JP2000256830A - ガスデポジション装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノズルからの超微粒子の噴射を任意に停止ま
たは開始することが出来、それにより、任意に超微粒子
の堆積膜を形成出来、さらに、超微粒子排出室に貯蔵し
た超微粒子を再利用することにより超微粒子材料の使用
効率を向上させたガスデポジション装置および方法を提
供する。 【解決手段】 ガスデポジション装置が、吸入管に吸い
込まれた超微粒子の搬送管への搬送の開始または停止を
任意に行う機構を有する。ここで、超微粒子の搬送管へ
の搬送の開始または停止を任意に行う機構は、例えば搬
送管または超微粒子を排出するための排出管を任意に選
択する搬送切り替え機構である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、基板上に超微粒子
の厚膜あるいは圧粉体を形成するガスデポジション装
置、およびそれを用いた超微粒子のガスデポジション方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】粒径が０．１μｍ以下の超微粒子は、一
度ガス中に浮遊すると、エアロゾル状となり、重力によ
る自由落下速度が極めて小さく、ガスの流れに乗って容
易に搬送される。これらの現象は超微粒子の材質が金属
や化合物のように密度が異なってもほとんど影響を受け
ない。この性質を利用し、超微粒子の膜を形成できるこ
とが報告されている（第９０回ニューセラミックス懇話
会研究会資料）。具体的には、超微粒子生成室で物質蒸
気を発生させ、搬送管を通してＨｅガスと共に膜形成室
へ送り、空中で凝集した超微粒子を膜形成室において搬
送管のノズルから基体の表面へ超高速で噴射させ、超微
粒子を基体の表面に密着させて超微粒子膜を形成するも
のである。

【０００３】膜形成方法として一般的な印刷ペーストを
焼成する厚膜法、あるいは真空蒸着やスパッタリング等
の薄膜法では、基体に成膜できる膜質が金属酸化物等に
限られているのに対して、このようなガスデポジション
法は、基体に成膜できる膜質に特に制限はなく、金属や
無機物、有機化合物などでも超微粒子膜を形成できると
いう特長を有する。

【０００４】図７は、従来例のガスデポジション装置を
示した図である。膜形成室１０２がバルブ１１５を介し
て接続される真空ポンプ１１４によって真空引きされて
いるため、超微粒子生成室１０１と膜形成室１０２との
間には差圧が生じている。蒸発源（るつぼ）１０３は電
源１１２に接続され、るつぼ１０３内には蒸発されるべ
き物質１０４が収容されている。超微粒子生成室１０１
において、バルブ１１３を介して導入される不活性ガス
の雰囲気中で、抵抗加熱法により生成されたエアロゾル
状の金属超微粒子は、上述の差圧により膜形成室１０２
内に搬送され、ノズル１０８より高速噴射される。ガス
デポジション装置は、これによって基板１０７上に超微
粒子膜及び小塊状の圧粉体を形成する。また、バルブ１
１０を閉めることにより超微粒子の搬送を停止する。

【０００５】従来のガスデポジション装置では、超微粒
子の供給部から膜形成室への搬送開始或いは搬送停止
は、ガス導入管に接続したバルブ、または搬送管の途中
に配置したシャッターの開閉操作で行う。そのため、バ
ルブまたはシャッターを閉鎖すると搬送管内の圧力差が
なくなり、その結果、搬送途中の粒子は搬送管内に沈降
物として沈降する。その後、バルブまたはシャッターを
開いて搬送を再開すると、搬送管内の沈降物は凝集体と
なって搬送管或いは搬送管にシャッターが設けられてい
る場合はシャッター内に付着してこれらを閉塞したり、
或いはノズルより噴射されて基板上に堆積して不均一な
厚さの膜が形成されたりして、基板上に不要な膜の形
成、或いは膜に裾引きが生じる等の問題がある。

【０００６】また、電磁バルブを閉めることにより、超
微粒子生成室とバルブの上流側の間には差圧がなくなる
ため、その間に存在する超微粒子は自然落下し、搬送管
の内壁に沈着する。この沈着した超微粒子は、再度バル
ブを開いた時には凝集体となって搬送され、付着力等の
膜質を低下させるという問題がある。さらに、バルブを
閉めることにより、膜形成室とバルブの下流側の間にも
差圧が徐々になくなるため、ノズルからの噴射エネルギ
ーが徐々に低下し、付着力や密度の低下を引き起こす問
題があった。

【０００７】これらの問題を解決する手段として特開平
５−２９９５５２５号で開示されている方法は、搬送管
の開口部及び蒸発源のいずれか一方を、他方に対し遠ざ
かる方向に相対的に所定距離又は所定距離以上へ迅速に
移動する。そして、搬送管より上方で、搬送管と同心円
で、これより大径の吹込管を配設し、吹込管と搬送管と
の間の環状空間を排気装置に接続し、余分な超微粒子を
排出し、ノズルからの超微粒子の噴射を停止させること
を特徴としている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の方法で
は、発生した超微粒子が超微粒子生成室内で対流するこ
とにより搬送管の開口部に吸い込まれてしまい、粒子の
供給部から膜形成室へ搬送を完全に停止する事はできな
いといった問題がある。

【０００９】本発明は、上記の問題点である膜形成の停
止および開始問題を解決するため、ノズルからの超微粒
子の噴射を任意に停止または開始させることを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者は鋭意研究した
結果、吸入管に吸い込まれた超微粒子の搬送管への搬送
の開始または停止を任意に行う機構を設けることによっ
て、上記課題が解決されることを見出し本発明に至っ
た。

【００１１】すなわち、本発明は、蒸発源および該蒸発
源の上方に吸入管の開口部を設けた超微粒子生成室と、
該吸入管と連結する搬送管の他開口部に結合されたノズ
ルおよびこれに対向して配設される基板を固定するステ
ージを設けた膜形成室とから成り、該蒸発源より蒸発す
る超微粒子を該超微粒子生成室内に導入されるガスと共
に該搬送管中を搬送し、該ノズルから噴射する該超微粒
子を該基板上に堆積させることにより膜形成するガスデ
ポジション装置において、該吸入管に吸い込まれた該超
微粒子の該搬送管への搬送の開始または停止を任意に行
う機構を有することを特徴とする。

【００１２】ここで、前記超微粒子の搬送管への搬送の
開始または停止を任意に行う機構は、前記搬送管または
超微粒子を排出するための排出管を任意に選択する搬送
切り替え機構であることが好ましい。

【００１３】例えば、前記搬送切り替え機構は、吸入
管、搬送管、排出管、および２本のガス流入管の集中部
において、スライド可能な搬送切り替えスイッチを有
し、該搬送切り替えスイッチのスライドによって、吸入
管と搬送管を連通し排出管と片方のガス流入管を連通さ
せるか、または吸入管と排出管を連通し搬送管と他方の
ガス流入管を連通させるかを切り替える構造を有するも
の、または、吸入管、搬送管、排出管、およびガス流入
管の集中部において、回動可能な搬送切り替えスイッチ
を有し、該搬送切り替えスイッチの回動によって、吸入
管と搬送管を連通し排出管とガス流入管を連通させる
か、または吸入管と排出管を連通し搬送管とガス流入管
を連通させるかを切り替える構造を有するもの、さら
に、吸入管、搬送管、排出管、およびガス流入管の集中
部において、回動可能な搬送切り替えスイッチを有し、
該搬送切り替えスイッチの回動によって、吸入管、搬送
管、排出管、およびガス流入管の全てを連通させない状
態に切り替えることが出来る構造を有するものが挙げら
れる。

【００１４】また、本発明のガスデポジション装置は、
前記排出管により排出された超微粒子を貯蔵する機構を
備えていることが出来る。本発明のガスポジション方法
は、上記に記載のガスデポジション装置を用いることに
より、超微粒子をノズルから噴射して基板上に堆積させ
て膜形成する。上記のガスデポジション装置を用い、前
記搬送切り替え機構により、前記搬送管または前記排出
管へ切り替えた際に、使用していない前記搬送管または
前記排出管の内部に残存する超微粒子を、前記搬送管ま
たは前記排出管の内部から搬送または排出するガスデポ
ジション方法である。

【００１５】また、前記排出管により排出された超微粒
子を貯蔵する機構を備えているガスデポジション装置を
用い、前記排出管により排出、貯蔵された超微粒子を再
利用することが出来る。

【００１６】さらに、超微粒子の搬送を前記排出管から
前記搬送管へ切り替えた際に、前記超微粒子が前記ノズ
ルから噴射され、前記基板上への堆積が開始されるまで
の時間を考慮することが好ましく、超微粒子の搬送を前
記搬送管から前記排出管へ切り替えた際に、前記搬送管
内に残存する超微粒子が前記搬送管内から噴射され、前
記基板上への堆積が終了するまでの時間を考慮すること
が好ましい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に図を用いて本発明の実施の
形態を詳細に説明する。図１は、本発明の１実施形態を
示す搬送切り替え機構の拡大図である。図示しない超微
粒子生成室内に、吸入管１の開口２が図示しない蒸発源
（るつぼ）の開口部と対向し配置されている。吸入管１
は管３と連結している。管３には搬送ガス流入管４、５
が取り付けられている。また、搬送ガス流入管４，５の
図示しない他開口部は図示しない搬送ガス貯蔵室に連結
している。管３内には移動６可能な搬送切り替えスイッ
チ７が設置されている。搬送切り替えスイッチ７によ
り、管３は排出空間８と搬送空間９に分かれている。排
出空間８は図示しない超微粒子排出室とつながってい
る。搬送空間９は図示しない膜形成室につながってい
る。

【００１８】図２（ａ）、（ｂ）は、図１の実施形態の
搬送切り替えスイッチ７による、吸入管１の開口部２か
ら吸い込んだ超微粒子を、任意に搬送空間９または排出
空間８に搬送する行程を示した図である。

【００１９】図２（ａ）に示すように、膜形成の開始に
おいて、搬送切り替えスイッチ７が矢印１０方向に移動
することにより、搬送ガス流入管５と排出空間８および
搬送ガス流入管４と搬送空間９が連結される。図示しな
い膜形成室の内圧を超微粒子生成室内圧より低くするこ
とで生じる搬送流れ１２により、吸入管１の開口部２よ
り吸い込んだ超微粒子を図示しない膜形成室へ搬送し、
図示しないノズルより基板上に噴射堆積することで超微
粒子膜を形成する。また、図示しない超微粒子排出室の
内圧を図示しない搬送ガス貯蔵室より低くすることで生
じる搬送流れ１１により、排出空間８内に残存する超微
粒子を図示しない排出室に搬送する。

【００２０】図２（ｂ）に示すように、膜形成を停止す
るには、搬送切り替えスイッチ７が矢印１３方向に移動
することにより、搬送ガス流入管４と搬送空間９および
吸入管１と搬送空間８が連結される。図示しない超微粒
子排出室の内圧を超微粒子生成室内圧より低くすること
で生じる搬送流れ１４により、吸入管１の開口部２より
吸い込んだ超微粒子を図示しない超微粒子排出室へ搬送
する。また、図示しない膜形成室の内圧を図示しない搬
送ガス貯蔵室内圧より低くすることで生じる搬送流れ１
５により、搬送空間９内に残存する全ての超微粒子を図
示しない膜形成室に搬送し、図示しないノズルより基板
上に噴射堆積した後に超微粒子膜形成を停止する。

【００２１】再度、膜形成を開始するには、搬送切り替
えスイッチ７を矢印１０方向に移動することにより、搬
送ガス流入管５と排出空間８および搬送ガス流入管４と
搬送空間９を連結すればよい。

【００２２】図３は、本発明の他の実施形態を示す搬送
切り替え機構の拡大図である。超微粒子生成室内に、吸
入管１の開口２が図示しない蒸発源（るつぼ）の開口部
と対向し配置されている。吸入管１と搬送切り替え機構
１６が連結している。搬送切り替え機構１６には搬送ガ
ス流入管４、排出管１８、搬送管１９が取り付けられて
いる。また、搬送ガス流入管４の図示しない他開口部は
図示しない搬送ガス貯蔵室に連結している。排出管１８
の図示しない他開口部は図示しない超微粒子排出室に連
結している。搬送管１９の図示しない他開口部は図示し
ない膜形成室に連結している。搬送切り替え機構１６内
には回転２０可能な搬送切り替えスイッチ１７が内蔵さ
れている。

【００２３】図４（ａ）、（ｂ）は、図３の搬送切り替
えスイッチ１７による、吸入管１の開口部２から吸い込
んだ超微粒子を、任意に搬送管１９または排出管１８に
搬送する行程を示した図である。

【００２４】膜形成開始においては、図４（ａ）に示さ
れるように、搬送切り替えスイッチ１７が矢印２１方向
に回転することにより、搬送ガス流入管４と排出管１８
および流入管１と搬送管１９が連結される。図示しない
膜形成室の内圧を超微粒子生成室内圧より低くすること
で生じる搬送流れ２３により、吸入管１の開口部２より
吸い込んだ超微粒子を図示しない膜形成室へ搬送し、図
示しないノズルより基板上に噴射堆積することで超微粒
子膜を形成する。また、図示しない超微粒子排出室の内
圧を図示しない搬送ガス貯蔵室より低くすることで生じ
る搬送流れ２２により、排出管１８内に残存する超微粒
子を図示しない排出室に搬送する。

【００２５】膜形成を停止するには、図４（ｂ）に示す
ように、搬送切り替えスイッチ１７が矢印２４方向に９
０度回転することにより、搬送ガス流入管４と搬送管１
９および吸入管１と排出管１８が連結される。図示しな
い超微粒子排出室の内圧を超微粒子生成室内圧より低く
することで生じる搬送流れ２５により、吸入管１の開口
部２より吸い込んだ超微粒子を図示しない超微粒子排出
室へ搬送する。また、図示しない膜形成室の内圧を図示
しない搬送ガス貯蔵室内圧より低くすることで生じる搬
送流れ２６により、搬送管１９内に残存する全ての超微
粒子を図示しない膜形成室に搬送し図示しないノズルよ
り基板上に噴射堆積した後に、超微粒子膜形成を停止す
る。

【００２６】再度、膜形成を開始するには、搬送切り替
えスイッチ１７を矢印２１方向に回転することにより、
搬送ガス流入管４と排出管１８および流入管１と搬送管
１９が連結すればよい。

【００２７】図５（ａ）〜（ｃ）は、超微粒子排出室に
貯蔵された超微粒子を再利用して膜形成をする場合の搬
送切り替え機構の動きを示した図である。膜形成開始に
おいては、図５（ａ）に示されるように、搬送切り替え
スイッチ１７が矢印２１方向に回転することにより、搬
送ガス流入管４と排出管１８および流入管１と搬送管１
９が連結される。図示しない膜形成室の内圧を超微粒子
生成室内圧より低くすることで生じる搬送流れ２３によ
り、吸入管１の開口部２より吸い込んだ超微粒子を図示
しない膜形成室へ搬送し、図示しないノズルより基板上
に噴射堆積することで超微粒子膜を形成する。また、図
示しない超微粒子排出室の内圧を図示しない搬送ガス貯
蔵室より低くすることで生じる搬送流れ２２により、排
出管１８内に残存する超微粒子を図示しない排出室に搬
送する。

【００２８】膜形成を停止するには、図５（ｂ）に示さ
れるように、搬送切り替えスイッチ１７が矢印２４方向
に９０度回転することにより、搬送ガス流入管４と搬送
管１９および吸入管１と排出管１８が連結される。図示
しない超微粒子排出室の内圧を超微粒子生成室内圧より
低くすることで生じる搬送流れ２５により、吸入管１の
開口部２より吸い込んだ超微粒子を図示しない超微粒子
排出室へ搬送する。また、図示しない膜形成室の内圧を
図示しない搬送ガス貯蔵室内圧より低くすることで生じ
る搬送流れ２６により、搬送管１９内に残存する全ての
超微粒子を図示しない膜形成室に搬送し図示しないノズ
ルより基板上に噴射堆積した後に、超微粒子膜形成を停
止する。

【００２９】超微粒子排出室に貯蔵された超微粒子を使
用して膜形成をするには、図５（ｃ）に示されるよう
に、搬送切り替えスイッチ１７が矢印２７方向に４５度
回転することにより、搬送ガス流入管４、搬送管１９、
吸入管および吸入管１の連結を遮断する。

【００３０】図６（ａ）〜（ｃ）は、図５に示される超
微粒子排出室２８に貯蔵された超微粒子４８を再利用す
る場合の行程を示した図である。通常の膜形成中は、図
６（ａ）に示されるように、バルブ４９、５０を閉じ、
バルブ２７、２８、２９は開いている。真空ポンプ３
０、３１が作動し、超微粒子生成室３２に比べ、膜形成
室３３および超微粒子排出室２８の室内圧力が低くなっ
ている。搬送切り替えスイッチは、図５の説明で述べた
ような膜形成可能な状態になっている。吸入管３４の開
口３５が蒸発源るつぼ３６の開口部と対向した位置にあ
り、蒸発源るつぼ３６は電源３７より電極３８を介して
電力を加えられ、その抵抗加熱により加熱する。加熱に
より蒸発源るつぼ３６内に収容されている超微粒子原材
料３９が蒸発し、超微粒子生成室３２内圧より膜形成室
３３内圧が低いことにより生じる搬送流れ４０により、
吸入管３４の開口３５から吸い込み、搬送切り替え機構
４４を介して搬送管４１を通り膜形成室３３へと搬送
し、ノズル４２より高速噴射されて基板４３上面に超微
粒子膜を形成する。この際、図示しない搬送ガス貯蔵室
内圧が超微粒子排出室２８内圧より低くなっているの
で、図示しない搬送ガス貯蔵室から搬送ガス流入管４
５、搬送切り替え機構４４、排出管４６を通る搬送流れ
が生じ、排出管４６内に残存する超微粒子を超微粒子排
出室２８へ常に排出する。

【００３１】通常の膜形成を停止する工程を図６（ｂ）
に示す。図５（ｂ）の説明で述べたように、搬送切り替
え機構により吸入管３４に吸い込まれた超微粒子を超微
粒子排出室２８に排出する状態にする。吸入管３４の開
口３５が蒸発源るつぼ３６の開口部と対向した位置にあ
り、蒸発源るつぼ３６は電源３７より電極３８を介して
電力を加え抵抗加熱により加熱する。加熱により蒸発源
るつぼ３６内に収容されている超微粒子原材料３９を蒸
発し、超微粒子生成室３２内圧より超微粒子排出室２８
内圧が低いことにより生じる搬送流れ４７により、吸入
管３４の開口３５から吸い込み、搬送切り替え機構４４
を介して排出管４６を通り超微粒子排出室２８へ排出す
る。この際、図示しない搬送ガス貯蔵室内圧が膜形成室
３３内圧より低くなっているので、図示しない搬送ガス
貯蔵室から搬送ガス流入管４５、搬送切り替え機構４
４、搬送管４１を通る搬送流れが生じ、搬送管４１内に
残存する全ての超微粒子を膜形成室３３へ搬送し、ノズ
ル４２より高速噴射し基板４３上面に超微粒子膜を形成
した後膜形成を停止する。

【００３２】微粒子排出室２８内に貯蔵された超微粒子
４８を再利用した膜形成を行う工程を図６（ｃ）に示
す。貯蔵された超微粒子４８を再利用した膜形成中は、
搬送切り替え機構４４は図５（ｃ）の説明で述べた状態
になる。バルブ２９を閉め、バルブ２７，４９、５０を
開き真空ポンプ３０，３１を作動することで超微粒子排
出室２８内圧より膜形成室３３内圧が低くなり、超微粒
子排出室２８から膜形成室３３へ搬送流れ５２が生じ
る。搬送流れ５２により搬送管５１のノズル５４より超
微粒子を基板４３上へ噴射し超微粒子膜を形成する。

【００３３】

【実施例】以下、本発明について実施例を用いて具体的
に説明する。 ［実施例１］図１および２において、管および搬送ガス
流入管は内径１．８mm、吸入管は内径１．６mmのステン
レス製のものを用いた。搬送切り替えスイッチは外径
１．８mm、内径が１．６mmで全長４０mmの鋼製のものを
用いた。吸入管、搬送ガス流入管と通ずる搬送切り替え
スイッチの貫通孔は直径１．６mmとした。搬送切り替え
スイッチの駆動は、サーボモータを用い電気信号を送る
ことにより任意に行えるようにした。蒸発源るつぼには
内径１３mmのアルミナコートタングステンバスケットを
用いた。超微粒子搬送管の開口と蒸発源るつぼの距離は
４５mmとした。

【００３４】また、不図示の超微粒子生成室、膜形成室
および超微粒子排出室にはヘリウムガスを導入した。超
微粒子生成室内と搬送ガス貯蔵室の気圧を加圧し１６０
０Torr、膜形成室内を真空ポンプで減圧し、１００Torr
とし、超微粒子排出室も真空ポンプで減圧し１００Torr
とした。

【００３５】搬送切り替えスイッチを、図２（ａ）に示
される状態で、蒸発源るつぼ内に３０ｇの銅を設置し、
抵抗加熱により約１５００℃に加熱し銅を蒸発させた。
膜形成室内のステージ上面にはガラス基板を設置し６mm
/minで一方向に１０sec 移動し膜形成を行った。その
後、図２（ｂ）に示されるように、搬送切り替えスイッ
チをサーボモータにより４０mm/secの速度で移動し、吸
入管に吸い込まれる超微粒子を排出空間、超微粒子排出
室へと搬送した。超微粒子搬送管内に含まれる超微粒子
が完全にガラス基板上に体積される時間を考慮して、基
板を約１．３sec停止した。

【００３６】再びガラス基板を設置したステージを６mm
/minで一方向に１０sec 移動した後、搬送切り替えスイ
ッチをサーボモータにより４０mm/secの速度で移動して
図２（ａ）に示される状態とし、吸入管に吸い込まれる
超微粒子を搬送空間、膜形成室へと搬送した。ガラス基
板上に堆積を開始する時間を考慮し約１．３sec 停止し
た。

【００３７】その後、再びガラス基板を設置したステー
ジを６ mm/min で一方向に１０ sec移動し、膜形成を行
った。その後、ガラス基板を取り出し膜厚を測定した結
果、超微粒子搬送停止前後の膜質および膜厚に変化はな
かった。

【００３８】［実施例２］図３および４において、吸入
管、排出管、搬送管および搬送ガス流入管は内径１．８
mmのステンレス製のものを用いた。搬送切り替えスイッ
チは直径２０mm鋼製のものを用いた。吸入管、搬送ガス
流入管、排出管および搬送管と通ずる搬送切り替えスイ
ッチの貫通孔は直径１．８mmとした。搬送切り替えスイ
ッチの駆動はサーボモータを用い電気信号を送ることに
より任意に行えるようにした。蒸発源るつぼには内径１
３mmのアルミナコートタングステンバスケットを用い
た。超微粒子搬送管の開口と蒸発源るつぼの距離は４５
mmとした。

【００３９】また、不図示の超微粒子生成室、膜形成室
および超微粒子排出室にはヘリウムガスを導入した。超
微粒子生成室内と搬送ガス貯蔵室の気圧を加圧し１６０
０Torr、膜形成室内を真空ポンプで減圧し１００Torrと
し、超微粒子排出室も真空ポンプで減圧し１００Torrと
した。

【００４０】搬送切り替えスイッチを図４（ａ）の状態
とし、蒸発源るつぼ内に３０ｇの銅を設置し抵抗加熱に
より約１５００℃に加熱し、銅を蒸発させた。膜形成室
内のステージ上面にはガラス基板を設置し６mm/minで一
方向に１０sec 移動し、膜形成を行った。

【００４１】その後、搬送切り替えスイッチをサーボモ
ータにより４０mm/secの速度で移動して、図４（ｂ）の
状態とし、吸入管に吸い込まれる超微粒子を排出空間、
超微粒子排出室へと搬送した。超微粒子搬送管内に含ま
れる超微粒子が完全にガラス基板上に堆積される時間を
考慮して基板を約１．３sec 停止した。

【００４２】再びガラス基板を設置したステージを６mm
/minで一方向に１０sec 移動した後、搬送切り替えスイ
ッチをサーボモータにより４０mm/secの速度で移動し
て、図４（ａ）の状態とし、吸入管に吸い込まれる超微
粒子を搬送空間、膜形成室へと搬送した。ガラス基板上
に堆積を開始する時間を考慮し約１．３sec 停止した。
その後、再びガラス基板を設置したステージを６mm/min
で一方向に１０sec 移動し、膜形成を行った。その後、
ガラス基板を取り出し膜厚を測定した結果、超微粒子搬
送停止前後の膜質および膜厚に変化はなかった。

【００４３】［実施例３］図５および６において、吸入
管、排出管、搬送管および搬送ガス流入管は内径１．８
mmのステンレス製のものを用いた。搬送切り替えスイッ
チは直径２０mm鋼製のものを用いた。吸入管、搬送ガス
流入管、排出管および搬送管と通ずる搬送切り替えスイ
ッチの貫通孔は直径１．８mmとした。搬送切り替えスイ
ッチの駆動はサーボモータを用い電気信号を送ることに
より任意に行えるようにした。蒸発源るつぼには内径１
３mmのアルミナコートタングステンバスケットを用い
た。超微粒子搬送管の開口と蒸発源るつぼの距離は４５
mmとした。

【００４４】また、超微粒子生成室、膜形成室および超
微粒子排出室はヘリウムガスを導入した。超微粒子生成
室内と搬送ガス貯蔵室の気圧を加圧し１６００Torr、膜
形成室内を真空ポンプで減圧して１００Torrとし、超微
粒子排出室も真空ポンプで減圧して１００Torrとした。

【００４５】搬送切り替えスイッチを図５（ａ）の状態
とし、蒸発源るつぼ内に３０ｇの銅を設置し、抵抗加熱
により約１５００℃に加熱し、銅を蒸発させた。膜形成
室内のステージ上面にはガラス基板を設置し６mm/minで
一方向に１０sec 移動し、膜形成を行った。

【００４６】その後、搬送切り替えスイッチをサーボモ
ータにより４０mm/secの速度で移動して図５（ｂ）の状
態とし、吸入管に吸い込まれる超微粒子を排出空間、超
微粒子排出室へと搬送した。超微粒子搬送管内に含まれ
る超微粒子が完全にガラス基板上に体積される時間を考
慮して基板を約１．３sec 停止した。

【００４７】再びガラス基板を設置したステージを６mm
/minで一方向に１０sec 移動した後、搬送切り替えスイ
ッチをサーボモータにより４０mm/secの速度で移動し図
５（ａ）の状態とし、吸入管に吸い込まれる超微粒子を
搬送空間、膜形成室へと搬送した。ガラス基板上に堆積
を開始する時間を考慮し約１．３sec 停止した。その
後、再びガラス基板を設置したステージを６mm/minで一
方向に１０sec 移動し、膜形成を行った。その後、ガラ
ス基板を取り出し膜厚を測定した結果、超微粒子搬送停
止前後の膜質および膜厚に変化はなかった。

【００４８】次に超微粒子排出室内の超微粒子により膜
形成を行った。搬送切り替えスイッチを図５（ｃ）に示
される状態とし、超微粒子排出管と超微粒子生成管に設
けられたバルブを閉じた状態で、超微粒子排出室内の気
圧を加圧して１６００Torrとし、膜形成室内を真空ポン
プで減圧して１００Torrした。超微粒子排出室と膜形成
室が所定の圧力になった時点で超微粒子排出室と膜形成
室をつなぐ管に設けられたバルブを開き、膜形成を１０
sec 間行ったところ、膜形成開始後１．４secは膜形成
を行われず、１．４sec 以降に膜を形成することができ
た。

【００４９】膜形成終了後、ガラス基板を取り出し膜厚
を測定した結果、超微粒子生成室内で超微粒子を生成し
形成した膜と超微粒子排出室内の超微粒子により形成し
た膜の膜質は同等であった。

【００５０】［比較例］図７において、超微粒子配送管
および超微粒子排出管はともに内径１．５mmのステンレ
ス製のものを用い、超微粒子配送管を移動する駆動源に
はサーボモータを使用した。蒸発源るつぼには内径１３
mmのアルミナコートタングステンバスケットを用いた。
超微粒子搬送管の開口と蒸発源るつぼの距離は４５mmと
した。

【００５１】また、超微粒子生成室、膜形成室および超
微粒子排出室はヘリウムガスを導入した。余分な微粒子
を排出する吹込口の内径を３０mmとし、超微粒子配送管
より５０mm上方に設置されている。

【００５２】超微粒子生成室内の気圧を加圧して１７５
０Torrとし、膜形成室内は真空ポンプにより３００Torr
に減圧する。蒸発源るつぼ内に３０ｇの銅を設置し抵抗
加熱により約１５００℃に加熱し銅を蒸発させた。膜形
成室内のステージ上面にはガラス基板を設置し６mm/min
で一方向に１０sec 移動し膜形成を行った後、超微粒子
搬送管のバルブをしめ１０sec 放置した。

【００５３】その後、超微粒子搬送管のバルブを開き膜
形成を１０sec 行った。

【００５４】その後、ガラス基板を取り出し膜厚を測定
した結果、バルブを閉じた後に行った堆積膜中には凝集
体が存在し膜の吸着力が低下するなどバルブを閉じる前
の比べ、膜質が変化していた。特にバルブを閉じた後約
１．２sec 間は基板上に超微粒子が付着していた。

【００５５】

【発明の効果】本発明のガスデポジション装置および方
法によれば、超微粒子の搬送管または超微粒子を排出す
るための排出管を任意に選択する搬送切り替え機構を有
するために、ノズルからの超微粒子の噴射を任意に停止
または開始することが出来る。また、ノズルからの超微
粒子の噴射を任意に停止または開始することにより、任
意に超微粒子の堆積膜を形成出来る。さらに、超微粒子
排出室に貯蔵した超微粒子を再利用することにより超微
粒子材料の使用効率を向上させることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１のガスデポジション装置の
搬送切り替え機構部の拡大図である。

【図２】 本発明の実施例１の超微粒子の吸込み停止お
よび開始工程を示す側面図である。

【図３】 本発明の実施例２のガスデポジション装置の
搬送切り替え機構部の拡大図である。

【図４】 本発明の実施例２の超微粒子の吸込み停止お
よび開始工程を示す側面図である。

【図５】 本発明の実施例３の超微粒子排出室内の超微
粒子を再利用し超微粒子の堆積膜を形成する際の搬送切
り替え機構の動作を示す図である。

【図６】 本発明の実施例３の超微粒子排出室内の超微
粒子を再利用し超微粒子の堆積膜を形成する行程を示す
図である。

【図７】 従来のガスデポジション装置を示す図であ
る。

【符号の説明】

１：吸入管、２：開口、３：管、４，５：搬送ガス流入
管、６：移動方向、７：搬送切り替えスイッチ、８：排
出空間、９：搬送空間、１０：移動方向、１１，１２：
搬送流れ、１３：移動方向、１４，１５：搬送流れ、１
６：搬送切り替え機構、１７：搬送切り替えスイッチ、
１８：排出管、１９：搬送管、２０，２１：回転方向、
２２，２３：搬送流れ、２４：回転方向、２５，２６：
搬送流れ、２７：回転方向、２８：超微粒子排出室、２
９：バルブ、３０，３１：真空ポンプ、３２：超微粒子
生成室、３３：膜形成室、３４：吸入管、３５：開口、
３６：蒸発源るつぼ、３７：電源、３８：電極、３９：
超微粒子膜材料、４０：搬送流れ、４１：搬送管、４
２：ノズル、４３：基板、４５：搬送ガス流入管、４
６：排出管、４７：搬送流れ、４８：超微粒子、５０：
バルブ、５１：管、５２：搬送流れ、５３：圧力計、５
４：ノズル、１０１：超微粒子生成室、１０２：膜形成
室、１０３：蒸発源るつぼ、１０４：物質、１０５：超
微粒子搬送管、１０６：超微粒子流れ、１０７：基板、
１０８：ノズル、１０９：超微粒子、１１０：バルブ、
１１１：電極、１１２：電源、１１３：バルブ、１１
４：真空ポンプ、１１５：バルブ、１１６：圧力計。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蒸発源および該蒸発源の上方に吸入管の
   開口部を設けた超微粒子生成室と、該吸入管と連結する
   搬送管の他開口部に結合されたノズルおよびこれに対向
   して配設される基板を固定するステージを設けた膜形成
   室とから成り、該蒸発源より蒸発する超微粒子を該超微
   粒子生成室内に導入されるガスと共に該搬送管中を搬送
   し、該ノズルから噴射する該超微粒子を該基板上に堆積
   させることにより膜形成するガスデポジション装置にお
   いて、 該吸入管に吸い込まれた該超微粒子の該搬送管への搬送
   の開始または停止を任意に行う機構を有することを特徴
   とするガスデポジション装置。
2. 【請求項２】 前記超微粒子の搬送管への搬送の開始ま
   たは停止を任意に行う機構は、前記搬送管または超微粒
   子を排出するための排出管を任意に選択する搬送切り替
   え機構であることを特徴とする請求項１に記載のガスデ
   ポジション装置。
3. 【請求項３】 前記搬送切り替え機構は、吸入管、搬送
   管、排出管、および２本のガス流入管の集中部におい
   て、スライド可能な搬送切り替えスイッチを有し、該搬
   送切り替えスイッチのスライドによって、吸入管と搬送
   管を連通し排出管と片方のガス流入管を連通させるか、
   または吸入管と排出管を連通し搬送管と他方のガス流入
   管を連通させるかを切り替える構造を有することを特徴
   とする請求項２に記載のガスデポジション装置。
4. 【請求項４】 前記搬送切り替え機構は、吸入管、搬送
   管、排出管、およびガス流入管の集中部において、回動
   可能な搬送切り替えスイッチを有し、該搬送切り替えス
   イッチの回動によって、吸入管と搬送管を連通し排出管
   とガス流入管を連通させるか、または吸入管と排出管を
   連通し搬送管とガス流入管を連通させるかを切り替える
   構造を有することを特徴とする請求項２に記載のガスデ
   ポジション装置。
5. 【請求項５】 前記搬送切り替え機構は、吸入管、搬送
   管、排出管、およびガス流入管の集中部において、回動
   可能な搬送切り替えスイッチを有し、該搬送切り替えス
   イッチの回動によって、吸入管、搬送管、排出管、およ
   びガス流入管の全てを連通させない状態に切り替えるこ
   とが出来る構造を有することを特徴とする請求項４に記
   載のガスデポジション装置。
6. 【請求項６】 前記排出管により排出された超微粒子を
   貯蔵する機構を備えていることを特徴とする請求項２〜
   ５のいずれかに記載のガスデポジション装置。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載のガスデ
   ポジション装置を用いることにより、超微粒子をノズル
   から噴射して基板上に堆積させて膜形成するガスデポジ
   ション方法。
8. 【請求項８】 請求項２〜６のいずれかに記載のガスデ
   ポジション装置を用い、前記搬送切り替え機構により、
   前記搬送管または前記排出管へ切り替えた際に、使用し
   ていない前記搬送管または前記排出管の内部に残存する
   超微粒子を、前記搬送管または前記排出管の内部から搬
   送または排出することを特徴とするガスデポジション方
   法。
9. 【請求項９】 請求項６に記載のガスデポジション装置
   を用い、前記排出管により排出、貯蔵された超微粒子を
   再利用することを特徴とするガスデポジション方法。
10. 【請求項１０】 超微粒子の搬送を前記排出管から前記
    搬送管へ切り替えた際に、前記超微粒子が前記ノズルか
    ら噴射され、前記基板上への堆積が開始されるまでの時
    間を考慮することを特徴とする請求項７または９に記載
    のガスデポジション方法。
11. 【請求項１１】 超微粒子の搬送を前記搬送管から前記
    排出管へ切り替えた際に、前記搬送管内に残存する超微
    粒子が前記搬送管内から噴射され、前記基板上への堆積
    が終了するまでの時間を考慮することを特徴とする請求
    項７〜１０のいずれかに記載のガスデポジション方法。