(57)【要約】【課題】成膜レートに変動を生じさせることなく、均一性の高い成膜処理を行なう。【解決手段】成膜装置１００は、被処理基板６０に対向するように配置される二流体スプレーノズル１０と、二流体スプレーノズル１０に原料溶液２４を供給する溶液供給手段２０と、二流体スプレーノズル１０に噴霧エア３４を供給するエア供給手段３０と、エア供給手段３０と二流体スプレーノズル１０との間に配置される噴霧エア流量調整手段４０とを備え、原料溶液２４および噴霧エア３４が二流体スプレーノズル１０の内部で混合された状態で二流体スプレーノズル１０から被処理基板６０に向かって微粒子化されて吹き付けられることにより被処理基板６０に対して成膜処理が行なわれ、エア供給手段３０からの噴霧エア３４は、噴霧エア流量調整手段４０によって所定の流量に調整された状態で二流体スプレーノズル１０に供給される。【選択図】図１
2013112828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板に対向するように配置される二流体スプレーノズルと、
前記二流体スプレーノズルに原料溶液を供給する溶液供給手段と、
前記二流体スプレーノズルに噴霧エアを供給するエア供給手段と、
前記エア供給手段と前記二流体スプレーノズルとの間に配置される噴霧エア流量調整手段と、を備え、
前記溶液供給手段からの前記原料溶液および前記エア供給手段からの前記噴霧エアが前記二流体スプレーノズルの内部で混合された状態で前記二流体スプレーノズルから前記被処理基板に向かって微粒子化されて吹き付けられることにより前記被処理基板に対して成膜処理が行なわれ、
前記エア供給手段からの前記噴霧エアは、前記噴霧エア流量調整手段によって所定の流量に調整された状態で前記二流体スプレーノズルに供給される、
成膜装置。
【請求項２】
被処理基板に対向するように配置される複数の二流体スプレーノズルと、
複数の前記二流体スプレーノズルに原料溶液をそれぞれ供給する溶液供給手段と、
複数の前記二流体スプレーノズルに噴霧エアをそれぞれ供給するエア供給手段と、
前記エア供給手段と複数の前記二流体スプレーノズルとの間に配置される複数の噴霧エア流量調整手段と、を備え、
前記溶液供給手段からの前記原料溶液および前記エア供給手段からの前記噴霧エアが複数の前記二流体スプレーノズルの内部で混合された状態で複数の前記二流体スプレーノズルから前記被処理基板に向かって微粒子化されてそれぞれ吹き付けられることにより前記被処理基板に対して成膜処理が行なわれ、
前記エア供給手段からの前記噴霧エアは、複数の前記噴霧エア流量調整手段によって所定の流量に調整された状態で複数の前記二流体スプレーノズルの各々に供給される、
成膜装置。
【請求項３】
前記被処理基板を複数の前記二流体スプレーノズルに対して所定の方向に沿って相対的に移動させる相対移動手段をさらに備え、
複数のうちのいくつかの前記二流体スプレーノズルは、前記所定の方向に沿って並べられ、
前記エア供給手段と前記いくつかの前記二流体スプレーノズルとの間に配置された前記噴霧エア流量調整手段は、前記エア供給手段から前記いくつかの前記二流体スプレーノズルに供給される前記噴霧エアの総流量を所定の値に調整する、
請求項２に記載の成膜装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の成膜装置を用いて前記被処理基板に前記成膜処理を行なう、
成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置および成膜方法に関し、特に、スプレー熱分解法を使用して被処理基板上に機能性薄膜を形成する成膜装置および成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸収した太陽光を電気エネルギーに変換する太陽電池、および、バックライト光源からの光を透過させる液晶表示素子などには、透明電極が用いられる。透明電極は、透明性および導電性を有する透明導電膜から形成され、透明導電膜は機能性薄膜として動作することができる。透明導電膜の材料としては、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ：Indium  Tin  Oxide）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ：Fluorine  doped  Tin  Oxide)、または、アルミニウム若しくはガリウムがドーピングされた酸化亜鉛等が用いられる。
【０００３】
ＩＴＯ膜は、比抵抗が低く、エッチング加工を容易に行なうことができるため、液晶表示素子の透明電極として広く用いられている。ＩＴＯ膜の形成に用いられるインジウムは、資源調達上の制約があるため一般的に高価である。ＦＴＯ膜は、ＩＴＯ膜に比べて比抵抗が高いものの、耐熱性に優れ、資源調達上の制約も小さいため、太陽電池の透明電極として広く用いられている。アルミニウムまたはガリウムをドーピングした酸化亜鉛は、安価ではあるが、ＩＴＯ膜およびＦＴＯ膜に比べて比抵抗が高いため、使用される分野が限られている。
【０００４】
透明導電膜等の成膜方法としては、スパッタ法、蒸着法、熱ＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）法、および、スプレー熱分解法などが知られている。スパッタ法を用いる場合、成膜処理は減圧雰囲気下で実施される必要がある。スパッタ法を使用した成膜処理は、十分な減圧雰囲気を形成するための装置コストが高額になり、製造コストも高額になる。
【０００５】
熱ＣＶＤ法およびスプレー熱分解法を用いた成膜方法においては、成膜処理は、減圧雰囲気下で実施される必要がなく、常圧雰囲気下で行なうことができる。しかしながら、熱ＣＶＤ法を用いて成膜処理を行う場合、原料ガスとして毒性の強い特殊高圧ガスが用いられる。熱ＣＶＤ法を使用した成膜処理は、安全性を確保するための装置コストが高額になり、製造コストも高額になる。
【０００６】
一方で、スプレー熱分解法の場合、常圧雰囲気下で成膜処理を行なうことができるとともに、特殊高圧ガスが用いられることもない。スプレー熱分解法においては、加熱された被処理基板上に原料溶液のミスト（微粒子化された原料溶液）が吹き付けられる。原料溶液中に含有される溶質の熱分解作用および化学反応作用によって、被処理基板上に薄膜が形成される。スプレー熱分解法によれば、安全な原料溶液が用いられるとともに、常圧雰囲気下での成膜処理を行なうことが可能であるため、成膜装置を簡素かつ安価に構成することができる。
【０００７】
スプレー熱分解法を開示する文献としては、特開２００１−２５９４９４号公報（特許文献１）、特開２００８−１１９６３４号公報（特許文献２）、および、特開２００７−１４４２９７号公報（特許文献３）などが知られている。
【０００８】
特開２００１−２５９４９４号公報（特許文献１）には、超音波振動子により霧化された原料溶液を被処理基板に吹き付けることによって、被処理基板上に薄膜を形成する薄膜形成方法に関する発明が開示されている。同文献は、この薄膜形成方法によれば、均一な膜厚および安定した特性を有する薄膜を被処理基板上に形成することができると述べている。
【０００９】
特開２００８−１１９６３４号公報（特許文献２）には、被処理基板の一面に向けて原料溶液からなるミストを噴霧する吐出手段を備え、この吐出手段が、ミストの面速を調整するミスト制御手段を有する成膜装置に関する発明が開示されている。同文献は、この成膜装置によれば、複雑な駆動制御を構成したり、設備を大きくしたりすることなく面積の大きな被処理基板に対して均一にミストを噴霧して、均一な膜厚を有する薄膜を被処理基板上に形成することができると述べている。
【００１０】
特開２００７−１４４２９７号公報（特許文献３）には、加熱保持された被処理基板の上方に二流体スプレーノズルを配置し、原料溶液を被処理基板に向けて間欠噴霧するという成膜方法に関する発明が開示されている。同文献は、この成膜方法によれば、均一な膜厚を有する薄膜を被処理基板上に形成することができると述べている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−２５９４９４号公報
【特許文献２】特開２００８−１１９６３４号公報
【特許文献３】特開２００７−１４４２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特開２００７−１４４２９７号公報（特許文献３）に開示される成膜方法のように、二流体スプレーノズルを用いて成膜処理を行なう場合、二流体スプレーノズルの内部においては、ミスト流路を形成する管壁（配管の内壁）が原料溶液として用いられる腐食性流体によって摩耗したり、溶質が析出することによってミスト流路（配管の内部）に目詰まりが生じたりする場合がある。この場合、磨耗または目詰まり等に起因してミスト流路の流路抵抗が経時的に変化し、これに伴い成膜レートに変動が生じることによって、均一な膜厚および安定した特性を有する薄膜を形成することが困難となる。
【００１３】
本発明は、二流体スプレーノズルの内部に流路抵抗が変化するような事象が生じた場合であっても、成膜レートに変動を生じさせることなく、均一性の高い成膜処理を行なうことが可能な成膜装置およ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】
【００１４】
本発明のある局面に基づく成膜装置は、被処理基板に対向するように配置される二流体スプレーノズルと、上記二流体スプレーノズルに原料溶液を供給する溶液供給手段と、上記二流体スプレーノズルに噴霧エアを供給するエア供給手段と、上記エア供給手段と上記二流体スプレーノズルとの間に配置される噴霧エア流量調整手段と、を備え、上記溶液供給手段からの上記原料溶液および上記エア供給手段からの上記噴霧エアが上記二流体スプレーノズルの内部で混合された状態で上記二流体スプレーノズルから上記被処理基板に向かって微粒子化されて吹き付けられることにより上記被処理基板に対して成膜処理が行なわれ、上記エア供給手段からの上記噴霧エアは、上記噴霧エア流量調整手段によって所定の流量に調整された状態で上記二流体スプレーノズルに供給される。
【００１５】
本発明の他の局面に基づく成膜装置は、被処理基板に対向するように配置される複数の二流体スプレーノズルと、複数の上記二流体スプレーノズルに原料溶液をそれぞれ供給する溶液供給手段と、複数の上記二流体スプレーノズルに噴霧エアをそれぞれ供給するエア供給手段と、上記エア供給手段と複数の上記二流体スプレーノズルとの間に配置される複数の噴霧エア流量調整手段と、を備え、上記溶液供給手段からの上記原料溶液および上記エア供給手段からの上記噴霧エアが複数の上記二流体スプレーノズルの内部で混合された状態で複数の上記二流体スプレーノズルから上記被処理基板に向かって微粒子化されてそれぞれ吹き付けられることにより上記被処理基板に対して成膜処理が行なわれ、上記エア供給手段からの上記噴霧エアは、複数の上記噴霧エア流量調整手段によって所定の流量に調整された状態で複数の上記二流体スプレーノズルの各々に供給される。
【００１６】
好ましくは、本発明の他の局面に基づく上記の成膜装置は、上記被処理基板を複数の上記二流体スプレーノズルに対して所定の方向に沿って相対的に移動させる相対移動手段をさらに備え、複数のうちのいくつかの上記二流体スプレーノズルは、上記所定の方向に沿って並べられ、上記エア供給手段と上記いくつかの上記二流体スプレーノズルとの間に配置された上記噴霧エア流量調整手段は、上記エア供給手段から上記いくつかの上記二流体スプレーノズルに供給される上記噴霧エアの総流量を所定の値に調整する。
【００１７】
本発明に基づく成膜方法は、上記の成膜装置を用いて上記被処理基板に上記成膜処理を行なう。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、二流体スプレーノズルの内部に流路抵抗が変化するような事象が生じた場合であっても、成膜レートに変動を生じさせることなく、均一性の高い成膜処理を行なうことが可能な成膜装置および成膜方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施の形態１における成膜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１における成膜装置に用いられる噴霧エア流量調整装置を模式的に示す図である。
【図３】実施の形態１における成膜装置に用いられる噴霧エア流量調整装置の変形例を模式的に示す図である。
【図４】原料溶液の噴霧量と、噴霧エアの圧力および噴霧エアの流量との関係の一例を示す図である。
【図５】実施の形態１に関する実験例に使用した被処理基板を示す平面図である。
【図６】実施の形態１に関する実験例に基づく計測結果を示す第１図である。
【図７】実施の形態１に関する実験例に基づく計測結果を示す第２図である。
【図８】実施の形態１に関する実験例に基づく計測結果を示す第３図である。
【図９】実施の形態２における成膜装置を模式的に示す平面図である。
【図１０】実施の形態３における成膜装置を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
［実施の形態１］
図１を参照して、本実施の形態における成膜装置１００および成膜装置１００を用いた成膜方法について説明する。図１は、成膜装置１００の全体構成を模式的に示す図である。図１に示すように、成膜装置１００は、二流体スプレーノズル１０、溶液タンク２０（溶液供給手段）、噴霧エア供給装置３０（エア供給手段）、および、噴霧エア流量調整装置４０（噴霧エア流量調整手段）を備える。成膜装置１００は、保持部材６２（相対移動手段）上に載置された被処理基板６０に成膜処理を行なうものである。
【００２２】
保持部材６２は、被処理基板６０を加熱するため、図示しない加熱手段を備える。また、保持部材６２は、図示しないベルト等の駆動手段に接続されており、後述する二流体スプレーノズル１０と被処理基板６０とを必要に応じて相対的に移動させることができる。本実施の形態においては、保持部材６２は、二流体スプレーノズル１０と被処理基板６０とを相対的に移動させないという態様に基づいて以下説明する。
【００２３】
（二流体スプレーノズル１０）
二流体スプレーノズル１０は、先端部１２が被処理基板６０に対向するように配置される。二流体スプレーノズル１０には、配管チューブ２２および配管チューブ３２がそれぞれ接続される。配管チューブ２２を通して、溶液タンク２０から二流体スプレーノズル１０に原料溶液２４が供給される。配管チューブ３２（ならびに後述する配管チューブ３３および噴霧エア流量調整装置４０）を通して、噴霧エア供給装置３０から二流体スプレーノズル１０に噴霧エア３４が供給される。
【００２４】
二流体スプレーノズル１０は、溶液タンク２０からの原料溶液２４と噴霧エア供給装置３０からの噴霧エア３４とを混合し、原料溶液２４をミスト化（微粒子化）して先端部１２から被処理基板６０に向かってミスト５０として吹き付ける。原料溶液２４は、噴霧エア３４との混合によりミスト５０としてミスト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）となって先端部１２と被処理基板６０との間の気体中に分散される。
【００２５】
二流体スプレーノズル１０は、原料溶液２４のみが供給されてその原料溶液２４をミスト化する一般的な一流体スプレーノズルに比べて、より微細なミスト５０を生成することができる。二流体スプレーノズル１０は、原料溶液２４の気化熱によって生じる被処理基板６０の温度低下を平均化（均一化）することができる。
【００２６】
二流体スプレーノズル１０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。二流体スプレーノズル１０には、原料溶液２４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）から供給された駆動用エアによる、加圧、または大気解放によって駆動制御され、開閉動作をすることができる。
【００２７】
開閉弁が駆動用エア供給手段からの駆動用エアにより駆動制御されることによって、二流体スプレーノズル１０は、ミスト化された原料溶液２４（ミスト５０）の噴霧を開始したり、ミスト化された原料溶液２４（ミスト５０）の噴霧を停止したりすることができる。開閉弁の制御に用いられる駆動用エア供給手段は、噴霧エア供給装置３０（エア供給手段）とは別個に設けられるものであり、噴霧エア供給装置３０とは独立して駆動される。
【００２８】
上述のとおり、先端部１２から噴射されてミスト５０となった原料溶液２４は、二流体スプレーノズル１０に対向するように配置された被処理基板６０に吹き付けられる。原料溶液２４（ミスト５０）中の溶媒の乾燥作用および原料溶液２４（ミスト５０）中の溶質の化学反応作用によって、被処理基板６０上に、所望の薄膜を成膜することが可能となる。
【００２９】
（溶液タンク２０）
溶液タンク２０は、原料溶液２４を貯留している。溶液タンク２０は、密閉された圧力容器である。溶液タンク２０内の圧力は、二流体スプレーノズル１０との水頭差分を勘案した上で、二流体スプレーノズル１０内の圧力がたとえば−１００ｍＡｑとなるように調整されている。
【００３０】
溶液タンク２０に貯留される原料溶液２４は、たとえば、０．９ｍｏｌ／ＬのＳＮＣｌ４・５Ｈ２Ｏと０．３ｍｏｌのＮＨ４Ｆとを溶質として含み、３０ｖｏｌ％のＨＣｌと２．５ｖｏｌ％のメタノールとを溶媒として含む。
【００３１】
溶液タンク２０に貯留された原料溶液２４は、圧力差を利用して、配管チューブ２２を通して二流体スプレーノズル１０に供給される。配管チューブ２２は、フッ素樹脂（ＰＦＡ：Polyfluoro  Alkoxy  Resin）製のチューブから構成されるとよい。
【００３２】
（噴霧エア供給装置３０）
噴霧エア供給装置３０は、噴霧エア３４を生成するとともに、その噴霧エアを配管チューブ３３内に送り込む。配管チューブ３３は、噴霧エア供給装置３０と噴霧エア流量調整装置４０とを接続している。噴霧エア供給装置３０からの噴霧エア３４は、配管チューブ３３、噴霧エア流量調整装置４０、および配管チューブ３２を通して二流体スプレーノズル１０に供給される。
【００３３】
噴霧エア流量調整装置４０と噴霧エア供給装置３０との間の配管チューブ３３、および、二流体スプレーノズル１０と噴霧エア流量調整装置４０との間の配管チューブ３２は、ウレタン製のチューブからそれぞれ構成されるとよい。
【００３４】
（噴霧エア流量調整装置４０）
噴霧エア流量調整装置４０は、噴霧エア供給装置３０と二流体スプレーノズル１０との間に配置される。噴霧エア流量調整装置４０は、二流体スプレーノズル１０の先端部１２から噴出されるミスト５０の量が一定の値となるように、二流体スプレーノズル１０に供給される噴霧エアの流量を所定の値に調整する。
【００３５】
図２を参照して、噴霧エア流量調整装置４０は、たとえば、レギュレーター等の圧力調整器４２と、噴霧エアの流量を確認するための流量計４４とから構成される。圧力調整器４２としては、たとえば、ＣＫＤ株式会社製の小形レギュレーターＲＢ５００シリーズを用いることができる。流量計４４としては、たとえば、ＣＫＤ株式会社製の小型流量センサーＦＳＭ２シリーズを用いることができる。噴霧エアの流量を調整する手段としては、圧力調整器４２の代わりに、ニードルバルブなどの流量調整器などが用いられてもよい。
【００３６】
図３を参照して、噴霧エア流量調整装置４５のように、圧力調整器４２と流量計４４との間には、制御ユニット４６が設けられてもよい。噴霧エア流量調整装置４５は、噴霧エア流量調整装置４０の変形例である。噴霧エアの流量を確認するための流量計４４から、噴霧エアの流量値が制御ユニット４６に出力される。
【００３７】
制御ユニット４６は、入力された噴霧エアの流量値と、あらかじめ設定された所望の噴霧エアの流量値とを比較する。制御ユニット４６は、比較した値の間にずれが生じていた場合、噴霧エアの流量値が所望の値に近づくように圧力調整器４２を制御する。圧力調整器４２は、制御ユニット４６からの制御信号を受けて、噴霧エアの流量が所定の値となるように噴霧エアの圧力を調整する。
【００３８】
図４は、原料溶液の噴霧量と、噴霧エアの圧力（供給圧力）および噴霧エアの流量との関係の一例を示す図である。図４においては、原料溶液として水が用いられており、原料溶液の供給圧力が−１００ｍｍＡｑに設定されている場合の上記関係が示されている。
【００３９】
原料溶液の噴霧量と、噴霧エアの圧力（供給圧力）および噴霧エアの流量との関係は、原料溶液の種類および原料溶液の供給圧力によって変動する。図４に示す場合においては、噴霧エアの圧力が約０．２ＭＰａ以上になると、噴霧エアの圧力が上昇するにつれて原料溶液の噴霧量が低下する傾向にあることが分かる。さらに、噴霧エアの圧力と噴霧エアの流量とは比例関係にあり、噴霧エアの圧力が上昇するにつれて噴霧エアの流量は増加する傾向にあることがわかる。
【００４０】
図１を再び参照して、上述のとおり、被処理基板６０は、保持部材６２（相対移動手段）上に載置される。保持部材６２は、図示しない加熱手段を備える。スプレー熱分解法においては、上述のとおり、あらかじめ加熱された被処理基板６０上に原料溶液２４からなるミスト５０が吹き付けられる。溶質の熱分解および化学反応によって、被処理基板６０上に薄膜が成膜される。
【００４１】
本実施の形態の成膜装置１００および成膜装置１００を用いた成膜方法においては、噴霧エア供給装置３０と二流体スプレーノズル１０との間に噴霧エア流量調整装置４０が配置される。噴霧エア流量調整装置４０は、二流体スプレーノズル１０の先端部１２から噴出されるミスト５０の量が一定の値となるように、二流体スプレーノズル１０に供給される噴霧エアの流量を所定の値に調整する。これにより、二流体スプレーノズル１０の内部に流路抵抗が変化するような事象（腐食性流体による管壁の磨耗または溶質の析出による管内の目詰まりなど）が生じた場合であっても、成膜レートに変動を生じさせることなく、均一性の高い成膜処理を行なうことが可能となる。
【００４２】
（実験例）
図５〜図８を参照して、本実施の形態に関する実験例について説明する。この実験例においては、被処理基板６０として、約４ｍｍの厚さを有し、６００ｍｍ×６００ｍｍに形成された切片基板（高透過ガラス）を準備した。この被処理基板６０の表面には、下地膜としてＳｉＯ２が成膜されている。被処理基板６０を保持部材６２上に載置した後、保持部材６２に内蔵された加熱手段によって、被処理基板６０の温度が５５０℃となるように被処理基板６０を加熱した。
【００４３】
十分に加熱された被処理基板６０に対して、二流体スプレーノズル１０を用いて原料溶液２４からなるミスト５０を吹き付けることによって成膜処理を行なった。この成膜処理によって、被処理基板６０の表面にはＳｎＯ２が成膜された。この実験例の成膜処理時においては、保持部材６２（相対移動手段）による被処理基板６０の移動を行わずに、被処理基板６０を二流体スプレーノズル１０に対向する保持部材６２（ホットプレート）の上に固定し、原料溶液２４からなるミスト５０の吹き付けを行った。
【００４４】
この実験例の成膜処理に用いられた噴霧エア流量調整装置４０は、図２を参照して説明した場合と同様に、ＣＫＤ株式会社製の小形レギュレーターＲＢ５００シリーズの圧力調整器４２と、ＣＫＤ株式会社製の小型流量センサーＦＳＭ２シリーズの流量計４４とから構成される。この実験例の成膜処理に用いられた二流体スプレーノズル１０は、株式会社いけうち社製のＢＩＭＶ８００２Ｓから構成される。
【００４５】
図５は、この実験例の成膜処理に用いた被処理基板６０を示す平面図である。図５を参照して、この実験例の成膜処理に用いた二流体スプレーノズル１０のミスト噴霧量の分布としては、その分布の外縁が図５中の点線ＲＲで示されるような楕円形状に形成され、全体的なミスト噴霧量としてはこの楕円形の中心に噴霧量のピークを有する略山形状の分布を形成する。
【００４６】
被処理基板６０に対してＳｎＯ２の成膜処理を行なった後、図５中の矢印ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３によって示される各領域における成膜膜厚（ＳｎＯ２の膜厚）を、ＢｒｉｇｈｔＶｉｅｗ社製のＩｎｓｉｇｈｔ  Ｍ５を計測装置として使用して光学干渉法に基づいて計測した。
【００４７】
図５中の矢印ＡＲ１のＹ方向における座標位置は、基準位置として、Ｙ＝０（ゼロ）である。図５中の矢印ＡＲ２に示されるＹ方向の座標位置は、基準位置０に対して＋４０ｍｍだけＹ方向にずれているものであり、Ｙ＝４０（ｍｍ）である。図５中の矢印ＡＲ３に示されるＹ方向の座標位置は、基準位置０に対して−４０ｍｍだけＹ方向にずれているものであり、Ｙ＝−４０（ｍｍ）である。
【００４８】
図５中の矢印ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３によって示される各領域における成膜膜厚（ＳｎＯ２の膜厚）の計測結果は、図６〜図８に示される。図６〜図８においては、二流体スプレーノズル１０の直下に位置する被処理基板６０の表面位置が、基準位置（Ｘ＝０）として示されている。
【００４９】
成膜膜厚（ＳｎＯ２の膜厚）の計測に使用した計測ポイントとしては、Ｘ方向に沿って２０ｍｍの間隔で規定した。成膜膜厚（ＳｎＯ２の膜厚）を、Ｘ方向（楕円の長軸方向）に沿って延在する矢印ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３に示される各領域において、−３００ｍｍ〜＋３００ｍｍの範囲で上記の計測装置を用いて計測し、２０ｍｍ間隔で規定される上記の各計測ポイントにおける計測結果をプロットした。
【００５０】
図６は、未使用（新品）の状態にあった二流体スプレーノズル１０を使用して被処理基板６０に成膜処理を行なった際の計測結果を示している。
【００５１】
図６に示す計測結果を得るための成膜処理が行なわれる際、噴霧エア流量調整装置４０が設けられている部分においては、噴霧エア３４の圧力が０．３ＭＰａであり、噴霧エア３４の流量が１９．９ＳＬＭであることが確認された。
【００５２】
図７は、既に何回かの原料溶液２４の噴霧実績を有する二流体スプレーノズル１０を使用して、被処理基板６０に成膜処理を行なった際の計測結果を示している。
【００５３】
この図７に示す場合に用いられる二流体スプレーノズル１０としては、腐食性流体による管壁の磨耗または溶質の析出による管内の目詰まりなどが生じており、二流体スプレーノズル１０の内部の流路抵抗は、二流体スプレーノズル１０の新品時のものに対して変化している（流路抵抗としては増大している）ものである。
【００５４】
図７に示す計測結果を得るための成膜処理が行なわれる際、噴霧エア流量調整装置４０が設けられている部分においては、噴霧エア３４の圧力が０．３ＭＰａに設定されているものの、噴霧エア３４の流量が１７．６ＳＬＭに減少していることが確認された。その他の成膜条件および計測条件は、図６に示す場合と図７に示す場合とで互いに同様である。
【００５５】
図８は、図７に示す計測結果を得る際に使用したものと略同一の二流体スプレーノズル１０（既に何回かの原料溶液２４の噴霧実績を有するもの）を使用して、被処理基板６０に成膜処理を行なった際の計測結果を示している。
【００５６】
図８に示す計測結果を得るための成膜処理を行なう際には、噴霧エア流量調整装置４０が設けられている部分において、噴霧エア３４の圧力が０．３６ＭＰａであり、噴霧エア３４の流量が２０ＳＬＭとなるように噴霧エア流量調整装置４０を駆動した。この場合の噴霧エア３４の流量は、未使用（新品）の状態にあった二流体スプレーノズル１０を使用して被処理基板６０に成膜処理を行なった際の値（図６に示す場合）と略同一であり、噴霧エア３４の圧力は、大きくなっている。その他の成膜条件および計測条件は、図６に示す場合と図８に示す場合とで互いに同様である。
【００５７】
（図６〜図８の比較）
図６および図７を比較すると、図７に示される計測結果としては、図６に示される計測結果に比べて被処理基板６０の中心（Ｘ＝０）付近の膜厚が厚くなっていることがわかる。
【００５８】
図７に示される計測結果は、二流体スプレーノズル１０の内部に設けられたミスト流路内に目詰まり等が発生し、二流体スプレーノズル１０の内部の流路抵抗が増大している状態で行なわれた成膜処理に基づくものである。
【００５９】
したがって、図７に示される計測結果を得る成膜処理の際には、二流体スプレーノズル１０の先端部１２おける噴霧エア３４の圧力が減小していることにより噴霧エア３４の流量も減少し、結果としてミスト噴霧量が増加したことがわかる。このことは、図４に示す特性図からも読み取れるものである。
【００６０】
図６〜図８を比較すると、図８に示される計測結果は、図７に示される計測結果に比べて被処理基板６０の中心（Ｘ＝０）付近の膜厚が薄くなっており、図７に示される計測結果に比べて図６に示される計測結果に近い値となっていることがわかる。
【００６１】
図８に示される計測結果は、二流体スプレーノズル１０の内部に設けられたミスト流路内に目詰まり等が発生し、二流体スプレーノズル１０の内部の流路抵抗が増大しているものの、二流体スプレーノズル１０の先端部１２から噴出されるミスト５０の量が一定の値となるように噴霧エア流量調整装置４０によって二流体スプレーノズル１０に供給される噴霧エアの流量が所定の値に調整された状態で行なわれた成膜処理に基づくものである。
【００６２】
したがって、図８に示される計測結果を得る成膜処理の際には、二流体スプレーノズル１０の先端部１２おける噴霧エア３４の圧力の減小が抑制されていることにより噴霧エア３４の流量の減少も抑制され、結果として、ミスト噴霧量としても、図６に示す場合と同様な値に維持された状態で成膜処理が行なわれていたことがわかる。
【００６３】
したがって、噴霧エア流量調整装置４０が二流体スプレーノズル１０の先端部１２から噴出されるミスト５０の量が一定の値となるように二流体スプレーノズル１０に供給される噴霧エアの流量を所定の値に調整することにより、二流体スプレーノズル１０の内部に流路抵抗が変化するような事象（腐食性流体による管壁の磨耗または溶質の析出による管内の目詰まりなど）が生じた場合であっても、成膜レートに変動を生じさせることなく、均一性の高い成膜処理を行なうことが可能となることがわかる。
【００６４】
実施の形態１および実施の形態１に基づく実験例においては、保持部材６２（相対移動手段）が二流体スプレーノズル１０と被処理基板６０とを相対的に移動させないという態様に基づいて説明した。これに対して、保持部材６２（相対移動手段）が二流体スプレーノズル１０と被処理基板６０とを相対的に移動させる場合（いわゆるインライン型の成膜装置）であっても、上記同様の作用および効果を得ることが可能である。
【００６５】
実施の形態１および実施の形態１に基づく実験例においては、１つの被処理基板６０に対する成膜処理のために、１つの二流体スプレーノズル１０が用いられ、この１つの二流体スプレーノズル１０に対して１つの噴霧エア流量調整装置４０が用いられるという態様に基づいて説明した。これに対して、１つの被処理基板６０に対する成膜処理のために、複数の二流体スプレーノズル１０が用いられてもよい。
【００６６】
この場合、複数の二流体スプレーノズル１０の各々に対して一対一の対応関係となるように複数の噴霧エア流量調整装置４０が複数の二流体スプレーノズル１０にそれぞれ設けられるとよい。複数の二流体スプレーノズル１０に対して被処理基板６０が相対的に移動される場合であっても、複数の二流体スプレーノズル１０に対して被処理基板６０が相対的に移動されない場合であっても、上記同様の作用および効果を得ることが可能である。
【００６７】
複数の二流体スプレーノズル１０の各々に対して一対一の対応関係となるように複数の噴霧エア流量調整装置４０が複数の二流体スプレーノズル１０にそれぞれ設けられることによって、個々の二流体スプレーノズル１０の内部流路の流路抵抗が経時的に変化した場合でも、適宜それぞれの噴霧エア３４の流量を制御することができるため、成膜レートに変動を生じさせることなく、均一性の高い成膜処理を効果的に行なうことが可能となる。
【００６８】
［実施の形態２］
図９を参照して、本実施の形態における成膜装置２００および成膜装置２００を用いた成膜方法について説明する。図９は、成膜装置２００を模式的に示す平面図である。
【００６９】
成膜装置２００においては、複数の（ここでは、例示として８つの）二流体スプレーノズル１０Ａ〜１０Ｈが用いられる。二流体スプレーノズル１０Ａ〜１０Ｈと対向するように、相対移動手段６４が設けられる。相対移動手段６４は、被処理基板６０を加熱するため、図示しない加熱手段を備える。また、相対移動手段６４は、その表面に載置された被処理基板６０を、二流体スプレーノズル１０Ａ〜１０Ｈに対して相対移動方向ＡＲ６０に沿って移動させる。
【００７０】
相対移動手段６４としては、ホットプレートをモータースライダー上に設置したものから構成されてもよく、ベルト式マッフル炉の天井の一部をくり抜いて二流体スプレーノズル１０Ａ〜１０Ｈのユニットを挿入したものから構成されてもよい。相対移動手段６４としては、周囲の環境および成膜頻度などに応じて、最適な装置構成が適宜選択されるとよい。
【００７１】
二流体スプレーノズル１０Ａ〜１０Ｈの各々には、上述の実施の形態１と同様に、原料溶液２４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）から供給された駆動用エアによる、加圧、または大気解放によって駆動制御され、開閉動作をすることができる。
【００７２】
開閉弁が駆動用エア供給手段からの駆動用エアにより駆動制御されることによって、二流体スプレーノズル１０Ａ〜１０Ｈは、被処理基板６０が二流体スプレーノズル１０Ａ〜１０Ｈの各々の直下を通過するタイミングに合わせて、ミスト５０（図１参照）の噴霧を開始したり、ミスト化されたミスト５０（図１参照）の噴霧を停止したりすることができる。
【００７３】
二流体スプレーノズル１０Ａ〜１０Ｈは、上述の実施の形態１と同様に、溶液タンク２０および噴霧エア供給装置３０にそれぞれ接続される。二流体スプレーノズル１０Ａ〜１０Ｈの各々と噴霧エア供給装置３０との間には、噴霧エア流量調整装置４０Ａ〜４０Ｈがそれぞれ設けられる。
【００７４】
成膜装置２００に用いられる二流体スプレーノズル１０Ａ〜１０Ｈも、使用回数が増えるにつれて、内部の流路抵抗が変化する（流路抵抗としては増大する）。噴霧エア流量調整装置４０Ａ〜４０Ｈは、二流体スプレーノズル１０Ａ〜１０Ｈの各々の先端部から噴出されるミスト５０（図１参照）の量が一定の値となるように、二流体スプレーノズル１０Ａ〜１０Ｈに供給される噴霧エアの流量を所定の値にそれぞれ調整する。
【００７５】
上述の実施の形態１の場合と同様に、噴霧エア流量調整装置４０Ａ〜４０Ｈによる噴霧エア３４の調整によって、二流体スプレーノズル１０Ａ〜１０Ｈの内部に流路抵抗が変化するような事象（腐食性流体による管壁の磨耗または溶質の析出による管内の目詰まりなど）が生じた場合であっても、成膜レートに変動を生じさせることなく、均一性の高い成膜処理を行なうことが可能となる。
【００７６】
噴霧エア流量調整装置４０Ａ〜４０Ｈとしては、上述の噴霧エア流量調整装置４０（図２参照）と同様に構成されてもよく、上述の噴霧エア流量調整装置４５（図３参照）と同様に構成されてもよい。いずれの場合であっても、上記同様の作用および効果を得ることが可能である。
【００７７】
［実施の形態３］
図１０を参照して、本実施の形態における成膜装置３００および成膜装置３００を用いた成膜方法について説明する。図１０は、成膜装置３００を模式的に示す平面図である。
【００７８】
成膜装置３００においても、複数の（ここでは、例示として８つの）二流体スプレーノズル１０Ａ〜１０Ｈが用いられる。二流体スプレーノズル１０Ａ〜１０Ｈと対向するように、相対移動手段６４が設けられる。相対移動手段６４は、被処理基板６０を加熱するため、図示しない加熱手段を備える。また、相対移動手段６４は、その表面に載置された被処理基板６０を、二流体スプレーノズル１０Ａ〜１０Ｈに対して相対移動方向ＡＲ６０に沿って移動させる。
【００７９】
相対移動手段６４としては、ホットプレートをモータースライダー上に設置したものから構成されてもよく、ベルト式マッフル炉の天井の一部をくり抜いて二流体スプレーノズル１０Ａ〜１０Ｈのユニットを挿入したものから構成されてもよい。相対移動手段６４としては、周囲の環境および成膜頻度などに応じて、最適な装置構成が適宜選択されるとよい。
【００８０】
二流体スプレーノズル１０Ａ〜１０Ｈの各々には、上述の実施の形態１と同様に、原料溶液２４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）から供給された駆動用エアによる、加圧、または大気解放によって駆動制御され、開閉動作をすることができる。
【００８１】
開閉弁が駆動用エア供給手段からの駆動用エアにより駆動制御されることによって、二流体スプレーノズル１０Ａ〜１０Ｈは、被処理基板６０が二流体スプレーノズル１０Ａ〜１０Ｈの各々の直下を通過するタイミングに合わせて、ミスト５０（図１参照）の噴霧を開始したり、ミスト化されたミスト５０（図１参照）の噴霧を停止したりすることができる。
【００８２】
二流体スプレーノズル１０Ａ〜１０Ｈは、上述の実施の形態１と同様に、溶液タンク２０および噴霧エア供給装置３０にそれぞれ接続される。本実施の形態においては、二流体スプレーノズル１０Ａ，１０Ｅと噴霧エア供給装置３０との間に噴霧エア流量調整装置４０Ａが設けられ、二流体スプレーノズル１０Ｂ，１０Ｆと噴霧エア供給装置３０との間に噴霧エア流量調整装置４０Ｂが設けられ、二流体スプレーノズル１０Ｃ，１０Ｇと噴霧エア供給装置３０との間に噴霧エア流量調整装置４０Ｃが設けられ、二流体スプレーノズル１０Ｄ，１０Ｈと噴霧エア供給装置３０との間に噴霧エア流量調整装置４０Ｄが設けられる。
【００８３】
一組のユニットとして構成される二流体スプレーノズル１０Ａ，１０Ｅ、一組のユニットとして構成される二流体スプレーノズル１０Ｂ，１０Ｆ、一組のユニットとして構成される二流体スプレーノズル１０Ｃ，１０Ｇ、および、一組のユニットとして構成される二流体スプレーノズル１０Ｄ，１０Ｈは、それぞれ、被処理基板６０の相対移動方向ＡＲ６０に沿って並ぶように配置されている。
【００８４】
噴霧エア流量調整装置４０Ａは、二流体スプレーノズル１０Ａ，１０Ｅの各々の先端部から噴出されるミスト５０（図１参照）の量が一定の値となるように、二流体スプレーノズル１０Ａ，１０Ｅに供給される噴霧エアの総流量（合計値）を所定の値にそれぞれ調整する。同様に、噴霧エア流量調整装置４０Ｂは、二流体スプレーノズル１０Ｂ，１０Ｆの各々の先端部から噴出されるミスト５０（図１参照）の量が一定の値となるように、二流体スプレーノズル１０Ｂ，１０Ｆに供給される噴霧エアの総流量（合計値）を所定の値にそれぞれ調整する。
【００８５】
噴霧エア流量調整装置４０Ｃは、二流体スプレーノズル１０Ｃ，１０Ｇの各々の先端部から噴出されるミスト５０（図１参照）の量が一定の値となるように、二流体スプレーノズル１０Ｃ，１０Ｇに供給される噴霧エアの総流量（合計値）を所定の値にそれぞれ調整する。同様に、噴霧エア流量調整装置４０Ｄは、二流体スプレーノズル１０Ｄ，１０Ｈの各々の先端部から噴出されるミスト５０（図１参照）の量が一定の値となるように、二流体スプレーノズル１０Ｄ，１０Ｈに供給される噴霧エアの総流量（合計値）を所定の値にそれぞれ調整する。
【００８６】
上述の実施の形態１，２の場合と同様に、噴霧エア流量調整装置４０Ａ〜４０Ｄによる噴霧エア３４の調整によって、二流体スプレーノズル１０Ａ〜１０Ｈの内部に流路抵抗が変化するような事象（腐食性流体による管壁の磨耗または溶質の析出による管内の目詰まりなど）が生じた場合であっても、成膜レートに変動を生じさせることなく、均一性の高い成膜処理を行なうことが可能となる。特に、本実施の形態における噴霧エア流量調整装置４０Ａ〜４０Ｄによれば、被処理基板６０の相対移動方向ＡＲ６０に沿って並ぶ複数の（ここでは、例示として２つの）二流体スプレーノズルに対して供給される噴霧エアの総流量（合計値）を所定の値（一定の値）にそれぞれ調整することが可能となる。
【００８７】
被処理基板６０の相対移動方向ＡＲ６０に沿って並ぶ複数の（ここでは、例示として２つの）二流体スプレーノズルに対して供給される噴霧エアの総流量（合計値）を所定の値（一定の値）にそれぞれ調整することが可能であれば、相対移動方向ＡＲ６０に垂直な方向に並ぶそれぞれの列の積算の成膜レートは均一に保たれ、最終的には均一な成膜レートを被処理基板６０の面内で保つことができるようになる。噴霧エア３４の流量を複数のノズルの総量として管理することが可能になるため、上述の実施の形態２の成膜装置２００に比べて、供給する噴霧エア３４の圧力を低く抑えることが可能にもなる。
【００８８】
噴霧エア流量調整装置４０Ａ〜４０Ｄとしては、上述の噴霧エア流量調整装置４０（図２参照）と同様に構成されてもよく、上述の噴霧エア流量調整装置４５（図３参照）と同様に構成されてもよい。いずれの場合であっても、上記同様の作用および効果を得ることが可能である。
【００８９】
以上、本発明に基づいた各実施の形態および実験例について説明したが、今回開示された各実施の形態および実験例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】
【００９０】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈ  二流体スプレーノズル、１２  先端部、２０  溶液タンク（溶液供給手段）、２２，３２，３３  配管チューブ、２４  原料溶液、３０  噴霧エア供給装置（エア供給手段）、３４  噴霧エア、４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ，４０Ｅ，４０Ｆ，４０Ｇ，４０Ｈ，４５  噴霧エア流量調整装置、４２  圧力調整器、４４  流量計、４６  制御ユニット、５０  ミスト、６０  被処理基板、６２  保持部材、６４  相対移動手段、１００，２００，３００  成膜装置、ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３  矢印、ＡＲ６０  相対移動方向。
【図１】
2013112828.tif 000003
【図２】
2013112828.tif 000004
【図３】
2013112828.tif 000005
【図４】
2013112828.tif 000006
【図５】
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【図６】
2013112828.tif 000008
【図７】
2013112828.tif 000009
【図８】
2013112828.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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