JPH04168277A - 薄膜形成装置及び薄膜形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は薄膜形成装置及び薄膜形成方法に関し、より詳
しくは殊に金属酸化物薄膜を形成するのに適した装置及
び方法に関する。

［従来の技術］ 近年、金属アルコキシド及びその他の金属有機化合物（
Ｍｅｔａｌｌｏ−ｏｒｇａｎｉｃ　Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ
）を利用した金属酸化物、複合金属酸化物、及びガラス
体の作成が行われており、特にセラミックス材料の粒体
又はバルク体さらに光ファイバーに使用されているファ
イバーが実用化されている。この作成技術を一般にゾル
−ゲル法と呼ばれ、スパッタリング等の真空を利用した
気相反応系に対して液相反応と分類されている。ゾル−
ゲル法のメリットは、一般にプロセスの低温化が可能な
こと、組成のコントロール及び新しい組成のセラミック
ス・ガラスを作成できる、及びスルーブツトが良い等が
ある。

ゾル−ゲル法の例として、Ｈ，Ｄｉｌｉｃｈ；　Ｊ、Ｎ
ｏｎ−Ｃｒｙｓｔａｌ　５ｏｌｉｄｓ　５７（１９８３
）３７１−３８８、作花清夫；Ｔｈｅ　Ｆｏｕｒｔｈ　
Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｗｏｒｋｓｈｏｐ　ｏｎ
　Ｇｌａｓｓｅｓａｎｄ　Ｇｌａｓｓ　−Ｃ：ｅｒａｍ
ｉｃｓ　ｆｒｏｍ　Ｇｅ１ｓ、　Ｋｙｏｔｏ、　Ｊｕｌ
ｙ１３−１５．１９８７等が挙げられるが、いずれも前
駆体（ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）を基板に塗布してから加熱
・焼成する方法である。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記のような方法では、第２図（ａ）（ｂ）
に示されるような工程において基材１１の上にスピンコ
ード等により形成された湿潤ゲル層の中の薄膜形成成分
は第３図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）に示すように
結晶粒子２１．１次粒子２２、凝集粒子２３であり、こ
れを加熱・焼成しても、有機溶剤の蒸発及び凝集粒子の
焼結に伴う体積変化を伴うこともあり、第１図（ｂ）に
示すように粒子間は完全には合一できず、粒界の存在に
基づ（クラック１２やボイド１３が存在し、所望の高性
能の薄膜が得られないという問題があった。　− 本発明は上記の点を解決しようとするもので、その目的
は、上記のようなゾル−ゲル法のメリットを残し、かつ
、ボイドやクラックのない薄膜を形成し得る薄膜形成装
置及び方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の薄膜形成装置は、超音波で液体を気化させる気
化手段と、キャリアガスを導入するガス導入手段と、キ
ャリアガスにより前記の気化させた気体を搬送する気体
搬送手段と、基材を保持及び加熱する保持・加熱手段を
備えたことを特徴とする。

さらに、本発明の薄膜形成方法は、上記の装置において
、超音波で気化される液体は金属有機化合物を含有し、
形成される薄膜は前記有機化合物に相当する金属酸化物
薄膜であることを特徴とする。

［作用］ 本発明においては、金属有機化合物が基材表面に到達し
た時点で有機溶剤を含まない形で、あるいは基材表面に
吸着した前駆体は速やかに有機溶剤と離脱するので焼成
に伴う体積変化がなく、さらには、金属有機化合物は気
体状で基材表面に到達するために、焼成前に膜形成成分
が巨大な粒子状になるのが防止されるために、クラック
、ボイドフリーな薄膜が形成できる。

［実施例］ 第１図に本発明の薄膜形成装置の概略の構成を示す。第
１図において、１は超音波振動子、２は金属有機化合物
を含む溶液、３，４はキャリアガス導入口、５はガス移
送中にガスをブレヒートするためのヒーター、６はラン
プヒーターである。

７は基材ホルダーであり、基材加熱ヒーターを内蔵させ
ても良い。８は基材、９はポンプ排気口で、条件により
反応炉内を１ｏＯＴｏｒｒ程度に減圧させても良い。ラ
ンプヒーター６は通常のファーネス炉にしても良いし、
あるいはＣＯ□ガスレーザーによる基材加熱を行っても
良い。

上記のような装置を用いて薄膜形成を行った例を以下に
示す。

まず、シリコンテトラエトキシドＳｉ　（ＱＣ２Ｈ５）
　４にエタノールを加え、エタノール希釈の硝酸水溶液
（ｐＨ＜５）を加え室温で所室時間を撹拌し、部分加水
分解を行い、さらに水、エタノールで希釈し、前駆体と
した。

この前駆体（すなわち金属有機化合物を含む溶液２）を
装置中に移し、超音波（キャビテーション発生領域以上
の０．８ＭＨｚ〜２　ＭＨｚ）で気化させ、キャリアガ
スＮ２で反応炉に導入した。ヒーター５でブレヒート温
度８０℃になるように加熱し、ランプヒーター６で瞬時
に加熱・冷却（ＯＮ、　０ＦＦ）を繰り返すことにより
前駆体を分解させ基材８の表面にクラック、ボイドフリ
ーなＳｉＯ□薄膜を形成することができた。

この時の膜厚は、ランプヒーター６のＯＮ、ＯＦＦのサ
イクルに依存し、膜厚５ｎｍ〜５μｍ程度の範囲でコン
トロールが可能である。

また、得られた膜の特性は屈折率１．４２、バッフアー
トフッ酸（フッ化水素酸＋フッ化アンモニウム水溶液）
に対するエラケングレートは１５人／ｓｅｃであり、良
質なＳｉＯ□であることがわかった。

［発明の効果コ 以上の説明で明らかなように、本発明によれば、基材の
表面にクラックやボイドのない高品質の薄膜を形成する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の薄膜形成装置の概略構成図、第２図（
ａ）、（ｂ）は従来の薄膜形成法の工程を示す断面図、
第３図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）は従来の方法に
使用される湿潤ゲルの粒子形態を示す拡大説明図である
。 １・・・超音波振動子、２・・・金属有機化合物を含む
溶液、３，４・・・キャリアガス導入口、５・・・ヒー
ター、６・・・ランプヒーター、７・・・基材ホルダー
、８・・・基材、９・・・ポンプの排気口、１１・・・
基材、１２・・・クラック、１３・・・ボイド、２１・
・・結晶粒子、２１・・・１次粒子、２３・・・凝集粒
子。 出願人　　株式会社　　リ　コ　− 第１図 （ａ） 第２図 〇−−２１ （ａ） （ｂ） （Ｃ） 第３図 手続補正書 １．事件の表示 平成２年特許願第２９ｇ１３ＩＱ号 ２、発明の名称 薄膜形成装置及び薄膜形成方法 ３、補正をする者 事件との関係・特許出願人 住　所　　東京都大田区中馬込１丁目３番６号名称　（
６７４）株式会社リコー 自発 ５、補正の対象 ６、補正の内容 （１）明細書筒２頁１４行目の「作花清夫」を「作花済
夫」と訂正する。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）超音波で液体を気化させる気化手段と、キャリア
   ガスを導入するガス導入手段と、キャリアガスにより前
   記の気化させた気体を搬送する気体搬送手段と、基材を
   保持及び加熱する保持・加熱手段を備えたことを特徴と
   する薄膜形成装置。
2. （２）請求項１に記載の装置において、超音波で気化さ
   れる液体は金属有機化合物を含有し、形成される薄膜は
   前記有機化合物に相当する金属酸化物薄膜であることを
   特徴とする薄膜形成方法。