(57)【要約】【課題】エアロゾルディポジション法（ＡＤ法）により、シート状基板の表面に機能性膜を作成する方法の提供。【解決手段】基板上の一つまたは複数の機能性膜形成領域を覆うことが可能な局所減圧チャンバーを、基板上の機能性膜形成領域を覆う様当接させ、局所減圧チャンバー内に局所的な減圧空間を形成する、減圧空間形成工程と、局所的な減圧空間を減圧する減圧工程と、減圧状態の局所的な減圧空間へ微粉末材料を供給し、エアロゾルデポジション法により微粉末材料を基板上に高速噴射して衝突させ、融着させることにより機能性膜を基板上の機能性膜形成領域に形成させる、膜形成工程と、次の機能性膜形成領域に局所減圧チャンバーを移動させる移動工程と、を有し、減圧空間形成工程、減圧工程、膜形成工程、および移動工程とを繰り返すことにより基板上に逐次機能性膜を形成する。【選択図】図２
2014181375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に機能性膜を形成するための微粉末材料を減圧環境下で高速に基板に衝突させ、衝突エネルギーにより前記微粉末を基板上に融着させる機能性膜形成方法であって、
基板上の一つまたは複数の機能性膜形成領域を覆うことが可能な局所減圧チャンバーを、基板上の前記機能性膜形成領域を覆う様当接させ、前記局所減圧チャンバー内に局所的な減圧空間を形成する、減圧空間形成工程と、
前記局所的な減圧空間を減圧する減圧工程と、
減圧状態の前記局所的な減圧空間へ前記微粉末材料を供給し、エアロゾルデポジション法により前記微粉末材料を基板上に高速噴射して衝突させ、融着させることにより機能性膜を基板上の前記機能性膜形成領域に形成させる、膜形成工程と、
次の前記機能性膜形成領域に前記局所減圧チャンバーを移動させるシフト工程と、
を有し、前記減圧空間形成工程、減圧工程、膜形成工程、およびシフト工程とを繰り返すことにより基板上に逐次機能性膜を形成することを特徴とする、機能性膜形成方法。
【請求項２】
前記膜形成工程では、前記局所的な減圧空間の減圧状態が前記減圧工程で到達した減圧状態に維持されるよう制御することを特徴とする、請求項１に記載の機能性膜形成方法。
【請求項３】
基板上に設けられた基準位置を読み取り、その結果より得られた情報から基板と前記局所減圧チャンバーとの相対位置を確認する読み取り工程と、基板設置平面と平行な平面内において前記読み取り工程により得られた情報を基に前記局所減圧チャンバーを前記基板設置平面と平行な平面内の所定の位置に移動させる移動工程と、前記所定位置に移動した前記局所減圧チャンバーを、前記基板に対して所定の高さに移動させる接離工程とを有することを特徴とする、請求項１もしくは２のいずれかに記載の機能性膜形成方法。
【請求項４】
前記膜形成工程では、基板上の機能性膜形成領域外に前記微粉末材料が付着することを防止するためにマスキングを行い、前記機能性膜形成領域にのみ前記微粉末材料による成膜を可能にすることを特徴とする請求項１ないし請求項３に記載の機能性膜形成方法。
【請求項５】
基板と当接する端部にシールを有し、基板の一部を上方から覆うことによって、基板との間に局所的な減圧空間を形成する局所減圧チャンバーと、
前記局所減圧チャンバーと基板とを相対移動させる駆動部と、
を備え、
前記局所減圧チャンバーは、機能性膜を形成するための微粉末材料を含んだエアロゾルを供給するエアロゾル供給手段と、前記局所的な減圧空間を減圧する減圧手段と、を有し、前記局所減圧チャンバーで覆った基板上の機能性膜形成領域に機能性膜を形成する、機能性膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に機能性膜を形成する機能性膜形成方法および機能性膜形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、またはプラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ、あるいは太陽電池（ＰＶ）または有機ＥＬ照明などに用いられるパネルには、ガラス基板又はフィルム基板上にそれぞれのパネルに応じた機能を有する機能膜が形成されている。これら機能膜は液状の機能膜液を基板に均一に塗布する湿式成膜方法や化学気相成膜（ＣＶＤ）もしくはスパッタリングなどの乾式成膜方法によって製作されている。一例として、特許文献１に示すスリットノズルコータは一方向に延びるスリットノズルを有する口金を塗布機構として備えており、このスリットノズルから前記塗布液を吐出させながら、口金と基板を塗布膜形成方向に相対的に移動させることにより、均一な厚さの塗布液膜が形成された基板が製作されるようになっている。
【０００３】
このようなスリットノズルコータは、形成した塗布液膜を機能膜に仕上げるために乾燥およびベーキング工程が必要となる。とりわけ、ベーキング工程は露光／現像工程前後で２工程、すなわち露光／現像工程前の低温プリベークと露光／現像工程後の高温ポストベークが必要とされている。
【０００４】
一方、特許文献２に示すＣＶＤおよびスパッタリングを含む乾式成膜は、真空装置が必要ではあるものの、前記塗布成膜に必要であった乾燥工程およびベーキング工程が不要であり特に半導体そのものまたは半導体を利用するディスプレイなどの製造工程に広く利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−６６４３２号公報
【特許文献２】特開平５−１８８３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これら従来の成膜技術には以下の様な問題点があった。すなわち、スリットノズルコータの様な湿式成膜においては、前述の様に乾燥工程およびベーキング工程が不可欠であるが、これら工程中特に乾燥工程においては塗布液から蒸発する溶剤を含む気流の流れにより乾燥むらが生じる場合がある。この現象は特に急速に乾燥を行った場合に顕著に現れる。さらに、乾燥中または搬送中の基板を保持するためにピン等の保持手段が必要となるが、ピンと基板の熱容量の違い等からピンと基板の接触部分に熱勾配が生じ、これもまた乾燥むらの原因となる。
【０００７】
一方、ＣＶＤやスパッタリングのような乾式成膜においては上記のような問題は発生しないものの、基板全体を収納するチャンバーが必要であり、現在のような最大３ｍ角になる基板が使用されている状況では装置価格、ひいては最終製品価格に影響をおよぼしている。また、これら乾式成膜は大型チャンバーの減圧時間や成膜時間において、前記スリットノズルコータの様な塗布方式に劣り、この面からの改善も望まれている。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、塗布方式で問題となる乾燥むらの様な成膜欠陥を発生させることが無く、同時に従来の乾式成膜方式で問題となっている装置価格を低減すると共に成膜時間も大幅に短縮できる成膜方法およびそれを利用した成膜装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の機能性膜形成方法は、基板上に機能性膜を形成するための微粉末材料を減圧環境下で高速に基板に衝突させ、衝突エネルギーにより前記微粉末を基板上に融着させる機能性膜形成方法であって、基板上の一つまたは複数の機能性膜形成領域を覆うことが可能な局所減圧チャンバーを、基板上の前記機能性膜形成領域を覆う様当接させ、前記局所減圧チャンバー内に局所的な減圧空間を形成する、減圧空間形成工程と、前記局所的な減圧空間を減圧する減圧工程と、減圧状態の前記局所的な減圧空間へ前記微粉末材料を供給し、エアロゾルデポジション法により前記微粉末材料を基板上に高速噴射して衝突させ、融着させることにより機能性膜を基板上の前記機能性膜形成領域に形成させる、膜形成工程と、次の前記機能性膜形成領域に前記局所減圧チャンバーを移動させる移動工程と、を有し、前記減圧空間形成工程、減圧工程、膜形成工程、および移動工程とを繰り返すことにより基板上に逐次機能性膜を形成することを特徴としている。上記機能性膜形成方法によれば、基板全体を覆う減圧チャンバーを使用せずにチャンバーの小型化を実現し、かつ湿式塗布方式で問題となる乾燥工程およびベーキング工程を不要とした機能性膜形成方法を実現できる。
【００１０】
また、本発明の機能性膜形成方法はさらに、前記膜形成工程では、前記局所的な減圧空間の減圧状態が前記減圧工程で到達した減圧状態に維持されるよう制御することを特徴としている。この方法によれば、成膜中にチャンバー内に外気等が進入し減圧状態が悪化することを効果的に防止することができる。
【００１１】
また、本発明の機能性膜形成方法はさらに、基板上に設けられた基準位置を読み取り、その結果より得られた情報から基板と前記局所減圧チャンバーとの相対位置を確認する読み取り工程と、基板設置平面と平行な平面内において前記読み取り工程により得られた情報を基に前記局所減圧チャンバーを前記基板設置平面と平行な平面内の所定の位置に移動させる移動工程と、前記所定位置に移動した前記局所減圧チャンバーを、前記基板に対して所定の高さに移動させる接離工程とを有することを特徴としている。この方法によれば、基板と局所減圧チャンバー間の位置決めを正確に行い、基板上の成膜位置に正確に機能性膜を形成できる。
【００１２】
さらに本発明の機能性膜形成方法はさらに、前記膜形成工程では、基板上の機能性膜形成領域外に前記微粉末材料が付着することを防止するためにマスキングを行い、前記機能性膜形成領域にのみ前記微粉末材料による成膜を可能にすることを特徴としている。この方法によれば、基板上の機能性膜形成領域以外に機能性膜用微粉末が付着することを防止できる。
【００１３】
また、本発明の機能性膜形成装置は基板と当接する端部にシールを有し、基板の一部を上方から覆うことによって、基板との間に局所的な減圧空間を形成する局所減圧チャンバーと、前記局所減圧チャンバーと基板とを相対移動させる駆動部と、を備え、前記局所減圧チャンバーは、機能性膜を形成するための微粉末材料を含んだエアロゾルを供給するエアロゾル供給手段と、前記局所的な減圧空間を減圧する減圧手段と、を有し、前記局所減圧チャンバーで覆った基板上の機能性膜形成領域に機能性膜を形成するためのものである。この構成によれば、上記記載の効果を発揮する機能性膜形成装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の機能性膜形成方法および機能性膜形成装置によれば、装置価格を上昇させること無く、同時に塗布方法で問題となった乾燥むらなどの欠陥の発生を無くし、従来の乾式成膜の問題である性膜時間を短縮した機能性膜の基板上への形成を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明で用いた成膜原理を示す模式図である。
【図２】本発明の装置構成および接続を示す概略構成図である。
【図３】基板上の機能性膜形成領域を示す図である。
【図４】本発明の成膜方法を用いた成膜装置の斜視図である。
【図５】本発明で用いられる局所減圧チャンバーの断面図である。
【図６】本発明の局所減圧チャンバーのシール部分の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係る実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１７】
図１は、本発明の機能膜形成方法の原理を模式的に示した図である。本発明に利用する機能膜形成方法はエアロゾルデポジション法、通称ＡＤ法と称されるものである。説明を簡略化するために以後ＡＤ法と称することとする。ＡＤ法においては、成膜の原材料である微粉末１は高圧ガス３５に混合されエアロゾル３を形成し、秒速１５０ｍ／秒〜１０００ｍ／秒の速度で基板２に衝突する。衝突時に微粉末１の運動エネルギーは衝突エネルギーに変換され、最終的に熱エネルギーとなる。この熱エネルギーにより微粉末１と基板２の衝突面は融解し、微粉末１は基板２と融着する。基板２表面が融着した微粉末１で覆われた後は、融着した微粉末１上に同様の過程で所定の厚みになるまで微粉末１が融着積層され、例えば図３に示される機能性膜形成領域４上に機能性膜が形成される。また、エアロゾル３の速度を前記速度範囲に保つため、ＡＤ法の成膜プロセスは数Ｔｏｒｒ程度に減圧した減圧環境下で実施される。なお、微粉末１の形状は図１では球形で示されているが、ＡＤ法を適用する上においては任意の形状が利用可能であって、不定形もその中に含まれる。
【００１８】
図４は本発明に関わる機能膜形成装置１０を示した斜視図であり、図２は機能性膜形成装置１０の機能膜形成材料（微粉末）１の供給経路を含む全体の構成を模式的に示した図である。図４に示す様に、機能性膜形成装置１０は、供給される薄板状の基板２に機能性膜を形成するものである。この機能性膜形成装置１０は、基台１６と、基板２を載置するためのテーブル１２と、前記テーブル１２に対し一定方向に移動可能に構成され局所減圧チャンバー１１を含むガントリー２０、および以下に記載する動作を制御する制御装置（不図示）と、図２に示す様に局所減圧チャンバー１１に機能膜形成材料（微粉末）１を含むエアロゾル３を供給するエアロゾル発生器３０、および前記局所減圧チャンバー１１内を減圧状態にする真空ポンプ４０とを備えている。
【００１９】
なお、以下の説明では、局所減圧チャンバー１１を保持するガントリー２０が移動する方向をＸ軸方向、これと水平面上で直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸およびＹ軸方向の双方に直交する方向をＺ軸方向として説明を進めることとする。
【００２０】
図４に示す機能性膜形成装置１０の前記基台１６は、各構成部材、例えばテーブル１２及び支持部２０を支持するものであり、剛性を有し振動の影響を受けにくい材料、例えば石材等で形成されている。前記テーブル１２は、搬入された基板２をその表面に載置して保持するものであり、同じく剛性を有し振動の影響を受けにくい材料、例えば石材等で形成されている。具体的には、テーブル１２には、その表面に開口する複数の吸引孔（不図示）が形成されており、これらの吸引孔とテーブル用真空ポンプ（不図示）とが連通して接続されている。そして、テーブル１２の表面に基板２が載置された状態で真空ポンプを作動させることにより、吸引孔に吸引力が発生し基板２がテーブル１２の表面側に吸引されて吸着保持されるようになっている。一般的に真空チャンバーを用いる機器においては、チャンバー内の基板の保持は静電吸着または機械的保持手段が利用される。これはチャンバー内を減圧すると基板吸着部との圧力差が減少し基板保持が困難になるためであるが、本発明においては減圧は基板の一部について局所的に実施されるので非減圧部分と吸着部の圧力差により基板を保持することができる。もちろん、基板保持を減圧吸着以外の方法で実施しても構わない。さらに、テーブル１２には、基板２を昇降動作させる基板昇降機構が設けられている。すなわち、テーブル１２の表面には複数のピン孔（不図示）が形成されており、このピン孔にはＺ軸方向に昇降動作可能なリフトピン（不図示）が埋設されている。これにより、テーブル１２の表面に基板２を載置した状態でリフトピンを上昇させることにより、リフトピンの先端部分が基板２に当接した状態で、基板２を所定の高さ位置に保持できるようになっている。
【００２１】
基板２はガラス、シリコン、シリコンカーバイド、または樹脂から成る薄板であって、用途に応じて０．１ｍｍから数ｍｍ程度の板厚を有していて、図３に示す機能性膜形成領域４がバンク（不図示）等により規定されている。基板形状は用途に応じて異なり、矩形、円形、またはその他任意の形状が利用されているが、本実施例では矩形基板を使用する前提で話を進めることとする。尚、基板２には基板上に前工程により別の機能性膜が形成されている場合と、全く形成されていない場合があるが、本発明の実施に影響が無いため、本実施例では特に区別せず説明を行うこととする。
【００２２】
ガントリー２０は、テーブル１２に載置された基板２に機能膜形成材料（微粉末）１を含むエアロゾル３を噴射するためのものであり、エアロゾル３を噴射するための局所減圧チャンバー１１、両端部分に設けられた支持部２０ａおよび２０ｂ、前記支持部２０ａおよび２０ｂを連結するステー２５，および前記局所減圧チャンバー１１をＹ軸方向に駆動するＹ軸駆動部２２とを有している。前記支持部２０ａおよび２０ｂは、局所減圧チャンバー１１を保持する前記Ｙ軸駆動部２２を昇降動作可能に支持するとともに、局所減圧チャンバー１１をＸ軸方向に移動させるためのものであり、Ｘ軸駆動部１４の主要部分とＺ軸駆動部２１とを有している。Ｚ軸駆動部２１は、局所減圧チャンバー１１を昇降動作させるものであり、Ｚ軸方向に延びるボールねじ機構（不図示）と局所減圧チャンバー１１に連結されるスライダ（不図示）とを有しており、前記ボールねじ機構には前記スライダが取り付けられている。また、前記支持部２０ａおよび２０ｂにはサーボモータ（不図示）が取り付けられており、このサーボモータを駆動制御し前記ボールねじを回転することにより、前記スライダがＺ軸方向に移動するとともに、任意の位置で停止できるようになっている。これにより、局所減圧チャンバー１１は、Ｚ軸方向への昇降動作が駆動制御され、テーブル１２に対して接離可能に動作するようになっている。なお、Ｚ軸駆動部２１には本発明の実施例のサーボモータとボールねじ機構の組み合わせ以外に、リニアサーボモーターによる直接駆動、またはその他同等の駆動が可能な任意の駆動機構が利用できる。
【００２３】
Ｘ軸駆動部１４は、ガントリー２０をＸ軸方向に走行させるためのものであり、支持部２０ａおよび２０ｂに設置された駆動装置本体１４ａおよびエアスライダー１７と、基台１６上に設置されたＸ軸方向に延びるレール１５およびリニアモータ固定レール１３を含む構成となっている。さらにＸ軸駆動装置１４は、基台１６に取り付けられたリニアモータ固定レール１３を逐次励磁制御することにより、駆動装置本体１４ａの固定磁石（不図示）との間に吸着／反発作用を生じさせ、ガントリー２０をＸ軸方向に移動させる駆動力を生じる。ガントリ２０がＸ軸方向に移動することにより、ガントリ２０に取り付けられた局所減圧チャンバー１１も同じくＸ軸方向に沿って走行することができるようになっている。Ｘ軸方向の移動量（位置）はレール１５または基台１６に設けられた精密スケール（不図示）から得ることが出来る。
【００２４】
Ｙ軸駆動部２２は、局所減圧チャンバー１１をＹ軸方向に移動可能とするものであり、駆動源２２ａおよびＹ軸レール２３により構成されていて、その両端部は支持部２０ａおよび２０ｂに固定されている。駆動源２２ａはサーボモータであり、またＹ軸レール２３はボールねじ機構（不図示）を有していて、駆動源２２ａからの回転駆動力を直線方向の駆動力に変換するとともに、ホルダー２４により局所減圧チャンバー１１を保持している。さらにホルダー２４には、局所減圧チャンバー１１をＸ−Ｙ平面内で回転させるチャンバー回転モータ２６が備えられている。ここで、Ｙ軸方向の移動量（位置）は駆動源２２ａに組み込まれたエンコーダにより得ることが出来る。
【００２５】
このように構成されるガントリー２０により、局所減圧チャンバー１１は、テーブル１２の表面に対してＺ軸方向に昇降動作できるとともに、テーブル１２の表面から所定高さを維持した状態でテーブル１２の表面上をＸ軸およびＹ軸方向に沿って移動できるようになっている。なお、Ｘ軸およびＹ軸の駆動方法は本発明の実施例以外にも同様の効果を期待出来る方法であれば利用可能である。一例として、Ｘ軸駆動をサーボモータとボールねじの組み合わせとしても良い。また、Ｙ軸をリニアモータ駆動としてもよく、あるいはこれらの組み合わせでも良い。
【００２６】
図２に示す局所減圧チャンバー１１には、エアロゾル発生器３０（エアロゾル供給手段）よりエアロゾル３が供給される。エアロゾル発生器３０はケーシング３１、高圧ガス供給パイプ３７、メッシュ３６、エアロゾル放出パイプ３８からなる構成となっている。ケーシング３１は中間部にメッシュ３６が設置され、供給された機能膜形成材料（微粉末）１が高圧ガス供給パイプ３７の噴出口を塞がないよう高圧ガス供給パイプ３７の噴出口と機能膜形成材料（微粉末）１を通気性を有するメッシュ３６により分離する構造になっている。メッシュ３６は、機能膜形成材料（微粉末）１により目詰まりせずかつ漏らさない、機能膜形成材料（微粉末）１の重量を保持できる、および通気性を有するという要求を満足する材料であればいかなる材料も使用可能である。本発明に於いては多孔質材を使用している。
【００２７】
図５は局所減圧チャンバー１１の構造を示す断面図である。局所減圧チャンバー１１はチャンバー本体５０、エアロゾル放出パイプ３８の先端であってエアロゾル３を噴出する噴出口５１、チャンバー内の減圧状態を維持するシール５２、距離センサー５３、画像センサー５４、排気口５５から構成されている。さらに、局所減圧チャンバー１１には排気管４１が設けられており、排気管４１と連接した図２に示す真空ポンプ４０（減圧手段）により局所減圧チャンバー１１内を減圧することができる。排気管４１には、同じく図２に示すフィルター４２が設けられており、機能性膜形成時に余分となった機能膜形成材料（微粉末）１を捕集し、これによって真空ポンプ４０を保護している。なお、局所減圧チャンバー１１はチャンバー回転モータ２６によりＸ−Ｙ平面内で回動可能に構成されている。これにより、機能膜形成領域４と局所減圧チャンバー１１のＸ−Ｙ平面内における回転方向誤差を修正することが出来る。
【００２８】
ここで、局所減圧チャンバー１１に関して詳述する。チャンバー本体５０は、天板および側板から構成された、下方に開口を有する箱体であり、基板２を上方から覆うことによって基板２との間に局所的な減圧空間を形成する。また、チャンバー本体５０は金属又は樹脂製であって、例えばアルミ合金などにより減圧に耐えられる構造となっている。チャンバー本体５０の一側面において、噴出口５１はエアロゾル放出パイプ３８と接続し、一方、チャンバー本体５０の別の側面には排気管４１と接続する排気口５５が設けられている。ここで、エアロゾル放出パイプ３８および排気管４１は、局所減圧チャンバー１１の動きに対応するため、柔軟な構造とすることが好ましい。エアロゾル放出パイプ３８が接続された噴出口５１はチャンバー本体５０のＸ−Ｙ平面上略中央に位置するように配置され、噴出口５１と基板２までの距離は成膜面積に応じて設定されている。ただし、噴出口５１の数量と一度に成膜が必要な機能性膜形成領域４の数量を比較して、噴出口５１が単体では均一な成膜が困難と判断される場合は、噴出口５１を複数設ける構造にしても良い。この場合、エアロゾル噴出領域がオーバーラップしても膜厚の均一性が維持できるのであれば、エアロゾル噴出領域がオーバーラップする配置としても構わない。次に、噴出口５１形状および噴出口５１の直前配管断面形状は必要とするエアロゾル３の流速により決定され、例えば、微粉末材料特性の都合や成膜強度等の理由でエアロゾル放出パイプ３８内流速を遅く、かつ噴射速度を早くする必要がある場合は、実施例と異なりベンチュリー管状の構造にすればよい。一般に、ＡＤ法におけるエアロゾルの噴出速度は１５０ｍ／秒〜１０００ｍ／秒であるが、実使用上は上記の様に機能性膜材料の特性により決定される。一方、図２に示す真空ポンプ４０は排気口５５から排気管４１を通じて局所減圧チャンバー１１内の気体（主として空気）を吸引し、これにより局所減圧チャンバー１１内は数Ｔｏｒｒのレベルに減圧される。この様に局所減圧チャンバー１１内を減圧することにより、エアロゾル３が空気分子との衝突により減速することを防止できる。また、局所減圧チャンバー１１を減圧状態に維持するため、基板２と当接するチャンバー本体５０の端部にはシール５２が設けられている。シール５２の形状と材質は上記減圧状態を維持出来るものであればどの様なものでも構わず、例えば、図６中の（１）〜（３）に示す形状のものでもよい。シール形状を詳述すると、図６（１）のシール５２ａは接触部分が中空に形成され、チャンバーと基板の接触時に容易に変形しシール性を保持することが出来る。図６（２）のシール５２ｂは内部にクッション材５２ｃを有しており、シール５２ａと同じ効果を発揮する。図６（２）のシール５２ｄはリップ状のシールであり、チャンバーと基板の接触時に容易に曲がることによりシール性を保持することが出来る。シール５２の材料は広範に選択可能であり、殆どの種類のゴム材料または弾性を有する樹脂材料等弾性を有し、チャンバーの接離により永久歪みが生じないか生じ難い材料であれば任意の材料が利用できる。距離センサー５３および画像センサー５４は、それぞれＺ軸方向の位置制御と成膜領域との位置合わせに利用するものであり、詳細は後述する。
【００２９】
ここで、本発明における機能性膜形成方法について詳述する。基板２がテーブル１２上に搬送されると吸着機構（不図示）によりテーブル１２に吸着・固定される。ついで、ガントリ２０が移動し、局所減圧チャンバー１１に設けられた画像センサー５４により基板２上に印された位置決めマーキング（不図示）の映像を撮影する。前記位置決めマーキングの読み取り値とＸ方向およびＹ方向のエンコーダの読み取り値の比較により基板２のテーブル１２上の位置を認識すると共に、前記位置決めマーキングの傾きを読み取ることにより、基板２のＸ−Ｙ平面内の傾きを認識しチャンバー回転モータ２６により回転補正を行うことができる（これを読み取り工程と呼ぶ）。こうして、前記位置情報と傾き補正により、局所減圧チャンバー１１を基板２の機能性膜形成領域上に正確に移動させることができる。
【００３０】
局所減圧チャンバー１１がＸ−Ｙ平面上で所定の位置に移動すると（これを移動工程と呼ぶ）、次に距離センサー５３を使用して局所減圧チャンバー１１と基板２間の距離が所定の数値に達するまで、Ｚ軸駆動部２１により局所減圧チャンバー１１を降下させ（これを接離工程と呼ぶ）、局所減圧チャンバーと基板２とを当接させて局所的な減圧空間を形成する（減圧空間形成工程と呼ぶ）。降下量はシール５２が確実に基板２に接触し、かつシール５２の弾性が失われない領域までとなる。この値はシール形状および材質に応じて決定される。また、この値はエアロゾル３の噴出速度などプロセスや必要な真空度など成膜プロセス条件にも依存している。
【００３１】
局所減圧チャンバー１１が基板２に接触し、降下が完了すると真空ポンプ４０が作動し局所減圧チャンバー１１内の減圧が開始される（減圧工程と呼ぶ）。ＡＤ法においては、高真空は必要とされない為、真空到達値は数Ｔｏｒｒ程度で良い。エアロゾル３の噴射後は真空ポンプ４０は粉末を含んだガス（エアロゾル３の残部）を吸引するため、粉末による破損の危険がある。そのため、排気管４１の経路の任意の位置にフィルター４２が設置されている。
【００３２】
局所減圧チャンバー１１内の減圧が完了すると、高圧ガス供給パイプ３７を通ってケーシング３１に供給される高圧ガス３５がエアロゾル発生器３０に供給される。レギュレータ３２により供給量を調節され、メッシュ３６で仕切られたケーシング３１の底部に噴出する。噴出した高圧ガス３５はメッシュ３６を通過して機能膜形成材料（微粉末）１とケーシング３１内で撹拌されエアロゾル化する。機能膜形成材料（微粉末）１と高圧ガス３５の混合物であるエアロゾル３は、噴出用パイプ３８を通り分級器３３により粒径を一定にされた後、局所減圧チャンバー１１へ送られる。
【００３３】
局所減圧チャンバー１１へ供給されたエアロゾル３は噴出口５１より基板２に放出され、図１に示された成膜メカニズムにより基板２上に機能性膜を形成する（膜形成工程と呼ぶ）。エアロゾル３が放出されると局所減圧チャンバー１１内の圧力が上昇し、時間の経過と共に図１に示された成膜メカニズムが機能しなくなるおそれがある。従って、エアロゾル３の放出中も真空ポンプ４０は作動し、これにより局所減圧チャンバー１１内の減圧状態をＡＤ法に必要なレベルに維持することができる。ただし、排気がエアロゾル３の流れに影響をおよぼすことは好ましく無い。従って排気口５５は噴出口５１から離れた位置に設置することが望ましく、また真空ポンプ４０による吸引速度（吸引量）もエアロゾル３放出前の減圧時と同じ設定とする必要は無い。また、エアロゾル３または高圧ガス３５の放出量制御は、局所減圧チャンバー１１内において光学センサーなどによりエアロゾル３の状態を観察し、これを基に制御しても良いが、予めプログラムにより放出速度（放出量）を制御し、たとえば放出時間関数として放出量を定めることも可能である。もちろん、放出速度（放出量）を一定に維持する方法も利用出来る。何れの方法を採用するかは、成膜対象等の条件により決定される。
【００３４】
局所減圧チャンバー１１により機能性膜を形成する場合、複数の機能性膜領域を同時に成膜する場合もある。この場合、領域間も含めて成膜すると隔壁などの機能性膜不要領域にも成膜を行うことになり、これにより問題が発生する可能性がある。この様に、複数の領域を同時に成膜する場合は、図５に示されたマスク５６を使用し対応することが出来る。マスク５６は金属板にエッチングを施したものや、石英等の硬質ガラス材を始めフォトリソグラフィープロセスで用いる一般的材料が利用出来る。マスク上への機能膜形成材料（微粉末）１の付着が問題となる場合は、エアロゾル化による粉末の帯電極性を測定し、それと同極性の電圧をマスク５６に印加することで、マスク上への粉末付着を防止または軽減することが出来る。あるいは、噴出口５１の噴出部手前または噴出用パイプ３８で噴出口５１に近い箇所に電圧を印加し、エアロゾル３の帯電電位と必要なマスク５６での絞り込みに応じてマスク５６に同極性の電圧を印加しても良い。マスク５６上に機能膜形成材料（微粉末）１を含む粉末がある程度付着した場合、マスク５６を取り外し、溶剤等により洗浄することにより再利用することが出来る。
【００３５】
基板２上の一つの機能性膜領域に機能性膜の成膜が完了すると。噴出用パイプに設けられたバルブ（不図示）を閉じてエアロゾル３の供給を停止し、次いでベント管５７のバルブ（不図示）を開いて局所減圧チャンバー１１内を大気圧に戻す。この間、真空ポンプ４０は一定時間作動しチャンバー内の残留粉末を除去する。この残留粉末の除去は真空ポンプ４０を利用する代わりに、専用のフィルタ付き排気ファンまたはブロア（不図示）を利用しても良い。局所減圧チャンバー１１内が大気圧に戻り、チャンバー内の残存粉末が除去されると、Ｚ軸駆動部２１が作動し局所減圧チャンバー１１を上昇させる。局所減圧チャンバー１１の上昇が完了すると、次にＸ軸駆動部１４およびＹ軸駆動部２２が作動し、局所減圧チャンバー１１を次の機能性膜形成領域に移動させる（シフト工程と呼ぶ）。前記移動完了後は同じ工程が繰り返される。
【００３６】
基板２上の全ての機能性膜形成領域に機能性膜が成膜されると、テーブル１２の基板吸着機構（不図示）が解除され、基板昇降機構（不図示）が作動しリフトピン（不図示）が上昇して基板２を持ち上げると、ロボット（不図示）等の搬送装置により基板２が次の工程に搬出される。ついで、新たな基板が搬入され、機能性膜形成が繰り返される。
【００３７】
上記実施形態では、テーブル１２は固定であって、ガントリー２０が移動する構成となっているが、本発明の趣旨に従えば、逆の構成すなわちガントリー２０がＺ軸駆動および回転方向駆動を除き固定され、基板２を設置するテーブル１２がＸ−Ｙ軸方向に駆動する構成としても構わない。この構成にすれば、テーブル１２がＸ−Ｙ軸方向に駆動するため、基板約４枚分の移動空間が必要となり、装置のサイズ増大および設置面積の増大という不利益はあるが、ガントリー２０が固定のため局所減圧チャンバー１１の配管をその移動に対応出来る様に柔軟性を持たせる必要が無く、配管を固定化できるため、配管回りの設計が大幅に簡略化できる利点がある。これら駆動方法はそれぞれ組み合わせ可能であり、例えば局所減圧チャンバー１１をさらにＺ軸方向またはＺ軸と回転方向に固定し、Ｚ軸方向またはＺ軸方向と回転方向の駆動をテーブル１２で行う構成とすることも可能である。あるいは、Ｘ−Ｙ軸方向は局所減圧チャンバー１１を駆動させ、Ｚ軸方向をテーブル駆動とする構成や、局所減圧チャンバー１１を全く固定化し、全ての軸方向の駆動をテーブル１２で行う構成や、テーブル１２の駆動をＸ軸のみまたはＸ軸と回転方向のみに限定し、残りの軸を局所減圧チャンバー１１で駆動とすることも可能である。これら構成のどれを採用するかは制約条件、例えば基板サイズ、設置場所の制約、要求されるサイクルタイムなどにより決定すれば良い。
【００３８】
以上、本発明の機能性膜形成方法およびこの機能性膜形成方法を利用した成膜装置を利用することで、３ｍ角に及ぶような大型基板から数十ｃｍ角程度の小型基板、さらには任意形状の基板に至るまで、枚葉基板上に機能性膜を成膜後の乾燥工程が不要かつ従来の塗布方法に匹敵する品質の機能性膜を形成することが出来る。
【符号の説明】
【００３９】
１  機能性膜形成材料（微粉末）
２  基板
３  エアロゾル
４  機能性膜形成領域
１０  機能性膜形成装置
１１  局所減圧チャンバー
１２  テーブル
３０  エアロゾル発生器
３５  高圧ガス
４０  真空ポンプ
５０  チャンバー本体
５１  噴出口
５２  シール
５５  排気口
５６  マスク
５７  ベント管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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