(57)【要約】【課題】被処理基板上に形成される薄膜の膜厚を均一にする。【解決手段】被処理基板１０の被成膜面１２上に薄膜を成膜する薄膜形成方法は、複数の２流体スプレーノズル２２Ａ〜２２Ｅの各々から噴霧される微粒子ガスの被成膜面１２の高さ位置Ｓにおけるガス風速の分布を測定する工程と、隣り合う２流体スプレーノズル２２Ａ〜２２Ｅ同士の間の間隔Ｌ１〜Ｌ４が所定の値となるように複数の２流体スプレーノズル２２Ａ〜２２Ｅを配置する工程と、を備え、間隔Ｌ１〜Ｌ４は、２流体スプレーノズル２２Ａ〜２２Ｅの各々から噴霧される微粒子ガスのそれぞれのガス風速の分布に基づいて薄膜の膜厚が均一となるように所定の値に設定される。【選択図】図４
2013111512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板の被成膜面上に薄膜を成膜する薄膜形成方法であって、
前記被処理基板の前記被成膜面に対向するように配置され、液体材料が微粒子化されることによって形成された微粒子ガスを噴霧する複数の２流体スプレーノズルを準備する工程と、
複数の前記２流体スプレーノズルの各々から噴霧される前記微粒子ガスの前記被成膜面の高さ位置におけるガス風速の分布を測定する工程と、
隣り合う前記２流体スプレーノズル同士の間の間隔が所定の値となるように複数の前記２流体スプレーノズルを配置する工程と、
前記被処理基板を複数の前記２流体スプレーノズルの各々に対して相対的に移動させつつ、前記微粒子ガスを複数の前記２流体スプレーノズルの各々から前記被処理基板の前記被成膜面に向かって吹き付けることによって、前記被処理基板の前記被成膜面上に前記薄膜を成膜する工程と、を備え、
隣り合う前記２流体スプレーノズル同士の間の前記間隔は、前記２流体スプレーノズルの各々から噴霧される前記微粒子ガスのそれぞれの前記ガス風速の分布に基づいて、前記薄膜の膜厚が均一となるように前記所定の値に設定される、
薄膜形成方法。
【請求項２】
前記被処理基板の前記被成膜面上に前記薄膜を成膜する工程よりも前に、前記被処理基板を加熱する工程をさらに含む、
請求項１に記載の薄膜形成方法。
【請求項３】
複数の前記２流体スプレーノズルの各々から噴霧される前記微粒子ガスの噴霧パターンは、ライン状に形成される、
請求項１または２のいずれかに記載の薄膜形成方法。
【請求項４】
単体としての前記２流体スプレーノズルによって形成される前記被成膜面の高さ位置における前記微粒子ガスの前記ガス風速の分布は、前記被成膜面の高さ位置における前記ガス風速の最大値に対して前記被成膜面の高さ位置における前記ガス風速が１／３となる２点を含み、
隣り合う前記２流体スプレーノズル同士の間の前記間隔は、前記２点同士の間の幅寸法以下になるように設定されている、
請求項３に記載の薄膜形成方法。
【請求項５】
単体としての前記２流体スプレーノズルによって形成される前記被成膜面の高さ位置における前記微粒子ガスの前記ガス風速の分布は、前記被成膜面の高さ位置における前記ガス風速の最大値に対して前記被成膜面の高さ位置における前記ガス風速が２／３となる他の２点を含み、
隣り合う前記２流体スプレーノズル同士の間の前記間隔は、前記他の２点同士の間の幅寸法以上になるように設定されている、
請求項４に記載の薄膜形成方法。
【請求項６】
被処理基板の被成膜面上に薄膜を成膜する薄膜形成装置であって、
前記被処理基板の前記被成膜面に対向するように配置され、液体材料が微粒子化されることによって形成された微粒子ガスを噴霧する複数の２流体スプレーノズルと、
前記被処理基板を複数の前記２流体スプレーノズルの各々に対して相対的に移動させる相対移動機構と、を備え、
前記微粒子ガスを複数の前記２流体スプレーノズルの各々から前記被処理基板の前記被成膜面に向かって吹き付けることによって、前記被処理基板の前記被成膜面上に前記薄膜が成膜され、
隣り合う前記２流体スプレーノズル同士の間の間隔は、前記２流体スプレーノズルの各々から噴霧される前記微粒子ガスのそれぞれのガス風速の分布に基づいて、前記薄膜の膜厚が均一となるように所定の値に設定されている、
薄膜形成装置。
【請求項７】
前記被処理基板を加熱する加熱機構をさらに備える、
請求項６に記載の薄膜形成装置。
【請求項８】
複数の前記２流体スプレーノズルの各々から噴霧される前記微粒子ガスの噴霧パターンは、ライン状に形成される、
請求項６または７のいずれかに記載の薄膜形成装置。
【請求項９】
単体としての前記２流体スプレーノズルによって形成される前記被成膜面の高さ位置における前記微粒子ガスの前記ガス風速の分布は、前記被成膜面の高さ位置における前記ガス風速の最大値に対して前記被成膜面の高さ位置における前記ガス風速が１／３となる２点を含み、
隣り合う前記２流体スプレーノズル同士の間の前記間隔は、前記２点同士の間の幅寸法以下になるように設定されている、
請求項８に記載の薄膜形成装置。
【請求項１０】
単体としての前記２流体スプレーノズルによって形成される前記被成膜面の高さ位置における前記微粒子ガスの前記ガス風速の分布は、前記被成膜面の高さ位置における前記ガス風速の最大値に対して前記被成膜面の高さ位置における前記ガス風速が２／３となる他の２点を含み、
隣り合う前記２流体スプレーノズル同士の間の前記間隔は、前記他の２点同士の間の幅寸法以上になるように設定されている、
請求項９に記載の薄膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜形成装置および薄膜形成方法に関し、特に、２流体スプレーノズルを用いて被処理基板の被成膜面上に薄膜を形成する薄膜形成装置および薄膜形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被処理基板（被成膜面）上に薄膜を形成する薄膜形成方法としては、スプレー法、ディッピング法、スリットコート法、またはスピンコート法等のように、多くの方法が知られている。これらの薄膜形成方法においては、被処理基板上に液体材料が塗布される。液体材料に対して乾燥処理および焼成処理などが行なわれることによって、被処理基板上に薄膜が形成される。
【０００３】
太陽電池パネルまたは液晶表示素子などの製造方法においては、薄膜形成方法が使用されることにより、透明導電膜などの薄膜が被処理基板上に形成される。太陽電池パネルまたは液晶表示素子などは、年々大型化する傾向にあり、被処理基板としてもより大型のサイズを有するものが使用されている。薄膜形成装置および薄膜形成方法としては、大型の被処理基板に対しても、安価に且つ精度良く薄膜を形成することが求められている。
【０００４】
上記の各薄膜形成方法のうち、ディッピング法またはスピンコート法は、被処理基板の大型化に伴って被処理基板自身の重量も増加するため、安価に且つ精度良く薄膜を形成することは困難である。スリットコート法は、大型の被処理基板に対して精度良く薄膜を形成することが困難であり、実施できたとしても装置コストが高くなる。
【０００５】
これらに対して、スプレー法は、被処理基板の大型化に伴って被処理基板自身の重量が増加したとしても、複数のスプレーノズルを用いることによって、上記の各方法に比べて安価に大型の被処理基板に薄膜を形成することができる。
【０００６】
スプレー法に基づく薄膜形成方法において用いられるスプレーノズルの種類としては、１流体スプレーノズル、２流体スプレーノズル、および超音波スプレーノズル等のように、多くのものが知られている。近年では、微細な液滴（ミスト）を形成し易いという理由から、２流体スプレーノズルおよび超音波スプレーノズルが用いられることが多い。
【０００７】
２流体スプレーノズルが用いられる場合、液体材料と噴霧ガスとが２流体スプレーノズルの内部にそれぞれ供給される。液体材料および噴霧ガスは、２流体スプレーノズルの内部で混合されることでミスト化（微粒子化）され、平均粒子径がたとえば０．１μｍ以上１００μｍ以下の微粒子ガス（微細な液滴）となって、２流体スプレーノズルから外部に向かって噴霧される。
【０００８】
微粒子ガスが生成された際、微粒子ガス（ミスト）中の噴霧ガスの体積に対する液体材料の体積の比率は数％程度である。２流体スプレーノズルを用いた薄膜形成方法は、少量の液体材料を微粒子化してミストとして噴霧することが可能であるため、噴霧効率が高い。２流体スプレーノズルの種類としては、噴霧パターンの違いに応じて、いわゆるコーンタイプノズル、および、いわゆるフラットタイプノズルなどが知られている。
【０００９】
コーンタイプノズルにおいては、２流体スプレーノズルの先端部から円錐状（立体視）にミストが噴霧される。ミストは、断面形状（平面形状）が円状となって気体中に分散され、被処理基板上に塗布されたミストも略円形状を呈することとなる。
【００１０】
フラットタイプノズルにおいては、２流体スプレーノズルの先端部から扇状にミストが噴霧される。ミストは、その噴霧パターンの断面形状（平面形状）がライン状となって気体中に分散され、被処理基板上に塗布されたミストも略ライン状を呈することとなる。フラットタイプノズルは、一つのノズルで広い幅にわたって均一にミストを塗布することができるため、大型の被処理基板に薄膜を形成する場合に用いられることが多い。
【００１１】
大型の被処理基板に薄膜を形成する場合、複数の２流体スプレーノズルが用いられる。複数の２流体スプレーノズルは、所定の間隔で並べられて使用される。間隔が広過ぎる場合、隣り合う２流体スプレーノズル同士の間の領域においてはミストの噴霧量（供給量）が減少することによって、その領域に対応する被処理基板上に形成された薄膜の膜厚が小さくなる。
【００１２】
一方、間隔が狭すぎる場合、隣り合う２流体スプレーノズル同士の間の領域においてはミストの噴霧量（供給量）が増加することによって、その領域に対応する被処理基板上に形成された薄膜の膜厚が大きくなる。被処理基板上に形成される薄膜の膜厚を均一にするためには、隣り合う２流体スプレーノズル同士の間の間隔は、重要なパラメータとなっている。
【００１３】
本発明とは技術分野が異なるが、スプレーノズルの配置間隔に関する先行技術文献としては、特開２０１０−１９４８３０号公報（特許文献１）、および特開平０９−０８５１３８号公報（特許文献２）などが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０１０−１９４８３０号公報
【特許文献２】特開平０９−０８５１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、複数の２流体スプレーノズルを使用して被処理基板の被成膜面上に薄膜を形成する際、隣り合う２流体スプレーノズル同士の間の間隔を最適な値に設定することによって、被処理基板上に形成される薄膜の膜厚を均一にすることが可能な薄膜形成装置および薄膜形成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】
【００１６】
本発明に基づく薄膜形成方法は、被処理基板の被成膜面上に薄膜を成膜する薄膜形成方法であって、上記被処理基板の上記被成膜面に対向するように配置され、液体材料が微粒子化されることによって形成された微粒子ガスを噴霧する複数の２流体スプレーノズルを準備する工程と、複数の上記２流体スプレーノズルの各々から噴霧される上記微粒子ガスの上記被成膜面の高さ位置におけるガス風速の分布を測定する工程と、隣り合う上記２流体スプレーノズル同士の間の間隔が所定の値となるように複数の上記２流体スプレーノズルを配置する工程と、上記被処理基板を複数の上記２流体スプレーノズルの各々に対して相対的に移動させつつ、上記微粒子ガスを複数の上記２流体スプレーノズルの各々から上記被処理基板の上記被成膜面に向かって吹き付けることによって、上記被処理基板の上記被成膜面上に上記薄膜を成膜する工程と、を備え、隣り合う上記２流体スプレーノズル同士の間の上記間隔は、上記２流体スプレーノズルの各々から噴霧される上記微粒子ガスのそれぞれの上記ガス風速の分布に基づいて、上記薄膜の膜厚が均一となるように上記所定の値に設定される。
【００１７】
好ましくは、本発明に基づく上記の薄膜形成方法は、上記被処理基板の上記被成膜面上に上記薄膜を成膜する工程よりも前に、上記被処理基板を加熱する工程をさらに含む。好ましくは、複数の上記２流体スプレーノズルの各々から噴霧される上記微粒子ガスの噴霧パターンは、ライン状に形成される。
【００１８】
好ましくは、単体としての上記２流体スプレーノズルによって形成される上記被成膜面の高さ位置における上記微粒子ガスの上記ガス風速の分布は、上記被成膜面の高さ位置における上記ガス風速の最大値に対して上記被成膜面の高さ位置における上記ガス風速が１／３となる２点を含み、隣り合う上記２流体スプレーノズル同士の間の上記間隔は、上記２点同士の間の幅寸法以下になるように設定されている。
【００１９】
好ましくは、単体としての上記２流体スプレーノズルによって形成される上記被成膜面の高さ位置における上記微粒子ガスの上記ガス風速の分布は、上記被成膜面の高さ位置における上記ガス風速の最大値に対して上記被成膜面の高さ位置における上記ガス風速が２／３となる他の２点を含み、隣り合う上記２流体スプレーノズル同士の間の上記間隔は、上記他の２点同士の間の幅寸法以上になるように設定されている。
【００２０】
本発明に基づく薄膜形成装置は、被処理基板の被成膜面上に薄膜を成膜する薄膜形成装置であって、上記被処理基板の上記被成膜面に対向するように配置され、液体材料が微粒子化されることによって形成された微粒子ガスを噴霧する複数の２流体スプレーノズルと、上記被処理基板を複数の上記２流体スプレーノズルの各々に対して相対的に移動させる相対移動機構と、を備え、上記微粒子ガスを複数の上記２流体スプレーノズルの各々から上記被処理基板の上記被成膜面に向かって吹き付けることによって、上記被処理基板の上記被成膜面上に上記薄膜が成膜され、隣り合う上記２流体スプレーノズル同士の間の間隔は、上記２流体スプレーノズルの各々から噴霧される上記微粒子ガスのそれぞれのガス風速の分布に基づいて、上記薄膜の膜厚が均一となるように所定の値に設定されている。
【００２１】
好ましくは、本発明に基づく上記の薄膜形成装置は、上記被処理基板を加熱する加熱機構をさらに備える。好ましくは、複数の上記２流体スプレーノズルの各々から噴霧される上記微粒子ガスの噴霧パターンは、ライン状に形成される。
【００２２】
好ましくは、単体としての上記２流体スプレーノズルによって形成される上記被成膜面の高さ位置における上記微粒子ガスの上記ガス風速の分布は、上記被成膜面の高さ位置における上記ガス風速の最大値に対して上記被成膜面の高さ位置における上記ガス風速が１／３となる２点を含み、隣り合う上記２流体スプレーノズル同士の間の上記間隔は、上記２点同士の間の幅寸法以下になるように設定されている。
【００２３】
好ましくは、単体としての上記２流体スプレーノズルによって形成される上記被成膜面の高さ位置における上記微粒子ガスの上記ガス風速の分布は、上記被成膜面の高さ位置における上記ガス風速の最大値に対して上記被成膜面の高さ位置における上記ガス風速が２／３となる他の２点を含み、隣り合う上記２流体スプレーノズル同士の間の上記間隔は、上記他の２点同士の間の幅寸法以上になるように設定されている。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、複数の２流体スプレーノズルを使用して被処理基板の被成膜面上に薄膜を形成する際、隣り合う２流体スプレーノズル同士の間の間隔を最適な値に設定することによって、被処理基板上に形成される薄膜の膜厚を均一にすることが可能な薄膜形成装置および薄膜形成方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施の形態における薄膜形成装置の全体構成を模式的に示す図である。
【図２】実施の形態における薄膜形成装置に用いられるスプレーユニット（複数の２流体スプレーノズル）が被処理基板の被成膜面に対して微粒子ガス（ミスト）を噴霧している際の様子を示す斜視図である。
【図３】図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った矢視断面図である。
【図４】図２中のＩＶ−ＩＶ線に沿った矢視断面図である。
【図５】１つの２流体スプレーノズルをＸ＝０の位置に単体で配置して、ノズルの噴出口からのＺ方向の距離が３００ｍｍのところに並べられた複数の捕集容器の各々で捕集された液体材料の捕集量の分布を示す図である。
【図６】所定の間隔で複数の２流体スプレーノズルを配置して被処理基板に対して成膜処理を行ない、被処理基板の被成膜面上に形成された薄膜の膜厚のＸ方向における分布を示す図である。
【図７】１つの２流体スプレーノズルをＸ＝０の位置に単体で配置して、ノズルの噴出口からのＺ方向の距離が３００ｍｍのところに位置するガス風速測定手段で測定された液体材料（微粒子ガス）のガス風速の分布を示す図である。
【図８】最適化された所定の間隔で複数の２流体スプレーノズルを配置して被処理基板に対して成膜処理を行ない、被処理基板の被成膜面上に形成された薄膜の膜厚のＸ方向における分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明に基づいた各実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。各実施の形態の説明において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。各実施の形態の説明において、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。
【００２７】
［実施の形態］
図１を参照して、実施の形態における薄膜形成装置１００および薄膜形成装置１００を用いた薄膜形成方法について説明する。図１は、薄膜形成装置１００の全体構成を模式的に示す図である。
【００２８】
図１に示すように、薄膜形成装置１００は、被処理基板１０に対して微粒子ガス（ミスト）を吹き付けるスプレーユニット２０と、被処理基板１０をスプレーユニット２０に対して相対的に移動させる相対移動機構３０と、カバー部材４２によって覆われ、被処理基板１０を加熱する加熱炉４０（加熱機構）とを備える。薄膜形成装置１００は、ＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）法に基づいて、被処理基板１０の被成膜面１２に成膜処理を行なうものである。
【００２９】
相対移動機構３０は、筐体３２と、複数のローラー３４と、複数のローラー３４に巻回されたメッシュベルト３６とを備える。複数のローラー３４に駆動されることによって、メッシュベルト３６の表面は矢印ＤＲ方向に回転する。メッシュベルト３６の表面上に載置された被処理基板１０は、メッシュベルト３６の回転に伴って矢印ＡＲ方向（Ｙ方向）に搬送される。
【００３０】
図２は、スプレーユニット２０（２流体スプレーノズル２２Ａ〜２２Ｅ）が被処理基板１０の被成膜面１２に対して微粒子ガス（ミスト）を噴霧している際の様子を示す斜視図である。図３は、図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った矢視断面図である。図４は、図２中のＩＶ−ＩＶ線に沿った矢視断面図である。
【００３１】
図２〜図４に示すように、スプレーユニット２０は、複数の２流体スプレーノズル２２Ａ〜２２Ｅを含む。複数の２流体スプレーノズル２２Ａ〜２２Ｅは、矢印ＡＲ方向（図１〜図３参照）に搬送される被処理基板１０の被成膜面１２に対向するように配置される。複数の２流体スプレーノズル２２Ａ〜２２Ｅの先端部のみが、スプレーユニット２０の筐体底面に設けられた穴から露出しており、複数の２流体スプレーノズル２２Ａ〜２２Ｅから噴出されたミストは、複数の２流体スプレーノズル２２Ａ〜２２Ｅの下方（Ｚ方向）に向かって噴霧される。
【００３２】
複数の２流体スプレーノズル２２Ａ〜２２Ｅは、被処理基板１０の搬送方向（矢印ＡＲ方向ないしＹ方向）に対して直交する方向（Ｘ方向）に略直線状に並ぶように配置される。図４に示すように、隣り合う２流体スプレーノズル２２Ａ，２２Ｂ同士の間には間隔Ｌ１が設けられ、隣り合う２流体スプレーノズル２２Ｂ，２２Ｃ同士の間には間隔Ｌ２が設けられ、隣り合う２流体スプレーノズル２２Ｃ，２２Ｄ同士の間には間隔Ｌ３が設けられ、隣り合う２流体スプレーノズル２２Ｄ，２２Ｅ同士の間には間隔Ｌ４が設けられる。
【００３３】
本実施の形態においては、複数の２流体スプレーノズル２２Ａ〜２２Ｅが互いに同一に構成され、間隔Ｌ１〜Ｌ４も同一の値に設定されている。間隔Ｌ１〜Ｌ４の詳細については後述する。被処理基板１０の被成膜面１２に対して垂直な方向（Ｚ方向）において、複数の２流体スプレーノズル２２Ａ〜２２Ｅ（ノズルの噴出口高さ）と、矢印ＡＲ方向に搬送される被処理基板１０の被成膜面１２（被成膜面１２の高さ位置Ｓ）との間には、所定の噴霧高さＨ（図３，図４参照）が設けられる。
【００３４】
図１および図２に示すように、複数の２流体スプレーノズル２２Ａ〜２２Ｅの各々には、配管チューブ４６および配管チューブ４８がそれぞれ接続される。配管チューブ４６を通して、供給部４４（図１参照）から２流体スプレーノズル２２Ａ〜２２Ｅの各々の内部に液体材料が供給される。配管チューブ４８を通して、供給部４４から２流体スプレーノズル２２Ａ〜２２Ｅの各々の内部に噴霧ガスが供給される。
【００３５】
２流体スプレーノズル２２Ａ〜２２Ｅは、供給部４４からそれぞれ供給された液体材料と噴霧ガスとを混合し、液体材料を微粒子化（ミスト化）して被処理基板１０の被成膜面１２に向かって微粒子ガス（ミスト）として吹き付ける。液体材料は、噴霧ガスとの混合により微粒子化されることによって、平均粒子径がたとえば０．１μｍ以上１００μｍ以下の微粒子（微細な液滴）となって２流体スプレーノズル２２Ａ〜２２Ｅと被処理基板１０の被成膜面１２との間の気体中に分散される。
【００３６】
２流体スプレーノズル２２Ａ〜２２Ｅは、液体材料のみが供給されてその液体材料をミスト化する一般的な１流体スプレーノズルに比べて、より微細なミストを生成することができる。２流体スプレーノズル２２Ａ〜２２Ｅは、液体材料の気化熱によって生じる被処理基板１０の温度低下を平均化（均一化）することもできる。
【００３７】
２流体スプレーノズル２２Ａ〜２２Ｅとしては、たとえば、株式会社いけうち社製のＢＩＭＶ８００２Ｓを用いることができる。２流体スプレーノズル２２Ａ〜２２Ｅには、液体材料の流路を開閉するためのエア駆動型の開閉弁（図示せず）が内蔵される。この開閉弁は、駆動用エア供給手段（図示せず）によって、加圧されたり大気解放されたりする。開閉弁が加圧および大気解放により駆動制御されることによって、２流体スプレーノズル２２Ａ〜２２Ｅは、微粒子化された液体材料（ミスト）の噴霧を開始したり、微粒子化された液体材料（ミスト）の噴霧を停止したりすることができる。
【００３８】
２流体スプレーノズル２２Ａ〜２２Ｅから噴射されて微粒子ガスとなった液体材料は、２流体スプレーノズル２２Ａ〜２２Ｅに対向するように配置される被処理基板１０に吹き付けられる。
【００３９】
図１を再び参照して、薄膜形成装置１００および薄膜形成装置１００による薄膜形成方法を使用して成膜処理が行なわれる際には、メッシュベルト３６上に載置された被処理基板１０が加熱炉４０の内部へと搬送される。被処理基板１０が搬送される際、被処理基板１０は、被成膜面１２の温度が所定の値に到達するまで加熱される。
【００４０】
スプレーユニット２０（２流体スプレーノズル２２Ａ〜２２Ｅ）は、被処理基板１０の被成膜面１２がスプレーユニット２０の直下に到達する直前に微粒子ガスの噴霧を開始する。液体材料（微粒子ガス）中の溶媒の乾燥作用および液体材料（微粒子ガス）中の溶質の化学反応作用によって、被処理基板１０の被成膜面１２上に、所望の薄膜を成膜することが可能となる。
【００４１】
スプレーユニット２０（２流体スプレーノズル２２Ａ〜２２Ｅ）は、被処理基板１０の被成膜面１２がスプレーユニット２０の直下から出るまで微粒子ガスを噴霧し続ける。被処理基板１０が加熱炉４０の出口まで搬送された後、成膜処理は完了となる。
【００４２】
ここで、２流体スプレーノズル２２Ａ〜２２Ｅとして、株式会社いけうち社製のＢＩＭＶ８００２Ｓ（噴霧パターンは、いわゆるフラットタイプ）を用いたとする。この場合、２流体スプレーノズル２２Ａ〜２２Ｅの各々の先端には、ミストを噴出するためのスリットが設けられており、このスリットの長さ方向に沿って扇状にミストが噴霧される。
【００４３】
２流体スプレーノズル２２Ａ〜２２Ｅとして、株式会社いけうち社製のＢＩＭＶ８００２Ｓが用いられる場合、噴霧の中心角が８０度となるように広がる扇状のミストが噴霧され、ミストとしては、その噴霧パターンの断面形状（平面形状）がライン状となって気体中に分散される。２流体スプレーノズル２２Ａ〜２２Ｅとしては、各２流体スプレーノズルの先端に設けられたスリットの長さ方向が、被処理基板１０の被成膜面１２面に対して水平となり、且つ、各２流体スプレーノズルの先端に設けられたスリットの長さ方向が、被処理基板１０の搬送方向（矢印ＡＲ方向）に対して直角を成すように固定される。
【００４４】
ミスト噴霧領域の幅は、２流体スプレーノズル２２Ａ〜２２Ｅ（ノズルの噴出口高さ）からの距離に応じて異なる。噴霧条件として、噴霧ガス（ＣＤＡ：Clean  Dry  Air）の圧力が０．３ＭＰａに設定され、液体材料の圧力が−１００ｍｍａｑに設定される場合（この噴霧条件は、以下の説明においても共通するものである）、ノズルの噴出口からのＺ方向の距離が１００ｍｍの位置では、ミスト噴霧領域の幅は１７０ｍｍとなる。
【００４５】
ノズルの噴出口からのＺ方向の距離が２００ｍｍの位置では、ミスト噴霧領域の幅は２６０ｍｍとなる。ノズルの噴出口からのＺ方向の距離が３００ｍｍの位置では、ミスト噴霧領域の幅は３２０ｍｍとなる。このような２流体スプレーノズル２２Ａ〜２２Ｅに対して、薄膜形成装置１００としては、複数の２流体スプレーノズル２２Ａ〜２２Ｅと被成膜面１２（被成膜面１２の高さ位置Ｓ）との間の噴霧高さＨが３００ｍｍに設定される。
【００４６】
図５を参照して、２流体スプレーノズル２２Ａ〜２２Ｅのうちの１つの２流体スプレーノズルをＸ＝０の位置に単体で配置して、その２流体スプレーノズルからミストを噴霧させるとともに、ノズルの噴出口からのＺ方向の距離が３００ｍｍの位置（噴霧高さＨ＝３００ｍｍ）にＸ方向（ライン状に形成された噴霧パターンの長手方向）に沿って複数の捕集容器を並べて液体材料（ミスト）を捕集した。
【００４７】
図５は、ノズルの噴出口からのＺ方向の距離が３００ｍｍのところに位置する複数の捕集容器の各々で捕集された液体材料の捕集量の分布を示しており、最も補集量の多かった容器の補集量を１００（％）として表しており、その他の容器での補集量をその相対値（比率）として表している。この測定は、スプレーノズルから噴霧されたミストが到達する範囲を測定する方法の一例であり、一般的に、スプレーノズルの塗布幅と言われている値が測定されることになる。
【００４８】
図５に示す測定結果から、ノズルの噴出口からのＺ方向の距離が３００ｍｍの位置では、ミスト噴霧領域の幅（Ｒ１）は、３２０ｍｍとなっていることがわかる。この値は、上述の株式会社いけうち社製のＢＩＭＶ８００２Ｓの仕様値に合致していることがわかる。また、中央部（Ｘ＝０）付近と同程度のミスト量が捕集できるミスト噴霧領域の幅（Ｒ２）は、２５０ｍｍ程度であることが分かる。
【００４９】
図６を参照して、以上のように構成される２流体スプレーノズルを、ノズルの噴出口同士の間隔が２４０ｍｍとなるように直線状に並べて配置したとする。図６は、Ｘ＝−２４０（Ｎ１の位置）、Ｘ＝０（Ｎ２の位置）、およびＸ＝２４０（Ｎ３の位置）にそれぞれ１つずつ２流体スプレーノズルを配置して被処理基板に対して成膜処理を行ない、被処理基板の被成膜面上に形成された薄膜の膜厚のＸ方向における分布を示している。
【００５０】
図６に示す測定結果から、上述のように構成される２流体スプレーノズルを、ノズルの噴出口同士の間隔が２４０ｍｍとなるように直線状に並べて配置した場合、ノズル同士の間の位置に対応する領域においては膜厚の小さい部分が発生し、結果として不均一な膜厚分布となることが分かる。膜厚の分布を均一にするためには、ノズル配置間隔を適切な値に設定する必要があることがわかる。
【００５１】
本実施の形態の薄膜形成装置１００においては、以下に詳述するように、隣り合う２流体スプレーノズル同士の間の間隔が、噴霧される微粒子ガスのそれぞれのガス風速の分布に基づいて薄膜の膜厚が均一となるように所定の値に設定されている。
【００５２】
図７を参照して、１つの２流体スプレーノズルをＸ＝０の位置に単体で配置して、その２流体スプレーノズルからミストを噴霧させた。これに対して、ノズルの噴出口からのＺ方向の距離が３００ｍｍとなる位置（噴霧高さＨ＝３００ｍｍ）に、Ｘ方向（ライン状に形成された噴霧パターンの長手方向）に沿ってガス風速測定手段を配置した。このガス風速測定手段を用いて、ノズルの噴出口からのＺ方向の距離が３００ｍｍとなる位置における液体材料（微粒子ガス）のガス風速を測定した。
【００５３】
図７は、ノズルの噴出口からのＺ方向の距離が３００ｍｍのところに位置するガス風速測定手段で測定された液体材料（微粒子ガス）のガス風速の分布を示しており、ノズルの噴出口が配置されているＸ＝０の位置で最大値（約４．５ｍ／ｓ）となっていることがわかる。そのガス風速の分布としては、ガス風速がその最大値の１／３である１．５ｍ／ｓのガス風速となる点Ｐ１および点Ｐ２を含んでいる。そのガス風速の分布としては、ガス風速がその最大値の２／３である３．０ｍ／ｓのガス風速となる点Ｐ３および点Ｐ４を含んでいる。
【００５４】
図５および図７に示す測定結果から、ノズルの噴出口からのＺ方向の距離が３００ｍｍのところにおいては、微粒子ガスがミストとして補集される領域の幅は３００ｍｍ前後（図５におけるＲ１参照）であるのに対して、微粒子ガスの風速分布は１００〜１５０ｍｍ程の幅しか有していないことがわかる。ガス風速の最大値は４．５ｍ／ｓ程度であり、その最大値の１／３である１．５ｍ／ｓ以上の風速を有している領域（点Ｐ１および点Ｐ２の間）の幅寸法Ｈ１は、１００ｍｍ程度である。
【００５５】
１つの２流体スプレーノズルの先端に設けられたスリットから噴霧されたミスト（微粒子ガス）は、ノズルの先端を中心とした噴霧の中心角がたとえば８０度となる同心円の円弧状に広がる。ノズル先端から等距離である同心円弧上においては、ミストの速度が略同一の値となっており、ノズルからの距離が短いノズル直下の領域に到達するミストの速度は速く、それに比べて、ノズルからの距離が長い塗布領域の端部に到達するミストの速度は遅くなる。したがって、微粒子ガスがミストとして補集される領域の幅と、微粒子ガスの風速分布の両端部間の幅との間には、上記のような差が発生することとなる。
【００５６】
図８を参照して、以上のことを考慮して、噴霧される微粒子ガスのそれぞれのガス風速の分布に基づいて薄膜の膜厚が均一となるように、隣り合う２流体スプレーノズル同士の間の間隔を１００ｍｍに設定した。図８は、Ｘ＝−２００、Ｘ＝−１００、Ｘ＝０、Ｘ＝１００、およびＸ＝２００にそれぞれ１つずつ２流体スプレーノズルを配置して被処理基板に対して成膜処理を行ない、被処理基板の被成膜面上に形成された薄膜の膜厚のＸ方向における分布を示している。
【００５７】
上述のとおり、単体としての２流体スプレーノズルによって形成される被成膜面１２の高さ位置Ｓにおける微粒子ガスのガス風速の分布は、被成膜面１２の高さ位置Ｓにおけるガス風速の最大値に対して被成膜面１２の高さ位置Ｓにおけるガス風速が１／３となる２点Ｐ１，Ｐ２を含む。図６に示される測定結果に基づけば、隣り合う２流体スプレーノズル同士の間の間隔がその２点Ｐ１，Ｐ２同士の間の幅寸法Ｈ１（約１００ｍｍ）以下になるように設定されることによって、ノズル同士の間の位置に対応する領域において膜厚の小さい部分が発生することが抑制され、結果として均一な膜厚分布を得ることが可能であることがわかる。なお、隣り合う２流体スプレーノズル同士の間の間隔がその２点Ｐ１，Ｐ２同士の間の幅寸法Ｈ１（約１００ｍｍ）を超えるように設定される場合には、隣り合う２流体スプレーノズル同士の間の領域においては噴霧ガスの風速が小さいためにミストの噴霧量（供給量）が減少する箇所が発生し、その領域に対応する被処理基板上に形成された薄膜の膜厚が小さくなる場合がある。
【００５８】
また、単体としての２流体スプレーノズルによって形成される被成膜面１２の高さ位置Ｓにおける微粒子ガスのガス風速の分布は、被成膜面１２の高さ位置Ｓにおけるガス風速の最大値に対して被成膜面１２の高さ位置Ｓにおけるガス風速が２／３となる２点Ｐ３，Ｐ４を含む。図６に示される測定結果に基づけば、隣り合う２流体スプレーノズル同士の間の間隔がその２点Ｐ３，Ｐ４（他の２点）同士の間の幅寸法Ｈ２（約７０ｍｍ）以上になるように設定されることによって、ノズル同士の間の位置に対応する領域において膜厚の小さい部分が発生することが抑制され、結果として均一な膜厚分布を得ることが可能であることがわかる。なお、隣り合う２流体スプレーノズル同士の間の間隔がその２点Ｐ３，Ｐ４（他の２点）同士の間の幅寸法Ｈ２（約７０ｍｍ）未満になるように設定される場合には、隣り合う２流体スプレーノズル同士の間の領域においてはミストの噴霧量（供給量）が増加したり各々のノズルから噴霧される風同士が干渉し合ったりして、その領域に対応する被処理基板上に形成された薄膜の膜厚が均一にならない場合がある。
【００５９】
以上のことから、複数の２流体スプレーノズルを用いた薄膜形成装置において膜厚分布を均一にするためには、単体としての２流体スプレーノズルのガス風速分布を指標とし、隣り合う２流体スプレーノズル同士の間の配置間隔を最適化するとよいことがわかる。特に、複数の２流体スプレーノズルを用いた薄膜形成装置および薄膜形成方法においては、微粒子ガス（ミスト）のガス風速が、成膜される薄膜の膜厚（材料利用効率）に直接的に影響する。したがって、均一な膜厚分布を得るためには、単体としての２流体スプレーノズルからの微粒子ガスのガス風速分布を指標とし、隣り合う２流体スプレーノズル同士の間の配置間隔を最適化することが効果的であると言える。
【００６０】
また、ミストＣＶＤ法またはスプレーＣＶＤ法に基づく薄膜形成装置ないし薄膜形成方法においては、成膜時の被処理基板の被成膜面の温度が、成膜される薄膜の膜厚に密接に関係している。したがって、均一な膜厚分布を得るためには、成膜時の被処理基板の被成膜面の温度を均一にする必要があり、その温度ばらつきの原因となり得るガス風速分布を指標とし、隣り合う２流体スプレーノズル同士の間の配置間隔を最適化することが効果的であると言える。
【００６１】
さらに、被処理基板を加熱する薄膜形成装置および薄膜形成方法においては、成膜時の被処理基板の被成膜面は高温となっており、被成膜面付近では上方側（２流体スプレーノズルが配置される側）に向かう気流が発生する。この上方への気流は、ミストの流れを乱す要素であり、成膜初期段階における微粒子ガスのガス風速分布が不均一であれば、上方への気流から受ける影響の大きさが異なり、結果として膜厚の均一性の低下に繋がると考えられる。したがって、この観点からも、均一な膜厚分布を得るためには、単体としての２流体スプレーノズルからの微粒子ガスのガス風速分布を指標とし、隣り合う２流体スプレーノズル同士の間の配置間隔を最適化することが効果的であると言える。
【００６２】
また、薄膜形成装置１００を用いた薄膜形成方法としては、複数の２流体スプレーノズル２２Ａ〜２２Ｅを薄膜形成装置１００の構成の一部として準備した後に、複数の２流体スプレーノズル２２Ａ〜２２Ｅの各々から噴霧される微粒子ガスの被成膜面１２の高さ位置Ｓにおけるガス風速の分布を測定してもよい。この場合、隣り合う２流体スプレーノズル同士の間の間隔は、２流体スプレーノズル２２Ａ〜２２Ｅの各々から噴霧される微粒子ガスのそれぞれの測定結果としてのガス風速の分布に基づいて、薄膜の膜厚が均一となるように設定される。
【００６３】
当該設定動作は、２流体スプレーノズル２２Ａ〜２２Ｅの各々の位置を変えることが可能なノズル配置位置可変手段（図示せず）、ガス風速を測定する上記のガス風速測定手段（図示せず）、および、ガス風速測定手段によって測定されたガス風速に基づいてノズル配置位置可変手段を制御する制御部などを用いて自動的に行なわれてもよい。
【００６４】
単体としての２流体スプレーノズルのガス風速分布を指標とし、隣り合う２流体スプレーノズル同士の間の配置間隔を最適化するという思想は、薄膜形成分野の以外の分野であっても、均一塗布を行う装置全般に適用されることが可能である。２流体スプレーノズルの配置間隔を決定する指標を確立することで、装置設計、装置製作、およびノズルの配置間隔設定に関わるコストおよび時間などの削減が可能となる。また、ノズルの配置間隔は２流体スプレーノズルの型式を変える毎に再設定する必要があるが、単体としての２流体スプレーノズルのガス風速分布を指標とすることで、予め適切な設置間隔を見積もることが可能となり、多機種への対応を柔軟に行うことも可能となる。
【００６５】
また、上述の実施の形態における２流体スプレーノズル２２Ａ〜２２Ｅは、各２流体スプレーノズルの先端に設けられたスリットの長さ方向が、被処理基板１０の被成膜面１２面に対して水平となり、且つ、各２流体スプレーノズルの先端に設けられたスリットの長さ方向が、被処理基板１０の搬送方向（矢印ＡＲ方向）に対して直角を成すように固定される。これに対して、２流体スプレーノズル２２Ａ〜２２Ｅは、各２流体スプレーノズルの先端に設けられたスリットの長さ方向と、各２流体スプレーノズルの配列方向とが異なる（平行にならない）ように固定されていてもよい。当該構成によっても、単体としての２流体スプレーノズルからの微粒子ガスのガス風速分布を指標とし、隣り合う２流体スプレーノズル同士の間の配置間隔を最適化することによって、均一な膜厚分布を得ることが可能となる。
【００６６】
以上、本発明に基づいた実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６７】
１０  被処理基板、１２  被成膜面、２０  スプレーユニット、２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ，２２Ｅ  ２流体スプレーノズル、３０  相対移動機構、３２  筐体、３４  ローラー、３６  メッシュベルト、４０  加熱炉（加熱機構）、４２  カバー部材、４４  供給部、４６，４８  配管チューブ、１００  薄膜形成装置、ＡＲ，ＤＲ  矢印、Ｈ  高さ、Ｈ１，Ｈ２  幅寸法、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４  間隔、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４  点、Ｓ  高さ位置。
【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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【図７】
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【図８】
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