エアロゾル生成装置およびエアロゾル生成方法
【課題】粉体収容室に収容された材料粒子の凝集を適切に低減して、エアロゾルを長期間に亘り安定的に生成できるエアロゾル生成装置およびエアロゾル生成方法を提供する。
【解決手段】材料粒子Ｍをキャリアガスに分散させることによりエアロゾルを生成するエアロゾル生成装置１０１は、材料粒子Ｍの粉体８を収容するための粉体収容室９を有する本体５と、本体５の外部から粉体収容室９にキャリアガスを供給するためのキャリアガス供給手段（１１、１２、１５）と、粉体収容室９における、粉体８の粉面８Ａよりも下方の位置に入口開口４０Ａを有し、粉面８Ａよりも上方の位置に出口開口４０Ｂを有する粉体流路４０と、粉体流路４０内の粉体８を、粉体流路４０の入口開口４０Ａから出口開口４０Ｂへ向かう方向に移送する移送手段４１と、を備える。
【解決手段】材料粒子Ｍをキャリアガスに分散させることによりエアロゾルを生成するエアロゾル生成装置１０１は、材料粒子Ｍの粉体８を収容するための粉体収容室９を有する本体５と、本体５の外部から粉体収容室９にキャリアガスを供給するためのキャリアガス供給手段（１１、１２、１５）と、粉体収容室９における、粉体８の粉面８Ａよりも下方の位置に入口開口４０Ａを有し、粉面８Ａよりも上方の位置に出口開口４０Ｂを有する粉体流路４０と、粉体流路４０内の粉体８を、粉体流路４０の入口開口４０Ａから出口開口４０Ｂへ向かう方向に移送する移送手段４１と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエアロゾル生成装置およびエアロゾル生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エアロゾルデポジション法（以下、「ＡＤ法」という）は、キャリアガスとの混合によりエアロゾル化された材料粒子を成膜チャンバ内の減圧空間に導き、成膜チャンバの内圧とノズルの内圧との間の差圧に基づいてノズル内から材料粒子を基板に向けて高速噴射させ、これにより、基板上に材料粒子の被膜を形成させる技術である。このようなＡＤ法では、材料粒子の粒子径などを調整して適切な成膜条件を選ぶと、材料粒子の緻密な被膜が常温において高速に形成できる。
【０００３】
ところで、ＡＤ法を用いた成膜装置には、予め準備された粉体中の材料粒子をキャリアガスに混合分散させてエアロゾル化できるエアロゾル生成装置が標準装備されている。
【０００４】
このエアロゾル生成装置については、当該装置の長期間使用により、材料粒子が凝集するという粒径増大化が、従来から問題視されている。材料粒子同士が凝集して固まった材料粒子の凝集塊（以下、「材料粒子の凝集体」と略す）は、エアロゾル生成装置の粉体の下方部分に溜まり易い。このため、粉体には下方に行くほど材料粒子の凝集体の粒子径が大きくなるという粒度分布が生じ、粉体の下層の材料粒子がキャリアガス中に分散され難くなる。また、材料粒子の凝集体により、エアロゾル生成装置内の粉体全体の、キャリアガスによる適切な撹拌作用や流動化が阻害され、材料粒子の凝集が更に助長される。一方、キャリアガスのガス流量の多少は、基板への材料粒子の被膜特性に重大な影響を及ぼすので、キャリアガスの流量調整によって、粉体の撹拌状態や流動状態を変更して、材料粒子の凝集を抑制するには自ずと限界がある。
【０００５】
最終的には、粉体の下方部分の材料粒子はエアロゾル化できなくなって、エアロゾル生成装置によるエアロゾルの長期間の安定的な生成に支障をきたす。つまり、従来のエアロゾル生成装置では、エアロゾル中の材料粒子の濃度を長期間に亘り一定に保つことが極めて困難である。そして、このことが、ＡＤ法を用いた成膜装置の実用化（工業化）に向けた重大な障害になっていた。
【０００６】
上述の問題に対しては、エアロゾル生成容器に微小な振動などを与える駆動手段を備えた従来の成膜装置がある（特許文献１や特許文献２参照）。例えば、特許文献１に記載のエアロゾル生成装置によれば、エアロゾルが生成されるエアロゾル生成容器に、微小な振動とともに所定の運動を与えることができるので、材料粒子の凝集体が容器の一部に偏在して留まることがなくなり、安定的にエアロゾルを生成することができるとされている。
【特許文献１】特開２００４−１１３９３１号公報
【特許文献２】特開２００４−３３９５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述の従来の成膜装置の如く、エアロゾル生成容器に振動や運動を与えると、この容器の壁部などへの材料粒子の固着が進む場合があり、却って、エアロゾルの安定的な生成が阻害されることがある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、粉体収容室に収容された材料粒子の凝集を適切に低減して、エアロゾルを長期間に亘り安定的に生成できるエアロゾル生成装置およびエアロゾル生成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は、材料粒子をキャリアガスに分散させることによりエアロゾルを生成するエアロゾル生成装置であって、材料粒子の粉体を収容するための粉体収容室を有する本体と、前記本体の外部から前記粉体収容室に前記キャリアガスを供給するためのキャリアガス供給手段と、前記粉体収容室室内において開口する入口開口と出口開口とを有するとともに、入口開口が出口開口よりも鉛直方向において下方に位置する粉体流路と、前記粉体流路内の前記粉体を、前記粉体流路の前記入口開口から前記出口開口へ向かう方向に移送する移送手段と、を備えたエアロゾル生成装置を提供する。
【００１０】
これにより、粉体の循環型の流動が起こり、粉体の内部に流動層を形成できる。この粉体内の循環型の流動により、エアロゾル生成装置の長期間使用に際しても材料粒子の凝集を適切に低減できる。例えば、上述の粉体内の流動により、材料粒子の凝集体が擦れ合い、凝集体が解砕されるという効果がある。また、粉体を落下位置から粉面に自重落下させると、材料粒子の凝集体を、凝集体の自重落下の際の落下エネルギーにより解砕できるという効果もある。
【００１１】
そして、以上に述べた材料粒子の凝集体の解砕効果により、エアロゾル生成装置によるエアロゾルの長期間に亘る安定的な生成が可能になる。
【００１２】
なお、本発明においては、粉体流路の入口開口が粉体の粉面よりも下方に位置し、出口開口が粉体の粉面よりも上方に位置ことが望ましい。
【００１３】
前記移送手段は、例えば、前記粉体流路を形成する流路部材を振動させる振動子を有し、前記振動子で前記流路部材を振動させることにより、前記粉体流路内の前記粉体を移送するようなものであってもよい。
【００１４】
以上の構成により、流路部材の入口開口から流路部材内に入った粉体は、振動子による粉体の超音波搬送の作用により、重力に逆らって、流路部材の出口開口へ向かう方向に適切に移送される。
【００１５】
なお、ここで、前記流路部材における、前記入口開口の近傍部分と前記出口開口の近傍部分とのいずれか一方に、又は、その両方に、前記振動子を取り付けてもよいが、前記流路部材における、前記入口開口の近傍部分と前記出口開口の近傍部分とのうちの、前記出口開口の近傍部分にのみ前記振動子を取り付ける方が好ましい。前記出口開口の近傍部分にのみ前記振動子を取り付けると、粉体を効率的（スムーズ）に搬送できると考えられる。
【００１６】
また、前記本体は、前記粉体収容室の下方にキャリアガス導入室を有し、これらの室が複数の透孔が形成された透孔部材によって仕切られており、前記キャリアガス供給手段が、キャリアガスを吐出する吐出開口を有し、前記吐出開口が前記キャリアガス導入室に連通してもよい。
【００１７】
これにより、キャリアガス導入室から透孔部材を経て粉体収容室に導かれるキャリアガスが略一様な流れとなり、粉体収容室内に入ることができる。
【００１８】
前記粉体流路が、管状部材により形成されており、前記入口開口が前記粉体収容室内に収容された粉体の層の内部に位置していてもよい。
【００１９】
例えば、前記管状部材は、その中心軸が略鉛直方向に延びる直管状の管状部材であり、前記管状部材が、前記粉体収容室の前記粉面高さにおける水平断面をその略中央部において貫通してもよい。
【００２０】
このように、流路部材の入口開口は粉体収容室内に収容された粉体の中央の内部に位置しているので、この部分から粉体を吸い上げることができる。流路部材は、直管状になっており、強力な粉体の吸い上げ力を発揮でき好適である。
【００２１】
また、前記透孔部材が、排出口を有する漏斗状の透孔部材であってもよく、この場合、前記粉体流路の前記入口開口が前記漏斗状の透孔部材の排出口に接続され、前記粉体流路の前記出口開口が前記粉体収容室の内側に配されてもよい。
【００２２】
また、前記粉体流路の前記入口開口が前記粉体収容室の前記内壁面に形成され、前記粉体流路の前記出口開口は、前記粉体収容室の内側に配されてもよい。
【００２３】
そして、この場合、前記粉体収容室の内壁面において前記入口開口が対向する位置と、前記出口開口とを結ぶ直線が、水平面に対してなす角が、前記材料粒子の粉体の安息角よりも大きい方が好ましい。
【００２４】
これにより、流路部材の入口開口から充分に離れた位置から粉体を粉面に戻すことができ、その結果、上述の対向する位置において安息角が作る粉体の壁を崩しながら、粉体の広範囲な領域を流動化できるようになる。
【００２５】
また、前記入口開口と前記出口開口とを結ぶ直線が、水平面に対してなす角が、前記材料粒子の粉体の安息角よりも大きい方が好ましい。
【００２６】
これにより、粉体のエアロゾル化の進行に伴い粉体の量が減少した場合であっても、入口開口において安息角が作る粉体の壁により、粉体が入口開口にまで到達しないという状況を回避できるようになる。
【００２７】
また、前記透孔部材が、板状に構成され、前記材料粒子の粉体をその自重により前記入口開口に向けて移動させるように傾斜してもよい。
【００２８】
これにより、入口開口から離れた位置にある粉体を、粉体の自重によって強制的に入口開口に移動させることができる。
【００２９】
また、前記粉体流路の前記出口開口から前記粉面に落下する粉体に向けてキャリアガスを噴射するガス噴射手段を更に備えてもよい。
【００３０】
なお、この場合、前記粉体流路の前記出口開口から前記粉面に落下する粉体の落下経路が、前記ガス噴射手段の噴射領域と交差するように、前記ガス噴射手段の噴射口を前記粉体収容室内に配置させてもよい。
【００３１】
これにより、粉面へ落下途中の粉体は、ガス噴射手段の噴射領域において解砕または破砕される。そして、粉面への落下途中の粉体が充分に微細になると、粉面に落ちることなく、キャリアガスによりエアロゾル化される。
【００３２】
特に、材料粒子の凝集体の解砕に加え、材料粒子の破砕をも適切に行えるので、エアロゾル生成装置は、上述の粉体の循環型の流動との協働により、粉体に溜まったエアロゾル化に適さない程度の粒子径の大きな材料粒子であってもエアロゾル化に適するように破砕でき、その結果、収容容器を開放させて粉体を外部に取り出すことなく、粉体を使い切るまで連続的にエアロゾルを生成できる。
【００３３】
また、本発明は、材料粒子をキャリアガスに分散させることによりエアロゾルを生成するエアロゾル生成方法であって、前記材料粒子の粉体を粉体収容室に収容する粉体収容工程と、前記粉体収容室内に前記キャリアガスを供給するキャリアガス供給工程と、前記粉体収容室に収容された前記粉体の粉面よりも下方にある粉体を、前記粉面よりも上方の落下位置にまで移送する移送工程と、前記落下位置にまで移送された粉体を前記粉面に落下させる落下工程と、を含む、エアロゾル生成方法を提供する。
【００３４】
これにより、粉体の循環型の流動が起こり、粉体の内部に流動層を形成できる。この粉体内の循環型の流動により、粉体収容室の材料粒子の凝集を適切に低減できる。例えば、上述の粉体内の流動により、材料粒子の凝集体が擦れ合い、凝集体が解砕されるという効果がある。また、粉体を落下位置から粉面に自重落下させると、材料粒子の凝集体を、凝集体の自重落下の際の落下エネルギーにより解砕できるという効果もある。
【００３５】
そして、以上に述べた材料粒子の凝集体の解砕効果により、粉体収容室におけるエアロゾルの長期間に亘る安定的な生成が可能になる。
【００３６】
また、前記移送工程において、前記粉体収容室に収容された前記粉体の粉面よりも下方に入口開口を有し、前記粉面よりも上方に出口開口を有する粉体流路を形成する流路部材を、振動子で振動させることにより、前記粉面より下方にある粉体を、前記粉体流路を介して前記落下位置まで移送してもよい。
【００３７】
これにより、流路部材の入口開口から流路部材内に入った粉体は、振動子による粉体の超音波搬送の作用により、重力に逆らって、流路部材の出口開口へ向かう方向に適切に移送される。
【００３８】
また、前記落下位置から前記粉面に落下する粉体に向けて、ガス噴射手段からキャリアガスを噴射するガス噴射工程をさらに含んでもよい。
【００３９】
これにより、粉面へ落下途中の粉体は、ガス噴射手段から噴射されたキャリアガスにより、解砕または破砕される。そして、粉面への落下途中の粉体が充分に微細になると、粉面に落ちることなく、キャリアガスによりエアロゾル化される。
【００４０】
特に、材料粒子の凝集体の解砕に加え、材料粒子の破砕をも適切に行えるので、上述の粉体の循環型の流動との協働により、粉体に溜まったエアロゾル化に適さない程度の粒子径の大きな材料粒子であってもエアロゾル化に適するように破砕でき、その結果、収容容器を開放させて粉体を外部に取り出すことなく、粉体を使い切るまで連続的にエアロゾルを生成できる。
【００４１】
また、円柱状の内部の断面積が前記粉体流路を形成する流路部材の開口断面積の１０％である管部材に前記粉体を収容した際に、前記粉体を流下させるに必要な大きさの前記管部材への振動による最大加速度を前記流路部材に与えることができる振動子を備えてもよい。
【００４２】
これにより、流路部材に取り付けられた振動子の振動条件の適切な設定がなされ、流路部材内の粉体の流動性を増すことができ、ひいては、粉体の流路部材の内壁などへの堆積を適切に防止できる。
【００４３】
前記振動子の振動による最大加速度を、前記最大加速度と前記管部材を流れる前記粉体の流量との間の相関関係に基づいた前記粉体の流量プロファイルの立ち上がり位置に対応する前記最大加速度以上に設定してもよい。
【００４４】
また、前記振動子の振動による最大加速度を、前記流量プロファイルの最大値の半分となる前記流量プロファイルの位置に対応する前記最大加速度以上に設定してもよい。
【００４５】
また、前記振動子の振動による最大加速度を、前記流量プロファイルの立ち上がり位置に対応する前記最大加速度の２０倍以下に設定してもよい。
【発明の効果】
【００４６】
本発明のエアロゾル生成装置およびエアロゾル生成方法によれば、粉体収容室に収容された材料粒子の凝集を適切に低減して、エアロゾルを長期間に亘り安定的に生成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一または相当部分には同一符号を付し、各実施の形態やそれらの変形例において重複する内容は、適宜、省略乃至略説する。
【００４８】
また、以下の説明の便宜上、必要に応じて、重力の作用する方向を「下方向」といい、その反対方向を「上方向」という。また、必要に応じて、このような上下方向を「鉛直方向」と言い換え、この方向に直交する方向を「水平方向」という。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１によるエアロゾル生成装置を装備した成膜装置の構成例を示した模式図である。なお、図１（以下の実施の形態１、２、３および４においても同じ）では、収容容器５の内部の様子が図示されている。また、図１では、成膜チャンバ３０の内部の様子も図示されている。
【００４９】
ＡＤ法に用いた成膜装置４００は、図１に示すように、粉体８中の材料粒子Ｍとキャリアガスとを混合してエアロゾルＥを生成するエアロゾル生成機構１００と、エアロゾル生成機構１００で生成されたエアロゾルＥを基板２０に向けて噴射して成膜する成膜機構２００と、エアロゾル生成機構１００および成膜機構２００の動作を制御する制御装置３００とを備える。
【００５０】
まず、成膜装置４００のエアロゾル生成機構１００について説明する。
【００５１】
エアロゾル生成機構１００は、図１に示すように、エアロゾル生成装置１０１と、ガスボンベ１１（ガス供給源）と、流量調整器１２と、を備える。
【００５２】
エアロゾル生成装置１０１は、その本体に相当する収容容器５と、収容容器５内に配置された粉体８の循環流動機構とを備え、収容容器５は、鉛直方向に中心軸を有する円筒状の壁部１と、収容容器５の内部空間を塞ぐ円盤状の第１および第２蓋部材２、３とを備えるが、収容容器５内の詳細な構成については後述する。
【００５３】
ガスボンベ１１は、エアロゾル生成装置１０１の内部への供給用キャリアガスを充填している。エアロゾル生成装置１０１に供給されるキャリアガスとして、ヘリウムガス、アルゴンガスなどの不活性ガスや、空気、酸素ガス、窒素ガスなどを使用することができる。
【００５４】
収容容器５の壁部１には、収容容器５のキャリアガス導入室１０（後述）の内部に連通するキャリアガス配管１５（図２参照）が設けられている。また、第１蓋部材２には、エアロゾル生成装置１０１の粉体収容室９（後述）の内部に連通するエアロゾル配管１７が設けられている。
【００５５】
エアロゾル生成装置１０１のキャリアガス配管１５は、キャリアガスを吐出する先端開口１５Ａ（吐出開口；図２参照）を有し、この先端開口１５Ａがキャリアガス導入室１０と連通するようになっている。キャリアガス配管１５の基端開口（図示せず）は、ガスボンベ１１のガス出口（図示せず）と連通している。また、キャリアガス配管１５の途中には、上述の流量調整器１２が設けられている。流量調整器１２により、ガスボンベ１１からキャリアガス導入室１０へのガス供給量を調整できる。この流量調整器１２として、ここでは、マスフローコントローラを使用している。
【００５６】
以上説明したガスボンベ１１、流量調整器１２及びキャリアガス配管１５によって、収容容器５のキャリアガス導入室１０にキャリアガスを供給するキャリアガス供給手段が構成される。
【００５７】
次に、成膜装置４００の成膜機構２００について説明する。
【００５８】
成膜機構２００は、図１に示すように、成膜チャンバ３０と、成膜チャンバ３０の内部を排気する第１および第２真空ポンプ３１、３２とを備える。
【００５９】
成膜チャンバ３０の側壁部に、第１および第２真空ポンプ３１、３２が設けられている。これらの第１および第２真空ポンプ３１、３２により、成膜チャンバ３０は内部が、適宜の真空度（例えば、１ｋＰａ程度）に減圧される。第１真空ポンプ３１は、公知の機械式のブースターポンプであり、第２真空ポンプ３２は、公知の機械式のロータリーポンプである。但し、これらの真空ポンプとして、他の種類の真空ポンプを使用してもよい。これらの真空ポンプによって、成膜チャンバ３０内を１ｋＰａ程度にまで減圧することができることが望ましい。
【００６０】
また、上述のエアロゾル配管１７は、成膜チャンバ３０の底壁部を貫通して成膜チャンバ３０の内部を上方に延び、エアロゾルＥの噴射用の噴射ノズル１９の内部と連通している。なお、噴射ノズル１９の噴射部１９Ａは、その先端開口（エアロゾル出口；図示せず）がスリット状に形成され、その内壁の一部が先端開口に向かうにつれて狭くなるように（テーパ状に）形成されている。これにより、エアロゾルＥは、噴射部１９Ａ内で適切に加速される。
【００６１】
また、成膜チャンバ３０の内部に、噴射ノズル１９（正確には、噴射部１９Ａの先端開口）と対向するように基板ホルダ２１が設けられている。基板ホルダ２１は、ホルダ部２１Ａおよび支持部２１Ｂを有する。基板ホルダ２１のホルダ部２１Ａは、基板２０を保持することができる。基板ホルダ２１の支持部２１Ｂは、基板ホルダ駆動機構２２と連結され、これにより、基板ホルダ駆動機構２２は、基板ホルダ２１に対し水平方向の駆動力を与えることができる。このため、基板ホルダ２１に保持された基板２０は、噴射ノズル１９（正確には、噴射部１９Ａの先端開口）に対して相対的に移動することができる。なお、噴射ノズル１９と基板２０との間にマスク部材（図示せず）を設置して、基板２０上の被膜を、任意の位置や任意の形状に形成できるようにしてもよい。基板２０の例として、例えば、金属基板、シリコン基板（半導体基板）、または、樹脂基板がある。
【００６２】
次に、成膜装置４００の制御装置３００について説明する。
【００６３】
制御装置３００は、マイコン等のコンピュータによって構成されており、ＣＰＵからなる演算処理部、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリからなる記憶部、表示モニタなどの出力部、および、キーボードなどの操作入力部を有する（いずれも図示せず）。演算処理部は、記憶部に格納された所定の制御プログラムを読み出し、この制御プラグラムに基づいて成膜装置４００に関する各種の制御を行う。
【００６４】
制御装置３００は、流量調整器１２を用いて、エアロゾル生成装置１０１に供給されるガスの流量を調整することにより、エアロゾル生成装置１０１内で生成されるエアロゾルＥ中の材料粒子Ｍの濃度やエアロゾルＥの流量を制御できる。例えば、制御装置３００は、適宜の検知器（図示せず）によるエアロゾルＥ中の材料粒子Ｍの濃度検知に基づいて、材料粒子Ｍの濃度が所望の濃度になるように、操作量としてのガスの流量を調整することができる。
【００６５】
また、制御装置３００は、駆動装置６（後述）を用いて圧電振動子４１（後述）の出力を調整できる。これにより、制御装置３００は、粉体収容室９に収容された粉体８の循環型流動の動作（例えば循環される粉体８の量）を制御できる。この粉体８の循環型流動の具体的な内容については、後述する。
【００６６】
また、制御装置３００は、適宜の真空計（図示せず）により成膜チャンバ３０内の真空度を検知して、この検知真空度に基づいて成膜チャンバ３０内を所望の真空状態に保つように、第１および第２真空ポンプ３１、３２の排気バルブ（図示せず）の開度をフィードバック制御する。
【００６７】
また、制御装置３００は、基板２０の所望の領域に所望の厚みの成膜がなされるよう基板ホルダ駆動機構２２を制御する。
【００６８】
本明細書において、制御装置とは、単独の制御装置だけでなく、複数の制御装置が協働して成膜装置の制御を実行する制御装置群をも意味する。このため、制御装置は、単独の制御装置から構成される必要はなく、複数の制御装置が分散配置され、それらが協働して成膜装置を制御するように構成されていてもよい。
【００６９】
次に、本実施の形態のエアロゾル生成装置１０１について、図２を参照しながら詳しく説明する。
【００７０】
図２は、本発明の実施の形態１によるエアロゾル生成装置の構成例の要部を示した模式図である。
【００７１】
上述の収容容器５の内部には、その内部空間を２つの室に仕切るように板状の透孔部材４が設けられている。収容容器５の内部空間のうち、透孔部材４で仕切られた上方の空間が材料粒子Ｍの粉体８を収容するための粉体収容室９として機能する。下方の空間がキャリアガスを粉体収容室９に導くためのキャリアガス導入室１０として機能する。
【００７２】
透孔部材４は、多数の透孔（図示せず）を有し、透孔部材４の上には材料粒子Ｍの粉体８が堆積された状態で収容されている。本明細書において、透孔とは、板状の部材を厚み方向に貫通する孔を意味し、これには、パンチメタルの微小なパンチング孔やマイクロシーブの微細なふるい目も含まれる。材料粒子Ｍとしては、ＡＤ法に使用できる材料であればよい。例えば、圧電材料であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）や、アルミナなどの無機粉末、樹脂などの有機粉末を使用することができる。材料粒子Ｍの粒子径としては、ＡＤ法による成膜プロセスに使用可能な粒子径であればよい。例えば、この材料粒子Ｍは、数百ｎｍ〜数十μｍの範囲の微粉末であってもよい。
【００７３】
このようにして、キャリアガス配管１５から排出されたキャリアガスは、キャリアガス導入室１０から透孔部材４の透孔を通って材料粒子Ｍの粉体８に入る。これにより、材料粒子Ｍが、粉体８から吹き上がり、キャリアガスに分散されて、エアロゾル化される。このとき、キャリアガスは、多数の材料粒子Ｍからなる粉体８を、恰も液体の如く流動できる状態（流動化）にさせる。つまり、このキャリアガスは、材料粒子Ｍを運んでエアロゾルＥを生成する機能の他、粉体収容室９内で粉体８を流動させる流動ガスとしての機能を備えている。但し、上述のとおり、キャリアガスのガス流量の多少は、基板２０への材料粒子Ｍの被膜特性に重大な影響を及ぼすので、キャリアガスの流量調整によって粉体の撹拌状態や流動状態を変更して、材料粒子Ｍの凝集を抑制するには自ずと限界がある。
【００７４】
なお、本明細書において、このように液体の如く振舞う粉体８の層を流動層といい、粉体収容室９に堆積された粉体８の層の表面（最上面）のことを「粉面８Ａ」という。
【００７５】
次に、エアロゾル生成装置１０１において、粉体８の循環型の流動を起こす循環流動機構について説明する。
【００７６】
本実施の形態の循環流動機構は、粉体収容室９の内部に配置された直管状の流路部材４０（管状部材）と、流路部材４０に超音波振動を与える圧電振動子４１（移送手段）と、圧電振動子４１に駆動電力としての交流電力を供給する駆動装置６と、を備える。
【００７７】
流路部材４０は、粉体８を移送させる粉体流路を構成するものであり、ここでは、樹脂製（例えばアクリル製）の円筒形の配管である。この流路部材４０の中心軸は、図２に示すように、鉛直方向に延びている。また、流路部材４０は、粉体８の粉面８Ａの高さの位置における水平仮想断面をその中心部において貫通し、透孔部材４の近傍にまで奥深く延びている。つまり、流路部材４０の入口開口４０Ａが粉体収容室９内に収容された粉体８の中央の最下層付近に位置し、出口開口４０Ｂが粉面８Ａよりも上方に位置している。
【００７８】
このように、入口開口４０Ａは粉体８の粉面８Ａよりも下方に位置し、出口開口４０Ｂが粉面８Ａよりも上方に位置することになるが、圧電振動子４１による粉体８の超音波搬送（後述）の作用により、重力に逆らって、流路部材４０の入口開口４０Ａから流路部材４０内に入った粉体８を、流路部材４０の出口開口４０Ｂに向かう方向（上方向）に移送することができる。これにより、粉体８の堆積層の内部にある粉体８を粉面８Ａ上まで搬送することができる。このような重力に逆らった循環搬送を行うには、入口開口４０Ａの位置を出口開口４０Ｂの位置よりも鉛直方向において下方に設定する必要があり、加えて、粉面８Ａの鉛直方向における位置が入口開口４０Ａと出口開口４０Ｂの間となるように、粉体収容室９内に充填される粉体８の充填量を決める必要がある。したがって、流路部材４０は、入口開口４０Ａと出口開口４０Ｂとが鉛直方向においてある程度離れて位置することが望ましい。流路部材４０内の粉体８の超音波搬送は、圧電振動子４１により流路部材４０に発生する定常波および進行波の２つの波を利用してなされている。つまり、流路部材４０の壁面近傍の定常波により流路部材４０内に空気の疎密（空気の圧力差）が形成される。これにより、空気の疎な位置に粉体８（材料粒子Ｍ）がトラップされ、流路部材４０の壁部から離れて浮揚される。この状態で、流路部材４０上に進行波が生じると、定常波と進行波からなる合成波が発生し、流路部材４０内の粉体８を上方向に非接触浮揚状態で搬送させることができる。なお、圧電振動子４１により流路部材４０に発生させる定常波の周波数例は、４００ｋＮｚであり、その進行波の周波数例は、定常波の周波数を基準とし粉体流速に応じて調整される。駆動電力は例えば４Ｗである。
【００７９】
但し、このような超音波搬送の原理自体は、公知であり、ここでは、より詳細な説明は省く。
【００８０】
本実施の形態では、流路部材４０を伝播する定常波および進行波（超音波）を発生させる圧電振動子４１を、流路部材４０の出口開口４０Ｂの近傍に取り付けているが、これに限らず、このような圧電振動子４１を流路部材４０の入口開口４０Ａの近傍に取り付けてもよい。但し、本実施の形態の如く、圧電振動子４１を、流路部材４０の出口開口４０Ｂの近傍に取り付ける方が、粉体８を効率的（スムーズ）に超音波搬送できると考えられる。
【００８１】
また、流路部材４０の入口開口４０Ａの近傍および流路部材４０の出口開口４０Ｂの近傍のそれぞれに、各１個ずつ圧電振動子４１を取り付けてもよい。この場合、一方の圧電振動子４１により、流路部材４０に定常波が伝播され、他方の圧電振動子４１により、流路部材４０に進行波が伝播されることになる。
【００８２】
また、流路部材４０の上端の出口開口４０Ｂの周囲には、環状の傘状板４２が配置されている。この傘状板４２は、流路部材４０の出口開口４０Ｂから流出した粉体８を、その適切な落下位置（具体的には傘状板４２の端の位置）から粉面８Ａに自重落下させる部材であるが、この落下位置の設定法については、後述（実施の形態４）のジェットミル８０との関係で説明する。
【００８３】
次に、本実施の形態のエアロゾル生成装置１０１を装備した成膜装置４００の動作例について図１および図２を参照しながら説明する。
【００８４】
まず、成膜チャンバ３０内の基板ホルダ２１に基板２０をセットし、収容容器５の粉体収容室９の内部に（正確には透孔部材４上）材料粒子Ｍの粉体８を収容する。
【００８５】
次に、ガスボンベ１１からキャリアガス配管１５を介して粉体収容室９内にガスが供給される。キャリアガス配管１５から排出されたキャリアガスは、一旦、収容容器５のキャリアガス導入室１０に導かれる。これにより、キャリアガスの管内流れの流速分布の影響が緩和され、キャリアガス導入室１０から透孔部材４を経て粉体収容室９に導かれるキャリアガスは略一様な流れとなり、粉体収容室９内に入ることができる。このようにして、キャリアガスが、粉体８中の材料粒子Ｍを吹き上げ、吹き上げられた材料粒子Ｍがキャリアガスに分散し混合することにより、粉体収容室９内にエアロゾルＥが生成される。このとき、制御装置３００は、流量調整器１２を用いて収容容器５（キャリアガス導入室１０）に供給されるガスの流量を調整し、これにより、粉体収容室９内で生成されるエアロゾルＥ中の材料粒子Ｍの濃度やエアロゾルＥの流量を制御している。
【００８６】
また、制御装置３００は、駆動装置６を用いて圧電振動子４１に印加する交流電圧を調整する。この圧電振動子４１により、流路部材４０に超音波（定常波および進行波）振動が発生し、流路部材４０内の粉体８が、重力に逆らって超音波搬送される。このため、流路部材４０内の粉体８を、流路部材４０の入口開口４０Ａからその出口開口４０Ｂへ向かう方向に移送できる。そして、最終的に、流路部材４０内の粉体８は、その粉面８Ａよりも上方の落下位置（ここでは、上述の傘状板４２の端の位置）に移送される。その後、粉体８は、落下位置から自重により粉面８Ａに落ちる。以上の粉体８の移送動作が連続的になされ、粉体８内に循環型の流動が起こる。
【００８７】
一方、第１および第２ポンプ３１、３２の真空引きによって、成膜チャンバ３０内が減圧状態になっている。これにより、成膜チャンバ３０の内圧と収容容器５の内圧との間の差圧により、収容容器５（粉体収容室９）内のエアロゾルＥが、エアロゾル配管１７に吸い込まれ、エアロゾル配管１７を流れたエアロゾルＥは、噴射ノズル１９の先端から成膜チャンバ３０内の基板２０に向けて高速に噴出される。そして、高速噴射されたエアロゾルＥ中の材料粒子Ｍが基板２０の表面に衝突する。この衝突エネルギーにより、材料粒子Ｍが破砕され、材料粒子Ｍを砕いた破片が基板２０の表面に堆積して成膜される。
【００８８】
以上に述べたように、本実施の形態のエアロゾル生成装置１０１は、粉体収容室９における、粉面８Ａより下方位置の入口開口４０Ａ、および、粉面８Ａより上方位置の出口開口４０Ｂを有する流路部材４０と、流路部材４０を伝播する定常波および進行波（超音波）が発生するように、流路部材４０を振動させる圧電振動子４１と、を備える。
【００８９】
以上の構成により、流路部材４０の入口開口４０Ａから流路部材４０内に入った粉体８は、圧電振動子４１による粉体８の超音波搬送の作用により、重力に逆らって、流路部材４０の出口開口４０Ｂへ向かう方向に移送され、その落下位置（ここでは傘状板４２の端）に到達する。粉体８は、その後、上述の落下位置から自重により粉面８Ａに落ちる。一方、流路部材４０の入口開口４０Ａは粉体収容室９内に収容された粉体８の中央の最下層付近に位置しているので、この部分から粉体８を吸い上げることができる。特に、流路部材４０は、直管状になっており、強力な粉体８の吸い上げ力を発揮でき好適である。
【００９０】
このようにして、粉体８の循環型の流動を起こすことにより、粉体８の内部に流動層を形成できる。
【００９１】
粉体８内の循環型の流動により、エアロゾル生成装置１０１の長期間使用に際しても材料粒子Ｍの凝集を適切に低減できる。つまり、本実施の形態では、粉体８内の流動により、材料粒子Ｍの凝集体が擦れ合い、凝集体が解砕される（つまり材料粒子Ｍの凝集体が材料粒子Ｍに解される）という効果がある。また、本実施の形態では、粉体８を落下位置から粉面８Ａに自重落下させているので、材料粒子Ｍの凝集体を、凝集体の自重落下の際の落下エネルギーにより解砕できるという効果がある。この場合、落下位置と粉面８Ａとの間の高さ方向の距離（粉体８の落差）は、落下位置における材料粒子Ｍの凝集体の位置エネルギーと材料粒子Ｍ間に働く凝集エネルギーとの間の比較から適宜設定すればよい。
【００９２】
なお、エアロゾル生成装置１０１は、仮に粉体８の落差がゼロに近くても、上述の粉体８内の流動に基づく凝集体の解砕効果を発揮することから、本明細書における「落下」とは、このような状況をも含むものとする。
【００９３】
以上に述べた材料粒子Ｍの凝集体の解砕効果により、エアロゾル生成装置１０１によるエアロゾルＥの長期間に亘る安定的な生成（つまりエアロゾルＥ中の材料粒子Ｍの長期間に亘る濃度一定化）が可能になる。
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２によるエアロゾル生成装置の構成例の要部を示した模式図である。
【００９４】
本実施の形態のエアロゾル生成装置３０１によれば、実施の形態１のエアロゾル生成装置１０１の流路部材４０および透孔部材４が、以下の如く改変されている。
【００９５】
図３に示すように、収容容器５の内部には、その内部空間を２つの室に仕切るように漏斗状（ホッパー状）の透孔部材４Ａが設けられている。収容容器５の内部空間のうち、透孔部材４Ａで仕切られた上方の空間が材料粒子Ｍの粉体８を収容するための粉体収容室９として機能する。下方の空間がキャリアガスを粉体収容室９に導くためのキャリアガス導入室１０として機能する。
【００９６】
透孔部材４Ａは、多数の透孔（図示せず）を有し、透孔部材４Ａの上に材料粒子Ｍの粉体８が収容されている。材料粒子Ｍの材料や粒子径は、実施の形態１で述べた内容と同じである。また、透孔部材４Ａは、その中央部に排出口４Ｂを有し、この排出口４Ｂは、後述の流路部材５０の入口開口５０Ａに接続されている。
【００９７】
流路部材５０は、粉体８を移送させる粉体流路を構成するものであり、ここでは、樹脂製（例えばアクリル製）の円筒形の配管である。この流路部材５０は、図３に示すように、収容容器５の内部からその外部に水平方向に向かって突出する形態で略Ｕ字状に曲がっている。また、流路部材５０は、粉体収容室９の内壁面９Ａにおける粉面８Ａよりも上の箇所で、この内壁面９Ａと交差する上交差部５３と、キャリアガス導入室１０の内壁面１０Ａと交差する下交差部５２とを有する。
【００９８】
このため、流路部材５０の入口開口５０Ａから流路部材５０の下交差部５２までの部分は、キャリアガス導入室１０の内側に配置されている。流路部材５０の上交差部５３から流路部材５０の出口開口５０Ｂまでの部分は、粉体収容室９の内側において粉面８Ａよりも上方に配置されている。流路部材５０の下交差部５２から流路部材５０の上交差部５３までの部分は、収容容器５の内部空間の外側に配置されている。
【００９９】
このようにして、流路部材５０は、粉体８の粉面８Ａよりも下方に位置する入口開口５０Ａ、および、粉面８Ａよりも上方に位置する出口開口５０Ｂを有する。そして、流路部材５０の入口開口５０Ａから流路部材５０内に入った粉体８を、圧電振動子５１による粉体８の超音波搬送の作用により、重力に逆らって、流路部材５０の出口開口５０Ｂに向かう方向（上方向）に移送できる。
【０１００】
なお、本実施の形態では、流路部材５０を伝播する定常波および進行波（超音波）を発生させる圧電振動子５１を、流路部材５０の出口開口５０Ｂの近傍に取り付けているが、実施の形態１で述べた内容と同様に、このような圧電振動子５１を流路部材５０の入口開口５０Ａの近傍に取り付けてもよい。また、流路部材５０の入口開口５０Ａの近傍および流路部材５０の出口開口５０Ｂの近傍のそれぞれに、各１個ずつ圧電振動子５１を取り付けてもよい。
【０１０１】
以上の構成により、流路部材５０の入口開口５０Ａから流路部材５０内に入った粉体８は、圧電振動子５１による粉体８の超音波搬送の作用により、重力に逆らって、流路部材５０の出口開口５０Ｂへ向かう方向に移送され、その落下位置（ここでは出口開口５０Ｂ）に到達する。粉体８は、その後、落下位置からの自重により粉面８Ａに落ちる。一方、透孔部材４Ａの排出口４Ｂ近傍の粉体８が、入口開口５０Ａから流路部材５０内に吸い込まれる。特に、この排出口４Ｂは、粉体８の中央の最下層に位置しており、この部分の粉体８が吸い込まれ好適である。
【０１０２】
このようにして、粉体８の循環型の流動を起こすことにより、粉体８の内部に流動層を形成できる。
【０１０３】
粉体８内の循環型の流動により、エアロゾル生成装置３０１の長期間使用に際しても材料粒子Ｍの凝集を適切に低減できる。つまり、本実施の形態では、粉体８内の流動により、材料粒子Ｍの凝集体が擦れ合い、凝集体が解砕されるという効果がある。また、本実施の形態では、粉体８を落下位置から粉面８Ａに自重落下させているので、材料粒子Ｍの凝集体を、凝集体の自重落下の際の落下エネルギーにより解砕できるという効果がある。この場合、落下位置と粉面８Ａとの間の高さ方向の距離（粉体８の落差）は、落下位置における材料粒子Ｍの凝集体の位置エネルギーと材料粒子Ｍ間に働く凝集エネルギーとの間の比較から適宜設定すればよい。
【０１０４】
以上に述べた材料粒子Ｍの凝集体の解砕効果により、エアロゾル生成装置３０１によるエアロゾルＥの長期間に亘る安定的な生成（つまりエアロゾルＥ中の材料粒子Ｍの長期間に亘る濃度一定化）が可能になる。
（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３によるエアロゾル生成装置の構成例の要部を示した模式図である。
【０１０５】
本実施の形態のエアロゾル生成装置４０１によれば、実施の形態１のエアロゾル生成装置１０１の流路部材４０が、以下の如く改変されている。
【０１０６】
エアロゾル生成装置４０１の流路部材６０は、粉体８を移送させる粉体流路を構成するものであり、ここでは、樹脂製（例えばアクリル製）の円筒形の配管である。この流路部材６０は、図４に示すように、収容容器５の内部からその外部に水平方向に向かって突出する形態で略Ｕ字状に曲がっている。また、流路部材６０は、粉体収容室９の内壁面９Ａにおける粉面８Ａよりも上の箇所で、この内壁面９Ａと交差する上交差部６３を有する。また、流路部材６０の入口開口６０Ａは、粉体収容室９の内壁面９Ａにおける粉面８Ａよりも下の箇所で、この内壁面９Ａに形成されている。
【０１０７】
このため、流路部材６０の上交差部６３から流路部材６０の出口開口６０Ｂまでの部分は、粉体収容室９の内側において粉面８Ａよりも上方に配置されている。流路部材６０の入口開口６０Ａから流路部材６０の上交差部６３までの部分は、収容容器５の内部空間の外側に配置されている。
【０１０８】
このようにして、流路部材６０は、粉体８の粉面８Ａよりも下方に位置する入口開口６０Ａ、および、粉面８Ａよりも上方に位置する出口開口６０Ｂを有する。そして、流路部材６０の入口開口６０Ａから流路部材６０内に入った粉体８を、圧電振動子６１による粉体８の超音波搬送の作用により、重力に逆らって、流路部材６０の出口開口６０Ｂに向かう方向（上方向）に移送できる。また、本実施の形態では、流路部材６０の入口開口６０Ａは、図４に示すように、透孔部材４の上の直近に設けられており、これにより、粉面８Ａから離れた最下層付近の粉体８を流路部材６０の入口開口６０Ａから吸い込むことができる。
【０１０９】
なお、本実施の形態では、流路部材６０を伝播する定常波および進行波（超音波）を発生させる圧電振動子６１を、流路部材６０の出口開口６０Ｂの近傍に取り付けているが、実施の形態１で述べた内容と同様に、このような圧電振動子６１を流路部材６０の入口開口６０Ａの近傍に取り付けてもよい。また、流路部材６０の入口開口６０Ａの近傍および流路部材６０の出口開口６０Ｂの近傍のそれぞれに、各１個ずつ圧電振動子６１を取り付けてもよい。
【０１１０】
以上の構成により、流路部材６０の入口開口６０Ａから流路部材６０内に入った粉体８は、圧電振動子６１による粉体８の超音波搬送の作用により、重力に逆らって、流路部材６０の出口開口６０Ｂへ向かう方向に移送され、その落下位置（ここでは出口開口６０Ｂ）に到達する。粉体８は、その後、落下位置からの自重により粉面８Ａに落ちる。一方、粉体８は、流路部材６０の入口開口６０Ａから流路部材６０内に吸い込まれる。
【０１１１】
このようにして、粉体８の循環型の流動を起こすことにより、粉体８の内部に流動層を形成できる。
【０１１２】
粉体８内の循環型の流動により、エアロゾル生成装置４０１の長期間使用に際しても材料粒子Ｍの凝集を適切に低減できる。つまり、本実施の形態では、粉体８内の流動により、材料粒子Ｍの凝集体が擦れ合い、凝集体が解砕されるという効果がある。また、本実施の形態では、粉体８を落下位置から粉面８Ａに自重落下させているので、材料粒子Ｍの凝集体を、凝集体の自重落下の際の落下エネルギーにより解砕できるという効果がある。この場合、落下位置と粉面８Ａとの間の高さ方向の距離（粉体８の落差）は、落下位置における材料粒子Ｍの凝集体の位置エネルギーと材料粒子Ｍ間に働く凝集エネルギーとの間の比較から適宜設定すればよい。
【０１１３】
以上に述べた材料粒子Ｍの凝集体の解砕効果により、エアロゾル生成装置４０１によるエアロゾルＥの長期間に亘る安定的な生成（つまりエアロゾルＥ中の材料粒子Ｍの長期間に亘る濃度一定化）が可能になる。
【０１１４】
更に、本実施の形態では、流路部材６０の出口開口６０Ｂの水平位置は、その入口出口６０Ａの位置および粉体８の安息角との関係から、以下の如く設定されている。
【０１１５】
図５は、流路部材における出口開口の水平位置の設定法を説明する図である。
【０１１６】
まず、流路部材６０の入口開口６０Ａ（正確には入口開口６０Ａの下端）が粉体収容室９の内壁面９Ａにおいて対向する対向位置６４と、流路部材６０の出口開口６０Ｂの中心との間を結ぶ第１仮想直線６４Ａが、水平面に対してなす角を角度θ２とする。そして、この場合のなす角θ２が材料粒子Ｍの粉体８の安息角θ（ここでは、５０〜６０°）よりも大きくなるように、流路部材６０の出口開口６０Ｂを流路部材６０の入口開口６０Ａから離す方が好ましい。これにより、図４の細い２点鎖線で示したように、流路部材６０の入口開口６０Ａから充分に離れた位置から粉体８を粉面８Ａに落とすことができ、その結果、対向位置６４において安息角θが作る粉体８の壁を崩しながら、粉体８の広範囲な領域を流動化できるようになる。
【０１１７】
一方、流路部材６０の入口開口６０Ａの上端位置６５と、流路部材６０の出口開口６０Ｂの中心との間を結ぶ第２仮想直線６４Ｂが、水平面に対してなす角を角度θ１とする。この場合のなす角θ１が材料粒子Ｍの粉体８の安息角θよりも大きくなるように、流路部材６０の出口開口６０Ｂを、上述の場合とは逆に、流路部材６０の入口開口６０Ａに近づける方が好ましい。これにより、粉体８のエアロゾル化の進行に伴い粉体８の量が減少した場合、図５の太い２点鎖線で示したように、入口開口６０Ａにおいて安息角θが作る粉体８の壁により、粉体８が入口開口６０Ａにまで到達しないという状況を回避できるようになる。
【０１１８】
以上の２つの理由により、流路部材６０の出口開口６０Ｂの水平位置は、図５に示すように、対向位置６４から安息角θの方向に引いた線（図５の点線参照）よりも上方、かつ、上端位置６５から安息角θの方向に引いた線（図５の点線参照）より上方の領域に存在することが最適であると考えられる。
【０１１９】
なお、上述の粉体８の安息角θは、材料粒子Ｍの収容容器５への投入前に、ＪＩＳに準拠した適宜の安息角測定器により求めればよい。
（変形例１）
以下、実施の形態３のエアロゾル生成装置４０１の透孔部材４の構成を改変した変形例について説明する。
【０１２０】
図６は、実施の形態３における変形例１によるエアロゾル生成装置の構成例の要部を示した模式図である。
【０１２１】
図６に示すように、エアロゾル生成装置５０１の収容容器５の内部には、その内部空間を２つの室に仕切るように板状の透孔部材４Ｃが設けられている。収容容器５の内部空間のうち、透孔部材４Ｃで仕切られた上方の空間が材料粒子Ｍの粉体８を収容するための粉体収容室９として機能する。下方の空間がキャリアガスを粉体収容室９に導くためのキャリアガス導入室１０として機能する。
【０１２２】
透孔部材４Ｃは、多数の透孔（図示せず）を有し、透孔部材４Ｃの上に材料粒子Ｍの粉体８が収容されている。材料粒子Ｍの材料や粒子径は、実施の形態１で述べた内容と同じである。
【０１２３】
また、透孔部材４Ｃは、材料粒子Ｍの粉体８をその自重により流路部材６０の入口開口６０Ａに向けて移動させるように傾斜している。これにより、入口開口６０Ａから離れた位置にある粉体８を、粉体８の自重によって入口開口６０Ａに移動させることができる。
（変形例２）
図７は、実施の形態３における変形例２によるエアロゾル生成装置の構成例の要部を示した模式図である。
【０１２４】
本変形例のエアロゾル生成装置６０１によれば、実施の形態３のエアロゾル生成装置４０１の流路部材６０の設計と、実施の形態１のエアロゾル生成装置１０１の流路部材４０の設計との組合せに基づいて、エアロゾル生成装置６０１の流路部材７０が構成されている。
【０１２５】
本実施の形態では、流路部材７０の入口開口７０Ａは、実施の形態３のエアロゾル生成装置４０１によりも粉体８の中央寄りに位置しており好適である。また、実施の形態２（図３）の如く、透孔部材４Ａに排出口４Ｂを設ける必要がなく作り易さの点で有益である。
【０１２６】
エアロゾル生成装置６０１の流路部材７０は、粉体８を移送させる粉体流路を構成するものであり、ここでは、樹脂製（例えばアクリル製）の円筒形の配管である。
【０１２７】
流路部材７０は、図７に示すように、略Ｌ字状に曲がり、粉体収容室９内に収容された粉体８の内部に埋没している部分と、収容容器５の内部からその外部に水平方向に向かって突出する形態で略Ｕ字状に曲がっている部分とを有する。つまり、流路部材７０は、粉体収容室９の内壁面９Ａにおける粉面８Ａよりも下の箇所で、この内壁面９Ａと交差する下交差部７２を有する。また、流路部材７０は、粉体収容室９に内壁面９Ａにおける粉面８Ａよりも上の箇所で、この内壁面９Ａと交差する上交差部７３を有する。
【０１２８】
このため、流路部材７０の上交差部７３から流路部材７０の出口開口７０Ｂまでの部分は、粉体収容室９の内側において粉面８Ａよりも上方に配置されている。流路部材７０の下交差部７２から流路部材７０の入口開口７０Ａまでの部分は、粉体８内に埋没している。流路部材７０の下交差部７２から流路部材６０の上交差部７３までの部分は、収容容器５の内部空間の外側に配置されている。
【０１２９】
このようにして、流路部材７０は、粉体８の粉面８Ａよりも下方に位置する入口開口７０Ａ、および、粉面８Ａよりも上方に位置する出口開口７０Ｂを有する。そして、流路部材７０の入口開口７０Ａから流路部材７０内に入った粉体８を、圧電振動子７１による粉体８の超音波搬送の作用により、重力に逆らって、流路部材７０の出口開口７０Ｂに向かう方向（上方向）に移送できる。一方、粉体８は、流路部材７０の入口開口７０Ａから流路部材７０内に吸い込まれる。特に、流路部材７０の入口開口７０Ａが粉体収容室９内に収容された粉体８の内部の最下層付近に位置しているので、この部分から粉体８を吸い上げることができる。
（実施の形態４）
図８は、本発明の実施の形態４によるエアロゾル生成装置の構成例の要部を示した模式図である。図９は、図８のエアロゾル生成装置の粉体収容室内を上下方向から平面視した図である。但し、図９では、ジェットガス導入配管８１（後述）および循環流動機構の図示を省略している。
【０１３０】
本実施の形態のエアロゾル生成装置７０１によれば、実施の形態１のエアロゾル生成装置１０１に、以下のジェットミル８５が付加されている。
【０１３１】
エアロゾル生成装置７０１のジェットミル８５（ガス噴射手段）は、円筒状のジェットミル本体８０を備える。
【０１３２】
図８および図９に示すように、ガス噴射用の６個のジェットノズル（ガス噴射口）８３が、ジェットミル本体８０の周方向に等間隔にジェットミル本体８０に設けられている。また、このジェットノズル８３に高圧状態のガス（具体的には上述のキャリアガスと同じ種類のガス）を導くためのジェットガス導入配管８１が、ジェットノズル８３に連通している。
【０１３３】
上述の６個のジェットノズル８３は何れも、図９に示すように、そのガスの噴射方向が、ジェットミル本体８０の動径方向に対して同じ角度で時計回りの方向に傾いている。これにより、ジェットミル本体８０の内部に、ガスの旋回流を発生でき、その結果、円環状の噴射領域８６を形成できる。
【０１３４】
ここで、実施の形態１で述べた粉体８の落下位置（傘状板４２の端の位置）は、噴射領域８６との関係で設定されている。つまり、ジェットノズル８３は、流路部材４０の出口開口４０Ｂから傘状板４３を経て落下する粉体８の落下経路との関係で設定され、具体的には、この落下経路が、図９に示すように、噴射領域８６内の所定のポイントで交差するようになっている。このポイントは、噴射領域８６内であれば何処でもよいが、ジェットノズル８３のガス噴射方向の延長線上に存在することが好ましい。
【０１３５】
これにより、ジェットノズル８３から噴射される超高速のガスを、噴射領域８６において粉面８Ａへ落下途中の粉体８に当てて、材料粒子Ｍの凝集体同士の衝突、材料粒子Ｍ同士の衝突、または、材料粒子Ｍの凝集体と材料粒子Ｍ間との衝突によって、材料粒子Ｍの凝集体の解砕や材料粒子Ｍの破砕（つまり材料粒子Ｍのその破片への粉砕）がなされる。
【０１３６】
ジェットノズル８３から噴射されるガスの噴射圧を適切に弱めると、材料粒子Ｍの凝集体の解砕のみを実行できる。この場合、上述の噴射領域８６は、材料粒子Ｍの凝集体の解砕領域として機能する。また、ジェットノズル８３から噴射されるガスの噴射圧を適切に強めると、材料粒子Ｍの凝集体の解砕および材料粒子Ｍの破砕の両方を実行できる。この場合、上述の噴射領域８６は、材料粒子Ｍの凝集体の解砕領域および材料粒子Ｍの破砕領域として機能する。
【０１３７】
以上の構成により、流路部材４０の入口開口４０Ａから流路部材４０内に入った粉体８は、圧電振動子４１による粉体８の超音波搬送の作用により、重力に逆らって、流路部材４０の出口開口４０Ｂへ向かう方向に移送され、上述の落下位置に到達する。粉体８は、その後、この落下位置からの自重により粉面８Ａに落ちる。このとき、粉面８Ａへ落下途中の粉体８は、噴射領域８６において解砕または破砕される。粉面８Ａへの落下途中の粉体８が充分に微細になると、粉面８Ａに落ちることなく、キャリアガスによりエアロゾル化される。一方、粉面８Ａへの落下途中の粉体８の微細化が不充分な場合、粉体８は粉面８Ａに落ちる。
【０１３８】
このような粉体８の噴射領域８６における材料粒子Ｍの凝集体の解砕効果および材料粒子Ｍの破砕効果により、エアロゾル生成装置１０１によるエアロゾルＥの長期間に亘る安定的な生成（つまりエアロゾルＥ中の材料粒子Ｍの長期間に亘る濃度一定化）が可能になる。特に、本実施の形態では、材料粒子Ｍの凝集体の解砕に加え、材料粒子Ｍの破砕をも適切に行える。このため、本実施の形態のエアロゾル生成装置７０１は、上述の粉体８の循環型の流動との協働により、粉体８に溜まったエアロゾル化に適さない程度の粒子径の大きな材料粒子Ｍであってもエアロゾル化に適するように破砕でき、収容容器５を開放させて粉体８を外部に取り出すことなく、粉体８を使い切るまで連続的にエアロゾルＥを生成できる。
【０１３９】
更に、本実施の形態では、ジェットノズル８３から噴射されるガスの噴射圧および循環型の流動により循環される粉体８の量を調整することにより、エアロゾルＥ中の材料粒子Ｍの濃度を調整することができる。
【０１４０】
なお、ここでは、詳細な説明を省略するが、図１０に示すように、実施の形態２のエアロゾル生成装置３０１に、ジェットミル８５を付加してもよい。この場合のエアロゾル生成装置８０１は、上述の如く、粉体８の落下位置（ここでは流路部材５０の出口開口５０Ｂ）を噴射領域８６との関係で適切に設定することにより、以上に述べた効果と同じ効果を奏する。
（粉体８の移送手段についての変形例）
実施の形態１、２、３および４では、流路部材内の粉体８を、重力に逆らって、流路部材の入口開口から出口開口へ向かい方向に移送させる移送手段として、電歪効果を利用して超音波を発生する圧電振動子を例示した。しかし、このような移送手段は、圧電振動子に限らない。例えば、移送手段は、圧電振動子に代えて、超音波を発生する他の振動子（例えば、磁歪効果を利用した振動子）であってもよい。また、移送手段は、超音波搬送以外の粉体の搬送原理を用いたアクチュエータ（例えば、ダイアフラムポンプやスクリューフィーダ）であってもよい。また、後述のとおり（実施の形態５）、実施の形態１、２、３および４に記載のエアロゾル生成装置に、超音波搬送以外の他の移送手段（ダイアフラムポンプ、スクリューフィーダ、または、一軸偏心ポンプなど）を組み込んでもよい。
（収容容器にガスを供給するガス供給手段についての変形例）
実施の形態１、２、３および４では、収容容器５にキャリアガスを供給させるキャリアガス供給手段のガス供給配管として、収容容器５のキャリアガス導入室１０に連通するキャリアガス配管１５を例示した。しかし、このようなキャリアのガス供給配管は、収容容器５の粉体収容室９とガスボンベ１１との間を連通する連通配管であってもよい。例えば、本変形例のエアロゾル生成装置は、収容容器５のキャリアガス導入室１０に連通する上述のキャリアガス配管１５（図１参照）、および、ガスボンベ１１と収容容器５の粉体収容室９との間を連通する上述の連通配管の両方を備えてもよい。
【０１４１】
この連通配管は、具体的には、収容容器５の第１蓋部材２を貫通して粉体収容室９の内部を下方に延びている。そして、連通配管は、そのキャリアガスを吐出する先端開口が、粉面８Ａより下方の粉体８内であって、透孔部材よりも上方に位置している。また、連通配管の途中には、マスフローコントローラ（流量調整器）が設けられている。
【０１４２】
このようにして、ガスボンベ１１から排出される適量のガスが、上述の連通配管を介してキャリアガスとして収容容器５の粉体収容室９の粉体８内に供給される。なお、連通配管とキャリアガス配管１５とを連通する適宜の集合配管を使用することにより、一つのガスボンベ１１により、連通配管を流れるガスおよびキャリアガス配管１５を流れるガスの供給を賄うことができる。
（エアロゾル生成装置の収容容器についての変形例）
本実施の形態１、２、３および４では、収容容器５と噴射ノズル１９との間にエアロゾル配管１７を引き回して、このエアロゾル配管１７により両者を接続する構成を述べたが、これは飽くまで一例に過ぎない。この収容容器５は、様々な形態に改変できる。例えば、噴射ノズル１９と一体化した収容容器を、成膜チャンバ３０内に組み込んでもよい。この場合、成膜チャンバ３０内において、材料粒子Ｍの粉体８を収容するための粉体収容室として機能する部分やキャリアガス導入室として機能する部分が、エアロゾル生成装置の本体に相当する。
【実施例】
【０１４３】
図１１は、実施の形態１で述べた粉体の循環型の流動に基づいて発揮されるエアロゾル安定供給効果、および、実施の形態４で述べた粉体の循環型の流動と粉体へのジェットミルによるガス噴射との組合せに基づいて発揮されるエアロゾル安定供給効果を説明する図である。
【０１４４】
図１１の横軸には、エアロゾル生成装置によるエアロゾル生成開始時からの経過時間（ｈ）をとっている。図１１の縦軸には、エアロゾル生成装置により生成されたエアロゾルＥ中の材料粒子Ｍの濃度をとっている。この縦軸の数値は、実際には、基板２０（図１参照）の電位（−ｍＶ）であり、このような電位の変化が、材料粒子Ｍが基板２０に衝突する際に生じる電気エネルギーの多少を表すものと推定されることから、材料粒子Ｍの個数（濃度）に相関する値であると考えられる。
【０１４５】
図１１の実線で示されたプロファイル１２０は、粉体８の循環型の流動および粉体８へのジェットガス噴射の両方とも実行しなかった場合において、実測データのプロットをつないだ線である。これに対し、図１１の細い二点鎖線で示されたプロファイル１２１は、粉体８の循環型の流動のみを実行した場合に予想される傾向を表した線である。図１１の太い二点鎖線で示されたプロファイル１２２は、粉体８の循環型の流動および粉体８へのジェットミル８５によるガス噴射の両方を実行した場合に予想される傾向を表した線である。
【０１４６】
図１１に示すように、プロファイル１２１では、プロファイル１２０に比べて、エアロゾルＥ中の材料粒子Ｍが安定供給（つまり材料粒子Ｍの濃度が一定）となる時間を適切に延ばせると期待される。また、プロファイル１２２では、プロファイル１２１よりも更に、エアロゾルＥ中の材料粒子Ｍの濃度が安定供給（つまり材料粒子Ｍの濃度が一定）となる時間を適切かつ充分に延ばせると期待される。
（実施の形態５）
以上に述べたエアロゾル生成装置を、様々な種類の粉体８（材料粒子Ｍ）を移送可能に構成することが好ましいが、材料粒子Ｍの特性（例えば、凝集し易い材料粒子）によっては、粉体流路を形成する流路部材の内壁などに材料粒子Ｍが堆積する場合がある。材料粒子Ｍが流路部材の内壁に堆積すると、流路部材の粉体８による目詰まりによって、粉体８の移送量を一定に保つことが困難になり、最悪、粉体８を移送できなくなる。
【０１４７】
特に、粉体８の超音波搬送のみでは、粉体８を循環させる移送量を充分に確保できない場合、実施の形態１、２、３および４に記載のエアロゾル生成装置に、超音波搬送以外の他の移送手段（ダイアフラムポンプ、スクリューフィーダ、または、一軸偏心ポンプなど）を組み込むことがある。この場合、スクリューフィーダのスクリューのブレードなどにも材料粒子Ｍが堆積することになり、流路部材の粉体８による目詰まりの可能性が更に高くなる。例えば、特開平９−２５３４７６号公報には、スクリューフィータでの材料粒子の堆積の問題がすでに指摘されている。
【０１４８】
そこで、本実施形態のエアロゾル生成装置は、以上の不都合に適切に対処でき、様々な種類の粉体８（材料粒子Ｍ）を移送可能に構成されている。
【０１４９】
図１２は、本発明の実施の形態５によるエアロゾル生成装置の構成例の要部を示した模式図である。図１２のエアロゾル生成装置５０１Ａでは、図６のエアロゾル生成装置５０１の流路部材６０内に、スクリューフィーダのスクリュー９２を組み込んだ例が図示されている。
【０１５０】
スクリューフィーダのスクリュー９２は、多数のブレード、又は一の螺旋状のブレードを有する棒状に構成されており、駆動モータ９０の回転駆動力により、その軸周りに回転できる。スクリュー９２の回転数を変更すると、粉体８の移送量を適切に調整でき、粉体８を循環させる移送量を適切に確保できる。なお、流路部材６０の直線部分が、スクリュー９２のケーシング部に相当する。
【０１５１】
また、本実施形態のエアロゾル生成装置５０１Ａでは、図１２に示すように、流路部材６０の適所に所定の振動を与えることができる振動子９１が配されている。振動子９１の振動条件が適切に設定されると、流路部材６０内の粉体８の流動性を増すことができ、粉体８の流路部材６０の内壁などへの堆積を適切に防止できると考えられる。振動子９１の振動条件の具体的な設定法については後述する。
【０１５２】
制御装置３００Ａは、図１２に示すように、駆動装置６を用いて超音波搬送用の圧電振動子６１の出力を調整するとともに、駆動装置９６を用いて粉体堆積防止用の振動子９１の出力を調整している。また、制御装置３００Ａは、モータ駆動装置９７を用いて駆動モータ９０の出力を調整でき、これにより、スクリュー９２の回転数が制御されている。
【０１５３】
次に、本実施形態の特徴部である振動子９１の振動条件の設定法について説明する。ここでは、振動子９１の振動条件として、後述する振動子９１の振動による最大加速度が用いられている。
【０１５４】
図１３は、粉体堆積防止用の振動子の振動による最大加速度を求めるための振動試験機の概要を示した模式図である。
【０１５５】
図１３に示すように、振動試験機１５０は、エアロゾル生成装置５０１Ａにおいて使用されている粉体８（材料粒子Ｍ）が収容されたホッパー１５３と、ホッパー１５３から流下する際の粉体８を溜める受け皿１５２と、を備える。
【０１５６】
受け皿１５２は、適宜の重量測定器（図示せず）に支持されており、この重量測定器により、ホッパー１５３から鉛直方向に流下する際の粉体８の流量（単位時間当たりのグラム数）を測定できるように構成されている。
【０１５７】
また、ホッパー１５３は、図１３に示すように、円柱状の内部が形成された円管部（管部材）１５３Ａを備える。この円管部１５３Ａの断面積Ｓ１（ここでは、図１３のＩ−Ｉ断面図に示すように振動子１５１を取り付けた部分の断面積）は、ホッパー１５３の底から重力により粉体８を流出させる場合に、円管部１５３Ａにおける粉体８の閉塞作用により上方の粉体８の層が支えられ、粉体８の流出が止まる現象を起こすような大きさとなっている。
【０１５８】
ここで、上述の粉体８の閉塞については、図１３に示すように、円管部１５３Ａに振動子１５１を取り付け、円管部１５３Ａに一定レベル以上の振動を与えると、崩せることが一般的に知られている。
【０１５９】
図１４は、図１３の振動試験機を用いて得られる粉体の流量プロファイルの予測傾向を表した図（イメージ図）である。図１４の横軸は、振動子１５１の振動による最大加速度を表し、図１４の縦軸は、円管部１５３Ａを流下する粉体８の流量（単位時間当たりのグラム数）を表している。つまり、図１４には、振動子１５１の振動による最大加速度と粉体８の流量との間の相関関係に基づいた粉体８の流量プロファイル１４１の予測傾向が示されている。
【０１６０】
ところで、振動の変位（ｘ）、速度（ｖ）および加速度（Ｇ）は、例えば、正弦波振動の場合で例示すると、図１５に示すような関係にあり、振動加速度は、振動の変位（振幅）や振動数（周波数）により変化する。また、振動加速度の大きさの単位として、重力加速度Ｇ（９．８ｍ/ｓ２)を用いることが多い。本明細書では、振動子の振動による最大加速度とは、正弦波振動の場合、図１５に示すように、振動変位（ｘ）の片振幅の最大値Ｘｍａｘ（振動速度（ｖ）であれば、ゼロ値Ｖ０）に対応する加速度（Ｇ）の最大値Ａｍａｘを指すものとする。よって、振動子１５１用の駆動電源（図示せず）を用いて、振動子１５１の振動による振幅や周波数を変更（操作）すれば、振動子１５１の振動による最大加速度を適宜、変えることができる。
【０１６１】
上述の振動試験機１５０を用いた振動試験の結果、本件発明者は、円管部１５３Ａの断面積Ｓ１を流路部材６０の開口断面積Ｓ２（正確には、図１２のＩＩ−ＩＩ断面図に示すように、振動子９１を取り付けた部分の開口断面積）の１０％にすると、粉体８の閉塞が崩れて粉体８が円管部１５３Ａを流下する場合の振動子１５１の振動による最大加速度を把握することにより、粉体堆積防止用の振動子９１の振動による最大加速度が適切に求まることを見出した。
【０１６２】
そこで、まず、円管部１５３Ａの断面積Ｓ１を流路部材６０の開口断面積Ｓ２の１０％にして、図１４に示すような粉体８の流量プロファイル１４１を求める。すると、流路部材６０に取り付けられた振動子９１の振動による最大加速度の好適な範囲を、粉体８の流量プロファイル１４１の立ち上がり位置Ａに対応する最大加速度以上として特定できる。
【０１６３】
また、振動子９１の振動による最大加速度の更なる好適な範囲を、流量プロファイルの最大値Ｑｍａｘの半分となる流量プロファイル１４１の位置Ｂに対応する最大加速度以上として特定できる。
【０１６４】
但し、振動子９１の振動による最大加速度が大き過ぎると、様々な不都合（例えば、振動９１による構造体破損や振動エネルギーロス増大など）を生じることがあるので、振動子９１の振動による最大加速度は、流量プロファイル１４１の立ち上がり位置Ａに対応する最大加速度の２０倍以下であることが好ましく、更に、その１０倍以下であることがより好ましい。
【０１６５】
以上に述べたように、流路部材６０に取り付けられた振動子９１は、内部の断面積Ｓ１が流路部材６０の開口断面積Ｓ２の１０％である円管部１５３Ａに粉体８を収容した際に、この粉体８を流下させるに必要な大きさの円管部１５３Ａへの振動による最大加速度を流路部材６０に与えている。これにより、流路部材６０に取り付けられた振動子９１の振動条件の適切な設定がなされ、流路部材６０内の粉体８の流動性を増すことができ、ひいては、粉体８の流路部材６０の内壁などへの堆積を適切に防止できる。そして、このような状態が長期に亘り保たれることにより、流路部材６０の粉体８による目詰まりの懸念がなくなる。その結果、本実施形態のエアロゾル生成装置５０１Ａは、様々な種類の粉体８（材料粒子Ｍ）を適切に移送できる。
【０１６６】
なお、ここまで、エアロゾル生成装置５０１の流路部材６０に、粉体堆積防止用の振動子９１に配した例を述べた。しかしながら、本実施形態の粉体堆積防止技術は、これに限定されず、粉体を扱う様々な移送手段（ダイアフラムポンプ、スクリューフィーダ、または、一軸偏心ポンプなど）に適用できる。
【０１６７】
例えば、図１６には、スクリューフィーダのケーシング部９８に、上述の振動子９１と同じ類の振動子９１Ａを取り付けた例が示されている。これにより、スクリューフィーダのホッパー９５の内面、スクリュー９９の表面およびケーシング部９８の内壁などへの粉体の堆積を適切に防止できる。
【産業上の利用可能性】
【０１６８】
本発明のエアロゾル生成装置およびエアロゾル生成方法によれば、粉体収容室に収容された粉体の材料粒子の凝集を適切に低減して、エアロゾルを長期間に亘り安定的に生成できる。よって、本発明は、ＡＤ法を用いた成膜装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１６９】
【図１】本発明の実施の形態１によるエアロゾル生成装置を装備した成膜装置の構成例を示した模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１によるエアロゾル生成装置の構成例の要部を示した模式図である。
【図３】本発明の実施の形態２によるエアロゾル生成装置の構成例の要部を示した模式図である。
【図４】本発明の実施の形態３によるエアロゾル生成装置の構成例の要部を示した模式図である。
【図５】実施の形態３における流路部材の出口開口の水平位置の設定法を説明する図である。
【図６】実施の形態３における変形例１のエアロゾル生成装置の構成例の要部を示した模式図である。
【図７】実施の形態３における変形例２のエアロゾル生成装置の構成例の要部を示した模式図である。
【図８】本発明の実施の形態４によるエアロゾル生成装置の構成例の要部を示した模式図である。
【図９】図８のエアロゾル生成装置の粉体収容室内を上下方向から平面視した図である。
【図１０】本発明の実施の形態４によるエアロゾル生成装置の他の構成例の要部を示した模式図である。
【図１１】実施の形態１で述べた粉体の循環型の流動に基づいて発揮されるエアロゾル安定供給効果、および、実施の形態４で述べた粉体の循環型の流動と粉体へのジェットミルによるガス噴射との組合せに基づいて発揮されるエアロゾル安定供給効果を説明する図である。
【図１２】本発明の実施の形態５によるエアロゾル生成装置の構成例の要部を示した模式図である。
【図１３】粉体堆積防止用の振動子の振動による最大加速度を求めるための振動試験機の概要を示した模式図である。
【図１４】図１３の振動試験機を用いて得られる粉体の流量プロファイルの予測傾向を表した図である。
【図１５】正弦波振動の場合における振動の変位（ｘ）、速度（ｖ）および加速度（Ｇ）の関係を示した図である。
【図１６】粉体堆積防止用の振動子が取り付けられたスクリューフィータの構成例を示した模式図である。
【符号の説明】
【０１７０】
１ 収容容器の壁部
２ 第１蓋部材
３ 第２蓋部材
４ 透孔部材
５ 収容容器
６ 駆動装置
８ 粉体
９ 粉体収容室
１０ キャリアガス導入室
１１ ガスボンベ
１２ 流量調整器
１５ キャリアガス配管
１７ エアロゾル配管
１９ 噴射ノズル
２０ 基板
２１ 基板ホルダ
２２ 基板ホルダ駆動機構
３０ 成膜チャンバ
３１ 第１真空ポンプ
３２ 第２真空ポンプ
４１、５１、６１、７１ 超音波搬送用の圧電振動子
９１ 粉体堆積防止用の振動子
１００ エアロゾル生成機構
１０１ ３０１、４０１、５０１、５０１Ａ、６０１、７０１、８０１ エアロゾル生成装置
２００ 成膜機構
３００、３００Ａ 制御装置
４００ 成膜装置
Ｅ エアロゾル
【技術分野】
【０００１】
本発明はエアロゾル生成装置およびエアロゾル生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エアロゾルデポジション法（以下、「ＡＤ法」という）は、キャリアガスとの混合によりエアロゾル化された材料粒子を成膜チャンバ内の減圧空間に導き、成膜チャンバの内圧とノズルの内圧との間の差圧に基づいてノズル内から材料粒子を基板に向けて高速噴射させ、これにより、基板上に材料粒子の被膜を形成させる技術である。このようなＡＤ法では、材料粒子の粒子径などを調整して適切な成膜条件を選ぶと、材料粒子の緻密な被膜が常温において高速に形成できる。
【０００３】
ところで、ＡＤ法を用いた成膜装置には、予め準備された粉体中の材料粒子をキャリアガスに混合分散させてエアロゾル化できるエアロゾル生成装置が標準装備されている。
【０００４】
このエアロゾル生成装置については、当該装置の長期間使用により、材料粒子が凝集するという粒径増大化が、従来から問題視されている。材料粒子同士が凝集して固まった材料粒子の凝集塊（以下、「材料粒子の凝集体」と略す）は、エアロゾル生成装置の粉体の下方部分に溜まり易い。このため、粉体には下方に行くほど材料粒子の凝集体の粒子径が大きくなるという粒度分布が生じ、粉体の下層の材料粒子がキャリアガス中に分散され難くなる。また、材料粒子の凝集体により、エアロゾル生成装置内の粉体全体の、キャリアガスによる適切な撹拌作用や流動化が阻害され、材料粒子の凝集が更に助長される。一方、キャリアガスのガス流量の多少は、基板への材料粒子の被膜特性に重大な影響を及ぼすので、キャリアガスの流量調整によって、粉体の撹拌状態や流動状態を変更して、材料粒子の凝集を抑制するには自ずと限界がある。
【０００５】
最終的には、粉体の下方部分の材料粒子はエアロゾル化できなくなって、エアロゾル生成装置によるエアロゾルの長期間の安定的な生成に支障をきたす。つまり、従来のエアロゾル生成装置では、エアロゾル中の材料粒子の濃度を長期間に亘り一定に保つことが極めて困難である。そして、このことが、ＡＤ法を用いた成膜装置の実用化（工業化）に向けた重大な障害になっていた。
【０００６】
上述の問題に対しては、エアロゾル生成容器に微小な振動などを与える駆動手段を備えた従来の成膜装置がある（特許文献１や特許文献２参照）。例えば、特許文献１に記載のエアロゾル生成装置によれば、エアロゾルが生成されるエアロゾル生成容器に、微小な振動とともに所定の運動を与えることができるので、材料粒子の凝集体が容器の一部に偏在して留まることがなくなり、安定的にエアロゾルを生成することができるとされている。
【特許文献１】特開２００４−１１３９３１号公報
【特許文献２】特開２００４−３３９５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述の従来の成膜装置の如く、エアロゾル生成容器に振動や運動を与えると、この容器の壁部などへの材料粒子の固着が進む場合があり、却って、エアロゾルの安定的な生成が阻害されることがある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、粉体収容室に収容された材料粒子の凝集を適切に低減して、エアロゾルを長期間に亘り安定的に生成できるエアロゾル生成装置およびエアロゾル生成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は、材料粒子をキャリアガスに分散させることによりエアロゾルを生成するエアロゾル生成装置であって、材料粒子の粉体を収容するための粉体収容室を有する本体と、前記本体の外部から前記粉体収容室に前記キャリアガスを供給するためのキャリアガス供給手段と、前記粉体収容室室内において開口する入口開口と出口開口とを有するとともに、入口開口が出口開口よりも鉛直方向において下方に位置する粉体流路と、前記粉体流路内の前記粉体を、前記粉体流路の前記入口開口から前記出口開口へ向かう方向に移送する移送手段と、を備えたエアロゾル生成装置を提供する。
【００１０】
これにより、粉体の循環型の流動が起こり、粉体の内部に流動層を形成できる。この粉体内の循環型の流動により、エアロゾル生成装置の長期間使用に際しても材料粒子の凝集を適切に低減できる。例えば、上述の粉体内の流動により、材料粒子の凝集体が擦れ合い、凝集体が解砕されるという効果がある。また、粉体を落下位置から粉面に自重落下させると、材料粒子の凝集体を、凝集体の自重落下の際の落下エネルギーにより解砕できるという効果もある。
【００１１】
そして、以上に述べた材料粒子の凝集体の解砕効果により、エアロゾル生成装置によるエアロゾルの長期間に亘る安定的な生成が可能になる。
【００１２】
なお、本発明においては、粉体流路の入口開口が粉体の粉面よりも下方に位置し、出口開口が粉体の粉面よりも上方に位置ことが望ましい。
【００１３】
前記移送手段は、例えば、前記粉体流路を形成する流路部材を振動させる振動子を有し、前記振動子で前記流路部材を振動させることにより、前記粉体流路内の前記粉体を移送するようなものであってもよい。
【００１４】
以上の構成により、流路部材の入口開口から流路部材内に入った粉体は、振動子による粉体の超音波搬送の作用により、重力に逆らって、流路部材の出口開口へ向かう方向に適切に移送される。
【００１５】
なお、ここで、前記流路部材における、前記入口開口の近傍部分と前記出口開口の近傍部分とのいずれか一方に、又は、その両方に、前記振動子を取り付けてもよいが、前記流路部材における、前記入口開口の近傍部分と前記出口開口の近傍部分とのうちの、前記出口開口の近傍部分にのみ前記振動子を取り付ける方が好ましい。前記出口開口の近傍部分にのみ前記振動子を取り付けると、粉体を効率的（スムーズ）に搬送できると考えられる。
【００１６】
また、前記本体は、前記粉体収容室の下方にキャリアガス導入室を有し、これらの室が複数の透孔が形成された透孔部材によって仕切られており、前記キャリアガス供給手段が、キャリアガスを吐出する吐出開口を有し、前記吐出開口が前記キャリアガス導入室に連通してもよい。
【００１７】
これにより、キャリアガス導入室から透孔部材を経て粉体収容室に導かれるキャリアガスが略一様な流れとなり、粉体収容室内に入ることができる。
【００１８】
前記粉体流路が、管状部材により形成されており、前記入口開口が前記粉体収容室内に収容された粉体の層の内部に位置していてもよい。
【００１９】
例えば、前記管状部材は、その中心軸が略鉛直方向に延びる直管状の管状部材であり、前記管状部材が、前記粉体収容室の前記粉面高さにおける水平断面をその略中央部において貫通してもよい。
【００２０】
このように、流路部材の入口開口は粉体収容室内に収容された粉体の中央の内部に位置しているので、この部分から粉体を吸い上げることができる。流路部材は、直管状になっており、強力な粉体の吸い上げ力を発揮でき好適である。
【００２１】
また、前記透孔部材が、排出口を有する漏斗状の透孔部材であってもよく、この場合、前記粉体流路の前記入口開口が前記漏斗状の透孔部材の排出口に接続され、前記粉体流路の前記出口開口が前記粉体収容室の内側に配されてもよい。
【００２２】
また、前記粉体流路の前記入口開口が前記粉体収容室の前記内壁面に形成され、前記粉体流路の前記出口開口は、前記粉体収容室の内側に配されてもよい。
【００２３】
そして、この場合、前記粉体収容室の内壁面において前記入口開口が対向する位置と、前記出口開口とを結ぶ直線が、水平面に対してなす角が、前記材料粒子の粉体の安息角よりも大きい方が好ましい。
【００２４】
これにより、流路部材の入口開口から充分に離れた位置から粉体を粉面に戻すことができ、その結果、上述の対向する位置において安息角が作る粉体の壁を崩しながら、粉体の広範囲な領域を流動化できるようになる。
【００２５】
また、前記入口開口と前記出口開口とを結ぶ直線が、水平面に対してなす角が、前記材料粒子の粉体の安息角よりも大きい方が好ましい。
【００２６】
これにより、粉体のエアロゾル化の進行に伴い粉体の量が減少した場合であっても、入口開口において安息角が作る粉体の壁により、粉体が入口開口にまで到達しないという状況を回避できるようになる。
【００２７】
また、前記透孔部材が、板状に構成され、前記材料粒子の粉体をその自重により前記入口開口に向けて移動させるように傾斜してもよい。
【００２８】
これにより、入口開口から離れた位置にある粉体を、粉体の自重によって強制的に入口開口に移動させることができる。
【００２９】
また、前記粉体流路の前記出口開口から前記粉面に落下する粉体に向けてキャリアガスを噴射するガス噴射手段を更に備えてもよい。
【００３０】
なお、この場合、前記粉体流路の前記出口開口から前記粉面に落下する粉体の落下経路が、前記ガス噴射手段の噴射領域と交差するように、前記ガス噴射手段の噴射口を前記粉体収容室内に配置させてもよい。
【００３１】
これにより、粉面へ落下途中の粉体は、ガス噴射手段の噴射領域において解砕または破砕される。そして、粉面への落下途中の粉体が充分に微細になると、粉面に落ちることなく、キャリアガスによりエアロゾル化される。
【００３２】
特に、材料粒子の凝集体の解砕に加え、材料粒子の破砕をも適切に行えるので、エアロゾル生成装置は、上述の粉体の循環型の流動との協働により、粉体に溜まったエアロゾル化に適さない程度の粒子径の大きな材料粒子であってもエアロゾル化に適するように破砕でき、その結果、収容容器を開放させて粉体を外部に取り出すことなく、粉体を使い切るまで連続的にエアロゾルを生成できる。
【００３３】
また、本発明は、材料粒子をキャリアガスに分散させることによりエアロゾルを生成するエアロゾル生成方法であって、前記材料粒子の粉体を粉体収容室に収容する粉体収容工程と、前記粉体収容室内に前記キャリアガスを供給するキャリアガス供給工程と、前記粉体収容室に収容された前記粉体の粉面よりも下方にある粉体を、前記粉面よりも上方の落下位置にまで移送する移送工程と、前記落下位置にまで移送された粉体を前記粉面に落下させる落下工程と、を含む、エアロゾル生成方法を提供する。
【００３４】
これにより、粉体の循環型の流動が起こり、粉体の内部に流動層を形成できる。この粉体内の循環型の流動により、粉体収容室の材料粒子の凝集を適切に低減できる。例えば、上述の粉体内の流動により、材料粒子の凝集体が擦れ合い、凝集体が解砕されるという効果がある。また、粉体を落下位置から粉面に自重落下させると、材料粒子の凝集体を、凝集体の自重落下の際の落下エネルギーにより解砕できるという効果もある。
【００３５】
そして、以上に述べた材料粒子の凝集体の解砕効果により、粉体収容室におけるエアロゾルの長期間に亘る安定的な生成が可能になる。
【００３６】
また、前記移送工程において、前記粉体収容室に収容された前記粉体の粉面よりも下方に入口開口を有し、前記粉面よりも上方に出口開口を有する粉体流路を形成する流路部材を、振動子で振動させることにより、前記粉面より下方にある粉体を、前記粉体流路を介して前記落下位置まで移送してもよい。
【００３７】
これにより、流路部材の入口開口から流路部材内に入った粉体は、振動子による粉体の超音波搬送の作用により、重力に逆らって、流路部材の出口開口へ向かう方向に適切に移送される。
【００３８】
また、前記落下位置から前記粉面に落下する粉体に向けて、ガス噴射手段からキャリアガスを噴射するガス噴射工程をさらに含んでもよい。
【００３９】
これにより、粉面へ落下途中の粉体は、ガス噴射手段から噴射されたキャリアガスにより、解砕または破砕される。そして、粉面への落下途中の粉体が充分に微細になると、粉面に落ちることなく、キャリアガスによりエアロゾル化される。
【００４０】
特に、材料粒子の凝集体の解砕に加え、材料粒子の破砕をも適切に行えるので、上述の粉体の循環型の流動との協働により、粉体に溜まったエアロゾル化に適さない程度の粒子径の大きな材料粒子であってもエアロゾル化に適するように破砕でき、その結果、収容容器を開放させて粉体を外部に取り出すことなく、粉体を使い切るまで連続的にエアロゾルを生成できる。
【００４１】
また、円柱状の内部の断面積が前記粉体流路を形成する流路部材の開口断面積の１０％である管部材に前記粉体を収容した際に、前記粉体を流下させるに必要な大きさの前記管部材への振動による最大加速度を前記流路部材に与えることができる振動子を備えてもよい。
【００４２】
これにより、流路部材に取り付けられた振動子の振動条件の適切な設定がなされ、流路部材内の粉体の流動性を増すことができ、ひいては、粉体の流路部材の内壁などへの堆積を適切に防止できる。
【００４３】
前記振動子の振動による最大加速度を、前記最大加速度と前記管部材を流れる前記粉体の流量との間の相関関係に基づいた前記粉体の流量プロファイルの立ち上がり位置に対応する前記最大加速度以上に設定してもよい。
【００４４】
また、前記振動子の振動による最大加速度を、前記流量プロファイルの最大値の半分となる前記流量プロファイルの位置に対応する前記最大加速度以上に設定してもよい。
【００４５】
また、前記振動子の振動による最大加速度を、前記流量プロファイルの立ち上がり位置に対応する前記最大加速度の２０倍以下に設定してもよい。
【発明の効果】
【００４６】
本発明のエアロゾル生成装置およびエアロゾル生成方法によれば、粉体収容室に収容された材料粒子の凝集を適切に低減して、エアロゾルを長期間に亘り安定的に生成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一または相当部分には同一符号を付し、各実施の形態やそれらの変形例において重複する内容は、適宜、省略乃至略説する。
【００４８】
また、以下の説明の便宜上、必要に応じて、重力の作用する方向を「下方向」といい、その反対方向を「上方向」という。また、必要に応じて、このような上下方向を「鉛直方向」と言い換え、この方向に直交する方向を「水平方向」という。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１によるエアロゾル生成装置を装備した成膜装置の構成例を示した模式図である。なお、図１（以下の実施の形態１、２、３および４においても同じ）では、収容容器５の内部の様子が図示されている。また、図１では、成膜チャンバ３０の内部の様子も図示されている。
【００４９】
ＡＤ法に用いた成膜装置４００は、図１に示すように、粉体８中の材料粒子Ｍとキャリアガスとを混合してエアロゾルＥを生成するエアロゾル生成機構１００と、エアロゾル生成機構１００で生成されたエアロゾルＥを基板２０に向けて噴射して成膜する成膜機構２００と、エアロゾル生成機構１００および成膜機構２００の動作を制御する制御装置３００とを備える。
【００５０】
まず、成膜装置４００のエアロゾル生成機構１００について説明する。
【００５１】
エアロゾル生成機構１００は、図１に示すように、エアロゾル生成装置１０１と、ガスボンベ１１（ガス供給源）と、流量調整器１２と、を備える。
【００５２】
エアロゾル生成装置１０１は、その本体に相当する収容容器５と、収容容器５内に配置された粉体８の循環流動機構とを備え、収容容器５は、鉛直方向に中心軸を有する円筒状の壁部１と、収容容器５の内部空間を塞ぐ円盤状の第１および第２蓋部材２、３とを備えるが、収容容器５内の詳細な構成については後述する。
【００５３】
ガスボンベ１１は、エアロゾル生成装置１０１の内部への供給用キャリアガスを充填している。エアロゾル生成装置１０１に供給されるキャリアガスとして、ヘリウムガス、アルゴンガスなどの不活性ガスや、空気、酸素ガス、窒素ガスなどを使用することができる。
【００５４】
収容容器５の壁部１には、収容容器５のキャリアガス導入室１０（後述）の内部に連通するキャリアガス配管１５（図２参照）が設けられている。また、第１蓋部材２には、エアロゾル生成装置１０１の粉体収容室９（後述）の内部に連通するエアロゾル配管１７が設けられている。
【００５５】
エアロゾル生成装置１０１のキャリアガス配管１５は、キャリアガスを吐出する先端開口１５Ａ（吐出開口；図２参照）を有し、この先端開口１５Ａがキャリアガス導入室１０と連通するようになっている。キャリアガス配管１５の基端開口（図示せず）は、ガスボンベ１１のガス出口（図示せず）と連通している。また、キャリアガス配管１５の途中には、上述の流量調整器１２が設けられている。流量調整器１２により、ガスボンベ１１からキャリアガス導入室１０へのガス供給量を調整できる。この流量調整器１２として、ここでは、マスフローコントローラを使用している。
【００５６】
以上説明したガスボンベ１１、流量調整器１２及びキャリアガス配管１５によって、収容容器５のキャリアガス導入室１０にキャリアガスを供給するキャリアガス供給手段が構成される。
【００５７】
次に、成膜装置４００の成膜機構２００について説明する。
【００５８】
成膜機構２００は、図１に示すように、成膜チャンバ３０と、成膜チャンバ３０の内部を排気する第１および第２真空ポンプ３１、３２とを備える。
【００５９】
成膜チャンバ３０の側壁部に、第１および第２真空ポンプ３１、３２が設けられている。これらの第１および第２真空ポンプ３１、３２により、成膜チャンバ３０は内部が、適宜の真空度（例えば、１ｋＰａ程度）に減圧される。第１真空ポンプ３１は、公知の機械式のブースターポンプであり、第２真空ポンプ３２は、公知の機械式のロータリーポンプである。但し、これらの真空ポンプとして、他の種類の真空ポンプを使用してもよい。これらの真空ポンプによって、成膜チャンバ３０内を１ｋＰａ程度にまで減圧することができることが望ましい。
【００６０】
また、上述のエアロゾル配管１７は、成膜チャンバ３０の底壁部を貫通して成膜チャンバ３０の内部を上方に延び、エアロゾルＥの噴射用の噴射ノズル１９の内部と連通している。なお、噴射ノズル１９の噴射部１９Ａは、その先端開口（エアロゾル出口；図示せず）がスリット状に形成され、その内壁の一部が先端開口に向かうにつれて狭くなるように（テーパ状に）形成されている。これにより、エアロゾルＥは、噴射部１９Ａ内で適切に加速される。
【００６１】
また、成膜チャンバ３０の内部に、噴射ノズル１９（正確には、噴射部１９Ａの先端開口）と対向するように基板ホルダ２１が設けられている。基板ホルダ２１は、ホルダ部２１Ａおよび支持部２１Ｂを有する。基板ホルダ２１のホルダ部２１Ａは、基板２０を保持することができる。基板ホルダ２１の支持部２１Ｂは、基板ホルダ駆動機構２２と連結され、これにより、基板ホルダ駆動機構２２は、基板ホルダ２１に対し水平方向の駆動力を与えることができる。このため、基板ホルダ２１に保持された基板２０は、噴射ノズル１９（正確には、噴射部１９Ａの先端開口）に対して相対的に移動することができる。なお、噴射ノズル１９と基板２０との間にマスク部材（図示せず）を設置して、基板２０上の被膜を、任意の位置や任意の形状に形成できるようにしてもよい。基板２０の例として、例えば、金属基板、シリコン基板（半導体基板）、または、樹脂基板がある。
【００６２】
次に、成膜装置４００の制御装置３００について説明する。
【００６３】
制御装置３００は、マイコン等のコンピュータによって構成されており、ＣＰＵからなる演算処理部、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリからなる記憶部、表示モニタなどの出力部、および、キーボードなどの操作入力部を有する（いずれも図示せず）。演算処理部は、記憶部に格納された所定の制御プログラムを読み出し、この制御プラグラムに基づいて成膜装置４００に関する各種の制御を行う。
【００６４】
制御装置３００は、流量調整器１２を用いて、エアロゾル生成装置１０１に供給されるガスの流量を調整することにより、エアロゾル生成装置１０１内で生成されるエアロゾルＥ中の材料粒子Ｍの濃度やエアロゾルＥの流量を制御できる。例えば、制御装置３００は、適宜の検知器（図示せず）によるエアロゾルＥ中の材料粒子Ｍの濃度検知に基づいて、材料粒子Ｍの濃度が所望の濃度になるように、操作量としてのガスの流量を調整することができる。
【００６５】
また、制御装置３００は、駆動装置６（後述）を用いて圧電振動子４１（後述）の出力を調整できる。これにより、制御装置３００は、粉体収容室９に収容された粉体８の循環型流動の動作（例えば循環される粉体８の量）を制御できる。この粉体８の循環型流動の具体的な内容については、後述する。
【００６６】
また、制御装置３００は、適宜の真空計（図示せず）により成膜チャンバ３０内の真空度を検知して、この検知真空度に基づいて成膜チャンバ３０内を所望の真空状態に保つように、第１および第２真空ポンプ３１、３２の排気バルブ（図示せず）の開度をフィードバック制御する。
【００６７】
また、制御装置３００は、基板２０の所望の領域に所望の厚みの成膜がなされるよう基板ホルダ駆動機構２２を制御する。
【００６８】
本明細書において、制御装置とは、単独の制御装置だけでなく、複数の制御装置が協働して成膜装置の制御を実行する制御装置群をも意味する。このため、制御装置は、単独の制御装置から構成される必要はなく、複数の制御装置が分散配置され、それらが協働して成膜装置を制御するように構成されていてもよい。
【００６９】
次に、本実施の形態のエアロゾル生成装置１０１について、図２を参照しながら詳しく説明する。
【００７０】
図２は、本発明の実施の形態１によるエアロゾル生成装置の構成例の要部を示した模式図である。
【００７１】
上述の収容容器５の内部には、その内部空間を２つの室に仕切るように板状の透孔部材４が設けられている。収容容器５の内部空間のうち、透孔部材４で仕切られた上方の空間が材料粒子Ｍの粉体８を収容するための粉体収容室９として機能する。下方の空間がキャリアガスを粉体収容室９に導くためのキャリアガス導入室１０として機能する。
【００７２】
透孔部材４は、多数の透孔（図示せず）を有し、透孔部材４の上には材料粒子Ｍの粉体８が堆積された状態で収容されている。本明細書において、透孔とは、板状の部材を厚み方向に貫通する孔を意味し、これには、パンチメタルの微小なパンチング孔やマイクロシーブの微細なふるい目も含まれる。材料粒子Ｍとしては、ＡＤ法に使用できる材料であればよい。例えば、圧電材料であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）や、アルミナなどの無機粉末、樹脂などの有機粉末を使用することができる。材料粒子Ｍの粒子径としては、ＡＤ法による成膜プロセスに使用可能な粒子径であればよい。例えば、この材料粒子Ｍは、数百ｎｍ〜数十μｍの範囲の微粉末であってもよい。
【００７３】
このようにして、キャリアガス配管１５から排出されたキャリアガスは、キャリアガス導入室１０から透孔部材４の透孔を通って材料粒子Ｍの粉体８に入る。これにより、材料粒子Ｍが、粉体８から吹き上がり、キャリアガスに分散されて、エアロゾル化される。このとき、キャリアガスは、多数の材料粒子Ｍからなる粉体８を、恰も液体の如く流動できる状態（流動化）にさせる。つまり、このキャリアガスは、材料粒子Ｍを運んでエアロゾルＥを生成する機能の他、粉体収容室９内で粉体８を流動させる流動ガスとしての機能を備えている。但し、上述のとおり、キャリアガスのガス流量の多少は、基板２０への材料粒子Ｍの被膜特性に重大な影響を及ぼすので、キャリアガスの流量調整によって粉体の撹拌状態や流動状態を変更して、材料粒子Ｍの凝集を抑制するには自ずと限界がある。
【００７４】
なお、本明細書において、このように液体の如く振舞う粉体８の層を流動層といい、粉体収容室９に堆積された粉体８の層の表面（最上面）のことを「粉面８Ａ」という。
【００７５】
次に、エアロゾル生成装置１０１において、粉体８の循環型の流動を起こす循環流動機構について説明する。
【００７６】
本実施の形態の循環流動機構は、粉体収容室９の内部に配置された直管状の流路部材４０（管状部材）と、流路部材４０に超音波振動を与える圧電振動子４１（移送手段）と、圧電振動子４１に駆動電力としての交流電力を供給する駆動装置６と、を備える。
【００７７】
流路部材４０は、粉体８を移送させる粉体流路を構成するものであり、ここでは、樹脂製（例えばアクリル製）の円筒形の配管である。この流路部材４０の中心軸は、図２に示すように、鉛直方向に延びている。また、流路部材４０は、粉体８の粉面８Ａの高さの位置における水平仮想断面をその中心部において貫通し、透孔部材４の近傍にまで奥深く延びている。つまり、流路部材４０の入口開口４０Ａが粉体収容室９内に収容された粉体８の中央の最下層付近に位置し、出口開口４０Ｂが粉面８Ａよりも上方に位置している。
【００７８】
このように、入口開口４０Ａは粉体８の粉面８Ａよりも下方に位置し、出口開口４０Ｂが粉面８Ａよりも上方に位置することになるが、圧電振動子４１による粉体８の超音波搬送（後述）の作用により、重力に逆らって、流路部材４０の入口開口４０Ａから流路部材４０内に入った粉体８を、流路部材４０の出口開口４０Ｂに向かう方向（上方向）に移送することができる。これにより、粉体８の堆積層の内部にある粉体８を粉面８Ａ上まで搬送することができる。このような重力に逆らった循環搬送を行うには、入口開口４０Ａの位置を出口開口４０Ｂの位置よりも鉛直方向において下方に設定する必要があり、加えて、粉面８Ａの鉛直方向における位置が入口開口４０Ａと出口開口４０Ｂの間となるように、粉体収容室９内に充填される粉体８の充填量を決める必要がある。したがって、流路部材４０は、入口開口４０Ａと出口開口４０Ｂとが鉛直方向においてある程度離れて位置することが望ましい。流路部材４０内の粉体８の超音波搬送は、圧電振動子４１により流路部材４０に発生する定常波および進行波の２つの波を利用してなされている。つまり、流路部材４０の壁面近傍の定常波により流路部材４０内に空気の疎密（空気の圧力差）が形成される。これにより、空気の疎な位置に粉体８（材料粒子Ｍ）がトラップされ、流路部材４０の壁部から離れて浮揚される。この状態で、流路部材４０上に進行波が生じると、定常波と進行波からなる合成波が発生し、流路部材４０内の粉体８を上方向に非接触浮揚状態で搬送させることができる。なお、圧電振動子４１により流路部材４０に発生させる定常波の周波数例は、４００ｋＮｚであり、その進行波の周波数例は、定常波の周波数を基準とし粉体流速に応じて調整される。駆動電力は例えば４Ｗである。
【００７９】
但し、このような超音波搬送の原理自体は、公知であり、ここでは、より詳細な説明は省く。
【００８０】
本実施の形態では、流路部材４０を伝播する定常波および進行波（超音波）を発生させる圧電振動子４１を、流路部材４０の出口開口４０Ｂの近傍に取り付けているが、これに限らず、このような圧電振動子４１を流路部材４０の入口開口４０Ａの近傍に取り付けてもよい。但し、本実施の形態の如く、圧電振動子４１を、流路部材４０の出口開口４０Ｂの近傍に取り付ける方が、粉体８を効率的（スムーズ）に超音波搬送できると考えられる。
【００８１】
また、流路部材４０の入口開口４０Ａの近傍および流路部材４０の出口開口４０Ｂの近傍のそれぞれに、各１個ずつ圧電振動子４１を取り付けてもよい。この場合、一方の圧電振動子４１により、流路部材４０に定常波が伝播され、他方の圧電振動子４１により、流路部材４０に進行波が伝播されることになる。
【００８２】
また、流路部材４０の上端の出口開口４０Ｂの周囲には、環状の傘状板４２が配置されている。この傘状板４２は、流路部材４０の出口開口４０Ｂから流出した粉体８を、その適切な落下位置（具体的には傘状板４２の端の位置）から粉面８Ａに自重落下させる部材であるが、この落下位置の設定法については、後述（実施の形態４）のジェットミル８０との関係で説明する。
【００８３】
次に、本実施の形態のエアロゾル生成装置１０１を装備した成膜装置４００の動作例について図１および図２を参照しながら説明する。
【００８４】
まず、成膜チャンバ３０内の基板ホルダ２１に基板２０をセットし、収容容器５の粉体収容室９の内部に（正確には透孔部材４上）材料粒子Ｍの粉体８を収容する。
【００８５】
次に、ガスボンベ１１からキャリアガス配管１５を介して粉体収容室９内にガスが供給される。キャリアガス配管１５から排出されたキャリアガスは、一旦、収容容器５のキャリアガス導入室１０に導かれる。これにより、キャリアガスの管内流れの流速分布の影響が緩和され、キャリアガス導入室１０から透孔部材４を経て粉体収容室９に導かれるキャリアガスは略一様な流れとなり、粉体収容室９内に入ることができる。このようにして、キャリアガスが、粉体８中の材料粒子Ｍを吹き上げ、吹き上げられた材料粒子Ｍがキャリアガスに分散し混合することにより、粉体収容室９内にエアロゾルＥが生成される。このとき、制御装置３００は、流量調整器１２を用いて収容容器５（キャリアガス導入室１０）に供給されるガスの流量を調整し、これにより、粉体収容室９内で生成されるエアロゾルＥ中の材料粒子Ｍの濃度やエアロゾルＥの流量を制御している。
【００８６】
また、制御装置３００は、駆動装置６を用いて圧電振動子４１に印加する交流電圧を調整する。この圧電振動子４１により、流路部材４０に超音波（定常波および進行波）振動が発生し、流路部材４０内の粉体８が、重力に逆らって超音波搬送される。このため、流路部材４０内の粉体８を、流路部材４０の入口開口４０Ａからその出口開口４０Ｂへ向かう方向に移送できる。そして、最終的に、流路部材４０内の粉体８は、その粉面８Ａよりも上方の落下位置（ここでは、上述の傘状板４２の端の位置）に移送される。その後、粉体８は、落下位置から自重により粉面８Ａに落ちる。以上の粉体８の移送動作が連続的になされ、粉体８内に循環型の流動が起こる。
【００８７】
一方、第１および第２ポンプ３１、３２の真空引きによって、成膜チャンバ３０内が減圧状態になっている。これにより、成膜チャンバ３０の内圧と収容容器５の内圧との間の差圧により、収容容器５（粉体収容室９）内のエアロゾルＥが、エアロゾル配管１７に吸い込まれ、エアロゾル配管１７を流れたエアロゾルＥは、噴射ノズル１９の先端から成膜チャンバ３０内の基板２０に向けて高速に噴出される。そして、高速噴射されたエアロゾルＥ中の材料粒子Ｍが基板２０の表面に衝突する。この衝突エネルギーにより、材料粒子Ｍが破砕され、材料粒子Ｍを砕いた破片が基板２０の表面に堆積して成膜される。
【００８８】
以上に述べたように、本実施の形態のエアロゾル生成装置１０１は、粉体収容室９における、粉面８Ａより下方位置の入口開口４０Ａ、および、粉面８Ａより上方位置の出口開口４０Ｂを有する流路部材４０と、流路部材４０を伝播する定常波および進行波（超音波）が発生するように、流路部材４０を振動させる圧電振動子４１と、を備える。
【００８９】
以上の構成により、流路部材４０の入口開口４０Ａから流路部材４０内に入った粉体８は、圧電振動子４１による粉体８の超音波搬送の作用により、重力に逆らって、流路部材４０の出口開口４０Ｂへ向かう方向に移送され、その落下位置（ここでは傘状板４２の端）に到達する。粉体８は、その後、上述の落下位置から自重により粉面８Ａに落ちる。一方、流路部材４０の入口開口４０Ａは粉体収容室９内に収容された粉体８の中央の最下層付近に位置しているので、この部分から粉体８を吸い上げることができる。特に、流路部材４０は、直管状になっており、強力な粉体８の吸い上げ力を発揮でき好適である。
【００９０】
このようにして、粉体８の循環型の流動を起こすことにより、粉体８の内部に流動層を形成できる。
【００９１】
粉体８内の循環型の流動により、エアロゾル生成装置１０１の長期間使用に際しても材料粒子Ｍの凝集を適切に低減できる。つまり、本実施の形態では、粉体８内の流動により、材料粒子Ｍの凝集体が擦れ合い、凝集体が解砕される（つまり材料粒子Ｍの凝集体が材料粒子Ｍに解される）という効果がある。また、本実施の形態では、粉体８を落下位置から粉面８Ａに自重落下させているので、材料粒子Ｍの凝集体を、凝集体の自重落下の際の落下エネルギーにより解砕できるという効果がある。この場合、落下位置と粉面８Ａとの間の高さ方向の距離（粉体８の落差）は、落下位置における材料粒子Ｍの凝集体の位置エネルギーと材料粒子Ｍ間に働く凝集エネルギーとの間の比較から適宜設定すればよい。
【００９２】
なお、エアロゾル生成装置１０１は、仮に粉体８の落差がゼロに近くても、上述の粉体８内の流動に基づく凝集体の解砕効果を発揮することから、本明細書における「落下」とは、このような状況をも含むものとする。
【００９３】
以上に述べた材料粒子Ｍの凝集体の解砕効果により、エアロゾル生成装置１０１によるエアロゾルＥの長期間に亘る安定的な生成（つまりエアロゾルＥ中の材料粒子Ｍの長期間に亘る濃度一定化）が可能になる。
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２によるエアロゾル生成装置の構成例の要部を示した模式図である。
【００９４】
本実施の形態のエアロゾル生成装置３０１によれば、実施の形態１のエアロゾル生成装置１０１の流路部材４０および透孔部材４が、以下の如く改変されている。
【００９５】
図３に示すように、収容容器５の内部には、その内部空間を２つの室に仕切るように漏斗状（ホッパー状）の透孔部材４Ａが設けられている。収容容器５の内部空間のうち、透孔部材４Ａで仕切られた上方の空間が材料粒子Ｍの粉体８を収容するための粉体収容室９として機能する。下方の空間がキャリアガスを粉体収容室９に導くためのキャリアガス導入室１０として機能する。
【００９６】
透孔部材４Ａは、多数の透孔（図示せず）を有し、透孔部材４Ａの上に材料粒子Ｍの粉体８が収容されている。材料粒子Ｍの材料や粒子径は、実施の形態１で述べた内容と同じである。また、透孔部材４Ａは、その中央部に排出口４Ｂを有し、この排出口４Ｂは、後述の流路部材５０の入口開口５０Ａに接続されている。
【００９７】
流路部材５０は、粉体８を移送させる粉体流路を構成するものであり、ここでは、樹脂製（例えばアクリル製）の円筒形の配管である。この流路部材５０は、図３に示すように、収容容器５の内部からその外部に水平方向に向かって突出する形態で略Ｕ字状に曲がっている。また、流路部材５０は、粉体収容室９の内壁面９Ａにおける粉面８Ａよりも上の箇所で、この内壁面９Ａと交差する上交差部５３と、キャリアガス導入室１０の内壁面１０Ａと交差する下交差部５２とを有する。
【００９８】
このため、流路部材５０の入口開口５０Ａから流路部材５０の下交差部５２までの部分は、キャリアガス導入室１０の内側に配置されている。流路部材５０の上交差部５３から流路部材５０の出口開口５０Ｂまでの部分は、粉体収容室９の内側において粉面８Ａよりも上方に配置されている。流路部材５０の下交差部５２から流路部材５０の上交差部５３までの部分は、収容容器５の内部空間の外側に配置されている。
【００９９】
このようにして、流路部材５０は、粉体８の粉面８Ａよりも下方に位置する入口開口５０Ａ、および、粉面８Ａよりも上方に位置する出口開口５０Ｂを有する。そして、流路部材５０の入口開口５０Ａから流路部材５０内に入った粉体８を、圧電振動子５１による粉体８の超音波搬送の作用により、重力に逆らって、流路部材５０の出口開口５０Ｂに向かう方向（上方向）に移送できる。
【０１００】
なお、本実施の形態では、流路部材５０を伝播する定常波および進行波（超音波）を発生させる圧電振動子５１を、流路部材５０の出口開口５０Ｂの近傍に取り付けているが、実施の形態１で述べた内容と同様に、このような圧電振動子５１を流路部材５０の入口開口５０Ａの近傍に取り付けてもよい。また、流路部材５０の入口開口５０Ａの近傍および流路部材５０の出口開口５０Ｂの近傍のそれぞれに、各１個ずつ圧電振動子５１を取り付けてもよい。
【０１０１】
以上の構成により、流路部材５０の入口開口５０Ａから流路部材５０内に入った粉体８は、圧電振動子５１による粉体８の超音波搬送の作用により、重力に逆らって、流路部材５０の出口開口５０Ｂへ向かう方向に移送され、その落下位置（ここでは出口開口５０Ｂ）に到達する。粉体８は、その後、落下位置からの自重により粉面８Ａに落ちる。一方、透孔部材４Ａの排出口４Ｂ近傍の粉体８が、入口開口５０Ａから流路部材５０内に吸い込まれる。特に、この排出口４Ｂは、粉体８の中央の最下層に位置しており、この部分の粉体８が吸い込まれ好適である。
【０１０２】
このようにして、粉体８の循環型の流動を起こすことにより、粉体８の内部に流動層を形成できる。
【０１０３】
粉体８内の循環型の流動により、エアロゾル生成装置３０１の長期間使用に際しても材料粒子Ｍの凝集を適切に低減できる。つまり、本実施の形態では、粉体８内の流動により、材料粒子Ｍの凝集体が擦れ合い、凝集体が解砕されるという効果がある。また、本実施の形態では、粉体８を落下位置から粉面８Ａに自重落下させているので、材料粒子Ｍの凝集体を、凝集体の自重落下の際の落下エネルギーにより解砕できるという効果がある。この場合、落下位置と粉面８Ａとの間の高さ方向の距離（粉体８の落差）は、落下位置における材料粒子Ｍの凝集体の位置エネルギーと材料粒子Ｍ間に働く凝集エネルギーとの間の比較から適宜設定すればよい。
【０１０４】
以上に述べた材料粒子Ｍの凝集体の解砕効果により、エアロゾル生成装置３０１によるエアロゾルＥの長期間に亘る安定的な生成（つまりエアロゾルＥ中の材料粒子Ｍの長期間に亘る濃度一定化）が可能になる。
（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３によるエアロゾル生成装置の構成例の要部を示した模式図である。
【０１０５】
本実施の形態のエアロゾル生成装置４０１によれば、実施の形態１のエアロゾル生成装置１０１の流路部材４０が、以下の如く改変されている。
【０１０６】
エアロゾル生成装置４０１の流路部材６０は、粉体８を移送させる粉体流路を構成するものであり、ここでは、樹脂製（例えばアクリル製）の円筒形の配管である。この流路部材６０は、図４に示すように、収容容器５の内部からその外部に水平方向に向かって突出する形態で略Ｕ字状に曲がっている。また、流路部材６０は、粉体収容室９の内壁面９Ａにおける粉面８Ａよりも上の箇所で、この内壁面９Ａと交差する上交差部６３を有する。また、流路部材６０の入口開口６０Ａは、粉体収容室９の内壁面９Ａにおける粉面８Ａよりも下の箇所で、この内壁面９Ａに形成されている。
【０１０７】
このため、流路部材６０の上交差部６３から流路部材６０の出口開口６０Ｂまでの部分は、粉体収容室９の内側において粉面８Ａよりも上方に配置されている。流路部材６０の入口開口６０Ａから流路部材６０の上交差部６３までの部分は、収容容器５の内部空間の外側に配置されている。
【０１０８】
このようにして、流路部材６０は、粉体８の粉面８Ａよりも下方に位置する入口開口６０Ａ、および、粉面８Ａよりも上方に位置する出口開口６０Ｂを有する。そして、流路部材６０の入口開口６０Ａから流路部材６０内に入った粉体８を、圧電振動子６１による粉体８の超音波搬送の作用により、重力に逆らって、流路部材６０の出口開口６０Ｂに向かう方向（上方向）に移送できる。また、本実施の形態では、流路部材６０の入口開口６０Ａは、図４に示すように、透孔部材４の上の直近に設けられており、これにより、粉面８Ａから離れた最下層付近の粉体８を流路部材６０の入口開口６０Ａから吸い込むことができる。
【０１０９】
なお、本実施の形態では、流路部材６０を伝播する定常波および進行波（超音波）を発生させる圧電振動子６１を、流路部材６０の出口開口６０Ｂの近傍に取り付けているが、実施の形態１で述べた内容と同様に、このような圧電振動子６１を流路部材６０の入口開口６０Ａの近傍に取り付けてもよい。また、流路部材６０の入口開口６０Ａの近傍および流路部材６０の出口開口６０Ｂの近傍のそれぞれに、各１個ずつ圧電振動子６１を取り付けてもよい。
【０１１０】
以上の構成により、流路部材６０の入口開口６０Ａから流路部材６０内に入った粉体８は、圧電振動子６１による粉体８の超音波搬送の作用により、重力に逆らって、流路部材６０の出口開口６０Ｂへ向かう方向に移送され、その落下位置（ここでは出口開口６０Ｂ）に到達する。粉体８は、その後、落下位置からの自重により粉面８Ａに落ちる。一方、粉体８は、流路部材６０の入口開口６０Ａから流路部材６０内に吸い込まれる。
【０１１１】
このようにして、粉体８の循環型の流動を起こすことにより、粉体８の内部に流動層を形成できる。
【０１１２】
粉体８内の循環型の流動により、エアロゾル生成装置４０１の長期間使用に際しても材料粒子Ｍの凝集を適切に低減できる。つまり、本実施の形態では、粉体８内の流動により、材料粒子Ｍの凝集体が擦れ合い、凝集体が解砕されるという効果がある。また、本実施の形態では、粉体８を落下位置から粉面８Ａに自重落下させているので、材料粒子Ｍの凝集体を、凝集体の自重落下の際の落下エネルギーにより解砕できるという効果がある。この場合、落下位置と粉面８Ａとの間の高さ方向の距離（粉体８の落差）は、落下位置における材料粒子Ｍの凝集体の位置エネルギーと材料粒子Ｍ間に働く凝集エネルギーとの間の比較から適宜設定すればよい。
【０１１３】
以上に述べた材料粒子Ｍの凝集体の解砕効果により、エアロゾル生成装置４０１によるエアロゾルＥの長期間に亘る安定的な生成（つまりエアロゾルＥ中の材料粒子Ｍの長期間に亘る濃度一定化）が可能になる。
【０１１４】
更に、本実施の形態では、流路部材６０の出口開口６０Ｂの水平位置は、その入口出口６０Ａの位置および粉体８の安息角との関係から、以下の如く設定されている。
【０１１５】
図５は、流路部材における出口開口の水平位置の設定法を説明する図である。
【０１１６】
まず、流路部材６０の入口開口６０Ａ（正確には入口開口６０Ａの下端）が粉体収容室９の内壁面９Ａにおいて対向する対向位置６４と、流路部材６０の出口開口６０Ｂの中心との間を結ぶ第１仮想直線６４Ａが、水平面に対してなす角を角度θ２とする。そして、この場合のなす角θ２が材料粒子Ｍの粉体８の安息角θ（ここでは、５０〜６０°）よりも大きくなるように、流路部材６０の出口開口６０Ｂを流路部材６０の入口開口６０Ａから離す方が好ましい。これにより、図４の細い２点鎖線で示したように、流路部材６０の入口開口６０Ａから充分に離れた位置から粉体８を粉面８Ａに落とすことができ、その結果、対向位置６４において安息角θが作る粉体８の壁を崩しながら、粉体８の広範囲な領域を流動化できるようになる。
【０１１７】
一方、流路部材６０の入口開口６０Ａの上端位置６５と、流路部材６０の出口開口６０Ｂの中心との間を結ぶ第２仮想直線６４Ｂが、水平面に対してなす角を角度θ１とする。この場合のなす角θ１が材料粒子Ｍの粉体８の安息角θよりも大きくなるように、流路部材６０の出口開口６０Ｂを、上述の場合とは逆に、流路部材６０の入口開口６０Ａに近づける方が好ましい。これにより、粉体８のエアロゾル化の進行に伴い粉体８の量が減少した場合、図５の太い２点鎖線で示したように、入口開口６０Ａにおいて安息角θが作る粉体８の壁により、粉体８が入口開口６０Ａにまで到達しないという状況を回避できるようになる。
【０１１８】
以上の２つの理由により、流路部材６０の出口開口６０Ｂの水平位置は、図５に示すように、対向位置６４から安息角θの方向に引いた線（図５の点線参照）よりも上方、かつ、上端位置６５から安息角θの方向に引いた線（図５の点線参照）より上方の領域に存在することが最適であると考えられる。
【０１１９】
なお、上述の粉体８の安息角θは、材料粒子Ｍの収容容器５への投入前に、ＪＩＳに準拠した適宜の安息角測定器により求めればよい。
（変形例１）
以下、実施の形態３のエアロゾル生成装置４０１の透孔部材４の構成を改変した変形例について説明する。
【０１２０】
図６は、実施の形態３における変形例１によるエアロゾル生成装置の構成例の要部を示した模式図である。
【０１２１】
図６に示すように、エアロゾル生成装置５０１の収容容器５の内部には、その内部空間を２つの室に仕切るように板状の透孔部材４Ｃが設けられている。収容容器５の内部空間のうち、透孔部材４Ｃで仕切られた上方の空間が材料粒子Ｍの粉体８を収容するための粉体収容室９として機能する。下方の空間がキャリアガスを粉体収容室９に導くためのキャリアガス導入室１０として機能する。
【０１２２】
透孔部材４Ｃは、多数の透孔（図示せず）を有し、透孔部材４Ｃの上に材料粒子Ｍの粉体８が収容されている。材料粒子Ｍの材料や粒子径は、実施の形態１で述べた内容と同じである。
【０１２３】
また、透孔部材４Ｃは、材料粒子Ｍの粉体８をその自重により流路部材６０の入口開口６０Ａに向けて移動させるように傾斜している。これにより、入口開口６０Ａから離れた位置にある粉体８を、粉体８の自重によって入口開口６０Ａに移動させることができる。
（変形例２）
図７は、実施の形態３における変形例２によるエアロゾル生成装置の構成例の要部を示した模式図である。
【０１２４】
本変形例のエアロゾル生成装置６０１によれば、実施の形態３のエアロゾル生成装置４０１の流路部材６０の設計と、実施の形態１のエアロゾル生成装置１０１の流路部材４０の設計との組合せに基づいて、エアロゾル生成装置６０１の流路部材７０が構成されている。
【０１２５】
本実施の形態では、流路部材７０の入口開口７０Ａは、実施の形態３のエアロゾル生成装置４０１によりも粉体８の中央寄りに位置しており好適である。また、実施の形態２（図３）の如く、透孔部材４Ａに排出口４Ｂを設ける必要がなく作り易さの点で有益である。
【０１２６】
エアロゾル生成装置６０１の流路部材７０は、粉体８を移送させる粉体流路を構成するものであり、ここでは、樹脂製（例えばアクリル製）の円筒形の配管である。
【０１２７】
流路部材７０は、図７に示すように、略Ｌ字状に曲がり、粉体収容室９内に収容された粉体８の内部に埋没している部分と、収容容器５の内部からその外部に水平方向に向かって突出する形態で略Ｕ字状に曲がっている部分とを有する。つまり、流路部材７０は、粉体収容室９の内壁面９Ａにおける粉面８Ａよりも下の箇所で、この内壁面９Ａと交差する下交差部７２を有する。また、流路部材７０は、粉体収容室９に内壁面９Ａにおける粉面８Ａよりも上の箇所で、この内壁面９Ａと交差する上交差部７３を有する。
【０１２８】
このため、流路部材７０の上交差部７３から流路部材７０の出口開口７０Ｂまでの部分は、粉体収容室９の内側において粉面８Ａよりも上方に配置されている。流路部材７０の下交差部７２から流路部材７０の入口開口７０Ａまでの部分は、粉体８内に埋没している。流路部材７０の下交差部７２から流路部材６０の上交差部７３までの部分は、収容容器５の内部空間の外側に配置されている。
【０１２９】
このようにして、流路部材７０は、粉体８の粉面８Ａよりも下方に位置する入口開口７０Ａ、および、粉面８Ａよりも上方に位置する出口開口７０Ｂを有する。そして、流路部材７０の入口開口７０Ａから流路部材７０内に入った粉体８を、圧電振動子７１による粉体８の超音波搬送の作用により、重力に逆らって、流路部材７０の出口開口７０Ｂに向かう方向（上方向）に移送できる。一方、粉体８は、流路部材７０の入口開口７０Ａから流路部材７０内に吸い込まれる。特に、流路部材７０の入口開口７０Ａが粉体収容室９内に収容された粉体８の内部の最下層付近に位置しているので、この部分から粉体８を吸い上げることができる。
（実施の形態４）
図８は、本発明の実施の形態４によるエアロゾル生成装置の構成例の要部を示した模式図である。図９は、図８のエアロゾル生成装置の粉体収容室内を上下方向から平面視した図である。但し、図９では、ジェットガス導入配管８１（後述）および循環流動機構の図示を省略している。
【０１３０】
本実施の形態のエアロゾル生成装置７０１によれば、実施の形態１のエアロゾル生成装置１０１に、以下のジェットミル８５が付加されている。
【０１３１】
エアロゾル生成装置７０１のジェットミル８５（ガス噴射手段）は、円筒状のジェットミル本体８０を備える。
【０１３２】
図８および図９に示すように、ガス噴射用の６個のジェットノズル（ガス噴射口）８３が、ジェットミル本体８０の周方向に等間隔にジェットミル本体８０に設けられている。また、このジェットノズル８３に高圧状態のガス（具体的には上述のキャリアガスと同じ種類のガス）を導くためのジェットガス導入配管８１が、ジェットノズル８３に連通している。
【０１３３】
上述の６個のジェットノズル８３は何れも、図９に示すように、そのガスの噴射方向が、ジェットミル本体８０の動径方向に対して同じ角度で時計回りの方向に傾いている。これにより、ジェットミル本体８０の内部に、ガスの旋回流を発生でき、その結果、円環状の噴射領域８６を形成できる。
【０１３４】
ここで、実施の形態１で述べた粉体８の落下位置（傘状板４２の端の位置）は、噴射領域８６との関係で設定されている。つまり、ジェットノズル８３は、流路部材４０の出口開口４０Ｂから傘状板４３を経て落下する粉体８の落下経路との関係で設定され、具体的には、この落下経路が、図９に示すように、噴射領域８６内の所定のポイントで交差するようになっている。このポイントは、噴射領域８６内であれば何処でもよいが、ジェットノズル８３のガス噴射方向の延長線上に存在することが好ましい。
【０１３５】
これにより、ジェットノズル８３から噴射される超高速のガスを、噴射領域８６において粉面８Ａへ落下途中の粉体８に当てて、材料粒子Ｍの凝集体同士の衝突、材料粒子Ｍ同士の衝突、または、材料粒子Ｍの凝集体と材料粒子Ｍ間との衝突によって、材料粒子Ｍの凝集体の解砕や材料粒子Ｍの破砕（つまり材料粒子Ｍのその破片への粉砕）がなされる。
【０１３６】
ジェットノズル８３から噴射されるガスの噴射圧を適切に弱めると、材料粒子Ｍの凝集体の解砕のみを実行できる。この場合、上述の噴射領域８６は、材料粒子Ｍの凝集体の解砕領域として機能する。また、ジェットノズル８３から噴射されるガスの噴射圧を適切に強めると、材料粒子Ｍの凝集体の解砕および材料粒子Ｍの破砕の両方を実行できる。この場合、上述の噴射領域８６は、材料粒子Ｍの凝集体の解砕領域および材料粒子Ｍの破砕領域として機能する。
【０１３７】
以上の構成により、流路部材４０の入口開口４０Ａから流路部材４０内に入った粉体８は、圧電振動子４１による粉体８の超音波搬送の作用により、重力に逆らって、流路部材４０の出口開口４０Ｂへ向かう方向に移送され、上述の落下位置に到達する。粉体８は、その後、この落下位置からの自重により粉面８Ａに落ちる。このとき、粉面８Ａへ落下途中の粉体８は、噴射領域８６において解砕または破砕される。粉面８Ａへの落下途中の粉体８が充分に微細になると、粉面８Ａに落ちることなく、キャリアガスによりエアロゾル化される。一方、粉面８Ａへの落下途中の粉体８の微細化が不充分な場合、粉体８は粉面８Ａに落ちる。
【０１３８】
このような粉体８の噴射領域８６における材料粒子Ｍの凝集体の解砕効果および材料粒子Ｍの破砕効果により、エアロゾル生成装置１０１によるエアロゾルＥの長期間に亘る安定的な生成（つまりエアロゾルＥ中の材料粒子Ｍの長期間に亘る濃度一定化）が可能になる。特に、本実施の形態では、材料粒子Ｍの凝集体の解砕に加え、材料粒子Ｍの破砕をも適切に行える。このため、本実施の形態のエアロゾル生成装置７０１は、上述の粉体８の循環型の流動との協働により、粉体８に溜まったエアロゾル化に適さない程度の粒子径の大きな材料粒子Ｍであってもエアロゾル化に適するように破砕でき、収容容器５を開放させて粉体８を外部に取り出すことなく、粉体８を使い切るまで連続的にエアロゾルＥを生成できる。
【０１３９】
更に、本実施の形態では、ジェットノズル８３から噴射されるガスの噴射圧および循環型の流動により循環される粉体８の量を調整することにより、エアロゾルＥ中の材料粒子Ｍの濃度を調整することができる。
【０１４０】
なお、ここでは、詳細な説明を省略するが、図１０に示すように、実施の形態２のエアロゾル生成装置３０１に、ジェットミル８５を付加してもよい。この場合のエアロゾル生成装置８０１は、上述の如く、粉体８の落下位置（ここでは流路部材５０の出口開口５０Ｂ）を噴射領域８６との関係で適切に設定することにより、以上に述べた効果と同じ効果を奏する。
（粉体８の移送手段についての変形例）
実施の形態１、２、３および４では、流路部材内の粉体８を、重力に逆らって、流路部材の入口開口から出口開口へ向かい方向に移送させる移送手段として、電歪効果を利用して超音波を発生する圧電振動子を例示した。しかし、このような移送手段は、圧電振動子に限らない。例えば、移送手段は、圧電振動子に代えて、超音波を発生する他の振動子（例えば、磁歪効果を利用した振動子）であってもよい。また、移送手段は、超音波搬送以外の粉体の搬送原理を用いたアクチュエータ（例えば、ダイアフラムポンプやスクリューフィーダ）であってもよい。また、後述のとおり（実施の形態５）、実施の形態１、２、３および４に記載のエアロゾル生成装置に、超音波搬送以外の他の移送手段（ダイアフラムポンプ、スクリューフィーダ、または、一軸偏心ポンプなど）を組み込んでもよい。
（収容容器にガスを供給するガス供給手段についての変形例）
実施の形態１、２、３および４では、収容容器５にキャリアガスを供給させるキャリアガス供給手段のガス供給配管として、収容容器５のキャリアガス導入室１０に連通するキャリアガス配管１５を例示した。しかし、このようなキャリアのガス供給配管は、収容容器５の粉体収容室９とガスボンベ１１との間を連通する連通配管であってもよい。例えば、本変形例のエアロゾル生成装置は、収容容器５のキャリアガス導入室１０に連通する上述のキャリアガス配管１５（図１参照）、および、ガスボンベ１１と収容容器５の粉体収容室９との間を連通する上述の連通配管の両方を備えてもよい。
【０１４１】
この連通配管は、具体的には、収容容器５の第１蓋部材２を貫通して粉体収容室９の内部を下方に延びている。そして、連通配管は、そのキャリアガスを吐出する先端開口が、粉面８Ａより下方の粉体８内であって、透孔部材よりも上方に位置している。また、連通配管の途中には、マスフローコントローラ（流量調整器）が設けられている。
【０１４２】
このようにして、ガスボンベ１１から排出される適量のガスが、上述の連通配管を介してキャリアガスとして収容容器５の粉体収容室９の粉体８内に供給される。なお、連通配管とキャリアガス配管１５とを連通する適宜の集合配管を使用することにより、一つのガスボンベ１１により、連通配管を流れるガスおよびキャリアガス配管１５を流れるガスの供給を賄うことができる。
（エアロゾル生成装置の収容容器についての変形例）
本実施の形態１、２、３および４では、収容容器５と噴射ノズル１９との間にエアロゾル配管１７を引き回して、このエアロゾル配管１７により両者を接続する構成を述べたが、これは飽くまで一例に過ぎない。この収容容器５は、様々な形態に改変できる。例えば、噴射ノズル１９と一体化した収容容器を、成膜チャンバ３０内に組み込んでもよい。この場合、成膜チャンバ３０内において、材料粒子Ｍの粉体８を収容するための粉体収容室として機能する部分やキャリアガス導入室として機能する部分が、エアロゾル生成装置の本体に相当する。
【実施例】
【０１４３】
図１１は、実施の形態１で述べた粉体の循環型の流動に基づいて発揮されるエアロゾル安定供給効果、および、実施の形態４で述べた粉体の循環型の流動と粉体へのジェットミルによるガス噴射との組合せに基づいて発揮されるエアロゾル安定供給効果を説明する図である。
【０１４４】
図１１の横軸には、エアロゾル生成装置によるエアロゾル生成開始時からの経過時間（ｈ）をとっている。図１１の縦軸には、エアロゾル生成装置により生成されたエアロゾルＥ中の材料粒子Ｍの濃度をとっている。この縦軸の数値は、実際には、基板２０（図１参照）の電位（−ｍＶ）であり、このような電位の変化が、材料粒子Ｍが基板２０に衝突する際に生じる電気エネルギーの多少を表すものと推定されることから、材料粒子Ｍの個数（濃度）に相関する値であると考えられる。
【０１４５】
図１１の実線で示されたプロファイル１２０は、粉体８の循環型の流動および粉体８へのジェットガス噴射の両方とも実行しなかった場合において、実測データのプロットをつないだ線である。これに対し、図１１の細い二点鎖線で示されたプロファイル１２１は、粉体８の循環型の流動のみを実行した場合に予想される傾向を表した線である。図１１の太い二点鎖線で示されたプロファイル１２２は、粉体８の循環型の流動および粉体８へのジェットミル８５によるガス噴射の両方を実行した場合に予想される傾向を表した線である。
【０１４６】
図１１に示すように、プロファイル１２１では、プロファイル１２０に比べて、エアロゾルＥ中の材料粒子Ｍが安定供給（つまり材料粒子Ｍの濃度が一定）となる時間を適切に延ばせると期待される。また、プロファイル１２２では、プロファイル１２１よりも更に、エアロゾルＥ中の材料粒子Ｍの濃度が安定供給（つまり材料粒子Ｍの濃度が一定）となる時間を適切かつ充分に延ばせると期待される。
（実施の形態５）
以上に述べたエアロゾル生成装置を、様々な種類の粉体８（材料粒子Ｍ）を移送可能に構成することが好ましいが、材料粒子Ｍの特性（例えば、凝集し易い材料粒子）によっては、粉体流路を形成する流路部材の内壁などに材料粒子Ｍが堆積する場合がある。材料粒子Ｍが流路部材の内壁に堆積すると、流路部材の粉体８による目詰まりによって、粉体８の移送量を一定に保つことが困難になり、最悪、粉体８を移送できなくなる。
【０１４７】
特に、粉体８の超音波搬送のみでは、粉体８を循環させる移送量を充分に確保できない場合、実施の形態１、２、３および４に記載のエアロゾル生成装置に、超音波搬送以外の他の移送手段（ダイアフラムポンプ、スクリューフィーダ、または、一軸偏心ポンプなど）を組み込むことがある。この場合、スクリューフィーダのスクリューのブレードなどにも材料粒子Ｍが堆積することになり、流路部材の粉体８による目詰まりの可能性が更に高くなる。例えば、特開平９−２５３４７６号公報には、スクリューフィータでの材料粒子の堆積の問題がすでに指摘されている。
【０１４８】
そこで、本実施形態のエアロゾル生成装置は、以上の不都合に適切に対処でき、様々な種類の粉体８（材料粒子Ｍ）を移送可能に構成されている。
【０１４９】
図１２は、本発明の実施の形態５によるエアロゾル生成装置の構成例の要部を示した模式図である。図１２のエアロゾル生成装置５０１Ａでは、図６のエアロゾル生成装置５０１の流路部材６０内に、スクリューフィーダのスクリュー９２を組み込んだ例が図示されている。
【０１５０】
スクリューフィーダのスクリュー９２は、多数のブレード、又は一の螺旋状のブレードを有する棒状に構成されており、駆動モータ９０の回転駆動力により、その軸周りに回転できる。スクリュー９２の回転数を変更すると、粉体８の移送量を適切に調整でき、粉体８を循環させる移送量を適切に確保できる。なお、流路部材６０の直線部分が、スクリュー９２のケーシング部に相当する。
【０１５１】
また、本実施形態のエアロゾル生成装置５０１Ａでは、図１２に示すように、流路部材６０の適所に所定の振動を与えることができる振動子９１が配されている。振動子９１の振動条件が適切に設定されると、流路部材６０内の粉体８の流動性を増すことができ、粉体８の流路部材６０の内壁などへの堆積を適切に防止できると考えられる。振動子９１の振動条件の具体的な設定法については後述する。
【０１５２】
制御装置３００Ａは、図１２に示すように、駆動装置６を用いて超音波搬送用の圧電振動子６１の出力を調整するとともに、駆動装置９６を用いて粉体堆積防止用の振動子９１の出力を調整している。また、制御装置３００Ａは、モータ駆動装置９７を用いて駆動モータ９０の出力を調整でき、これにより、スクリュー９２の回転数が制御されている。
【０１５３】
次に、本実施形態の特徴部である振動子９１の振動条件の設定法について説明する。ここでは、振動子９１の振動条件として、後述する振動子９１の振動による最大加速度が用いられている。
【０１５４】
図１３は、粉体堆積防止用の振動子の振動による最大加速度を求めるための振動試験機の概要を示した模式図である。
【０１５５】
図１３に示すように、振動試験機１５０は、エアロゾル生成装置５０１Ａにおいて使用されている粉体８（材料粒子Ｍ）が収容されたホッパー１５３と、ホッパー１５３から流下する際の粉体８を溜める受け皿１５２と、を備える。
【０１５６】
受け皿１５２は、適宜の重量測定器（図示せず）に支持されており、この重量測定器により、ホッパー１５３から鉛直方向に流下する際の粉体８の流量（単位時間当たりのグラム数）を測定できるように構成されている。
【０１５７】
また、ホッパー１５３は、図１３に示すように、円柱状の内部が形成された円管部（管部材）１５３Ａを備える。この円管部１５３Ａの断面積Ｓ１（ここでは、図１３のＩ−Ｉ断面図に示すように振動子１５１を取り付けた部分の断面積）は、ホッパー１５３の底から重力により粉体８を流出させる場合に、円管部１５３Ａにおける粉体８の閉塞作用により上方の粉体８の層が支えられ、粉体８の流出が止まる現象を起こすような大きさとなっている。
【０１５８】
ここで、上述の粉体８の閉塞については、図１３に示すように、円管部１５３Ａに振動子１５１を取り付け、円管部１５３Ａに一定レベル以上の振動を与えると、崩せることが一般的に知られている。
【０１５９】
図１４は、図１３の振動試験機を用いて得られる粉体の流量プロファイルの予測傾向を表した図（イメージ図）である。図１４の横軸は、振動子１５１の振動による最大加速度を表し、図１４の縦軸は、円管部１５３Ａを流下する粉体８の流量（単位時間当たりのグラム数）を表している。つまり、図１４には、振動子１５１の振動による最大加速度と粉体８の流量との間の相関関係に基づいた粉体８の流量プロファイル１４１の予測傾向が示されている。
【０１６０】
ところで、振動の変位（ｘ）、速度（ｖ）および加速度（Ｇ）は、例えば、正弦波振動の場合で例示すると、図１５に示すような関係にあり、振動加速度は、振動の変位（振幅）や振動数（周波数）により変化する。また、振動加速度の大きさの単位として、重力加速度Ｇ（９．８ｍ/ｓ２)を用いることが多い。本明細書では、振動子の振動による最大加速度とは、正弦波振動の場合、図１５に示すように、振動変位（ｘ）の片振幅の最大値Ｘｍａｘ（振動速度（ｖ）であれば、ゼロ値Ｖ０）に対応する加速度（Ｇ）の最大値Ａｍａｘを指すものとする。よって、振動子１５１用の駆動電源（図示せず）を用いて、振動子１５１の振動による振幅や周波数を変更（操作）すれば、振動子１５１の振動による最大加速度を適宜、変えることができる。
【０１６１】
上述の振動試験機１５０を用いた振動試験の結果、本件発明者は、円管部１５３Ａの断面積Ｓ１を流路部材６０の開口断面積Ｓ２（正確には、図１２のＩＩ−ＩＩ断面図に示すように、振動子９１を取り付けた部分の開口断面積）の１０％にすると、粉体８の閉塞が崩れて粉体８が円管部１５３Ａを流下する場合の振動子１５１の振動による最大加速度を把握することにより、粉体堆積防止用の振動子９１の振動による最大加速度が適切に求まることを見出した。
【０１６２】
そこで、まず、円管部１５３Ａの断面積Ｓ１を流路部材６０の開口断面積Ｓ２の１０％にして、図１４に示すような粉体８の流量プロファイル１４１を求める。すると、流路部材６０に取り付けられた振動子９１の振動による最大加速度の好適な範囲を、粉体８の流量プロファイル１４１の立ち上がり位置Ａに対応する最大加速度以上として特定できる。
【０１６３】
また、振動子９１の振動による最大加速度の更なる好適な範囲を、流量プロファイルの最大値Ｑｍａｘの半分となる流量プロファイル１４１の位置Ｂに対応する最大加速度以上として特定できる。
【０１６４】
但し、振動子９１の振動による最大加速度が大き過ぎると、様々な不都合（例えば、振動９１による構造体破損や振動エネルギーロス増大など）を生じることがあるので、振動子９１の振動による最大加速度は、流量プロファイル１４１の立ち上がり位置Ａに対応する最大加速度の２０倍以下であることが好ましく、更に、その１０倍以下であることがより好ましい。
【０１６５】
以上に述べたように、流路部材６０に取り付けられた振動子９１は、内部の断面積Ｓ１が流路部材６０の開口断面積Ｓ２の１０％である円管部１５３Ａに粉体８を収容した際に、この粉体８を流下させるに必要な大きさの円管部１５３Ａへの振動による最大加速度を流路部材６０に与えている。これにより、流路部材６０に取り付けられた振動子９１の振動条件の適切な設定がなされ、流路部材６０内の粉体８の流動性を増すことができ、ひいては、粉体８の流路部材６０の内壁などへの堆積を適切に防止できる。そして、このような状態が長期に亘り保たれることにより、流路部材６０の粉体８による目詰まりの懸念がなくなる。その結果、本実施形態のエアロゾル生成装置５０１Ａは、様々な種類の粉体８（材料粒子Ｍ）を適切に移送できる。
【０１６６】
なお、ここまで、エアロゾル生成装置５０１の流路部材６０に、粉体堆積防止用の振動子９１に配した例を述べた。しかしながら、本実施形態の粉体堆積防止技術は、これに限定されず、粉体を扱う様々な移送手段（ダイアフラムポンプ、スクリューフィーダ、または、一軸偏心ポンプなど）に適用できる。
【０１６７】
例えば、図１６には、スクリューフィーダのケーシング部９８に、上述の振動子９１と同じ類の振動子９１Ａを取り付けた例が示されている。これにより、スクリューフィーダのホッパー９５の内面、スクリュー９９の表面およびケーシング部９８の内壁などへの粉体の堆積を適切に防止できる。
【産業上の利用可能性】
【０１６８】
本発明のエアロゾル生成装置およびエアロゾル生成方法によれば、粉体収容室に収容された粉体の材料粒子の凝集を適切に低減して、エアロゾルを長期間に亘り安定的に生成できる。よって、本発明は、ＡＤ法を用いた成膜装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１６９】
【図１】本発明の実施の形態１によるエアロゾル生成装置を装備した成膜装置の構成例を示した模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１によるエアロゾル生成装置の構成例の要部を示した模式図である。
【図３】本発明の実施の形態２によるエアロゾル生成装置の構成例の要部を示した模式図である。
【図４】本発明の実施の形態３によるエアロゾル生成装置の構成例の要部を示した模式図である。
【図５】実施の形態３における流路部材の出口開口の水平位置の設定法を説明する図である。
【図６】実施の形態３における変形例１のエアロゾル生成装置の構成例の要部を示した模式図である。
【図７】実施の形態３における変形例２のエアロゾル生成装置の構成例の要部を示した模式図である。
【図８】本発明の実施の形態４によるエアロゾル生成装置の構成例の要部を示した模式図である。
【図９】図８のエアロゾル生成装置の粉体収容室内を上下方向から平面視した図である。
【図１０】本発明の実施の形態４によるエアロゾル生成装置の他の構成例の要部を示した模式図である。
【図１１】実施の形態１で述べた粉体の循環型の流動に基づいて発揮されるエアロゾル安定供給効果、および、実施の形態４で述べた粉体の循環型の流動と粉体へのジェットミルによるガス噴射との組合せに基づいて発揮されるエアロゾル安定供給効果を説明する図である。
【図１２】本発明の実施の形態５によるエアロゾル生成装置の構成例の要部を示した模式図である。
【図１３】粉体堆積防止用の振動子の振動による最大加速度を求めるための振動試験機の概要を示した模式図である。
【図１４】図１３の振動試験機を用いて得られる粉体の流量プロファイルの予測傾向を表した図である。
【図１５】正弦波振動の場合における振動の変位（ｘ）、速度（ｖ）および加速度（Ｇ）の関係を示した図である。
【図１６】粉体堆積防止用の振動子が取り付けられたスクリューフィータの構成例を示した模式図である。
【符号の説明】
【０１７０】
１ 収容容器の壁部
２ 第１蓋部材
３ 第２蓋部材
４ 透孔部材
５ 収容容器
６ 駆動装置
８ 粉体
９ 粉体収容室
１０ キャリアガス導入室
１１ ガスボンベ
１２ 流量調整器
１５ キャリアガス配管
１７ エアロゾル配管
１９ 噴射ノズル
２０ 基板
２１ 基板ホルダ
２２ 基板ホルダ駆動機構
３０ 成膜チャンバ
３１ 第１真空ポンプ
３２ 第２真空ポンプ
４１、５１、６１、７１ 超音波搬送用の圧電振動子
９１ 粉体堆積防止用の振動子
１００ エアロゾル生成機構
１０１ ３０１、４０１、５０１、５０１Ａ、６０１、７０１、８０１ エアロゾル生成装置
２００ 成膜機構
３００、３００Ａ 制御装置
４００ 成膜装置
Ｅ エアロゾル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料粒子をキャリアガスに分散させることによりエアロゾルを生成するエアロゾル生成装置であって、
材料粒子の粉体を収容するための粉体収容室を有する本体と、
前記本体の外部から前記粉体収容室に前記キャリアガスを供給するためのキャリアガス供給手段と、
前記粉体収容室内において開口する入口開口と出口開口とを有するとともに、入口開口が出口開口よりも鉛直方向において下方に位置する粉体流路と、
前記粉体流路内の前記粉体を、前記粉体流路の前記入口開口から前記出口開口へ向かう方向に移送する移送手段と、を備えたエアロゾル生成装置。
【請求項２】
前記移送手段は、前記粉体流路を形成する流路部材を振動させる振動子を有し、前記振動子で前記流路部材を振動させることにより、前記粉体流路内の前記粉体を移送する、請求項１記載のエアロゾル生成装置。
【請求項３】
前記流路部材における、前記入口開口の近傍部分と前記出口開口の近傍部分とのいずれか一方に、又は、その両方に、前記振動子が取り付けられた、請求項２記載のエアロゾル生成装置。
【請求項４】
前記流路部材における、前記入口開口の近傍部分と前記出口開口の近傍部分とのうちの、前記出口開口の近傍部分にのみ前記振動子が取り付けられた、請求項３記載のエアロゾル生成装置。
【請求項５】
前記本体は、前記粉体収容室の下方にキャリアガス導入室を有し、これらの室が複数の透孔が形成された透孔部材によって仕切られており、
前記キャリアガス供給手段が、キャリアガスを吐出する吐出開口を有し、
前記吐出開口が前記キャリアガス導入室に連通する、請求項１乃至４のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
【請求項６】
前記粉体流路が、管状部材により形成されており、前記入口開口が前記粉体収容室内に収容された粉体の層の内部に位置している、請求項１乃至５のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
【請求項７】
前記管状部材は、その中心軸が略鉛直方向に延びる直管状の管状部材であり、
前記管状部材が、前記粉体収容室の前記粉面高さにおける水平断面をその略中央部において貫通する、請求項６記載のエアロゾル発生装置。
【請求項８】
前記透孔部材が、排出口を有する漏斗状の透孔部材であり、
前記粉体流路の前記入口開口が前記漏斗状の透孔部材の排出口に接続され、
前記粉体流路の前記出口開口が前記粉体収容室の内側に配された、請求項５記載のエアロゾル発生装置。
【請求項９】
前記粉体流路の前記入口開口が前記粉体収容室の前記内壁面に形成され、
前記粉体流路の前記出口開口は、前記粉体収容室の内側に配された、請求項５記載のエアロゾル発生装置
【請求項１０】
前記粉体収容室の内壁面において前記入口開口が対向する位置と、前記出口開口とを結ぶ直線が、水平面に対してなす角が、前記材料粒子の粉体の安息角よりも大きい、請求項９記載のエアロゾル発生装置
【請求項１１】
前記入口開口と前記出口開口とを結ぶ直線が、水平面に対してなす角が、前記材料粒子の粉体の安息角よりも大きい、請求項９又は１０記載のエアロゾル発生装置。
【請求項１２】
前記透孔部材が、板状に構成され、前記材料粒子の粉体をその自重により前記入口開口に向けて移動させるように傾斜している、請求項９記載のエアロゾル発生装置。
【請求項１３】
前記粉体流路の前記出口開口から前記粉面に落下する粉体に向けてキャリアガスを噴射するガス噴射手段を更に備えた、請求項１乃至１２の何れかに記載のエアロゾル発生装置。
【請求項１４】
前記粉体流路の前記出口開口から前記粉面に落下する粉体の落下経路が、前記ガス噴射手段の噴射領域と交差するように、前記ガス噴射手段の噴射口が前記粉体収容室内に配置された、請求項１３記載のエアロゾル発生装置。
【請求項１５】
材料粒子をキャリアガスに分散させることによりエアロゾルを生成するエアロゾル生成方法であって、
前記材料粒子の粉体を粉体収容室に収容する粉体収容工程と、
前記粉体収容室内に前記キャリアガスを供給するキャリアガス供給工程と、
前記粉体収容室に収容された前記粉体の粉面よりも下方にある粉体を、前記粉面よりも上方の落下位置にまで移送する移送工程と、
前記落下位置にまで移送された粉体を前記粉面に落下させる落下工程と、を含む、エアロゾル生成方法。
【請求項１６】
前記移送工程において、前記粉体収容室に収容された前記粉体の粉面よりも下方に入口開口を有し、前記粉面よりも上方に出口開口を有する粉体流路を形成する流路部材を、振動子で振動させることにより、前記粉面より下方にある粉体を、前記粉体流路を介して前記落下位置まで移送する、請求項１５記載のエアロゾル生成方法。
【請求項１７】
前記落下位置から前記粉面に落下する粉体に向けて、ガス噴射手段からキャリアガスを噴射するガス噴射工程をさらに含む、請求項１５又は１６記載のエアロゾル生成方法。
【請求項１８】
円柱状の内部の断面積が前記粉体流路を形成する流路部材の開口断面積の１０％である管部材に前記粉体を収容した際に、前記粉体を流下させるに必要な大きさの前記管部材への振動による最大加速度を前記流路部材に与えることができる振動子を備えた、請求項１記載のエアロゾル生成装置。
【請求項１９】
前記振動子の振動による最大加速度は、前記最大加速度と前記管部材を流れる前記粉体の流量との間の相関関係に基づいた前記粉体の流量プロファイルの立ち上がり位置に対応する前記最大加速度以上に設定されている、請求項１８記載のエアロゾル生成装置。
【請求項２０】
前記振動子の振動による最大加速度は、前記流量プロファイルの最大値の半分となる前記流量プロファイルの位置に対応する前記最大加速度以上に設定されている、請求項１９記載のエアロゾル生成装置。
【請求項２１】
前記振動子の振動による最大加速度は、前記流量プロファイルの立ち上がり位置に対応する前記最大加速度の２０倍以下に設定されている、請求項１９又は２０記載のエアロゾル生成装置。
【請求項１】
材料粒子をキャリアガスに分散させることによりエアロゾルを生成するエアロゾル生成装置であって、
材料粒子の粉体を収容するための粉体収容室を有する本体と、
前記本体の外部から前記粉体収容室に前記キャリアガスを供給するためのキャリアガス供給手段と、
前記粉体収容室内において開口する入口開口と出口開口とを有するとともに、入口開口が出口開口よりも鉛直方向において下方に位置する粉体流路と、
前記粉体流路内の前記粉体を、前記粉体流路の前記入口開口から前記出口開口へ向かう方向に移送する移送手段と、を備えたエアロゾル生成装置。
【請求項２】
前記移送手段は、前記粉体流路を形成する流路部材を振動させる振動子を有し、前記振動子で前記流路部材を振動させることにより、前記粉体流路内の前記粉体を移送する、請求項１記載のエアロゾル生成装置。
【請求項３】
前記流路部材における、前記入口開口の近傍部分と前記出口開口の近傍部分とのいずれか一方に、又は、その両方に、前記振動子が取り付けられた、請求項２記載のエアロゾル生成装置。
【請求項４】
前記流路部材における、前記入口開口の近傍部分と前記出口開口の近傍部分とのうちの、前記出口開口の近傍部分にのみ前記振動子が取り付けられた、請求項３記載のエアロゾル生成装置。
【請求項５】
前記本体は、前記粉体収容室の下方にキャリアガス導入室を有し、これらの室が複数の透孔が形成された透孔部材によって仕切られており、
前記キャリアガス供給手段が、キャリアガスを吐出する吐出開口を有し、
前記吐出開口が前記キャリアガス導入室に連通する、請求項１乃至４のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
【請求項６】
前記粉体流路が、管状部材により形成されており、前記入口開口が前記粉体収容室内に収容された粉体の層の内部に位置している、請求項１乃至５のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
【請求項７】
前記管状部材は、その中心軸が略鉛直方向に延びる直管状の管状部材であり、
前記管状部材が、前記粉体収容室の前記粉面高さにおける水平断面をその略中央部において貫通する、請求項６記載のエアロゾル発生装置。
【請求項８】
前記透孔部材が、排出口を有する漏斗状の透孔部材であり、
前記粉体流路の前記入口開口が前記漏斗状の透孔部材の排出口に接続され、
前記粉体流路の前記出口開口が前記粉体収容室の内側に配された、請求項５記載のエアロゾル発生装置。
【請求項９】
前記粉体流路の前記入口開口が前記粉体収容室の前記内壁面に形成され、
前記粉体流路の前記出口開口は、前記粉体収容室の内側に配された、請求項５記載のエアロゾル発生装置
【請求項１０】
前記粉体収容室の内壁面において前記入口開口が対向する位置と、前記出口開口とを結ぶ直線が、水平面に対してなす角が、前記材料粒子の粉体の安息角よりも大きい、請求項９記載のエアロゾル発生装置
【請求項１１】
前記入口開口と前記出口開口とを結ぶ直線が、水平面に対してなす角が、前記材料粒子の粉体の安息角よりも大きい、請求項９又は１０記載のエアロゾル発生装置。
【請求項１２】
前記透孔部材が、板状に構成され、前記材料粒子の粉体をその自重により前記入口開口に向けて移動させるように傾斜している、請求項９記載のエアロゾル発生装置。
【請求項１３】
前記粉体流路の前記出口開口から前記粉面に落下する粉体に向けてキャリアガスを噴射するガス噴射手段を更に備えた、請求項１乃至１２の何れかに記載のエアロゾル発生装置。
【請求項１４】
前記粉体流路の前記出口開口から前記粉面に落下する粉体の落下経路が、前記ガス噴射手段の噴射領域と交差するように、前記ガス噴射手段の噴射口が前記粉体収容室内に配置された、請求項１３記載のエアロゾル発生装置。
【請求項１５】
材料粒子をキャリアガスに分散させることによりエアロゾルを生成するエアロゾル生成方法であって、
前記材料粒子の粉体を粉体収容室に収容する粉体収容工程と、
前記粉体収容室内に前記キャリアガスを供給するキャリアガス供給工程と、
前記粉体収容室に収容された前記粉体の粉面よりも下方にある粉体を、前記粉面よりも上方の落下位置にまで移送する移送工程と、
前記落下位置にまで移送された粉体を前記粉面に落下させる落下工程と、を含む、エアロゾル生成方法。
【請求項１６】
前記移送工程において、前記粉体収容室に収容された前記粉体の粉面よりも下方に入口開口を有し、前記粉面よりも上方に出口開口を有する粉体流路を形成する流路部材を、振動子で振動させることにより、前記粉面より下方にある粉体を、前記粉体流路を介して前記落下位置まで移送する、請求項１５記載のエアロゾル生成方法。
【請求項１７】
前記落下位置から前記粉面に落下する粉体に向けて、ガス噴射手段からキャリアガスを噴射するガス噴射工程をさらに含む、請求項１５又は１６記載のエアロゾル生成方法。
【請求項１８】
円柱状の内部の断面積が前記粉体流路を形成する流路部材の開口断面積の１０％である管部材に前記粉体を収容した際に、前記粉体を流下させるに必要な大きさの前記管部材への振動による最大加速度を前記流路部材に与えることができる振動子を備えた、請求項１記載のエアロゾル生成装置。
【請求項１９】
前記振動子の振動による最大加速度は、前記最大加速度と前記管部材を流れる前記粉体の流量との間の相関関係に基づいた前記粉体の流量プロファイルの立ち上がり位置に対応する前記最大加速度以上に設定されている、請求項１８記載のエアロゾル生成装置。
【請求項２０】
前記振動子の振動による最大加速度は、前記流量プロファイルの最大値の半分となる前記流量プロファイルの位置に対応する前記最大加速度以上に設定されている、請求項１９記載のエアロゾル生成装置。
【請求項２１】
前記振動子の振動による最大加速度は、前記流量プロファイルの立ち上がり位置に対応する前記最大加速度の２０倍以下に設定されている、請求項１９又は２０記載のエアロゾル生成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００９−２８７０９（Ｐ２００９−２８７０９Ａ）
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３４１５６４（Ｐ２００７−３４１５６４）
【出願日】平成１９年１２月２９日（２００７．１２．２９）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２９日（２００７．１２．２９）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
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