[发明专利]成膜方法、成膜装置和结构体

说明书

技术领域

本发明涉及利用气溶胶化气体沉积法的成膜方法以及成膜装置，以及使用该方法制成的结构体。

背景技术

在常温下从喷嘴喷射陶瓷等的亚微米尺寸程度的粒子，使其在对置的基材上堆积的气溶胶化气体沉积法已为人所知。现在，在薄膜以及厚膜制成的应用领域广泛利用该成膜方法。

本申请的申请人在之前已提出能够使用相对大粒径的微粒形成致密膜的成膜方法(参照专利文献1、专利文献2)。该成膜方法在向成膜室输送气溶胶的途中，原料微粒由于与输送管的内表面摩擦而带电，该带电的微粒堆积在基材上，从而能够通过该方法稳定地形成致密性以及附着性优良的膜。

现有技术文献

专利文献1：WO2012/081053号

专利文献2：日本特开2014-9368号公报

近年来，例如在薄膜电子设备的领域中，提高覆膜的绝缘性以及附着性成为在层压设备设计上的重要开发项目，特别是高绝缘耐压性的薄覆膜的开发倍受期待。

发明内容

鉴于以上情况，本发明的目的在于，提供一种能够提高形成的膜的致密性以及附着性，形成即使在薄膜状态下也具有高绝缘耐压性的绝缘膜的成膜方法以及成膜装置以及包括上述绝缘膜的结构体。

本发明的一个方式的成膜方法包括：通过向容纳有电绝缘性的原料粒子的封闭容器导入气体，生成上述原料粒子的气溶胶。

经由与上述封闭容器连接的输送管，向相比于上述封闭容器维持为低压的成膜室输送上述气溶胶。

从装配在上述输送管的前端的喷嘴，向设置在上述成膜室中的靶喷射上述气溶胶，通过使上述原料粒子与上述靶碰撞，使上述原料粒子带正电。

通过带电的上述原料粒子放电，生成上述原料粒子的微细粒子。

使上述微细粒子堆积在设置在上述成膜室中的基材上。

上述成膜方法通过使从喷嘴喷射的原料粒子的气溶胶与靶碰撞，使该原料粒子带正电，通过该带电的原料粒子放电，生成原料粒子的微细粒子，通过使该微细粒子向基材入射碰撞来成膜。典型地，原料粒子的放电在靶的附近产生成膜室内的气体的等离子体。在等离子体中，气体分子的阳离子在飞来粒子(中性)的表面上溅射，生成纳米尺寸的粒子。

典型地，基材与接地电位连接。微细粒子中含有很多带有电荷的微细粒子，带有电荷的微细粒子通过与基材的电相互作用吸引至基材贴附，并且随着与基材表面的静电吸附作用而堆积。因此，形成与基材的附着力优良并且致密的被膜。另一方面，具有较大粒径的电性为中性的原料粒子不到达基材表面，而是乘气流排出至成膜室的外部。由此，原料粒子的纳米尺寸粒子堆积在基材上。由此，在基材上形成致密并且附着性高的绝缘膜。

构成原料粒子的材料没有特别限定，例如，能够使用矾土(氧化铝)、氮化铝、钛酸钡等各种绝缘材料。此外，也可以是原料粒子在导电体的表面形成绝缘膜的构造。原料粒子的粒径也没有特别限定，例如，能够使用0.1μm以上10μm以下粒径的原料粒子。

这些原料粒子能够通过与靶碰撞带正电，并在与维持在接地电位的基材之间产生放电。

在成膜室中，上述基材配置在经过由上述气溶胶照射上述靶的照射面且与上述照射面平行的轴线上。由此，能够使与上述照射面碰撞并带电的原料粒子乘气流引导至基材上。作为其结果，大粒径的原料粒子未混杂在膜中，能够形成由微细粒径的原料粒子构成的致密膜。

此外，在成膜过程中，通过使上述基材向该面内方向往复移动，能够在基材表面的期望区域形成被膜。

作为构成上述靶的材料，例如，能够使用不锈钢或铜等金属材料，或者石墨等的导电材料。由于这些导电材料相比原料粒子易于带负电，能够使原料粒子高效地带正电。

导入至上述封闭容器的气体生成原料粒子的气溶胶，同时具有向成膜室输送原料粒子的载气的功能。在上述气体典型地使用氮、氩等，但也可以使用这些气体中的任意一种与氧混合的混合气体，也可以仅使用氧。

因为氩与氮相比放电电压更低，能够提高原料粒子的溅射效率，由此能够提高成膜率。

在原料粒子为氧化物的情况下，虽然由等离子体中的离子产生的溅射作用存在容易产生缺氧的趋势，但在氧的存在下，原料粒子的缺氧受到抑制。由此，确保膜中的氧浓度，例如，能够形成绝缘耐压性优良的薄膜。

本发明的一个方式的成膜装置包括：生成室、成膜室、输送管、靶、台架。

上述生成室构成为能够生成原料粒子的气溶胶。

上述成膜室构成为与上述生成室相比能够维持在低压。