(57)【要約】【課題】非処理物に形成される膜の正確な成膜レートを検出することができ、また、検出した電位に基づいて、基板に形成される膜の膜厚を均一にすることができる成膜装置及び成膜方法を提供することを目的とする。【解決手段】エアロゾルを生成するエアロゾル生成器１００と、エアロゾル生成器１００で生成されたエアロゾルをエアロゾル流として噴出する噴射ノズル１０と、被処理物１３にエアロゾル流が噴き付けられるように、該被処理物１３を保持する被処理物ホルダ１２と、一面にエアロゾル流が噴き付けられる導電体１５を有し、該一面に対しエアロゾル流が噴き付けられていない領域に順次エアロゾル流が噴き付けられるように、導電体１５を噴射ノズル１０に対して相対的に移動させる駆動装置５０と、導電体１５の電位を検出する電位検出手段７０と、を備える、成膜装置。【選択図】図１
2008240052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料粒子をキャリアガスに分散させることによりエアロゾルを生成するエアロゾル生成器と、
前記エアロゾル生成器で生成されたエアロゾルをエアロゾル流として噴出する噴射ノズルと、
被処理物の被成膜面に前記エアロゾル流が噴き付けられるように、該被処理物を保持する被処理物ホルダと、
一面に前記エアロゾル流が噴き付けられる導電体を有し、該一面に対し前記エアロゾル流が噴き付けられていない領域に順次前記エアロゾル流が噴き付けられるように、前記導電体を前記噴射ノズルに対して相対的に移動させる駆動装置と、
前記導電体の電位を検出する電位検出手段と、を備える、成膜装置。
【請求項２】
前記駆動装置は、前記導電体の前記一面における前記エアロゾル流が噴き付けられる領域を、前記被処理物の被成膜面と実質的に同じ平面上に平坦な状態で配置されるようにしつつ、前記導電体を前記噴射ノズルに対して相対的に移動させる、請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記電位検出手段で検出した電位に基づき、前記被処理物の被成膜面に前記エアロゾル流が噴き付けられることにより形成される膜のレートである成膜レートを制御するための制御装置をさらに備える、請求項１又は２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記エアロゾル生成器を通じて前記エアロゾル中の前記材料粒子の濃度を制御することにより前記成膜レートを制御する、請求項３に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記噴射ノズルから噴出される前記エアロゾル流の流量を調整するための流量調整器を更に備え、
前記制御装置は、前記流量調整器を通じて前記エアロゾル流の流量を制御することにより前記成膜レートを制御する、請求項３又は４に記載の成膜装置。
【請求項６】
材料粒子をキャリアガスに分散させてエアロゾルを生成するエアロゾル生成工程と、
被成膜面を有する被処理物を所定位置に配置する配置工程と、
生成したエアロゾルを前記噴射ノズルからエアロゾル流として、かつ、該エアロゾル流の一部が前記被処理物の被成膜面に吹き付けられるように噴出する、噴出工程と、
前記エアロゾル流が吹き付けられる一面を有する導電体を、該一面が移動しながら前記エアロゾル流が吹き付けられるように、前記噴射ノズルに対して相対的に移動させる移動工程と、
前記導電体の電位を検出する電位検出工程と、
前記電位検出工程で検出した電位に基づき、前記被処理物の被成膜面に前記エアロゾル流が吹き付けられることにより形成される膜のレートである成膜レートを制御する制御工程と、を含む、成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置及び成膜方法に関し、特にエアロゾルデポジション法を用いて成膜を行う成膜装置及び成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エアロゾルデポジション法（以下、ＡＤ法という）は、予め準備された材料粒子をガスと混合分散してエアロゾル化し、減圧下の雰囲気でノズルを通して基板に高速で噴射して被膜を形成する技術である。
【０００３】
このようなＡＤ法を用いた成膜装置では、基板に一定の膜厚を形成するためには、エアロゾルの濃度、エアロゾルを構成する粒子の粒子径及びエアロゾルの流量を制御して成膜レートを調整する必要がある。この成膜レートを調整するために、基板上の成膜面における電位を測定する測定手段を具備した成膜装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に開示されている成膜装置では、基板（下部電極）上の成膜面における電位と成膜レートとの間に相関関係があることを利用して、測定手段によって測定された電位に基づいてエアロゾルの流量等を変更することで、基板に形成される膜の膜厚が一定になるように制御している。
【特許文献１】特開２００６−１５９１３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されている成膜装置では、下部電極の上に原料の粉体が衝突して形成されるときの成膜面の電位を、下部電極を介して測定している。ところが、原料の粉体は絶縁物であるので、下部電極の上に膜厚の大きな膜が形成されると、これが下部電極と成膜面との間の絶縁層となり、成膜面の電位を下部電極で測定することができなくなり、未だ改善の余地があった。
【０００６】
本発明は、以上の課題を鑑みてなされたものであり、基板に形成される膜の膜厚みが大きくなっても、成膜中の膜における成膜レートをより正確に知ることができ、エアロゾルの流量等を調整して、膜厚を均一にすることができる成膜装置及び成膜方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る成膜装置は、材料粒子をキャリアガスに分散させることによりエアロゾルを生成するエアロゾル生成器と、前記エアロゾル生成器で生成されたエアロゾルをエアロゾル流として噴出する噴射ノズルと、被処理物の被成膜面に前記エアロゾル流が噴き付けられるように、該被処理物を保持する被処理物ホルダと、一面に前記エアロゾル流が噴き付けられる導電体を有し、該一面に対し前記エアロゾル流が噴き付けられていない領域に順次前記エアロゾル流が噴き付けられるように、前記導電体を前記噴射ノズルに対して相対的に移動させる駆動装置と、前記導電体の電位を検出する電位検出手段と、を備える。
【０００８】
これにより、導電体のエアロゾル流が吹き付けられていない領域に形成される膜の電位は、被処理物に形成される膜の電位と同一とみなすことができるので、被処理物の上に形成された膜の膜厚が大きくなっても、導電体の電位を検出することによって正確な成膜レートを知ることができる。
【０００９】
また、本発明に係る成膜装置では、前記駆動装置は、前記導電体の前記一面における前記エアロゾル流が噴き付けられる領域を、前記被処理物の被成膜面と実質的に同じ平面上に平坦な状態で配置されるようにしつつ、前記導電体を前記噴射ノズルに対して相対的に移動させてもよい。
【００１０】
また、本発明に係る成膜装置では、前記電位検出手段で検出した電位に基づき、前記被処理物の被成膜面に前記エアロゾル流が噴き付けられることにより形成される膜のレートである成膜レートを制御するための制御装置をさらに備えていてもよい。
【００１１】
また、本発明の係る成膜装置では、前記制御装置は、前記エアロゾル生成器を通じて前記エアロゾル中の前記材料粒子の濃度を制御することにより前記成膜レートを制御してもよい。
【００１２】
このようにして検出した電位に基づいて、エアロゾルの流量等を変更することにより、基板に形成される膜の膜厚を均一にすることができる。
【００１３】
さらに、本発明に係る成膜装置では、前記噴射ノズルから噴出される前記エアロゾル流の流量を調整するための流量調整器を更に備え、前記制御装置は、前記流量調整器を通じて前記エアロゾル流の流量を制御することにより前記成膜レートを制御してもよい。
【００１４】
また、本発明に係る成膜方法は、材料粒子をキャリアガスに分散させてエアロゾルを生成するエアロゾル生成工程と、被成膜面を有する被処理物を所定位置に配置する配置工程と、生成したエアロゾルを前記噴射ノズルからエアロゾル流として、かつ、該エアロゾル流の一部が前記被処理物の被成膜面に吹き付けられるように噴出する、噴出工程と、前記エアロゾル流が吹き付けられる一面を有する導電体を、該一面が移動しながら前記エアロゾル流が吹き付けられるように、前記噴射ノズルに対して相対的に移動させる移動工程と、前記導電体の電位を検出する電位検出工程と、前記電位検出工程で検出した電位に基づき、前記被処理物の被成膜面に前記エアロゾル流が吹き付けられることにより形成される膜のレートである成膜レートを制御する制御工程と、を含む。
【００１５】
これにより、導電体のエアロゾル流が吹き付けられていない領域に形成される膜の電位は、被処理物に形成される膜の電位と同一とみなすことができるので、被処理物の上に形成された膜の膜厚が大きくなっても、導電体の電位を検出することによって正確な成膜レートを知ることができる。また、検出した電位に基づいて、エアロゾルの流量等を調整することにより、基板に形成される膜の膜厚を均一にすることができる。なお、本発明の成膜方法は、配置工程において被成膜面を有する被処理物を所定位置に配置するものであるが、その後の工程においてまで、被処理物を所定位置に留めておくことに限定するものではない。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の成膜装置及び成膜方法によれば、被処理物に形成される膜の電位ではなく、それと同一とみなすことのできる導電体の電位を検出するので、被処理物の上に形成された膜の膜厚が大きくなっても、被処理物に形成される膜の正確な成膜レートを知ることができ、また、検出した電位に基づいて成膜レートを調整して、基板に形成される膜の膜厚を均一にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る成膜装置の概略構成を示す模式図である。
【００１８】
図１に示すように、本実施の形態１に係る成膜装置４００は、エアロゾル生成器１００と、成膜機構２００と、制御装置３００と、電圧検出器７０（電位検出手段）と、を有している。
【００１９】
まず、エアロゾル生成器１００について説明する。
【００２０】
エアロゾル生成器１００は、ガス供給手段１、生成容器２、及び容器駆動器３を有している。ガス供給手段１は、生成容器２にガスを供給するように構成されており、ここでは、ガスボンベを使用している。なお、生成容器２に供給されるガスとしては、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスや、空気、酸素、窒素等を使用することができる。
【００２１】
また、生成容器２の内部には、材料粒子の粉体４が収容されており、生成容器２は容器駆動器３の上方に設けられている。容器駆動器３は、生成容器２を超音波振動、揺動、又は回転等させることにより、凝集した材料粒子を解砕する。なお、材料粒子としては、ＡＤ法に使用できるものであれば特に限定されず、例えば、圧電材料であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）や、アルミナ等の無機粉体、樹脂等の有機粉体を使用することができる。また、材料粒子の粒子径としても、ＡＤ法に使用可能な粒子径であれば、特に限定されないが、例えば、数百ｎｍ〜数十μｍのものでもよい。
【００２２】
ガス供給手段１と生成容器２とは、配管５ａと第１流量調整器６と配管５ｂとによって構成されるキャリアガス供給路５によって接続されている。配管５ａは分岐構造を有しており、下流側で二に分岐している。配管５ａの上流側はガス供給手段１に接続されており、下流側は第１流量調整器６と第２流量調整器９とに分岐して接続されている。配管５ｂはこのような分岐構造を持たず、上流側が第１流量調整器６に接続され、下流側が生成容器２に接続されている。配管５ｂの下流側の部分は、生成容器２内に侵入し、下流側端部は生成容器２の底面近傍にまで達している。よって、生成容器２内に粉体４が収容されると、配管５ｂの下流側端部に形成された開口は、該粉体４に埋没する。なお、第１流量調整器６は、生成容器２に供給されるガスの流量を調整するためのものである。
【００２３】
また、生成容器２と後述する噴射ノズル１０とが、配管７ａによって構成されるエアロゾル供給路７によって接続されている。この配管７ａは、上流側が生成容器２に接続され、下流側が後述する噴射ノズル１０に接続されている。配管７ａの上流側端部近傍の部分は生成容器２内に侵入しているのであるが、上流側端部に形成された開口は生成容器２の内部空間の上部に位置するため、生成容器２内に粉体４が収容されても、この開口が該粉体４に埋没することはない。
【００２４】
さらに、配管５ａの分岐点と配管７ａとが、第２流量調整器９と配管８ａとで構成される濃度調整ガス流路８によって接続されている。配管８ａは、上流側が第２流量調整器９に接続され、下流側が配管７ａの中間部分に接続されている。この濃度調整ガス流路８は、エアロゾル供給路７を流れるエアロゾルにガス供給手段１からのガス（濃度調整用のキャリアガス）を合流させることによって、成膜機構２００に供給されるエアロゾルの濃度を調整するためのものである。
【００２５】
なお、第２流量調整器９は、合流させるガスの流量を調整するためのものである。また、第１及び第２流量調整器６、９は、ここでは、マスフローコントローラを使用しているが、ダイヤフラムバルブ、ニードルバルブ、グローブバルブのような微小な流量調整ができ、その応答速度が速い流量調整器を使用することができる。さらに、本実施の形態においては、キャリアガス供給路５から濃度調整ガス流路８が分岐して１のガス供給手段１からガスが供給されるような構成としたが、これに限定されず、複数のガス供給手段１に、それぞれのガス流路が接続されるような構成としてもよい。
【００２６】
次に、成膜機構２００について説明する。
【００２７】
成膜機構２００は、第１及び第２真空ポンプ６１、６２が接続された成膜チャンバ１１有している。成膜チャンバ１１は内部を減圧可能に構成されており、第１及び第２真空ポンプ６１、６２により減圧される。第１真空ポンプ６１は、ここでは、公知のブースターポンプを使用し、第２真空ポンプ６２は、公知のロータリーポンプを使用しているが、成膜チャンバ１１内を減圧することができれば、どのような減圧装置を使用してもよい。また、ここでは、第１及び第２真空ポンプ６１、６２と、２つの真空ポンプを使用したがこれに限定されず、例えば、１つの真空ポンプによって、成膜チャンバ１１内を減圧してもよく、また、３つ以上の真空ポンプを用いてもよい。
【００２８】
成膜チャンバ１１には、その底壁を貫通して上方に延びるように、配管７ａが接続されている。配管７ａの下流側端部には、噴射ノズル１０の基端部が接続されている。噴射ノズル１０は筒状に形成されており、その中心軸が鉛直方向を向くように配置されている。そして、噴射ノズル１０の内部空間をエアロゾルが通流するように構成されている。また、噴射ノズル１０の流路（内部空間）の一部には、下流に進むにつれて横断面積が狭くなるようなテーパ部が形成されており、噴射ノズル１０における先端部の開口（以下、単に噴射ノズル１０の開口という）は、スリット状に形成されている。
【００２９】
成膜チャンバ１１の内部には、噴射ノズル１０の上方に、該噴射ノズル１０の開口と対向するように基板ホルダ（被処理物ホルダ）１２が設けられている。基板ホルダ１２は、板状のホルダ部１２ａと支持部１２ｂを有している。ホルダ部１２aは、その下面に基板（非処理物）１３を水平状態で保持することができるように構成されている。一方、支持部１２ｂは、基板ホルダ駆動機構１４に取り付けられており、基板ホルダ駆動機構１４は、基板ホルダ１２を水平方向に駆動するように構成されている。これにより、基板ホルダ１２に保持された基板１３は、噴射ノズル１０の開口に対して相対的に移動することができる。
【００３０】
また、成膜チャンバ１１の内部には、導電体１５、送出部１６、巻取り部１７、搬送ローラ１８、１９を有する駆動装置５０が配設されている。送出部１６は、軸受け部材２３と、ロール部材２１とを有している。ロール部材２１はその中心に回転軸２２を有しており、この回転軸２２が軸受け部材２３に軸支されている。また、ロール部材２１には、テープ状の導電体１５が巻回されている。
巻取り部１７は、送出部１６と同様に構成されている。より具体的に説明すると、巻取り部１７は、軸受け部材２６と、ロール部材２４とを有している。ロール部材２４はその中心に回転軸２５を有しており、この回転軸２５が軸受け部材２６に軸支されている。ロール部材２４は、送出部１６から送り出される導電体１５を巻き取ることができるように構成されている。
なお、巻取り部１７には、回転軸２５を回転させるための、例えば、モータからなる駆動器２７が設けられている。また、導電体１５を構成する材料としては、導電性を有する金属を使用することができ、例えば、ＳＵＳ４３０、３０４などの各種ステンレス鋼、アルミニウム、鉄、銅などの金属又はこれらの合金を使用することができる。さらに、導電体１５は、ロール部材２１、２４に巻回されることができるための可撓性を有する観点から、その厚み寸法は０．０２５〜０．５００ｍｍが好ましい。
【００３１】
送出部１６と巻取り部１７は、噴射ノズル１０を挟んで、かつ、基板ホルダ駆動機構１４の走査方向（図１に示す矢印Ａの方向）に沿うように配置されており、それぞれ、支持部材２０によって支持されている。また、送出部１６の上方には、搬送ローラ１８が配置されており、巻取り部１７の上方には、搬送ローラ１９が配置されている。
【００３２】
二の搬送ローラ１８、１９は、成膜チャンバ１１内において互いに基板１３を挟んで、かつ、基板ホルダ駆動機構１４の走査方向Ａに沿うように配設されている。二の搬送ローラ１８、１９は、それぞれ、軸受け部材とローラ部材とを有している。軸受け部材は、成膜チャンバ１１内において所定位置に固定されている。ローラ部材はその中心に回転軸を有しており、この回転軸が軸受け部材に軸支されている。これにより、二の搬送ローラ１８、１９の中心軸は、同一の水平面内において平行となるように配置される。
【００３３】
テープ状の導電体１５は、二の搬送ローラ１８、１９のローラ部材に巻き掛けられており、導電体１５は、搬送ローラ１８から搬送ローラ１９までの間において、平坦に延ばされている。導電体１５のこの平坦状に延ばされた部分１５ａ（以下、平坦状部分１５ａという）は、基板ホルダ駆動機構１４の走査方向Ａに沿って延びるように配置される。なお、二の搬送ローラ１８、１９のローラ部材の直径は同一である。
【００３４】
平坦状部分１５ａは、基板１３と隣り合っており、該平坦状部分１５ａの下面は、水平面と平行である。基板１３は、その下面が被成膜面となり、基板１３の被成膜面も水平面と平行である。そして、導電体１５の平坦状部分１５ａの下面と、基板１３の被成膜面とは、実質的に同一水平面内に配設されている。
【００３５】
ここで、噴射ノズル１０、導電体１５、基板１３及び基板ホルダ１２の位置関係について、図２を参照しながら説明する。
【００３６】
図２は、図１に示す矢印ＩＩ方向から見た成膜チャンバ１１の内部構造を示す模式図である。なお、図２においては、一部を省略している。
【００３７】
図２に示すように、鉛直方向下方から見ると、導電体１５の平坦状部分１５ａは、噴射ノズル１０の開口と対向するように配置されており、また、基板１３とは互いに重ならないように、かつ、基板ホルダ１２ａと互いに重なるように配置されている。そして、噴射ノズル１０の開口は、平坦状部分１５ａの幅を超えて、平坦状部分１５ａを横断している。
【００３８】
一方、略矩形の基板１３は、被成膜面が噴射ノズル１０の開口と対向している。鉛直方向下方から見ると、噴射ノズル１０の開口は、基板１３の矩形状の被成膜面の周辺における、互いに対向する２辺（基板ホルダ駆動機構１４の走査方向に平行な２辺）Ｅ１、Ｅ２を超えて、被成膜面を横断している。
【００３９】
そして、噴射ノズル１０、導電体１５、基板１３等がこのような位置関係で配置されているので、噴射ノズル１０からエアロゾル流が噴出されると、平坦状導電体１５ａ及び基板１３の被成膜面は、同時にエアロゾル流が吹き付けられて成膜される。
【００４０】
また、図１から理解されるとおり、搬送ローラ１９の上方には、端子７１が導電体１５と接触するように設けられている。端子７１は、ここでは、金属片で構成されており、図示されない支持部材によって常時、導電体１５の上面（エアロゾル流が吹き付けられる面とは反対側の面）と接触するように支持されている。端子７１は導電体１５と常時導通されるのであれば、どのような構成であってもよい。また、端子７１は、配線７２を介して電圧検出器７０に接続されている。この電圧検出器７０によって、導電体１５の下面にエアロゾル流が吹き付けられて膜が形成されたときに発生する電位を検出することができる。なお、電圧検出器７０の出力信号は、制御装置３００に送出される。
【００４１】
次に、図１を参照しながら、制御装置３００について説明する。
【００４２】
制御装置３００は、マイコン等のコンピュータによって構成されており、ＣＰＵ等からなる演算処理部、メモリ等からなる記憶部、モニター等の表示部、及びキーボード等の操作入力部を有している（いずれも図示せず）。演算処理部は、記憶部に格納された所定の制御プログラムを読み出し、これを実行することにより、成膜装置４００に関する各種の制御を行う。また、演算処理部は、記憶部に記憶されたデータや操作入力部から入力されたデータを処理する。そして、特に、電圧検出器７０で検出した電圧値に基づいて、第１及び第２流量調整器１２、１３を制御して、エアロゾル生成器１００で生成されるエアロゾルの濃度及び噴射ノズルから噴射されるエアロゾル流の流量を調整し、成膜レートを制御する。電圧値に基づくエアロゾルの濃度及びエアロゾル流の流量の調整と成膜レートの制御については、後述する。
【００４３】
ここで、本明細書において、制御装置とは、単独の制御装置だけでなく、複数の制御装置が協働して成膜装置の制御を実行する制御装置群をも意味する。このため、制御装置は、単独の制御装置から構成される必要はなく、複数の制御装置が分散配置され、それらが協働して成膜装置を制御するように構成されていてもよい。
【００４４】
次に、成膜装置４００の動作について、図１及び図２を参照しながら説明する。なお、以下の諸動作は、制御装置３００によって制御される。
【００４５】
まず、成膜チャンバ１１内の基板ホルダ１２に基板１３を配置し（配置工程）、また、生成容器２の内部に材料粒子の粉体４を載置する。ついで、ガス供給手段１からキャリアガス供給路５を介して生成容器２内にガス（以下、キャリアガス供給路５を介して生成容器２に供給されるガスをキャリアガスという）が供給される。これにより、供給されたキャリアガスが、粉体８を吹き上げて分散させ、生成容器２内にエアロゾルが生成される（エアロゾル生成工程）。
【００４６】
次に、第１及び第２ポンプ６１、６２の真空引きによって、成膜チャンバ１１内が真空に近い状態にまで減圧される。これに伴い、成膜チャンバ１１と生成容器２内との差圧により、生成容器２内のエアロゾルが、エアロゾル供給路７を通流して、噴射ノズル１０に供給される。
【００４７】
前述したとおり、噴射ノズル１０はその内部にテーパ部を有する。このため、エアロゾルが加速され、高速のエアロゾルがエアロゾル流として噴射ノズル１０の開口から噴出され、噴出されたエアロゾル流が基板１３の被成膜面及び導電体１５の下面に衝突する（噴出工程）。これにより、エアロゾルを構成する材料粒子が破砕され、破砕された材料粒子が基板１３の被成膜面及び導電体１５の下面に堆積して、成膜される。そして、基板ホルダ駆動機構１４が基板ホルダ１２を導電体１５の搬送方向（図１及び図２に示す矢印Ｂの方向）に少しずつ移動させることにより、基板１３が噴射ノズル１０に対して相対的に移動し、基板１３の被成膜面全域が成膜される。ついで、基板ホルダ駆動機構１４は、基板ホルダ１２を導電体１５の搬送方向Ｂと反対方向に少しずつ移動させて基板１３の被成膜面に形成された膜の上にさらに膜を形成させる。このようにして、基板ホルダ駆動機構１４が、基板ホルダ１２を水平方向に反復移動させることにより、基板１３の被成膜面に膜が形成される。
【００４８】
このとき、導電体１５は、駆動器２７によって巻取り部１７に巻き取られ、基板ホルダ１２の移動方向とは関係なく、搬送方向Ｂに移動する。これにより、導電体１５は、その下面のうちエアロゾル流が吹き付けられていない領域が、常時、噴射ノズル１０の開口と対向するように移動する（移動工程）。
【００４９】
そして、電圧検出器７０は、導電体１５の電位を検出（検出工程）し、制御装置３００に出力信号を送出する。制御装置３００は、この信号によって導電体１５の電位を知ることができ、そして、この電位に基づいて、容器駆動器３、第１及び第２流量調整器６、９を制御して、エアロゾル濃度及びエアロゾル流の流量を調整し、成膜レートを制御する（制御工程）。これにより、基板１２に所望の膜厚を形成させることができる。なお、基板１３又は導電体１５に衝突したエアロゾルのうち膜を形成しないエアロゾルは、第１及び第２真空ポンプ６１、６２によって、成膜チャンバ１１の外部へ排出される。
【００５０】
次に、成膜装置４００における制御装置３００のエアロゾル濃度及びエアロゾル流の流量の調整と成膜レートの制御について説明する。
【００５１】
まず、導電体１５の電位と、基板１３との電位と、成膜レートとの相関関係について説明する。
【００５２】
エアロゾルの吹き付け条件によって導電体１５（基板１３についても同様）の電位が変化するメカニズムについては、必ずしも明らかではないが、（ｉ）材料粒子が導電体１５の下面に衝突して破砕する際に、電子が飛び出し導電体１５に当たること、（ｉｉ）エアロゾル中で帯電した材料粒子が導電体１５の下面に衝突する際に静電気がリークすること、によるものと推測される。すなわち、導電体１５の電位の変化は、導電体１５の下面に衝突する粒子の数及び衝突速度と相関していると考えられる。そして、衝突する粒子の数及び衝突速度により、形成される膜のレート（成膜レート）が変化するため、導電体１５の電位の変化と成膜レートとは相関関係を有する。
【００５３】
ところで、導電体１５は、その下面のうちエアロゾル流が吹き付けられていない領域が、常時、噴射ノズル１０の開口と対向するように移動するため、導電体１５の上面の電位と下面に形成される膜表面の電位とは同一である。また、導電体１５の下面と基板１３の被成膜面には、同時に噴射ノズル１０からエアロゾル流が吹き付けられるため、成膜レートは、導電体１５の下面と基板１３の被成膜面とで同じである。このため、導電体１５の下面の電位と基板１３の被成膜面の電位とは、同一である。
【００５４】
したがって、導電体１５の上面の電位を検出することにより、基板１３の被成膜面の成膜レートを知ることができ、検出した電位に基づいて、基板１３の被成膜面の成膜レートを制御することができる。
【００５５】
そこで、制御装置３００は、検出された導電体１５の電位を基準となる電位（以下、基準電位という）と比較して、容器駆動器３、第１及び第２流量調整器６、９を制御して、エアロゾルの濃度及びエアロゾル流の流量を調整する。ここで、基準電位とは、予め実験等によりを求められた、所定の成膜レートで基板１３を成膜したときに、得られる導電体１５の電位をいう。
【００５６】
制御装置３００は、基準電位より検出された電位が大きい場合には、エアロゾルの濃度を減少させるか、または、エアロゾル流の流量を減少させるか、あるいは、その両方を減少させる。そのためには、例えば、容器駆動器３による生成容器２の超音波振動する際の振動周波数を減少させたり、第１流量調整器６を制御して、キャリアガス供給路６を介して生成容器２に供給されるキャリアガスの流量を減少させたり、第２流量調整器９を制御して、濃度調整ガス流路８を介して供給されるガスの流量を増加させたりすればよい。これにより、基板１３に形成される膜の成膜レートが小さくなる。
【００５７】
一方、制御装置３００は、基準電位より検出された電位が小さい場合には、第１及び第２流量調整器６、９を制御して、エアロゾルの濃度を増加させるか、または、エアロゾル流の流量を増加させるか、あるいは、その両方を増加させる。これにより、基板１３に形成される膜の成膜レートが大きくなる。
【００５８】
このように、成膜装置４００では、導電体１５の下面のうちのまだエアロゾル流が吹き付けられていない領域が、常時噴射ノズル１０の開口と対向する位置に送り込まれ、導電体１５の電位が検出される。このため、基板１３の上に形成された膜の膜厚が大きくなっても、基板１３に形成されている膜の成膜レートを正確に知ることができ、また、検出した電位に基づいて、成膜レートを制御することにより、基板１３に形成される膜の膜厚を均一にすることができる。
【００５９】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２に係る成膜装置における成膜チャンバの内部構造を示す模式図である。図４は、図３に示す矢印ＩＶ方向から見た成膜チャンバの内部構造を示す模式図である。なお、図３において、一部を省略している。
【００６０】
本実施の形態２に係る成膜装置は、基本的構成は、実施の形態１に係る成膜装置４００と同じであるが、以下の点が異なる。
【００６１】
図３及び図４に示すように、本実施の形態２に係る成膜装置では、基板ホルダ１２は、ホルダ部１２ａ、支持部１２ｂ、及びＸＹステージ部１２ｃを有しており、ＸＹステージ部１２ｃに駆動装置５０が配設されている。また、本実施の形態２に係る成膜装置では、基板ホルダ駆動機構１４が、図３及び図４に示すＸ軸及びＹ軸に沿う方向に駆動可能なように構成されており、噴射ノズル１０の開口の長さ寸法が、基板１３の一辺の長さ寸法よりも小さくなるように形成されている。なお、基板ホルダ１２を導電体１５の搬送方向（図３及び図４に示す矢印Ｂの方向）に平行な方向をＸ軸方向といい、また、導電体１５の送出方向に垂直な方向をＹ軸方向という。
【００６２】
具体的には、基板ホルダ１２の支持部１２ｂには、板状のＸＹステージ部１２ｃが接続されており、ＸＹステージ部１２ｃの主面には、基板ホルダ１２ａが設けられている。また、ＸＹステージ部１２ｃの主面の周縁部には、送出部１６と巻取り部１７が、それぞれ支持部材２０、２０を介してＸＹステージ部１２ｃの辺Ｅ３に沿うようにして配設されている。さらに、ＸＹステージ部１２ｃの主面には、搬送ローラ１８、１９が、送出部１６と巻取り部１７の間に位置するように配設されている。これにより、導電体１５を有する駆動装置５０は、基板ホルダ１２の移動に伴って、Ｘ軸及びＹ軸に沿う方向に移動する。
【００６３】
次に、本実施の形態２に係る成膜装置の動作について説明する。
【００６４】
本実施の形態２に係る成膜装置は、その基本的動作においても、実施の形態１に係る成膜装置４００と同じであるが、基板ホルダ駆動機構１４の駆動が異なるため、以下のようにして基板１３を成膜する。
【００６５】
図４に示すように、噴射ノズル１０における先端の開口が、基板１３の辺Ｅ２側の角部Ｃ１の位置（この位置を、第１停止位置という）にあるとする。基板ホルダ駆動機構１４は、基板ホルダ１２を導電体１５の搬送方向と垂直な方向、すなわち、Ｙ軸方向に移動させるように駆動する。具体的には、基板ホルダ１２は、噴射ノズル１０の開口が、角部Ｃ１からＸＹステージ部１２ｃの辺Ｅ３側に位置するようにＹ軸方向と反対方向に移動する。そこから、基板ホルダ１２は、基板ホルダ駆動機構１４によって、Ｘ軸方向と反対方向にある距離移動し、移動した位置からＹ軸方向に移動する。そして、そこから、Ｘ軸方向と反対方向にある距離移動し、移動した位置からＹ軸方向と反対方向に移動して、ＸＹステージ部１２ｃの辺Ｅ３側（この位置を、第２停止位置という）まで移動する。このように、基板ホルダ駆動機構１４は、基板ホルダ１２をＸ軸及びＹ軸に沿う方向にサーペンタイン状に移動させて、基板１４の下面全域に噴射ノズル１０から噴射されるエアロゾル流が吹き付けられるように基板ホルダ１２を移動させる。なお、図４に示す一点鎖線は、基板ホルダ駆動機構１４によって基板１３が移動したときの基板１３に対する噴射ノズル１０の開口の相対的な軌道を示す。
【００６６】
そして、基板ホルダ１２がＹ軸に沿った方向に移動するときに、導電体１５の下面にエアロゾル流が吹き付けられて膜が形成され、導電体１５の電位を電圧検出器７０が検出する。このとき、導電体１５は、常時、巻取り部１７に巻き取られて搬送方向に移動するので、導電体１５の下面のまだ膜が形成されていない領域が、常時噴射ノズル１０の開口と対向する位置に送り込まれる。なお、噴射ノズル１０が第１停止位置または第２停止位置にまで移動したときに、基板ホルダ１２の移動を一端停止して、搬送ローラ１８と搬送ローラ１９との間に、導電体１５の下面のまだ膜が形成されていない領域を送り込むように導電体１５を巻き取るように作動させてもよい。
【００６７】
このように、本実施の形態２に係る成膜装置では、導電体１５に間欠的にエアロゾル流を吹き付けることにより、導電体１５の電位を所定の間隔で検出して、その電位に基づいて成膜レートを制御する。また、検出した電位に基づいて、成膜レートを制御することにより、基板１３に形成される膜の膜厚を均一にすることができる。
【００６８】
また、このような構成とすることにより、例えば、基板１３の下面の面積が大きく、基板ホルダ１２を一方向に移動させても基板１３の下面全域にエアロゾル流が吹き付けられないような場合であっても、導電体１５の電位を間欠的に検出することにより、成膜レートを制御することができ、基板１３に形成される膜の膜厚を一定にすることができる。
【００６９】
なお、上記実施の形態では、噴射ノズル１０を固定する構成として説明したが、これに限定されず、噴射ノズル１０を基板１３に対して相対的に移動させる構成としてもよい。
【実施例】
【００７０】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明についてさらに詳しく説明する。
【００７１】
［実施例１及び比較例１］
実施例１では、上述した実施の形態１に係る成膜装置４００を構築して、導電体１５の電位を検出した。一方、比較例１では、実施の形態１に係る成膜装置４００と基本的構成は同じであるが、駆動装置５０を配設せずに、直接、基板１３に配線を設けて、基板１３の電位を検出するように構成した（すなわち、上記特許文献１に開示されている成膜装置と同様の構成とした）。そして、これらの検出された電位をプロットした。
【００７２】
図５は、実施例１及び比較例１で検出した電位をプロットしたグラフである。実線が、実施例１の導電体１５の電位（電圧値）を示し、破線は、比較例１の基板１３の電位（電圧値）を示す。
【００７３】
図５に示すように、比較例１では、時間が経過するにつれて、基板１３の電位が０に収束している。これは、基板１３の下面に絶縁層が形成されることにより、成膜面における電位の変化を基板１３で検出することが出来なくなったことを示唆するものである。
【００７４】
一方、実施例１では、図５に示すように、時間が経過しても、導電体１５の電位を検出できることが示されている。
【００７５】
このように、実施例１の成膜装置４００では、比較例１の成膜装置４００とは異なり、基板１３に形成された膜の膜厚が大きくなっても、導電体１５の電位を検出することで間接的に基板１３に形成される膜の電位として検出することが可能であることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明の成膜装置及び成膜方法は、成膜中の膜における成膜レートをより正確に知ることができ、また、検出した電位に基づいてエアロゾルの流量等を調整して、膜厚を均一にすることができるので、成膜の技術分野において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る成膜装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１に示す矢印ＩＩ方向から見た成膜チャンバの内部構造を示す模式図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る成膜装置における成膜チャンバの内部構造を示す模式図である。
【図４】図３に示す矢印ＩＶ方向から見た成膜チャンバの内部構造を示す模式図である。
【図５】実施例１及び比較例１で検出した電位をプロットしたグラフである。
【符号の説明】
【００７８】
１  ガス供給手段
２  生成容器
３  容器駆動器
４  粉体
５  キャリアガス供給路
５ａ  配管
５ｂ  配管
６  第１流量調整器
７  エアロゾル供給路
７ａ  配管
８  濃度調整ガス流路
８ａ  配管
９  第２流量調整器
１０  噴射ノズル
１１  成膜チャンバ
１２  基板ホルダ（非処理物ホルダ）
１２ａ  基板ホルダ
１２ｂ  支持部
１２ｃ  ＸＹステージ部
１３  基板（非処理物）
１４  基板ホルダ駆動機構
１５  導電体
１５ａ  平坦状導電体
１６  送出部
１７  巻取り部
１８  搬送ローラ
１９  搬送ローラ
２０  支持部材
２１  ロール部材
２２  回転軸
２３  軸受け部材
２４  ロール部材
２５  回転軸
２６  軸受け部材
２７  駆動器
６１  第１真空ポンプ
６２  第２真空ポンプ
７０  電圧検出器（電位検出手段）
７１  端子
１００  エアロゾル生成器
２００  成膜機構
３００  制御装置
４００  成膜装置
Ａ  走査方向
Ｂ  搬送方向
Ｃ１  角部
Ｅ１  辺
Ｅ２  辺
Ｅ３  辺
【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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