成膜方法、成膜裝置和結(jié)構(gòu)體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及利用氣溶膠化氣體沉積法的成膜方法W及成膜裝置，W及使用該方法 制成的結(jié)構(gòu)體。
【背景技術(shù)】
[0002] 在常溫下從噴嘴噴射陶瓷等的亞微米尺寸程度的粒子，使其在對置的基材上堆積 的氣溶膠化氣體沉積法已為人所知?，F(xiàn)在，在薄膜W及厚膜制成的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛利用該成 膜方法。
[0003] 本申請的申請人在之前已提出能夠使用相對大粒徑的微粒形成致密膜的成膜方 法（參照專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2)。該成膜方法在向成膜室輸送氣溶膠的途中，原料微粒由 于與輸送管的內(nèi)表面摩擦而帶電，該帶電的微粒堆積在基材上，從而能夠通過該方法穩(wěn)定 地形成致密性W及附著性優(yōu)良的膜。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 陽005]專利文獻(xiàn) 1 :W02012/081053 號
[0006] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2014-9368號公報
[0007] 近年來，例如在薄膜電子設(shè)備的領(lǐng)域中，提高覆膜的絕緣性W及附著性成為在層 壓設(shè)備設(shè)計上的重要開發(fā)項目，特別是高絕緣耐壓性的薄覆膜的開發(fā)倍受期待。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引鑒于W上情況，本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠提高形成的膜的致密性W及附 著性，形成即使在薄膜狀態(tài)下也具有高絕緣耐壓性的絕緣膜的成膜方法W及成膜裝置W及 包括上述絕緣膜的結(jié)構(gòu)體。
[0009] 本發(fā)明的一個方式的成膜方法包括：通過向容納有電絕緣性的原料粒子的封閉容 器導(dǎo)入氣體，生成上述原料粒子的氣溶膠。
[0010] 經(jīng)由與上述封閉容器連接的輸送管，向相比于上述封閉容器維持為低壓的成膜室 輸送上述氣溶膠。
[0011] 從裝配在上述輸送管的前端的噴嘴，向設(shè)置在上述成膜室中的祀噴射上述氣溶 膠，通過使上述原料粒子與上述祀碰撞，使上述原料粒子帶正電。
[0012] 通過帶電的上述原料粒子放電，生成上述原料粒子的微細(xì)粒子。
[0013] 使上述微細(xì)粒子堆積在設(shè)置在上述成膜室中的基材上。
[0014] 上述成膜方法通過使從噴嘴噴射的原料粒子的氣溶膠與祀碰撞，使該原料粒子帶 正電，通過該帶電的原料粒子放電，生成原料粒子的微細(xì)粒子，通過使該微細(xì)粒子向基材入 射碰撞來成膜。典型地，原料粒子的放電在祀的附近產(chǎn)生成膜室內(nèi)的氣體的等離子體。在 等離子體中，氣體分子的陽離子在飛來粒子（中性）的表面上瓣射，生成納米尺寸的粒子。
[0015] 典型地，基材與接地電位連接。微細(xì)粒子中含有很多帶有電荷的微細(xì)粒子，帶有電 荷的微細(xì)粒子通過與基材的電相互作用吸引至基材貼附，并且隨著與基材表面的靜電吸附 作用而堆積。因此，形成與基材的附著力優(yōu)良并且致密的被膜。另一方面，具有較大粒徑的 電性為中性的原料粒子不到達(dá)基材表面，而是乘氣流排出至成膜室的外部。由此，原料粒子 的納米尺寸粒子堆積在基材上。由此，在基材上形成致密并且附著性高的絕緣膜。
[0016] 構(gòu)成原料粒子的材料沒有特別限定，例如，能夠使用抓± (氧化侶）、氮化侶、鐵酸 領(lǐng)等各種絕緣材料。此外，也可W是原料粒子在導(dǎo)電體的表面形成絕緣膜的構(gòu)造。原料粒 子的粒徑也沒有特別限定，例如，能夠使用0. 1ymW上10ymW下粒徑的原料粒子。
[0017] 運些原料粒子能夠通過與祀碰撞帶正電，并在與維持在接地電位的基材之間產(chǎn)生 放電。
[0018] 在成膜室中，上述基材配置在經(jīng)過由上述氣溶膠照射上述祀的照射面且與上述照 射面平行的軸線上。由此，能夠使與上述照射面碰撞并帶電的原料粒子乘氣流引導(dǎo)至基材 上。作為其結(jié)果，大粒徑的原料粒子未混雜在膜中，能夠形成由微細(xì)粒徑的原料粒子構(gòu)成的 致密膜。
[0019] 此外，在成膜過程中，通過使上述基材向該面內(nèi)方向往復(fù)移動，能夠在基材表面的 期望區(qū)域形成被膜。
[0020] 作為構(gòu)成上述祀的材料，例如，能夠使用不誘鋼或銅等金屬材料，或者石墨等的導(dǎo) 電材料。由于運些導(dǎo)電材料相比原料粒子易于帶負(fù)電，能夠使原料粒子高效地帶正電。
[0021] 導(dǎo)入至上述封閉容器的氣體生成原料粒子的氣溶膠，同時具有向成膜室輸送原料 粒子的載氣的功能。在上述氣體典型地使用氮、氣等，但也可W使用運些氣體中的任意一種 與氧混合的混合氣體，也可W僅使用氧。
[0022] 因為氣與氮相比放電電壓更低，能夠提高原料粒子的瓣射效率，由此能夠提高成 膜率。
[0023] 在原料粒子為氧化物的情況下，雖然由等離子體中的離子產(chǎn)生的瓣射作用存在容 易產(chǎn)生缺氧的趨勢，但在氧的存在下，原料粒子的缺氧受到抑制。由此，確保膜中的氧濃度， 例如，能夠形成絕緣耐壓性優(yōu)良的薄膜。
[0024] 本發(fā)明的一個方式的成膜裝置包括：生成室、成膜室、輸送管、祀、臺架。
[00巧]上述生成室構(gòu)成為能夠生成原料粒子的氣溶膠。
[00%] 上述成膜室構(gòu)成為與上述生成室相比能夠維持在低壓。
[0027] 上述輸送管連接上述生成室與上述成膜室之間，在前端部具有噴射上述氣溶膠的 噴嘴。
[0028] 上述祀配置在上述成膜室中，具有承受從上述噴嘴噴射的上述氣溶膠照射的照射 面，通過與上述照射面碰撞使上述原料粒子帶正電。
[0029] 上述臺架支承基材，所述基材配置在經(jīng)過上述照射面與上述照射面平行的軸線 上，堆積有通過帶電的上述原料粒子放電生成的上述原料粒子的微細(xì)粒子。
[0030] 發(fā)明效果
[0031] 根據(jù)本發(fā)明，能夠形成致密性及附著性高的覆膜。
【附圖說明】
[0032] 圖1是本發(fā)明的一個實施方式的成膜裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0033] 圖2是說明上述成膜裝置的工作概略圖。
[0034] 圖3是比較例的成膜裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0035] 圖4是表示通過比較例的成膜方法形成的膜的構(gòu)造的概略圖。
[0036] 圖5是表示通過本發(fā)明的一個實施方式的成膜方法形成的膜的構(gòu)造的概略圖。
[0037] 圖6是表示使用上述成膜裝置成膜的氧化侶微粒膜與基材的邊界區(qū)域的TEM像。
[0038] 圖7是說明上述實施方式的實驗例的裝置的概略圖。
[0039] 符號說明 W40] 1…成膜裝置
[0041] 2…生成室 陽0創(chuàng) 3…成膜室 W43] 6…輸送管
[0044] 7…臺架
[0045] 18…噴嘴
[0046] 19…革己
【具體實施方式】
[0047] 在下文中，參照附圖，對本發(fā)明的實施方式進行說明。 W48][成膜裝置]
[0049] 圖1是本發(fā)明的一個實施方式的成膜裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。本實施方式的成膜裝置 構(gòu)成氣溶膠化氣體沉積（AGD)裝置。圖中，X軸向、Y軸向W及Z軸向表示相互正交的S軸 向，Z軸向表示豎直方向（在下文的各圖中也相同）。
[0050] 同圖所示，成膜裝置1包括：生成室2,生成原料粒子P的氣溶膠；成膜室3,容納成 膜處理的基材S;輸送管6,從生成室2向成膜室3輸送上述氣溶膠。
[0051] 生成室2和成膜室3形成為各自獨立，各室的內(nèi)部空間經(jīng)由輸送管6的內(nèi)部相互 連接。成膜裝置1具有分別與生成室2W及成膜室3連接的排氣系統(tǒng)4,構(gòu)成為能夠?qū)⒏魇?排氣并維持在規(guī)定的減壓環(huán)境。生成室2還具有與生成室2連接的氣體供給系統(tǒng)5,構(gòu)成為 能夠向生成室2供給載氣。
[0052] 生成室2容納氣溶膠原料即原料粒子P，在其內(nèi)部生成氣溶膠。生成室2與接地 電位連接，例如由玻璃制的封閉容器構(gòu)成，此外，具有用于使原料粒子P出入的未圖示的蓋 部。成膜裝置1還包括：振動機構(gòu)，為了攬拌原料粒子P而使生成室2振動，或加熱機構(gòu)，用 于使原料粒子P脫氣（除去水分等）。
[0053] 原料粒子P在生成室2中氣溶膠化，并在成膜室3中在基材S上成膜。原料粒子 P由應(yīng)該成膜的材料的微粒構(gòu)成，在本實施方式中，使用抓± (氧化侶）微粒來作為原料粒 子P。
[0054] 另外，在此之外，作為原料粒子P也可使用氮化侶、鐵酸領(lǐng)等其它電絕緣性陶瓷微 粒。此外，也可W是原料粒子P在導(dǎo)電體的表面上形成絕緣膜的結(jié)構(gòu)。原料粒子P的粒徑 沒有特別限定，例如，使用0. 1ymW上IOymW下的原料粒子P。 陽化5] 在成膜室3的內(nèi)部可移動地配置有用于保持基材S的臺架7,在成膜室3的外部 設(shè)置有用于移動臺架7的臺架驅(qū)動機構(gòu)8。臺架驅(qū)動機構(gòu)8構(gòu)成為使臺架7在成膜室3內(nèi)W規(guī)定速度在與基材S的成膜面平行的方向上往復(fù)移動。在本實施方式中，臺架驅(qū)動機構(gòu) 8構(gòu)成為能夠使臺架7沿X軸向直線移動。
[0056] 基材S由玻璃、金屬、陶瓷、娃基板等構(gòu)成。AGD法能夠在常溫下成膜，此外，因為是 不經(jīng)過化學(xué)過程的物理成膜法，能夠選擇廣泛的材料作為基材。此外，基材S并不限定為平 面的基材，也可W是立體的基材。
[0057] 成膜室3W及臺架7與接地電位連接。臺架7也可W具有用于在成膜前使基材S 脫氣的加熱機構(gòu)。此外，在成膜室3也可W設(shè)置指示內(nèi)部壓力的真空計。成膜室3與生成 室2相比維持在低壓。
[0058] 排氣系統(tǒng)4將生成室2W及成膜室3真空排氣。排氣系統(tǒng)4具有：真空配管9、第 一閥口 10、第二閥口 11、真空累12。真空配管9由將真空累12、生成室2W及成膜室3相 互連接的分路配管構(gòu)成。第一閥口 10配置在真空配管9的分路點與生成室2之間，第二閥 口 11配置在真空配管9的分路點與成膜室3之間。真空累12的結(jié)構(gòu)沒有特別限定，例如， 由包含機械式增壓累和旋轉(zhuǎn)累的多段累單元構(gòu)成。
[0059] 氣體供給系統(tǒng)5對生成室2供給用于限定生成室2的壓力并形成氣溶膠的載氣。 載氣使用例如成、4'、胎、化、干燥空氣（空氣）等。氣體供給系統(tǒng)5具有：氣體配管13曰、氣 體配管13b、氣體源14、分別配置在氣體配管13a、氣體配管13b上的第=閥口 15、分別配置 在氣體配管13a、氣體配管13b上的氣流量計16、氣體噴出體17。
[0060] 氣體源14例如為儲氣瓶，供給載氣。氣體源14經(jīng)由氣體配管13a與氣體噴出體 17連接。氣體配管1