(57)【要約】【課題】  エアロゾル発生器内において、フィルタに対してガスが流れる方向の下流側つまりフィルタ上面に解砕片と粉体とを混在させて配置した場合の課題を解決し、エアロゾルの発生効率が継続的に高い構造物の作製方法及び構造物の作製装置を提供する。【解決手段】  エアロゾル発生器は、微粒子の粉体と混在して配置された解砕片と、解砕片と接触しない第１のフィルタと、第１のフィルタに対してガスが流れる方向の下流側に設置され、解砕片を通過させず、第１のフィルタの孔よりも大きな孔で構成される第２のフィルタとを有する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粒子をガス中に分散したエアロゾルを基板へ噴射し、基板上に膜を形成するエアロゾルデポジション法による構造物の作製法において、解砕片と、該解砕片と接触しない第１のフィルタと、該第１のフィルタに対して前記ガスが流れる方向の下流側に設置され、前記解砕片を通過させず前記第１のフィルタの孔よりも大きな孔で構成される第２のフィルタと、を有したエアロゾル発生器内で、前記微粒子から成る粉体と前記解砕片を混在させて前記第２のフィルタに対して前記ガスが流れる方向の下流側に配置し、前記第１のフィルタを介して前記粉体へ前記ガスを注入してエアロゾルを発生させ、該エアロゾルを前記基板が設置された方へ搬送すべく排出することを特徴とする構造物の作製方法。
【請求項２】
前記微粒子はセラミックから成ることを特徴とする請求項１に記載の構造物の作製方法。
【請求項３】
前記エアロゾル発生器に、機械的振動を与えることを特徴とする請求項１又は２に記載の構造物の作製方法。
【請求項４】
前記第１のフィルタと、前記第２のフィルタの間に隙間を設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の構造物の作製方法。
【請求項５】
エアロゾル発生器内にて微粒子がガス中に分散されて発生したエアロゾルを用いて構造物を作製する装置において、前記エアロゾル発生器は、解砕片と、該解砕片と接触しない第１のフィルタと、該第１のフィルタに対して前記ガスが流れる方向の下流側に設置され、前記解砕片を通過させず、前記第１のフィルタの孔よりも大きな孔で構成される第２のフィルタと、からなることを特徴とする構造物の作製装置。
【請求項６】
前記微粒子はセラミックから成ることを特徴とする請求項５に記載の構造物の作製装置。
【請求項７】
前記エアロゾル発生器に、機械的振動を与える振動手段を有することを特徴とする請求項５又は６に記載の構造物の作製装置。
【請求項８】
前記第１のフィルタと、前記第２のフィルタの間に隙間を設けたことを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の構造物の作製装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粒子を含むエアロゾルを基板に吹き付け、微粒子材料を基板上に堆積することによって、構造物を形成する作製方法及び作製装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
微粒子材料からなる膜或いは構造物の作製方法には、エアロゾルデポジション法と呼ばれる方法がある。これは、微粒子を含むエアロゾルをノズルから高速で基板に向けて噴射して基板に微粒子を衝突させ、その機械的衝撃力を利用して多結晶構造物を基板上に直接形成させる方法であり、特許文献１で開示されている。
【０００３】
同文献で示されているように、エアロゾルデポジション法では、エアロゾル発生器を用いる。このエアロゾル発生器中に微粒子から成る粉体を収納し、そこへガスを注入する。すると微粒子がガス中に分散し、エアロゾルが発生する。そしてこのエアロゾルはエアロゾル発生器からノズル側に搬送され、ノズルから高速で基板に噴射される。
【０００４】
ノズルから噴射されるエアロゾル中の微粒子を基板に堆積し、粒子径が均一で緻密な膜を形成するためには、微粒子がセラミックから成る場合、特許文献２で開示されているように、エアロゾル発生器内に収納する粉体の最小単位である一次微粒子の平均粒径を０．０５〜１μｍ程度の小粒径にし、その一次微粒子又はそれが少数集合した小さな凝集体を噴射する必要があるとされる。
【０００５】
すなわち、平均粒径以上の径を持つ大きな一次微粒子はもちろんのこと、小さな一次微粒子であってもこれらが多数集合し比較的大きな凝集体となってから噴射されると、基板に衝突しても、粒子径が均一で緻密な膜の形成に寄与しない。
【０００６】
セラミック以外の微粒子においても同様に、微粒子が凝集することは望ましくない。
【０００７】
ところが、エアロゾル発生器に設置する微粒子から成る粉体の相当量は静電気等が影響し、エアロゾル発生器内に設置した当初から大きな凝集体になることが多い。
【０００８】
エアロゾル化開始当初、粉体内の一次微粒子又はその小さな凝集体がガスに分散されエアロゾル発生器から排出される。しかし、しばらく経過すると静電気等の影響によりエアロゾル発生器内には大きな凝集体が多くなる。この大きな凝集体はそのままガス中に分散してエアロゾル発生器から排出するか、その大きさゆえにガス中に分散されずエアロゾル発生器に残留する。
【０００９】
このような理由でエアロゾル化開始後しばらく経過すると、エアロゾルの発生効率低下する。更には膜の形成効率も低下する。
【００１０】
上記問題を解決するため、特許文献１ではエアロゾル発生器に収納した粉体内に存在する大きな凝集体を、一次微粒子又はその小さな凝集体に砕いてエアロゾル化させる手段について言及している。
【００１１】
この技術は、解砕片を粉体と混在させ、エアロゾル発生器に振動を付加することで、解砕片に運動を与える。すると、解砕片同士の衝突又は解砕片同士の回転摺動が起こり、解砕片同士の接触による粉体解砕効果が発生する。この結果、解砕片間の粉体内に存在する大きな凝集体を、粒子径が均一で緻密な膜の形成に寄与可能な一次微粒子又はその小さな凝集体に解砕することができる。
【００１２】
また同文献において、エアロゾル発生器内にフィルタを設置する技術についても説明している。この技術は、微粒子から成る粉体が漏れない程度の細孔を有するフィルタ上に粉体を配置し、そのフィルタの下面側にエアロゾル発生器内へのガスの注入口を配置する構成である。この構成では、フィルタを通してガス気流を形成するので、粉体表面全面から緩やかに微粒子が巻き上がり、好適なエアロゾルを発生することができる。
【００１３】
また、発生したエアロゾルを分級して、ノズル側へ搬送する分級技術がある。これは発生したエアロゾルをノズルに搬送するべく排出される排出口に対してガスが流れる方向の上流近傍に、所定の大きさを有する微粒子のみを通過させる孔を有するフィルタを設ける。このフィルタによって、粒子径が均一な膜を形成するために必要な所定の大きさを有する微粒子のみをノズルに搬送することが可能となる。
【特許文献１】特開２００３−１６６０７６号公報
【特許文献２】特開２００１−１５２３６０号公報
【特許文献３】特開２００６−１９８５７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
以上説明した従来技術である、解砕片を粉体と混在させて配置する技術と、エアロゾル発生器内にて粉体をフィルタ上に配置する技術を併用し、フィルタ上に解砕片と粉体を混在させて配置すれば各々の技術の効果を得ることが期待できるが、以下の課題が発生する。
【００１５】
図１１は、微粒子から成る粉体９が漏れない程度の細孔を有するフィルタ１１上に解砕片１０を粉体と混在させて配置し、そのフィルタ１１を介してエアロゾル発生器内へガス３１ｂを注入する構成を示す図である。この状態において、解砕片１０の一部はフィルタ１１と接触している。
【００１６】
解砕片１０はエアロゾル発生器に与える振動又はガス気流によってフィルタ１１に接しながら矢印１０ａ方向に回転する。
【００１７】
すると、解砕片同士の接触による粉体解砕効果、及び解砕片１０とフィルタ１１の接触による粉体解砕効果が生じ、解砕片１０とフィルタ１１の間に介在している凝集体は解砕される。しかし、その一部はフィルタの孔である１１ａの中側へ押し込められてしまう。それが累積化すると凝集し凝集体９ｄのようにフィルタ１１の下面側に押し出され、凝集体９ｅのようにフィルタ１１の下側に落下する。
【００１８】
フィルタ１１の孔は微粒子の粉体が漏れない程度の細孔のため、この落下してしまった凝集体９ｅは、その大きさが小さくても下側からのガス気流３１ｂによって再度フィルタ１１の上面側へ戻ることはなく、フィルタ１１の下面側に残留する。そして、フィルタ１１から落下した凝集体９ｅはガス気流３１ｂの気流範囲外に積層されていく。
【００１９】
上述の粉体がフィルタ下面側へ押し出される現象に関して、発明者は実験を行った。
【００２０】
エアロゾル発生器内に径が３０μｍの孔をもつフィルタを配置し、その上面側に平均粒径０．５μｍのＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）粉体１１ｇと、解砕片として直径５ｍｍのジルコニアボール８０個を混在させ、乾燥空気ガスをフィルタ下面側から８Ｌ／分注入する。
【００２１】
このエアロゾル発生器に振動を加えながら、所定時間エアロゾルを発生させ、ノズル側に搬送するため発生器内から排出する実験を行った。
【００２２】
その実験を計１６回行った結果は、メッシュの下側に０．２０ｇ〜４．５５ｇ、平均２．２０ｇの粉体が押し出され残留した。
【００２３】
つまり、１１ｇ投入した粉体の内の平均約２０％、最大約４１％がフィルタの下側に押し出された結果となった。これらは、解砕されておきながらもエアロゾル発生に寄与することができなかったことになる。
【００２４】
以上で説明したように、微粒子からなる粉体が漏れない程度の細孔を有するフィルタ上に粉体を配置し、そのフィルタを介してエアロゾル発生器内へガスを注入する構成において、解砕片を粉体と混在させて配置すると、解砕片とフィルタの接触による粉体解砕効果によって、相当量の粉体がフィルタ下側面に押し出され、エアロゾル発生に寄与不可能となりエアロゾル発生効率が劣化するという課題が発生する。
【００２５】
〔発明の目的〕
本発明は上述した課題を解決し、エアロゾル発生器内に解砕片を粉体と混在させて配置する技術とエアロゾル発生器内にフィルタを有する技術を併用し、フィルタ上に解砕片と粉体を混在し配置させても、エアロゾルの発生効率が継続的に高い構造物の作製方法及び作製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】
【００２６】
本発明は上記目的を達成するため、解砕片と、解砕片と接触しない第１のフィルタと、第１のフィルタに対してガスが流れる方向の下流側に設置され、解砕片を通過させず、前記第１のフィルタの孔よりも大きな孔で構成される第２のフィルタとを有したエアロゾル発生器内で、微粒子から成る粉体と解砕片を混在させて第２のフィルタに対してガスが流れる方向の下流側に配置し、第１のフィルタを介して粉体へガスを注入してエアロゾルを発生させ、エアロゾルを基板が設置された方へ搬送すべく排出することで上記課題を解決しようとするものである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、エアロゾルの発生効率が継続的に高い構造物の作製方法及び構造物の作製装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２９】
図１にエアロゾルデポジション法による構造物の作製方法及び構造物の作製装置の模式図を示す。
【００３０】
同図に示すように、構造物の作製装置１は膜形成部２とエアロゾル発生部３を有し、エアロゾル発生部３内で、微粒子がガス中に分散されて発生したエアロゾルを膜形成部２に搬送するエアロゾル搬送管４によって１と２を接続した構成が基本となる。
【００３１】
膜形成部２は真空ポンプ２１で真空化される真空チャンバー２０を有し、その真空チャンバー２０内に導かれた搬送管４の先端部に配置されたノズル５が、エアロゾル発生器３からエアロゾル搬送管４によって搬送されたエアロゾル６を基板７ｂに噴射して膜７ａを形成し、この基板７ｂと膜７ａで構成される構造物７を作製する。尚、基板７ｂは通常ステージ８に固定されており、基板７ｂをＸ−Ｙ方向８ａに移動しながらその上に膜を形成する。
【００３２】
また、エアロゾル発生部３はエアロゾル発生器３０と、ガス搬送管３１によってエアロゾル発生器３０内にガスを注入するマスフローコントローラ３２と、エアロゾル発生器３０に機械的振動３３ａを加える振動付加手段３３から構成されると共に、エアロゾル搬送管４の他端部がエアロゾル発生器３０の上部に挿入されている。
【００３３】
エアロゾル発生部３においてエアロゾルが発生する過程は、エアロゾル発生器３０内に微粒子から成る粉体９を収納する。そこへ、２枚のフィルタを介して乾燥空気ガス又は、ヘリウム、窒素などの不活性ガスを噴射し、粉体内に存在する一次微粒子又はその小さな凝集体を含むエアロゾルを発生させる。発生したエアロゾルはエアロゾル発生器からエアロゾル搬送管４へ排出される。
【００３４】
本発明における微粒子には、セラミックや半導体の脆性材料、金属材料、これらの材料の混合物、セラミック微粒子にセラミックや金属や樹脂をコーティングしたものが挙げられる。また微粒子の形状は、略球状の物質や針状物質も含む。
【実施例１】
【００３５】
図２は、本発明の実施例１としての、構造物作製装置におけるエアロゾル発生器３０の模式図である。エアロゾル発生器３０内には、第１のフィルタ１１と第２のフィルタ１２が配置され、微粒子からなる粉体９が複数個の解砕片１０と混在して配置されている。これらの粉体９及び複数個の解砕片１０は第２のフィルタ１２に対してガスが流れる方向の下流側、つまり第２のフィルタ１２上側に配置されており、解砕片１０の一部は第２のフィルタ１２と接する位置関係となっている。
【００３６】
このエアロゾル発生器中に注入されるガスは、ガス搬送管３１からのガス気流３１ａがガス気流３１ｂと方向を変更し、第１のフィルタ１１の下側から第１のフィルタ１１と第２のフィルタ１２を介してエアロゾル発生器中に注入され、粉体９を噴き上げる。
【００３７】
このような構成のもと、エアロゾル発生器３０に機械的振動３３ａを付加し、ガス気流３１ａを注入する。
【００３８】
すると、解砕片１０は解砕片同士の接触による粉体解砕効果、及び解砕片１０と第２のフィルタ１２の接触による粉体解砕効果を発生させ、解砕片１０間の粉体９内に存在する大きな凝集体を粒子径が均一で緻密な膜の形成に寄与可能である一次微粒子又はその小さな凝集体に解砕する。
【００３９】
尚、粉砕解砕効果はエアロゾル発生器内にガス気流が注入されただけでも生じるが、エアロゾル発生器に機械的振動を加えた方が、よりその効果を得ることができる。
【００４０】
ここで、図２のＡ部を拡大したものを図３に示す。
【００４１】
第２のフィルタ１２に対してガスが流れる方向の上流側、つまり第２のフィルタ１２の下側に設置された第１のフィルタ１１は、微粒子からなる粉体が漏れない程度の細孔を有するフィルタである。これは第２のフィルタ１２を介して解砕片１０と接することはない。粉体９は第１のフィルタ１１で支持しているので、図中の第２のフィルタ１２と第１のフィルタ１１間にも粉体９が存在するが、解砕片１０と第２のフィルタ１２との接触にて解砕された粉体状態を分かりやすく図示する為、便宜上、同図ではフィルタ間に配されている粉体を９Ａとして別のパターン状の図としている。
【００４２】
すると、図３に示すように解砕片１０と第２のフィルタ１２の間に介在している凝集体は解砕化される。しかし、その一部は第２のフィルタ１２の孔である１２ａの中側へ押し込められて累積し、凝集体９ｂとなる。これは第２のフィルタ１２の下面側に押し出され、凝集体９ｃのように第２のフィルタ１２の下側に落下する。しかし、本実施の形態では第２のフィルタ１２の下側に第１のフィルタ１１が配されているので、凝集体９ｃはそれで支持され、第１のフィルタ１１の下側へ落下することはない。そして、凝集体９ｃはガス気流３１ｂによって第２のフィルタ１２の孔１２ａを通過して上昇し、再度解砕片による解砕が可能になる。
【００４３】
図２に示すように、このガス気流３１ｂは粉体９を噴き上げて粉体中の一次微粒子又はその小さな凝集体をガス内に分散してエアロゾルを形成する。
【００４４】
形成されたエアロゾルは、矢印４ａで示すようにエアロゾル搬送管４内へ搬送され、エアロゾル発生器３０から排出される。排出されたエアロゾルはノズル５側に搬送され、ノズル５から高速で基板７ｂ上に噴射され、膜７ａを形成する。
【００４５】
この基板７ｂと膜７ａにより、構造物７が作製される。
【００４６】
ここで、構造の詳細について述べる。
【００４７】
第１のフィルタ１１はエアロゾル発生器内に収納した粉体を漏らさない程度の細孔を有するものでなければならない。
【００４８】
一方、第２のフィルタ１２には粉体を支持する役目はなく、第２のフィルタ１２の孔は細孔にする必要がないので、ガス気流を通過しやすくするため大きな孔にしても良いが、以下の点について考慮しなければならない。
【００４９】
図４に示すように、解砕片１０が第１のフィルタ１１と接触してしまうと、第１のフィルタ１１と解砕片１０との間に粉体解砕効果が発生し、フィルタ間に存在する粉体９Ａの一部は第１のフィルタ１１の孔１１ａの中側へ押し込められ累積し、凝集体９ｄとなりフィルタから落ちてしまう。
【００５０】
したがって、第２のフィルタ１２は解砕片１０がフィルタ１１に接しないように支えることが可能な大きさの孔で構成される必要性がある。
【００５１】
また、第２のフィルタ１２は、第１のフィルタ１１上に支持された粉体がガス気流により再度第２のフィルタ１２上へ戻れるように、第１のフィルタ１１の孔よりは大きな孔で構成される必要性がある。
【００５２】
それらの必要性を考慮した上で、解砕片１０と第２のフィルタ１２の接触による粉体解砕効果がより発揮できる最適孔径を選択すると良い。
【００５３】
また、図３で示すように解析片と接する第２のフィルタ１２と接しない第１のフィルタ１１は、密着させず、図４の説明にも記載したように少なくとも解砕片と第１のフィルタが接しない程度の幅、又はそれ以上の幅を有する隙間を設けて配置した方が良い。
【００５４】
図５のフィルタ付近の拡大図に示すように、解砕片と第１のフィルタを接触させない上で、第１のフィルタと第２のフィルタの間に隙間を設けない場合でも、第２のフィルタから漏れた粉体を第１のフィルタで受け止め、ガス気流で再び第２のフィルタ上に戻してエアロゾル化に寄与させることが出来る。
【００５５】
しかし、フィルタを密着させてしまうと、解砕片１０によって第２のフィルタ１２の孔１２ａに押し込められた粉体９が、更なる上側からの押し付けによって孔から押し出される時に、続けて第１のフィルタ１１の孔１１ａに押し込められ、第１のフィルタ１１の下側に押し出されてしまう可能性もある。第２のフィルタ１２と第１のフィルタ１１の間にわずかでも隙間を設ければ、第１のフィルタ１１の孔１１ａに押し込められず、隙間の横方向へ移動する可能性が高くなる。
【００５６】
上記のようなことを考慮した上でフィルタ等を設置する。
【００５７】
以上説明したように、本実施の形態によって、従来技術では第１のフィルタ１１の下側で積層されてエアロゾル発生に寄与できなかったものが、エアロゾル発生に寄与可能となる。したがって、エアロゾル化開始以降もエアロゾルの発生効率が継続的に高くすることができる。
【００５８】
発明者は本実施の形態の効果を確認すべく、同形態を備えたエアロゾル発生器を用いて実験を行った。前述した〔背景技術〕での従来技術の説明と同様に、エアロゾル発生器内にフィルタとして径が１ｍｍの孔のメッシュを持つ第２のフィルタを配置し、その上面側に平均粒径０．５μｍのＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）粉体１１ｇと解砕片としての直径５ｍｍのジルコニアボール８０個を混在させた。そこへ径が３０μｍの第１のフィルタを通して乾燥空気ガスをメッシュ下面側から８Ｌ／分注入する。
【００５９】
この時、エアロゾル発生器に機械的振動を加えながら、所定時間エアロゾルを発生させ、発生したエアロゾルを基板に向けて噴射するノズル側に搬送すべく排出する実験を行った。その実験を計１６回行った結果は、第２のフィルタの下側に０．００９ｇ〜０．０３４ｇ、平均０．０３ｇの粉体しか残留せず、従来技術の実験結果と比較すると、その残留量は１／１００に減少するといった大きな効果を確認した。
【実施例２】
【００６０】
図６は本発明の実施例２を示す。本実施の形態のエアロゾル発生器３０は、ガス搬送管１６の構成が実施例１と異なる。エアロゾル発生器内３０において、エアロゾル搬送方向を上側とした時、ガス搬送管１６はエアロゾル発生器３０の上側面から、第２のフィルタ１２と第１のフィルタ１１を突き抜けて第１のフィルタ１１の下側まで導かれている。そして、更にエアロゾル発生器３０の底面と水平方向になるように導かれ、最終的に底面に沿ってガス気流３１ｃを注入する構成である。この構成では、ガス気流３１ｃはエアロゾル発生器内で渦巻状のエアロゾル気流を発生することができ、一次微粒子又はその小さな凝集体が効率よく巻き上がるため、エアロゾル発生効率がより高くなる。
【実施例３】
【００６１】
図７は本発明の実施例３を示す。この形態のエアロゾル発生器３０は、第１実施例の構造に加えて、第２のフィルタに対してガスが流れる方向の下流方向、つまり第２のフィルタの上側に第３のフィルタ１３、第４のフィルタ１４を有する。
【００６２】
第３のフィルタ１３は、所定の大きさを有する微粒子のみを通過させる孔で構成される。
【００６３】
この所定の大きさを有する微粒子とは、微粒子がセラミックから成る場合、平均粒径が０．０５〜１μｍの一次微粒子又はそれが少数集合した小さな凝集体のことで、均一で緻密な膜を形成するのに適した粒子径を有するものである。
微粒子がセラミック以外から成る場合においても、その物質で膜を形成する際、粒子径（針状物の場合は長手方向の長さ）が均一な緻密な膜を形成するのに適した粒子径を有するものを、所定の大きさを有する微粒子と呼ぶ。
【００６４】
一方、第４のフィルタ１４は、第３のフィルタ１３に対してガスが流れる方向の上流側に第３のフィルタとの間に隙間を設けて設置され、所定の大きさを有する微粒子は通過可能であり、解砕片は通過不可能な大きさの孔で構成される。
【００６５】
これらのフィルタは、大きな凝集体がエアロゾル発生器から排出されノズルの目詰まりを引き起こすことを防ぎ、粒子径が均一で緻密な膜を形成するのに適した大きさである所定の大きさを有する微粒子のみをエアロゾル発生器から排出させる。
【００６６】
解砕片は、ガス気流によって第４のフィルタの方向へ巻き上げられる重量を持つ解砕片１５と、巻き上げられない重量を持つ解砕片１０の２種類の解砕片を混入させる。
【００６７】
この時も第１実施例と同様、第２のフィルタ１２の孔は、解砕片１０、１５が第１のフィルタ１１と接触しないように支えることが可能であると同時に、第１のフィルタの孔よりも大きくかつ解砕片１０、１５との解砕効果がより発揮できる大きさにする必要がある。
【００６８】
エアロゾル発生器中に注入されるガスは、ガス搬送管３１からのガス気流３１ａがガス気流３１ｂと方向を変更し、第１のフィルタ１１の下側から第１のフィルタ１１と第２のフィルタ１２を通過し、エアロゾル発生器中に注入され粉体９を噴き上げてガス内に分散し、実施例１において示したようにエアロゾルを形成する。
【００６９】
このようにして形成されたエアロゾル中の微粒子は、ガス気流に乗り、第３及び第４のフィルタ方向へ送られる。同時に、軽い方の解砕片１５もガス気流によって第３及び第４のフィルタ方向へ巻き上げられる。
【００７０】
詳細を図８に示す。
【００７１】
ガス気流３１ａによって第４のフィルタ１４側へ運ばれた微粒子の中には第２のフィルタ上で解砕され一次微粒子又はその小さな凝集体となったものの他にも解砕されていない凝集体や解砕されても所定の大きさまで解砕されなかった様々な大きさの凝集体が存在する。
【００７２】
第２フィルタ１２上で解砕され、一次微粒子又はその小さな凝集体となったものも含めて所定の大きさを有する微粒子９ａはそのまま第４のフィルタ１４を通過する。
【００７３】
第４のフィルタ１４の孔よりも大きな凝集体９ｆはフィルタの通過を遮断され、第４のフィルタ１４下面に付着する。
【００７４】
ここで、例えば第４のフィルタ１４の孔と第３のフィルタ１３の孔が同じ大きさである場合を考える。
【００７５】
第４のフィルタ１４を通過した所定の大きさを有する微粒子９ａは、そのまま第３のフィルタ１３も通過する。若しくは、静電気により、第４のフィルタ１４上面に付着する。これが積層化し、所定の大きさ以上の凝集体９ｈとなる場合もある。
【００７６】
そこへ解砕片がガス気流により吹き上がり、第３のフィルタ１３に衝突すると、その振動で、第４のフィルタ１４下面及び上面に付着していた凝集体は剥離する。
【００７７】
第４のフィルタ１４下面から剥離した凝集体９ｆはそのまま落下し、再び解砕可能となる。
【００７８】
また、第４のフィルタ１４上面に積層化し、所定の大きさ以上の凝集体となり付着していた９ｈは剥離すると第３のフィルタ１３で遮断され凝集体９ｇの様に下面に付着する。
【００７９】
第３のフィルタ上面にも第３フィルタを通過した後の所定の大きさを有する微粒子９ａが静電気により付着する。これが積層化し、所定の大きさ以上の凝集体９ｉとなる場合もある。
【００８０】
本実施例では解砕片１０は第４のフィルタ１４のみに衝突し、この衝突の影響は、第４のフィルタ１４のみに与えられ、第３のフィルタ１３には与えられない構成となっている。
【００８１】
したがって第３のフィルタ１３の上面に付着した大きな凝集体９ｉが剥離してエアロゾル発生器３０から排出されることはない。
【００８２】
また、第３のフィルタ１３の下面側に付着している凝集体９ｇは上流側からのガス気流３１ａによって噴き上げられた所定の大きさを有する微粒子９ａ又は第４のフィルタ１４の上面から剥離した凝集体９ｈの衝突によって、第１のフィルタ１１から部分的に剥離する。
【００８３】
両フィルタ間に存在する凝集体９ｇ及び９ｈのうち、剥離後の大きさが所定の大きさになったものは第３のフィルタ１３の孔を通過して発生器より排出される。又は第３のフィルタの孔と同じ大きさの孔を有する第４のフィルタを通過して落下する。
【００８４】
両フィルタ間に存在する凝集体９ｇ及び９ｈのうち、剥離後の大きさが両フィルタの孔より大きいものは、フィルタ間で浮遊した状態となる。その間、両フィルタへの接触によってより所定の大きさの微粒子に変化する場合があり、第３のフィルタ１３の孔を通過して発生器より排出される。又は第４のフィルタ１４の孔を通過して落下する。
【００８５】
尚、図３で示すように、第３のフィルタ１３と第４のフィルタ１４は密着させず、第４のフィルタ１４が解砕片１０と衝突した時の衝撃を第３のフィルタ１３に与えない程度の幅を有した隙間を設けて設置する。
【００８６】
これらのフィルタ密着させた場合、第４のフィルタ１４がガス気流３１ａにより巻き上げられた解砕片１０と衝突すると、その影響をそのまま第３のフィルタ１３へ与えてしまい、第３のフィルタ１３の上面側に付着している大きな凝集体９ｉを剥離させてしまう。
【００８７】
また、解砕片が通過しない範囲で第４のフィルタの孔を第３のフィルタの孔よりも大きくすると、フィルタから剥離しフィルタ間で浮遊した状態となる凝集体が、第２のフィルタを通過して落下し再度解砕されやすくなる。
【００８８】
以上説明したように本実施例３の構成によって、エアロゾル発生効率を継続的に高くするだけでなく、大きな凝集体を排出する可能性が低くなるため、ノズルの目詰まりを防ぐことができる。さらに、粒子径が均一なものを排出するため、均一な膜を形成する効率が高くなる。
【実施例４】
【００８９】
図９は本発明の実施例４を示す。この形態のエアロゾル発生器３０は、実施例３の構造に対して、ガス気流を注入するガス搬送管の形態のみ変更したものである。
【００９０】
具体的には、第４のフィルタ１４に対してガスが流れる方向の上流、つまり下面にガス搬送管１７の注入口、第１のフィルタ１１の下面にガス搬送管１８の注入口を備えている。
【００９１】
エアロゾル発生器３０の内部側面に沿ってガス搬送管１７とガス搬送管１８が水平に導かれ、更にエアロゾル発生器３０の底面に対して水平にガス気流を注入する際、互いに反対方向にガスを導くと、ガス搬送管１８によって第１のフィルタ１１の下面から注入されたガス気流で発生する渦巻状のエアロゾル気流に対してガス搬送管１７からの反対方向のガス気流をぶつけることになる。
【００９２】
この結果、エアロゾル発生器３０の中心軸部近傍に一次微粒子又はその小さな凝集体を含むエアロゾルが集まり、それらを有効的にエアロゾル発生器３０から排出し、基板上へ噴射することができる。
【実施例５】
【００９３】
図１０は本発明の実施例５を示す。この構成は、実施例３と同様の効果を更に得ることができる。この形態のエアロゾル発生器３０は、第１のフィルタ１１に対してガスが流れる方向の上流、つまり下面からガス搬送管３１にてガス気流３１ｂが注入されて粉体のエアロゾル化を行う。
【００９４】
これと同時に、第２のフィルタ１２と第４のフィルタ１４間に導かれたガス搬送管１９とガス搬送管２０からの互いの反対方向へのガス注入によって、エアロゾル発生器３０の中心軸部近傍に一次微粒子又はその小さな凝集体を含むエアロゾルが集まり、それらを有効的にエアロゾル発生器３０から排出し、基板上へ噴射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】エアロゾルデポジション法による構造物の作製装置の模式図
【図２】実施例１のエアロゾル発生器を説明する図
【図３】実施例１の効果を説明する図
【図４】実施例２の詳細を説明する図
【図５】実施例２の詳細を説明する図
【図６】実施例２のエアロゾル発生器を説明する図
【図７】実施例３のエアロゾル発生器を説明する図
【図８】実施例３の詳細を説明する図
【図９】実施例４のエアロゾル発生器を説明する図
【図１０】実施例５のエアロゾル発生器を説明する図
【図１１】従来技術の問題点を説明する図
【符号の説明】
【００９６】
１  構造物の作製装置
２  膜形成部
３  エアロゾル発生部
４  エアロゾル搬送管
５  ノズル
６  搬送されたエアロゾル
７  構造物
７ａ  膜
７ｂ  基板
８  ステージ
９  微粒子の粉体
９ａ  所定の大きさを有する微粒子
９ｂ〜９ｉ  凝集体
１０、１５  解砕片
１１、第１のフィルタ
１２、第２のフィルタ
１３、第３のフィルタ
１４、第４のフィルタ
１６〜２０、３１  ガス搬送管
２０  真空チャンバー
２１  真空ポンプ
３０  エアロゾル発生器
３１ａ〜３１ｃ  ガス気流
３２  マスフローコントローラ
３３  振動付加手段
【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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【図１０】
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【図１１】
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