(57)【要約】      （修正有）【課題】微細な粒子を広い面積の全面に均一に散布することを可能にした粉体の散布装置を提供する。【解決手段】粉体の散布装置２は、基台４上に載置されており、散布される粉体が周囲に飛散しないように筐体６で覆われている。筐体の上面には、粉体を粉砕するジェットミル８が配置されており、このジェットミルの吐出口に直結された吐出ノズル１０が筐体の内部に突出している。そして、筐体内部の下側には、粉体が散布される散布面１２の取付台14が設けられている。【選択図】図１
2006051491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細な粒子状の粉体を散布する粉体の散布装置であって、
粉体が散布される散布面の取付台が内部に配置された筐体と、この筐体に取付けられた気流式粉砕機とを有し、
前記散布面に粉体を散布する粉体の吐出ノズルが、前記気流式粉砕機の吐出口に直結して設けられ、かつ、前記筐体の内部に開口していることを特徴とする粉体の散布装置。
【請求項２】
前記取付台が回転可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の粉体の散布装置。
【請求項３】
さらに、前記吐出ノズルを通過する前記微細な粒子状の粉体を帯電させるための帯電手段を有し、帯電した粉体を前記筐体の内部で浮遊させて拡散させることを特徴とする請求項１または２に記載の粉体の散布装置。
【請求項４】
前記取付台が接地（アース）されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の粉体の散布装置。
【請求項５】
前記帯電手段が、前記粉体と前記筐体の壁面とを同じ極性に帯電させ、前記散布面の取付台をこれと異なった極性に帯電させることを特徴とする請求項４に記載の粉体の散布装置。
【請求項６】
前記粉体と前記筐体の壁面に付加する電荷が正の極性であり、前記散布面の取付台に付加する電荷が負の極性であることを特徴とする請求項５に記載の粉体の散布装置。
【請求項７】
前記吐出ノズルに空気取入孔が設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の粉体の散布装置。
【請求項８】
前記吐出ノズルが通気性のある材料で構成されており、前記吐出ノズルの外周に高圧の空気が供給される給気室が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の粉体の散布装置。
【請求項９】
前記筐体の少なくとも天板部分に気体供給用の散気板を備えた散気手段が備えられており、さらにこの散気手段に気体を供給する気体供給手段を備えたことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の粉体の散布装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細な粒子状の粉体を散布する粉体の散布装置に関するものであり、より詳細には、微細な粒子状の粉体を広い面積の全面に均一に散布することを可能にした粉体の散布装置に関するものであって、特に、凝集し、あるいは相互に付着して粒状または塊状になった粉体を粉砕または解砕して微細な粒子状の粉体としながら均一に散布するのに適した粉体の散布装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
散布対象となる粉体には、軽い圧力、あるいは水分の存在などの通常に存在する物理的あるいは化学的な各種の条件によって、容易に凝集し、あるいは相互に付着して粒状または塊状になる各種の粉体がある。この粉体を微細な粒子に粉砕または解砕して（以下、本明細書中では、「粉砕」と「解砕」とをまとめて「粉砕」と記述する。）、凝集あるいは相互に付着することなく均一に散布するためには、物理的あるいは化学的な各種の条件を取り除いて凝集または付着することを防止する必要がある。
【０００３】
具体的には、例えば、粉砕工程で粉体を所望の大きさに粉砕し、その直後に、散布工程で粉砕された粉体が再び凝集または付着する間もなく散布しなければならない。このタイミングを失すると、再び粉体が凝集したり、あるいは相互に付着してしまったりすることになる。
【０００４】
この種の粉体の散布装置としては、例えば、特許文献１に開示された装置が知られている。この装置は、粉体を収容する容器内に加圧気体を供給して、粉体を容器からハウジング内に搬送し、ハウジング内に配置された複数の半導体ウェハ上に粉体を散布する際に、上記容器を加熱するとともに振動させて、乾燥した、塊状物のない粉体を散布可能とした装置である。
【０００５】
一般的な粉体については、このような粉体散布装置を用いることで、目的を達せられる場合が多いが、軽い圧力、あるいは水分の存在などの通常に存在する物理的あるいは化学的な各種の条件によって、容易に凝集し、相互に付着して粒状または塊状になる粉体については、このような装置では好ましい結果は得られにくい。特に、凝集防止剤を添加することが、組成を変化させることになって好ましくない場合には、必然的に、粉体を粉砕した直後に、粉砕された粉体が再び凝集又は付着する前に散布することが求められる。
【０００６】
特に、この粉体が、粒径１０μｍ以下程度の微細な粒子にして散布する必要があるものであるときには、粉砕工程で粉体を微細な粒子に粉砕し、凝集または付着する時間を与えずに散布しなければ、凝集し、あるいは相互に付着して大粒になった粒子が混在した状態で散布面に散布することとなり、散布不良の原因となる。また、凝集し、あるいは相互に付着し易い粉体でなくても、粒径１０μｍ以下程度の微細な粒子を広い面積の全面に均一に散布することは非常に困難である。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２２９３４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消して、粒径１０μｍ以下程度の微細な粒子を、比較的広い散布対象面全面に均一に散布することを可能にした粉体の散布装置を提供することにあり、特に、凝集し易い、あるいは相互に付着し易い粉体であっても、粉砕した直後に、粉砕された粉体が再び凝集し、あるいは相互に付着する前に散布することのできる粉体の散布装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、粉体が、特に凝集し易い、あるいは相互に付着し易い粉体であっても、粉体散布チャンバーの内面（特に、天板部分）や粉体を散布する吐出ノズルの内面に粉体が付着するのを防止しながら散布するようにした粉体の散布装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明に係る粉体の散布装置は、微細な粒子状の粉体を散布する粉体の散布装置であって、粉体が散布される散布面の取付台が内部に配置された筐体と、この筐体に取付けられた気流式粉砕機とを有し、前記散布面に粉体を散布する粉体の吐出ノズルが、前記気流式粉砕機の吐出口に直結して設けられ、かつ、前記筐体の内部に開口していることを特徴とする。
ここで、前記取付台が回転可能に構成されていることが好ましい。
【００１１】
本発明においては、さらに、前記吐出ノズルを通過する前記微細な粒子状の粉体を帯電させるための構成（すなわち、帯電機構）を有し、帯電した粉体を前記筐体の内部で浮遊させ、拡散させることが好ましい。
ここで、上記帯電機構としては、周知の帯電列に基づくいわゆる摩擦帯電を利用する方式、つまり、粉体の材料とこの粉体が接触する粉砕機を構成する材料との組み合わせを選定する方式から、放電等を用いて電気的に帯電させる装置まで、各種のものを適宜用いることができる。
【００１２】
なお、帯電させる際には、前記粉体と前記筐体の壁面とを同じ極性に帯電させ、前記散布面の取付台をこれと異なった極性に帯電させることが好ましい。また、前記粉体と前記筐体の壁面に付加する電荷が正の極性であり、前記散布面の取付台に付加する電荷が負の極性であることが好ましい。一般には、前記取付台をアースすることで、ほぼ同等の効果が得られる。
【００１３】
さらに、前記吐出ノズルに空気取入孔が設けられていることが好ましく、前記吐出ノズルが通気性のある材料で構成されており、前記吐出ノズルの外周に高圧の空気が供給される給気室が設けられていることが好ましい。
【００１４】
またさらに、前記筐体の少なくとも天板部分への粉体の付着を防止するための、気体供給用の散気板を備えた散気手段が備えられており、さらにこの散気手段に気体を供給する気体供給手段が備えられていることが好ましい。なお、この散気手段は、天板部分以外、例えば側壁部分等にも備えてもよい。
【００１５】
なお、散布対象となる粉体のうち、特に凝集し易い、あるいは相互に付着し易い粉体としては、例えば、酸化マグネシウム（マグネシア、ＭｇＯ）の微細粒子や酸化アルミニウム（アルミナ、Ａｌ２Ｏ３）の微細粒子等を挙げることができる。ここで、粒子サイズとしては、０.５〜１０μｍ程度のものが好適に処理対象とできる。
さらに、本発明が対象とする粉体の材料も、上述のような金属酸化物に限定されるものではなく、金属、樹脂（プラスチック）、ガラス、セラミック等、上記以外の各種の材料が好適に挙げられる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、以上のように構成することによって、散布面に粉体を散布する粉体の吐出ノズルを気流式粉砕機の吐出口に直結して設け、かつ、筐体の内部に開口させることによって、微細な粒子状の粉体を広い面積の全面に均一に散布することを可能にした粉体の散布装置を提供することができる。そして、この粉体の散布装置は、特に、相互に付着して粒状または塊状になった粉体を粉砕または解砕して微細な粒子状の粉体としながら均一に散布するのに適している。
【００１７】
このとき、前記取付台が回転可能に構成されていると散布の均一性がより向上するという効果が得られる。さらに、粉砕された粉体を帯電させるための帯電手段を設け、帯電した粉体を筐体の内部で浮遊させることによって、粒径１０μｍ以下程度の微細な粒子を広い面積の全面に均一に散布することが可能になる。なお、一般には、前記取付台をアースすることで、十分な効果が得られる。
また、前記吐出ノズルに空気取入孔を設け、この吐出ノズルを通気性のある材料で構成して、吐出ノズルの外周に高圧の空気が供給される給気室を設けることによって、相互に付着しやすい粉体であっても、吐出ノズルの内部に粉体が付着することを防止することができる。
【００１８】
同様に、前記筐体の少なくとも天板部分に粉体の付着を防止するための、気体供給用の散気板を備えた散気手段と、この散気手段に気体を供給する気体供給手段とを備えた場合には、上記筐体の天板部分への粉体の付着が好適に防止されるので、付着した粉体が凝集して散布面上に落下するという問題を解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の粉体の散布装置を概念的に示した断面図であり、図２は気流式粉砕機の一例であるジェットミルの平面断面図、図３は図２のジェットミルのＡ−Ａ線断面並びにその周囲の散気機構の要部構成断面図である。
【００２０】
図１に示すように、本発明の粉体の散布装置２は、基台４上に載置されており、散布される粉体が周囲に飛散しないように筐体６で覆われている。筐体６の上面には、粉体を粉砕するジェットミル８が配置されており、このジェットミル８の吐出口に直結された吐出ノズル１０が、筐体６の内部に突出している。そして、筐体６内部の下側には、粉体が散布される散布面１２の取付台１４が設けられている。なお、取付台１４は、取付台回転機構１４ａにより、その上面に配置される散布面１２を、任意の回転数で回転させることが可能に構成されている。
【００２１】
図２は、ジェットミル８の平面断面図であって、長円形のケーシング１６の内部に、給気ノズル１８からジェット気流を噴出するとともに、給気ノズル１８の近傍に設けられた粉体供給口２０から粉体を供給し、ジェット気流で粉体を高速で移動させて、ジェット気流による渦流で粉体が相互に衝突し、あるいはケーシング１６の内壁に衝突することによって粉体を粉砕（解砕を含む）するものである。
【００２２】
ジェットミル８は、図示右側の粉砕ゾーン２２と左側の分級ゾーン２４とに分かれており、主として粉砕ゾーン２２で粉体が粉砕され、分級ゾーン２４で分級される。分級ゾーン２４では、充分に粉砕されて微細な粒子となった粉体は遠心力が小さいため、排出される気流とともに中央の吐出口２６から排出され、充分に粉砕されていない大粒の粉体は遠心力が大きいため、ケーシング１６の壁面に沿って移動し、搬送路２８を通って再び粉砕ゾーン２２に送られる。
【００２３】
再び粉砕ゾーン２２に送られた大粒の粉体は、新たに供給された粉体とともに粉砕ゾーン２２で粉砕される。吐出口２６から気流とともに排出された微細な粒子は、吐出口２６に直結された吐出ノズル１０（図３参照）から筐体６の内部に排出されて、筐体６の内部に拡散する。
【００２４】
特に、粉砕される粉体が相互に付着しやすい粉体の場合には、ジェットミル８のケーシング１６の内部にわずかでも粉体が付着すると、その付着した粉体にさらに粉体が付着し易くなるので、ケーシング１６内部の粉体が付着し易い部分（例えば、ジェット気流の流れの方向が変る部分や流路が広くなって流速が遅くなる部分）の入口には、追加のジェット気流を噴出する清掃ノズル３０を配置して、ケーシング１６の内部に粉体が付着することを防止することが望ましい。
【００２５】
吐出ノズル１０は、本実施例では、図３に示すように、ジェットミル８の吐出口２６に直結して取付けられている。この吐出ノズル１０は、ジェットミル８の吐出口２６に直結して固定されている吐出ノズル本体３２と、この吐出ノズル本体３２の外周に設けられた筒状の給気管３４とからなっており、吐出ノズル本体３２と給気管３４との隙間が給気室３６となっている。
【００２６】
この給気室３６には給気口３８から高圧の空気が供給されており、この高圧の空気が吐出ノズル本体３２の空気流通孔を通って吐出ノズル本体３２の内面に噴出することによって、吐出ノズル本体３２の内面に粉体が付着することを防止している。
【００２７】
この吐出ノズル本体３２の空気流通孔は、金属製の吐出ノズル本体３２に多数の貫通孔を穿孔したものでもよいが、加工を容易にするためには、通気性のある焼結体、例えば焼結金属やセラミック等を使用することが望ましい。さらに、金網やポーラス（多孔質）な樹脂等も、適宜使用することができる。
【００２８】
このようにして、吐出ノズル１０から筐体６の内部に排出された微細な粒子となった粉体、特に、粒径１０μｍ以下程度の微細な粒子は、粒径が非常に小さいので、筐体６の内部を浮遊し、時間と共に筐体６の内部全体にほぼ均一に拡散し、沈降して散布面１２に均一に散布される。
【００２９】
なお、粒径１０μｍ以下程度の微細な粒子では、凝集体ができ易いのでこれを防止するため、さらには、微細な粒子の散布面１２への塗着効率を上げるために、帯電装置（図示しない）を設け、粉体の粒子を帯電させて、さらに散布面１２の取付台１４をこれと異なる極性に帯電させることが、有効である。この場合、一般には、前記取付台１４をアース（図１中の符号１４ｂ参照）することで、ほぼ同等の効果が得られる。
【００３０】
また、粒径１０μｍ以下程度の微細な粒子の沈降には時間がかかるので、上述のような帯電装置を設け、粉体の粒子を帯電させ、散布面１２の取付台１４をこれと異なる極性に帯電させることにより、沈降のための時間を短くすることが可能になる。この場合、筐体６の内部全体に粉体をほぼ均一に拡散させるために、筐体６の内部にゆるやかな空気の流れを作ることも望ましい。
【００３１】
このように粉体を帯電させる場合、粉体が相互に凝集することを防止するとともに、散布面１２の取付台１４をこれと異なる極性に帯電させることによって、粉体の粒子を速やかに沈降させることができる。なお、粉体を帯電させるときには、筐体６の側壁面と上面（以下、壁面という）を粉体と同じ極性に帯電させることによって、筐体６の壁面に粉体が付着することを防止することが望ましく、粉体が筐体６の壁面に無駄に付着することを防止することができて、粉体の使用量も減少させることができる。
なお、この粉体と散布面に帯電させる極性並びに電位は、散布する粉体によって選択することが望ましい。
【００３２】
また、図１に示すように、筐体６の天板６ａの大部分について、吐出ノズル１０から筐体６の内部に排出された微細な粒子となった粉体がこの天板６ａに付着し、ある期間の経過後に、凝集体となって散布面１２上に落下し障害となることを防止するため、粉体付着防止用の散気機構１５を設けることが好ましい。
【００３３】
この散気機構１５は、図３にその詳細な構成を示すように、筐体６の天板６ａの下面に気体流通路１５ｂを挟んで配置されている散気板１５ａにより構成されており、また、上記気体流通路１５ｂ内には、図示されていない気体供給源から、清浄な気体（例えば、空気）が所定量供給されるように構成されている。散気板１５ａとしては、先に説明した吐出ノズル本体３２と同様に、通気性のある焼結体、例えば焼結金属やセラミック等が使用することができる。金網やポーラス（多孔質）な樹脂等も、適宜使用することができる。
【００３４】
上記散気機構１５内に供給される空気等の気体の量は、前述のように微細な粒子となった粉体がこの天板６ａに付着しない程度の風力を発生させるものであればよく、一例としては、噴出速度が５ｃｍ／ｍｉｎ〜３０ｃｍ／ｍｉｎくらいでよい。
なお、上記散気機構１５内に供給される気体は、ゴミ除去用のフィルタと、水分除去用の除湿機を介して供給することが好ましい。
【００３５】
以下、上述のように構成される本発明の粉体の散布装置を用いた場合の、２種類の粉体の散布実験の結果を示す。ここでは、前述のように、特に凝集し易い、あるいは相互に付着し易い粉体の例としての酸化マグネシウム（以下、ＭｇＯという）と酸化アルミニウム（以下、Ａｌ２Ｏ３という）の微細粒子とについての実験結果を説明する。
【００３６】
〔実施例１〕
散布する粉体として、平均粒子サイズが１.０±０.３μｍであるＭｇＯの微細粒子を用い、８００×１２００ｍｍサイズのプラズマディスプレイ装置の電極板用ガラス基板表面に散布する実験を行った。ＭｇＯは特異な結晶構造を有し、凝集しやすいものであるが、本発明の粉体の散布装置によると、凝集等は全く見られず、ＭｇＯの微細粒子を、極めて均一に散布することができた。
【００３７】
〔実施例２〕
ここでは、散布する粉体として、平均粒子サイズが１.０±０.３μｍであるＡｌ２Ｏ３の微細粒子を用いた。なお、散布対象とする半導体ウェハ（１００×１００ｍｍサイズ、前述の筐体６内に６枚を配列）に対し、両面散布を実施するため、筐体６内に半導体ウェハの端部を支持する形式の表裏反転機構を配置した。
なお、ここで用いたジェットミル８の、構成材料の主体はステンレス鋼であり、特に耐摩耗性が要求される部分については、サイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）が用いられている。
【００３８】
このように構成された散布装置を用いて半導体ウェハにその表面保護膜を形成するためのＡｌ２Ｏ３の微細粒子を散布する実験を行った結果、本発明の粉体の散布装置は、このような粉体についても、ＭｇＯの場合と全く同様の機能を発揮し、Ａｌ２Ｏ３の微細粒子を、極めて均一に散布することができた。
【００３９】
本発明の粉体の散布装置は、前述したように、凝集し、あるいは相互に付着して粒状または塊状になった粉体を粉砕しながら散布する装置として特に有効であるが、凝集し、あるいは相互に付着して粒状または塊状になりやすい粉体用に有効であるばかりではなく、粒径１０μｍ以下程度の微細な粒子状の粉体の散布装置として広く一般的に使用可能なものである。
【００４０】
なお、上記実施形態は本発明の一例を示したものであり、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の趣旨を変更しない範囲内で各種の変更・改良等を行ってもよいことはいうまでもない。
【００４１】
例えば、前記気流式粉砕機としては、実施形態に示したもの（本出願人の出願に係る特許第２７３３４８８号公報等に記載のもの）の他、同じく本出願人の出願に係る特願２００３−３５２３１２号「ジェットミル」明細書に記載のもの等、各種の形式のものが好適に用い得る。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の粉体の散布装置を概念的に示した断面図である。
【図２】ジェットミルの平面断面図である。
【図３】図２のジェットミルのＡ−Ａ線断面並びにその周囲の散気機構の要部構成断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
２  粉体の散布装置
４  基台
６  筐体
６ａ  （筐体の）天板
８  ジェットミル
１０  吐出ノズル
１２  散布面
１４  取付台
１４ａ  取付台回転機構
１５  散気機構
１５ａ  （散気機構１５の）散気板
１５ｂ  （散気機構１５の）空気流通路
１６  ケーシング
１８  給気ノズル
２０  粉体供給口
２２  粉砕ゾーン
２４  分級ゾーン
２６  吐出口
２８  搬送路
３０  清掃ノズル
３２  吐出ノズル本体
３４  給気管
３６  給気室
３８  給気口
【図１】
2006051491.tif 000003
【図２】
2006051491.tif 000004
【図３】
2006051491.tif 000005