特許 7488071 粉体成膜装置および粉体成膜方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-13

(45)【発行日】2024-05-21

(54)【発明の名称】粉体成膜装置および粉体成膜方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/44 20060101AFI20240514BHJP

   C23C 16/455 20060101ALI20240514BHJP

【ＦＩ】

C23C16/44 F

C23C16/455

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2020043128

(22)【出願日】2020-03-12

(65)【公開番号】P2021143393

(43)【公開日】2021-09-24

【審査請求日】2022-11-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100178582

【弁理士】

【氏名又は名称】行武 孝

(72)【発明者】

【氏名】藤井 博文

【審査官】山本 一郎

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１９－５３０７９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０４９２５６３２（ＵＳ，Ａ）

【文献】特表平０５－５０４６００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－１２５８２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２３Ｃ １６／４４

Ｃ２３Ｃ １６／４５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

粉体に成膜処理を施す粉体成膜装置であって、
装置本体と、
第１原料ガスを供給することが可能な第１ガス供給部と、
前記第１原料ガスとは異なる第２原料ガスを供給することが可能な第２ガス供給部と、
前記装置本体に設けられ、前記第１原料ガスのガス分子と前記第２原料ガスのガス分子との反応によって粉体の粒子の表面に膜を形成することが可能な少なくとも一つの成膜処理部であって、複数の頂部と複数の底部とを有し上下に蛇行しながら上下方向と交差する移動方向に粉体が流れることを許容する粉体流路が形成されている少なくとも一つの成膜処理部と、
前記少なくとも一つの成膜処理部において前記粉体流路に沿って粉体を連続的に移動させることが可能な粉体移動機構と、
を備え、
前記少なくとも一つの成膜処理部は、
前記粉体流路の前記底部をそれぞれ構成し、粉体を貯留する複数の粉体貯留部と、
前記粉体流路の前記頂部をそれぞれ構成し、前記複数の粉体貯留部のうち隣接する粉体貯留部同士を互いに接続するとともに内部にガスを収容する複数のガス収容部であって、前記第１ガス供給部から前記第１原料ガスを受け入れ当該第１原料ガスを収容する第１ガス収容部と前記第２ガス供給部から前記第２原料ガスを受け入れ当該第２原料ガスを収容する第２ガス収容部とを少なくとも含む複数のガス収容部と、
を有し、
前記粉体移動機構は、粉体が前記粉体貯留部から前記ガス収容部に流入することで前記ガス収容部内のガスに曝露され、粉体が前記ガス収容部から次の粉体貯留部に流入するように、前記粉体流路において粉体を移動させ、
前記複数の粉体貯留部は、隣接するガス収容部同士の間で前記粉体流路に沿ってガスが流れることを前記貯留する粉体によって抑止することが可能なように粉体を貯留する形状を有している、粉体成膜装置。

【請求項2】

前記複数のガス収容部において、前記第１ガス収容部および前記第２ガス収容部は前記移動方向に沿って交互に配置されており、
前記複数の粉体貯留部の各々は、前記第１ガス収容部および前記第２ガス収容部とそれぞれ連通している、請求項１に記載の粉体成膜装置。

【請求項3】

前記第１原料ガスおよび前記第２原料ガスとは異なるガスであって粉体内から余剰となった第１原料ガスまたは第２原料ガスを除去するためのパージガスを供給することが可能なパージガス供給部を更に備え、
前記複数のガス収容部において、前記第１ガス収容部および前記第２ガス収容部は前記移動方向に沿って交互に配置されており、
前記複数のガス収容部は、前記粉体流路における粉体の流れにおいて前記第１ガス収容部と前記第２ガス収容部との間にそれぞれ配置され、前記パージガス供給部から前記パージガスを受け入れ当該パージガスを収容する複数のパージガス収容部を更に有する、請求項１に記載の粉体成膜装置。

【請求項4】

前記パージガス収容部の圧力が、前記第１ガス収容部の圧力および前記第２ガス収容部の圧力よりも低くなるように、前記パージガス収容部の圧力を調整する圧力調整機構と、
前記パージガス収容部から前記パージガスを排気する排気機構と、
を更に備える、請求項３に記載の粉体成膜装置。

【請求項5】

前記パージガス収容部の圧力が、前記第１ガス収容部の圧力および前記第２ガス収容部の圧力よりも高くなるように、前記パージガス収容部の圧力を調整する圧力調整機構と、
前記パージガス収容部から前記パージガスを排気する排気機構と、
を更に備える、請求項３に記載の粉体成膜装置。

【請求項6】

前記複数のガス収容部において、前記第１ガス収容部および前記第２ガス収容部は前記移動方向に沿って交互に配置されており、
前記複数のガス収容部は、前記粉体流路における粉体の流れにおいて前記第１ガス収容部と前記第２ガス収容部との間にそれぞれ配置され、前記第１原料ガスおよび前記第２原料ガスとは異なるガスであって粉体内から余剰となった第１原料ガスまたは第２原料ガスを除去するためのパージガスが供給されない複数のダミーガス収容部を更に有し、
前記ダミーガス収容部に接続される排気機構を更に備える、請求項１に記載の粉体成膜装置。

【請求項7】

前記装置本体は、
底壁と、
前記底壁の上方に配置される天壁と、
前記装置本体の前記天壁に前記移動方向に互いに間隔をおいて配置されかつ前記天壁から下方にそれぞれ延び前記粉体流路を画定する少なくとも３つの第１仕切部であって、
前記底壁に対して所定の間隔をおいて配置される第１仕切先端部をそれぞれ有する、少なくとも３つの第１仕切部と、
前記少なくとも３つの第１仕切部のうち前記移動方向において互いに隣接する前記第１仕切部同士の間にそれぞれ配置されるように前記装置本体の前記底壁に前記移動方向に互いに間隔をおいて配置されかつ前記底壁から上方にそれぞれ延び前記粉体流路を画定する複数の第２仕切部であって、前記天壁に対して所定の間隔をおいて配置される第２仕切先端部をそれぞれ有する、複数の第２仕切部と、
を有し、
前記少なくとも３つの第１仕切部のうち前記移動方向において互いに隣接する複数対の前記第１仕切部が、少なくとも前記第２仕切先端部よりも上方の部分において、前記複数のガス収容部をそれぞれ画定し、
前記複数の第２仕切部のうちの前記移動方向において互いに隣接する少なくとも一対の前記第２仕切部が、前記第１仕切先端部を両側から挟むように前記粉体貯留部を画定する、請求項１乃至６の何れか１項に記載の粉体成膜装置。

【請求項8】

前記装置本体のうち前記移動方向の上流側部分よりも前記移動方向の下流側部分の方が下方に位置するように前記装置本体が傾斜して配置されている、請求項１乃至７の何れか１項に記載の粉体成膜装置。

【請求項9】

前記少なくとも一つの成膜処理部は、複数の成膜処理部を有し、
前記複数の成膜処理部のうちの一の成膜処理部の前記第１ガス収容部および前記第２ガス収容部を通過した粉体が、前記複数の成膜処理部のうちの他の成膜処理部の前記第１ガス収容部および前記第２ガス収容部を通過するように、前記複数の成膜処理部が互いに接続されている、請求項１乃至８の何れか１項に記載の粉体成膜装置。

【請求項10】

前記複数の成膜処理部は、前記粉体流路が上下方向に延びる中心軸周りに螺旋状に配設されるように互いに接続されている、請求項９に記載の粉体成膜装置。

【請求項11】

粉体が前記少なくとも一つの成膜処理部のうち同じ前記第１ガス収容部および前記第２ガス収容部を繰り返し通過可能なように、前記少なくとも一つの成膜処理部の前記粉体流路のうち前記第２ガス収容部よりも前記移動方向下流側部分が当該少なくとも一つの成膜処理部の前記粉体流路のうち前記第１ガス収容部よりも前記移動方向上流側部分に連通している、請求項１乃至９の何れか１項に記載の粉体成膜装置。

【請求項12】

前記少なくとも一つの成膜処理部の前記第１ガス収容部および前記第２ガス収容部から気体を排気する真空ポンプを更に備える、請求項１乃至１１の何れか１項に記載の粉体成膜装置。

【請求項13】

前記粉体移動機構は、前記装置本体に対して前記移動方向および上下方向をそれぞれ含む特定方向の振動を与える振動発生部を含む、請求項１乃至１２の何れか１項に記載の粉体成膜装置。

【請求項14】

前記第１ガス供給部および前記第２ガス供給部のうちの少なくとも一方のガス供給部は、
前記第１原料ガスまたは前記第２原料ガスを収容するガスタンクと、
前記粉体貯留部において貯留される粉体中に配置され、前記ガスタンクから原料ガスを受け入れるとともに前記第１ガス収容部または前記第２ガス収容部に向かって前記原料ガスを噴出することが可能なガス噴出部と、
を有する、請求項１乃至１３の何れか１項に記載の粉体成膜装置。

【請求項15】

粉体に成膜処理を施す粉体成膜方法であって、
複数の頂部と複数の底部とを有し上下に蛇行しながら上下方向と交差する移動方向に粉体が流れることを許容する粉体流路が形成されている装置本体を準備する準備工程と、
前記粉体流路のうち前記複数の頂部よりも下方の領域に粉体を貯留し、当該貯留された粉体によって前記複数の頂部同士の間を仕切る、粉体貯留工程と、
前記複数の頂部のうちの一の頂部に第１原料ガスを収容する一方、前記一の頂部よりも前記移動方向下流側の他の頂部に前記第１原料ガスとは異なる第２原料ガスを収容するガス収容工程と、
前記装置本体において前記粉体流路に沿って前記粉体を前記移動方向に連続的に移動させることで、前記粉体を前記第１原料ガスおよび前記第２原料ガスに順に曝露させ、前記第１原料ガスのガス分子と前記第２原料ガスのガス分子との反応によって前記粉体の粒子の表面に成膜処理を施す成膜工程と、
を備える粉体成膜方法。

【請求項16】

前記成膜工程は、前記装置本体に対して前記移動方向および上下方向をそれぞれ含む特定方向の振動を与えることで、前記粉体を前記移動方向に移動させることを含む、請求項１５に記載の粉体成膜方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、粉体に成膜処理を施す粉体成膜装置および粉体成膜方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、粉体に成膜処理を施す技術として、原子層堆積（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）処理技術が知られている。当該技術では、粉体を２種類の原料ガスに交互に曝露することによって、各原料ガスの相互反応によって粉体上に膜が形成される。

【0003】

特許文献１には、ベルトコンベア上に積層された粉体が、前記ベルトコンベアによって複数のガス収容部を通過するように搬送され、粉体上に順に膜が形成される技術が開示されている。また、特許文献２には、反応容器内に第１原料ガスを充填した状態で、当該反応容器内で粉体を落下させることで粉体上に第１原料ガスのイオンを付着させ、反応容器から前記第１原料ガスを完全に排出したのち、第２原料ガスを充填した状態で、前記粉体を再び落下させることで、粉体上に膜を形成する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０３６３１３６号明細書

【文献】米国特許出願公開第２０１２／００１５１０６号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示された技術では、ベルトコンベアによって粉体を搬送するため、隣接するガス収容部同士を仕切るための隔壁とベルトコンベア上の粉体との間には所定の隙間が形成されている。このため、当該隙間において互いに異なる原料ガス同士が混触し反応すると、粉体上に本来の設定値よりも厚い膜が不規則に形成されるという問題や、上記反応によって生成された反応物が粉体内に混入するという問題があった。また、特許文献２に開示された技術では、反応容器に原料ガスを充填したのち当該原料ガスを完全に排出する工程を１原子層を成膜する毎に繰り返す必要があるため、粉体に対する成膜処理時間が長くなるという問題があった。

【0006】

本発明は、上記のような問題を踏まえてなされたものであり、粉体を構成する粒子の表面以外での原料ガス同士の混触を抑制しつつ、粉体に連続的に成膜処理を施すことが可能な粉体成膜装置および粉体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】

【0007】

本発明の一の局面に係る粉体成膜装置は、粉体に成膜処理を施す粉体成膜装置であって、装置本体と、第１原料ガスを供給することが可能な第１ガス供給部と、前記第１原料ガスとは異なる第２原料ガスを供給することが可能な第２ガス供給部と、前記装置本体に設けられ、前記第１原料ガスのガス分子と前記第２原料ガスのガス分子との反応によって粉体の粒子の表面に膜を形成することが可能な少なくとも一つの成膜処理部であって、複数の頂部と複数の底部とを有し上下に蛇行しながら上下方向と交差する移動方向に粉体が流れることを許容する粉体流路が形成されている少なくとも一つの成膜処理部と、前記少なくとも一つの成膜処理部において前記粉体流路に沿って粉体を連続的に移動させることが可能な粉体移動機構と、を備える。前記少なくとも一つの成膜処理部は、前記粉体流路の前記底部をそれぞれ構成し、粉体を貯留する複数の粉体貯留部と、前記粉体流路の前記頂部をそれぞれ構成し、前記複数の粉体貯留部のうち隣接する粉体貯留部同士を互いに接続するとともに内部にガスを収容する複数のガス収容部であって、前記第１ガス供給部から前記第１原料ガスを受け入れ当該第１原料ガスを収容する第１ガス収容部と前記第２ガス供給部から前記第２原料ガスを受け入れ当該第２原料ガスを収容する第２ガス収容部とを少なくとも含む複数のガス収容部と、を有し、前記粉体移動機構は、粉体が前記粉体貯留部から前記ガス収容部に流入することで前記ガス収容部内のガスに曝露され、粉体が前記ガス収容部から次の粉体貯留部に流入するように、前記粉体流路において粉体を移動させ、前記複数の粉体貯留部は、隣接するガス収容部同士の間で前記粉体流路に沿ってガスが流れることを前記貯留する粉体によって抑止することが可能なように粉体を貯留する形状を有している。

【0008】

本構成によれば、粉体が成膜処理部の粉体流路を連続的に移動すると、当該粉体が第１ガス収容部および第２ガス収容部において第１原料ガスおよび第２原料ガスに順に曝露され、各粒子の表面に吸着したそれぞれのガス分子の反応によって粉体上に連続的に膜を形成することができる。また、複数の粉体貯留部は、隣接するガス収容部同士の間で粉体流路に沿ってガスが流れることを前記貯留する粉体によって抑止することが可能とされている。このため、粉体を構成する粒子の表面以外での原料ガス同士の混触を抑止することができる。

【0009】

上記の構成において、前記複数のガス収容部において、前記第１ガス収容部および前記第２ガス収容部は前記移動方向に沿って交互に配置されており、前記複数の粉体貯留部の各々は、前記第１ガス収容部および前記第２ガス収容部とそれぞれ連通していることが望ましい。

【0010】

本構成によれば、成膜処理部の各粉体貯留部が、第１ガス収容部と第２ガス収容部とにそれぞれ連通することで、貯留する粉体によって第１ガス収容部と第２ガス収容部との間をシールすることができる。このため、第１ガス収容部と第２ガス収容部との間で各原料ガスが行き来することが抑止される。この結果、粉体を構成する粒子の表面とは異なる部分で原料ガス同士が混触することを抑制し、両ガスが反応することを抑止することができる。また、パージガス収容部などのように原料ガスとは異なるガスを収容する他のガス収容部を有する場合と比較して、粉体成膜装置の移動方向におけるサイズを小さくすることが可能となる。

【0011】

上記の構成において、前記第１原料ガスおよび前記第２原料ガスとは異なるガスであって粉体内から余剰となった第１原料ガスまたは第２原料ガスを除去するためのパージガスを供給することが可能なパージガス供給部を更に備え、前記複数のガス収容部において前記第１ガス収容部および前記第２ガス収容部は前記移動方向に沿って交互に配置されており、前記複数のガス収容部は前記粉体流路における粉体の流れにおいて前記第１ガス収容部と前記第２ガス収容部との間にそれぞれ配置され前記パージガス供給部から前記パージガスを受け入れ当該パージガスを収容する複数のパージガス収容部を更に有することが望ましい。

【0012】

本構成によれば、複数のパージガス収容部が第１ガス収容部と第２ガス収容部との間に配置されパージガスを収容することで、第１原料ガスおよび第２原料ガスが粉体の表面以外において互いに混触することを抑止し、ガス収容部を通過した粉体から原料ガスの余剰分を取り除くことができる。したがって、前記余剰分の第１原料ガスのガス分子と第２原料ガスのガス分子とが互いに反応し、不要な反応生成物が生成されることを抑止することができる。

【0013】

上記の構成において、前記パージガス収容部の圧力が、前記第１ガス収容部の圧力および前記第２ガス収容部の圧力よりも低くなるように、前記パージガス収容部の圧力を調整する圧力調整機構と、前記パージガス収容部から前記パージガスを排気する排気機構と、を更に備えることが望ましい。

【0014】

本構成によれば、各パージガス収容部が各ガス収容部に対して負圧に設定されるため、粉体内に残留する第１原料ガスおよび第２原料ガスの余剰分が各パージガス収容部に引き寄せられやすい。このため、排気機構によってこれらの余剰ガスをパージガスとともに確実に排気することができる。

【0015】

上記の構成において、前記パージガス収容部の圧力が、前記第１ガス収容部の圧力および前記第２ガス収容部の圧力よりも高くなるように、前記パージガス収容部の圧力を調整する圧力調整機構と、前記パージガス収容部から前記パージガスを排気する排気機構と、を更に備えるものでもよい。

【0016】

本構成によれば、パージガス収容部が各ガス収容部に対して正圧に設定されるため、粉体内に残留する第１原料ガスおよび第２原料ガスの余剰分が各パージガス収容部に流入し互いに混触することを防止することができる。

【0017】

上記の構成において、前記複数のガス収容部において、前記第１ガス収容部および前記第２ガス収容部は前記移動方向に沿って交互に配置されており、前記複数のガス収容部は、前記粉体流路における粉体の流れにおいて前記第１ガス収容部と前記第２ガス収容部との間にそれぞれ配置される複数のダミーガス収容部を更に有し、前記ダミーガス収容部に接続される排気機構を更に備えるものでもよい。

【0018】

本構成によれば、第１原料ガスおよび第２原料ガスが粉体の粒子の表面以外において互いに混触することを抑止することができる。また、ダミーガス収容部に侵入、滞留した第１原料ガスおよび第２原料ガスの混触を排気機構によって防止することができる。

【0019】

上記の構成において、前記装置本体は、底壁と、前記底壁の上方に配置される天壁と、前記装置本体の前記天壁に前記移動方向に互いに間隔をおいて配置されかつ前記天壁から下方にそれぞれ延び前記粉体流路を画定する少なくとも３つの第１仕切部であって、前記底壁に対して所定の間隔をおいて配置される第１仕切先端部をそれぞれ有する、少なくとも３つの第１仕切部と、前記少なくとも３つの第１仕切部のうち前記移動方向において互いに隣接する前記第１仕切部同士の間にそれぞれ配置されるように前記装置本体の前記底壁に前記移動方向に互いに間隔をおいて配置されかつ前記底壁から上方にそれぞれ延び前記粉体流路を画定する複数の第２仕切部であって、前記天壁に対して所定の間隔をおいて配置される第２仕切先端部をそれぞれ有する、複数の第２仕切部と、を有し、前記少なくとも３つの第１仕切部のうち前記移動方向において互いに隣接する複数対の前記第１仕切部が、少なくとも前記第２仕切先端部よりも上方の部分において、前記複数のガス収容部をそれぞれ画定し、前記複数の第２仕切部のうちの前記移動方向において互いに隣接する少なくとも一対の前記第２仕切部が、前記第１仕切先端部を両側から挟むように前記粉体貯留部を画定することが望ましい。

【0020】

本構成によれば、装置本体内に配設された第１仕切部および第２仕切部が、複数のガス収容部および粉体貯留部をそれぞれ画定することができる。この場合、各仕切部を挟んでガス収容部または粉体貯留部が互いに近接して配置されるため、ガス収容部および粉体貯留部が互いに離間して配置される場合と比較して、粉体成膜装置のサイズを小さくすることができる。

【0021】

上記の構成において、前記装置本体のうち前記移動方向の上流側部分よりも前記移動方向の下流側部分の方が下方に位置するように前記装置本体が傾斜して配置されていることが望ましい。

【0022】

本構成によれば、移動方向に沿って粉体流路を先下がりに配設することができるため、重力の作用を受けて、粉体の移動を促進することができる。

【0023】

上記の構成において、前記少なくとも一つの成膜処理部の前記第１ガス収容部および前記第２ガス収容部を通過した粉体が、前記複数の成膜処理部のうちの他の成膜処理部の前記第１ガス収容部および前記第２ガス収容部を通過するように、前記複数の成膜処理部が互いに接続されていることが望ましい。

【0024】

本構成によれば、複数の成膜処理部において粉体に対する成膜処理を連続的に行うことができるため、成膜処理を効率的に行うことができる。また、各成膜処理部間における第１原料ガスおよび第２原料ガスの流れを粉体によって抑止し、粉体を構成する粒子の表面以外における両ガスの反応を抑止することができる。

【0025】

上記の構成において、前記複数の成膜処理部は、前記粉体流路が上下方向に延びる中心軸周りに螺旋状に配設されるように互いに接続されていることが望ましい。

【0026】

本構成によれば、複数の成膜処理部において粉体に対する成膜処理を連続的に行うことができるとともに、複数の成膜処理部が水平方向に沿って互いに接続される場合と比較して、成膜処理装置の設置面積を小さくすることができる。

【0027】

上記の構成において、粉体が前記少なくとも一つの成膜処理部のうち同じ前記第１ガス収容部および前記第２ガス収容部を繰り返し通過可能なように、前記少なくとも一つの成膜処理部の前記粉体流路のうち前記第２ガス収容部よりも前記移動方向下流側部分が当該少なくとも一つの成膜処理部の前記粉体流路のうち前記第１ガス収容部よりも前記移動方向上流側部分に連通していることが望ましい。

【0028】

本構成によれば、粉体を同じ第１ガス収容部および第２ガス収容部を繰り返し通過させることで、粉体に対して成膜処理を連続的に行うことができる。このため、粉体が第１ガス収容部および第２ガス収容部を１回ずつ通過する場合と比較して、多数の粉体貯留部およびガス収容部を並べる必要がなく、最小数の粉体貯留部およびガス収容部で構成することができる。

【0029】

上記の構成において、前記少なくとも一つの成膜処理部の前記第１ガス収容部および前記第２ガス収容部から気体を排気する真空ポンプを更に備えることが望ましい。

【0030】

本構成によれば、各ガス収容部を真空引きしながら、必要量の原料ガスを供給することができるため、各ガス収容部における原料ガスの純度を高めることができる。この結果、粉体に対して高純度の成膜処理を行うことができる。

【0031】

上記の構成において、前記粉体移動機構は、前記装置本体に対して前記移動方向および上下方向をそれぞれ含む特定方向の振動を与える振動発生部を含むことが望ましい。

【0032】

本構成によれば、装置本体に対して特定方向の振動が付与されることで、粉体流路を移動する移動力を粉体に付与することができる。このため、回転する羽根部材のように粉体に直接接触する機械的な移動機構を有することなく、各ガス収容部を通過するように粉体を安定して移動させることができる。したがって、上記のような機械的な移動機構を備える場合と比較して、装置を簡略化することができるとともに、機械的な移動力によって粉体を構成する粒子が粉砕されることを抑止することができる。また、羽根部材の一部が粉体に混入すること（コンタミ）を防止することができる。

【0033】

上記の構成において、前記第１ガス供給部および前記第２ガス供給部のうちの少なくとも一方のガス供給部は、前記第１原料ガスまたは前記第２原料ガスを収容するガスタンクと、前記粉体貯留部において貯留される粉体中に配置され、前記ガスタンクから原料ガスを受け入れるとともに前記第１ガス収容部または前記第２ガス収容部に向かって前記原料ガスを噴出することが可能なガス噴出部と、を有することが望ましい。この際、当該ガス噴出部は、前記第１粉体貯留部の下流側または前記第２粉体貯留部の下流側に配置されることが更に望ましい。

【0034】

本構成によれば、ガス噴出部が原料ガスを噴出するとその噴出力によって粉体を流動化させて粉体がガス収容部に流入することを促進することができる。

【0035】

本発明の他の局面に係る粉体成膜方法は、粉体に成膜処理を施す粉体成膜方法であって、複数の頂部と複数の底部とを有し上下に蛇行しながら上下方向と交差する移動方向に粉体が流れることを許容する粉体流路が形成されている装置本体を準備する準備工程と、前記粉体流路のうち前記複数の頂部よりも下方の領域に粉体を貯留し、当該貯留された粉体によって前記複数の頂部同士の間を仕切る、粉体貯留工程と、前記複数の頂部のうちの一の頂部に第１原料ガスを収容する一方、前記一の頂部よりも前記移動方向下流側の他の頂部に前記第１原料ガスとは異なる第２原料ガスを収容するガス収容工程と、前記装置本体において前記粉体流路に沿って前記粉体を前記移動方向に連続的に移動させることで、前記粉体を前記第１原料ガスおよび前記第２原料ガスに順に曝露させ、前記第１原料ガスのガス分子と前記第２原料ガスのガス分子との反応によって前記粉体の粒子の表面に成膜処理を施す成膜工程と、を備える。

【0036】

上記の方法において、前記成膜工程は、前記装置本体に対して前記移動方向および上下方向をそれぞれ含む特定方向の振動を与えることで、前記粉体を前記移動方向に移動させることを含むことが望ましい。

【発明の効果】

【0037】

本発明によれば、粉体を構成する粒子の表面以外での原料ガス同士の混触を抑制しつつ、粉体に連続的に成膜処理を施すことが可能な粉体成膜装置および粉体成膜方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0038】

【図1】本発明の第１実施形態に係る粉体成膜装置の模式的な正断面図である。

【図2】本発明の第２実施形態に係る粉体成膜装置の模式的な正断面図である。

【図3】本発明の第３実施形態に係る粉体成膜装置の模式的な正断面図である。

【図4】本発明の第４実施形態に係る粉体成膜装置の模式的な斜視図である。

【図5】本発明の第５実施形態に係る粉体成膜装置の模式的な水平断面図である。

【図6】本発明の第５実施形態に係る粉体成膜装置の模式的な透視斜視図である。

【図7】本発明の変形実施形態に係る粉体成膜装置の模式的な正断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0039】

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態（第１実施形態）に係る粉体成膜装置１について説明する。本実施形態に係る粉体成膜装置１は、粉体に対して原子層堆積（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）による成膜処理を施す。図１は、本実施形態に係る粉体成膜装置１の模式的な正断面図である。粉体成膜装置１は、装置本体１０と、原料ガス排気部１２０と、第１ガス供給部１２１と、パージガス供給部１２２と、第２ガス供給部１２３と、パージガス排気部１２４と、粉体移動機構１２５と、を有する。以下では、粉体成膜装置１によって粉体（たとえば金属粉、鉄粉）上にアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）の成膜を行う場合を例に説明する。

【0040】

装置本体１０は、粉体成膜装置１の本体部分に相当し、本実施形態では直方体形状の筐体構造を有している。装置本体１０の内部には、後記で詳述するように粉体が流れることを許容する粉体流路１００が複数のガス収容部を通過するように形成されている。

【0041】

原料ガス排気部１２０は、真空ポンプからなり、装置本体１０内の各ガス収容部を真空状態とする（真空引き）。原料ガス排気部１２０は、第１ガス排気部１２０Ａと、第２ガス排気部１２０Ｂとを有する。第１ガス排気部１２０Ａは、第１ガス収容部１０１を真空状態とし、当該第１ガス収容部１０１から第１原料ガスを排気する。同様に、第２ガス排気部１２０Ｂは、第２ガス収容部１０３を真空状態とし、当該第２ガス収容部１０３から第２原料ガスを排気する。第１ガス排気部１２０Ａおよび第２ガス排気部１２０Ｂが互いに独立して配置されることで、各排気経路において第１原料ガスと第２原料ガスとが混触することが防止される。

【0042】

第１ガス供給部１２１は、装置本体１０内の第１ガス収容部１０１に第１原料ガスを供給することが可能とされている。本実施形態では、第１原料ガスとして、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム：Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌａｌｕｍｉｎｕｍ）が用いられている。

【0043】

第２ガス供給部１２３は、装置本体１０内の第２ガス収容部１０３に第１原料ガスとは異なる第２原料ガスを供給することが可能とされている。本実施形態では、第２原料ガスとして、水蒸気（Ｈ_２０）または酸素プラズマが用いられている。

【0044】

パージガス供給部１２２は、装置本体１０内のパージガス収容部１０２にパージガスを供給することが可能とされている。パージガスは、前記第１原料ガスおよび前記第２原料ガスとは異なるガスであって粉体内から余剰の前記第１原料ガスおよび前記第２ガスを除去するためのものである。本実施形態では、パージガスとして、窒素ガスが用いられている。

【0045】

パージガス排気部１２４は、原料ガス排気部１２０に対して独立して設けられた真空ポンプからなり、パージガス収容部１０２から前記パージガスを排気する。

【0046】

粉体移動機構１２５は、装置本体１０内の後記の成膜処理部１００Ｃにおいて粉体流路１００に沿って粉体Ｆを連続的に移動させることが可能とされている。本実施形態では、粉体移動機構１２５は、装置本体１０に対して、粉体Ｆの移動方向（右方向）および上下方向をそれぞれ含む特定方向（図１の矢印Ｄ１）の振動を与える振動発生部を含む。

【0047】

装置本体１０は、供給側貯留室１００Ａと、排出側貯留室１００Ｂと、供給側貯留室１００Ａと排出側貯留室１００Ｂとの間に配置される複数の成膜処理部１００Ｃとを有する。供給側貯留室１００Ａは、装置本体１０の左端部に配置されており、その上面部には粉体Ｆを受け入れる粉体供給口１０Ｐが開口されている。同様に、排出側貯留室１００Ｂは、装置本体１０の右端部に配置されており、その下面部には粉体Ｆを排出する粉体排出口１０Ｑが開口されている。なお、粉体供給口１０Ｐおよび粉体排出口１０Ｑにはそれぞれ開閉可能な不図示のカバーが装着されている。

【0048】

複数の成膜処理部１００Ｃは、前記第１原料ガスのガス分子と前記第２原料ガスのガス分子との反応によって粉体Ｆを構成する粒子の表面にそれぞれ膜を形成する。なお、図１では、複数の成膜処理部１００Ｃのうちの一の成膜処理部１００Ｃについて詳細に示している。装置本体１０内では、図１の成膜処理部１００Ｃの上流側（左側）および下流側（右側）にも、それぞれ他の成膜処理部１００Ｃが連続的に配置されている。このような複数の成膜処理部１００Ｃは、前述の粉体流路１００を構成している。粉体流路１００は、図１の矢印Ｄ２、Ｄ３に示すように、複数の頂部と複数の底部とを有し上下に蛇行しながら水平な移動方向（右方向）に向かって粉体Ｆが流れることを許容する。

【0049】

成膜処理部１００Ｃは、それぞれが粉体流路１００の頂部を構成する、第１ガス収容部１０１、当該第１ガス収容部１０１の下流側に配置される一のパージガス収容部１０２、第２ガス収容部１０３、当該第２ガス収容部１０３の下流側に配置される他のパージガス収容部１０２（以上、複数のガス収容部）と、これらのガス収容部の下方に互いに隣接して配置され、それぞれが粉体流路１００の底部を構成する４つの粉体貯留部１０５（複数の粉体貯留部）と、を有する。

【0050】

第１ガス収容部１０１は、粉体流路１００の一部を構成する。第１ガス収容部１０１は、第１ガス供給部１２１から前記第１原料ガスを受け入れ、当該第１原料ガスを収容する。

【0051】

第２ガス収容部１０３は、粉体流路１００の一部を構成する。第２ガス収容部１０３は、第１ガス収容部１０１よりも前記移動方向の下流側に配置され、第２ガス供給部１２３から前記第２原料ガスを受け入れ、当該第２原料ガスを収容する。

【0052】

各パージガス収容部１０２は、粉体流路１００における粉体の流れにおいて第１ガス収容部１０１とパージガス収容部１０２との間に配置され、パージガス供給部１２２から前記パージガスを受け入れ当該パージガスを収容する。

【0053】

複数の粉体貯留部１０５は、第１ガス収容部１０１、パージガス収容部１０２および第２ガス収容部１０３の下方で、互いに異なるガス収容部に跨るようにそれぞれ配置されている。換言すれば、前記複数のガス収容部の各々は、前記複数の粉体貯留部のうち隣接する粉体貯留部同士を互いに接続する。図１に示すように、各粉体貯留部１０５は、後記の第２仕切部１１２の上端部近傍まで粉体Ｆを貯留している。また、複数の粉体貯留部１０５は、隣接するガス収容部同士の間で粉体流路１００に沿ってガスが流れることを、貯留する粉体によって抑止することが可能なように粉体を貯留する形状を有している。

【0054】

ここで、装置本体１０内に上記の各ガス収容部および粉体貯留部が形成される構造について更に詳述する。図１に示すように、装置本体１０は、底壁１０Ｂと、底壁１０Ｂの上方に配置される天壁１０Ｔと、複数の第１仕切部１１１（少なくとも３つの第１仕切部）と、複数の第２仕切部１１２（複数の第２仕切部）と、を有する。

【0055】

複数の第１仕切部１１１は、前記装置本体１０の前記天壁１０Ｔに前記移動方向に互いに間隔をおいて配置され、かつ、前記天壁１０Ｔから下方にそれぞれ延び前記粉体流路１００を画定している。各第１仕切部１１１は、底壁１０Ｂに対して所定の間隔をおいて配置される先端部（下端部、第１仕切先端部）をそれぞれ有する。

【0056】

複数の第２仕切部１１２は、複数の第１仕切部１１１のうち前記移動方向において互いに隣接する第１仕切部１１１同士の間にそれぞれ配置されるように、前記装置本体１０の底壁１０Ｂに前記移動方向に互いに間隔をおいて配置され、かつ、底壁１０Ｂから上方にそれぞれ延び粉体流路１００を画定している。各第２仕切部１１２は、天壁１０Ｔに対して所定の間隔をおいて配置される先端部（上端部、第２仕切先端部）をそれぞれ有する。

【0057】

図１に示すように、複数の第１仕切部１１１のうち前記移動方向において互いに隣接する複数対の第１仕切部１１１が、第１仕切部１１１同士の間の空間のうち少なくとも第２仕切部１１２の先端部よりも上方の部分において、第１ガス収容部１０１、パージガス収容部１０２および第２ガス収容部１０３をそれぞれ画定している。

【0058】

また、複数の第２仕切部１１２のうちの前記移動方向において互いに隣接する複数対（少なくとも一対）の第２仕切部１１２が、第２仕切部１１２同士の間の第１仕切部１１１（第１仕切先端部）を左右両側から挟むように粉体貯留部１０５をそれぞれ画定している。

【0059】

図１に示すように、粉体移動機構１２５によって装置本体１０に対して矢印Ｄ１で示す方向の振動が加えられながら、粉体供給口１０Ｐから粉体Ｆが供給側貯留室１００Ａに投入されると、前記振動を受けて粉体Ｆが移動方向下流側に移動する。成膜処理部１００Ｃの最も上流側に位置する粉体貯留部１０５に貯留された粉体Ｆは、矢印Ｄ２で示すように、第１仕切部１１１の下方を潜りながら、矢印Ｄ３で示すように、第２仕切部１１２を乗り越える。このような動きを繰り返しながら、やがて図１に示すように、各粉体貯留部１０５に粉体Ｆが貯留される。次に、第１ガス供給部１２１、パージガス供給部１２２および第２ガス供給部１２３が、それぞれ第１ガス収容部１０１、パージガス収容部１０２および第２ガス収容部１０３に、対応するガスを供給する。この際、各粉体貯留部１０５に貯留される粉体Ｆが各ガス収容部の下面部を画定し、シールする。なお、第１ガス供給部１２１、パージガス供給部１２２および第２ガス供給部１２３は、粉体Ｆによってシールされたガス収容部から順にガスを供給してもよい。このように、成膜処理部１００Ｃにおいて粉体Ｆが第１ガス収容部１０１、パージガス収容部１０２、第２ガス収容部１０３および他のパージガス収容部１０２をそれぞれ順に通過する。そして、粉体Ｆが第１ガス収容部１０１に流入すると、粉体Ｆの粒子の表面には前駆体として機能するトリメチルアルミニウムが付着する。この際、粉体Ｆ（下地）の粒子の表面の酸素基にアルミニウム基が一つ結合し核が形成されるとともに、トリメチルアルミニウム中のメチル基は、粉体Ｆから脱離する。そして、この核を起点として膜が横方向（表面に沿った方向）に成長し、粉体Ｆの粒子の上にアルミニウム層（レイヤー）が形成される。粉体Ｆの粒子の表面の酸素基が埋まると、それ以上アルミニウム基が粉体Ｆの粒子に付着することができないため、粉体Ｆの周辺に存在するトリメチルアルミニウムは余剰分となる。このため、粉体移動機構１２５による移動に伴って粉体Ｆがパージガス収容部１０２に進入すると、粉体Ｆの周辺のトリメチルアルミニウムの余剰分は、パージガス収容部１０２中のパージガス（窒素）とともに、パージガス排気部１２４によって排気される。

【0060】

次に、粉体Ｆが第２ガス収容部１０３に流入すると、粉体Ｆの粒子の表面のアルミニウム基に水蒸気中の酸素基が付着し、粉体Ｆを包むように酸素基の層が形成される。同様に、次のパージガス収容部１０２において、余剰分の水蒸気（酸素基）が排気されたのち、更に下流の成膜処理部１００Ｃの第１ガス収容部１０１において、前記酸素基にトリメチルアルミニウムが付着する。このような工程が繰り返されることで、粉体排出口１０Ｑから排出される粉体Ｆの粒子の表面には複数のアルミニウム原子層を含むアルミナの膜（Ａｌ_２Ｏ_３）が形成されている。このように、本実施形態では、粉体Ｆに対して連続的に膜を形成することができる。また、図１に示すように、第１ガス収容部１０１と第２ガス収容部１０３との間には、パージガス収容部１０２が配置されるとともに、２つの粉体貯留部１０５に貯留される粉体Ｆが第１ガス収容部１０１と第２ガス収容部１０３とを互いに隔離している（シールしている）。このため、粉体Ｆを構成する粒子表面とは異なる部分（たとえば第１ガス収容部１０１、第２ガス収容部１０３の内壁）において、第１原料ガス（トリメチルアルミニウム）と第２原料ガス（水蒸気）とが互いに反応し、アルミナが生成、付着することが防止される。なお、上記のような粉体Ｆに対する成膜処理が施されるにあたって、初期的に各ガス収容部の封止のみに使用され、十分な成膜処理を受けなかった粉体Ｆは、再び粉体供給口１０Ｐから供給側貯留室１００Ａに投入されリユースされてもよい。

【0061】

ここで、図１に示される本実施形態に係る成膜処理部１００Ｃの構造は、第１ガス収容部１０１および第２ガス収容部１０３を基準として以下のように捉えることができる。成膜処理部１００Ｃは、第１ガス収容部１０１と、第１パージガス収容部１０２Ａと、第２ガス収容部１０３と、第２パージガス収容部１０２Ｂと、第１粉体貯留部１００Ｊと、第２粉体貯留部１００Ｋと、２つの中間粉体貯留部１００Ｍ、１００Ｎとを有する。

【0062】

第１ガス収容部１０１と第２ガス収容部１０３との間には、第１パージガス収容部１０２Ａが配置されている。同様に、第２ガス収容部１０３の下流側（第２ガス収容部１０３と次の第１ガス収容部１０１との間）は、第２パージガス収容部１０２Ｂが配置されている。当該第１パージガス収容部１０２Ａおよび第２パージガス収容部１０２Ｂは、前記粉体流路１００の一部を構成する。また、第１パージガス収容部１０２Ａおよび第２パージガス収容部１０２Ｂは、パージガス供給部１２２からパージガスを受け入れ当該パージガスを収容する。

【0063】

第１粉体貯留部１００Ｊは、図１において、第１ガス収容部１０１の直上流の粉体貯留部１０５に相当する。当該第１粉体貯留部１００Ｊは、粉体流路１００の一部を構成する。第１粉体貯留部１００Ｊは、第１ガス収容部１０１の前記移動方向の上流側部分に下方から連通し、第１ガス収容部１０１に供給される粉体Ｆを貯留することが可能とされている。第１粉体貯留部１００Ｊは、第１ガス収容部１０１から当該第１ガス収容部１０１よりも上流側のパージガス収容部１０２に第１原料ガスが流れることを抑止するように粉体Ｆを貯留する。なお、図１に示される成膜処理部１００Ｃが最も上流側に位置する成膜処理部１００Ｃの場合には、第１粉体貯留部１００Ｊは、第１ガス収容部１０１から供給側貯留室１００Ａに第１原料ガスが流れることを抑止する。

【0064】

また、第２粉体貯留部１００Ｋは、図１において、第２ガス収容部１０３の直上流の粉体貯留部１０５に相当する。当該第２粉体貯留部１００Ｋは、粉体流路１００の一部を構成する。第２粉体貯留部１００Ｋは、第２ガス収容部１０３の前記移動方向の上流側部分に下方から連通し、第２ガス収容部１０３に供給される粉体Ｆを貯留することが可能とされている。また、第２粉体貯留部１００Ｋは、第１パージガス収容部１０２Ａの前記移動方向の下流側部分に下方から連通し、第１パージガス収容部１０２Ａを通過した粉体Ｆを受け入れることが可能とされている。

【0065】

また、中間粉体貯留部１００Ｍは、第１ガス収容部１０１の前記移動方向の下流側部分および第１パージガス収容部１０２Ａの前記移動方向の上流側部分のそれぞれに下方から連通し、粉体Ｆを貯留することが可能とされている。中間粉体貯留部１００Ｍは、当該貯留した粉体Ｆによって第１ガス収容部１０１と第１パージガス収容部１０２Ａとの間で前記第１原料ガスおよび前記パージガスが流れることをそれぞれ抑止するように粉体Ｆを貯留する。

【0066】

更に、中間粉体貯留部１００Ｎは、第２ガス収容部１０３の直下流の粉体貯留部１０５に相当する。中間粉体貯留部１００Ｎは、粉体流路１００の一部を構成する。中間粉体貯留部１００Ｎは、第２ガス収容部１０３の前記移動方向の下流側部分に下方から連通し、第２ガス収容部１０３を通過した粉体Ｆを貯留する（受け入れる）ことが可能とされている。また、中間粉体貯留部１００Ｎは、第２パージガス収容部１０２Ｂの前記移動方向の上流側部分に下方から連通し、第２パージガス収容部１０２Ｂに供給される粉体Ｆを貯留するとともに、貯留した粉体Ｆによって第２ガス収容部１０３と第２パージガス収容部１０２Ｂとの間での前記第２原料ガスおよび前記パージガスの流れをそれぞれ抑止するように粉体Ｆを貯留する。

【0067】

なお、図１のパージガス供給部１２２は、パージガス収容部１０２に対するパージガスの供給量を制御することが可能な流量制御弁１２２Ｃ（図２参照、圧力調整機構）を有している。当該流量制御弁１２２Ｃは、前記第１パージガス収容部１０２Ａの圧力および前記第２パージガス収容部１０２Ｂの圧力が、第１ガス収容部１０１の圧力および第２ガス収容部１０３の圧力よりも低くなるように、前記第１パージガス収容部１０２Ａの圧力および前記第２パージガス収容部１０２Ｂの圧力をそれぞれ調整する。一方、パージガス排気部１２４は、第１パージガス収容部１０２Ａおよび第２パージガス収容部１０２Ｂからパージガスをそれぞれ排気する。このため、各パージガス収容部１０２が第１ガス収容部１０１および第２ガス収容部１０３に対して負圧に設定されるため、粉体Ｆ内に残留する第１原料ガスおよび第２原料ガスの余剰分が各パージガス収容部１０２に引き寄せられやすい。このため、パージガス排気部１２４によってこれらの余剰ガスをパージガスとともに確実に排気することができる。

【0068】

更に、本実施形態では、原料ガス排気部１２０およびパージガス排気部１２４が、第１ガス収容部１０１、パージガス収容部１０２および第２ガス収容部１０３から気体を排気する。このため、各ガス収容部を真空引きしながら、必要量の原料ガスを供給することができるため、各ガス収容部における原料ガスの純度を高めることができる。この結果、粉体Ｆに対して高純度の成膜処理を行うことができる。

【0069】

以上のように、本実施形態では、粉体移動機構１２５が粉体Ｆを成膜処理部１００Ｃの粉体流路１００を連続的に移動させることで、当該粉体Ｆが第１ガス収容部１０１および第２ガス収容部１０３において第１原料ガスおよび第２原料ガスに順に曝露されることによって、両ガスのガス分子の反応をうけて粉体Ｆの粒子の表面上に連続的に膜を形成することができる。また、成膜処理部１００Ｃの第１ガス収容部１０１と第２ガス収容部１０３との間に配置される各粉体貯留部１０５は、貯留する粉体Ｆによって第１ガス収容部１０１と第２ガス収容部１０３との間をシールすることができる。このため、第１ガス収容部１０１と第２ガス収容部１０３との間で各原料ガスが行き来することが抑止される。この結果、いずれかのガス収容部において粉体Ｆの粒子の表面とは異なる部分、たとえばガス収容部の壁面などにおいて原料ガス同士が混触することを抑制し、両ガスが反応することを抑止することができる。

【0070】

また、本実施形態では、複数のガス収容部において、第１ガス収容部１０１および第２ガス収容部１０３は前記移動方向に沿って交互に配置されており、前記複数のガス収容部は、前記粉体流路１００における粉体Ｆの流れにおいて第１ガス収容部１０１と第２ガス収容部１０３との間にそれぞれ配置され、パージガス供給部１２２から前記パージガスを受け入れ当該パージガスを収容する複数のパージガス収容部１０２を更に有する。このような構成によれば、第１原料ガスおよび第２原料ガスが、粉体Ｆの粒子の表面以外において互いに混触することを抑止し、第２ガス収容部１０３を通過した粉体Ｆから第２原料ガスの余剰分を第２パージガス収容部１０２Ｂにおいて取り除くことができる。したがって、前記余剰分の第２原料ガスが次の処理工程で第１原料ガスと反応し、粉体Ｆから独立した反応生成物が生成されることを抑止することができる。

【0071】

また、本実施形態では、装置本体１０内に配設された複数の第１仕切部１１１および複数の第２仕切部１１２が、装置本体１０内に上下に蛇行した粉体流路１００を形成し、第１ガス収容部１０１、第２ガス収容部１０３および粉体貯留部１０５をそれぞれ画定することができる。特に、各仕切部を挟んでガス収容部または粉体貯留部が互いに近接して配置されるため、ガス収容部および粉体貯留部が互いに離間して配置される場合と比較して、粉体Ｆの移動方向における粉体成膜装置１のサイズを小さくすることができる。

【0072】

また、本実施形態では、一の成膜処理部１００Ｃの第１ガス収容部１０１および第２ガス収容部１０３を通過した粉体Ｆが、更に下流側の他の成膜処理部１００Ｃの第１ガス収容部１０１および第２ガス収容部１０３を通過するように、装置本体１０内で複数の成膜処理部１００Ｃが互いに接続され、連続した粉体流路１００が形成されている。この際、複数の成膜処理部１００Ｃのうちの一の成膜処理部１００Ｃの第２パージガス収容部１０２Ｂが、複数の成膜処理部１００Ｃのうちの一の成膜処理部１００Ｃよりも前記移動方向の下流側の他の成膜処理部１００Ｃの第１粉体貯留部１００Ｊに連通しており、当該第１粉体貯留部１００Ｊは、貯留する粉体Ｆによって前記一の成膜処理部１００Ｃの第２ガス収容部１０３と前記他の成膜処理部１００Ｃの第１ガス収容部１０１との間で前記第１原料ガスおよび前記第２原料ガスが流れることを抑止するように粉体Ｆを貯留している。このため、複数の成膜処理部１００Ｃにおいて粉体Ｆに対する成膜処理を連続的かつ効率的に行うことができる。また、各成膜処理部１００Ｃ間における第１原料ガスおよび第２原料ガスの流れを粉体Ｆの層によって抑止し、粉体Ｆの表面以外における両ガスの反応を抑止することができる。なお、前記一の成膜処理部１００Ｃの第２ガス収容部１０３と前記他の成膜処理部１００Ｃの第１ガス収容部１０１との間に配置される、第２パージガス収容部１０２Ｂも、上記と同様に原料ガスの混触を抑止する機能を有している。

【0073】

更に、本実施形態では、粉体移動機構１２５が装置本体１０に対して振動を付与することが可能な振動発生部を含んでいる。このため、装置本体１０に対して特定方向の振動が付与されることで、粉体Ｆに対して粉体流路１００を移動する移動力を付与することができる。このため、回転する羽根部材のように粉体Ｆに直接接触する機械的な移動機構を有することなく、各ガス収容部を通過するように粉体Ｆを安定して移動させることができる。特に、上記のような機械的な移動機構を備える場合と比較して、装置を簡略化することができるとともに、機械的な移動力によって粉体Ｆを構成する粒子が粉砕されることを抑止することができる。また、羽根部材の一部が粉体に混入すること（コンタミ）を防止することができる。

【0074】

また、本実施形態に係る粉体成膜方法は、粉体に成膜処理を施す粉体成膜方法であって、複数の頂部と複数の底部とを有し上下に蛇行しながら水平な移動方向に粉体が流れることを許容する粉体流路１００が形成されている装置本体１０を準備する準備工程と、前記粉体流路１００のうち前記複数の頂部よりも下方の領域に粉体Ｆを貯留し、当該貯留された粉体Ｆによって前記複数の頂部同士の間を仕切る粉体貯留工程と、前記複数の頂部のうちの一の頂部に第１原料ガスを収容する一方、前記一の頂部よりも前記移動方向下流側の他の頂部に前記第１原料ガスとは異なる第２原料ガスを収容するガス収容工程と、前記粉体流路に沿って粉体Ｆを前記移動方向に連続的に移動させることで、前記粉体Ｆを前記第１原料ガスおよび前記第２原料ガスに順に曝露させ、前記第１原料ガスのガス分子と前記第２原料ガスのガス分子との反応によって前記粉体Ｆの粒子の表面に成膜処理を施す成膜工程と、を備える。

【0075】

このような方法によれば、粉体Ｆが複数の頂部において第１原料ガスおよび第２原料ガスに順に曝露されることによって、両ガスの反応をうけて粉体Ｆ上に連続的に膜を形成することができる。また、貯留される粉体Ｆによって、粉体流路１００の複数の頂部間をシールすることができる。このため、複数の頂部間で各原料ガスが行き来することが抑止される。この結果、粉体Ｆを構成する粒子の表面とは異なる部分で原料ガス同士が混触することを抑制し、両ガスが反応することを抑止することができる。

【0076】

上記の方法において、前記成膜工程は、前記装置本体１０に対して前記移動方向および上下方向をそれぞれ含む特定方向の振動を与えることで、前記粉体Ｆを前記移動方向に移動させることを含む。このような方法よれば、各頂部を通過するように粉体Ｆを安定して移動させることができる。

【0077】

図２は、本発明の第２実施形態に係る粉体成膜装置１の模式的な正断面図である。図１では、第１ガス収容部１０１、パージガス収容部１０２および第２ガス収容部１０３に対して、各原料ガスおよびパージガスが上から供給される態様にて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。図２に示されるように、第１ガス供給部１２１は、第１原料ガスを収容する第１ガスタンク１２１Ａと、第１ガスノズル１２１Ｂと、を有する。同様に、パージガス供給部１２２は、パージガスを貯留するパージガスタンク１２２Ａ（ガスタンク）とパージガスノズル１２２Ｂとを有し、第２ガス供給部１２３は、第２原料ガスを収容する第２ガスタンク１２３Ａと、第２ガスノズル１２３Ｂとを有する。なお、第１ガス供給部１２１、パージガス供給部１２２、第２ガス供給部１２３のうちの少なくとも一の供給部が、上記のような構造を備えていてもよい。

【0078】

更に、本実施形態では、第１ガスノズル１２１Ｂ、パージガスノズル１２２Ｂおよび第２ガスノズル１２３Ｂ（いずれもガス噴出部）が、それぞれ、図１における第１粉体貯留部１００Ｊ、中間粉体貯留部１００Ｍ、１００Ｎ、第２粉体貯留部１００Ｋに貯留される粉体Ｆ中に配置されており、各ガスを第１ガス収容部１０１、パージガス収容部１０２および第２ガス収容部１０３に向かって噴出することが可能とされている。

【0079】

このような構成によれば、各ガスノズルが各粉体貯留部の下流側において、粉体Ｆの流れ方向において更に下流側に配置されるガス収容部の上流側部分に向かって、前記ガス収容部と同種の原料ガスを噴出可能なように配置されている。このため、当該ガスノズルが原料ガスを噴出するとその噴出力によって粉体を流動化させて振動による搬送を促進することができる。なお、上記の各ガスノズルが粉体Ｆ中に配置されるものとして、ガスノズルが粉体貯留部の壁面または底面に配置され、当該ノズルの先端部が粉体Ｆ中に露出するものでもよい。

【0080】

図３は、本発明の第３実施形態に係る粉体成膜装置１の模式的な正断面図である。上記の第１、第２実施形態では、箱型の装置本体１０の内部が複数の第１仕切部１１１および複数の第２仕切部１１２によって仕切られることで、粉体流路１００が形成される態様にて説明したが、図３に示すように、装置本体１０は上下に蛇行したパイプ（管材）からなるものでもよい。この場合も、パイプの頂部に第１ガス収容部１０１、各パージガス収容部１０２および第２ガス収容部１０３がそれぞれ形成され、パイプの底部に粉体Ｆを貯留する粉体貯留部１０５が形成される。このような構成においても、粉体移動機構１２５が装置本体１０に振動を付与することで、粉体Ｆが各ガス収容部を通過し、粉体Ｆを構成する粒子上に成膜処理を施すことができる。

【0081】

図４は、本発明の第４実施形態に係る粉体成膜装置１の模式的な斜視図である。本実施形態では、複数の成膜処理部１００Ｃが、粉体流路１００が上下方向に延びる中心軸周りに螺旋状に配設されるように互いに接続されている。このような構成によれば、複数の成膜処理部１００Ｃにおいて粉体Ｆに対する成膜処理を連続的に行うことができるとともに、複数の成膜処理部１００Ｃが水平方向に沿って互いに接続される場合と比較して、粉体成膜装置１の設置面積を小さくすることができる。なお、粉体Ｆが螺旋を下るように搬送する場合には、図４の矢印Ｄ１方向に振動を付与し、粉体Ｆが螺旋を上るように搬送する場合には、図４の矢印Ｄ１′方向に振動を付与すればよい。

【0082】

図５および図６は、本発明の第５実施形態に係る粉体成膜装置の模式的な水平断面図および透視斜視図である。本実施形態では、単一の成膜処理部１００Ｃが円筒状の装置本体１０内に配置されており、その上流側と下流側とが互いに接続されている。

【0083】

詳しくは、粉体Ｆが同じ成膜処理部１００Ｃの第１ガス収容部１０１および第２ガス収容部１０３を繰り返し通過可能なように、成膜処理部１００Ｃの第２パージガス収容部１０２Ｂ（図１参照）が成膜処理部１００Ｃの第１粉体貯留部１００Ｊ（図１参照）に連通している（無限ループ状）。そして、成膜処理部１００Ｃの第１粉体貯留部１００Ｊは、貯留する粉体Ｆによって第２ガス収容部１０３と下流側の第１ガス収容部１０１との間で前記第１原料ガスおよび前記第２原料ガスが流れることをそれぞれ抑止するように粉体Ｆを貯留している。そして、図６の矢印Ｄ１方向の振動を付与することによって、図５、図６の矢印Ｄ２のように粉体Ｆが各第１仕切部１１１を潜り、図５、図６の矢印Ｄ３のように粉体Ｆが各第２仕切部１１２を乗り越えることができる。

【0084】

このような構成によれば、粉体Ｆを同じ第１ガス収容部１０１および第２ガス収容部１０３を通過させることで、粉体Ｆに対して成膜処理を連続的に行うことができる。このため、より多くの成膜処理部が互いに接続される場合と比較して、粉体成膜装置１のサイズを小さくすることができるとともに、粉体Ｆが同じ第１ガス収容部１０１および第２ガス収容部１０３を１回ずつ通過する場合と比較して、多数の粉体貯留部およびガス収容部を並べる必要がなく、最小数の粉体貯留部およびガス収容部で構成することができる。この結果、粉体Ｆに効率的に成膜を施すことができる。なお、図５、図６に示すような無限ループ状の構造は、複数の成膜処理部１００Ｃが連続して接続され、ループ状に配置されるものでもよい。

【0085】

以上、本発明の一実施形態に係る粉体成膜装置１およびこれを用いた成膜処理方法について説明したが、本発明はこれらの形態に限定されるものではなく、以下のような変形実施形態が可能である。

【0086】

（１）上記の第１実施形態では、原料ガス排気部１２０、第１ガス供給部１２１、パージガス供給部１２２、第２ガス供給部１２３、パージガス排気部１２４が図１に示されるように配置される態様にて説明したが、これらの構造物の数は、上記の態様に限定されるものでない。一例として、一つの第１ガス排気部１２０Ａが、複数の第１ガス収容部１０１に連通し、各第１ガス収容部１０１から第１原料ガスを排気してもよい。同様に、一つの第２ガス排気部１２０Ｂが、複数の第２ガス収容部１０３に連通し、各第２ガス収容部１０３から第２原料ガスを排気してもよい。更に、一つのパージガス排気部１２４が複数のパージガス収容部１０２に連通し、各パージガス収容部１０２からパージガスを排気してもよい。他の実施形態においても同様である。また、各実施形態において、装置本体１０内に配置される成膜処理部１００Ｃの数は限定されるものではなく、少なくとも一つの成膜処理部１００Ｃが配置されればよい。

【0087】

（２）上記の第１実施形態では、装置本体１０が水平方向に延びるように配置される態様にて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。図１において、装置本体１０のうち前記移動方向の上流側部分よりも前記移動方向の下流側部分の方が下方に位置するように前記装置本体１０が傾斜して配置されてもよい。このような構成によれば、移動方向に沿って粉体流路１００を先下がりに設定することができるため、重力の作用を受けて、粉体Ｆの移動を促進することができる。なお、この場合も粉体Ｆは少なくとも水平な方向を含むような移動方向に移動される。また、他の実施形態においても、同様に装置本体１０に傾斜をもたせてもよい。

【0088】

（３）上記の第１実施形態では、第１ガス収容部１０１と第２ガス収容部１０３との間に第１パージガス収容部１０２Ａが配置され、第２ガス収容部１０３の下流側に第２パージガス収容部１０２Ｂが配置される態様にて説明したが、これらのパージガス収容部１０２Ａ、１０２Ｂは配置されなくてもよく、一方のパージガス収容部１０２のみが配置されてもよい。

【0089】

図７は、本発明の変形実施形態に係る粉体成膜装置の模式的な正断面図である。図７のように、第１ガス収容部１０１および第２ガス収容部１０３が移動方向に沿って交互に配置され、第１ガス収容部１０１と第２ガス収容部１０３とに下方から跨るように、各粉体貯留部１０５が配設されるものでもよい。すなわち、本変形実施形態では、図１の第１パージガス収容部１０２Ａ、第２パージガス収容部１０２Ｂ、中間粉体貯留部１００Ｍ、１００Ｎが備えられておらず、複数の粉体貯留部１０５の各々は、第１ガス収容部１０１および第２ガス収容部１０３のうちの一方のガス収容部の前記移動方向の上流側部分に下方から連通するとともに、第１ガス収容部１０１および第２ガス収容部１０３のうちの他方のガス収容部の前記移動方向の下流側部分に下方から連通している。このような構成によれば、第１実施形態のようなパージガス収容部１０２を有する場合と比較して、粉体成膜装置１の移動方向におけるサイズを小さくすることが可能となる。

【0090】

（４）また、上記の第１実施形態では、パージガス排気部１２４が、第１パージガス収容部１０２Ａおよび第２パージガス収容部１０２Ｂからパージガスをそれぞれ排気し、各パージガス収容部が第１ガス収容部１０１および第２ガス収容部１０３に対して負圧に設定される態様にて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。パージガス収容部１０２Ａ、１０２Ｂの圧力が、第１ガス収容部１０１の圧力および第２ガス収容部１０３の圧力よりも高くなるように、流量制御弁１２２Ｃ（圧力調整機構）が各パージガス収容部の圧力を調整するものでもよい。この場合、各パージガス収容部が各ガス収容部に対して正圧に設定されるため、粉体内に残留する第１原料ガスおよび第２原料ガスの余剰分が各パージガス収容部に流入し互いに混触することを防止することができる。

【0091】

（５）また、粉体成膜装置１における粉体Ｆの移動方向は右方向（水平方向）に限定されるものではなく、水平な方向に対して上方または下方に傾斜した略水平方向であってもよいし、粉体Ｆの移動が可能であれば、上下方向と鋭角に交差する所定の移動方向であってもよい。当該所定の方向には、水平方向および前記略水平方向が含まれる。また、粉体Ｆを安定して搬送するために、前記移動方向と水平方向とがなす角度は６０度以内に設定されることが望ましく、４５度以内に設定されることが更に望ましい。

【0092】

（６）また、上記の実施形態では、第１ガス収容部１０１および第２ガス収容部１０３が前記移動方向に沿って交互に配置されており第１ガス収容部１０１と第２ガス収容部１０３との間に複数のパージガス収容部１０２がそれぞれ配置される態様にて説明したが、当該パージガス収容部１０２の代わりに、専用のガスを収容しないダミーガス収容部がそれぞれ配置されてもよい。すなわち、ダミーガス収容部にはパージガス供給部１２２から前記パージガスが供給されない。このような場合でも、第１原料ガスおよび第２原料ガスが、粉体Ｆの粒子の表面以外において互いに混触することを抑止することができる。なお、ダミーガス収容部に流入した各原料ガスを排気するために、前記ダミーガス収容部にパージガス排気部１２４と同様の排気機構が接続される。この結果、ダミーガス収容部に侵入、滞留した第１原料ガスおよび第２原料ガスの混触を防止することができる。

【符号の説明】

【0093】

１ 粉体成膜装置
１０ 装置本体
１０Ｂ 底壁
１０Ｔ 天壁
１００ 粉体流路
１００Ａ 供給側貯留室
１００Ｂ 排出側貯留室
１００Ｃ 成膜処理部
１００Ｊ 第１粉体貯留部
１００Ｋ 第２粉体貯留部
１００Ｍ、１００Ｎ 中間粉体貯留部
１０１ 第１ガス収容部（ガス収容部）
１０２ パージガス収容部（ガス収容部）
１０３ 第２ガス収容部（ガス収容部）
１０５ 粉体貯留部
１０Ｐ 粉体供給口
１０Ｑ 粉体排出口
１１１ 第１仕切部
１１２ 第２仕切部
１２０ 原料ガス排気部
１２０Ａ 第１ガス排気部１２０Ａ
１２０Ｂ 第２ガス排気部１２０Ｂ
１２１ 第１ガス供給部
１２１Ａ 第１ガスタンク
１２１Ｂ 第１ガスノズル
１２２ パージガス供給部
１２２Ａ パージガスタンク
１２２Ｂ パージガスノズル
１２２Ｃ 流量制御弁（圧力調整機構）
１２３ 第２ガス供給部
１２３Ａ 第２ガスタンク
１２３Ｂ 第２ガスノズル
１２４ パージガス排気部（排気機構）
１２５ 粉体移動機構
Ｆ 粉体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】