成膜装置、成膜方法及び粒子供給装置
【課題】基板に向かって噴射されるエアロゾルの濃度を容易に制御できる成膜装置を提供することにある。
【解決手段】混合部１０において材料粒子Ｍをこの材料粒子Ｍよりも粒径の大きいコア粒子Ｃに付着させ、これをエアロゾル発生槽４０まで移送した後、衝突網４１に衝突させてその衝撃力により材料粒子Ｍをコア粒子Ｃから離脱させる。そして、離脱した材料粒子Ｍをエアロゾル発生槽４０においてキャリアガスに分散してエアロゾルを発生させる。ある程度大きな粒径をもつコア粒子Ｃは、成膜に用いられる微細な材料粒子Ｍと比較して系内での移送量の制御が容易であり、また詰まりも引き起こしにくいから、コア粒子Ｃの移送量を適切に制御することにより、エアロゾル発生槽４０への材料粒子Ｍの供給量を制御し、ひいては、エアロゾル濃度を安定化することができる。
【解決手段】混合部１０において材料粒子Ｍをこの材料粒子Ｍよりも粒径の大きいコア粒子Ｃに付着させ、これをエアロゾル発生槽４０まで移送した後、衝突網４１に衝突させてその衝撃力により材料粒子Ｍをコア粒子Ｃから離脱させる。そして、離脱した材料粒子Ｍをエアロゾル発生槽４０においてキャリアガスに分散してエアロゾルを発生させる。ある程度大きな粒径をもつコア粒子Ｃは、成膜に用いられる微細な材料粒子Ｍと比較して系内での移送量の制御が容易であり、また詰まりも引き起こしにくいから、コア粒子Ｃの移送量を適切に制御することにより、エアロゾル発生槽４０への材料粒子Ｍの供給量を制御し、ひいては、エアロゾル濃度を安定化することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置、成膜方法及び粒子供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタのインクジェットヘッド等に用いられる圧電アクチュエータの製造方法として、エアロゾルデポジション（ＡＤ法）と呼ばれる方法がある。ＡＤ法では、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電材料の微粒子を気体中に分散させたエアロゾルを基板表面に向けて噴射し、基板と衝突した微粒子を基板上に堆積させることにより圧電膜等の膜を形成する。
【０００３】
例えば特許文献１（特開２００３−２９３１５９号公報）には、このようなＡＤ法を使用して成膜を行うための装置が開示されている。この装置は、エアロゾルを発生させるためのエアロゾル形成室と、発生したエアロゾルを基板へ噴き付けるための成膜室と、成膜室の内部に備えられたノズルとを備えている。エアロゾル形成室で発生したエアロゾルは、搬送管を通ってノズルに導かれ、このノズルから基板に向かって噴射される。
【特許文献１】特開２００３-２９３１５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようなＡＤ法においては、ノズルから噴射されるエアロゾルの濃度を一定に保つことが、均一で良好な品質の膜を形成するために重要である。しかし、エアロゾル形成室内でのエアロゾルの固化、搬送管及び／又はノズル内での材料粒子の詰まりなどの種々の要因のため、エアロゾル濃度を安定化することが難しい。
【０００５】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、基板に向かって噴射されるエアロゾルの濃度を容易に制御できる成膜装置及び成膜方法を提供することにある。さらに、本発明の目的は、エアロゾルを形成する粒子のような微粒子の量を調整しつつ供給する粒子供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００６】
本発明の第１の態様に従えば、膜を形成する成膜装置であって、前記膜を形成する材料粒子と、この材料粒子よりも粒径の大きいコア粒子とを混合し、前記コア粒子の表面に前記材料粒子を付着させる混合部と、衝突壁を有し、前記混合部に接続され、前記衝突壁に前記材料粒子が付着した前記コア粒子を衝突させて前記コア粒子と前記材料粒子とを分離する分離部と、前記材料粒子が付着した前記コア粒子を前記混合部から前記分離部へ移送する移送部と、前記分離部に接続され、前記衝突壁によって分離された前記材料粒子をキャリアガスに分散させて、エアロゾルを発生させるエアロゾル発生部と、前記エアロゾル発生部に接続され、前記エアロゾルを噴出するノズルと、を備える成膜装置が提供される。
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、混合部において、材料粒子は粒径の大きなコア粒子の表面に付着されるので、粒径の小さい材料粒子のみが移送部（移送機構）を通過する場合と比べて、詰まりを引き起こしにくい。したがって、材料粒子が付着したコア粒子を安定に分離部へ移送することができ、エアロゾル部において発生するエアロゾルの濃度等を安定に保つことができる。
【０００８】
本発明の成膜装置は、さらに、前記移送部に設けられて、前記分離部へ供給される前記コア粒子の供給量を制御する制御部を含んでもよい。この場合には、比較的粒径の大きなコア粒子の量を調整することにより、エアロゾルの濃度等を制御することができるので、容易且つ確実にエアロゾル発生部で発生するエアロゾルの濃度を安定に保つことができる。
【０００９】
本発明の成膜装置において、前記混合部と前記分離部との間には、前記コア粒子の流動層を発生させる流動部が設けられていてもよい。
【００１０】
この場合には、混合部において表面に材料粒子が付着したコア粒子は、流動部において流動化し、攪拌される。このとき、コア粒子の表面に弱く付着しているだけの材料粒子はコア粒子から剥離し、強く固着している材料粒子のみがコア粒子の表面に残る。このようにして、分離部へ送られる前にコア粒子の表面に余分に付着している材料粒子を取り除くことにより、エアロゾル濃度制御の精度を高めることができる。
【００１１】
本発明の成膜装置において、前記混合部と前記分離部との間には、前記混合部において混合された、前記コア粒子と前記材料粒子とを含む混合物から、前記材料粒子が付着した前記コア粒子と、前記コア粒子から遊離している前記材料粒子とを分別する分別部が設けられていてもよい。
【００１２】
この場合には、混合部と分離部との間には、材料粒子が付着したコア粒子と遊離した材料粒子とを分別する分別部が設けられている。ここで、混合部においては全ての材料粒子がコア粒子に付着するわけではなく、コア粒子に付着できずにフリーな状態の材料粒子が残留している。そこで、分別部を設けて材料粒子が付着したコア粒子とフリーな材料粒子とを分別することにより、材料粒子が付着したコア粒子のみを衝突部へ送ることができる。これにより、エアロゾル濃度制御の精度を高めることができる。
【００１３】
本発明の成膜装置において、前記分別部には、分別された前記遊離している材料粒子を回収するとともに、前記混合部に接続されて回収した前記遊離している材料粒子を前記混合部に供給する材料回収部が設けられていてもよい。
【００１４】
この場合には、分別部には分別された遊離している材料粒子を回収する材料回収部が設けられているとともに、この材料回収部からは、回収された材料粒子が混合部に供給されるので、回収された材料粒子を容易に再びエアロゾル発生系に戻すことができ、材料粒子を容易に再利用できる。
【００１５】
本発明の成膜装置において、前記移送機構の、前記分離部に接続している下流側が、上流側よりも低くてもよい。
【００１６】
この場合には、コア粒子を分離部へ導く移送機構には、この分離部に達する下流側とその上流側とで高低差が設けられている。ここで、コア粒子から材料粒子を離脱させるには、適度な衝突力をもってコア粒子を衝突壁に衝突させなければならないが、本発明によれば、移送機構において、分離部の手前で上流側と下流側との高低差を適切に調整することによって、コア粒子の衝突壁への衝突力を容易に調整することができる。
【００１７】
本発明の成膜装置において、前記分離部には、前記混合部に接続され、前記材料粒子と分離した前記コア粒子を回収し、且つ、前記回収されたコア粒子を前記混合部に供給するコア回収部が設けられていてもよい。
【００１８】
この場合には、分離部には材料粒子から分離されたコア粒子を回収するコア回収部が設けられている。そして、このコア回収部は混合部に接続されて、回収したコア粒子が混合部に供給されるようになっている。したがって、回収したコア粒子を再びエアロゾル発生系に容易に戻すことができ、コア粒子を容易に再利用できる。
【００１９】
本発明の成膜装置において、前記混合部には、前記コア粒子または前記材料粒子が供給される供給位置から所定の方向に沿って下り勾配が設けられてもよく、前記コア粒子又は前記材料粒子は、前記所定の方向に沿って流れてもよい。
【００２０】
この場合には、混合部には粒子の流れ方向に沿って下る下り勾配が設けられている。したがって、この下り勾配を両粒子がともに転がり落ちて行きながら互いに接触することにより、各コア粒子の表面全体に材料粒子が均等にまぶされるとともに、コア粒子間における材料粒子の付着量のばらつきはほとんどなく、材料粒子の付着量はほぼ均等となる。加えて、各粒子間や混合部の勾配面と粒子との間で生じる摩擦力や圧力により、コア粒子に材料粒子が強く密着するから、コア粒子にいったん付着した材料粒子が、分離部に至る前に剥がれることを防ぐことができる。これにより、コア粒子の移送量を制御することにより、安定に材料粒子を供給することができる。
【００２１】
本発明の成膜装置において、前記エアロゾル発生部と前記噴出ノズルとの間にエアロゾル濃度検出器が設けられていてもよい。
【００２２】
この場合には、エアロゾル発生部と噴出ノズルとの間にはエアロゾル濃度検出器が設けられているので、検出されたエアロゾル濃度を制御部にフィードバックして、コア粒子の移送量を調整することができ、エアロゾル濃度の予期しない変動にも迅速に対応できる。
【００２３】
本発明の成膜装置において、前記混合部には前記コア粒子の流量を検出する流量検出器が設けられていてもよい。
【００２４】
この場合には、混合部にはコア粒子の流量を検出する流量検出器が設けられているので、検出されたコア粒子の流量を制御部にフィードバックして、コア粒子の移送量を調整することができ、コア粒子の移送量の予期しない変動にも迅速に対応できる。
【００２５】
本発明の成膜装置において、前記衝突壁は前記コア粒子が通過可能な大きさのメッシュであってもよく、前記コア回収部は前記コア粒子が通過できない大きさのメッシュを含んでもよい。
【００２６】
この場合には、コア粒子は、衝突壁であるメッシュを通過できるが、コア回収部に含まれるメッシュは通過できないので、確実にコア粒子を回収することができる。
【００２７】
本発明の成膜装置において、前記制御部は、前記分離部へ供給される前記コア粒子の供給量を調整する第１の調整弁と、前記混合部へ供給される前記材料粒子の供給量を調整する第２の調整弁とを含んでもよい。
【００２８】
この場合には、制御部がコア粒子及び材料粒子の供給量をそれぞれ調整する弁を独立に有しているので、容易且つ確実にエアロゾル濃度を制御することができる。
【００２９】
本発明の成膜装置において、第１の調整弁及び第２の調整弁は、弁の開度を調整する水平板を有してもよい。
【００３０】
この場合には、第１、第２調整弁は水平板の抜き差しにより弁の開度を調整するタイプの調整弁であるので、コア粒子及び材料粒子の供給量を、容易に直線的に制御することができる。
【００３１】
本発明の第２の態様に従えば、基板上に膜を形成する成膜方法であって、材料粒子と、この材料粒子よりも粒径の大きいコア粒子とを混合して、前記コア粒子の表面に前記材料粒子を付着させる混合工程と、前記混合工程で得られた材料粒子が付着したコア粒子を、その移送量を制御しつつ移送する移送工程と、前記移送工程により移送されてきた前記コア粒子に衝撃力を加えて前記コア粒子から前記材料粒子を分離する分離工程と、前記衝突工程において分離された前記材料粒子をキャリアガスに分散させてエアロゾルを発生させるエアロゾル発生工程と、前記エアロゾルを基板に向けて噴出することにより前記材料粒子を前記基板に付着させて前記材料粒子の膜を形成する膜形成工程と、を含む成膜方法が提供される。
【００３２】
本発明の第２の態様によれば、材料粒子をこの材料粒子よりも粒径の大きいコア粒子に付着させて移送した後、移送されてきたコア粒子に衝撃力を加えて材料粒子をコア粒子から離脱させ、キャリアガスに分散してエアロゾルを発生させている。ここで、ある程度大きな粒径をもつコア粒子は、成膜に用いられる微細な材料粒子と比較して系内での移送量の制御が容易であり、また詰まりも引き起こしにくい。そこで、コア粒子に材料粒子を付着させるプロセスから、この材料粒子をコア粒子から離脱させるプロセスに至るまでの、コア粒子の移送量を適切に制御することにより、材料粒子の供給量を制御し、ひいては、エアロゾル濃度を安定化することができる。
【００３３】
本発明の成膜方法において、一次平均粒径１μｍ以下の前記材料粒子を使用してもよく、平均粒径１００μｍ以上２００μｍ以下の前記コア粒子を使用してもよい。
【００３４】
この場合には、材料粒子が一次平均粒径１μｍ以下のものであり、コア粒子が平均粒径１００μｍ以上２００μｍ以下のものである。ここで、エアロゾル発生工程においては、互いに分離された両粒子のうち、材料粒子のみをガスにより飛散させてエアロゾルを形成することを要する。このため、材料粒子とコア粒子とには、適度な大きさの差を設定することを要する。また、コア粒子があまりにも小さすぎれば、系内で詰まりを起こしやすくなり、運転効率が低下する。これらの事情を考慮すると、材料粒子を一次平均粒径１μｍ以下、コア粒子を平均粒径１００μｍ以上２００μｍ以下とすることが適切である。なお、一次平均粒径とは、凝集のない状態での平均粒径の意味である。
【００３５】
本発明の成膜方法において、前記コア粒子として多孔質材料を使用してもよい。
【００３６】
この場合には、コア粒子として多孔質材料を使用するので、コア粒子の細孔内に材料粒子が入り込み、強く固着する。したがって、コア粒子にいったん付着した材料粒子が、分離工程に至る前に剥がれることを防ぐことができる。これにより、コア粒子の移送量の制御による材料粒子の供給量を安定化することができる。
【００３７】
本発明の成膜方法において、前記コア粒子がジルコニア及びアルミナのうちの一つであってもよい。この場合には、コア粒子としてジルコニア又はアルミナを利用しているので、コア粒子は十分な硬度を有しており、磨耗が少ないため、材料粒子との摩擦等により削られる恐れが無い。
【００３８】
本発明の成膜方法において、前記材料粒子がＰＺＴの粒子であってもよい。この場合には、材料粒子が圧電材料であるので、例えばインクジェットプリンタのインクジェットヘッドに利用する圧電層を容易に形成することができる。
【００３９】
本発明の第３の態様に従えば、粒子供給装置であって、複数の第１の粒子と、第１の粒子よりも粒径の大きい複数の第２の粒子とを混合し、第２の粒子の表面に第１の粒子を付着させる混合部と、衝突壁を有し、前記混合部に接続され、前記衝突壁に第１の粒子が付着した第２の粒子を衝突させて第１の粒子と第２粒子とを分離する分離部と、第１の粒子が付着した第２の粒子を前記混合部から前記分離部へ移送する移送部と、前記移送部に設けられて、第１の粒子が付着した第２の粒子の、前記分離部への供給量を制御する制御部とを備える粒子供給装置が提供される。
【００４０】
本発明の第３の態様によれば、第１の粒子は、第１の粒子よりも粒径の大きな第２の粒子の表面に付着した状態で、移送部を通じて分離部へ供給される。さらに、移送部においては、第１の粒子が付着した第２の粒子の、分離部への供給量を制御する制御部が設けられている。したがって、粒径の小さな第１の粒子の流量等を直接制御するのではなく、粒径の大きな第２の粒子の流量等を制御することにより間接的に第１の粒子の流量等を制御できるので、粒子供給装置から供給される、第１の粒子の供給量を安定に保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明を具体化した一実施形態について、図１〜図４を参照しつつ詳細に説明する。
【００４２】
図１には、本実施形態の成膜装置１を示す。この成膜装置１には、エアロゾルを発生させるためのエアロゾル供給ユニットＵと、発生したエアロゾルを噴出するノズル５１と、ノズル５１から噴出したエアロゾルを基板Ｂに付着させるための成膜チャンバ５０とを備えている。
【００４３】
図１に示すように、エアロゾル供給ユニットＵは、コア粒子Ｃの循環経路として形成されており、材料粒子Ｍとコア粒子Ｃとを混合してこのコア粒子Ｃの表面に材料粒子Ｍを付着させる混合部１０と、混合部１０の上流側に接続されて、コア粒子Ｃから材料粒子Ｍを分離するとともに分離した材料粒子Ｍをキャリアガスに分散してエアロゾルＺを発生させるエアロゾル発生槽（エアロゾル発生部）４０と、混合部１０の下流側とエアロゾル発生槽４０とを繋ぐ移送部（流動部２０、搬送管６２、および移送管６５；移送機構）とを備える。
【００４４】
混合部１０は、管状に形成されており、所定の向き（図１の左側）に向かって下るに向かって下るように傾斜して設置されている。言い換えると、混合部１０は、コア粒子Ｃの流れ方向上流側から下流側に向かって下るように傾斜して設置されている。後述するように、この混合部１０の一方（上流側）の端部は、エアロゾル発生槽４０に接続され、エアロゾル発生槽４０において材料粒子Ｍから分離されたコア粒子Ｃが供給される。混合部１０において、上流側の端部よりもやや下流位置には、混合部１０に材料粒子Ｍを供給するための材料供給管（材料供給路）６３が接続されている。また、混合部１０の、材料供給管６３との接続位置よりもやや下流位置には、混合部１０の内部を通過するコア粒子Ｃの流量を測定するな流量検出器（流量計）１１が取り付けられている。
【００４５】
混合部１０の下流側の端部は、流動部２０に接続されている。流動部２０の形状は、内径約１５０ｍｍの略筒状であり、その内部が分散板２１によって仕切られており、上側に流動層室２２が形成され、下側に風箱２３が形成されている。分散板２１は、キャリアガスは通過しうるがコア粒子Ｃは通過できない大きさの細孔を多数備える。分散板２１として、例えば、多孔質の焼結体又は、多数のノズルを設けた多ノズル板を使用することができる。分散板２１は、流動層室２２の、混合部１０が接続されている位置よりもやや下側に設けられており、混合部１０から流れてきたコア粒子Ｃおよび材料粒子Ｍは、流動層室２２に供給される。また、風箱２３の底部には、流動部２０へキャリアガスを供給するための給気装置２４がガス供給管２５を介して接続されている。キャリアガスがガス供給管２５および風箱２３を介して流動層室２２へ供給されると、混合部１０から送られてきたコア粒子Ｃが流動化される。
【００４６】
流動層室２２には、コア粒子Ｃを分別部３０へ気流搬送するための搬送管６２が接続されている。搬送管６２の内径は、２８ｍｍ程度である。搬送管６２の一端が流動層室２２の上側の開口部から差し込まれて、分散板２１と搬送管６２の一端との間で流動層Ｃｆが形成される。搬送管６２の他端側は上方向へ向かって延在し、流動部２０の上方に設置された分別部３０に接続されている。また、流動層室２２には、粒子飛散防止板２６が設けられている。この粒子飛散防止板２６は、流動している層から巨大な粒子（凝集したようなもの）が飛び出すのを邪魔するために前記搬送管６２の下部に設置されている。この粒子飛散防止板２６によって、分散された粒子のみを上方の分別部３０へ搬送することができる。
【００４７】
分別部３０は、材料粒子Ｍが付着したコア粒子Ｃと、コア粒子Ｃに付着されなかった材料粒子Ｍ（遊離材料粒子）とを分別して回収する。分別部３０は、公知のサイクロン３１と、サイクロン３１の後段に接続された公知のバグフィルタ（材料回収部）３２とを備えている。サイクロン３１は粒径の大きなコア粒子Ｃのみを回収可能であり、バグフィルタ３２は、粒径の小さな遊離材料粒子Ｍを回収可能である。
【００４８】
サイクロン３１の底部にはコア供給ホッパ３１Ａが設けられており、回収されたコア粒子Ｃをここから排出できる。コア供給ホッパ３１Ａの下部からは移送管６５が延在しており、移送管６５の一端はエアロゾル発生槽４０に接続されている。移送管６５はコア供給ホッパ３１Ａの出口から、その斜め下方向に設置されたエアロゾル発生槽４０に向かって下っており、コア粒子Ｃはサイクロン３１から自然落下することによりエアロゾル発生槽４０まで送られる。なお、コア供給ホッパ３１Ａは、サイクロン３１と独立に設けられてもよく、サイクロン３１と管を介して接続されても構わない。移送管６５には、コア粒子Ｃの落下量を調整する移送調整弁（制御部）６６が設けられている。移送調整弁６６は、水平板の抜き差しによって弁の開度（移送管の流路面積）を調整し、コア粒子Ｃの流量を調節する。このような水平板の抜き差しを利用する弁を用いた場合には、弁の開度を直線的に制御できるため、バタフライ弁、ボール弁等を用いた場合と比較してコア粒子Ｃの供給量を容易に調整できる。
【００４９】
エアロゾル発生槽４０の形状は、有底容器状であって、その内部には、移送管６５の一端（下流側の端部）が差し込まれている。エアロゾル発生槽４０の内部には、衝突網（衝突壁）４１と回収網（コア回収部）４２とが設けられている。衝突網４１は、コア粒子Ｃの平均粒径とほぼ同程度のメッシュサイズをもつ網により形成され、移送管６５の下流側の端部の下方に、斜めに傾いた姿勢で設けられている。衝突網４１は、衝突の衝撃によってコア粒子Ｃから材料粒子Ｍを分離することができる。また、回収網４２は、コア粒子Ｃの平均粒径よりも小さなメッシュサイズの網体により形成され、衝突網４１の下方にやや間隔を空けて斜めに傾いた姿勢で張設されている。回収網４２は、材料粒子Ｍが分離された後のコア粒子Ｃを回収することができる。さらに、エアロゾル発生槽４０には、混合部１０の上流側の端部が接続されている。回収網４２は、その下り方向の端部がエアロゾル発生槽４０の側壁部において混合部１０との接続位置に整合するように配されている。回収網４２をこのように配置することにより、回収されたコア粒子Ｃを混合部１０に流れ込ませることができる。
【００５０】
エアロゾル発生槽４０の天井には、槽内で発生したエアロゾルを噴出ノズル５１に供給するためのエアロゾル供給管６７の一端が接続されている。エアロゾル供給管６７にはその内部を通過するエアロゾルの濃度を検出可能なエアロゾル濃度検出器６８が取り付けられている。
【００５１】
バグフィルタ３２は材料供給管（材料供給路）６３を介して混合部１０に接続されている。バグフィルタ３２の底には原料供給ホッパ３２Ａが設けられており、回収された遊離材料粒子Ｍをここから排出できる。原料供給ホッパ３２Ａの下部からは材料供給管６３が延出し、その一端が混合部１０に接続されている。材料供給管６３は原料供給ホッパ３２Ａの出口から混合部１０に向かって下っており、材料粒子Ｍはバグフィルタ３２から自然落下することにより混合部１０まで送られる。なお、原料供給ホッパ３２Ａは、バグフィルタ３２と独立に設けられてもよく、バグフィルタ３２と原料供給ホッパ３２Ａとが、管を介して接続されても構わない。材料供給管６３には、材料粒子Ｍの落下量を調整する供給調整弁６４が設けられている。供給調整弁６４は、移送管６５に設けられた移送調整弁６６と同じく、水平板の抜き差しによって移送管６５の開度を調整して、材料粒子Ｍの流量を調節する。
【００５２】
次に、成膜チャンバ５０について説明する。成膜チャンバ５０の形状は略直方体であって、その内部には、基板Ｂを取り付けるためのステージ５２と、このステージ５２の下方に配置された噴出ノズル５１が設けられている。噴出ノズル５１の形状は、略円筒形であり、噴射ノズル５１の上下の端には開口が形成されている。上側の開口は、スリット状の噴出口５１Ａである。下側の開口はエアロゾル供給管６７の端部に接続されており、エアロゾル発生槽４０で発生したエアロゾルが、エアロゾル供給管６７を通って噴出ノズル５１に供給される。
【００５３】
ステージ５２の形状は矩形の板状であり、ステージ５２は、ステージ移動機構５３によって水平姿勢で成膜チャンバ５０の天井からつり下げられて、ステージ５２の下面側に基板Ｂを保持することができる。ステージ移動機構５３は、図示しない制御装置からの指令に応じて駆動され、ステージ５２をその面方向（板面と平行な面内）に移動させる。これにより、噴出ノズル５１を基板Ｂに相対して移動させることが可能である。
【００５４】
また、この成膜チャンバ５０には、粉体回収装置５４を介して真空ポンプＰが接続されており、その内部を減圧できる。
【００５５】
成膜装置１には、コントローラ６１が設けられている。コントローラ６１は、成膜装置１の運転を制御するための制御プログラムを格納したマイクロコンピュータが内蔵されたものであって、コントローラ６１には、流量検出器１１およびエアロゾル濃度検出器６８からの情報が入力され、供給調整弁６４および移送調整弁６６を制御する信号が出力される。
【００５６】
次に、この成膜装置１によって成膜を行う工程について図５に示されたフローチャートを参照しつつ説明する。
【００５７】
本実施形態に使用されるコア粒子Ｃとしては、材料粒子Ｍを保持するための細孔を多数備える多孔質材料が好ましい。またその平均粒径は、系内で詰まりを起こしにくく、流量の把握や制御が容易に行える程度の大きさであることが好ましいことから、１００μｍ以上２００μｍ以下がもっとも適切である。また、後述する様々な工程において、コア粒子Ｃが削られることがないように、コア粒子Ｃの硬度は、５００ＨＶ以上であることが望ましい。さらに、コア粒子Ｃは、材料粒子Ｍとの間の反応性が低いことが望ましい。コア粒子Ｃに好適な多孔質材料としては、例えば、アルミナ及びジルコニア等のセラミクス材料があげられる。一方、材料粒子Ｍとしては、エアロゾルデポジション法（ＡＤ法）による成膜に適用可能なものであれば特に制限はなく、例えば圧電膜を形成させたい場合には、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電材料の微粒子を使用することができる。あるいは、マグネシウムニオブ酸鉛（ＰＭＮ）であってもよい。また、絶縁膜を形成するときには、アルミナ及び／又はジルコニア等の絶縁材料の微粒子を使用することもできる。あるいは、金属膜を形成するときには、金、白金などの金属微粒子を使用することもできる。材料粒子Ｍの一次平均粒径、すなわち凝集のない状態での平均粒径は、１μｍ以下が適切であり、０．１μｍ〜１μｍの範囲内であることが好ましい。コア粒子Ｃの大きさと比べて、材料粒子Ｍの大きさとが、適度に小さいことが望ましいからである。なお、一次平均粒径の測定は、(i)液中に粒子を分散して、ブラウン運動を行っている粒子にレーザー光を照射し、その散乱光を観測することによって粒径を測定する方法、(ii)乾式で流路中にガスにてせん断力を与えつつ粒子を分散し、上記(i)と同様にして粒径を測定する方法、(iii)上記２つの方法で分散した粒子の画像、または成膜装置１のエアロゾル発生槽４０から基板Ｂまでの間で捕集された粒子の画像を記録し、その画像データに基づき平均粒径を求める方法、等により行うことができる。
【００５８】
成膜装置１の運転が開始されると、まず混合部１０において材料粒子Ｍとコア粒子Ｃとが混合される（混合工程Ｓ１）。混合部１０にコア粒子Ｃが供給されると、コア粒子Ｃは、混合部１０の傾斜によって、上流側から下流側へと転がりつつ落ちていく。このとき、材料供給管６３から混合部１０に材料粒子Ｍも供給される。材料粒子Ｍは、コア粒子Ｃとともに混合部１０の傾斜に従って転がり落ちる過程でコア粒子Ｃの表面に付着する。付着した材料粒子Ｍは、コア粒子Ｃの表面と混合部１０の内壁との間で、コア粒子Ｃの表面に押し付けられることによってコア粒子Ｃの細孔内に押し込まれ、固着する。このように、傾斜のある経路内を転がしながらコア粒子Ｃに材料粒子Ｍをまぶし付けるという工程を経ることによって、コア粒子Ｃの細孔内に取り込まれる材料粒子Ｍの量を概ね平均化することができる。なお、混合部１０内のコア粒子Ｃの流量は、流量検出器１１によりモニタリングされる。
【００５９】
材料粒子Ｍが付着したコア粒子Ｃは、流動部２０の流動層室２２に送られる。流動層室２２内では、供給されるキャリアガスによってコア粒子Ｃが流動化され、分散板２１と搬送管６２（粒子飛散防止板２０）との間で流動層Ｃｆが形成される。このとき、コア粒子Ｃに付着していない遊離材料粒子Ｍはキャリアガスの流れに乗って飛散し、コア粒子Ｃのみが流動層Ｃｆを形成する。
【００６０】
また、コア粒子Ｃが流動層Ｃｆ内で激しく運動するため、コア粒子Ｃの表面への付着力の弱い材料粒子Ｍは剥がれ落ち、細孔内に比較的強く固着している材料粒子Ｍのみが残される。これによりコア粒子Ｃに保持される材料粒子Ｍの量がさらに平均化される。このように、混合部１０と流動部２０によって、コア粒子Ｃに固着する材料粒子Ｍの量が概ね平均化されるから、混合部１０内でのコア粒子Ｃの流量と、このコア粒子Ｃに固着してエアロゾル発生槽４０へ供給される材料粒子Ｍの供給量とが高く相関する。言い換えれば、系内でのコア粒子Ｃの流量と、最終的に発生するエアロゾルの濃度とが高く相関する。したがって、材料粒子Ｍと比較して粒が大きく監視や制御が容易なコア粒子Ｃの流量を制御することにより、エアロゾル濃度を容易に制御することが可能となる。
【００６１】
流動層Ｃｆに絶え間なくキャリアガスおよびコア粒子Ｃが供給されることにより、コア粒子Ｃは少しずつ流動層Ｃｆからオーバーフローし、キャリアガスの気流に乗って搬送管６２内を上昇し、分別部３０まで搬送される。分別部３０では、まず前段のサイクロン３１で粒径の大きなコア粒子Ｃが回収される。粒径の小さな遊離材料粒子Ｍは、キャリアガスとともに後段のバグフィルタ３２へ流れ、ここで回収される。このようにして、材料粒子Ｍが付着したコア粒子Ｃと、遊離材料粒子Ｍとが分別される。これにより、後述する分離工程およびエアロゾル発生工程において、遊離材料粒子Ｍがコア粒子Ｃに混じって移送されることがないから、コア粒子Ｃの移送量を制御することによって最終的に発生するエアロゾルの濃度を確実にコントロールできる。
【００６２】
サイクロン３１で回収されたコア粒子Ｃは、コア供給ホッパ３１Ａから排出され、移送管６５内を自然落下してエアロゾル発生槽４０まで送られる。この際、移送調整弁６６に備えられた水平板の抜き差しによる開度調整機構によってコア粒子Ｃの落下量が調節される。これらの流動部２０からエアロゾル発生槽４０までのコア粒子Ｃの移送が本発明の移送工程Ｓ２に該当する。
【００６３】
エアロゾル発生槽４０、移送管６５内を移送されたコア粒子Ｃが衝突網４１に衝突する。このときの衝撃により、コア粒子Ｃに固着していた材料粒子Ｍが分離する（分離工程Ｓ３）。なお、コア粒子Ｃから材料粒子Ｍを離脱させるためには、適切なスピードでコア粒子Ｃを衝突網４１に衝突させることを要する。そこで、本実施形態では、衝突網４１の上流側のサイクロン３１を、衝突網４１よりも高い位置に設け、衝突網４１とサイクロン３１との間に設けられた移送管６５を、サイクロン３１（上流側）から衝突網４１（下流側）に向かって下るように、傾斜させて配置している。このように、移送機構の終端部である移送管６５の、衝突網４１側の端部を、上流側であるサイクロン３１側の端部よりも低くなるように配置した。このように移送管６５の両端の間に高低差を設け、この高低差及び／又は移送管６５の傾き等を適切に設定することによりコア粒子Ｃの落下スピードを調整することができる。これにより、コア粒子Ｃが衝突網４１へ衝突する際のインパクトを容易に調整することができる。さらに、移送管６５には移送調整弁６６が設けられているので、コア粒子Ｃの落下量を調整することができ、エアロゾル発生槽４０で発生するエアロゾルの濃度を制御することができる。
【００６４】
互いに分離したコア粒子Ｃおよび材料粒子Ｍのうち、粒径が小さく軽い材料粒子Ｍはキャリアガスに巻き上げられて分散し、エアロゾルを形成する（エアロゾル発生工程Ｓ４）。発生したエアロゾルは、成膜チャンバ５０へと送られる。すなわち、成膜チャンバ５０の内部を真空ポンプＰにより減圧すると、エアロゾル発生槽４０と成膜チャンバ５０との間の差圧により、エアロゾルがエアロゾル供給管６７内に吸引され、高速に加速されつつ噴出ノズル５１へ送られる。エアロゾル発生槽４０から噴出ノズル５１へ送られるエアロゾルの濃度は、エアロゾル供給管６７に取り付けられたエアロゾル濃度検出器６８によってモニタされる。
【００６５】
噴出ノズル５１に送られたエアロゾルは、噴出口５１Ａから基板Ｂに向かって噴出される。噴出された材料粒子Ｍは、基板Ｂに衝突して基板Ｂ上に堆積する。このようにして基板Ｂ上に固着した材料粒子Ｍは、圧電膜を形成する（膜形成工程Ｓ５）。このとき、ステージ移動機構５３によってステージ５２を動かすことで基板ｂに対する噴出ノズル５１の相対位置を少しずつずらしながらエアロゾルの吹き付けを行う。これにより、基板Ｂの全面にわたって膜が形成される。
【００６６】
基板Ｂに衝突した後基板Ｂ上に堆積されなかった材料粒子Ｍを含むエアロゾルは、真空ポンプＰの吸引力によって粉体回収装置５４側へ排出される。
【００６７】
一方、粒径が大きく重いコア粒子Ｃは、キャリアガスに巻き上げられることなく、衝突網４１の網目を通って落ちていく。衝突網４１の下側に張設されている回収網４２の網目はコア粒子Ｃの通過を許容しない大きさであるので、コア粒子Ｃはこの回収網４２で回収される。コア粒子Ｃは回収網４２の傾きによって転がって行き、回収網４２の下り側端部に配された混合部１０に供給されて、再利用される。
【００６８】
また、バグフィルタ３２で回収された遊離材料粒子Ｍは、原料供給ホッパ３２Ａから排出され、材料供給管６３内を自然落下して、混合部１０に供給され、再利用される。材料供給管６３には供給調整弁６４が設けられており、移送調整弁６６と同じく、水平板の抜き差しにより、弁の開度を調整によって材料粒子Ｍの流量を調節する。
【００６９】
なお、移送調整弁６６および供給調整弁６４は、コントローラ６１に接続され、このコントローラ６１からの信号によって、これらの弁の開度が自動制御される。流量検出器１１によって検出される混合部１０内のコア粒子Ｃの流量、およびエアロゾル濃度検出器６８によって検出されるエアロゾル供給管６７内のエアロゾル濃度についての情報はコントローラ６１に送られ、コントローラ６１は、これらの情報に基づいて移送調整弁６６の開度を制御する。このように、循環経路内のコア粒子Ｃの流量を調節することでエアロゾル濃度の安定化を図ることができる。また、コントローラ６１は、移送調整弁６６の開度調整と連動して供給調整弁６４の開度を調整する。これにより、コア粒子Ｃの流量に合わせて材料粒子Ｍの供給量を調整できる。
【００７０】
以上のように本実施形態によれば、混合部１０において材料粒子Ｍをこの材料粒子Ｍよりも粒径の大きいコア粒子Ｃに付着させ、これをエアロゾル発生槽４０まで移送した後、衝突網４１に衝突させてその衝撃により材料粒子Ｍをコア粒子Ｃから離脱させる。そして、離脱した材料粒子Ｍをエアロゾル発生槽４０においてキャリアガスに分散させてエアロゾルを発生させる。
【００７１】
ここで、ある程度大きな粒径をもつコア粒子Ｃは、成膜に用いられる微細な材料粒子Ｍと比較して、移送経路中の移送量の制御が容易であり、また詰まりも引き起こしにくい。そこで、コア粒子Ｃに材料粒子Ｍを付着させるプロセスから、この材料粒子Ｍをコア粒子Ｃから離脱させるプロセスにおいて、材料粒子Ｍの移送量を直接制御するのではなく、コア粒子Ｃの移送量を適切に制御することにより、エアロゾル発生槽４０への材料粒子Ｍの供給量を制御することができ、ひいては、エアロゾル濃度を安定化することができる。
【００７２】
また、混合部１０からエアロゾル発生槽４０までの移送経路の途中に流動部２０を設けてコア粒子Ｃを流動化させ、流動層Ｃｆを形成させている。流動部２０では、混合部１０において表面に材料粒子Ｍが付着したコア粒子Ｃが流動化し、攪拌される。このとき、コア粒子Ｃの表面に弱く付着している材料粒子Ｍはコア粒子Ｃから剥離する。このようにして、エアロゾル発生槽４０へ送られる前にコア粒子Ｃの表面に余分に付着している材料粒子Ｍを取り除くことにより、エアロゾル濃度制御の精度を高めることができる。
【００７３】
また、同じく混合部１０からエアロゾル発生槽４０までの移送経路の途中（より具体的には、流動部２０とエアロゾル発生槽４０との間）には、材料粒子Ｍが付着したコア粒子Ｃと遊離の材料粒子Ｍとを分別する分別部３０が設けられている。ここで、混合部１０においては全ての材料粒子Ｍがコア粒子Ｃに付着するわけではなく、コア粒子Ｃに付着できずにフリーな状態の材料粒子Ｍが残留している。そこで、分別部３０を設けて材料粒子Ｍが付着したコア粒子Ｃとフリーな材料粒子Ｍとを分別することにより、材料粒子Ｍが付着したコア粒子Ｃのみをエアロゾル発生槽４０へ送ることができる。これにより、エアロゾル濃度制御の精度を高めることができる。
【００７４】
また、分別部３０には分別された遊離材料粒子Ｍを回収するバグフィルタ３２が設けられている。バグフィルタ３２は材料供給管６３を介して混合部１０に接続されており、回収された材料粒子Ｍが混合部１０に供給される。このような構成によれば、回収された材料粒子Ｍを再びエアロゾル発生系に容易に戻すことでき、材料粒子Ｍを容易に再利用できる。
【００７５】
また、コア粒子Ｃをエアロゾル発生槽４０へ導く移送機構の終端部である移送管６５の衝突網４１側端部を、上流側の端部（サイクロン３１側の端部）よりも低く配置した。ここで、コア粒子から材料粒子を離脱させるには、適度な衝突力をもってコア粒子を衝突網４１に衝突させなければならない。そこで、移送機構の終端部とその手前との間に高低差を設け、この高低差及び／又は移送管６５の傾き等を調整することによりコア粒子Ｃの落下スピードを調整している。これにより、コア粒子Ｃの衝突網４１への衝突スピードを容易に調整することができる。
【００７６】
また、エアロゾル発生槽４０には材料粒子Ｍから分離されたコア粒子Ｃを回収する回収網４２が設けられている。そして、この回収網４２は混合部１０に接続されており、回収されたコア粒子Ｃが混合部１０に供給される。これにより、回収されたコア粒子Ｃを再びエアロゾル発生系に容易に戻すことが可能であり、コア粒子Ｃを容易に再利用できる。
【００７７】
混合部１０には、所定の方向に沿って下る下り勾配が設けられており、この所定方向の下る向きが材料粒子Ｍ及びコア粒子Ｃの流れる向きに対応する。このような構成によれば、材料粒子Ｍ、コア粒子Ｃは、この下り勾配をともに転がり落ちて行きながらに互いに接触するので、各コア粒子Ｃの表面において材料粒子Ｍがほぼ均等に付着するとともに、コア粒子Ｃ間における材料粒子Ｍの付着量のばらつきがほぼなくなる。加えて、粒子間及び／又は、混合部１０の内壁面と粒子との間で生じる摩擦力及び圧力により、コア粒子Ｃに材料粒子Ｍが強く密着する。したがって、コア粒子Ｃにいったん付着した材料粒子Ｍが、エアロゾル発生槽４０に至る前に剥がれることを防ぐことができる。これにより、コア粒子Ｃの移送量を制御することにより材料粒子Ｍを安定に供給することができる。
【００７８】
エアロゾル発生槽４０と噴出ノズル５１とを連結するエアロゾル供給管６７には、エアロゾル濃度検出器６８が設けられている。さらに、混合部１０にはコア粒子Ｃの流量を検出する流量検出器が設けられている。このような構成によれば、検出されたエアロゾル濃度およびコア粒子Ｃの移送量をコントローラ６１にフィードバックして、コア粒子Ｃの移送量を調整することができ、エアロゾル濃度の予期しない変動にも迅速に対応できる。
【００７９】
材料粒子Ｍとして一次平均粒径１μｍ以下のもの、コア粒子Ｃが平均粒径１００μｍ以上２００μｍ以下のものを使用している。エアロゾル発生工程においては、互いに分離された材料粒子Ｍとコア粒子Ｃのうち、材料粒子Ｍのみをガスにより飛散させてエアロゾルを形成することが必要となる。このため、材料粒子Ｍとコア粒子Ｃとには、適度な大きさの差があることが望ましい。コア粒子Ｃがあまりにも小さい場合には、移送機構などの経路内で詰まりを起こしやすくなり、運転効率が低下する。これらの事情を考慮すると、材料粒子Ｍを一次平均粒径１μｍ以下、コア粒子Ｃを平均粒径１００μｍ以上２００μｍ以下とすることがもっとも適切である。さらに、コア粒子Ｃとして多孔質材料を使用している。このようにすれば、コア粒子Ｃの細孔内に材料粒子Ｍが入り込み、強く固着するから、コア粒子Ｃにいったん付着した材料粒子が、分離工程に至る前に剥がれることを防ぐことができる。これにより、コア粒子Ｃの移送量を制御することにより、材料粒子Ｍの供給量を安定化することができる。
【００８０】
本発明の技術的範囲は、上記した実施形態によって限定されるものではなく、例えば、次に記載するようなものも本発明の技術的範囲に含まれる。その他、本発明の技術的範囲は、均等の範囲にまで及ぶものである。
【００８１】
上記実施形態では、分離部とエアロゾル発生部とが一体化されたエアロゾル発生槽４０が設けられ、その内部に衝突網４１が設けられたが、分離部とエアロゾル発生部とが独立に設けられ、分離部でコア粒子から分離された材料粒子がエアロゾル発生部に送られてエアロゾル化されても構わない。
【００８２】
上記実施形態では、混合部１０とエアロゾル発生槽４０との間に流動部２０および分別部３０が設けられていたが、流動部、分別部はいずれか一方のみ設けられていてもよく、いずれも設けられていなくても構わない。
【００８３】
上記実施形態では、バグフィルタ３２が材料供給管６３を介して混合部１０に接続されており、回収された材料粒子Ｍが混合部１０に再供給されていたが、バグフィルタと混合部とが接続されておらず、回収された材料粒子がエアロゾル発生系に戻されなくても構わない。また、上記実施形態では、エアロゾル発生槽４０にコア粒子Ｃを回収する回収網４２が設けられ、この回収網４２が混合部１０に接続され、回収されたコア粒子Ｃが混合部１０に供給されていたが、回収されたコア粒子がエアロゾル発生系に戻されなくても構わない。
【００８４】
上記実施形態では、供給調整弁６４および移送調整弁６６がコントローラ６１からの指令によって自動制御されるようになっていたが、弁の開度調整が手動で行われても構わない。また、これらの弁の開度を調整する機構は平板を抜き差しするタイプに限られずバタフライ弁、ボール弁等も使用しうる。
【００８５】
上記実施形態では、移送管６５が、下流側に向かって斜めに下るように設置していたが、移送機構の衝突壁側の終端が、上流側よりも低く配置されていればよく、例えば、移送管が垂直に下るように設置されていても良い。
【００８６】
上記実施形態では、衝突壁としてメッシュを使用していたが、衝突壁はメッシュに限られず、例えばコア粒子の径と同程度の幅であって、コア粒子の通過を許容する幅のスリットが形成されたスリット板であってもよい。同様に、回収網に代えてスリット板等を使用することもできる。
【００８７】
上記実施形態では、コア粒子Ｃは、流動層室２０からその上方に設けられた分別部３０へ気流搬送されていたが、図６に示す成膜装置７０のように、リフトコンベア７１により搬送されてもよい。また、上記実施形態では、混合部１０を傾斜のある管により形成していたので、この管内を転がり落ちていく過程で材料粒子Ｍがコア粒子Ｃの表面に付着した。これに代えて、エアロゾル発生槽４０の回収網４２と流動層室２０との間にベルトコンベア７２を設置してもよい。この場合には、このベルトコンベア７２上を材料粒子Ｍとコア粒子Ｃとがともに転がっていく過程で、材料粒子Ｍがコア粒子Ｃの細孔内に固着することができる。
【００８８】
上述の実施形態においては、分離部において分離された材料粒子は、エアロゾルの発生に使用され、成膜に利用されていたが、図７に示す粒子供給装置２００によれば、分離部４０においてコア粒子（第２の粒子）から分離された材料粒子（第１の粒子）を、任意の用途のために供給しうる。ここで、粒子供給装置２００は、成膜チャンバ５０及びエアロゾル供給管６７を有していないことを除いて、成膜装置１と同様の構成を有する。なお、粒子供給装置２００においては、分離部４０においてエアロゾルを発生させなくてもよく、例えば回収網４２を通過した材料粒子を、粒子供給装置から供給される粒子として利用してもよい。また、粒子供給装置においては、流動部及び／又は分別部は省略しうる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本実施形態の成膜装置の概略図
【図２】本実施形態の流動部の概略側断面図
【図３】本実施形態のサイクロンの概略側断面図
【図４】本実施形態のエアロゾル発生部の概略側断面図
【図５】本発明の成膜方法を示すフローチャート
【図６】他の実施形態の成膜装置の概略図
【図７】本願発明に係る粒子供給装置の実施形態の概略図
【符号の説明】
【００９０】
１…成膜装置
１０…混合部
１１…流量検出器
２０…流動部（移送機構）
３０…分別部
３１…サイクロン（コア回収部）
３２…バグフィルタ（材料回収部）
４０…エアロゾル発生槽（分離部、エアロゾル発生部）
４１…衝突網（衝突壁）
５１…噴出ノズル
６２…搬送管（移送機構）
６５…移送管（移送機構）
６６…移送調整弁（制御部）
６８…エアロゾル濃度検出器
Ｃ…コア粒子
Ｃｆ…流動層
Ｍ…材料粒子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置、成膜方法及び粒子供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタのインクジェットヘッド等に用いられる圧電アクチュエータの製造方法として、エアロゾルデポジション（ＡＤ法）と呼ばれる方法がある。ＡＤ法では、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電材料の微粒子を気体中に分散させたエアロゾルを基板表面に向けて噴射し、基板と衝突した微粒子を基板上に堆積させることにより圧電膜等の膜を形成する。
【０００３】
例えば特許文献１（特開２００３−２９３１５９号公報）には、このようなＡＤ法を使用して成膜を行うための装置が開示されている。この装置は、エアロゾルを発生させるためのエアロゾル形成室と、発生したエアロゾルを基板へ噴き付けるための成膜室と、成膜室の内部に備えられたノズルとを備えている。エアロゾル形成室で発生したエアロゾルは、搬送管を通ってノズルに導かれ、このノズルから基板に向かって噴射される。
【特許文献１】特開２００３-２９３１５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようなＡＤ法においては、ノズルから噴射されるエアロゾルの濃度を一定に保つことが、均一で良好な品質の膜を形成するために重要である。しかし、エアロゾル形成室内でのエアロゾルの固化、搬送管及び／又はノズル内での材料粒子の詰まりなどの種々の要因のため、エアロゾル濃度を安定化することが難しい。
【０００５】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、基板に向かって噴射されるエアロゾルの濃度を容易に制御できる成膜装置及び成膜方法を提供することにある。さらに、本発明の目的は、エアロゾルを形成する粒子のような微粒子の量を調整しつつ供給する粒子供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００６】
本発明の第１の態様に従えば、膜を形成する成膜装置であって、前記膜を形成する材料粒子と、この材料粒子よりも粒径の大きいコア粒子とを混合し、前記コア粒子の表面に前記材料粒子を付着させる混合部と、衝突壁を有し、前記混合部に接続され、前記衝突壁に前記材料粒子が付着した前記コア粒子を衝突させて前記コア粒子と前記材料粒子とを分離する分離部と、前記材料粒子が付着した前記コア粒子を前記混合部から前記分離部へ移送する移送部と、前記分離部に接続され、前記衝突壁によって分離された前記材料粒子をキャリアガスに分散させて、エアロゾルを発生させるエアロゾル発生部と、前記エアロゾル発生部に接続され、前記エアロゾルを噴出するノズルと、を備える成膜装置が提供される。
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、混合部において、材料粒子は粒径の大きなコア粒子の表面に付着されるので、粒径の小さい材料粒子のみが移送部（移送機構）を通過する場合と比べて、詰まりを引き起こしにくい。したがって、材料粒子が付着したコア粒子を安定に分離部へ移送することができ、エアロゾル部において発生するエアロゾルの濃度等を安定に保つことができる。
【０００８】
本発明の成膜装置は、さらに、前記移送部に設けられて、前記分離部へ供給される前記コア粒子の供給量を制御する制御部を含んでもよい。この場合には、比較的粒径の大きなコア粒子の量を調整することにより、エアロゾルの濃度等を制御することができるので、容易且つ確実にエアロゾル発生部で発生するエアロゾルの濃度を安定に保つことができる。
【０００９】
本発明の成膜装置において、前記混合部と前記分離部との間には、前記コア粒子の流動層を発生させる流動部が設けられていてもよい。
【００１０】
この場合には、混合部において表面に材料粒子が付着したコア粒子は、流動部において流動化し、攪拌される。このとき、コア粒子の表面に弱く付着しているだけの材料粒子はコア粒子から剥離し、強く固着している材料粒子のみがコア粒子の表面に残る。このようにして、分離部へ送られる前にコア粒子の表面に余分に付着している材料粒子を取り除くことにより、エアロゾル濃度制御の精度を高めることができる。
【００１１】
本発明の成膜装置において、前記混合部と前記分離部との間には、前記混合部において混合された、前記コア粒子と前記材料粒子とを含む混合物から、前記材料粒子が付着した前記コア粒子と、前記コア粒子から遊離している前記材料粒子とを分別する分別部が設けられていてもよい。
【００１２】
この場合には、混合部と分離部との間には、材料粒子が付着したコア粒子と遊離した材料粒子とを分別する分別部が設けられている。ここで、混合部においては全ての材料粒子がコア粒子に付着するわけではなく、コア粒子に付着できずにフリーな状態の材料粒子が残留している。そこで、分別部を設けて材料粒子が付着したコア粒子とフリーな材料粒子とを分別することにより、材料粒子が付着したコア粒子のみを衝突部へ送ることができる。これにより、エアロゾル濃度制御の精度を高めることができる。
【００１３】
本発明の成膜装置において、前記分別部には、分別された前記遊離している材料粒子を回収するとともに、前記混合部に接続されて回収した前記遊離している材料粒子を前記混合部に供給する材料回収部が設けられていてもよい。
【００１４】
この場合には、分別部には分別された遊離している材料粒子を回収する材料回収部が設けられているとともに、この材料回収部からは、回収された材料粒子が混合部に供給されるので、回収された材料粒子を容易に再びエアロゾル発生系に戻すことができ、材料粒子を容易に再利用できる。
【００１５】
本発明の成膜装置において、前記移送機構の、前記分離部に接続している下流側が、上流側よりも低くてもよい。
【００１６】
この場合には、コア粒子を分離部へ導く移送機構には、この分離部に達する下流側とその上流側とで高低差が設けられている。ここで、コア粒子から材料粒子を離脱させるには、適度な衝突力をもってコア粒子を衝突壁に衝突させなければならないが、本発明によれば、移送機構において、分離部の手前で上流側と下流側との高低差を適切に調整することによって、コア粒子の衝突壁への衝突力を容易に調整することができる。
【００１７】
本発明の成膜装置において、前記分離部には、前記混合部に接続され、前記材料粒子と分離した前記コア粒子を回収し、且つ、前記回収されたコア粒子を前記混合部に供給するコア回収部が設けられていてもよい。
【００１８】
この場合には、分離部には材料粒子から分離されたコア粒子を回収するコア回収部が設けられている。そして、このコア回収部は混合部に接続されて、回収したコア粒子が混合部に供給されるようになっている。したがって、回収したコア粒子を再びエアロゾル発生系に容易に戻すことができ、コア粒子を容易に再利用できる。
【００１９】
本発明の成膜装置において、前記混合部には、前記コア粒子または前記材料粒子が供給される供給位置から所定の方向に沿って下り勾配が設けられてもよく、前記コア粒子又は前記材料粒子は、前記所定の方向に沿って流れてもよい。
【００２０】
この場合には、混合部には粒子の流れ方向に沿って下る下り勾配が設けられている。したがって、この下り勾配を両粒子がともに転がり落ちて行きながら互いに接触することにより、各コア粒子の表面全体に材料粒子が均等にまぶされるとともに、コア粒子間における材料粒子の付着量のばらつきはほとんどなく、材料粒子の付着量はほぼ均等となる。加えて、各粒子間や混合部の勾配面と粒子との間で生じる摩擦力や圧力により、コア粒子に材料粒子が強く密着するから、コア粒子にいったん付着した材料粒子が、分離部に至る前に剥がれることを防ぐことができる。これにより、コア粒子の移送量を制御することにより、安定に材料粒子を供給することができる。
【００２１】
本発明の成膜装置において、前記エアロゾル発生部と前記噴出ノズルとの間にエアロゾル濃度検出器が設けられていてもよい。
【００２２】
この場合には、エアロゾル発生部と噴出ノズルとの間にはエアロゾル濃度検出器が設けられているので、検出されたエアロゾル濃度を制御部にフィードバックして、コア粒子の移送量を調整することができ、エアロゾル濃度の予期しない変動にも迅速に対応できる。
【００２３】
本発明の成膜装置において、前記混合部には前記コア粒子の流量を検出する流量検出器が設けられていてもよい。
【００２４】
この場合には、混合部にはコア粒子の流量を検出する流量検出器が設けられているので、検出されたコア粒子の流量を制御部にフィードバックして、コア粒子の移送量を調整することができ、コア粒子の移送量の予期しない変動にも迅速に対応できる。
【００２５】
本発明の成膜装置において、前記衝突壁は前記コア粒子が通過可能な大きさのメッシュであってもよく、前記コア回収部は前記コア粒子が通過できない大きさのメッシュを含んでもよい。
【００２６】
この場合には、コア粒子は、衝突壁であるメッシュを通過できるが、コア回収部に含まれるメッシュは通過できないので、確実にコア粒子を回収することができる。
【００２７】
本発明の成膜装置において、前記制御部は、前記分離部へ供給される前記コア粒子の供給量を調整する第１の調整弁と、前記混合部へ供給される前記材料粒子の供給量を調整する第２の調整弁とを含んでもよい。
【００２８】
この場合には、制御部がコア粒子及び材料粒子の供給量をそれぞれ調整する弁を独立に有しているので、容易且つ確実にエアロゾル濃度を制御することができる。
【００２９】
本発明の成膜装置において、第１の調整弁及び第２の調整弁は、弁の開度を調整する水平板を有してもよい。
【００３０】
この場合には、第１、第２調整弁は水平板の抜き差しにより弁の開度を調整するタイプの調整弁であるので、コア粒子及び材料粒子の供給量を、容易に直線的に制御することができる。
【００３１】
本発明の第２の態様に従えば、基板上に膜を形成する成膜方法であって、材料粒子と、この材料粒子よりも粒径の大きいコア粒子とを混合して、前記コア粒子の表面に前記材料粒子を付着させる混合工程と、前記混合工程で得られた材料粒子が付着したコア粒子を、その移送量を制御しつつ移送する移送工程と、前記移送工程により移送されてきた前記コア粒子に衝撃力を加えて前記コア粒子から前記材料粒子を分離する分離工程と、前記衝突工程において分離された前記材料粒子をキャリアガスに分散させてエアロゾルを発生させるエアロゾル発生工程と、前記エアロゾルを基板に向けて噴出することにより前記材料粒子を前記基板に付着させて前記材料粒子の膜を形成する膜形成工程と、を含む成膜方法が提供される。
【００３２】
本発明の第２の態様によれば、材料粒子をこの材料粒子よりも粒径の大きいコア粒子に付着させて移送した後、移送されてきたコア粒子に衝撃力を加えて材料粒子をコア粒子から離脱させ、キャリアガスに分散してエアロゾルを発生させている。ここで、ある程度大きな粒径をもつコア粒子は、成膜に用いられる微細な材料粒子と比較して系内での移送量の制御が容易であり、また詰まりも引き起こしにくい。そこで、コア粒子に材料粒子を付着させるプロセスから、この材料粒子をコア粒子から離脱させるプロセスに至るまでの、コア粒子の移送量を適切に制御することにより、材料粒子の供給量を制御し、ひいては、エアロゾル濃度を安定化することができる。
【００３３】
本発明の成膜方法において、一次平均粒径１μｍ以下の前記材料粒子を使用してもよく、平均粒径１００μｍ以上２００μｍ以下の前記コア粒子を使用してもよい。
【００３４】
この場合には、材料粒子が一次平均粒径１μｍ以下のものであり、コア粒子が平均粒径１００μｍ以上２００μｍ以下のものである。ここで、エアロゾル発生工程においては、互いに分離された両粒子のうち、材料粒子のみをガスにより飛散させてエアロゾルを形成することを要する。このため、材料粒子とコア粒子とには、適度な大きさの差を設定することを要する。また、コア粒子があまりにも小さすぎれば、系内で詰まりを起こしやすくなり、運転効率が低下する。これらの事情を考慮すると、材料粒子を一次平均粒径１μｍ以下、コア粒子を平均粒径１００μｍ以上２００μｍ以下とすることが適切である。なお、一次平均粒径とは、凝集のない状態での平均粒径の意味である。
【００３５】
本発明の成膜方法において、前記コア粒子として多孔質材料を使用してもよい。
【００３６】
この場合には、コア粒子として多孔質材料を使用するので、コア粒子の細孔内に材料粒子が入り込み、強く固着する。したがって、コア粒子にいったん付着した材料粒子が、分離工程に至る前に剥がれることを防ぐことができる。これにより、コア粒子の移送量の制御による材料粒子の供給量を安定化することができる。
【００３７】
本発明の成膜方法において、前記コア粒子がジルコニア及びアルミナのうちの一つであってもよい。この場合には、コア粒子としてジルコニア又はアルミナを利用しているので、コア粒子は十分な硬度を有しており、磨耗が少ないため、材料粒子との摩擦等により削られる恐れが無い。
【００３８】
本発明の成膜方法において、前記材料粒子がＰＺＴの粒子であってもよい。この場合には、材料粒子が圧電材料であるので、例えばインクジェットプリンタのインクジェットヘッドに利用する圧電層を容易に形成することができる。
【００３９】
本発明の第３の態様に従えば、粒子供給装置であって、複数の第１の粒子と、第１の粒子よりも粒径の大きい複数の第２の粒子とを混合し、第２の粒子の表面に第１の粒子を付着させる混合部と、衝突壁を有し、前記混合部に接続され、前記衝突壁に第１の粒子が付着した第２の粒子を衝突させて第１の粒子と第２粒子とを分離する分離部と、第１の粒子が付着した第２の粒子を前記混合部から前記分離部へ移送する移送部と、前記移送部に設けられて、第１の粒子が付着した第２の粒子の、前記分離部への供給量を制御する制御部とを備える粒子供給装置が提供される。
【００４０】
本発明の第３の態様によれば、第１の粒子は、第１の粒子よりも粒径の大きな第２の粒子の表面に付着した状態で、移送部を通じて分離部へ供給される。さらに、移送部においては、第１の粒子が付着した第２の粒子の、分離部への供給量を制御する制御部が設けられている。したがって、粒径の小さな第１の粒子の流量等を直接制御するのではなく、粒径の大きな第２の粒子の流量等を制御することにより間接的に第１の粒子の流量等を制御できるので、粒子供給装置から供給される、第１の粒子の供給量を安定に保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明を具体化した一実施形態について、図１〜図４を参照しつつ詳細に説明する。
【００４２】
図１には、本実施形態の成膜装置１を示す。この成膜装置１には、エアロゾルを発生させるためのエアロゾル供給ユニットＵと、発生したエアロゾルを噴出するノズル５１と、ノズル５１から噴出したエアロゾルを基板Ｂに付着させるための成膜チャンバ５０とを備えている。
【００４３】
図１に示すように、エアロゾル供給ユニットＵは、コア粒子Ｃの循環経路として形成されており、材料粒子Ｍとコア粒子Ｃとを混合してこのコア粒子Ｃの表面に材料粒子Ｍを付着させる混合部１０と、混合部１０の上流側に接続されて、コア粒子Ｃから材料粒子Ｍを分離するとともに分離した材料粒子Ｍをキャリアガスに分散してエアロゾルＺを発生させるエアロゾル発生槽（エアロゾル発生部）４０と、混合部１０の下流側とエアロゾル発生槽４０とを繋ぐ移送部（流動部２０、搬送管６２、および移送管６５；移送機構）とを備える。
【００４４】
混合部１０は、管状に形成されており、所定の向き（図１の左側）に向かって下るに向かって下るように傾斜して設置されている。言い換えると、混合部１０は、コア粒子Ｃの流れ方向上流側から下流側に向かって下るように傾斜して設置されている。後述するように、この混合部１０の一方（上流側）の端部は、エアロゾル発生槽４０に接続され、エアロゾル発生槽４０において材料粒子Ｍから分離されたコア粒子Ｃが供給される。混合部１０において、上流側の端部よりもやや下流位置には、混合部１０に材料粒子Ｍを供給するための材料供給管（材料供給路）６３が接続されている。また、混合部１０の、材料供給管６３との接続位置よりもやや下流位置には、混合部１０の内部を通過するコア粒子Ｃの流量を測定するな流量検出器（流量計）１１が取り付けられている。
【００４５】
混合部１０の下流側の端部は、流動部２０に接続されている。流動部２０の形状は、内径約１５０ｍｍの略筒状であり、その内部が分散板２１によって仕切られており、上側に流動層室２２が形成され、下側に風箱２３が形成されている。分散板２１は、キャリアガスは通過しうるがコア粒子Ｃは通過できない大きさの細孔を多数備える。分散板２１として、例えば、多孔質の焼結体又は、多数のノズルを設けた多ノズル板を使用することができる。分散板２１は、流動層室２２の、混合部１０が接続されている位置よりもやや下側に設けられており、混合部１０から流れてきたコア粒子Ｃおよび材料粒子Ｍは、流動層室２２に供給される。また、風箱２３の底部には、流動部２０へキャリアガスを供給するための給気装置２４がガス供給管２５を介して接続されている。キャリアガスがガス供給管２５および風箱２３を介して流動層室２２へ供給されると、混合部１０から送られてきたコア粒子Ｃが流動化される。
【００４６】
流動層室２２には、コア粒子Ｃを分別部３０へ気流搬送するための搬送管６２が接続されている。搬送管６２の内径は、２８ｍｍ程度である。搬送管６２の一端が流動層室２２の上側の開口部から差し込まれて、分散板２１と搬送管６２の一端との間で流動層Ｃｆが形成される。搬送管６２の他端側は上方向へ向かって延在し、流動部２０の上方に設置された分別部３０に接続されている。また、流動層室２２には、粒子飛散防止板２６が設けられている。この粒子飛散防止板２６は、流動している層から巨大な粒子（凝集したようなもの）が飛び出すのを邪魔するために前記搬送管６２の下部に設置されている。この粒子飛散防止板２６によって、分散された粒子のみを上方の分別部３０へ搬送することができる。
【００４７】
分別部３０は、材料粒子Ｍが付着したコア粒子Ｃと、コア粒子Ｃに付着されなかった材料粒子Ｍ（遊離材料粒子）とを分別して回収する。分別部３０は、公知のサイクロン３１と、サイクロン３１の後段に接続された公知のバグフィルタ（材料回収部）３２とを備えている。サイクロン３１は粒径の大きなコア粒子Ｃのみを回収可能であり、バグフィルタ３２は、粒径の小さな遊離材料粒子Ｍを回収可能である。
【００４８】
サイクロン３１の底部にはコア供給ホッパ３１Ａが設けられており、回収されたコア粒子Ｃをここから排出できる。コア供給ホッパ３１Ａの下部からは移送管６５が延在しており、移送管６５の一端はエアロゾル発生槽４０に接続されている。移送管６５はコア供給ホッパ３１Ａの出口から、その斜め下方向に設置されたエアロゾル発生槽４０に向かって下っており、コア粒子Ｃはサイクロン３１から自然落下することによりエアロゾル発生槽４０まで送られる。なお、コア供給ホッパ３１Ａは、サイクロン３１と独立に設けられてもよく、サイクロン３１と管を介して接続されても構わない。移送管６５には、コア粒子Ｃの落下量を調整する移送調整弁（制御部）６６が設けられている。移送調整弁６６は、水平板の抜き差しによって弁の開度（移送管の流路面積）を調整し、コア粒子Ｃの流量を調節する。このような水平板の抜き差しを利用する弁を用いた場合には、弁の開度を直線的に制御できるため、バタフライ弁、ボール弁等を用いた場合と比較してコア粒子Ｃの供給量を容易に調整できる。
【００４９】
エアロゾル発生槽４０の形状は、有底容器状であって、その内部には、移送管６５の一端（下流側の端部）が差し込まれている。エアロゾル発生槽４０の内部には、衝突網（衝突壁）４１と回収網（コア回収部）４２とが設けられている。衝突網４１は、コア粒子Ｃの平均粒径とほぼ同程度のメッシュサイズをもつ網により形成され、移送管６５の下流側の端部の下方に、斜めに傾いた姿勢で設けられている。衝突網４１は、衝突の衝撃によってコア粒子Ｃから材料粒子Ｍを分離することができる。また、回収網４２は、コア粒子Ｃの平均粒径よりも小さなメッシュサイズの網体により形成され、衝突網４１の下方にやや間隔を空けて斜めに傾いた姿勢で張設されている。回収網４２は、材料粒子Ｍが分離された後のコア粒子Ｃを回収することができる。さらに、エアロゾル発生槽４０には、混合部１０の上流側の端部が接続されている。回収網４２は、その下り方向の端部がエアロゾル発生槽４０の側壁部において混合部１０との接続位置に整合するように配されている。回収網４２をこのように配置することにより、回収されたコア粒子Ｃを混合部１０に流れ込ませることができる。
【００５０】
エアロゾル発生槽４０の天井には、槽内で発生したエアロゾルを噴出ノズル５１に供給するためのエアロゾル供給管６７の一端が接続されている。エアロゾル供給管６７にはその内部を通過するエアロゾルの濃度を検出可能なエアロゾル濃度検出器６８が取り付けられている。
【００５１】
バグフィルタ３２は材料供給管（材料供給路）６３を介して混合部１０に接続されている。バグフィルタ３２の底には原料供給ホッパ３２Ａが設けられており、回収された遊離材料粒子Ｍをここから排出できる。原料供給ホッパ３２Ａの下部からは材料供給管６３が延出し、その一端が混合部１０に接続されている。材料供給管６３は原料供給ホッパ３２Ａの出口から混合部１０に向かって下っており、材料粒子Ｍはバグフィルタ３２から自然落下することにより混合部１０まで送られる。なお、原料供給ホッパ３２Ａは、バグフィルタ３２と独立に設けられてもよく、バグフィルタ３２と原料供給ホッパ３２Ａとが、管を介して接続されても構わない。材料供給管６３には、材料粒子Ｍの落下量を調整する供給調整弁６４が設けられている。供給調整弁６４は、移送管６５に設けられた移送調整弁６６と同じく、水平板の抜き差しによって移送管６５の開度を調整して、材料粒子Ｍの流量を調節する。
【００５２】
次に、成膜チャンバ５０について説明する。成膜チャンバ５０の形状は略直方体であって、その内部には、基板Ｂを取り付けるためのステージ５２と、このステージ５２の下方に配置された噴出ノズル５１が設けられている。噴出ノズル５１の形状は、略円筒形であり、噴射ノズル５１の上下の端には開口が形成されている。上側の開口は、スリット状の噴出口５１Ａである。下側の開口はエアロゾル供給管６７の端部に接続されており、エアロゾル発生槽４０で発生したエアロゾルが、エアロゾル供給管６７を通って噴出ノズル５１に供給される。
【００５３】
ステージ５２の形状は矩形の板状であり、ステージ５２は、ステージ移動機構５３によって水平姿勢で成膜チャンバ５０の天井からつり下げられて、ステージ５２の下面側に基板Ｂを保持することができる。ステージ移動機構５３は、図示しない制御装置からの指令に応じて駆動され、ステージ５２をその面方向（板面と平行な面内）に移動させる。これにより、噴出ノズル５１を基板Ｂに相対して移動させることが可能である。
【００５４】
また、この成膜チャンバ５０には、粉体回収装置５４を介して真空ポンプＰが接続されており、その内部を減圧できる。
【００５５】
成膜装置１には、コントローラ６１が設けられている。コントローラ６１は、成膜装置１の運転を制御するための制御プログラムを格納したマイクロコンピュータが内蔵されたものであって、コントローラ６１には、流量検出器１１およびエアロゾル濃度検出器６８からの情報が入力され、供給調整弁６４および移送調整弁６６を制御する信号が出力される。
【００５６】
次に、この成膜装置１によって成膜を行う工程について図５に示されたフローチャートを参照しつつ説明する。
【００５７】
本実施形態に使用されるコア粒子Ｃとしては、材料粒子Ｍを保持するための細孔を多数備える多孔質材料が好ましい。またその平均粒径は、系内で詰まりを起こしにくく、流量の把握や制御が容易に行える程度の大きさであることが好ましいことから、１００μｍ以上２００μｍ以下がもっとも適切である。また、後述する様々な工程において、コア粒子Ｃが削られることがないように、コア粒子Ｃの硬度は、５００ＨＶ以上であることが望ましい。さらに、コア粒子Ｃは、材料粒子Ｍとの間の反応性が低いことが望ましい。コア粒子Ｃに好適な多孔質材料としては、例えば、アルミナ及びジルコニア等のセラミクス材料があげられる。一方、材料粒子Ｍとしては、エアロゾルデポジション法（ＡＤ法）による成膜に適用可能なものであれば特に制限はなく、例えば圧電膜を形成させたい場合には、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電材料の微粒子を使用することができる。あるいは、マグネシウムニオブ酸鉛（ＰＭＮ）であってもよい。また、絶縁膜を形成するときには、アルミナ及び／又はジルコニア等の絶縁材料の微粒子を使用することもできる。あるいは、金属膜を形成するときには、金、白金などの金属微粒子を使用することもできる。材料粒子Ｍの一次平均粒径、すなわち凝集のない状態での平均粒径は、１μｍ以下が適切であり、０．１μｍ〜１μｍの範囲内であることが好ましい。コア粒子Ｃの大きさと比べて、材料粒子Ｍの大きさとが、適度に小さいことが望ましいからである。なお、一次平均粒径の測定は、(i)液中に粒子を分散して、ブラウン運動を行っている粒子にレーザー光を照射し、その散乱光を観測することによって粒径を測定する方法、(ii)乾式で流路中にガスにてせん断力を与えつつ粒子を分散し、上記(i)と同様にして粒径を測定する方法、(iii)上記２つの方法で分散した粒子の画像、または成膜装置１のエアロゾル発生槽４０から基板Ｂまでの間で捕集された粒子の画像を記録し、その画像データに基づき平均粒径を求める方法、等により行うことができる。
【００５８】
成膜装置１の運転が開始されると、まず混合部１０において材料粒子Ｍとコア粒子Ｃとが混合される（混合工程Ｓ１）。混合部１０にコア粒子Ｃが供給されると、コア粒子Ｃは、混合部１０の傾斜によって、上流側から下流側へと転がりつつ落ちていく。このとき、材料供給管６３から混合部１０に材料粒子Ｍも供給される。材料粒子Ｍは、コア粒子Ｃとともに混合部１０の傾斜に従って転がり落ちる過程でコア粒子Ｃの表面に付着する。付着した材料粒子Ｍは、コア粒子Ｃの表面と混合部１０の内壁との間で、コア粒子Ｃの表面に押し付けられることによってコア粒子Ｃの細孔内に押し込まれ、固着する。このように、傾斜のある経路内を転がしながらコア粒子Ｃに材料粒子Ｍをまぶし付けるという工程を経ることによって、コア粒子Ｃの細孔内に取り込まれる材料粒子Ｍの量を概ね平均化することができる。なお、混合部１０内のコア粒子Ｃの流量は、流量検出器１１によりモニタリングされる。
【００５９】
材料粒子Ｍが付着したコア粒子Ｃは、流動部２０の流動層室２２に送られる。流動層室２２内では、供給されるキャリアガスによってコア粒子Ｃが流動化され、分散板２１と搬送管６２（粒子飛散防止板２０）との間で流動層Ｃｆが形成される。このとき、コア粒子Ｃに付着していない遊離材料粒子Ｍはキャリアガスの流れに乗って飛散し、コア粒子Ｃのみが流動層Ｃｆを形成する。
【００６０】
また、コア粒子Ｃが流動層Ｃｆ内で激しく運動するため、コア粒子Ｃの表面への付着力の弱い材料粒子Ｍは剥がれ落ち、細孔内に比較的強く固着している材料粒子Ｍのみが残される。これによりコア粒子Ｃに保持される材料粒子Ｍの量がさらに平均化される。このように、混合部１０と流動部２０によって、コア粒子Ｃに固着する材料粒子Ｍの量が概ね平均化されるから、混合部１０内でのコア粒子Ｃの流量と、このコア粒子Ｃに固着してエアロゾル発生槽４０へ供給される材料粒子Ｍの供給量とが高く相関する。言い換えれば、系内でのコア粒子Ｃの流量と、最終的に発生するエアロゾルの濃度とが高く相関する。したがって、材料粒子Ｍと比較して粒が大きく監視や制御が容易なコア粒子Ｃの流量を制御することにより、エアロゾル濃度を容易に制御することが可能となる。
【００６１】
流動層Ｃｆに絶え間なくキャリアガスおよびコア粒子Ｃが供給されることにより、コア粒子Ｃは少しずつ流動層Ｃｆからオーバーフローし、キャリアガスの気流に乗って搬送管６２内を上昇し、分別部３０まで搬送される。分別部３０では、まず前段のサイクロン３１で粒径の大きなコア粒子Ｃが回収される。粒径の小さな遊離材料粒子Ｍは、キャリアガスとともに後段のバグフィルタ３２へ流れ、ここで回収される。このようにして、材料粒子Ｍが付着したコア粒子Ｃと、遊離材料粒子Ｍとが分別される。これにより、後述する分離工程およびエアロゾル発生工程において、遊離材料粒子Ｍがコア粒子Ｃに混じって移送されることがないから、コア粒子Ｃの移送量を制御することによって最終的に発生するエアロゾルの濃度を確実にコントロールできる。
【００６２】
サイクロン３１で回収されたコア粒子Ｃは、コア供給ホッパ３１Ａから排出され、移送管６５内を自然落下してエアロゾル発生槽４０まで送られる。この際、移送調整弁６６に備えられた水平板の抜き差しによる開度調整機構によってコア粒子Ｃの落下量が調節される。これらの流動部２０からエアロゾル発生槽４０までのコア粒子Ｃの移送が本発明の移送工程Ｓ２に該当する。
【００６３】
エアロゾル発生槽４０、移送管６５内を移送されたコア粒子Ｃが衝突網４１に衝突する。このときの衝撃により、コア粒子Ｃに固着していた材料粒子Ｍが分離する（分離工程Ｓ３）。なお、コア粒子Ｃから材料粒子Ｍを離脱させるためには、適切なスピードでコア粒子Ｃを衝突網４１に衝突させることを要する。そこで、本実施形態では、衝突網４１の上流側のサイクロン３１を、衝突網４１よりも高い位置に設け、衝突網４１とサイクロン３１との間に設けられた移送管６５を、サイクロン３１（上流側）から衝突網４１（下流側）に向かって下るように、傾斜させて配置している。このように、移送機構の終端部である移送管６５の、衝突網４１側の端部を、上流側であるサイクロン３１側の端部よりも低くなるように配置した。このように移送管６５の両端の間に高低差を設け、この高低差及び／又は移送管６５の傾き等を適切に設定することによりコア粒子Ｃの落下スピードを調整することができる。これにより、コア粒子Ｃが衝突網４１へ衝突する際のインパクトを容易に調整することができる。さらに、移送管６５には移送調整弁６６が設けられているので、コア粒子Ｃの落下量を調整することができ、エアロゾル発生槽４０で発生するエアロゾルの濃度を制御することができる。
【００６４】
互いに分離したコア粒子Ｃおよび材料粒子Ｍのうち、粒径が小さく軽い材料粒子Ｍはキャリアガスに巻き上げられて分散し、エアロゾルを形成する（エアロゾル発生工程Ｓ４）。発生したエアロゾルは、成膜チャンバ５０へと送られる。すなわち、成膜チャンバ５０の内部を真空ポンプＰにより減圧すると、エアロゾル発生槽４０と成膜チャンバ５０との間の差圧により、エアロゾルがエアロゾル供給管６７内に吸引され、高速に加速されつつ噴出ノズル５１へ送られる。エアロゾル発生槽４０から噴出ノズル５１へ送られるエアロゾルの濃度は、エアロゾル供給管６７に取り付けられたエアロゾル濃度検出器６８によってモニタされる。
【００６５】
噴出ノズル５１に送られたエアロゾルは、噴出口５１Ａから基板Ｂに向かって噴出される。噴出された材料粒子Ｍは、基板Ｂに衝突して基板Ｂ上に堆積する。このようにして基板Ｂ上に固着した材料粒子Ｍは、圧電膜を形成する（膜形成工程Ｓ５）。このとき、ステージ移動機構５３によってステージ５２を動かすことで基板ｂに対する噴出ノズル５１の相対位置を少しずつずらしながらエアロゾルの吹き付けを行う。これにより、基板Ｂの全面にわたって膜が形成される。
【００６６】
基板Ｂに衝突した後基板Ｂ上に堆積されなかった材料粒子Ｍを含むエアロゾルは、真空ポンプＰの吸引力によって粉体回収装置５４側へ排出される。
【００６７】
一方、粒径が大きく重いコア粒子Ｃは、キャリアガスに巻き上げられることなく、衝突網４１の網目を通って落ちていく。衝突網４１の下側に張設されている回収網４２の網目はコア粒子Ｃの通過を許容しない大きさであるので、コア粒子Ｃはこの回収網４２で回収される。コア粒子Ｃは回収網４２の傾きによって転がって行き、回収網４２の下り側端部に配された混合部１０に供給されて、再利用される。
【００６８】
また、バグフィルタ３２で回収された遊離材料粒子Ｍは、原料供給ホッパ３２Ａから排出され、材料供給管６３内を自然落下して、混合部１０に供給され、再利用される。材料供給管６３には供給調整弁６４が設けられており、移送調整弁６６と同じく、水平板の抜き差しにより、弁の開度を調整によって材料粒子Ｍの流量を調節する。
【００６９】
なお、移送調整弁６６および供給調整弁６４は、コントローラ６１に接続され、このコントローラ６１からの信号によって、これらの弁の開度が自動制御される。流量検出器１１によって検出される混合部１０内のコア粒子Ｃの流量、およびエアロゾル濃度検出器６８によって検出されるエアロゾル供給管６７内のエアロゾル濃度についての情報はコントローラ６１に送られ、コントローラ６１は、これらの情報に基づいて移送調整弁６６の開度を制御する。このように、循環経路内のコア粒子Ｃの流量を調節することでエアロゾル濃度の安定化を図ることができる。また、コントローラ６１は、移送調整弁６６の開度調整と連動して供給調整弁６４の開度を調整する。これにより、コア粒子Ｃの流量に合わせて材料粒子Ｍの供給量を調整できる。
【００７０】
以上のように本実施形態によれば、混合部１０において材料粒子Ｍをこの材料粒子Ｍよりも粒径の大きいコア粒子Ｃに付着させ、これをエアロゾル発生槽４０まで移送した後、衝突網４１に衝突させてその衝撃により材料粒子Ｍをコア粒子Ｃから離脱させる。そして、離脱した材料粒子Ｍをエアロゾル発生槽４０においてキャリアガスに分散させてエアロゾルを発生させる。
【００７１】
ここで、ある程度大きな粒径をもつコア粒子Ｃは、成膜に用いられる微細な材料粒子Ｍと比較して、移送経路中の移送量の制御が容易であり、また詰まりも引き起こしにくい。そこで、コア粒子Ｃに材料粒子Ｍを付着させるプロセスから、この材料粒子Ｍをコア粒子Ｃから離脱させるプロセスにおいて、材料粒子Ｍの移送量を直接制御するのではなく、コア粒子Ｃの移送量を適切に制御することにより、エアロゾル発生槽４０への材料粒子Ｍの供給量を制御することができ、ひいては、エアロゾル濃度を安定化することができる。
【００７２】
また、混合部１０からエアロゾル発生槽４０までの移送経路の途中に流動部２０を設けてコア粒子Ｃを流動化させ、流動層Ｃｆを形成させている。流動部２０では、混合部１０において表面に材料粒子Ｍが付着したコア粒子Ｃが流動化し、攪拌される。このとき、コア粒子Ｃの表面に弱く付着している材料粒子Ｍはコア粒子Ｃから剥離する。このようにして、エアロゾル発生槽４０へ送られる前にコア粒子Ｃの表面に余分に付着している材料粒子Ｍを取り除くことにより、エアロゾル濃度制御の精度を高めることができる。
【００７３】
また、同じく混合部１０からエアロゾル発生槽４０までの移送経路の途中（より具体的には、流動部２０とエアロゾル発生槽４０との間）には、材料粒子Ｍが付着したコア粒子Ｃと遊離の材料粒子Ｍとを分別する分別部３０が設けられている。ここで、混合部１０においては全ての材料粒子Ｍがコア粒子Ｃに付着するわけではなく、コア粒子Ｃに付着できずにフリーな状態の材料粒子Ｍが残留している。そこで、分別部３０を設けて材料粒子Ｍが付着したコア粒子Ｃとフリーな材料粒子Ｍとを分別することにより、材料粒子Ｍが付着したコア粒子Ｃのみをエアロゾル発生槽４０へ送ることができる。これにより、エアロゾル濃度制御の精度を高めることができる。
【００７４】
また、分別部３０には分別された遊離材料粒子Ｍを回収するバグフィルタ３２が設けられている。バグフィルタ３２は材料供給管６３を介して混合部１０に接続されており、回収された材料粒子Ｍが混合部１０に供給される。このような構成によれば、回収された材料粒子Ｍを再びエアロゾル発生系に容易に戻すことでき、材料粒子Ｍを容易に再利用できる。
【００７５】
また、コア粒子Ｃをエアロゾル発生槽４０へ導く移送機構の終端部である移送管６５の衝突網４１側端部を、上流側の端部（サイクロン３１側の端部）よりも低く配置した。ここで、コア粒子から材料粒子を離脱させるには、適度な衝突力をもってコア粒子を衝突網４１に衝突させなければならない。そこで、移送機構の終端部とその手前との間に高低差を設け、この高低差及び／又は移送管６５の傾き等を調整することによりコア粒子Ｃの落下スピードを調整している。これにより、コア粒子Ｃの衝突網４１への衝突スピードを容易に調整することができる。
【００７６】
また、エアロゾル発生槽４０には材料粒子Ｍから分離されたコア粒子Ｃを回収する回収網４２が設けられている。そして、この回収網４２は混合部１０に接続されており、回収されたコア粒子Ｃが混合部１０に供給される。これにより、回収されたコア粒子Ｃを再びエアロゾル発生系に容易に戻すことが可能であり、コア粒子Ｃを容易に再利用できる。
【００７７】
混合部１０には、所定の方向に沿って下る下り勾配が設けられており、この所定方向の下る向きが材料粒子Ｍ及びコア粒子Ｃの流れる向きに対応する。このような構成によれば、材料粒子Ｍ、コア粒子Ｃは、この下り勾配をともに転がり落ちて行きながらに互いに接触するので、各コア粒子Ｃの表面において材料粒子Ｍがほぼ均等に付着するとともに、コア粒子Ｃ間における材料粒子Ｍの付着量のばらつきがほぼなくなる。加えて、粒子間及び／又は、混合部１０の内壁面と粒子との間で生じる摩擦力及び圧力により、コア粒子Ｃに材料粒子Ｍが強く密着する。したがって、コア粒子Ｃにいったん付着した材料粒子Ｍが、エアロゾル発生槽４０に至る前に剥がれることを防ぐことができる。これにより、コア粒子Ｃの移送量を制御することにより材料粒子Ｍを安定に供給することができる。
【００７８】
エアロゾル発生槽４０と噴出ノズル５１とを連結するエアロゾル供給管６７には、エアロゾル濃度検出器６８が設けられている。さらに、混合部１０にはコア粒子Ｃの流量を検出する流量検出器が設けられている。このような構成によれば、検出されたエアロゾル濃度およびコア粒子Ｃの移送量をコントローラ６１にフィードバックして、コア粒子Ｃの移送量を調整することができ、エアロゾル濃度の予期しない変動にも迅速に対応できる。
【００７９】
材料粒子Ｍとして一次平均粒径１μｍ以下のもの、コア粒子Ｃが平均粒径１００μｍ以上２００μｍ以下のものを使用している。エアロゾル発生工程においては、互いに分離された材料粒子Ｍとコア粒子Ｃのうち、材料粒子Ｍのみをガスにより飛散させてエアロゾルを形成することが必要となる。このため、材料粒子Ｍとコア粒子Ｃとには、適度な大きさの差があることが望ましい。コア粒子Ｃがあまりにも小さい場合には、移送機構などの経路内で詰まりを起こしやすくなり、運転効率が低下する。これらの事情を考慮すると、材料粒子Ｍを一次平均粒径１μｍ以下、コア粒子Ｃを平均粒径１００μｍ以上２００μｍ以下とすることがもっとも適切である。さらに、コア粒子Ｃとして多孔質材料を使用している。このようにすれば、コア粒子Ｃの細孔内に材料粒子Ｍが入り込み、強く固着するから、コア粒子Ｃにいったん付着した材料粒子が、分離工程に至る前に剥がれることを防ぐことができる。これにより、コア粒子Ｃの移送量を制御することにより、材料粒子Ｍの供給量を安定化することができる。
【００８０】
本発明の技術的範囲は、上記した実施形態によって限定されるものではなく、例えば、次に記載するようなものも本発明の技術的範囲に含まれる。その他、本発明の技術的範囲は、均等の範囲にまで及ぶものである。
【００８１】
上記実施形態では、分離部とエアロゾル発生部とが一体化されたエアロゾル発生槽４０が設けられ、その内部に衝突網４１が設けられたが、分離部とエアロゾル発生部とが独立に設けられ、分離部でコア粒子から分離された材料粒子がエアロゾル発生部に送られてエアロゾル化されても構わない。
【００８２】
上記実施形態では、混合部１０とエアロゾル発生槽４０との間に流動部２０および分別部３０が設けられていたが、流動部、分別部はいずれか一方のみ設けられていてもよく、いずれも設けられていなくても構わない。
【００８３】
上記実施形態では、バグフィルタ３２が材料供給管６３を介して混合部１０に接続されており、回収された材料粒子Ｍが混合部１０に再供給されていたが、バグフィルタと混合部とが接続されておらず、回収された材料粒子がエアロゾル発生系に戻されなくても構わない。また、上記実施形態では、エアロゾル発生槽４０にコア粒子Ｃを回収する回収網４２が設けられ、この回収網４２が混合部１０に接続され、回収されたコア粒子Ｃが混合部１０に供給されていたが、回収されたコア粒子がエアロゾル発生系に戻されなくても構わない。
【００８４】
上記実施形態では、供給調整弁６４および移送調整弁６６がコントローラ６１からの指令によって自動制御されるようになっていたが、弁の開度調整が手動で行われても構わない。また、これらの弁の開度を調整する機構は平板を抜き差しするタイプに限られずバタフライ弁、ボール弁等も使用しうる。
【００８５】
上記実施形態では、移送管６５が、下流側に向かって斜めに下るように設置していたが、移送機構の衝突壁側の終端が、上流側よりも低く配置されていればよく、例えば、移送管が垂直に下るように設置されていても良い。
【００８６】
上記実施形態では、衝突壁としてメッシュを使用していたが、衝突壁はメッシュに限られず、例えばコア粒子の径と同程度の幅であって、コア粒子の通過を許容する幅のスリットが形成されたスリット板であってもよい。同様に、回収網に代えてスリット板等を使用することもできる。
【００８７】
上記実施形態では、コア粒子Ｃは、流動層室２０からその上方に設けられた分別部３０へ気流搬送されていたが、図６に示す成膜装置７０のように、リフトコンベア７１により搬送されてもよい。また、上記実施形態では、混合部１０を傾斜のある管により形成していたので、この管内を転がり落ちていく過程で材料粒子Ｍがコア粒子Ｃの表面に付着した。これに代えて、エアロゾル発生槽４０の回収網４２と流動層室２０との間にベルトコンベア７２を設置してもよい。この場合には、このベルトコンベア７２上を材料粒子Ｍとコア粒子Ｃとがともに転がっていく過程で、材料粒子Ｍがコア粒子Ｃの細孔内に固着することができる。
【００８８】
上述の実施形態においては、分離部において分離された材料粒子は、エアロゾルの発生に使用され、成膜に利用されていたが、図７に示す粒子供給装置２００によれば、分離部４０においてコア粒子（第２の粒子）から分離された材料粒子（第１の粒子）を、任意の用途のために供給しうる。ここで、粒子供給装置２００は、成膜チャンバ５０及びエアロゾル供給管６７を有していないことを除いて、成膜装置１と同様の構成を有する。なお、粒子供給装置２００においては、分離部４０においてエアロゾルを発生させなくてもよく、例えば回収網４２を通過した材料粒子を、粒子供給装置から供給される粒子として利用してもよい。また、粒子供給装置においては、流動部及び／又は分別部は省略しうる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本実施形態の成膜装置の概略図
【図２】本実施形態の流動部の概略側断面図
【図３】本実施形態のサイクロンの概略側断面図
【図４】本実施形態のエアロゾル発生部の概略側断面図
【図５】本発明の成膜方法を示すフローチャート
【図６】他の実施形態の成膜装置の概略図
【図７】本願発明に係る粒子供給装置の実施形態の概略図
【符号の説明】
【００９０】
１…成膜装置
１０…混合部
１１…流量検出器
２０…流動部（移送機構）
３０…分別部
３１…サイクロン（コア回収部）
３２…バグフィルタ（材料回収部）
４０…エアロゾル発生槽（分離部、エアロゾル発生部）
４１…衝突網（衝突壁）
５１…噴出ノズル
６２…搬送管（移送機構）
６５…移送管（移送機構）
６６…移送調整弁（制御部）
６８…エアロゾル濃度検出器
Ｃ…コア粒子
Ｃｆ…流動層
Ｍ…材料粒子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜を形成する成膜装置であって、
前記膜を形成する材料粒子と、この材料粒子よりも粒径の大きいコア粒子とを混合し、前記コア粒子の表面に前記材料粒子を付着させる混合部と、
衝突壁を有し、前記混合部に接続され、前記衝突壁に前記材料粒子が付着した前記コア粒子を衝突させて前記コア粒子と前記材料粒子とを分離する分離部と、
前記材料粒子が付着した前記コア粒子を前記混合部から前記分離部へ移送する移送部と、
前記分離部に接続され、前記衝突壁によって分離された前記材料粒子をキャリアガスに分散させて、エアロゾルを発生させるエアロゾル発生部と、
前記エアロゾル発生部に接続され、前記エアロゾルを噴出するノズルと、
を備える成膜装置。
【請求項２】
さらに、前記移送部に設けられて、前記分離部へ供給される前記コア粒子の供給量を制御する制御部を含む成膜装置。
【請求項３】
前記混合部と前記分離部との間には、前記コア粒子の流動層を発生させる流動部が設けられている請求項１又は２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記混合部と前記分離部との間には、前記混合部において混合された、前記コア粒子と前記材料粒子とを含む混合物から、前記材料粒子が付着した前記コア粒子と、前記コア粒子から遊離している前記材料粒子とを分別する分別部が設けられている請求項１〜３のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項５】
前記分別部には、分別された前記遊離している材料粒子を回収するとともに、前記混合部に接続されて回収した前記遊離している材料粒子を前記混合部に供給する材料回収部が設けられている請求項４に記載の成膜装置。
【請求項６】
前記移送機構の、前記分離部に接続している下流側が、上流側よりも低い請求項１〜５のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項７】
前記分離部には、前記混合部に接続され、前記材料粒子と分離した前記コア粒子を回収し、且つ、前記回収されたコア粒子を前記混合部に供給するコア回収部が設けられている請求項１〜６のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項８】
前記混合部には、前記コア粒子または前記材料粒子が供給される供給位置から所定の方向に沿って下り勾配が設けられ、前記コア粒子又は前記材料粒子は、前記所定の方向に沿って流れる請求項１〜７のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項９】
前記エアロゾル発生部と前記噴出ノズルとの間に、エアロゾル濃度検出器が設けられている請求項１〜８のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項１０】
前記混合部には前記コア粒子の流量を検出する流量検出器が設けられている請求項１〜９のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項１１】
前記衝突壁は前記コア粒子が通過可能な大きさのメッシュであり、前記コア回収部は前記コア粒子が通過できない大きさのメッシュを含む請求項７に記載の成膜装置。
【請求項１２】
前記制御部は、前記分離部へ供給される前記コア粒子の供給量を調整する第１の調整弁と、前記混合部へ供給される前記材料粒子の供給量を調整する第２の調整弁とを含む請求項２に記載の成膜装置。
【請求項１３】
第１の調整弁及び第２の調整弁は、弁の開度を調整する水平板を有する請求項１２に記載の成膜装置。
【請求項１４】
基板上に膜を形成する成膜方法であって、
材料粒子と、この材料粒子よりも粒径の大きいコア粒子とを混合して、前記コア粒子の表面に前記材料粒子を付着させる混合工程と、
前記混合工程で得られた材料粒子が付着したコア粒子を、その移送量を制御しつつ移送する移送工程と、
前記移送工程により移送されてきた前記コア粒子に衝撃力を加えて前記コア粒子から前記材料粒子を分離する分離工程と、
前記衝突工程において分離された前記材料粒子をキャリアガスに分散させてエアロゾルを発生させるエアロゾル発生工程と、
前記エアロゾルを基板に向けて噴出することにより前記材料粒子を前記基板に付着させて前記材料粒子の膜を形成する膜形成工程と、
を含む成膜方法。
【請求項１５】
一次平均粒径１μｍ以下の前記材料粒子を使用し、平均粒径１００μｍ以上２００μｍ以下の前記コア粒子を使用する請求項１４に記載の成膜方法。
【請求項１６】
前記コア粒子として多孔質材料を使用する請求項１４又は１５に記載の成膜方法。
【請求項１７】
前記コア粒子がジルコニア及びアルミナのうちの一つである請求項１４〜１６のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項１８】
前記材料粒子がＰＺＴの粒子である請求項１４〜１７のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項１９】
第１の粒子を供給する粒子供給装置であって、
第１の粒子と、第１の粒子よりも粒径の大きい複数の第２の粒子とを混合し、第２の粒子の表面に第１の粒子を付着させる混合部と、
衝突壁を有し、前記混合部に接続され、前記衝突壁に第１の粒子が付着した第２の粒子を衝突させて第１の粒子と第２粒子とを分離する分離部と、
第１の粒子が付着した第２の粒子を前記混合部から前記分離部へ移送する移送部と、
前記移送部に設けられて、第１の粒子が付着した第２の粒子の、前記分離部への供給量を制御する制御部とを備える粒子供給装置。
【請求項１】
膜を形成する成膜装置であって、
前記膜を形成する材料粒子と、この材料粒子よりも粒径の大きいコア粒子とを混合し、前記コア粒子の表面に前記材料粒子を付着させる混合部と、
衝突壁を有し、前記混合部に接続され、前記衝突壁に前記材料粒子が付着した前記コア粒子を衝突させて前記コア粒子と前記材料粒子とを分離する分離部と、
前記材料粒子が付着した前記コア粒子を前記混合部から前記分離部へ移送する移送部と、
前記分離部に接続され、前記衝突壁によって分離された前記材料粒子をキャリアガスに分散させて、エアロゾルを発生させるエアロゾル発生部と、
前記エアロゾル発生部に接続され、前記エアロゾルを噴出するノズルと、
を備える成膜装置。
【請求項２】
さらに、前記移送部に設けられて、前記分離部へ供給される前記コア粒子の供給量を制御する制御部を含む成膜装置。
【請求項３】
前記混合部と前記分離部との間には、前記コア粒子の流動層を発生させる流動部が設けられている請求項１又は２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記混合部と前記分離部との間には、前記混合部において混合された、前記コア粒子と前記材料粒子とを含む混合物から、前記材料粒子が付着した前記コア粒子と、前記コア粒子から遊離している前記材料粒子とを分別する分別部が設けられている請求項１〜３のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項５】
前記分別部には、分別された前記遊離している材料粒子を回収するとともに、前記混合部に接続されて回収した前記遊離している材料粒子を前記混合部に供給する材料回収部が設けられている請求項４に記載の成膜装置。
【請求項６】
前記移送機構の、前記分離部に接続している下流側が、上流側よりも低い請求項１〜５のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項７】
前記分離部には、前記混合部に接続され、前記材料粒子と分離した前記コア粒子を回収し、且つ、前記回収されたコア粒子を前記混合部に供給するコア回収部が設けられている請求項１〜６のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項８】
前記混合部には、前記コア粒子または前記材料粒子が供給される供給位置から所定の方向に沿って下り勾配が設けられ、前記コア粒子又は前記材料粒子は、前記所定の方向に沿って流れる請求項１〜７のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項９】
前記エアロゾル発生部と前記噴出ノズルとの間に、エアロゾル濃度検出器が設けられている請求項１〜８のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項１０】
前記混合部には前記コア粒子の流量を検出する流量検出器が設けられている請求項１〜９のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項１１】
前記衝突壁は前記コア粒子が通過可能な大きさのメッシュであり、前記コア回収部は前記コア粒子が通過できない大きさのメッシュを含む請求項７に記載の成膜装置。
【請求項１２】
前記制御部は、前記分離部へ供給される前記コア粒子の供給量を調整する第１の調整弁と、前記混合部へ供給される前記材料粒子の供給量を調整する第２の調整弁とを含む請求項２に記載の成膜装置。
【請求項１３】
第１の調整弁及び第２の調整弁は、弁の開度を調整する水平板を有する請求項１２に記載の成膜装置。
【請求項１４】
基板上に膜を形成する成膜方法であって、
材料粒子と、この材料粒子よりも粒径の大きいコア粒子とを混合して、前記コア粒子の表面に前記材料粒子を付着させる混合工程と、
前記混合工程で得られた材料粒子が付着したコア粒子を、その移送量を制御しつつ移送する移送工程と、
前記移送工程により移送されてきた前記コア粒子に衝撃力を加えて前記コア粒子から前記材料粒子を分離する分離工程と、
前記衝突工程において分離された前記材料粒子をキャリアガスに分散させてエアロゾルを発生させるエアロゾル発生工程と、
前記エアロゾルを基板に向けて噴出することにより前記材料粒子を前記基板に付着させて前記材料粒子の膜を形成する膜形成工程と、
を含む成膜方法。
【請求項１５】
一次平均粒径１μｍ以下の前記材料粒子を使用し、平均粒径１００μｍ以上２００μｍ以下の前記コア粒子を使用する請求項１４に記載の成膜方法。
【請求項１６】
前記コア粒子として多孔質材料を使用する請求項１４又は１５に記載の成膜方法。
【請求項１７】
前記コア粒子がジルコニア及びアルミナのうちの一つである請求項１４〜１６のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項１８】
前記材料粒子がＰＺＴの粒子である請求項１４〜１７のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項１９】
第１の粒子を供給する粒子供給装置であって、
第１の粒子と、第１の粒子よりも粒径の大きい複数の第２の粒子とを混合し、第２の粒子の表面に第１の粒子を付着させる混合部と、
衝突壁を有し、前記混合部に接続され、前記衝突壁に第１の粒子が付着した第２の粒子を衝突させて第１の粒子と第２粒子とを分離する分離部と、
第１の粒子が付着した第２の粒子を前記混合部から前記分離部へ移送する移送部と、
前記移送部に設けられて、第１の粒子が付着した第２の粒子の、前記分離部への供給量を制御する制御部とを備える粒子供給装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−２９１５０２（Ｐ２００７−２９１５０２Ａ）
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−６４５４４（Ｐ２００７−６４５４４）
【出願日】平成１９年３月１４日（２００７．３．１４）
【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１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月１４日（２００７．３．１４）
【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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