特開 2022-156847 成膜装置及び成膜方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022156847

(43)【公開日】2022-10-14

(54)【発明の名称】成膜装置及び成膜方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 24/04 20060101AFI20221006BHJP

   B05B 7/14 20060101ALI20221006BHJP

【ＦＩ】

C23C24/04

B05B7/14

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021060737

(22)【出願日】2021-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000000284

【氏名又は名称】大阪瓦斯株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001818

【氏名又は名称】特許業務法人Ｒ＆Ｃ

(72)【発明者】

【氏名】真鍋 享平

(72)【発明者】

【氏名】岩田 伸

【テーマコード（参考）】

4F033

4K044

【Ｆターム（参考）】

4F033QA10

4F033QB02Y

4F033QB05

4F033QB12Y

4F033QB13Y

4F033QB18

4F033QD02

4F033QD11

4F033QH02

4F033QK04Y

4F033QK09Y

4F033QK18Y

4F033QK27Y

4K044BA12

4K044BB11

4K044BC05

4K044CA23

4K044CA27

4K044CA29

4K044CA71

(57)【要約】

【課題】簡便な構成で効率的な原料粉の回収が可能となる成膜装置を提供する。
【解決手段】セラミックス原料粉を搬送ガス中に分散させたエアロゾルを基材Ｋの処理対象面Ｋａに向けて噴出して、処理対象面Ｋａ上に膜を形成する成膜装置であって、内部に基材Ｋが配設される処理室２と、処理室２の内面にガスを吹き付けるガス吹付機構１０と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

セラミックス原料粉を搬送ガス中に分散させたエアロゾルを基材の処理対象面に向けて噴出して、前記処理対象面上に膜を形成する成膜装置であって、
内部に前記基材が配設される処理室と、
前記処理室の内面にガスを吹き付けるガス吹付機構と、を備える成膜装置。

【請求項2】

前記ガス吹付機構は、前記処理室の内面に対して、６０°以下の入射角で前記ガスを吹き付けるように構成されている請求項１に記載の成膜装置。

【請求項3】

前記ガス吹付機構は、前記処理室の内面のうち、少なくとも前記基材の処理対象面に噴出された後の前記エアロゾルの流れと交差する領域に、前記ガスを吹き付けるように構成されている請求項１又は２に記載の成膜装置。

【請求項4】

前記処理室の内面に開口が形成されており、
前記ガス吹付機構は、前記処理室の内面に吹き付けた前記ガスが前記開口に向けて流れるように配設されている請求項１～３のいずれか一項に記載の成膜装置。

【請求項5】

前記開口に前記セラミックス原料粉を回収する回収機構が接続されている請求項４に記載の成膜装置。

【請求項6】

前記処理室の内面のうち、前記開口が形成された箇所の周囲に前記開口に向けて縮径した縮径部を有し、
前記ガス吹付機構は、前記処理室の内面に吹き付けた前記ガスが前記縮径部を経由して前記開口に向けて流れるように配設されている請求項４又は５に記載の成膜装置。

【請求項7】

前記縮径部に対して熱又は振動を与える除去機構を備える請求項６に記載の成膜装置。

【請求項8】

セラミックス原料粉を搬送ガス中に分散させたエアロゾルを基材の処理対象面に向けて噴出して、前記処理対象面上に膜を形成する成膜方法であって、
内部に前記基材が配設される処理室の内面にガスを吹き付けながら前記基材上に膜を形成する成膜方法。

【請求項9】

前記処理室の内面に対して、６０°以下の入射角で前記ガスを吹き付ける請求項８に記載の成膜方法。

【請求項10】

前記処理室の内面のうち、少なくとも前記基材の処理対象面に噴出された後の前記エアロゾルの流れと交差する領域に、前記ガスを吹き付ける請求項８又は９に記載の成膜方法。

【請求項11】

前記処理室の内面に吹き付けた前記ガスが、前記処理室の内面に形成された開口に向けて流れるように、前記処理室の内面に前記ガスを吹き付ける請求項８～１０のいずれか一項に記載の成膜方法。

【請求項12】

前記開口に接続される回収機構で前記セラミックス原料粉を回収する請求項１１に記載の成膜方法。

【請求項13】

前記処理室の内面に吹き付けた前記ガスが、前記処理室の内面のうち前記開口が形成された箇所の周囲に形成された前記開口に向けて縮径した縮径部を経由して、前記開口に向けて流れるように、前記処理室の内面に前記ガスを吹き付ける請求項１１又は請求項１２に記載の成膜方法。

【請求項14】

前記縮径部に対して熱又は振動を与える請求項１３に記載の成膜方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基材上に膜を形成する成膜装置及び成膜方法に関する。

【背景技術】

【0002】

焼結のような高温での熱処理を経ることなく、金属酸化物材料からなる膜を基材上に形成する方法として、エアロゾルデポジション法（ＡＤ法）と呼ばれる手法がある。このＡＤ法は、金属酸化物などの微粒子からなる原料粉を、ノズルから音速程度でセラミックスやプラスチックなどの基材に向けて噴射し、原料粉が基材に衝突する際のエネルギーによって微粒子を破砕・変形させることで、基材上に緻密な膜を形成する手法である。

【0003】

ＡＤ法では、基板に向けて噴射された原料粉のうち、膜になる原料粉の割合は数％程度に過ぎず、大部分の原料粉が利用されないことになるため、歩留まりが低いという問題があった。また、利用されなかった原料粉は、処理室の内面や排気口、排気ポンプなどに堆積するため、一定回数の成膜処理を行う度に装置の大規模なメンテナンスを行わなければならず、特に、量産時には大規模なメンテナンスを頻繁に行わなければならないという問題があった。

【0004】

そこで、利用されなかった原料粉を回収して再利用する技術として、例えば、特許文献１や特許文献２に開示された技術が提案されている。

【0005】

特許文献１には、膜形成装置に接続され、エアロゾルから原料粉を回収する粉体回収装置が開示されている。この粉体回収装置においては、基板に吹き付けた後のエアロゾルが流される分離槽でエアロゾルに含まれる原料粉が回収される。また、特許文献１には、膜形成装置の成膜チャンバ内に、当該成膜チャンバの内面に付着した原料粉をスキージによりかき落とす技術も開示されている。

【0006】

一方、特許文献２には、エアロゾルと基板との衝突部位の近傍に基板に衝突した後に構造物（膜）の形成に寄与しないエアロゾルを吸引するための吸引筒などを備えた複合構造物作製装置が開示されている。この複合構造物作製装置においては、構造物形成室内に配設された吸引筒と構造部形成室外に設置された粉体回収容器とが配管により接続されており、基板衝突後の構造物の形成に寄与しないエアロゾルが吸引筒から吸引されて粉体回収容器内でエアロゾル中の原料粉が分離・回収される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００７－５４７３４号公報

【特許文献2】特開２００４－２７７８５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ここで、本願発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、処理室内で原料粉を基板に噴射すると、膜の形成に利用されなかった原料粉の大部分は処理室内に堆積してしまうという知見を得た。即ち、原料粉を効率よく回収するためには、基板に衝突した後のエアロゾルを回収することよりも、処理室内に堆積する原料粉を回収することが本質的な課題であることを見出した。

【0009】

特許文献１記載の装置によれば、膜の形成に利用されなかった原料粉のうち、エアロゾルに含まれる原料粉を分離槽にて回収することができる。ここで、本願発明者らが見出した課題にあるように、原料粉を効率よく回収するためには、処理室内に堆積する原料粉を回収することが重要である。しかしながら、特許文献１記載の装置では、分離槽に流されたエアロゾルに含まれる原料粉を回収することができても、処理室内に堆積する原料粉を回収することができない。そのため、特許文献１記載の装置では、高い回収効率が期待できないと考えられる。また、特許文献１記載の装置では、上記のように、処理チャンバの内面に付着した原料粉をスキージによりかき落とすことで、処理チャンバ内の原料粉を回収することが可能である。しかしながら、スキージを駆動させるための駆動部等が必要となり、この駆動部に原料粉が目詰まりすることで、頻繁なメンテナンスが必要であるため、効率よく原料粉を回収するという観点において不十分である。

【0010】

また、特許文献２記載の装置では、基板に衝突した後のエアロゾルを吸引しているため、膜の形成に利用されなかった原料粉の回収量を増やすことが可能である。しかしながら、特許文献２記載の装置では、吸引筒やこの吸引筒と粉体回収容器とを接続する配管などを処理室内に配置する必要がある。そのため、処理室の大型化が避けられず、装置構成の複雑化も避けられない。

【0011】

更に、特許文献２記載の装置において、原料粉の回収量を増やすためには、基板に衝突した後のエアロゾルを効率よく吸引する必要がある。そのためには、エアロゾルを噴射するノズルを基板表面に対して傾斜させて、エアロゾルの流れを制御する必要がある。それゆえ、基板表面に対して垂直な方向から基板にエアロゾルを噴射することが求められる場合に対応することが困難である。

【0012】

本発明は以上の実情に鑑みなされたものであり、簡便な構成で効率的な原料粉の回収が可能となる成膜装置及び成膜方法の提供を、その目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記目的を達成するための本発明に係る成膜装置の特徴構成は、
セラミックス原料粉を搬送ガス中に分散させたエアロゾルを基材の処理対象面に向けて噴出して、前記処理対象面上に膜を形成する成膜装置であって、
内部に前記基材が配設される処理室と、
前記処理室の内面にガスを吹き付けるガス吹付機構と、を備える点にある。

【0014】

また、上記目的を達成するための本発明に係る成膜方法の特徴構成は、
セラミックス原料粉を搬送ガス中に分散させたエアロゾルを基材の処理対象面に向けて噴出して、前記処理対象面上に膜を形成する成膜方法であって、
内部に前記基材が配設される処理室の内面にガスを吹き付けながら前記基材上に膜を形成する点にある。

【0015】

上記特徴構成によれば、処理室の内面にガスが吹き付けられることで、当該処理室の内面へのセラミックス原料粉の堆積・付着を抑制したり、処理室の内面に堆積・付着したセラミックス原料粉を剥離させることができ、処理室内のセラミックス原料粉を効率よく回収できるようになる。また、処理室の内面にガスを吹き付けるという構成を採用しているため、比較的簡便な構成で効率的なセラミックス原料粉の回収が実現可能である。

【0016】

本発明に係る成膜装置の更なる特徴構成は、
前記ガス吹付機構は、前記処理室の内面に対して、６０°以下の入射角で前記ガスを吹き付けるように構成されている点にある。

【0017】

また、本発明に係る成膜方法の更なる特徴構成は、
前記処理室の内面に対して、６０°以下の入射角で前記ガスを吹き付ける点にある。

【0018】

上記特徴構成によれば、処理室の内面に吹き付けられたガスが当該内面に沿って流れやすくなり、処理室内に堆積するセラミックス原料粉が内面に沿って流れるガスの流れに乗って運ばれ易くなる。したがって、処理室内の原料粉をより効率良く回収し易くなる。尚、入射角が６０°よりも大きいと、ガスが内面に吹き付けられた際に周囲に発散し易くなり、この発散するガスの流れに乗って原料粉が処理室内に発散する虞がある。

【0019】

本発明に係る成膜装置の更なる特徴構成は、
前記ガス吹付機構は、前記処理室の内面のうち、少なくとも前記基材の処理対象面に噴出された後の前記エアロゾルの流れと交差する領域に、前記ガスを吹き付けるように構成されている点にある。

【0020】

また、本発明に係る成膜方法の更なる特徴構成は、
前記処理室の内面のうち、少なくとも前記基材の処理対象面に噴出された後の前記エアロゾルの流れと交差する領域に、前記ガスを吹き付ける点にある。

【0021】

処理室の内面の中でも、基材の処理対象面に噴出された後のエアロゾルの流れと交差する領域は、セラミックス原料粉が堆積・付着し易い領域である。上記特徴構成によれば、セラミックス原料粉が堆積・付着し易い領域にガスを吹き付けることができる。したがって、処理室の内面へのセラミックス原料粉の堆積・付着の抑制や、処理室の内面に堆積・付着したセラミックス原料粉の剥離を効果的に行うことができるため、処理室内のセラミックス原料粉をより効率良く回収できる。

【0022】

本発明に係る成膜装置の更なる特徴構成は、
前記処理室の内面に開口が形成されており、
前記ガス吹付機構は、前記処理室の内面に吹き付けた前記ガスが前記開口に向けて流れるように配設されている点にある。

【0023】

また、本発明に係る成膜方法の更なる特徴構成は、
前記処理室の内面に吹き付けた前記ガスが、前記処理室の内面に形成された開口に向けて流れるように、前記処理室の内面に前記ガスを吹き付ける点にある。

【0024】

上記特徴構成によれば、処理室内のセラミックス原料粉がガスの流れに乗って開口まで運ばれる。したがって、ガスによって運ばれるセラミックス原料粉を開口を介して効率良く回収することができる。

【0025】

本発明に係る成膜装置の更なる特徴構成は、
前記開口に前記セラミックス原料粉を回収する回収機構が接続されている点にある。

【0026】

また、本発明に係る成膜方法の更なる特徴構成は、
前記開口に接続される回収機構で前記セラミックス原料粉を回収する点にある。

【0027】

上記特徴構成によれば、ガスの流れに乗って開口まで運ばれるセラミックス原料粉を回収機構で回収できる。

【0028】

本発明に係る成膜装置の更なる特徴構成は、
前記処理室の内面のうち、前記開口が形成された箇所の周囲に前記開口に向けて縮径した縮径部を有し、
前記ガス吹付機構は、前記処理室の内面に吹き付けた前記ガスが前記縮径部を経由して前記開口に向けて流れるように配設されている点にある。

【0029】

また、本発明に係る成膜方法の更なる特徴構成は、
前記処理室の内面に吹き付けた前記ガスが、前記処理室の内面のうち前記開口が形成された箇所の周囲に形成された前記開口に向けて縮径した縮径部を経由して、前記開口に向けて流れるように、前記処理室の内面に前記ガスを吹き付ける点にある。

【0030】

上記特徴構成によれば、処理室の内面に吹き付けたガスが縮径部に沿って開口まで流れるため、ガスが開口までスムーズに流れるようになり、処理室内のセラミックス原料粉が開口まで運ばれ易くなる。したがって、処理室内のセラミックス原料粉をより効率良く回収できる。

【0031】

本発明に係る成膜装置の更なる特徴構成は、
前記縮径部に対して熱又は振動を与える除去機構を備える点にある。

【0032】

また、本発明に係る成膜方法の更なる特徴構成は、
前記縮径部に対して熱又は振動を与える点にある。

【0033】

上記特徴構成によれば、縮径部に対して熱を与えた場合には、熱泳動効果によって縮径部へのセラミックス原料粉の堆積・付着を抑制でき、また、縮径部に振動を与えた場合には、縮径部が振動することで、縮径部へのセラミックス原料粉の堆積・付着を抑制できる。したがって、処理室内のセラミックス原料粉をより効率良く回収できる。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】本実施形態に係る成膜装置の概略構成を示す図である。

【図2】ノズルを示す下面図である。

【図3】図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面矢視図である。

【図4】図２のＩＶ－ＩＶ断面矢視図である。

【図5】交差領域を説明するための図である。

【図6】別実施形態に係る成膜装置の概略構成を示す図である。

【図7】別実施形態に係る成膜装置の概略構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0035】

以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る成膜装置及び成膜方法について説明する。尚、以下の説明において、上下は、図面における上側、下側をいうものとする。

【0036】

〔成膜装置について〕
図１に示すように、本実施形態に係る成膜装置１は、セラミックス原料粉を搬送ガス中に分散させたエアロゾルを基材Ｋの処理対象面Ｋａに向けて噴出して、基材Ｋに膜を形成する装置であって、内部に基材Ｋが配設される処理室２と、処理室２の内面にガスを吹き付けるガス吹付機構１０とを備えている。

【0037】

また、本実施形態において、成膜装置１は、セラミックス原料粉をガスに分散させたエアロゾルを発生させるエアロゾル発生部１５や、噴出端５ａからエアロゾルを噴出するエアロゾル搬送管５、搬送ガスをエアロゾル発生部１５に送給する搬送ガス送給機構１８、セラミックス原料粉をエアロゾル発生部１５に送給する原料粉供給機構１６、エアロゾルに含まれる未利用のセラミックス原料粉（以下、単に「未利用原料粉」ともいう）を回収する回収機構２３、後述する縮径部３への未利用原料粉の堆積・付着の抑制及び縮径部３に堆積・付着した未利用原料粉の剥離を担う除去機構としてのヒータ２４などを備える。

【0038】

処理室２は、上端が閉塞され、下端に開口２ａを有する略円筒状の気密状の筐体で構成されており、下端側には、開口２ａに向けて縮径した縮径部３が形成されている。また、処理室２の内部には、ガス吹付機構１０のノズル１１、基材Ｋが保持される保持部４、エアロゾル搬送管５が配設されている。また、処理室２の開口２ａには、後述する回収機構２３を介して排気設備としてのメカニカルブースターポンプＰ１及び真空ポンプＰ２が排気管Ｓ１によって接続されており、これらメカニカルブースターポンプＰ１及び真空ポンプＰ２によって気体が排出されることで、処理室２内が所定圧力（例えば、０．５ｋＰａ程度）以下に減圧される。尚、本例において、処理室２の内面とは、筐体の内周面を意味する。

【0039】

保持部４は、成膜処理の対象である基材Ｋを、処理対象面Ｋａが水平面と平行となるように当該処理対象面Ｋａを下側に向けて保持可能に構成されている。また、保持部４は、図示しない駆動機構によって水平方向及び鉛直方向に移動可能になっている。尚、基材Ｋを保持する手法としては、基材Ｋの処理対象面Ｋａと反対の面を真空吸着する手法や、電圧を印加して電極と基材Ｋとの間に発生したクーロン力によって吸着する手法（所謂静電チャック）や、基材Ｋが磁性体の場合は電磁石によって吸着する手法が挙げられる。

【0040】

エアロゾル搬送管５は、円筒状の直管部材である。また、エアロゾル搬送管５は、噴出端５ａが処理室２内の保持部４と対向するように処理室２内に配設されており、噴出端５ａと反対の端部はエアロゾル発生部１５に接続されている。このエアロゾル搬送管５によれば、エアロゾル発生部１５から送給されたエアロゾルが、噴出端５ａから基材Ｋの処理対象面Ｋａに向けて噴出される、言い換えれば、鉛直方向下側から処理対象面Ｋａに向けてエアロゾルが噴射される。尚、噴出端５ａは、その断面形状が円形に限られるものではなく、楕円形であってもよく、三角形や矩形等の多角形であってもよい。

【0041】

ガス吹付機構１０は、ノズル１１と、空気供給部１２と、空気流量制御部１３と、空気送給管Ｓ２とを有している。尚、本実施形態においては、処理室２の内面に吹き付けるガスとして空気を用いるが、これに限られるものではない。

【0042】

図２～図４に示すように、ノズル１１は、上面視円環状且つ縦断面が矩形状の中空部材からなり、下面に複数の吹出口１１ａが形成されている。

【0043】

ここで、図５に示すように、基材Ｋの処理対象面Ｋａに向けて噴射されたエアロゾルは、処理対象面Ｋａに衝突した後、当該処理対象面Ｋａに沿って水平方向に流れ、処理室２の内面に到達することになる。したがって、エアロゾルに含まれる未利用のセラミックス原料粉は、処理室２の内面のうち、処理対象面Ｋａ衝突後のエアロゾルの流れと交差する領域（図５の網掛け部分参照：以下、「交差領域」ともいう）に堆積・付着し易い。尚、交差領域は、言い換えれば、処理室２の内面のうち、処理対象面Ｋａ衝突後のエアロゾルの流れが衝突する領域であり、また、処理室２の内面のうち、処理対象面Ｋａを水平方向に延長した際に交差する箇所の近傍の領域である。

【0044】

そこで、本実施形態では、吹出口１１ａから吹き出される空気が、少なくとも上記交差領域へ吹き付けられるように、ノズル１１の位置や吹出口１１ａの形状を設定している。具体的に、本実施形態において、ノズル１１は、外周部が処理室２の内面に沿うように、処理室２の最上部（即ち、交差領域よりも上方）に配置している。これにより、吹出口１１ａから下方に向けて吹き出された空気が少なくとも交差領域の一部に吹き付けられる。

【0045】

また、本実施形態においては、図３に示すように、処理室２の内面に対して０°以上６０°以下の入射角θ１で空気が吹き付けられるように、軸線が鉛直方向に対して所定角度傾いた吹出口１１ａをノズル１１に設けている。これにより、処理室２の内面に吹き付けられた空気が処理室２の内面に沿って流れ易くなるため、処理室２の内面への未利用原料粉の堆積・付着が抑制され易くなり、処理室２の内面に堆積・付着した未利用原料粉も剥離し易くなる。更に、内面に沿った空気の流れに乗って、処理室２の内面への堆積・付着が防止された未利用原料粉や処理室２の内面から剥離した未利用原料粉（以下、「処理室２内の未利用原料粉」ともいう）が効率よく運ばれる。

【0046】

更に、本実施形態においては、図４に示すように、空気の吹出方向が鉛直方向に対してノズル１１の周方向に所定角度θ２傾くように、吹出口１１ａの軸線が鉛直方向に対してノズル１１の周方向に所定角度θ２傾けている。これにより、処理室２の内面に吹き付けられた空気が当該内面に沿ってらせん状に流れるサイクロン流となるため、ノズル１１よりも下方の内面全体にわたって、未利用原料粉の堆積・付着が抑制され易くなり、堆積・付着した未利用原料粉も剥離し易くなる。更に、このサイクロン流に乗って、処理室２内の未利用原料粉が効率よく運ばれる。

【0047】

また、処理室２の内面に未利用原料粉が堆積・付着した場合、この堆積・付着した未利用原料粉を空気の吹き付けによって剥離させる上で、空気による衝撃圧力が重要となる。そのため、ノズル１１の吹出口１１ａの径は、内面に堆積・付着した未利用原料粉の剥離が可能となる程度の衝撃圧力が得られるように設定される。尚、本実施形態では、ノズル１１の吹出口１１ａの径を１ｍｍφとししている。

【0048】

空気供給部１２には、一端がノズル１１に接続された空気送給管Ｓ２が接続されており、空気供給部１２は、空気をコンプレッサーやガスボンベによって空気送給管Ｓ２内に供給するものである。

【0049】

空気送給管Ｓ２は、空気供給部１２から供給される空気をノズル１１まで送給するためのものである。本実施形態においては、空気供給部１２から送出された空気が空気流量制御部１３を経由してノズル１１まで送給されるようになっており、空気供給部１２、空気流量制御部１３及びノズル１１の間に接続された複数の配管によって空気送給管Ｓ２が構成されている。

【0050】

空気流量制御部１３は、空気送給管Ｓ２内を流通する空気の流量を制御するものである。本実施形態においては、ノズル１１の吹出口１１ａから所定流速（本例では、１０Ｌ／ｍｉｎ）で空気が噴出されるように、その動作が図示しない制御装置によって適宜制御される。

【0051】

本実施形態において、エアロゾル発生部１５には、後述する原料供給管Ｓ３が接続されている。また、エアロゾル発生部１５には、後述する搬送ガス送給管Ｓ４及びエアロゾル搬送管５が接続されている。そして、エアロゾル発生部１５では、原料粉供給機構１６によって一定速度で供給されるセラミックス原料粉と、搬送ガス送給機構１８によって送給される搬送ガスとを混合したエアロゾルを発生する。この発生したエアロゾルは、エアロゾル搬送管５に送給される。

【0052】

原料粉供給機構１６は、原料粉供給部１７や原料供給管Ｓ３などからなる。原料粉供給部１７には、セラミックス原料粉が貯留されており、このセラミックス原料粉が原料供給管Ｓ３を通してエアロゾル発生部１５に供給される。尚、セラミックス原料粉を構成する粒子としては、例えば、ジルコニアにイットリウムやカルシウム、マグネシウム、ハフニウムなどを含有する安定化ジルコニアの粒子である。尚、本実施形態においては、イットリウムを含有するジルコニア（ＹＳＺ）をセラミックス原料粉として用いる。

【0053】

搬送ガス送給機構１８は、ガス供給部１９や搬送ガス圧力制御部２０、搬送ガス流量制御部２１、搬送ガス送給管Ｓ４などからなる。

【0054】

具体的に、ガス供給部１９には、搬送ガス送給管Ｓ４が接続されており、ガス供給部１９は、空気やＮ_２、Ｈｅ、Ａｒなどの搬送ガスをコンプレッサーやガスボンベによって搬送ガス送給管Ｓ４内に供給するものである。

【0055】

また、本実施形態における搬送ガス送給管Ｓ４は、ガス供給部１９から供給される搬送ガスをエアロゾル発生部１５まで送給するためのものである。具体的に、本実施形態では、ガス供給部１９から送出された搬送ガスが、搬送ガス圧力制御部２０、搬送ガス流量制御部２１を順に経由してエアロゾル発生部１５まで送給されるようになっており、ガス供給部１９、搬送ガス圧力制御部２０、搬送ガス流量制御部２１及びエアロゾル発生部１５の間に接続された複数の配管によって搬送ガス送給管Ｓ４が構成されている。また、搬送ガス送給管Ｓ４における搬送ガス流量制御部２１とエアロゾル発生部１５との間には、搬送ガス送給管Ｓ４内の圧力を検出する圧力センサＭ１が設けられている。

【0056】

搬送ガス圧力制御部２０は、搬送ガス送給管Ｓ４内を流通する搬送ガスを適正圧力に静定するものであり、搬送ガス流量制御部２１は、搬送ガス送給管Ｓ４内を流通する搬送ガスの流量を制御するものである。本実施形態において、搬送ガス圧力制御部２０及び搬送ガス流量制御部２１は、圧力センサＭ１により検出される圧力などを基に、その動作が図示しない制御装置によって適宜制御される。

【0057】

本実施形態において、回収機構２３は、排気管Ｓ１に介装されており、排気管Ｓ１を流通する気体から未利用原料粉をトラップして回収するように構成されている。尚、回収機構２３で回収された未利用原料粉は、成膜処理を行っていないタイミングで適宜外部に取り出すことができる。

【0058】

ヒータ２４は、処理室２の縮径部３を加熱するためのものである。このヒータ２４により縮径部３を加熱することで、熱泳動効果によって縮径部３への未利用原料粉の堆積・付着を抑制したり、縮径部３に堆積・付着した未利用原料粉を剥離させることができる。

【0059】

〔成膜方法について〕
次に、上記成膜装置１を用いた成膜方法により、基材Ｋの処理対象面Ｋａに膜（成膜体）を形成する過程について説明する。本実施形態に係る成膜方法では、搬送ガス圧力制御部２０及び搬送ガス流量制御部２１によって搬送ガス送給管Ｓ４内を流通する搬送ガスの流量や圧力を調整しながらガス供給部１９からエアロゾル発生部１５へと搬送ガスを送給する。エアロゾル発生部１５では、送給された搬送ガスと原料粉供給部１７から供給されたセラミックス原料粉とが混合したエアロゾルが発生する。発生したエアロゾルは、エアロゾル搬送管５に送給される。

【0060】

エアロゾル搬送管５に送給されたエアロゾルは、当該エアロゾル搬送管５の噴出端５ａから基材Ｋの処理対象面Ｋａに向けて噴出され（言い換えれば、鉛直方向下側から処理対象面Ｋａに向けて噴射され）、噴出されたエアロゾルが基材Ｋの処理対象面Ｋａに衝突することで当該処理対象面Ｋａに膜が形成される。

【0061】

この成膜方法では、エアロゾルを基材Ｋの処理対象面Ｋａに噴出させるとともに、ガス吹付機構１０によって処理室２の内面に空気を吹き付ける。これにより、処理室２の内面への未利用原料粉の堆積・付着が抑制されたり、処理室２の内面に堆積・付着した未利用原料粉が剥離する。したがって、処理室２内に発生した未利用原料粉を効率よく回収できる。

【0062】

以上のように、本実施形態に係る成膜装置１及び成膜方法によれば、処理室２の内面への未利用原料粉の堆積・付着を抑制でき、処理室２の内面に堆積・付着した未利用原料粉を剥離させることができるため、処理室２内に発生した未利用原料粉を効率よく回収することができる。また、駆動部が必要にスキージ等により除去する構成と比較して、メンテナンス頻度の増加という問題も生じ難く、吸引用のノズルやこれと回収容器等とを接続する配管を必要とする構成と比較して、装置の大型化という問題も生じ難い。更に、基材に対するエアロゾルの吹き付け方向についても制約を受けない。

【0063】

〔別実施形態〕
〔１〕上記実施形態では、ノズル１１を、上面視円環状且つ縦断面が矩形状の中空部材からなる態様としたが、これに限られるものではない。例えば、処理室２の形状が角筒状である場合には、ノズル１１を上面視角環状の部材で構成してもよい。また、ノズル１１を複数の小さいノズルに分割した態様であってもよいし、立方体状の中空部材の下面に複数の吹出口を形成したノズルを一又は複数個配置する態様であってもよい。

【0064】

〔２〕上記実施形態では、処理室２の内面のうち少なくとも交差領域に空気が吹き付けられる態様としたが、これに限られるものではない。

【0065】

〔３〕上記実施形態では、ノズル１１を処理室２の最上部に配置する態様としたが、これに限られるものではない。

【0066】

〔４〕上記実施形態では、処理室２の内面に対して６０°以下の入射角θ１で空気が吹き付けられる態様としたが、これに限られるものではなく、入射角θ１は６０°より大きくてもよい。

【0067】

〔５〕上記実施形態では、ガス吹付機構１０によって内面に沿ってらせん状に流れるサイクロン流を処理室２内に発生させる態様としたが、これに限られるものではない。例えば、ガス吹付機構１０におけるノズル１１の吹出口１１ａの形状を周方向に延びるスリット状とし、処理室２の内面全周にわたって空気を吹き付けるようにしてもよい。

【0068】

〔６〕上記実施形態では、下端側に縮径部３が形成された略円筒状の気密状の筐体が処理室２を構成する態様としたが、これに限られるものではない。例えば、図６に示すように、円筒状の気密状の筐体３０内にホッパー３１を配設し、ホッパー３１の内面に沿って空気が流れるように、ガス吹付機構１０による空気の吹き付けを行うようにしてもよい。また、処理室２が縮径部３を有していない態様であってもよい。

【0069】

〔７〕上記実施形態では、処理室２の開口２ａに回収機構２３を介して排気設備（メカニカルブースターポンプＰ１及び真空ポンプＰ２）が接続される態様としたが、これに限られるものではない。例えば、図７に示すように、処理室２に２つの開口２ａ，２ｂが形成され、縮径部３が形成されている側の開口２ａに回収機構２３を接続し、処理室２上部に形成されている開口２ｂにメカニカルブースターポンプＰ１及び真空ポンプＰ２が接続された態様であってもよい。この場合、開口２ａと回収機構２３とを接続する回収管Ｓ５にバルブ３２を設けることで、成膜処理中であってもバルブ３２を閉じ状態にすれば、回収機構２３に回収された未利用原料粉を外部に取り出すことができる。

【0070】

〔８〕上記実施形態では、回収機構２３に回収された未利用原料粉を適宜外部に取り出す態様としたが、これに限られるものではない。例えば、回収機構２３と原料供給管Ｓ３とを接続するリサイクル管を設け、回収機構２３で回収された未利用原料粉をリサイクル管を介して原料供給管Ｓ３の途中に供給して再利用するようにしてもよい。

【0071】

〔９〕上記実施形態では、処理対象面Ｋａが下向きとなるように保持部４が基材Ｋを保持し、鉛直方向下側から処理対象面Ｋａに向けてエアロゾルを噴射する態様としたが、これに限られるものではない。例えば、保持部４とエアロゾル搬送管５の噴出端５ａとの鉛直方向の位置を入れ替えて、鉛直方向上側から処理対象面Ｋａに向けてエアロゾルを噴射する態様としてもよい。

【0072】

〔１０〕上記実施形態では、保持部４が水平方向及び鉛直方向に移動可能である態様としたが、これに限られるものではない。エアロゾル搬送管５の噴出端５ａの位置が水平方向及び鉛直方向に移動可能である態様であってもよく、また、保持部４とエアロゾル搬送管５の噴出端５ａ位置とが共に移動することで、基材Ｋとエアロゾル搬送管５の噴出端５ａとが相対的に移動する態様であってもよい。

【0073】

〔１１〕上記実施形態では、回収機構２３を備える態様としたが、これに限られるものではなく、回収機構２３を備えていない態様であってもよい。

【0074】

〔１２〕上記実施形態では、ヒータ２４を除去機構として備える態様としたが、これに限られるものではなく、除去機構を備えていない態様であってもよい。また、縮径部３に対して振動を付加する装置を除去機構として備える態様であってもよい。

【0075】

上記実施形態（別実施形態を含む）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。

【産業上の利用可能性】

【0076】

本発明は、基材上に膜を形成する成膜装置及び成膜方法に適用することができる。

【符号の説明】

【0077】

１ ：成膜装置
２ ：処理室
２ａ ：開口
３ ：縮径部
１０ ：ガス吹付機構
２３ ：回収機構
２４ ：ヒータ（除去機構）
Ｋ ：基材
Ｋａ ：処理対象面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】