JP2009001899A - 金属酸化物薄膜の製造方法及び製造装置 - Google Patents
金属酸化物薄膜の製造方法及び製造装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009001899A JP2009001899A JP2008132193A JP2008132193A JP2009001899A JP 2009001899 A JP2009001899 A JP 2009001899A JP 2008132193 A JP2008132193 A JP 2008132193A JP 2008132193 A JP2008132193 A JP 2008132193A JP 2009001899 A JP2009001899 A JP 2009001899A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- thin film
- catalyst
- metal oxide
- oxide thin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 105
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 title claims abstract description 105
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 101
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 30
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 114
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 100
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 73
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 54
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims abstract description 38
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims abstract description 27
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 18
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 12
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 50
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 claims description 42
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 25
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims description 25
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 23
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 23
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 15
- 239000011224 oxide ceramic Substances 0.000 claims description 10
- 229910052574 oxide ceramic Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 10
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000011882 ultra-fine particle Substances 0.000 claims description 9
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 8
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 7
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 6
- 150000002739 metals Chemical group 0.000 claims description 6
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims description 5
- 150000003752 zinc compounds Chemical class 0.000 claims description 5
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 189
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 description 16
- 239000010408 film Substances 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 7
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 6
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- HQWPLXHWEZZGKY-UHFFFAOYSA-N diethylzinc Chemical compound CC[Zn]CC HQWPLXHWEZZGKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- AXAZMDOAUQTMOW-UHFFFAOYSA-N dimethylzinc Chemical compound C[Zn]C AXAZMDOAUQTMOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 150000002366 halogen compounds Chemical class 0.000 description 4
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 238000002230 thermal chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- POILWHVDKZOXJZ-ARJAWSKDSA-M (z)-4-oxopent-2-en-2-olate Chemical class C\C([O-])=C\C(C)=O POILWHVDKZOXJZ-ARJAWSKDSA-M 0.000 description 2
- YRAJNWYBUCUFBD-UHFFFAOYSA-N 2,2,6,6-tetramethylheptane-3,5-dione Chemical class CC(C)(C)C(=O)CC(=O)C(C)(C)C YRAJNWYBUCUFBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical class OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 125000003342 alkenyl group Chemical group 0.000 description 2
- -1 alkoxide compounds Chemical class 0.000 description 2
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 description 2
- 125000005037 alkyl phenyl group Chemical group 0.000 description 2
- JPUHCPXFQIXLMW-UHFFFAOYSA-N aluminium triethoxide Chemical compound CCO[Al](OCC)OCC JPUHCPXFQIXLMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012776 electronic material Substances 0.000 description 2
- 229920006351 engineering plastic Polymers 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 2
- 238000000103 photoluminescence spectrum Methods 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 238000004549 pulsed laser deposition Methods 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 238000000427 thin-film deposition Methods 0.000 description 2
- VOITXYVAKOUIBA-UHFFFAOYSA-N triethylaluminium Chemical compound CC[Al](CC)CC VOITXYVAKOUIBA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RGGPNXQUMRMPRA-UHFFFAOYSA-N triethylgallium Chemical compound CC[Ga](CC)CC RGGPNXQUMRMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OTRPZROOJRIMKW-UHFFFAOYSA-N triethylindigane Chemical compound CC[In](CC)CC OTRPZROOJRIMKW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N trimethylgallium Chemical compound C[Ga](C)C XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IBEFSUTVZWZJEL-UHFFFAOYSA-N trimethylindium Chemical compound C[In](C)C IBEFSUTVZWZJEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 description 2
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 description 2
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 206010061218 Inflammation Diseases 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 150000004687 hexahydrates Chemical class 0.000 description 1
- 230000004054 inflammatory process Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/40—Oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G9/00—Compounds of zinc
- C01G9/02—Oxides; Hydroxides
- C01G9/03—Processes of production using dry methods, e.g. vapour phase processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/40—Oxides
- C23C16/407—Oxides of zinc, germanium, cadmium, indium, tin, thallium or bismuth
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02367—Substrates
- H01L21/0237—Materials
- H01L21/0242—Crystalline insulating materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02521—Materials
- H01L21/02551—Group 12/16 materials
- H01L21/02554—Oxides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02612—Formation types
- H01L21/02617—Deposition types
- H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
- C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02367—Substrates
- H01L21/0237—Materials
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
Abstract
【課題】触媒反応に伴う化学エネルギーを利用することにより、電気エネルギーを必要とせずに、酸化亜鉛をはじめとする金属酸化物薄膜を基板上に低コストで効率良く形成する技術を提供する。
【解決手段】触媒反応装置内に、Ｈ２ガスとＯ２ガス、又はＨ２Ｏ２ガスを導入し、触媒と接触させて得られたＨ２Ｏガスを触媒反応装置から噴出させて金属化合物ガスと反応させることにより、基板上に金属酸化物薄膜を堆積させて金属酸化物薄膜を製造する。
【選択図】図１
【解決手段】触媒反応装置内に、Ｈ２ガスとＯ２ガス、又はＨ２Ｏ２ガスを導入し、触媒と接触させて得られたＨ２Ｏガスを触媒反応装置から噴出させて金属化合物ガスと反応させることにより、基板上に金属酸化物薄膜を堆積させて金属酸化物薄膜を製造する。
【選択図】図１
Description
本発明は、酸化亜鉛等の金属酸化物を基板上に堆積させて、半導体材料等として有用な金属酸化物薄膜を形成する技術に関する。
各種の基板表面に酸化亜鉛、酸化チタン等の金属酸化物薄膜を形成する方法としては、パルスレーザー堆積法（ＰＬＤ）、レーザーアブレーション法、スパッタリング法、各種ＣＶＤ法等の多数の方法が提案されている。（例えば、特許文献１〜３参照）
特開２００４−２４４７１６号公報
特開２０００−２８１４９５号公報
特開平６−１２８７４３号公報
これらの製膜方法は、予めターゲットを準備し、レーザー、高速微粒子等をターゲット表面に衝突させて、ターゲット表面から生じたターゲット微粒子を基板表面に堆積させる；有機金属化合物等を反応性ガスとともに高温に加熱した基板表面に接触させて、その表面で生じる熱分解反応を利用する；或いはこれらのガスの混合気体を放電させてプラズマを形成することにより分解し、ラジカルを再結合させて薄膜を堆積するものである。したがって、これらの方法では、金属酸化物薄膜の製造に大量のエネルギーを必要とする。
したがって、本発明はこれら従来技術の問題点を解消して、触媒反応に伴う化学エネルギーを利用することにより、電気エネルギーを必要とせずに、酸化亜鉛をはじめとする金属酸化物薄膜を基板上に低コストで効率良く形成する技術を提供することを目的とする。
すなわち、本発明は次の１〜１９の構成を採用するものである。
１．触媒反応装置内に、Ｈ２ガスとＯ２ガス、又はＨ２Ｏ２ガスを導入し、触媒と接触させて得られたＨ２Ｏガスを触媒反応装置から噴出させて金属化合物ガスと反応させることにより、基板上に金属酸化物薄膜を堆積させることを特徴とする金属酸化物薄膜の製造方法。
２．減圧可能な反応室内に配置した触媒反応装置内に、Ｈ２ガスとＯ２ガスの混合ガス又はＨ２Ｏ２ガスを導入し、微粒子状の触媒と接触させて得られたＨ２Ｏガスを触媒反応装置から噴出させて有機金属化合物ガスと反応させることにより、基板上に金属酸化物薄膜を堆積させることを特徴とする金属酸化物薄膜の製造方法。
３．触媒反応装置内に、Ｈ２ガスとＯ２ガス、又はＨ２Ｏ２ガスを導入し、触媒と接触させることによりＨ２Ｏガスを生成する工程と；前記生成されたＨ２Ｏガスを触媒反応装置から噴出させて金属化合物ガスと反応させる工程と；前記Ｈ２Ｏガスと金属化合物ガスとの反応により生成された金属酸化物を基板上に堆積させる工程と；を含むことを特徴とする金属酸化物薄膜の製造方法。
４．前記触媒反応装置内において、前記Ｈ２ガスと前記Ｏ２ガス、又は前記Ｈ２Ｏ２ガスを前記触媒と接触させることにより、反応熱により加熱されたＨ２Ｏガスを生成することを特徴とする１から３のいずれかに記載の金属酸化物薄膜の製造方法。
５．前記触媒が平均粒径０．０５〜２．０ｍｍの微粒子状の担体に、平均粒径１〜１０ｎｍの超微粒子状の触媒成分を担持したものであることを特徴とする１から４のいずれかに記載の金属酸化物薄膜の製造方法。
６．前記有機金属化合物が有機亜鉛化合物であり、基板上に酸化亜鉛薄膜を堆積させることを特徴とする１から５のいずれかに記載の金属酸化物薄膜の製造方法。
７．前記有機亜鉛化合物がジアルキル亜鉛であり、触媒として微粒子状の酸化物セラミックスに白金、ルテニウム又はイリジウムの超微粒子を担持させたものを使用することを特徴とする１から６のいずれかに記載の金属酸化物薄膜の製造方法。
８．前記有機亜鉛化合物がジアルキル亜鉛であり、触媒として微粒子状の酸化物セラミックスに白金超微粒子を担持させたものを使用することを特徴とする１から６のいずれかに記載の金属酸化物薄膜の製造方法。
９．前記有機亜鉛化合物がジアルキル亜鉛であり、触媒として微粒子状のアルミナに白金超微粒子を担持させたものを使用することを特徴とする１から８のいずれかに記載の金属酸化物薄膜の製造方法。
１０．前記触媒反応装置と基板の間に開閉可能なシャッターを設け、反応初期にシャッターを閉じて副生ガスを遮断することを特徴とする１から９のいずれかに記載の金属酸化物薄膜の製造方法。
１１．基板が金属、金属酸化物、ガラス、セラミックス、半導体、プラスチックから選択されたものであることを特徴とする１から１０のいずれかに記載の金属酸化物薄膜の製造方法。
１２．基板の温度が室温〜１５００℃であることを特徴とする１から１１のいずれかに記載の金属酸化物薄膜の製造方法。
１３．Ｈ２ガスとＯ２ガス、又はＨ２Ｏ２ガスと接触させることにより、Ｈ２Ｏガスを生成することが可能な触媒が内部に配置されており、前記生成されたＨ２Ｏガスを噴出させることが可能な触媒反応装置と、金属化合物ガスを導入する金属化合物ガス導入手段と、基板を支持するための基板支持手段と、を有し、前記生成されたＨ２Ｏガスと前記金属化合物ガスを化学反応させることにより、前記基板上に金属酸化物薄膜を堆積させることを特徴とする金属酸化物薄膜の製造装置。
１４．前記金属酸化物薄膜の堆積は、減圧可能な反応室内において行われるものであって、前記基板支持手段は、減圧可能な反応室内に配置されており、前記触媒反応装置は、減圧可能な反応室に接続又は内部に配置されており、前記金属化合物ガス導入手段は、減圧可能な反応室内に接続されていることを特徴とする１３に記載の金属酸化物薄膜の製造装置。
１５．前記触媒が平均粒径０．０５〜２．０ｍｍの微粒子状の担体に、平均粒径１〜１０ｎｍの超微粒子状の触媒成分を担持したものであることを特徴とする１３または１４に記載の金属酸化物薄膜の製造装置。
１６．前記有機金属化合物が有機亜鉛化合物であり、基板上に酸化亜鉛薄膜を堆積させることを特徴とする１３から１５のいずれかに記載の金属酸化物薄膜の製造装置。
１７．前記有機亜鉛化合物がジアルキル亜鉛であり、触媒として微粒子状の酸化物セラミックスに白金、ルテニウム又はイリジウムの超微粒子を担持させたものを使用することを特徴とする請求項１３から１６のいずれかに記載の金属酸化物薄膜の製造装置。
１８．前記有機亜鉛化合物がジアルキル亜鉛であり、触媒として微粒子状の酸化物セラミックスに白金超微粒子を担持させたものを使用することを特徴とする１３から１６のいずれかに記載の金属酸化物薄膜の製造装置。
１９．前記有機亜鉛化合物がジアルキル亜鉛であり、触媒として微粒子状のアルミナに白金超微粒子を担持させたものを使用することを特徴とする１３から１８のいずれかに記載の金属酸化物薄膜の製造装置。
１．触媒反応装置内に、Ｈ２ガスとＯ２ガス、又はＨ２Ｏ２ガスを導入し、触媒と接触させて得られたＨ２Ｏガスを触媒反応装置から噴出させて金属化合物ガスと反応させることにより、基板上に金属酸化物薄膜を堆積させることを特徴とする金属酸化物薄膜の製造方法。
２．減圧可能な反応室内に配置した触媒反応装置内に、Ｈ２ガスとＯ２ガスの混合ガス又はＨ２Ｏ２ガスを導入し、微粒子状の触媒と接触させて得られたＨ２Ｏガスを触媒反応装置から噴出させて有機金属化合物ガスと反応させることにより、基板上に金属酸化物薄膜を堆積させることを特徴とする金属酸化物薄膜の製造方法。
３．触媒反応装置内に、Ｈ２ガスとＯ２ガス、又はＨ２Ｏ２ガスを導入し、触媒と接触させることによりＨ２Ｏガスを生成する工程と；前記生成されたＨ２Ｏガスを触媒反応装置から噴出させて金属化合物ガスと反応させる工程と；前記Ｈ２Ｏガスと金属化合物ガスとの反応により生成された金属酸化物を基板上に堆積させる工程と；を含むことを特徴とする金属酸化物薄膜の製造方法。
４．前記触媒反応装置内において、前記Ｈ２ガスと前記Ｏ２ガス、又は前記Ｈ２Ｏ２ガスを前記触媒と接触させることにより、反応熱により加熱されたＨ２Ｏガスを生成することを特徴とする１から３のいずれかに記載の金属酸化物薄膜の製造方法。
５．前記触媒が平均粒径０．０５〜２．０ｍｍの微粒子状の担体に、平均粒径１〜１０ｎｍの超微粒子状の触媒成分を担持したものであることを特徴とする１から４のいずれかに記載の金属酸化物薄膜の製造方法。
６．前記有機金属化合物が有機亜鉛化合物であり、基板上に酸化亜鉛薄膜を堆積させることを特徴とする１から５のいずれかに記載の金属酸化物薄膜の製造方法。
７．前記有機亜鉛化合物がジアルキル亜鉛であり、触媒として微粒子状の酸化物セラミックスに白金、ルテニウム又はイリジウムの超微粒子を担持させたものを使用することを特徴とする１から６のいずれかに記載の金属酸化物薄膜の製造方法。
８．前記有機亜鉛化合物がジアルキル亜鉛であり、触媒として微粒子状の酸化物セラミックスに白金超微粒子を担持させたものを使用することを特徴とする１から６のいずれかに記載の金属酸化物薄膜の製造方法。
９．前記有機亜鉛化合物がジアルキル亜鉛であり、触媒として微粒子状のアルミナに白金超微粒子を担持させたものを使用することを特徴とする１から８のいずれかに記載の金属酸化物薄膜の製造方法。
１０．前記触媒反応装置と基板の間に開閉可能なシャッターを設け、反応初期にシャッターを閉じて副生ガスを遮断することを特徴とする１から９のいずれかに記載の金属酸化物薄膜の製造方法。
１１．基板が金属、金属酸化物、ガラス、セラミックス、半導体、プラスチックから選択されたものであることを特徴とする１から１０のいずれかに記載の金属酸化物薄膜の製造方法。
１２．基板の温度が室温〜１５００℃であることを特徴とする１から１１のいずれかに記載の金属酸化物薄膜の製造方法。
１３．Ｈ２ガスとＯ２ガス、又はＨ２Ｏ２ガスと接触させることにより、Ｈ２Ｏガスを生成することが可能な触媒が内部に配置されており、前記生成されたＨ２Ｏガスを噴出させることが可能な触媒反応装置と、金属化合物ガスを導入する金属化合物ガス導入手段と、基板を支持するための基板支持手段と、を有し、前記生成されたＨ２Ｏガスと前記金属化合物ガスを化学反応させることにより、前記基板上に金属酸化物薄膜を堆積させることを特徴とする金属酸化物薄膜の製造装置。
１４．前記金属酸化物薄膜の堆積は、減圧可能な反応室内において行われるものであって、前記基板支持手段は、減圧可能な反応室内に配置されており、前記触媒反応装置は、減圧可能な反応室に接続又は内部に配置されており、前記金属化合物ガス導入手段は、減圧可能な反応室内に接続されていることを特徴とする１３に記載の金属酸化物薄膜の製造装置。
１５．前記触媒が平均粒径０．０５〜２．０ｍｍの微粒子状の担体に、平均粒径１〜１０ｎｍの超微粒子状の触媒成分を担持したものであることを特徴とする１３または１４に記載の金属酸化物薄膜の製造装置。
１６．前記有機金属化合物が有機亜鉛化合物であり、基板上に酸化亜鉛薄膜を堆積させることを特徴とする１３から１５のいずれかに記載の金属酸化物薄膜の製造装置。
１７．前記有機亜鉛化合物がジアルキル亜鉛であり、触媒として微粒子状の酸化物セラミックスに白金、ルテニウム又はイリジウムの超微粒子を担持させたものを使用することを特徴とする請求項１３から１６のいずれかに記載の金属酸化物薄膜の製造装置。
１８．前記有機亜鉛化合物がジアルキル亜鉛であり、触媒として微粒子状の酸化物セラミックスに白金超微粒子を担持させたものを使用することを特徴とする１３から１６のいずれかに記載の金属酸化物薄膜の製造装置。
１９．前記有機亜鉛化合物がジアルキル亜鉛であり、触媒として微粒子状のアルミナに白金超微粒子を担持させたものを使用することを特徴とする１３から１８のいずれかに記載の金属酸化物薄膜の製造装置。
本発明によれば、大量の電気エネルギーを必要とせずに、各種の基板上に低コストで効率良く金属酸化物薄膜を形成することができる。本発明の方法では、基板を高温に加熱する必要がないために、従来の熱ＣＶＤ法では実現できなかった４００℃以下の低温においても、基板上に高品質のヘテロエピタキシャル膜を形成することが可能となった。
〔第１の実施の形態〕
本発明における第１の実施の形態は、減圧可能な反応室内に配置した反応ガス噴出ノズルを有する触媒反応装置内にＨ２Ｏガスの原料を導入し、微粒子状の触媒と接触させて得られた高エネルギーのＨ２Ｏガスを触媒反応装置から噴出させて有機金属化合物ガスと反応させることにより、基板上に金属酸化物薄膜を堆積させるものである。
すなわち、Ｈ２ガスとＯ２ガスの混合ガス、又はＨ２Ｏ２ガスを触媒反応装置内で微粒子状の触媒と接触させて反応させることにより、反応熱により高温に加熱されたＨ２Ｏガスを発生させ、このＨ２Ｏガスを噴出ノズルから噴出させて薄膜の材料となる有機金属化合物ガスと混合、反応させて基板表面に金属酸化物薄膜を形成するものである。
本発明における第１の実施の形態は、減圧可能な反応室内に配置した反応ガス噴出ノズルを有する触媒反応装置内にＨ２Ｏガスの原料を導入し、微粒子状の触媒と接触させて得られた高エネルギーのＨ２Ｏガスを触媒反応装置から噴出させて有機金属化合物ガスと反応させることにより、基板上に金属酸化物薄膜を堆積させるものである。
すなわち、Ｈ２ガスとＯ２ガスの混合ガス、又はＨ２Ｏ２ガスを触媒反応装置内で微粒子状の触媒と接触させて反応させることにより、反応熱により高温に加熱されたＨ２Ｏガスを発生させ、このＨ２Ｏガスを噴出ノズルから噴出させて薄膜の材料となる有機金属化合物ガスと混合、反応させて基板表面に金属酸化物薄膜を形成するものである。
触媒反応装置内に収納する触媒としては、平均粒径０．０５〜２．０ｍｍの微粒子状の担体に、平均粒径１〜１０ｎｍの超微粒子状の触媒成分を担持したものや、平均粒径が０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の、白金、ルテニウム、イリジウム、銅等の金属粉末等を使用することができる。担体としては、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛等の金属酸化物の微粒子、即ち、酸化物セラミックスの微粒子を使用することができる。好ましい触媒としては、例えば酸化アルミニウム担体上に白金ナノ粒子を担持させたもの、特に多孔質γ−アルミナを５００〜１２００℃で加熱処理してその表面構造を維持したままα−アルミナ結晶相に変換した担体に１〜２０重量％程度の白金を担持させたもの（例えば、１０ｗｔ％Ｐｔ／γ−Ａｌ２Ｏ３触媒）、等が挙げられる。
つぎに、図面を参照しながら本発明の好適な形態について説明するが、以下の具体例は本発明を限定するものではない。
図１及び図２は、本発明で各種の基板上に金属酸化物薄膜を形成するのに使用する装置の１例を示す模式図であり、図１は装置全体の構成を示す図、また図２はこの装置内に配置する触媒反応装置の拡大模式図である。
図１及び図２は、本発明で各種の基板上に金属酸化物薄膜を形成するのに使用する装置の１例を示す模式図であり、図１は装置全体の構成を示す図、また図２はこの装置内に配置する触媒反応装置の拡大模式図である。
この反応装置１は、減圧可能な反応室２内に、Ｈ２Ｏガス原料供給部１１に接続されたＨ２Ｏガス原料導入口３及び反応ガス（Ｈ２Ｏガス）噴出ノズル４を有する触媒反応装置５、薄膜の原料となる有機金属化合物ガス供給部１２に接続された有機金属化合物ガス導入ノズル６及び基板７を支持する基板ホルダー８を配置したものである。反応室２は、排気管１３を介してターボ分子ポンプ１４及びロータリーポンプ１５に接続されている。
触媒反応装置５は、例えばステンレス鋼などの金属により構成された円筒状の触媒容器ジャケット２１内に、セラミックス又は金属等の材料により構成された触媒反応容器２２を収納し、噴射ノズル４により触媒容器ジャケット２１を封鎖したものである。
触媒反応容器２２内には、微粒子状の担体に超微粒子状の触媒成分を担持させた触媒（図示せず）が配置される。触媒反応容器２２の一端部は、Ｈ２Ｏガス原料導入口３を介してＨ２Ｏガス原料供給部１１に接続されており、他端部には触媒を押さえるために金属メッシュ２３が配置されている。
触媒反応容器２２内には、微粒子状の担体に超微粒子状の触媒成分を担持させた触媒（図示せず）が配置される。触媒反応容器２２の一端部は、Ｈ２Ｏガス原料導入口３を介してＨ２Ｏガス原料供給部１１に接続されており、他端部には触媒を押さえるために金属メッシュ２３が配置されている。
尚、図３には、微粒子状の担体に超微粒子状の触媒成分を担持させた触媒が配置された構造を示す。具体的には、触媒反応装置５は、例えばステンレス鋼などの金属により構成された円筒状の触媒容器ジャケット２１内に、セラミックス又は金属等の材料により構成された触媒反応容器２２を収納し、噴射ノズル４により触媒容器ジャケット２１を封鎖したものである。
触媒反応容器２２内には、微粒子状の担体に超微粒子状の触媒成分を担持させた触媒２５が配置される。触媒反応容器２２の一端部は、Ｈ２Ｏガス原料導入口３を介してＨ２Ｏガス原料供給部１１に接続されており、他端部には触媒を押さえるために金属メッシュ２３が配置されている構成のものである。
触媒反応容器２２内には、微粒子状の担体に超微粒子状の触媒成分を担持させた触媒２５が配置される。触媒反応容器２２の一端部は、Ｈ２Ｏガス原料導入口３を介してＨ２Ｏガス原料供給部１１に接続されており、他端部には触媒を押さえるために金属メッシュ２３が配置されている構成のものである。
この触媒反応装置５内に、Ｈ２Ｏガス原料供給部１１に接続されたＨ２Ｏガス原料導入口３から、Ｈ２ガスとＯ２ガスの混合ガス又はＨ２Ｏ２ガスからなるＨ２Ｏガス原料を導入すると、微粒子状の触媒によりＨ２ガスとＯ２ガスとの化合反応、又はＨ２Ｏ２ガスの分解反応が行われる。これらの反応は大量の発熱を伴うものであり、この反応熱により加熱された高温のＨ２Ｏガスが、反応ガス噴出ノズル４から基板ホルダー８に保持された基板７に向かって勢いよく噴出する。この噴出Ｈ２Ｏガスは、有機金属化合物ガス供給部１２に接続された有機金属化合物ガス導入ノズル６から供給される有機金属化合物ガスと反応して、金属酸化物ガス２４となり基板７の表面に金属酸化物薄膜を堆積する。
なお、触媒反応装置５と基板７の間に開閉可能なシャッター（図示せず）を設け、反応初期にシャッターを閉じて副生ガスを遮断するようにしてもよい。このような構成を採用した場合には、基板７上により均一な性状を有する金属酸化物薄膜を形成することが可能となる。
基板表面に形成する酸化物としては特に制限はないが、好ましい酸化物としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化イットリウム、サファイア、Ｓｎ：Ｉｎ２Ｏ３（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の金属酸化物が挙げられる。
金属酸化物薄膜の原料となる有機金属化合物ガスとしては特に制限はなく、例えば従来ＣＶＤ法で金属酸化物を形成する際に使用される有機金属化合物ガスはいずれも使用することができる。このような有機金属化合物としては、例えば各種金属のアルキル化合物、アルケニル化合物、フェニルあるいはアルキルフェニル化合物、アルコキシド化合物、ジ−ピバロイルメタン化合物、ハロゲン化合物、アセチルアセトネート化合物、ＥＤＴＡ化合物等が挙げられる。尚、金属酸化物薄膜の原料となるものは、有機金属化合物ガス以外のハロゲン化合物等の無機金属化合物ガスであってもよい。具体例として、塩化亜鉛（ＺｎＣｌ２）等が挙げられる。
金属酸化物薄膜の原料となる有機金属化合物ガスとしては特に制限はなく、例えば従来ＣＶＤ法で金属酸化物を形成する際に使用される有機金属化合物ガスはいずれも使用することができる。このような有機金属化合物としては、例えば各種金属のアルキル化合物、アルケニル化合物、フェニルあるいはアルキルフェニル化合物、アルコキシド化合物、ジ−ピバロイルメタン化合物、ハロゲン化合物、アセチルアセトネート化合物、ＥＤＴＡ化合物等が挙げられる。尚、金属酸化物薄膜の原料となるものは、有機金属化合物ガス以外のハロゲン化合物等の無機金属化合物ガスであってもよい。具体例として、塩化亜鉛（ＺｎＣｌ２）等が挙げられる。
好ましい有機金属化合物としては、各種金属のアルキル化合物、金属アルコキシドが挙げられる。具体的には、ジメチル亜鉛、ジエチル亜鉛、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリメチルインジウム、トリエチルインジウム,トリメチルガリウム、トリエチルガリウムやトリエトキシアルミニウム等が挙げられる。
基板表面に酸化亜鉛薄膜を形成する場合には、ジメチル亜鉛、ジエチル亜鉛等のジアルキル亜鉛を原料とし、触媒として微粒子状のアルミナに白金超微粒子を担持させたものを使用することが好ましい。
基板表面に酸化亜鉛薄膜を形成する場合には、ジメチル亜鉛、ジエチル亜鉛等のジアルキル亜鉛を原料とし、触媒として微粒子状のアルミナに白金超微粒子を担持させたものを使用することが好ましい。
基板としては、例えば金属、金属酸化物、ガラス、セラミックス、半導体、プラスチックから選択されたものを使用することができる。
好ましい基板としては、サファイア等に代表される化合物単結晶基板、Ｓｉ等に代表される単結晶基板、ガラスに代表されるアモルファス基板、ポリイミド等のエンジニアリングプラスチック基板等が挙げられる。
好ましい基板としては、サファイア等に代表される化合物単結晶基板、Ｓｉ等に代表される単結晶基板、ガラスに代表されるアモルファス基板、ポリイミド等のエンジニアリングプラスチック基板等が挙げられる。
本発明では、上記のように、触媒反応装置５内に金属酸化物薄膜の酸素源となるＨ２ガスとＯ２ガスの混合ガス又はＨ２Ｏ２ガスを導入し、微粒子状の触媒と接触させて得られた高エネルギーのＨ２Ｏガスを触媒反応装置から噴出させて有機金属化合物ガスと反応させることによって、大量の電気エネルギーを必要とせずに、各種の基板上に低コストで効率良く金属酸化物薄膜を形成することができる。このような、大量の発熱を伴う化学反応は、酸素源として特定のガスを選択し、微粒子状の触媒を使用することによって、初めて実現することができたものである。
尚、担体の形状は、スポンジ状等の多くの孔を有する形状や、ハニカム状等の貫通孔を有する形状等のバルク形状であってもよい。また、担体に担持される白金、ルテニウム、イリジウム、銅等の触媒物質の形状は、微粒子状に限られず、例えば、膜状であっても良い。具体的には、触媒物質の表面積を大きくしたものであれば、本実施の形態における効果が得られるため、例えば、上述の担体の表面に触媒物質の膜を形成したものであれば、触媒物質の表面積を大きくすることができ、微粒子状の場合と同様の効果を得ることができるからである。
尚、担体の形状は、スポンジ状等の多くの孔を有する形状や、ハニカム状等の貫通孔を有する形状等のバルク形状であってもよい。また、担体に担持される白金、ルテニウム、イリジウム、銅等の触媒物質の形状は、微粒子状に限られず、例えば、膜状であっても良い。具体的には、触媒物質の表面積を大きくしたものであれば、本実施の形態における効果が得られるため、例えば、上述の担体の表面に触媒物質の膜を形成したものであれば、触媒物質の表面積を大きくすることができ、微粒子状の場合と同様の効果を得ることができるからである。
本発明の方法では、基板を高温に加熱する必要がないために、従来の熱ＣＶＤ法では実現できなかった４００℃以下の低温においても、基板上に高品質のヘテロエピタキシャル膜を形成することが可能となる。したがって、従来の技術では実現することが困難であった基板を使用して、半導体材料や各種の電子材料等を低コストで製造することが可能となる。
尚、図４に本実施の形態における別の金属酸化物薄膜の製造装置の構成を示す。具体的には、触媒反応装置が、反応室の外に設けられて、反応室と接続されたものである。即ち、この反応装置１０１は、Ｈ２Ｏガス原料供給部１１１に接続されたＨ２Ｏガス原料導入口１０３及び反応ガス（Ｈ２Ｏガス）噴出ノズル１０４を有する触媒反応装置１０５が、反応ガス（Ｈ２Ｏガス）噴出ノズル１０４において減圧可能な反応室１０２と接続されており、また、減圧可能な反応室１０２内には、薄膜の原料となる有機金属化合物ガス供給部１１２に接続された有機金属化合物ガス導入ノズル１０６及び基板１０７を支持する基板ホルダー１０８を配置したものである。反応室１０２は、排気管１１３を介してターボ分子ポンプ１１４及びロータリーポンプ１１５に接続されている。
尚、触媒反応装置１０５と基板１０７の間に開閉可能なシャッター１２６（図中では開いた状態を示す）を設け、反応初期にシャッターを閉じて副生ガスを遮断するようにしてもよい。このような構成を採用した場合には、基板１０７上により均一な性状を有する金属酸化物薄膜を形成することが可能となる。
尚、触媒反応装置１０５と基板１０７の間に開閉可能なシャッター１２６（図中では開いた状態を示す）を設け、反応初期にシャッターを閉じて副生ガスを遮断するようにしてもよい。このような構成を採用した場合には、基板１０７上により均一な性状を有する金属酸化物薄膜を形成することが可能となる。
〔第２の実施の形態〕
本発明における第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、Ｈ２ガスとＯ２ガスを別々に触媒反応装置内に導入し、触媒反応装置内で微粒子状の触媒と接触させて反応させることにより、反応熱により高温に加熱されたＨ２Ｏガスを発生させ、このＨ２Ｏガスを噴出ノズルから噴出させて薄膜の材料となる有機金属化合物ガスと混合、反応させて基板表面に金属酸化物薄膜を形成するものである。このように、別々に導入することにより、Ｈ２ガスとＯ２ガスとの反応により生じるおそれのあるバックファイヤー（触媒反応装置内でＨ２Ｏが生成する際に生じる炎が、触媒反応装置より上流を流れるＨ２Ｏガス原料に引火すること）を防止することができるという効果を有している。
本発明における第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、Ｈ２ガスとＯ２ガスを別々に触媒反応装置内に導入し、触媒反応装置内で微粒子状の触媒と接触させて反応させることにより、反応熱により高温に加熱されたＨ２Ｏガスを発生させ、このＨ２Ｏガスを噴出ノズルから噴出させて薄膜の材料となる有機金属化合物ガスと混合、反応させて基板表面に金属酸化物薄膜を形成するものである。このように、別々に導入することにより、Ｈ２ガスとＯ２ガスとの反応により生じるおそれのあるバックファイヤー（触媒反応装置内でＨ２Ｏが生成する際に生じる炎が、触媒反応装置より上流を流れるＨ２Ｏガス原料に引火すること）を防止することができるという効果を有している。
触媒反応装置内に収納する触媒としては、平均粒径０．０５〜２．０ｍｍの微粒子状の担体に、平均粒径１〜１０ｎｍの超微粒子状の触媒成分を担持したものや、平均粒径が０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の、白金、ルテニウム、イリジウム、銅等の金属粉末等を使用することができる。担体としては、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛等の金属酸化物の微粒子、即ち、酸化物セラミックスの微粒子を使用することができる。好ましい触媒としては、例えば酸化アルミニウム担体上に白金ナノ粒子を担持させたもの、特に多孔質γ−アルミナを５００〜１２００℃で加熱処理してその表面構造を維持したままα−アルミナ結晶相に変換した担体に１〜２０重量％程度の白金を担持させたもの（例えば、１０ｗｔ％Ｐｔ／γ−Ａｌ２Ｏ３触媒）、等が挙げられる。
つぎに、図面を参照しながら本実施の形態について説明するが、以下の具体例は本発明を限定するものではない。
図５及び図６は、本実施の形態において各種の基板上に金属酸化物薄膜を形成するのに使用する装置の１例を示す模式図であり、図５は装置全体の構成を示す図、また図６はこの装置内に配置する触媒反応装置の拡大模式図である。
図５及び図６は、本実施の形態において各種の基板上に金属酸化物薄膜を形成するのに使用する装置の１例を示す模式図であり、図５は装置全体の構成を示す図、また図６はこの装置内に配置する触媒反応装置の拡大模式図である。
この反応装置２０１における減圧可能な反応室２０２は、Ｈ２ガス供給部２１０及びＯ２ガス供給部２１１が接続されており、Ｈ２ガス供給部２１０とは、Ｈ２ガス導入口２０３を介し、Ｏ２ガス供給部２１１とは、Ｏ２ガス導入口２１３を介し触媒反応装置２０５と接続されている。この触媒反応装置２０５は反応ガス（Ｈ２Ｏガス）噴出ノズル２０４を有している。
また、減圧可能な反応室２０２内には、薄膜の原料となる有機金属化合物ガス供給部２１２に接続された有機金属化合物ガス導入ノズル２０６及び基板２０７を支持する基板ホルダー２０８を配置したものである。反応室２０２は、排気管２１３を介してターボ分子ポンプ２１４及びロータリーポンプ２１５に接続されている。
また、減圧可能な反応室２０２内には、薄膜の原料となる有機金属化合物ガス供給部２１２に接続された有機金属化合物ガス導入ノズル２０６及び基板２０７を支持する基板ホルダー２０８を配置したものである。反応室２０２は、排気管２１３を介してターボ分子ポンプ２１４及びロータリーポンプ２１５に接続されている。
触媒反応装置２０５は、例えばステンレス鋼などの金属により構成された円筒状の触媒容器ジャケット２２１内に、セラミックス又は金属等の材料により構成された触媒反応容器２２２を収納し、噴射ノズル２０４により触媒容器ジャケット２２１を封鎖したものである。
触媒反応容器２２２内には、微粒子状の担体に超微粒子状の触媒成分を担持させた触媒２２５が配置される。触媒反応容器２２２の一端部は、Ｈ２ガス導入口２０３と、Ｏ２ガス導入口２１３を介し、各々Ｈ２ガス供給部２１０と、Ｏ２ガス供給部２１１に接続されており、他端部には触媒を押さえるために金属メッシュ２２３が配置されている。
触媒反応容器２２２内には、微粒子状の担体に超微粒子状の触媒成分を担持させた触媒２２５が配置される。触媒反応容器２２２の一端部は、Ｈ２ガス導入口２０３と、Ｏ２ガス導入口２１３を介し、各々Ｈ２ガス供給部２１０と、Ｏ２ガス供給部２１１に接続されており、他端部には触媒を押さえるために金属メッシュ２２３が配置されている。
この触媒反応装置２０５内に、Ｈ２ガス供給部２１０に接続されたＨ２ガス導入口２０３と、Ｏ２ガス供給部２１１に接続されたＯ２ガス導入口２１３より、Ｈ２ガスとＯ２ガスを導入する。これにより、微粒子状の触媒によりＨ２ガスとＯ２ガスとの化合反応が行われる。これらの反応は大量の発熱を伴うものであり、この反応熱により加熱された高温のＨ２Ｏガスが、反応ガス噴出ノズル２０４から基板ホルダー２０８に保持された基板２０７に向かって勢いよく噴出する。この噴出Ｈ２Ｏガスは、有機金属化合物ガス供給部２１２に接続された有機金属化合物ガス導入ノズル２０６から供給される有機金属化合物ガスと反応して、金属酸化物ガス２２４となり基板２０７の表面に金属酸化物薄膜を堆積する。
なお、触媒反応装置２０５と基板２０７の間に開閉可能なシャッター２２６（図中では開いた状態を示す）を設け、反応初期にシャッターを閉じて副生ガス（成膜プロセスが安定して進行する状態になる前の段階で触媒反応装置２０５から基板２０７に向かって噴出する膜堆積に不適なガス）を遮断するようにしてもよい。このような構成を採用した場合には、基板２０７上により均一な性状を有する金属酸化物薄膜を形成することが可能となる。
基板表面に形成する酸化物としては特に制限はないが、好ましい酸化物としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化イットリウム、サファイア、Ｓｎ：Ｉｎ２Ｏ３（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の金属酸化物が挙げられる。
金属酸化物薄膜の原料となる有機金属化合物ガスとしては特に制限はなく、例えば従来ＣＶＤ法で金属酸化物を形成する際に使用される有機金属化合物ガスはいずれも使用することができる。このような有機金属化合物としては、例えば各種金属のアルキル化合物、アルケニル化合物、フェニルあるいはアルキルフェニル化合物、アルコキシド化合物、ジ−ピバロイルメタン化合物、ハロゲン化合物、アセチルアセトネート化合物、ＥＤＴＡ化合物等が挙げられる。尚、金属酸化物薄膜の原料となるものは、有機金属化合物ガス以外のハロゲン化合物等の無機金属化合物ガスであってもよい。具体例として、塩化亜鉛（ＺｎＣｌ２）等が挙げられる。
金属酸化物薄膜の原料となる有機金属化合物ガスとしては特に制限はなく、例えば従来ＣＶＤ法で金属酸化物を形成する際に使用される有機金属化合物ガスはいずれも使用することができる。このような有機金属化合物としては、例えば各種金属のアルキル化合物、アルケニル化合物、フェニルあるいはアルキルフェニル化合物、アルコキシド化合物、ジ−ピバロイルメタン化合物、ハロゲン化合物、アセチルアセトネート化合物、ＥＤＴＡ化合物等が挙げられる。尚、金属酸化物薄膜の原料となるものは、有機金属化合物ガス以外のハロゲン化合物等の無機金属化合物ガスであってもよい。具体例として、塩化亜鉛（ＺｎＣｌ２）等が挙げられる。
好ましい有機金属化合物としては、各種金属のアルキル化合物、金属アルコキシドが挙げられる。具体的には、ジメチル亜鉛、ジエチル亜鉛、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリメチルインジウム、トリエチルインジウム,トリメチルガリウム、トリエチルガリウムやトリエトキシアルミニウム等が挙げられる。
基板表面に酸化亜鉛薄膜を形成する場合には、ジメチル亜鉛、ジエチル亜鉛等のジアルキル亜鉛を原料とし、触媒として微粒子状のアルミナに白金超微粒子を担持させたものを使用することが好ましい。
基板表面に酸化亜鉛薄膜を形成する場合には、ジメチル亜鉛、ジエチル亜鉛等のジアルキル亜鉛を原料とし、触媒として微粒子状のアルミナに白金超微粒子を担持させたものを使用することが好ましい。
基板としては、例えば金属、金属酸化物、ガラス、セラミックス、半導体、プラスチックから選択されたものを使用することができる。
好ましい基板としては、サファイア等に代表される化合物単結晶基板、Ｓｉ等に代表される単結晶基板、ガラスに代表されるアモルファス基板、ポリイミド等のエンジニアリングプラスチック基板等が挙げられる。
好ましい基板としては、サファイア等に代表される化合物単結晶基板、Ｓｉ等に代表される単結晶基板、ガラスに代表されるアモルファス基板、ポリイミド等のエンジニアリングプラスチック基板等が挙げられる。
本実施の形態では、上記のように、触媒反応装置２０５内に金属酸化物薄膜の酸素源となるＨ２ガスとＯ２ガスを導入し、微粒子状の触媒と接触させて得られた高エネルギーのＨ２Ｏガスを触媒反応装置から噴出させて有機金属化合物ガスと反応させることによって、大量の電気エネルギーを必要とせずに、各種の基板上に低コストで効率良く金属酸化物薄膜を形成することができる。このような、大量の発熱を伴う化学反応は、酸素源として特定のガスを選択し、微粒子状の触媒を使用することによって、初めて実現することができたものである。
尚、担体の形状は、スポンジ状等の多くの孔を有する形状や、ハニカム状等の貫通孔を有する形状等のバルク形状であってもよい。また、担体に担持される白金、ルテニウム、イリジウム、銅等の触媒物質の形状は、微粒子状に限られず、例えば、膜状であっても良い。具体的には、触媒物質の表面積を大きくしたものであれば、本実施の形態における効果が得られるため、例えば、上述の担体の表面に触媒物質の膜を形成したものであれば、触媒物質の表面積を大きくすることができ、微粒子状の場合と同様の効果を得ることができるからである。
尚、担体の形状は、スポンジ状等の多くの孔を有する形状や、ハニカム状等の貫通孔を有する形状等のバルク形状であってもよい。また、担体に担持される白金、ルテニウム、イリジウム、銅等の触媒物質の形状は、微粒子状に限られず、例えば、膜状であっても良い。具体的には、触媒物質の表面積を大きくしたものであれば、本実施の形態における効果が得られるため、例えば、上述の担体の表面に触媒物質の膜を形成したものであれば、触媒物質の表面積を大きくすることができ、微粒子状の場合と同様の効果を得ることができるからである。
本発明の方法では、基板を高温に加熱する必要がないために、従来の熱ＣＶＤ法では実現できなかった４００℃以下の低温においても、基板上に高品質のヘテロエピタキシャル膜を形成することが可能となる。したがって、従来の技術では実現することが困難であった基板を使用して、半導体材料や各種の電子材料等を低コストで製造することが可能となる。
尚、本実施の形態における触媒反応装置２０５について、Ｈ２ガス導入口２０３及びＯ２ガス導入口２１３との接続方法は、上記において説明した図６に示すように、反応ガス噴出ノズル２０４に対向した位置より導入する構成の他、他の構成例が考えられる。具体的には、図７に示すように、Ｈ２ガス導入口２０３と、Ｏ２ガス導入口２１３のどちらか一方を反応ガス噴出ノズル２０４に対向した位置より導入し、他方を触媒反応装置２０５の側面となる位置から導入する構成、また、図８に示すように、Ｈ２ガス導入口２０３と、Ｏ２ガス導入口２１３をともに、触媒反応装置２０５の側面となる位置から導入する構成がある。
次に、図９に基づき、本実施の形態における金属酸化物薄膜の成膜プロセスについて、より詳しく説明する。
最初に、ステップ１０２（Ｓ１０２）に示すように、Ｈ２ガス供給部２１０と、Ｏ２ガス供給部２１１より、Ｈ２ガス導入口２０３と、Ｏ２ガス導入口２１３を介し、触媒反応装置２０５内に、Ｈ２ガスとＯ２ガスを導入する。これにより、触媒反応装置２０５内の微粒子状の触媒によりＨ２ガスとＯ２ガスとの化合反応が行われる。具体的には、２Ｈ２＋Ｏ２→２Ｈ２Ｏという反応により、Ｈ２Ｏが生成される。この反応は大量の発熱を伴うものであり、この反応熱により加熱された高温のＨ２Ｏガスが、反応ガス噴出ノズル２０４から基板ホルダー２０８に保持された基板２０７に向かって勢いよく噴出する。
最初に、ステップ１０２（Ｓ１０２）に示すように、Ｈ２ガス供給部２１０と、Ｏ２ガス供給部２１１より、Ｈ２ガス導入口２０３と、Ｏ２ガス導入口２１３を介し、触媒反応装置２０５内に、Ｈ２ガスとＯ２ガスを導入する。これにより、触媒反応装置２０５内の微粒子状の触媒によりＨ２ガスとＯ２ガスとの化合反応が行われる。具体的には、２Ｈ２＋Ｏ２→２Ｈ２Ｏという反応により、Ｈ２Ｏが生成される。この反応は大量の発熱を伴うものであり、この反応熱により加熱された高温のＨ２Ｏガスが、反応ガス噴出ノズル２０４から基板ホルダー２０８に保持された基板２０７に向かって勢いよく噴出する。
次に、ステップ１０４（Ｓ１０４）に示すように、Ｈ２Ｏガスと有機金属化合物ガスとが化学反応し、金属酸化物ガス２２４が生成される。即ち、反応ガス噴出ノズル２０４から噴出したＨ２Ｏと、有機金属化合物ガス導入ノズル２０６から供給された有機金属化合物ガスとが化学反応し、金属酸化物ガス２２４が生成される。具体的には、例えば、Ｚｎ（ＣＨ３）２＋Ｈ２Ｏ→ＺｎＯ＋２ＣＨ４という反応により、金属酸化物ガス２２４が生成される。尚、導入する有機金属化合物ガスの材料を変えることにより、例えば、Ｚｎ（ＣＨ２ＣＨ３）２＋Ｈ２Ｏ→ＺｎＯ＋２Ｃ２Ｈ６という反応により、金属酸化物ガス２２４が生成される。
次に、ステップ１０６（Ｓ１０６）に示すように、生成された金属酸化物ガス２２４が基板２０７の表面に金属酸化物薄膜として堆積する。
このような工程により、金属酸化物薄膜の成膜が行われる。
次に、ステップ１０６（Ｓ１０６）に示すように、生成された金属酸化物ガス２２４が基板２０７の表面に金属酸化物薄膜として堆積する。
このような工程により、金属酸化物薄膜の成膜が行われる。
つぎに、実施例により本発明をさらに説明するが、以下の具体例は本発明を限定するものではない。以下の例では、第１の実施の形態における図１の反応装置を使用して、サファイア基板上に酸化亜鉛薄膜を形成した。
（実施例１）
平均粒子径０.３ｍｍのγ−Ａｌ２Ｏ３担体１.０ｇに塩化白金（ＩＶ）酸六水和物０.２７ｇを含浸担持した後、空気中４５０℃で４時間焼成することにより、１０ｗｔ％Ｐｔ／γ−Ａｌ２Ｏ３触媒を得た。触媒反応容器２２に０.２７ｇの平均粒子径０.３ｍｍのγ−Ａｌ２Ｏ３を充填した後、０.０２ｇの１０ｗｔ％Ｐｔ／γ−Ａｌ２Ｏ３触媒を充填し、金属メッシュ２３を設置した後、噴射ノズル４を設置し、触媒反応装置５を構成し、減圧可能な反応室２内に設置した。
本構成の触媒反応装置５内にＨ２０．０６気圧、Ｏ２０．０６気圧を導入し、触媒表面でこれらＨ２およびＯ２を燃焼させ、触媒反応部で１０００℃となるＨ２Ｏガスを生成した。噴射ノズル４の前面に設置したシャッターを閉じた状態で、噴射ノズル４からこの高温Ｈ２Ｏガスを噴射させた。
平均粒子径０.３ｍｍのγ−Ａｌ２Ｏ３担体１.０ｇに塩化白金（ＩＶ）酸六水和物０.２７ｇを含浸担持した後、空気中４５０℃で４時間焼成することにより、１０ｗｔ％Ｐｔ／γ−Ａｌ２Ｏ３触媒を得た。触媒反応容器２２に０.２７ｇの平均粒子径０.３ｍｍのγ−Ａｌ２Ｏ３を充填した後、０.０２ｇの１０ｗｔ％Ｐｔ／γ−Ａｌ２Ｏ３触媒を充填し、金属メッシュ２３を設置した後、噴射ノズル４を設置し、触媒反応装置５を構成し、減圧可能な反応室２内に設置した。
本構成の触媒反応装置５内にＨ２０．０６気圧、Ｏ２０．０６気圧を導入し、触媒表面でこれらＨ２およびＯ２を燃焼させ、触媒反応部で１０００℃となるＨ２Ｏガスを生成した。噴射ノズル４の前面に設置したシャッターを閉じた状態で、噴射ノズル４からこの高温Ｈ２Ｏガスを噴射させた。
一方、有機金属化合物ガス供給部１２からＺｎＯの原料となるジエチル亜鉛１×１０−５Ｔｏｒｒを、有機金属化合物ガス導入ノズル６を介して反応室２内に導入し、前述の高温Ｈ２Ｏガスに接触させてＺｎＯ前駆体を形成した。反応室２内の基板ホルダー８に支持した表面温度４００℃のＣ軸配向サファイア基板７（サイズ１０ｍｍ×１０ｍｍ）の表面上に前述のシャッターを開けることにより、ＺｎＯ前駆体を堆積させ、ＺｎＯ薄膜を得た。本実施例では、堆積時間を２０分とした。堆積の結果得られたＺｎＯ薄膜の膜厚は、2μmであった。得られたＺｎＯ薄膜について測定したＸＲＤパターンを図１０に、フォトルミネッセンススペクトルを図１１に示す。また、ＺｎＯ薄膜の電気的特性及び堆積速度は、以下のとおりであった。
サファイア基板温度：４００℃
キャリアの移動速度：３８．４ｃｍ２／Ｖｓ
キャリア密度：４．７９×１０１８ｃｍ−３
抵抗率：５．０９×１０−２Ωｃｍ
ＺｎＯ薄膜堆積速度：３３０ｎｍ／ｍｉｎ
サファイア基板温度：４００℃
キャリアの移動速度：３８．４ｃｍ２／Ｖｓ
キャリア密度：４．７９×１０１８ｃｍ−３
抵抗率：５．０９×１０−２Ωｃｍ
ＺｎＯ薄膜堆積速度：３３０ｎｍ／ｍｉｎ
上記の実施例では、Ｈ２Ｏガス原料としてＨ２及びＯ２の混合ガスを使用したが、この混合ガスに代えてＨ２Ｏ２ガスを使用することもできる。また、有機金属化合物ガスとしてＺｎ以外の他の金属化合物ガスを使用し、他の基板を使用した場合にも同様に効率よく金属酸化物薄膜を基板上に形成することができる。
本発明では、触媒反応装置５内に金属酸化物薄膜の酸素源となるＨ２ガスとＯ２ガスの混合ガス又はＨ２Ｏ２ガスを導入し、微粒子状の触媒と接触させて得られた高エネルギーのＨ２Ｏガスを触媒反応装置から噴出させて有機金属化合物ガスと反応させることによって、大量の電気エネルギーを必要とせずに、基板上に低コストで効率良く金属酸化物薄膜を形成することができる。
本発明では、触媒反応装置５内に金属酸化物薄膜の酸素源となるＨ２ガスとＯ２ガスの混合ガス又はＨ２Ｏ２ガスを導入し、微粒子状の触媒と接触させて得られた高エネルギーのＨ２Ｏガスを触媒反応装置から噴出させて有機金属化合物ガスと反応させることによって、大量の電気エネルギーを必要とせずに、基板上に低コストで効率良く金属酸化物薄膜を形成することができる。
本発明は、酸化亜鉛等の金属酸化物を基板上に堆積させて、半導体材料等として有用な金属酸化物薄膜を形成する技術に適用可能である。
以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能であることは言うまでもない。
以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能であることは言うまでもない。
１ 反応装置
２ 反応室
３ Ｈ２Ｏガス原料導入口
４ 噴出ノズル
５ 触媒反応装置
６ 有機金属化合物ガス導入ノズル
７ 基板
８ 基板ホルダー
１１ Ｈ２Ｏガス原料供給部
１２ 有機金属化合物ガス供給部
１３ 排気管
１４ ターボ分子ポンプ
１５ ロータリーポンプ
２１ 触媒容器ジャケット
２２ 触媒反応容器
２３ 金属メッシュ
２４ 金属酸化物ガス
２５ 触媒
２ 反応室
３ Ｈ２Ｏガス原料導入口
４ 噴出ノズル
５ 触媒反応装置
６ 有機金属化合物ガス導入ノズル
７ 基板
８ 基板ホルダー
１１ Ｈ２Ｏガス原料供給部
１２ 有機金属化合物ガス供給部
１３ 排気管
１４ ターボ分子ポンプ
１５ ロータリーポンプ
２１ 触媒容器ジャケット
２２ 触媒反応容器
２３ 金属メッシュ
２４ 金属酸化物ガス
２５ 触媒
Claims (19)
- 触媒反応装置内に、Ｈ２ガスとＯ２ガス、又はＨ２Ｏ２ガスを導入し、触媒と接触させて得られたＨ２Ｏガスを触媒反応装置から噴出させて金属化合物ガスと反応させることにより、基板上に金属酸化物薄膜を堆積させることを特徴とする金属酸化物薄膜の製造方法。
- 減圧可能な反応室内に配置した触媒反応装置内に、Ｈ２ガスとＯ２ガスの混合ガス又はＨ２Ｏ２ガスを導入し、微粒子状の触媒と接触させて得られたＨ２Ｏガスを触媒反応装置から噴出させて有機金属化合物ガスと反応させることにより、基板上に金属酸化物薄膜を堆積させることを特徴とする請求項１に記載の金属酸化物薄膜の製造方法。
- 触媒反応装置内に、Ｈ２ガスとＯ２ガス、又はＨ２Ｏ２ガスを導入し、触媒と接触させることによりＨ２Ｏガスを生成する工程と、
前記生成されたＨ２Ｏガスを触媒反応装置から噴出させて金属化合物ガスと反応させる工程と、
前記Ｈ２Ｏガスと金属化合物ガスとの反応により生成された金属酸化物を基板上に堆積させる工程と、
を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の金属酸化物薄膜の製造方法。 - 前記触媒反応装置内において、前記Ｈ２ガスと前記Ｏ２ガス、又は前記Ｈ２Ｏ２ガスを前記触媒と接触させることにより、反応熱により加熱されたＨ２Ｏガスを生成することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の金属酸化物薄膜の製造方法。
- 前記触媒が平均粒径０．０５〜２．０ｍｍの微粒子状の担体に、平均粒径１〜１０ｎｍの超微粒子状の触媒成分を担持したものであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の金属酸化物薄膜の製造方法。
- 前記有機金属化合物が有機亜鉛化合物であり、基板上に酸化亜鉛薄膜を堆積させることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の金属酸化物薄膜の製造方法。
- 前記有機亜鉛化合物がジアルキル亜鉛であり、触媒として微粒子状の酸化物セラミックスに白金、ルテニウム又はイリジウムの超微粒子を担持させたものを使用することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の金属酸化物薄膜の製造方法。
- 前記有機亜鉛化合物がジアルキル亜鉛であり、触媒として微粒子状の酸化物セラミックスに白金超微粒子を担持させたものを使用することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の金属酸化物薄膜の製造方法。
- 前記有機亜鉛化合物がジアルキル亜鉛であり、触媒として微粒子状のアルミナに白金超微粒子を担持させたものを使用することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の金属酸化物薄膜の製造方法。
- 前記触媒反応装置と基板の間に開閉可能なシャッターを設け、反応初期にシャッターを閉じて副生ガスを遮断することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の金属酸化物薄膜の製造方法。
- 基板が金属、金属酸化物、ガラス、セラミックス、半導体、プラスチックから選択されたものであることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の金属酸化物薄膜の製造方法。
- 基板の温度が室温〜１５００℃であることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の金属酸化物薄膜の製造方法。
- Ｈ２ガスとＯ２ガス、又はＨ２Ｏ２ガスと接触させることにより、Ｈ２Ｏガスを生成することが可能な触媒が内部に配置されており、前記生成されたＨ２Ｏガスを噴出させることが可能な触媒反応装置と、
金属化合物ガスを導入する金属化合物ガス導入手段と、
基板を支持するための基板支持手段と、
を有し、
前記生成されたＨ２Ｏガスと前記金属化合物ガスを化学反応させることにより、前記基板上に金属酸化物薄膜を堆積させることを特徴とする金属酸化物薄膜の製造装置。 - 前記金属酸化物薄膜の堆積は、減圧可能な反応室内において行われるものであって、
前記基板支持手段は、減圧可能な反応室内に配置されており、
前記触媒反応装置は、減圧可能な反応室に接続又は内部に配置されており、
前記金属化合物ガス導入手段は、減圧可能な反応室内に接続されていることを特徴とする請求項１３に記載の金属酸化物薄膜の製造装置。 - 前記触媒が平均粒径０．０５〜２．０ｍｍの微粒子状の担体に、平均粒径１〜１０ｎｍの超微粒子状の触媒成分を担持したものであることを特徴とする請求項１３または１４に記載の金属酸化物薄膜の製造装置。
- 前記有機金属化合物が有機亜鉛化合物であり、基板上に酸化亜鉛薄膜を堆積させることを特徴とする請求項１３から１５のいずれかに記載の金属酸化物薄膜の製造装置。
- 前記有機亜鉛化合物がジアルキル亜鉛であり、触媒として微粒子状の酸化物セラミックスに白金、ルテニウム又はイリジウムの超微粒子を担持させたものを使用することを特徴とする請求項１３から１６のいずれかに記載の金属酸化物薄膜の製造装置。
- 前記有機亜鉛化合物がジアルキル亜鉛であり、触媒として微粒子状の酸化物セラミックスに白金超微粒子を担持させたものを使用することを特徴とする請求項１３から１６のいずれかに記載の金属酸化物薄膜の製造装置。
- 前記有機亜鉛化合物がジアルキル亜鉛であり、触媒として微粒子状のアルミナに白金超微粒子を担持させたものを使用することを特徴とする請求項１３から１８のいずれかに記載の金属酸化物薄膜の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008132193A JP5496471B2 (ja) | 2007-05-22 | 2008-05-20 | 金属酸化物薄膜の製造方法及び製造装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007135817 | 2007-05-22 | ||
| JP2007135817 | 2007-05-22 | ||
| JP2008132193A JP5496471B2 (ja) | 2007-05-22 | 2008-05-20 | 金属酸化物薄膜の製造方法及び製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009001899A true JP2009001899A (ja) | 2009-01-08 |
| JP5496471B2 JP5496471B2 (ja) | 2014-05-21 |
Family
ID=40031896
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008132193A Expired - Fee Related JP5496471B2 (ja) | 2007-05-22 | 2008-05-20 | 金属酸化物薄膜の製造方法及び製造装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8591991B2 (ja) |
| JP (1) | JP5496471B2 (ja) |
| KR (1) | KR20100010929A (ja) |
| CN (1) | CN101680088B (ja) |
| DE (1) | DE112008001372T5 (ja) |
| TW (1) | TW200912029A (ja) |
| WO (1) | WO2008143197A1 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6514568B2 (ja) * | 2015-05-19 | 2019-05-15 | 東ソー・ファインケム株式会社 | ジアルキル亜鉛部分加水分解物含有溶液及びこの溶液を用いる酸化亜鉛薄膜の製造方法 |
| CN109402608B (zh) * | 2017-08-16 | 2020-12-08 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 一种原子层沉积设备的气路***及其控制方法 |
| JP7162297B2 (ja) * | 2018-08-08 | 2022-10-28 | キレスト株式会社 | カーボン基材上に金属酸化物が固定化された複合体の製造方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0682625B2 (ja) * | 1985-06-04 | 1994-10-19 | シーメンス ソーラー インダストリーズ，エル．ピー． | 酸化亜鉛膜の蒸着方法 |
| JPH1111903A (ja) * | 1997-06-20 | 1999-01-19 | Permelec Electrode Ltd | 軽水の製造方法 |
| JP2001262354A (ja) * | 2000-03-14 | 2001-09-26 | Ebara Corp | 成膜装置 |
| JP2002030445A (ja) * | 2000-06-15 | 2002-01-31 | Hynix Semiconductor Inc | Ｃｅｃｖｄ装備に用いられるシャワーヘッド |
| JP2004071757A (ja) * | 2002-08-05 | 2004-03-04 | Hitachi Ltd | 高誘電率膜の製造方法及び製造装置 |
| WO2005113852A2 (en) * | 2004-05-12 | 2005-12-01 | Applied Materials, Inc. | Apparatuses and methods for atomic layer deposition |
| JP2006116372A (ja) * | 2004-10-19 | 2006-05-11 | Seimi Chem Co Ltd | 一酸化炭素選択酸化触媒 |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US475149A (en) * | 1892-05-17 | Stovepipe attachment | ||
| JPS57127446A (en) | 1981-01-29 | 1982-08-07 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | Catalyst for gas purification |
| US4928627A (en) * | 1985-12-23 | 1990-05-29 | Atochem North America, Inc. | Apparatus for coating a substrate |
| JP2545306B2 (ja) * | 1991-03-11 | 1996-10-16 | 誠 小長井 | ＺｎＯ透明導電膜の製造方法 |
| JPH06128743A (ja) | 1992-09-04 | 1994-05-10 | Mitsubishi Materials Corp | 透明導電膜とその製造方法およびそれに用いるターゲット |
| US5985691A (en) * | 1997-05-16 | 1999-11-16 | International Solar Electric Technology, Inc. | Method of making compound semiconductor films and making related electronic devices |
| JP4237861B2 (ja) | 1999-03-30 | 2009-03-11 | Ｈｏｙａ株式会社 | 高単結晶性酸化亜鉛薄膜及び製造方法 |
| DE60037205T2 (de) * | 1999-12-23 | 2008-10-02 | Dow Global Technologies, Inc., Midland | Katalytische vorrichtungen |
| US6713177B2 (en) * | 2000-06-21 | 2004-03-30 | Regents Of The University Of Colorado | Insulating and functionalizing fine metal-containing particles with conformal ultra-thin films |
| EP1172856A1 (en) * | 2000-07-03 | 2002-01-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Nonvolatile semiconductor memory device and method for fabricating the same |
| JP2002100621A (ja) | 2000-09-20 | 2002-04-05 | Seiko Epson Corp | 成膜装置、成膜方法、これにより成膜された基板及びこの基板を用いた液晶装置 |
| US20030044539A1 (en) * | 2001-02-06 | 2003-03-06 | Oswald Robert S. | Process for producing photovoltaic devices |
| JP3561745B1 (ja) | 2003-02-11 | 2004-09-02 | 関西ティー・エル・オー株式会社 | 薄膜製造方法 |
| US20060062917A1 (en) * | 2004-05-21 | 2006-03-23 | Shankar Muthukrishnan | Vapor deposition of hafnium silicate materials with tris(dimethylamino)silane |
| JP2007135817A (ja) | 2005-11-17 | 2007-06-07 | Tomy Co Ltd | 球体発射玩具 |
| JP6082625B2 (ja) * | 2013-03-11 | 2017-02-15 | 日新製鋼株式会社 | ステンレス鋼帯の製造方法 |
-
2008
- 2008-05-16 US US12/600,665 patent/US8591991B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2008-05-16 KR KR1020097025826A patent/KR20100010929A/ko active Search and Examination
- 2008-05-16 CN CN2008800154318A patent/CN101680088B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2008-05-16 WO PCT/JP2008/059087 patent/WO2008143197A1/ja active Application Filing
- 2008-05-16 DE DE112008001372T patent/DE112008001372T5/de not_active Withdrawn
- 2008-05-20 JP JP2008132193A patent/JP5496471B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2008-05-21 TW TW097118706A patent/TW200912029A/zh unknown
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0682625B2 (ja) * | 1985-06-04 | 1994-10-19 | シーメンス ソーラー インダストリーズ，エル．ピー． | 酸化亜鉛膜の蒸着方法 |
| JPH1111903A (ja) * | 1997-06-20 | 1999-01-19 | Permelec Electrode Ltd | 軽水の製造方法 |
| JP2001262354A (ja) * | 2000-03-14 | 2001-09-26 | Ebara Corp | 成膜装置 |
| JP2002030445A (ja) * | 2000-06-15 | 2002-01-31 | Hynix Semiconductor Inc | Ｃｅｃｖｄ装備に用いられるシャワーヘッド |
| JP2004071757A (ja) * | 2002-08-05 | 2004-03-04 | Hitachi Ltd | 高誘電率膜の製造方法及び製造装置 |
| WO2005113852A2 (en) * | 2004-05-12 | 2005-12-01 | Applied Materials, Inc. | Apparatuses and methods for atomic layer deposition |
| JP2006116372A (ja) * | 2004-10-19 | 2006-05-11 | Seimi Chem Co Ltd | 一酸化炭素選択酸化触媒 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2008143197A1 (ja) | 2008-11-27 |
| DE112008001372T5 (de) | 2010-04-15 |
| CN101680088A (zh) | 2010-03-24 |
| US20100166958A1 (en) | 2010-07-01 |
| US8591991B2 (en) | 2013-11-26 |
| JP5496471B2 (ja) | 2014-05-21 |
| CN101680088B (zh) | 2013-01-02 |
| KR20100010929A (ko) | 2010-02-02 |
| TW200912029A (en) | 2009-03-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5400795B2 (ja) | 基板処理方法及び基板処理装置 | |
| JP5408819B2 (ja) | 堆積装置および堆積方法 | |
| WO2010058812A1 (ja) | 基板処理装置 | |
| JP5496471B2 (ja) | 金属酸化物薄膜の製造方法及び製造装置 | |
| WO2006129461A1 (ja) | 薄膜形成方法及び透明導電膜 | |
| KR101717751B1 (ko) | 제어된 모폴로지와 나노구조를 갖는 나노구조 박층을 증착하는 방법 및 장치 | |
| JP5057523B2 (ja) | 窒化物膜の堆積方法 | |
| CN102010001A (zh) | 一种二氧化钛立方锥晶体的制备方法 | |
| Choy | Vapor Processing of nanostructured materials | |
| Lisha et al. | Research progress of laser-assisted chemical vapor deposition | |
| Hsu et al. | Deposition of ZnO thin films by an atmospheric pressure plasma jet-assisted process: the selection of precursors | |
| CN113559942A (zh) | 一种负载型催化剂的制备方法及负载型催化剂 | |
| JP2011178635A (ja) | 成膜装置、システム及び成膜方法 | |
| US20120071001A1 (en) | Vaporizing and feed apparatus and vaporizing and feed method | |
| KR100838026B1 (ko) | 산화아연 나노구조체의 대량 합성장치 및 산화아연나노구조체의 대량 합성방법 | |
| CN101910459A (zh) | 成膜方法及成膜装置 | |
| Duty et al. | Pyrolytic laser CVD of boron nitride and molybdenum | |
| Tucić et al. | Synthesis of thin films by the pyrosol process | |
| Liua et al. | Metal oxides and metal thin films by atomic layer deposition (ALD), liquid-ALD, and successive ionic layer adsorption and reaction methods for THR applications | |
| KR100839186B1 (ko) | 탄소나노튜브 생산을 위한 촉매 도포 장치 | |
| Aleksandar | Synthesis of thin films by the pyrosol process | |
| MARINKOVIĆ et al. | SYNTHESIS OF THIN FILMS BY THE PYROSOL PROCESS | |
| JP2013119662A (ja) | 成膜装置 | |
| KR20050011215A (ko) | 화염을 이용한 기상 코팅법에 의해 복합 미세입자를제조하는 방법 | |
| Choy | Department of materials, imperial college of science, technology and medicine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110502 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120926 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130702 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130830 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131007 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140304 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140305 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5496471 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |