(57)【要約】      （修正有）【課題】密着性のよい強固な膜状構造物をえるための、エアロゾル中の微粒子が、ある特定の方向に拡散しないような構造のノズルと、構造物形成方法および構造物形成装置を提供する。【解決手段】ガス中に分散させた脆性材料微粒子を含むエアロゾルをノズルより基材６に向けて吹き付けることによって前記脆性材料微粒子を構成材料として含む構造物を基材上に形成するエアロゾルデポジション法による複合構造物作製装置に用いるノズルであって、前記ノズルと製膜対象となる基材６との間の、前記ノズルから吐出されるガスが膨張する少なくとも一部の場所に、エアロゾル吐出方向に略平行となるように障壁５２を設けたノズル。【選択図】図４
2010236056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス中に分散させた脆性材料微粒子を含むエアロゾルをノズルより基材に向けて吹き付けることによって前記脆性材料微粒子を構成材料として含む構造物を基材上に形成するエアロゾルデポジション法による複合構造物作製装置に用いるノズルであって、前記ノズルと製膜対象となる前記基材との間の、前記ノズルから吐出される前記ガスが膨張する少なくとも一部の場所に、エアロゾル吐出方向に略平行となるように障壁を設けたノズル。
【請求項２】
前記ノズルと前記障壁を一体化して設けたことを特徴とする請求項１に記載のノズル。
【請求項３】
前記ノズルの吐出口は矩形形状であって、少なくとも矩形の一辺がエアロゾル吐出方向に突出する障壁を有していることを特徴とする請求項１または２に記載のノズル。
【請求項４】
前記ノズルの吐出口は矩形形状であって、矩形の対する二辺からエアロゾル吐出方向に突出する障壁を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のノズル。
【請求項５】
ガス中に分散させた脆性材料微粒子を含むエアロゾルをノズルより基材に向けて吹き付けることによって前記脆性材料微粒子を構成材料として含む構造物を基材上に形成するエアロゾルデポジション法による複合構造物作製方法であって、前記ノズルと前記基材を相対移動させる際の前記ノズルの少なくとも１端部にエアロゾル吐出方向と略平行となるような障壁を設けることを特徴とした複合構造物形成方法。
【請求項６】
前記障壁が設けられた方向に対してはステップ送りで２次元走査を行うことを特徴とする請求項５に記載の複合構造物形成方法。
【請求項７】
複数のノズルを用いて２次元走査を実施することを特徴とする請求項５または６に記載の複合構造物形成方法。
【請求項８】
ガス中に分散させた脆性材料微粒子を含むエアロゾルをノズルより基材に向けて吹き付けることによって前記脆性材料微粒子を構成材料として含む膜状構造物を基材上に形成するエアロゾルデポジション法による複合構造物作製装置であって、前記脆性微粒子を含む粉体を収容する収容器と、この収容器より前記粉体を供給する供給機構と、供給された微粒子をエアロゾル化させるエアロゾル発生器と、このエアロゾルを基材に向けて吐出するノズルと、前記基材または前記ノズルを相対移動させるアクチュエーターとを具備し、前記ノズルと製膜対象となる前記基材との間の、前記ノズルから吐出されるガスが膨張する少なくとも一部の場所に、エアロゾル吐出方向に略平行となるように障壁を設けたことを特徴とするエアロゾルデポジション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の態様は、一般に、脆性材料の微粒子をガス中に分散させたエアロゾルを基材に吹き付け、微粒子の構成材料からなる構造物を基材上に形成させるエアロゾルデポジション法に用いるノズルとそれを用いた複合構造物形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基材の表面に脆性材料からなる構造物を形成させる方法として、「エアロゾルデポジション法」がある（例えば、特許文献１参照。）。これは、脆性材料を含む微粒子をガス中に分散させたエアロゾルを吐出口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などの基材に微粒子を衝突させ、この衝突の衝撃により脆性材料微粒子に変形や破砕を起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膜状構造物をダイレクトに形成させる方法である。この方法によれば、特に加熱手段などを必要とせず、常温で膜状構造物の形成が可能であり、焼成体と比較して同等以上の機械的強度を有する膜状構造物を得ることができる。また、微粒子を衝突させる条件や微粒子の形状、組成などを制御することにより、構造物の密度や機械強度、電気特性などを多様に変化させることが可能である。
【０００３】
このエアロゾルデポジション法（以下、AD法）は通常、減圧環境下におかれたノズルより、ガスの圧力差に乗じてエアロゾルを加速させてノズルより噴射し、基材上に微粒子を堆積せしめる。AD法に用いるノズルはエアロゾル中の微粒子を加速するために断面積が絞られているため、減圧環境下においてノズルの出口でキャリアガスは膨張し、微粒子の一部はその膨張したガス流によって拡散され、、所望の位置に衝突しないことがある。特に、エアロゾル中の微粒子の粒度が広く、微粒が混在する場合、粒子径の小さいものはガスの影響を受けやすく、ノズルの外周から拡散する傾向がある。この拡散した質量の小さい粒子によって形成された膜は、膜の強度や基材との密着性が低下し、容易に剥離してしまうという問題があった。
【０００４】
これに対して特許文献２では、ノズル先端部において、流路内に前記微粒子材料が螺旋状の流れを形成する案内手段が設けたノズルが用いられ、更にガス噴射ノズルからガスを噴射して前記厚膜の一部を除去すると共に前記基板移動方向に排出することで、厚膜のうち膜密着強度の低い部分をガス噴射によって除去することを提案している。
【０００５】
しかし、特許文献２に示す構成では、ガスの流量、種類や基材の形状によってら所望の螺旋上の流れを確実に形成することが難しく、脆弱な構造物が形成される可能性が排除できない。
【０００６】
また、特許文献３では、ノズルから噴射された原料粉を通過させることにより、原料粉の流れの方向を調整するガイド手段とを具備する構成とした。これによって、ノズルから噴射された微粒子の流れの方向を所定の方向（例えば、基板に対してほぼ垂直方向）に調整するので、緻密でテーパー角が大きい無機構造体を、直接描画により高い位置精度で基板上に形成することが可能となる。
【０００７】
また、特許文献３のように、ノズルの出口から吐出されたエアロゾルはガイド機構に衝突するため、ガイド機構自体に膜状構造物を形成することで閉塞したり、また、エアロゾルが壁へ衝突することで粒子速度が大幅に減速したりすることが懸念される。
【０００８】
また、特許文献４では、粒子をガス中に分散させたエアロゾルを基材の成膜部に向けて吐出するための矩形形状の吐出開口部に、吐出開口部長辺の両端部に、該ノズル内において吐出開口部長辺の両端側壁付近を通過する微粒子を成膜部に向かない方向に変向して吐出させる逃がし穴を有することを特徴としている。
【０００９】
また、特許文献４では、出口近傍の変向部においてガスが漏れるため、ガスの流れが変化することで微粒子の速度が減衰する、または、変向部が閉塞して従来と同様の形状ノズルとして機能してしまうなど、懸念点が多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第３３４８１５４号公報
【特許文献２】特許第４０７７３７２号公報
【特許文献３】特開２００７−１６２０７７号公報
【特許文献４】特開２００８−２９９７７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の態様は、上記課題を解決するためになされたもので、密着性のよい強固な膜状構造物をえるための、エアロゾル中の微粒子が、ある特定の方向に拡散しないような構造のノズルと、構造物形成方法および構造物形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明の一実施態様によれば、エアロゾルデポジション法に用いるノズルであって、前記ノズルと製膜対象となる基材との間の、前記ノズルから吐出されるガスが膨張する少なくとも一部の場所に、エアロゾル吐出方向に平行となるように障壁を設けたノズルが提供される。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様によれば、エアロゾルデポジション法に用いるノズルであって、前記ノズルと製膜対象となる基材との間の、前記ノズルから吐出されるガスが膨張する少なくとも一部の場所に、エアロゾル吐出方向に平行となるようにノズルと一体化した障壁を有していることを特徴とするノズルが提供される。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記ノズルの吐出口は矩形形状であって、少なくとも矩形の一辺がエアロゾル吐出方向に突出する障壁を有していることを特徴とするノズルが提供される。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記ノズルの吐出口は矩形形状であって、矩形の対する二辺からエアロゾル吐出方向に突出する障壁を有していることを特徴とするノズルが提供される。
【００１６】
また、本発明の他の実施形態においては、ガス中に分散させた脆性材料微粒子を含むエアロゾルをノズルより基材に向けて吹き付けることによって前記脆性材料微粒子を構成材料として含む構造物を基材上に形成するエアロゾルデポジション法による複合構造物作製方法であって、前記ノズルと前記基材を相対移動させる際の前記ノズルの少なくとも１端部にエアロゾル吐出方向と水平となるような障壁を設けることを特徴とした複合構造物形成方法が提供される。
【００１７】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記障壁が設けられた方向に対してはステップ送りで２次元走査を行うことを特徴とする請求項５に記載の複合構造物形成方法が提供される。
【００１８】
また、本発明の好ましい態様によれば、複数のノズルを用いて２次元走査を実施することを特徴とする請求項５または６に記載の複合構造物形成方法が提供される。
【００１９】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記構造物が膜状に前記基材上に形成されることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の複合構造物形成方法が提供される。
【００２０】
また、本発明の他の実施形態においては、ガス中に分散させた脆性材料微粒子を含むエアロゾルをノズルより基材に向けて吹き付けることによって前記脆性材料微粒子を構成材料として含む膜状構造物を基材上に形成するエアロゾルデポジション法による複合構造物作製装置であって、前記脆性微粒子を含む粉体を収容する収容器と、この収容器より前記粉体を供給する供給機構と、供給された微粒子をエアロゾル化させるエアロゾル発生器と、このエアロゾルを基材に向けて吐出するノズルと、前記基材または前記ノズルを相対移動させるアクチュエーターとを具備し、前記ノズルと製膜対象となる前記基材との間の、前記ノズルから吐出されるガスが膨張する少なくとも一部の場所に、エアロゾル吐出方向に平行となるように障壁を設けたことを特徴とするエアロゾルデポジション装置が提供される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の態様によれば、エアロゾル中の微粒子が、ある特定の方向にのみ拡散しないような構造のノズルを提供することが可能となり、均一な強度、密着力を有する複合構造物を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】エアロゾルデポジション装置の一様態における基本構成を例示する。
【図２】エアロゾルデポジション法における基板走査パターンの一様態を示す図である。
【図３】従来例における一様態を示す図である。
【図４】本発明における他の一様態を示す図である。
【図５】本発明の一態様を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に本件明細書で使用する語句の説明を行う。本明細書で使用する「エアロゾル」とは、脆性材料を含む微粒子をガス中に分散させた状態を指し、その流れがノズルに対して平行であるとは、ノズルの内部壁の延長線と平行な軌跡を取る状態を意味する。
【００２４】
本発明の一実施態様によれば、エアロゾルデポジション法に用いるノズルであって、前記ノズルと製膜対象となる基材との間の、前記ノズルから吐出されるガスが膨張する少なくとも一部の場所に、エアロゾル吐出方向に平行となるように障壁を設けたノズルが提供される。このノズル用いることにより、ガス及びエアロゾル中に含まれる、粒子径の小さい微粒子が特定の方向へ拡散したすることを抑制することを可能とした。
【００２５】
尚、本発明において障壁の長さは１ｍｍ以上であって、基材に干渉しなければ効果的である。より好ましくはノズルと基材の中間地点まで障壁が設けられているとよい。また、エアロゾル吐出方向に平行となるように設けられた障壁については、好ましくは平行度０．５ｍｍ以下であればよく、より好ましくはノズルの内部壁を延長した形状であることが良い。
【００２６】
本発明の好ましい態様によれば、エアロゾルデポジション法に用いるノズルであって、前記ノズルと製膜対象となる基材との間の、前記ノズルから吐出されるガスが膨張する少なくとも一部の場所に、エアロゾル吐出方向に平行となるようにノズルと一体化した障壁を有していることを特徴とするノズルが提供される。このノズルを用いることにより、より確実にガス及びエアロゾル中に含まれる、粒子径の小さい微粒子が特定の方向へ拡散したすることを抑制することを可能とした。
【００２７】
本発明の好ましい態様によれば、前記ノズルの吐出口は矩形形状であって、少なくとも矩形の一辺がノズルに対して平行突出する障壁を有していることを特徴とするノズルが提供される。これにより、矩形形状の少なくとも一側面へのエアロゾルの拡散抑制でき、エアロゾル中の微粒子の軌跡を制限することが可能となる。
【００２８】
本発明の好ましい態様によれば、前記ノズルの吐出口は矩形形状であって、矩形の対する二辺からエアロゾル吐出方向に突出する障壁を有していることを特徴とするノズルが提供される。これにより、矩形形状の両側面に対するエアロゾルの拡散を抑制でき、エアロゾル中の微粒子の軌跡を制限することが可能となる。
【００２９】
また、本発明の他の実施形態においては、微粒子をガスに分散させたエアロゾルをノズルより吹き付けることによって膜状構造物を形成するエアロゾルデポジション法において、前記ノズルと前記基材を相対移動させる際の前記ノズルの少なくとも１端部にエアロゾル吐出方向と水平となるような障壁を設け、より詳細には、前記障壁が設けられた方向に対してはステップ送りで２次元走査を行うことを特徴とする複合構造物形成方法が提供される。障壁を設けることで、より確実にガス及びエアロゾル中に含まれる、粒子径の小さい微粒子が特定の方向へ拡散することを抑制することを可能にした
【００３０】
本発明の好ましい態様によれば、前記障壁が設けられた方向に対してはステップ送りで２次元走査を行うことを特徴とする複合構造物形成方法が提供される。これにより、ノズルの外周から拡散して形成される密着強度の低い脆弱な構造物を2次元平面の複合構造物から排除することが可能となり、膜状構造物の剥離が回避できることを可能にした。
【００３１】
本発明の好ましい態様によれば、複数のノズルを用いて２次元走査を実施することを特徴とする複合構造物形成方法が提供される。これにより、複数のノズルを用いた2次元平面への製膜において、ノズルの継ぎ目に生じる剥離を抑制することを可能にした。
【００３２】
また、本発明の他の実施形態においては、ガス中に分散させた脆性材料微粒子を含むエアロゾルをノズルより基材に向けて吹き付けることによって前記脆性材料微粒子を構成材料として含む膜状構造物を基材上に形成するエアロゾルデポジション法による複合構造物作製装置であって、前記脆性微粒子を含む粉体を収容する収容器と、この収容器より前記粉体を供給する供給機構と、供給された微粒子をエアロゾル化させるエアロゾル発生器と、このエアロゾルを基材に向けて吐出するノズルと、前記基材または前記ノズルを相対移動させるアクチュエーターとを具備し、前記ノズルと製膜対象となる前記基材との間の、前記ノズルから吐出されるガスが膨張する少なくとも一部の場所に、エアロゾル吐出方向に平行となるように障壁を設けたことを特徴とするエアロゾルデポジション装置を提供される。これにより、ノズルの外周から拡散して形成される密着強度の低い脆弱な構造物を2次元平面の複合構造物から排除することが可能となり、密着力の良好な複合構造物を製造することを可能とした。
【００３３】
図面を参照しつつ本発明の一実施の形態について説明をする。    
図１は、装置図の形態にかかるエアロゾルデポジション法の装置概要図である。本実施の一形態に係るエアロゾルデポジション装置は、収容機構１と、供給機構２と、ガス供給機構３と、エアロゾル化機構４と、ノズル５と、複合構造物形成室９と、真空ポンプ１０を備えている。    
収容機構１の後段には、供給機構２が設置されている。また、供給機構２の後段には、エアロゾル化機構４が設置され、さらにエアロゾル化機構４の後段には、ノズル５が設置されている。そして、ガス供給機構３が、収容機構１、供給機構２、エアロゾル化機構４に接続されている。
【００３４】
収容機構１には原料微粒子が導入され、供給機構２は、収容機構１に収容された原料微粒子を、後段のエアロゾル化機構４に一定速度で供給する。
【００３５】
供給機構２により供給された原料微粒子はエアロゾル化機構４によってガス供給機構３により供給されたガスと共にエアロゾル化され、後段に設置されたノズル５へと搬送される。ノズル５に搬送されたエアロゾルはノズルの吐出口５１より基材７に向けて噴射され、基材６上には膜状構造物７が形成される。
【００３６】
ここで、エアロゾルデポジション法の原理について説明をする。    
エアロゾルデポジション法において利用される微粒子は、セラミックスや半導体などの脆性材料を主体とし、同一材質の微粒子を単独であるいは粒径の異なる微粒子を混合させて用いることができるほか、異種の脆性材料微粒子を混合させたり、複合させて用いることも可能である。また、金属材料や有機物材料などの微粒子を脆性材料微粒子に混合させたり、脆性材料微粒子の表面にコーティングさせて用いることも可能である。ただし、これらの場合でも、膜状構造物を形成させる際に主となるものは、脆性材料である。
【００３７】
エアロゾルデポジション法のプロセスは、通常は常温で実施され、微粒子材料の融点より十分に低い温度、すなわち摂氏数１００度以下で膜状構造物の形成が可能であるところにひとつの特徴がある。
【００３８】
結晶性の脆性材料微粒子を原料として用いる場合、エアロゾルデポジション法によって形成される複合構造物のうち膜状構造物の部分において、その結晶粒子サイズは原料微粒子のそれに比べて小さい多結晶体となっており、その結晶は実質的に結晶配向性がない場合が多い。また、脆性材料結晶同士の界面には、ガラス層からなる粒界層が実質的に存在しない。また多くの場合、膜状構造物の部分において、基材の表面に食い込む「アンカー層」が形成されている。膜状構造物は、このアンカー層が形成されているため基材に対して極めて高い強度で強固に付着して形成される。
【００３９】
エアロゾルデポジション法により形成される膜状構造物は、微粒子同士が圧力によりパッキングされ物理的な付着で形態を保っている状態のいわゆる「圧粉体」とは明らかに異なり、十分な強度を有している。
【００４０】
この場合、エアロゾルデポジション法において、飛来してきた脆性材料微粒子が基材の上で破砕・変形を起していることは、原料として用いる脆性材料微粒子と、形成された脆性材料構造物の結晶子サイズとをＸ線回折法などで測定することにより確認することができる。
【００４１】
エアロゾルデポジション法で形成された膜状構造物の結晶子サイズは、原料微粒子の結晶子サイズよりも小さい。また、微粒子が破砕や変形をすることで形成される「ずれ面」や「破面」には、もともとの微粒子の内部に存在し別の原子と結合していた原子が剥き出しの状態となった「新生面」が形成される。そして、表面エネルギーが高く活性なこの新生面が、隣接した脆性材料微粒子の表面や同じく隣接した脆性材料の新生面あるいは基材の表面と接合することにより膜状構造物が形成されるものと考えられる。
【００４２】
また、エアロゾル中の微粒子の表面に水酸基がほどよく存在する場合には、微粒子の衝突時に微粒子同士や微粒子と構造物との間に生じる局部のずれ応力などにより、メカノケミカルな酸塩基脱水反応が起き、これら同士が接合するということも考えられる。外部からの連続した機械的衝撃力の付加は、これらの現象を継続的に発生させ、微粒子の変形、破砕などの繰り返しにより接合の進展、緻密化が行われ、脆性材料からなる膜状構造物が成長するものと考えられる。
【００４３】
上述の通りエアロゾル中の微粒子が基材に衝突することで膜状構造物は成長するが、エアロゾル中の粒度が異なる場合、衝突の挙動にばらつきが生じる。大きな粒子はキャリアガスによって加速されにくく、一度加速されると慣性が働き、ノズルから直進して基材に衝突する。一方、質量の小さな微粒子は、キャリアガスの流れの影響を受けやすく、ノズル出口でのガスの膨張や基材近傍のよどみの影響を受けて、拡散する傾向がみられる。従って、質量の大きな粒子とは異なった軌道で基材に衝突する。エアロゾルデポジション法においては、上述のとおり粒子は自身の運動エネルギーに加えて、他粒子の衝撃が繰り返し印加されることで生じる固化現象を利用することで緻密化が促進されると考えられる。このため、ノズル外周部より吐出された粒子で形成された膜は、エアロゾル中の粒子の質量が小さいことから衝撃固化が不十分であり、脆弱となることが推定される。この脆弱な膜は基材との密着強度も低く、膜全体の剥離の基点となりうる。膜の剥離が生じる現象は、ノズル開口部が矩形である場合にその短辺より外側部方向への拡散は顕著であり、脆弱な膜状構造物が形成されやすい。
【００４４】
AD法では、通常ノズルまたは基材を相対移動させることで一定の面積の膜を形成させる。図２エアロゾルデポジション法における基板走査パターンの一様態を示す。図２に示すように、Ｘ方向の往復走査に加えてＹ方向に数ｍｍピッチで基材を移動させて２次元走査を実施する場合、基材と膜との密着力に起因する第1層（アンカー層）には必然的にノズルの外周部から吐出された微粒子で形成される部位が混在することになる。また、図２の走査を繰り返して積層する場合、ノズルの外周部より吐出されて形成される膜状構造物は膜内部に取り込まれる。
【００４５】
図３には従来例における一様態を示す。図３に示すノズルの開口部５１はノズル５の先端に位置しており、基材との間には障壁となるものが存在しない。この場合、ノズル出口では圧力差に乗じてキャリアガス５５は急激に膨張する。エアロゾル中の微粒子はノズル内部で加速されているため、質量・速度の大きさによって拡散にばらつきが生じる。通常のエアロゾル５３は運動エネルギーが大きく、直進して基材に衝突するが、運動エネルギーの小さいエアロゾル５４はキャリアガス５５の影響を受けて外周へと拡散して基材に到達する。図２に示した走査パターンで製膜を実施した場合、脆弱な膜７２はＸ方向ライン上にＹ方向のステップ幅の間隔に応じて形成されることになる。
【００４６】
次に、本発明の一様態について説明する。図４には本発明のノズルにおける一様態を示す。図４に示すノズルの開口部５１はノズル５の先端に位置しており、基材との間にはノズル内部の一側面の延長上に、側面と平行に障壁５２が設けられている。この障壁５２は、Ｙ方向のステップ走査をさせる場合はその進行方向に設置される。
【００４７】
ノズル出口５１よりキャリアガス５５は圧力差に乗じてキャリアガス５５は急激に膨張する。エアロゾル中の微粒子は質量・速度の大きさによって拡散にばらつきが生じ、運動エネルギーの小さいエアロゾル５４は出口方々に拡散するが、障壁５２によってＹ方向のみ妨げられる。図２に示した走査パターンで製膜を実施した場合、基材に対して運動エネルギーの小さいエアロゾルは到達しないため、アンカー層には脆弱な膜７２が形成されない。これによって基材と膜との密着力が向上する。
【００４８】
本発明の一実施形態の障壁は、ノズルが円筒であっても矩形であって良く、障壁はガスの膨張を完全に妨げなければ、複数形成されていても良い。
【００４９】
次に、本発明の別の一様態について説明する。図５には本発明のノズルにおける一様態を示す。図５に示すノズルの開口部５１はノズル５の先端から窪んだ位置に配置され、両側面にはノズル内部形状の延長線上に障壁が設けられ、他の側面はノズル開口部５１から開放されている。この障壁５２は、Ｙ方向のステップ走査をさせる場合はＹ方向をさえぎるようにに設置される。
【００５０】
ノズル出口５１よりキャリアガス５５は圧力差に乗じてキャリアガス５５は急激に膨張するが、障壁５２にさえぎられ、開放されている方向にのみ膨張する。エアロゾル中の微粒子は質量・速度の大きさによって拡散にばらつきが生じ、運動エネルギーの小さいエアロゾル５４もキャリアガス５５の影響を受けて拡散するが、障壁５２によって拡散する方向が限定される。図２に示した走査パターンで製膜を実施した場合、基材に対して運動エネルギーの小さいエアロゾルは到達しないため、アンカー層には脆弱な膜７２が形成されない。これによって基材と膜との密着力が向上する。また、積層した場合も脆弱な膜７２が混入することがないため、膜の強度も改善される。
【００５１】
本発明の一実施形態の障壁は、ノズルが円筒であっても矩形であって良く、障壁はガスの膨張を完全に妨げなければ、複数形成されていても良い。
【００５２】
また、本発明の一実施形態は、複数のノズルを使用する場合においても好適であり、ノズルとノズルの継ぎ目の膜質も安定させることが可能となる。
【００５３】
（実施例１）
１０ｍｍ×０．７ｍｍの開口部を有するノズルを用いて、１０ｍｍ１軸走査して、酸化イットリウムの膜を得た。平均粒子径０．５ミクロンの酸化イットリウムを用い、ノズル開口と基材の距離を２０ｍｍとした。チャンバー内の圧力はおよそ３００Ｐａであった。
【００５４】
本発明の一実施形態のノズルと従来のノズルで形成した膜の中央と端部のビッカース硬さを計測した。ビッカース硬さはＤＵＨ−２０１（島津製作所）を用い、負荷加重を１９５ｍＮ、保持時間５秒とした。ビッカース硬さの計測結果を表１に示す。表1の結果から、本発明のノズルでは、ノズル端と中央で膜の強度に殆ど差が見られないことがわかった。一方、従来のノズルでは、ノズル中央と端部とで膜の強度に差が生じることがわかった。
【００５５】
【表１】
2010236056.tif 000003
【００５６】
（実施例２）
本発明の一実施形態のノズルと従来のノズルをそれぞれ2本用いて、同時に製膜を実施した。ノズル間距離を１５ｍｍとして向きを揃えて固定し、Ｘ方向に２０ｍｍ往復走査、Ｙ方向も０．５ｍｍステップ走査を繰り返し、２０ｍｍ×４０ｍｍの膜厚１０ミクロンを得た。膜の中央にはノズルの重なりが形成された。
【００５７】
本発明の一実施形態のノズルと従来のノズルを用いて製膜した膜の剥離発生の有無を調べたところ、本発明では膜の剥離、損傷が見られなかったのに対して、従来のノズルではノズルの継ぎ目にライン上の剥離、損傷が見られた。剥離は基材から発生していることが確認された。
【符号の説明】
【００５８】
１…収容機構
２…供給機構
３…ガス供給機構
４…エアロゾル化機構
５…ノズル
６…基材
７…膜状構造物
８…構造物形成室
９…排気機構
１０…支持走査機構
５１…吐出口
５２…障壁
５３…通常のエアロゾル
５４…運動エネルギーの小さいエアロゾル  
５５…キャリアガス
７１…通常の膜
７２…脆弱な膜
【図１】
2010236056.tif 000004
【図２】
2010236056.tif 000005
【図３】
2010236056.tif 000006
【図４】
2010236056.tif 000007
【図５】
2010236056.tif 000008