JP2002020878A - 超微粒子材料吹き付け成膜方法 - Google Patents
超微粒子材料吹き付け成膜方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】膜内の超微粒子材料の接合が充分で、組織が緻
密であり、表面が平滑であり、かつ密度の均一な膜を製
造することができる超微粒子材料吹き付け成膜装置を提
供すること 【解決手段】超微粒子材料を基板表面上に吹き付けによ
って供給して形成した堆積膜によって前記超微粒子材料
の膜を形成する超微粒子材料吹き付け成膜方法であっ
て、前記超微粒子材料の吹き付けの流れの少なくとも一
部分が前記基板表面に斜めに入射する
密であり、表面が平滑であり、かつ密度の均一な膜を製
造することができる超微粒子材料吹き付け成膜装置を提
供すること 【解決手段】超微粒子材料を基板表面上に吹き付けによ
って供給して形成した堆積膜によって前記超微粒子材料
の膜を形成する超微粒子材料吹き付け成膜方法であっ
て、前記超微粒子材料の吹き付けの流れの少なくとも一
部分が前記基板表面に斜めに入射する
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はセラミックス材料や金
属材料などの１００μｍ以下の超微粒子材料を基板上に
供給して成膜する技術に関するものである。このような
超微粒子材料膜の成膜技術は機能性セラミックス薄膜や
金属薄膜を基板上に製造する分野において使用される。
属材料などの１００μｍ以下の超微粒子材料を基板上に
供給して成膜する技術に関するものである。このような
超微粒子材料膜の成膜技術は機能性セラミックス薄膜や
金属薄膜を基板上に製造する分野において使用される。
【０００２】
【従来の技術】超微粒子材料製の膜を製造する技術の一
つとして、超微粒子材料を搬送ガスと混合して、ノズル
より基板上に吹き付け、膜を形成する超微粒子膜成膜技
術が知られている。
つとして、超微粒子材料を搬送ガスと混合して、ノズル
より基板上に吹き付け、膜を形成する超微粒子膜成膜技
術が知られている。
【０００３】
【解決すべき課題】しかるに、この従来の超微粒子膜成
膜技術においては、表面の不平滑性、不平坦性、密度の
不均一性などの問題があった。例えば、従来の超微粒子
膜成膜法においては、使用する超微粒子材料中に吹き付
けによっては成膜することのできない物理的性状（１μ
ｍ以上の大きな粒径、加速不足の微粒子材料など）の不
良粒子が混入して、これが吹き付けによって基板上の超
微粒子材料の堆積物にも混入するという問題があった。
膜技術においては、表面の不平滑性、不平坦性、密度の
不均一性などの問題があった。例えば、従来の超微粒子
膜成膜法においては、使用する超微粒子材料中に吹き付
けによっては成膜することのできない物理的性状（１μ
ｍ以上の大きな粒径、加速不足の微粒子材料など）の不
良粒子が混入して、これが吹き付けによって基板上の超
微粒子材料の堆積物にも混入するという問題があった。
【０００４】すなわち膜の堆積途中に噴射される超微粒
子材料中に粒径が大きく十分な速度を持っていない粒子
３１（不良粒子３１）が含まれていると、図９（ａ）に
模式的に示し、かつ図１０（ａ）に断面を顕微鏡写真で
示すように、粒径が大きい不良粒子３１が成長途中の堆
積物３２の表面に沈着し、これがマスクとなって、その
後この沈着した不良粒子３１が置かれた表面には堆積は
起こらず、洗浄で不良粒子が除去された後には図９ａ及
び図１０ｂに示すように、膜３３が欠けたように形成さ
れない窪み部分３４が発生してしまう。
子材料中に粒径が大きく十分な速度を持っていない粒子
３１（不良粒子３１）が含まれていると、図９（ａ）に
模式的に示し、かつ図１０（ａ）に断面を顕微鏡写真で
示すように、粒径が大きい不良粒子３１が成長途中の堆
積物３２の表面に沈着し、これがマスクとなって、その
後この沈着した不良粒子３１が置かれた表面には堆積は
起こらず、洗浄で不良粒子が除去された後には図９ａ及
び図１０ｂに示すように、膜３３が欠けたように形成さ
れない窪み部分３４が発生してしまう。
【０００５】また、図１１の膜表面の顕微鏡写真に示す
ように、膜の表面も非常に荒れたものとなり、その後の
堆積にも悪影響を及ぼす。
ように、膜の表面も非常に荒れたものとなり、その後の
堆積にも悪影響を及ぼす。
【０００６】また、不良粒子は堆積物３２中で浮いた状
態になるので、組織が緻密にならず、後続の吹き付けら
れた超微粒子材料によって堆積物の表面が侵食され、や
はり図９（ｂ）に示すように、膜３３が欠けたように形
成されない窪み部分３４が発生してしまい、膜の表面も
荒れたものとなり、その後の堆積にも悪影響を及ぼす。
またこのことは、形成された膜の微細構造にも悪影響を
及ぼし、一般に均質に制御された膜の微細組織が重要と
なる電子セラミクス材料などに本手法を適用する場合、
優れた電気特性を期待できないなどの問題点があった。
態になるので、組織が緻密にならず、後続の吹き付けら
れた超微粒子材料によって堆積物の表面が侵食され、や
はり図９（ｂ）に示すように、膜３３が欠けたように形
成されない窪み部分３４が発生してしまい、膜の表面も
荒れたものとなり、その後の堆積にも悪影響を及ぼす。
またこのことは、形成された膜の微細構造にも悪影響を
及ぼし、一般に均質に制御された膜の微細組織が重要と
なる電子セラミクス材料などに本手法を適用する場合、
優れた電気特性を期待できないなどの問題点があった。
【０００７】この他、実際の成膜を行うと、ノズルから
噴射される微粒子の量を均一・一定にすることは困難
で、膜厚が場所によってばらつくなどの問題があり、均
質な膜厚制御や表面粗さの制御が困難であり、したがっ
て、特性の均一な良質の膜を形成する際に大きな傷害と
なる。またこのような膜厚の不均一さや表面の荒れは、
本手法を光学薄膜に適用する場合、大きな問題になって
いた。
噴射される微粒子の量を均一・一定にすることは困難
で、膜厚が場所によってばらつくなどの問題があり、均
質な膜厚制御や表面粗さの制御が困難であり、したがっ
て、特性の均一な良質の膜を形成する際に大きな傷害と
なる。またこのような膜厚の不均一さや表面の荒れは、
本手法を光学薄膜に適用する場合、大きな問題になって
いた。
【０００８】このようなことから、膜内の超微粒子材料
の接合が充分で、組織が緻密であり表面が平滑であり、
密度の均一な膜を製造することができる超微粒子材料の
成膜技術の開発が望まれている。
の接合が充分で、組織が緻密であり表面が平滑であり、
密度の均一な膜を製造することができる超微粒子材料の
成膜技術の開発が望まれている。
【０００９】この発明は上記の如き事情に鑑みてなされ
たものであって、膜内の超微粒子材料の接合が充分で、
組織が緻密であり、表面が平滑であり、かつ密度の均一
な膜を製造することができる超微粒子材料吹き付け成膜
装置を提供することを目的とするものである。
たものであって、膜内の超微粒子材料の接合が充分で、
組織が緻密であり、表面が平滑であり、かつ密度の均一
な膜を製造することができる超微粒子材料吹き付け成膜
装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この目的に対応してこの
発明の超微粒子材料吹き付け成膜方法は、超微粒子材料
を基板表面上に吹き付けによって供給して形成した堆積
膜によって前記超微粒子材料の膜を形成する超微粒子材
料吹き付け成膜方法であって、前記超微粒子材料の吹き
付けの流れの少なくとも一部分が前記基板表面に斜めに
入射することを特徴としている。
発明の超微粒子材料吹き付け成膜方法は、超微粒子材料
を基板表面上に吹き付けによって供給して形成した堆積
膜によって前記超微粒子材料の膜を形成する超微粒子材
料吹き付け成膜方法であって、前記超微粒子材料の吹き
付けの流れの少なくとも一部分が前記基板表面に斜めに
入射することを特徴としている。
【００１１】またこの発明の超微粒子材料吹き付け成膜
方法は、超微粒子材料を基板表面上に吹き付けによって
供給して形成した堆積膜によって前記超微粒子材料の膜
を形成する超微粒子材料吹き付け成膜方法であって、前
記超微粒子材料の吹き付けの流れの前記基板表面への入
射角度を−６０°〜−５°または＋５°〜＋６０°にす
ることを特徴としている。
方法は、超微粒子材料を基板表面上に吹き付けによって
供給して形成した堆積膜によって前記超微粒子材料の膜
を形成する超微粒子材料吹き付け成膜方法であって、前
記超微粒子材料の吹き付けの流れの前記基板表面への入
射角度を−６０°〜−５°または＋５°〜＋６０°にす
ることを特徴としている。
【００１２】またこの発明の超微粒子材料吹き付け成膜
装置は、超微粒子材料を基板表面上に吹き付けによって
供給して形成した前記超微粒子材料の堆積膜から前記超
微粒子材料の膜を形成する超微粒子材料吹き付け成膜装
置であって、減圧室内の前記基板表面に前記超微粒子材
料を吹き付ける吹き付け装置を有し、前記超微粒子材料
の吹き付けの流れの前記基板表面への入射角が−６０°
〜−５°または＋５°〜＋６０°になるように前記吹き
付け装置と前記基板とが配置されていることを特徴とし
ている。
装置は、超微粒子材料を基板表面上に吹き付けによって
供給して形成した前記超微粒子材料の堆積膜から前記超
微粒子材料の膜を形成する超微粒子材料吹き付け成膜装
置であって、減圧室内の前記基板表面に前記超微粒子材
料を吹き付ける吹き付け装置を有し、前記超微粒子材料
の吹き付けの流れの前記基板表面への入射角が−６０°
〜−５°または＋５°〜＋６０°になるように前記吹き
付け装置と前記基板とが配置されていることを特徴とし
ている。
【００１３】
【実施の態様】以下この発明の詳細を一実施例を示す図
面について説明する。図１において、１は超微粒子材料
吹き付け成膜装置である。超微粒子材料吹き付け成膜装
置１はチャンバー１０内に基板３と超微粒子材料吹き付
け装置４を配設している。超微粒子材料吹き付け装置４
としてはノズル８や静電加速銃を使用することができ
る。基板３は形成された膜を支持するためのものであ
る。超微粒子材料の堆積膜に機械的衝撃力を負荷する機
械的衝撃力負荷装置５並びにさらに必要に応じて超微粒
子材料の堆積膜の表面を平坦にする平坦化装置２６の一
例として、付着粒子除去装置６と膜面加工装置７を基板
の移動経路に沿って配設している。チャンバー１０とし
ては内部が減圧可能な真空チャンバーを使用することが
できる。チャンバー１０として真空チャンバーを使用し
た場合の真空度は１０〜２００ｔｏｒｒ程度、好ましく
は１００ｔｏｒｒ程度である。
面について説明する。図１において、１は超微粒子材料
吹き付け成膜装置である。超微粒子材料吹き付け成膜装
置１はチャンバー１０内に基板３と超微粒子材料吹き付
け装置４を配設している。超微粒子材料吹き付け装置４
としてはノズル８や静電加速銃を使用することができ
る。基板３は形成された膜を支持するためのものであ
る。超微粒子材料の堆積膜に機械的衝撃力を負荷する機
械的衝撃力負荷装置５並びにさらに必要に応じて超微粒
子材料の堆積膜の表面を平坦にする平坦化装置２６の一
例として、付着粒子除去装置６と膜面加工装置７を基板
の移動経路に沿って配設している。チャンバー１０とし
ては内部が減圧可能な真空チャンバーを使用することが
できる。チャンバー１０として真空チャンバーを使用し
た場合の真空度は１０〜２００ｔｏｒｒ程度、好ましく
は１００ｔｏｒｒ程度である。
【００１４】ノズル８は形成しようとする膜の材料であ
る超微粒子材料を基板３の表面２０上に吹き付け供給し
て堆積させて堆積膜２ａを形成するものである。基板３
は基板駆動装置９に取り付けられ、基板駆動装置に駆動
されてチャンバー内で直線変位可能であり、また姿勢が
可変である。
る超微粒子材料を基板３の表面２０上に吹き付け供給し
て堆積させて堆積膜２ａを形成するものである。基板３
は基板駆動装置９に取り付けられ、基板駆動装置に駆動
されてチャンバー内で直線変位可能であり、また姿勢が
可変である。
【００１５】ノズル４もチャンバー内でガイドレール２
１に沿って直線変位可能に構成してもよくまた回転中心
２２（図２参照）も周りに回転して姿勢を可変に構成し
てもよい。ノズル４から基板表面２０に吹き付けられた
超微粒子材料の基板表面２０への入射角度α（図２に示
す基板表面２０の垂線２５とノズル８から吹き出した超
微粒子材料の流れ２３の中心線２４とのなす角：この明
細書において同じ）が±５°から±６０°までの値を採
ることが可能なように、ノズル８と基板表面２０とは必
要な姿勢をもって配置されている。
１に沿って直線変位可能に構成してもよくまた回転中心
２２（図２参照）も周りに回転して姿勢を可変に構成し
てもよい。ノズル４から基板表面２０に吹き付けられた
超微粒子材料の基板表面２０への入射角度α（図２に示
す基板表面２０の垂線２５とノズル８から吹き出した超
微粒子材料の流れ２３の中心線２４とのなす角：この明
細書において同じ）が±５°から±６０°までの値を採
ることが可能なように、ノズル８と基板表面２０とは必
要な姿勢をもって配置されている。
【００１６】このためにノズル８と基板３を支持する基
板駆動装置９は固定であってもよいが、両者は相対回転
可能な構造にしてもよく、そのために、ノズル８と基板
駆動装置９のいずれか一方または両方が回転変位可能
で、これによって前記のように、姿勢が可変である構成
にしてもよい。超微粒子吹き付け装置４と基板３は超微
粒子を超微粒子吹き付け装置４から吹き付けられるとき
の吹き付けの流れの少なくとも一部分が基板３の表面に
斜めに、すなわち、基板３の垂線と平行でも垂直でもな
い所定の角度で、入射させることができるように構成さ
れている。
板駆動装置９は固定であってもよいが、両者は相対回転
可能な構造にしてもよく、そのために、ノズル８と基板
駆動装置９のいずれか一方または両方が回転変位可能
で、これによって前記のように、姿勢が可変である構成
にしてもよい。超微粒子吹き付け装置４と基板３は超微
粒子を超微粒子吹き付け装置４から吹き付けられるとき
の吹き付けの流れの少なくとも一部分が基板３の表面に
斜めに、すなわち、基板３の垂線と平行でも垂直でもな
い所定の角度で、入射させることができるように構成さ
れている。
【００１７】このために、図３に示すように、超微粒子
吹き付け装置４から噴射される超微粒子材料の流れが、
超微粒子吹き付け装置４からの流れの中心の周りに−６
０°〜−５°または＋５°〜＋６０°の末広がりをもつ
ように構成する。このとき使用する吹き付け装置４の一
例を図４ｂに示す。或いは、図２に示すように、超微粒
子吹き付け装置４からの噴射される超微粒子材料の吹き
付けの流れの基板表面２０への入射角度を−６０°〜−
５°または＋５°〜＋６０°、特に好ましくは−３０°
〜−５°または＋５°〜＋３０°となるように構成す
る。このために基板３を支持する基板駆動装置９及び超
微粒子吹き付け装置４のいずれか一方、または双方を回
転変位可能に構成する。このとき使用する吹き付け装置
４の一例を図４ａに示す。
吹き付け装置４から噴射される超微粒子材料の流れが、
超微粒子吹き付け装置４からの流れの中心の周りに−６
０°〜−５°または＋５°〜＋６０°の末広がりをもつ
ように構成する。このとき使用する吹き付け装置４の一
例を図４ｂに示す。或いは、図２に示すように、超微粒
子吹き付け装置４からの噴射される超微粒子材料の吹き
付けの流れの基板表面２０への入射角度を−６０°〜−
５°または＋５°〜＋６０°、特に好ましくは−３０°
〜−５°または＋５°〜＋３０°となるように構成す
る。このために基板３を支持する基板駆動装置９及び超
微粒子吹き付け装置４のいずれか一方、または双方を回
転変位可能に構成する。このとき使用する吹き付け装置
４の一例を図４ａに示す。
【００１８】この発明の超微粒子材料吹き付け成膜方法
は、一例として以上説明した超微粒子材料吹き付け成膜
装置１を使用して次に説明するように実施される。すな
わち、チャンバー１０を減圧状態にして、基板３を基本
駆動装置９に取り付ける。この状態で超微粒子材料２１
をノズル４から基板表面２０上に吹き付けて供給する。
この時の超微粒子材料２１の基板表面２０への入射角度
は−６０°〜−５°または＋５°〜＋６０°であり、好
ましくは−３０°〜−５°または＋５°〜＋３０°であ
る。この吹き付け供給によって基板表面２０上に堆積膜
２ａが形成される。
は、一例として以上説明した超微粒子材料吹き付け成膜
装置１を使用して次に説明するように実施される。すな
わち、チャンバー１０を減圧状態にして、基板３を基本
駆動装置９に取り付ける。この状態で超微粒子材料２１
をノズル４から基板表面２０上に吹き付けて供給する。
この時の超微粒子材料２１の基板表面２０への入射角度
は−６０°〜−５°または＋５°〜＋６０°であり、好
ましくは−３０°〜−５°または＋５°〜＋３０°であ
る。この吹き付け供給によって基板表面２０上に堆積膜
２ａが形成される。
【００１９】（実験１）この実験は、図５に示すように
本手法を用いてＳｉ基板上にチタン酸ジルコン酸亜鉛
（ＰＺＴ）を形成する際に、ＰＺＴ超微粒子流を基板面
に角度を変えて吹き付けたときの成膜速度を調べた結果
である。図６から、入射確度が０度〜２０度の範囲内で
は大きな成膜速度の変化は認められないが、２０度を越
えたあたりから徐々に成膜速度は低下していき、ある閾
値角度β１，２，３を越えると、Ｓｉ基板が削られるこ
とが判る。このことは、超微粒子粒の基板への入射角度
を変えることで基板あるいは形成された膜の表面がエッ
チング（削りとられ）され、さらにその角度を調節する
ことで、成膜中の膜の堆積とエッチングのバランスを調
整できることを示すものである。また、超微粒子粒の噴
射速度は図６中に書き込まれたガスの消費量にほぼ比例
し、この閾値角度βは噴射速度に応じても変化する。ま
た、同様の実験から、この微粒子流の基板への入射角度
に対する堆積とエッチングの割合は、使用する粒子の材
質や粒径などの物性に応じても変化することが確認され
た。さらに、微粒子の入射角度が約６０度以上の場合
は、微粒子の基板に対する力学的作用も著しく小さくな
り、エッチング作用も観察されなくなった。
本手法を用いてＳｉ基板上にチタン酸ジルコン酸亜鉛
（ＰＺＴ）を形成する際に、ＰＺＴ超微粒子流を基板面
に角度を変えて吹き付けたときの成膜速度を調べた結果
である。図６から、入射確度が０度〜２０度の範囲内で
は大きな成膜速度の変化は認められないが、２０度を越
えたあたりから徐々に成膜速度は低下していき、ある閾
値角度β１，２，３を越えると、Ｓｉ基板が削られるこ
とが判る。このことは、超微粒子粒の基板への入射角度
を変えることで基板あるいは形成された膜の表面がエッ
チング（削りとられ）され、さらにその角度を調節する
ことで、成膜中の膜の堆積とエッチングのバランスを調
整できることを示すものである。また、超微粒子粒の噴
射速度は図６中に書き込まれたガスの消費量にほぼ比例
し、この閾値角度βは噴射速度に応じても変化する。ま
た、同様の実験から、この微粒子流の基板への入射角度
に対する堆積とエッチングの割合は、使用する粒子の材
質や粒径などの物性に応じても変化することが確認され
た。さらに、微粒子の入射角度が約６０度以上の場合
は、微粒子の基板に対する力学的作用も著しく小さくな
り、エッチング作用も観察されなくなった。
【００２０】図７は、微粒子流の基板への入射角度が形
成された膜の表面粗さに与える影響を調べたものであ
る。入射角度が、０度〜２０度の範囲で形成される膜の
表面粗さ（Ｒａ）は急速に低下（滑らか）することがわ
かる。従って、この場合滑らかな表面をもつ膜を形成す
るには、成膜速度を考慮すると、微粒子流の基板への入
射角度は、おおよそ５度〜３０度程度の範囲にすればよ
いことになるがこれに限定されるものではない。これら
の結果から、一般的には、使用する原料粉末の状態、基
板の材質、超微粒子の噴射速度に応じて、基板への超微
粒子流の入射角度を変えてやることで、形成された膜表
面に強固に沈着し成膜にあずからなかった微粒子（後続
微粒子に対してマスクとして働くこともある。）を効率
よく除去し、最適な表面粗さと膜の緻密さならびに成膜
速度を実現することができる。
成された膜の表面粗さに与える影響を調べたものであ
る。入射角度が、０度〜２０度の範囲で形成される膜の
表面粗さ（Ｒａ）は急速に低下（滑らか）することがわ
かる。従って、この場合滑らかな表面をもつ膜を形成す
るには、成膜速度を考慮すると、微粒子流の基板への入
射角度は、おおよそ５度〜３０度程度の範囲にすればよ
いことになるがこれに限定されるものではない。これら
の結果から、一般的には、使用する原料粉末の状態、基
板の材質、超微粒子の噴射速度に応じて、基板への超微
粒子流の入射角度を変えてやることで、形成された膜表
面に強固に沈着し成膜にあずからなかった微粒子（後続
微粒子に対してマスクとして働くこともある。）を効率
よく除去し、最適な表面粗さと膜の緻密さならびに成膜
速度を実現することができる。
【００２１】（実験２）これは、チタン酸ジルコン酸鉛
（ＰＺＴ、比重：７．７８ｇ／ｃｍ３）について、超微
粒子を基板に吹き付ける際に、前記超微粒子流の基板へ
の入射角度を変えて成膜した結果である。成膜条件とし
ては、両方の場合とも、平均粒径で約０．７μｍ、粒径
範囲が０．０７〜３μｍのＰＺＴ原料超微粒子を用い、
搬送ガスに空気を用い、開口面積０．４ｍｍ×１０ｍｍ
の成膜用ノズルを用いていた。成膜時の真空度は１Ｔｏ
ｒｒで、基板加熱などの熱的アシストの無い状態で原料
超微粒子を厚さ約１ｍｍのガラス基板に吹き付け成膜を
行った。
（ＰＺＴ、比重：７．７８ｇ／ｃｍ３）について、超微
粒子を基板に吹き付ける際に、前記超微粒子流の基板へ
の入射角度を変えて成膜した結果である。成膜条件とし
ては、両方の場合とも、平均粒径で約０．７μｍ、粒径
範囲が０．０７〜３μｍのＰＺＴ原料超微粒子を用い、
搬送ガスに空気を用い、開口面積０．４ｍｍ×１０ｍｍ
の成膜用ノズルを用いていた。成膜時の真空度は１Ｔｏ
ｒｒで、基板加熱などの熱的アシストの無い状態で原料
超微粒子を厚さ約１ｍｍのガラス基板に吹き付け成膜を
行った。
【００２２】その結果、図８の左の成膜結果の写真が示
すように、ノズルから噴射される原料超微粒子流の基板
への入射角度が０度（超微粒子流が基板面に垂直に入射
する）の場合、基板に衝突しても粉砕されず接合できな
かった原料超微粒子が、衝突圧力で押し固められた圧粉
体となって、堆積物表面に強固に凝着し、これが、除去
しきれないため、その後、この表面に飛来する上記酸化
チタン超微粒子に対して衝突による衝撃力を吸収するク
ッションの役割をするため、衝突エネルギーを吸収し、
その後、飛来する原料超微粒子に対してマスクの役割を
し、粉砕が困難になるため、形成された堆積物（膜）表
面を観察すると、非常に大きな凹凸と、凝着した圧粉体
が見られ、また、基板裏面側から観察しても、凝着した
原料超微粒子の圧粉体を含んだ密度の低い堆積物となっ
た。この様なＰＺＴの堆積物は、膜内部に含まれる圧粉
体の結晶子サイズが小さいため、堆積後、熱処理を行っ
ても粒成長が生ぜず、空孔を形成し、その結果、耐電圧
も５０ｋＶ／ｃｍと低く絶縁破壊を起こしやすく、応用
上重要な機械特性ならびに電気特性が低下するなどの問
題を生じた。
すように、ノズルから噴射される原料超微粒子流の基板
への入射角度が０度（超微粒子流が基板面に垂直に入射
する）の場合、基板に衝突しても粉砕されず接合できな
かった原料超微粒子が、衝突圧力で押し固められた圧粉
体となって、堆積物表面に強固に凝着し、これが、除去
しきれないため、その後、この表面に飛来する上記酸化
チタン超微粒子に対して衝突による衝撃力を吸収するク
ッションの役割をするため、衝突エネルギーを吸収し、
その後、飛来する原料超微粒子に対してマスクの役割を
し、粉砕が困難になるため、形成された堆積物（膜）表
面を観察すると、非常に大きな凹凸と、凝着した圧粉体
が見られ、また、基板裏面側から観察しても、凝着した
原料超微粒子の圧粉体を含んだ密度の低い堆積物となっ
た。この様なＰＺＴの堆積物は、膜内部に含まれる圧粉
体の結晶子サイズが小さいため、堆積後、熱処理を行っ
ても粒成長が生ぜず、空孔を形成し、その結果、耐電圧
も５０ｋＶ／ｃｍと低く絶縁破壊を起こしやすく、応用
上重要な機械特性ならびに電気特性が低下するなどの問
題を生じた。
【００２３】これに対して、基板への原料超微粒子流の
入射角度が３５度の角度で吹き付けた場合は、基板ある
いは堆積物（膜）表面に圧粉体として強固に凝着した微
粒子が除去され、上述した場合に観察された、堆積物
（膜）表面に凝着した圧粉体は観察されず、基板裏面か
らの観察からも、堆積物（膜）内部に圧粉体は観察され
ず基板に対して強固に付着した緻密な堆積体（膜）が形
成できた。超微粒子材料の基板３の表面２０上への吹き
付け供給は、搬送ガスとノズル８を用いて噴射する。
入射角度が３５度の角度で吹き付けた場合は、基板ある
いは堆積物（膜）表面に圧粉体として強固に凝着した微
粒子が除去され、上述した場合に観察された、堆積物
（膜）表面に凝着した圧粉体は観察されず、基板裏面か
らの観察からも、堆積物（膜）内部に圧粉体は観察され
ず基板に対して強固に付着した緻密な堆積体（膜）が形
成できた。超微粒子材料の基板３の表面２０上への吹き
付け供給は、搬送ガスとノズル８を用いて噴射する。
【００２４】堆積膜２ａが完成した膜２としての性能を
もつ場合には、それで成膜工程は終了するが、完成した
膜２を得るためには堆積膜２ａの表面を平坦にしたり、
超微粒子材料の接合強度を高める必要のある場合は、後
述の平坦化工程や機械的衝撃力負荷工程を堆積膜２ａに
加える。
もつ場合には、それで成膜工程は終了するが、完成した
膜２を得るためには堆積膜２ａの表面を平坦にしたり、
超微粒子材料の接合強度を高める必要のある場合は、後
述の平坦化工程や機械的衝撃力負荷工程を堆積膜２ａに
加える。
【００２５】次に超微粒子材料の堆積物２ａの表面を平
坦化する技術について説明する。付着粒子除去装置６は
基板３の表面２０上に供給されて形成された超微粒子材
料２１の堆積膜２ａの表面を掻いて表面をならし表面か
ら突出している径の大きい超微粒子材料や或いは膜面の
表面に浮き出している超微粒子材料等の不良粒子を掻き
出して除去するものである。付着粒子除去装置６は付着
粒子除去ブレード１１とギャップ制御機構１２とを備え
ている。付着粒子除去ブレード１１は硬質ゴムや金属板
でできていて、ノズル８の近傍に位置し、基板３との相
対運動を利用してノズル８から基板３の表面２０上に供
給された超微粒子材料の堆積膜２ａの表面部分を掻きな
らして不良粒子の沈着粒子や付着粒子を掻き出して除去
して表面掻き取り膜２ｂを形成する。付着粒子除去ブレ
ード１１による堆積膜２ａの表面部分の掻き取り量は付
着粒子除去ブレード１１と基板３との隙間の間隔を調整
することによってなされ、その調整はギャップ制御機構
１２を動作させて付着粒子除去ブレード１１を駆動して
行う。
坦化する技術について説明する。付着粒子除去装置６は
基板３の表面２０上に供給されて形成された超微粒子材
料２１の堆積膜２ａの表面を掻いて表面をならし表面か
ら突出している径の大きい超微粒子材料や或いは膜面の
表面に浮き出している超微粒子材料等の不良粒子を掻き
出して除去するものである。付着粒子除去装置６は付着
粒子除去ブレード１１とギャップ制御機構１２とを備え
ている。付着粒子除去ブレード１１は硬質ゴムや金属板
でできていて、ノズル８の近傍に位置し、基板３との相
対運動を利用してノズル８から基板３の表面２０上に供
給された超微粒子材料の堆積膜２ａの表面部分を掻きな
らして不良粒子の沈着粒子や付着粒子を掻き出して除去
して表面掻き取り膜２ｂを形成する。付着粒子除去ブレ
ード１１による堆積膜２ａの表面部分の掻き取り量は付
着粒子除去ブレード１１と基板３との隙間の間隔を調整
することによってなされ、その調整はギャップ制御機構
１２を動作させて付着粒子除去ブレード１１を駆動して
行う。
【００２６】付着粒子除去ブレード１１によって表面を
所要量だけ掻き取られて形成された表面掻き取り膜２ｂ
は次に膜面加工装置７によって加工を受ける。膜面加工
装置７は研削・研磨ローラー１３とギャップ制御機構１
４とを備えている。研削・研磨ローラー１３は研磨用の
ブラシや研磨材を形成したローラーで構成されていて、
これを基板の走査速度に応じて回転させながら表面掻き
取り膜２ｂの表面に接触させ、形成された表面掻き取り
膜２ｂを研磨、研削することで膜厚の制御を行い完成し
た膜２を得る。このとき、光学式変位計やエアーマイク
ロ変位計などの変位計１５などを用いて研磨前、研磨後
の膜厚を測定し、これに応じて、堆積膜２ａや表面掻き
取り膜２ｂの表面と研削・研磨ローラー１３や付着粒子
除去ブレード１１との隙間（ギャップ）を制御する。こ
のときのギャップや押しつけ圧の調整は、ギャップ制御
機構１２、１４を用いて行う。
所要量だけ掻き取られて形成された表面掻き取り膜２ｂ
は次に膜面加工装置７によって加工を受ける。膜面加工
装置７は研削・研磨ローラー１３とギャップ制御機構１
４とを備えている。研削・研磨ローラー１３は研磨用の
ブラシや研磨材を形成したローラーで構成されていて、
これを基板の走査速度に応じて回転させながら表面掻き
取り膜２ｂの表面に接触させ、形成された表面掻き取り
膜２ｂを研磨、研削することで膜厚の制御を行い完成し
た膜２を得る。このとき、光学式変位計やエアーマイク
ロ変位計などの変位計１５などを用いて研磨前、研磨後
の膜厚を測定し、これに応じて、堆積膜２ａや表面掻き
取り膜２ｂの表面と研削・研磨ローラー１３や付着粒子
除去ブレード１１との隙間（ギャップ）を制御する。こ
のときのギャップや押しつけ圧の調整は、ギャップ制御
機構１２、１４を用いて行う。
【００２７】なお、上記した実施例は、基板３の表面２
０上に供給された超微粒子材料２１の堆積膜２ａに対し
て付着粒子除去装置６による表面掻き取り膜２ｂを形成
する加工と、次に膜面加工装置７による完成した膜２を
得る加工との２つの加工を併用したものであるが、膜２
と同じものが一加工で得られる場合は付着粒子除去装置
６による加工と膜面加工装置７による加工のいずれか一
方だけで済ませることもできる。
０上に供給された超微粒子材料２１の堆積膜２ａに対し
て付着粒子除去装置６による表面掻き取り膜２ｂを形成
する加工と、次に膜面加工装置７による完成した膜２を
得る加工との２つの加工を併用したものであるが、膜２
と同じものが一加工で得られる場合は付着粒子除去装置
６による加工と膜面加工装置７による加工のいずれか一
方だけで済ませることもできる。
【００２８】また、成膜中に膜面を研磨、研削すること
により発生する粉塵を積極的に除去するために、膜面の
研磨、研削部位に近接して、ガスジェットを噴射するた
めにノズルを設けたり、或いは粉塵吸引機構を設けた構
成にしてもよい。また、超微粒子材料として金属超微粒
子材料を用いる場合は、脆性材料であるセラミックスの
場合よりも、膜の緻密化に注意を払う必要があることか
ら、ローラーを用いて堆積膜２ａの表面を押しつけ、金
属の塑性変形を利用して、膜表面の平坦化を図ることが
有利な場合もある。この場合に使用するローラーは研削
・研磨ローラー１３に代替して設置される。
により発生する粉塵を積極的に除去するために、膜面の
研磨、研削部位に近接して、ガスジェットを噴射するた
めにノズルを設けたり、或いは粉塵吸引機構を設けた構
成にしてもよい。また、超微粒子材料として金属超微粒
子材料を用いる場合は、脆性材料であるセラミックスの
場合よりも、膜の緻密化に注意を払う必要があることか
ら、ローラーを用いて堆積膜２ａの表面を押しつけ、金
属の塑性変形を利用して、膜表面の平坦化を図ることが
有利な場合もある。この場合に使用するローラーは研削
・研磨ローラー１３に代替して設置される。
【００２９】基板の表面２０上に供給された超微粒子材
料の堆積物の表層部分を均し若しくは掻き取り、研削若
しくは研磨しまたは押圧する平坦化工程は、超微粒子材
料供給装置から超微粒子材料が基板上に１回供給されて
単層構造の堆積膜２ａが形成される毎にその単層構造の
堆積膜に対して加えられ、そのような超微粒子材料の１
回の供給による単層構造の堆積膜の形成と、その単層構
造の堆積膜に対して加えられる平坦化工程との組合せを
複数回繰返すものであってもよいし、また、超微粒子材
料供給装置から超微粒子材料が複数回供給されて多層構
造の堆積膜２ａが形成された後にその多層構造の堆積膜
２ａに対して加えられるのであってもよい。前者の単層
構造の堆積膜の形成毎に平坦化工程を加える場合には、
完成した膜を内部まで緻密化させるのに有利である。
料の堆積物の表層部分を均し若しくは掻き取り、研削若
しくは研磨しまたは押圧する平坦化工程は、超微粒子材
料供給装置から超微粒子材料が基板上に１回供給されて
単層構造の堆積膜２ａが形成される毎にその単層構造の
堆積膜に対して加えられ、そのような超微粒子材料の１
回の供給による単層構造の堆積膜の形成と、その単層構
造の堆積膜に対して加えられる平坦化工程との組合せを
複数回繰返すものであってもよいし、また、超微粒子材
料供給装置から超微粒子材料が複数回供給されて多層構
造の堆積膜２ａが形成された後にその多層構造の堆積膜
２ａに対して加えられるのであってもよい。前者の単層
構造の堆積膜の形成毎に平坦化工程を加える場合には、
完成した膜を内部まで緻密化させるのに有利である。
【００３０】以上説明した実施例では、超微粒子膜は基
板上に堆積された堆積膜２ａに対して均し若しくは掻き
取り、研削若しくは研磨し、または押圧する等の平坦化
工程を加えているが、これ以外に原料である超微粒子材
料あるいは堆積中の膜表面に、イオンビームやプラズマ
などを、照射し、超微粒子材料あるいは堆積中の膜表面
を活性化することで、堆積膜を構成する超微粒子材料同
士あるいは膜表面とを低温で接合させて、成膜する成膜
法（平成１０年特許願第２０８９９８号参照）の場合や
堆積膜に機械的衝撃力を負荷して超微粒子材料を粉砕し
て堆積膜を構成する超微粒子材料を接合させて成膜する
成膜法（平成１１年特許出願１１７３２８号参照）の技
術もこの発明に適用し、プラズマイオンビーム発生装置
１６を用いて、超微粒子材料あるいは堆積中の膜表面
に、イオンビームやプラズマなどを照射して形成された
膜、あるいは、機械的衝撃力負荷装置５を使用して、超
微粒子材料に静電界やガス搬送により超微粒子材料を加
速して基板上の超微粒子材料に吹き付けて衝突させる
か、高速回転するブラシやローラー或いは高速に上下動
する圧針や爆発力を利用した高速に移動するピストンな
どを用いてまたは超音波を作用させて機械的衝撃力を負
荷して超微粒子材料を低温接合させて形成された膜に対
して、均し若しくは掻き取り、研削若しくは研磨または
押圧する工程を加えてもよく、または基板上の堆積膜、
掻き取り膜、もしくは研削、研磨された膜２ｂに対し
て、機械的衝撃力負荷装置５を使用して機械的衝撃力を
負荷して膜２を完成させてもよい。堆積膜に機械的衝撃
力を負荷して超微粒子材料を粉砕して堆積膜を構成する
超微粒子材料を接合させる場合は、超微粒子材料に加え
る機械的衝撃力に応じて、使用する超微粒子材料を上述
の機械的衝撃力で粉砕が容易に起こるように前記超微粒
子材料を処理する。その処理は原料超微粒子材料の仮焼
き温度を変えて調整するか、数十ｎｍ程度の粒径に調整
された超微粒子材料を加熱し、粒径で数５０ｎｍ〜１μ
ｍ程度の２次粒子に凝集させるか、或いは使用する超微
粒子材料に粉砕が容易に生じるように長時間ボールミ
ル、ジェットミル、振動ミル、遊星ミル、ビーズミルな
どの壊砕機或いは粉砕機にかけてクラックなどを予め形
成しておく。
板上に堆積された堆積膜２ａに対して均し若しくは掻き
取り、研削若しくは研磨し、または押圧する等の平坦化
工程を加えているが、これ以外に原料である超微粒子材
料あるいは堆積中の膜表面に、イオンビームやプラズマ
などを、照射し、超微粒子材料あるいは堆積中の膜表面
を活性化することで、堆積膜を構成する超微粒子材料同
士あるいは膜表面とを低温で接合させて、成膜する成膜
法（平成１０年特許願第２０８９９８号参照）の場合や
堆積膜に機械的衝撃力を負荷して超微粒子材料を粉砕し
て堆積膜を構成する超微粒子材料を接合させて成膜する
成膜法（平成１１年特許出願１１７３２８号参照）の技
術もこの発明に適用し、プラズマイオンビーム発生装置
１６を用いて、超微粒子材料あるいは堆積中の膜表面
に、イオンビームやプラズマなどを照射して形成された
膜、あるいは、機械的衝撃力負荷装置５を使用して、超
微粒子材料に静電界やガス搬送により超微粒子材料を加
速して基板上の超微粒子材料に吹き付けて衝突させる
か、高速回転するブラシやローラー或いは高速に上下動
する圧針や爆発力を利用した高速に移動するピストンな
どを用いてまたは超音波を作用させて機械的衝撃力を負
荷して超微粒子材料を低温接合させて形成された膜に対
して、均し若しくは掻き取り、研削若しくは研磨または
押圧する工程を加えてもよく、または基板上の堆積膜、
掻き取り膜、もしくは研削、研磨された膜２ｂに対し
て、機械的衝撃力負荷装置５を使用して機械的衝撃力を
負荷して膜２を完成させてもよい。堆積膜に機械的衝撃
力を負荷して超微粒子材料を粉砕して堆積膜を構成する
超微粒子材料を接合させる場合は、超微粒子材料に加え
る機械的衝撃力に応じて、使用する超微粒子材料を上述
の機械的衝撃力で粉砕が容易に起こるように前記超微粒
子材料を処理する。その処理は原料超微粒子材料の仮焼
き温度を変えて調整するか、数十ｎｍ程度の粒径に調整
された超微粒子材料を加熱し、粒径で数５０ｎｍ〜１μ
ｍ程度の２次粒子に凝集させるか、或いは使用する超微
粒子材料に粉砕が容易に生じるように長時間ボールミ
ル、ジェットミル、振動ミル、遊星ミル、ビーズミルな
どの壊砕機或いは粉砕機にかけてクラックなどを予め形
成しておく。
【００３１】こうしてこの発明ではノズルから供給され
た堆積膜に対して表面を均し若しくは掻き取り、研削若
しくは研磨または押圧して不良粒子を除去し、平滑にす
るが、さらに、堆積膜を押圧して膜２を形成する場合は
堆積膜２ａや表面掻き取り膜３ｂまたは表面掻き取り膜
２ｂに研削や研磨加工を加えた後に、押圧装置を使用し
て押圧する。押圧装置の一例としては図１に示す研削・
研磨ローラー１３に替えて、ローラーの円周面を鏡面に
仕上げた押圧ローラーを使用する。
た堆積膜に対して表面を均し若しくは掻き取り、研削若
しくは研磨または押圧して不良粒子を除去し、平滑にす
るが、さらに、堆積膜を押圧して膜２を形成する場合は
堆積膜２ａや表面掻き取り膜３ｂまたは表面掻き取り膜
２ｂに研削や研磨加工を加えた後に、押圧装置を使用し
て押圧する。押圧装置の一例としては図１に示す研削・
研磨ローラー１３に替えて、ローラーの円周面を鏡面に
仕上げた押圧ローラーを使用する。
【００３２】
【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、この発明
によれば、膜内の超微粒子材料の接合が充分で組織が緻
密であり、表面が平滑であり、密度の均一な膜を製造す
ることができる超微粒子材料の成膜技術を得ることがで
きる。また、この発明において金属材料超微粒子膜を上
記のように押圧して形成した場合は、このような平坦化
は、例えば本手法で圧電材料であるＰＺＴと電極材料で
ある白金、銀などの金属材料を交互に積層し、駆動電圧
の低い、積層型圧電アクチュエータなどを構成する場合
には重要な意義をもつ技術である。こうして膜の表面が
平坦に形成されると、膜の光学特性も改善され、例えば
ＴｉＯ2では、膜は光学的に透明になる。
によれば、膜内の超微粒子材料の接合が充分で組織が緻
密であり、表面が平滑であり、密度の均一な膜を製造す
ることができる超微粒子材料の成膜技術を得ることがで
きる。また、この発明において金属材料超微粒子膜を上
記のように押圧して形成した場合は、このような平坦化
は、例えば本手法で圧電材料であるＰＺＴと電極材料で
ある白金、銀などの金属材料を交互に積層し、駆動電圧
の低い、積層型圧電アクチュエータなどを構成する場合
には重要な意義をもつ技術である。こうして膜の表面が
平坦に形成されると、膜の光学特性も改善され、例えば
ＴｉＯ2では、膜は光学的に透明になる。
【００３３】
【図１】この発明の超微粒子材料平坦化成膜装置を示す
構成説明図
構成説明図
【図２】入射角を示す説明図
【図３】超微粒子材料の吹き付け状態を示す説明図
【図４】吹き付け装置の例を示す説明図
【図５】実験方法を示す説明図
【図６】粒子流に対する基板傾斜角度と成膜速度との関
係を示すグラフ
係を示すグラフ
【図７】粒子流に対する基板傾斜角度と膜表面粗さとの
関係を示すグラフ
関係を示すグラフ
【図８】超微粒子流の基板への入射角度の違いによる成
膜結果の変化を示す図
膜結果の変化を示す図
【図９】膜面の縦断面を示す説明図
【図１０】膜面を示す顕微鏡写真
【図１１】従来の膜面を示す顕微鏡写真
１ 超微粒子材料吹き付け成膜装置 ２ 完成した膜 ２ａ 堆積膜 ２ｂ 表面掻き取り膜 ３ 基板 ４ 超微粒子材料吹き付け装置 ５ 機械的衝撃力負荷装置 ６ 付着粒子除去装置 ７ 膜面加工装置 ８ ノズル ９ 基板駆動装置 １０ チャンバー １１ 付着粒子除去ブレード １２ ギャップ制御機構 １３ 研削・研磨ローラー １４ ギャップ制御機構 １５ 変位計 １６ プラズマイオンビーム発生装置 ２０ 表面 ２１ 超微粒子材料
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０５Ｄ 3/12 Ｂ０５Ｄ 3/12 Ｚ Ｂ Ｃ Ｅ 7/24 ３０１ 7/24 ３０１Ａ ３０２ ３０２Ａ Ｂ２２Ｆ 1/00 Ｂ２２Ｆ 1/00 Ｃ Ｊ Ｃ２３Ｃ 26/00 Ｃ２３Ｃ 26/00 Ｅ (74)上記２名の代理人 100075133 弁理士 川井 治男 (72)発明者 明渡 純 茨城県つくば市並木１丁目２番地 工業技 術院機械技術研究所内 (72)発明者 鳩野 広典 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 清原 正勝 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 麻生 雄二 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 横山 達郎 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 森 勝彦 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 Ｆターム(参考） 4D075 AA01 BB02Z BB05Z BB20Z BB49Z BB56Y EA02 EB01 EB05 4F035 CD08 4G075 AA24 AA30 BA06 BA08 BD14 CA14 CA39 CA47 CA63 EB01 EB43 EC01 FB01 4K018 AA02 BA01 BB04 BB05 BC01 BC12 BD09 4K044 BA01 BA11 CA23 CA41
Claims (37)
- 【請求項１】 超微粒子材料を基板表面上に吹き付けに
よって供給して形成した堆積膜によって前記超微粒子材
料の膜を形成する超微粒子材料吹き付け成膜方法であっ
て、前記超微粒子材料の吹き付けの流れの少なくとも一
部分が前記基板表面に斜めに入射することを特徴とする
超微粒子材料吹き付け成膜方法。 - 【請求項２】 超微粒子材料を基板表面上に吹き付けに
よって供給して形成した堆積膜によって前記超微粒子材
料の膜を形成する超微粒子材料吹き付け成膜方法であっ
て、前記超微粒子材料の吹き付けの流れの前記基板表面
への入射角度を−６０°〜−５°または＋５°〜＋６０
°にすることを特徴とする超微粒子材料吹き付け成膜方
法。 - 【請求項３】 前記入射角度は−３０°〜−５°または
＋５°〜＋３０°であることを特徴とする請求項２記載
の超微粒子材料吹き付け成膜方法。 - 【請求項４】 前記基板表面に入射する前記超微粒子材
料が前記基板表面に堆積膜を形成する入射角度と前記堆
積膜を削り取る作用を生じる入射角度との間に入射角度
を切り換えることによって堆積膜の形成と堆積膜の研削
とを切り換えることを特徴とする請求項２記載の超微粒
子材料吹き付け成膜方法。 - 【請求項５】 超微粒子材料を基板表面上に吹き付けに
よって供給して形成した前記超微粒子材料の堆積膜から
前記超微粒子材料の膜を形成する超微粒子材料吹き付け
成膜装置であって、減圧室内の前記基板表面に前記超微
粒子材料を吹き付ける吹き付け装置を有し、前記超微粒
子材料の吹き付けの流れの前記基板表面への入射角が−
６０°〜−５°または＋５°〜＋６０°になるように前
記吹き付け装置と前記基板とが配置されていることを特
徴とする超微粒子材料吹き付け成膜装置。 - 【請求項６】 前記入射角は−３０°〜−５°または＋
５°〜＋３０°であることを特徴とする請求項５記載の
超微粒子材料吹き付け成膜装置。 - 【請求項７】 前記基板表面への入射角度を切り換え可
能に構成したことを特徴とする請求項５記載の超微粒子
材料吹き付け成膜装置。 - 【請求項８】 前記吹き付け装置から噴射される前記超
微粒子材料の流れの外周部分の少なくとも一部分の前記
入射角が−６０°〜−５°または＋５°〜＋６０°とな
るように、前記流れが前記流れの中心の周りに末広がり
状に広がりをもつことを特徴とする請求項５記載の超微
粒子材料吹き付け成膜装置。 - 【請求項９】 前記基板表面上に吹き付けによって供給
した超微粒子材料に機械的衝撃力を負荷して粉砕して前
記超微粒子材料同士、前記超微粒子材料同士及び前記超
微粒子材料と前記基板または前記超微粒子材料と前記基
板を接合させることを特徴とする請求項２記載の超微粒
子材料吹き付け成膜方法。 - 【請求項１０】 前記機械的衝撃力の負荷は、静電界や
ガス搬送により超微粒子材料を加速して前記基板表面上
の超微粒子材料に吹き付けて衝突させるか、高速回転す
る高強度のブラシやローラー或いは高速に上下運動する
圧針や爆発の圧縮力を利用した高速に移動するピストン
などを用いてまたは超音波を作用させて前記基板表面上
におかれた超微粒子材料に機械的衝撃を加えることを特
徴とする請求項９記載の超微粒子材料吹き付け成膜方
法。 - 【請求項１１】 前記超微粒子材料に加える機械的衝撃
力に応じて、使用する超微粒子材料の破壊強度を上述の
機械的衝撃力で粉砕が容易に起こるように、前記超微粒
子材料を処理することを特徴とする請求項９記載の超微
粒子材料吹き付け成膜方法。 - 【請求項１２】 前記処理は原料超微粒子材料の仮焼き
温度を変えて調整するか、数十ｎｍ程度の粒径に調整さ
れた超微粒子材料を加熱し、粒径で５０ｎｍ〜１μｍ程
度の２次粒子に凝集させるか、或いは使用する超微粒子
材料に粉砕が容易に生じるように壊砕機或いは粉砕機に
かけてクラックなどを予め形成しておくことを特徴とす
る請求項１１記載の超微粒子材料吹き付け成膜方法。 - 【請求項１３】 前記超微粒子材料と主として前記基板
上に供給された超微粒子材料に機械的衝撃力を負荷して
粉砕するための粉砕用微粒子を前記基板表面上に吹き付
けることを特徴とする請求項９記載の超微粒子材料吹き
付け成膜方法。 - 【請求項１４】 前記超微粒子材料と前記粉砕用微粒子
とを混合して一緒にした混合微粒子を前記基板に吹き付
けることを特徴とする請求項１３記載の超微粒子材料吹
き付け成膜方法。 - 【請求項１５】 前記粉砕用微粒子は前記超微粒子材料
が前記基板表面上に供給された後に前記基板表面上に供
給され、または前記超微粒子材料と前記粉砕用微粒子が
交互に前記基板表面上に供給されることを特徴とする請
求項１３記載の超微粒子材料吹き付け成膜方法。 - 【請求項１６】 前記基板表面に吹き付けられる混合微
粒子はその粒径分布として前記超微粒子材料が形成する
粒径分布ピークと前記粉砕用微粒子が形成する粒径分布
ピークとの少なくとも２つの粒径分布ピークをもつこと
を特徴とする請求項１４記載の超微粒子材料吹き付け成
膜方法。 - 【請求項１７】 前記粉砕用微粒子は前記超微粒子材料
よりも平均粒径が大きいことを特徴とする請求項１３記
載の超微粒子材料吹き付け成膜方法。 - 【請求項１８】 前記粉砕用微粒子は前記超微粒子材料
よりも平均硬度が高いことを特徴とする請求項１３記載
の超微粒子材料吹き付け成膜方法。 - 【請求項１９】 前記粉砕用微粒子は平均粒径が０．５
〜５μｍであり、前記超微粒子材料は平均粒径が１０ｎ
ｍ〜１μｍであることを特徴とする請求項１３記載の超
微粒子材料吹き付け成膜方法。 - 【請求項２０】 前記粉砕用微粒子と前記超微粒子材料
は同じ組成であることを特徴とする請求項１３記載の超
微粒子材料吹き付け成膜方法。 - 【請求項２１】 超微粒子材料を基板表面上に吹き付け
ることによって供給して形成した堆積膜によって前記超
微粒子材料の膜を形成する装置であって、前記超微粒子
材料の吹き付けの流れの前記表面への入射角度を−６０
°〜−５°または＋５°＋６０°にする超微粒子材料吹
き付け成膜装置であって、前記堆積膜を形成する超微粒
子材料に機械的衝撃力を負荷する機械的衝撃力負荷装置
を備えることを特徴とする請求項５記載の超微粒子材料
吹き付け成膜装置。 - 【請求項２２】 前記基板表面上に吹き付けによって供
給された前記超微粒子材料の堆積膜の表面を平坦にする
平坦化工程を一回以上加えて前記超微粒子材料の膜を形
成することを特徴とする請求項２記載の超微粒子材料吹
き付け成膜方法。 - 【請求項２３】 前記超微粒子材料はセラミック超微粒
子材料または金属超微粒子材料であることを特徴とする
請求項２２記載の超微粒子材料吹き付け成膜方法。 - 【請求項２４】 前記平坦化工程は前記基板表面上に供
給された前記超微粒子材料の堆積膜の表層部分を均し若
しくは掻き取りまたは研削若しくは研磨するものである
ことを特徴とする請求項２２記載の超微粒子材料吹き付
け成膜方法。 - 【請求項２５】 前記平坦化工程は前記基板表面上に供
給された前記超微粒子材料の堆積膜を押圧するものであ
ることを特徴とする請求項２２記載の超微粒子材料吹き
付け成膜方法。 - 【請求項２６】 前記超微粒子材料の堆積膜に対して研
磨または研削作用のある平坦化用の微粒子を静電界やガ
スを用いて加速し基板表面上あるいは前記堆積膜の表面
に吹き付けて前記堆積膜の表面を平坦にする平坦化工程
を一回以上加えて前記超微粒子材料の膜を形成すること
を特徴とする請求項２２記載の超微粒子材料吹き付け成
膜方法。 - 【請求項２７】 前記平坦化工程として、前記平坦化用
の微粒子を前記基板表面対して−６０°〜−５°または
＋５°〜＋６０°の入射角度範囲で吹き付けることを特
徴とする請求項２２記載の超微粒子材料吹き付け成膜方
法。 - 【請求項２８】 前記平坦化工程として、前記超微粒子
材料と前記平坦化用の微粒子を同時にあるいは別々にノ
ズルや静電加速銃等の吹き付け装置から基板に対し噴射
し、前記吹き付け装置から噴射される前記超微粒子材料
または平坦化用の微粒子の流れの外周部分の少なくとも
一部分の前記入射角が−６０°〜−５°または＋５°〜
＋６０°となるように前記流れが前記流れの中心の周り
に末広がり状に広がりをもつことを特徴とする請求項２
２記載の超微粒子吹き付け成膜方法。 - 【請求項２９】 前記平坦化用の微粒子が、前記超微粒
子材料と同一組成であることを特徴とする請求項２８記
載の超微粒子材料吹き付け成膜方法。 - 【請求項３０】 前記平坦化用の微粒子は、前記超微粒
子材料より粒径が大きい微粒子であることを特徴とする
請求項２８記載の超微粒子材料吹き付け成膜方法。 - 【請求項３１】 前記平坦化用の微粒子は、前記超微粒
子材料より硬度が高い微粒子であることを特徴とする請
求項２８記載の超微粒子材料吹き付け成膜方法。 - 【請求項３２】 超微粒子材料を基板表面上に吹き付け
ることによって供給して形成した堆積膜によって前記超
微粒子材料の膜を形成する装置であって、前記超微粒子
材料の吹き付けの流れの前記表面への入射角度を−６０
°〜−５°または＋５°〜６０°にする超微粒子材料吹
き付け成膜装置であって、前記超微粒子材料の堆積膜の
表層部分を均し若しくは掻き取る付着粒子除去装置、前
記堆積膜の表層部分を研削若しくは研磨する膜面加工装
置及び前記堆積膜を押圧する押圧装置のうちの少なくと
も一を備えることを特徴とする超微粒子材料吹き付け成
膜装置。 - 【請求項３３】 前記基板と前記付着粒子除去装置若し
くは前記膜面加工装置とは相対変位可能に構成されてい
ることを特徴とする請求項３２記載の超微粒子材料吹き
付け成膜装置。 - 【請求項３４】 前記堆積膜にイオンビームまたはプラ
ズマを照射する照射装置を備えることを特徴とする請求
項３２記載の超微粒子材料吹き付け成膜装置。 - 【請求項３５】 超微粒子材料を基板表面上に吹き付け
ることによって供給して形成した堆積膜によって前記超
微粒子材料の膜を形成する装置であって、前記超微粒子
材料の吹き付けの流れの前記表面への入射角度を−６０
°〜−５°または＋５°〜６０°にする超微粒子材料吹
き付け成膜装置であって、前記形成された堆積膜表面を
平坦化する前記平坦化行程として、前記堆積膜に対して
研磨または研削作用のある平坦化用の微粒子を基板ある
いは前記超微粒子材料の堆積膜表面に吹き付けることを
特徴とする超微粒子材料吹き付け成膜装置。 - 【請求項３６】 前記平坦化工程として、前記超微粒子
材料と前記平坦化用の微粒子材料を同時にまたは別々に
ノズルや静電加速銃等の吹き付け装置から基板に噴射す
る機構を有し、前記吹き付け装置の吹き出しの中心軸が
前記基板面対して、−６０°〜−５°または＋５°〜６
０°の入射角度範囲に配置されていることを特徴とする
請求項３５記載の超微粒子材料吹き付け成膜装置。 - 【請求項３７】 前記平坦化工程として、前記超微粒子
材料と前記平坦化用の微粒子を同時にあるいは別々にノ
ズルや静電加速銃等の吹き付け装置から基板に対し噴射
し、前記吹き出し装置から噴射される前記超微粒子材料
または平坦化用の微粒子の流れの外周部分の少なくとも
一部の前記入射角度が−６０°〜−５°または＋５°〜
６０°となるように前記流れが前記流れの中心の周りに
末広がり状に広がりをもつことを特徴とする請求項３５
記載の超微粒子吹き付け成膜装置。
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