特開 2023-96946 成膜装置とその使用方法

(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】P2023096946

(43)【公開日】2023-07-07

(54)【発明の名称】成膜装置とその使用方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/365 20060101AFI20230630BHJP

   H01L 21/368 20060101ALI20230630BHJP

   C23C 16/455 20060101ALI20230630BHJP

【ＦＩ】

H01L21/365

H01L21/368 Z

C23C16/455

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021213031

(22)【出願日】2021-12-27

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】520124752

【氏名又は名称】株式会社ミライズテクノロジーズ

(71)【出願人】

【識別番号】504255685

【氏名又は名称】国立大学法人京都工芸繊維大学

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】永岡 達司

(72)【発明者】

【氏名】西中 浩之

(72)【発明者】

【氏名】吉本 昌広

【テーマコード（参考）】

4K030

5F045

5F053

【Ｆターム（参考）】

4K030AA18

4K030BA08

4K030BA42

4K030CA04

4K030DA01

4K030EA01

4K030FA10

4K030GA06

4K030JA10

4K030KA46

4K030KA47

5F045AA03

5F045AB40

5F045AC15

5F045AF01

5F045BB09

5F045DP03

5F045DP07

5F045DP15

5F045DQ06

5F045EC07

5F045EC08

5F045EE02

5F045EE07

5F045EE11

5F045EF02

5F045EK06

5F045EM10

5F053AA50

5F053BB60

5F053DD20

5F053GG01

(57)【要約】

【課題】ミストＣＶＤ法において膜質の低下を抑制する。
【解決手段】成膜装置１０は、基板２が載置されるステージ１２と、ステージ上の基板を加熱するヒータ１４と、膜４を構成する材料が溶解しているとともに、少なくとも水を含む溶液６のミストを生成するミスト発生源２０と、ミスト発生源で発生したミストをステージ上の基板まで搬送ガスの流れによって搬送する供給経路３０と、供給経路の少なくとも一部を加熱するヒータ３４とを備える。ヒータによって加熱される供給経路の区間は、供給経路の内面からミストに向けて赤外線（Ｒ１、Ｒ２）が照射されるミスト加熱区間ＨＳとなる。ミスト加熱区間では、供給経路の内面が、ミスト中に存在する元素の酸化物又は水酸化物の少なくとも一方を含む被覆層４０で覆われている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板（２）の表面に膜（４）を形成する成膜装置（１０、１１０、２１０、３１０）であって、
前記基板が載置されるステージ（１４）と、
前記膜を構成する材料が溶解しているとともに、少なくとも水を含む溶液（６）のミスト（７）を生成するミスト発生源（２０）と、
前記ミスト発生源で発生した前記ミストを搬送ガスの流れによって前記ステージ上の前記基板まで搬送する供給経路（３０）と、
前記供給経路の少なくとも一部を加熱するヒータ（３４）と、
を備え、
前記ヒータによって加熱される前記供給経路の区間は、前記供給経路の内面（３０ａ）から前記ミストに向けて赤外線（Ｒ１、Ｒ２）が照射されるミスト加熱区間（ＨＳ）となり、
前記ミスト加熱区間では、前記供給経路の前記内面が、前記ミスト中に存在する元素の酸化物又は水酸化物の少なくとも一方を含む被覆層（４０）で覆われている、
成膜装置。

【請求項2】

前記被覆層は、前記ミスト中に含まれる元素のみで構成されている、請求項１に記載の成膜装置。

【請求項3】

前記供給経路は、前記ステージが配置された成膜室（１２）を含み、
前記成膜時における前記基板の温度をＴ１、前記基板の前記表面に対向する前記成膜室の内面の温度Ｔ２としたときに、Ｔ１＞Ｔ２を満たす、請求項１又は２に記載の成膜装置。

【請求項4】

前記ミスト加熱区間の前記被覆層は、前記供給経路の前記内面から前記ミストに向けて照射される前記赤外線に対して、５０パーセント以上の吸収率を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の成膜装置。

【請求項5】

前記基板の前記表面に形成される前記膜は、エピタキシャル膜である、請求項１から４のいずれか一項に記載の成膜装置。

【請求項6】

前記ミスト加熱区間における前記供給経路の前記内面は、石英で構成されている、請求項１から５のいずれか一項に記載の成膜装置。

【請求項7】

前記石英は、水酸基（ＯＨ基）を含む、請求項６に記載の成膜装置。

【請求項8】

前記ヒータの温度をＴ３としたときに、Ｔ３≧１００℃を満たす、請求項１から７のいずれか一項に記載の成膜装置。

【請求項9】

前記供給経路は、前記ステージが配置された成膜室を含み、
前記成膜室の内面の温度をＴ２とし、前記ヒータの温度Ｔ３としたときに、Ｔ２＜Ｔ３の関係を満たす、請求項１から８のいずれか一項に記載の成膜装置。

【請求項10】

前記ミストに照射される前記赤外線の波長λは、λ≦７．８マイクロメートルである、請求項１から９のいずれか一項に記載の成膜装置

【請求項11】

基板の表面に膜を形成する成膜装置の使用方法であって、
前記成膜装置は、
前記基板が載置されるステージと、
前記膜を構成する材料が溶解しているとともに、少なくとも水を含む溶液のミストを生成するミスト発生源と、
前記ミスト発生源で発生した前記ミストを搬送ガスの流れによって前記ステージ上の前記基板まで搬送する供給経路と、
前記供給経路の少なくとも一部を加熱するヒータと、
を備え、
前記ヒータによって加熱される前記供給経路の区間は、前記供給経路の内面から前記ミストに向けて赤外線が照射されるミスト加熱区間となり、
前記使用方法は、
前記ヒータを作動させつつ、前記ミスト発生源で発生した前記ミストを前記ミスト加熱区間へ供給して、前記ミスト加熱区間の内面に被覆層を形成する予備工程と、
前記予備工程後に実施されるとともに、前記ヒータを作動させつつ、前記ミスト発生源で発生した前記ミストを前記供給経路を通じて前記ステージ上の前記基板へ供給して、前記基板の前記表面に前記膜を形成する成膜工程と、
を備える使用方法。

【請求項12】

前記予備工程における前記ミスト加熱区間の前記内面の温度をＴ４とし、前記成膜工程における前記ヒータの温度をＴ３としたときに、Ｔ３＜Ｔ４の関係が満たされる、請求項１１に記載の使用方法。

【請求項13】

前記予備工程における前記ミスト加熱区間の前記内面の温度をＴ４とし、前記成膜工程における前記基板の温度をＴ１としたときに、Ｔ１＜Ｔ４の関係が満たされる、請求項１１又は１２に記載の使用方法。

【請求項14】

前記予備工程における前記ミストは、前記成膜工程における前記ミストと同一である、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の使用方法。

【請求項15】

前記予備工程と前記成膜工程とが連続して実施される、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の使用方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書が開示する技術は、成膜装置とその使用方法に関する。

【0002】

特許文献１に、成膜装置が開示されている。この成膜装置は、ミストＣＶＤ法によって、基板の表面に膜を形成するように構成されており、ミスト発生源で発生したミストが搬送ガスの流れによって搬送される供給経路と、供給経路の少なくとも一部の区間を加熱するヒータとを備える。

【0003】

上記した製造方法のように、供給経路を加熱することで、供給経路におけるミストの凝縮、凝集を防止することができる。ミストの凝縮、凝集を防止することで、基板に供給されるミストの供給量が増大して、成膜速度の向上を図ることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－２４２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、供給経路を加熱したとしても、供給経路におけるミストの凝縮、凝集を完全に防止することはできない。その結果、成膜装置の使用が繰り返されると、供給経路の内面には、ミストの凝縮、凝集に由来する堆積物が付着していく。そして、堆積物の付着が進行するにつれて、基板に形成される膜の品質（以下、膜質という）も悪化することが判明した。本明細書は、このような膜質の悪化を抑制し得る技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

供給経路を加熱した場合、供給経路内を搬送されるミストも加熱され、加熱されたミストが基板に供給される。しかしながら、成膜装置の使用が繰り返され、供給経路の内面に堆積物が付着していくと、供給経路の内面からミストに伝わる熱量（特に、赤外線の線量）が減少する。その結果、ミストに生じる温度上昇が小さくなり、基板に供給されるミストの温度が意図せず低下することで、膜質の悪化を招いてしまう。従って、成膜装置の使用が繰り返される過程において、供給経路の内面からミストに伝わる熱量（特に、赤外線の線量）の減少を抑制することができれば、膜質の悪化を抑制することができる。そして、そのためには、供給経路の内面を、ミストに由来する堆積物に相当又は近似する材料で、予め被覆しておくことが考えられる。

【0007】

上記の知見に基づいて、基板（２）の表面に膜（４）を形成する成膜装置（１０、１１０、２１０、３１０）が開示される。この成膜装置は、基板が載置されるステージ（１２）と、膜を構成する材料が溶解しているとともに、少なくとも水を含む溶液（６）のミスト（７）を生成するミスト発生源（２０）と、ミスト発生源で発生したミストを搬送ガスの流れによってステージ上の基板まで搬送する供給経路（３０）と、供給経路の少なくとも一部を加熱するヒータ（３４）とを備える。ヒータによって加熱される供給経路の区間は、供給経路の内面（３０ａ）からミストに向けて赤外線（Ｒ１、Ｒ２）が照射されるミスト加熱区間（ＨＳ）となる。ミスト加熱区間では、供給経路の内面が、ミスト中に存在する元素の酸化物又は水酸化物の少なくとも一方を含む被覆層（４０）で覆われている。

【0008】

上記した成膜装置では、ヒータが供給経路を加熱することで、供給経路中にミスト加熱区間が形成される。ミスト加熱区間では、供給経路の内面からミストに向けて赤外線が照射される。ミスト加熱区間の内面は、ミストに由来する堆積物に相当又は近似する材料で、予め被覆されている。これにより、成膜装置の使用が繰り返される過程において、ミストに由来する堆積物がさらに付着しても、供給経路の内面からミストに伝わる熱量（特に、赤外線量）の減少幅は小さくなる。その結果、基板に供給されるミストの温度低下も抑制され、予め定められた最適な条件下での成膜を、長期に亘って継続することができる。

【0009】

本技術の一実施形態において、被覆層は、ミスト中に含まれる元素のみで構成されていてもよい。このような構成によると、成膜装置によって形成される膜に、不純物が含有されることを避けることができる。

【0010】

本技術の一実施形態において、供給経路は、ステージが配置された成膜室（１２）を含んでもよい。この場合、成膜時における基板の温度をＴ１、基板の表面に対向する成膜室の内面の温度Ｔ２としたときに、Ｔ１＞Ｔ２を満たしてもよい。即ち、いわゆるコールドウォール方式であってよい。コールドウォール方式では、成膜室内でミストが加熱されないことから、ミスト加熱区間におけるミストの温度上昇が、基板に供給されるミストの最終温度に大きく影響し、膜質に対しても大きな影響を与え得る。言い換えると、コールドウォール方式では、ミスト加熱区間におけるミストの温度上昇を安定させることで、膜質を効果的に安定させることができ、そのために、本技術を好適に採用することができる。

【0011】

本技術の一実施形態において、ミスト加熱区間の被覆層は、供給経路の内面からミストに向けて照射される赤外線に対して、５０パーセント以上の吸収率を有してもよい。このような構成によると、成膜装置が繰り返し使用される過程において、ミストに由来する堆積物がさらに付着したときでも、ミストに照射される赤外線量の減少幅が効果的に抑制される。

【0012】

本技術の一実施形態において、基板の表面に形成される膜は、エピタキシャル膜であってよい。但し、他の実施形態として、基板の表面に形成される膜は、エピタキシャル膜でなくてもよく、結晶構造を有する膜であってもよいし、結晶構造を有さない膜であってもよい。

【0013】

本技術の一実施形態において、ミスト加熱区間における供給経路の内面は、石英で構成されていてもよい。この場合、石英は水酸基（ＯＨ基）を含んでもよい。石英は、化学的に安定した物質であり、かつ、耐熱性にも優れている。そのため、供給経路を構成する材料として、石英を採用することができる。その一方で、石英は、水に吸収されやすい赤外線領域の透過率も高ことから、ミストの凝縮、凝集に起因する堆積物が付着した時に、ミストへ照射される赤外線量が大きく変化することになる。このような変化を抑制するためには、予め供給経路の内面に被覆層を形成しておくとよく、この点において、本技術の効果が有意に発揮される。

【0014】

本技術の一実施形態において、ヒータの温度をＴ３としたときに、Ｔ３≧１００℃を満たしてもよい。水を含む溶液のミストの凝縮、凝集を抑制するためには、ヒータの温度を１００℃以上に設定するとよい。しかしながら、ヒータの温度を１００℃以上に設定すると、ミストに含まれる水の蒸発に起因して、供給経路の内面には堆積物が付着しやすくなり、ミストへ照射される赤外線量の変化を招いてしまう。このような変化を抑制するためには、予め供給経路の内面に被覆層を形成しておくとよく、この点において、本技術の効果が有意に発揮される。

【0015】

本技術の一実施形態において、供給経路は、ステージが配置された成膜室を含んでもよい。この場合、成膜室の内面の温度をＴ２とし、ヒータの温度Ｔ３としたときに、Ｔ２＜Ｔ３の関係を満たしてもよい。このような構成によると、成膜室内でミストがあまり加熱されない。そのことから、ミスト加熱区間におけるミストの温度上昇が、基板に供給されるミストの最終温度に大きく影響し、膜質に対しても大きな影響を与え得る。言い換えると、上記したＴ２＜Ｔ３の関係が満たされる場合は、ミスト加熱区間におけるミストの温度上昇を安定させることで、膜質を効果的に安定させることができ、そのために、本技術を好適に採用することができる。

【0016】

本技術の一実施形態において、ミストに照射される赤外線の波長λは、λ≦７．８マイクロメートルであってよい。水を含む溶液のミストを用いた成膜では、その水の少なくとも一部が取り除かれることで、基板の表面に膜が形成される。そのことから、通常、ヒータは１００℃以上の温度を有するとよく、そのようなヒータからは、ウィーンの変異則に基づいて、７．８マイクロメートル以下の波長を有する赤外線が多く放射される。７．８マイクロメートル以下の波長は、水によって吸収されやすい波長帯域であり、水を含むミストの温度上昇に大きく影響する。従って、膜質を安定させるためには、ミストに照射される赤外線量の変化を抑制することが特に有効であり、そのために、本技術を好適に採用することができる。

【0017】

本技術は、成膜装置の使用方法にも具現化される。成膜装置は、基板の表面に膜を形成する装置であって、基板が載置されるステージと、ステージ上の前記基板を加熱するヒータと、膜を構成する材料が溶解しているとともに、少なくとも水を含む溶液のミストを生成するミスト発生源と、ミスト発生源で発生したミストを搬送ガスの流れによってステージ上の基板まで搬送する供給経路と、供給経路の少なくとも一部を加熱するヒータとを備える。この成膜装置では、ヒータによって加熱される供給経路の区間が、供給経路の内面からミストに向けて赤外線が照射されるミスト加熱区間となる。使用方法は、予備工程と、予備工程後に実施される成膜工程とを有する。予備工程では、ヒータを作動させつつ、ミスト発生源で発生したミストをミスト加熱区間へ供給して、ミスト加熱区間の内面に被覆層を形成する。成膜工程では、ヒータを作動させつつ、ミスト発生源で発生したミストを供給経路を通じてステージ上の基板へ供給して、基板の表面に膜を形成する。

【0018】

上記した使用方法では、予備工程が実施されることによって、ミスト加熱区間の内面を、ミストに由来する堆積物に相当又は近似する材料で、予め被覆することができる。これにより、その後の成膜工程において、供給経路の内面からミストに伝わる熱量（特に、赤外線量）が減少していくことを、効果的に抑制することができる。その結果、基板に供給されるミストの温度が意図せず低下することがなく、予め定められた最適な条件下での成膜を長期に亘って継続することができる。

【0019】

本技術の一実施形態では、予備工程におけるミスト加熱区間の内面の温度をＴ４とし、成膜工程におけるヒータの温度をＴ３としたときに、Ｔ３＜Ｔ４の関係が満たされてもよい。このような構成によると、予備工程において、ミスト加熱区間の内面が比較的に高温となることで、被覆層の形成が効果的に促進される。

【0020】

本技術の一実施形態では、予備工程におけるミスト加熱区間の内面の温度をＴ４とし、成膜工程における基板の温度をＴ１としたときに、Ｔ１＜Ｔ４の関係が満たされてもよい。このような構成によると、予備工程において、ミスト加熱区間の内面が比較的に高温となることで、被覆層の形成が効果的に促進される。

【0021】

本技術の一実施形態では、予備工程におけるミストが、成膜工程におけるミストと同一であってもよい。この場合、特に限定されないが、予備工程と成膜工程とが、連続して実施されてもよい。但し、他の実施形態として、予備工程におけるミストが、成膜工程におけるミストと異なってもよい。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】実施例１の成膜装置１０の構成を模式的に示す。

【図2】図１中のＩＩ部を拡大して示す断面図。

【図3】実施例１の成膜装置１０の使用方法を説明する図であって、特に、予備工程の様子を示す。

【図4】実施例１の成膜装置１０の使用方法を説明する図であって、特に、成膜工程の様子を示す。

【図5】実施例２の成膜装置１１０の構成を模式的に示す。

【図6】図５中のＶＩ部を拡大して示す断面図。

【図7】実施例２の成膜装置１１０の使用方法を説明する図であって、特に、予備工程の様子を示す。

【図8】実施例３の成膜装置２１０の構成を模式的に示す。

【図9】図８中のＩＸ部を拡大して示す断面図。

【図10】実施例３の成膜装置１１０の使用方法を説明する図であって、特に、予備工程の様子を示す。

【図11】実施例４の成膜装置３１０の構成を模式的に示す。

【図12】図１１中のＸＩＩ部を拡大して示す断面図。

【図13】実施例４の成膜装置３１０の使用方法を説明する図であって、特に、予備工程の様子を示す。

【発明を実施するための形態】

【0023】

（実施例１） 図面を参照して、実施例１の成膜装置１０について説明する。図１に示すように、本実施例の成膜装置１０は、ミストＣＶＤ法を用いて、基板２の表面上に膜４を形成する。特に限定されないが、基板２は、酸化ガリウムの基板であってよく、膜４は、酸化ガリウムのホモエピタキシャル成長膜であってよい。

【0024】

成膜装置１０は、基板２が配置される成膜室１２と、ミスト７を生成するミスト発生源２０と、ミスト発生源２０と成膜室１２とを互い接続するミスト供給経路３０とを備える。成膜室１２は、基板２が載置されるステージ１４と、ステージ１４上の基板２を加熱するステージヒータ１６とを有する。成膜時における基板２の温度をＴ１とし、基板２の表面に対向する成膜室１２の内面の温度Ｔ２としたときに、Ｔ１＞Ｔ２が満たされる。なお、成膜室１２の具体的な構成については、特に限定されない。

【0025】

ミスト発生源２０は、原料溶液槽２２と、水槽２４と、超音波振動子２６を有する。原料溶液槽２２は、原料溶液６を貯留する容器である。原料溶液６は、膜４を構成する材料が溶解している溶液であるとともに、少なくとも水を含む溶液である。原料溶液槽２２は、ミスト供給経路３０を介して、成膜室１２に接続されている。水槽２４は、水を貯留する容器である。水槽２４の上部は解放されており、その開放された上部から、原料溶液槽２２を受け入れる。原料溶液槽２２の底面は、水槽２４内の水に浸漬されている。

【0026】

超音波振動子２６は、超音波振動を発生する装置である。超音波振動子２６は、水槽２４の底に配置されており、原料溶液槽２２の底面に対向している。超音波振動子２６が発生する超音波振動は、水槽２４内の水を介して、原料溶液槽２２内の原料溶液６に伝えられる。原料溶液６に超音波振動が伝えられると、原料溶液６の表面が振動することによって、原料溶液槽２２内に原料溶液６のミスト７が発生する。特に限定されないが、原料溶液槽２２の底面は、柔軟な材料で構成された膜であるとよく、それによって原料溶液６に超音波振動が伝わり易くなる。

【0027】

原料溶液槽２２には、搬送ガスの供給路２８が接続されている。搬送ガスの供給路３２は、例えば窒素ガス（Ｎ_２）といった搬送ガスを、原料溶液槽２２内へ供給する。これにより、原料溶液槽２２内に発生したミスト７は、窒素ガス（Ｎ_２）の流れによってミスト供給経路３０へ流入し、ミスト供給経路３０を通じて成膜室１２内へ供給される。ミスト供給経路３０には、希釈ガスの供給路３２が接続されている。希釈ガスの供給路３２は、例えば窒素ガス（Ｎ_２）といった希釈ガスを、ミスト供給経路３０内へ供給する。ミスト７は、これらの搬送ガスや希釈ガスによって、適度な密度や流量で成膜室１２内へ供給される。

【0028】

ミスト供給経路３０は、管状の部材であって、原料溶液槽２２と成膜室１２との間を互いに連通している。特に限定されないが、本実施例におけるミスト供給経路３０は、石英で構成されている。なお、この石英は、水酸基（ＯＨ基）を実質的に含有しない無水石英であってもよいし、水酸基を比較的に多く含有する石英であってもよい。ミスト供給経路３０には、ヒータ３４が設けられている。ヒータ３４は、ミスト供給経路３０に沿って設けられており、ミスト供給経路３０の少なくとも一部の区間ＨＳを加熱する。ヒータ３４の具体的な構成については、特に限定されない。ヒータ３４は、ミスト供給経路３０を加熱することによって、ミスト供給経路３０を通過するミスト７の凝縮、凝集を抑制する。ヒータ３４の温度Ｔ３は、例えばＴ３≧１００℃であってよい。

【0029】

図２に示すように、ヒータ３４が発生する赤外線Ｒ１の一部は、ミスト供給経路３０を通過してミスト７に照射される。赤外線Ｒ１の波長λは、ヒータ３４の温度Ｔ３に応じて変化する（プランクの法則参照）。例えば、Ｔ３＝４００℃の場合、赤外線Ｒ１は、λ＝約２．５～１５．２マイクロメートルの波長を有し、λ＝５．１マイクロメートルにおいて振幅のピークを有する。また、ヒータ３４によって加熱されたミスト供給経路３０も赤外線Ｒ２を発生し、その赤外線Ｒ２の一部はミスト７に照射される。このように、ヒータ３４によって加熱されるミスト供給経路３０の区間ＨＳでは、ミスト供給経路３０の内面３０ａからミスト７に向けて赤外線Ｒ１、Ｒ２が照射されることで、そこを通過するミスト７も加熱される。従って、ヒータ３４によって加熱される区間ＨＳを、以下では、ミスト加熱区間ＨＳと称する。

【0030】

成膜装置１０の使用が繰り返されると、ミスト供給経路３０の内面３０ａには、ミスト７の凝縮、凝集に由来する堆積物が付着していく。内面３０ａに付着した堆積物は、ミスト供給経路３０の内面３０ａからミスト７に照射される赤外線Ｒ１、Ｒ２を吸収する。従って、堆積物の付着が進行するにつれて、ミスト７に伝わる熱量（赤外線Ｒ１、Ｒ２の線量）が減少していき、ミスト７に生じる温度上昇も小さくなる。その結果、基板２に供給されるミスト７の温度が意図せず低下することで、膜質の悪化を招いてしまう。言い換えると、成膜装置１０の使用が繰り返される過程において、ミスト供給経路３０の内面３０ａからミスト７に伝わる熱量（赤外線Ｒ１、Ｒ２の線量）の減少を抑制することができれば、膜質の悪化を抑制することができる。そして、そのためには、ミスト供給経路３０の内面３０ａを、ミスト７に由来する堆積物に相当又は近似する材料で、予め被覆しておくことが考えられる。

【0031】

上記の知見に基づいて、本実施例におけるミスト加熱区間ＨＳでは、ミスト供給経路３０の内面３０ａが、被覆層４０で覆われている。被覆層４０を構成する材料には、ミスト７に存在する元素の酸化物又は水酸化物の少なくとも一方が含まれる。ミスト供給経路３０は、透明な石英で構成されているので、その内面３０ａに被覆層４０が形成されていることで、ミスト供給経路３０は曇りガラスに類似する外観を有している。ミスト供給経路３０の内面３０ａに、被覆層４０が予め形成されていることで、ミスト７に由来する堆積物がさらに付着しても、ミスト供給経路３０の内面３０ａからミスト７に伝わる熱量（赤外線Ｒ１、Ｒ２の線量）の減少幅は小さくなる。その結果、基板２に供給されるミスト７の温度低下も抑制され、予め定められた最適な条件下での成膜を、長期に亘って継続することができる。

【0032】

被覆層４０の具体的な構成、例えば厚みや密度といった指標については、特に限定されない。但し、被覆層４０は、ミスト供給経路３０の内面３０ａからミスト７に向けて照射される赤外線Ｒ１、Ｒ２に対して、５０パーセント以上の吸収率を有してもよい。このような構成によると、成膜装置１０が繰り返し使用される過程において、ミスト７に起因する堆積物がさらに付着したときでも、ミスト７に照射される赤外線量の減少幅が効果的に抑制される。

【0033】

本実施例の成膜装置１０では、ヒータ３４の温度をＴ３としたときに、Ｔ３≧１００℃を満たしてもよい。この場合、成膜室１２の内面の温度をＴ２としたときに、Ｔ２＜Ｔ３の関係を満たしてもよい。このような構成によると、ミスト７は主にミスト加熱区間ＨＳで加熱され、成膜室１２内ではあまり加熱されない。そのことから、ミスト加熱区間ＨＳにおけるミスト７の温度上昇が、基板２に供給されるミスト７の最終温度に大きく影響し、膜質に対しても大きな影響を与え得る。従って、上記したＴ２＜Ｔ３の関係が満たされる場合は、ミスト加熱区間ＨＳにおけるミスト７の温度上昇を安定させることで、膜質を効果的に安定させることができる。そのためには、本実施例で説明したように、ミスト供給経路３０の内面３０ａが、予め被覆層４０で覆われているとよい。

【0034】

ヒータ３４の温度Ｔ３がＴ３≧１００℃を満たす場合、ウィーンの変異則に基づいて、ヒータ３４からは、７．８マイクロメートル以下の波長を有する赤外線Ｒ１、Ｒ２が多く放射される。７．８マイクロメートル以下の波長は、水によって吸収されやすい波長帯域であり、水を含むミスト７の温度上昇に大きく影響する。従って、膜質を安定させるためには、ミスト７に照射される赤外線量の変化を抑制することが特に有効であり、そのためには、ミスト供給経路３０の内面３０ａが、予め被覆層４０で覆われているとよい。

【0035】

次に、図３、図４を参照して、成膜装置１０の使用方法について説明する。この使用方法は、予備工程と、予備工程後に実施される成膜工程とを有する。図３に示すように、予備工程では、ヒータ３４を作動させつつ、ミスト発生源２０で発生したミスト７をミスト供給経路３０に供給する。これにより、ミスト供給経路３０の内面３０ａであって、特に、ミスト加熱区間ＨＳに位置する内面３０ａに、被覆層４０が形成される。なお、予備工程を実施する前の段階において、ミスト供給経路３０の内面３０ａには、被覆層４０が予め形成されていてもよいし、形成されていなくてもよい。即ち、被覆層４０は、予備工程によって初めて形成されてもよく、この場合、被覆層４０は、ミスト７中に含まれる元素のみで構成されることができる。

【0036】

予備工程では、ミスト供給経路３０内のミスト７が、成膜室１２に供給されることなく、外部へ排気されるとよい。そのことから、ミスト供給経路３０には、分岐弁３６を介して排気経路３８が設けられてもよい。分岐弁３６は、ミスト加熱区間ＨＳよりも下流側に位置しており、ミスト加熱区間ＨＳを通過したミスト７を、成膜室１２と排気経路３８との一方へ選択的に案内するように構成されている。

【0037】

その後、図４に示すように、成膜工程では、ヒータ３４を作動させつつ、ミスト発生源２０で発生したミスト７を、ミスト供給経路３０を通じて成膜室１２へ供給する。成膜室１２では、ステージ１４上に基板２が載置されており、ステージ１４上の基板２は、ステージヒータ１６によって温度Ｔ１に加熱されている。成膜室１２に供給されたミスト７は、ステージ１４上の基板２へ供給されることで、基板２の表面に膜４を形成する。ミスト供給経路３０の内面３０ａに、被覆層４０が予め形成されていることで、成膜工程では、安定した膜質で成膜を実施することができる。

【0038】

特に限定されないが、予備工程におけるヒータ３４の温度Ｔ４と、成膜工程における基板２の温度Ｔ１との間に、Ｔ１＜Ｔ４の関係が満たされてもよい。このような構成によると、予備工程において、ミスト加熱区間ＨＳの内面３０ａが比較的に高温となることで、被覆層４０の形成が効果的に促進される。なお、予備工程において、ミスト加熱区間ＨＳの内面３０ａの温度は、ヒータ３４の温度Ｔ４と実質的に等しくなる。また、予備工程におけるヒータ３４の温度Ｔ４と、成膜工程におけるヒータ３４の温度Ｔ３との間に、Ｔ３＜Ｔ４の関係が満たされるとよい。この場合でも、予備工程において、ミスト加熱区間ＨＳの内面３０ａが比較的に高温となることで、被覆層４０の形成が効果的に促進される。

【0039】

特に限定されないが、予備工程におけるミスト７は、成膜工程におけるミスト７と同一であってもよい。この場合、特に限定されないが、予備工程と成膜工程とが、連続して実施されてもよい。但し、他の実施形態として、予備工程におけるミスト７が、成膜工程におけるミスト７と異なってもよい。即ち、予備工程と成膜工程との間で、原料溶液６を互いに相違させてもよい。

【0040】

（実施例２） 図面を参照して、実施例２の成膜装置１１０について説明する。図５に示すように、本実施例の成膜装置１１０は、ミストＣＶＤ法を用いて、基板２の表面上に膜４を形成する。実施例２の成膜装置１１０は、基本構造において、実施例１の成膜装置１０と共通している。以下の説明において、実施例１と共通する構成については、同一の符号を付すことにより、重複して説明することは避けることとする。

【0041】

本実施例の成膜装置１１０では、成膜室１２が筒状の構成を有しており、成膜室１２の周囲にヒータ３４が設けられている。ミスト供給経路３０の一部の区間ＨＳは、成膜室１２の内部に位置しており、ヒータ３４によって取り囲まれている。これにより、ヒータ３４は、ステージ１４上の基板２を加熱するとともに、ミスト供給経路３０を加熱することもできる。図６に示すように、ヒータ３４が発生する赤外線Ｒ１の一部は、ミスト供給経路３０を通過してミスト７に照射される。加えて、ヒータ３４によって加熱されたミスト供給経路３０も赤外線Ｒ２を発生し、その赤外線Ｒ２の一部はミスト７に照射される。このように、ヒータ３４によって加熱されるミスト供給経路３０の区間ＨＳでは、ミスト供給経路３０の内面３０ａからミスト７に向けて赤外線Ｒ１、Ｒ２が照射されることで、そこを通過するミスト７も加熱される。従って、ヒータ３４によって加熱される区間ＨＳを、ここでもミスト加熱区間ＨＳと称する。

【0042】

本実施例においても、ミスト加熱区間ＨＳでは、ミスト供給経路３０の内面３０ａが、被覆層４０で覆われている。被覆層４０を構成する材料には、ミスト７に存在する元素の酸化物又は水酸化物の少なくとも一方が含まれる。ミスト供給経路３０の内面３０ａに、被覆層４０が予め形成されていることで、ミスト７に由来する堆積物がさらに付着しても、ミスト供給経路３０の内面３０ａからミスト７に伝わる熱量（赤外線Ｒ１、Ｒ２の線量）の減少幅は小さくなる。その結果、基板２に供給されるミスト７の温度低下も抑制され、予め定められた最適な条件下での成膜を、長期に亘って継続することができる。

【0043】

次に、図７をさらに参照して、成膜装置１１０の使用方法について説明する。この使用方法は、予備工程と、予備工程後に実施される成膜工程とを有する。図７に示すように、予備工程は、ミスト発生源２０及びミスト供給経路３０を、成膜室１２から取り外して行うことができる。この場合、ミスト加熱区間ＨＳには、予備工程用のヒータ１３４が取り付けられるとよい。予備工程では、ヒータ１３４を作動させつつ、ミスト発生源２０で発生したミスト７をミスト供給経路３０に供給する。これにより、ミスト供給経路３０の内面３０ａであって、特に、ミスト加熱区間ＨＳに位置する内面３０ａに、被覆層４０が形成される（図６参照）。

【0044】

その後、図５に示すように、成膜工程では、ミスト発生源２０及びミスト供給経路３０を、成膜室１２に取り付ける。そして、ヒータ３４を作動させつつ、ミスト発生源２０で発生したミスト７を、ミスト供給経路３０を通じて成膜室１２へ供給する。成膜室１２では、ステージ１４上に基板２が載置されており、ステージ１４上の基板２へ供給されたミスト７が、基板２の表面に膜４を形成する。本実施例においても、ミスト供給経路３０の内面３０ａに、被覆層４０が予め形成されていることで、成膜工程では、安定した膜質で成膜を実施することができる。

【0045】

（実施例３） 図面を参照して、実施例３の成膜装置２１０について説明する。図８に示すように、本実施例の成膜装置２１０は、ミストＣＶＤ法を用いて、基板２の表面上に膜４を形成する。実施例３の成膜装置２１０は、基本構造において、実施例１の成膜装置１０と共通している。以下の説明において、実施例１と共通する構成については、同一の符号を付すことにより、重複して説明することは避けることとする。

【0046】

本実施例の成膜装置２１０では、ミスト供給経路３０の一部と成膜室１２とが、共通の筒状部材で構成されており、その筒状部材の周囲にヒータ３４が設けられている。従って、本実施例の成膜装置２１０では、ミスト供給経路３０と成膜室１２との境界が特に定められておらず、ミスト供給経路３０に成膜室１２が含まれるとも解釈できる。図９に示すように、ヒータ３４が発生する赤外線Ｒ１の一部は、ミスト供給経路３０を通過してミスト７に照射される。加えて、ヒータ３４によって加熱されたミスト供給経路３０も赤外線Ｒ２を発生し、その赤外線Ｒ２の一部はミスト７に照射される。このように、ヒータ３４によって加熱されるミスト供給経路３０の区間ＨＳでは、ミスト供給経路３０の内面３０ａからミスト７に向けて赤外線Ｒ１、Ｒ２が照射されることで、そこを通過するミスト７も加熱される。従って、ヒータ３４によって加熱される区間ＨＳを、ここでもミスト加熱区間ＨＳと称する。また、本実施例におけるヒータ３４は、ステージ１４上の基板２を加熱するヒータとしても機能する。

【0047】

本実施例においても、ミスト加熱区間ＨＳでは、ミスト供給経路３０の内面３０ａが、被覆層４０で覆われている。被覆層４０を構成する材料には、ミスト７に存在する元素の酸化物又は水酸化物の少なくとも一方が含まれる。ミスト供給経路３０の内面３０ａに、被覆層４０が予め形成されていることで、ミスト７に由来する堆積物がさらに付着しても、ミスト供給経路３０の内面３０ａからミスト７に伝わる熱量（赤外線Ｒ１、Ｒ２の線量）の減少幅は小さくなる。その結果、基板２に供給されるミスト７の温度低下も抑制され、予め定められた最適な条件下での成膜を、長期に亘って継続することができる。

【0048】

次に、図１０をさらに参照して、成膜装置２１０の使用方法について説明する。この使用方法は、予備工程と、予備工程後に実施される成膜工程とを有する。図１０に示すように、予備工程では、成膜室１２からステージ１４を取り外して行うことができる。予備工程では、ヒータ１３４を作動させつつ、ミスト発生源２０で発生したミスト７をミスト供給経路３０に供給する。これにより、ミスト供給経路３０の内面３０ａであって、特に、ミスト加熱区間ＨＳに位置する内面３０ａに、被覆層４０が形成される（図９参照）。

【0049】

その後、図８に示すように、成膜工程では、基板２を載置したステージ１４を成膜室１２内に配置する。そして、ヒータ３４を作動させつつ、ミスト発生源２０で発生したミスト７を、ミスト供給経路３０を通じて成膜室１２へ供給する。成膜室１２では、ステージ１４上の基板２へ供給されたミスト７が、基板２の表面に膜４を形成する。本実施例においても、ミスト供給経路３０の内面３０ａに、被覆層４０が予め形成されていることで、成膜工程では、安定した膜質で成膜を実施することができる。

【0050】

（実施例４） 図面を参照して、実施例４の成膜装置３１０について説明する。図１１に示すように、本実施例の成膜装置３１０は、ミストＣＶＤ法を用いて、基板２の表面上に膜４を形成する。実施例４の成膜装置３１０は、基本構造において、実施例１の成膜装置１０と共通している。以下の説明において、実施例１と共通する構成については、同一の符号を付すことにより、重複して説明することは避けることとする。

【0051】

本実施例の成膜装置３１０では、ステージ１４がターンテーブルとなっており、複数の基板２を載置することができる。また、成膜室１２には、ミスト供給経路３０に接続されたダクト３１２が設けられており、ミスト供給経路３０からのミスト７が、ダクト３１２を通じてステージ１４上の基板２へ供給されるように構成されている。ミスト供給経路３０には、実施例１と同じく、分岐弁３６を介して排気経路３８が設けられている。

【0052】

ミスト供給経路３０の一部の区間ＨＳには、ヒータ３４が設けられている。図１２に示すように、ヒータ３４が発生する赤外線Ｒ１の一部は、ミスト供給経路３０を通過してミスト７に照射される。加えて、ヒータ３４によって加熱されたミスト供給経路３０も赤外線Ｒ２を発生し、その赤外線Ｒ２の一部はミスト７に照射される。このように、ヒータ３４によって加熱されるミスト供給経路３０の区間ＨＳでは、ミスト供給経路３０の内面３０ａからミスト７に向けて赤外線Ｒ１、Ｒ２が照射されることで、そこを通過するミスト７も加熱される。従って、ヒータ３４によって加熱される区間ＨＳを、ここでもミスト加熱区間ＨＳと称する。

【0053】

本実施例においても、ミスト加熱区間ＨＳでは、ミスト供給経路３０の内面３０ａが、被覆層４０で覆われている。被覆層４０を構成する材料には、ミスト７に存在する元素の酸化物又は水酸化物の少なくとも一方が含まれる。ミスト供給経路３０の内面３０ａに、被覆層４０が予め形成されていることで、ミスト７に由来する堆積物がさらに付着しても、ミスト供給経路３０の内面３０ａからミスト７に伝わる熱量（赤外線Ｒ１、Ｒ２の線量）の減少幅は小さくなる。その結果、基板２に供給されるミスト７の温度低下も抑制され、予め定められた最適な条件下での成膜を、長期に亘って継続することができる。

【0054】

次に、図１３をさらに参照して、成膜装置３１０の使用方法について説明する。この使用方法は、予備工程と、予備工程後に実施される成膜工程とを有する。図１３に示すように、予備工程では、ヒータ３４を作動させつつ、ミスト発生源２０で発生したミスト７をミスト供給経路３０に供給する。これにより、ミスト供給経路３０の内面３０ａであって、特に、ミスト加熱区間ＨＳに位置する内面３０ａに、被覆層４０が形成される（図１２参照）。ミスト加熱区間ＨＳを通過したミスト７は、排気経路３８から外部へ排出されてもよい。

【0055】

その後、図１１に示すように、成膜工程では、ミスト発生源２０及びミスト供給経路３０を、成膜室１２に取り付ける。そして、ヒータ３４を作動させつつ、ミスト発生源２０で発生したミスト７を、ミスト供給経路３０を通じて成膜室１２へ供給する。成膜室１２では、ステージ１４上に基板２が載置されており、ステージ１４上の基板２へ供給されたミスト７が、基板２の表面に膜４を形成する。本実施例においても、ミスト供給経路３０の内面３０ａに、被覆層４０が予め形成されていることで、成膜工程では、安定した膜質で成膜を実施することができる。

【0056】

以上、本明細書が開示する技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書、又は、図面に説明した技術要素は、単独で、あるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。本明細書又は図面に例示した技術は、複数の目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

【符号の説明】

【0057】

２：基板、 ４：膜、 ６：原料溶液、 ７：ミスト、 １０、１１０、２１０、３１０：成膜装置、 １２：成膜室、 １４：ステージ、 ２０：ミスト発生源、 ３０：ミスト供給経路、 ３４：ヒータ 被覆層：４０ Ｒ１、Ｒ２：赤外線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】