(57)【要約】【課題】簡易な構造でエアロゾル中の原料粒子のうち粗粒子を粉砕して微粒化するとともに粗粒子をエアロゾルから分級して、微粒子だけを効率よく噴射ノズルに導出することができる粉砕・分級装置を提供する。【解決手段】エアロゾルに含まれる原料粒子のうち粗粒子を微粒子に粉砕するとともに粗粒子をエアロゾルから分級する粉砕・分級装置であって、エアロゾルが噴射される衝突面５を有する槽２と、槽２内にエアロゾルを導入する導入管３と、槽２内からエアロゾルを導出する導出管４と、を備える。導入管３の導入口３０は、衝突面５と所定間隔をあけて対向するよう配置されている。導出管４の導出口４０は、微粒子を上方に舞い上がらせる分級空間Ｓが衝突面５との間に介在されるようにして槽２内に配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアロゾルデポジション装置に用いられ、エアロゾルに含まれる原料粒子のうち粗粒子を微粒子に粉砕するとともに粗粒子をエアロゾルから分級する粉砕・分級装置であって、
エアロゾルが噴射される衝突面を有する槽と、
前記槽内にエアロゾルを導入する導入管と、
前記槽内からエアロゾルを導出する導出管と、を備え、
前記導入管の導入口は、前記衝突面と所定間隔をあけて対向するよう配置されており、
前記導出管の導出口は、微粒子を上方に舞い上がらせる分級空間が前記衝突面との間に介在されるようにして前記槽内に配置されている粉砕・分級装置。
【請求項２】
前記導出管の導出口は、前記衝突面よりも上方に位置している請求項１に記載の粉砕・分級装置。
【請求項３】
前記槽内は、前記分級空間及び前記衝突面が設けられる粉砕空間に分けられており、
前記導入管の導入口は前記粉砕空間の上部に配置され、前記導出管の導出口は前記分級空間の上部に配置され、前記分級空間及び前記粉砕空間は下部において連通している請求項１に記載の粉砕・分級装置。
【請求項４】
前記槽の内部空間を２つに仕切る仕切板が前記槽内に設けられている請求項３に記載の粉砕・分級装置。
【請求項５】
前記槽は、２つの管体が下部において連結された略Ｕ字状に形成されている請求項３に記載の粉砕・分級装置。
【請求項６】
前記導出管の導出口は、上方へ臨むようにして開口している請求項１〜５のいずれかに記載の粉砕・分級装置。
【請求項７】
原料粒子をキャリアガスに分散させてエアロゾルを生成するエアロゾル発生器と、
前記エアロゾル発生器に接続され、エアロゾルに含まれる原料粒子のうち粗粒子を微粒子に粉砕するとともに粗粒子をエアロゾルから分級する請求項１〜６のいずれかに記載の粉砕・分級装置と、
前記粉砕・分級装置に接続され、前記粉砕・分級装置から導出されたエアロゾルを噴射する噴射ノズルと、
減圧された成膜チャンバ内に前記噴射ノズルと対向するように設けられ、前記噴射ノズルからエアロゾルが噴射される基板と、を備え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】
本発明は、エアロゾルデポジション法により基板上に薄膜を形成する成膜装置（エアロゾルデポジション装置）に用いられる粉砕・分級装置及びエアロゾルデポジション装置
に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、キャリアガスとの混合によりエアロゾル化されたセラミックス粉末などの原料粒子を、減圧された成膜チャンバ内に導き、成膜チャンバの内圧と噴射ノズルの内圧との間の差圧に基づいて、原料粒子を噴射ノズルから高速で基板上に衝突・付着させることにより、常温で基板上に薄膜を形成する成膜装置（エアロゾルデポジション装置）が知られている。
【０００３】
このようなエアロゾルデポジション装置において、基材との接合性がよくかつ基板上に緻密な薄膜を形成するためには、基板に衝突される原料粒子は、大きさ（径）が０．１μｍ〜１．０μｍ程度と小さくかつ大きさの揃った微粒子であることが必要とされる。よって、エアロゾル中の凝集した原料粒子や大きさの大きい原料粒子（以下、「粗粒子」という。）を粉砕して微粒化し、大きさの小さい原料粒子（微粒子）だけを噴射ノズルに導出する粉砕・分級装置が用いられている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
特許文献１では、粉砕・分級装置内に遮蔽板を水平に配置し、遮蔽板の上方に対向配置されたノズルから遮蔽板に向けてエアロゾルを噴射して、原料粒子を遮蔽板に衝突させている。これにより、原料粒子のうちの粗粒子は衝撃により粉砕されて微粒化するとともに、粗粒子は遮蔽板上に堆積してエアロゾルから除去される。一方で、微粒子はエアロゾルの流れによって押し流されて、遮蔽板の下方の導出口から導出される。そして、この微粒子を基板に向けて噴射して、基板上に衝突・付着することで、緻密な薄膜を成膜することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２９８７４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のように、エアロゾルの流れる方向と対面する遮蔽板により粗粒子と微粒子とを分離し、さらにエアロゾルの流れる方向に分離された微粒子を流して粉砕・分級装置から導出していると、遮蔽板における粗粒子及び微粒子の分離が十分に行われず、微粒子が遮蔽板上に堆積したり、粗粒子が微粒子に混入した状態で粉砕・分級装置から導出されるなど、効率よく微粒子だけを粉砕・分級装置から導出できないという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、簡易な構造でエアロゾル中の原料粒子のうち粗粒子を粉砕して微粒化するとともに粗粒子をエアロゾルから分級して、微粒子だけを効率よく噴射ノズルに導出することができる粉砕・分級装置、及び、エアロゾルデポジション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】
【０００８】
本発明の上記目的は、エアロゾルデポジション装置に用いられ、エアロゾルに含まれる
原料粒子のうち粗粒子を微粒子に粉砕するとともに粗粒子をエアロゾルから分級する粉砕・分級装置であって、エアロゾルが噴射される衝突面を有する槽と、前記槽内にエアロゾルを導入する導入管と、前記槽内からエアロゾルを導出する導出管と、を備え、前記導入管の導入口は、前記衝突面と所定間隔をあけて対向するよう配置されており、前記導出管の導出口は、微粒子を上方に舞い上がらせる分級空間が前記衝突面との間に介在されるようにして前記槽内に配置されている粉砕・分級装置により達成される。
【０００９】
本発明の粉砕・分級装置における好ましい実施態様においては、前記導出管の導出口は、前記衝突面よりも上方に位置していることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の粉砕・分級装置における他の好ましい実施態様においては、前記槽内は、前記分級空間及び前記衝突面が設けられる粉砕空間に分けられており、前記導入管の導入口は前記粉砕空間の上部に配置され、前記導出管の導出口は前記分級空間の上部に配置され、前記分級空間及び前記粉砕空間は下部において連通していることを特徴としている。この実施態様においては、前記槽の内部空間を２つに仕切る仕切板が前記槽内に設けられていてもよいし、前記槽は２つの管体が下部において連結された略Ｕ字状に形成されていてもよい。
【００１１】
上記構成の粉砕・分級装置においては、前記導出管の導出口は、上方へ臨むようにして開口していることが好ましい。
【００１２】
本発明の上記目的は、原料粒子をキャリアガスに分散させてエアロゾルを生成するエアロゾル発生器と、前記エアロゾル発生器に接続され、エアロゾルに含まれる原料粒子のうち粗粒子を微粒子に粉砕するとともに粗粒子をエアロゾルから分級する上記構成の粉砕・分級装置と、前記粉砕・分級装置に接続され、前記粉砕・分級装置から導出されたエアロゾルを噴射する噴射ノズルと、減圧された成膜チャンバ内に前記噴射ノズルと対向するように設けられ、前記噴射ノズルからエアロゾルが噴射される基板と、を備えるエアロゾルデポジション装置によっても達成される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、簡易な構造でエアロゾル中の原料粒子のうち粗粒子を粉砕して微粒化するとともに粗粒子をエアロゾルから分級して、微粒子だけを効率よく噴射ノズルに導出することができる。よって、基材との接合性がよくかつ緻密な薄膜を基板上に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るエアロゾルデポジション装置の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る粉砕・分級装置の概略構成を示す断面図である。
【図３】他の実施形態に係る粉砕・分級装置の概略構成を示す断面図である。
【図４】他の実施形態に係る粉砕・分級装置の概略構成を示す断面図である。
【図５】他の実施形態に係る粉砕・分級装置の概略構成を示す断面図である。
【図６】他の実施形態に係る粉砕・分級装置の概略構成を示す断面図である。
【図７】他の実施形態に係る粉砕・分級装置の概略構成を示す断面図である。
【図８】他の実施形態に係る粉砕・分級装置の概略構成を示す断面図である。
【図９】他の実施形態に係る粉砕・分級装置の概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る粉砕・分級装置１が用いられたエアロゾルデポジション装置１０の概略構成
図である。エアロゾルデポジション装置１０は、エアロゾルデポジション法（ＡＤ法）により基板１４上に薄膜を形成する成膜装置であり、原料粒子をキャリアガスに分散させてエアロゾルを生成するエアロゾル発生器１１と、エアロゾル発生器に接続された粉砕・分級装置１と、粉砕・分級装置１に接続された噴射ノズル１２と、減圧された成膜チャンバ１３内に噴射ノズル１２と対向するように設けられた基板１４と、を備える。キャリアガスとの混合によりエアロゾル化されたセラミックス粉末などの原料粒子を、減圧された成膜チャンバ１３内に導き、噴射ノズル１２から高速で基板１４上に衝突・付着させることにより、基板１４上に原料粒子による薄膜が形成される。
【００１６】
エアロゾル発生器１１は、キャリアガスの供給源であるガスボンベ１５とガス供給路６Ａにより接続され、ガス供給路６Ａの先端の供給管７がエアロゾル発生器１１内に配置されている。また、エアロゾル発生器１１内には、エアロゾルを排出する排出管８が配置されている。排出管８には、エアロゾル供給路６Ｂが接続されている。エアロゾルのキャリアガスとしては、アルゴン、窒素、ヘリウムなどの不活性ガスが使用される。キャリアガスの流速はマスフロー制御器１７で調整される。エアロゾル発生器１１内にはセラミックス粉末などの原料粒子が装填される。原料粒子は、エアロゾル発生器１１内において、ガスボンベ１５から供給されるキャリアガス中に混合・分散され、エアロゾルを形成する。原料粒子は、大きさ（平均粒子径）が０．１μｍ〜１．０μｍ程度の微粒子であることが好ましい。平均粒子径は、レーザー回折式粒子径分布測定装置（堀場製作所製のLA-950V2など）によって測定することができる。なお、原料粒子中には、大きさの小さい小粒径の原料粒子（微粒子）に加えて、小粒径の原料粒子（微粒子）が凝集した凝集体や大きさの大きい大粒径の原料粒子（粗粒子）が含まれる。
【００１７】
成膜チャンバ１３内には、基材１４を保持するためのホルダー１８が設けられている。ホルダー１８は、駆動装置９により基材１４を保持した状態で水平面内で移動可能及び／又は回転可能となっている。また、ホルダー１８は、駆動装置９により水平面に対して垂直方向にも移動可能になっている。成膜チャンバ１３には、真空ポンプ１９が接続されており、真空ポンプ１９によって成膜チャンバ１３内が減圧下に保たれている。噴射ノズル１２は、噴射口１２Ａが基材１４の表面と対向するように成膜チャンバ１３内に配置されている。噴射ノズル１２は、エアロゾル導出路６Ｃを介して導出管４と接続されており、キャリアガスの流れと真空ポンプ１９の吸引とにより、粉砕・分級装置１からエアロゾルが噴射ノズル１２に供給される。そして、噴射ノズル１２からエアロゾルが亜音速〜超音速の噴射速度で基材１４の表面に噴射される。エアロゾルの噴射速度は、ガスボンベ１５からのキャリアガスの供給圧力及び成膜チャンバ１３内の減圧度によって調整される。
【００１８】
なお、以上の構成において、粉砕・分級装置１以外のエアロゾル発生器１１や噴射ノズル１２、成膜チャンバ１３などについては、ＡＤ法において通常使用される任意の装置・部品などを利用できる。
【００１９】
粉砕・分級装置１は、エアロゾル発生器１１から供給されるエアロゾルに含まれる原料粒子のうち、粗粒子（大粒径の原料粒子や小粒径の原料粒子の凝集体）を微粒子（小粒径の原料粒子）に粉砕するとともに、エアロゾルから粗粒子を分級して噴射ノズル１２にエアロゾルを導出するものである。本実施形態の粉砕・分級装置１は、図２に示すように、密閉された内部空間を有する槽２と、槽２内にエアロゾルを導入する導入管３と、槽２内からエアロゾルを導出する導出管４と、導入管３からエアロゾルが噴射される衝突面５と、を備えている。
【００２０】
槽２は、円筒状であり、本実施形態では、有底筒状（瓶状）の本体部２０と、本体部２０の上端開口を塞ぐ蓋部２１とで構成されている。本体部２０は、内容積が大きすぎると導出管４から原料粒子を効率よく噴射ノズル１２に導出することができないおそれがあり
、内容積が小さすぎると導入管３により導入されたエアロゾルから粗粒子を十分に分級することができないおそれがあることから、内容積が２００ｍｌ〜３０００ｍｌ程度の大きさに形成されている。また、本体部２０は、内部が減圧されるため、角部を丸みを帯びた形状に形成して内表面に角をなくしていることが好ましい。本体部２０の材質としては、ガラス以上の硬度を有していることが好ましく、ガラスやＳＵＳなどの金属を用いることができる。
【００２１】
蓋部２１は、例えば合成樹脂製であり、本体部２０に対して脱着可能である。蓋部２１には、導入管３及び導出管４が固定されている。導入管３は、一端がエアロゾル供給路６Ｂに接続されているとともに、他端が本体部２０内を下方に向かって延びていて、導入口３０が本体部２０の底面２０Ａとの間に所定間隔をあけて対向するように配置されている。エアロゾル発生器１１で生成されたエアロゾルは、導入管３を介して粉砕・分級装置１の槽２（本体部２０）内に導入され、槽２（本体部２０）の底面２０Ａに噴射される。本実施形態では、槽２（本体部２０）の底面２０Ａが衝突面５を構成しており、エアロゾルが衝突面５に高速で噴射されることで、原料粒子が衝突面５と衝突する。この衝突により、原料粒子のうち、複数の小粒径の原料粒子が凝集した凝集体（粗粒子）は粉砕されて個々の小粒径の原料粒子に微粒化し、また、大粒径の原料粒子（粗粒子）も粉砕されて微粒化する。導入管３の導入口３０と衝突面５とは、間隔Ｄ１が狭すぎると衝突面５と衝突した原料粒子が槽２（本体部２０）内に十分に拡散せず、衝突面５上に堆積するおそれがあり、間隔が広すぎると、導入管３の導入口３０から噴射された原料粒子が衝突面５と衝突する際に十分な衝突速度が得られず、原料粒子（粗粒子）の粉砕が効果的に行われないおそれがあるので、これらを考慮して適当な間隔Ｄ１を設定することが好ましく、例えば５ｍｍ〜５０ｍｍ程度とすることができる。
【００２２】
導出管４は、一端がエアロゾル導出路６Ｃを介して噴射ノズル１２に接続されているとともに、他端が本体部２０内を下方に向かって延びていて、導出口４０が本体部２０の底面２０Ａ、つまりは衝突面５の上方に配置されている。これにより、導出管４の導出口４０は、微粒子を上方に舞い上がらせる分級空間Ｓが衝突面５との間に介在されるようになっている。衝突面５と衝突した後の原料粒子は、槽２（本体部２０）内に拡散されるが、そのうち、微粒子は軽量であることから、エアロゾルの上方に向かう流れに乗って、導出口４０と衝突面５との間の分級空間Ｓを上方に舞い上がり、導出口４０により吸引される。一方で、微粒化せずに残った粗粒子（微粒子の凝集体や大粒径の原料粒子）は、槽２（本体部２０）内に拡散されても、重力によりエアロゾルの流れに乗れずに分級空間Ｓを下降して底面２０Ａ上に堆積する。このように、導出管４の導出口４０と衝突面５との間に、上方に向かって延び、微粒子を上方に舞い上がらせることが可能な分級空間Ｓを設けることで、分級空間Ｓで微粒子と粗粒子とを容易に分離することができ、粗粒子をエアロゾルから効果的に分級することができる。よって、微粒子だけを効率的にエアロゾルとして噴射ノズル１２に導出することができる。なお、導出管４の導出口４０と衝突面との間隔Ｄ２、つまり、分級空間Ｓが狭すぎると、分級空間Ｓにおいて微粒子と粗粒子とを十分に分離することができず、粗粒子が微粒子に混入した状態で導出口４０から導出されるおそれがあるので、これらを考慮して適当な間隔Ｄ２を設定することが好ましい。
【００２３】
なお、図２では、導入管３は、槽２（本体部２０）内を下方に向かって延び、導入口３０が槽２（本体部２０）の底面２０Ａと所定間隔をあけて対向配置されているが、図３に示すように、槽２（本体部２０）内でＬ字に折れ曲がり、導入口３０が槽２（本体部２０）の側面２０Ｂと所定間隔をあけて対向配置されていてもよい。また、図４に示すように、導入管３が、槽２（本体部２０）に水平方向に延びるように固定され、導入口３０が槽２（本体部２０）の側面２０Ｂと所定間隔をあけて対向配置されていてもよい。図３や図４の場合には、槽２（本体部２０）の側面２０Ｂが衝突面５を構成する。
【００２４】
また、図２（さらには図３や図４）の例では、導出管４は、槽２（本体部２０）内を下方に向かって延びるように設けられているが、図５に示すように、槽２（本体部２０）内を水平方向に延びるように設けられていてもよい。また、図６及び図７に示すように、導出管４の先端が折れ曲がり、導出口４０が上方へ臨むようにして開口する、言い換えれば、導出口４０が上方を向くようになっていてもよい。
【００２５】
上記構成の粉砕・分級装置１によれば、エアロゾル発生器１１で生成された原料粒子を含むエアロゾルは、導入管３により槽２（本体部２０）内に導入され、衝突面５に噴射されて原料粒子が衝突面５との衝突により粉砕された後、導出管４により導出されるが、衝突面５との衝突後、導出管４により導出されるまでの間に、上方に延びる分級空間Ｓが設けられているので、軽量の小粒径の原料粒子（微粒子）は、エアロゾルの流れに乗って分級空間Ｓを上方に舞い上がることで導出口４０まで到達し、導出口４０により吸引される一方で、大粒径の原料粒子や小粒径の原料粒子の凝集体は、重力により分級空間Ｓを上昇せず、導出口４０に到達することなく底面２０Ａ上に堆積する。このように、上記構成の粉砕・分級装置１では、簡易な構造で、エアロゾル中の原料粒子を衝突面５との衝突により微粒化でき、かつ、分級空間Ｓで粗粒子を効果的にエアロゾルから分級して微粒子だけを効率的に噴射ノズル１２に導出することができる。よって、基板１４との接合性がよくかつ緻密な薄膜を基板１４上に形成することができる。
【００２６】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の具体的な態様は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、槽２は円筒状であるが、球形状や箱状など、種々の形状に形成することができる。また、上記実施形態では、槽２は、本体部２０と本体部２０とは別部材の蓋部２１とで構成されているが、一つの部材で構成されていてもよい。
【００２７】
また、上記実施形態では、槽２（本体部２０）の底面２０Ａや側面２０Ｂが衝突面５を構成しているが、槽２（本体部２０）内に、導入管３の導入口３０と対向するように衝突板を配置し、衝突板の表面を衝突面５として、エアロゾルを正面から噴射させて、原料粒子を衝突板表面との衝突により粉砕して微粒化してもよい。衝突板としては、ガラス以上の硬度を有していることが好ましく、ガラス板やＳＵＳなどの金属板を用いることができる。
【００２８】
また、上記実施形態では、導入管３及び導出管４は、槽２に１つずつだけ設けられているが、複数設けられていてもよい。また、１つの導入管３及び導出管４の先端が複数に分岐していて、導入口３０及び導出口４０が複数設けられていてもよい。
【００２９】
また、上記実施形態では、衝突面５（槽２（本体部２０）の底面２０Ａや側面２０Ｂのうち、導入口３０と対向する部分の面）の上方に、導出管４の導出口４０を配置することで、導出口４０と衝突面５との間に、上方に向かって延び、微粒子を上方に舞い上がらせることが可能な分級空間Ｓを設けているが、分級空間Ｓを設けるための構成はこれに限られるものではなく、例えば、図８に示すように粉砕・分級装置１を構成することで、分級空間Ｓを設けてもよい。図８の実施形態では、本体部２０は、上端が閉塞し下端が開口する筒状に形成され、本体部２０の下端開口に蓋部２１が取り付けられている。槽２の内部空間を分級空間Ｓ１及び粉砕空間Ｓ２の２つの空間に仕切る仕切板２２が、本体部２０の上面２０Ｃに設けられている。仕切板２２は、槽２の底面２０Ａ（蓋部２１）との間に開口２３を有しており、分級空間Ｓ及び粉砕空間Ｔは下部において連通している。導入管３及び導出管４は、蓋部２１に固定され、導入口３０は槽２（本体部２０Ｃ）の上面２０Ｃとの間に所定間隔をあけて対向するように粉砕空間Ｔの上部に配置され、導出口４０は分級空間Ｓ内の上部に配置されている。この図８の実施形態では、槽２（本体部２０）の上面２０Ｃが衝突面５を構成している。
【００３０】
この図８の実施形態においても、エアロゾル発生器１１で生成されたエアロゾルは、導入管３を介して粉砕・分級装置１の槽２内に導入され、槽２の衝突面５に噴射される。エアロゾルが衝突面５に高速で噴射されることで、原料粒子が衝突面５と衝突し、この衝突により、原料粒子のうち、複数の小粒径の原料粒子が凝集した凝集体（粗粒子）が粉砕されて個々の小粒径の原料粒子に微粒化し、また、大粒径の原料粒子（粗粒子）も粉砕されて微粒化する。衝突面５と衝突した後の原料粒子は、エアロゾルの流れにより、粉砕空間Ｔを下方に向かって流れ、下部開口２３を通って、分級空間Ｓに流れ込む。分級空間Ｓに流れ込んだ原料粒子は、微粒子は軽量であることから、エアロゾルの分級空間Ｓを上方に向かう流れに乗って、分級空間Ｓを上方に舞い上がり、導出口４０により吸引される。一方で、微粒化せずに残った粗粒子（微粒子の凝集体や大粒径の原料粒子）は、重力によりエアロゾルの流れに乗れずに分級空間Ｓを下降して堆積する。このように、図８の実施形態では、互いに区画された粉砕空間Ｔ及び分級空間Ｓにそれぞれ衝突面５及び導出管４の導出口４０を配置することで、衝突面５と導出管４の導出口４０との間に、上方に向かって延び、微粒子を上方に舞い上がらせることが可能な分級空間Ｓを設けている。これにより、上記実施形態と同様に、分級空間Ｓで微粒子と粗粒子とを容易に分離することができ、粗粒子をエアロゾルから効果的に分級することができるので、微粒子だけを効率的にエアロゾルとして噴射ノズル１２に導出することができる。よって、基板１４との接合性がよくかつ緻密な薄膜を基板１４上に形成することができる。
【００３１】
また、図９に示すように粉砕・分級装置１を構成することで、分級空間Ｓを設けてもよい。この図９の実施形態では、槽２は、略Ｕ字状（Ｕ字状やコ字状を含む）に形成されており、２つの管体２４，２５と、両管体２４，２５の下部同士を連結する連結部２６とを一体に備えている。槽２内の内部空間は、一方の管体２４の内部空間である粉砕空間Ｔと、他方の管体２５の内部空間である分級空間Ｓとに仕切られており、分級空間Ｓ及び粉砕空間Ｔは下部の連結部２６により連通している。導入管３は、一方の管体２４の上端開口を塞ぐ蓋部２７に固定されている。導入管３の先端は折れ曲がり、導入口３０が上方へ臨むようにして開口する、言い換えれば、導入口３０が上方を向くようになっている。管体２４内（粉砕空間Ｔ）の上部には、導入口３０と対向するように衝突板２９が配置されている。導入管３より管体２４内に供給されるエアロゾルは、衝突板２９の表面（衝突面５）に正面から噴射され、原料粒子が衝突板表面（衝突面５）との衝突により粉砕して微粒化する。一方、導出管４は、他方の管体２５の上端開口を塞ぐ蓋部２８に固定されており、導出口４０は分級空間Ｓ内の上部に配置されている。
【００３２】
この図９の実施形態においても、エアロゾル発生器１１で生成されたエアロゾルは、導入管３を介して一方の管体２４の粉砕空間Ｔに導入され、衝突面５に噴射される。エアロゾルが衝突面５に高速で噴射されることで、原料粒子が衝突面５と衝突し、この衝突により、原料粒子のうち、複数の小粒径の原料粒子が凝集した凝集体（粗粒子）が粉砕されて個々の小粒径の原料粒子に微粒化し、また、大粒径の原料粒子（粗粒子）も粉砕されて微粒化する。衝突面５と衝突した後の原料粒子は、エアロゾルの流れにより、粉砕空間Ｔを下方に向かって流れ、連結部２６を通って、他方の管体２５の分級空間Ｓに流れ込む。分級空間Ｓに流れ込んだ原料粒子は、微粒子は軽量であることから、エアロゾルの分級空間Ｓの上方に向かう流れに乗って、分級空間Ｓを上方に舞い上がり、導出口４０により吸引される。一方で、微粒化せずに残った粗粒子（微粒子の凝集体や大粒径の原料粒子）は、重力によりエアロゾルの流れに乗れずに分級空間Ｓを下降して管体２４の底面２４Ａや管体２５の底面２５Ａ、連結部２６上に堆積する。この図９の実施形態においても、互いに区画された粉砕空間Ｔ及び分級空間Ｓにそれぞれ衝突面５及びを導出管４の導出口４０を配置することで、衝突面５と導出管４の導出口４０との間に、上方に向かって延び、微粒子を上方に舞い上がらせることが可能な分級空間Ｓを設けている。これにより、上記実施形態と同様に、分級空間Ｓで微粒子と粗粒子とを容易に分離することができ、粗粒子をエ
アロゾルから効果的に分級することができるので、微粒子だけを効率的にエアロゾルとして噴射ノズル１２に導出することができる。よって、基板１４との接合性がよくかつ緻密な薄膜を基板１４上に形成することができる。
【００３３】
本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施形態に開示された各構成を適宜組み合わせて得られる形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【実施例】
【００３４】
以下、実施例を用いて本発明を更に説明する。ただし、本発明が本実施例に限定されるものではない。実施例として、本発明の図２の実施形態に係る粉砕・分級装置１を用いたエアロゾルデポジション装置１０により、基板１４に対して成膜を行った。
【００３５】
エアロゾル発生器１１として、外径が８０ｍｍ、高さが１２９．５ｍｍ、内容量が約４５０ｍｌであるガラス製の瓶体（日本山村硝子社製のマヨネーズ４５０）の上端開口をテフロン（登録商標）製の上蓋（株式会社ユニテック社製）で開閉可能に塞いだものを用いた。供給管７及び排出管８として、外径が６．３５ｍｍ、厚みが０．８ｍｍのステンレス（ＳＵＳ３０４）製の管を用いた。供給管７及び排出管８ともに、エアロゾル発生器の上蓋を貫通させて瓶内で開口するように配置した。エアロゾル発生器内には、原料粒子として、アドマテック社製のアドマファインＳＯ−Ｃ２（平均粒子径０．５μｍ）を１００ｇ収容した。
【００３６】
粉砕・分級装置１として、外径が８０ｍｍ、高さが１２９．５ｍｍ、内容量が約４５０ｍｌであるガラス製の瓶状の本体部２０（日本山村硝子社製のマヨネーズ４５０）の上端開口をテフロン（登録商標）製の蓋部２１（株式会社ユニテック社製）で開閉可能に塞いだものを用いた。導入管３及び導出管４として、外径が６．３５ｍｍ、厚みが０．８ｍｍのステンレス（ＳＵＳ３０４）製の管を用いた。導入管３及び導出管４ともに、蓋部２１を貫通させて本体部２０内で開口するように配置した。なお、導入管３は、本体部２０の底面２０Ａから２０ｍｍの高さに導入口３０Ａが位置するように、導出管４は、本体部２０の底面２０Ａから８０ｍｍの高さに導出口４０Ａが位置するように、それぞれ配置した。
【００３７】
粉砕・分級装置１に接続された噴射ノズル１２には、ユニテック社製の開口幅１０ｍｍ、クリアランス０．３ｍｍのものを用いた。また、成膜チャンバ１３には、ユニテック社製の成膜装置を用いた。また、基板１４には、ＴＰ技研社製のアルミニウム板（Ａ１０５０Ｐ、厚み：１ｍｍ）を用いた。
【００３８】
成膜チャンバ１３を減圧にすることで、それに接続された粉砕・分級装置１、エアロゾル発生器１１内も減圧にした。その後、ガスボンベ１５から乾燥空気を５L/minでエアロ
ゾル発生器１１内に供給することで、エアロゾルを発生させた。発生したエアロゾルはエアロゾル発生器１１と粉砕・分級装置１との圧力差により、自動的に導入管３から粉砕・分級装置１内に供給され、粉砕・分級される。さらに粉砕・分級された原料粒子は、粉砕・分級装置１と成膜チャンバ１３との圧力差により、自動的に導出管４から排出して噴射ノズル１２に供給し、成膜チャンバ１３内のホルダー１８に設置された基材１４に向かって噴霧された。この時、ホルダー１８を噴射ノズル１２に対して一方向に往復移動させながら、基板１４に原料粒子の膜を成膜した。ホルダー１８の走査幅は２０ｍｍであり、走査速度は４０ｍｍ／分であり、成膜時間を１０分、２０分、３０分間とした。
【００３９】
なお、比較例としては、エアロゾル発生器１１と噴射ノズル１２との間に粉砕・分級装置１を設けず、エアロゾル発生器１１で発生させたエアロゾルを、直接、噴射ノズル１２
に供給するように構成した。その他に関する条件は、実施例と同一とした。
【００４０】
実施例及び比較例で成膜した基材１４上の膜の厚みを、それぞれマイクロメーターを用いて測定したところ、表１に示すように、実施例で成膜した膜の厚みは、１０分で３０μｍ、２０分で４２μｍ、３０分で５６μｍであったのに対して、比較例で成膜した膜の厚みは、１０分で８μｍ、２０分で９μｍ、３０分で９μｍであった１１μｍであった。以上の結果から、実施例では、基材１４との接合性がよくかつ緻密な膜を基板１４上に形成できることがわかり、膜形成速度を向上できることがわかる。よって、粉砕・分級装置１にてエアロゾル中の原料粒子のうち粗粒子を粉砕して微粒化するとともに粗粒子をエアロゾルから分級して、微粒子だけを効率よく噴射ノズル１２に導出できていることがわかる。
【符号の説明】
【００４１】
１    粉砕・分級装置
２    槽
３    導入管
４    導出管
５    衝突面
１０  エアロゾルデポジション装置
１１  エアロゾル発生器
１２  噴射ノズル
１３  成膜チャンバ
１４  基板
２２  仕切板
２４，２５  管体
３０  導入口
４０  導出口
Ｓ    分級空間
Ｔ    粉砕空間
【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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【図８】
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【図９】
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