JPH07278817A - 薄膜製造装置 - Google Patents

薄膜製造装置

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JPH07278817A
JPH07278817A JP10231294A JP10231294A JPH07278817A JP H07278817 A JPH07278817 A JP H07278817A JP 10231294 A JP10231294 A JP 10231294A JP 10231294 A JP10231294 A JP 10231294A JP H07278817 A JPH07278817 A JP H07278817A
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JP
Japan
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raw material
thin film
film
gas
vaporized
Prior art date
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Withdrawn
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JP10231294A
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English (en)
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Takanori Nakamura
孝則 中村
Akira Ando
陽 安藤
Yutaka Takeshima
裕 竹島
Kunisaburo Tomono
国三郎 伴野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/448Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
    • C23C16/4486Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by producing an aerosol and subsequent evaporation of the droplets or particles

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 膜の組成制御を容易に行うことが可能である
とともに、短時間に効率よく成膜を行うことが可能な薄
膜製造装置を提供する。 【構成】 超音波霧化器1により原料液体または原料を
含む溶液を霧化させ、これを気化器2において気化させ
た後、成膜室3に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、薄膜製造装置に関
し、詳しくは、小型コンデンサや圧電素子、光学素子な
どに用いられる複数の構成元素からなる機能性セラミッ
ク薄膜を製造するための薄膜製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、電子部品の小型化にともない、各
種電子回路に必須の回路素子を小型化することが必要に
なり、これにともなって、コンデンサや圧電素子、光学
素子などを構成する材料の薄膜化が強く望まれるように
なっている。
【0003】従来、このような薄膜を形成する方法とし
ては、真空蒸着法やスパッタ法などの物理気相成長法
(PVD)、あるいは光CVD法やMOCVD法などの
化学気相成長法(CVD)などが開発され、実用化され
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、PVD法の
一種であるスパッタ法は、あらかじめ所望の組成に調整
されたターゲットを用いることから、組成制御性には優
れているが、大面積上への成膜(析出、堆積)が困難で
あり、さらに、成膜速度が遅いという問題点がある。
【0005】また、MOCVD法は、大面積上への膜形
成が可能で、成膜速度が大きいという特徴を有している
が、多成分系の膜を形成する場合においては、組成制御
が容易ではなく、所望の組成を有する薄膜を形成するこ
とが困難であるという問題点がある。
【0006】この発明は、上記問題点を解決するもので
あり、膜の組成制御を容易に行うことが可能で、しかも
成膜速度の大きい薄膜製造装置を提供することを目的と
する。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明の薄膜製造装置
は、多成分系の薄膜を製造するための装置であって、原
料液体または原料を含む溶液を霧化させる超音波霧化器
と、霧化した原料液体または原料を含む溶液を気化させ
る気化器と、前記気化器により気化させた原料を含有す
る気体から膜成分を基体上に析出、堆積させる反応器と
を具備することを特徴としている。
【0008】また、上記超音波霧化器を、薄膜の構成元
素の種類の数より1以上少ない数だけ具備することを特
徴としている。
【0009】
【作用】この発明の薄膜製造装置においては、超音波霧
化器により、原料液体(膜を構成する元素を含む液体化
合物など)または原料を含む溶液(膜を構成する元素を
含む化合物の溶液など)が霧化された後、気化器におい
て気化される。そして、反応器において、前記気化され
た原料を含む気体から膜成分が基体上に析出し、堆積す
ることにより所定の組成を有する薄膜が基体上に形成さ
れる。
【0010】すなわち、この発明の薄膜製造装置を用い
ると、所望の組成に調整した原料液体または原料を含む
溶液を強制的に霧化した後、気化器において気化させる
ことが可能になるため、原料を迅速かつ確実に気化させ
て、短時間に効率よく、組成が一定で所望の膜厚を有す
る薄膜を形成することができるようになる。
【0011】さらに、上記超音波霧化器を、薄膜の構成
元素の種類の数より1以上少ない数だけ設置した場合に
は、例えば、膜を構成する物質が酸化物で、酸素が酸素
ガス供給ラインから供給される場合、酸素以外の膜を構
成する元素を含む原料を、それぞれの超音波霧化器に供
給して霧化させた後、気化器で気化させて反応器に供給
することにより、各成分の供給量をそれぞれ制御して任
意の組成比の膜を容易に製造することが可能になる。
【0012】
【実施例】以下、この発明の実施例を示してその特徴と
するところをさらに詳しく説明する。
【0013】図1は、この発明の一実施例にかかる薄膜
製造装置の構成を示す図である。この薄膜製造装置は、
原料液体(膜を構成する元素を含む液体化合物など)ま
たは原料を含む溶液(膜を構成する元素を含む化合物の
溶液など)を霧化させる超音波霧化器1と、超音波霧化
器1により霧化された原料液体または原料を含む溶液を
気化させる気化器2と、気化器2で気化された原料を含
む気体から膜組成を基体(この実施例では基板)18上
に析出、堆積させる反応器(成膜室)3を備えている。
【0014】なお、超音波霧化器1は圧電素子の振動を
利用した超音波発生装置15を備えている。また、霧化
された原料液体または原料を含む溶液を気化器2に供給
するための管19には霧化原料導入バルブ17が配設さ
れている。さらに、超音波霧化器1には、キャリアガス
であるArガスを供給する管20が接続されており、こ
の管20には、マスフローコントローラ5、キャリアガ
ス導入バルブ16が配設されている。
【0015】さらに、気化原料をキャリアガスとともに
気化器2から反応器3に供給する原料ガス導入管13に
は、原料ガス導入バルブ11が配設されている。
【0016】また、反応器3には、酸素ガスを供給する
ための酸素ガス導入管12が接続されており、この酸素
ガス導入管12にはマスフローコントローラ4、酸素ガ
ス導入バルブ10が配設されている。
【0017】そして、上記の気化原料を含むキャリアガ
ス(原料ガス)と酸素ガスは、反応器3内に挿入、配設
された原料ガス供給ノズル6において混合された後、反
応器3に供給される。
【0018】さらに、反応器3内には、基板18を加熱
するための基板ヒータ8が配設されている。なお、原料
ガス供給ノズル6は、着脱式になっており、形成する膜
のパターンに応じて所望の形状のものと取り替えること
ができるように構成されている。
【0019】また、反応器3は、ロータリーポンプ9に
より吸引して内部を減圧にできるとともに、圧力調整バ
ルブ7を用いて内部を所望の圧力に調整できるように構
成されている。
【0020】次に、上記のように構成された薄膜製造装
置を用いて薄膜を形成する方法について説明する。
【0021】まず、原料(例えば、チタン酸鉛(PbT
iO3)の薄膜を製造する場合においては、Ti原料で
あるチタンイソプロポキシドとPb原料であるPb(D
PM)2などのβ−ジケトン錯体を含む化合物溶液)を
超音波霧化器1に入れ、超音波発生装置15を作動させ
て超音波を発生させることにより、超音波霧化器1の内
部の化合物溶液が霧化される。そして、霧化された化合
物溶液(霧化原料)が、マスフローコントローラ5によ
り所望の流量に調整されたキャリアガス(Arガス)に
よって気化器2に導入される。
【0022】気化器2は、ヒータ(図示せず)により霧
化原料を気化させるのに必要な温度にまで加熱されてお
り、導入された霧化原料は気化器2内で気化する。な
お、気化器2内の圧力は、原料ガス導入バルブ11によ
り調整される。
【0023】そして、気化器2内で気化した気化原料を
含むキャリアガスは、気化原料が分解せず、かつ凝縮し
ない程度の温度に加熱された原料ガス導入管13を経て
ガス混合器14に導入される。
【0024】一方、気化原料を酸化させるための酸素ガ
スは、マスフローコントローラ4により所望の流量に調
整され、加熱された酸素ガス導入バルブ10及び酸素ガ
ス導入管12を経て原料ガス供給ノズル6に導入され
る。なお、原料ガス供給ノズル6は、気化原料が分解せ
ず、かつ凝縮しない程度の温度に加熱されている。
【0025】ガス混合器14内に導入された原料ガス
は、原料ガス供給ノズル6を経て反応器3内に導入さ
れ、基板ヒータ8により加熱された基板18上に供給さ
れることにより、基板18上に所望の組成の薄膜が形成
される。
【0026】なお、上記実施例の薄膜製造装置におい
て、原料溶液(化合物溶液)の霧化量を調整する方法と
しては、例えばキャリアガスの流量で調整する方法及び
超音波のパワーを変化させる方法などがある。そして、
これらの方法は単独で用いてもよくまた組み合わせて用
いてもよい。
【0027】また、霧(霧化原料)の粒径の調整は、超
音波発生装置の周波数を変化させて圧電素子の振動周波
数を変化させることにより行うことができる。
【0028】また、上記実施例では、原料として化合物
溶液を用い、これを超音波霧化器で霧化させた場合につ
いて説明したが、原料は化合物溶液に限られるものでは
なく、チタンイソプロポキシドや四エチル鉛などの液体
物質をそのまま用いることも可能である。
【0029】なお、上記実施例では、一つの超音波霧化
器1を備えた薄膜製造装置について説明したが、複数の
超音波霧化器を設けることも可能であり、薄膜の構成元
素の種類の数より1以上少ない数だけ超音波霧化器を設
置した場合には、例えば、膜を構成する物質が酸化物
で、酸素が酸素ガス供給ラインから供給される場合、酸
素以外の膜を構成する元素を含む原料を、それぞれの超
音波霧化器に供給して霧化させた後、気化器で気化させ
て反応器に供給することにより、各成分の供給量をそれ
ぞれ制御して任意の組成比の膜を容易に製造することが
可能になる。
【0030】なお、この発明は、上記実施例に限定され
るものではなく、成膜時の基体の温度や反応圧力などの
成膜条件、形成される膜の組成、使用する原料の種類、
膜が形成される基体及び形成される膜の具体的形状など
に関し発明の要旨の範囲内において、種々の応用、変形
を加えることが可能である。
【0031】
【発明の効果】上述のように、この発明の薄膜製造装置
を用いることにより、所望の組成に調整した原料液体ま
たは原料を含む溶液を強制的に霧化した後、気化器にお
いて気化させることができるので、短時間に効率よく、
組成が一定で所望の膜厚を有する薄膜を基体上に形成す
ることができる。
【0032】さらに、上記超音波霧化器を、薄膜の構成
元素の種類の数より1以上少ない数だけ設置した場合に
は、例えば、膜を構成する物質が酸化物で、酸素が酸素
ガス供給ラインから供給される場合、酸素以外の膜を構
成する元素を含む原料を、それぞれの超音波霧化器に供
給して霧化させた後、気化器で気化させて反応器に供給
することにより、各成分の供給量をそれぞれ制御して任
意の組成比の膜を容易に形成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例にかかる薄膜製造装置の構
成を示す図である。
【符号の説明】
1 超音波霧化器 2 気化器 3 反応器(成膜室) 8 基板ヒータ 14 ガス混合器 15 超音波発生装置 18 基板(基体)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伴野 国三郎 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多成分系の薄膜を製造するための装置で
    あって、 原料液体または原料を含む溶液を霧化させる超音波霧化
    器と、 霧化した原料液体または原料を含む溶液を気化させる気
    化器と、 前記気化器により気化させた原料を含有する気体から膜
    成分を基体上に析出、堆積させる反応器とを具備するこ
    とを特徴とする薄膜製造装置。
  2. 【請求項2】 上記超音波霧化器を、薄膜の構成元素の
    種類の数より1以上少ない数だけ具備することを特徴と
    する請求項1記載の薄膜製造装置。
JP10231294A 1994-04-14 1994-04-14 薄膜製造装置 Withdrawn JPH07278817A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007046155A (ja) * 2005-07-14 2007-02-22 Noda Screen:Kk 成膜方法、および装置
WO2013038484A1 (ja) * 2011-09-13 2013-03-21 東芝三菱電機産業システム株式会社 酸化膜成膜方法および酸化膜成膜装置

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