(57)【要約】  微粒子（ＮＰ）を含むミスト（ＭＴ）を発生するミスト発生装置（ＭＧ１）は、微粒子（ＮＰ）を含む分散液（ＤＩＬ）を保持する容器（３０ａ）と、第１の周波数の振動を容器（３０ａ）内の分散液（ＤＩＬ）に与えることで、微粒子（ＮＰ）の分散液（ＤＩＬ）中での凝集を抑える第１振動部（３２ａ）と、第１の周波数よりも高く、分散液（ＤＩＬ）の表面から微粒子（ＮＰ）を含むミスト（ＭＴ）を発生させるための第２の周波数の振動を容器（３０ａ）内の分散液（ＤＩＬ）に与える第２振動部（３４ａ）と、を備える。
2017154937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粒子を含むミストを発生するミスト発生装置であって、
前記微粒子を含むミスト生成用の溶液を保持する第１容器と、
第１の周波数の振動を前記第１容器内の前記溶液に与えることで、前記微粒子の前記溶液中での凝集を抑える第１振動部と、
前記第１の周波数よりも高く、前記溶液の表面から前記微粒子を含むミストを発生させるための第２の周波数の振動を前記第１容器内の前記溶液に与える第２振動部と、
を備える、ミスト発生装置。
【請求項２】
請求項１に記載のミスト発生装置であって、
前記溶液は、凝集を抑えるための界面活性剤を含まない液体である、ミスト発生装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のミスト発生装置であって、
前記第１容器内に発生したミストが液化した第２の溶液を保持する第２容器と、
前記第２容器内の前記第２の溶液に前記第１の周波数を与える第３振動部と、
をさらに備え、
前記第１容器内に発生したミストは、キャリアガスによって前記第２容器に搬送される、ミスト発生装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載のミスト発生装置であって、
前記第１容器内に発生したミストが液化した第２の溶液を保持する第３容器と、
前記第３容器内の前記第２の溶液に前記第２の周波数を与える第４振動部と、
をさらに備え、
前記第１容器内に発生したミストを、第１のキャリアガスによって前記第３容器に搬送する、ミスト発生装置。
【請求項５】
請求項４に記載のミスト発生装置であって、
前記第３容器の内部空間を、前記第１容器から搬送されてきたミストが存在する第１空間と、前記第４振動部による振動によって前記第２の溶液の表面から発生するミストが存在する第２空間とに区切るセパレータを有し、
前記第２空間内に発生したミストを、第２のキャリアガスによってミスト処理部に搬送する、ミスト発生装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のミスト発生装置であって、
前記溶液は、凝集した前記微粒子を粉砕するための粉砕用粒子を含み、
前記粉砕用粒子の粒径は、発生するミストの径よりも大きいものを含むように設定される、ミスト発生装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のミスト発生装置であって、
前記第１の周波数は、１ＭＨｚより低い周波数であり、
前記第２の周波数は、１ＭＨｚ以上の周波数である、ミスト発生装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のミスト発生装置であって、
前記微粒子は、金属ナノ粒子、有機ナノ粒子、および、無機ナノ粒子のうち、少なくとも１つを含む、ミスト発生装置。
【請求項９】
微粒子を含むミストを用いて基板上に薄膜を形成する成膜装置であって、
前記微粒子を含む分散液を保持する容器と、
第１の周波数の振動を前記容器内の前記分散液に与えることで、前記微粒子が前記分散液中で凝集するサイズを前記ミストのサイズ以下に抑えた分散状態にする第１振動部と、
前記第１の周波数よりも高い第２の周波数の振動を前記分散液に与えることで、前記分散液の表面から前記微粒子を含むミストを発生させる第２振動部と、
を備える、成膜装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の成膜装置であって、
前記分散液は、凝集を抑えるための界面活性剤の含有量が実質的に零の液体である、成膜装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の成膜装置であって、
前記分散液は純水であり、前記微粒子は金属ナノ粒子、有機ナノ粒子、および、無機ナノ粒子のうちの少なくとも１つを含む、成膜装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の成膜装置であって、
前記分散液の表面から発生する前記ミストを前記基板の表面まで運ぶための不活性なキャリアガスの流れを生成する気体供給部を、さらに備える、成膜装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の成膜装置であって、
前記不活性なキャリアガスは、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガスのうちの少なくとも１つを含む、成膜装置。
【請求項１４】
微粒子を含む分散液からミストを発生するミスト発生方法であって、
第１の周波数の振動を前記分散液に与えることで、前記微粒子の前記分散液中での凝集を抑えることと、
前記第１の周波数よりも高く、前記分散液の表面から前記微粒子を含むミストを発生させるための第２の周波数の振動を前記分散液に与えることと、
を含む、ミスト発生方法。
【請求項１５】
微粒子を含む分散液から発生するミストを用いて基板上に薄膜を形成する成膜方法であって、
第１の周波数の振動を前記分散液に与えることで、前記微粒子の前記分散液中での凝集を抑えることと、
前記第１の周波数よりも高い第２の周波数の振動を前記分散液に与えることで、前記分散液の表面から前記微粒子を含むミストを発生させることと、
を含む、成膜方法。
【請求項１６】
基板に所定の処理を施すことで電子デバイスを製造するデバイス製造方法であって、
第１の周波数の振動を微粒子を含む分散液に与えて前記微粒子の前記分散液中での凝集を抑えることと、
前記第１の周波数よりも高い第２の周波数の振動を前記分散液に与えて、前記分散液の表面から前記微粒子を含むミストを発生させることと、
前記基板を前記ミストに曝して、前記基板の表面に前記微粒子による薄膜を形成することと、
前記基板の表面に形成された前記薄膜をパターニングして、前記電子デバイスのための所定のパターンを形成することと、
を含む、デバイス製造方法。
【請求項１７】
基板に所定の処理を施すことで電子デバイスを製造するデバイス製造方法であって、
第１の周波数の振動を微粒子を含む分散液に与えて前記微粒子の前記分散液中での凝集を抑えることと、
前記第１の周波数よりも高い第２の周波数の振動を前記分散液に与えて、前記分散液の表面から前記微粒子を含むミストを発生させることと、
前記基板を前記ミストに曝し、前記基板の表面のうち前記電子デバイスを構成する回路の少なくとも一部のパターンに対応した部分に、前記微粒子による薄膜を選択的に形成することと、
を含む、デバイス製造方法。
【請求項１８】
請求項１６または１７に記載のデバイス製造方法であって、
前記分散液は前記微粒子の凝集を抑える界面活性剤の含有量が略零の液体であり、
前記第１の周波数は１ＭＨｚ以下、好ましくは２００ＫＨｚ以下に設定され、
前記第２の周波数は前記分散液の液面にキャピラリ波を発生させる１ＭＨｚ以上に設定される、デバイス製造方法。
【請求項１９】
微粒子を含むミストを発生するミスト発生装置であって、
前記微粒子を含む分散液を保持する第１容器と、
第１の周波数の振動を前記第１容器内の前記分散液に与える第１振動部と、
前記第１の周波数と異なる第２の周波数の振動を前記第１容器内の前記分散液に与える第２振動部と、
を備え、
前記第１振動部と前記第２振動部の少なくとも一方の振動によって、前記分散液の液面から前記ミストを発生させる、ミスト発生装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載のミスト発生装置であって、
前記第１振動部と前記第２振動部を駆動する駆動制御回路部を含み、
前記第１の周波数をＳＦ１、前記第２の周波数をＳＦ２としたとき、
前記駆動制御回路部は、前記周波数ＳＦ１と前記周波数ＳＦ２の比が１０倍以上になるように各周波数を設定する第１モードと、前記周波数ＳＦ１と前記周波数ＳＦ２の差が前記周波数ＳＦ１または前記周波数ＳＦ２の１／１０以下となるように各周波数を設定する第２モードとのいずれか一方で、前記第１振動部と前記第２振動部を駆動する、ミスト発生装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載のミスト発生装置であって、
前記第１モードの際に、前記周波数ＳＦ１は、前記微粒子が前記分散液中で凝集するサイズを前記ミストのサイズ以下に抑えた分散状態にする１００ＫＨｚ以下の周波数に設定され、前記周波数ＳＦ２は、前記分散液の液面から前記微粒子を含む前記ミストを発生する１ＭＨｚ以上の周波数に設定される、ミスト発生装置。
【請求項２２】
請求項２０に記載のミスト発生装置であって、
前記第２モードの際に、前記周波数ＳＦ１と前記周波数ＳＦ２は、前記分散液の液面から前記微粒子を含む前記ミストを発生する１ＭＨｚ以上の異なる周波数に設定されるとともに、前記周波数ＳＦ１と前記周波数ＳＦ２とが、前記微粒子を前記分散液中で分散状態にする１００ＫＨｚ以下の周波数差を有するように設定される、ミスト発生装置。
【請求項２３】
微粒子を含むミストを発生するミスト発生装置であって、
前記微粒子を含む溶液を保持する第１容器と、
第１の周波数の振動を前記第１容器内の前記溶液に与えることで、前記微粒子の前記溶液中での凝集を抑える第１振動部と、
前記溶液の液面から前記微粒子を含むミストを発生させるために、前記第１の周波数よりも高い第２の周波数の振動を前記第１容器の外部から与える第２振動部と、を備え、
前記溶液の液面と平行な面内において、前記第１振動部と前記第２振動部とを所定間隔で離して配置する、ミスト発生装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載のミスト発生装置であって、
前記第１容器の少なくとも底部を浸けるように液体を溜めると共に、前記第２振動部を前記液体中に設置する第２容器を備え、
前記第２振動部による前記第２の周波数の振動を、前記第２容器内の前記液体と前記第１容器とを介して前記溶液に伝搬させる、ミスト発生装置。
【請求項２５】
請求項２４に記載のミスト発生装置であって、
前記第２振動部による振動によって前記溶液の液面から前記ミストが効率的に発生する前記第１容器内の前記溶液の深さと同程度に前記所定間隔を設定する、ミスト発生装置。
【請求項２６】
微粒子を含むミストを発生させるミスト発生方法であって、
界面活性剤となる化学成分を含まない液体に前記微粒子を所定の濃度で混ぜた溶液を第１容器に貯留し、前記溶液に第１の振動波を与える、又は前記溶液を加熱することによって、前記溶液の液面から前記微粒子を含むミストを発生させる段階と、
前記微粒子が前記溶液中で前記ミストのサイズ以上に凝集することを抑えるような第２の振動波を前記溶液に与える段階と、
を含む、ミスト発生方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載のミスト発生方法であって、
前記ミストを発生させる段階と、前記第２の振動波を前記溶液に与える段階とを並行して実施する、ミスト発生方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載のミスト発生方法であって、
前記第１の振動波によって前記ミストを発生する際は、第２容器内に溜められた液体に前記第１容器の少なくとも底部を浸すように設置した状態で、前記第２容器内の前記液体と前記第１容器とを介して前記第１の振動波を前記第１容器内の前記溶液に伝える、ミスト発生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粒子を含むミストを発生するミスト発生装置およびそのミスト発生方法と、発生したミストを用いて基板上に薄膜を形成する成膜装置およびその成膜方法と、形成された薄膜を用いて電子デバイスを製造するデバイス製造方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス、表示デバイス、配線基板、および、センサー素子などの製造の際には、金属基板またはプラスチック基板などの母材の表面に、成膜装置を使って様々な種類の物質による薄膜を形成している。成膜装置による成膜方法としては、真空中の高温度の環境下で母材に薄膜を形成する方式や、成膜すべき物質（微粒子）を含む溶液を母材の表面に塗布して乾燥させる方式など、様々な方式のものが知られている。近年においては、製造コストの低減、生産性の向上から、真空方式を使わない成膜法が注目を浴びている。【０００３】
その一例として、特開２０１１−２１０４２２号公報には、金属物質を含む溶液または分散液を霧状にして基板に吹き付けて、母材となる基板の表面に透明導電膜を形成する成膜法が開示されている。この特開２０１１−２１０４２２号公報では、基板を所定の温度に設定した状態で、亜鉛化合物（塩化亜鉛粉末）と錫化合物（塩化錫粉末）とを所定の濃度で含む脱水エタノールや塩酸などによる溶液をミスト化し、そのミストを基板の表面に吹き付けることで透明導電性非晶質膜を形成している。この脱水エタノールや塩酸は、塩化亜鉛粉末および塩化錫粉末が溶液中で凝集することを抑える界面活性剤として機能する。【０００４】
しかしながら、溶液に界面活性剤を添加すると、形成された薄膜内および薄膜上に界面活性剤が残り、この残った界面活性剤が、不純物として電気的または光学的或いは化学的に薄膜の特性を劣化させる虞がある。したがって、アニール処理などの加熱処理を薄膜に施すことで残存する界面活性剤を取り除く必要があるため、成膜のための工程、工数が多くなる他、耐熱性のある金属物質や基板材料しか使用することができないという制約が生じる。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の第１の態様は、微粒子を含むミストを発生するミスト発生装置であって、前記微粒子を含むミスト生成用の溶液を保持する第１容器と、第１の周波数の振動を前記第１容器内の前記溶液に与えることで、前記微粒子の前記溶液中での凝集を抑える第１振動部と、前記第１の周波数よりも高く、前記溶液の表面から前記微粒子を含むミストを発生させるための第２の周波数の振動を前記第１容器内の前記溶液に与える第２振動部と、を備える。
【０００６】
本発明の第２の態様は、微粒子を含むミストを用いて基板上に薄膜を形成する成膜装置であって、前記微粒子を含む分散液を保持する容器と、第１の周波数の振動を前記容器内の前記分散液に与えることで、前記微粒子が前記分散液中で凝集するサイズを前記ミストのサイズ以下に抑えた分散状態にする第１振動部と、前記第１の周波数よりも高い第２の周波数の振動を前記分散液に与えることで、前記分散液の表面から前記微粒子を含むミストを発生させる第２振動部と、を備える。
【０００７】
本発明の第３の態様は、微粒子を含む分散液からミストを発生するミスト発生方法であって、第１の周波数の振動を前記分散液に与えることで、前記微粒子の前記分散液中での凝集を抑えることと、前記第１の周波数よりも高く、前記分散液の表面から前記微粒子を含むミストを発生させるための第２の周波数の振動を前記分散液に与えることと、を含む。
【０００８】
本発明の第４の態様は、微粒子を含む分散液から発生するミストを用いて基板上に薄膜を形成する成膜方法であって、第１の周波数の振動を前記分散液に与えることで、前記微粒子の前記分散液中での凝集を抑えることと、前記第１の周波数よりも高い第２の周波数の振動を前記分散液に与えることで、前記分散液の表面から前記微粒子を含むミストを発生させることと、を含む。
【０００９】
本発明の第５の態様は、基板に所定の処理を施すことで電子デバイスを製造するデバイス製造方法であって、第１の周波数の振動を微粒子を含む分散液に与えて前記微粒子の前記分散液中での凝集を抑えることと、前記第１の周波数よりも高い第２の周波数の振動を前記分散液に与えて、前記分散液の表面から前記微粒子を含むミストを発生させることと、前記基板を前記ミストに曝して、前記基板の表面に前記微粒子による薄膜を形成することと、記基板の表面に形成された前記薄膜をパターニングして、前記電子デバイスを構成する回路の少なくとも一部のパターンを形成することと、を含む。
【００１０】
本発明の第６の態様は、基板に所定の処理を施すことで電子デバイスを製造するデバイス製造方法であって、第１の周波数の振動を微粒子を含む分散液に与えて前記微粒子の前記分散液中での凝集を抑えることと、前記第１の周波数よりも高い第２の周波数の振動を前記分散液に与えて、前記分散液の表面から前記微粒子を含むミストを発生させることと、前記基板を前記ミストに曝し、前記基板の表面のうち前記電子デバイスのための所定のパターンに対応した部分に、前記微粒子による薄膜を選択的に形成することと、を含む。
【００１１】
本発明の第７の態様は、微粒子を含むミストを発生するミスト発生装置であって、前記微粒子を含む分散液を保持する第１容器と、第１の周波数の振動を前記第１容器内の前記分散液に与える第１振動部と、前記第１の周波数と異なる第２の周波数の振動を前記第１容器内の前記分散液に与える第２振動部と、を備え、前記第１振動部と前記第２振動部の少なくとも一方の振動によって、前記分散液の液面から前記ミストを発生させる。
【００１２】
本発明の第８の態様は、微粒子を含むミストを発生するミスト発生装置であって、前記微粒子を含む溶液を保持する第１容器と、第１の周波数の振動を前記第１容器内の前記溶液に与えることで、前記微粒子の前記溶液中での凝集を抑える第１振動部と、前記溶液の液面から前記微粒子を含むミストを発生させるために、前記第１の周波数よりも高い第２の周波数の振動を前記第１容器の外部から与える第２振動部と、を備え、前記溶液の液面と平行な面内において、前記第１振動部と前記第２振動部とを所定間隔で離して配置する。
【００１３】
本発明の第９の態様は、微粒子を含むミストを発生させるミスト発生方法であって、界面活性剤となる化学成分を含まない液体に前記微粒子を所定の濃度で混ぜた溶液を第１容器に貯留し、前記溶液に第１の振動波を与える、又は前記溶液を加熱することによって、前記溶液の液面から前記微粒子を含むミストを発生させる段階と、前記微粒子が前記溶液中で前記ミストのサイズ以上に凝集することを抑えるような第２の振動波を前記溶液に与える段階と、を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施の形態における基板に対して所定の処理を施して電子デバイスを製造するデバイス製造システムの概略構成を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す成膜処理を行う処理装置の構成を示す図である。
【図３】図２に示すミスト発生装置の構成を示す図である。
【図４】図１に示す塗布処理を行う処理装置の構成を示す図である。
【図５】図１に示す露光処理を行う処理装置の構成を示す図である。
【図６】図５に示す回転ドラムを＋Ｚ方向側からみた図である。
【図７】図１に示す湿式処理を行う処理装置の構成を示す図である。
【図８】第２の実施の形態におけるミスト発生装置の簡略的な構成を示す図である。
【図９】第３の実施の形態におけるミスト発生装置の簡略的な構成を示す図である。
【図１０】変形例２におけるデバイス製造システムの概略的な構成を示す概略構成図である。
【図１１】変形例５によるミスト発生装置の簡略的な構成を示す図である。
【図１２】変形例６によるミスト発生装置の簡略的な構成を示す図である。
【図１３】変形例７によるミスト発生装置の駆動制御回路部の構成を示す図である。
【図１４】第４の実施の形態におけるミスト発生装置の簡略的な構成を示す図である。
【図１５】図１４のミスト発生装置における分散液の深さと霧化効率の変化との関係を実験により求めたグラフである。
【図１６】図１４のミスト発生装置における２つの振動部の間隔と霧化効率の変化との関係を実験により求めたグラフである。
【図１７】第４の実施の形態の変形例によるミスト発生装置の簡略的な構成を示す図である。
【図１８】図１４のミスト発生装置で発生したミストを使って基板にナノ粒子を堆積させるミスト成膜部の概略的な構成を示す図である。
【図１９】図１４のミスト発生装置でＺｒＯ2ナノ粒子を水に分散させたときの粒度分布の測定結果を示すグラフである。
【図２０】図２０Ａ、図２０Ｂは、図１４のミスト発生装置と図１８のミスト成膜部とを用いて、サンプル基板上に形成されたＺｒＯ2ナノ粒子の膜のヘイズ率の測定結果を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の態様に係るミスト発生方法およびそれを実施するミスト発生装置、ミスト発生方法を用いて薄膜を形成する成膜方法およびそれを実施する成膜装置、並びに、ミスト発生方法を用いて電子デバイスを製造するデバイス製造方法について、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。なお、本発明の態様は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、多様な変更または改良を加えたものも含まれる。つまり、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれ、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換または変更を行うことができる。
【００１６】
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態のデバイス製造システム（基板処理システム）１０の概略的な構成を示す概略構成図である。なお、以下の説明においては、特に断わりのない限り、重力方向をＺ方向とするＸ・Ｙ・Ｚの直交座標系を設定し、図に示す矢印にしたがって、Ｘ方向、Ｙ方向、および、Ｚ方向を説明する。
【００１７】
デバイス製造システム１０は、可撓性のフィルム状のシート基板ＦＳに所定の処理を施して、電子デバイスを製造する製造システムである。デバイス製造システム１０は、例えば、電子デバイスとしてのフレキシブル・ディスプレイ（フィルム状のディスプレイ）、フィルム状のタッチパネル、液晶表示パネル用のフィルム状のカラーフィルター、フレキシブル配線、または、フレキシブル・センサなどを製造する製造ラインが構築された製造システムである。以下、電子デバイスとしてフレキシブル・ディスプレイを前提として説明する。フレキシブル・ディスプレイとしては、例えば、有機ＥＬディスプレイ、液晶ディスプレイなどがある。
【００１８】
デバイス製造システム１０は、シート基板（以下、基板という）ＦＳをロール状に巻いた供給ロールＦＲ１から基板ＦＳが送出され、送出された基板ＦＳに対して各処理を連続的に施した後、各種処理後の基板ＦＳを回収ロールＦＲ２で巻き取る、いわゆる、ロール・ツー・ロール（Ｒｏｌｌ  Ｔｏ  Ｒｏｌｌ）方式の構造を有する。基板ＦＳは、基板ＦＳの移動方向（搬送方向）が長手方向（長尺）となり、幅方向が短手方向（短尺）となる帯状の形状を有する。本第１の実施の形態では、シート状の基板ＦＳが、少なくとも処理装置ＰＲ１〜ＰＲ６における各々の処理を経て、回収ロールＦＲ２に巻き取られるまでの例を示している。
【００１９】
なお、本第１の実施の形態では、Ｘ方向は、デバイス製造システム１０の設置面に対して平行な水平面内において、基板ＦＳが供給ロールＦＲ１から回収ロールＦＲ２に向かう方向（基板ＦＳの搬送方向）である。Ｙ方向は、前記水平面内においてＸ方向と直交する方向であり、基板ＦＳの幅方向（短尺方向）である。Ｚ方向は、Ｘ方向とＹ方向とに直交する方向（上方向）であり、重力が働く方向と平行である。
【００２０】
基板ＦＳの材料としては、例えば、樹脂フィルム、または、ステンレス鋼などの金属または合金からなる箔（フォイル）などが用いられる。樹脂フィルムの材質としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、エチレンビニル共重合体樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリアリレート樹脂、セルロース樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、および、酢酸ビニル樹脂のうち、少なくとも１つ以上を含んだものを用いてもよい。また、基板ＦＳの厚みや剛性（ヤング率）は、基板ＦＳに座屈による折れ目や非可逆的なシワが生じないような範囲であればよい。基板ＦＳの母材として、厚みが２５μｍ〜２００μｍ程度のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）などのフィルムは、シート基板の典型である。
【００２１】
基板ＦＳは、デバイス製造システム１０の各処理装置ＰＲ１〜ＰＲ６の各々で施される処理において熱を受ける場合があるため、熱膨張係数が顕著に大きくない材質の基板を選定することが好ましい。例えば、無機フィラーを樹脂フィルムに混合することによって熱膨張係数を抑えることができる。無機フィラーは、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミナ、または酸化ケイ素などでもよい。また、基板ＦＳは、フロート法などで製造された厚さ１００μｍ以下の極薄ガラスの単層体であってもよいし、この極薄ガラスに上記の樹脂フィルム、または、箔などを貼り合わせた積層体であってもよい。例えば、極薄ガラスの一方の表面に真空蒸着やメッキ（電解または無電解）によって一定厚み（数μｍ）の銅箔層を一様に形成し、その銅箔層を加工して電子回路の配線や電極などを形成するようにしてもよい。
【００２２】
ところで、基板ＦＳの可撓性（flexibility）とは、基板ＦＳに自重程度の力を加えてもせん断したり破断したりすることはなく、その基板ＦＳを撓めることが可能な性質をいう。また、自重程度の力によって屈曲する性質も可撓性に含まれる。また、基板ＦＳの材質、大きさ、厚さ、基板ＦＳ上に成膜される層構造、温度、または、湿度などの環境に応じて、可撓性の程度は変わる。いずれにしろ、本第１の実施の形態によるデバイス製造システム１０内の搬送路に設けられる各種の搬送用ローラ、回転ドラムなどの搬送方向転換用の部材に基板ＦＳを正しく巻き付けた場合に、座屈して折り目がついたり、破損（破れや割れが発生）したりせずに、基板ＦＳを滑らかに搬送できれば、可撓性の範囲といえる。
【００２３】
処理装置ＰＲ１は、供給ロールＦＲ１から搬送されてきた基板ＦＳを処理装置ＰＲ２に向けて、長尺方向に沿った搬送方向（＋Ｘ方向）に所定の速度で搬送しつつ、基板ＦＳに対して下地処理を施す処理装置である。この下地処理としては、例えば、超音波洗浄処理やＵＶオゾン洗浄処理などが挙げられる。特に、ＵＶオゾン洗浄処理を行うことによって、基板ＦＳの表面に付着している有機物汚染が除去されるとともに、基板ＦＳの表面が親液性に改質される。したがって、後述する処理装置ＰＲ２によって形成される薄膜の基板ＦＳに対する密着性が向上する。なお、下地処理として、プラズマ表面処理を行ってもよい。プラズマ表面処理でも同様に、基板ＦＳの表面に付着している有機物汚染を除去し、基板ＦＳの表面を親液性に改質させることができる。
【００２４】
処理装置ＰＲ２は、処理装置ＰＲ１から搬送されてきた基板ＦＳを処理装置ＰＲ３に向けて、長尺方向に沿った搬送方向（＋Ｘ方向）に所定の速度で搬送しつつ、基板ＦＳに対して成膜処理を施す処理装置である。処理装置ＰＲ２は、微粒子を含むミストを発生させ、発生させたミストを用いて基板ＦＳ上の薄膜を形成する。本第１の実施の形態では、金属性の微粒子を用いるので、基板ＦＳ上に金属性の薄膜（金属性薄膜）が形成されることになる。なお、有機性の微粒子または無機性の微粒子を用いる場合は、基板ＦＳ上に有機性または無機性の薄膜が形成されることになる。
【００２５】
処理装置ＰＲ３は、処理装置ＰＲ２から搬送されてきた基板ＦＳを処理装置ＰＲ４に向けて、長尺方向に沿った搬送方向（＋Ｘ方向）に所定の速度で搬送しつつ、基板ＦＳに対して塗布処理を施す処理装置である。処理装置ＰＲ３は、基板ＦＳの金属性薄膜の上に感光性機能液を塗布して、感光性機能層を形成する。本第１の実施の形態では、感光性機能液（層）としてフォトレジストを用いる。
【００２６】
処理装置（露光装置）ＰＲ４は、処理装置ＰＲ３から搬送されてきた基板ＦＳを処理装置ＰＲ５に向けて、長尺方向に沿った搬送方向（＋Ｘ方向）に所定の速度で搬送しつつ、基板ＦＳの感光面（感光性機能層の表面）に対して露光処理を施す。処理装置ＰＲ４は、基板ＦＳに対してディスプレイ用の回路の配線または電極などに応じたパターンを露光する。これにより、感光性機能層にパターンに応じた潜像（改質部）が形成される。
【００２７】
処理装置ＰＲ５は、処理装置ＰＲ４から搬送されてきた基板ＦＳを処理装置ＰＲ６に向けて、長尺方向に沿った搬送方向（＋Ｘ方向）に所定の速度で搬送しつつ、基板ＦＳに対して湿式処理を施す。処理装置ＰＲ５は、湿式処理として現像処理（洗浄処理も含む）を行う。これにより、感光性機能層に潜像として形成されたパターンに対応した形状のレジスト層が出現する。
【００２８】
処理装置ＰＲ６は、処理装置ＰＲ５から搬送されてきた基板ＦＳを回収ロールＦＲ２に向けて、長尺方向に沿った搬送方向（＋Ｘ方向）に所定の速度で搬送しつつ、基板ＦＳに対して湿式処理を施す。処理装置ＰＲ６は、湿式処理としてエッチング処理（洗浄処理も含む）を行う。これにより、レジスト層をマスクとしてエッチング処理が行なわれて、金属性薄膜に、ディスプレイ用の回路の配線や電極などに応じたパターンが出現する。このパターンが形成された金属性薄膜は、電子デバイスであるフレキシブル・ディスプレイを構成するパターン層となる。なお、複数の処理装置ＰＲ１〜ＰＲ６の各々は、基板ＦＳを搬送方向（＋Ｘ方向）に搬送する搬送機構を備えているが、それら個々の搬送機構はデバイス製造システム１０の全体の基板搬送装置として機能するように上位制御装置１２によって統括的に制御される。原則として、各処理装置ＰＲ１〜ＰＲ６における基板ＦＳの搬送速度は互いに同一とするが、各処理装置ＰＲ１〜ＰＲ６の処理状態、処理状況などによって各処理装置ＰＲ１〜ＰＲ６における基板ＦＳの搬送速度を互いに異ならせることも可能である。
【００２９】
上位制御装置１２は、デバイス製造システム１０の各処理装置ＰＲ１〜ＰＲ６、供給ロールＦＲ１、および、回収ロールＦＲ２を制御する。上位制御装置１２は、供給ロールＦＲ１および回収ロールＦＲ２の各々に設けられた図示しない回転駆動源のモータを制御することで、供給ロールＦＲ１および回収ロールＦＲ２の回転速度を制御する。処理装置ＰＲ１〜ＰＲ６の各々は、下位制御装置１４（１４ａ〜１４ｆ）を含み、下位制御装置１４ａ〜１４ｆは、上位制御装置１２の制御下で、処理装置ＰＲ１〜ＰＲ６内の各機能（搬送機構、処理部など）を制御する。上位制御装置１２および下位制御装置１４ａ〜１４ｆは、コンピュータと、プログラムが記憶された記憶媒体とを含み、前記コンピュータが前記記憶媒体に記憶されたプログラムを実行することで、本第１の実施の形態の上位制御装置１２および下位制御装置１４ａ〜１４ｆとして機能する。なお、この下位制御装置１４は、上位制御装置１２の一部であってもよく、上位制御装置１２とは別の制御装置であってもよい。
【００３０】
〔処理装置ＰＲ２の構成〕
図２は、処理装置（成膜装置）ＰＲ２の構成を示す図である。処理装置ＰＲ２は、ミスト発生装置ＭＧ１、ＭＧ２、ガス供給部（気体供給部）ＳＧ、噴霧ノズルＮＺ１、ＮＺ２、成膜室２２、基板搬送機構２４、および、乾燥処理ユニット２６を備える。
【００３１】
ミスト発生装置ＭＧ１、ＭＧ２は、薄膜を形成するための薄膜原料である分散質（微粒子ＮＰ）を含む分散液（スラリー）ＤＩＬを霧化させ、霧化した微粒状液体、つまり、ミストＭＴを発生する。このミストＭＴの粒径は、２〜５μｍであり、これよりも十分に小さいナノサイズの微粒子ＮＰが、ミストＭＴに内包されて分散液ＤＩＬの表面から放出される。微粒子ＮＰは、金属性の微粒子、有機性の微粒子、および、無機性の微粒子のうち、少なくとも１つを含むものであってもよい。したがって、ミストＭＴに包含される微粒子は、金属ナノ粒子、有機ナノ粒子、および、無機ナノ粒子の少なくとも１つを含むことになる。本第１の実施の形態では、微粒子ＮＰとして金属性であるＩＴＯ（酸化インジウムスズ）の微粒子を用い、溶媒（分散媒）として水（純水）を用いる。したがって、分散液ＤＩＬは、ＩＴＯの微粒子ＮＰが水中に分散した水分散液となる。ミスト発生装置ＭＧ１、ＭＧ２は、超音波振動を用いてミストＭＴを発生する。なお、ミスト発生装置ＭＧ１、ＭＧ２には、分散媒（水）をミスト発生装置ＭＧ１、ＭＧ２に供給する分散媒供給部ＳＷが液体流路ＷＴを介して接続されている。分散媒供給部ＳＷからの水は、ミスト発生装置ＭＧ１、ＭＧ２の各々に設けられた後述する容器３０ａ、３０ｂ（図３参照）に供給される。
【００３２】
ミスト発生装置ＭＧ１、ＭＧ２には、供給管ＳＴ１、ＳＴ２を介して噴霧ノズルＮＺ１、ＮＺ２が接続されている。また、ミスト発生装置ＭＧ１、ＭＧ２には、圧縮ガスであるキャリアガスを発生するガス供給部ＳＧがガス流路ＧＴを介して接続されており、ガス供給部ＳＧが発生したキャリアガスは、ガス流路ＧＴを通って、所定の流量でミスト発生装置ＭＧ１、ＭＧ２に供給される。このミスト発生装置ＭＧ１、ＭＧ２に供給されたキャリアガスは、供給管ＳＴ１、ＳＴ２を通って噴霧ノズルＮＺ１、ＮＺ２から放出される。したがって、ミスト発生装置ＭＧ１、ＭＧ２が発生したミストＭＴは、このキャリアガスによって噴霧ノズルＮＺ１、ＮＺ２に搬送され、噴霧ノズルＮＺ１、ＮＺ２から放出される。ミスト発生装置ＭＧ１、ＭＧ２に供給するキャリアガスの流量（ＮＬ／ｍｉｎ）を変えることによって、噴霧ノズルＮＺ１、ＮＺ２に供給するミストＭＴの流量を変えることができる。キャリアガスとしては、窒素や希ガスなどの不活性ガスを用いることができ、本第１の実施の形態では窒素を用いるものとする。なお、供給管ＳＴ１、ＳＴ２は、蛇腹状のホースであり、流路を任意に折り曲げることができる。
【００３３】
供給管ＳＴ１、ＳＴ２の下流側に設けられている噴霧ノズルＮＺ１、ＮＺ２の先端部分は、成膜室２２内に挿入されている。噴霧ノズルＮＺ１、ＮＺ２に供給されたミストＭＴは、キャリアガスとともに噴霧ノズルＮＺ１、ＮＺ２の噴霧口ＯＰ１、ＯＰ２から噴霧される。これにより、成膜室２２内で、噴霧ノズルＮＺ１、ＮＺ２の−Ｚ方向側で、連続的に搬送される基板ＦＳの表面にＩＴＯの金属性薄膜（機能性材料層）を形成することができる。この成膜（薄膜の形成）は、大気圧下で行ってもよいし、所定の圧力下で行ってもよい。
【００３４】
成膜室（成膜部、ミスト処理部）２２には、成膜室２２内の気体を外部に排気する排気部２２ａが設けられるとともに、成膜室２２内へ気体を供給するための供給部２２ｂが設けられている。この排気部２２ａおよび供給部２２ｂは、成膜室２２の壁に設けられている。排気部２２ａには、気体を吸引する図示しない吸引装置が設けられている。これにより、成膜室２２内の気体が排気部２２ａに吸い込まれて成膜室２２の外に排気されるとともに、供給部２２ｂから気体が成膜室２２内に吸気される。また、成膜室２２には、ドレイン流路２２ｃが設けられている。このドレイン流路２２ｃは、基板ＦＳに定着しなかった薄膜原料や分散媒（水など）を、排水処理装置ＤＲへ向けて排出するものである。
【００３５】
なお、本第１の実施の形態では、国際公開第２０１５／１５９９８３号パンフレットに示すように、排気部２２ａの排気口を噴霧ノズルＮＺ１、ＮＺ２の噴霧口ＯＰ１、ＯＰ２に対して重力が働く方向とは反対側（＋Ｚ方向側）に配置し、且つ、処理装置ＰＲ２内で、重力と直交する平面（ＸＹ平面と平行な平面）に対して基板ＦＳを傾斜させて搬送している。これにより、形成される薄膜の膜厚を均一化することができる。
【００３６】
基板搬送機構２４は、デバイス製造システム１０の前記基板搬送装置の一部を構成するものであり、処理装置ＰＲ１から搬送される基板ＦＳを、処理装置ＰＲ２内で所定の速度で搬送した後、処理装置ＰＲ２に所定の速度で送り出す。基板ＦＳが基板搬送機構２４の複数のローラなどに掛け渡されて搬送されることによって、処理装置ＰＲ２内で搬送される基板ＦＳの搬送路が規定される。基板搬送機構２４は、基板ＦＳの搬送方向の上流側（−Ｘ方向側）から順に、ニップローラＮＲ１、案内ローラＲ１〜Ｒ３、エアーターンバーＡＴ１、案内ローラＲ４、エアーターンバーＡＴ２、案内ローラＲ５、エアーターンバーＡＴ３、ニップローラＮＲ２、および、案内ローラＲ６を備える。成膜室２２は、案内ローラＲ１と案内ローラＲ２との間に設けられ、案内ローラＲ２〜Ｒ６、エアーターンバーＡＴ１〜ＡＴ３、および、ニップローラＮＲ２は、乾燥処理ユニット２６内に配置されている。したがって、成膜室２２内で表面に薄膜が形成された基板ＦＳが乾燥処理ユニット２６に送られる。成膜室２２内で基板ＦＳを傾斜させて搬送すべく、案内ローラＲ２を案内ローラＲ１に対して＋Ｚ方向側に配置したが、案内ローラＲ２を案内ローラＲ１に対して−Ｚ方向側に配置させてもよい。
【００３７】
ニップローラＮＲ１、ＮＲ２は、基板ＦＳの表裏両面を保持しながら回転し、基板ＦＳを搬送するが、各ニップローラＮＲ１、ＮＲ２の基板ＦＳの裏面側に接触するローラは駆動ローラとし、基板ＦＳの表面側に接触するローラは従動ローラとする。従動ローラは、基板ＦＳの幅方向（Ｙ方向）の両端部のみと接触するように構成され、基板ＦＳの表面で薄膜が形成される領域（デバイス形成領域）には極力接触しないように設定される。エアーターンバーＡＴ１〜ＡＴ３は、外周面に形成された多数の微細な噴出孔から気体（空気など）を吹き出すことによって、基板ＦＳの表面の成膜面（薄膜が形成された面）側から、成膜面と非接触状態（または低摩擦状態）で基板ＦＳを支持する。案内ローラＲ１〜Ｒ６は、基板ＦＳの成膜面とは反対側の面（裏面）と接触しながら回転するように配置されている。図１に示す下位制御装置１４ｂは、ニップローラＮＲ１、ＮＲ２の各駆動ローラに設けられた図示しない回転駆動源のモータを制御することで、処理装置ＰＲ２内における基板ＦＳの搬送速度を制御する。
【００３８】
乾燥処理ユニット２６は、成膜された基板ＦＳに対して乾燥処理を施す。乾燥処理ユニット２６は、ドライエアーなどの乾燥用エアー（温風）を基板ＦＳの表面に吹き付けるブロワー、赤外線光源、セラミックヒータなどによって、基板ＦＳの表面に含まれる水などの分散媒（溶媒）を除去して、形成された金属性薄膜を乾燥させる。また、乾燥処理ユニット２６は、基板ＦＳを所定長に亘って蓄積可能は蓄積部（バッファ）として機能する。これにより、処理装置ＰＲ１から送られてくる基板ＦＳの搬送速度と、処理装置ＰＲ３に送る基板ＦＳの搬送速度とを異なる速度にした場合であっても、その速度差を乾燥処理ユニット２６で吸収することができる。乾燥処理ユニット２６は、主に、乾燥部２６ａと蓄積部２６ｂとに区分けすることができる。乾燥部２６ａは、上述したように基板ＦＳの表面に形成された薄膜を乾燥させるものであり、案内ローラＲ２と案内ローラＲ３との間で薄膜の乾燥を行う。そして、蓄積部２６ｂは、案内ローラＲ３とニップローラＮＲ２との間で、その蓄積長を変化させる。蓄積部２６ｂ内では、基板ＦＳを蓄積することができる所定長（最大蓄積長）を長くするために、案内ローラＲ３〜Ｒ５およびニップローラＮＲ２を、エアーターンバーＡＴ１〜ＡＴ３に対して＋Ｘ方向側に配置することで、基板ＦＳの搬送路を蛇行させて基板ＦＳを−Ｚ方向に搬送させている。
【００３９】
エアーターンバーＡＴ１〜ＡＴ３は、−Ｘ方向に送られる基板ＦＳを＋Ｘ方向に折り返すように構成されるとともに、所定のストロークの範囲内で±Ｘ方向に移動可能に構成される。そしてエアーターンバーＡＴ１〜ＡＴ３は、常時、−Ｘ方向側に所定の力（テンション）で変位するように付勢されている。したがって、乾燥処理ユニット２６に入出する基板ＦＳの搬送速度の差、具体的には２つのニップローラＮＲ１、ＮＲ２の各々の位置における基板ＦＳの搬送速度の差によって生じる乾燥処理ユニット２６内の基板ＦＳの蓄積長の変化に応じてエアーターンバーＡＴ１〜ＡＴ３がＸ方向（＋Ｘ方向または−Ｘ方向）に移動する。これにより、乾燥処理ユニット２６は、基板ＦＳに所定のテンションを付与した状態で所定長に亘って基板ＦＳを蓄積することができる。
【００４０】
次に、ミスト発生装置ＭＧ１、ＭＧ２の具体的な構成について説明する。ミスト発生装置ＭＧ１、ＭＧ２は、互いに同一の構成を有することから、ミスト発生装置ＭＧ１についてのみ説明する。図３は、ミスト発生装置ＭＧ１の構成を示す図である。ミスト発生装置ＭＧ１は、容器３０ａ、３０ｂを有する。容器３０ａ、３０ｂは、分散液ＤＩＬを保持するものである。この分散液ＤＩＬは、微粒子ＮＰの凝集を抑えるための界面活性剤が添加されていない溶液、つまり、界面活性剤としての化学成分の含有量が実質的に零の分散液である。容器３０ａには、振動部３２ａ、３４ａが設けられており、容器３０ｂには、振動部３４ｂが設けられている。振動部３２ａ、３４ａ、３４ｂは、超音波振動子を含み、分散液ＤＩＬに超音波振動を与える。なお、便宜的に、容器３０ａが保持する分散液（第１の分散液）ＤＩＬをＤＩＬ１で表し、容器３０ｂが保持する分散液（第２の分散液）ＤＩＬをＤＩＬ２で表す場合がある。
【００４１】
ここで、微粒子ＮＰは、時間の経過とともに分散液ＤＩＬ中で凝集してしまう。また、微粒子ＮＰが分散液ＤＩＬ中で一様に拡散していない場合もある。そのため、振動部（第１振動部）３２ａは、その凝集した微粒子ＮＰを粉砕（分散）し、且つ、微粒子ＮＰの分散液ＤＩＬ１中での凝集を抑えるために、第１の周波数の振動を容器３０ａ中の分散液（粒子分散液）ＤＩＬ１に与える。これにより、分散液ＤＩＬ１中の微粒子ＮＰが拡散する。一般的に、超音波振動は周波数が高いほどエネルギーが高いが、液中においてはエネルギーが高い分、液による吸収が発生し、振動が広く拡散しない。そのため、凝集した微粒子ＮＰを効率よく分散するためには比較的低い周波数の方が好ましい。例えば、溶媒が水の場合は、第１の周波数は、１ＭＨｚより低い周波数であり、好ましくは２００ｋＨｚ以下である。本第１の実施の形態では、ＩＴＯの微粒子ＮＰを含む水分散液（粒子分散液）ＤＩＬ１を用い、第１の周波数を２０ｋＨｚとする。振動部３２ａの振動によって粉砕されたＩＴＯの微粒子ＮＰの径は、大きなものから、小さいものまで様々である。振動部３２ａを設けることによって、微粒子ＮＰの凝集を抑える界面活性剤を分散液ＤＩＬ１に添加する必要がなくなる。
【００４２】
振動部（第２振動部）３４ａは、分散液ＤＩＬ１の表面から霧化したミストＭＴ（以下、ＭＴａと呼ぶ場合がある）を発生させるために、第２の周波数を容器３０ａ中の分散液ＤＩＬ１に与える。比較的高い周波数では、液体がキャビテーションによりミスト化して、液表面から連続して大気中に放出される。例えば、溶媒が水の場合は、第２の周波数は、１ＭＨｚ以上の周波数である。本第１の実施の形態では、第２の周波数を２．４ＭＨｚとする。振動部３４ａの振動によって霧化されたミストＭＴａの径（粒径）は、例えば、２μｍ〜５μｍであり、これより十分に小さい粒径のＩＴＯの微粒子（ナノ粒子）ＮＰがミストＭＴａに内包されて、容器３０ａ中の分散液ＤＩＬ１の表面から放出される。つまり、比較的大きいＩＴＯの微粒子ＮＰは、そのまま分散液ＤＩＬ１中に残ることになる。なお、ミストＭＴの一粒のサイズ（直径２〜５μｍ）に内包される微粒子（ナノ粒子）ＮＰは、一粒ずつ綺麗に分散されている必要は無く、数粒〜十数粒が凝集した塊であっても良い。例えば、微粒子ＮＰの一粒のサイズが数ｎｍ〜数十ｎｍである場合、この微粒子ＮＰの粒の１０個程度が塊となって凝集していたとしても、その塊のサイズは数十ｎｍ〜数百ｎｍ程度となり、これはミストＭＴの一粒のサイズよりは十分に小さく、霧化時にミストＭＴに内包される。従って、振動部３２ａによって分散液ＤＩＬ中での微粒子（ナノ粒子）ＮＰの凝集を抑えるとは、微粒子（ナノ粒子）ＮＰを、必ずしも一粒単位にまで分散させることに限定されるものではなく、例え微粒子（ナノ粒子）ＮＰの凝集した塊が有っても、その塊のサイズがミストＭＴのサイズよりも十分に小さくなる程度に振動部３２ａによって分散されていれば良い。
【００４３】
容器３０ａと容器３０ｂとは、ミスト搬送流路３６ａによって接続されており、ガス供給部ＳＧから供給されたキャリアガスによって、容器３０ａ内で発生したミストＭＴａが容器３０ｂに搬送される。つまり、容器３０ｂ内に、キャリアガスとミストＭＴａとが混合した処理ガスＭＰａが搬送される。なお、容器３０ａ内には、ロート状のミスト収集部材３８ａが設けられ、霧化されて発生したミストＭＴａはミスト収集部材３８ａによって収集された後ミスト搬送流路３６ａに搬入される。
【００４４】
容器３０ｂは、キャリアガスによって搬送されてきたミストＭＴａが液化した分散液（ナノ粒子分散液）ＤＩＬ２を保持する。つまり、容器３０ｂに搬送されてきたミストＭＴａのうち、液化したものが分散液ＤＩＬ２として容器３０ｂ内に蓄積される。容器３０ｂ内の分散液ＤＩＬ２中の微粒子ＮＰは、ミストＭＴの径（例えば、２μｍ〜５μｍ）よりも十分に小さい粒径の微粒子（ナノ粒子）ＮＰとなっている。容器３０ｂに設けられた振動部（第４振動部）３４ｂが第２の周波数（本第１の実施の形態では、２．４ＭＨｚ）の振動を容器３０ｂ中の分散液（ナノ粒子分散液）ＤＩＬ２に与える。これにより、分散液（ナノ粒子分散液）ＤＩＬ２の表面から再び霧化したミストＭＴ（以下、ＭＴｂと呼ぶ場合がある）が発生する。したがって、分散液ＤＩＬ２中のＩＴＯの微粒子（ナノ粒子）ＮＰもミストＭＴｂに内包されて、容器３０ｂ中の分散液の表面から放出されることになる。
【００４５】
なお、微粒子ＮＰは、時間がある程度経過した後徐々に凝集していくので、第１の周波数による振動の付与を停止しても直ちに凝集し始めることはない。しかし、容器３０ｂが分散液（ナノ粒子分散液）ＤＩＬ２を一定時間以上保持する必要がある場合には、容器３０ｂにも第１の周波数の振動を分散液ＤＩＬ２に与える振動部（第３振動部）３２ｂ（一点鎖線で図示）を設けるようにしてもよい。これにより、容器３０ｂ内の分散液（ナノ粒子分散液）ＤＩＬ２中のナノ粒子である微粒子ＮＰが凝集することを抑えることができる。なお、振動部３２ａ、３２ｂによって分散液ＤＩＬに与える超音波振動は所定時間毎に間欠的であってもよい。
【００４６】
容器３０ｂと供給管ＳＴ１とは、ミスト搬送流路３６ｂによって接続されており、容器３０ｂ内に供給されたキャリアガスによって、容器３０ｂ内に搬送されてきたミストＭＴａと容器３０ｂ内で発生したミストＭＴｂとが供給管ＳＴ１に搬送される。つまり、容器３０ｂ内に存在するミストＭＴａ、ＭＴｂとキャリアガスとが混合した処理ガスＭＰｂがミスト搬送流路３６ｂを通って供給管ＳＴ１に搬送される。これにより、容器３０ｂ内に存在するミストＭＴａ、ＭＴｂが噴霧ノズルＮＺ１の噴霧口ＯＰ１から噴霧される。つまり、噴霧ノズルＮＺ１から処理ガスＭＰｂが噴霧される。容器３０ｂ内には、ミスト収集部材３８ｂが設けられ、容器３０ｂ内に存在するミストＭＴａ、ＭＴｂはミスト収集部材３８ｂによって収集された後ミスト搬送流路３６ｂに搬入される。なお、ミスト発生装置ＭＧ２の場合は、ミスト搬送流路３６ｂによって容器３０ｂが供給管ＳＴ２と接続されており、ガス供給部ＳＧから供給されたキャリアガスによって、容器３０ｂ内に存在するミストＭＴａ、ＭＴｂが供給管ＳＴ２に搬送される。これにより、容器３０ｂ内に搬送されてきたミストＭＴａと容器３０ｂ内で発生したミストＭＴｂとが噴霧ノズルＮＺ２の噴霧口ＯＰ２から噴霧される。
【００４７】
容器３０ａには、分散質であるＩＴＯの微粒子ＮＰを容器３０ａ内に供給する分散質供給部ＤＤが設けられている。したがって、分散媒供給部ＳＷ（図２参照）から容器３０ａ内に供給された分散媒（水）と、分散質供給部ＤＤから供給された分散質（微粒子ＮＰ）とによって、容器３０ａ内に蓄積される分散液ＤＩＬ１が生成されるとともに、分散液ＤＩＬ１中の微粒子ＮＰの濃度が調整される。生成された分散液ＤＩＬ中の微粒子ＮＰは、分散していない場合もあるが、振動部３２ａによる振動によって分散される。また、分散媒供給部ＳＷによって、容器３０ｂ内の分散液ＤＩＬ２中の微粒子ＮＰの濃度が調整される。容器３０ａ、３０ｂには、霧化を促進するために分散液ＤＩＬを冷却するためのクーラＣＯ１、ＣＯ２が設けられている。このクーラＣＯ１、ＣＯ２は、例えば、容器３０ａ、３０ｂの外周に巻き付けられた環状の管によって構成され、その管の中に冷却された空気や液体を流すことで分散液ＤＩＬ１、ＤＩＬ２を冷却することができる。
【００４８】
ミスト搬送流路３６ａ、３６ｂには、濃度センサーＳＣ１、ＳＣ２が設けられている。濃度センサーＳＣ１は、ミスト搬送流路３６ａ内の処理ガスＭＰａに含まれる微粒子（ナノ粒子）ＮＰの濃度を検出し、濃度センサーＳＣ２は、ミスト搬送流路３６ｂ内の処理ガスＭＰｂに含まれる微粒子（ナノ粒子）ＮＰの濃度を検出する。濃度センサーＳＣ１、ＳＣ２は、処理ガスＭＰａ、ＭＰｂの吸光度を測定することで、微粒子ＮＰの濃度を検出する。例えば、濃度センサーＳＣ１、ＳＣ２として、分光光度計を用いることができる。なお、濃度センサーＳＣ１、ＳＣ２を容器３０ａ、３０ｂに設けることで、容器３０ａ、３０ｂの分散液ＤＩＬ１、ＤＩＬ２中の微粒子ＮＰの濃度を検出するようにしてもよい。
【００４９】
下位制御装置１４ｂは、濃度センサーＳＣ１、ＳＣ２が検出した微粒子（ナノ粒子）ＮＰの濃度に基づいて、ミスト搬送流路３６ａ、３６ｂ内の微粒子（ナノ粒子）ＮＰの濃度、または、分散液ＤＩＬ１、ＤＩＬ２中の微粒子ＮＰの濃度が、所定の濃度となるように制御する。具体的には、下位制御装置１４ｂは、ガス供給部ＳＧが供給するキャリアガスの流量、分散媒供給部ＳＷが供給する水の流量、分散質供給部ＤＤが供給する微粒子ＮＰの量、振動部３２ａ、３４ａ、３４ｂを制御することで、微粒子（ナノ粒子）ＮＰの濃度を制御する。
【００５０】
なお、成膜する微粒子ＮＰの種類によっては、噴霧ノズルＮＺ１、ＮＺ２に供給するキャリアガスを混合ガスにしたい場合がある。したがって、このような場合には、ミスト搬送流路３６ｂと供給管ＳＴ１（ＳＴ２）との接続部分に混合部ＭＸを設け、混合部ＭＸに、容器３０ａ、３０ｂに供給される圧縮ガス（例えば、窒素）とは別の不活性ガス、例えば、アルゴンの圧縮ガスを供給する。これにより、供給管ＳＴ１（ＳＴ２）に供給されるキャリアガスを窒素とアルゴンとの混合ガスにすることができる。
【００５１】
容器３０ａで発生したミストＭＴａを容器３０ｂに搬送するようにしたが、容器３０ａで発生したミストＭＴａを、そのまま噴霧ノズルＮＺ１（ＮＺ２）を介して成膜室（ミスト処理部、成膜部）２２に供給してもよい。この場合は、容器３０ｂとミスト搬送流路３６ｂは不要となり、ミスト搬送流路３６ａを供給管ＳＴ１（ＳＴ２）に接続すればよい。
【００５２】
〔処理装置ＰＲ３の構成〕
図４は、処理装置（塗布装置）ＰＲ３の構成を示す図である。処理装置ＰＲ３は、基板搬送機構４２、ダイコータヘッドＤＣＨ、アライメント顕微鏡ＡＭｍ（ＡＭ１〜ＡＭ３）、および、乾燥処理部４４を備える。
【００５３】
基板搬送機構４２は、デバイス製造システム１０の前記基板搬送装置の一部を構成するものであり、処理装置ＰＲ２から搬送される基板ＦＳを、処理装置ＰＲ３内で所定の速度で搬送した後、処理装置ＰＲ４に所定の速度で送り出す。基板ＦＳが基板搬送機構４２のローラなどに掛け渡されて搬送されることによって、処理装置ＰＲ３内で搬送される基板ＦＳの搬送路が規定される。基板搬送機構４２は、基板ＦＳの搬送方向の上流側（−Ｘ方向側）から順に、ニップローラＮＲ１１、テンション調整ローラＲＴ１１、回転ドラムＤＲ１、案内ローラＲ１１、エアーターンバーＡＴ１１、案内ローラＲ１２、エアーターンバーＡＴ１２、案内ローラＲ１３、エアーターンバーＡＴ１３、案内ローラＲ１４、エアーターンバーＡＴ１４、および、ニップローラＮＲ１２を備える。案内ローラＲ１１〜Ｒ１４およびエアーターンバーＡＴ１１〜ＡＴ１４は、乾燥処理部４４内に配置されている。
【００５４】
ニップローラＮＲ１１、ＮＲ１２は、図３中のニップローラＮＲ１、ＮＲ２と同様に構成された駆動ローラと従動ローラとで構成され、基板ＦＳの表裏両面を保持しながら回転し、基板ＦＳを搬送する。回転ドラムＤＲ１は、Ｙ方向に延びるとともに重力方向と交差した方向に延びた中心軸ＡＸｏ１と、中心軸ＡＸｏ１から一定半径の円筒状の外周面を有する。回転ドラムＤＲ１は、外周面（円筒面）に倣って基板ＦＳの一部を長尺方向に沿って湾曲させて支持しつつ、中心軸ＡＸｏ１を中心に回転して、基板ＦＳを搬送方向（＋Ｘ方向）に移動させる。回転ドラムＤＲ１は、基板ＦＳの塗布面とは反対側の面（裏面）側から基板ＦＳを支持する。テンション調整ローラＲＴ１１は、−Ｚ方向に付勢されており、回転ドラムＤＲ１に巻き付けられて支持されている基板ＦＳに長尺方向に所定のテンションを与えている。これにより、回転ドラムＤＲ１にかかる基板ＦＳに付与される長尺方向のテンションを所定の範囲内に安定化させている。このテンション調整ローラＲＴ１１は、基板ＦＳの塗布面と接触しながら回転するように設けられている。エアーターンバーＡＴ１１〜ＡＴ１４は、基板ＦＳの塗布面側から、塗布面と非接触状態（または低摩擦状態）で基板ＦＳを支持する。案内ローラＲ１１〜Ｒ１４は、基板ＦＳの裏面と接触しながら回転するように配置されている。図１に示す下位制御装置１４ｃは、ニップローラＮＲ１１、ＮＲ１２および回転ドラムＤＲ１の各々に設けられた図示しない回転駆動源のモータを制御することで、処理装置ＰＲ３内における基板ＦＳの搬送速度を制御する。
【００５５】
アライメント顕微鏡ＡＭｍ（ＡＭ１〜ＡＭ３）は、後述する基板ＦＳ上に形成されたアライメント用のマークＭＫｍ（ＭＫ１〜ＭＫ３）を検出するためのものであり（図６参照）、Ｙ方向に沿って３ヶ所に設けられている。アライメント顕微鏡ＡＭｍ（ＡＭ１〜ＡＭ３）は、回転ドラムＤＲ１の円周面で支持されている基板ＦＳ上のマークＭＫｍ（ＭＫ１〜ＭＫ３）を撮像する。
【００５６】
アライメント顕微鏡ＡＭｍは、アライメント用の照明光を基板ＦＳに投射する光源と、その反射光を撮像するＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの撮像素子とを有する。アライメント顕微鏡ＡＭ１は、観察領域（検出領域）内に存在する基板ＦＳの＋Ｙ方向の端部に形成されたマークＭＫ１を撮像する。アライメント顕微鏡ＡＭ２は、観察領域内に存在する基板ＦＳの−Ｙ方向の端部に形成されたマークＭＫ２を撮像する。アライメント顕微鏡ＡＭ３は、観察領域内に存在する基板ＦＳの幅方向中央に形成されたマークＭＫ３を撮像する。アライメント顕微鏡ＡＭｍ（ＡＭ１〜ＡＭ３）が撮像した撮像信号は、下位制御装置１４ｃに送られる。下位制御装置１４ｃは、撮像信号に基づいて、マークＭＫｍ（ＭＫ１〜ＭＫ３）の基板ＦＳ上の位置情報を検出する。なお、アライメント用の照明光は、基板ＦＳの感光性機能層に対してほとんど感度を持たない波長域の光、例えば、波長５００〜８００ｎｍ程度の光である。アライメント顕微鏡ＡＭｍの観察領域の大きさは、マークＭＫ１〜ＭＫ３の大きさやアライメント精度（位置計測精度）に応じて設定されるが、１００〜５００μｍ角程度の大きさである。このアライメント顕微鏡ＡＭｍ（ＡＭ１〜ＡＭ３）は、後述するアライメント顕微鏡ＡＭｍ（ＡＭ１〜ＡＭ３）と同様の構成を有する。
【００５７】
ダイコータヘッドＤＣＨは、回転ドラムＤＲ１の円周面で支持されている基板ＦＳに対して感光性機能液を幅広く一様に塗布する。但し、ダイコータヘッドＤＣＨの塗布液（感光性機能液）を基板ＦＳに吐出するスリット状開口のＹ方向の長さは、基板ＦＳの幅方向の寸法よりも短く設定されている。そのため、基板ＦＳの幅方向の両端部には塗布液が塗布されない。ダイコータヘッドＤＣＨは、アライメント顕微鏡ＡＭｍ（ＡＭ１〜ＡＭ３）に対して基板ＦＳの搬送方向の下流側（＋Ｘ方向側）に設けられている。ダイコータヘッドＤＣＨは、少なくとも、後述する処理装置ＰＲ４によってパターンが描画露光される基板ＦＳ上の電子デバイスの形成領域である露光領域Ｗ（図６参照）に感光性機能液を塗布する。下位制御装置１４ｃは、アライメント顕微鏡ＡＭｍ（ＡＭ１〜ＡＭ３）を用いて検出したマークＭＫｍ（ＭＫ１〜ＭＫ３）の基板ＦＳ上の位置に基づいて、ダイコータヘッドＤＣＨを制御して、感光性機能液を基板ＦＳ上に塗布する。
【００５８】
ここで、処理装置ＰＲ３は、後述するエンコーダシステムＥＳと同様のエンコーダシステムを備える。つまり、回転ドラムＤＲ１の両端部に設けられた一対のスケール部（スケール円盤）と、スケール部に対向して設けられた複数の一対のエンコーダヘッドとを備える。ある一対のエンコーダヘッドは、ＸＺ平面に関して、回転ドラムＤＲ１の中心軸ＡＸｏ１とアライメント顕微鏡ＡＭｍ（ＡＭ１〜ＡＭ３）の観察領域とを通る設置方位線Ｌｇ１上に設けられている。また、他の一対のエンコーダヘッドは、ＸＺ平面に関して、回転ドラムＤＲ１の中心軸ＡＸｏ１とダイコータヘッドＤＣＨによる基板ＦＳへの塗布位置（処理位置）とを通る設置方位線Ｌｇ２上に設けられている。このようなエンコーダシステムを設けることで、基板ＦＳ上のマークＭＫｍの位置を回転ドラムＤＲ１の回転角度位置に対応づけることができる。そして、複数の一対のエンコーダヘッドの各々が検出した検出信号に基づいて、マークＭＫｍ（ＭＫ１〜ＭＫ３）の位置、および、基板ＦＳ上の露光領域（デバイス形成領域）Ｗと塗布位置（処理位置）との搬送方向（Ｘ方向）における位置関係などを特定することができる。
【００５９】
なお、処理装置ＰＲ３は、ダイコータヘッドＤＣＨに代えてインクジェットヘッドを備えてもよく、ダイコータヘッドＤＣＨとともにインクジェットヘッドを備えてもよい。このインクジェッヘッドは、感光性機能液を基板ＦＳに対して選択的に塗布することが可能である。そのため、回転ドラムＤＲ１の回転角度位置を計測するエンコーダシステムの計測分解能は、処理装置ＰＲ３での感光性機能液の選択的な塗布の位置決め精度に対応して設定される。
【００６０】
乾燥処理部４４は、ダイコータヘッドＤＣＨによって感光性機能液が塗布された基板ＦＳに対して乾燥処理を施す。乾燥処理部４４は、ドライエアーなどの乾燥用エアー（温風）を基板ＦＳの表面に吹き付けるブロワー、赤外線光源、または、セラミックヒータなどによって、感光性機能液に含まれる溶質（溶剤または水）を除去して感光性機能液を乾燥させる。これにより、感光性機能層が形成される。乾燥処理部４４内に設けられた案内ローラＲ１１〜Ｒ１４およびエアーターンバーＡＴ１１〜ＡＴ１４は、基板ＦＳの搬送経路を長くすべく、蛇行状の搬送路となるように配置されている。本第１の実施の形態では、案内ローラＲ１１〜Ｒ１４を、エアーターンバーＡＴ１１〜ＡＴ１４に対して＋Ｘ方向側に配置することで、基板ＦＳの搬送路を蛇行させて基板ＦＳを−Ｚ方向に搬送させている。搬送経路を長くすることで、感光性機能液を効果的に乾燥させることができる。
【００６１】
また、乾燥処理部４４は、基板ＦＳを所定長に亘って蓄積可能な蓄積部（バッファ）として機能する。これにより、処理装置ＰＲ２から送られてくる基板ＦＳの搬送速度と、処理装置ＰＲ４に送る基板ＦＳの搬送速度とを異なる速度にした場合であっても、その速度差を乾燥処理部４４で吸収することができる。乾燥処理部４４を蓄積部としても機能させるために、エアーターンバーＡＴ１１〜ＡＴ１４をＸ方向に移動可能とし、且つ、−Ｘ方向側に常時一定の力（テンション）で付勢している。したがって、乾燥処理部４４（或いは処理装置ＰＲ３）に入出する基板ＦＳの搬送速度の差、具体的には回転ドラムＤＲ１の回転（或いはニップローラＮＲ１１の回転駆動）による基板ＦＳの送り速度とニップローラＮＲ１２の回転駆動による基板ＦＳの送り速度との差によって生じる乾燥処理部４４内の基板ＦＳの蓄積長の変化に応じてエアーターンバーＡＴ１１〜ＡＴ１４はＸ方向（＋Ｘ方向または−Ｘ方向）に移動する。これにより、乾燥処理部４４は、基板ＦＳに所定のテンションを付与した状態で所定長に亘って基板ＦＳを蓄積することができる。なお、基板ＦＳの搬送経路を蛇行させて長くしたことによって、乾燥処理部４４が蓄積することができる所定長（最大蓄積長）も長くすることができる。
【００６２】
〔処理装置ＰＲ４の構成〕
図５は、処理装置（露光装置）ＰＲ４の構成を示す図である。処理装置ＰＲ４は、マスクを用いない直描方式の露光装置、いわゆるラスタースキャン方式のパターン描画装置である。後で詳細に説明するが、処理装置ＰＲ４は、基板ＦＳを長尺方向（副走査方向）に搬送しながら、露光用のパルス状のビームＬＢのスポット光ＳＰを、基板ＦＳの被照射面（感光面）上で所定の走査方向（Ｙ方向）に１次元に走査（主走査）しつつ、スポット光ＳＰの強度をパターンデータ（描画データ）に応じて高速に変調（オン／オフ）する。これにより、基板ＦＳの被照射面に電子デバイスの回路構成に対応した所定のパターンに応じた光パターンが描画露光される。つまり、基板ＦＳの副走査と、スポット光ＳＰの主走査とで、スポット光ＳＰが基板ＦＳの被照射面上で相対的に２次元走査されて、基板ＦＳに所定のパターンが描画露光される。また、基板ＦＳは、長尺方向に沿って連続的に搬送されているので、処理装置ＰＲ４によってパターンが露光される露光領域Ｗは、基板ＦＳの長尺方向に沿って所定の間隔Ｔｄをあけて複数設けられることになる（図６参照）。この露光領域Ｗに電子デバイスが形成されるので、露光領域Ｗは、デバイス形成領域でもある。
【００６３】
処理装置ＰＲ４は、基板搬送機構５２、ポストベーク処理部５４、光源装置５６、ビーム分配光学部材５８、露光ヘッド６０、アライメント顕微鏡ＡＭｍ（ＡＭ１〜ＡＭ３）、および、エンコーダシステムＥＳをさらに備えている。基板搬送機構５２、ポストベーク処理部５４、光源装置５６、ビーム分配光学部材５８、露光ヘッド６０、および、アライメント顕微鏡ＡＭｍ（ＡＭ１〜ＡＭ３）は、図示しない温調チャンバー内に設けられている。この温調チャンバーは、内部を所定の温度に保つことで、内部において搬送される基板ＦＳの温度による形状変化を抑制するとともに、内部の湿度を基板ＦＳの吸湿性や搬送に伴って発生する静電気の帯電などを考慮した湿度に設定する。
【００６４】
基板搬送機構５２は、デバイス製造システム１０の前記基板搬送装置の一部を構成するものであり、処理装置ＰＲ３から搬送される基板ＦＳを、処理装置ＰＲ４内で所定の速度で搬送した後、処理装置ＰＲ５に所定の速度で送り出す。基板ＦＳが基板搬送機構５２のローラなどに掛け渡されて搬送されることによって、処理装置ＰＲ４内で搬送される基板ＦＳの搬送路が規定される。基板搬送機構５２は、基板ＦＳの搬送方向の上流側（−Ｘ方向側）から順に、ニップローラＮＲ２１、テンション調整ローラＲＴ２１、回転ドラムＤＲ２、テンション調整ローラＲＴ２２、ニップローラＮＲ２２、エアーターンバーＡＴ２１、案内ローラＲ２１、エアーターンバーＡＴ２２、および、ニップローラＮＲ２３を備える。ニップローラＮＲ２２、ＮＲ２３、エアーターンバーＡＴ２１、ＡＴ２２、および、案内ローラＲ２１は、ポストベーク処理部５４内に配置されている。
【００６５】
ニップローラＮＲ２１〜ＮＲ２３は、先に説明したニップローラＮＲ１、ＮＲ２と同様の駆動ローラと従動ローラとで構成され、基板ＦＳの表裏両面を保持しながら回転し、基板ＦＳを搬送する。回転ドラムＤＲ２は、回転ドラムＤＲ１と同様の構成を有し、Ｙ方向に延びるとともに重力方向と交差したＹ方向に延びた中心軸ＡＸｏ２と、中心軸ＡＸｏ２から一定半径の円筒状の外周面を有する。回転ドラムＤＲ２は、外周面（円筒面）に倣って基板ＦＳの一部を長尺方向に沿って湾曲させて支持しつつ、中心軸ＡＸｏ２を中心に回転して、基板ＦＳを搬送方向（＋Ｘ方向）に移動させる。回転ドラムＤＲ２は、基板ＦＳの感光面とは反対側の面（裏面）側から基板ＦＳを支持する。テンション調整ローラＲＴ２１、ＲＴ２２は、−Ｚ方向に付勢されており、回転ドラムＤＲ２に巻き付けられて支持されている基板ＦＳに長尺方向に所定のテンションを与えている。これにより、回転ドラムＤＲ２にかかる基板ＦＳに付与される長尺方向のテンションを所定の範囲内に安定化させている。このテンション調整ローラＲＴ２１、ＲＴ２２は、基板ＦＳの感光面と接触しながら回転するように設けられているため、外周面には基板ＦＳの感光面に傷などを付け難い弾性体（ラバーシート、樹脂シートなど）が被覆されている。エアーターンバーＡＴ２１、ＡＴ２２は、基板ＦＳの感光面側から、感光面と非接触状態（或いは低摩擦状態）で基板ＦＳを支持する。案内ローラＲ２１は、基板ＦＳの裏面と接触しながら回転するように配置されている。図１に示す下位制御装置１４ｄは、ニップローラＮＲ２１〜ＮＲ２３および回転ドラムＤＲ２の各々に設けられた図示しない回転駆動源のモータを制御することで、処理装置ＰＲ４内における基板ＦＳの搬送速度を制御する。なお、便宜的に、中心軸ＡＸｏ２を含み、ＹＺ平面と平行な平面を中心面Ｐｏｃと呼ぶ。
【００６６】
ポストベーク処理部５４は、後述する露光ヘッド６０によって描画露光された基板ＦＳに対してポストベーク（ＰＥＢ；Post Exposure Bake）を行う。ポストベーク処理部５４内に設けられたニップローラＮＲ２２、ＮＲ２３、エアーターンバーＡＴ２１、ＡＴ２２、および、案内ローラＲ２１は、基板ＦＳの搬送経路を長くすべく、蛇行状の搬送路となるように配置されている。本第１の実施の形態では、ニップローラＮＲ２２、ＮＲ２３および案内ローラＲ２１を、エアーターンバーＡＴ２１、ＡＴ２２に対して＋Ｚ方向側に配置することで、基板ＦＳの搬送路を蛇行させて基板ＦＳを＋Ｘ方向に搬送させている。搬送経路を長くすることで、ポストベークを効果的に行うことができる。
【００６７】
また、ポストベーク処理部５４は、基板ＦＳを所定長に亘って蓄積可能な蓄積部（バッファ）として機能する。これにより、処理装置ＰＲ３から送られてくる基板ＦＳの搬送速度と、処理装置ＰＲ５に送る基板ＦＳの搬送速度とを異なる速度にした場合であっても、その速度差をポストベーク処理部５４で吸収することができる。ポストベーク処理部５４を蓄積部としても機能させるために、エアーターンバーＡＴ２１、ＡＴ２２をＺ方向に移動可能とし、且つ、−Ｚ方向側に、常時、所定の力（テンション）で付勢している。したがって、ポストベーク処理部５４に入出する基板ＦＳの搬送速度の差によって生じるポストベーク処理部５４内の基板ＦＳの蓄積長の変化に応じてエアーターンバーＡＴ２１、ＡＴ２２はＺ方向（＋Ｚ方向または−Ｚ方向）に移動する。これにより、ポストベーク処理部５４は、基板ＦＳに所定のテンションを付与した状態で所定長に亘って基板ＦＳを蓄積することができる。なお、基板ＦＳの搬送経路を蛇行させて長くしたことによって、ポストベーク処理部５４が蓄積することができる所定長（最大蓄積長）も長くすることができる。
【００６８】
光源装置（光源）５６は、パルス状のビーム（パルスビーム、パルス光、レーザ）ＬＢを発生して射出する。このビームＬＢは、３７０ｎｍ以下の波長帯域の特定波長（例えば、３５５ｎｍ）にピーク波長を有する紫外線光であり、発光周波数（発振周波数）Ｆａで発光する。光源装置５６が射出したビームＬＢは、ビーム分配光学部材５８を介して露光ヘッド６０に入射する。光源装置５６は、紫外波長域で高輝度なビームＬＢを高い発光周波数Ｆａで発光可能なファイバーアンプレーザ光源装置であってもよい。ファイバーアンプレーザ光源装置は、１００ＭＨｚ以上の高い発光周波数Ｆａで、赤外波長域のパルス光を発光することができる半導体レーザと、赤外波長域のパルス光を増幅するファイバーアンプと、増幅された赤外波長域のパルス光を紫外波長域のパルス光に変換する波長変換素子（高調波発生素子）とで構成される。半導体レーザからの赤外波長域のパルス光は種光とも呼ばれ、種光の発光特性（パルス持続時間、立ち上がりおよび立ち下がりの急峻性など）を変えることで、ファイバーアンプでの増幅効率（増幅率）を変えることができ、最終的に出力される紫外波長域のビームＬＢの強度を高速に変調することもできる。また、ファイバーアンプレーザ光源装置から出力される紫外波長域のビームＬＢは、その発光持続時間を数ピコ秒〜数十ピコ秒と極めて短くすることができる。そのため、ラスタースキャン方式の描画露光であっても、基板ＦＳの被照射面（感光面）上で投射されるビームＬＢのスポット光ＳＰは、殆どぶれることがなく、ビームＬＢのスポット光ＳＰの断面内での形状と強度分布（例えば、円形のガウス分布）とが一定に保たれる。このようなファイバーアンプレーザ光源装置を直描方式のパターン描画装置に組み合せた構成は、例えば国際公開第２０１５／１６６９１０号パンフレットに開示されている。
【００６９】
露光ヘッド６０は、同一構成の複数の走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）を配列した、いわゆるマルチビーム型の露光ヘッドとなっている。露光ヘッド６０は、回転ドラムＤＲ２の外周面（円周面）で支持されている基板ＦＳの一部分に、複数の走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）によってパターンを描画する。各走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）は、光源装置５６からのビームＬＢを基板ＦＳの被照射面上でスポット光ＳＰに収斂するように投射しつつ、そのスポット光ＳＰを主走査方向（Ｙ方向）に１次元に走査する。走査ユニットＵｎは、ビームＬＢを偏向させるためのポリゴンミラーＰＭと、回転したポリゴンミラーＰＭによって偏向されたビームＬＢのスポット光ＳＰをテレセントリック状態で基板ＦＳの被照射面上に投射するためのＦθレンズＦＴとを備える。このスポット光ＳＰの走査によって、基板ＦＳ上（基板ＦＳの被照射面上）に、１ライン分のパターンが描画される直線的な描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）が規定される。この描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）は、各走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）によって走査されるスポット光ＳＰの走査軌跡を示す走査線である。なお、便宜上、走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）に入射する光源装置５６からのビームＬＢをＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）で表す場合がある。
【００７０】
複数の走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）は、図６に示すように、複数の描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）が、Ｙ方向に関して互いに分離することなく継ぎ合わせるように配置されている。つまり、複数の走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）全部で露光領域Ｗの幅方向の全てをカバーするように、各走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）は、走査領域を分担している。これにより、各走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）は、基板ＦＳの幅方向に分割された複数の領域毎にパターンを描画することができる。例えば、１つの走査ユニットＵｎによるＹ方向の走査長（描画ラインＳＬｎの長さ）を２０〜５０ｍｍ程度とすると、奇数番の走査ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の３個と、偶数番の走査ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６の３個との計６個の走査ユニットＵｎをＹ方向に配置することによって、描画可能なＹ方向の幅を１２０〜３００ｍｍ程度に広げている。各描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６の長さは、原則として同一とする。つまり、描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６の各々に沿って走査されるビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）のスポット光ＳＰの走査距離は、原則として同一とする。なお、露光領域Ｗの幅を長くしたい場合は、描画ラインＳＬｎ自体の長さを長くするか、Ｙ方向に配置する走査ユニットＵｎの数を増やすことで対応することができる。
【００７１】
複数の走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）は、複数の描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）が中心面Ｐｏｃを挟んで回転ドラムＤＲ２の周方向に２列に千鳥配列で配置されるように、中心面Ｐｏｃを挟んで回転ドラムＤＲ２の周方向に２列に千鳥配列で配置される。奇数番の走査ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５は、中心面Ｐｏｃに対して基板ＦＳの搬送方向の上流側（−Ｘ方向側）で、且つ、Ｙ方向に沿って所定の間隔だけ離して配置されている。偶数番の走査ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６は、中心面Ｐｏｃに対して基板ＦＳの搬送方向の下流側（＋Ｘ方向側）で、Ｙ方向に沿って所定の間隔だけ離して配置されている。したがって、奇数番の描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５は、中心面Ｐｏｃに対して基板ＦＳの搬送方向の上流側（−Ｘ方向側）で、且つ、Ｙ方向に沿って所定の間隔だけ離して直線上に配置される。偶数番の描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６は、中心面Ｐｏｃに対して基板ＦＳの搬送方向の下流側（＋Ｘ方向側）で、且つ、Ｙ方向に沿って所定の間隔だけ離して直線上に配置される。
【００７２】
このとき、描画ラインＳＬ２は、基板ＦＳの幅方向に関して、描画ラインＳＬ１と描画ラインＳＬ３との間に配置される。同様に、描画ラインＳＬ３は、基板ＦＳの幅方向に関して、描画ラインＳＬ２と描画ラインＳＬ４との間に配置されている。描画ラインＳＬ４は、基板ＦＳの幅方向に関して、描画ラインＳＬ３と描画ラインＳＬ５との間に配置され、描画ラインＳＬ５は、基板ＦＳの幅方向に関して、描画ラインＳＬ４と描画ラインＳＬ６との間に配置されている。本第１の実施の形態では、描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５に沿って走査されるビームＬＢｎのスポット光ＳＰの走査方向を−Ｙ方向とし、描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６に沿って走査されるビームＬＢｎのスポット光ＳＰの走査方向を＋Ｙ方向とする。これにより、描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５の描画開始点側の端部と、描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６の描画開始点側の端部とはＹ方向に関して隣接または一部重複する。また、描画ラインＳＬ３、ＳＬ５の描画終了点側の端部と、描画ラインＳＬ２、ＳＬ４の描画終了点側の端部とはＹ方向に関して隣接または一部重複する。Ｙ方向に隣り合う描画ラインＳＬｎの端部同士を一部重複させるように、各描画ラインＳＬｎを配置する場合は、例えば、各描画ラインＳＬｎの長さに対して、描画開始点、または描画終了点を含んでＹ方向に走査長の数％以下の範囲で重複させるとよい。なお、描画ラインＳＬｎをＹ方向に継ぎ合わせるとは、描画ラインＳＬｎの端部同士をＹ方向に関して隣接または一部重複させることを意味する。
【００７３】
本第１の実施の形態の場合、光源装置５６からのビームＬＢがパルス光であるため、主走査の間に描画ラインＳＬｎ上に投射されるスポット光ＳＰは、ビームＬＢの発振周波数Ｆａ（例えば、１００ＭＨｚ）に応じて離散的になる。そのため、ビームＬＢの１パルス光によって投射されるスポット光ＳＰと次の１パルス光によって投射されるスポット光ＳＰとを、主走査方向にオーバーラップさせる必要がある。そのオーバーラップの量は、スポット光ＳＰのサイズφ、スポット光ＳＰの走査速度（主走査の速度）、および、ビームＬＢの発振周波数Ｆａによって設定される。スポット光ＳＰの実効的なサイズφは、スポット光ＳＰの強度分布がガウス分布で近似される場合、スポット光ＳＰのピーク強度の１／ｅ2（または１／２）で決まる。本第１の実施の形態では、実効的なサイズ（寸法）φに対して、φ×１／２程度スポット光ＳＰがオーバーラップするように、スポット光ＳＰの走査速度Ｖｓおよび発振周波数Ｆａが設定される。したがって、スポット光ＳＰの主走査方向に沿った投射間隔は、φ／２となる。そのため、副走査方向（描画ラインＳＬｎと直交した方向）に関しても、描画ラインＳＬｎに沿ったスポット光ＳＰの１回の走査と、次の走査との間で、基板ＦＳがスポット光ＳＰの実効的なサイズφの略１／２の距離だけ移動するように設定することが望ましい。なお、スポット光ＳＰの走査速度は、ポリゴンミラーＰＭの回転速度に応じて決定される。
【００７４】
各走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）は、少なくともＸＺ平面において、各ビームＬＢｎが回転ドラムＤＲ２の中心軸ＡＸｏ２に向かって進むように、各ビームＬＢｎを基板ＦＳに向けて射出する。これにより、各走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）から基板ＦＳに向かって進むビームＬＢｎの光路（ビーム中心軸）は、ＸＺ平面において、基板ＦＳの被照射面の法線と平行となる。また、各走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）は、描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）に照射するビームＬＢｎが、ＹＺ平面と平行な面内では基板ＦＳの被照射面に対して垂直となるように、ビームＬＢｎを基板ＦＳに向けて照射する。すなわち、被照射面でのスポット光ＳＰの主走査方向に関して、基板ＦＳに投射されるビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）はテレセントリックな状態で走査される。ここで、各走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）から描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）上の任意の点（例えば、中点）に照射されるビームＬＢの光軸を照射軸Ｌｅｎ（Ｌｅ１〜Ｌｅ６）とする。この各照射軸Ｌｅ（Ｌｅ１〜Ｌｅ６）は、ＸＺ平面において、描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）と中心軸ＡＸｏ２とを結ぶ線となっている。
【００７５】
奇数番の走査ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の各々の照射軸Ｌｅ１、Ｌｅ３、Ｌｅ５は、ＸＺ平面において同じ方向となっており、偶数番の走査ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６の各々の照射軸Ｌｅ２、Ｌｅ４、Ｌｅ６は、ＸＺ平面において同じ方向となっている。また、照射軸Ｌｅ１、Ｌｅ３、Ｌｅ５と照射軸Ｌｅ２、Ｌｅ４、Ｌｅ６とは、ＸＺ平面において、中心面Ｐｏｃに対して角度が±θ１となるように設定されている。
【００７６】
ビーム分配光学部材５８は、光源装置５６からのビームＬＢを複数の走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）に導く。ビーム分配光学部材５８は、複数の走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）の各々に対応した複数のビーム分配光学系ＢＤＵｎ（ＢＤＵ１〜ＢＤＵ６）を備える。ビーム分配光学系ＢＤＵ１は、光源装置５６からのビームＬＢ（ＬＢ１）を走査ユニットＵ１に導き、同様にビーム分配光学系ＢＤＵ２〜ＢＤＵ６は、光源装置５６からのビームＬＢ（ＬＢ２〜ＬＢ６）を走査ユニットＵ２〜Ｕ６に導く。複数のビーム分配光学系ＢＤＵｎ（ＢＤＵ１〜ＢＤＵ６）は、ビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）を照射軸Ｌｅｎ（Ｌｅ１〜Ｌｅ６）上に沿って走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）に射出する。つまり、ビーム分配光学系ＢＤＵ１から走査ユニットＵ１に導かれるビームＬＢ１は、照射軸Ｌｅ１上を通る。同様に、ビーム分配光学系ＢＤＵ２〜ＢＤＵ６から走査ユニットＵ２〜Ｕ６に導かれるビームＬＢ２〜ＬＢ６は、照射軸Ｌｅ２〜Ｌｅ６上を通る。ビーム分配光学部材５８は、不図示のビームスプリッタなどによって、光源装置５６からのビームＬＢを分岐させて複数のビーム分配光学系ＢＤＵｎ（ＢＤＵ１〜ＢＤＵ６）の各々に入射させる。なお、ビーム分配光学部材５８は、スイッチング用の光偏向器など（例えば、音響光学変調器）によって、光源装置５６からビームＬＢを時分割にして複数のビーム分配光学系ＢＤＵｎ（ＢＤＵ１〜ＢＤＵ６）のいずれか１つに選択的に入射させてもよい。
【００７７】
複数のビーム分配光学系ＢＤＵｎ（ＢＤＵ１〜ＢＤＵ６）の各々は、複数の走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）に導くビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）の強度をパターンデータに応じて高速に変調（オン／オフ）する描画用光学素子ＡＯＭｎ（ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６）を有する。ビーム分配光学系ＢＤＵ１は、描画用光学素子ＡＯＭ１を有し、同様に、ビーム分配光学系ＢＤＵ２〜ＢＤＵ６は、描画用光学素子ＡＯＭ２〜ＡＯＭ６を有する。描画用光学素子ＡＯＭｎ（ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６）は、ビームＬＢに対して透過性を有する音響光学変調器（Acousto-Optic Modulator）である。描画用光学素子ＡＯＭｎ（ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６）は、駆動信号としての高周波信号の周波数に応じた回折角で、光源装置５６からのビームＬＢを回折させた１次回折光を発生し、その１次回折光を、各走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）に向かうビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）として射出する。描画用光学素子ＡＯＭｎ（ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６）は、下位制御装置１４ｄからの駆動信号（高周波信号）のオン／オフにしたがって、入射したビームＬＢを回折させた１次回折光（ビームＬＢｎ）の発生をオン／オフする。
【００７８】
描画用光学素子ＡＯＭｎ（ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６）は、下位制御装置１４ｄからの駆動信号（高周波信号）がオフの状態のときは、入射したビームＬＢ（０次光）を回折させずに透過することで、ビーム分配光学系ＢＤＵｎ（ＢＤＵ１〜ＢＤＵ６）内に設けられた図示しない吸収体にビームＬＢを導く。したがって、駆動信号がオフの状態のときは、描画用光学素子ＡＯＭｎ（ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６）を透過したビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）は、走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）に入射しない。つまり、走査ユニットＵｎ内を通るビームＬＢｎの強度が低レベル（ゼロ）になる。このことは、基板ＦＳの被照射面上でみると、被照射面上に照射されるビームＬＢｎのスポット光ＳＰの強度が低レベル（ゼロ）に変調されていることを意味する。一方、描画用光学素子ＡＯＭｎ（ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６）は、下位制御装置１４ｄからの駆動信号（高周波信号）がオンの状態のときは、入射したビームＬＢを回折させて１次回折光を射出することで、走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）にビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）を導く。したがって、駆動信号がオンの状態のときは、走査ユニットＵｎ内を通るビームＬＢｎの強度が高レベルになる。このことは、基板ＦＳの被照射面上でみると、被照射面上に照射されるビームＬＢｎのスポット光ＳＰの強度が高レベルに変調されていることを意味する。このように、オン／オフの駆動信号を描画用光学素子ＡＯＭｎ（ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６）に印加することで、描画用光学素子ＡＯＭｎ（ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６）をオン／オフにスイッチングすることができる。
【００７９】
パターンデータは、走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）毎に設けられており、下位制御装置１４ｄは、各走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）によって描画されるパターンのパターンデータ（例えば、所定の画素単位を１ビットに対応させて、論理値「０」、または「１」でオフ状態とオン状態とを表すデータ列）に基づいて、各描画用光学素子ＡＯＭｎ（ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６）に印加する駆動信号を高速にオン状態／オフ状態にスイッチングする。これによって、走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）毎にパターンデータに応じた描画動作が行われ、基板ＦＳの露光領域（パターン形成領域）には、６つの走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）の各々による描画パターンがＹ方向に継いで露光される。
【００８０】
本体フレームＵＢは、複数のビーム分配光学系ＢＤＵｎ（ＢＤＵ１〜ＢＤＵ６）と複数の走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）を保持する。本体フレームＵＢは、複数のビーム分配光学系ＢＤＵｎ（ＢＤＵ１〜ＢＤＵ６）を保持する第１フレームＵｂ１と、複数の走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）を保持する第２フレームＵｂ２とを有する。第１フレームＵｂ１は、第２フレームＵｂ２によって保持された複数の走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）の上方（＋Ｚ方向側）で、複数のビーム分配光学系ＢＤＵｎ（ＢＤＵ１〜ＢＤＵ６）を保持する。第１フレームＵｂ１は、複数のビーム分配光学系ＢＤＵｎ（ＢＤＵ１〜ＢＤＵ６）を下方（−Ｚ方向側）から支持する。奇数番のビーム分配光学系ＢＤＵ１、ＢＤＵ３、ＢＤＵ５は、奇数番の走査ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の位置に対応して、中心面Ｐｏｃに対して基板ＦＳの搬送方向の上流側（−Ｘ方向側）で、Ｙ方向に沿って１列に配置されるように、第１フレームＵｂ１に支持されている。偶数番のビーム分配光学系ＢＤＵ２、ＢＤＵ４、ＢＤＵ６は、偶数番の走査ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６の位置に対応して、中心面Ｐｏｃに対して基板ＦＳの搬送方向の下流側（＋Ｘ方向側）で、Ｙ方向に沿って１列に配置されるように、第１フレームＵｂ１に支持されている。第１フレームＵｂ１には、複数のビーム分配光学系ＢＤＵｎ（ＢＤＵ１〜ＢＤＵ６）の各々から射出されるビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）が、対応する走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）に入射するための開口部Ｈｓｎ（Ｈｓ１〜Ｈｓ６）が設けられている。
【００８１】
第２フレームＵｂ２は、各走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）が照射軸Ｌｅｎ（Ｌｅ１〜Ｌｅ６）回りに微少量（例えば±２°程度）だけ回動できるように、走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）を回動可能に保持する。この走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）の回転によって、描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）が照射軸Ｌｅｎ（Ｌｅ１〜Ｌｅ６）を中心に回転するので、描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）をＹ軸と平行な状態に対して僅かな範囲（例えば±２°）内で傾けることができる。なお、この走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）の照射軸Ｌｅｎ（Ｌｅ１〜Ｌｅ６）回りの回動は、下位制御装置１４ｄの制御の下、図示しないアクチュエータによって行われる。
【００８２】
図６に示すように、アライメント系を構成するアライメント顕微鏡ＡＭｍ（ＡＭ１〜ＡＭ３）は、基板ＦＳに形成されたアライメント用のマークＭＫｍ（ＭＫ１〜ＭＫ３）の位置情報（マーク位置情報）を検出するためのものであり、Ｙ方向に沿って設けられている。マークＭＫｍ（ＭＫ１〜ＭＫ３）は、基板ＦＳの被照射面上の露光領域Ｗに描画される所定のパターンと、基板ＦＳ、或いは基板ＦＳに既に形成された下地パターンの層とを相対的に位置合わせする（アライメントする）ための基準マークである。マークＭＫｍ（ＭＫ１〜ＭＫ３）は、基板ＦＳの幅方向の両端部に、基板ＦＳの長尺方向に沿って一定間隔で形成されているとともに、基板ＦＳの長尺方向に沿って並んだ露光領域Ｗ間で、基板ＦＳの幅方向中央に形成されている。アライメント顕微鏡ＡＭｍ（ＡＭ１〜ＡＭ３）は、回転ドラムＤＲ２の円周面で支持されている基板ＦＳ上のマークＭＫｍ（ＭＫ１〜ＭＫ３）を撮像する。アライメント顕微鏡ＡＭｍ（ＡＭ１〜ＡＭ３）は、露光ヘッド６０から基板ＦＳの被照射面上に投射されるスポット光ＳＰの位置（描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６の位置）よりも基板ＦＳの搬送方向の上流側（−Ｘ方向側）に設けられている。
【００８３】
アライメント顕微鏡ＡＭｍは、アライメント用の照明光を基板ＦＳに投射する光源と、その反射光を撮像するＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの撮像素子とを有する。アライメント顕微鏡ＡＭ１は、観察領域（検出領域）Ｖｗ１内に存在する基板ＦＳの＋Ｙ方向の端部に形成されたマークＭＫ１を撮像する。アライメント顕微鏡ＡＭ２は、観察領域Ｖｗ２内に存在する基板ＦＳの−Ｙ方向の端部に形成されたマークＭＫ２を撮像する。アライメント顕微鏡ＡＭ３は、観察領域Ｖｗ３内に存在する基板ＦＳの幅方向中央に形成されたマークＭＫ３を撮像する。アライメント顕微鏡ＡＭｍ（ＡＭ１〜ＡＭ３）が撮像した撮像信号は、下位制御装置１４ｄに送られる。下位制御装置１４ｄは、撮像信号に基づいて、マークＭＫｍ（ＭＫ１〜ＭＫ３）の基板ＦＳ上の位置情報を検出する。なお、アライメント用の照明光は、基板ＦＳの感光性機能層に対してほとんど感度を持たない波長域の光、例えば、波長５００〜８００ｎｍ程度の光である。アライメント顕微鏡ＡＭ１〜ＡＭ３の観察領域Ｖｗ１〜Ｖｗ３の大きさは、マークＭＫ１〜ＭＫ３の大きさやアライメント精度（位置計測精度）に応じて設定されるが、１００〜５００μｍ角程度の大きさである。
【００８４】
エンコーダシステムＥＳは、回転ドラムＤＲ２の回転角度位置（すなわち基板ＦＳの移動位置や移動量）を精密に計測する。具体的には、図５および図６に示すように、エンコーダシステムＥＳは、回転ドラムＤＲ２の両端部に設けられたスケール部（スケール円盤）ＳＤａ、ＳＤｂと、スケール部ＳＤａ、ＳＤｂに対向して設けられた複数の一対のエンコーダヘッドＥＮｊａ（ＥＮ１ａ〜ＥＮ３ａ）、ＥＮｊｂ（ＥＮ１ｂ〜３ｂ）とを有する。スケール部ＳＤａ、ＳＤｂは、回転ドラムＤＲ２の外周面の周方向の全体に亘って環状に形成された目盛を有する。このスケール部ＳＤａ、ＳＤｂは、回転ドラムＤＲ２の外周面の周方向に一定のピッチ（例えば、２０μｍ）で凹状または凸状の格子線（目盛）を刻設した回折格子であり、インクリメンタル型のスケールとして構成される。このスケール部ＳＤａ、ＳＤｂは、中心軸ＡＸｏ２回りに回転ドラムＤＲ２と一体に回転する。
【００８５】
エンコーダヘッドＥＮｊａ、ＥＮｊｂは、スケール部ＳＤａ、ＳＤｂに対して計測用の光ビームを投射し、その反射光束（回折光）を光電検出することにより、パルス信号である検出信号（２相信号）を下位制御装置１４ｄに出力する。下位制御装置１４ｄは、エンコーダヘッドＥＮｊａ、ＥＮｊｂごとの検出信号（２相信号）を内挿処理してスケール部ＳＤａ、ＳＤｂの格子の移動量をデジタル計数（カウント）することで、回転ドラムＤＲ２の回転角度位置および角度変化、或いは基板ＦＳの移動量をサブミクロンの分解能で計測する。回転ドラムＤＲ２の角度変化からは、基板ＦＳの搬送速度も計測することができる。
【００８６】
一対のエンコーダヘッドＥＮ１ａ、ＥＮ１ｂおよびアライメント顕微鏡ＡＭｍ（ＡＭ１〜ＡＭ３）は、中心面Ｐｏｃに対して基板ＦＳの搬送方向の上流側（−Ｘ方向側）に設けられている。一対のエンコーダヘッドＥＮ１ａ、ＥＮ１ｂおよびアライメント顕微鏡ＡＭｍ（ＡＭ１〜ＡＭ３）は、ＸＺ平面に関して、回転ドラムＤＲ２の中心軸ＡＸｏ２を通る設置方位線Ｌｘ１上に配置されている。したがって、アライメント顕微鏡ＡＭ１〜ＡＭ３の観察領域Ｖｗ１〜Ｖｗ３内でマークＭＫ１〜ＭＫ３を撮像した瞬間のエンコーダヘッドＥＮ１ａ、ＥＮ１ｂに基づくデジタル計数値（カウント値）をサンプリングすることで、基板ＦＳ上のマークＭＫｍの位置を回転ドラムＤＲ２の回転角度位置に対応づけることができる。
【００８７】
一対のエンコーダヘッドＥＮ２ａ、ＥＮ２ｂは、中心面Ｐｏｃに対して基板ＦＳの搬送方向の上流側（−Ｘ方向側）に設けられており、且つ、エンコーダヘッドＥＮ１ａ、ＥＮ１ｂより基板ＦＳの搬送方向の下流側（＋Ｘ方向側）に設けられている。エンコーダヘッドＥＮ２ａ、ＥＮ２ｂは、ＸＺ平面に関して、回転ドラムＤＲ２の中心軸ＡＸｏ２を通る設置方位線Ｌｘ２上に配置されている。この設置方位線Ｌｘ２は、ＸＺ平面に関して、照射軸Ｌｅ１、Ｌｅ３、Ｌｅ５と同角度位置となって重なっている。したがって、エンコーダヘッドＥＮ２ａ、ＥＮ２ｂに基づくデジタル計数値（カウント値）は、描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５上における回転ドラムＤＲ２の回転角度位置を示していることになる。
【００８８】
一対のエンコーダヘッドＥＮ３ａ、ＥＮ３ｂは、中心面Ｐｏｃに対して基板ＦＳの搬送方向の下流側（＋Ｘ方向側）に設けられており、ＸＺ平面に関して、回転ドラムＤＲ２の中心軸ＡＸｏ２を通る設置方位線Ｌｘ３上に配置されている。この設置方位線Ｌｘ３は、ＸＺ平面に関して、照射軸Ｌｅ２、Ｌｅ４、Ｌｅ６と同角度位置となって重なっている。したがって、エンコーダヘッドＥＮ３ａ、ＥＮ３ｂに基づくデジタル計数値（カウント値）は、描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６上における回転ドラムＤＲ２の回転角度位置を示していることになる。
【００８９】
このように、アライメント顕微鏡ＡＭｍおよびエンコーダヘッドＥＮｊａ、ＥＮｊｂを配置したので、エンコーダヘッドＥＮｊａ（ＥＮ１ａ〜ＥＮ３ａ）、ＥＮｊｂ（ＥＮ１ｂ〜ＥＮ３ｂ）の各々に対応したデジタル計数値に基づいて、マークＭＫｍ（ＭＫ１〜ＭＫ３）の位置、および、基板ＦＳ上の露光領域Ｗと各描画ラインＳＬｎ（処理位置）との副走査方向（搬送方向、Ｘ方向）における位置関係などを特定することができる。その他、そのデジタル計数値に基づいて、基板ＦＳ上に描画すべきパターンの描画データ（例えばビットマップデータ）を記憶するメモリ部の副走査方向に関するアドレス位置を指定することもできる。
【００９０】
処理装置ＰＲ４は、以上のような構成を有し、下位制御装置１４ｄは、検出したマークＭＫｍの位置情報とエンコーダヘッドＥＮ１ａ、ＥＮ１ｂに基づくデジタル計数値に基づいて、露光領域Ｗの副走査方向（Ｘ方向）における露光開始位置を決定する。そして、下位制御装置１４ｄは、エンコーダヘッドＥＮ２ａ、ＥＮ２ｂに基づくデジタル計数値に基づいて、描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５上に露光領域Ｗの露光開始位置が達したか否かを判断する。露光領域Ｗの露光開始位置が描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５上に到達したと判断した場合は、下位制御装置１４ｄは、描画用光学素子ＡＯＭ１、ＡＯＭ３、ＡＯＭ５のスイッチングを開始することで、走査ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５によるスポット光ＳＰの走査による描画露光を開始させる。このとき、下位制御装置１４ｄは、エンコーダヘッドＥＮ２ａ、ＥＮ２ｂに基づくデジタル計数値に基づいて、描画データが記憶されるメモリ部のアクセス番地を指定し、該指定したアクセス番地のデータをシリアルに呼び出して描画用光学素子ＡＯＭ１、ＡＯＭ３、ＡＯＭ５をスイッチングする。同様にして、下位制御装置１４ｄは、エンコーダヘッドＥＮ３ａ、ＥＮ３ｂに基づくデジタル計数値に基づいて、描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６上に露光領域Ｗの露光開始位置が達したと判断した場合は、描画用光学素子ＡＯＭ２、ＡＯＭ４、ＡＯＭ６のスイッチングを開始することで、走査ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６によるスポット光ＳＰの走査による描画露光を開始させる。このとき、下位制御装置１４ｄは、エンコーダヘッドＥＮ３ａ、ＥＮ３ｂに基づくデジタル計数値に基づいて、描画データが記憶されるメモリ部のアクセス番地を指定し、該指定したアクセス番地のデータをシリアルに呼び出して描画用光学素子ＡＯＭ２、ＡＯＭ４、ＡＯＭ６をスイッチングする。これにより、基板ＦＳの被照射面上に電子デバイス用のパターンが描画露光される。
【００９１】
なお、下位制御装置１４ｄは、描画用光学素子ＡＯＭｎのスイッチング制御などの他に、光源装置５６によるビームＬＢの発光制御、ポリゴンミラーＰＭの回転制御なども行う。また、処理装置ＰＲ４は、ラスタースキャン方式の露光装置としたが、マスクを用いた露光装置であってもよく、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ：Digital Micromirror Device）、或いは空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）デバイスを用いて所定のパターンを露光する露光装置であってもよい。
【００９２】
マスクを用いる露光装置としては、例えば国際公開第２０１３／１４６１８４号パンフレットに開示されているように、円筒状の透過型または反射型の円筒マスク（回転マスク）の外周面に形成されたマスクパターンを、投影光学系を介して基板ＦＳに投影する投影露光方式、或いは透過型の円筒マスクの外周面と基板ＦＳとを一定のギャップで近接させた近接（プロキシミティ）露光方式の露光装置が使用できる。また、反射型の円筒面状の回転マスクや部分球面状の回転マスクを用いる場合は、例えば、国際公開第２０１４／０１０２７４号パンフレットや国際公開第２０１３／１３３３２１号パンフレットに開示された投影露光装置を用いることもできる。なお、マスクは以上のような回転マスクに限られず、平面の石英による基板上に遮光層や反射層でパターンを形成した平面マスクであってもよい。
【００９３】
〔処理装置ＰＲ５、ＰＲ６の構成〕
図７は、処理装置（湿式処理装置）ＰＲ５、ＰＲ６の構成を示す図である。処理装置ＰＲ５は、湿式処理の一種である現像処理を施す現像装置であり、処理装置ＰＲ６は、湿式処理の一種であるエッチング処理を施すエッチング装置である。処理装置ＰＲ５と処理装置ＰＲ６とは基板ＦＳを浸す処理液ＬＱ１が異なるだけであって、その構成は同一である。処理装置ＰＲ５（ＰＲ６）は、基板搬送機構６２、処理槽６４、洗浄槽６６、液切槽６８、および、乾燥処理部７０を備える。
【００９４】
基板搬送機構６２は、デバイス製造システム１０の前記基板搬送装置の一部を構成するものであり、処理装置ＰＲ４（またはＰＲ５）から搬送される基板ＦＳを、処理装置ＰＲ５（またはＰＲ６）内で所定の速度で搬送した後、処理装置ＰＲ６（または回収ロールＦＲ２）に所定の速度で送り出す。基板ＦＳが基板搬送機構６２のローラなどに掛け渡されて搬送されることによって、処理装置ＰＲ５（またはＰＲ６）内で搬送される基板ＦＳの搬送路が規定される。基板搬送機構６２は、基板ＦＳの搬送方向の上流側（−Ｘ方向側）から順に、ニップローラＮＲ５１、エアーターンバーＡＴ５１、案内ローラＲ５１〜Ｒ５９、エアーターンバーＡＴ５２、案内ローラＲ６０、エアーターンバーＡＴ５３、案内ローラＲ６１、エアーターンバーＡＴ５４、案内ローラＲ６２、エアーターンバーＡＴ５５、および、ニップローラＮＲ５２を備える。案内ローラＲ６０〜Ｒ６２、エアーターンバーＡＴ５３〜ＡＴ５５、および、ニップローラＮＲ５２は、乾燥処理部７０内に配置されている。
【００９５】
ニップローラＮＲ５１、ＮＲ５２は、先に説明したニップローラＮＲ１、ＮＲ２と同様の駆動ローラと従動ローラとで構成され、基板ＦＳの表裏両面を保持しながら回転し、基板ＦＳを搬送する。エアーターンバーＡＴ５１〜ＡＴ５５は、基板ＦＳの湿式処理が施される処理面側から、処理面と非接触状態（或いは低摩擦状態）で基板ＦＳを支持する。案内ローラＲ５３、Ｒ５６、Ｒ５８は、基板ＦＳの処理面（感光面）と接触しながら回転し、それ以外の案内ローラＲは、基板ＦＳの処理面とは反対側の面（裏面）と接触しながら回転するように配置されている。なお、基板ＦＳの処理面（感光面）と接触する案内ローラＲ５３、Ｒ５６、Ｒ５８は、基板ＦＳの幅方向（Ｙ方向）の両端部のみで基板ＦＳと接触して基板ＦＳの搬送方向を１８０度折り曲げる構成としてもよい。図１に示す下位制御装置１４ｅ（または１４ｆ）は、ニップローラＮＲ５１、ＮＲ５２の各々に設けられた図示しない回転駆動源のモータを制御することで、処理装置ＰＲ５（またはＰＲ６）内における基板ＦＳの搬送速度を制御する。
【００９６】
縦型の処理槽６４は、処理液ＬＱ１を保持するものであり、基板ＦＳに対して湿式処理を施すためのものである。案内ローラＲ５３は、基板ＦＳが処理液ＬＱ１に浸るように処理槽６４内に設けられ、案内ローラＲ５２、Ｒ５４は、処理槽６４に対して＋Ｚ方向側に設けられている。案内ローラＲ５３は、処理槽６４によって保持される処理液ＬＱ１の液面（表面）より−Ｚ方向側に位置する。これにより、案内ローラＲ５２と案内ローラＲ５４の間にある基板ＦＳの一部の表面が処理槽６４によって保持されている処理液ＬＱ１と接触するように、基板ＦＳを搬送することができる。処理装置ＲＰ５の場合は、処理槽６４は、処理液ＬＱ１として現像液を保持する。これにより、基板ＦＳに対して現像処理が施される。つまり、処理装置ＰＲ４によって描画露光された感光性機能層（フォトレジスト）が現像され、感光性機能層に形成された潜像に応じた形状で食刻されたレジスト層が出現する。処理装置ＲＰ６の場合は、処理槽６４は、処理液ＬＱ１としてエッチング液を保持する。これにより、基板ＦＳに対してエッチング処理が施される。つまり、フォトレジスト層（パターンが形成された感光性機能層）をマスクとして、感光性機能層の下層に形成された金属性薄膜がエッチングされ、金属性薄膜に電子デバイス用の回路などに応じたパターン層が出現する。
【００９７】
縦型の洗浄槽６６は、湿式処理が施された基板ＦＳに対して洗浄処理を施すためのものである。洗浄槽６６内には、洗浄液（例えば、水）ＬＱ２を基板ＦＳの表面に対して放出する洗浄ノズル６６ａがＺ方向沿って複数設けられている。複数の洗浄ノズル６６ａの各々は、−Ｘ方向側と＋Ｘ方向側との２方向に洗浄液ＬＱ２をシャワー状に放出する。案内ローラＲ５６は、洗浄槽６６内であって、複数の洗浄ノズル６６ａより−Ｚ方向側に設けられ、案内ローラＲ５５、Ｒ５７は、洗浄槽６６に対して＋Ｚ方向側に設けられている。これにより、案内ローラＲ５５から案内ローラＲ５６に向かう基板ＦＳは、複数の洗浄ノズル６６ａに対して−Ｘ方向側の位置で、その表面（処理面）が洗浄ノズル６６ａ側を向くように、−Ｚ方向側に搬送される。また、案内ローラＲ５６から案内ローラＲ５７に向かう基板ＦＳは、複数の洗浄ノズル６６ａに対して＋Ｘ方向側の位置で、その表面（処理面）が洗浄ノズル６６ａを向くように＋Ｚ方向側に搬送される。したがって、案内ローラＲ５５から案内ローラＲ５６に向かう基板ＦＳの表面は、洗浄槽６６に設けられた複数の洗浄ノズル６６ａから−Ｘ方向側に放出される洗浄液ＬＱ２によって洗浄される。同様にして、案内ローラＲ５６から案内ローラＲ５７に向かう基板ＦＳの表面は、洗浄槽６６に設けられた複数の洗浄ノズル６６ａから＋Ｘ方向側に放出される洗浄液ＬＱ２によって洗浄される。また、複数の洗浄ノズル６６ａから放出された洗浄液ＬＱ２を洗浄槽６６の外部へ排出するための排出口６６ｂが洗浄槽６６の底壁に設けられている。
【００９８】
液切槽６８は、洗浄処理が施された基板ＦＳに対して液切処理を施す、つまり、基板ＦＳに付着した洗浄液（例えば、水）ＬＱ２を切るためのものである。液切槽６８内には、空気などの気体を基板ＦＳに対して放出するエアーノズル６８ａが複数設けられている。このエアーノズル６８ａは、液切槽６８のＺ方向と平行な各内壁面に、Ｚ方向に沿って複数設けられている。これにより、複数のエアーノズル６８ａは、±Ｘ方向側および±Ｙ方向側から気体を基板ＦＳに対して放出する。案内ローラＲ５８は、液切槽６８内であって、複数のエアーノズル６８ａより−Ｚ方向側に設けられ、案内ローラＲ５７、Ｒ５９は、液切槽６８に対して＋Ｚ方向側に設けられている。案内ローラＲ５７から案内ローラＲ５８に向かう基板ＦＳは、液切槽６８の−Ｘ方向側の内壁面にＺ方向に沿って複数設けられたエアーノズル６８ａに対して＋Ｘ方向側の位置で、−Ｚ方向側に搬送される。案内ローラＲ５８から案内ローラＲ５９に向かう基板ＦＳは、液切槽６８の＋Ｘ方向側の内壁面にＺ方向に沿って複数設けられたエアーノズル６８ａに対して−Ｘ方向側の位置で、＋Ｚ方向側に搬送される。液切槽６８の±Ｙ方向側の内壁面にＺ方向に沿って複数設けられたエアーノズル６８ａは、Ｘ方向に関して、案内ローラＲ５７から案内ローラＲ５８に向かって搬送される基板ＦＳの位置と、案内ローラＲ５８から案内ローラＲ５９に向かって搬送される基板ＦＳの位置との間に設けられている。これにより、液切槽６８内に設けられた複数のエアーノズル６８ａから±Ｘ方向側および±Ｙ方向側に気体が放出されて、案内ローラＲ５７から案内ローラＲ５９に向かう基板ＦＳに付着した洗浄液ＬＱ２が除去される。また、複数のエアーノズル６８ａによって基板ＦＳから除去された洗浄液ＬＱ２を液切槽６８の外部へ排出するための排出口６８ｂが液切槽６８の底壁に設けられている。この排出口６８ｂは、複数のエアーノズル６８ａから放出された気体を逃がすための排気口としても機能する。
【００９９】
乾燥処理部７０は、液切処理が施された基板ＦＳに対して乾燥処理を施す。乾燥処理部７０は、ドライエアーなどの乾燥用エアー（温風）を基板ＦＳの表面に吹き付けるブロワー、赤外線光源、または、セラミックヒータなどによって、基板ＦＳに残存している洗浄液ＬＱ２を乾燥させて除去する。乾燥処理部７０内に設けられた案内ローラＲ６０〜Ｒ６２、エアーターンバーＡＴ５３〜ＡＴ５５、および、ニップローラＮＲ５２は、基板ＦＳの搬送経路を長くすべく、蛇行状の搬送路となるように配置されている。本第１の実施の形態では、案内ローラＲ６０〜Ｒ６２およびニップローラＮＲ５２を、エアーターンバーＡＴ５３〜ＡＴ５５に対して＋Ｚ方向側に配置することで、基板ＦＳの搬送路を蛇行させて基板ＦＳを＋Ｘ方向に搬送させている。
【０１００】
また、乾燥処理部７０は、基板ＦＳを所定長に亘って蓄積可能な蓄積部（バッファ）として機能する。これにより、処理装置ＰＲ４（またはＰＲ５）から送られてくる基板ＦＳの搬送速度と、処理装置ＰＲ６（または回収ロールＦＲ２）に送る基板ＦＳの搬送速度とを異なる速度にした場合であっても、その速度差を乾燥処理部７０で吸収することができる。乾燥処理部７０を蓄積部としても機能させるために、エアーターンバーＡＴ５３〜ＡＴ５５は、Ｚ方向に移動可能とし、且つ、−Ｚ方向側に常時所定の力（テンション）で付勢されている。したがって、乾燥処理部７０に入出する基板ＦＳの搬送速度の差によって生じる乾燥処理部７０内の基板ＦＳの蓄積長の変化に応じてエアーターンバーＡＴ５３〜ＡＴ５５はＺ方向（＋Ｚ方向または−Ｚ方向）に移動する。これにより、乾燥処理部７０は、基板ＦＳに所定のテンションを付与した状態で所定長に亘って基板ＦＳを蓄積することができる。なお、搬送経路を蛇行させて長くすることで、基板ＦＳに残留した液体の残渣、基板ＦＳに浸潤した液体の分子などを効果的に乾燥させることができるとともに、乾燥処理部７０が蓄積することができる所定長（最大蓄積長）も長くすることができる。
【０１０１】
以上のように、処理装置（成膜装置）ＰＲ２の一部を構成するミスト発生装置ＭＧ１（ＭＧ２）は、微粒子ＮＰを含む分散液ＤＩＬ１を保持する容器３０ａと、第１の周波数の振動を容器３０ａ内の分散液ＤＩＬに与えることで、微粒子ＮＰの分散液ＤＩＬ１中での凝集を抑える振動部３２ａと、第１の周波数よりも高く、分散液ＤＩＬ１の表面から微粒子ＮＰを含むミストＭＴａを発生させるための第２の周波数の振動を容器３０ａ内の分散液ＤＩＬ１に与える振動部３４ａと、を備える。これにより、微粒子ＮＰの凝集を抑える界面活性剤を分散液ＤＩＬに添加する必要がなくなり、成膜のための工程、工数が減り、且つ、成膜精度を向上させることができる。
【０１０２】
また、ミスト発生装置ＭＧ１（ＭＧ２）は、容器３０ａ内に発生したミストＭＴａが液化した分散液ＤＩＬ２を保持する容器３０ｂと、容器３０ｂ内の分散液ＤＩＬ２に第２の周波数を与える振動部３４ｂとをさらに備え、容器３０ａ内に発生したミストＭＴａは、キャリアガスによって容器３０ｂに搬送される。これにより、容器３０ａ内で分散しきれなかった粒径が比較的大きい微粒子ＮＰ（或いは凝集状態で残留する微粒子の塊）がミストＭＴａと一緒に容器３０ａから供給された場合であっても、容器３０ｂが存在することでフィルタリングすることができる。したがって、別途、特別なフィルタリング機能を設ける必要はない。
【０１０３】
振動部３２ａ（３２ｂ）が分散液ＤＩＬに与える振動の第１の周波数は、１ＭＨｚより低い周波数である。したがって、振動部３２ａ（３２ｂ）によって凝集した微粒子ＮＰを効果的に粉砕（分散）し、且つ、微粒子ＮＰの分散液ＤＩＬ１中での凝集を効果的に抑えることができる。また、振動部３４ａ（３４ｂ）が分散液ＤＩＬに与える振動の第２の周波数は、１ＭＨｚ以上の周波数である。したがって、振動部３４ａ（３４ｂ）によって分散液ＤＩＬの表面から霧化したミストＭＴを効果的に発生させることができる。
【０１０４】
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態では、上記第１の実施の形態で説明した構成と同様の構成については同一の符号を付し、特に説明する必要のない構成についてはその説明および図示を省略する。
【０１０５】
図８は、第２の実施の形態におけるミスト発生装置ＭＧａの簡略的な構成を示す図である。ミスト発生装置ＭＧａは、容器３０ａ、３０ｂ、ミスト搬送流路３６ａ、および、振動部３２ａ、３２ｂ、３４ａなどを備える。容器３０ａは分散液ＤＩＬ１を保持する。振動部３２ａは、容器３０ａで保持されている分散液ＤＩＬ１に対して第１の周波数（１ＭＨｚより低い周波数であり、例えば、２０ｋＨｚ）の振動を与える。これにより、分散液ＤＩＬ１中で凝集した微粒子ＮＰが粉砕（分散）されるとともに、微粒子ＮＰの分散液ＤＩＬ１中での凝集が抑えられる。振動部３４ａは、容器３０ａで保持されている分散液ＤＩＬ１に対して第２の周波数（１ＭＨｚ以上の周波数であり、例えば、２．４ＭＨｚ）の振動を与える。これにより、分散液ＤＩＬ１の表面から霧化したミストＭＴが発生する。数μｍ程度の大きさのミストＭＴの粒の各々には、ミストＭＴの径よりも十分小さい微粒子ＮＰは内包されるが、ミストＭＴの大きさよりも大きい微粒子ＮＰの塊は内包されない。なお、第２の実施の形態では、振動部３２ａを分散液ＤＩＬ１に浸し、振動部３４ａを容器３０ａの外壁に設けるようにしたが、振動部３２ａ、３４ａの設置位置はこれに限定されない。要は、振動部３２ａ、３４ａが分散液ＤＩＬ１に対して所定の周波数の振動を与えることができればよい。このことは、上記第１の実施の形態でも同様であり、後述する第３の実施の形態でも同様である。
【０１０６】
容器３０ａ内に供給されたキャリアガス（例えば、窒素の圧縮ガス）によって、容器３０ａ内で発生したミストＭＴは、ミスト搬送流路３６ａを介して容器３０ｂに搬送される。容器３０ｂは、容器３０ａから搬送されてきたミストＭＴが液化した分散液（ナノ粒子分散液）ＤＩＬ２を保持する。したがって、容器３０ｂ内の分散液ＤＩＬ２中の微粒子ＮＰは、ミストＭＴの寸法よりも十分に小さいナノ粒子となっている。容器３０ｂは、ミスト搬送流路３６ｂが設けられておらず、ミスト搬送流路３６ａとの接続口以外は密閉されている。そのため、容器３０ｂは、ミスト搬送流路３６ａを介して容器３０ａから供給されたミストＭＴを効率よく液化させることができる。
【０１０７】
振動部（第３振動部）３２ｂは、容器３０ｂで保持されている分散液ＤＩＬ２に対して第１の周波数（例えば、２０ｋＨｚ）の振動を与える。これにより、分散液ＤＩＬ２中の微粒子ＮＰの凝集を抑えることができる。したがって、分散液ＤＩＬ２をナノ粒子である微粒子ＮＰが分散した状態、つまり、微粒子ＮＰが凝集されていない分散液（ナノ粒子分散液）の状態で保存しておくことができる。なお、第２の実施の形態では、振動部３２ｂを容器３０ｂの外壁に設けるようにしたが、振動部３２ｂの設置位置はこれに限定されない。要は、振動部３２ｂは、分散液ＤＩＬ２に対して所定の周波数の振動を与えることができればよい。このことは、上記第１の実施の形態でも同様である。
【０１０８】
そして、成膜を行う際に、容器３０ｂで保持、保存されている分散液ＤＩＬ２を使用すればよい。この場合は、容器３０ｂの分散液ＤＩＬ２を、成膜のために用いられる別のミスト発生装置の容器に移してもよい。また、上記第１の実施の形態のように、供給管ＳＴ１（ＳＴ２）に接続されるミスト搬送流路３６ｂを容器３０ｂに接続し、且つ、容器３０ｂに、第２の周波数で振動する振動部３４ｂを設ければよい。したがって、本第２の実施の形態でも、微粒子ＮＰの凝集を抑える界面活性剤を分散液ＤＩＬに添加する必要がなくなり、成膜のための工程、工数が減り、且つ、成膜精度を向上させることができる。なお、容器３０ａで発生させたミストＭＴを容器３０ｂで効率的に液体（分散液ＤＩＬ２）に戻すために、容器３０ａ内の温度に対して容器３０ｂ内の温度（容器３０ｂの内壁温度）を低く設定して、結露を促進してもよい。
【０１０９】
［第３の実施の形態］
次に、第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態においても、上記第１の実施の形態で説明した構成と同様の構成については同一の符号を付し、特に説明する必要のない構成についてはその説明および図示を省略する。
【０１１０】
図９は、第３の実施の形態におけるミスト発生装置ＭＧｂの簡略的な構成を示す図である。ミスト発生装置ＭＧｂは、容器３０ａ、３０ｂ、ミスト搬送流路３６ａ、３６ｂ、および、振動部３２ａ、３４ａ、３４ｂなどを備える。上記第１の実施の形態と異なる点は、容器３０ｂ内に容器３０ｂの内部空間を第１空間８０ａと第２空間８０ｂとに区切るセパレータ８２を設けた点と、第１空間８０ａ内の気体（ミストＭＴも含む）を排気する排気部８４を設けた点と、第２空間８０ｂ内に、容器３０ａに供給するキャリアガス（例えば、窒素などの圧縮ガス）と異なるキャリアガス（例えば、窒素とアルゴンとが混合された圧縮ガス）を供給するためのガス流路ＧＴ２を設けた点とである。なお、両者のキャリアガスを区別するために、便宜的に、容器３０ａに供給されるキャリアガスを第１のキャリアガスと呼び、第２空間８０ｂ内に供給されるキャリアガスを第２のキャリアガスと呼ぶ場合がある。また、第１空間８０ａ内の分散液ＤＩＬ１から発生したミストＭＴをＭＴａとし、第２空間８０ｂ内の分散液ＤＩＬ２から発生したミストＭＴをＭＴｂとする。
【０１１１】
ミスト搬送流路３６ａは、第１空間８０ａと連通しており、ミスト搬送流路３６ａを介して容器３０ａから搬送されてきたミストＭＴａは、第１のキャリアガスとともにこの第１空間８０ａ内に入り込む。つまり、第１空間８０ａには、容器３０ａから搬送されてきたミストＭＴａが存在している。セパレータ８２は、容器３０ａから搬送されてきたミストＭＴａおよび第１のキャリアガスの第２空間８０ｂ内への侵入を阻止する。セパレータ８２は、その下端が容器３０ｂ内で保持されている分散液ＤＩＬ２に浸かっており、上端が容器３０ｂの上壁まで延びていることが好ましい。なお、セパレータ８２の下端が容器３０ｂの下壁まで延びていると、容器３０ａから搬送されてきたミストＭＴａが液化した分散液ＤＩＬ２は、第２空間８０ｂに浸入できず、第１空間８０ａ内で留まるので、セパレータ８２の下端は、容器３０ｂの下壁（底板）より上方に位置している。また、セパレータ８２の下端を容器３０ｂの下壁まで延ばす場合は、セパレータ８２の下端部（分散液ＤＩＬ２の液面よりも低い位置）に、第１空間８０ａと第２空間８０ｂとを連通させるための孔を設ければよい。
【０１１２】
排気部８４は、第１空間８０ａと連通しており、主に、容器３０ａから容器３０ｂの第１空間８０ａに供給されてきた第１のキャリアガスを排気するものである。なお、排気部８４はミストＭＴａも排気する場合があり得るため、ミストＭＴａの排気を低減させるためのフィルタを排気部８４に設けることが好ましい。
【０１１３】
第２空間８０ｂには、振動部３４ｂによる振動によって容器３０ｂ内の分散液ＤＩＬ２の表面から霧化したミストＭＴｂが存在している。振動部３４ｂによる振動によって分散液ＤＩＬ２の表面から発生したミストＭＴｂの殆どまたは全部が第２空間８０ｂ内へ放出されるように、振動部３４ｂを第２空間８０ｂ側に設けることが好ましい。第２空間８０ｂとミスト搬送流路３６ｂとは連通し、第２空間８０ｂとガス流路ＧＴ２とは連通している。そのため、ガス流路ＧＴ２を介して図示しないガス供給部から第２空間８０ｂ内へ供給された第２のキャリアガスによって、ミストＭＴｂは、ミスト搬送流路３６ｂを介してミスト処理部（成膜部）に供給される。この第２のキャリアガスの第１空間８０ａ内への侵入はセパレータ８２によって阻止される。このミスト処理部は、ミストＭＴｂを用いて基板ＦＳの表面に対して成膜処理を施す。
【０１１４】
このように、セパレータ８２を設けることによって容器３０ａに供給するキャリアガスとミスト処理部に供給するキャリアガスとを異ならせることができる。したがって、ミスト処理部による成膜処理に適したキャリアガスをミスト処理部に供給することが可能となる。セパレータ８２によってキャリアガスを分離しているので、第２のキャリアガスの流量を制御することで、ミスト処理部に供給する微粒子ＮＰの濃度または量を簡単に制御することができる。この制御は、処理装置ＰＲ２の下位制御装置１４ｂによって行われる。
【０１１５】
［変形例］
上記第１〜第３の実施の形態の少なくとも１つは、以下のような変形が可能である。なお、上記第１〜第３の実施の形態で説明した構成と同様の構成については同一の符号を付し、特に説明する必要のない構成についてはその説明および図示を省略する。
【０１１６】
（変形例１）上記第１または第３の実施の形態では、ミスト発生装置ＭＧ１、ＭＧ２、ＭＧｂによって発生したミストＭＴと不活性なキャリアガス（例えば、アルゴン、ヘリウム、ネオン、キセノン、窒素など）とが混合された処理ガスを基板ＦＳの表面に噴霧して、ミストＭＴに含まれる微粒子（ナノ粒子）を基板ＦＳの表面に堆積させるミストデポジション法を用いて薄膜を形成している。このミストデポジション法は、例えば、特開平１０−１３０８５１号公報に開示されているように、大気圧近傍の圧力下で、シート状基板の表面に機能性の薄膜を形成するプラズマ処理装置に適用することができる。この特許公開公報には、上部電極と下部電極との間にシート状基板を配置して、金属−水素化合物、金属−ハロゲン化合物、金属アルコラートなどの処理ガスをシート状基板の表面に噴霧した状態で、上部電極と下部電極との間に高電圧のパルス電界を印加して放電プラズマを発生させることで、シート状基板の表面にＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＳｎＯ2などの金属酸化物薄膜を形成することが開示されている。
【０１１７】
プラズマ処理装置は、電極の構成や配置、高電圧の印加方法などに関して種々の方式があるが、いずれも処理ガスが基板の表面と接触する領域に均一なプラズマを発生させることで、一様な厚さの薄膜を形成するものである。ミストデポジション法（或いはミストＣＶＤ法）にプラズマアシストを加える場合は、成膜すべき基板の表面の近くで、ミストを含む処理ガスが噴霧される空間中に非熱平衡の大気圧プラズマを発生させるのが好ましく、ヘリコン波を用いた大気圧プラズマ発生装置を用いてもよい。低温（２００℃以下）環境下で非熱平衡大気圧プラズマ処理によって成膜する装置は、例えば、特表２０１４−５１４４５４号公報に開示されている。
【０１１８】
上記したミスト発生装置ＭＧ１、ＭＧ２、ＭＧｂを用いると、ミストＭＴの発生時にも超音波振動によって微粒子ＮＰの凝集が抑えられているため、個々のミストＭＴに含まれる微粒子ＮＰは殆ど凝集することなく、或いは凝集したとしてもミストＭＴのサイズよりは十分に小さいサイズの塊となって基板ＦＳの表面に達する。したがって、上述したプラズマ処理装置と組み合わせることで、形成される薄膜が一様な厚さで緻密になるとともに、成膜レート（単位時間当たりに堆積する膜厚量）も向上する。なお、プラズマ処理装置を上記した実施の形態に適用する場合は、ミスト処理部（図２の成膜室２２）内に、プラズマ処理装置（上部電極および下部電極などを含む）を設ければよい。
【０１１９】
（変形例２）図１０は、変形例２におけるデバイス製造システム１０ａの概略的な構成を示す概略構成図である。デバイス製造システム１０ａにおいては、供給ロールＦＲ１から供給された基板ＦＳは、処理装置ＰＲ１、処理装置ＰＲ３、処理装置ＰＲ４、処理装置ＰＲ２の順に、処理装置ＰＲ１〜ＰＲ４内を通るように搬送され、回収ロールＦＲ２によって巻き取られる。したがって、基板ＦＳには、下地処理、塗布処理、露光処理、成膜処理の順で、各処理が施されることになる。
【０１２０】
本変形例２においては、処理装置ＰＲ３による塗布処理によって塗布される感光性機能液（層）を、国際公開第２０１３／１７６２２２号パンフレットに開示されているような、紫外線の照射によって親撥液性でコントラストを付けることができる感光性シランカップリング剤（感光性ＳＡＭ）とする。したがって、処理装置ＰＲ３から処理装置ＰＲ４に搬送される基板ＦＳの表面には、感光性シランカップリング剤の感光性機能層が形成されている。そして、処理装置ＲＰ４が、基板ＦＳ上にパターンを露光すると、基板ＦＳの表面に形成された感光性シランカップリング剤の感光性機能層は、パターンに応じて露光された部分が撥液性から親液性に改質され、未露光の部分が撥液性のままとなる。
【０１２１】
そして、処理装置ＰＲ２が処理装置ＰＲ４から送られてきた基板ＦＳに対して薄膜を形成するために基板ＦＳの表面にミストＭＴを噴霧すると、未露光の部分に付着したミストＭＴは密着力が弱い状態となる。そのため、図２中の成膜室２２内、または、乾燥処理ユニット２６内のブロワーなどによって、未露光の部分に付着したミストは流されてしまう。これとは逆に、露光された部分に付着したミストＭＴは、ブロワーなどによって流されることなく、成膜される。このように、基板ＦＳに対して処理を施すことで、ミストデポジション法で、基板ＦＳ上にパターンの形状やサイズに応じて選択的に薄膜を形成することができる。なお、基板ＦＳの搬送方向からみて、噴霧ノズルＮＺ１、ＮＺ２の下流側であって乾燥処理ユニット２６の上流側に、未露光の部分に付着したミストＭＴを吹き飛ばす専用のエアーノズルを設けてもよい。
【０１２２】
（変形例３）ミスト発生装置ＭＧ１、ＭＧ２、ＭＧａ、ＭＧｂの容器３０ａによって保持される分散液ＤＩＬに、例えば、発生するミストＭＴの粒子の径よりも大きい粒子、例えば、粒径が５〜３０μｍ以上の大きな粒子を混入させてもよい。粒径が比較的大きな粒子（以下、粉砕用粒子）を混在させることで、凝集した微粒子ＮＰを効率良く粉砕することができる。粉砕用粒子の粒径を２．４ＭＨｚの超音波で発生するミストＭＴよりも大きな粒径とすることで、ミストＭＴに含まれるナノ粒子の微粒子ＮＰと粉砕用粒子を分別することができるため、凝集した微粒子ＮＰの粉砕後に、粉砕用粒子の沈殿を待って上澄み液を採取する、と言った手間が不要となり、連続してナノ粒子の微粒子ＮＰを作り出すことができる。
【０１２３】
（変形例４）以上の図３、図８、図９に示したミスト発生装置ＭＧ１、ＭＧ２、ＭＧａ、ＭＧｂでは、ミストＭＴを発生させる場合、分散液ＤＩＬ中の微粒子ＮＰの凝集を抑えるための第１の振動部３２ａ、３２ｂと、分散液ＤＩＬの表面からミストＭＴを発生させるための第２の振動部３４ａ、３４ｂを略同時に作動させるのがよい。分散液ＤＩＬ中の微粒子ＮＰの材料によっては、微粒子ＮＰがミストＭＴ（実効的な径２〜５μｍ）中に効率的に含有されるようなサイズ（１粒のミストに含有可能なサイズ）に分散された状態で、第１の振動部３２ａ、３２ｂの駆動を停止した後、分散していた微粒子ＮＰがミストＭＴに有効に含有されないようなサイズ（１粒のミストに含有不可能なサイズ）以上に凝集するまでの時間に差異がある場合もある。そこで、分散液ＤＩＬ中の微粒子ＮＰがミストＭＴの１粒に含有可能なサイズまで分散したエントロピーが大きい状態から、微粒子ＮＰがミストＭＴの１粒に含有不可能なサイズまで凝集したエントロピーが小さい状態に遷移する時間を考慮して、第１の振動部３２ａ、３２ｂの駆動を間欠的に行ってもよい。
【０１２４】
ここで、超音波振動を用いた分散と霧化について、さらに詳しく説明する。超音波を用いた分散は、分散液中でのキャビティ効果が作用していると考えられる。これは、分散液ＤＩＬに付与した超音波が液体を引きちぎる際に液体中にキャビティ（空洞）が発生し、発生したキャビティが破壊されるときに生じる非常に高いエネルギーの衝撃波によって、凝集した微粒子の塊が粉砕されるものと考えられる。したがって、分散の効率化のためには、分散液に付与する超音波の周波数と出力が大きく影響する。分散に必要とされる周波数は、分散液中にキャビティを発生させるものであれば限定されないが、一般的には数十ＫＨｚ程度である。それよりも周波数が高くなると、キャビティの発生数は増加するものの、一つ一つのキャビティの大きさが小さくなるため、衝撃波のエネルギーは相対的に低下してくる傾向となる。分散液に付与する超音波の出力（振動振幅）は、大きいほど効率的であって、大容量の分散液ＤＩＬ中での微粒子ＮＰの分散を短時間で達成できる。
【０１２５】
一方、分散液ＤＩＬからミストを発生させる超音波の周波数帯域では、分散液中で大きなキャビティが発生し難く、微粒子ＮＰの凝集した塊を粉砕する能力は低い。しかしながら、分散液の液中から液面に向けて超音波を照射すると、液面付近の分散液が数μｍ程度の大きさの液滴に引きちぎられてミストが発生する。ミスト（液滴）発生のメカニズムには、キャビテーション説とキャピラリ波説があるが、Ｅａｒｏｚｏｒｕ  Ｋｅｎｋｙｕ，２６（１）．１８−２３（２０１１）に掲載された論文「超音波霧化によるナノ液滴の発生」によると、キャピラリ波説に基づく以下のラングの式によって、発生するミスト径Ｄが理論的に求められる。
【０１２６】
【数１】
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【０１２７】
この式で、Λ（ｃｍ）は液面に生じるキャピラリ波の波長を表し、ρ（ｇ／ｃｍ3）は液体の密度、γ（ｍＮ／ｍ）は液体の表面張力、Ｆ（Ｈｚ）は超音波の周波数である。Ｘは実験的に求められている比例定数で、０．３４とされている。分散液ＤＩＬから数μｍ以下の径のミストを発生させる超音波周波数は、分散液ＤＩＬの分散媒が水の場合は２．４ＭＨｚが好適であるが、分散媒が水以外の液体、例えばエチレングリコールでは、上記の式に基づくと、さらに低い周波数の１．１ＭＨｚ付近でもミストが発生することになる。したがって、効率的に所望する径のミストを発生させるためには、分散液ＤＩＬの分散媒の違いによって超音波の周波数を調整するのがよいことが判る。さらに、分散液ＤＩＬの霧化は液面より発生するため、振動部３４ａ、３４ｂなどの超音波振動子は、超音波の進行方向を液面方向に向けるとともに、伝搬する超音波が減衰せずに液面に到達するような状態で配置される。
【０１２８】
（変形例５）図１１は、以上のことを踏まえて第１、第２の実施の形態におけるミスト発生装置を変形した例を示す。図１１において、先の図３中に示した部材や構成と同じものには同じ符号を付し、その説明は省略、または簡略化する。本変形例では、図３と同様に、密閉された容器３０ａと、容器３０ａ内に窒素（Ｎ2）などのキャリアガスを供給するガス流路（配管）ＧＴと、容器３０ａ内で発生したミストＭＴをキャリアガスとともに外部に導く搬送流路（配管）３６ａとが設けられている。本変形例では、分散液ＤＩＬを溜めてミストＭＴを発生する内部容器３３が容器３０ａ内に設けられ、発生したミストＭＴを収集して搬送流路（配管）３６ａに導くロート状のミスト収集部材３８ｃが内部容器３３の上方の開口部を覆うように設けられる。ガス流路（配管）ＧＴから供給されるキャリアガスは、内部容器３３の外周壁とミスト収集部材３８ｃの下方部の内周壁との間の隙間を通り、ミスト収集部材３８ｃを介して搬送流路（配管）３６ａに貫けるように流される。
【０１２９】
内部容器３３内には所定の深さで分散液ＤＩＬが満たされ、その液面の高さは液面レベルセンサＬＬＳによって逐次計測される。液面レベルセンサＬＬＳで計測される液面レベルに関する計測情報Ｓｖは分散液生成部９０に送られる。分散液生成部９０は、図３に示した構成と同様の分散質供給部ＤＤから供給される微粒子ＮＰを、分散媒（液体）としての純水（Ｈ2Ｏ）に所定の濃度（重量％）で混ぜて分散液ＤＩＬを生成する混合機構と、生成された分散液ＤＩＬを一時的に蓄積するタンクと、タンク内の分散液ＤＩＬを内部容器３３に送り込む液体流路（配管）ＷＴ１に送出するポンプ機構とで構成される。ミストＭＴの発生に伴って内部容器３３内の分散液ＤＩＬの液面は低下するので、分散液生成部９０のポンプ機構は、液面レベルセンサＬＬＳからの計測情報Ｓｖに基づいて内部容器３３内の分散液ＤＩＬの液面が指定された高さに維持されるようにサーボ制御される。
【０１３０】
さらに内部容器３３内には、分散液ＤＩＬ中の微粒子ＮＰの凝集を抑える（分散を促進する）ための振動部（超音波振動子）３２ａと、分散液ＤＩＬの液面からミストＭＴを発生するための振動部（超音波振動子）３４ａとが設けられる。微粒子ＮＰの凝集を抑えるための振動部（超音波振動子）３２ａは、内部容器３３の内部の側壁に設けられ、例えば２０ＫＨｚで振動する。この場合、振動部３２ａからの振動波は分散液ＤＩＬ中を液面と平行な方向に進行して、微粒子ＮＰの凝集を抑えたり、微粒子ＮＰが凝集して大きな塊となった場合は、その塊を破砕したりする。分散液ＤＩＬ中で微粒子ＮＰを分散状態（非凝集状態）にするための振動部３２ａは、内部容器３３の内部であればどこでも良く、条件によっては内部容器３３の外壁部に固定してもよい。
【０１３１】
内部容器３３内の振動部（超音波振動子）３４ａは、本変形例では、分散液ＤＩＬ内での位置や姿勢を調整できる調整機構９２によって支持されている。調整機構９２は、内部容器３３の底部壁を貫通して振動部３４ａを保持する複数のロッド状の支持部材９２ａ、９２ｂを備え、支持部材９２ａ、９２ｂの各々を上下方向（Ｚ方向）に移動させることで、振動部３４ａの高さ位置や傾きなどの姿勢を調整する。振動部３４ａは、ミストＭＴを発生するための振動波が分散液ＤＩＬの液面に向かうように設定されるが、ミスト発生を効率的にするために、分散液ＤＩＬの液面から振動部３４ａまでの深さＤＰ、或いは振動波が進行する方向と液面（ここではＸＹ平面と平行）との成す角度α（通常は９０度）を調整するのがよい。これは、分散液ＤＩＬの分散質（微粒子）の種類や分散媒（液体）の種類を変える場合、効率的なミスト発生のための振動部３４ａの配置条件が変わる可能性があるからである。なお、深さＤＰは、複数の支持部材９２ａ、９２ｂを同じ距離だけＺ方向に移動させることで調整でき、角度αは複数の支持部材９２ａ、９２ｂの各々を異なる距離だけＺ方向に移動させることで調整できる。角度αは、通常は９０度でよいが、９０度から±１０度程度の範囲（８０度〜１００度）で傾けると、ミスト発生の効率が向上する場合もある。
【０１３２】
以上の本変形例によれば、分散液ＤＩＬの液面の高さを調整できる液面調整機能と、ミスト発生用の振動部３４ａの分散液ＤＩＬ中での設置状態を調整できる設置調整機能とを設けたので、少なくともいずれか一方の機能を用いることによって、発生するミストＭＴのキャリアガス中での濃度を安定にすることが可能となる。さらに、設置調整機能によれば、ミスト発生の効率を高い状態に保つことが可能となる。また、本変形例のように、分散液ＤＩＬの液面調整機能やミスト発生用の振動部３４ａ（３４ｂ）の設置調整機能は、先の各実施の形態（図３、図８、図９）に対しても、同様に設けることができる。
【０１３３】
（変形例６）図１２は、第１、第２の実施の形態におけるミスト発生装置を変形した例を示す。図１２において、先の図３中に示した部材や構成と同じものには同じ符号を付し、その説明は省略、または簡略化する。本変形例では、先の図１１と同様に、分散液ＤＩＬを溜める第２の内部容器３３Ａ（金属性がよい）を容器３０ａの内部に設ける。この内部容器３３Ａの底部は球面状に形成されており、容器３０ａ内に貯留された水（Ｈ2Ｏ）の中に浸かるように設置される。容器３０ａ内の水には、例えば２０ＫＨｚの駆動信号Ｄｓ１で加振される振動部３２ａ（セラミック振動子など）によって振動波が与えられる。その振動波は、内部容器３３Ａの壁面を介して分散液ＤＩＬに伝搬し、分散液ＤＩＬには微粒子ＮＰを有効に分散する振動波が与えられる。内部容器３３Ａの内部には、分散液ＤＩＬの液面からミストＭＴを発生するために、例えば２．４ＭＨｚの駆動信号Ｄｓ２で加振される振動部３４ａが設置される。内部容器３３Ａで発生したミストＭＴは、ガス流路（配管）ＧＴを介して導入される窒素（Ｎ2）などのキャリアガスとともに、ミスト収集部材３８ａで収集されてミスト搬送流路３６ａに貫けていく。本変形例でも、図１１に示した分散液生成部９０で作られた分散液ＤＩＬが、液体流路（配管）ＷＴ１を介して内部容器３３Ａに注入される。なお、図１２では、ミスト収集部材３８ａを内部容器３３Ａの直上の位置からＸ方向にずらして示したが、図１１のミスト収集部材３８ｃのように、内部容器３３Ａの上方の開口部を覆うような構成とするのがよい。
【０１３４】
本変形例では、内部容器３３Ａの壁面が液体（水）を媒介として振動部３２ａからの振動波によって振動することによって、分散液ＤＩＬ中の微粒子ＮＰを分散状態にする。したがって、本変形例では、分散のための振動を分散液ＤＩＬに与える振動部が、振動部３２ａと容器３０ａ内の水（液体）と内部容器３３Ａの壁とによって構成される。内部容器３３Ａは容器３０ａ内に支持されるが、内部容器３３Ａの壁が駆動信号Ｄｓ１の周波数（例えば２０ＫＨｚ）で振動することを極力阻害しないように、弾性材料などを用いた保持構造とするのがよい。また、本変形例では、容器３０ａ内の水（Ｈ2Ｏ）からはミストが発生しない構成とするため、容器３０ａ内の水（Ｈ2Ｏ）を溜める空間と、分散液ＤＩＬからのミストＭＴが発生する空間とを仕切り部材（内部容器）３３Ｂによって分離しておくのがよい。それによって、容器３０ａ内の水（Ｈ2Ｏ）を溜める空間は密閉された空間になる。そのため、図１２のように液体流路（配管）ＷＴを介して頻繁に水（Ｈ2Ｏ）を供給する必要はないが、長期間に渡って同じ水を使い続けると、バクテリア、カビ、雑菌の繁殖などの問題もあるので、時々、液体流路（配管）ＷＴを介して水（Ｈ2Ｏ）を交換するのがよい。
【０１３５】
以上の本変形例によれば、内部容器３３Ａ内にはミスト発生用の振動部３４ａだけが設けられるので、図１１の変形例に比べて内部容器３３Ａの容積を小さくすることができ、分散液ＤＩＬの容量を少なくすることができる。なお、本変形例においても、図１１の変形例と同様の分散液ＤＩＬの液面調整機能やミストＭＴを発生するための振動部３４ａの配置調整機能を設けることができる。
【０１３６】
（変形例７）図１３は、図１１の変形例における振動部３２ａ、３４ａのための駆動制御回路部の一例を示す回路ブロック図である。図１３の駆動方式は、図１１の構成に限られず、先の第１の実施の形態、第２の実施の形態、その他の各変形例の各々の構成に対しても、全く同様に適用できる。本変形例では、ミスト発生用の周波数（例えば２．４ＭＨｚ）を持った高周波信号ＳＦ０を発振する発振回路２００、周波数シンセサイザー回路２０２、増幅回路２０４Ａ、２０４Ｂを備えた回路構成によって、微粒子ＮＰの粉砕や凝集抑制のための振動部３２ａと、ミスト発生用の振動部３４ａとを駆動する。この図１３の回路構成では、振動部３２ａ、３４ａの形態によって、２つのモードのうちのいずれか一方のモードで振動部３２ａ、３４ａを駆動する。第１モードでは、振動部３２ａが微粒子ＮＰの粉砕や凝集抑制に適した周波数（例えば１００ＫＨｚ以下）にチューニングされた超音波振動子であり、振動部３４ａがミスト発生に適した周波数（例えば１ＭＨｚ〜数ＭＨｚ）にチューニングされた超音波振動子であり、振動部３２ａを駆動する駆動信号Ｄｓ１と、振動部３４ａを駆動する駆動信号Ｄｓ２との各周波数を大きく異ならせるものである。第２モードでは、２つの振動部３２ａ、３４ａの両方をミスト発生に適した周波数（例えば１ＭＨｚ〜数ＭＨｚ）にチューニングされた超音波振動子とし、駆動信号Ｄｓ１、Ｄｓ２の周波数の間に、微粒子ＮＰの粉砕や凝集抑制に適した周波数（例えば１００ＫＨｚ以下）分の差を与え、その差分のビート周波数による振動波を分散液ＤＩＬ中に発生させるものである。第１モードか第２モードかの選択は周波数シンセサイザー回路２０２によって行われる。
【０１３７】
周波数シンセサイザー回路２０２は、微粒子ＮＰの粉砕や凝集抑制に適した周波数（例えば２０ＫＨｚ）を指定する設定情報ＳＦｖを、図１または図１０に示した成膜装置ＰＲ２の下位制御装置１４ｂから入力する。第１モードの場合、周波数シンセサイザー回路２０２は、発振回路２００からの高周波信号ＳＦ０（例えば２．４ＭＨｚ）をそのまま高周波信号ＳＦ２として増幅回路２０４Ａに印加し、増幅された駆動信号Ｄｓ２がミスト発生用の振動部３４ａに印加される。さらに、第１モードの場合、周波数シンセサイザー回路２０２は、入力した高周波信号ＳＦ０の周波数（例えば２．４ＭＨｚ）を所定の分周比で分周した高周波信号ＳＦ１を生成する。本変形例の場合、その分周比は、例えば１／１２０に設定されるため、高周波信号ＳＦ１の周波数は２０ＫＨｚとなり、振動部３２ａには、増幅回路２０４Ｂを介して微粒子ＮＰの分散用に適した周波数（２０ＫＨｚ）の駆動信号Ｄｓ１が印加される。なお、周波数シンセサイザー回路２０２による高周波信号ＳＦ０の分周比は１／１２０に限られず、高周波信号ＳＦ０の周波数と設定情報ＳＦｖで指定される周波数との比に基づいて自動設定される。
【０１３８】
一方、第２モードの場合、周波数シンセサイザー回路２０２は、第１モードと同様に、発振回路２００からの高周波信号ＳＦ０をそのまま高周波信号ＳＦ２として増幅回路２０４Ａに印加し、増幅された駆動信号Ｄｓ２をミスト発生用の振動部３４ａに印加する。第２モードの場合、周波数シンセサイザー回路２０２は、高周波信号ＳＦ０の周波数に対して設定情報ＳＦｖで指定される周波数分だけ高い周波数、または低い周波数の高周波信号ＳＦ１を生成する。すなわち、周波数シンセサイザー回路２０２は、周波数がＳＦ２＝ＳＦ０、ＳＦ１＝ＳＦ２＋ＳＦｖ（或いは、ＳＦ２−ＳＦｖ）の関係になるように周波数合成を行う。このような周波数合成は、デジタル処理回路とアナログ処理回路のいずれであっても可能である。これによって、振動部３４ａは、例えば２．４０ＭＨｚの駆動信号Ｄｓ２に応答して振動し、振動部３２ａは、例えば２．４２ＭＨｚ（または２．３８ＭＨｚ）の駆動信号Ｄｓ１に応答して振動する。振動部３４ａからの振動波と振動部３２ａからの振動波との間には、０．０２ＭＨｚ（２０ＫＨｚ）の差があるため、その差分のビート周波数による振動波が分散液ＤＩＬ中に生成される。ビート周波数による振動波は、分散液ＤＩＬ中の微粒子ＮＰの塊を粉砕したり、凝集を抑制したりするのに適した周波数となる。
【０１３９】
一般に、圧電セラミック素子などの超音波振動子は固有の共振周波数を有するため、その共振周波数の駆動信号で駆動するのが効率的である。本変形例の第２モードでは、共振周波数が例えば２．４ＭＨｚの２つの超音波振動子（３２ａ、３４ａ）の各々に印加する駆動信号Ｄｓ１、Ｄｓ２の周波数差は０．０２ＭＨｚと極めて小さく、２つの超音波振動子はいずれも共振周波数帯域で駆動されることになる。
【０１４０】
以上、本変形例の第２モードによれば、微粒子ＮＰの塊の粉砕や凝集の抑制のための振動部３２ａと、ミスト発生用の振動部３４ａとは、ミスト発生用の高い周波数に対してチューニングされた同じ超音波振動子にすることができる。また、第２モードの場合、２つの振動部３２ａ、３４ａはいずれも分散液ＤＩＬの内部から液面に向けて振動波が進行するように配置するとともに、振動部３２ａからの振動波と振動部３４ａからの振動波とが分散液ＤＩＬの液面下で交差するように互いに少し傾けて配置するとよい。本変形例の第２モードの場合、２つの振動部３２ａ、３４ａは、いずれもミスト発生に適した高い周波数で振動する超音波振動子とされ、微粒子ＮＰの塊の粉砕や凝集の抑制に適した低い周波数で直接的に振動する超音波振動子は存在しない。しかしながら、２つの振動部３２ａ、３４ａを僅かに異なる周波数でともに振動させることで、分散液ＤＩＬ中の微粒子ＮＰの塊の粉砕や凝集の抑制と、ミスト発生とを同時に行うことができる。このことから、本変形例の第２モードでは、２つの振動部３２ａ、３４ａのいずれか一方を振動する状態と、２つの振動部３２ａ、３４ａの両方を振動する状態とを所定時間毎に切替えることで、分散液ＤＩＬ中の微粒子ＮＰの塊の粉砕（凝集の解除）や分散状態の促進を、一定の時間間隔で行うこともできる。
【０１４１】
本変形例では、分散液ＤＩＬに対して互いに異なる周波数の振動を与える複数（３個以上であってもよい）の振動部（超音波振動子）を設けることで、分散液ＤＩＬ中の微粒子ＮＰの凝集を抑制して分散状態を促進する機能と、分散液ＤＩＬの液面から微粒子ＮＰを含むミストを発生する機能との両方を同時に達成することができる。互いに異なる周波数とは、２つの振動の周波数の比を１０倍以上（１ＭＨｚ以上と１００ＫＨｚ以下）にする場合と、ビート発生のために２つの振動の周波数の差をいずれかの振動の周波数の１／１０以下（１００ＫＨｚ以下／１ＭＨｚ以上）にする場合とのいずれか一方を含むものである。そして、本変形例の場合、２つの振動部３２ａ、３４ａは、超音波振動子を別々の筐体（金属ケース）に収納したものとしたが、互いに異なる周波数の駆動信号Ｄｓ１、Ｄｓ２の各々が印加される超音波振動子を１つの筐体（金属ケース）内に収納した構成であってもよい。
【０１４２】
例えば、分散媒（液体）の種類、分散質（微粒子）の種類によっては、ミスト発生のために分散液に与える振動周波数（ＳＦ２）が１ＭＨｚ程度、微粒子の分散のために分散液に与えられる振動周波数（ＳＦ１）が１００ＫＨｚ程度になる場合は、図１３の駆動制御回路部による第２モードでの駆動のために、２つの振動部３２ａ、３４ａのうちの一方は、例えば、１ＭＨｚに固有共振周波数を有する圧電セラミック素子とし、他方は０．９ＭＨｚまたは１．１ＭＨｚに固有共振周波数を有する圧電セラミック素子とすればよい。或いは、固有共振周波数の差が０．１ＭＨｚとなるように、それぞれ１．０５ＭＨｚと０．９５ＭＨｚに固有共振周波数を有する２つの圧電セラミック素子としてもよい。
【０１４３】
［第４の実施の形態］
図１４は、第４の実施形態によるミスト発生装置の構成を示し、全体的な構成は先の図１２で示したミスト発生装置と同様であるが、分散液ＤＩＬ中の微粒子ＮＰを強制的に分散させる（凝集を防止する）為の振動部３２ａと、分散液ＤＩＬの表面からミストＭＴを発生させる為の振動部３４ａとの配置を、図１２の配置に対して逆にする。すなわち、容器３０ａ（第２容器）の内側には、溜められる液体ＬＷ（水：Ｈ２Ｏ）に底面部が浸るように設置された内部容器３３Ｂ（第１容器）が設けられ、内部容器３３Ｂ内には微粒子ＮＰを含有した分散液ＤＩＬが所定の深さＤＯＬで溜められ、分散液ＤＩＬ中の微粒子ＮＰの分散用のプローブ状（棒状）の振動部３２ａが、内部容器３３Ｂの上方の開口部３３Ｂｏを介して分散液ＤＩＬ中に浸される。容器３０ａに溜められた液体ＬＷ中には、ミスト発生用の振動部３４ａが設けられる。図１４において、重力方向をＺ方向とし、それと垂直な平面をＸＹ面とすると、分散液ＤＩＬの表面ＳＱはＸＹ面と平行になる。内部容器３３Ｂは、例えば、ポリプロピレン製であり、底面はＸＹ面と平行な平面状に形成され、側壁面には分散液ＤＩＬの液面ＳＱよりも高い位置（＋Ｚ方向）に排気口ＥＰが形成されている。発生したミストＭＴを効率的に成膜部に導く為に、成膜部側を負圧にする（吸気する）ことで、内部容器３３Ｂの開口部３３Ｂｏの隙間から流入した大気がミストＭＴを伴って排気口ＥＰから流出するフローが形成される。容器３０ａの底部の液体ＬＷ中に設けられる振動部３４ａは、純水を媒体とした分散液ＤＩＬからミストＭＴを効率的に発生させる為に、振動周波数が２．４ＭＨｚ又は１．６ＭＨｚの超音波振動子を用いる。振動部３４ａの振動方向（超音波の発生方向）は＋Ｚ方向に設定され、超音波は液体ＬＷを介して内部容器３３Ｂの平面状の底面にほぼ垂直に投射される。さらに、分散用のプローブ状の振動部３２ａのＸＹ面内での位置と、ミスト発生用の振動部３４ａのＸＹ面内での位置とは、間隔ＳＰＬだけ離れているものとする。なお、本実施の形態では、分散用の振動部３２ａの振動周波数が２０ＫＨｚ程度に設定される。
【０１４４】
以上のような構成のミスト発生装置において、分散液ＤＩＬからミストＭＴを効率的に発生させる条件を実験により確かめてみた。実験では、堺化学工業社製の二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2、５ｗｔ．％）を水（純水）に分散させ、ＺｒＯ2のナノ粒子（粒子径は３〜５ｎｍ）を含有する分散液（ミスト生成用の溶液）ＤＩＬを用意し、分散用のプローブ状の振動部３２ａとして、家田貿易株式会社より販売されている２０ＫＨｚの超音波ホモジナイザー（ＳＯＮＩＣＳ社製のＶＣシリーズ、又はＶＣＸシリーズ）を用い、ミスト発生用の振動部３４ａとしては、株式会社星光技研より販売されている投込型超音波霧化ユニットＩＭ１−２４／ＬＷ（振動子径２０ｍｍφ、駆動周波数１．６ＭＨｚ）を用いた。超音波ホモジナイザーの振動部３２ａは、直径が数ｍｍ〜十数ｍｍ程度のチタン合金製の丸棒（プローブロッド）の上端部にＰ．Ｚ．Ｔ素子による振動源を取付けた構造となっており、振動源の振動（２０ＫＨｚ）がプローブロッドを介して分散液ＤＩＬに印加される。また、図１４に示した内部容器３３Ｂの排気口ＥＰからは、循環アスピレータを使って、内部容器３３Ｂ内のミストＭＴを含む気体（空気）が一定流量で吸気されるように調整した。
【０１４５】
図１４の構成において、１００ｃｃの分散液ＤＩＬを内部容器３３Ｂ内に入れ、距離ＳＰＬを数ｃｍ程度にした状態で、分散用の振動部３２ａに２０ＫＨｚの駆動信号Ｄｓ１を印加せずに分散液ＤＩＬを霧化した場合（強制分散無しでの霧化状態）と、分散用の振動部３２ａに２０ＫＨｚの駆動信号Ｄｓ１を印加しつつ分散液ＤＩＬを霧化した場合（強制分散併用での霧化状態）とで、霧化の効率が変わるかを調べた。まず、強制分散無しでの霧化と強制分散併用での霧化との各々を一定時間だけ行った後に、内部容器３３Ｂ内に残存した残液量を比較したところ、強制分散無しでの霧化での残液量は約９７ｃｃ（３％の霧化量）となり、強制分散併用での霧化での残液量は約９５ｃｃ（５％の霧化量）となった。このことから、強制分散を併用して霧化すると、霧化効率が向上することが判った。なお、本実施の形態では、ＸＹ面内で見たとき、距離ＳＰＬが零の場合、或いは分散用（凝集防止用）の振動部３２ａと霧化用の振動部３４ａとが少なくとも一部重なっている場合、ミストＭＴがほとんど発生しないことがある。これは、液体ＬＷを介して伝搬される振動部３４ａの１．６ＭＨｚの振動波が最も強く照射される内部容器３３Ｂの底面部分と、その上方の分散液ＤＩＬの液面ＳＱの部分との間に、障害物となり得る分散用の振動部３２ａが存在する為である。
【０１４６】
本実施の形態では、ポリプロピレン製の内部容器３３Ｂの底面を介して、霧化用の超音波振動（１．６ＭＨｚ）を分散液ＤＩＬに伝える構成とした。その為、内部容器３３Ｂの底面から分散液ＤＩＬの液面ＳＱまでの距離である深さＤＯＬによっては、ミストＭＴの発生時に液面ＳＱに現れるべき液柱が効率的に発生せず、その結果、ミストＭＴが発生しない場合が生じる。そこで、図１４の構成において、分散液ＤＩＬの液面ＳＱの高さ、すなわち分散液ＤＩＬの深さＤＯＬを変えて、霧化効率の変化を調べた。図１５は、プローブ状の振動部３２ａ（超音波ホモジナイザー）によって２０ＫＨｚで分散液ＤＩＬを強制分散させつつ、深さＤＯＬを１０〜５０ｍｍの間の何点か、ここでは１０ｍｍ、２０ｍｍ、４０ｍｍ、５０ｍｍの４点に変えた場合に得られる霧化効率の特性の一例を示すグラフである。図１５のグラフにおいて、縦軸は霧化効率を表す分散液ＤＩＬの残液量の百分率（％）を表し、横軸は深さＤＯＬ（ｍｍ）を表す。内部容器３３Ｂに貯留される分散液ＤＩＬの深さＤＯＬを変える場合、貯留する分散液ＤＩＬの容量を変えることになる為、図１５の縦軸の残液量（％）は、一定時間の霧化動作の後に残る分散液ＤＩＬの容量の初期容量に対する比率（％）として表す。
【０１４７】
図１４の構成のミスト発生装置の場合、図１５に示すように、分散液ＤＩＬの深さＤＯＬが５０ｍｍの場合、残液量は１００％であり、ミストＭＴはほとんど発生しない。分散液ＤＩＬの深さＤＯＬが４０ｍｍの場合の残液量は約９９％であり、ミストＭＴは僅かに発生するものの、効率的な発生とは言えない。図１４の構成のミスト発生装置の場合、分散液ＤＩＬの深さＤＯＬが２０ｍｍ、１０ｍｍの各々のとき、残液量は約９５％であり、霧化効率が最も高くなることが判った。従って、長時間に渡ってミストＭＴを発生させ続ける必要がある場合、内部容器３３Ｂ内の分散液ＤＩＬの深さＤＯＬが１０〜２０ｍｍの範囲に維持されるように、先の図１１で説明したような液面レベルセンサＬＬＳを設けて、その計測情報Ｓｖに基づいて、ときどき分散液ＤＩＬを注入する機構を設けるのが良い。
【０１４８】
次に、図１４の構成のミスト発生装置において、分散液ＤＩＬの初期の容量を同一とし、深さＤＯＬが２０ｍｍとなるように設定した状態で、プローブ状の振動部３２ａ（超音波ホモジナイザー）と霧化用の振動部３４ａとの間隔ＳＰＬを、５〜５０ｍｍの間の何点か、ここでは５ｍｍ、２０ｍｍ、３５ｍｍ、５０ｍｍに変えて、一定の時間だけ霧化させた場合の霧化効率の変化を実験にて調べてみた。図１６は、プローブ状の振動部３２ａ（直径数ｍｍ〜十数ｍｍの金属棒）と霧化用の振動部３４ａ（振動子径２０ｍｍφ）との間隔ＳＰＬに応じた霧化効率の変化特性を示すグラフであり、縦軸の残液量（％）は、先の図１５と同様に分散液ＤＩＬの初期容量に対する残液量の比率（％）を表し、横軸は間隔ＳＰＬ（ｍｍ）を表す。図１６中の変化特性Ａ１は、分散用の振動部３２ａ（２０ＫＨｚ）を振動させずに、霧化用の振動部３４ａ（１．６ＭＨｚ）のみを振動させた強制分散無しでの霧化状態のときの特性であり、変化特性Ｂ１は、分散用の振動部３２ａ（２０ＫＨｚ）と霧化用の振動部３４ａ（１．６ＭＨｚ）とを共に振動させた強制分散併用での霧化状態のときの特性である。
【０１４９】
強制分散無しでの霧化状態の場合、変化特性Ａ１に示すように、間隔ＳＰＬが２０ｍｍ〜５０ｍｍにおける残液量（％）は約９７％（霧化効率３％）でほぼ一定になった。間隔ＳＰＬが２０ｍｍ以下になると、振動部３４ａからの振動波が最も強く照射される内部容器３３Ｂの底面部分と、その上方の分散液ＤＩＬの液面ＳＱの部分との間に、障害物となり得る分散用の振動部３２ａが近づいてくるため、液面ＳＱに伝搬される１．６ＭＨｚの振動波が弱まり、液面ＳＱに現れる液柱の減少によってミストＭＴの発生効率が低下するものと考えられる。これに対して、強制分散併用での霧化状態の場合、変化特性Ｂ１に示すように、間隔ＳＰＬが２０ｍｍ〜３５ｍｍの間で、残液量（％）は約９５％（霧化効率５％）となり、間隔ＳＰＬが５０ｍｍでは、変化特性Ａ１とほぼ同じ９７％の残液量となった。また、強制分散併用での霧化状態の場合（変化特性Ｂ１）でも、間隔ＳＰＬが２０ｍｍ以下になると、ミストＭＴの発生効率（霧化効率）が低減する。その原因は、先に説明したように、霧化用の振動波（１．６ＭＨｚ）の伝搬に対して障害物となる分散用の振動部３２ａが近づき、液面ＳＱに現れる液柱が安定に発生しなくなる為である。
【０１５０】
以上のように、霧化用の振動部３４ａによる１．６ＭＨｚの振動波と分散用の振動部３２ａによる２０ＫＨｚの振動波とを共に分散液ＤＩＬに印加し、間隔ＳＰＬを適当に設定することにより、図１６の変化特性Ｂ１に示すように霧化効率を向上（加速）させることができる。従って、霧化用の強い振動波（１．６ＭＨｚ又は２．４ＭＨｚ）が分散液ＤＩＬの液面ＳＱに向かう照射範囲と物理的に干渉しない程度の距離（間隔ＳＰＬ）で、分散用の振動部３２ａを霧化用の振動部３４ａに近づけて配置することにより、霧化効率を大きくすることができる。このような配置条件は、先の図３、図８、図９の各々に示されたミスト発生装置（ミスト発生部）の分散用の振動部３２ａと霧化用の振動部３４ａの配置関係でも同様に適用され得る。以上の実験より、先の図１５で示した分散液ＤＩＬの深さＤＯＬが１０〜２０ｍｍの範囲（最適な深さ範囲）でミストＭＴの霧化効率が最大となることから、分散用の振動部３２ａと霧化用の振動部３４ａとの間隔ＳＰＬは、厳密には、最適な深さ範囲の下限値（１０ｍｍ）よりは大きく、最適深さ範囲の上限値（２０ｍｍ）の２倍よりも小さい距離範囲にすると、最大の霧化効率が得られることになる。但し、大まかで良い場合は、間隔ＳＰＬを分散液ＤＩＬの深さＤＯＬと同程度に設定すれば、良好な霧化効率が得られる。
【０１５１】
［第４の実施の形態の変形例］
図１７は、先の図１４で示した第４の実施の形態のミスト発生装置の変形例を示す図であり、図１４中の部材と同じ構成、又は同じ機能の部材には同じ符号を付してある。図１７の変形例では、図１４の構成に対して２ヶ所の構成を変更する。第１の変更は、ＸＹ面内で見たとき、プローブ状の振動部３２ａを内部容器３３Ｂの中心付近に配置し、外部容器３０ａ内の液体ＬＷ中に配置される霧化用の振動部３４ａを、ＸＹ面内で見たとき、振動部３２ａから＋Ｘ方向と−Ｘ方向とに間隔ＳＰＬだけ離した２ヶ所に設けたことであり、第２の変更は、内部容器３３Ｂ（ポリプロピレン製）のプローブ状の振動部３２ａを通す開口部３３Ｂｏの下に、振動部３２ａを囲んで分散液ＤＩＬの液面ＳＱの近くまで−Ｚ方向に延設された筒状のパイプ３３Ｂｐを設けたことである。これらの変更点のうち、特に第１の変更によれば、液体ＬＷを介して内部容器３３Ｂの底面に照射される霧化用の１．６ＭＨｚ（又は２．４ＭＨＺ）の振動波が、底面の広い範囲に渡って照射される為、霧化量（ミストＭＴの濃度）を増加できる。また、第２の変更によれば、パイプ３３Ｂｐの下側（−Ｚ方向側）の先端開口部が、液面ＳＱの近くに設定されるので、開口部３３Ｂｏから流入した気体が、液面ＳＱに沿って流れた後に排気口ＥＰに向かうように流れる為、液面ＳＱから発生したミストＭＴは効率的に捕集されて排気口ＥＰに送られる。なお、霧化用の振動部３４ａは、ＸＹ面内でみたとき、プローブ状の振動部３２ａの回りに間隔ＳＰＬだけ離して輪帯状に複数配置しても良い。
【０１５２】
［第５の実施の形態］
先の第４の実施の形態（図１４）によるミスト発生装置を用いて、サンプル基板上にミスト法によりナノ粒子ＮＰによる成膜を行い、基板上に形成される膜の状態を、強制分散無しでの霧化の場合と、強制分散併用での霧化の場合とで比較する実験を行った。その実験では、図１８に示すように、図１４のミスト発生装置の排気口ＥＰから流出するミストＭＴを含む気体（空気）を、ミスト搬送路（配管）３６ａを介して導入する密閉型の容器（チャンバー）３０ａで構成される第５の実施の形態による成膜ユニット（成膜部）を用いた。チャンバー３０ａの下方には、サンプル基板ＰＦが、重力方向と垂直な水平面（ＸＹ面）に対して一定の角度θαだけ傾くように配置され、チャンバー３０ａの上方の天井から導入されるミスト搬送路（配管）３６ａの先には、−Ｚ方向に向いた噴霧口ＯＰ１を有する噴霧ノズルＮＺ１が設けられている。サンプル基板ＰＦを角度θα傾ける理由は、先の図２で説明したように成膜室２２内で基板ＦＳを傾斜させる理由と同じである。
【０１５３】
さらに、チャンバー３０ａの側壁（天井側であっても良い）であって、傾けたサンプル基板ＦＰのＺ方向の位置が高い側には、噴霧ノズルＮＺ１よりも高い位置に排気口ＥＸ１が形成され、不図示のアスピレータにより排気口ＥＸ１から一定流量でチャンバー３０ａ内の気体を吸引する。これにより、図１４のミスト発生装置の内部容器３３Ｂ内で発生したミストＭＴを含む気体は、ミスト搬送路（配管）３６ａを通って負圧側となるチャンバー３０ａ内の噴霧口ＯＰ１から放出される。噴霧口ＯＰ１から放出されるミストＭＴを含む気体は、排気口ＥＸ１の配置とサンプル基板ＰＦの傾斜により、サンプル基板Ｐの表面に沿った方向に流れ易くすると共に、サンプル基板ＰＦ上に液溜まりが発生することを防ぐことができる。その為、サンプル基板ＰＦの表面には効率的にミストＭＴが付着する。なお、図１４のミスト発生装置の内部容器３３Ｂ内を陽圧にして、ミスト搬送路（配管）３６ａを通って噴霧口ＯＰ１からミストＭＴを含む気体を加圧状態で噴出させる場合（押し出しの場合）は、噴霧口ＯＰ１からの気体（ミストＭＴ）が四方に分散し易くなり、ミストＭＴの付着効率が低下する場合がある。
【０１５４】
また、図１８の成膜ユニットでは、サンプル基板ＰＦを耐熱性のあるガラス基板とし、サンプル基板ＰＦは温度２００℃に加熱されるホットプレート（加熱器）ＨＰＴ上に傾斜して保持される。これは、噴霧口ＯＰ１からのミストＭＴがサンプル基板ＰＦに付着又は近接したときに、ミストの主成分である水を瞬時に蒸発させて、一定時間中に、サンプル基板ＰＦ上に堆積され得るナノ粒子ＮＰによる最大の膜厚を把握する為である。
【０１５５】
ここで、図１４のミスト発生装置の内部容器３３Ｂ内には、ナノ粒子ＮＰとして二酸化ジルコニア（ＺｒＯ2）の粒子（５ｗｔ．％）を含む分散液ＤＩＬの２００ｃｃが貯留される。ＺｒＯ2の１つの粒子の平均的な粒径は３〜５ｎｍであるが、純水による分散液ＤＩＬ中では、凝集により様々な粒径の塊となって分布している。そこで、分散液ＤＩＬ中でのＺｒＯ2の粒径の分布を動的光散乱法により測定し、強制分散無しでの霧化の場合（１．６ＭＨｚの印加のみ）と、強制分散併用での霧化の場合（１．６ＭＨｚ＋２０ＫＨｚの印加）とで比較してみた。図１９は、縦軸に動的光散乱法で得られる散乱強度分布を表し、横軸は推定される粒径（ｎｍ）を表したグラフであり、特性ＳＣは、スタティックな状態（１．６ＭＨｚ、２０ＫＨｚのどちらの振動も与えない無振動状態）での粒度分布を表し、特性ＳＡは、強制分散無しでの霧化の場合（１．６ＭＨｚの印加のみ）での粒度分布を表し、特性ＳＢは、強制分散併用での霧化の場合（１．６ＭＨｚ＋２０ＫＨｚの印加）での粒度分布を表す。この測定結果から明らかなように、強制分散無しでの霧化の場合（１．６ＭＨｚの印加のみ）の特性ＳＡはブロードな粒度分布となっており、強制分散併用での霧化の場合（１．６ＭＨｚ＋２０ＫＨｚの印加）の特性ＳＢは、特性ＳＡに比べてシャープなピークを持つ粒度分布になっている。
【０１５６】
図１９のグラフの特性ＳＢでは、２０〜５０ｎｍ辺りの粒径に凝集したＺｒＯ2の粒子塊が分散液ＤＩＬ中に多く含まれることを意味し、特性ＳＡでは、２０〜１００ｎｍの範囲の粒径に凝集したＺｒＯ2の粒子塊が、同程度の割合で分散液ＤＩＬ中に含まれることを意味する。すなわち、強制分散併用での霧化の場合は、振動部３４ａによる１．６ＭＨｚの振動と、振動部３２ａによる２０ＫＨｚの振動との重畳効果によって、凝集が起こったとしても、比較的に揃った粒径の粒子塊となって分散されることになる。なお、図１９のグラフでは省略したが、霧化用の振動部３４ａを振動させずに、分散用の振動部３２ａのみを振動させた場合の粒度分布の特性は、特性ＳＢに対して粒径（ｎｍ）のバンド幅が僅かに狭くなる程度で、概ね同じであった。
【０１５７】
次に、図１４のミスト発生装置で発生するミストＭＴを含む気体を、図１８の成膜ユニット内のサンプル基板ＰＦに一定時間だけ噴霧したときに、サンプル基板ＰＦ上に堆積されるＺｒＯ2のナノ粒子による膜の厚みを、強制分散無しでの霧化の場合と、強制分散併用での霧化の場合とで比較してみた。その際、図１８のホットプレートＨＰＴ（サンプル基板ＰＦ）の温度は２００℃に設定し、排気口ＥＸ１から吸気される流量は一定に設定した。図１８の構成による成膜ユニットでは、強制分散無しでの霧化状態で一定時間だけミストＭＴをサンプル基板ＰＦに噴霧して得られるＺｒＯ2粒子による膜厚は約２μｍであり、同じ時間だけ強制分散併用での霧化状態でミストＭＴをサンプル基板ＰＦに噴霧して得られるＺｒＯ2粒子による膜厚は約３μｍであり、成膜効率が１．５倍に高められていることが判った。
【０１５８】
さらに、図１４のミスト発生装置で生成されたミストＭＴを、図１８の成膜ユニットに導入して、サンプル基板ＰＦ（ガラス）上に膜厚６０ｎｍのＺｒＯ2粒子による膜（サンプル１）と、膜厚２μｍのＺｒＯ2粒子による膜（サンプル２）とを作成し、サンプル１、２の各々の膜のヘイズ（ＨＡＺＥ）率を測定してみた。ヘイズ率は、膜体を透過する全透過光量中の拡散透過光量の比率（％）で表わされ、この比率が小さくなるほど、膜を構成するＺｒＯ2のナノ粒子よる粒子径（又は粒子塊の径）も小さくなって、緻密な膜とみなされる。サンプル１、２の各々の膜のヘイズ（ＨＡＺＥ）率の測定結果を図２０に示す。
【０１５９】
図２０Ａはサンプル１（膜厚６０ｎｍ）のヘイズ率の特性Ａ１、Ｂ１を示し、図２０Ｂはサンプル２（膜厚２μｍ）のヘイズ率の特性Ａ２、Ｂ２を示し、それぞれ、縦軸はヘイズ（ＨＡＺＥ）率（％）を表し、横軸は波長（ｎｍ）を表す。計測した波長範囲は３８０ｎｍ〜７８０ｎｍとした。サンプル１の場合、強制分散無しでの霧化状態で形成されたＺｒＯ2粒子の膜（６０ｎｍ厚）の平均的なヘイズ率は、特性Ａ１から約０．３８％であり、強制分散併用での霧化状態で形成されたＺｒＯ2粒子の膜（６０ｎｍ厚）の平均的なヘイズ率は、特性Ｂ１から約０．２％に低減している。さらに、サンプル２の場合も、強制分散無しでの霧化状態で形成されたＺｒＯ2粒子の膜（２μｍ厚）の平均的なヘイズ率は、特性Ａ２から約１４％であり、強制分散併用での霧化状態で形成されたＺｒＯ2粒子の膜（２μｍ厚）の平均的なヘイズ率は、特性Ｂ２から約１０％に低減している。このように、分散用の振動部３２ａを併用した霧化によって、成膜された膜の粗さが低減され、緻密さを向上させる顕著な効果が得られることが確認できた。なお、以上で説明した実験では、分散液ＤＩＬ中のナノ粒子の凝集を抑制する為の超音波振動波の周波数を２０ＫＨｚとしたが、その周波数は固定的なものではなく、ナノ粒子単体のサイズ、ナノ粒子の材質によって調整される。また、分散液ＤＩＬからミストＭＴを発生させる実験でも、霧化用の超音波振動波の周波数を１．６ＭＨｚとしたが、これも固定的なものではなく、１ＭＨＺ〜３ＭＨｚ程度の範囲で霧化効率が高くなる周波数に設定される。
【０１６０】
［その他の変形例］
以上の第１〜第５の各実施の形態では、ミスト発生装置（ミスト発生部）において、霧化用の振動部３４ａと分散用の振動部３２ａとの両方からの振動波を、界面活性剤となる化学組成成分の含有量が実質的に零とみなせる溶液による分散液ＤＩＬ（ＤＩＬ１）に印加することにより、例え凝集したとしても、ミストＭＴに含まれるようにナノ粒子ＮＰの塊の粒径を小さく揃えられることができる。その為、基板ＦＳに形成される膜質を良好にできる。このような効果は、分散用の振動部３２ａからの振動波を分散液（界面活性剤となる化学組成成分を実質的に含まない溶液）に印加した状態で、霧化用の振動部３４ａを用いずに発熱体（ヒーター）によって分散液ＤＩＬ（ＤＩＬ１）を加熱させてミストＭＴを発生させる場合でも同様に得られる。この場合、分散液ＤＩＬから発生するミストＭＴや、ミスト搬送流路３６ａを通るミストＭＴを含む気体の温度は１００℃前後になることがあるので、図２に示した成膜室２２内の温度、或いは図１８に示したチャンバー３０ａ内の温度も、それに近い温度に設定される。このように、微粒子を分散させた分散液ＤＩＬ（溶液）から、微粒子を含むミスト（直径が数十μｍ以下の液滴）を発生させる方法は、分散液ＤＩＬに振動波（周波数が１ＭＨｚ以上）を印加する加振方式、分散液ＤＩＬの液面から蒸気（湯気）を発生させる加熱方式のいずれであっても良い。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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