、構成に制限はない。
【００７７】
真空排気装置５２は、反応容器１２の内部を目的とする圧力まで減圧する装置である。真空排気装置５２は、例えば、一つまたは複数のポンプと必要に応じてコンダクタンスバルブなどの排気速度調整機構とを有する。
なお、ガス供給量と排気速度から決まる膜形成時の反応容器１２内部の圧力は、１Ｐａ〜２００Ｐａが例示される。ただし、膜形成時の反応容器１２内部の圧力は、反応容器１２内部において、プラズマが発生する圧力であればよく、ガスの種類、電源の種類にも依存する。
【００７８】
遮蔽部材２４Ａ，２４Ｂは、反応容器１２内に設けられ、反応活性領域１２Ａと反応不活性領域１２Ｂと間の少なくとも一部を遮蔽する部材である。遮蔽部材２４Ａ，２４Ｂは、例えば、板状の部材で構成されている。そして、遮蔽部材２４Ａ，２４Ｂの一端は反応容器１２の内壁に固定され、遮蔽部材２４Ａ，２４Ｂの他端は保持部材４１（その筒状部４２）の外周面に離間して対向している。
【００７９】
遮蔽部材２４Ａ，２４Ｂは、反応不活性領域１２Ｂに成膜性ガスが供給されたとき、励起分解により目的の反応生成物が生じない程度に、反応活性領域１２Ａの非成膜性ガスの励起分解ガス（つまり、非成膜性プラズマ）を遮蔽して設けられていればよい。
【００８０】
遮蔽部材２４Ａ，２４Ｂと保持部材４１（その筒状部４２）の外周面との最小間隔は、例えば、反応不活性領域１２Ｂと反応活性領域１２Ａとの間の領域の一部を遮蔽し、且つ保持部材４１に保持された膜形成対象部材１０の膜形成を妨げない間隔とする。
具体的には、例えば、遮蔽部材２４Ａ，２４Ｂと膜形成対象部材１０とが対向したとき、遮蔽部材２４Ａ，２４Ｂと膜形成対象部材１０との最短距離は、１０ｍｍ以上であることが好ましく、２ｍｍ以上であることが好ましい。
【００８１】
なお、遮蔽部材２４Ａ，２４Ｂと膜形成対象部材１０との間の距離を調整することが好ましい。この距離の調整は、例えば、遮蔽部材２４Ａ，２４Ｂを反応容器１２に対して着脱可能に設ける構成とし、膜形成対象部材１０の大きさ、目的とする膜の膜厚に応じた大きさ有する遮蔽部材２４Ａ，２４Ｂを取付けるようにすればよい。
【００８２】
なお、遮蔽部材２４Ａ，２４Ｂと保持部材４１（その筒状部４２）又は膜形成対象部材１０とは、接触していてもよいが、遮蔽部材２４Ａ，２４Ｂと保持部材４１（その筒状部４２）又は膜形成対象部材１０と、の間で摩擦が生じない押し当て力で接触していることが好ましい。遮蔽部材２４Ａ，２４Ｂにより、膜形成対象部材１０自体に傷が生じること、膜形成対象部材１０に形成された膜に傷が生じること、膜形成対象部材１０に形成された膜が削れることを抑制するためである。
【００８３】
遮蔽部材２４Ａ，２４Ｂの材質は、機械強度を有するものであれば特に限定されるものではなく、導電性部材であっても、絶縁性部材であってもよい。
ただし、遮蔽部材２４Ａ，２４Ｂを、保持部材４１（その筒状部４２）又は膜形成対象部材１０に接触するように設ける場合、膜形成対象部材１０自体の傷、膜の傷、膜の剥がれを抑制する観点から、膜形成対象部材１０及び膜形成対象部材１０に形成された膜よりも硬度が低い材料を用いることがよい。
【００８４】
なお、遮蔽部材２４Ａ，２４Ｂは、必要に応じて設ける部材である。ただし、遮蔽部材２４Ａ，２４Ｂによって反応不活性領域１２Ｂを、反応活性領域１２Ａから遮蔽することにより、装置の小型化が実現されるため、遮蔽部材２４Ａ，２４Ｂを設けることが好ましい。
【００８５】
次に、膜形成装置１０１による膜形成方法について説明する。
まず、膜形成装置１０１では、保持部材４１（その筒状部４２）の外周面に、膜形成対象部材１０に保持する。
次に、真空排気装置５２を駆動して、反応容器１２の内部が目的とする圧力まで減圧する。反応容器１２の内部が減圧された後、保持装置４０において、駆動部４４により保持部材４１を回転駆動する。
【００８６】
次に、励起装置３０において、マッチングボックス３４を介して高周波電源３５から放電電極３１に高周波電力を供給する。そして、電磁弁３６を開放し、非成膜性ガス供給源３３から非成膜性ガス供給管３２及び非成膜性ガス供給口３２Ａを通じて、反応容器１２内の、放電電極３１の放電面と保持部材４１の外周面とが対向する領域（つまり、反応活性領域１２Ａ）へ非成膜性ガスを供給する。すると、放電電極３１の放電面からの放電により、非成膜性ガスの励起分解ガス（つまり、非成膜性プラズマ）が生成する。
【００８７】
一方、電磁弁２３を開放し、成膜性ガス供給源２２から成膜性ガス供給管２１の成膜性ガス供給口２１Ａを通じて、反応容器１２内の反応不活性領域１２Ｂに成膜性ガスを供給する。
【００８８】
そして、反応不活性領域１２Ｂでは、排気管５０の排気圧により、成膜性ガスは、保持部材４１で保持された状態の膜形成対象部材１０の開口部１０Ａの壁面上及び側面１０Ｂ上を通過して、排気管５０から排気される。そのとき、成膜性ガスは、保持部材４１で保持された状態の膜形成対象部材１０の表面と共に、開口部１０Ａの壁面上及び側面１０Ｂに吸着する。
【００８９】
成膜性ガス供給口２１Ａから反応不活性領域１２Ｂに供給された成膜性ガスうち、膜形成対象部材１０の周囲に滞在している成膜性ガス、並びに膜形成対象部材１０の表面と共に、開口部１０Ａの壁面上及び側面１０Ｂに吸着している成膜性ガスは、保持部材の回転駆動による膜形成対象部材１０の移動に伴って、反応活性領域１２Ａに移動する。
【００９０】
そして、反応活性領域１２Ａでは、排気管５０の排気圧により、生成した非成膜性ガスの励起分解ガスつまり非成膜性プラズマ）は、保持部材４１で保持された状態の膜形成対象部材１０の開口部１０Ａの壁面上及び側面１０Ｂ上を通過して、排気管５０から排気される。そのとき、膜形成対象部材１０の周囲に存在する成膜ガス、並びに、膜形成対象部材１０の表面と共に、内部、および側面に吸着している成膜性ガスが、非成膜性ガスの励起分解ガス（つまり非成膜性プラズマ）に曝される。それにより、成膜性ガスが励起分解される。
【００９１】
そして、成膜性ガスに含まれる元素を構成要素とする反応生成物、または成膜性ガスに含まれる元素と非成膜性ガスに含まれる元素とを構成要素とする反応生成物が生成される。この生成された反応生成物が膜形成対象部材１０の表面上、開口部１０Ａの壁面上及び側面１０Ｂ上に堆積する。その結果、膜形成対象部材１０の表面上、開口部１０Ａの壁面上及び側面１０Ｂ上に、成膜性ガスに含まれる元素を構成要素とする膜、または成膜性ガスに含まれる元素と非成膜性ガスに含まれる元素とを構成要素とする膜が形成される。
【００９２】
この作用は、保持部材４１の回転が継続されることによって、膜形成対象部材１０は、反応容器１２内において、反応活性領域１２Ａと反応不活性領域１２Ｂとの間を繰り返し移動することとなり、膜形成対象部材１０の開口部１０Ａ及び側面１０Ｂ上には、除々に成膜性ガスに含まれる元素、または成膜性ガスに含まれる元素と非成膜性ガスに含まれる元素とを構成要素とする反応生成物が堆積されて、より層厚の厚い膜が形成される。
【００９３】
そして、排気管５０により、膜形成対象部材１０の開口部１０Ａ及び側面１０Ｂと共に、保持部材４１（その筒状部４２）を通過した、反応に寄与しなかった成膜性ガス、非成膜性ガス、それらの励起分解ガスが排気される。
【００９４】
ここで、膜として酸化ガリウム（α−Ｇａ２Ｏ３）膜を成膜する場合の一例について具体的に説明する。
【００９５】
酸化ガリウム（ＧａＯ）膜を成膜する場合、例えば、反応容器１２内の、放電電極３１の放電面と保持部材４１の外周面とが対向する領域（つまり、反応活性領域１２Ａ）へ、非成膜性ガスとして、水素および酸素の混合ガスを供給する。すると、放電電極３１の放電面からの放電により、水素の励起分解ガス（つまり水素プラズマ）、酸素の励起分解ガス（つまり、酸素プラズマ）が生成する。
【００９６】
一方、成膜性ガスとして、反応容器１２内の反応不活性領域１２Ｂに、トリメチルガリウムを供給する。
【００９７】
そして、反応不活性領域１２Ｂでは、排気管５０の排気圧により、トリメチルガリウム、保持部材４１で保持された状態の膜形成対象部材１０の開口部１０Ａの壁面上及び側面１０Ｂ上を通過して、排気管５０から排気される。そのとき、トリメチルガリウムは、保持部材４１で保持された状態の膜形成対象部材１０の表面と共に、開口部１０Ａの壁面上及び側面１０Ｂに吸着する。
【００９８】
膜形成対象部材１０の周囲に滞在しているトリメチルガリウム、並びに膜形成対象部材１０の表面と共に、開口部１０Ａの壁面上及び側面１０Ｂに吸着しているトリメチルガリウムは、保持部材の回転駆動による膜形成対象部材１０の移動に伴って、反応活性領域１２Ａに移動する。
【００９９】
そして、反応活性領域１２Ａでは、排気管５０の排気圧により、生成した水素の励起分解ガス（つまり水素プラズマ）、酸素の励起分解ガス（つまり、酸素プラズマ）は、保持部材４１で保持された状態の膜形成対象部材１０の開口部１０Ａの壁面上及び側面１０Ｂ上を通過して、排気管５０から排気される。そのとき、膜形成対象部材１０の周囲に存在するトリメチルガリウム、並びに、膜形成対象部材１０の表面と共に、内部、および側面に吸着しているトリメチルガリウムが、水素の励起分解ガス（つまり水素プラズマ）および酸素の励起分解ガス（つまり、酸素プラズマ）に曝される。
すると、水素の励起分解ガス（つまり水素プラズマ）によりトリメチルガリウムが励起分解される。そして、励起分解されたＧａが酸素の励起分解ガス（つまり、酸素プラズマ）と反応し、その反応生成物が膜形成対象部材１０の表面と共に、開口部１０Ａの壁面上及び側面１０Ｂ上に堆積する。その結果、酸化ガリウム（ＧａＯ）膜が成膜される。
【０１００】
また、膜としてＡｌ膜を成膜する場合、例えば、非成膜性ガスとしての水素の励起分解ガス（つまり水素プラズマ）により、成膜性ガスとしてのトリメチルアルミニウムが励起分解して、生成したＡｌが膜形成対象部材１０の表面と共に、開口部１０Ａの壁面上及び側面１０Ｂ上に堆積する。
【０１０１】
以上説明したように、本実施形態Ａに係る膜形成装置１０１では、排気管５０の排気圧により、膜形成対象部材１０の開口部１０Ａ及び側面１０Ｂ上に、成膜性ガスおよび非成膜性ガスの励起分解ガスが到達し、かつ流れる。
そのため、膜形成対象部材１０の開口部１０Ａの壁面及び側面１０Ｂにも、成膜性ガスに含まれる元素を構成要素とする均一に近い膜、または成膜性ガスに含まれる元素と非成膜性ガスに含まれる元素とを構成要素とする均一に近い膜が形成される。
【０１０２】
（実施形態Ｂ）
図３は、本実施形態Ｂに係る膜形成装置１０２を示す概略側断面図である。
【０１０３】
本実施形態Ｂに係る膜形成装置１０２は、図３に示すように、本実施形態Ａに係る膜形成装置１０１おける「保持部材４１の筒状部４２」を、筒状の膜形成対象部材１０とする装置である。
【０１０４】
具体的には、膜形成装置１０２において、保持部材４１は、筒状の膜形成対象部材１０の両端部を保持する一対の保持部４７を有している。一対の保持部４７の一方は、駆動部４４の駆動伝達部４６と連結している。
そして、筒状の膜形成対象部材１０は、成膜性ガス（および非成膜性ガス）の励起分解ガスを透過する開口部１０Ａを有する。具体的には、筒状の膜形成対象部材１０は、多孔質体、厚み方向に貫通孔を有する部材が採用される。なお、図３中では、筒状の膜形成対象部材１０として、厚み方向に貫通孔を有する部材を採用した例を示している。
【０１０５】
本実施形態Ｂに係る膜形成装置１０２において、上記構成以外は、本実施形態Ａに係る膜形成装置１０１と同じ構成であるため、説明を省略する。
【０１０６】
本実施形態Ｂに係る膜形成装置１０２でも、排気管５０の排気圧により、筒状の膜形成対象部材１０の開口部１０Ａに、成膜性ガスおよび非成膜性ガスの励起分解ガスが到達し、かつ流れる。
そのため、筒状の膜形成対象部材１０の開口部１０Ａの壁面にも、成膜性ガスに含まれる元素を構成要素とする均一に近い膜、または成膜性ガスに含まれる元素と非成膜性ガスに含まれる元素とを構成要素とする均一に近い膜が形成される。
【０１０７】
（実施形態Ｃ）
図４は、本実施形態Ｃに係る膜形成装置１０３を示す概略側断面図である。
【０１０８】
本実施形態Ｃに係る膜形成装置１０３は、図４に示すように、本実施形態Ａに係る膜形成装置１０１おける「保持部材４１の筒状部４２」として、筒状の膜形成対象部材１０を保持する開口部４２Ａを有する筒状部４２を採用した装置である。
【０１０９】
具体的には、膜形成装置１０３において、保持部材４１の筒状部４２は、その開口部１０Ａに、筒状の膜形成対象部材１０を嵌め込んで保持する。
筒状の膜形成対象部材１０としては、パイプ、ベルト等が例示される。
【０１１０】
本実施形態Ｃに係る膜形成装置１０３において、上記構成以外は、本実施形態Ａに係る膜形成装置１０１と同じ構成であるため、説明を省略する。
【０１１１】
本実施形態Ｃに係る膜形成装置１０３でも、排気管５０の排気圧により、筒状の膜形成対象部材１０の内周面側に、成膜性ガスおよび非成膜性ガスの励起分解ガスが到達し、かつ流れる。
そのため、筒状の膜形成対象部材１０の内周面（つまり、開口部１０Ａの壁面）にも、成膜性ガスに含まれる元素を構成要素とする均一に近い膜、または成膜性ガスに含まれる元素と非成膜性ガスに含まれる元素とを構成要素とする均一に近い膜が形成される。
【０１１２】
（実施形態Ｄ）
図５は、本実施形態Ｄに係る膜形成装置１０４を示す概略平面図である。
【０１１３】
本実施形態Ｄに係る膜形成装置１０４は、図６に示すように、本実施形態Ａに係る膜形成装置１０１おける「成膜性ガス供給装置２０」として、反応容器１２内の反応活性領域に成膜性ガスを供給する成膜性ガス供給装置２０を採用した装置である。
【０１１４】
具体的には、膜形成装置１０４において、成膜性ガス供給装置２０の成膜性ガス供給口２１Ａは、反応容器１２内の反応活性領域１２Ａに、成膜性ガス供給管２１に設けられている。
【０１１５】
本実施形態Ｄに係る膜形成装置１０４において、上記構成以外は、本実施形態Ａに係る膜形成装置１０１と同じ構成であるため、説明を省略する。
【０１１６】
本実施形態Ｄに係る膜形成装置１０４では、反応不活性領域１２Ｂではなく、成膜性ガスが反応活性領域１２Ａに直接供給され、直ちに、励起分解される。
このような本実施形態Ｄに係る膜形成装置１０４でも、排気管５０の排気圧により、膜形成対象部材１０の開口部１０Ａ及び側面１０Ｂ上に、成膜性ガスの励起分解ガスおよび非成膜性ガスの励起分解ガスが到達し、かつ流れる。
そのため、膜形成対象部材１０の開口部１０Ａの壁面及び側面１０Ｂにも、成膜性ガスに含まれる元素を構成要素とする均一に近い膜、または成膜性ガスに含まれる元素と非成膜性ガスに含まれる元素とを構成要素とする均一に近い膜が形成される。
【０１１７】
なお、いずれの本実施形態に係る膜形成装置では、形成される膜の結晶性の向上、及び膜形成のための反応の促進等を目的として、膜形成対象部材１０に熱を加えるための加熱装置（図示省略）を設けてもよい。ただし、いずれの本実施形態に係る膜形成装置でも、膜形成対象部材１０に熱を加えない状態で、反応生成物を生成し、膜を形成することが実現される。
【０１１８】
また、いずれの本実施形態に係る膜形成装置において、成膜性ガス及び非成膜性ガス各々の種類、成膜性ガスと非成膜性ガスとの組み合わせ、各電磁弁２３及び電磁弁３６各々の制御による反応容器１２内に供給する成膜性ガスと非成膜性ガスとの供給量の調節、成膜性ガス及び非成膜性ガスの何れか一方または双方に混合する不純物の種類や濃度等により、形成される膜の組成。不純物濃度等が容易に調整される。
【０１１９】
また、膜形成対象部材１０上に形成される膜の組成は、膜厚に直交する方向について均一であればよく、膜厚方向については、均一であってもばらつきがあってもよい。
膜厚方向に組成を変化させる場合には、例えば、目的とする回転数で保持部材４１を回転させる毎に、成膜性ガス及び非成膜性ガスの種類、及び成膜性ガスと非成膜性ガスの供給量等を変更するようにすればよい。
【０１２０】
膜厚方向に組成の不均一な膜としては、具体的には、量子井戸構造やタンデム型の太陽電池のようなバンドギャップの異なる材料を積層した膜がある。Ｉｎ、Ｇａ、Ａｌ、及び窒素により構成される１３族元素の窒化物半導体のバンドギャップは、ＩｎＮ（バンドギャップ小）からＡＩＮ（バンドギャップ大）までの範囲での混晶により１３属元素濃度を変化させることで制御される。
この場合、成膜性ガスとして、これら１３族元素を含むガスの種類と供給量、これらを混合する場合はその混合比を変化させることにより、バンドギャップにプロファイルを有する膜を容易に形成することができる。
【０１２１】
また、形成される膜の物性を制御するために、必要に応じて膜に不純物を添加してもよい。不純物としては、例えば、不純物元素を含むガスを上記成膜性ガスに混合することによって、不純物を含む膜を形成する。
形成される膜が１３族元素の窒化物半導体のときには、ドナー不純物、アクセプター不純物のいずれの不純物を添加してもよい。
ドナー不純物としては、Ｌｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ等が例示される。中でもＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎが電荷担体の制御性の点から好ましい。
アクセプター不純物としては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等が例示される。中でもＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｓｒが電荷担体の制御性の点から好ましい。
【０１２２】
これらの不純物元素を含む成膜性ガスとしては、ドナー不純物ではＳｉＨ４、ＧｅＨ４、ＧｅＦ４、ＳｎＨ４を、アクセプター不純物としてはＢｅＨ２、ＢｅＣｌ２、ＢｅＣｌ４、シクロペンタジエニルマグネシウム、ジメチルカルシウム、ジメチルストロンチウム、ジメチル亜鉛、ジエチル亜鉛等を反応不活性領域に供給することができる。添加濃度が低い場合は供給量が微量であるため、これら添加不純物の成膜性ガスが成膜性を有する場合でも、非成膜性ガスで希釈するなどして、反応活性領域に導入してもよい。
【０１２３】
また、いずれの本実施形態に係る膜形成装置では、励起装置３０に、１つの放電電極３１を設けた形態を説明したが、放電電極３１を複数設けてもよい。この場合には、放電電極３１毎に、非成膜性ガス供給管３２、非成膜性ガス供給源３３、マッチングボックス３４、及び高周波電源３５、及び電磁弁３６を設けるようにすればよい。また、非成膜性ガス供給源３３、マッチングボックス３４、及び高周波電源３５は、共有し、電力、ガスを分岐させて供給してもよい。
【０１２４】
また、いずれの本実施形態に係る膜形成装置では、成膜性ガス供給装置２０に、成膜性ガスを供給するための成膜性ガス供給管２１を一つ設けた形態を説明したが、成膜性ガス供給口２１Ａが反応不活性領域１２Ｂに位置していればよく、成膜性ガス供給管２１を複数設けてもよい。
【０１２５】
このように、複数の放電電極３１を設けることによって、１つの反応容器１２内に複数の反応活性領域１２Ａ及び反応不活性領域１２Ｂが設けられる。さらに複数の成膜性ガス供給管２１を反応容器１２に設ければ、複数の反応不活性領域１２Ｂ各々に成膜性ガスが供給される。このようにすれば、１つの反応容器１２内に放電電極３１及び成膜性ガス供給管２１が各々１つ設けられている場合に比べて、成膜速度が上がり、膜の形成能の高い膜形成装置となる。
【０１２６】
また、いずれの本実施形態に係る膜形成装置では、反応活性領域１２Ａが、反応容器１２内の非成膜性ガスの励起分解ガス（つまり、非成膜性プラズマ）が生成された領域である形態を説明したが、成膜性ガスから該成膜性ガスに含まれる元素を構成要素とする反応生成物を生成可能な領域であればよく、プラズマが生成された領域に限られるものではない。
【０１２７】
例えば、反応活性領域１２Ａは、光や熱により成膜性ガスを励起分解する領域であったり、光、電子線、触媒などにより励起状態にある非成膜性ガスの活性種に成膜性ガスを曝して化学反応や熱分解を促進させる領域であってもよい。
【０１２８】
光により反応活性領域１２Ａを形成する場合には、放電電極３１に変えて、励起光源の光を透過可能な窓を有し、真空封止可能な光導入ポートを設けるようにすればよい。そして、光源から導かれた光を、光導入ポートを通して反応器内に導くことにより、反応容器１２内に反応活性領域１２Ａを形成すればよい。
この場合には、非成膜性ガスを反応容器１２内に供給せずともよい。励起光源としては、重水素ランプ、Ｘｅランプ、低圧水銀灯、高圧水銀灯、エキシマランプ、窒素レーザー、ＡｒＦレーザーなどの各種レーザー光源などの紫外光、または真空紫外光を含む光源を用いることができる。
【０１２９】
また、触媒により反応活性領域１２Ａを形成する場合には、放電電極３１に変えて、通電可能なタングステンフィラメントなどを設けて、通電により昇温したタングステンフィラメント表面を非成膜性のガスが通過するようにすればよい。そして、励起状態にある非成膜性ガスを、保持部材４１の外周面に向かって照射することにより、反応容器１２内に反応活性領域を形成すればよい。
この場合について、オリフィスなどの圧力差を生じ得る機構を介して反応容器１２と別区画にタングステンフィラメントが配置され、その区画内を触媒による高い励起、分解効率が得られる圧力に保たれていてもよい。
【０１３０】
また、熱により反応活性領域１２Ａを形成する場合には、上記に示したように光により反応活性領域１２Ａを形成するときに紫外線光源を反応器内に導く方法と同様の構成で、ＣＯ２レーザーその他の赤外光源により光を照射することによって加熱すればよい。
【実施例】
【０１３１】
以下、本発明を、実施例を挙げてさらに具体的に説明する。ただし、これら各実施例は、本発明を制限するものではない。
【０１３２】
（実施例１）
図１〜図２に示す膜形成装置１０１を用いて、中心部に開口部を有する歯車（最大外径＝１０ｍｍ、厚さ＝４ｍｍ、膜形成対象部材１０の一例）の表面、開口部の壁面および側面に、Ａｌ膜を形成した。
【０１３３】
なお、膜形成装置の主な設定は、次の通りである。
・反応容器１２：  内径４００ｍｍ、円筒軸方向長さ４００ｍｍの円筒状部材。内壁の材質  ステンレス鋼ＳＵＳ３０４。
・保持部材４１の筒状部４２：  直径８２ｍｍ、軸方向長さ３４０ｍｍ、目開き２ｍｍ、空隙率６５％の円筒状のステンレス製網
・放電電極３１の放電面の大きさ：  長手方向長さ３５０ｍｍ、短手方向長さ：５０ｍｍ
・非成膜性ガス供給管３２：  内径１ｍｍの銅製パイプ
・非成膜性ガス供給口３２Ａ：  放電電極３１の放電面に、８０ｍｍ間隔で４個設置。
・成膜性ガス供給管２１：  内径４ｍｍのステンレスパイプ
・成膜性ガス供給口２１Ａ：８０ｍｍ間隔で４個設置。
・成膜性ガス供給口２１Ａの位置：  反応容器１２内の反応不活性領域１２Ｂに設置。
・成膜性ガス噴出方向：  保持部材４１の外周面に向かう方向。
・放電電極３１の放電面と保持部材４１の外周面との距離：３５ｍｍ
・遮蔽部材２４Ａ，２４Ｂ：平板状部材（１５６ｍｍ×４００ｍｍ、厚み０．５ｍｍ、材質  ポリイミド）
・保持部材に保持された膜形成対象部材１０と遮蔽部材２４Ａ，２４Ｂとの最小距離（対向時の距離）：２ｍｍ。
・膜形成対象部材１０の取付け位置：保持部材４１（その筒状部４２）の外周面に、保持部材４１の軸方向に２０ｍｍ間隔で５箇所、回転方向に向かって等間隔で４箇所、合計２０箇所に、寺岡製作所社製、商品名  カプトン粘着テープを用いて貼付。
【０１３４】
上記構成の膜形成装置１０１を用いて、排気管５０を介して反応容器１２内を圧力が１×１０−２Ｐａ程度になるまで真空排気した。次に、非成膜性ガスとして、水素５００ｓｃｃｍを非成膜性ガス供給管３２から、放電電極３１に設けられた非成膜性ガス供給口３２Ａを介して反応容器１２内に導入した。それとともに、真空排気装置５２に含まれるコンダクタンスバルブを調整し、反応容器１２内の圧力を２０Ｐａとした。マッチングボックス３４により高周波電源３５から出力する１３．５６ＭＨｚの交流波を出力１００Ｗにセットし、チューナでマッチングをとり、放電電極３１から放電を行った。このときの反射波は０Ｗであった。
【０１３５】
次に、成膜性ガスとして、恒温槽中で２０℃に保たれたトリメチルアルミニウムを、水素ガスをキャリアガスとしてバブリングし、成膜性ガス供給管２１から成膜性ガス供給口２１Ａを介して反応容器１２内の反応不活性領域１２Ｂに、トリメチルアルミニウムと水素の混合ガスの流量が１０ｓｃｃｍとなるように供給した。真空排気装置５２に含まれるコンダクタンスバルブを調整し、反応容器１２内圧力を２０Ｐａとした。
【０１３６】
この状態で、保持部材４１を２０ｒｐｍの回転速度で矢印Ａ方向に回転させながら９０分間成膜した。このとき、保持部材４１の温度は、２５℃から約５０℃の範囲であった。
【０１３７】
以上の操作を経て、中心部に開口部を有する歯車（最大外径＝１０ｍｍ、厚さ＝４ｍｍ、膜形成対象部材１０の一例）の表面、開口部の壁面および側面に、厚さ０．１μｍのＡｌ膜を形成した。
【０１３８】
（実施例２）
図３に示す膜形成装置１０２を用いて、貫通孔を有するアルミ製筒状部材（外径＝８２ｍｍ、厚さ＝４ｍｍ、貫通孔の径＝０．８ｍｍ、貫通孔の数＝約３００００個、膜形成対象部材１０の一例）の表面、貫通孔の壁面に、α−Ｇａ２Ｏ３膜を形成した。
【０１３９】
なお、膜形成装置の主な設定は、以下のように設定した。なお、下記以外の設定は、実施例１に準じる。
・成膜性ガス噴出方向：  膜形成対象部材１０の外周面に向かう方向。
・放電電極３１の放電面と膜形成対象部材１０の外周面との距離：３５ｍｍ
【０１４０】
上記構成の膜形成装置１０２を用いて、下記点を変更した以外は、実施例１と同様にして、成膜操作を実施した。
・トリメチルアルミニウムからトリメチルガリウムに変更
・水素５００ｓｃｃｍから水素５００ｓｃｃｍとＨｅ希釈酸素（酸素４０％）５ｓｃｃｍを合流させた混合ガスに変更
【０１４１】
以上の操作を経て、貫通孔を有するアルミ製筒状部材の表面、貫通孔の壁面に、厚さ０．１μｍのα−Ｇａ２Ｏ３膜を形成した。
【０１４２】
（実施例３）
図４に示す膜形成装置１０３を用いて、パイプ（外径＝２ｍｍ、厚さ＝０．５ｍｍ、長さ＝５ｍｍ、膜形成対象部材１０の一例）の一端面および内周面に、α−Ｃ膜（ＤＬＣ：ダイヤモンドライクカーボン）を形成した。
【０１４３】
なお、膜形成装置の主な設定は、実施例１に準じる。
【０１４４】
上記構成の膜形成装置１０３を用いて、下記点を変更した以外は、実施例１と同様にして、成膜操作を実施した。
・トリメチルアルミ１０ｓｃｃｍからトルエン４０ｓｃｃｍに変更
【０１４５】
以上の操作を経て、パイプの一端面および内周面に、厚さ０．１５μｍのα−Ｃ膜（ＤＬＣ：ダイヤモンドライクカーボン）を形成した。
【０１４６】
（比較例１〜４）
図１〜図４に示す膜形成装置に対して、各々、反応容器１２の外壁に排気口を設け、その排気口に排気管を連結する改造を行った。そして、各々の装置を用いて、実施例１〜４と同様な成膜条件で、各膜を形成した。なお、装置の設定も、各実施例の装置の設定に準じる。
【０１４７】
（評価）
各例で得られた膜の膜厚を測定した。測定個所は、次の通りである。
【０１４８】
・実施例１、比較例１：歯車の、１）表面、２）開口部の壁面における反応活性領域側（表中、「内壁面手前」と表記）、３）開口部の壁面における反応活性領域とは反対側（表中、「内壁面奥」と表記）、４）側面における反応活性領域側（表中、「側面手前」と表記）、５）側面における反応活性領域とは反対側（表中、「側面面奥」と表記）。
【０１４９】
・実施例２、比較例２：貫通孔を有するアルミ製筒状部材の、１）表面、２）貫通孔の壁面における反応活性領域側（表中、「内壁面手前」と表記）、３）貫通孔の壁面における反応活性領域とは反対側（表中、「内壁面奥」と表記）。
【０１５０】
・実施例３、比較例３：パイプの、１）一端面（表中「表面」と表記）、２）内周面における反応活性領域側（表中、「内壁面手前」と表記）、３）内周面における反応活性領域とは反対側（表中、「内壁面奥」と表記）。
【０１５１】
以下、表１に、各実施例の詳細を一覧にして示す。
【０１５２】
【表１】
2020100877.tif 000003
【０１５３】
上記結果から、本実施例では、比較例に比べ、膜形成対象部材の内部及び側面の少なくとも一方にも、均一に近い膜の形成を実現することがわかる。
【符号の説明】
【０１５４】
１０   膜形成対象部材
１０Ａ 膜形成対象部材の開口部
１０Ｂ 膜形成対象部材の側面
１２   反応容器
１２Ａ 反応活性領域
１２Ｂ 反応不活性領域
２０   成膜性ガス供給装置
２１   成膜性ガス供給管
２１Ａ 成膜性ガス供給口
２２   成膜性ガス供給源
２３   電磁弁
２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ      ・遮蔽部材
２４Ａ，２４Ｂ       遮蔽部材
３０   励起装置
３１   放電電極
３２   非成膜性ガス供給管
３２Ａ 非成膜性ガス供給口
３３   非成膜性ガス供給源
３４   マッチングボックス
３５   高周波電源
３６   電磁弁
４０   保持装置
４１   保持部材
４１Ａ 開口部
４２   筒状部
４２Ａ 開口部
４３   支持部
４４   駆動部
４５   モータ
４６   駆動伝達部
４８   固定部
５０   排気管
５０Ａ 排出口
５２   真空排気装置
１０１ 膜形成装置
１０２ 膜形成装置
１０３ 膜形成装置
１０４ 膜形成装置
【図１】
2020100877.tif 000004
【図２】
2020100877.tif 000005
【図３】
2020100877.tif 000006
【図４】
2020100877.tif 000007
【図５】
2020100877.tif 000008