(57)【要約】【課題】生成されるミストの粒径を小さくし、粒径の大きさを均一にするとともに、霧化能力を向上させることができる成膜用霧化装置を提供することを課題とする。【解決手段】霧化用液体５を収容する容器９と、当該容器９および中間溶液６を収容し、当該中間溶液６に少なくとも容器９の底面部を浸漬させる溶液槽１１と、当該溶液槽１１に配置され、霧化用液体５に対して超音波を照射する超音波振動子部４と、当該超音波振動子部４の駆動を制御する制御装置３とを備える。超音波振動子部４は厚み方向の両面に電極部を有し、一方の電極部は互いに絶縁された複数の電極４０ａ〜４０ｈにより構成され、他方の電極部は共通の電極４０ｉにより構成されており、制御装置３は当該複数の電極４０ａ〜４０ｈのうち電圧が印加される電極４０ａ〜４０ｈを切り換える。【選択図】図１
2011110453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜に用いられる霧化装置であって、
霧化用液体を収容する容器と、
前記容器および中間溶液を収容し、当該中間溶液に少なくとも前記容器の底面部を浸漬させる溶液槽と、
前記溶液槽に配置され、前記霧化用液体に対して超音波を照射する超音波振動子部と、
前記超音波振動子部の駆動を制御する制御装置と、
を備え、
前記超音波振動子部は厚み方向の両面に電極部を有し、一方の電極部は互いに絶縁された複数の電極により構成され、他方の電極部は共通とされており、前記制御装置は当該複数の電極のうち電圧が印加される電極を切り換えることを特徴とする成膜用霧化装置。
【請求項２】
成膜に用いられる霧化装置であって、
霧化用液体を収容する容器と、
前記容器および中間溶液を収容し、当該中間溶液に少なくとも前記容器の底面部を浸漬させる溶液槽と、
前記溶液槽に配置され、前記霧化用液体に対して超音波を照射する超音波振動子部と、
前記超音波振動子部の駆動を制御する制御装置と、
を備え、
前記超音波振動子部は複数の超音波振動子を有しており、前記制御装置は当該複数の超音波振動子のうち駆動させる超音波振動子を切り換えることを特徴とする成膜用霧化装置。
【請求項３】
前記複数の電極は円周状に設けられており、前記複数の電極が周方向に電圧を印加されることを特徴とする請求項１に記載の成膜用霧化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜に用いられる霧化装置であって、超音波振動子の振動により液体を霧化する成膜用霧化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、霧化用液体を収容し、底面部材が高分子材料の薄膜で形成された容器と、当該容器および中間溶液を収容し、中間溶液に少なくとも容器の底面部材を浸漬させる溶液槽と、当該溶液槽に設けられ、容器の底面部材に対して超音波を照射する超音波振動子とを有する成膜用霧化装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３０５２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の構成では、超音波振動子を連続して長時間使用すると、超音波振動子の温度が上昇して超音波振動子の特性が劣化するという問題があった。そのため、生成されるミストの粒径が大きく、粒径の大きさにばらつきが生じていた。さらに、霧化能力が低下するという問題があった。  
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、生成されるミストの粒径を小さくし、粒径の大きさを均一にするとともに、霧化能力の低下を抑制することができる成膜用霧化装置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および発明の効果】
【０００６】
本発明に係る成膜用霧化装置は、上記目的を達成するために以下のようないくつかの特徴を有している。すなわち、本発明の成膜用霧化装置は、以下の特徴を単独で、若しくは、適宜組み合わせて備えている。  
【０００７】
上記課題を解決するための本発明に係る成膜用霧化装置の第１の特徴は、成膜に用いられる霧化装置であって、霧化用液体を収容する容器と、前記容器および中間溶液を収容し、当該中間溶液に少なくとも前記容器の底面部を浸漬させる溶液槽と、前記溶液槽に配置され、前記霧化用液体に対して超音波を照射する超音波振動子部と、前記超音波振動子部の駆動を制御する制御装置と、を備え、前記超音波振動子部は厚み方向の両面に電極部を有し、一方の電極部は互いに絶縁された複数の電極により構成され、他方の電極部は共通とされており、前記制御装置は当該複数の電極のうち電圧が印加される電極を切り換えることである。
【０００８】
この構成によると、超音波振動子部の厚み方向の一方の電極部が複数の電極を有し、当該複数の電極のうち電圧が印加される電極を切り換えることで、各電極に長時間連続して電圧が印加されることがないので、超音波振動子部の温度上昇を抑制することができる。そのため、超音波振動子部の特性が劣化することがないので、超音波振動子部を長時間安定して駆動することができる。その結果、生成されるミストの粒径を小さく、かつ粒径の大きさを均一にすることができる。さらに、霧化能力の低下を抑制することができる。
【０００９】
また、本発明に係る成膜用霧化装置の第２の特徴は、成膜に用いられる霧化装置であって、霧化用液体を収容する容器と、前記容器および中間溶液を収容し、当該中間溶液に少なくとも前記容器の底面部を浸漬させる溶液槽と、前記溶液槽に配置され、前記容器に対して超音波を照射する超音波振動子部と、前記超音波振動子部の駆動を制御する制御装置と、を備え、前記超音波振動子部は複数の超音波振動子を有しており、前記制御装置は当該複数の超音波振動子のうち駆動させる超音波振動子を切り換えることである。
【００１０】
この構成によると、複数の超音波振動子を設けて、当該複数の超音波振動子のうち駆動させる超音波振動子を切り換えることで、各超音波振動子が長時間連続して駆動されることがないので、各超音波振動子の温度上昇を抑制することができる。そのため、各超音波振動子の特性が劣化することがないので、超音波振動子部を長時間安定して駆動することができる。その結果、生成されるミストの粒径を小さく、かつ粒径の大きさを均一にすることができる。さらに、霧化能力の低下を抑制することができる。
【００１１】
また、本発明に係る成膜用霧化装置の第３の特徴は、前記複数の超音波振動子は前記複数の電極は円周状に設けられており、前記複数の電極が周方向に電圧を印加されることである。
【００１２】
この構成によると、周方向に回転する回転波動を得ることができる。そのため、振動面における定在波ができるだけ回避され、波動を分散させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】成膜用霧化装置の概略図である。
【図２】第１実施形態における超音波振動子部の概略図であり、超音波振動子部の表面である。
【図３】第１実施形態における超音波振動子部の概略図であり、超音波振動子部の裏面である。
【図４】図３に示すＡ−Ａ断面の断面図である。
【図５】電極に電圧を印加させるタイミングを示す図である。
【図６】第２実施形態における超音波振動子部の概略図であり、超音波振動子部の表面である。
【図７】第２実施形態における超音波振動子部の概略図であり、超音波振動子部の裏面である。
【図８】図７に示すＢ−Ｂ断面の断面図である。
【図９】成膜用霧化装置のブロック図である。
【図１０】電極に電圧を印加するパターンを示す駆動パターン決定デーブルである。
【図１１】成膜用霧化装置の動作を示すフローチャートである。
【図１２】超音波振動子部の駆動ルーチンを示すフローチャートである。
【図１３】電極に電圧を印加するパターンを示す駆動パターン決定デーブルである。
【図１４】生成されたミストの粒径分布を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［第１実施形態］
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
（成膜用霧化装置の構成）
図１は、成膜用霧化装置１００の概略図である。図１に示すように、成膜用霧化装置１００は、酢酸亜鉛水溶液などの霧化用液体５を霧化する霧化装置１と、霧化用液体５に含まれる物質を成膜する成膜装置２と、これら各装置を制御する制御装置３とを有している。
【００１６】
（霧化装置の構成）
霧化装置１は、霧化装置１を支持する架台１０と、エタノールなどの中間溶液６を収容した溶液槽１１と、当該溶液槽１１の底面部に設けられた超音波振動子部４と、霧化用液体５を収容しながら霧化されたミストを排出する容器９とを有している。
【００１７】
容器９は、上面および下面が開口された筒形状の霧化筒１２と、当該霧化筒１２の下端側の開口を密封するように設けられた隔膜１５と、霧化筒１２の上端側に接続され、上面および下面が開口された筒形状の霧化筒１３と、上端側に排出口１４ａを有し、漏斗状に形成された霧化筒１４とを有している。
【００１８】
霧化筒１２の下端側の開口は、当該開口部に接続された隔膜１５およびＯ−リングを用いて密封される。これにより、霧化用液体５が霧化筒１２に収容可能となる。ここで、霧化筒１２には、投入口（図示せず）が開閉可能に形成されており、霧化用液体５の投入は、当該投入口から行われる。霧化筒１２の上端側は、継手リング１６により霧化筒１３の下端側と接続され、霧化筒１３の上端側は、継手リング１７により霧化筒１４の下端側と接続されている。霧化用筒１３および霧化筒１４の内部であり、霧化筒１３と霧化筒１４の接続付近には、ジャマ板１８が設けられており、生成されたミストを当該ジャマ板１８に衝突させて凝集させる。
【００１９】
霧化筒１４には、ガス供給口１９ａが形成されており、当該ガス供給口１９ａは、流量制御弁７ａを介して窒素ガスボンベ８に接続されている。そして、窒素ガスボンベ８は、流量制御弁７ａの開度に応じた供給量で窒素ガスを容器９内に供給するようになっている。霧化筒１４の排出口１４ａは、後述の成膜装置２に両端部がＬ字に曲折された配管５５を介して接続されており、霧化用液体５を霧化して生成されたミストを窒素ガスなどと共に成膜装置２に流出させるようになっている。配管５５には、ガス供給口１９ｂが形成され、当該ガス供給口１９ｂは、流量制御弁７ｂを介して窒素ガスボンベ８に接続されおり、霧化用液体５を霧化して生成されたミストを窒素ガスなどの加圧ガスと共に成膜装置２に流出させるようになっている。なお、配管５５の途中には、閉栓バルブ（図示せず）が設けられていてもよい。
【００２０】
霧化筒１２、１３、１４は、多少の外力が付与されても形状を維持する材料で形成されている。具体的には、霧化用液体５に対して耐蝕性を備えた金属やプラスチック材料、ガラス、金属表面にプラスチック材料をコーティングした材料などにより霧化筒１２、１３、１４が形成されている。また、配管５５の材質は、石英、パイレックスなどにより形成されている。また、溶液槽１１および架台１０は、塩化ビニル樹脂により形成されている。
【００２１】
一方、隔膜１５は、超音波を透過させ易い高分子材料で形成されている。具体的には、高密度ポリエチレンやポリ塩化ビニリデン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などで形成されている。
【００２２】
この構成で、霧化筒１２の下端側が溶液槽１１内に設けられる。これにより、霧化筒１２は、隔膜１５から霧化筒１２の側面部の一部にかけた領域が溶液槽１１の中間溶液６に浸漬可能にされている。超音波振動子部４は、超音波の照射方向が鉛直方向となるように溶液槽１１の底面部に設置され、超音波を照射する発振面が水平姿勢をとる隔膜１５に対向するように配置されている。発振面と隔膜１５との距離は、発振面から放射状に照射された超音波のほぼ全量が隔膜１５に到達するように設定されている。
【００２３】
（成膜装置の構成）
成膜装置２は、筒状部材２０と、上述の霧化装置１に連絡された配管５５が接続されるガス導入部２１と、筒状部材２０の下面を支持する架台２２とを有している。筒状部材２０の上端側には、ガス導入部２１が接続されており、霧化装置１から霧化用液体５を霧化したミストが筒状部材２０に供給されるようになっている。
【００２４】
筒状部材２０の上端側の内部には、予熱ヒータ２３が設けられおり、ガス導入部２１から供給されたミストが予熱される。また、筒状部材２０の下端側の内部は、成膜室２４が形成されており、当該成膜室２４に設けられた基板載置台（図示せず）に基板が載置される。
【００２５】
（制御装置の構成）
図９は、図１に示す成膜用霧化装置１００のブロック図である。図９に示すように、制御装置３は、ＣＰＵ３０と、記憶部３１と、入出力部３２とを有しており、手動や自動運転で各装置を単独や連動させながら作動させる各種の処理機能を有している。ＣＰＵ３０は、記憶部３１に格納されたプログラム内容に基づいて演算処理を行うために設けられている。記憶部３１は、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等の記憶装置であり、制御装置３の機能を実現するプログラムのほかに、成膜用霧化装置１００の運転条件や運転来歴などの記憶情報を記憶する。入出力部３２は、キーボードやマウス等の入力装置（図示せず）、液晶モニタ等の出力装置（図示せず）等のインターフェースである。
【００２６】
上記のように構成された霧化装置１および成膜装置２は、制御装置３により動作が制御されている。具体的には、霧化装置１を単独で運転する機能としては、中間溶液６の温度や粘度を超音波の伝播にとって最適な状態となるように調整する機能、霧化用液体５の収容量を検知して補充時期を報知したり、自動補充する機能、窒素ガスの供給量を所定値とするように流量制御弁７ａ、７ｂの開度を調整する機能等がある。また、成膜装置２を単独で運転する機能としては、予熱ヒータ２３を制御する機能等がある。霧化装置１と成膜装置２とを連動させながら運転する機能としては、霧化装置１のミストの生成量と、成膜装置２における成膜室２４の温度およびミストの流速とを連動させながら、成膜処理の好適な条件を出現させる機能等がある。
【００２７】
（超音波振動子部の構成）
図２および図３は、第１実施形態における超音波振動子部４の概略図である。図２は超音波振動子部４の表面であり、図３は超音波振動子部４の裏面である。図４は、図３に示すＡ−Ａ断面の断面図である。図３および図４に示すように、第１実施形態における超音波振動子部４は、円柱状の圧電素子４０の厚み方向の一面に分離溝４１を形成して、当該分離溝４１により分離された８つの分離領域にそれぞれ電極４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆ、４０ｇ、４０ｈを形成している。円柱状の圧電素子４０は、例えば、ＰＺＴ系の圧電セラミック板からなる。ここで、電極４０ａ〜４０ｈにより、一方の電極を構成している。また、図２に示すように、圧電素子４０の上記分離溝４１が形成された側と反対側の面には略全域にわたって共通の電極４０ｉ（他方の電極部）を形成している。図９に示すように、電極４０ａ〜４０ｈはそれぞれ電線５１ａ〜５１ｈを介してリレー部５３に接続され、電極４０ｉは電線５１ｉを介してリレー部５３に接続してある。リレー部５３には、当該リレー部５３に電源を供給する駆動電源５４が接続されており、リレー部５３は、制御装置３からの制御信号に従って、各電極４０ａ〜４０ｈに電圧を印加し、超音波振動子部４を駆動する。尚、第１実施形態では、圧電素子４０の一面を８つの領域に分離しているが、８つに限定されることはなく、複数であればよい。また、圧電素子４０の形状は、円柱形状に限定されることはなく、短形状でもよい。
【００２８】
（成膜用霧化装置の動作）
図１１は、成膜用霧化装置１００の動作を示すフローチャートである。図１１を参照して、成膜用霧化装置１００の動作について説明する。まず、霧化装置１でミストを生成するための設定処理を行う（Ｓ１）。設定処理では、エタノールが溶液槽１１に中間溶液６として投入され、隔膜１５が中間溶液６に完全に浸漬される。この後、投入口から、所定濃度の酢酸亜鉛溶液が霧化用液体５として霧化筒１２内に投入され、霧化用液体５および中間溶液６が熱交換装置（図示せず）で加熱や冷却されることによって、超音波の伝播にとって好適な温度および粘度に調整される。設定処理の後、ミストを生成するために後述の超音波振動子部駆動処理が行われる（Ｓ２）。次に、基板に成膜する成膜処理が行われる（Ｓ３）。基板の成膜処理が終了すると、設定処理（Ｓ１）に移るか、本メインルーチンを終了する。
【００２９】
（超音波振動子部の動作）
超音波振動子部４の各電極４０ａ〜４０ｈは、制御装置３からの制御信号に従って駆動される。つまり、制御装置３は、電圧を印加する電極４０ａ〜４０ｈを間欠的または周期的に切り換えるようになっている。電圧を印加する電極４０ａ〜４０ｈの切り換えは、図１０に示す駆動パターン決定テーブルを用いて行う。ここで、図５は、電極４０ａ〜４０ｈに電圧を印加させるタイミングを示す図である。図５に示すように、電圧信号の時間幅をＴ１、周期をＴ２とし、１つの電極に印加される電圧がオフしてから次の電極に印加される電圧がオンするまでの時間をＴ３とすると、各電極４０ａ〜４０ｈに、順次、（Ｔ１＋Ｔ３）の周期で、時間幅Ｔ１の電圧が印加される。リレー部５３が電極４０ａ〜４０ｈに電圧を印加すると、８つに分離された各領域から、例えば、３ＭＨｚの超音波が発振される。超音波は、中間溶液６を伝播し、隔膜１５を通過して霧化用液体５に伝播する。この結果、霧化用液体５は、超音波により振動され、液体同士の結合が外れることによるミストとなって放出される。
【００３０】
（駆動パターン決定テーブル）
ここで、図１０を参照して、上記の駆動パターン決定テーブルについて説明する。
【００３１】
駆動パターン決定テーブルは、電極４０ａ〜４０ｈの中で電圧が印加される電極および電圧が印加されない電極を各駆動パターンで関連付けている。具体的に、駆動パターン決定テーブルに示した「１」は、電極４０ａ〜４０ｈに電圧が印加されている状態を示し、駆動パターン決定テーブルに示した「０」は、電極４０ａ〜４０ｈに電圧が印加されていない状態を示す。駆動パターン決定テーブルは記憶部３１に格納されており、図１０に示すように、駆動パターン１〜駆動パターン８の８つの駆動パターンがある。駆動パターン１は、電極４０ａに電圧が印加され、他の電極４０ｂ〜４０ｈには電圧が印加されない。駆動パターン２は、電極４０ｂに電圧が印加され、他の電極４０ａ、４０ｃ〜４０ｈには電圧が印加されない。駆動パターン３は、電極４０ｃに電圧が印加され、他の電極４０ａ、４０ｂ、４０ｄ〜４０ｈには電圧が印加されない。駆動パターン４は、電極４０ｄに電圧が印加され、他の電極４０ａ〜４０ｃ、４０ｅ〜４０ｈには電圧が印加されない。駆動パターン５は、電極４０ｅに電圧が印加され、他の電極４０ａ〜４０ｄ、４０ｆ〜４０ｈには電圧が印加されない。駆動パターン６は、電極４０ｆに電圧が印加され、他の電極４０ａ〜４０ｅ、４０ｇ、４０ｈには電圧が印加されない。駆動パターン７は、電極４０ｇに電圧が印加され、他の電極４０ａ〜４０ｆ、４０ｈには電圧が印加されない。駆動パターン８は、電極４０ｈに電圧が印加され、他の電極４０ａ〜４０ｇには電圧が印加されない。なお、図１０に示す駆動パターン決定テーブルは、超音波振動子部４の駆動パターンの一例を示したものであり、別の駆動パターン決定テーブルを用い、別の駆動パターンで超音波振動子部４を駆動させてもよい。
【００３２】
図１２は、超音波振動子部４の駆動ルーチンを示すフローチャートである。図１２に示すフローチャートを参照して、超音波振動子部駆動処理（Ｓ２）について具体的に説明する。
【００３３】
入出力部３２に設けられたスタートスイッチ（図示せず）をＯＮすると（Ｓ２１：ＹＥＳ）、スタートスイッチのＯＮ信号は入出力部３２からＣＰＵ３０に伝送される。一方で、スタートスイッチがＯＮされないと（Ｓ２１：ＮＯ）、超音波振動子部駆動ルーチンを終了する。スタートスイッチＯＮ処理によって、ＣＰＵ３０がスタートスイッチＯＮを認識すると、駆動パターンを決定するために、ＣＰＵ３０はＫ＝Ｋ＋１の演算を行う（Ｓ２２）。次に、ＣＰＵ３０は、図１０に示す駆動パターン決定テーブルの中から、Ｋの値に基づいて駆動パターンＫを選択する（Ｓ２３）。例えば、Ｓ２３において演算したＫの値が１の場合、ＣＰＵ３０は駆動パターン１を選択する。次に、ＣＰＵ３０は、リレー部５３に駆動パターンＫで超音波振動子部４を駆動するよう信号を出力し、駆動時間Ｔ１が経過するまで駆動パターンＫで超音波振動子部４を駆動する（Ｓ２４）。次に、駆動時間Ｔ１が経過したら、超音波振動子部４を停止させるように信号を出力する（Ｓ２５）。次に、超音波振動子部４を停止させたら、所定時間Ｔ３が経過するまで超音波振動子部４を待機させる（Ｓ２６）。
【００３４】
次に、超音波振動子部４の駆動をストップするか判断する（Ｓ２７）。超音波振動子部４の駆動をストップする場合（Ｓ２７：ＹＥＳ）は、超音波振動子部駆動ルーチンを終了する。一方、超音波振動子部４を駆動する場合（Ｓ２７：ＮＯ）は、Ｋの値が８であるか判断する（Ｓ２８）。Ｋの値が８の場合（Ｓ２８：ＹＥＳ）は、Ｋの値を０に置換し（Ｓ２９）、その後、Ｓ２２に移る。一方、Ｋの値が８でない場合（Ｓ２８：ＮＯ）は、Ｓ２２に移る。
【００３５】
つまり、各電極４０ａ〜４０ｈに所定の時間幅で順番に電圧を印加するようになっており、分離溝４１により分離された８つの分離領域は制御装置３により時間差を与えられた独立のタイミングにより駆動される。例えば、図１０に示す駆動パターン決定テーブルを用いて、ＣＰＵ３０が駆動パターン１〜駆動パターン８まで順番に駆動パターンを選択すると、各電極４０ａ〜４０ｈに対し、電極４０ａ・電極４０ｉ間→電極４０ｂ・電極４０ｉ間→電極４０ｃ・電極４０ｉ間→電極４０ｄ・電極４０ｉ間・・・という順番で、円周方向に電圧が印加される。その結果、図３に示すように、右方向（図３の矢印Ｍ１方向）に回転する回転波動が得られる。
【００３６】
また、各電極４０ａ〜４０ｈに対し、電極４０ｈ・電極４０ｉ間→電極４０ｇ・電極４０ｉ間→電極４０ｆ・電極４０ｉ間→電極４０ｅ・電極４０ｉ間・・・という順番で、円周方向に電圧を印加してもよい。その結果、図３に示すように、左方向（図３の矢印Ｍ２方向）に回転する回転波動が得られる。
【００３７】
さらに、円周方向に並ぶ各電極４０ａ〜４０ｈの間で電圧を印加する順番が移る際に、中央の電極４０ａに電圧を印加する順序を挟む。つまり、電極４０ａ・電極４０ｉ間→電極４０ｂ・電極４０ｉ間→電極４０ａ・電極４０ｉ間→電極４０ｃ・電極４０ｉ間→電極４０ａ・電極４０ｉ間→電極４０ｄ・電極４０ｉ間・・・という順番で、電圧を印加してもよい。
【００３８】
上記述べた構成によって、成膜用霧化装置１００は、溶液槽１１の底面部から、その面と垂直な方向に超音波振動を照射し、且つ、底面部の円周方向に沿って走査して回転するように照射する。これにより、振動面における定在波ができるだけ回避され、波動が分散される。さらに、電圧を印加する電極４０ａ〜４０ｈを間欠的または周期的に切り換えることで、８つの分離領域の内の１つの分離領域が長時間連続して駆動されることがないので、超音波振動子部４の温度上昇を抑制することができる。そのため、超音波振動子部４の特性が劣化することがないので、超音波振動子部４を長時間安定して駆動することができる。その結果、生成されるミストの粒径を小さく、かつ粒径の大きさを均一にすることができる。さらに、霧化装置１の霧化能力の低下を抑制することができる。ここで、「超音波振動子部４の特性」とは、超音波振動子部４が霧化用液体５に超音波を照射して得られるミストの粒径のこと、および、霧化能力のことをいう。
【００３９】
上記のようにしてミストが生成されると、この生成タイミングに一致したタイミングや僅かに前後したタイミングで流量制御弁７ａが開栓される。そして、窒素ガスボンベ８の窒素ガスが流量制御弁７ａの開度に応じた供給量で容器９内に供給される。これにより、ミストは、窒素ガスと共に霧化筒１４の上端部から排出され、配管５５を介して成膜装置２に供給される。ミストは、筒状部材２０の上端部に設けられた予熱ヒータ２３で予熱された後、成膜室２４に流動され、基板上に散布される。これにより、酸化亜鉛（ＺｎＯ）の膜が基板の表面に形成される。
【００４０】
［第２実施形態］
第２実施形態の基本構成および基本動作は第１実施形態と略同じであって、超音波振動子部４の構成が相違するだけなので超音波振動子部４についてのみ説明する。図６および図７は、第２実施形態における超音波振動子部４の概略図である。図６は超音波振動子部４の表面であり、図７は超音波振動子部４の裏面である。図８は図７に示すＢ−Ｂ断面の断面図である。図７および図８に示すように、超音波振動子部４は、圧電素子からなる８つの超音波振動子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈを有している。超音波振動子４ａは円柱状に形成されており、超音波振動子４ａの軸方向には孔が設けられている。超音波振動子４ｂ〜４ｈは、扇状に形成されている。これらの超音波振動子４ａ〜４ｈは、例えば、ＰＺＴ系の圧電セラミック板からなる。なお、各超音波振動子４ａ〜４ｈの面積は同じである。
【００４１】
８つの超音波振動子４ａ〜４ｈは、それぞれ銀電極盤５０の厚み方向の一面に設けられており、これらの８つの超音波振動子４ａ〜４ｈのうち、７つの超音波振動子４ｂ〜４ｈは円周状に配置され、残りの１つの超音波振動子４ａは、その円の中心位置に配置され、構造用接着剤などによって接着される。銀電極盤５０の超音波振動子４ａ〜４ｈが設けられた側と反対側の面は、アースされている。なお、第２実施形態では、８つの超音波振動子４ａ〜４ｈを設けているが、超音波振動子４ａ〜４ｈの数は８つに限定するものではなく、複数であればよい。また、超音波振動子４ａ〜４ｈの形状は、上記形状に限定するものではない。また、超音波振動子４ａ〜４ｈの配置は、上記配置に限定するものではない。
【００４２】
各超音波振動子４ａ〜４ｈは圧電素子の厚み方向の両面に電極が形成されており、各超音波振動子４ａ〜４ｈの一方の電極は、電線５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ、５２ｅ、５２ｆ、５２ｇ、５２ｈを介して別個に引き出され、リレー部５３に接続されている。また、各超音波振動子４ａ〜４ｈの他方の電極は、銀電極盤５０の表面に接触して電気的に接続され、銀電極盤５０は、電線５２ｉを介してリレー部５３に接続されている。
【００４３】
リレー部５３が各超音波振動子４ａ〜４ｈそれぞれの両電極間に高周波電圧を印加して各超音波振動子４ａ〜４ｈを個別に駆動させる。各超音波振動子４ａ〜４ｈが駆動されると、例えば、３ＭＨｚの超音波が発振される。
【００４４】
［実施例］
次に、実施例によって本発明をさらに詳しく説明する。本発明の成膜用霧化装置１００を用いて生成されたミストの粒径と、成膜用霧化装置１００の霧化能力とについて、以下に示すような使用条件で実験した。
【００４５】
（使用条件）
（１）実施例
実施例で使用した超音波振動子部４は、図２、図３、および、図４に示すように、円柱状の圧電セラミックの厚み方向の一面に分離溝４１を形成して、当該分離溝４１により分離された８つの分離領域にそれぞれ電極４０ａ〜４０ｈを形成し、分離溝４１が形成された側と反対側の面には略全域にわたって共通の電極４０ｉを形成したものを用いた。実施例では、各電極４０ａ〜４０ｈに対し、電極４０ａ・電極４０ｉ間→電極４０ｂ・電極４０ｉ間→電極４０ｃ・電極４０ｉ間→電極４０ｄ・電極４０ｉ間・・・という順番で、円周方向に電圧を印加した。各電極４０ａ〜４０ｈへの切替周期は、０．５Ｈｚ、１Ｈｚ、２．５Ｈｚ、５Ｈｚ、１０Ｈｚ、５０Ｈｚ、１００Ｈｚ、５００Ｈｚ、１ＫＨｚ、５ＫＨｚ、１０ＫＨｚ、５０ＫＨｚ、１００ＫＨｚの中から選択可能であり、実施例では、１００Ｈｚを選択した。そして、成膜用霧化装置１００を切替周期１００Ｈｚで２時間連続運転し、ミストを生成させた。また、超音波振動子部４の振動周波数は、３ＭＨｚとした。
【００４６】
（実験結果）
実験結果を図１４に示す。図１４は、生成されたミストの粒径分布を示した図である。図１４に示すように、生成されたミストの粒径は、０．２〜０．５μの粒径の範囲に集中して分布していることが確認された。実施例では、生成されるミストの粒径を小さくし、かつミストの粒径の大きさを均一にすることができた。また、成膜用霧化装置１００を２時間連続して運転しても、運転中に霧化能力が低下することがなく、霧化能力は１５０±２０（ｍＬ／ｈｒ）であった。
【００４７】
（考察）
実施例で使用した超音波振動子部４は、８つの分離領域のそれぞれに形成された電極４０ａ〜４０ｈに順番に電圧を印加することで、８つの分離領域の内の１つの分離領域が長時間連続して駆動されることがないので、超音波振動子部４の温度上昇を抑制することができる。そのため、超音波振動子部４の特性が劣化することがないので、超音波振動子部４を長時間安定して駆動することができる。その結果、実施例ではミストの粒径を小さく、かつ粒径の大きさを均一にすることができたと考えられる。さらに、霧化能力の低下を抑制することができたと考えられる。
【００４８】
以上説明したように、第１実施形態に係る成膜用霧化装置１００は、霧化用液体５を収容する容器９と、当該容器９および中間溶液６を収容し、当該中間溶液６に少なくとも容器９の底面部を浸漬させる溶液槽１１と、当該溶液槽１１に配置され、霧化用液体５に対して超音波を照射する超音波振動子部４と、当該超音波振動子部４の駆動を制御する制御装置３とを備える。超音波振動子部４は厚み方向の両面に電極部を有し、一方の電極部は互いに絶縁された複数の電極４０ａ〜４０ｈにより構成され、他方の電極部は共通の電極４０ｉにより構成されており、制御装置３は当該複数の電極４０ａ〜４０ｈのうち電圧が印加される電極４０ａ〜４０ｈを切り換える。
【００４９】
この構成によると、超音波振動子部４の厚み方向の一方の電極部が複数の電極４０ａ〜４０ｈにより構成され、当該複数の電極４０ａ〜４０ｈのうち電圧が印加される電極４０ａ〜４０ｈを切り換えることで、各電極４０ａ〜４０ｈに長時間連続して電圧が印加されることがないので、超音波振動子部４の温度上昇を抑制することができる。そのため、超音波振動子部４の特性が劣化することがないので、超音波振動子部４を長時間安定して駆動することができる。その結果、生成されるミストの粒径は小さく、かつ粒径の大きさを均一にすることができる。さらに、霧化装置１の霧化能力の低下を抑制することができる。
【００５０】
また、第２実施形態に係る成膜用霧化装置１００は、霧化用液体５を収容する容器９と、当該容器９および中間溶液６を収容し、中間溶液６に少なくとも容器９の底面部を浸漬させる溶液槽１１と、当該溶液槽１１に配置され、霧化用液体５に対して超音波を照射する超音波振動子部４と、当該超音波振動子部４の駆動を制御する制御装置３とを備える。超音波振動子部４は複数の超音波振動子４ａ〜４ｈを有しており、制御装置３は当該複数の超音波振動子４ａ〜４ｈのうち駆動させる超音波振動子４ａ〜４ｈを切り換える。
【００５１】
この構成によると、複数の超音波振動子４ａ〜４ｈを設け、当該複数の超音波振動子４ａ〜４ｈのうち駆動させる超音波振動子４ａ〜４ｈを切り換えることで、各超音波振動子４ａ〜４ｈが長時間連続して駆動されることがないので、超音波振動子４ａ〜４ｈの温度上昇を抑制することができる。そのため、各超音波振動子４ａ〜４ｈの特性が劣化することがないので、超音波振動子部４を長時間安定して駆動することができる。その結果、生成されるミストの粒径を小さく、かつ粒径の大きさを均一にすることができる。さらに、霧化装置１の霧化能力の低下を抑制することができる。また、各超音波振動子４ａ〜４ｈの負荷が小さくなるので、超音波振動子４ａ〜４ｈの寿命を延ばすことができる。ここで、小さな超音波振動子は振動するのに使うエネルギーが小さく、自身の質量も小さいので振動するためのエネルギーが小さくなる。そのため、小さな超音波振動子はエネルギーの伝達効率がよい。その結果、単体の超音波振動子を連続して駆動する場合に比べ、複数の超音波振動子４ａ〜４ｈを設け、各超音波振動子４ａ〜４ｈを間欠的に切り換えて駆動することで、各超音波振動子４ａ〜４ｈへの投入電力の低減を図ることができる。
【００５２】
また、前記複数の電極４０ａ〜４０ｈは円周状に設けられており、前記複数の電極４０ａ〜４０ｈが周方向に電圧を印加される。
【００５３】
この構成によると、振動面における定在波ができるだけ回避され、波動を分散させることができる。
【００５４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することが可能なものである。例えば、以下のように変更して実施することができる。
【００５５】
（１）
上記実施形態で説明したように、ＣＰＵ３０は、電極４０ａ〜４０ｈの８つの電極の中から１つの電極に電圧を印加する駆動パターンを選択し、電圧を印加する電極４０ａ〜４０ｈを間欠的または周期的に切り換えるようになっている。しかし、これに限らず、図１３に示す駆動パターン決定テーブルを用いて、ＣＰＵ３０が、電極４０ａ〜４０ｈの８つの電極の中から２つの電極に同時に電圧を印加する駆動パターンを選択し、電圧を印加する電極４０ａ〜４０ｈを間欠的または周期的に切り換えるようにしてもよい。図１３に示す、駆動パターン１は、電極４０ａおよび電極４０ｃに電圧が印加され、他の電極４０ｂ、４０ｄ〜４０ｈには電圧が印加されない。駆動パターン２は、電極４０ｂおよび電極４０ｄに電圧が印加され、他の電極４０ａ、４０ｃ、４０ｅ〜４０ｈには電圧が印加されない。駆動パターン３は、電極４０ｃおよび電極４０ｅに電圧が印加され、他の電極４０ａ、４０ｂ、４０ｄ、４０ｆ〜４０ｈには電圧が印加されない。駆動パターン４は、電極４０ｄおよび電極４０ｆに電圧が印加され、他の電極４０ａ〜４０ｃ、４０ｅ、４０ｇ、４０ｈには電圧が印加されない。駆動パターン５は、電極４０ｅおよび電極４０ｇに電圧が印加され、他の電極４０ａ〜４０ｄ、４０ｆ、４０ｈには電圧が印加されない。駆動パターン６は、電極４０ｆおよび電極４０ｈに電圧が印加され、他の電極４０ａ〜４０ｅ、４０ｇには電圧が印加されない。駆動パターン７は、電極４０ａおよび電極４０ｇに電圧が印加され、他の電極４０ｂ〜４０ｆ、４０ｈには電圧が印加されない。駆動パターン８は、電極４０ｂおよび電極４０ｈに電圧が印加され、他の電極４０ａ、４０ｃ〜４０ｇには電圧が印加されない。このように、電極４０ａ〜４０ｈに電圧を印加する駆動パターンは適宜変更して実施可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１  霧化装置
２  成膜装置
３  制御装置
４  超音波振動子部
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ  超音波振動子
５  霧化用液体
６  中間溶液
７ａ、７ｂ  流量制御弁
８  窒素ガスボンベ
９  容器
１０  架台
１１  溶液槽
１２、１３、１４  霧化筒
１５  隔膜
１６、１７  継手リング
１８  ジャマ板
１９ａ、１９ｂ  ガス供給口
３０  ＣＰＵ
３１  記憶部
３２  入出力部
４０  圧電素子
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆ、４０ｇ、４０ｈ、４０ｉ  電極
４１  分離溝
５３  リレー部
１００  成膜用霧化装置
【図１】
2011110453.tif 000003
【図２】
2011110453.tif 000004
【図３】
2011110453.tif 000005
【図４】
2011110453.tif 000006
【図５】
2011110453.tif 000007
【図６】
2011110453.tif 000008
【図７】
2011110453.tif 000009
【図８】
2011110453.tif 000010
【図９】
2011110453.tif 000011
【図１０】
2011110453.tif 000012
【図１１】
2011110453.tif 000013
【図１２】
2011110453.tif 000014
【図１３】
2011110453.tif 000015
【図１４】
2011110453.tif 000016