(57)【要約】【課題】エアロゾル生成室において長期に亘り安定にエアロゾルを生成させ、生成させたエアロゾルを長期に亘り安定に保持することにより、均一で安定した膜状構造物の構造物作製方法、構造物作製装置及び構造物を提供することを目的とする。【解決手段】微粒子３とガス１とを混合したエアロゾル４を、高速で基体９に吹き付けて前記微粒子材料からなる膜状構造物を作製する構造物作製方法において、前記エアロゾル４は、乾燥剤５によって乾燥することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粒子とガスとを混合したエアロゾルを、高速で基体に吹き付けて前記微粒子材料からなる膜状構造物を作製する構造物作製方法において、前記構造物の作製後に前記構造物あるいは前記基体を液体状の微粒子除去液と接触させ、前記構造物あるいは前記基体に付着し前記構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を除去することを特徴とする構造物作製方法。
【請求項２】
請求項１に記載の構造物作製方法であって、前記微粒子除去液は、除去液ノズルを介して吹き付けられることを特徴とする構造物作製方法。
【請求項３】
微粒子とガスとを混合したエアロゾルを、高速で基体に吹き付けて前記微粒子材料からなる膜状構造物を作製する構造物作製方法において、前記構造物の作製後に前記構造物あるいは前記基体を気体状の微粒子除去液と接触させ、前記構造物上あるいは前記基体上において液体状にし、前記構造物あるいは前記基体に付着し前記構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を除去することを特徴とする構造物作製方法。
【請求項４】
請求項３に記載の構造物作製方法であって、気体状の前記微粒子除去液は、前記微粒子除去液を加熱することにより気化させることを特徴とする構造物作製方法。
【請求項５】
請求項３に記載の構造物作製方法であって、気体状の前記微粒子除去液は、前記微粒子除去液を噴霧ノズルから噴霧する、あるいは、前記微粒子除去液に超音波を付加する、あるいは、前記微粒子除去液を針状電極の放電により静電霧化する、ことにより微小な液滴からなる気体状の微粒子除去液とすることを特徴とする構造物作製方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の構造物作製方法であって、前記微粒子除去液は、前記微粒子の分散媒であることを特徴とする構造物作製方法。
【請求項７】
微粒子とガスとを混合したエアロゾルを高速で基体に吹き付け作製した膜状構造物を、微粒子除去液と接触し乾燥させることを特徴とする構造物作製方法。
【請求項８】
請求項７に記載の構造物作製方法であって、前記構造物は、前記微粒子除去液と接触した後に、乾燥されることを特徴とする構造物作製方法。
【請求項９】
微粒子とガスとを混合したエアロゾルを、高速で基体に吹き付けて前記微粒子材料からなる膜状構造物を作製する構造物作製方法において、前記構造物の作製後に前記構造物を加湿雰囲気下で、前記構造物あるいは前記基体に付着し、前記構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を除去することを特徴とする構造物作製方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の構造物作製方法であって、前記構造物は、加湿雰囲気下で、機械的外力を加えられることを特徴とする構造物作製方法。
【請求項１１】
微粒子にガスを吹き付けて、前記微粒子と前記ガスとを混合したエアロゾルを生成するエアロゾル生成室と、前記エアロゾルを基体に吹き付けて前記微粒子材料からなる膜状構造物を作製する製膜室と、前記構造物を微粒子除去液と接触させ、前記構造物あるいは前記基体に付着し、前記構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を除去する微粒子除去室からなることを特徴とする構造物作製装置。
【請求項１２】
微粒子とガスとを混合したエアロゾルを、高速で基体に吹き付けて作製した前記微粒子材料からなる膜状の構造物で、前記構造物の作製後に前記構造物を微粒子除去液と接触させ前記構造物あるいは前記基体に付着し、前記構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を除去した構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粒子とガスとを混合したエアロゾルを、高速で基体に吹き付けて前記微粒子材料からなる膜状構造物を作製する構造物作製方法、構造物作製装置及び構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
微粒子からなる材料を基体に吹き付けて構造物を形成する形成方法として、ガスデポジション法（賀集誠一郎：『金属』（１９８９年１月号））が知られている。この方法は金属やセラミックスの超微粒子をエアロゾル化し、微小なノズルを介して超微粒子を加速し、基体表面に被膜を形成する。
【０００３】
例えば、（特許文献１）には、微小孔ノズルより超微粒子を含むキャリヤーガスを吹き付け、適当な形状、厚さの膜を形成する方法が提案されている。また、一種の超微粒子を含むキャリヤーガスを吹き付け、これとは異種の超微粒子を含むキャリヤーガスを吹き付け、２層からなる重層膜を形成する方法や、二種又はそれ以上の異種の混合超微粒子を含むキャリヤーガスを吹き付け、混合微粒子から成る膜を付着形成する方法等が提案されている。
【０００４】
（特許文献２）には、脆性材料等の微粒子をガス中に分散させたエアロゾルをノズルから基材に向けて噴射し、金属やガラス、セラミックスやプラスチック等の基材に微粒子を衝突させ、この衝撃により脆性材料微粒子を変形や破砕を起こさせしめてこれらを接合させ、基材上に微粒子の構成材料からなる構造物をダイレクトで形成させるエアロゾルデポジション法において、基板に向けてエアーを吹付ける、或いは、基板表面をブラシでこする、或いは、基板を振動させる、等の除去手段により、基板上の構造物に付着し、構造物形成に寄与しなかった凝集粉を除去するための除去手段を備えることにより、構造物形成に寄与しなかった凝集粉を除去する方法が提案されている。或いは、凝集粉を除去しながら構造物を作製する方法が提案されている。これにより構造物形成に寄与しなかった凝集粉を除去できるよう工夫している。
【０００５】
また、（特許文献３）には、エアロゾルデポジション法において、エアロゾル噴射速度よりも速い速度でガスを噴射させることにより、原料粉等の粒子を殆ど含まないガスを膜に吹き付けることにより、製膜に寄与しなかった粒子を除去する方法について提案されている。これにより、噴射ノズルへのエアロゾルの供給を遮断すると共に、噴射ノズルにガスを供給して噴射させることにより、異物が混入しているおそれのない緻密な膜を作製できるよう工夫している。
【特許文献１】特開昭５９−８７０７７号公報
【特許文献２】特開２００５−７６１０４号公報
【特許文献３】特開２００７−６３５８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
背景技術の欄で説明したように、エアロゾルデポジション法では、エアロゾル生成室に収容された微粒子にガスを吹き付ける等の方法によりエアロゾルを生成させ、このエアロゾルを基体に吹き付けることにより構造物を形成するが、構造物形成と共に、構造物形成に寄与しない微粒子が構造物或いは基体上に付着し、不要微粒子として残留する。
【０００７】
従って、機能膜或いは緻密膜といった良好な構造物を得るためには、背景技術で示したような、不要微粒子の除去技術が重要であり、特に半導体デバイス等に用いられる機能膜においては、機能膜表面の状態によってはデバイス特性が大きく変わり、デバイスとしての機能を果たさなくなることもあり、不要微粒子を十分に除去することが求められる。機能膜上に薄膜を形成する用途においては、不要微粒子は薄膜にピンホール等が生じる要因にもなるため、完全に不要微粒子を除去することが好ましい。
【０００８】
背景技術では、製膜と並行したプロセス或いは製膜と同一の装置を用いて不要微粒子を除去することを目的としており、エアー等を用いた乾式での不要微粒子の除去が試みられている。このような乾式における不要微粒子の除去の試みは、エアロゾルデポジション法等において、製膜に用いられる微粒子が数マイクロメートル以下の微粒子からなるため、微粒子同士が容易に付着した状態、つまり凝集した２次粒子或いは３次粒子といった凝集体を形成しやすいことによる。
【０００９】
一般に、微粒子が小さくなるほど微粒子の質量が小さくなるため、重力による解砕力が微粒子同士に働く凝集力よりも相対的に小さくなり、凝集は生じやすくなる。微粒子の凝集は、静電気力やファンデルワールス力といった、さまざまな微粒子同士に働く力が要因として考えられるが、エアロゾル生成室内の雰囲気やガス中に含まれる水分、或いは、微粒子内部に含まれる水分により、その水分が微粒子表面に付着し、その水分を介して隣接する微粒子同士が付着する、いわゆる液架橋力による力も、凝集の主な要因のひとつとなる。
【００１０】
従って、この水分による凝集を抑制するために、エアロゾル生成及び製膜のプロセスにおいて、十分に乾燥した状態での微粒子の取り扱いが必須であり、背景技術に示したような乾式での不要微粒子の除去が試みられている。
【００１１】
しかしながら、このような乾式の状態では、水分による凝集は抑制できるものの、もうひとつの凝集の要因である静電気力による影響が無視できなくなる。つまり、乾式でエアーやブラシ等で不要微粒子を除去した場合、エアーやブラシ等が基体や構造物と接触することにより帯電しやすく、その帯電による静電気力により不要微粒子が基体或いは構造物に付着する、或いは、エアーやブラシ等により除去した不要微粒子が静電気力により再付着することとなる。製膜に用いられる微粒子の大きさが数マイクロメートル以下と十分に小さいため、水分の抑制を目的とした十分に乾燥した状態により、微粒子の重力よりも帯電による静電気力が相対的に大きくなるため、乾式の状態においてこの静電気による影響はより顕著となる。
【００１２】
また、製膜に用いるノズルの開口領域の面積よりも大きな面積の構造物を形成する場合、エアロゾル或いは基板のいずれかを走査しながら構造物を形成する。このとき製膜に用いられるエアロゾルには流速分布が存在し、エアロゾル照射領域の周辺部分において流速の低い領域が存在するため、この流速の低いエアロゾルの照射領域では、エアロゾルに含まれる微粒子の速度も低いため、このような微粒子は衝突による十分な衝撃力を得られず、構造物を形成することができない。そのため、走査の方法によっては、構造物の表面に構造物の形成に寄与しない微粒子が不要微粒子として付着することとなる。
【００１３】
また、ノズルの開口領域の外側にあるエアロゾルの照射されない構造物の周辺領域においては、エアロゾルの広がりにより低速で微粒子が搬送され、基体の表面に付着するため、基体の表面には多くの不要微粒子が付着することになる。つまり、構造物上だけでなく、構造物の周辺部も含めた基体の多くの領域において不要微粒子が付着することになる。
【００１４】
従って、背景技術に示したような、例えばノズル等の製膜に必要な装置を用いて不要な微粒子の除去を試みる場合、構造物上以外の領域の不要微粒子を除去しなければならないため、製膜領域よりも広い範囲に対しても不要微粒子の除去を施す必要があり、特に大面積の基体を用いる場合には、より効率の良い不要微粒子の除去手段が必要となる。また、製膜に必要な装置を用いて不要微粒子を除去する場合、効率の良い製膜条件を保持するためには水分を抑制する必要があるため、不要微粒子の除去は乾式で行なう必要がある。
【００１５】
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、簡単な方法により、構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を除去し、均一で安定した良好な膜状構造物の構造物作製方法、構造物作製装置及び構造物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】
【００１６】
本願の第一の発明は、微粒子とガスとを混合したエアロゾルを、高速で基体に吹き付けて微粒子材料からなる膜状構造物を作製する構造物作製方法において、構造物の作製後に構造物或いは基体を液体状の微粒子除去液と接触させ、構造物或いは基体に付着し構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を除去する。
【００１７】
これにより、構造物或いは基体に付着し構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を再付着させることなく十分に除去することができる。従って、均一で安定した良好な膜状構造物の構造物作製方法を提供することができる。
【００１８】
また、望ましくは、上記構造物作製方法において、微粒子除去液は、除去液ノズルを介して吹き付けられる。これにより、除去液ノズルを調整することにより、微粒子除去液の温度や圧力を容易に変更することができるため、構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を再付着させることなく十分に除去することができる。従って、均一で安定した良好な膜状構造物の構造物作製方法を提供することができる。
【００１９】
本願の第二の発明は、微粒子とガスとを混合したエアロゾルを、高速で基体に吹き付けて微粒子材料からなる膜状構造物を作製する構造物作製方法において、構造物の作製後に構造物を気体状の微粒子除去液を膜状構造物上において接触させて液体状にし、構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を除去する。
【００２０】
また、気体状の微粒子除去液を吹き付けることにより、微粒子除去液を広範囲に均一に吹付けることができるため、大面積に形成された構造物或いは基体に付着した構造物形成に寄与しない微粒子を容易に除去することができる。
【００２１】
これにより、構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を再付着させることなく十分に除去することができる。従って、均一で安定した良好な膜状構造物の構造物作製方法を提供することができる。
【００２２】
また、望ましくは、上記構造物作製方法において、気体状の微粒子除去液を生成することができるため、微粒子除去液は、微粒子除去液を加熱することにより気化させる。これにより、容易に気体状の微粒子除去液により、構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を再付着させることなく十分に除去することができる。従って、均一で安定した良好な膜状構造物の構造物作製方法を提供することができる。
【００２３】
また、望ましくは、上記構造物作製方法において、気体状の微粒子除去液は、微粒子除去液を噴霧ノズルから噴霧する、或いは、微粒子除去液に超音波を付加する、或いは、微粒子除去液を針状電極の放電により静電霧化することにより、微小な液滴からなる気体状の微粒子除去液とする。これにより、気体状の微粒子除去液を生成することができるため、構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を再付着させることなく十分に除去することができる。従って、均一で安定した良好な膜状構造物の構造物作製方法を提供することができる。
【００２４】
また、望ましくは、上記構造物作製方法において、微粒子除去液は、微粒子の分散媒である。これにより、構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を再付着させることなく十分に除去することができる。従って、均一で安定した良好な膜状構造物の構造物作製方法を提供することができる。
【００２５】
また、望ましくは、上記構造物作製方法において、微粒子除去液は水である。これにより、構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を再付着させることなく十分に除去することができる。従って、均一で安定した良好な膜状構造物の構造物作製方法を提供することができる。
【００２６】
また、望ましくは、上記構造物作製方法において、微粒子除去液は構造物のエッチング液を十分に薄めた溶液である。これにより、構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を再付着させることなく十分に除去することができる。従って、均一で安定した良好な膜状構造物の構造物作製方法を提供することができる。
【００２７】
また、望ましくは、上記構造物作製方法において、構造物はエッチング液により平坦化される。これにより、構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を再付着させることなく十分に除去することができると共に、エッチング液のエッチング効果によりわずかにエッチングすることで平坦化することができ、表面平滑性の高い構造物を得ることができる。従って、均一で安定した良好な膜状構造物の構造物作製方法を提供することができる。
【００２８】
また、望ましくは、上記構造物作製方法において、微粒子除去液は、基体よりも高い温度である。これにより、構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を再付着させることなく十分に除去することができる。従って、均一で安定した良好な膜状構造物の構造物作製方法を提供することができる。
【００２９】
また、望ましくは、上記構造物作製方法において、構造物は微粒子除去液と接触すると共に、機械的外力を加えられる。これにより、機械的外力を加えない場合と比較して、より大きな力により、構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を除去することができるため、より効率的に不要な微粒子を再付着させることなく十分に除去することができる。従って、均一で安定した良好な膜状構造物の構造物作製方法を提供することができる。
【００３０】
また、望ましくは、上記構造物作製方法において、機械的外力は超音波振動によるものである。これにより、簡単な方法により機械的外力を付加することができるため、構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を再付着させることなく十分に除去することができる。従って、均一で安定した良好な膜状構造物の構造物作製方法を提供することができる。
【００３１】
また、望ましくは、上記構造物作製方法において、機械的外力は微粒子除去液中の気泡破裂によるものである。これにより、簡単な方法により機械的外力を付加することができるため、構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を再付着させることなく十分に除去することができる。従って、均一で安定した良好な膜状構造物の構造物作製方法を提供することができる。
【００３２】
また、望ましくは、上記構造物作製方法において、機械的外力は微粒子除去液を吹き付けることによる衝撃力である。これにより、構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を再付着させることなく十分に除去することができる。従って、均一で安定した良好な膜状構造物の構造物作製方法を提供することができる。
【００３３】
また、望ましくは、上記構造物作製方法において、機械的外力はブラシやブレード等の摩擦部材の接触による摩擦力である。これにより、簡単な方法により機械的外力を付加することができるため、構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を再付着させることなく十分に除去することができる。従って、均一で安定した良好な膜状構造物の構造物作製方法を提供することができる。
【００３４】
また、望ましくは、上記構造物作製方法において、摩擦部材の硬度は微粒子の硬度よりも低い。これにより、構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を再付着させることなく十分に除去することができると共に、構造物に対する摩擦部材の接触によるダメージを抑制することができる。従って、均一で安定した良好な膜状構造物の構造物作製方法を提供することができる。
【００３５】
また、望ましくは、上記構造物作製方法において、微粒子除去液は構造物と接触した後に、除去液除去手段により除去される。これにより、構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を再付着させることなく十分に除去することができ、残留微粒子或いは残留微粒子除去液のない構造物を得ることができる。従って、均一で安定した良好な膜状構造物の構造物作製方法を提供することができる。
【００３６】
また、望ましくは、上記構造物作製方法において、除去液除去手段は除去液を吸引することにより除去する。これにより、構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を再付着させることなく十分に除去することができ、簡単な方法により残留微粒子或いは残留微粒子除去液のない構造物を得ることができる。従って、均一で安定した良好な膜状構造物の構造物作製方法を提供することができる。
【００３７】
また、望ましくは、上記構造物作製方法において、除去液除去手段は除去液を吹き飛ばすことにより除去する。これにより、構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を再付着させることなく十分に除去することができ、簡単な方法により残留微粒子或いは残留微粒子除去液のない構造物を得ることができる。従って、均一で安定した良好な膜状構造物の構造物作製方法を提供することができる。
【００３８】
また、望ましくは、上記構造物作製方法において、構造物は微粒子除去液と接触した後に乾燥される。これにより、構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を再付着させることなく十分に除去することができ、残留微粒子或いは残留微粒子除去液のない構造物を得ることができる。従って、均一で安定した良好な膜状構造物の構造物作製方法を提供することができる。
【００３９】
本願の第三の発明は、微粒子とガスとを混合したエアロゾルを高速で基体に吹き付け作製した膜状構造物を、微粒子除去液と接触し乾燥させる。これにより、構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を再付着させることなく十分に除去することができ、残留微粒子或いは残留微粒子除去液のない構造物を得ることができる。従って、均一で安定した良好な膜状構造物の構造物作製方法を提供することができる。
【００４０】
また、望ましくは、上記構造物作製方法において、構造物は微粒子除去液と接触した後に乾燥される。これにより、構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を再付着させることなく十分に除去することができ、残留微粒子或いは残留微粒子除去液のない構造物を得ることができる。従って、均一で安定した良好な膜状構造物の構造物作製方法を提供することができる。
【００４１】
本願の第四の発明は、微粒子とガスとを混合したエアロゾルを高速で基体に吹き付けて微粒子材料からなる膜状構造物を作製する構造物作製方法において、構造物の作製後に構造物を加湿雰囲気下で構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を除去することを特徴とする構造物作製方法である。これにより、構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を再付着させることなく十分に除去することができる。従って、均一で安定した良好な膜状構造物の構造物作製方法を提供することができる。
【００４２】
また、望ましくは、上記構造物作製方法において、構造物は加湿雰囲気下で機械的外力を加えられることを特徴とする構造物作製方法である。これにより、構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を再付着させることなく十分に除去することができる。従って、均一で安定した良好な膜状構造物の構造物作製方法を提供することができる。
【００４３】
本願の第五の発明は、微粒子にガスを吹き付けて、微粒子とガスとを混合したエアロゾルを生成するエアロゾル生成室と、エアロゾルを基体に吹き付けて微粒子材料からなる膜状構造物を作製する製膜室と、構造物を微粒子除去液と接触させ、構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を除去する微粒子除去室からなる。これにより、構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を再付着させることなく十分に除去することができる。従って、均一で安定した良好な膜状構造物の構造物作製装置を提供することができる。
【００４４】
また、望ましくは、上記構造物作製装置において、微粒子除去室は微粒子除去液と接触させると同時に機械的外力を加える。これにより、構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を再付着させることなく十分に除去することができる。従って、均一で安定した良好な膜状構造物の構造物作製装置を提供することができる。
【００４５】
また、望ましくは、上記構造物作製装置において、機械的外力は超音波振動によるものである。これにより、構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を十分に除去することができる。従って、均一で安定した膜状構造物の構造物作製装置を提供することができる。これにより、構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を再付着させることなく十分に除去することができる。従って、均一で安定した良好な膜状構造物の構造物作製装置を提供することができる。
【００４６】
また、望ましくは、上記構造物作製装置において、機械的外力は微粒子除去液中の気泡破裂によるものである。これにより、構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を再付着させることなく十分に除去することができる。従って、均一で安定した良好な膜状構造物の構造物作製装置を提供することができる。
【００４７】
また、望ましくは、上記構造物作製装置において、機械的外力は液体を吹き付けることによる衝撃力である。これにより、構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を再付着させることなく十分に除去することができる。従って、均一で安定した良好な膜状構造物の構造物作製装置を提供することができる。
【００４８】
また、望ましくは、上記構造物作製装置において、機械的外力は、ブラシやブレード等の摩擦部材の接触による摩擦力である。これにより、構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を再付着させることなく十分に除去することができる。従って、均一で安定した良好な膜状構造物の構造物作製装置を提供することができる。
【００４９】
また、望ましくは、構造物は液体と接触した後に乾燥する工程を含む。これにより、構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を再付着させることなく十分に除去することができる。従って、均一で安定した良好な膜状構造物の構造物作製装置を提供することができる。
【００５０】
本願の第六の発明は、微粒子とガスとを混合したエアロゾルを高速で基体に吹き付けて作製した微粒子材料からなる膜状の構造物で、構造物の作製後に構造物を微粒子除去液と接触させ構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を除去した構造物である。これにより、構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を再付着させることなく十分に除去することができる。従って、均一で安定した良好な膜状構造物の構造物を提供することができる。
【００５１】
また、望ましくは、上記構造物作製方法により形成された構造物である。これにより、構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を再付着させることなく十分に除去することができる。従って、均一で安定した良好な膜状構造物の構造物を提供することができる。
【００５２】
また、望ましくは、上記構造物作製装置により形成された構造物である。これにより、構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を再付着させることなく十分に除去することができる。従って、均一で安定した良好な膜状構造物の構造物を提供することができる。
【発明の効果】
【００５３】
本発明の膜状構造物の構造物作製方法によれば、構造物の作製後に構造物を液体状の微粒子除去液と接触させ、構造物或いは基体に付着し構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を除去することができる。これにより、均一で安定した膜状構造物を作製することができる。
【００５４】
また、本発明の膜状構造物の構造物作製方法によれば、構造物の作製後に構造物を気体状の微粒子除去液を構造物上或いは基体上において接触させ液体状にし、構造物或いは構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を除去することができる。これにより、均一で安定した膜状構造物を作製することができる。
【００５５】
また、本発明の膜状構造物の構造物作製方法によれば、構造物は、微粒子除去液と接触すると共に、機械的外力を加えられることにより構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を除去することができる。これにより、均一で安定した膜状構造物を作製することができる。
【００５６】
また、本発明の膜状構造物の構造物作製方法によれば、微粒子除去液は、構造物と接触した後に、除去液除去手段により除去される。これにより、均一で安定した膜状構造物を作製することができる。
【００５７】
また、本発明の膜状構造物の構造物作製方法によれば、構造物の作製後に構造物を加湿雰囲気下で、構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を除去することができる。これにより、均一で安定した膜状構造物を作製することができる。
【００５８】
本発明の膜状構造物の構造物作製装置によれば、エアロゾルを生成するエアロゾル生成室と、エアロゾルを基体に吹き付けて膜状構造物を作製する製膜室と、構造物を微粒子除去液と接触させ、構造物或いは基体に付着し、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を除去する微粒子除去室からなり、構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を除去することができる。これにより、均一で安定した膜状構造物を作製することのできる構造物作製装置を提供することができる。
【００５９】
本発明の膜状構造物は、液体状の微粒子除去液を用いて或いは加湿雰囲気下で構造物の形成に寄与しなかった不要微粒子を除去することができる構造物作製方法、構造物作製装置により作製され、簡単な方法により、均一で安定した膜状構造物を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００６１】
（実施の形態１）
まず、実施の形態１について説明する。図１は本発明の実施の形態１の構造物作製方法に基づいた構造物作製装置の模式図である。図において、ガスボンベ等の高圧容器に収容されたガス１はエアロゾル生成室２へと導入され、エアロゾル生成室２において、このガス１と微粒子３とを混合することにより、エアロゾル４が生成される。
【００６２】
また、エアロゾル生成室２と製膜室５とは、搬送管６を介して接続されており、製膜室５は、製膜室５において搬送管６の他方に接続された真空ポンプ７によって排気されている。
【００６３】
従って、エアロゾル生成室２と製膜室５との間には差圧が生じ、この差圧により、エアロゾル生成室２で生じたエアロゾル４は、搬送管６を介して搬送され、搬送管６の先端に設けられたノズル８から基体９に吹き付けられ、膜状の構造物１０が形成される。
【００６４】
製膜室５において、エアロゾル４はノズル８を介して基体９に吹き付けられ、このとき、エアロゾル４を構成する微粒子３は基体９と衝突し、その時に生じる衝撃力により破砕され、破砕により生じた活性な表面と基体９が結合する。或いはその破砕により生じた活性な表面同士が結合することにより、膜状の構造物１０を形成する。
【００６５】
従って、微粒子３は破砕により活性な表面を生じやすく、膜状の構造物１０を形成しやすい構成であることが好ましく、その粒径は数マイクロメートル以下であることが好ましい。また、効率良く膜状の構造物１０を作製するためには、微粒子３の破砕が効率よく生じるようにすることが好ましく、微粒子３は予め機械的衝撃力を付加されることにより、内部歪或いは微小なクラックの形成、或いは凝集した微粒子３の解砕されることが好ましい。このような機械的衝撃力は、例えばボールミルやビーズミルといった手段により付加することができるが、微粒子３は機械的衝撃力を付加された後、エアロゾル生成室２に収容される前に、例えば１００〜３００℃といった高温で加熱することにより乾燥することが好ましく、或いは微粒子３はエアロゾル生成室２に収容される前に、大気圧よりも減圧した真空雰囲気下において乾燥することが好ましい。
【００６６】
製膜に用いられるエアロゾル４は、ノズル８から吹き付けられるエアロゾル４の流れにおいて流速分布が存在し、エアロゾル４の周辺において流速の低いエアロゾル４の流れが存在する。この流速の低いエアロゾル４の領域では、エアロゾル４に含まれる微粒子３の速度も低く、このような微粒子３は衝突により十分な衝撃力を得られないため、構造物１０を形成することができない。そのため、エアロゾル４を吹き付けられる構造物１０の表面に構造物１０の形成に寄与しない微粒子３が不要微粒子１１として付着することとなる。またエアロゾル４の照射された構造物１０の周辺領域においても、流速の低いエアロゾル４により微粒子３が搬送され基体９の表面に付着するため、多くの不要微粒子１１が付着することになる。つまり、構造物１０の表面だけでなく、構造物１０及び基体９の多くの領域において不要微粒子１１が付着することになる。
【００６７】
図１に示す模式図において、エアロゾル生成室２に隣接して微粒子除去室１２が設けられており、基体搬送路１３を通じて基体９が製膜室５と微粒子除去室１２との間を搬送することができるようになっている。従って、製膜室５において膜状の構造物１０を形成された基体９は微粒子除去室１２に搬送され、構造物１０或いは基体９上に付着し、構造物１０の形成に寄与しなかった不要微粒子１１が除去される。
【００６８】
図１では製膜室５と微粒子除去室１２とが基体搬送路１３を介して連結された構成について示しているが、製膜室５と微粒子除去室１２とは別々に分離された構成であっても良く、この場合、製膜室５において構造物１０を作製した基体９を製膜室５から取り出し、微粒子除去室１２に搬送することができる。
【００６９】
これは乾式での不要微粒子１１の除去とは異なり、不要微粒子１１を除去する段階において構造物１０が形成されており、微粒子３の凝集等を考慮する必要がなく、水分等を避ける必要がないためである。
【００７０】
このような場合、微粒子除去室１２は密閉される必要もないため、例えば水浴のような簡単な装置を微粒子除去室１２として用いることもできる。
【００７１】
但し、作製された構造物１０が水分や酸素といった大気中の影響を受けやすい場合は、連結された製膜室５と微粒子除去室１２との間で構造物１０を搬送することが好ましいのは言うまでもない。また、製膜の工程では微粒子３の凝集を避けるために水分等の液体を極力避けるべきであり、製膜室５と微粒子除去室１２とを同一の室内で構成することは好ましくなく、相互に雰囲気が混ざらないようにする工夫が必要である。
【００７２】
微粒子除去室１２において、基体９は除去液ノズル１４を介して微粒子除去液１５を吹き付けられ、接触させられることにより、構造物１０或いは基体９に付着した不要微粒子１１を除去することができる。膜状の構造物１０の形成された基体９と微粒子除去液１５とが接触した状態では、基体９の表面は微粒子除去液１５により少なくともその一部が被覆される。
【００７３】
このとき、膜状の構造物１０が微粒子３の破砕により形成される活性な表面の結合による緻密な膜状の構造物１０を形成し強固に結合しているのに対し、不要微粒子１１は静電気力やファンデルワールス力或いは水分による液架橋力といった弱い結合により付着しているため、微粒子除去液１５により被覆された領域において、構造物１０に対する剥離等の影響はなく、不要微粒子１１に対して除去効果が生じる。
【００７４】
構造物１０或いは基体９の微粒子除去液１５が被覆した領域では、液体状の微粒子除去液１５により静電気力の効果が小さくなると共に、十分な量の微粒子除去液１５を用いることにより不要微粒子１１の液架橋力の影響が小さくなるため、不要微粒子１１の構造物１０或いは基体９に対する付着力よりも大きな力を、不要微粒子１１を除去する力として付加することができるようになるため、容易に構造物１０或いは基体９の表面の不要微粒子１１を除去することができる。
【００７５】
また、作製された構造物１０を半導体デバイス等に用いられる良好な構造物１０とするには、構造物１０或いは基体９から十分に不要微粒子１１を除去する必要がある。そのため、構造物１０或いは基体９から不要微粒子１１を除去すると共に、不要微粒子１１を含んだ微粒子除去液１５を十分に除去することが重要となる。
【００７６】
従って、微粒子除去液１５が、構造物１０或いは基体９と接触した後に、除去液除去手段１６により十分に除去されると共に、構造物１０は完全に微粒子除去液１５を取り除くために乾燥され、これにより良好な構造物１０として得られる。
【００７７】
また、微粒子除去液１５の種類等によっては、ここに示した工程だけでは十分に除去できない場合があるため、微粒子除去液１５をリンスするための低沸点の溶媒を用いたり、微粒子除去液１５を加熱して使ったりすることにより、構造物１０から微粒子除去液１５を十分に除去することもできる。除去液除去手段１６は、構造物１０或いは基体９と微粒子除去液１５とを十分に分離することが重要であり、例えば真空を利用して除去液を吸引することにより除去する方法、或いは、例えば高圧ガスを利用して除去液を吹き飛ばすことにより除去する方法等といった、簡単な方法により微粒子除去液１５を除去することができる。
【００７８】
特に、半導体デバイス等に用いられる機能膜においては、機能膜表面の状態によってはデバイス特性が大きく変わり、デバイスとしての機能を果たさなくなることもあるため、不要微粒子１１を十分に除去することが求められる。
【００７９】
特に、機能膜として形成された構造物１０上に薄膜等を形成する用途においては、不要微粒子１１は薄膜にピンホール等が生じる要因にもなるため、完全に不要微粒子１１を除去することが好ましく、リンスも含めた十分な不要微粒子１１の除去が必要となる。
【００８０】
このとき、不要微粒子１１の除去工程と半導体プロセスにおける洗浄工程とは、同一の工程で行うこともでき、これにより新たな工程を追加することなく、安価な微粒子除去方法として用いることもできる。
【００８１】
例えば、作製された構造物１０上に、スパッタリング法等により薄膜を形成する場合、エアロゾル４を吹付けることにより作製した構造物１０をアルカリ溶液等の微粒子除去液１５を用いて不要微粒子１１を十分に除去すると共に、構造物１０の表面に付着した有機物等の洗浄を行い、純水を用いて十分にリンスした後に乾燥し、この構造物１０をスパッタリング装置に設置し、構造物１０上に薄膜を形成するといった方法により薄膜を形成することができる。これにより、ピンホール等のない良好な薄膜を構造物１０上に形成することができる。
【００８２】
図１に示す模式図では、除去液ノズル１４を介して微粒子除去液１５を吹付ける構造を示しているが、製膜の際とは異なり、微粒子除去液１５の流速分布は不要微粒子１１の除去に対して強く影響しないため、このような構成とすることで容易に広範囲に微粒子除去液１５を吹付け、接触させることができ、広範囲の不要微粒子１１を除去することができる。
【００８３】
また、このような構成とすることで、除去液ノズル１４を調整することにより、微粒子除去液１５の温度や圧力を容易に変更することができる。
【００８４】
例えば、微粒子除去液１５の温度を室温よりも高く設定することにより、微粒子除去液１５をより活性な状態で用いることができ、同様にして基体９よりも高い温度とすることで微粒子除去液１５をより活性な状態で用いることができるため、不要微粒子１１の除去の効率が高くなると共に、不要微粒子１１を除去後の微粒子除去液１５の除去の効率が高くなる。或いは、微粒子除去液１５の圧力を高く設定することにより、微粒子除去液１５が基体９へ接触する際に、微粒子除去液１５を吹付けることによる衝撃力を高めることができ、機械的外力による不要微粒子１１の除去の効率が高くなる。
【００８５】
微粒子除去液１５としては、構造物１０或いは基体９から不要微粒子１１を除去できる液体であれば良く、効率的に不要微粒子１１を除去するには微粒子除去液１５は微粒子３の分散媒、水、或いは微粒子３をエッチングすることのできるエッチング液を十分に薄めた液等を用いることができるが特に限定されるものではなく、例えば、水、エタノールやエチレングリコール、グリセリンといったアルコール類、アルカン類、トルエン、キシレン、アセトン、フタル酸等の分散媒や、塩酸やフッ酸、硝酸、過塩素酸といった酸溶液等からなるエッチング液を十分に薄めた溶液等から適宜選択し用いることができる。
【００８６】
このうち、微粒子除去液１５として酸溶液からなる十分に薄めたエッチング液を用いた場合、構造物１０或いは基体９に付着した不要微粒子１１を効率的に除去すると共に、形成された構造物１０の表面をわずかにエッチングすることにより、構造物１０を平坦化することができる。これは、構造物１０の表面に、破砕された微粒子３の活性な面により基体９と結合しているが、周囲の破砕された微粒子３との結合が得られないために不十分な状態で結合している破砕粒子や、逆に、破砕されていない微粒子３で構造物１０の表面に付着している微粒子３等が存在しており、エッチング液のエッチング効果によりわずかにエッチングすることにより、これらの粒子を除去することができるためである。
【００８７】
同様に、不要微粒子１１に対しても、液体からの物理的な力だけでなく、エッチングといった化学反応による力も加わるため、不要微粒子１１を効率的に除去することができる。但し、エッチングを十分に施した場合、構造物１０の消失やオーバーエッチングによる凹凸の発生等が生じるため、わずかなエッチングに留めておくことが重要である。
【００８８】
除去液ノズル１４としては、構造物１０或いは基体９に微粒子除去液１５を吹き付ける構造であり、広範囲に微粒子除去液１５を吹付けることにより接触させることができる構造であればよく、例えば、加圧された微粒子除去液１５を吹き付ける構造とすることができる。
【００８９】
また、微粒子除去液１５の温度や圧力を変更できるようにすることで、例えば、微粒子除去液１５の温度を基体９の温度よりも高く設定することにより、微粒子除去液１５をより活性な状態で用い、不要微粒子１１の除去の効率を高くすると共に、不要微粒子１１を除去した後の微粒子除去液１５の除去の効率を高くする、或いは、微粒子除去液１５の圧力を高く設定することにより、微粒子除去液１５が基体９へ接触する際に、微粒子除去液１５を吹付けることによる衝撃力を高めることができ、機械的外力による不要微粒子１１の除去の効率を高くしたりすることができる。
【００９０】
除去液除去手段１６としては、作製された構造物１０を良好な構造物１０として得るために、不要微粒子１１を含んだ微粒子除去液１５を十分に除去することができるものであればよく、微粒子除去液１５を乾燥する方法、拭き取る方法、吸引する方法、吹き飛ばす方法等の方法を適宜選択して用いることができる。微粒子除去液１５により不要微粒子１１が十分に除去されている場合、いずれの方法であっても良好な構造物１０を得ることができるが、微粒子除去液１５中に不要微粒子１１が残留している場合、乾燥といった方法では乾燥後に不要微粒子１１が構造物１０或いは基体９上に残留するため好ましくない。したがって、このような場合、吸引する、或いは、吹き飛ばすといった方法により除去液除去手段１６を構成することが好ましい。
【００９１】
微粒子除去液１５を吸引する方法としては、例えば真空等の効果を利用して、構造物１０或いは基体９上に付着した微粒子除去液１５を除去液除去手段１６により吸引し、これを除去する構造とすることができる。これにより、複雑な形状の構造物１０或いは基体９であっても十分に微粒子除去液１５を除去することができる。また、微粒子除去液１５を吹き飛ばす方法としては、例えば高圧ガスを利用して、構造物１０或いは基体９上に付着した微粒子除去液１５を除去液除去手段１６により飛ばし、これを除去する構造とすることができる。このとき、吹き飛ばした微粒子除去液１５が構造物１０或いは基体９に再付着しない構成とすることで、良好な構造物１０を得ることができる。
【００９２】
ガス１は、ガスボンベ等の高圧容器に収容されたガス１を、必要に応じてレギュレータ等により適当な圧力に調整し、必要に応じてマスフローコントローラ等の流量計等を介してエアロゾル生成室２へと導入する。ガス１としては、ヘリウム、アルゴン、窒素等の不活性ガス、或いは、酸素、乾燥空気等の反応性ガスから適宜選択して用いることができ、例えば反応性ガスを選択することにより、製膜室５において、ガス１と微粒子３とを反応させながら膜状の構造物１０を形成することもできる。
【００９３】
製膜室５において基体９に吹き付けられるエアロゾル４の速度は、エアロゾル生成室２の圧力、製膜室５の圧力、搬送管６或いはノズル８の内径及び長さ、ガス１の種類等によって変わるため、ガス１の種類は、膜状の構造物１０を形成する微粒子３の大きさ、或いはエアロゾル４に含まれる微粒子３の大きさや強度、量等に基づき、適宜選択し用いることが重要である。
【００９４】
微粒子３は、エアロゾル生成室２においてガス１を吹き付けることにより、ガス１と混合され、エアロゾル４を形成し、このエアロゾル４を基体９に吹き付けることで膜状の構造物１０を形成できる粒子であれば良く、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化タングステン（ＷＯ3）、酸化錫（ＳｎＯ2）、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）、酸化モリブデン（ＭｏＯ3）酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）、酸化クロム（Ｃｒ2Ｏ3）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化珪素（ＳｉＯ2）酸化ガドリニウム（Ｇｄ2Ｏ3）、バナジン酸イットリウム（ＹＶＯ4）、酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ2）等の金属酸化物、ダイヤモンド、炭化硼素（Ｂ4Ｃ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、炭化ジルコニウム（ＺｒＣ）、炭化バナジウム（ＶＣ）、炭化ニオブ（ＮｂＣ）、炭化クロム（Ｃｒ3Ｃ2）、炭化タングステン（ＷＣ）、炭化モリブデン（Ｍｏ2Ｃ）、炭化タンタル（ＴａＣ）等の炭化物、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）、窒化ニオブ（ＮｂＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化硼素（ＢＮ）、窒化ガドリニウム（ＧａＮ）、Ｓｒ2Ｓｉ5Ｎ8等の窒化物、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化ストロンチウム（ＳｒＳ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化カルシウム（ＣａＳ）、ＳｒＧａ2Ｓ4等の硫化物、硼素（Ｂ）、硼化アルミニウム（ＡｌＢ2）、硼化珪素（ＳｉＢ4）、硼化チタン（ＴｉＢ2）、硼化ジルコニウム（ＺｒＢ2）、硼化バナジウム（ＶＢ2）、硼化ニオブ（ＮｂＢ）、硼化タンタル（ＴａＢ2）、硼化クロム（ＣｒＢ）、硼化モリブデン（ＭｏＢ）、硼化タングステン（ＷＢ）等の硼化物、アルミン酸イットリウム（Ｙ3Ａｌ5Ｏ12）、アルミン酸ストロンチウム（Ｓｒ4Ａｌ4Ｏ25）等のアルミン酸塩、珪酸亜鉛（Ｚｎ2ＳｉＯ4）、珪酸イットリウム（Ｙ2ＳｉＯ10）、珪酸ストロンチウム（Ｓｒ2ＳｉＯ4）等の珪酸塩、オキシ硫化イットリウム（Ｙ2Ｏ2Ｓ）、オキシ硫化ガドリニウム（Ｇｄ2Ｏ2Ｓ）、オキシ硫化ランタン（Ｌａ2Ｏ2Ｓ）等の酸硫化物、クローロアパタイト（Ｃａ5（ＰＯ4）3Ｃｌ）等のハロリン酸塩、Ｓｒ2Ｐ2Ｏ7等のリン酸塩、或いはこれらの混合物、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3）、チタン酸リチウム（ＬｉＴｉＯ2）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）、チタン酸アルミニウム（ＡｌＴｉＯ3）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛（ＰＬＺＴ）等の圧電セラミックス、サイアロン、サーメット等の高靭性セラミックス、水酸アパタイト、燐酸カルシウム等の生体適合性セラミックス等のいわゆる脆性材料から適宜選択して用いることができ、これら脆性材料に、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ等の希土類金属のイオンやＡｇ、Ａｌ、Ｍｎ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｓｂ等の金属のイオンを付活元素又は共付活元素として組み合わせた蛍光材料を用いることもでき、或いは、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｆｅ、Ｃｕといった金属からなる微粒子を用いることもできる。
【００９５】
エアロゾル生成室２は、ガス１と微粒子３とを混合しエアロゾル４を生成することができれば良く、簡単な構造としては、図１に示すような、容器に微粒子３を収容しガス１を吹き付けることにより微粒子３をガス１中に舞い上がらせエアロゾル４を生成する構造が一般的であり、ガラスや金属等の容器を用いることができる。エアロゾル４を安定に生成し、保持するためには、エアロゾル生成室２の内面には微粒子３が付着しにくい構成であることが好ましく、例えばフッ素樹脂のような撥水性の高い材質を用いたり、導電性の高い材質を用いたりすることもできる。また、エアロゾル生成室２を加熱することにより、微粒子３がエアロゾル生成室２に付着するのを抑制したり、微粒子３に付着した水分を除去したりすることもできる。
【００９６】
エアロゾル生成室２は、搬送管６を介して製膜室５と接続されており、製膜室５は製膜室５に接続された真空ポンプ７によって排気されているため、エアロゾル生成室２も真空ポンプ７によって真空排気される。従って、エアロゾル生成室２は、真空ポンプ７により達成される真空度に耐えることのできる強度であることが好ましい。
【００９７】
エアロゾル生成室２において微粒子３にガス１を吹き付ける際、エアロゾル４を安定して生成するためには、エアロゾル生成室２をモーターや振動子等といった手段により、エアロゾル生成室２、或いは、エアロゾル生成室２に収容された微粒子３に対し、機械的振動を加えても良い。この機械的振動によりエアロゾル生成室２に収容された微粒子３が撹拌されるため、安定してエアロゾル４を生成することができる。
【００９８】
図１の膜状の構造物作製装置では、エアロゾル生成室２において生成されるエアロゾル４は、エアロゾル生成室２に収容された微粒子３にガス１を吹き付けることにより、ガス１と微粒子３の混合したエアロゾル４を生成する構成としている。
【００９９】
また、エアロゾル生成室２に収容される微粒子３に対し、予め十分に乾燥処理を施してからエアロゾル生成室２に収容することにより、水分による液架橋力による微粒子３の凝集を抑制することができるため、安定したエアロゾル４を生成することができる。
【０１００】
従って、微粒子３は、エアロゾル生成室２に収容される前に、例えば１００〜３００℃といった高温で加熱することにより乾燥することが好ましく、或いは微粒子３はエアロゾル生成室２に収容される前に、大気圧よりも減圧した真空雰囲気下において乾燥することが好ましい。或いは、予め真空雰囲気下において加熱することにより微粒子３を乾燥させることにより、安定したエアロゾル４を生成できるようになる。
【０１０１】
また、微粒子３をエアロゾル生成室２に収容後にも、加熱或いは真空雰囲気のいずれか或いはそのいずれも用いて乾燥させることにより、さらに水分による影響をなくすことができる。このように、予め乾燥させた微粒子３をエアロゾル生成室２に収容し製膜することにより、加熱手段や減圧手段といった乾燥手段による乾燥効果をさらに高めることができ、安定してエアロゾル４の生成及びエアロゾル４の保持を実現することができる。
【０１０２】
製膜室５は、エアロゾル４を基体９に吹きつけることで構造物１０を形成することができる構造であればよく、製膜室５において、エアロゾル４はノズル８を介して基体９に吹き付けられ、このとき、エアロゾル４を構成する微粒子３は、基体９と衝突し、その衝撃力により破砕され、それにより形成された活性な表面が基体９或いはその活性な表面同士が結合することにより、膜状の構造物１０を形成する。
【０１０３】
搬送管６及びノズル８は、エアロゾル４を安定に生成し、保持するために、搬送管６及びノズル８の内面は微粒子３が付着しにくい構成であることが好ましく、例えばフッ素樹脂のような撥水性の高い材質を用いたり、導電性の高い材質を用いたりすることもできる。また、搬送管６及びノズル８を加熱することにより、微粒子３が搬送管６及びノズル８に付着するのを抑制したり、微粒子３に付着した水分を除去したりすることもできる。
【０１０４】
エアロゾル４を搬送する搬送管６及びノズル８といった搬送経路において、搬送経路の急激な曲がりや狭まりといった急激な経路の変化は、微粒子３の付着が生じやすく微粒子３の詰まりが生じやすくなるため、急激な経路の変化のない搬送管６やノズル８を用いると共に、経路が変化する部分について、微粒子３の付着防止処理をすることが好ましい。或いは、搬送管６については、十分に径の大きな搬送管６を用いることにより、微粒子３が付着したとしても、微粒子３の詰まりを抑制することができる。
【０１０５】
エアロゾル４を基体９に吹付けることにより膜状の構造物１０を形成する場合、微粒子３が基体９に衝突する際の衝撃力により破砕され、それにより形成された活性な表面が結合することにより、膜状の構造物１０を形成されるため、微粒子３が基体９に衝突する衝撃力が重要である。
【０１０６】
この衝撃力は微粒子３の質量とエアロゾル４が基体９に衝突する際の速度とに大きく依存し、微粒子３が基体９に衝突する際の速度は、製膜室５及びエアロゾル生成室２の圧力やガス１の種類、ノズル８の形状、ノズル８から吹付けられる速度等に依存しており、ノズル８の形状を製膜条件に合わせて適宜設計し、用いることが重要である。特に、ノズル８においてエアロゾル４を加速し基体９に吹付けるため、ノズル８において微粒子３が詰まりやすくなるため、ノズル８における微粒子３の付着防止処理や付着しにくい形状とすることが重要である。
【０１０７】
微粒子３は、活性な表面により膜状構造物を形成しやすい構成であることが好ましく、その粒径は数マイクロメートル以下であることが好ましい。また、効率良く膜状の構造物１０を作製するためには、微粒子３の破砕が効率よく施されるようにすることが好ましく、微粒子３は、予め機械的衝撃力を付加されることにより、内部歪或いは微小なクラックの形成、或いは、凝集した微粒子３の解砕することが好ましい。
【０１０８】
このような機械的衝撃力は、例えばボールミルやビーズミルといった手段により付加することができるが、微粒子３は、機械的衝撃力を付加された後、エアロゾル生成室２に収容される前に、例えば１００〜３００℃といった高温で加熱することにより乾燥することが好ましく、或いは、微粒子３は、エアロゾル生成室２に収容される前に、大気圧よりも減圧した真空雰囲気下において乾燥することが好ましい。
【０１０９】
真空ポンプ７は、製膜室５におけるガス１を排気すると共に、搬送管６を介してエアロゾル生成室２を排気するものであるが、超高真空のような高い真空度は必要とせず、例えば数Ｐａ程度の到達真空度が得られれば良く、ロータリーポンプやメカニカルブースターポンプといった真空ポンプから適宜選択することができる。
【０１１０】
真空ポンプ７は、製膜室５における真空を生成すると共に、ノズル８から吹付けられるエアロゾル４の速度を決定する要因ともなるため、膜状の構造物１０の作製条件に合わせて適宜選択することが重要となる。
【０１１１】
基体９は、製膜室５においてノズル８を介してエアロゾル４を吹き付けることにより、その表面に微粒子３からなる構造物１０を形成できれば良く、例えば、シリコン（Ｓｉ）、二酸化珪素（ＳｉＯ2）、窒化珪素（ＳｉＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）といった半導体基板やソーダライムガラスや無アルカリガラス、石英といったガラス基板等の平滑性の高い基板や、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリフッ化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアクリレート、非晶質ポリオレフィン、フッ素系樹脂ポリシロキサン、ポリシラン等の樹脂材料、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ）、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）、酸化チタン（ＴｉＯ2）等の金属酸化物等から適宜選択して用いることができ、複数の基体材料を積層した積層基板を基体９として用いることもできる。
【０１１２】
また、基体９は平面構造の基板に限定されるものではなく、例えば、円筒形状や球形、直方体状の形状等の基体９、或いは構造物１０を形成するのに必要な凹凸構造等の形成された基体９といった構造であっても、膜状の構造物１０を形成することができればどのような形状であっても良く、基体９の表面或いはその内部には、構造物１０を駆動するための抵抗・キャパシタ・インダクタ・ダイオード・トランジスタ及び配線等からなる回路を形成しても良い。
【０１１３】
また、基体９上において効率よく膜状の構造物１０を形成するためには、基体９上において効率のよい微粒子３の破砕が生じることが重要であり、基体９の硬度は重要であり、構造物作製条件に合わせて適宜選択して用いることが好ましい。
【０１１４】
或いは、効率のよい破砕が生じない場合は、基体９の表面に効率よく破砕が生じる材料からなる膜を予め形成した基体９を用いることで効率の良い構造物１０の形成が可能であり、例えば蒸着法やスパッタリング法といった半導体プロセスにより薄膜を形成した後に膜状の構造物１０を作製しても良いし、目的としている構造物１０とは異なる材料或いは条件により微粒子３を吹付けた後に膜状の構造物１０を作製してもよい。また、エアロゾルデポジション法においては、製膜時に基体９に熱を付加する工程が含まれないため、ガラス転移点の低い樹脂等であっても容易に用いることができる。
【０１１５】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態１では、微粒子除去室において、構造物或いは基体が除去液ノズルを介して微粒子除去液を接触させられ、構造物或いは基体に付着した不要微粒子を除去する構成について説明したが、実施の形態２では、構造物或いは基体を気体状の微粒子除去液を膜状構造物上において接触させ液体状にし、構造物或いは基体に付着した不要微粒子を除去する構成について説明する。図２は本発明の実施の形態２の構造物作製方法に基づいた構造物作製装置の模式図であり、構造物或いは基体を気体状の微粒子除去液と接触させ、基体或いは構造物上において液体状にし、不要微粒子を除去する構成以外は実施の形態１と同様の構成である。図２において、微粒子除去液１５は気体生成器１７により気体状の微粒子除去液１５として基体９に吹付けられ、基体９上の構造物１０或いは基体９の表面において液体状となり、実施の形態１の場合と同様にして不要微粒子１１を除去することができる。
【０１１６】
気体生成器１７は、微粒子除去液１５を気体状の微粒子除去液１５として構造物１０或いは基体９に吹付けるための手段であり、例えば微粒子除去液１５を加熱することにより蒸発の促進或いは沸騰させることで気化し、構造物１０或いは基体９に吹付ける。基体９に吹付けられた微粒子除去液１５は、基体９が微粒子除去液１５の沸点よりも高い温度に保持されているような特殊な場合を除いて、構造物１０或いは基体９と接触させることにより微粒子除去液１５は冷却され、液体状の微粒子除去液１５として付着することとなり、この液体状の微粒子除去液１５により、構造物１０或いは基体９に付着した不要微粒子１１を除去することができる。
【０１１７】
或いは、気体生成器１７としての噴霧ノズルから微粒子除去液１５と空気とを噴霧することにより、微小な微粒子除去液１５の液滴と空気とからなる霧状の微粒子除去液１５を形成、或いは、気体生成器１７としての超音波発生装置により微粒子除去液１５に超音波を付加することにより、微粒子除去液１５の表面から遊離した微小な微粒子除去液１５の液滴からなる霧状の微粒子除去液１５を形成、或いは、気体生成器１７としての針状電極を放電させることにより、放電霧化現象を利用した微小な微粒子除去液１５の液滴からなる霧状の微粒子除去液１５を形成することにより、気体状の微粒子除去液１５を形成し、構造物１０或いは基体９に吹付ける。
【０１１８】
基体９に吹付けられた微粒子除去液１５は、構造物１０或いは基体９と接触することにより微小な微粒子除去液１５の液滴として付着し、これを連続的に続けることにより液体状の微粒子除去液１５として付着することとなり、この液体状の微粒子除去液１５により、構造物１０或いは基体９に付着した不要微粒子１１を除去することができる。
【０１１９】
微粒子除去液１５を気体状とすることにより、実施の形態１で示したような液体状として吹付ける場合と比べて、より広範囲に均一に吹付けることができるため、大面積に形成された構造物１０或いは基体９に付着した不要微粒子１１を容易に除去することができる。
【０１２０】
また、微粒子除去液１５を加熱し気化させた場合、微粒子除去室１２の雰囲気における除去液濃度を十分に高くすることができるため、静電気による不要微粒子１１の再付着を抑制することが可能となる。
【０１２１】
或いは、微小な微粒子除去液１５の液滴からなる微粒子除去液１５とした場合、微粒子除去液１５の表面積が十分に大きくなるため蒸発が生じやすくなり雰囲気における除去液濃度を十分に高くすることができるため、静電気による不要微粒子１１の再付着を抑制することが可能となる。
【０１２２】
膜状の構造物１０の形成された基体９と微粒子除去液１５とが接触した状態では、基体９の表面は微粒子除去液１５により少なくともその一部が被覆される。このとき、膜状の構造物１０が微粒子３の破砕により形成される活性な表面の結合による緻密な膜状の構造物１０を形成し、強固に結合しているのに対し、構造物１０の形成に寄与しない不要微粒子１１は静電気力や水分による液架橋力といった弱い結合により付着しているため、微粒子除去液１５により被覆された領域において、不要微粒子１１に対しての除去効果が生じる。
【０１２３】
基体９の微粒子除去液１５が被覆した領域では、液体状の微粒子除去液１５により静電気力の効果が小さくなると共に、十分に多量の微粒子除去液１５を用いることにより、不要微粒子１１の液架橋力の影響が小さくなるため、不要微粒子１１の構造物１０或いは基体９に対する付着力よりも大きな力を付加することができるようになるため、容易に構造物１０或いは基体９の表面の不要微粒子１１を除去することができる。
【０１２４】
また、構造物１０或いは基体９から十分に不要微粒子１１を除去するためには、構造物１０から微粒子除去液１５を十分に除去することが重要であり、微粒子除去液１５は、構造物１０或いは基体９と接触した後に、除去液除去手段１６により除去され、構造物１０は乾燥され、良好な構造物１０として用いられる。
【０１２５】
また、微粒子除去液１５の種類によっては、これだけでは十分に除去できない場合があるため、微粒子除去液１５をリンスするための低沸点の溶媒を用いたり、微粒子除去液１５を加熱して使ったりすることにより、構造物１０から微粒子除去液１５を十分に除去することもできる。
【０１２６】
除去液除去手段１６は、構造物１０或いは基体９と微粒子除去液１５とを十分に分離することが重要であり、例えば真空を利用して除去液を吸引することにより除去する方法、或いは、例えば高圧ガスを利用して除去液を吹き飛ばすことにより除去する方法等の、簡単な方法により微粒子除去液１５を除去することができる。
【０１２７】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態１或いは実施の形態２では、微粒子除去室において、除去液ノズル或いは気体生成器を介して微粒子除去液を構造物或いは基体に吹付け接触させ、構造物或いは基体に付着した、不要微粒子を除去する構成について説明したが、実施の形態３では、構造物或いは基体を微粒子除去液に浸漬することにより、構造物或いは基体を微粒子除去液と接触させ、不要微粒子を除去する構成について説明する。
【０１２８】
図３は本発明の実施の形態３の構造物作製方法に基づいた構造物作製装置の模式図であり、構造物或いは基体を微粒子除去液に浸漬することにより、不要微粒子を除去する構成以外は実施の形態１或いは実施の形態２と同様の構成である。
【０１２９】
図３において、構造物１０の形成された基体９は、微粒子除去室１２に収容されており、微粒子除去液１５に浸漬されている。このような構成とすることで、微粒子除去液１５を吹付けるための複雑な構造を形成する必要がないため、安価な方法で微粒子除去液１５により不要微粒子１１を除去することができる。
【０１３０】
浸漬することで十分な量の微粒子除去液１５と接触させることにより、静的な状態であっても不要微粒子１１を除去することができるが、例えば、微粒子除去液１５を加熱し活性化し対流を発生する、或いは、微粒子除去液１５に流れを生じさせ、常に新しい微粒子除去液１５が接触するようにするといった工夫により、より効果的に不要微粒子１１を除去することができるようになる。
【０１３１】
また、構造物１０或いは基体９は微粒子除去液１５と接触すると共に、機械的外力を加えられることにより、より効果的に不要微粒子１１を除去することもできる。例えば、実施の形態１或いは実施の形態２と同様に、微粒子除去液１５に圧力を付加し吹付けることにより、不要微粒子１１を除去することができる。
【０１３２】
或いは、図３において、構造物１０の形成された基体９は微粒子除去室１２に収容されており、微粒子除去液１５と接触すると共に、超音波振動による機械的外力を付加することにより、不要微粒子１１を除去するためのより大きな力を付加することができ、効果的に不要微粒子１１を除去することができる。
【０１３３】
また、ここで付加される機械的外力は気体や液体を介した力であるため、必要以上の力を加えることを抑制しやすく、構造物１０にダメージを与えることなく不要微粒子１１を除去することができる。
【０１３４】
また、気体中で振動させる場合と比較すると、均一に超音波振動のエネルギーが伝達し、液体によるより大きな機械的外力を加えることができ、さらに、微粒子除去液１５といった液体中に除去された不要微粒子１１が再付着しにくいといった効果により、はるかに良好な不要微粒子１１の除去を実現することができる。
【０１３５】
図４〜図６は、本発明の実施の形態３の構造物作製方法に基づいた構造物作製装置における微粒子除去室についての変形例を示す図である。図４〜図６は、微粒子除去室１２に配置された微粒子除去液１５について、構造物１０或いは基体９は微粒子除去液１５と接触すると共に、機械的外力を加えられた変形例について示す。
【０１３６】
図４では、構造物１０の形成された基体９は、微粒子除去室１２に収容されており、微粒子除去液１５に浸漬され、機械的外力として微粒子除去液１５中に気泡１８を発生させ、その気泡１８が構造物１０或いは基体９上で破裂することにより生じる衝撃波の力を用いた構成である。微粒子除去液１５中の気泡１８は、外部から気体を導入することにより発生させたり、微粒子除去液１５を加熱し沸騰させて生じる気体の微粒子除去液１５として発生させたりすることができる。
【０１３７】
このような構成とすることで、気泡１８が構造物１０或いは基体９の表面で破裂するときに生じる衝撃波による大きな機械的外力を付加することができ、良好な不要微粒子１１の除去を実現することができる。また、ここで付加される機械的外力は気体や液体を介した力であるため、必要以上の力を加えることを抑制しやすく、構造物１０にダメージを与えることなく不要微粒子１１を除去することができる。
【０１３８】
図５では、構造物１０の形成された基体９は、微粒子除去室１２に収容されており、微粒子除去液１５に浸漬され、機械的外力として摩擦力を付加するための摩擦部材としてブラシ１９を配置し、ブラシ１９の接触による摩擦力を用いた構成である。
【０１３９】
同様に図６では、構造物１０の形成された基体９は、微粒子除去室１２に収容されており、微粒子除去液１５に浸漬され、機械的外力として摩擦力を付加するための摩擦部材としてブレード２０を配置し、ブレード２０の接触による摩擦力を用いた構成である。
【０１４０】
このような構成とすることで、ブラシ１９或いはブレード２０との摩擦による大きな機械的外力を付加することができ、良好な不要微粒子１１の除去を実現することができる。
【０１４１】
気体中でブラシ１９或いはブレード２０を用いた場合と比較すると、ブラシ１９或いはブレード２０により除去され、ブラシ１９或いはブレード２０に付着した不要微粒子１１が液体により除去されるため、ブラシ１９或いはブレード２０を介した不要微粒子１１の再付着が抑制されると共に、液体中に除去された不要微粒子１１が再付着しにくいといった効果により、はるかに良好な不要微粒子１１の除去を実現することができる。
【０１４２】
また、液体を介してブラシ１９或いはブレード２０が接触するため、気体中でブラシ１９或いはブレード２０を用いた場合と比較すると、構造物１０或いは基体９に対して必要以上の力を加えることを抑制しやすく、構造物１０にダメージを与えることなく不要微粒子１１を除去することができる。
【０１４３】
しかしながら、ここで付加される機械的外力はブラシ１９或いはブレード２０といった固体を介した力であるため、ブラシ１９或いはブレード２０といった摩擦部材の硬度は、微粒子３の硬度よりも低いものを用いることが好ましい。
【０１４４】
このような構成とすることで、構造物１０或いは基体９に対して必要以上の力を加えることを抑制しやすく、構造物１０にダメージを与えることなく不要微粒子１１を除去することができる。
【０１４５】
また、これらの機械的外力の付加は、いずれかひとつを単独で付加してもよいが、複数の機械的外力を併用して付加してもよく、これら機械的外力の付加と併用して、微粒子除去液１５を加熱し用いることにより、より効果的な不要微粒子１１の除去を実現することができる。
【０１４６】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態１、実施の形態２及び実施の形態３では、微粒子除去室において、微粒子除去液を構造物或いは基体に吹付け接触させ、構造物或いは基体に付着した不要微粒子を除去する構成について説明したが、実施の形態４では、加湿雰囲気下で、構造物或いは基体に付着した不要微粒子を除去する構成について説明する。図７は本発明の実施の形態４の構造物作製方法に基づいた構造物作製装置の模式図であり、構造物或いは基体を加湿雰囲気下で微粒子を除去する構成以外は実施の形態３と同様の構成である。
【０１４７】
図７において、加湿器２１により微粒子除去室１２は加湿した状態に保持され、この加湿雰囲気下で構造物１０或いは基体９に付着し、構造物１０の形成に寄与しなかった不要微粒子１１を除去される。これにより、乾式で不要微粒子１１を除去する場合と比較して、加湿雰囲気により静電気力の効果が小さくなるため、静電気による不要微粒子１１の再付着を抑制することができ、容易に不要微粒子１１を除去することができる。
【０１４８】
また、この方法によると、実施の形態１、実施の形態２及び実施の形態３で示したように、構造物１０或いは基体９に付着した微粒子除去液１５を除去する必要がないため、簡単な工法により、不要微粒子１１を除去することができる。
【０１４９】
また図７では、機械的外力を加えるためのブラシ１９により摩擦力が加えられる構成としている。乾式の気体中でブラシ１９を用いた場合と比較すると、ブラシ１９により除去されブラシ１９に付着した不要微粒子１１は加湿雰囲気下であるため、静電気の影響が小さいため、ブラシ１９を介した不要微粒子１１の再付着が抑制され、良好な不要微粒子１１の除去を実現することができる。
【０１５０】
加湿器２１としては、微粒子除去室１２の雰囲気を加湿雰囲気にすることができる構成であればよく、例えば実施の形態２で示した気体生成器１７と同様、液体を加熱することにより蒸発の促進或いは沸騰させることで加湿する、噴霧ノズルから液体と空気とを噴霧することにより微小な液滴を形成し蒸発を促進することで加湿する、超音波発生装置により液体に超音波を付加することにより遊離した微小な液滴を形成し、蒸発を促進することで加湿する、針状電極を放電させることにより放電霧化現象を利用した微小な液滴を形成し、蒸発を促進することで加湿するといった方法より適宜選択して用いることができ、微粒子除去室１２の雰囲気を加湿雰囲気とすることができる。
【０１５１】
また、図７では加湿器２１により加湿状態を保持する例について示しているが、例えば相対湿度１０％ＲＨ以上といった十分な加湿状態を保てるのであれば、加湿器２１を設置しなくてもよく、その加湿雰囲気下において不要微粒子１１を除去することで、静電気による不要微粒子１１の再付着を抑制することができ、容易に不要微粒子１１を除去することができる。
【０１５２】
以上のようにして、加湿雰囲気下において不要微粒子１１を除去することにより、不要微粒子１１が十分に除去された良好な構造物１０を得られるようになる。また、不要微粒子１１を十分に除去するためには、複数の不要微粒子１１を除去する構成を組み合わせて用いてもよい。
【０１５３】
或いは、製膜の段階においては乾式での不要微粒子１１の除去をおこない、製膜後に微粒子除去液１５を用いた或いは加湿雰囲気下での不要微粒子１１の除去を行なうといった方法により不要微粒子１１を除去してもよく、これにより不要微粒子１１の付着のない良好な構造物１０を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５４】
本発明の発光装置は、微粒子とガスとを混合したエアロゾルを、高速で基体に吹き付けて微粒子材料からなる膜状構造物を作製する構造物作製方法、構造物作製装置及びこれにより作製される構造物において、構造物形成に寄与しない微粒子を除去することにより良好な構造物を得ることができるため、良好な構造物の構造物作製方法、構造物作製装置及び構造物として利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１５５】
【図１】本発明の実施の形態１の構造物作製方法に基づいた構造物作製装置の模式図
【図２】本発明の実施の形態２の構造物作製方法に基づいた構造物作製装置の模式図
【図３】本発明の実施の形態３の構造物作製方法に基づいた構造物作製装置の模式図
【図４】本発明の実施の形態３の構造物作製方法に基づいた構造物作製装置における微粒子除去室についての変形例を示す図
【図５】本発明の実施の形態３の構造物作製方法に基づいた構造物作製装置における微粒子除去室についての変形例を示す図
【図６】本発明の実施の形態３の構造物作製方法に基づいた構造物作製装置における微粒子除去室についての変形例を示す図
【図７】本発明の実施の形態４の構造物作製方法に基づいた構造物作製装置の模式図
【符号の説明】
【０１５６】
１    ガス
２    エアロゾル生成室
３    微粒子
４    エアロゾル
５    製膜室
６    搬送管
７    真空ポンプ
８    ノズル
９    基体
１０    構造物
１１    不要微粒子
１２    微粒子除去室
１３    基体搬送路
１４    除去液ノズル
１５    微粒子除去液
１６    除去液除去手段
１７    気体生成器
１８    気泡
１９    ブラシ
２０    ブレード
２１    加湿器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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