JP2011111664A - Method for depositing functional film, and functional film deposited body - Google Patents

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晋一 出尾
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宏 福本
Yoshinori Yokoyama
吉典 横山
Takaaki Murakami
隆昭 村上
Yukihisa Yoshida
幸久 吉田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To consistently form a functional film containing functional particles on a surface of a base material while increasing the purity of the functional particles. <P>SOLUTION: By using an open-type head 24 for performing the atmospheric control with inert gas, a step of discharging the functional particles 4 in the liquid onto a substrate 3 with the desired distribution by the mist jet technology, and a step of depositing a thin film 8 by the atmospheric-pressure plasma chemical transport method thereafter are alternately repeated. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は機能膜形成方法および機能膜形成体に関し、特に、半導体基板、ガラス基板または樹脂基板などの基材の表面に機能性微粒子を含む機能膜を形成する方法に関する。   The present invention relates to a functional film forming method and a functional film forming body, and more particularly to a method of forming a functional film containing functional fine particles on the surface of a base material such as a semiconductor substrate, a glass substrate, or a resin substrate.

ガラス基板やプラスチック基板などの基材表面に機能性微粒子を含む機能膜を厚く形成する方法として、バインダーの結合力を利用して固定化するプロセスが存在する。例えば、機能性微粒子を適当な溶媒中に分散させて、これを基材の表面に塗布し、乾燥させる方法や、ナノ粒子を溶媒に攪拌し、スピンコーティングやインクジェットの手法などで膜形成する方法がある。   As a method for forming a thick functional film containing functional fine particles on the surface of a base material such as a glass substrate or a plastic substrate, there is a process of fixing using the binding force of a binder. For example, a method in which functional fine particles are dispersed in a suitable solvent, and this is applied to the surface of a substrate and dried, or a method in which nanoparticles are stirred in a solvent and a film is formed by spin coating or ink jet technique There is.

また、特許文献１には、反応ガスと微粒子を混在させたキャリアガスをプラズマ発生部に吹き付けて微粒子入り膜を形成する技術が開示されている。この技術では、プラズマＣＶＤによる成膜を行うための成膜用ガス中に機能性微粒子を混入することで、プラズマ発生領域内に機能性微粒子を混入し機能膜を形成している（例えば、特許文献１）。   Patent Document 1 discloses a technique for forming a film containing fine particles by spraying a carrier gas in which a reaction gas and fine particles are mixed to a plasma generating portion. In this technology, functional fine particles are mixed in a film forming gas for performing film formation by plasma CVD, so that functional fine particles are mixed in a plasma generation region to form a functional film (for example, patents). Reference 1).

特開２００６−３２２０３３号公報JP 2006-320333 A

しかしながら、バインダーの結合力を利用して機能性微粒子を固定化する方法では、機能性微粒子がバインダーに埋まった状態になるため、機能性微粒子の純度を高めるのが困難となり、機能性微粒子本来の機能を十分に発揮させることができないという問題があった。   However, in the method of immobilizing the functional fine particles using the binding force of the binder, the functional fine particles are in a state embedded in the binder, so that it is difficult to increase the purity of the functional fine particles. There was a problem that the function could not be fully exhibited.

また、プラズマＣＶＤの成膜用ガス中に機能性微粒子を混入して成膜を行う方法では、プラズマ放電を安定して継続させるのが困難となり、成膜に支障をきたすという問題があった。一方、プラズマ放電を安定して継続させるために、機能性微粒子の粒径を非常に小さくすると、サブミクロンやミクロン単位の大きな粒径の機能性微粒子を含む機能膜を形成することができないという問題があった。   In addition, in the method of forming a film by mixing functional fine particles in a plasma CVD film forming gas, it is difficult to stably continue plasma discharge, which causes a problem in film formation. On the other hand, if the particle size of the functional fine particles is made very small in order to continue the plasma discharge stably, it is impossible to form a functional film containing functional fine particles having a large particle size of submicron or micron unit. was there.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、機能性微粒子の純度を高めつつ、機能性微粒子を含む機能膜を基材の表面に安定して形成することが可能な機能膜形成方法および機能膜形成体を得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and a functional film forming method capable of stably forming a functional film containing functional fine particles on the surface of a substrate while increasing the purity of the functional fine particles And it aims at obtaining a functional film formation object.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の機能膜形成方法は、液体中に混在された機能性微粒子を基材の表面に付着させる工程と、前記機能性微粒子が付着された基材上にプラズマにより薄膜を成膜する工程とを備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the functional film forming method of the present invention includes a step of attaching functional fine particles mixed in a liquid to the surface of a substrate, and the functional fine particles are attached. And a step of forming a thin film by plasma on the substrate.

この発明によれば、機能性微粒子の純度を高めつつ、機能性微粒子を含む機能膜を基材の表面に安定して形成することが可能という効果を奏する。   According to the present invention, there is an effect that it is possible to stably form the functional film containing the functional fine particles on the surface of the base material while increasing the purity of the functional fine particles.

図１は、本発明に係る機能膜形成装置の実施の形態１の概略構成を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of Embodiment 1 of a functional film forming apparatus according to the present invention. 図２は、本発明に係る機能膜形成装置の実施の形態２の概略構成を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of Embodiment 2 of the functional film forming apparatus according to the present invention. 図３は、本発明に係る機能膜形成装置の実施の形態３の概略構成を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a schematic configuration of Embodiment 3 of the functional film forming apparatus according to the present invention. 図４は、本発明に係る機能膜形成装置の実施の形態４の概略構成を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a schematic configuration of Embodiment 4 of the functional film forming apparatus according to the present invention. 図５は、本発明に係る機能膜形成装置の実施の形態５の概略構成を示す断面図である。FIG. 5 is a sectional view showing a schematic configuration of the functional film forming apparatus according to the fifth embodiment of the present invention. 図６は、本発明に係る機能膜形成装置の実施の形態６の概略構成を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the functional film forming apparatus according to the sixth embodiment of the present invention. 図７は、本発明に係る機能膜形成装置の実施の形態７の概略構成を示す断面図である。FIG. 7 is a sectional view showing a schematic configuration of the functional film forming apparatus according to the seventh embodiment of the present invention. 図８は、本発明に係る機能膜形成装置の実施の形態８の概略構成を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the functional film forming apparatus according to the eighth embodiment of the present invention. 図９は、本発明に係る機能膜形成装置の実施の形態９の概略構成を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the functional film forming apparatus according to the ninth embodiment of the present invention. 図１０は、本発明に係る機能膜形成装置の実施の形態１０の概略構成を示す断面図である。FIG. 10 is a sectional view showing a schematic configuration of the functional film forming apparatus according to the tenth embodiment of the present invention. 図１１は、本発明に係る機能膜形成装置の実施の形態１１の概略構成を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the eleventh embodiment of the functional film forming apparatus according to the present invention. 図１２は、本発明に係る機能膜形成装置の実施の形態１２の概略構成を示す斜視図である。FIG. 12 is a perspective view showing a schematic configuration of the twelfth embodiment of the functional film forming apparatus according to the present invention. 図１３は、本発明に係る機能膜形成装置の実施の形態１２の概略構成を示す断面図である。FIG. 13 is a sectional view showing a schematic configuration of the twelfth embodiment of the functional film forming apparatus according to the present invention. 図１４は、本発明に係る機能膜形成装置の実施の形態１３の概略構成を示す断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the functional film forming apparatus according to the thirteenth embodiment of the present invention.

以下、本発明に係る機能膜形成方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Embodiments of a functional film forming method according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

実施の形態１．
図１は、本発明に係る機能膜形成装置の実施の形態１の概略構成を示す斜視図である。なお、真空チャンバ７は内部の様子が分るように透視図とした。図１において、この機能膜形成装置には、機能性微粒子４が混入された液体を基板３の表面に塗布する塗布機構と、機能性微粒子４が付着された基板３に薄膜８をスパッタリングする成膜機構が別個に設けられている。ここで、機能性微粒子４の塗布機構には、機能性微粒子４が混入された液体を基板３の表面に吐出する液体吐出口１と、基板３を保持しながら回転させるスピン機構２が設けられている。薄膜８の成膜機構には、基板３を外気と隔離する真空チャンバ７と、薄膜８の原料を供給するターゲット５と、ターゲット５に高周波電力を印加する高周波電源６が設けられている。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of Embodiment 1 of a functional film forming apparatus according to the present invention. The vacuum chamber 7 is a perspective view so that the inside can be seen. In FIG. 1, the functional film forming apparatus includes a coating mechanism that applies a liquid mixed with functional fine particles 4 to the surface of a substrate 3 and a thin film 8 that is sputtered onto the substrate 3 to which the functional fine particles 4 are attached. A membrane mechanism is provided separately. Here, the application mechanism of the functional fine particles 4 is provided with a liquid discharge port 1 that discharges the liquid mixed with the functional fine particles 4 to the surface of the substrate 3 and a spin mechanism 2 that rotates while holding the substrate 3. ing. The film forming mechanism of the thin film 8 is provided with a vacuum chamber 7 that isolates the substrate 3 from the outside air, a target 5 that supplies the raw material of the thin film 8, and a high frequency power source 6 that applies high frequency power to the target 5.

次に、この機能膜形成装置を用いた機能膜の形成方法を示す。スピン機構２にて回転されている基板３に向けて、機能性微粒子４が混入された液体を液体吐出口１から吐出しスピンコートをする。   Next, a method for forming a functional film using this functional film forming apparatus will be described. The liquid in which the functional fine particles 4 are mixed is discharged from the liquid discharge port 1 toward the substrate 3 rotated by the spin mechanism 2 to perform spin coating.

次に、この機能性微粒子４が付着された基板３を真空チャンバ７内のターゲット５の直下に配置し、高周波電源６を介して高周波電力をターゲット５に印加することにより、スパッタリングにて薄膜８を成膜する。１回の工程では膜厚などが不足する場合は、これらの工程を交互に複数回繰り返すようにしてもよい。また、基板３上に薄膜８を成膜してから、機能性微粒子４と薄膜８とを交互に堆積するようにしてもよい。   Next, the substrate 3 to which the functional fine particles 4 are attached is disposed immediately below the target 5 in the vacuum chamber 7, and high frequency power is applied to the target 5 via the high frequency power source 6, thereby forming the thin film 8 by sputtering. Is deposited. If the film thickness is insufficient in one process, these processes may be alternately repeated a plurality of times. Alternatively, the functional fine particles 4 and the thin films 8 may be alternately deposited after the thin films 8 are formed on the substrate 3.

このように、上述した実施の形態１によれば、スピンコートによる機能性微粒子４の塗布とスパッタリングによる薄膜８の成膜を交互に繰り返すことにより、機能性微粒子４が混入された機能膜を高速に成膜することが可能となる効果がある。機能性微粒子堆積領域とプラズマ発生領域が分離した構成になっているので、機能性微粒子４などの粉体がプラズマ中に混入せずにプラズマを発生させることができ、プラズマ放電を安定して継続させながら成膜が可能となる効果もある。また、液体中に混入する機能性微粒子４のサイズを調節することにより、所望サイズの機能性微粒子４が混入された機能膜を作成できる効果がある。さらに、機能性微粒子４と薄膜８の構成が自由に設定できる効果がある。   As described above, according to the first embodiment described above, the functional film mixed with the functional fine particles 4 can be rapidly formed by alternately repeating the application of the functional fine particles 4 by spin coating and the film formation of the thin film 8 by sputtering. There is an effect that it becomes possible to form a film. Since the functional particle deposition area and the plasma generation area are separated, it is possible to generate plasma without mixing fine particles such as the functional fine particles 4 into the plasma, and the plasma discharge can be continued stably. There is also an effect that the film formation becomes possible. In addition, by adjusting the size of the functional fine particles 4 mixed in the liquid, there is an effect that a functional film in which the functional fine particles 4 having a desired size are mixed can be created. Furthermore, there is an effect that the configuration of the functional fine particles 4 and the thin film 8 can be freely set.

機能性微粒子４としては、例えば、銀ナノ粒子や銅ナノ粒子、金ナノ粒子などを含んだ金属微粒子、蛍光体微粒子、磁性体微粒子、光触媒微粒子、酸化物微粒子、透明導電微粒子、ダイヤモンド、Ｓｉ微粒子など種種のものが可能であり、特に直径数ミクロン以下の微粒子が良い。また、機能性微粒子４としては、たんぱく質、アミノ酸、遺伝子またはウイルスなどを含む有機物粒子でもよい。また、機能性微粒子４は、カプセル状のものでもよい。サイズとしては、直径数ｎｍから数μｍ程度の機能性微粒子４を含有可能である。また、機能性微粒子４が混入される液体としては、水や、アルコール、テトラデカン、デカノールなどの有機溶剤、また、酸やアルカリ性の液体などなんでもよい。また、ターゲット５も、非磁性体および磁性体を含む金属、酸化物金属、カーボン、Ｓｉなど種種のものを使用可能である。また、基板３としては、例えば、ガラス基板、樹脂基板または半導体基板などを用いることができ、フレキシブルテープやフレキシブルフィルムなどを用いるようにしてよい。また、基板３の代わりにワイヤ状、チューブ状または球状の基材を用いるようにしてもよい。   Examples of the functional fine particles 4 include metal fine particles including silver nanoparticles, copper nanoparticles, and gold nanoparticles, phosphor fine particles, magnetic fine particles, photocatalyst fine particles, oxide fine particles, transparent conductive fine particles, diamond, and Si fine particles. In particular, fine particles having a diameter of several microns or less are preferable. The functional fine particles 4 may be organic particles containing proteins, amino acids, genes or viruses. Further, the functional fine particles 4 may be capsule-shaped. As the size, functional fine particles 4 having a diameter of several nm to several μm can be contained. The liquid in which the functional fine particles 4 are mixed may be water, an organic solvent such as alcohol, tetradecane, or decanol, or an acid or alkaline liquid. Also, the target 5 can be made of various materials such as a metal including a non-magnetic material and a magnetic material, an oxide metal, carbon, and Si. As the substrate 3, for example, a glass substrate, a resin substrate, a semiconductor substrate, or the like can be used, and a flexible tape, a flexible film, or the like may be used. Further, instead of the substrate 3, a wire, tube or spherical base material may be used.

また、塗布の手法としては、スピンコートに限定されるものではなく、機能性微粒子４を基板３に堆積させることができる手法であれば、スプレーコート、噴霧などの手法でも同様の効果が得られる。また、成膜手法も、スパッタリングだけでなく、ターゲット５などを使用せず、薄膜原料ガスを導入して成膜するプラズマＣＶＤなどの手法でも同様の効果が得られることは言うまでもない。薄膜原料ガスとしては、ＴＥＯＳ、ＨＭＤＳ、シリカ膜、ＴｉＯ２、ＩＴＯなどの酸化膜の原料、ＳｉＮ，ＴｉＮなどの窒化膜、ＳｉＣ，ＴｉＣ等の炭化膜、ＤＬＣ，ダイヤモンド，ナノチューブ、ナノファイバーなどの炭素系材料などを使用することができる。ガス状の薄膜原料ガスはそのまま導入できるが、固形や液体の原料は、ガス化してから薄膜原料ガスとして用いればよい。 Further, the application method is not limited to spin coating, and the same effect can be obtained by a method such as spray coating or spraying as long as the functional fine particles 4 can be deposited on the substrate 3. . It goes without saying that the same effect can be obtained not only by sputtering but also by a method such as plasma CVD in which a thin film material gas is introduced without using the target 5 or the like. Thin film source gas includes TEOS, HMDS, silica film, oxide film material such as TiO 2 and ITO, nitride film such as SiN and TiN, carbide film such as SiC and TiC, DLC, diamond, nanotube, nanofiber, etc. Carbon-based materials can be used. Although the gaseous thin film source gas can be introduced as it is, the solid or liquid raw material may be used as the thin film source gas after being gasified.

実施の形態２．
図２は、本発明に係る機能膜形成装置の実施の形態２の概略構成を示す斜視図である。なお、真空チャンバ７は内部の様子が分るように透視図とした。図２において、この機能膜形成装置には、機能性微粒子４が混入された液体を基板３の表面に塗布する塗布機構と、機能性微粒子４が付着された基板３に薄膜８をスパッタリングする成膜機構が一体的に設けられている。ここで、液体吐出口１がターゲット５を介して真空チャンバ７内の基板３上に引き込まれるとともに、スピン機構２が真空チャンバ７内に収容されている。 Embodiment 2. FIG.
FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of Embodiment 2 of the functional film forming apparatus according to the present invention. The vacuum chamber 7 is a perspective view so that the inside can be seen. In FIG. 2, this functional film forming apparatus includes a coating mechanism that applies a liquid mixed with functional fine particles 4 to the surface of the substrate 3, and a thin film 8 that is sputtered onto the substrate 3 to which the functional fine particles 4 are attached. A membrane mechanism is provided integrally. Here, the liquid discharge port 1 is drawn onto the substrate 3 in the vacuum chamber 7 through the target 5, and the spin mechanism 2 is accommodated in the vacuum chamber 7.

次に、この機能膜形成装置を用いた機能膜の形成方法を示す。大気圧状態の真空チャンバ７内において、スピン機構２にて回転されている基板３に向けて、機能性微粒子４が混入された液体を液体吐出口１から吐出しスピンコートをする。   Next, a method for forming a functional film using this functional film forming apparatus will be described. In the vacuum chamber 7 in the atmospheric pressure state, the liquid in which the functional fine particles 4 are mixed is discharged from the liquid discharge port 1 toward the substrate 3 rotated by the spin mechanism 2 to perform spin coating.

次に、真空チャンバ７の内部を真空にし、高周波電源６を介して高周波電力をターゲット５に印加することにより、スパッタリングにて薄膜８を成膜する。１回の工程では膜厚などが不足する場合は、これらの工程を交互に複数回繰り返すようにしてもよい。また、基板３上に薄膜８を成膜してから、機能性微粒子４と薄膜８とを交互に堆積するようにしてもよい。なお、機能性微粒子４および薄膜８などの具体的な材料は、実施の形態１に挙げたものと同様である。   Next, the inside of the vacuum chamber 7 is evacuated, and a high frequency power is applied to the target 5 via the high frequency power source 6, thereby forming the thin film 8 by sputtering. If the film thickness is insufficient in one process, these processes may be alternately repeated a plurality of times. Alternatively, the functional fine particles 4 and the thin films 8 may be alternately deposited after the thin films 8 are formed on the substrate 3. Specific materials such as the functional fine particles 4 and the thin film 8 are the same as those described in the first embodiment.

このように、上述した実施の形態２によれば、スピンコートによる機能性微粒子４の塗布とスパッタリングによる薄膜８の成膜が同一装置内で繰り返すことができるため、機能性微粒子４が混入された機能膜をより高速に成膜することが可能となる効果がある。さらに、実施の形態１と同様に、スピンコートやスパッタリングに限定されず、スプレーコートやプラズマＣＶＤなどの手法でも同様の効果が得られる。また、所望のサイズの機能性微粒子４が混入された機能膜も同様に作成できる効果がある。   Thus, according to the second embodiment described above, the application of the functional fine particles 4 by spin coating and the film formation of the thin film 8 by sputtering can be repeated in the same apparatus. There is an effect that the functional film can be formed at a higher speed. Further, as in the first embodiment, the present invention is not limited to spin coating or sputtering, and the same effect can be obtained by a technique such as spray coating or plasma CVD. Moreover, there is an effect that a functional film in which the functional fine particles 4 having a desired size are mixed can be similarly produced.

実施の形態３．
図３は、本発明に係る機能膜形成装置の実施の形態３の概略構成を示す斜視図である。なお、真空チャンバ７および雰囲気制御部材１０は内部の様子が分るように透視図とした。図３において、この機能膜形成装置には、機能性微粒子４が混入された液体を所望の雰囲気中で基板３の表面に塗布する塗布機構と、機能性微粒子４が付着された基板３に薄膜８をスパッタリングする成膜機構が別個に設けられている。ここで、機能性微粒子４の塗布機構には、図１の構成に加え、機能性微粒子４が混入された液体を塗布する箇所の雰囲気を制御できる雰囲気制御部材１０と、雰囲気制御部材１０に不活性ガスを流入させる不活性ガス流入路９が設けられている。なお、雰囲気制御部材１０は、必ずしも基板３を覆うように構成されたチャンバ状のものでなくても、外気を遮断するエアカーテンなどで実質的に雰囲気制御可能なものであれば何でもよい。 Embodiment 3 FIG.
FIG. 3 is a perspective view showing a schematic configuration of Embodiment 3 of the functional film forming apparatus according to the present invention. The vacuum chamber 7 and the atmosphere control member 10 are perspective views so that the inside can be seen. In FIG. 3, this functional film forming apparatus includes a coating mechanism for applying a liquid mixed with functional fine particles 4 to the surface of the substrate 3 in a desired atmosphere, and a thin film on the substrate 3 to which the functional fine particles 4 are attached. A film forming mechanism for sputtering 8 is provided separately. Here, in addition to the configuration shown in FIG. 1, the functional fine particle 4 application mechanism includes an atmosphere control member 10 that can control the atmosphere at the location where the liquid mixed with the functional fine particles 4 is applied, and the atmosphere control member 10. An inert gas inflow passage 9 through which the active gas flows is provided. The atmosphere control member 10 is not necessarily a chamber-shaped member configured to cover the substrate 3, but may be anything as long as the atmosphere can be substantially controlled by an air curtain or the like that blocks outside air.

次に、この機能膜形成装置を用いた機能膜の形成方法を示す。不活性ガス流入路９から雰囲気制御部材１０内に窒素、ヘリウムまたはアルゴンなどの不活性ガスを流入させながら、スピン機構２にて回転されている基板３に向けて、機能性微粒子４が混入された液体を液体吐出口１から吐出しスピンコートをする。   Next, a method for forming a functional film using this functional film forming apparatus will be described. The functional fine particles 4 are mixed toward the substrate 3 rotated by the spin mechanism 2 while flowing an inert gas such as nitrogen, helium or argon from the inert gas inflow path 9 into the atmosphere control member 10. The liquid is discharged from the liquid discharge port 1 and spin coated.

次に、この機能性微粒子４が付着された基板３を真空チャンバ７内のターゲット５の直下に配置し、高周波電源６を介して高周波電力をターゲット５に印加することにより、スパッタリングにて薄膜８を成膜する。１回の工程では膜厚などが不足する場合は、これらの工程を交互に複数回繰り返すようにしてもよい。また、基板３上に薄膜８を成膜してから、機能性微粒子４と薄膜８とを交互に堆積するようにしてもよい。なお、機能性微粒子４および薄膜８などの具体的な材料は、実施の形態１に挙げたものと同様である。   Next, the substrate 3 to which the functional fine particles 4 are attached is disposed immediately below the target 5 in the vacuum chamber 7, and high frequency power is applied to the target 5 via the high frequency power source 6, thereby forming the thin film 8 by sputtering. Is deposited. If the film thickness is insufficient in one process, these processes may be alternately repeated a plurality of times. Alternatively, the functional fine particles 4 and the thin films 8 may be alternately deposited after the thin films 8 are formed on the substrate 3. Specific materials such as the functional fine particles 4 and the thin film 8 are the same as those described in the first embodiment.

このように、上述した実施の形態３によれば、雰囲気制御した空間で機能性微粒子４を基板３の表面に塗布するため、実施の形態１の効果に加えて、機能性微粒子４の酸化などの変質を防ぐ効果を得ることができる。   As described above, according to the above-described third embodiment, the functional fine particles 4 are applied to the surface of the substrate 3 in a space in which the atmosphere is controlled. Therefore, in addition to the effects of the first embodiment, the functional fine particles 4 are oxidized. It is possible to obtain the effect of preventing the deterioration of the material.

実施の形態４．
図４は、本発明に係る機能膜形成装置の実施の形態４の概略構成を示す斜視図である。なお、雰囲気制御真空チャンバ１１は内部の様子が分るように透視図とした。図４において、この機能膜形成装置には、機能性微粒子４が混入された液体を所望の雰囲気中で基板３の表面に塗布する塗布機構と、機能性微粒子４が付着された基板３に薄膜８をスパッタリングする成膜機構が一体的に設けられている。ここで、この成膜機構には、図３の真空チャンバ７の代わりに雰囲気制御真空チャンバ１１が設けられ、液体吐出口１がターゲット５を介して雰囲気制御真空チャンバ１１内の基板３上に引き込まれるとともに、スピン機構２が雰囲気制御真空チャンバ１１内に収容されている。また、雰囲気制御真空チャンバ１１には、不活性ガスを内部に流入させる不活性ガス流入路９が設けられている。 Embodiment 4 FIG.
FIG. 4 is a perspective view showing a schematic configuration of Embodiment 4 of the functional film forming apparatus according to the present invention. The atmosphere control vacuum chamber 11 is a perspective view so that the inside can be seen. In FIG. 4, this functional film forming apparatus includes a coating mechanism for applying a liquid mixed with functional fine particles 4 to the surface of the substrate 3 in a desired atmosphere, and a thin film on the substrate 3 to which the functional fine particles 4 are attached. A film forming mechanism for sputtering 8 is integrally provided. Here, in this film forming mechanism, an atmosphere control vacuum chamber 11 is provided instead of the vacuum chamber 7 of FIG. 3, and the liquid discharge port 1 is drawn onto the substrate 3 in the atmosphere control vacuum chamber 11 through the target 5. In addition, the spin mechanism 2 is accommodated in the atmosphere control vacuum chamber 11. The atmosphere control vacuum chamber 11 is provided with an inert gas inflow passage 9 through which an inert gas flows.

次に、この機能膜形成装置を用いた機能膜の形成方法を示す。不活性ガス流入路９から雰囲気制御真空チャンバ１１内に窒素やヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスを流入させながら、雰囲気制御真空チャンバ１１内のスピン機構２にて回転されている基板３に向けて、機能性微粒子４が混入された液体を液体吐出口１から吐出しスピンコートをする。   Next, a method for forming a functional film using this functional film forming apparatus will be described. While flowing an inert gas such as nitrogen, helium or argon from the inert gas inflow path 9 into the atmosphere control vacuum chamber 11, the substrate 3 is rotated by the spin mechanism 2 in the atmosphere control vacuum chamber 11. Then, the liquid in which the functional fine particles 4 are mixed is discharged from the liquid discharge port 1 and spin coated.

次に、雰囲気制御真空チャンバ１１の内部を真空にし、高周波電源６を介して高周波電力をターゲット５に印加することにより、スパッタリングにて薄膜８を成膜する。１回の工程では膜厚などが不足する場合は、これらの工程を交互に複数回繰り返すようにしてもよい。また、基板３上に薄膜８を成膜してから、機能性微粒子４と薄膜８とを交互に堆積するようにしてもよい。なお、機能性微粒子４および薄膜８などの具体的な材料は、実施の形態１に挙げたものと同様である。   Next, the inside of the atmosphere control vacuum chamber 11 is evacuated, and a high frequency power is applied to the target 5 via the high frequency power source 6 to form the thin film 8 by sputtering. If the film thickness is insufficient in one process, these processes may be alternately repeated a plurality of times. Alternatively, the functional fine particles 4 and the thin films 8 may be alternately deposited after the thin films 8 are formed on the substrate 3. Specific materials such as the functional fine particles 4 and the thin film 8 are the same as those described in the first embodiment.

このように、上述した実施の形態４によれば、雰囲気制御した空間で機能性微粒子４が混入された機能膜を形成するため、実施の形態２の効果に加えて、機能性微粒子４の酸化などの変質を防ぐ効果を得ることができる。   As described above, according to the fourth embodiment described above, in order to form the functional film in which the functional fine particles 4 are mixed in the atmosphere controlled atmosphere, in addition to the effects of the second embodiment, the functional fine particles 4 are oxidized. It is possible to obtain the effect of preventing alteration such as.

実施の形態５．
図５は、本発明に係る機能膜形成装置の実施の形態５の概略構成を示す断面図である。図５において、この機能膜形成装置には、機能性微粒子４が混入された液体を基板３の表面に塗布する塗布機構と、機能性微粒子４が付着された基板３に薄膜８を大気圧プラズマにて成膜する成膜機構が別個に設けられている。ここで、機能性微粒子４の塗布機構には、機能性微粒子４が混入された液体を基板３の表面に噴霧するスプレーヘッド１２と、基板３を保持するステージ１３が設けられている。薄膜８の成膜機構には、高周波電力が印加される上部電極３１ａと、接地電位が印加される下部電極３１ｂと、薄膜８の原料を供給するターゲット５と、上部電極３１ａに高周波電力を印加する高周波電源６が設けられている。 Embodiment 5 FIG.
FIG. 5 is a sectional view showing a schematic configuration of the functional film forming apparatus according to the fifth embodiment of the present invention. In FIG. 5, this functional film forming apparatus includes an application mechanism for applying a liquid mixed with functional fine particles 4 to the surface of the substrate 3, and a thin film 8 applied to the atmospheric pressure plasma on the substrate 3 to which the functional fine particles 4 are adhered. A film forming mechanism for forming a film is separately provided. Here, the application mechanism of the functional fine particles 4 is provided with a spray head 12 for spraying a liquid mixed with the functional fine particles 4 onto the surface of the substrate 3 and a stage 13 for holding the substrate 3. In the film forming mechanism of the thin film 8, an upper electrode 31a to which a high frequency power is applied, a lower electrode 31b to which a ground potential is applied, a target 5 for supplying a raw material for the thin film 8, and a high frequency power to the upper electrode 31a are applied. A high frequency power source 6 is provided.

次に、この機能膜形成装置を用いた機能膜の形成方法を示す。機能性微粒子４が混入された液体をスプレーヘッド１２からステージ１３上の基板３に向けてスプレーコートをする。ここで、スプレーヘッド１２及びステージ１３は、図示していない機構により相対移動を行い、基板３の全面に塗布することができる。   Next, a method for forming a functional film using this functional film forming apparatus will be described. The liquid in which the functional fine particles 4 are mixed is spray coated from the spray head 12 toward the substrate 3 on the stage 13. Here, the spray head 12 and the stage 13 can be applied to the entire surface of the substrate 3 by relative movement by a mechanism (not shown).

次に、この機能性微粒子４が付着された基板３を下部電極３１ｂ上に配置し、高周波電源６を介して高周波電力を上部電極３１ａに印加することによりターゲット５からの大気圧プラズマを発生させ、薄膜８を成膜する。１回の工程では膜厚などが不足する場合は、これらの工程を交互に複数回繰り返すようにしてもよい。また、基板３上に薄膜８を成膜してから、機能性微粒子４と薄膜８とを交互に堆積するようにしてもよい。なお、機能性微粒子４および薄膜８などの具体的な材料は、実施の形態１に挙げたものと同様である。   Next, the substrate 3 to which the functional fine particles 4 are attached is disposed on the lower electrode 31b, and high-frequency power is applied to the upper electrode 31a via the high-frequency power source 6, thereby generating atmospheric pressure plasma from the target 5. A thin film 8 is formed. If the film thickness is insufficient in one process, these processes may be alternately repeated a plurality of times. Alternatively, the functional fine particles 4 and the thin films 8 may be alternately deposited after the thin films 8 are formed on the substrate 3. Specific materials such as the functional fine particles 4 and the thin film 8 are the same as those described in the first embodiment.

このように、上述した実施の形態５によれば、大気圧下で機能性微粒子４が混入された機能膜を形成するため、実施の形態１の効果に加えて、真空排気に伴う時間をなくすことができるため、より高速に成膜できる効果がある。   As described above, according to the above-described fifth embodiment, since the functional film in which the functional fine particles 4 are mixed under atmospheric pressure is formed, in addition to the effects of the first embodiment, time required for evacuation is eliminated. Therefore, the film can be formed at a higher speed.

実施の形態６．
図６は、本発明に係る機能膜形成装置の実施の形態６の概略構成を示す断面図である。図６において、この機能膜形成装置には、機能性微粒子４が混入された液体を基板３の表面に塗布する塗布機構と、機能性微粒子４が付着された基板３に薄膜８を大気圧プラズマにて成膜する成膜機構が別個に設けられている。ここで、機能性微粒子４の塗布機構には、機能性微粒子４が混入された液体を基板３の表面に噴霧するミストジェットヘッド１９と、基板３を保持するステージ１３が設けられている。このミストジェットヘッド１９には、横断面が放物線状に形成された振動波反射体１４と、この振動波反射体１４の上面に絶縁材１６を介して接合された圧電振動子１７と、振動波反射体１４の下面に接合されたノズルプレート１５が設けられている。なお、ノズルプレート１５は、振動波反射体１４の放物面の焦点位置点Ｐ１にノズルプレート１５の入り口が位置するように配置されており、吐出口先端に向かって取り付けられている。機能性微粒子４が混入された液体は、振動波反射体１４の側壁と絶縁材１６とにより囲まれた液体室２０に充填される。圧電振動子１７の上面には駆動電極（図示せず）が、下面には共通電極（図示せず）があり、これらの駆動電極と共通電極との間にドライバにより高周波電圧が印加され、機能性微粒子４が混入された液体が噴霧される。 Embodiment 6 FIG.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the functional film forming apparatus according to the sixth embodiment of the present invention. In FIG. 6, this functional film forming apparatus includes an application mechanism for applying a liquid mixed with functional fine particles 4 to the surface of the substrate 3, and a thin film 8 applied to the atmospheric pressure plasma on the substrate 3 to which the functional fine particles 4 are adhered. A film forming mechanism for forming a film is separately provided. Here, the application mechanism of the functional fine particles 4 is provided with a mist jet head 19 that sprays a liquid mixed with the functional fine particles 4 onto the surface of the substrate 3 and a stage 13 that holds the substrate 3. The mist jet head 19 includes a vibration wave reflector 14 having a parabolic cross section, a piezoelectric vibrator 17 bonded to the upper surface of the vibration wave reflector 14 via an insulating material 16, and a vibration wave. A nozzle plate 15 bonded to the lower surface of the reflector 14 is provided. The nozzle plate 15 is disposed so that the entrance of the nozzle plate 15 is located at the focal point P1 of the parabolic surface of the vibration wave reflector 14, and is attached toward the tip of the discharge port. The liquid mixed with the functional fine particles 4 is filled in the liquid chamber 20 surrounded by the side wall of the vibration wave reflector 14 and the insulating material 16. A drive electrode (not shown) is provided on the upper surface of the piezoelectric vibrator 17, and a common electrode (not shown) is provided on the lower surface. A high frequency voltage is applied between the drive electrode and the common electrode by a driver, and functions. The liquid in which the conductive fine particles 4 are mixed is sprayed.

次に、この機能膜形成装置を用いた機能膜の形成方法を示す。ミストジェットヘッド１９では、圧電振動子１７を振動させた時、圧電振動子１７からの振動波が絶縁材１６を介して振動波反射体１４の側壁面により反射して、ノズルプレート１５の吐出孔に集束し、その吐出孔から機能性微粒子４が混入された液体がミスト流１８として吐出され、ステージ１３上の基板３の表面に塗布される。ここで、ミストジェットヘッド１９及びステージ１３は、図示していない機構により相対移動を行い、基板３の全面に塗布することができる。   Next, a method for forming a functional film using this functional film forming apparatus will be described. In the mist jet head 19, when the piezoelectric vibrator 17 is vibrated, the vibration wave from the piezoelectric vibrator 17 is reflected by the side wall surface of the vibration wave reflector 14 through the insulating material 16, and the ejection holes of the nozzle plate 15. The liquid in which the functional fine particles 4 are mixed is discharged from the discharge hole as a mist flow 18 and applied to the surface of the substrate 3 on the stage 13. Here, the mist jet head 19 and the stage 13 can be applied to the entire surface of the substrate 3 by relative movement by a mechanism (not shown).

次に、この機能性微粒子４が付着された基板３を下部電極３１ｂ上に配置し、高周波電源６を介して高周波電力を上部電極３１ａに印加することによりターゲット５からの大気圧プラズマを発生させ、薄膜８を成膜する。１回の工程では膜厚などが不足する場合は、これらの工程を交互に複数回繰り返すようにしてもよい。また、基板３上に薄膜８を成膜してから、機能性微粒子４と薄膜８とを交互に堆積するようにしてもよい。なお、機能性微粒子４および薄膜８などの具体的な材料は、実施の形態１に挙げたものと同様である。   Next, the substrate 3 to which the functional fine particles 4 are attached is disposed on the lower electrode 31b, and high-frequency power is applied to the upper electrode 31a via the high-frequency power source 6, thereby generating atmospheric pressure plasma from the target 5. A thin film 8 is formed. If the film thickness is insufficient in one process, these processes may be alternately repeated a plurality of times. Alternatively, the functional fine particles 4 and the thin films 8 may be alternately deposited after the thin films 8 are formed on the substrate 3. Specific materials such as the functional fine particles 4 and the thin film 8 are the same as those described in the first embodiment.

このように、上述した実施の形態６によれば、ミストジェットヘッド１９を用いることにより、微細なミスト流１８として機能性微粒子４を基板３の表面に付着させることができ、実施の形態５の効果に加えて、より均質な機能膜を形成できる効果がある。   As described above, according to the sixth embodiment described above, by using the mist jet head 19, the functional fine particles 4 can be attached to the surface of the substrate 3 as the fine mist flow 18. In addition to the effect, there is an effect that a more uniform functional film can be formed.

実施の形態７．
図７は、本発明に係る機能膜形成装置の実施の形態７の概略構成を示す断面図である。図７において、この機能膜形成装置には、機能性微粒子４が混入された液体を所望の雰囲気中で基板３の表面に塗布する塗布機構と、機能性微粒子４が付着された基板３に薄膜８を大気圧プラズマにて所望の雰囲気中で成膜する成膜機構が別個に設けられている。ここで、機能性微粒子４の塗布機構には、図５の構成に加え、機能性微粒子４が混入された液体を塗布する箇所の雰囲気を制御できる雰囲気制御部材１０ａと、雰囲気制御部材１０ａに不活性ガスを流入させる不活性ガス流入路９ａが設けられている。薄膜８の成膜機構には、図５の構成に加え、薄膜８を成膜する箇所の雰囲気を制御できる雰囲気制御部材１０ｂと、雰囲気制御部材１０ｂに不活性ガスを流入させる不活性ガス流入路９ｂが設けられている。なお、雰囲気制御部材１０ａ、１０ｂは、必ずしも基板３を覆うように構成されたチャンバ状のものでなくても、外気を遮断するエアカーテンなどで実質的に雰囲気制御可能なものであれば何でもよい。 Embodiment 7 FIG.
FIG. 7 is a sectional view showing a schematic configuration of the functional film forming apparatus according to the seventh embodiment of the present invention. In FIG. 7, this functional film forming apparatus includes a coating mechanism for applying a liquid mixed with functional fine particles 4 to the surface of the substrate 3 in a desired atmosphere, and a thin film on the substrate 3 to which the functional fine particles 4 are attached. A film forming mechanism for forming the film 8 in a desired atmosphere using atmospheric pressure plasma is separately provided. Here, in addition to the configuration shown in FIG. 5, the functional fine particle 4 application mechanism includes an atmosphere control member 10a that can control the atmosphere at the location where the liquid in which the functional fine particles 4 are mixed, and the atmosphere control member 10a. An inert gas inflow passage 9a through which the active gas flows is provided. The film forming mechanism for the thin film 8 includes, in addition to the configuration shown in FIG. 5, an atmosphere control member 10b that can control the atmosphere at the position where the thin film 8 is formed, and an inert gas inflow passage that allows an inert gas to flow into the atmosphere control member 10b. 9b is provided. The atmosphere control members 10a and 10b do not necessarily have a chamber shape configured to cover the substrate 3, but may be anything as long as the atmosphere can be substantially controlled by an air curtain or the like that blocks outside air. .

次に、この機能膜形成装置を用いた機能膜の形成方法を示す。不活性ガス流入路９ａから雰囲気制御部材１０ａ内に窒素、ヘリウムまたはアルゴンなどの不活性ガスを流入させながら、機能性微粒子４が混入された液体をスプレーヘッド１２からステージ１３上の基板３に向けてスプレーコートをする。ここで、スプレーヘッド１２及びステージ１３は、図示していない機構により相対移動を行い、基板３の全面に塗布することができる。   Next, a method for forming a functional film using this functional film forming apparatus will be described. While flowing an inert gas such as nitrogen, helium or argon from the inert gas inflow path 9a into the atmosphere control member 10a, the liquid mixed with the functional fine particles 4 is directed from the spray head 12 to the substrate 3 on the stage 13. Spray coat. Here, the spray head 12 and the stage 13 can be applied to the entire surface of the substrate 3 by relative movement by a mechanism (not shown).

次に、この機能性微粒子４が付着された基板３を下部電極３１ｂ上に配置し、不活性ガス流入路９ｂから雰囲気制御部材１０ｂ内に窒素、ヘリウムまたはアルゴンなどの不活性ガスを流入させながら、高周波電源６を介して高周波電力を上部電極３１ａに印加することによりターゲット５からの大気圧プラズマを発生させ、薄膜８を成膜する。１回の工程では膜厚などが不足する場合は、これらの工程を交互に複数回繰り返すようにしてもよい。また、基板３上に薄膜８を成膜してから、機能性微粒子４と薄膜８とを交互に堆積するようにしてもよい。なお、機能性微粒子４および薄膜８などの具体的な材料は、実施の形態１に挙げたものと同様である。   Next, the substrate 3 to which the functional fine particles 4 are attached is disposed on the lower electrode 31b, and an inert gas such as nitrogen, helium or argon is allowed to flow into the atmosphere control member 10b from the inert gas inflow passage 9b. Then, high-frequency power is applied to the upper electrode 31a via the high-frequency power source 6 to generate atmospheric pressure plasma from the target 5, and the thin film 8 is formed. If the film thickness is insufficient in one process, these processes may be alternately repeated a plurality of times. Alternatively, the functional fine particles 4 and the thin films 8 may be alternately deposited after the thin films 8 are formed on the substrate 3. Specific materials such as the functional fine particles 4 and the thin film 8 are the same as those described in the first embodiment.

このように、上述した実施の形態７によれば、雰囲気制御下で機能性微粒子４が混入された機能膜を形成するため、実施の形態５の効果に加えて、機能性微粒子４の酸化などの変質を防ぐ効果を得ることができる。   Thus, according to the seventh embodiment described above, in order to form a functional film in which the functional fine particles 4 are mixed under atmosphere control, in addition to the effects of the fifth embodiment, oxidation of the functional fine particles 4 and the like. It is possible to obtain the effect of preventing the deterioration of the material.

実施の形態８．
図８は、本発明に係る機能膜形成装置の実施の形態８の概略構成を示す断面図である。図８において、この機能膜形成装置には、機能性微粒子４が混入された液体を所望の雰囲気中で基板３の表面に塗布する塗布機構と、機能性微粒子４が付着された基板３に薄膜８を大気圧プラズマにて所望の雰囲気中で成膜する成膜機構が別個に設けられている。ここで、機能性微粒子４の塗布機構には、図６の構成に加え、機能性微粒子４が混入された液体を塗布する箇所の雰囲気を制御できる雰囲気制御部材１０ｃと、雰囲気制御部材１０ｃに不活性ガスを流入させる不活性ガス流入路９ｃが設けられている。薄膜８の成膜機構には、図７の薄膜８の成膜機構と同様である。なお、雰囲気制御部材１０ｃは、必ずしも基板３を覆うように構成されたチャンバ状のものでなくても、外気を遮断するエアカーテンなどで実質的に雰囲気制御可能なものであれば何でもよい。 Embodiment 8 FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the functional film forming apparatus according to the eighth embodiment of the present invention. In FIG. 8, this functional film forming apparatus includes a coating mechanism for applying a liquid mixed with functional fine particles 4 to the surface of the substrate 3 in a desired atmosphere, and a thin film on the substrate 3 to which the functional fine particles 4 are attached. A film forming mechanism for forming the film 8 in a desired atmosphere using atmospheric pressure plasma is separately provided. Here, in addition to the configuration of FIG. 6, the functional fine particle 4 application mechanism includes an atmosphere control member 10 c that can control the atmosphere where the liquid in which the functional fine particles 4 are mixed, and the atmosphere control member 10 c. An inert gas inflow passage 9c through which the active gas flows is provided. The film forming mechanism of the thin film 8 is the same as the film forming mechanism of the thin film 8 in FIG. The atmosphere control member 10c is not necessarily a chamber-shaped member configured to cover the substrate 3, but may be anything as long as the atmosphere can be substantially controlled by an air curtain or the like that blocks outside air.

次に、この機能膜形成装置を用いた機能膜の形成方法を示す。不活性ガス流入路９ｃから雰囲気制御部材１０ｃ内に窒素、ヘリウムまたはアルゴンなどの不活性ガスを流入させながら、ミストジェットヘッド１９では、圧電振動子１７を振動させた時、圧電振動子１７からの振動波が絶縁材１６を介して振動波反射体１４の側壁面により反射して、ノズルプレート１５の吐出孔に集束し、その吐出孔から機能性微粒子４が混入された液体がミスト流１８として吐出され、ステージ１３上の基板３の表面に塗布される。ここで、ミストジェットヘッド１９及びステージ１３は、図示していない機構により相対移動を行い、基板３の全面に塗布することができる。   Next, a method for forming a functional film using this functional film forming apparatus will be described. In the mist jet head 19, when an inert gas such as nitrogen, helium or argon is allowed to flow into the atmosphere control member 10c from the inert gas inflow path 9c, The vibration wave is reflected by the side wall surface of the vibration wave reflector 14 through the insulating material 16 and focused on the discharge hole of the nozzle plate 15, and the liquid mixed with the functional fine particles 4 from the discharge hole is formed as a mist flow 18. It is discharged and applied to the surface of the substrate 3 on the stage 13. Here, the mist jet head 19 and the stage 13 can be applied to the entire surface of the substrate 3 by relative movement by a mechanism (not shown).

次に、この機能性微粒子４が付着された基板３を下部電極３１ｂ上に配置し、不活性ガス流入路９ｂから雰囲気制御部材１０ｂ内に窒素、ヘリウムまたはアルゴンなどの不活性ガスを流入させながら、高周波電源６を介して高周波電力を上部電極３１ａに印加することによりターゲット５からの大気圧プラズマを発生させ、薄膜８を成膜する。１回の工程では膜厚などが不足する場合は、これらの工程を交互に複数回繰り返すようにしてもよい。また、基板３上に薄膜８を成膜してから、機能性微粒子４と薄膜８とを交互に堆積するようにしてもよい。なお、機能性微粒子４および薄膜８などの具体的な材料は、実施の形態１に挙げたものと同様である。   Next, the substrate 3 to which the functional fine particles 4 are attached is disposed on the lower electrode 31b, and an inert gas such as nitrogen, helium or argon is allowed to flow into the atmosphere control member 10b from the inert gas inflow passage 9b. Then, high-frequency power is applied to the upper electrode 31a via the high-frequency power source 6 to generate atmospheric pressure plasma from the target 5, and the thin film 8 is formed. If the film thickness is insufficient in one process, these processes may be alternately repeated a plurality of times. Alternatively, the functional fine particles 4 and the thin films 8 may be alternately deposited after the thin films 8 are formed on the substrate 3. Specific materials such as the functional fine particles 4 and the thin film 8 are the same as those described in the first embodiment.

このように、上述した実施の形態８によれば、ミストジェットヘッド１９を用いることにより、微細なミスト流１８として機能性微粒子４を基板３の表面に付着させることができ、実施の形態７の効果に加えて、より均質な機能膜を形成できる効果がある。   As described above, according to the eighth embodiment described above, by using the mist jet head 19, the functional fine particles 4 can be attached to the surface of the substrate 3 as a fine mist flow 18. In addition to the effect, there is an effect that a more uniform functional film can be formed.

実施の形態９．
図９は、本発明に係る機能膜形成装置の実施の形態９の概略構成を示す断面図である。図９において、この機能膜形成装置には、機能性微粒子４が混入された液体を所望の雰囲気中で基板３の表面に塗布する塗布機構と、機能性微粒子４が付着された基板３に薄膜８を大気圧プラズマにて所望の雰囲気中で成膜する成膜機構が一体的に設けられている。ここで、機能性微粒子４の塗布機構には、機能性微粒子４が混入された液体を基板３の表面に噴霧するスプレーヘッド１２と、基板３を保持するステージ３２が設けられている。また、薄膜８の成膜機構には、大気圧プラズマにより発生した成膜に寄与する反応種を噴出す噴出型プラズマヘッド２２と、薄膜８の原料を供給するターゲット５と、噴出型プラズマヘッド２２に高周波電力を印加する高周波電源６が設けられている。また、この機能膜形成装置には、機能性微粒子４が混入された液体を塗布する箇所の雰囲気を制御できる雰囲気制御部材１０ｄと、雰囲気制御部材１０ｄに不活性ガスを流入させる不活性ガス流入路９ｄと、雰囲気制御部材１０ｄに反応ガスを流入させる反応ガス流入路２１が設けられている。 Embodiment 9 FIG.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the functional film forming apparatus according to the ninth embodiment of the present invention. In FIG. 9, this functional film forming apparatus includes a coating mechanism for applying a liquid mixed with functional fine particles 4 to the surface of the substrate 3 in a desired atmosphere, and a thin film on the substrate 3 to which the functional fine particles 4 are attached. A film forming mechanism for forming the film 8 in atmospheric pressure plasma in a desired atmosphere is integrally provided. Here, the application mechanism of the functional fine particles 4 is provided with a spray head 12 that sprays a liquid mixed with the functional fine particles 4 onto the surface of the substrate 3 and a stage 32 that holds the substrate 3. The thin film 8 is formed by a jet type plasma head 22 for jetting reactive species that contribute to the film formation generated by atmospheric pressure plasma, a target 5 for supplying the raw material of the thin film 8, and a jet type plasma head 22. A high-frequency power source 6 for applying high-frequency power is provided. Further, in this functional film forming apparatus, an atmosphere control member 10d capable of controlling the atmosphere of a portion where the liquid mixed with the functional fine particles 4 is applied, and an inert gas inflow passage for allowing an inert gas to flow into the atmosphere control member 10d. 9d and a reaction gas inflow passage 21 through which the reaction gas flows into the atmosphere control member 10d is provided.

次に、この機能膜形成装置を用いた機能膜の形成方法を示す。活性ガス流入路９ｄから雰囲気制御部材１０ｄ内に窒素、ヘリウムまたはアルゴンなどの不活性ガスを流入させながら、機能性微粒子４が混入された液体をスプレーヘッド１２からステージ３２上の基板３に向けてスプレーコートをする。   Next, a method for forming a functional film using this functional film forming apparatus will be described. While flowing an inert gas such as nitrogen, helium or argon from the active gas inflow path 9d into the atmosphere control member 10d, the liquid mixed with the functional fine particles 4 is directed from the spray head 12 toward the substrate 3 on the stage 32. Spray coat.

次に、反応ガス流入路２１から雰囲気制御部材１０ｄ内に反応ガスを流入させながら、高周波電源６を介して高周波電力を噴出型プラズマヘッド２２に印加することによりターゲット５と反応ガスを大気圧プラズマ中で反応させ、成膜に寄与する反応種を噴出型プラズマヘッド２２から噴出させて薄膜８を成膜する。反応ガスとしては、例えば、ヘリウム、アルゴン、窒素ガス、水素ガスなどの単体や混合ガスが挙げられる。また、成膜手法も、ターゲット５などを使用せず、薄膜原料ガスを導入して成膜するプラズマＣＶＤなどの手法でも同様の効果が得られる。１回の工程では膜厚などが不足する場合は、これらの工程を交互に複数回繰り返すようにしてもよい。また、基板３上に薄膜８を成膜してから、機能性微粒子４と薄膜８とを交互に堆積するようにしてもよい。なお、機能性微粒子４および薄膜８などの具体的な材料は、実施の形態１に挙げたものと同様である。   Next, high-frequency power is applied to the ejection-type plasma head 22 via the high-frequency power source 6 while flowing the reaction gas from the reaction gas inflow path 21 into the atmosphere control member 10d, whereby the target 5 and the reaction gas are converted into atmospheric pressure plasma. The thin film 8 is formed by causing reactive species that contribute to film formation to be ejected from the ejection type plasma head 22. Examples of the reactive gas include simple substances such as helium, argon, nitrogen gas, and hydrogen gas, and mixed gases. The same effect can be obtained by a film forming method such as plasma CVD in which the thin film material gas is introduced without using the target 5 or the like. If the film thickness is insufficient in one process, these processes may be alternately repeated a plurality of times. Alternatively, the functional fine particles 4 and the thin films 8 may be alternately deposited after the thin films 8 are formed on the substrate 3. Specific materials such as the functional fine particles 4 and the thin film 8 are the same as those described in the first embodiment.

また、スプレーヘッド１２、噴出型プラズマヘッド２２およびステージ３２は、図示していない機構により相対移動を行い、基板３の全面に塗布および成膜することができる。反応ガスとしては、例えば、ヘリウム、アルゴン、窒素ガス、水素ガスなどの単体や混合ガスが挙げられる。また、成膜手法も、ターゲット５などを使用せず、薄膜原料ガスを導入して成膜するプラズマＣＶＤなどの手法でも同様の効果が得られる。   The spray head 12, the ejection type plasma head 22 and the stage 32 can be applied and formed on the entire surface of the substrate 3 by moving relative to each other by a mechanism not shown. Examples of the reactive gas include simple substances such as helium, argon, nitrogen gas, and hydrogen gas, and mixed gases. The same effect can be obtained by a film forming method such as plasma CVD in which the thin film material gas is introduced without using the target 5 or the like.

このように、上述した実施の形態９によれば、同一チャンバ内の雰囲気制御下で機能性微粒子４が混入された機能膜を形成するため、実施の形態７の効果に加えて、機能性微粒子４の酸化などの変質を防ぐ効果を得ることができる。   Thus, according to the ninth embodiment described above, in order to form the functional film mixed with the functional fine particles 4 under the atmosphere control in the same chamber, in addition to the effects of the seventh embodiment, the functional fine particles. The effect of preventing alteration such as oxidation of 4 can be obtained.

実施の形態１０．
図１０は、本発明に係る機能膜形成装置の実施の形態１０の概略構成を示す断面図である。図１０において、この機能膜形成装置には、機能性微粒子４が混入された液体を所望の雰囲気中で基板３の表面に塗布する塗布機構と、機能性微粒子４が付着された基板３に薄膜８を大気圧プラズマにて所望の雰囲気中で成膜する成膜機構が別個に設けられている。ここで、機能性微粒子４の塗布機構は、図８の機能性微粒子４の塗布機構と同様である。薄膜８の成膜機構は、図９の構成からスプレーヘッド１２を除去した構成と同様である。 Embodiment 10 FIG.
FIG. 10 is a sectional view showing a schematic configuration of the functional film forming apparatus according to the tenth embodiment of the present invention. In FIG. 10, this functional film forming apparatus includes a coating mechanism for applying a liquid mixed with functional fine particles 4 to the surface of the substrate 3 in a desired atmosphere, and a thin film on the substrate 3 to which the functional fine particles 4 are attached. A film forming mechanism for forming the film 8 in a desired atmosphere using atmospheric pressure plasma is separately provided. Here, the application mechanism of the functional fine particles 4 is the same as the application mechanism of the functional fine particles 4 of FIG. The film forming mechanism of the thin film 8 is the same as the structure in which the spray head 12 is removed from the structure of FIG.

次に、この機能膜形成装置を用いた機能膜の形成方法を示す。不活性ガス流入路９ｃから雰囲気制御部材１０ｃ内に窒素、ヘリウムまたはアルゴンなどの不活性ガスを流入させながら、ミストジェットヘッド１９では、圧電振動子１７を振動させた時、圧電振動子１７からの振動波が絶縁材１６を介して振動波反射体１４の側壁面により反射して、ノズルプレート１５の吐出孔に集束し、その吐出孔から機能性微粒子４が混入された液体がミスト流１８として吐出され、ステージ１３上の基板３の表面に塗布される。ここで、ミストジェットヘッド１９およびステージ１３は、図示していない機構により相対移動を行い、基板３の全面に塗布することができる。   Next, a method for forming a functional film using this functional film forming apparatus will be described. In the mist jet head 19, when an inert gas such as nitrogen, helium or argon is allowed to flow into the atmosphere control member 10c from the inert gas inflow path 9c, The vibration wave is reflected by the side wall surface of the vibration wave reflector 14 through the insulating material 16 and focused on the discharge hole of the nozzle plate 15, and the liquid mixed with the functional fine particles 4 from the discharge hole is formed as a mist flow 18. It is discharged and applied to the surface of the substrate 3 on the stage 13. Here, the mist jet head 19 and the stage 13 can be applied to the entire surface of the substrate 3 by relative movement by a mechanism (not shown).

次に、この機能性微粒子４が付着された基板３をステージ３２上に配置し、反応ガス流入路２１から雰囲気制御部材１０ｄ内に反応ガスを流入させながら、高周波電源６を介して高周波電力を噴出型プラズマヘッド２２に印加することによりターゲット５と反応ガスを大気圧プラズマ中で反応させ、成膜に寄与する反応種を噴出型プラズマヘッド２２から噴出させて薄膜８を成膜する。１回の工程では膜厚などが不足する場合は、これらの工程を交互に複数回繰り返すようにしてもよい。また、基板３上に薄膜８を成膜してから、機能性微粒子４と薄膜８とを交互に堆積するようにしてもよい。なお、機能性微粒子４および薄膜８などの具体的な材料は、実施の形態１に挙げたものと同様である。   Next, the substrate 3 to which the functional fine particles 4 are attached is placed on the stage 32, and the high-frequency power is supplied via the high-frequency power source 6 while the reaction gas flows into the atmosphere control member 10d from the reaction gas inflow path 21. The thin film 8 is formed by causing the target 5 and the reactive gas to react in the atmospheric pressure plasma by being applied to the ejection type plasma head 22 and ejecting reactive species contributing to the film formation from the ejection type plasma head 22. If the film thickness is insufficient in one process, these processes may be alternately repeated a plurality of times. Alternatively, the functional fine particles 4 and the thin films 8 may be alternately deposited after the thin films 8 are formed on the substrate 3. Specific materials such as the functional fine particles 4 and the thin film 8 are the same as those described in the first embodiment.

また、噴出型プラズマヘッド２２およびステージ３２は、図示していない機構により相対移動を行い、基板３の全面に成膜することができる。反応ガスとしては、例えば、ヘリウム、アルゴン、窒素ガス、水素ガスなどの単体や混合ガスが挙げられる。また、成膜手法も、ターゲット５などを使用せず、薄膜原料ガスを導入して成膜するプラズマＣＶＤなどの手法でも同様の効果が得られる。   Further, the ejection type plasma head 22 and the stage 32 can be formed on the entire surface of the substrate 3 by relative movement by a mechanism (not shown). Examples of the reactive gas include simple substances such as helium, argon, nitrogen gas, and hydrogen gas, and mixed gases. The same effect can be obtained by a film forming method such as plasma CVD in which the thin film material gas is introduced without using the target 5 or the like.

このように、上述した実施の形態１０によれば、ミストジェットヘッド１９を用いることにより、微細なミスト流１８として機能性微粒子４を基板３の表面に付着させることができ、実施の形態９の効果に加えて、より均質な機能膜を形成できる効果がある。   As described above, according to the tenth embodiment described above, by using the mist jet head 19, the functional fine particles 4 can be attached to the surface of the substrate 3 as a fine mist flow 18. In addition to the effect, there is an effect that a more uniform functional film can be formed.

実施の形態１１．
図１１は、本発明に係る機能膜形成装置の実施の形態１１の概略構成を示す断面図である。図１１において、この機能膜形成装置には、機能性微粒子４が混入された液体を所望の雰囲気中で基板３の表面に塗布する塗布機構と、機能性微粒子４が付着された基板３に薄膜８を大気圧プラズマにて所望の雰囲気中で成膜する成膜機構が別個に設けられている。ここで、機能性微粒子４の塗布機構では、図６のノズルプレート１５の代わりにノズルプレート１５ａが設けられている。このノズルプレート１５ａには、不活性ガス２３を流入させるガス流入路９ｅが設けられている。なお、ガス流入路９ｅの吹出口は、ノズルプレート１５ａから吐出されたミスト流１８が不活性ガス２３にて囲まれるようにノズルプレート１５ａの吐出口の周囲に配置されている。薄膜８の成膜機構は、図１０の構成と同様である。 Embodiment 11 FIG.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the eleventh embodiment of the functional film forming apparatus according to the present invention. In FIG. 11, this functional film forming apparatus includes a coating mechanism for applying a liquid mixed with functional fine particles 4 to the surface of the substrate 3 in a desired atmosphere, and a thin film on the substrate 3 to which the functional fine particles 4 are attached. A film forming mechanism for forming the film 8 in a desired atmosphere using atmospheric pressure plasma is separately provided. Here, in the application mechanism of the functional fine particles 4, a nozzle plate 15a is provided instead of the nozzle plate 15 of FIG. The nozzle plate 15a is provided with a gas inflow passage 9e through which the inert gas 23 flows. Note that the air outlet of the gas inflow passage 9e is arranged around the outlet of the nozzle plate 15a so that the mist flow 18 discharged from the nozzle plate 15a is surrounded by the inert gas 23. The film forming mechanism of the thin film 8 is the same as the configuration of FIG.

次に、この機能膜形成装置を用いた機能膜の形成方法を示す。ガス流入路９ｅを介して窒素、ヘリウムまたはアルゴンなどの不活性ガスをミスト流１８の周囲に流出させながら、ミストジェットヘッド１９では、圧電振動子１７を振動させた時、圧電振動子１７からの振動波が絶縁材１６を介して振動波反射体１４の側壁面により反射して、ノズルプレート１５ａの吐出孔に集束し、その吐出孔から機能性微粒子４が混入された液体がミスト流１８として吐出され、ステージ１３上の基板３の表面に塗布される。ここで、ミストジェットヘッド１９及びステージ１３は、図示していない機構により相対移動を行い、基板３の全面に塗布することができる。   Next, a method for forming a functional film using this functional film forming apparatus will be described. In the mist jet head 19, when an inert gas such as nitrogen, helium, or argon flows out around the mist flow 18 through the gas inflow passage 9e, The vibration wave is reflected by the side wall surface of the vibration wave reflector 14 through the insulating material 16 and focused on the discharge hole of the nozzle plate 15 a, and the liquid mixed with the functional fine particles 4 from the discharge hole is formed as a mist flow 18. It is discharged and applied to the surface of the substrate 3 on the stage 13. Here, the mist jet head 19 and the stage 13 can be applied to the entire surface of the substrate 3 by relative movement by a mechanism (not shown).

次に、この機能性微粒子４が付着された基板３をステージ３２上に配置し、反応ガス流入路２１から雰囲気制御部材１０ｄ内に反応ガスを流入させながら、高周波電源６を介して高周波電力を噴出型プラズマヘッド２２に印加することによりターゲット５と反応ガスを大気圧プラズマ中で反応させ、成膜に寄与する反応種を噴出型プラズマヘッド２２から噴出させて薄膜８を成膜する。１回の工程では膜厚などが不足する場合は、これらの工程を交互に複数回繰り返すようにしてもよい。また、基板３上に薄膜８を成膜してから、機能性微粒子４と薄膜８とを交互に堆積するようにしてもよい。なお、機能性微粒子４および薄膜８などの具体的な材料は、実施の形態１に挙げたものと同様である。   Next, the substrate 3 to which the functional fine particles 4 are attached is placed on the stage 32, and the high-frequency power is supplied via the high-frequency power source 6 while the reaction gas flows into the atmosphere control member 10d from the reaction gas inflow path 21. The thin film 8 is formed by causing the target 5 and the reactive gas to react in the atmospheric pressure plasma by being applied to the ejection type plasma head 22 and ejecting reactive species contributing to the film formation from the ejection type plasma head 22. If the film thickness is insufficient in one process, these processes may be alternately repeated a plurality of times. Alternatively, the functional fine particles 4 and the thin films 8 may be alternately deposited after the thin films 8 are formed on the substrate 3. Specific materials such as the functional fine particles 4 and the thin film 8 are the same as those described in the first embodiment.

また、噴出型プラズマヘッド２２およびステージ３２は、図示していない機構により相対移動を行い、基板３の全面に成膜することができる。反応ガスとしては、例えば、ヘリウム、アルゴン、窒素ガス、水素ガスなどの単体や混合ガスが挙げられる。また、成膜手法も、ターゲット５などを使用せず、薄膜原料ガスを導入して成膜するプラズマＣＶＤなどの手法でも同様の効果が得られる。   Further, the ejection type plasma head 22 and the stage 32 can be formed on the entire surface of the substrate 3 by relative movement by a mechanism (not shown). Examples of the reactive gas include simple substances such as helium, argon, nitrogen gas, and hydrogen gas, and mixed gases. The same effect can be obtained by a film forming method such as plasma CVD in which the thin film material gas is introduced without using the target 5 or the like.

このように、上述した実施の形態１１によれば、ミストジェットヘッド１９のノズルプレート１５ａにガス流入路９ｅを設けることにより、必要な部分のみ雰囲気制御でき、実施の形態１０の効果に加えて、塗布機構のコンパクト化を図りつつ、より均質な膜を形成できる効果がある。   As described above, according to the eleventh embodiment described above, by providing the gas inflow passage 9e in the nozzle plate 15a of the mist jet head 19, it is possible to control the atmosphere only in necessary portions. In addition to the effects of the tenth embodiment, There is an effect that a more uniform film can be formed while making the coating mechanism compact.

実施の形態１２．
図１２は、本発明に係る機能膜形成装置の実施の形態１２の概略構成を示す斜視図、図１３は、本発明に係る機能膜形成装置の実施の形態１２の概略構成を示す断面図である。図１２および図１３において、この機能膜形成装置には、機能性微粒子４を塗布する塗布機構と噴出型プラズマ成膜機構が一体化されたヘッド２４が設けられている。ここで、ヘッド２４には、放物線状に形成された振動波反射体１４と、この振動波反射体１４の上面に絶縁材１６を介して接合された圧電振動子１７と、振動波反射体１４の下面に接合されたノズルプレート１５ａと、ノズルプレート１５ａ内に形成されたガス流入路９ｅと、ノズルプレート１５ａの下面に接合された雰囲気制御部材１０ｅと、雰囲気制御部材１０ｅ内に形成された排気路２７およびガス流入路２８と、ターゲット５と、ターゲット５を冷却する冷却部２５が設けられている。 Embodiment 12 FIG.
12 is a perspective view showing a schematic configuration of a functional film forming apparatus according to a twelfth embodiment of the present invention. FIG. 13 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the functional film forming apparatus according to a twelfth embodiment of the present invention. is there. 12 and 13, the functional film forming apparatus is provided with a head 24 in which a coating mechanism for coating the functional fine particles 4 and an ejection type plasma film forming mechanism are integrated. Here, the head 24 includes a vibration wave reflector 14 formed in a parabolic shape, a piezoelectric vibrator 17 bonded to the upper surface of the vibration wave reflector 14 via an insulating material 16, and the vibration wave reflector 14. Nozzle plate 15a joined to the lower surface of gas, gas inflow passage 9e formed in nozzle plate 15a, atmosphere control member 10e joined to the lower surface of nozzle plate 15a, and exhaust formed in atmosphere control member 10e A path 27 and a gas inflow path 28, a target 5, and a cooling unit 25 that cools the target 5 are provided.

なお、ノズルプレート１５ａは、振動波反射体１４の放物面の焦点位置にノズルプレート１５ａの開口部が位置するように配置されている。機能性微粒子４（例えば直径数１０ｎｍから数μｍ程度のシリコン微粒子）を含有した液体（例えば、水）は、振動波反射体１４と絶縁材１６とに囲まれた液体室２０に充填される。圧電振動子１７の上面には駆動電極（図示せず）、下面には共通電極（図示せず）が設けられ、これらの駆動電極と共通電極との間にはドライバにより高周波電圧が印加できる構造になっている。また、雰囲気制御部材１０ｅの中央部では、高周波電源６によりターゲット５に高周波電圧が印加可能な構造になっている。   The nozzle plate 15a is arranged so that the opening of the nozzle plate 15a is located at the focal position of the paraboloid of the vibration wave reflector 14. A liquid (eg, water) containing the functional fine particles 4 (eg, silicon fine particles having a diameter of several tens of nanometers to several μm) is filled in the liquid chamber 20 surrounded by the vibration wave reflector 14 and the insulating material 16. A drive electrode (not shown) is provided on the upper surface of the piezoelectric vibrator 17 and a common electrode (not shown) is provided on the lower surface, and a high frequency voltage can be applied between the drive electrode and the common electrode by a driver. It has become. Further, at the center of the atmosphere control member 10e, a high frequency voltage can be applied to the target 5 by the high frequency power source 6.

次に、このヘッド２４を使用した機能膜の形成方法を示す。ガス流入路９ｅ、２８にヘリウム、アルゴンまたは窒素などの不活性ガスを流しながら、排気路２７から排気を行い、基板３とヘッド２４との間に酸素のない清浄な環境を作り出す。   Next, a method for forming a functional film using the head 24 will be described. While an inert gas such as helium, argon, or nitrogen is allowed to flow through the gas inflow passages 9e, 28, exhaust is performed from the exhaust passage 27 to create a clean environment free of oxygen between the substrate 3 and the head 24.

次に、圧電振動子１７に高周波電圧を印加して発生した超音波を液体に導入し、振動波反射体１４により、超音波を反射させ、超音波の音響エネルギーを集束させ、さらにノズルプレート１５ａにより貫通孔に集束させる。このように振動波が集束されることにより、液体中に放出された振動波のエネルギー密度が高められ、機能性微粒子４を含有するミスト流１８が吐出孔からステージ１３上の基板３に吐出される。ミスト流１８が基板３に吐出されると、機能性微粒子４が混入された液体が蒸発し、機能性微粒子４のみが基板３の表面に堆積する。   Next, an ultrasonic wave generated by applying a high-frequency voltage to the piezoelectric vibrator 17 is introduced into the liquid, the ultrasonic wave is reflected by the vibration wave reflector 14, and the acoustic energy of the ultrasonic wave is focused. Further, the nozzle plate 15a To focus on the through hole. As the vibration wave is focused in this manner, the energy density of the vibration wave released into the liquid is increased, and the mist flow 18 containing the functional fine particles 4 is discharged from the discharge hole onto the substrate 3 on the stage 13. The When the mist flow 18 is discharged onto the substrate 3, the liquid mixed with the functional fine particles 4 evaporates, and only the functional fine particles 4 are deposited on the surface of the substrate 3.

次に、ガス流入路２８から不活性ガスを流し、排気路２７から排気を行いつつ、ガス流入路９ｅに反応ガス（例えば、水素ガス、水素・ヘリウム混合ガス、水素・アルゴン混合ガス、水素・窒素混合ガスなど）を流入させ、基板３とヘッド２４との間に酸素のない清浄な環境を作り出す。 Next, an inert gas is allowed to flow from the gas inflow path 28 and exhaust gas is exhausted from the exhaust path 27 while a reaction gas (for example, hydrogen gas, hydrogen / helium mixed gas, hydrogen / argon mixed gas, hydrogen / Nitrogen mixed gas or the like is introduced to create a clean environment free of oxygen between the substrate 3 and the head 24.

また、ターゲット５（例えば、シリコンターゲット）を冷却部２５で冷却し、低温を維持する。基板３は、ヒータ（図示せず）で加熱され高温を維持している。水素化物が揮発性であるシリコンターゲットに高周波電源６から高周波電力を印加することで、水素プラズマの放電を起こし、ガス流入路９ｅから流れる反応ガス流により、シリコンターゲットと基板３との間で、水素プラズマによる励起した原子状水素との化学反応によるシリコンの水素化物（ＳｉＨｘ）（ｘ＝１，２…．）の生成、揮発によるエッチングおよびエッチングにより生成された水素化物がプラズマ中で再分解されることによるシリコンターゲット材料の堆積の両工程が同時に起こる。   Further, the target 5 (for example, a silicon target) is cooled by the cooling unit 25 to maintain a low temperature. The substrate 3 is heated by a heater (not shown) and maintained at a high temperature. By applying high-frequency power from a high-frequency power source 6 to a silicon target in which hydride is volatile, a hydrogen plasma discharge is caused, and a reactive gas flow flowing from the gas inflow path 9e causes the silicon target and the substrate 3 to be Generation of silicon hydride (SiHx) (x = 1, 2,...) By chemical reaction with atomic hydrogen excited by hydrogen plasma, etching by volatilization, and hydride generated by etching are re-decomposed in plasma. Both processes of silicon target material deposition occur simultaneously.

この反応速度は、低温側のターゲット５の表面ではエッチングの方が大きく、堆積の方が小さい。一方、高温側の基板３の表面では、堆積の速度が大きく、エッチングの速度が小さい。従って、両者の温度差を適度に大きくしておくことにより、エッチングおよび堆積の速度差は非常に大きなものとなり、低温側のターゲット５から高温側の基板３への比較的高速の物質移動が生じ、基板３上にシリコンが堆積される。このような密閉空間の減圧下で行われていない物質移動は、大気圧プラズマ化学輸送法と呼ばれている。低温の温度としては、例えば１５℃、高温の温度としては、例えば３００℃などとし、ターゲット５と基板３との間に２８５℃程度の温度差があるのが好ましい。従って、低温側を−３５℃とすると、高温側は２５０℃程度が好ましいが、温度差が１００℃以上あれば、温度の組み合わせは何℃でもかまわない。   This reaction rate is higher for etching and lower for deposition on the surface of the target 5 on the low temperature side. On the other hand, on the surface of the substrate 3 on the high temperature side, the deposition rate is high and the etching rate is low. Accordingly, by appropriately increasing the temperature difference between the two, the difference in etching and deposition rates becomes very large, and relatively high-speed mass transfer from the low-temperature target 5 to the high-temperature substrate 3 occurs. Then, silicon is deposited on the substrate 3. Such mass transfer that is not performed under reduced pressure in a sealed space is called an atmospheric pressure plasma chemical transport method. The low temperature is, for example, 15 ° C., and the high temperature is, for example, 300 ° C., and it is preferable that there is a temperature difference of about 285 ° C. between the target 5 and the substrate 3. Therefore, if the low temperature side is −35 ° C., about 250 ° C. is preferable on the high temperature side, but any combination of temperatures can be used as long as the temperature difference is 100 ° C. or more.

このように、上述した実施の形態１２によれば、ミスト吐出による機能性微粒子４（例えば、シリコン微粒子）の堆積と、大気圧プラズマ化学輸送法によるターゲット材料（例えば、シリコン）の堆積を順に繰り返すことにより、シリコン微粒子が混入されたシリコン膜を高速に成膜することが可能となる効果がある。また、液体中に混入する機能性微粒子４のサイズを調節することで、所望サイズのシリコン微粒子が混入されたシリコン膜を作製できる効果がある。   As described above, according to the twelfth embodiment, the deposition of the functional fine particles 4 (for example, silicon fine particles) by mist ejection and the deposition of the target material (for example, silicon) by the atmospheric pressure plasma chemical transport method are repeated in order. Thus, there is an effect that a silicon film mixed with silicon fine particles can be formed at high speed. Further, by adjusting the size of the functional fine particles 4 mixed in the liquid, there is an effect that a silicon film mixed with silicon fine particles of a desired size can be produced.

また、ヘッド２４に設けられたガス流入路９ｅ、２８および排気路２７を用いて、周辺部の局所的な雰囲気制御を行っているので、実施の形態９、１０、１１のように周辺部を覆って雰囲気制御を行うよりも、機能膜形成装置のコンパクト化を図ることができる。また、ヘッド２４と基板３を相対的にスキャニングすることで、面積が拡大した基板３にも容易に対応することができる。なお、１回の工程では膜厚などが不足する場合は、これらの工程を交互に複数回繰り返すようにしてもよい。また、基板３上に薄膜８を成膜してから、機能性微粒子４と薄膜８とを交互に堆積するようにしてもよい。   Further, since the local atmosphere control of the peripheral portion is performed using the gas inflow passages 9e and 28 and the exhaust passage 27 provided in the head 24, the peripheral portion is made to be the same as in the ninth, tenth, and eleventh embodiments. The functional film forming apparatus can be made more compact than when covering and controlling the atmosphere. Further, by scanning the head 24 and the substrate 3 relatively, it is possible to easily cope with the substrate 3 having an enlarged area. If the film thickness is insufficient in one process, these processes may be alternately repeated a plurality of times. Alternatively, the functional fine particles 4 and the thin films 8 may be alternately deposited after the thin films 8 are formed on the substrate 3.

実施の形態１３．
図１４は、本発明に係る機能膜形成装置の実施の形態１３の概略構成を示す断面図である。図１４において、図１３のヘッド２４との違いは、ヘッド２４ａでは、振動波反射体１４ａの下面はヘッド２４ａの側部から中央部に向かって下がるように傾斜して形成されており、該面には、略逆ハの字状のノズルプレート１５ｂが配置されている点である。また、ノズルプレート１５ｂの形状に対応して対応して、雰囲気制御部材１０ｆの上面は、側部から中央部に向かって下がるように傾斜して形成されている。 Embodiment 13 FIG.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the functional film forming apparatus according to the thirteenth embodiment of the present invention. 14, the difference from the head 24 of FIG. 13 is that in the head 24a, the lower surface of the vibration wave reflector 14a is inclined so as to be lowered from the side portion of the head 24a toward the center portion. Is that a substantially inverted C-shaped nozzle plate 15b is disposed. Corresponding to the shape of the nozzle plate 15b, the upper surface of the atmosphere control member 10f is formed to be inclined so as to fall from the side toward the center.

ここで、ミスト吐出方向と直交する方向とノズルプレート１５ｂとが成すノズル取付角度θは、鋭角（０°＜θ＜９０°）となっている。ノズル取付角度θを鋭角にすることで、より大きな液滴までメニスカス保持ができるので、高い液体圧力に対してメニスカスの溢れ出しを効果的に抑制することができる。つまり、ミスト吐出量を増大させる効果が達成できる。このため、機能性微粒子４（例えば、シリコン微粒子）の混入量を増加させることができるので、厚膜の機能膜（例えば、シリコン膜）をより高速に成膜できる効果がある。なお、１回の工程では膜厚などが不足する場合は、これらの工程を交互に複数回繰り返すようにしてもよい。また、基板３上に薄膜８を成膜してから、機能性微粒子４と薄膜８とを交互に堆積するようにしてもよい。   Here, the nozzle mounting angle θ formed by the direction perpendicular to the mist ejection direction and the nozzle plate 15b is an acute angle (0 ° <θ <90 °). By setting the nozzle attachment angle θ to an acute angle, the meniscus can be retained up to a larger droplet, so that the overflow of the meniscus can be effectively suppressed against a high liquid pressure. That is, the effect of increasing the mist discharge amount can be achieved. For this reason, since the mixing amount of the functional fine particles 4 (for example, silicon fine particles) can be increased, a thick functional film (for example, a silicon film) can be formed at a higher speed. If the film thickness is insufficient in one process, these processes may be alternately repeated a plurality of times. Alternatively, the functional fine particles 4 and the thin films 8 may be alternately deposited after the thin films 8 are formed on the substrate 3.

以上のように本発明に係る機能膜形成装置は、機能性微粒子の純度を高めつつ、機能性微粒子を含む機能膜を基材の表面に安定して形成することが可能となり、サブミクロンやミクロン単位の大きな粒径の機能性微粒子を含む機能膜をガラス基板やプラスチック基板などの基材表面に厚く形成する方法に適している。   As described above, the functional film forming apparatus according to the present invention can stably form a functional film containing functional fine particles on the surface of a substrate while increasing the purity of the functional fine particles. The method is suitable for a method of forming a functional film containing functional fine particles having a large unit size on a substrate surface such as a glass substrate or a plastic substrate.

１ 液体吐出口
２ スピン機構
３ 基板
４ 機能性微粒子
５ ターゲット
６ 高周波電源
７ 真空チャンバ
８ 薄膜
９、９ａ〜９ｄ 不活性ガス流入路
１０、１０ａ〜１０ｆ 雰囲気制御部材
１１ 雰囲気制御真空チャンバ
１２ スプレーヘッド
１３、３２ ステージ
１４、１４ａ 振動波反射体
１５、１５ａ、１５ｂ ノズルプレート
１６ 絶縁材
１７ 圧電振動子
１８ ミスト流
１９ ミストジェットヘッド
２０ 液体室
２１ 反応ガス流入路
２２ 噴出型プラズマヘッド
２３ 不活性ガス
２４、２４ａ ヘッド
２５ 冷却部
９ｅ、２８ ガス流入路
２７ 排気路
３１ａ 上部電極
３１ｂ 下部電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquid discharge port 2 Spin mechanism 3 Substrate 4 Functional fine particle 5 Target 6 High frequency power supply 7 Vacuum chamber 8 Thin film 9, 9a-9d Inert gas inflow path 10, 10a-10f Atmosphere control member 11 Atmosphere control vacuum chamber 12 Spray head 13 , 32 Stages 14, 14a Vibration wave reflectors 15, 15a, 15b Nozzle plate 16 Insulating material 17 Piezoelectric vibrator 18 Mist flow 19 Mist jet head 20 Liquid chamber 21 Reactive gas inflow path 22 Jet type plasma head 23 Inert gas 24, 24a Head 25 Cooling part 9e, 28 Gas inflow path 27 Exhaust path 31a Upper electrode 31b Lower electrode

Claims (9)

液体中に混在された機能性微粒子を基材の表面に付着させる工程と、
前記機能性微粒子が付着された基材上にプラズマにより薄膜を成膜する工程とを備えることを特徴とする機能膜形成方法。 Attaching functional fine particles mixed in the liquid to the surface of the substrate;
And a step of forming a thin film by plasma on the substrate to which the functional fine particles are attached. 雰囲気制御された空間内で前記機能性微粒子を基材の表面に付着させることを特徴とする請求項１記載の機能膜形成方法。   2. The method for forming a functional film according to claim 1, wherein the functional fine particles are adhered to the surface of the substrate in a space in which the atmosphere is controlled. 前記機能性微粒子が混在された液体を噴霧することにより、前記機能性微粒子を基材の表面に付着させることを特徴とする請求項１または２記載の機能膜形成方法。   The method for forming a functional film according to claim 1, wherein the functional fine particles are adhered to a surface of a substrate by spraying a liquid in which the functional fine particles are mixed. 局所的に制御された雰囲気中で液体中の機能性微粒子をミストとして基材の表面に吐出する工程と、
局所的に制御された雰囲気中で大気圧プラズマ化学輸送法により前記機能性微粒子と一体化された薄膜を成膜する工程とを備えることを特徴とする機能膜形成方法。 Discharging the functional fine particles in the liquid as a mist to the surface of the substrate in a locally controlled atmosphere;
And a step of forming a thin film integrated with the functional fine particles by an atmospheric pressure plasma chemical transport method in a locally controlled atmosphere. 前記機能性微粒子はシリコン微粒子、前記液体は水、前記薄膜はシリコン薄膜であることを特徴とする請求項４に記載の機能膜形成方法。   5. The method of forming a functional film according to claim 4, wherein the functional fine particles are silicon fine particles, the liquid is water, and the thin film is a silicon thin film. 基材と、
前記基材上に設けられ、機能性微粒子上に前記機能性微粒子を含まない薄膜が成膜された機能膜とを備えることを特徴とする機能膜形成体。 A substrate;
A functional film forming body, comprising: a functional film provided on the base material and having a thin film that does not include the functional fine particles formed on the functional fine particles. 前記機能性微粒子と前記機能性微粒子を含まない薄膜とは前記基材上に交互に堆積されていることを特徴とする請求項６に記載の機能膜形成体。   The functional film forming body according to claim 6, wherein the functional fine particles and the thin film not containing the functional fine particles are alternately deposited on the base material. 前記薄膜は、スパッタ膜であることを特徴とする請求項６または７に記載の機能膜形成体。   The functional film forming body according to claim 6, wherein the thin film is a sputtered film. 前記薄膜は、プラズマＣＶＤ膜であることを特徴とする請求項６または７に記載の機能膜形成体。   The functional film forming body according to claim 6, wherein the thin film is a plasma CVD film.
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