JP2006144054A - Aerosol deposition type film deposition apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an aerosol deposition type film deposition apparatus capable of depositing a dense film having high film adhesibility. <P>SOLUTION: The aerosol deposition type film deposition apparatus comprises an aerosol generation unit 20 to aerosolize fine particles of a film deposition material, a film deposition unit 40 to jet aerosol toward a substrate to perform film deposition, and an exhaust system 50 for maintaining the film deposition unit 40 in a vacuum atmosphere, and the like. The aerosol generation unit 20 comprises a first aerosol generator 21 to form first aerosol, and a second aerosol generator 22 to form second aerosol including second particles generated by jetting the first aerosol onto a target 32 and grinding the target. Since the surface of the second particles is activated, a dense AD film 46 having high film adhesibility can be deposited by jetting the second aerosol onto the substrate 43. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、エアロゾル化した微粒子材料を用いて成膜するエアロゾルデポジッション成膜装置に関する。   The present invention relates to an aerosol deposition film forming apparatus for forming a film using an aerosolized fine particle material.

ユビキタス社会を目指して、パーソナルコンピュータ、携帯電話、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、その他モバイル機器等の分野で、ポータブル・ウエアラブル・モバイル電子機器の開発が望まれている。このような電子機器の小型化・高性能化・多機能化を実現するためには種々の機能をもった材料を同じ空間内に集積化して形成することが重要である。これまで、回路基板や半導体素子、受動電子部品の開発の中で、樹脂材料と金属材料、セラミック材料と金属材料との組み合わせによる構造体を形成することにより、要求に見合ったデバイスの開発を可能にしてきた。   Aiming for a ubiquitous society, development of portable wearable mobile electronic devices is desired in the fields of personal computers, mobile phones, Bluetooth (registered trademark), and other mobile devices. In order to realize such miniaturization, high performance, and multi-functionality of such an electronic device, it is important to integrate and form materials having various functions in the same space. Up to now, in the development of circuit boards, semiconductor elements, and passive electronic components, it is possible to develop devices that meet the requirements by forming a structure with a combination of resin and metal materials, and ceramic and metal materials. I did it.

しかしながら、樹脂材料とセラミック材料との組み合わせによる構造体は、それぞれのプロセス温度が大きく異なるために、その複合化に制限があり、双方の特性を充分に発現した手法が存在しなかった。手法の一つとして、樹脂中にセラミック粉末等を混ぜ合わせて複合化する方法が試みられているが、要求特性を充分に満たしていないのが現状である。例えば、高誘電率化を達成するための高誘電率セラミックスと樹脂との組み合わせにおいても、樹脂中のセラミックスの充填率が制限され、比誘電率が数十程度の材料しか得られない。このために、低いプロセス温度で形成可能なセラミックスあるいは、耐熱温度の高い樹脂材料の開発が望まれている。   However, the structure formed by a combination of a resin material and a ceramic material has different process temperatures. Therefore, there is a limitation on the composite, and there has been no method that sufficiently exhibits both characteristics. As one of the methods, a method of mixing a ceramic powder in a resin to make a composite has been tried, but the current situation is that the required characteristics are not sufficiently satisfied. For example, even in a combination of a high dielectric constant ceramic and a resin for achieving a high dielectric constant, the filling rate of the ceramic in the resin is limited, and only a material having a relative dielectric constant of several tens can be obtained. For this reason, development of ceramics that can be formed at a low process temperature or a resin material having a high heat-resistant temperature is desired.

そこで、無機材料微粒子をガス中に分散させたエアロゾルを搬送し基板上に衝突させることにより、基板上に無機材料の膜を形成させる、いわゆるエアロゾルデポジション法は、常温付近でセラミック膜が形成できるために、材料本来の特性を損なうことなく、樹脂材料との複合・集積化が可能となるとみられており、この分野の研究・開発が活発化し始めているところである。   Therefore, the so-called aerosol deposition method in which an inorganic material film is formed on a substrate by transporting an aerosol in which fine particles of inorganic material are dispersed in a gas and colliding with the substrate can form a ceramic film near room temperature. For this reason, it is expected that composite and integration with resin materials will be possible without impairing the original characteristics of the materials, and research and development in this field is starting to become active.

ＡＤ成膜装置では、セラミックス等の無機材料の粉末にガスを導入して得られたエアロゾルをノズルから基板上に送り込み、基板上にエアロゾルを衝突させるとともに密着形成させることにより成膜を行う（例えば、特許文献１参照。）。
特開平３−２３１０９６号公報 特開２００３−８２４５７号公報 In an AD film forming apparatus, an aerosol obtained by introducing a gas into a powder of an inorganic material such as ceramics is sent from a nozzle onto a substrate, and the aerosol is collided and formed in close contact with the substrate (for example, film formation) , See Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 3-231096 JP 2003-82457 A

しかしながら、エアロゾルを発生するエアロゾル発生器では、粉末を機械的に振動させると共に粉末中に搬送ガスを通すことで粉末を巻き上げエアロゾル化している。この手法では、粉末の粒度分布が大きい場合、形成される膜のミクロな構造が不均質となり易く、膜内の誘電率や膜強度の分布が生じるおそれがある。また、粉末の粒度分布を抑制することは容易ではない。   However, in an aerosol generator for generating an aerosol, the powder is mechanically vibrated and the powder is rolled up into an aerosol by passing a carrier gas through the powder. In this method, when the particle size distribution of the powder is large, the micro structure of the film to be formed tends to be inhomogeneous, and there is a risk that the distribution of dielectric constant and film strength in the film may occur. Moreover, it is not easy to suppress the particle size distribution of the powder.

また、エアロゾルデポジション法に使用される粉末は、一般に、粉末合成や粉末製造時に表面が安定化されている。エアロゾルデポジション法では、成膜される際に粉末が被成膜基板に衝突した際に互いに表面が活性化され密着して膜が形成される。しかし、膜形成の際の衝突による表面活性化のみでは十分な膜密着性が確保できないおそれがある。   Moreover, the surface of the powder used in the aerosol deposition method is generally stabilized during powder synthesis and powder production. In the aerosol deposition method, when the powder collides with the deposition target substrate during film formation, the surfaces are activated and adhered to each other to form a film. However, there is a possibility that sufficient film adhesion cannot be ensured only by surface activation by collision during film formation.

そこで、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、緻密で膜密着性の高い膜を形成可能なエアロゾルデポジッション成膜装置を提供することである。   Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an aerosol deposition film forming apparatus capable of forming a dense film with high film adhesion.

本発明の一観点によれば、キャリアガスと共にエアロゾルを形成するエアロゾル形成手段と、前記エアロゾルを基体に噴射して成膜する成膜手段と、を備えるエアロゾルデポジッション成膜装置であって、前記エアロゾル形成手段は、第１の粒子を含む第１のエアロゾルを形成する第１のエアロゾル発生器と、該第１のエアロゾルをターゲットに噴射して第１の粒子を第２の粒子に変換し、第２の粒子を含む第２のエアロゾルを形成すると共に前記成膜手段に送出する第２のエアロゾル発生器からなることを特徴とするエアロゾルデポジッション成膜装置が提供される。   According to one aspect of the present invention, there is provided an aerosol deposition film forming apparatus comprising: an aerosol forming unit that forms an aerosol together with a carrier gas; and a film forming unit that forms a film by injecting the aerosol onto a substrate. The aerosol forming means converts a first particle into a second particle by injecting the first aerosol onto a target and forming a first aerosol including a first particle containing the first particle; There is provided an aerosol deposition film forming apparatus comprising a second aerosol generator for forming a second aerosol containing second particles and delivering the second aerosol to the film forming means.

本発明によれば、第１エアロゾルの第１粒子をターゲットに噴射して、第１粒子が第２の粒子に変換される。例えば、第２の粒子はターゲットから生成され、あるいはターゲットから生成した微粒子が付着して形成される。このように第２の粒子はターゲットが研削されて生じたものであるので、第２の粒子の表面はほぼ破断面に囲まれ、あるいは破断面を有する微粒子が付着している。したがって、第２の粒子のほぼ全表面は活性化され、その活性度が高いので、第２の粒子を含む第２のエアロゾルが基板に吹き付けられて形成された膜は緻密でかつ膜密着強度が向上する。   According to the present invention, the first particles of the first aerosol are jetted onto the target, and the first particles are converted into the second particles. For example, the second particles are generated from the target, or formed by adhering fine particles generated from the target. Since the second particles are generated by grinding the target in this way, the surface of the second particles is almost surrounded by the fracture surface, or fine particles having the fracture surface are attached. Therefore, almost the entire surface of the second particle is activated and its activity is high, so that the film formed by spraying the second aerosol containing the second particle onto the substrate is dense and has a film adhesion strength. improves.

本発明によれば、第１粒子を含む第１のエアロゾルをターゲットに噴射して変換された第２粒子を含む第２のエアロゾルを基体に噴射して成膜することで、表面が活性化された第２の粒子を含む第２のエアロゾルを用いて、緻密で膜密着性の高い膜を成膜できる。   According to the present invention, the surface is activated by injecting the first aerosol containing the first particles onto the target to form a film by injecting the second aerosol containing the converted second particles onto the substrate. Using the second aerosol containing the second particles, a dense film with high film adhesion can be formed.

以下図面を参照しつつ実施の形態を具体的に説明する。   Embodiments will be specifically described below with reference to the drawings.

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るエアロゾルデポジッション成膜装置の概略構成図である。図１を参照するに、エアロゾルデポジッション（以下「ＡＤ」と略称する。）成膜装置１０は、大略、成膜材料の微粒子をエアロゾル化するエアロゾル発生部２０と、エアロゾルを基板に向けて噴射して成膜を行う成膜部４０と、成膜部４０を減圧雰囲気に保持する排気系５０などから構成される。 (First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an aerosol deposition film forming apparatus according to a first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, an aerosol deposition (hereinafter abbreviated as “AD”) film forming apparatus 10 generally includes an aerosol generating unit 20 that aerosolizes fine particles of a film forming material, and sprays the aerosol toward a substrate. The film forming unit 40 for forming a film and the exhaust system 50 for holding the film forming unit 40 in a reduced-pressure atmosphere.

エアロゾル発生部２０は、第１エアロゾル発生器２１、第２エアロゾル発生器２２、第１エアロゾル発生器２１に圧縮されたキャリアガスを供給するガスボンベ２３、コンプレッサー２４、マスフローコントローラ２５、および配管２６、２８、３３等から構成される。   The aerosol generator 20 includes a first aerosol generator 21, a second aerosol generator 22, a gas cylinder 23 that supplies a compressed carrier gas to the first aerosol generator 21, a compressor 24, a mass flow controller 25, and pipes 26 and 28. , 33 and the like.

第１エアロゾル発生器２１は、容器２７内に後述する第２エアロゾル発生器２２のターゲットに噴射される第１粒子からなる粉末２９が充填され、容器２７内にキャリアガスを送り込む配管２６と、舞い上がった粉末がキャリアガスと共に形成される第１エアロゾルを第２エアロゾル発生器２２に送出する配管２８とが接続されている。第１エアロゾル発生器２１では、配管２６が粉末２９中に挿入されているので、配管２６から供給されるキャリアガスにより容器２７内の空間に粉末２９が舞い上がり第１エアロゾルが形成される。   The first aerosol generator 21 is filled with a powder 26 composed of first particles to be injected into a container 27 to be described later on a target of the second aerosol generator 22 and soars with a pipe 26 that feeds a carrier gas into the container 27. A pipe 28 is connected to the first aerosol, which is formed with the carrier gas and the first aerosol. In the first aerosol generator 21, since the pipe 26 is inserted into the powder 29, the powder 29 rises in the space in the container 27 by the carrier gas supplied from the pipe 26 to form the first aerosol.

第１エアロゾル発生器２１には、超音波振動や電磁振動、機械的振動により粉末２９を一次粒子化するための加振器を設けてもよい。加振器により振動を粉末２９に印加して一次粒子化させると共にエアロゾルが形成され易くすることができ、その結果、第２エアロゾル発生器２２で粒径の揃った微粒子を生成できる。また、第１エアロゾル発生器２１には粉末２９を乾燥するためのヒータ等の加熱手段を設けてもよい。   The first aerosol generator 21 may be provided with a vibrator for making the powder 29 into primary particles by ultrasonic vibration, electromagnetic vibration, or mechanical vibration. Vibration can be applied to the powder 29 by a vibrator to make primary particles and an aerosol can be easily formed. As a result, fine particles having a uniform particle diameter can be generated by the second aerosol generator 22. The first aerosol generator 21 may be provided with heating means such as a heater for drying the powder 29.

また、第１エアロゾル発生器２１内を予め減圧雰囲気に設定するために、配管３４ａおよびバルブ３４ｂを介して容器が真空系５０に接続されている。第１エアロゾル発生器２１内の乾燥、特に粉末２９の乾燥をする場合には、真空系５０を動作させ、バルブ３４ｂを開いて、第１エアロゾル発生器２１内を排気する。   Further, a container is connected to the vacuum system 50 via a pipe 34a and a valve 34b in order to set the inside of the first aerosol generator 21 in a reduced pressure atmosphere in advance. When the inside of the first aerosol generator 21 is dried, particularly when the powder 29 is dried, the vacuum system 50 is operated, the valve 34b is opened, and the inside of the first aerosol generator 21 is exhausted.

第１粒子からなる粉末２９は、後ほど詳述するが、例えば絶縁材料や導電材料等を用いることができる。粉末２９は十分に除湿後、容器２７に充填されることが好ましい。   The powder 29 made of the first particles will be described in detail later. For example, an insulating material or a conductive material can be used. The powder 29 is preferably filled into the container 27 after being sufficiently dehumidified.

ガスボンベ２３には、キャリアガスが充填され、キャリアガスとしては、アルゴンガスの他、ヘリウム、ネオン、キセノン、クリプトン、窒素などの不活性ガスを用いることができる。なお、第２エアロゾル発生器２２のターゲット３２にペロブスカイト構造を有する酸化物セラミックスを用いる場合は、キャリアガスは酸化性のガス、例えば酸素ガスや空気を用いてもよく、これらのガスを不活性ガスに添加してもよい。酸化物セラミックス微粒子材料の酸素欠損を抑制することができる。   The gas cylinder 23 is filled with a carrier gas. As the carrier gas, an inert gas such as helium, neon, xenon, krypton, or nitrogen can be used in addition to the argon gas. When the oxide ceramics having a perovskite structure is used for the target 32 of the second aerosol generator 22, an oxidizing gas such as oxygen gas or air may be used as the carrier gas, and these gases are used as an inert gas. You may add to. Oxygen deficiency of the oxide ceramic fine particle material can be suppressed.

コンプレッサー２４は、キャリアガスの圧力を制御し、第１エアロゾル発生器２１に充填された粉末２９の吹き上げ量、すなわち第１エアロゾル中の粉末量を制御する。また、後述する第２エアロゾル発生器２２に第１エアロゾルを噴射する際の圧力を制御し、ターゲット３２の表面が研削されて生成する微粒子量を制御する。なお、コンプレッサー２４のかわりにボンベ２３内のガス圧力が十分高い場合は、ボンベ用ガスレギュレータを用いてもよい。また、コンプレッサー２４を使用する場合は、キャリアガスの供給源をガスボンベ２３のかわり液体窒素等のキャリアガスの液体を蒸発させてもよく、窒素ガスや酸素ガスの場合は空気中から回収・精製してもよい。   The compressor 24 controls the pressure of the carrier gas and controls the amount of powder 29 filled in the first aerosol generator 21, that is, the amount of powder in the first aerosol. Moreover, the pressure at the time of injecting a 1st aerosol to the 2nd aerosol generator 22 mentioned later is controlled, and the amount of fine particles produced | generated by grinding the surface of the target 32 is controlled. If the gas pressure in the cylinder 23 is sufficiently high instead of the compressor 24, a cylinder gas regulator may be used. When the compressor 24 is used, the carrier gas supply source may be a vapor of carrier gas such as liquid nitrogen instead of the gas cylinder 23. In the case of nitrogen gas or oxygen gas, it is recovered and purified from the air. May be.

マスフローコントローラ２５はキャリアガスの流量を制御し、第１エアロゾル発生器２１で形成される第１エアロゾルの流量を制御する。   The mass flow controller 25 controls the flow rate of the carrier gas and the flow rate of the first aerosol formed by the first aerosol generator 21.

第２エアロゾル発生器２２は、容器３０内に第１エアロゾル発生器２１から供給された第１エアロゾルがターゲット３２に噴射されて、ターゲット材料からなる第２粒子の第２エアロゾルが形成される。第２エアロゾル発生器２２の詳細は後ほど図２を用いて説明する。第２エアロゾルは配管３３を介して成膜部４０に送出される。   In the second aerosol generator 22, the first aerosol supplied from the first aerosol generator 21 is injected into the container 30 onto the target 32, thereby forming a second aerosol of second particles made of the target material. Details of the second aerosol generator 22 will be described later with reference to FIG. The second aerosol is sent to the film forming unit 40 via the pipe 33.

第２エアロゾル発生器２２から成膜室４１に送出される第２エアロゾルにアシストガスを加え、第２エアロゾルの流速を制御してもよい。具体的には、第２エアロゾルが送出される配管３３にアシストガス供給部３５の配管３９を接続する。配管３９はエアロゾルの流れ方向に対してアシストガスの方向がほぼ同じ方向となるように配管３３に接続される。アシストガス供給部３５は、ガスボンベ３６、マスフローコントローラ３７、バルブ３８、及び配管３３に接続する配管３９から構成されている。アシストガスはキャリアガスと同様のガスから選択される。アシストガスはキャリアガスと同様に、微粒子材料が酸化物の場合、あるいは微粒子材料を酸化する場合は酸素あるいは酸素を添加した不活性ガスを用いてもよい。アシストガスの流量は、マスフローコントローラ３７により制御する。なお、アシストガス供給部３５は設けてもよく、設けなくともよい。   An assist gas may be added to the second aerosol delivered from the second aerosol generator 22 to the film forming chamber 41 to control the flow rate of the second aerosol. Specifically, the piping 39 of the assist gas supply unit 35 is connected to the piping 33 through which the second aerosol is delivered. The pipe 39 is connected to the pipe 33 so that the direction of the assist gas is substantially the same as the direction of aerosol flow. The assist gas supply unit 35 includes a gas cylinder 36, a mass flow controller 37, a valve 38, and a pipe 39 connected to the pipe 33. The assist gas is selected from the same gases as the carrier gas. As with the carrier gas, oxygen or an inert gas to which oxygen is added may be used as the assist gas when the particulate material is an oxide or when the particulate material is oxidized. The flow rate of the assist gas is controlled by the mass flow controller 37. Note that the assist gas supply unit 35 may or may not be provided.

成膜部４０は、成膜室４１内に第２エアロゾル発生器から配管３３を介して接続された噴射ノズル４２と、噴射ノズル４２と対向して基板４３を保持する基板保持台４４が設けられ、さらに、基板４３の位置を制御するＸＹＺステージ４５が基板保持台４４に連結されている。噴射ノズル４２から噴射された第２エアロゾルは基板４３の表面あるいは既に堆積している第２粒子の膜に衝突して第２粒子が強固に付着する。噴射ノズル４２は、例えば、噴射速度を５０ｍ／ｓ〜１０００ｍ／ｓに設定することが好ましい。   The film forming unit 40 is provided with an injection nozzle 42 connected from the second aerosol generator through a pipe 33 in the film forming chamber 41 and a substrate holding table 44 that holds the substrate 43 opposite to the injection nozzle 42. Further, an XYZ stage 45 for controlling the position of the substrate 43 is connected to the substrate holding table 44. The second aerosol ejected from the ejection nozzle 42 collides with the surface of the substrate 43 or the film of the second particles already deposited, and the second particles adhere firmly. For example, the spray nozzle 42 preferably sets the spray speed to 50 m / s to 1000 m / s.

噴射ノズル４２は、第２エアロゾルが流れる流路を狭窄するように、先細りの形状にしてもよい。第２エアロゾルの流速を増すことができる。   The injection nozzle 42 may have a tapered shape so as to narrow the flow path through which the second aerosol flows. The flow rate of the second aerosol can be increased.

ＸＹＺステージ４５は基板保持台４３をエアロゾルの入射方向に対して垂直方向に定速・繰り返し駆動動作を行うものであってもよい。   The XYZ stage 45 may perform a constant speed / repetitive driving operation of the substrate holder 43 in a direction perpendicular to the incident direction of the aerosol.

排気系５０は、成膜室４１に接続され、成膜室４１内の圧力を減圧雰囲気とするためのメカニカルブースタ５１及び真空ポンプ５２から構成される。成膜室４１を減圧雰囲気として第２エアロゾルの噴射速度を高める。真空ポンプは、例えば、ロータリーポンプやダイアフラム型真空ポンプ等を用いることができる。なお、成膜室４１とメカニカルブースタ５１とを接続する配管５３やメカニカルブースタ５１と真空ポンプ５２を接続する配管５４に集塵機を設けてもよい。   The exhaust system 50 is connected to the film forming chamber 41 and includes a mechanical booster 51 and a vacuum pump 52 for setting the pressure in the film forming chamber 41 to a reduced pressure atmosphere. The deposition rate of the second aerosol is increased by setting the film forming chamber 41 as a reduced pressure atmosphere. As the vacuum pump, for example, a rotary pump or a diaphragm type vacuum pump can be used. A dust collector may be provided in the pipe 53 connecting the film forming chamber 41 and the mechanical booster 51 or the pipe 54 connecting the mechanical booster 51 and the vacuum pump 52.

次に、ＡＤ成膜装置１０を用いたＡＤ膜４６の成膜方法を、図１を参照しつつ説明する。   Next, a film forming method of the AD film 46 using the AD film forming apparatus 10 will be described with reference to FIG.

最初に、メカニカルブースタ５１および真空ポンプ５２を用いて成膜室４１、第１エアロゾル発生器２１および第２エアロゾル発生器２２の各々の容器２７、３０の内部、配管２８、３３、３４ａ等の内部を排気して減圧雰囲気にする。   First, using the mechanical booster 51 and the vacuum pump 52, the inside of each of the containers 27 and 30 of the film forming chamber 41, the first aerosol generator 21 and the second aerosol generator 22, the inside of the pipes 28, 33, 34a and the like. Is evacuated to a reduced pressure atmosphere.

次いで、ガスボンベ２３のバルブ２３ｂを開き、キャリアガスを送出する。コンプレッサー２４およびマスフローコントローラ２５によりキャリアガスの圧力および流量を制御して第１エアロゾル発生器２１の容器２７の粉末２９にキャリガスを送り込み、粉末２９（第１粒子）をエアゾル化して第１エアロゾルを形成する。第１エアロゾルの濃度はキャリアガスの圧力および流量により制御する。   Next, the valve 23b of the gas cylinder 23 is opened, and the carrier gas is sent out. The carrier gas pressure and flow rate are controlled by the compressor 24 and the mass flow controller 25 to carry the carrier gas into the powder 29 in the container 27 of the first aerosol generator 21, and the powder 29 (first particles) is aerosolized to form the first aerosol. To do. The concentration of the first aerosol is controlled by the pressure and flow rate of the carrier gas.

第１エアロゾルは、第２エアロゾル発生器２２に送り込まれ、ノズル３１からターゲット３２に第１粒子を含む第１エアロゾルが噴射される。第１粒子により研削され生成されたターゲット材料からなる第２粒子を含む第２エアロゾルが形成される。   The first aerosol is sent to the second aerosol generator 22, and the first aerosol containing the first particles is injected from the nozzle 31 to the target 32. A second aerosol containing second particles made of the target material ground and produced by the first particles is formed.

第２エアロゾルは配管３３を通じて成膜室４１に送り込まれ、噴射ノズル４２から基板４３に向かって噴射される。第２エアロゾルの噴射速度は、コンプレッサー２４およびマスフローコントローラ２５によるキャリアガスの圧力および流量の制御や、メカニカルブースタ５１および真空ポンプ５２の排気速度の制御により行う。   The second aerosol is sent into the film forming chamber 41 through the pipe 33 and is jetted from the jet nozzle 42 toward the substrate 43. The injection speed of the second aerosol is performed by controlling the pressure and flow rate of the carrier gas using the compressor 24 and the mass flow controller 25 and controlling the exhaust speed of the mechanical booster 51 and the vacuum pump 52.

また、成膜の際には、基板保持台４４をＸＹＺステージにより、第２エアロゾルの噴射方向に対して垂直な面内に移動させてもよい。基板４３の表面に厚さの一様なＡＤ膜４６が形成できる。   In film formation, the substrate holder 44 may be moved in a plane perpendicular to the second aerosol injection direction by an XYZ stage. An AD film 46 having a uniform thickness can be formed on the surface of the substrate 43.

図２は、第１の実施の形態に係るエアロゾルデポジッション成膜装置の要部構成を示す図であり、第２エアロゾル発生器の構成および第２エアロゾルが形成される様子を示している。   FIG. 2 is a diagram showing the main configuration of the aerosol deposition film forming apparatus according to the first embodiment, showing the configuration of the second aerosol generator and the state in which the second aerosol is formed.

図２を参照するに、第２エアロゾル発生器２２は、容器３０内に第１エアロゾル発生器２１（図１に示す。）から第１粒子２９ａを含む第１エアロゾルが供給される配管２８に接続されたノズル３１と、ターゲット３２と、発生した第２粒子３２ａを含む第２エアロゾルを送出する配管３３等から構成される。   Referring to FIG. 2, the second aerosol generator 22 is connected to a pipe 28 in which a first aerosol containing the first particles 29 a is supplied from a first aerosol generator 21 (shown in FIG. 1) into a container 30. The nozzle 31, the target 32, and the pipe 33 for sending the second aerosol containing the generated second particles 32 a are configured.

第２エアロゾル発生器２２の容器３０内では、第１粒子２９ａを含む第１エアロゾルがノズル３１からターゲット３２に向かって噴射され、第１粒子２９ａがターゲット３２表面に衝突し、ターゲット３２の表面を研削して、ターゲット材料の微粒子（第２粒子３２ａ）が形成される。第２粒子３２ａはエアロゾル化して第２エアロゾルが形成される。第２粒子３２ａの表面は、ほぼ破断面からなり、第２粒子３２ａの表面が活性化され、その活性度が高い。その結果、ＡＤ膜４６（図１に示す。）は、微粒子材料を材料として直接形成された膜よりも、緻密性が高く密着強度が高くなる。   In the container 30 of the second aerosol generator 22, the first aerosol containing the first particles 29a is jetted from the nozzle 31 toward the target 32, the first particles 29a collide with the surface of the target 32, and the surface of the target 32 is By grinding, fine particles (second particles 32a) of the target material are formed. The second particles 32a are aerosolized to form a second aerosol. The surface of the second particle 32a has a substantially fractured surface, the surface of the second particle 32a is activated, and its activity is high. As a result, the AD film 46 (shown in FIG. 1) has higher density and higher adhesion strength than a film directly formed from a fine particle material.

ターゲット３２は、成膜室４１において基板４３上に成膜するＡＤ膜４６の材料からなる粉末の成型体であり、例えば粉末材料を圧粉成型あるいは仮焼成したものを用いることができる。ターゲット３２は、板状あるいは塊状の形状を有し、第１エアロゾルが噴射される面が平面状であることが好ましい。   The target 32 is a powder molded body made of the material of the AD film 46 formed on the substrate 43 in the film forming chamber 41. For example, a powder material obtained by compacting or pre-baking a powder material can be used. The target 32 preferably has a plate shape or a lump shape, and the surface on which the first aerosol is ejected is preferably flat.

ターゲット３２は多孔質であり、その密度がターゲット３２を構成する材料の密度（粉末材料自体の密度）を基準（１００％）として、３０％〜９５％の範囲に設定されることが好ましい。ターゲット３２から生成される第２粒子３２ａが微粒子化し易くなり、第２粒子３２ａの粒径分布が狭小化して、その結果、形成されるＡＤ膜４６が均質化され、膜の表面性が良好となる。   The target 32 is porous, and the density is preferably set in the range of 30% to 95% with the density of the material constituting the target 32 (the density of the powder material itself) as a reference (100%). The second particles 32a generated from the target 32 are easily atomized, and the particle size distribution of the second particles 32a is narrowed. As a result, the formed AD film 46 is homogenized and the film has good surface properties. Become.

ターゲット３２は、ＡＤ膜４６（図１に示す。）の材料からなり、その材料に特に制限はないが、例えば、回路基板や半導体装置の層間絶縁層を形成する場合は、高周波における低誘電損失の観点から、ＭｇＯ、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＢａＴｉO3、ＢａＺｒＯ3、ＺｒＳｎＴｉＯ4、ＢａＴｉ4Ｏ9、Ｂａ2Ｔｉ9Ｏ20、ＭｇＴｉＯ3、ＭｇＺｒＯ3、Ｂａ（Ｚｎ1/3Ｔａ2/3）Ｏ3、Ｂａ（Ｚｎ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3、Ｂａ（Ｍｇ1/3Ｔａ2/3）Ｏ3、Ｂａ（Ｃｏ1/3Ｔａ2/3）Ｏ3、Ｂａ（Ｃｏ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3、Ｂａ（Ｎｉ1/3Ｔａ2/3）Ｏ3、ＳｒＴｉＯ3、ＳｒＺｒＯ3、Ｎｄ2Ｔｉ2Ｏ7、（ＢａＳｒ）ＴｉＯ3、Ｂａ（ＴｉＺｒ）Ｏ3、ＰｂＺｒＴｉＯ3、ＰｂＴｉＯ3、ＰｂＺｒＯ3、Ｐｂ（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3、Ｐｂ（Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3、Ｐｂ（Ｚｎ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3、３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2(ムライト）、ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3(スピネル）、２ＭｇＯ・ＳｉＯ2(フォルステライト）、２Ａｌ2Ｏ3・２ＭｇＯ・５ＳｉＯ2(コージエライト）、ＣａＯ・ＳｉO2(ウォラストナイト）、ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2（アノーサイト）、ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ2（ディオプサイド）、２ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・ＳｉO2（ゲーレナイト）等のセラミックス粉末材料及びこれらから選択される１種あるいは２種以上のセラミックス粉末材料の混合物が好適である。 The target 32 is made of the material of the AD film 46 (shown in FIG. 1), and the material is not particularly limited. For example, when forming an interlayer insulating layer of a circuit board or a semiconductor device, low dielectric loss at high frequency from the point of view, MgO, TiO 2, ZrO 2 , SiO 2, Al 2 O 3, BaTiO 3, BaZrO 3, ZrSnTiO 4, BaTi 4 O 9, Ba 2 Ti 9 O 20, MgTiO 3, MgZrO 3, Ba (Zn 1/3 Ta 2/3 ) O 3 , Ba (Zn 1/3 Nb 2/3 ) O 3 , Ba (Mg 1/3 Ta 2/3 ) O 3 , Ba (Co 1/3 Ta 2/3 ) O 3 , Ba (Co 1/3 Nb 2/3 ) O 3 , Ba (Ni 1/3 Ta 2/3 ) O 3 , SrTiO 3 , SrZrO 3 , Nd 2 Ti 2 O 7 , (BaSr) TiO 3 , Ba (TiZr) O 3 , PbZrTiO 3 , PbTiO 3 , PbZrO 3 , Pb (Mg 1/3 Nb 2 / 3 ) O 3 , Pb (Ni 1/3 Nb 2/3 ) O 3 , Pb (Zn 1/3 Nb 2/3 ) O 3 , 3Al 2 O 3 .2SiO 2 (mullite), MgO.Al 2 O 3 (spinel), 2MgO · SiO 2 (forsterite), 2Al 2 O 3 · 2MgO · 5SiO 2 ( cordierite), CaO · SiO 2 (wollastonite), CaO · Al 2 O 3 · 2SiO 2 ( anorthite), A ceramic powder material such as CaO · MgO · 2SiO 2 (diopside), 2CaO · Al 2 O 3 · SiO 2 (gerenite) and a mixture of one or more ceramic powder materials selected from these are suitable. is there.

また、ターゲット３２に照射する第１エアロゾルの第１粒子２９ａ、すなわち図１に示す第１エアロゾル発生器２１の容器２７に充填される粉末２９はその材料に特に制限はないが、ターゲット３２と同一の材料を用いることが好ましい。第１粒子２９ａは、ターゲット材料の微粒子化の点で、ターゲット３２よりも硬度が大きい方が好ましい。   Further, the material of the first particles 29a of the first aerosol irradiated to the target 32, that is, the powder 29 filled in the container 27 of the first aerosol generator 21 shown in FIG. It is preferable to use these materials. The first particles 29a are preferably harder than the target 32 in terms of atomization of the target material.

また、第１粒子２９ａは、第２粒子３２ａよりも平均粒径が大きい方が好ましい。このようすることで、第１粒子２９ａの運動エネルギーを増加させ易くし、ターゲット３２に衝突する際に与えるエネルギーを増加させることができる。それと共に、第１粒子２９ａが衝突後に容器３０の底に沈降し易くなり第２エアロゾルへの混入を防止できる。これらの点で、第１粒子２９ａの平均粒径は、１０μｍ以上かつ５００μｍ以下であることが好ましい。   The first particles 29a preferably have a larger average particle size than the second particles 32a. By doing so, the kinetic energy of the first particles 29a can be easily increased, and the energy given when colliding with the target 32 can be increased. At the same time, the first particles 29a easily settle on the bottom of the container 30 after the collision, and can be prevented from being mixed into the second aerosol. In these respects, the average particle diameter of the first particles 29a is preferably 10 μm or more and 500 μm or less.

第１粒子２９ａは、ターゲット材料と同一の材料を用いてもよい。このようすることで、第１粒子の破片や摩耗粉が第２エアロゾルに混入しても、ＡＤ膜４６の純度や強度に与える悪影響を防止できる。なお、容器３０内に堆積した第１粒子２９ａを除去する除去手段を容器３０に設けてもよい。   The first particle 29a may use the same material as the target material. By doing so, even if debris or wear powder of the first particles are mixed into the second aerosol, adverse effects on the purity and strength of the AD film 46 can be prevented. Note that a removing means for removing the first particles 29 a accumulated in the container 30 may be provided in the container 30.

第２エアロゾルの濃度は、第２粒子３２ａ、すなわちターゲット３２の材料に応じて適宜選択されるが、図１に示す噴射ノズル４２や配管３３等の詰まりを防止する点や、均質な第２エアロゾルが得られる点、実用的な成膜速度を確保する点で、第２エアロゾルの濃度を０．５体積％〜２０体積％の範囲に設定することが好ましい。   The concentration of the second aerosol is appropriately selected according to the material of the second particles 32a, that is, the target 32. However, the second aerosol can be prevented from being clogged with the injection nozzle 42 and the pipe 33 shown in FIG. It is preferable to set the concentration of the second aerosol in the range of 0.5% by volume to 20% by volume from the viewpoint of obtaining a practical film forming speed.

ノズル３１は、配管２８の内径と同様の開口径を有してもよく、噴射の際の圧力を高めることができる点で、先細り形状でもよい。   The nozzle 31 may have an opening diameter similar to the inner diameter of the pipe 28, and may have a tapered shape in that the pressure during injection can be increased.

また、ノズル３１は、ターゲット３２の表面に垂直な方向に対して一方の側から第１粒子２９ａを噴射するように配置され、噴射方向の下流側に配管３３が配置されることが好ましい。特に、噴射方向は、ターゲット３２の表面に垂直な方向に対して５度〜８５度の範囲に設定することが好ましい。   Moreover, it is preferable that the nozzle 31 is arrange | positioned so that the 1st particle | grains 29a may be injected from one side with respect to the direction perpendicular | vertical to the surface of the target 32, and the piping 33 is arrange | positioned downstream in the injection direction. In particular, the injection direction is preferably set in the range of 5 to 85 degrees with respect to the direction perpendicular to the surface of the target 32.

本実施の形態によれば、第１エアロゾルの第１粒子２９ａをターゲット３２に噴射して、ターゲット３２を研削することにより表面が活性化された第２粒子３２ａを生成する。第２粒子３２ａを生成してすぐに成膜するので、第２粒子３２ａ表面が活性化された状態で基板に堆積させることができる。したがって、ＡＤ膜４６の緻密性および膜密着強度を向上できる。   According to the present embodiment, the first particles 29a of the first aerosol are sprayed onto the target 32, and the target 32 is ground to generate the second particles 32a whose surfaces are activated. Since the film is formed immediately after the second particles 32a are generated, the surface of the second particles 32a can be deposited on the substrate in an activated state. Accordingly, the denseness and film adhesion strength of the AD film 46 can be improved.

図３は、第１の実施の形態の変形例に係るエアロゾルデポジッション成膜装置の要部構成を示す図である。図３は、第１エアロゾル発生器からの配管と第２エアロゾル発生器を示す。図３に示す構成以外は、図１に示すＡＤ成膜装置と同様の構成を有するので、その説明を省略する。   FIG. 3 is a diagram showing a main configuration of an aerosol deposition film forming apparatus according to a modification of the first embodiment. FIG. 3 shows the piping from the first aerosol generator and the second aerosol generator. Except for the configuration shown in FIG. 3, the configuration is the same as that of the AD film forming apparatus shown in FIG.

図３を参照するに、本変形例に係るエアロゾルデポジッション成膜装置では、図１に示す第１エアロゾル発生器２１から第２エアロゾル発生器２２に第１エアロゾルを供給する配管２８に第１エアロゾルの第１粒子２９ａをイオン化する電極６１ａ、６１ｂおよび第１高電圧電源６２と、ターゲット３２を帯電させる第２高電圧電源６３が設けられていることに主な特徴がある。   Referring to FIG. 3, in the aerosol deposition film forming apparatus according to this modification, the first aerosol is supplied to the pipe 28 for supplying the first aerosol from the first aerosol generator 21 to the second aerosol generator 22 shown in FIG. The main feature is that electrodes 61a and 61b for ionizing the first particles 29a and the first high voltage power source 62 and a second high voltage power source 63 for charging the target 32 are provided.

電極６１ａ、６１ｂは、配管２８内に露出され、第１高電圧電源６２により高電圧が印加され、電極間を通過する第１エアロゾルの第１粒子２９ａは例えばマイナスにイオン化する。一方、ターゲット３２には第２高電圧電源６３により第１エアロゾルのイオンとは逆の極性、すなわちプラスに帯電させる。このような構成とすることで、マイナスにイオン化された第１エアロゾルの第１粒子２９ａは、キャリアガスに付与された圧力に加え、ターゲット３２との電気的引力によりターゲット３２に引き寄せられるので、ターゲットとの衝突速度が高まり、一層効率良くターゲット３２が研削されて第２粒子３２ａが生成され、より高濃度の第２エアロゾルを形成できる。なお、第１エアロゾルのイオン濃度を高めるためにマグネトロンを更に設けてもよい。   The electrodes 61a and 61b are exposed in the pipe 28, and a high voltage is applied by the first high-voltage power source 62, so that the first particles 29a of the first aerosol passing between the electrodes are ionized negatively, for example. On the other hand, the target 32 is charged by the second high-voltage power source 63 to a polarity opposite to the ions of the first aerosol, that is, positive. With such a configuration, the first particles 29a of the first aerosol ionized negatively are attracted to the target 32 by the electric attractive force with the target 32 in addition to the pressure applied to the carrier gas. The target 32 is ground more efficiently and the second particles 32a are generated, and a second aerosol with a higher concentration can be formed. A magnetron may be further provided to increase the ion concentration of the first aerosol.

（第２の実施の形態）
本実施の形態に係るエアロゾルデポジッション成膜装置は、第１エアロゾル発生器に充填される第１粒子と第２エアロゾル発生器のターゲットに主な特徴があり、それ以外の構成は第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。 (Second Embodiment)
The aerosol deposition film forming apparatus according to the present embodiment is mainly characterized in the first particles filled in the first aerosol generator and the target of the second aerosol generator, and the other configuration is the first implementation. Since this is the same as the embodiment, the description thereof is omitted.

図４は、本発明の第２の実施の形態に係るエアロゾルデポジッション成膜装置の要部構成を示す図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。   FIG. 4 is a diagram showing a main configuration of an aerosol deposition film forming apparatus according to the second embodiment of the present invention. In the figure, portions corresponding to the portions described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

図４を参照するに、第２エアロゾル発生器２２は、容器３０内に第１エアロゾル発生器２１（図１に示す。）から第１粒子７１ａを含む第１エアロゾルが供給される配管２８に接続されたノズル３１と、ターゲット７２と、発生した第２粒子７３を含む第２エアロゾルを送出する配管３３等から構成される。なお、第１粒子７１ａは、図１に示す第１エアロゾル発生器２１の容器２７に粉末２９として充填されている。   Referring to FIG. 4, the second aerosol generator 22 is connected to a pipe 28 into which a first aerosol containing the first particles 71 a is supplied from a first aerosol generator 21 (shown in FIG. 1) in a container 30. The nozzle 31, the target 72, and the piping 33 that sends out the second aerosol containing the generated second particles 73. In addition, the 1st particle | grains 71a are filled as the powder 29 in the container 27 of the 1st aerosol generator 21 shown in FIG.

第２エアロゾル発生器２２では、第１エアロゾルの第１粒子７１ａがノズル３１からターゲット７２に向かって噴射され、第１粒子７１ａがターゲット７２の表面に衝突し、ターゲット７２が研削されて生成した微粒子７２ａが第１粒子７１ａの表面に付着して第２粒子７３が形成される。第２粒子７３はキャリアガスによりエアロゾル化して第２エアロゾルが形成される。第２粒子７３は、第１粒子７１ａとの衝突により形成されるので、第１粒子７１ａおよび微粒子７２ａの表面が活性化され第１粒子７１ａへの微粒子７２ａの付着性が高く、第２粒子７３の構造が安定である。また、第２粒子７３全体が活性化された状態であり、図１に示す成膜室４１に搬送されるまで第２粒子７３の構造が保持されるので、膜の緻密性および密着強度が高くなる。   In the second aerosol generator 22, the first particles 71a of the first aerosol are ejected from the nozzle 31 toward the target 72, the first particles 71a collide with the surface of the target 72, and the target 72 is ground to generate fine particles. 72a adheres to the surface of the first particle 71a and the second particle 73 is formed. The second particles 73 are aerosolized with a carrier gas to form a second aerosol. Since the second particles 73 are formed by the collision with the first particles 71a, the surfaces of the first particles 71a and the fine particles 72a are activated, and the adhesion of the fine particles 72a to the first particles 71a is high. The structure of is stable. Further, since the entire second particle 73 is activated and the structure of the second particle 73 is maintained until the second particle 73 is transported to the film forming chamber 41 shown in FIG. 1, the denseness and adhesion strength of the film are high. Become.

第１粒子７１ａは、図２に示す第１の実施の形態のターゲット３２と同様の材料の粉末を用いることができ、第１粒子７１ａの平均粒径は、形成されるＡＤ膜４６の緻密性が良好な点で、１０ｎｍ〜５μｍの範囲に設定されることが好ましい。   The first particles 71a can be made of powder of the same material as the target 32 of the first embodiment shown in FIG. 2, and the average particle size of the first particles 71a is the density of the AD film 46 to be formed. Is preferably set in the range of 10 nm to 5 μm.

また、ターゲット７２は、図２に示す第１の実施の形態ターゲット３２と同様のターゲットを用いることができる。さらに、ターゲット７２は、アルミニウム系化合物または鉛系化合物からなる材料から構成されてもよい。第１粒子７１ａ同士を結合する結合剤の機能を有し、膜密着強度を一層向上できる。   Moreover, the target 72 can use the same target as the target 32 of 1st Embodiment shown in FIG. Further, the target 72 may be made of a material made of an aluminum compound or a lead compound. It has the function of a binder that binds the first particles 71a and can further improve the film adhesion strength.

アルミニウム系化合物としては、Ａｌ2Ｏ3、ＬｉＡｌＯ2、ＭｇＡｌ2Ｏ4、ＣａＡｌ2Ｏ4、ＳｒＡｌ2Ｏ4、ＢａＡｌ2Ｏ4、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12、ＡｌＮ、Ａｌ2Ｏ3・ｎＨ2Ｏ、ベーマイト（γ−ＡｌＯＯＨ）、水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）3）、アルミニウムアルコキシド（Ａｌ（ＯＲ）3（Ｒ：アルキル基））、ムライト(３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）、スピネル(ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3)、コージエライト（２Ａｌ2Ｏ3・２ＭｇＯ・５ＳｉＯ2）、アノーサイト(ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2)、ゲーレナイト(２ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・ＳｉＯ2)等が挙げられる。これらのアルミニウム化合物のうち、Ａｌ2Ｏ3、ベーマイト（γ−ＡｌＯＯＨ）、水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）3）、アルミニウムアルコキシド（Ａｌ（ＯＲ）3（Ｒ：アルキル基））が好適である。 Examples of the aluminum compound include Al 2 O 3 , LiAlO 2 , MgAl 2 O 4 , CaAl 2 O 4 , SrAl 2 O 4 , BaAl 2 O 4 , Y 3 Al 5 O 12 , AlN, Al 2 O 3 .nH 2. O, boehmite (γ-AlOOH), aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ), aluminum alkoxide (Al (OR) 3 (R: alkyl group)), mullite (3Al 2 O 3 .2SiO 2 ), spinel (MgO · Al 2 O 3), cordierite (2Al 2 O 3 · 2MgO · 5SiO 2), anorthite (CaO · Al 2 O 3 · 2SiO 2), include gehlenite (2CaO · Al 2 O 3 · SiO 2) or the like . Among these aluminum compounds, Al 2 O 3 , boehmite (γ-AlOOH), aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ), and aluminum alkoxide (Al (OR) 3 (R: alkyl group)) are preferable.

鉛系化合物としては、Ｐｂ2ＦｅＮｂＯ6、Ｐｂ2ＦｅＴａＯ6、Ｐｂ2ＹｂＮｂＯ6、Ｐｂ2ＹｂＴＯ6、Ｐｂ2ＬｕＮｂＯ6、Ｐｂ2ＬｕＴａＯ6、Ｐｂ3ＮｉＮｂ2Ｏ9、Ｐｂ3ＮｉＴａ2Ｏ9、Ｐｂ3ＺｎＮｂ2Ｏ9、Ｐｂ3Ｆｅ2ＷＯ9、Ｐｂ2ＣｄＷＯ6、ＰｂＴｉＯ3、ＰｂＺｒＯ3、ＰｂＳｎＯ3、ＰｂＨｆＯ3、ＰｂＯ等が挙げられる。 Lead compounds include Pb 2 FeNbO 6 , Pb 2 FeTaO 6 , Pb 2 YbNbO 6 , Pb 2 YbTO 6 , Pb 2 LuNbO 6 , Pb 2 LuTaO 6 , Pb 3 NiNb 2 O 9 , Pb 3 NiTa 2 O 9 , Pb 3 ZnNb 2 O 9 , Pb 3 Fe 2 WO 9 , Pb 2 CdWO 6 , PbTiO 3 , PbZrO 3 , PbSnO 3 , PbHfO 3 , PbO and the like can be mentioned.

本実施の形態によれば、第２エアロゾル発生器２２において、第１粒子７１ａの表面にターゲット７２から生じた微粒子７２ａが付着して第２粒子７３を含む第２エアロゾルを形成することにより、第２エアロゾルを基板に噴射して形成される膜の緻密性および膜密着強度を向上できる。   According to the present embodiment, the second aerosol generator 22 forms the second aerosol including the second particles 73 by attaching the fine particles 72a generated from the target 72 to the surface of the first particles 71a. 2 The denseness and film adhesion strength of the film formed by spraying aerosol on the substrate can be improved.

なお、第１の実施の形態において説明したように、アシストガスを供給して第２エアロゾルの流速を増してもよい。ターゲット７２に衝突して減速した第２粒子７３を含むエアロゾルの流速を増すことで、膜質を向上できる。   As described in the first embodiment, the assist gas may be supplied to increase the flow rate of the second aerosol. The film quality can be improved by increasing the flow velocity of the aerosol containing the second particles 73 that have collided with the target 72 and decelerated.

（第３の実施の形態）
本実施の形態に係るエアロゾルデポジッション成膜装置は、第２エアロゾル発生器のターゲットに主な特徴があり、それ以外の構成は第２の実施の形態と同様であるので説明を省略する。 (Third embodiment)
The aerosol deposition film forming apparatus according to the present embodiment has a main feature in the target of the second aerosol generator, and the other configuration is the same as that of the second embodiment, so that the description thereof is omitted.

図５は、本発明の第３の実施の形態に係るエアロゾルデポジッション成膜装置の要部構成を示す図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。   FIG. 5 is a diagram showing a main configuration of an aerosol deposition film forming apparatus according to the third embodiment of the present invention. In the figure, portions corresponding to the portions described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

図５を参照するに、第２エアロゾル発生器２２は、容器３０内に第１エアロゾル発生器２１（図１に示す。）から第１粒子８１ａを含む第１エアロゾルが供給される配管２８に接続されたノズル３１と、ターゲット８２と、第１粒子が活性化された第２粒子８１ｂを含む第２エアロゾルを送出する配管３３等から構成される。なお、第１粒子８１ａは、図１に示す第１エアロゾル発生器２１の容器２７に粉末２９として充填されている。   Referring to FIG. 5, the second aerosol generator 22 is connected to a pipe 28 in which a first aerosol containing the first particles 81 a is supplied from the first aerosol generator 21 (shown in FIG. 1) into the container 30. The nozzle 31, the target 82, and the pipe 33 for sending the second aerosol including the second particles 81b in which the first particles are activated are configured. In addition, the 1st particle | grains 81a are filled as the powder 29 in the container 27 of the 1st aerosol generator 21 shown in FIG.

第２エアロゾル発生器２２では、第１エアロゾルがノズル３１からターゲット８２に向かって噴射され、第１粒子８１ａがターゲット８２表面に衝突し、その衝突により第１粒子８１ａの表面の不純物や付着物が除去されると共に、表面が活性化された第２粒子８１ｂに変換される。第２粒子８１ｂはキャリアガスによりエアロゾル化して第２エアロゾルが形成される。その結果、第２粒子８１ｂは表面が清浄でかつ活性化されているので形成されるＡＤ膜４６の緻密性および密着強度が高くなる。   In the second aerosol generator 22, the first aerosol is jetted from the nozzle 31 toward the target 82, the first particles 81a collide with the surface of the target 82, and impurities and deposits on the surface of the first particles 81a are caused by the collision. It is removed and converted into second particles 81b whose surfaces are activated. The second particles 81b are aerosolized by the carrier gas to form a second aerosol. As a result, since the surface of the second particles 81b is clean and activated, the denseness and adhesion strength of the AD film 46 formed are increased.

ターゲット８２は、第１粒子８１ａよりも硬度の大きな材料を用いることが好ましい。第１粒子８１ａの衝突により、第１粒子８１ａの表面を清浄化および活性化すると共に、ターゲット８２の摩耗粉が第２エアロゾルに混入することを防止できる。   The target 82 is preferably made of a material having a hardness higher than that of the first particles 81a. The collision of the first particles 81a cleans and activates the surface of the first particles 81a, and prevents the wear powder of the target 82 from being mixed into the second aerosol.

第１粒子８１ａは、第２の実施の形態の第１粒子７１ａと同様の材料を用いることができ、平均粒径も同様である。   The first particles 81a can be made of the same material as the first particles 71a of the second embodiment, and the average particle diameter is also the same.

また、ターゲット８２は、第１粒子８１ａと同様の材料を用いて、かつ、第１粒子８１ａの材料の密度を基準として、９５％よりも大きくかつ１００％以下の密度を有する材料を用いてもよい。第１粒子８１ａの衝突によりターゲット８２材料の摩耗粉が第２エアロゾルに混入しても、形成されるＡＤ膜４６の品質に与える悪影響を抑制できる。ターゲット８２は、例えば第１粒子８１ａの圧粉体が挙げられ、特に加圧および加熱により成型されていることが硬度の点で好ましい。   Further, the target 82 may be made of the same material as that of the first particles 81a and a material having a density greater than 95% and not more than 100% based on the density of the material of the first particles 81a. Good. Even if the abrasion powder of the target 82 material is mixed into the second aerosol due to the collision of the first particles 81a, the adverse effect on the quality of the formed AD film 46 can be suppressed. Examples of the target 82 include a green compact of the first particles 81a, and it is particularly preferable that the target 82 is molded by pressurization and heating in terms of hardness.

本実施の形態によれば、第２エアロゾル発生器２２において、第１粒子８１ａがターゲット８２に衝突することで表面が改質および活性化された第２粒子８１ｂに変換されるので、第２粒子８１ｂを含む第２エアロゾルにより、第２エアロゾルを基板に噴射して形成される膜の緻密性および膜密着強度を向上できる。   According to the present embodiment, in the second aerosol generator 22, the first particles 81 a collide with the target 82 to be converted into the second particles 81 b whose surfaces are modified and activated, so that the second particles With the second aerosol containing 81b, the denseness and film adhesion strength of the film formed by spraying the second aerosol onto the substrate can be improved.

なお、第１の実施の形態において説明したように、アシストガスを供給して第２エアロゾルの流速を増してもよい。ターゲット８２に衝突して減速した第２粒子８１ｂを含む第２エアロゾルの流速を増すことで、膜質を向上できる。   As described in the first embodiment, the assist gas may be supplied to increase the flow rate of the second aerosol. The film quality can be improved by increasing the flow velocity of the second aerosol containing the second particles 81b that have collided with the target 82 and decelerated.

次に上記第１〜第３の実施の形態に係る実施例と、本発明によらない比較例について説明する。   Next, examples according to the first to third embodiments and comparative examples not according to the present invention will be described.

［実施例１］
実施例１では、第１の実施の形態に係るＡＤ成膜装置を用いて、平均粒径５０μｍのＢａＴｉＯ3粉末からなる第１エアロゾルをＢａＴｉＯ3ターゲット（純度：９９．９％）に噴射してＢａＴｉＯ3粒子の第２エアロゾルを形成し、その第２エアロゾルをガラス基板に噴射してＢａＴｉＯ3膜を形成した。 [Example 1]
In Example 1, a first aerosol made of BaTiO 3 powder having an average particle size of 50 μm is sprayed onto a BaTiO 3 target (purity: 99.9%) using the AD film forming apparatus according to the first embodiment. A second aerosol of BaTiO 3 particles was formed, and the second aerosol was sprayed onto a glass substrate to form a BaTiO 3 film.

具体的には、第１エアロゾル発生器で平均粒径５０μｍのＢａＴｉＯ3粉末を酸素ガス（純度：９９．９％、ガス圧：２．５ｋｇ／ｃｍ2、ガス流量：４ｌ／ｍｉｎ）で第１エアロゾルを形成し、第１エアロゾルを第２エアロゾル発生器のノズルからＢａＴｉＯ3ターゲットに対して４５°の角度で噴射した。ＢａＴｉＯ3ターゲットは、あらかじめＢａＴｉＯ3粉末を仮焼成して形成したもので、その密度は、ＢａＴｉＯ3自体の密度に対して８５％であった。 Specifically, BaTiO 3 powder having an average particle size of 50 μm is first gas with oxygen gas (purity: 99.9%, gas pressure: 2.5 kg / cm 2 , gas flow rate: 4 l / min) in the first aerosol generator. Aerosol was formed and the first aerosol was injected from the nozzle of the second aerosol generator at an angle of 45 ° with respect to the BaTiO 3 target. The BaTiO 3 target was formed by pre-baking BaTiO 3 powder in advance, and its density was 85% with respect to the density of BaTiO 3 itself.

ターゲットから発生した第２エアロゾルは酸素ガス（純度：９９．９％、ガス圧：２ｋｇ／ｃｍ2、ガス流量：４ｌ／ｍｉｎ）を用いて配管を通して成膜室に送出され、成膜室のノズルからガラス基板に向けて第２エアロゾルを２０分間噴射し、ガラス基板上に１００μｍの厚さのＢａＴｉＯ3膜を形成した。第２エアロゾルの濃度は５体積％、エアロゾル濃度のばらつきは１％であり、成膜速度は３±２μｍ／ｍｉｎであった。なお、成膜室内の圧力を成膜前に１０Ｐａ以下に減圧し、成膜中は２００Ｐａに設定した。 The second aerosol generated from the target is sent to the film formation chamber through a pipe using oxygen gas (purity: 99.9%, gas pressure: 2 kg / cm 2 , gas flow rate: 4 l / min), and the nozzle of the film formation chamber The second aerosol was sprayed for 20 minutes toward the glass substrate to form a BaTiO 3 film having a thickness of 100 μm on the glass substrate. The concentration of the second aerosol was 5% by volume, the variation in the aerosol concentration was 1%, and the film formation rate was 3 ± 2 μm / min. The pressure in the film formation chamber was reduced to 10 Pa or less before film formation, and was set to 200 Pa during film formation.

なお、エアロゾル濃度および濃度のばらつきはレーザ式パーティクルカウンタを用いた。   The aerosol concentration and the variation in concentration were measured using a laser particle counter.

［実施例２］
実施例２では、第２の実施の形態に係るＡＤ成膜装置を用いて、平均粒径２μｍのＢａＴｉＯ3粉末の第１エアロゾルを実施例１と同様のＢａＴｉＯ3ターゲットに噴射して、ＢａＴｉＯ3ターゲットから生成されたＢａＴｉＯ3微粒子が第１エアロゾルのＢａＴｉＯ3粉末の表面に付着したＢａＴｉＯ3粒子を含む第２エアロゾルを形成して、第２エアロゾルをガラス基板に噴射してＢａＴｉＯ3膜を形成した。 [Example 2]
In Example 2, using the AD film forming apparatus according to the second embodiment, a first aerosol of BaTiO 3 powder having an average particle diameter of 2 μm is sprayed onto a BaTiO 3 target similar to that in Example 1, and BaTiO 3 is used. A second aerosol containing BaTiO 3 particles in which BaTiO 3 fine particles generated from the target adhered to the surface of the BaTiO 3 powder of the first aerosol was formed, and the second aerosol was sprayed onto the glass substrate to form a BaTiO 3 film. .

具体的には、第１エアロゾル発生器で平均粒径２μｍのＢａＴｉＯ3粉末を実施例１と同様の酸素ガスで第１エアロゾルを形成し、第１エアロゾルを第２エアロゾル発生器のノズルからＢａＴｉＯ3ターゲットに対して４５°の角度で噴射した。ＢａＴｉＯ3ターゲットは実施例１と同様のターゲットを使用した。 Specifically, the BaTiO 3 powder of an average particle size 2μm first aerosol generator to form a first aerosol with the same oxygen gas as in Example 1, BaTiO 3 the first aerosol from the nozzle of the second aerosol generator Injection was performed at an angle of 45 ° to the target. The same target as in Example 1 was used as the BaTiO 3 target.

ターゲットから発生した第２エアロゾルは酸素ガス（純度：９９．９％、ガス圧：２ｋｇ／ｃｍ2、ガス流量：４ｌ／ｍｉｎ）を用いて配管を通して成膜室に送出され、成膜室のノズルからガラス基板に向けて第２エアロゾルを２０分間噴射し、ガラス基板上に１００μｍの厚さのＢａＴｉＯ3膜を形成した。なお、成膜室内の減圧雰囲気は実施例１と同様とした。第２エアロゾルの濃度は５体積％、エアロゾル濃度のばらつきは±１％であり、成膜速度は７μｍ／ｍｉｎ±２μｍ／ｍｉｎであった。 The second aerosol generated from the target is sent to the film formation chamber through a pipe using oxygen gas (purity: 99.9%, gas pressure: 2 kg / cm 2 , gas flow rate: 4 l / min), and the nozzle of the film formation chamber The second aerosol was sprayed for 20 minutes toward the glass substrate to form a BaTiO 3 film having a thickness of 100 μm on the glass substrate. Note that the reduced-pressure atmosphere in the deposition chamber was the same as that in Example 1. The concentration of the second aerosol was 5% by volume, the variation of the aerosol concentration was ± 1%, and the film formation rate was 7 μm / min ± 2 μm / min.

［実施例３］
実施例３では、第３の実施の形態に係るＡＤ成膜装置を用いて、平均粒径０．５μｍのＢａＴｉＯ3粉末の第１エアロゾルを緻密なＢａＴｉＯ3ターゲットに噴射して、表面が活性化されて変換されたＢａＴｉＯ3粒子を含む第２エアロゾルを形成して、第２エアロゾルをガラス基板に噴射してＢａＴｉＯ3膜を形成した。 [Example 3]
In Example 3, by using the AD film forming apparatus according to the third embodiment, the first aerosol of BaTiO 3 powder having an average particle size of 0.5 μm is sprayed onto a dense BaTiO 3 target to activate the surface. A second aerosol containing the converted BaTiO 3 particles was formed, and the second aerosol was sprayed onto the glass substrate to form a BaTiO 3 film.

具体的には、第１エアロゾル発生器で平均粒径０．５μｍのＢａＴｉＯ3粉末を酸素ガス（純度：９９．９％、ガス圧：２．５ｋｇ／ｃｍ2、ガス流量：４ｌ／ｍｉｎ）で第１エアロゾルを形成し、第１エアロゾルを第２エアロゾル発生器のノズルからＢａＴｉＯ3ターゲットに対して４５°の角度で噴射した。ＢａＴｉＯ3ターゲットは、あらかじめＢａＴｉＯ3粉末を仮焼成して形成したもので、その密度は、ＢａＴｉＯ3自体の密度に対して９９．５％であった。 Specifically, BaTiO 3 powder having an average particle size of 0.5 μm is oxygen gas (purity: 99.9%, gas pressure: 2.5 kg / cm 2 , gas flow rate: 4 l / min) with the first aerosol generator. A first aerosol was formed, and the first aerosol was injected from the nozzle of the second aerosol generator at an angle of 45 ° with respect to the BaTiO 3 target. The BaTiO 3 target was previously formed by pre-baking BaTiO 3 powder, and its density was 99.5% with respect to the density of BaTiO 3 itself.

ターゲットにより表面が改質された第２エアロゾルは酸素ガス（純度：９９．９％、ガス圧：２ｋｇ／ｃｍ2、ガス流量：４ｌ／ｍｉｎ）を用いて配管を通して成膜室に送出され、成膜室のノズルからガラス基板に向けて第２エアロゾルを２０分間噴射し、ガラス基板上に１００μｍの厚さのＢａＴｉＯ3膜を形成した。第２エアロゾルの濃度は８体積％、エアロゾル濃度のばらつきは±２％であり、成膜速度は５±１μｍ／ｍｉｎであった。なお、成膜室内の減圧雰囲気は実施例１と同様とした。 The second aerosol whose surface has been modified by the target is sent to the film formation chamber through a pipe using oxygen gas (purity: 99.9%, gas pressure: 2 kg / cm 2 , gas flow rate: 4 l / min). The second aerosol was sprayed from the nozzle of the film chamber toward the glass substrate for 20 minutes to form a BaTiO 3 film having a thickness of 100 μm on the glass substrate. The concentration of the second aerosol was 8% by volume, the variation of the aerosol concentration was ± 2%, and the film formation rate was 5 ± 1 μm / min. Note that the reduced-pressure atmosphere in the deposition chamber was the same as that in Example 1.

［比較例］
本発明によらない比較例では、第２エアロゾル発生器を省略し、第１エアロゾル発生器で形成したエアロゾルを直接成膜室のノズルに送出し、成膜を行った。 [Comparative example]
In the comparative example not according to the present invention, the second aerosol generator was omitted, and the aerosol formed by the first aerosol generator was directly sent to the nozzle of the film forming chamber to perform film formation.

具体的には、第１エアロゾル発生器で平均粒径０．５μｍのＢａＴｉＯ3粉末を酸素ガス（純度：９９．９％、ガス圧：２．５ｋｇ／ｃｍ2、ガス流量：４ｌ／ｍｉｎ）で第１エアロゾルを形成した。なお、ＢａＴｉＯ3粉末は、第１エアロゾル発生器の容器の中で超音波を印加し、約１５０度で加熱しながら、３０分真空脱気して、粉末表面に形成した水分を除去した。 Specifically, BaTiO 3 powder having an average particle size of 0.5 μm is oxygen gas (purity: 99.9%, gas pressure: 2.5 kg / cm 2 , gas flow rate: 4 l / min) with the first aerosol generator. A first aerosol was formed. The BaTiO 3 powder was degassed for 30 minutes while applying ultrasonic waves in a container of the first aerosol generator and heated at about 150 ° C. to remove moisture formed on the powder surface.

第１エアロゾル発生器で形成したエアロゾルを成膜室のノズルからガラス基板に向けてエアロゾルを２０分間噴射し、ガラス基板上に１００μｍの厚さのＢａＴｉＯ3膜を形成した。なお、成膜室内の減圧雰囲気は実施例１と同様とした。 The aerosol formed by the first aerosol generator was sprayed from the nozzle in the film forming chamber toward the glass substrate for 20 minutes to form a BaTiO 3 film having a thickness of 100 μm on the glass substrate. Note that the reduced-pressure atmosphere in the deposition chamber was the same as that in Example 1.

図６は、実施例１〜３および比較例により得られた膜の特性を示す図である。   FIG. 6 is a diagram showing the characteristics of the films obtained in Examples 1 to 3 and the comparative example.

図６を参照するに、膜の緻密性を示す吸水率では実施例１〜３のＢａＴｉＯ3膜と比較例のＢａＴｉＯ3膜ではほぼ同じ値が得られたが、より微視的な緻密性を示す交流電圧の印加による比誘電率では、比較例の３００に対して実施例１では８００、実施例２では１５００、実施例３では２０００であり、比較例に対して実施例１〜３のＢａＴｉＯ3膜はより緻密に形成されていることが分かる。また、誘電損失ｔａｎδは、比較例に対して実施例１〜３のＢａＴｉＯ3膜は低減されていることが分かる。 Referring to FIG. 6, the water absorption indicating the film density was almost the same in the BaTiO 3 films of Examples 1 to 3 and the BaTiO 3 film of the comparative example, but more microscopic density was obtained. The relative dielectric constant by application of the alternating voltage shown is 800 in Example 1, 1500 in Example 2, and 2000 in Example 3 with respect to 300 of Comparative Example, and BaTiO of Examples 1 to 3 with respect to Comparative Example. It can be seen that the three films are formed more densely. It can also be seen that the dielectric loss tan δ is reduced in the BaTiO 3 films of Examples 1 to 3 compared to the comparative example.

また、ＢａＴｉＯ3膜とガラス基板との密着強度（膜−基板間密着強度）は、比較例の３ｋｇ／ｍｍ2以上に対して、実施例１〜３のＢａＴｉＯ3膜は、５あるいは６ｋｇ／ｍｍ2以上であり、膜−基板間密着硬度が向上していることが分かる。 Further, the adhesion strength (film-substrate adhesion strength) between the BaTiO 3 film and the glass substrate is 3 kg / mm 2 or more of the comparative example, whereas the BaTiO 3 films of Examples 1 to 3 are 5 or 6 kg / mm. 2 or more, the film - it can be seen that between the substrate adhesion hardness is improved.

また、平均表面粗さＲａは比較例に対して実施例１〜３のＢａＴｉＯ3膜が小さくなっており、このことからも膜が緻密でかつ均質であることが分かる。 Further, the average surface roughness Ra is smaller in the BaTiO 3 films of Examples 1 to 3 than in the comparative example, and this also shows that the film is dense and homogeneous.

なお、膜の吸水率は、膜が形成された基板を水に１時間浸漬し、その前後の質量の差を膜の質量で割って求めた。膜の吸水率は０．５％以下を合格とした。形成された膜のガラス基板に対する密着強度は、セバスチャン法を用いて測定した。セバスチャン法は、ＢａＴｉＯ3膜が形成されたガラス基板を固定し、ＢａＴｉＯ3膜の表面に密着試験子を接着剤で固定する。そして、密着試験子を引き上げてＢａＴｉＯ3膜がガラス基板から剥がれたときの密着試験子単位面積当りの引き上げ力（ｋｇ／ｍｍ2）の大きさを密着性の指標とするものであり、引き上げ力が大きいほど密着性が大きいことが示す。 The water absorption rate of the film was determined by immersing the substrate on which the film was formed in water for 1 hour, and dividing the difference in mass before and after that by the mass of the film. The water absorption rate of the membrane was determined to be 0.5% or less. The adhesion strength of the formed film to the glass substrate was measured using the Sebastian method. In the Sebastian method, a glass substrate on which a BaTiO 3 film is formed is fixed, and an adhesion tester is fixed to the surface of the BaTiO 3 film with an adhesive. The adhesion tester is pulled up, and the strength of the adhesion tester (kg / mm 2 ) per unit area when the BaTiO 3 film is peeled from the glass substrate is used as an index of adhesion. It shows that adhesiveness is so large that is large.

以上本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, but the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the present invention described in the claims. It can be changed.

例えば、第１の実施の形態の変形例を構成する第１エアロゾルのイオン化手段およびターゲットの帯電手段は、第２の実施の形態または第３の実施の形態と組み合わせてもよい。   For example, the first aerosol ionization means and the target charging means constituting the modification of the first embodiment may be combined with the second embodiment or the third embodiment.

なお、以上の説明に関して更に以下の付記を開示する。
（付記１） キャリアガスと共にエアロゾルを形成するエアロゾル形成手段と、
前記エアロゾルを基体に噴射して成膜する成膜手段と、を備えるエアロゾルデポジッション成膜装置であって、
前記エアロゾル形成手段は、第１の粒子を含む第１のエアロゾルを形成する第１のエアロゾル発生器と、該第１のエアロゾルをターゲットに噴射して第１の粒子を第２の粒子に変換し、第２の粒子を含む第２のエアロゾルを形成すると共に前記成膜手段に送出する第２のエアロゾル発生器からなることを特徴とするエアロゾルデポジッション成膜装置。
（付記２） 前記ターゲットは粉末の成型体であり、
前記第２の粒子は、前記第１の粒子をターゲットに噴射して、該ターゲットから生成されてなることを特徴とする付記１記載のエアロゾルデポジッション成膜装置。
（付記３） 前記ターゲットは、当該ターゲットを構成する材料の密度を基準として、３０％〜９５％の密度を有することを特徴とする付記２記載のエアロゾルデポジッション成膜装置。
（付記４） 前記第１の粒子は、ターゲットよりも硬度が大きいことを特徴とする付記２または３記載のエアロゾルデポジッション成膜装置。
（付記５） 前記第１の粒子は、前記第２の粒子よりも平均粒径が大きいことを特徴とする付記２〜４のうち、いずれか一項記載のエアロゾルデポジッション成膜装置。
（付記６） 前記第１の粒子の平均粒径は、１０μｍ以上かつ５００μｍ以下であることを特徴とする付記５記載のエアロゾルデポジッション成膜装置。
（付記７） 前記第１の粒子とターゲットとは同一の材料からなることを特徴とする付記２〜６のうち、いずれか一項記載のエアロゾルデポジッション成膜装置。
（付記８） 前記ターゲットは粉末の成型体であり、
前記第２の粒子は、前記第１の粒子をターゲットに噴射して、該ターゲットから生じた微粒子が第１の粒子の表面に付着してなることを特徴とする付記１記載のエアロゾルデポジッション成膜装置。
（付記９） 前記第２の粒子は、前記第１の粒子をターゲットに噴射して、第１の粒子の表面が活性化されてなることを特徴とする付記１記載のエアロゾルデポジッション成膜装置。
（付記１０） 前記第１の粒子は前記ターゲットよりも硬度が小さいことを特徴とする付記９記載のエアロゾルデポジッション成膜装置。
（付記１１） 前記ターゲットは、粉末の成型体であり、該セラミックス粉末を構成する材料の密度を基準として、９５％よりも大きくかつ１００％以下の密度を有することを特徴とする付記９または１０記載のエアロゾルデポジッション成膜装置。
（付記１２） 前記第１の粒子および前記粉末は、セラミックス粉末材料からなることを特徴とする付記１〜１１のうち、いずれか一項記載のエアロゾルデポジッション成膜装置。
（付記１３） 前記第１のエアロゾル発生器に供給されるキャリアガスの圧力を制御する制御手段を備えることを特徴とする付記１〜１２のうち、いずれか一項記載のエアロゾルデポジッション成膜装置。
（付記１４） 前記第１のエアロゾル発生器から第１の粒子とキャリアガスからなる第１エアロゾルが流通する配管に第１エアロゾルを第１の極性のイオンにイオン化するイオン化手段と、前記ターゲットを第１の極性とは反対の第２の極性に帯電させる帯電手段を備えることを特徴とする付記１〜１３のうち、いずれか一項記載のエアロゾルデポジッション成膜装置。
（付記１５） 前記エアロゾル形成手段と成膜手段とを接続しエアロゾルを流通する配管に他のキャリアガスを供給するガス供給部をさらに備え、
前記エアロゾルの流速を制御することを特徴とする付記１〜１４のうち、いずれか一項記載のエアロゾルデポジッション成膜装置。 In addition, the following additional notes are disclosed regarding the above description.
(Additional remark 1) The aerosol formation means which forms an aerosol with carrier gas,
An aerosol deposition film forming apparatus comprising: a film forming means for forming a film by injecting the aerosol onto a substrate;
The aerosol forming means converts a first particle into a second particle by injecting the first aerosol onto a target and forming a first aerosol including a first particle containing the first particle. An aerosol deposition film forming apparatus comprising a second aerosol generator for forming a second aerosol containing second particles and delivering the second aerosol to the film forming means.
(Supplementary Note 2) The target is a molded powder.
The aerosol deposition film forming apparatus according to claim 1, wherein the second particles are generated from the target by injecting the first particles onto the target.
(Additional remark 3) The said target has the density of 30%-95% on the basis of the density of the material which comprises the said target, The aerosol deposition film-forming apparatus of Additional remark 2 characterized by the above-mentioned.
(Additional remark 4) The aerosol deposition film-forming apparatus of Additional remark 2 or 3 characterized by the said 1st particle | grains having hardness larger than a target.
(Additional remark 5) The aerosol deposition film-forming apparatus as described in any one of Additional remarks 2-4 whose said 1st particle | grain has a larger average particle diameter than the said 2nd particle | grain.
(Additional remark 6) The average particle diameter of said 1st particle | grains is 10 micrometers or more and 500 micrometers or less, The aerosol deposition film-forming apparatus of Additional remark 5 characterized by the above-mentioned.
(Appendix 7) The aerosol deposition film forming apparatus according to any one of appendices 2 to 6, wherein the first particles and the target are made of the same material.
(Supplementary Note 8) The target is a molded powder.
The aerosol deposition composition according to appendix 1, wherein the second particles are formed by injecting the first particles onto a target, and fine particles generated from the target adhere to the surface of the first particle. Membrane device.
(Supplementary note 9) The aerosol deposition film forming apparatus according to supplementary note 1, wherein the second particle is obtained by injecting the first particle onto a target to activate the surface of the first particle. .
(Additional remark 10) The aerosol deposition film-forming apparatus of Additional remark 9 characterized by the above-mentioned. 1st particle | grains having hardness smaller than the said target.
(Supplementary Note 11) The supplementary note 9 or 10 is characterized in that the target is a powder molded body and has a density of greater than 95% and less than or equal to 100% based on the density of the material constituting the ceramic powder. The aerosol deposition film forming apparatus described.
(Supplementary note 12) The aerosol deposition film forming apparatus according to any one of Supplementary notes 1 to 11, wherein the first particles and the powder are made of a ceramic powder material.
(Additional remark 13) The aerosol deposition film-forming apparatus as described in any one of additional remarks 1-12 provided with the control means which controls the pressure of the carrier gas supplied to a said 1st aerosol generator. .
(Supplementary Note 14) Ionization means for ionizing the first aerosol into ions of the first polarity into a pipe through which the first aerosol composed of the first particles and the carrier gas flows from the first aerosol generator; 14. The aerosol deposition film forming apparatus according to any one of supplementary notes 1 to 13, further comprising a charging unit that charges the second polarity opposite to the first polarity.
(Additional remark 15) The gas supply part which connects the said aerosol formation means and the film-forming means, and supplies other carrier gas to the piping which distribute | circulates aerosol is further provided,
15. The aerosol deposition film forming apparatus according to any one of Supplementary notes 1 to 14, wherein a flow rate of the aerosol is controlled.

本発明の第１の実施の形態に係るエアロゾルデポジッション成膜装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an aerosol deposition film forming apparatus according to a first embodiment of the present invention. 第１の実施の形態に係るエアロゾルデポジッション成膜装置の要部構成を示す図である。It is a figure which shows the principal part structure of the aerosol deposition film-forming apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施の形態の変形例に係るエアロゾルデポジッション成膜装置の要部構成を示す図である。It is a figure which shows the principal part structure of the aerosol deposition film-forming apparatus which concerns on the modification of 1st Embodiment. 本発明の第２の実施の形態に係るエアロゾルデポジッション成膜装置の要部構成を示す図である。It is a figure which shows the principal part structure of the aerosol deposition film-forming apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施の形態に係るエアロゾルデポジッション成膜装置の要部構成を示す図である。It is a figure which shows the principal part structure of the aerosol deposition film-forming apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 実施例１〜３および比較例により得られた膜の特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the film | membrane obtained by Examples 1-3 and the comparative example.

符号の説明Explanation of symbols

１０ エアロゾルデポジッション成膜装置
２０ エアロゾル発生部２０
２１ 第１エアロゾル発生器
２２ 第２エアロゾル発生器
２３、３６ ガスボンベ
２４ コンプレッサー
２５、３７ マスフローコントローラ
２６、２８、３３、３４ａ、３９、５３、５４ 配管
２７、３０ 容器
２９ 粉末
２９ａ、７１ａ、８１ａ 第１粒子
３１ ノズル
３２ ターゲット
３２ａ、７３、８１ｂ 第２粒子
２３ｂ、３４ｂ、３８ バルブ
３５ アシストガス供給部
４０ 成膜部
４１ 成膜室
４２ 噴射ノズル
４３ 基板
４４ 基板保持台
４５ ＸＹＺステージ
４６ エアロゾルデポジション膜（ＡＤ膜）
５０ 排気系
５１ メカニカルブースタ
５２ 真空ポンプ
７２ａ 微粒子 10 Aerosol Deposition Film Forming Device 20 Aerosol Generator 20
21 First aerosol generator 22 Second aerosol generator 23, 36 Gas cylinder 24 Compressor 25, 37 Mass flow controller 26, 28, 33, 34a, 39, 53, 54 Pipe 27, 30 Container 29 Powder 29a, 71a, 81a First Particles 31 Nozzle 32 Targets 32a, 73, 81b Second particles 23b, 34b, 38 Valve 35 Assist gas supply unit 40 Film forming unit 41 Film forming chamber 42 Injection nozzle 43 Substrate 44 Substrate holder 45 XYZ stage 46 Aerosol deposition film ( AD film)
50 Exhaust system 51 Mechanical booster 52 Vacuum pump 72a Fine particles

Claims (5)

キャリアガスと共にエアロゾルを形成するエアロゾル形成手段と、
前記エアロゾルを基体に噴射して成膜する成膜手段と、を備えるエアロゾルデポジッション成膜装置であって、
前記エアロゾル形成手段は、第１の粒子を含む第１のエアロゾルを形成する第１のエアロゾル発生器と、該第１のエアロゾルをターゲットに噴射して第１の粒子を第２の粒子に変換し、第２の粒子を含む第２のエアロゾルを形成すると共に前記成膜手段に送出する第２のエアロゾル発生器からなることを特徴とするエアロゾルデポジッション成膜装置。 Aerosol forming means for forming an aerosol together with a carrier gas;
An aerosol deposition film forming apparatus comprising: a film forming means for forming a film by injecting the aerosol onto a substrate;
The aerosol forming means converts a first particle into a second particle by injecting the first aerosol onto a target and forming a first aerosol including a first particle containing the first particle. An aerosol deposition film forming apparatus comprising a second aerosol generator for forming a second aerosol containing second particles and delivering the second aerosol to the film forming means. 前記ターゲットは粉末の成型体であり、
前記第２の粒子は、前記第１の粒子をターゲットに噴射して、該ターゲットから生成されてなることを特徴とする請求項１記載のエアロゾルデポジッション成膜装置。 The target is a powder molded body,
The aerosol deposition film forming apparatus according to claim 1, wherein the second particles are generated from the target by injecting the first particles onto the target. 前記第１の粒子は、前記第２の粒子よりも平均粒径が大きいことを特徴とする請求項２記載のエアロゾルデポジッション成膜装置。   The aerosol deposition film forming apparatus according to claim 2, wherein the first particles have an average particle size larger than that of the second particles. 前記ターゲットは粉末の成型体であり、
前記第２の粒子は、前記第１の粒子をターゲットに噴射して、該ターゲットから生じた微粒子が第１の粒子の表面に付着してなることを特徴とする請求項１記載のエアロゾルデポジッション成膜装置。 The target is a powder molded body,
2. The aerosol deposition according to claim 1, wherein the second particles are formed by injecting the first particles onto a target, and fine particles generated from the target adhere to the surface of the first particle. Deposition device. 前記第２の粒子は、前記第１の粒子をターゲットに噴射して、第１の粒子の表面が活性化されてなることを特徴とする請求項１記載のエアロゾルデポジッション成膜装置。
2. The aerosol deposition film forming apparatus according to claim 1, wherein the second particles are obtained by injecting the first particles onto a target to activate the surface of the first particles. 3.
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