WO2014068778A1 - 成膜装置 - Google Patents

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WO2014068778A1
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solution
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spray
port
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English (en)
French (fr)
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白幡　孝洋
容征 織田
孝浩 平松
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Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
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Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
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    • B05B7/0861—Spray pistols; Apparatus for discharge with separate outlet orifices, e.g. to form parallel jets, i.e. the axis of the jets being parallel, to form intersecting jets, i.e. the axis of the jets converging but not necessarily intersecting at a point to form intersecting jets with one single jet constituted by a liquid or a mixture containing a liquid and several gas jets

Definitions

  • the present invention relates to a film forming apparatus for forming a film on a substrate.
  • spray method and “mist method” exist as methods for forming a film on a substrate.
  • spray method droplets of about 10 ⁇ m to 100 ⁇ m are ejected onto the substrate.
  • mist method a mist of about several ⁇ m is sprayed on the substrate.
  • the solution is made into a fine mist of about several ⁇ m by an ultrasonic vibrator or the like, and the mist solution is passed through a long pipe to the reaction chamber (or spray port) in which the substrate is placed. ).
  • Patent Document 1 exists as a prior document relating to the “spray method”. Further, for example, Patent Document 2 exists as a prior document relating to the “mist method”.
  • the gas that collides with the solution usually requires a large pressure and flow rate. For this reason, the initial velocity of the droplet increases, and the droplet still collides with the substrate being heated. Since the diameter of the droplet is as large as about 100 ⁇ m to several tens of ⁇ m, it cannot receive the thermal energy necessary for the chemical reaction. Therefore, the “spray method” has a problem that the film quality of the film formed on the substrate deteriorates.
  • the mist solution transported by the carrier gas is supplied to the heated substrate. For this reason, since the initial velocity of the mist is small and the solvent evaporates in the vicinity of the substrate surface, the film quality of the film formed on the substrate is improved in the “mist method”.
  • the “mist method” requires a large mechanism for misting the solution. Therefore, the film forming apparatus to which the “mist method” is applied has a problem of increasing the size of the entire apparatus.
  • the misted solution in a film forming apparatus to which the “mist method” is applied, it is necessary to transport the misted solution to a reaction chamber (or spraying port) where a substrate is placed via a long pipe. Therefore, the misted solution easily aggregates in the pipe. Therefore, the “mist method” has a problem that it is difficult to efficiently use a material (solution) for film formation.
  • mist having a non-uniform concentration is conveyed to the substrate due to aggregation of the solution in the pipe. Therefore, it is necessary to provide a mechanism for rectifying the mist in the mist supply section near the substrate. Therefore, in the film forming apparatus to which the “mist method” is applied, there are problems that the mist supply unit is increased in size and weight and is difficult to maintain.
  • the present invention provides a film forming apparatus that can form a film with good film quality on a substrate, can effectively use the solution for the film forming process, and can reduce the size of the entire apparatus.
  • the purpose is to provide.
  • a film forming apparatus is a film forming apparatus for forming a film on a substrate, the spray nozzle for injecting a droplet solution, and the spray nozzle
  • a first chamber capable of containing the dropletized solution jetted from, a first gas supply port for jetting a gas that collides against the solution existing in the first chamber, The second chamber adjacent to the first chamber, and a wall surface existing between the first chamber and the second chamber, and the jet injected from the first gas supply port
  • the solution that has been made mist by receiving the gas collision faces the through hole that leads from the first chamber to the second chamber, and the substrate disposed outside the second chamber.
  • Spraying the solution disposed on the second chamber and misted on the substrate And a spray nozzle to perform is equipped.
  • a film forming apparatus includes a spray nozzle that ejects a dropletized solution, a first chamber that can store the dropletized solution ejected from the spray nozzle, A first gas supply port for injecting a gas to collide with the solution existing in the first chamber; a second chamber adjacent to the first chamber; the first chamber; and the second chamber.
  • the solution which is drilled in a wall surface existing between the first chamber and the mist by receiving the collision of the gas injected from the first gas supply port is transferred from the first chamber to the second chamber.
  • a through-hole leading to the chamber and the second chamber disposed on the second chamber so as to face the substrate disposed outside the second chamber; A spray port for spraying.
  • the dropletized solution ejected by the spray nozzle is misted in the first chamber by collision with the gas ejected from the first gas supply port. be able to. Therefore, the spray-like solution can be misted without directly contacting the substrate, and the mist-like solution is sprayed on the substrate, so that a CVD-like film can be formed in the atmosphere. Become. Therefore, in the film formation apparatus, a film with good film quality can be formed over the substrate.
  • the spray-like solution is misted in the first chamber near the spray port for the solution substrate. Therefore, the transport distance of the mist-like solution can be made extremely shorter than the film forming apparatus employing the conventional “mist method” technique. Therefore, aggregation during the movement of the mist-like solution can be suppressed.
  • a solution can be utilized effectively for a film-forming process, and the solution with the density
  • the film forming apparatus according to the present invention after spraying a spray-like solution, the gas is collided to make the solution mist. That is, in the film forming apparatus according to the present invention, the configuration for mist formation of the solution is extremely simple, and an ultrasonic vibrator or the like is not necessary. Therefore, in the film forming apparatus according to the present invention, the entire apparatus can be reduced in size. Further, due to the simple configuration, the film forming apparatus according to the present invention also improves maintainability.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing the configuration of the first chamber 2 and the components connected to the first chamber 2.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing the configuration of the second chamber 4 and the components connected to the second chamber 4.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing the configuration of a third chamber 12 and components connected to the third chamber 12.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing a configuration of a fourth chamber 8 and constituent members connected to the fourth chamber 8. It is an expanded sectional view for demonstrating the washing
  • the present invention relates to a film forming apparatus for forming a film on a substrate in the atmosphere.
  • a substrate is placed in an open space in the atmosphere, and the solution spray structure shown in FIG. 1 is positioned in an open space above the substrate.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a main part of the film forming apparatus according to the present embodiment (more specifically, the vicinity of a solution spraying part for spraying a solution onto a substrate).
  • FIG. 1 illustrates the XYZ directions.
  • 2 is a plan view showing the configuration shown in FIG. 1 as viewed from above in FIG.
  • FIG. 2 illustrates the XY direction.
  • illustration of the constituent members 16, 17, 60 is omitted for simplification of the drawing.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing the configuration of the first chamber 2 and the components 1 and 3 connected to the first chamber 2 shown in FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing the configuration of the second chamber 4 and the component member 6 connected to the second chamber 4 shown in FIG.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing the configuration of the third chamber 12 and the constituent member 14 connected to the third chamber 12 shown in FIG.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing the configuration of the fourth chamber 8 and the component member 7 connected to the fourth chamber 8 shown in FIG.
  • the solution spray section is composed of four chambers 2, 4, 8, and 12, and the chambers 2, 4, 8, and 12 are partitioned by wall surfaces. That is, as shown in the configuration example of FIG. 1, each of the chambers 2, 4, 8, and 12 is surrounded by a wall surface so that an accommodation space is formed.
  • the first chamber 2 is adjacent to the second chamber 4 in the X direction (right direction in FIG. 1).
  • the second chamber 4 is adjacent to the third chamber 12 in the X direction (right direction in FIG. 1). That is, in the X direction, the first chamber 2, the second chamber 4, and the third chamber 12 are adjacent to each other in that order.
  • the first chamber 2 is adjacent to the fourth chamber 8 in the ⁇ Z direction (downward in FIG. 1).
  • the first chamber 2 has a rectangular plan view shape extending in the Y direction. As shown in FIGS. 1 and 3, the first chamber 2 is surrounded by a wall surface so that an accommodation space is formed. That is, a closed space is formed in the first chamber 2 by arranging wall surfaces on the top, bottom, left, and right of the first chamber 2.
  • the wall of the first chamber 2 adjacent to the second chamber 4 has a through hole 5 connecting the first chamber 2 and the second chamber 4. Is drilled.
  • the number of the through holes 5 may be one or plural.
  • the opening shape of the through-hole 5 can employ
  • a spray nozzle 1 for injecting the dropletized solution is provided.
  • a solution formed into droplets by the “spray method” is ejected from the ejection port 1 a of the spray nozzle 1. That is, droplets having a size of about several tens of ⁇ m are ejected from the spray nozzle 1.
  • the spray nozzle 1 for example, the above-described two-fluid spray nozzle can be employed.
  • the solution contains a raw material material for a film formed on the substrate 50.
  • a switching valve 16 is disposed in the middle of the spray nozzle 1, and a cleaning liquid supply nozzle 17 is connected to the switching valve 16.
  • a cleaning liquid for cleaning the inside of the spray nozzle 1 is ejected from the cleaning liquid supply port of the cleaning liquid supply nozzle 17.
  • a plurality of holes are formed in the wall surface on the upper surface side of the first chamber 2, and the tip of the spray nozzle 1 (the portion of the spray nozzle 1 downstream from the switching valve 16) is inserted into the hole. ing.
  • a plurality of spray nozzles 1 may be connected to the upper surface of the first chamber 2 (in the configuration example of FIG. 2, the spray nozzles 1 are arranged along the Y direction).
  • the spray nozzles 1 may be connected to the upper surface of the first chamber 2. Further, in a state where the spray nozzle 1 is connected to the first chamber 2, a hole formed in the upper surface of the first chamber 2 (an insertion hole for the spray nozzle 1) is ensured to be sealed.
  • the tip of the spray nozzle 1 penetrates the wall surface on the upper surface side of the first chamber 2, and the injection port 1 a of the spray nozzle 1 exists in the first chamber 2.
  • the droplet-formed (several tens of ⁇ m) solution is sprayed from the spray port 1 a of the spray nozzle 1 into the first chamber 2, and the sprayed solution enters the first chamber 2. Be contained.
  • a plurality of first gas supply nozzles 3 are provided. Gas is ejected from the first gas supply port 3 a of the first gas supply nozzle 3.
  • a plurality of holes are formed in the left wall surface of the first chamber 2, and the tip of the first gas supply nozzle 3 is inserted into the hole.
  • a plurality of first gas supply nozzles 3 may be connected to the side surface of the first chamber 2 (in the configuration example of FIG. 2, along the Y direction).
  • the first gas supply nozzles 3 are arranged at a predetermined interval), and one first gas supply nozzle 3 may be connected to the side surface of the first chamber 2. .
  • the gas ejected from the first gas supply port 3a of the first gas supply nozzle 3 collides with the dropletized solution existing in the first chamber 2.
  • the first gas supply port 3a may be directed toward the solution sprayed from the spray nozzle 1 so that the solution sprayed from the spray nozzle 1 and the gas sprayed from the first gas supply nozzle 3 collide with each other. desirable.
  • the solution in a droplet state is misted. That is, a mist-like solution having a size of about several ⁇ m is generated in the first chamber 2 by the collision.
  • a through-hole 5 communicating with the second chamber 4 is formed on the right side surface of the first chamber 2.
  • the mist solution is guided to the through hole 5 by riding on the gas ejected from the first gas supply nozzle 3. That is, it is desirable that the through hole 5 is disposed on an extension line in the injection direction of the gas injected from the first gas supply nozzle 3.
  • a temperature adjusting unit 15 capable of adjusting the temperature is disposed in the wall surface on the upper surface side of the first chamber 2.
  • the temperature adjusting unit 15 is disposed near the tip of the spray nozzle 1 and can set the tip to a predetermined temperature.
  • the second chamber 4 has a rectangular plan view shape extending in the Y direction in the same manner as the first chamber 2 (in the configuration example of FIG. 2, Y of the first chamber 2 is The dimension in the direction and the dimension in the Y direction of the second chamber 4 are the same, and the end portions are aligned).
  • the second chamber 4 is surrounded by a wall surface except for the lower surface so that an accommodation space is formed. That is, by arranging the wall surfaces on the upper and left sides of the second chamber 4, a closed space other than the lower surface is formed in the second chamber 4.
  • An opened spraying port 10 is formed on the lower surface of the second chamber 4.
  • the spray port 10 faces the main surface of the substrate 50 placed on the substrate platform 60 outside the second chamber 4 with a predetermined distance (see FIG. 1). Therefore, the misted solution is sprayed from the spray port 10 onto the main surface of the substrate 50.
  • the spray port 10 is a rectangular opening (slit shape) extending in the Y direction.
  • the wall of the second chamber 4 adjacent to the first chamber 2 is provided with a through hole 5 that connects the first chamber 2 and the second chamber 4. ing.
  • a plurality of second gas supply nozzles 6 are provided. Gas is injected from the second gas supply port 6 a of the second gas supply nozzle 6.
  • a plurality of holes are formed in the wall surface on the upper surface side of the second chamber 4, and the tip of the second gas supply nozzle 6 is inserted into the hole.
  • a plurality of second gas supply nozzles 6 may be connected to the upper surface of the second chamber 4 (in the configuration example of FIG. 2, along the Y direction).
  • the second gas supply nozzles 6 are arranged in a line at a predetermined interval), and one second gas supply nozzle 6 may be connected to the upper surface of the second chamber 4. .
  • a hole an insertion hole for the second gas supply nozzle 6 drilled in the upper surface of the second chamber 4 is A sealed state is secured.
  • the mist solution in the first chamber 2 is carried into the second chamber 4 and stored. And the gas injected from the said 2nd gas supply port 6a guides the mist-ized solution accommodated in the 2nd chamber 2 to the spraying port 10 side.
  • the third chamber 12 has a rectangular plan view shape extending in the Y direction, like the first chamber 2 and the second chamber 4 (in the configuration example of FIG. 2,
  • the dimension of the one chamber 2 in the Y direction, the dimension of the second chamber 4 in the Y direction, and the dimension of the third chamber 12 in the Y direction are the same, and the ends are aligned in each).
  • the third chamber 12 is surrounded by a wall surface except the lower surface so that an accommodation space is formed. That is, by arranging the wall surfaces on the upper and left sides of the third chamber 12, a closed space is formed in the third chamber 12 except for the lower surface.
  • An open exhaust port 11 is formed on the lower surface of the third chamber 12.
  • the exhaust port 11 faces the main surface of the substrate 50 placed on the substrate platform 60 outside the third chamber 12 with a predetermined distance (see FIG. 1). Therefore, the unreacted liquid or gas existing above the substrate 50 is sucked from the exhaust port 11.
  • the exhaust port 11 is a rectangular opening (slit shape) extending in the Y direction. As shown in FIG. 1, the exhaust port 11 is adjacent to the right side of the spray port 10, and the height position of the spray port 10 and the height position of the exhaust port 11 are the same.
  • a plurality of exhaust nozzles 14 are provided.
  • a suction force works from the exhaust hole 14a of the exhaust nozzle 14.
  • a plurality of holes are formed in the wall surface on the upper surface side of the third chamber 12, and the tip of the exhaust nozzle 14 is inserted into the hole.
  • a plurality of exhaust nozzles 14 may be connected to the upper surface of the third chamber 12 (in the configuration example of FIG. 2, the exhaust nozzles 14 extend along the Y direction).
  • the exhaust nozzles 14 may be connected to the upper surface of the third chamber 12.
  • a hole formed in the upper surface of the third chamber 12 is sealed.
  • a partition plate 13 extending obliquely upward is disposed in the third chamber 12.
  • One end of the partition plate 13 is connected to one side surface of the third chamber 12, but the other end of the partition plate 13 is not connected to the other side surface of the third chamber 12.
  • the gas / liquid existing above the substrate 50 is sucked up from the exhaust port 11 by the suction force from the exhaust nozzle 14. Due to the presence of the partition plate 13, the gas / liquid or the like sucked from the exhaust port 11 existing above the partition plate 13 in the third chamber 12 is prevented from falling to the exhaust port 11 side.
  • the fourth chamber 8 is disposed on the lower surface side of the first chamber 2 and has a rectangular plan view shape extending in the Y direction (as in the first chamber 2).
  • the dimension in the Y direction and the dimension in the Y direction of the fourth chamber 8 are the same, and the end portions are aligned).
  • the fourth chamber 8 is surrounded by a wall surface so that an accommodation space is formed. That is, a closed space is formed in the fourth chamber 8 by arranging the wall surfaces on the top, bottom, left, and right of the fourth chamber 8.
  • a third gas supply port 9 is formed in the lower wall surface of the fourth chamber 8.
  • the third gas supply port 9 faces the main surface of the substrate 50 placed on the substrate platform 60 outside the fourth chamber 8 with a predetermined distance (see FIG. 1). Therefore, gas is ejected from the third gas supply port 9 toward the upper side of the substrate 50.
  • the third gas supply port 9 is a rectangular opening (slit shape) extending in the Y direction. As shown in FIG. 1, the third gas supply port 9 is adjacent to the left side of the spray port 10, and the height position of the spray port 10 and the height position of the third gas supply port 9 are the same. is there.
  • a plurality of third gas supply nozzles 7 are provided. A gas is ejected from the ejection port 7 a of the third gas supply nozzle 9 into the fourth chamber 8.
  • a plurality of holes are formed in the side wall of the fourth chamber 8, and the tip of the third gas supply nozzle 7 is inserted through the hole.
  • a plurality of third gas supply nozzles 7 may be connected to the side surface of the fourth chamber 8 (in the configuration example of FIG. 2, along the Y direction).
  • the third gas supply nozzles 7 may be connected to the side surface of the fourth chamber 8.
  • the third gas supply nozzles 7 may be connected to the side surface of the fourth chamber 8. Further, in a state where the third gas supply nozzle 7 is connected to the fourth chamber 8, a hole (an insertion hole for the third gas supply nozzle 7) drilled in the side surface of the fourth chamber 8 is A sealed state is secured.
  • the gas injected from the third gas supply nozzle 7 is accommodated in the fourth chamber 8, and the third gas supply port 9 drilled in the fourth chamber 8 passes through the upper surface of the substrate 50. Is injected.
  • the film forming apparatus is provided with a substrate mounting portion 60 on which the substrate 50 is mounted.
  • the substrate placement unit 60 moves in the left-right direction (X direction) in FIG. 1 with the substrate 50 placed (if it is a movement in the horizontal direction). That is, the substrate 50 moves in the horizontal direction by the above movement of the substrate platform 60 while the solution mist in the vertical direction is sprayed from the spray port 10 onto the substrate 50.
  • a heater is disposed in the substrate platform 60. Therefore, the substrate 50 placed on the substrate platform 60 is heated to a predetermined temperature (film formation temperature) by the heater.
  • the substrate 50 is placed on the substrate platform 60. And the board
  • a spray-like solution (droplet solution) is ejected from the spray nozzle 1 into the first chamber 2.
  • the switching valve 16 is switched in one direction, and the cleaning liquid supply port of the cleaning liquid supply nozzle 17 is closed. Therefore, only the solution flows through the liquid passage in the spray nozzle 1. From the first gas supply port 3 a, gas is ejected to the spray-like solution existing in the first chamber 2.
  • the mist-like solution rides on the gas ejected from the first gas supply port 3 a and is guided into the second chamber 4 through the through hole 5.
  • the mist solution rides on the gas ejected from the second gas supply port 6 a and is guided in the direction of the ejection port 10.
  • a mist-like solution is sprayed from the spray port 10 onto the upper surface of the substrate 50.
  • the gas is ejected from the third gas supply port 9 toward the upper surface of the substrate 50.
  • the gas ejected from the third gas supply port 9 is supplied from the third gas supply nozzle 7 into the fourth chamber 8. Due to the ejection of gas from the third gas supply port 9, it is possible to prevent the solution sprayed from the spray port 10 from leaking to the left side from the third gas supply port 9. That is, the gas from the third gas supply port 9 functions as a “screen” for the solution sprayed from the spray port 10.
  • the flow from the third gas supply port 9 toward the exhaust port 11 is generated by the suction force from the exhaust port 11. Therefore, the gas injected from the third gas supply port 9 generates a flow that moves toward the exhaust port 11 on the upper surface side of the substrate 50.
  • the substrate platform 60 While performing the spraying of the solution from the spraying port 10, the suction from the exhaust port 11, and the ejection of the gas from the third gas supply port 9 as described above, the substrate platform 60 is moved in the X direction. As a result, the solution sprayed from the spray port 10 reacts with the atmosphere, and a uniform film is formed over the entire upper surface of the heated substrate 50.
  • the solution ejected from the spray nozzle 1 is arbitrarily selected according to the film to be formed.
  • any gas can be selected from the nozzles 3, 6 and 7 to be ejected.
  • an inert gas is sprayed from the first gas supply port 3a and the second gas supply port 6a, and the third gas.
  • an oxidizing agent for example, a fluid containing water, oxygen, ozone, or the like
  • an inert gas is sprayed from the first gas supply port 3a, and oxidation is performed from the second gas supply port 6a.
  • An agent for example, oxygen or ozone
  • air may be injected from the third gas supply port 9.
  • the film forming apparatus includes the first chamber 2 that can store the dropletized solution ejected from the spray nozzle 1. And the 1st gas supply port 3a which injects the gas made to collide with the solution which exists in the 1st chamber 2 and the 2nd chamber 4 adjacent to the 1st chamber 2 are provided.
  • the wall surface existing between the first chamber 2 and the second chamber 4 is provided with a through hole 5 through which the mist solution flows. Then, the film forming apparatus is disposed with respect to the second chamber 4 so as to face the substrate 50 disposed outside the second chamber 4, and the mist solution of the substrate 50 is formed.
  • a spraying port 10 for spraying is provided.
  • the dropletized solution ejected by the spray nozzle 1 is misted in the first chamber 2 by collision with the gas ejected from the first gas supply port 3a. can do. Therefore, the spray-like solution can be made into a mist without directly contacting the substrate 50, and the mist-like solution is sprayed on the substrate 50, so that a CVD-like film formation can be performed in the atmosphere. It becomes possible. Therefore, the film forming apparatus can form a film with good film quality on the substrate 50.
  • the spray solution is misted in the first chamber 2 in the vicinity of the spray port 10 for the solution substrate 50. Therefore, the transport distance of the mist-like solution can be made extremely shorter than the film forming apparatus employing the conventional “mist method” technique. Therefore, aggregation during the movement of the mist-like solution can be suppressed.
  • the solution can be effectively used for the film forming process, and the solution having a stable concentration can be sprayed on the substrate 50.
  • the film forming apparatus according to the present invention after spraying a spray-like solution, the gas is collided to make the solution mist. That is, in the film forming apparatus according to the present invention, the configuration for mist formation of the solution is extremely simple, and an ultrasonic vibrator or the like is not necessary. Therefore, in the film forming apparatus according to the present invention, the entire apparatus can be reduced in size. Further, due to the simple configuration, the film forming apparatus according to the present invention also improves maintainability.
  • the film forming apparatus according to the present invention can have both the improvement in film quality obtained by the mist method and the simple structure and high maintainability obtained by the spray method.
  • the first chamber 2 can also prevent a large solution of liquid droplets ejected from the spray nozzle 1 from being scattered around.
  • the second chamber 4 can also prevent the mist-like solution from being scattered around.
  • the fourth chamber 8 can prevent the gas from being scattered around.
  • the third chamber 12 enables exhaust processing in which liquid and gas are concentrated.
  • the film forming apparatus further includes a second gas supply port 6 a for injecting a gas that guides the mist solution existing in the second chamber 4 to the spray port 10. Therefore, it is possible to generate a flow for supplying the mist solution to the substrate 50 side.
  • the film forming apparatus further includes an exhaust port 11 disposed adjacent to the spray port 10. Accordingly, a flow from the spray port 10 toward the exhaust port 11 occurs. Therefore, the mist-like solution sprayed from the spray port 10 generates a flow that moves toward the exhaust port 11 on the upper surface side of the substrate 50.
  • the film forming apparatus further includes a third gas supply port 9 that is disposed adjacent to the spray port 10 and injects a gas. It is possible to prevent the solution sprayed from the spray port 10 from leaking to the left side from the third gas supply port 9.
  • each of the spray port 10, the exhaust port 11, and the third gas supply port 9 has a slit shape extending in the Y direction. Therefore, the mist-like solution accommodated in the second chamber 4 can be uniformly sprayed from the spray port 10, and the gas accommodated in the fourth chamber 8 can be uniformly sprayed from the third gas supply port 9.
  • the exhaust from the exhaust port 11 is also uniformly performed along the Y direction.
  • the spray nozzle 1 is disposed so as to penetrate the upper wall surface of the first chamber 2.
  • the temperature adjustment part 15 is arrange
  • the vicinity of the injection port 1a of the spray nozzle 1 can be maintained at a predetermined temperature. Therefore, aggregation of the solution in the vicinity of the injection port 1a of the spray nozzle 1 can be prevented, and the spray nozzle 1 can be prevented from being clogged.
  • the film forming apparatus further includes a substrate mounting portion 60 that moves in the horizontal direction. Therefore, it is possible to form a film on the substrate 50 having a large area while fixing the constituent members on the solution spray side.
  • the heater is arrange
  • a moving mechanism for moving the structure composed of the spray nozzle 1, the switching valve 16 and the cleaning liquid supply nozzle 17 in the vertical and horizontal directions. Then, when cleaning the spray nozzle 1, the following operation is performed.
  • the above structure is moved upward in FIG. 1 by the moving mechanism, and the tip of the spray nozzle 1 is pulled out from the upper wall surface of the first chamber 2. And the said structure is moved to the horizontal direction etc. by the said moving mechanism. Thereby, as shown in FIG. 7, the front-end
  • the switching valve 16 is switched to the other direction, the cleaning liquid supply port of the cleaning liquid supply nozzle 17 is opened, and the fluid path of the spray nozzle 1 is closed on the upstream side of the switching valve 16. As a result, a situation is formed in which the cleaning liquid supply port that supplies the cleaning liquid to the fluid passage in the spray nozzle 1 is connected.
  • the cleaning liquid When the cleaning liquid is supplied to the cleaning liquid supply nozzle 17, the cleaning liquid flows from the cleaning liquid supply port to the fluid passage in the spray nozzle 1, and thereby contamination caused by the solution in the fluid passage in the spray nozzle 1 can be cleaned. .
  • the cleaning liquid output from the spray port 1 a of the spray nozzle 1 is stored in the container 30.
  • the structure is moved by the moving mechanism, and the spray nozzle 1 is perforated on the upper wall surface of the first chamber 2 as shown in FIG. Insert through the provided hole. Then, only the cleaning liquid supply port of the cleaning liquid supply nozzle 17 that switches the switching valve 16 in one direction is closed, and a fluid path in which only the solution flows is formed in the spray nozzle 1.
  • the spray nozzle 1 contaminated by the film forming process can be appropriately cleaned by the moving mechanism and the cleaning mechanism.
  • the solution spray structure shown in FIG. 1 is arranged in an open space in the atmosphere, and the space between the solution spray structure and the substrate 50 is further moved by the horizontal movement of the substrate platform 60. Does not become a closed space.
  • the presence of the exhaust port 11 generates a constant airflow in the space between the solution spray structure and the substrate 50 (that is, in an open space).
  • the space between the solution spray structure and the substrate 50 is open, maintenance of the portion of the solution spray structure that faces the substrate 50 is easy. Furthermore, the gas which guides the mist-ized solution from the 2nd chamber 4 to the spraying port 10 (namely, board

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Abstract

　本発明は、基板上に膜質の良い膜を成膜することができ、溶液を成膜処理に有効に利用することができ、装置全体の小型化を図ることができる成膜装置を提供する。そこで、本発明に係る成膜装置では、スプレーノズル（１）、第一の室（２）、第一のガス供給口（３ａ）、第二の室（４）、貫通孔（５）および噴霧口（１０）を備えている。スプレーノズル（１）から噴射される液滴化された溶液は、第一の室（２）に収容され、第一のガス供給口（３ａ）からの気体により、第一の室内（２）内において溶液はミスト化される。ミスト化された溶液は、貫通孔（５）を通って第一の室（２）から第二の室（４）に移動し、第二の室（４）に設けられた噴霧口（１０）から、基板（５０）に向けて噴霧される。

Description

成膜装置
　本発明は、基板に対して膜を成膜する成膜装置に関するものである。
　基板に対して膜を成膜する方法として、従来、「スプレー法」と「ミスト法」とが存在する。ここで、「スプレー法」では、１０μｍ～１００μｍ程度の液滴を、基板に対して噴射する。これに対して、「ミスト法」では、数μｍ程度のミストを、基板に対して噴霧する。
　また、「スプレー法」では、溶液に気体を衝突させることにより、当該溶液を数十μｍ程度の大きさに液滴化する、二流体スプレーノズルを使用することが一般的である。他方、「ミスト法」では、超音波振動子等により、溶液を数μｍ程度の微細なミスト化し、長い配管を通して当該ミスト化された溶液を、基板が載置されている反応室（または噴霧口）まで搬送する。
　なお、「スプレー法」に関する先行文献として、たとえば特許文献１が存在する。また、「ミスト法」に関する先行文献として、たとえば特許文献２が存在する。
特開２００７－１４４２９７号公報 特開２００５－３０７２３８号公報
　ところが、「スプレー法」では、溶液に衝突させる気体は、通常、大きな圧力および流量が必要である。このため、液滴の初速度が大きくなり、当該液滴のまま加熱中の基板に衝突する。当該液滴の径は、１００μｍ～数十μｍ程度と大きいので、化学反応に必要な熱エネルギーを受け取ることができない。よって、「スプレー法」では、基板に成膜される膜の膜質が劣化するという問題がある。
　他方、「ミスト法」では、数μｍ程度にミスト化された溶液が基板に噴霧されるので、「スプレー法」が有する上記問題は発生しない。つまり、「ミスト法」では、キャリアガスで搬送されたミスト化された溶液が、加熱された基板に供給される。このため、ミストの初速度が小さく、基板表面付近にて溶媒が蒸発するので、「ミスト法」では、基板に成膜される膜の膜質が向上する。
　しかしながら、「ミスト法」では、溶液をミスト化させるための大きな機構を設ける必要がある。したがって、「ミスト法」が適用された成膜装置は、装置全体の大型化という問題を有する。
　また、「ミスト法」が適用された成膜装置では、ミスト化された溶液を、長い配管を介して、基板が載置されている反応室（または噴霧口）まで搬送する必要がある。したがって、当該配管内において、ミスト化した溶液が凝集しやすくなる。よって、「ミスト法」では、材料（溶液）を効率的に成膜処理に利用することが困難である、という問題が生じる。
　さらに、上記配管内における溶液の凝集により、濃度が不均一なミストが基板へと搬送される。したがって、ミストを整流する機構を基板近傍のミスト供給部に設けることが、必要である。よって、「ミスト法」が適用された成膜装置では、ミスト供給部が大型化・重量化し、メンテナンスが困難である、という各問題も有する。
　そこで、本発明は、基板上に膜質の良い膜を成膜することができ、溶液を成膜処理に有効に利用することができ、装置全体の小型化を図ることができる、成膜装置を提供することを目的とする。
　上記の目的を達成するために、本発明に係る成膜装置は、基板に対して膜を成膜する成膜装置であって、液滴化された溶液を噴射するスプレーノズルと、前記スプレーノズルから噴射される液滴化された前記溶液を収容することが可能な第一の室と、前記第一の室内に存する前記溶液に対して衝突させる気体を噴射する第一のガス供給口と、前記第一の室に隣接している第二の室と、前記第一の室と前記第二の室との間に存する壁面に穿設され、前記第一のガス供給口から噴射された前記気体の衝突を受けることによりミスト化された前記溶液を、前記第一の室から前記第二の室に導く貫通孔と、前記第二の室の外側に配置された前記基板に面するように、前記第二の室に対して配設され、前記基板に対してミスト化された前記溶液の噴霧を行う噴霧口とを、備えている。
　本発明に係る成膜装置は、液滴化された溶液を噴射するスプレーノズルと、前記スプレーノズルから噴射される液滴化された前記溶液を収容することが可能な第一の室と、前記第一の室内に存する前記溶液に対して衝突させる気体を噴射する第一のガス供給口と、前記第一の室に隣接している第二の室と、前記第一の室と前記第二の室との間に存する壁面に穿設され、前記第一のガス供給口から噴射された前記気体の衝突を受けることによりミスト化された前記溶液を、前記第一の室から前記第二の室に導く貫通孔と、前記第二の室の外側に配置された前記基板に面するように、前記第二の室に対して配設され、前記基板に対してミスト化された前記溶液の噴霧を行う噴霧口とを、備えている。
　このように、本発明に係る成膜装置では、スプレーノズルにより噴射された液滴化した溶液を、第一のガス供給口から噴出された気体との衝突により、第一の室内においてミスト化することができる。よって、スプレー状の溶液が、基板に直接接触することもなく、溶液のミスト化が可能となり、当該ミスト状の溶液が基板に噴霧されるので、大気中において、ＣＶＤライクな成膜が可能となる。よって、当該成膜装置では、基板上に膜質の良い膜を成膜することができる。
　さらに、本発明に係る成膜装置では、溶液の基板に対する噴霧口付近である第一の室において、スプレー状の溶液をミスト化させている。よって、ミスト状の溶液の搬送距離が、従来の「ミスト法」技術が採用された成膜装置より、極端に短くできる。よって、ミスト状の溶液の移動途中において凝集することを抑制できる。これにより、本発明に係る成膜装置では、溶液を成膜処理に有効に利用することができ、基板に対して濃度が安定した溶液を噴霧させることができる。
　さらに、本発明に係る成膜装置では、スプレー状の溶液を噴出した後に、気体を衝突させることにより、溶液のミスト化を施している。つまり、本発明に係る成膜装置では、溶液のミスト化のための構成は極めて簡易であり、超音波振動子等も不要である。よって、本発明に係る成膜装置では、装置全体の小型化を図ることができる。また、当該簡易構成に起因して、本発明に係る成膜装置ではメンテナンス性も向上する。
　この発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
本実施の形態に係る成膜装置の要部部分の構成を示す断面図である。 本実施の形態に係る成膜装置の要部部分の構成を、上方向から見た様子を示す平面図である。 第一の室２および当該第一の室２に接続される構成部材の構成を示す拡大断面図である。 第二の室４および当該第二の室４に接続される構成部材の構成を示す拡大断面図である。 第三の室１２および当該第三の室１２に接続される構成部材の構成を示す拡大断面図である。 第四の室８および当該第四の室８に接続される構成部材の構成を示す拡大断面図である。 洗浄液を利用した、スプレーノズル１の洗浄処理を説明するための拡大断面図である。
　本発明は、大気中において、基板に対して膜を成膜する成膜装置に関するものである。大気中の開放的な空間に基板が配置され、当該基板の上方の開放的な空間に、図１に示す溶液噴霧構成体を位置させる。以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
　＜実施の形態＞
　図１は、本実施の形態に係る成膜装置の要部部分（より具体的には、基板に溶液を噴霧する溶液噴霧部付近）の構成を示す断面図である。ここで、図１には、Ｘ－Ｙ－Ｚ方向を図示している。また、図２は、図１に示した構成を、図１の上方向から見た構成を示す平面図である。ここで、図２には、Ｘ－Ｙ方向を図示している。また、図２では、図面簡略化のために、各構成部材１６，１７，６０の図示を省略している。
　また、図３は、図１で示した、第一の室２および当該第一の室２に接続される構成部材１，３等の構成を示す拡大断面図である。また、図４は、図１で示した、第二の室４および当該第二の室４に接続される構成部材６の構成を示す拡大断面図である。また、図５は、図１で示した、第三の室１２および当該第三の室１２に接続される構成部材１４の構成を示す拡大断面図である。さらに、図６は、図１で示した、第四の室８および当該第四の室８に接続される構成部材７の構成を示す拡大断面図である。
　以下、図１～６を用いて、本実施の形態に係る成膜装置の構成について、詳細に説明する。
　図１に示すように、上記溶液噴霧部は、４つの室２，４，８，１２から構成されており、各室２，４，８，１２は、壁面により仕切られている。つまり、図１の構成例に示すように、各室２，４，８，１２は、収容空間が形成されるように、周りが壁面により囲繞されている。
　図１の構成例では、第一の室２は、Ｘ方向（図１の右方向）において、第二の室４に隣接している。また、第二の室４は、Ｘ方向（図１に右方向）において、第三の室１２に隣接している。つまり、Ｘ方向において、第一の室２、第二の室４および第三の室１２は、当該順に隣接している。他方、第一の室２は、－Ｚ方向（図１の下方向）において、第四の室８に隣接している。
　まず、図１，２，３を参照して、第一の室２を含む構成について説明する。
　図２に示すように、第一の室２は、Ｙ方向に延設した長方形の平面視形状を有する。図１，３に示すように、第一の室２には、収容空間が形成されるように、周囲が壁面により囲まれている。つまり、第一の室２の上下左右において壁面を配置することにより、第一の室２には、閉じた空間が形成されている。
　ここで、図１，３に示すように、第二の室４と隣接している第一の室２の壁面には、第一の室２と第二の室４とを繋ぐ、貫通孔５が穿設されている。当該貫通孔５は、一つであっても、複数であっても良い。また、貫通孔５の開口形状も任意のものが採用でき、一例として、Ｙ方向に延設した長方形（スリット状）であっても良い。
　図１，３に示すように、液滴化された溶液を噴射するスプレーノズル１が配設されている。ここで、スプレーノズル１の噴射口１ａからは、「スプレー法」により液滴化された溶液が噴射される。つまり、スプレーノズル１からは、数十μｍ程度の大きさの液滴が噴射される。なお、スプレーノズル１として、たとえば、上述した二流体スプレーノズルを採用することができる。なお、当該溶液には、基板５０に成膜される膜の原材材料が含まれている。
　ここで、図１，３の構成例では、スプレーノズル１の途中の経路には、切替バルブ１６が配設されており、当該切替バルブ１６には、洗浄液供給ノズル１７が接続されている。洗浄液供給ノズル１７の洗浄液供給口からは、スプレーノズル１内を洗浄する洗浄液が噴射される。
　切替バルブ１６を一方の方向に切替えると、洗浄液供給ノズル１７の洗浄液供給口のみが閉じられ、スプレーノズル１内には、溶液だけが流れる。これに対して、切替バルブ１６を他方の方向に切替えると、洗浄液供給ノズル１７の洗浄液供給口は開かれ、切替バルブ１６の上流側においてスプレーノズル１の流体経路が閉じられる。よって、この場合には、切替バルブ１６の下流側のスプレーノズル１内には、洗浄液供給ノズル１７の洗浄液供給口から噴射された洗浄液だけが流れる。
　第一の室２の上面側の壁面には、複数の穴が穿設されており、当該穴に、スプレーノズル１の先端部（切替バルブ１６より下流側のスプレーノズル１の部分）が挿通されている。ここで、図２に例示するように、第一の室２の上面に対して複数のスプレーノズル１が接続されていても良く（図２の構成例では、Ｙ方向に沿って、スプレーノズル１同士が所定の間隔をおいて一列に並んでいる）、第一の室２の上面に対して一本のスプレーノズル１が接続されていても良い。また、スプレーノズル１が第一の室２に接続されている状態において、第一の室２の上面に穿設された穴（スプレーノズル１の挿通孔）は、密封状態が確保されている。
　スプレーノズル１の先端部は第一の室２の上面側の壁面を貫通しており、スプレーノズル１の噴射口１ａは第一の室２内に存する。スプレーノズル１の噴射口１ａから第一の室２内に向けて、液滴化（数十μｍの大きさ）された溶液は噴射され、当該噴射された溶液は、第一の室２内に収容される。
　図１，２，３に示すように、第一のガス供給ノズル３が複数配設されている。当該第一のガス供給ノズル３の第一のガス供給口３ａからは、気体が噴射される。
　第一の室２の左側の壁面には、複数の穴が穿設されており、当該穴に、第一のガス供給ノズル３の先端部が挿通されている。ここで、図２に例示するように、第一の室２の側面に対して複数の第一のガス供給ノズル３が接続されていても良く（図２の構成例では、Ｙ方向に沿って、第一のガス供給ノズル３同士が所定の間隔をおいて配設されている）、第一の室２の側面に対して一本の第一のガス供給ノズル３が接続されていても良い。
　ここで、第一のガス供給ノズル３の第一のガス供給口３ａから噴射される気体は、第一の室２内に存する液滴化した溶液と衝突する。スプレーノズル１から噴射された溶液と第一のガス供給ノズル３から噴射した気体とが衝突するように、第一のガス供給口３ａを、スプレーノズル１から噴射された溶液の方向に向けることが望ましい。
　なお、第一のガス供給ノズル３が第一の室２に接続されている状態において、第一の室２の側面に穿設された穴（第一のガス供給ノズル３の挿通孔）は、密封状態が確保されている。
　スプレーノズル１から噴射された溶液と第一のガス供給ノズル３から噴射した気体とが衝突することにより、液滴化状態の溶液は、ミスト化される。つまり、当該衝突により、第一の室２内において、数μｍ程度の大きさ霧状の溶液が生成される。
　上述したように、第一の室２の右側の側面には、第二の室４に通じる貫通孔５が穿設されている。ここで、上記ミスト化した溶液が、第一のガス供給ノズル３から噴射される気体に乗って、当該貫通孔５に導かれることが望ましい。つまり、第一のガス供給ノズル３から噴射される気体の噴射方向の延長線上に、貫通孔５が配設されていることが望ましい。
　また、図１，３に示すように、第一の室２の上面側の壁面内には、温度調整が可能な温度調整部１５が配設されている。当該温度調整部１５は、スプレーノズル１の先端部付近に配設されており、当該先端部を所定の温度にすることができる。
　次に、図１，２，４を参照して、第二の室４を含む構成について説明する。
　図２に示すように、第二の室４は、第一の室２と同様、Ｙ方向に延設した長方形の平面視形状を有する（図２の構成例では、第一の室２のＹ方向の寸法と、第二の室４のＹ方向の寸法とは同じであり、端部が揃っている）。図１，４に示すように、第二の室４には、収容空間が形成されるように、下面を除く周囲が壁面により囲まれている。つまり、第二の室４の上左右において壁面を配置することにより、第二の室４には、下面以外において閉じた空間が形成されている。
　第二の室４の下面には、開口した噴霧口１０が形成されている。当該噴霧口１０は、第二の室４の外側において基板載置部６０に載置された基板５０の主面と、所定の距離隔てて面している（図１参照）。よって、噴霧口１０からは、ミスト化した溶液が基板５０の主面に対して噴霧される。当該噴霧口１０は、Ｙ方向に延びる長方形の開口部（スリット状）である。
　ここで、上述したように、第一の室２と隣接している第二の室４の壁面には、第一の室２と第二の室４とを繋ぐ、貫通孔５が穿設されている。
　図１，２，４に示すように、第二のガス供給ノズル６が複数配設されている。当該第二のガス供給ノズル６の第二のガス供給口６ａからは、気体が噴射される。
　第二の室４の上面側の壁面には、複数の穴が穿設されており、当該穴に、第二のガス供給ノズル６の先端部が挿通されている。ここで、図２に例示するように、第二の室４の上面に対して複数の第二のガス供給ノズル６が接続されていても良く（図２の構成例では、Ｙ方向に沿って、第二のガス供給ノズル６同士が所定の間隔をおいて一列に並んでいる）、第二の室４の上面に対して一本の第二のガス供給ノズル６が接続されていても良い。また、第二のガス供給ノズル６が第二の室４に接続されている状態において、第二の室４の上面に穿設された穴（第二のガス供給ノズル６の挿通孔）は、密封状態が確保されている。
　貫通孔５を通じて、第一の室２内でミスト化された溶液が、第二の室４内に運ばれ、収容される。そして、当該第二のガス供給口６ａから噴射された気体は、第二の室２内に収容されているミスト化された溶液を、噴霧口１０側へと導く。
　次に、図１，２，５を参照して、第三の室１２を含む構成について説明する。
　図２に示すように、第三の室１２は、第一の室２および第二の室４と同様、Ｙ方向に延設した長方形の平面視形状を有する（図２の構成例では、第一の室２のＹ方向の寸法と、第二の室４のＹ方向の寸法と、第三の室１２のＹ方向の寸法とは同じであり、各々において端部が揃っている）。図１，５に示すように、第三の室１２には、収容空間が形成されるように、下面を除く周囲が壁面により囲まれている。つまり、第三の室１２の上左右において壁面を配置することにより、第三の室１２には、下面以外において閉じた空間が形成されている。
　第三の室１２の下面には、開口した排気口１１が形成されている。当該排気口１１は、第三の室１２の外側において基板載置部６０に載置された基板５０の主面と、所定の距離隔てて面している（図１参照）。よって、排気口１１からは、基板５０の上方に存する未反応の液体やガス等が吸引される。当該排気口１１は、Ｙ方向に延びる長方形の開口部（スリット状）である。図１に示すように、噴霧口１０の右側において排気口１１が隣接しており、噴霧口１０の高さ位置と排気口１１の高さ位置とは、同じである。
　図１，２，５に示すように、排気ノズル１４が複数配設されている。当該排気ノズル１４の排気孔１４ａからは、吸引力が働いている。
　第三の室１２の上面側の壁面には、複数の穴が穿設されており、当該穴に、排気ノズル１４の先端部が挿通されている。ここで、図２に例示するように、第三の室１２の上面に対して複数の排気ノズル１４が接続されていても良く（図２の構成例では、Ｙ方向に沿って、排気ノズル１４同士が所定の間隔をおいて一列に並んでいる）、第三の室１２の上面に対して一本の排気ノズル１４が接続されていても良い。また、排気ノズル１４が第三の室１２に接続されている状態において、第三の室１２の上面に穿設された穴（排気ノズル１４の挿通孔）は、密封状態が確保されている。
　なお、図１，５に示すように、第三の室１２内において、斜め上方向に延設した仕切り板１３が配設されている。当該仕切り板１３の一方端は、第三の室１２の一方の側面と接続しているが、当該仕切り板１３の他方端は、第三の室１２の他方の側面とは接続していない。
　排気ノズル１４からの吸引力により、排気口１１から、基板５０上方に存する気体・液体が吸い上げられる。当該仕切り板１３の存在により、第三の室１２内の仕切り板１３より上方に存する、排気口１１から吸引された気体・液体等が、排気口１１側に落下することを抑制する。
　次に、図１，２，６を参照して、第四の室８を含む構成について説明する。
　第四の室８は、第一の室２の下面側に配置されており、当該第一の室２と同様、Ｙ方向に延設した長方形の平面視形状を有する（第一の室２のＹ方向の寸法と第四の室８のＹ方向の寸法とは同じであり、端部が揃っている）。図１，６に示すように、第四の室８には、収容空間が形成されるように、周囲が壁面により囲まれている。つまり、第四の室８の上下左右において壁面を配置することにより、第四の室８には、閉じた空間が形成されている。
　第四の室８の下面側の壁面には、第三のガス供給口９が穿設されている。当該第三のガス供給口９は、第四の室８の外側において基板載置部６０に載置された基板５０の主面と、所定の距離隔てて面している（図１参照）。よって、第三のガス供給口９からは、基板５０の上方に向けて気体が噴出される。当該第三のガス供給口９は、Ｙ方向に延びる長方形の開口部（スリット状）である。図１に示すように、噴霧口１０の左側において第三のガス供給口９が隣接しており、噴霧口１０の高さ位置と第三のガス供給口９の高さ位置とは、同じである。
　図１，２，６に示すように、第三のガス供給ノズル７が複数配設されている。第三のガス供給ノズル９の噴出口７ａからは、第四の室８内に向けて気体が噴出される。
　第四の室８の側面側の壁面には、複数の穴が穿設されており、当該穴に、第三のガス供給ノズル７の先端部が挿通されている。ここで、図２に例示するように、第四の室８の側面に対して複数の第三のガス供給ノズル７が接続されていても良く（図２の構成例では、Ｙ方向に沿って、第三のガス供給ノズル７同士が所定の間隔をおいて並んでいる）、第四の室８の側面に対して一本の第三のガス供給ノズル７が接続されていても良い。また、第三のガス供給ノズル７が第四の室８に接続されている状態において、第四の室８の側面に穿設された穴（第三のガス供給ノズル７の挿通孔）は、密封状態が確保されている。
　第三のガス供給ノズル７から噴射された気体は、第四の室８内に収容され、当該第四の室８に穿設された第三のガス供給口９から、基板５０の上面に対して噴射される。
　なお、図１に示すように、成膜装置には、基板５０が載置される基板載置部６０が設けられている。当該基板載置部６０は、基板５０を載置させた状態で、図１の左右方向（Ｘ方向）に移動する（水平方向の移動であれば良い）。つまり、噴霧口１０からは垂直方向にミスト化された溶液が基板５０に噴霧されながら、基板載置部６０上記移動により、当該基板５０は水平方向に移動する。また、基板載置部６０には、ヒータが配設されている。したがって、当該ヒータにより、基板載置部６０に載置された基板５０は所定の温度（成膜温度）まで加熱される。
　次に、成膜動作について説明する。
　基板載置部６０上に基板５０を載せる。そして、基板載置部６０をＸ方向に移動させることにより、基板５０を噴霧口１０の下方にまで移動させる。ここで、基板載置部６０に配設されたヒータにより、基板５０は成膜温度まで加熱されている。
　一方、スプレーノズル１からはスプレー状の溶液（液滴化した溶液）が、第一の室２内に噴出される。ここで、切替バルブ１６は一方の方向に切替えられており、洗浄液供給ノズル１７の洗浄液供給口は閉じられている。よって、スプレーノズル１内の液体通路には、溶液だけが流れる。第一のガス供給口３ａからは、気体が、第一の室２内に存するスプレー状の溶液に対して噴出される。
　スプレー状の溶液に対して第一のガス供給口３ａからの気体が衝突することにより、第一の室２内において、ミスト状の溶液が生成される。つまり、当該衝突により、スプレー状の溶液の粒径がさらに小さくなり、溶液は霧化する。
　ミスト状の溶液は、第一のガス供給口３ａから噴出される気体に乗って、貫通孔５を通って、第二の室４内へと導かれる。第二の室４内において、ミスト状の溶液は、第二のガス供給口６ａから噴出される気体に乗って、噴出口１０の方向に導かれる。そして、噴霧口１０からはミスト状の溶液が、基板５０の上面に対して噴霧される。
　ここで、排気口１１からの吸引力により、噴霧口１０から排気口１１に向けての流れが生じる。よって、噴霧口１０から噴霧されたミスト状の溶液は、基板５０の上面側において、排気口１１側へと移動する流れが生成せれる。排気口１１から吸引された気体および液体は、第三の室１２内および排気ノズル１４を介して、外部へと排気される。
　また、噴霧口１０からのミスト状の溶液の噴霧の際に、第三のガス供給口９から、基板５０の上面に向けて、気体を噴出させる。ここで、上述したように、第三のガス供給口９から噴出される気体は、第三のガス供給ノズル７から第四の室８内に供給されたものである。当該第三のガス供給口９からの気体の噴出により、噴霧口１０から噴霧された溶液が、第三のガス供給口９よりも左側に漏れることを防止できる。つまり、第三のガス供給口９からの気体は、噴霧口１０から噴霧された溶液に対して、「スクリーン」として機能する。
　排気口１１からの吸引力により、第三のガス供給口９から排気口１１に向けての流れが生じる。よって、第三のガス供給口９から噴射された気体は、基板５０の上面側において、排気口１１側へと移動する流れが生成される。
　上記した、噴霧口１０からの溶液の噴霧、排気口１１からの吸引および第三のガス供給口９からの気体の噴出を行いながら、基板載置部６０をＸ方向に移動させる。これにより、噴霧口１０から噴霧された溶液が大気と反応し、加熱状態の基板５０の上面全体に渡って、均一な膜が成膜される。
　ここで、スプレーノズル１から噴出される溶液は、成膜される膜に応じて任意に選択される。また、ノズル３，６，７から噴出される気体も任意のものが選択できる。
　たとえば、スプレーノズル１から、酸素との反応性に富む溶液を噴射する場合には、第一のガス供給口３ａおよび第二のガス供給口６ａからは不活性ガスを噴射し、第三のガス供給口９からは酸化剤（たとえば、水、酸素またはオゾンなどを含む流体）を噴射することが望ましい。これにより、当該溶液が、第一の室２および第二の室４内で酸化されることを抑制でき、噴霧口１０と基板５０との間において、噴霧された溶液と酸化剤との反応を促進させることができる。
　また、たとえば、スプレーノズル１から、酸素との反応性に富む溶液を噴射する場合には、第一のガス供給口３ａからは不活性ガスを噴射し、第二のガス供給口６ａからは酸化剤（たとえば、酸素やオゾンなど）を噴射しても良い。なおこの場合、第三のガス供給口９からは、たとえば空気を噴射しても良い。これにより、当該溶液が、第一の室２内で酸化されることを抑制でき、ミスト化された溶液と酸化剤との反応を促進しながら、基板５０に向けて、酸化反応しながら溶液を噴霧することができる。
　以上のように、本実施の形態に係る成膜装置では、スプレーノズル１から噴射される液滴化された溶液を収容することが可能な第一の室２を備えている。そして、第一の室２内に存する溶液に対して衝突させる気体を噴射する第一のガス供給口３ａと、第一の室２に隣接している第二の室４とを備えている。ここで、第一の室２と第二の室４との間に存する壁面には、ミスト化した溶液が流れる貫通孔５が穿設されている。そして、当該成膜装置は、第二の室４の外側に配置された基板５０に面するように、第二の室４に対して配設され、基板５０に対してミスト化された溶液の噴霧を行う噴霧口１０を、備えている。
　このように、当該成膜装置では、スプレーノズル１により噴射された液滴化した溶液を、第一のガス供給口３ａから噴出された気体との衝突により、第一の室２内においてミスト化することができる。よって、スプレー状の溶液が、基板５０に直接接触することもなく、溶液のミスト化が可能となり、当該ミスト状の溶液が基板５０に噴霧されるので、大気中において、ＣＶＤライクな成膜が可能となる。よって、当該成膜装置では、基板５０上に膜質の良い膜を成膜することができる。
　さらに、当該成膜装置では、溶液の基板５０に対する噴霧口１０付近である第一の室２において、スプレー状の溶液をミスト化させている。よって、ミスト状の溶液の搬送距離が、従来の「ミスト法」技術が採用された成膜装置より、極端に短くできる。よって、ミスト状の溶液の移動途中において凝集することを抑制できる。これにより、本発明に係る成膜装置では、溶液を成膜処理に有効に利用することができ、基板５０に対して濃度が安定した溶液を噴霧させることができる。
　さらに、本発明に係る成膜装置では、スプレー状の溶液を噴出した後に、気体を衝突させることにより、溶液のミスト化を施している。つまり、本発明に係る成膜装置では、溶液のミスト化のための構成は極めて簡易であり、超音波振動子等も不要である。よって、本発明に係る成膜装置では、装置全体の小型化を図ることができる。また、当該簡易構成に起因して、本発明に係る成膜装置ではメンテナンス性も向上する。
　つまり、本発明に係る成膜装置では、ミスト法により得られる膜質の向上と、スプレー法により得られる簡易構成・高メンテナンス性とを、併せ持つことができる。
　また、第一の室２により、スプレーノズル１から噴出された液滴の大きな溶液が、周囲に飛散することも防止できる。また、第二の室４により、ミスト状の溶液が、周囲に飛散することも防止できる。また、第四の室８内により、気体が周囲に飛散されることも防止できる。さらに、第三の室１２により、液体・気体の集約した排気処理も可能となる。
　また、本発明に係る成膜装置では、第二の室４に存するミスト化された溶液を、噴霧口１０へと導く気体を噴射する第二のガス供給口６ａを、さらに備えている。したがって、ミスト化した溶液を、基板５０側へと供給する流れを生み出すことができる。
　また、本発明に係る成膜装置では、噴霧口１０に隣接して配設されている排気口１１を、さらに備えている。したがって、噴霧口１０から排気口１１に向けての流れが生じる。よって、噴霧口１０から噴霧されたミスト状の溶液は、基板５０の上面側において、排気口１１側へと移動する流れが生成される。
　また、本発明に係る成膜装置では、噴霧口１０に隣接して配設されている、気体を噴射する第三のガス供給口９を、さらに備えている。噴霧口１０から噴霧された溶液が、第三のガス供給口９よりも左側に漏れることを防止できる。
　ここで、噴霧口１０、排気口１１および第三のガス供給口９は各々、Ｙ方向に延びるスリット状である。したがって、第二の室４に収容されているミスト状の溶液を、噴霧口１０から均一に噴霧でき、第四の室８内に収容されている気体を、第三のガス供給口９から均一に噴射でき、排気口１１からの排気もＹ方向に沿って均一に実施される。
　また、本発明に係る成膜装置では、スプレーノズル１は、第一の室２の上側の壁面を貫通するように配設されている。そして、スプレーノズル１が貫通している当該壁面内には、温度調整部１５が配設されている。
　したがって、スプレーノズル１の噴射口１ａ付近が所定の温度に保持されることができる。よって、スプレーノズル１の噴射口１ａ付近における溶液の凝集を防止することができ、スプレーノズル１の目詰まりが防止できる。
　また、本発明に係る成膜装置では、水平方向に移動する基板載置部６０をさらに備えている。よって、溶液噴霧側の構成部材を固定させたまま、大面積である基板５０に対する成膜も可能となる。なお、基板載置部６０にはヒータが配設されているので、載置されている基板５０を加熱させることも可能である。
　なお、本実施の形態に係る成膜装置として、下記のような構成も採用することができる。
　つまり、スプレーノズル１、切替バルブ１６および洗浄液供給ノズル１７から成る構成体を、垂直および水平方向に移動させる移動機構を設ける。そして、スプレーノズル１の洗浄の際には、次の動作を行う。
　まず、上記移動機構により上記構成体を図１の上方向に移動し、第一の室２の上側の壁面からスプレーノズル１の先端部を引き抜く。そして、上記移動機構により上記構成体を水平方向等に移動させる。これにより、図７に示すように、スプレーノズル１の先端部を、成膜処理エリア外に配設された容器３０の上方に位置させる。
　そして、切替バルブ１６を他方の方向に切替え、洗浄液供給ノズル１７の洗浄液供給口を開き、切替バルブ１６の上流側においてスプレーノズル１の流体経路が閉じる。これにより、スプレーノズル１内の流体通路に洗浄液を供給する洗浄液供給口が接続される状況が形成される。
　そして、洗浄液供給ノズル１７に洗浄液を流すと、洗浄液供給口からスプレーノズル１内の流体通路に洗浄液が流れ、これにより、スプレーノズル１内の流体通路における溶液に起因した汚染を洗浄することができる。なお、スプレーノズル１の噴射口１ａから出力される洗浄液は、容器３０内に収容される。
　スプレーノズル１の洗浄後、成膜処理を行う際には、上記移動機構により上記構成体を移動させ、図１に示したように、スプレーノズル１を第一の室２の上側の壁面に穿設された穴に挿通させる。そして、切替バルブ１６を一方の方向に切替える、洗浄液供給ノズル１７の洗浄液供給口のみが閉じられ、スプレーノズル１内には、溶液だけが流れるような流体経路を形成させる。
　上記移動機構および洗浄機構により、成膜処理により汚染されたスプレーノズル１を適宜、洗浄することができる。
　本発明では、大気中の開放的な空間に、図１に示す溶液噴霧構成体を配置し、さらに基板載置部６０の水平方向の移動により、溶液噴霧構成体と基板５０との間の空間は、閉じた空間とならない。そして、本発明では、排気口１１の存在により、溶液噴霧構成体と基板５０との間の空間において（つまり、開放的な空間において）、一定の気流を発生させている。
　よって、本発明に係る成膜装置では、溶液噴霧構成体と基板５０との間の空間において、生成物等のパーティクルが付着することを防止できる。よって、当該成膜装置では、パーティクルの混入によって成膜された膜の膜質が悪化することも防止できる。
　また、溶液噴霧構成体と基板５０との間の空間は、開放的となるので、溶液噴霧構成体の基板５０と対面する部分のメンテナンスも容易である。さらに、第二のガス供給口６ａから、ミスト化した溶液を第二の室４から噴霧口１０（つまり、基板５０）へと導く気体を、噴射している。これにより、溶液噴霧構成体と基板５０との間の距離を、大きく取ることが可能となり、上記効果がより顕著となる。
　この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
　１　スプレーノズル
　１ａ　噴射口
　２　第一の室
　３　第一のガス供給ノズル
　３ａ　第一のガス供給口
　４　第二の室
　５　貫通孔
　６　第二のガス供給ノズル
　６ａ　第二のガス供給口
　７　第三のガス供給ノズル
　８　第四の室
　９　第三のガス供給口
　１０　噴霧口
　１１　排気口
　１２　第三の室
　１３　仕切り板
　１４　排気ノズル
　１５　温度調整部
　１６　切替バルブ
　１７　洗浄液供給ノズル
　３０　容器
　５０　基板
　６０　基板載置部

Claims (13)

  1. 　基板（５０）に対して膜を成膜する成膜装置であって、
    　液滴化された溶液を噴射するスプレーノズル（１）と、
    　前記スプレーノズルから噴射される液滴化された前記溶液を収容することが可能な第一の室（２）と、
    　前記第一の室内に存する前記溶液に対して衝突させる気体を噴射する第一のガス供給口（３ａ）と、
    　前記第一の室に隣接している第二の室（４）と、
    　前記第一の室と前記第二の室との間に存する壁面に穿設され、前記第一のガス供給口から噴射された前記気体の衝突を受けることによりミスト化された前記溶液を、前記第一の室から前記第二の室に導く貫通孔（５）と、
    　前記第二の室の外側に配置された前記基板に面するように、前記第二の室に対して配設され、前記基板に対してミスト化された前記溶液の噴霧を行う噴霧口（１０）とを、備えている、
    ことを特徴とする成膜装置。
  2. 　前記第二の室に存するミスト化された前記溶液を、前記噴霧口へと導く気体を噴射する第二のガス供給口（６ａ）を、さらに備えている、
    ことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
  3. 　前記基板に面しており、前記噴霧口と一方側面側において隣接して配設されており、排気を行う排気口（１１）を、さらに備えている、
    ことを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
  4. 　前記基板に面しており、前記噴霧口と他方側面側において隣接して配設されており、気体を噴射する第三のガス供給口（９）を、さらに備えている、
    ことを特徴とする請求項３に記載の成膜装置。
  5. 　前記噴霧口は、
    　長方形の開口部である、
    ことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
  6. 　前記排気口は、
    　長方形の開口部である、
    ことを特徴とする請求項３に記載の成膜装置。
  7. 　前記第三のガス供給口は、
    　長方形の開口部である、
    ことを特徴とする請求項４に記載の成膜装置。
  8. 　前記スプレーノズルは、
    　前記第一の室の壁面を貫通するように配設されており、
    　前記スプレーノズルが貫通している前記壁面には、温度調整が可能な温度調整部（１５）が配設されている、
    ことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
  9. 　前記スプレーノズルは、
    　移動可能であり、
    　前記スプレーノズルには、
    　前記スプレーノズル内の流体通路に洗浄液を供給する洗浄液供給口が、配設されている、
    ことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
  10. 　前記基板が載置され、前記噴霧口に対して、水平方向に移動する基板載置部（６０）を、さらに備えている、
    ことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
  11. 　前記基板載置部には、
    　ヒータが配設されている、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の成膜装置。
  12. 　前記スプレーノズルから、
    　酸素と反応する前記溶液を噴射し、
    　前記第一のガス供給口からは、
    　不活性ガスを噴射し、
    　前記第二のガス供給口からは、
    　不活性ガスを噴射し、
    　前記第三のガス供給口からは、
    　酸化剤を噴射する、
    ことを特徴とする請求項４に記載の成膜装置。
  13. 　前記スプレーノズルから、
    　酸素と反応する前記溶液を噴射し、
    　前記第一のガス供給口からは、
    　不活性ガスを噴射し、
    　前記第二のガス供給口からは、
    　酸化剤を噴射する、
    ことを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
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