JP2019210526A - 成膜装置及び成膜方法 - Google Patents

Abstract

【課題】減圧空間を生じさせるための設備をより小さく構成することができ、かつ、その設備を簡易に且つ迅速に相対移動させて被膜の形成位置を変化させ得る技術を、成膜対象物にダメージを与えにくい方式で実現する。【解決手段】成膜装置１において、位置調整装置８は、空間包囲部の開口部を被対向部の表面と対向させつつ離間させた離間状態で維持しながら、空間包囲部を被対向部に対して相対的に移動させる。減圧装置１０は、位置調整装置８が上記離間状態を維持しているときに被対向部と空間包囲部とによって囲まれた空間を４００Ｐａ以下の減圧状態にする。そして、このような減圧状態のときに、ノズル３０から被成膜体９２の表面にエアロゾル６０を噴射する。【選択図】図１

Description

本発明は、成膜装置及び成膜方法に関するものである。

特許文献１には、エアロゾルデポジション法によって成膜する方法が開示されている。この成膜方法は、ガス中に微粒子材料が分散してなるエアロゾルを成膜室内に設けられたノズルから成膜対象物に向けて噴射し、エアロゾル内に含まれる微粒子材料を成膜対象物の表面に衝突させるようにして被膜を形成する。

特開２０１４−１８１３７５号公報 特開２００４−２６５９９２号公報

ところで、エアロゾルデポジション法やコールドスプレー法などのように、微粒子材料を含んだエアロゾルをノズルから噴射して成膜する方法では、被成膜体をチャンバー内に収容し、このチャンバーを減圧状態で維持しながらエアロゾルを噴射する方法が一般的であった。このため、大型のチャンバーや大型の排気系設備を用意しなければならなかった。

これに対し、特許文献１には、局所減圧チャンバーを基板上の膜形成領域を覆うように当接させ、局所的な減圧空間を形成しながらエアロゾルデポジション法によって被成膜体（基板）上に膜を形成する技術が開示されている。この技術を用いると、被成膜体（基板）よりも小さいサイズのチャンバーを用いてエアロゾルデポジション法を実現することができ、チャンバーや排気系設備等を小型化しやすいというメリットがある。しかし、特許文献１の技術のままでは、局所減圧チャンバーの相対位置を迅速かつ容易に変化させることができず、成膜位置を変化させて新たに被膜を形成するのに時間がかかってしまうという問題がある。例えば、特許文献１の技術では、被成膜体（基板）の所定位置に局所減圧チャンバーを接触させながら膜を形成してから別の位置に局所減圧チャンバーを移動させて新たな位置で膜を形成する場合に、「局所減圧チャンバーを基板から離間させることによる大気開放動作」「局所減圧チャンバーを基板に対して相対的に移動させる動作」「局所減圧チャンバーを新たな位置に位置決めする動作」「局所減圧チャンバー内を減圧する動作」を行った後に、ようやく新たな位置で膜を形成することが可能となり、非常に時間がかかってしまうという問題がある。

一方、特許文献２には、被成膜体（基材）の表面に対してパッドを当接させて閉じた空間を構成し、この空間を減圧状態にしながらエアロゾルを導出して成膜体を形成する技術が開示され、更に、被成膜体（基材）に対してパッドを移動する旨も記載されている。しかし、この技術では、被成膜体（基材）とパッドとを当接させたままパッドを相対移動させるため、被成膜体（基材）に傷等のダメージが生じる懸念がある。

本発明は、上述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、ガス中に微粒子状の成膜材料が分散してなるエアロゾルを噴射して被成膜体の表面に被膜を形成するにあたり、減圧空間を生じさせるための設備をより小さく構成することができ、かつ、その設備を迅速に相対移動させて被膜の形成位置を変化させ得る技術を、被成膜体にダメージを与えにくい方式で実現することを目的とする。

本発明の第１態様の成膜装置は、
ガス中に微粒子状の成膜材料が分散してなるエアロゾルを発生させるエアロゾル発生器と、
前記エアロゾル発生器によって発生した前記エアロゾルを流入させ、自身の一端側から前記エアロゾルを噴射するノズルと、
を有し、
前記ノズルから被成膜体の表面に向けて前記エアロゾルを噴射することで前記被成膜体の表面に前記成膜材料の被膜を形成する成膜装置であって、
前記ノズルの周囲の空間を囲む周壁部と、前記周壁部の一端側を閉塞する閉塞部と、を備え、前記周壁部の他端が開口部として構成され、自身の内部に前記ノズルが組み付けられる空間包囲部と、
少なくとも一部が前記被成膜体とされた被対向部の表面と前記開口部とを対向させつつ離間させた離間状態を維持しながら、前記空間包囲部を前記被対向部に対して相対的に移動させる位置調整装置と、
前記位置調整装置が前記離間状態を維持しているときに、前記被対向部と前記空間包囲部とによって囲まれた空間を４００Ｐａ以下の減圧状態にする減圧装置と、
を有する。

上記第１態様の成膜装置は、エアロゾルを噴射して被成膜体の表面に被膜を形成するにあたり、減圧空間を生じさせるための設備（空間包囲部）の内側と外側とに跨るように被成膜体を配置して被膜を形成することが可能となる。よって、減圧空間を生じさせるための設備（空間包囲部）をより小さく構成することができる。更に、被成膜体と空間包囲部との離間状態を維持しながら空間包囲部を被成膜体に対して相対的に移動させ得る構成であるため、被膜の形成位置を円滑に且つ迅速に変化させることが可能となり、しかも、相対移動の際に空間包囲部が被成膜体の表面に接触することを防ぐことができるため、相対移動によって被膜形成位置を変化させる際に被成膜体に損傷等が生じにくくなる。その上、被対向部と空間包囲部とによって囲まれた空間を４００Ｐａ以下に減圧状態にしているので、エアロゾルデポジション法によって被成膜体に確実に被膜を成膜することができる。

本発明の第１態様の成膜装置において、位置調整装置は、離間状態のときに開口部と被対向部の表面との間隔を被膜の厚さよりも大きくする構成であってもよい。
この成膜装置は、開口部と被対向部の表面との間隔が被膜の厚さよりも大きくなるように離間状態が設定されるため、被成膜体のいずれかの位置に被膜を形成した後、その離間状態を維持したまま、既に形成された被膜が空間包囲部の外側に外れるように空間包囲部を相対的に移動させても、その被膜が移動時に空間包囲部に干渉してしまう事態が生じにくくなる。よって、被成膜体のより広い範囲に対して、より円滑に且つより迅速に被膜を形成しやすくなる。

本発明の第１態様の成膜装置において、空間包囲部は、周壁部から離れた位置で周壁部の周囲を囲むように配置されるとともに離間状態のときに自身の他端部が被対向部の表面に対向しつつ離間した状態で配置される第２周壁部を備えていてもよい。そして、周壁部と第２周壁部との間には、開口部と他端部とによってガス流出口が構成されたガス流路が設けられていてもよい。更に、成膜装置は、ガス流路内にクリーンガスを流すガス供給装置を有していてもよい。
この成膜装置は、第２周壁部の他端部と被対向部（少なくとも一部が被成膜体とされた部分であり、空間包囲部の開口部と対向する部分）との間から外側に向かってクリーンガスを流しながら、空間包囲部内を減圧状態で維持し、被膜を形成することができる。よって、被膜の形成の際に空間包囲部内を減圧状態で維持しても、空間包囲部の外側の外気が空間包囲部内に流入しにくくなり、外気の流入に起因する異物の混入を効果的に防ぐことができる。

本発明の第１態様の成膜装置は、離間状態のときに、第２周壁部の他端部と被対向部の表面との間隔が周壁部の開口部と被対向部の表面との間隔よりも大きくなる構成であってもよい。
この成膜装置は、第２周壁部の他端部と被対向部（少なくとも一部が被成膜体とされた部分であり、空間包囲部の開口部と対向する部分）の表面との間隔が相対的に大きく構成されているため、ガス流路内を流れたクリーンガスが第２周壁部と被対向部との間から第２周壁部の外側に向かって流れやすくなる。よって、第２周壁部と被対向部との間から外気が流入することを遮断する効果が一層高まり、ひいては、外気の流入に起因する異物混入を防止する効果がより一層高まる。

本発明の第１態様の成膜装置において、空間包囲部は、ノズルから噴射されたエアロゾルが開口部側に向かって流動する領域を周壁部から離れた位置で囲むように周壁部内に配置され、且つ離間状態のときに自身の被対向部側端部が被対向部の表面に対向しつつ離間した状態で配置される仕切り壁を備えていてもよい。そして、周壁部と仕切り壁との間には気体誘導路が構成されていてもよい。更に、気体誘導路は、開口部と被対向部側端部とによって構成された気体流入口から、気体流入口よりも閉塞部側の位置に形成された気体流出口へと気体を誘導する流路であってもよい。
この成膜装置は、仕切り壁が存在するため、周壁部の端部（開口部）と被対向部との間から周壁部外側の外気が流入したとしても、その外気が気体流入口からそれよりも閉塞部側に存在する気体流出口へと誘導されやすくなる。よって、仕切り壁よりも内側のエアロゾル流動領域に外気が入り込みにくくなり、外気の流入に起因する異物混入を防止する効果が高まる。

本発明の第２態様の成膜方法は、
ガス中に微粒子状の成膜材料が分散してなるエアロゾルをノズルから噴射し、被成膜体の表面に前記成膜材料の被膜を形成する成膜方法であって、
位置調整装置により、前記ノズルの周囲の空間を囲む周壁部と前記周壁部の一端側を閉塞する閉塞部とを備えるとともに前記周壁部の他端が開口部として構成され且つ自身の内部に前記ノズルが組み付けられる空間包囲部の前記開口部を、少なくとも一部が前記被成膜体とされた被対向部の表面と対向させつつ離間させた離間状態で維持しながら、前記空間包囲部を前記被対向部に対して相対的に移動させる移動工程と、
前記位置調整装置が前記離間状態を維持しているときに前記被対向部と前記空間包囲部とによって囲まれた空間を、減圧装置によって４００Ｐａ以下の減圧状態にする減圧工程と、
前記位置調整装置が前記ノズルからの噴射先に前記被成膜体を配置しつつ前記離間状態を維持し、且つ、前記減圧工程が行われているときに、前記ノズルから前記被成膜体の表面に前記エアロゾルを噴射する噴射工程と、
を有する。

第２態様の成膜方法は、エアロゾルを噴射して被成膜体の表面に被膜を形成するにあたり、減圧空間を生じさせるための設備（空間包囲部）の内側と外側とに跨るように被成膜体を配置して被膜を形成することが可能となる。よって、減圧空間を生じさせるための設備（空間包囲部）の小型化を図りつつ、被膜の形成を実現し得る。更に、被成膜体と空間包囲部との離間状態を維持しながら空間包囲部を被成膜体に対して相対的に移動させ得る方法であるため、被膜の形成位置を円滑に且つ迅速に変化させることが可能となり、しかも、相対移動の際に空間包囲部が被成膜体の表面に接触することを防ぐことができるため、相対移動によって被膜形成位置を変化させる際に被成膜体に損傷等が生じにくくなる。その上、被対向部と空間包囲部とによって囲まれた空間を４００Ｐａ以下に減圧状態にしているので、被成膜体に確実に被膜を成膜することができる。

第２態様の成膜方法では、移動工程及び噴射工程において、位置調整装置が、離間状態のときの開口部と被対向部の表面との間隔を被膜の厚さよりも大きくしてもよい。
この成膜方法では、開口部と被対向部の表面との間隔が被膜の厚さよりも大きくなるように離間状態が設定されるため、被成膜体のいずれかの位置に被膜を形成した後、その離間状態を維持したまま、既に形成された被膜が空間包囲部の外側に外れるように空間包囲部を相対的に移動させても、その被膜が移動時に空間包囲部に干渉してしまう事態が生じにくくなる。よって、被成膜体のより広い範囲に対して、より円滑に且つより迅速に被膜を形成しやすくなる。

第２態様の成膜方法で用いられる空間包囲部は、周壁部から離れた位置で周壁部を囲むように配置されるとともに離間状態のときに自身の他端部が被対向部の表面に対向しつつ離間した状態で配置される第２周壁部を備えていてもよい。そして、周壁部と第２周壁部との間には、開口部と他端部とによってガス流出口が構成されたガス流路が設けられていてもよい。そして、噴射工程では、ガス供給装置によってガス流路内にクリーンガスを流すようにしてもよい。
この成膜方法では、第２周壁部の他端部と被対向部（少なくとも一部が被成膜体とされた部分であり、空間包囲部の開口部と対向する部分）との間から外側に向かってクリーンガスを流しながら、空間包囲部内を減圧状態で維持し、被膜を形成することができる。よって、被膜の形成の際に空間包囲部内を減圧状態で維持しても、空間包囲部の外側の外気が空間包囲部内に流入しにくくなり、外気の流入に起因する異物の混入を効果的に防ぐことができる。

第２態様の成膜方法では、離間状態のときに、他端部と被対向部の表面との間隔を開口部と被対向部の表面との間隔よりも大きくしてもよい。
この成膜方法では、第２周壁部の他端部と被対向部（少なくとも一部が被成膜体とされた部分であり、空間包囲部の開口部と対向する部分）の表面との間隔が相対的に大きく設定されるため、ガス流路内を流れたクリーンガスが第２周壁部と被対向部との間から第２周壁部の外側に向かって流れやすくなる。よって、第２周壁部と被対向部との間から外気が流入することを遮断する効果が一層高まり、ひいては、外気の流入に起因する異物混入を防止する効果がより一層高まる。

第２態様の成膜方法で用いられる空間包囲部は、ノズルから噴射されたエアロゾルが開口部側に向かって流動する領域を周壁部から離れた位置で囲むように周壁部内に配置され、且つ離間状態のときに自身の被対向部側端部が被対向部の表面に対向しつつ離間した状態で配置される仕切り壁を備えていてもよい。そして、周壁部と仕切り壁との間には気体誘導路が構成されていてもよい。そして、気体誘導路は、開口部と被対向部側端部とによって構成された気体流入口から、気体流入口よりも閉塞部側の位置に形成された気体流出口へと気体を誘導する流路であってもよい。
この成膜方法では、周壁部の内側に仕切り壁を配置するため、周壁部の端部（開口部）と被対向部との間から周壁部外側の外気が流入したとしても、その外気が気体流入口からそれよりも閉塞部側に存在する気体流出口へと誘導されやすくなる。よって、仕切り壁よりも内側のエアロゾル流動領域に外気が入り込みにくくなり、外気の流入に起因する異物混入を防止する効果が高まる。

第２態様の成膜方法では、被成膜体及び被成膜体とは異なる別部材を隣接させて被対向部を構成し、噴射工程では、位置調整装置が開口部を被成膜体と別部材とに跨るように又は別部材と対向するように配置しつつ離間状態を維持し、且つ、減圧装置が減圧状態を維持しているときに、ノズルから被成膜体の表面にエアロゾルを噴射する。
この成膜方法によれば、被成膜体が周壁部の端部（開口部）の一部又は全部と対向することができない配置であっても、別部材を利用して被対向部を構成し、開口部と対向させることができる。よって、被成膜体が周壁部の端部（開口部）の一部又は全部と対向することができない配置（例えば、被成膜体の端部を被膜形成位置とするような配置）であっても、被成膜体に対して被膜を形成することが可能となる。

本発明によれば、ガス中に微粒子状の成膜材料が分散してなるエアロゾルを噴射して被成膜体の表面に被膜を形成するにあたり、減圧空間を生じさせるための設備をより小さく構成することができ、かつ、その設備を簡易に且つ迅速に相対移動させて被膜の形成位置を変化させ得る技術を、被成膜体にダメージを与えにくい方式で実現することができる。

第１実施形態の成膜装置を概略的に例示する概略図である。 図１の成膜装置の一部を拡大して説明する説明図である。 図２のＡ−Ａ位置の切断面を簡略的に示す断面図である。 第１実施形態の成膜装置を用いた第２態様の成膜方法を説明する説明図である。 第１実施形態の成膜装置を用いた第３態様の成膜方法を説明する説明図である。 第２実施形態の成膜装置を概略的に例示する概略図である。 図６の成膜装置の一部を拡大して説明する説明図である。 図７のＢ−Ｂ位置の切断面を簡略的に示す断面図である。

＜第１実施形態＞
１−１．成膜装置の概要
まず、図１を参照し、第１実施形態に係る成膜装置１の概要を説明する。
成膜装置１は、エアロゾルデポジション法によってセラミック材料や金属材料の被膜を形成する装置として構成され、ノズル３０から被成膜体９２の表面に向けてエアロゾル６０を噴射することで被成膜体９２の表面に成膜材料の被膜７０を形成する装置である。成膜装置１は、主として、エアロゾル発生器２、乾燥装置４、空間包囲部１１０（成膜室構成部）、成膜用ノズル３０（以下、ノズル３０ともいう）、位置調整装置８、減圧装置１０、ガス供給装置２０、その他の周辺構成などを備える。

エアロゾル発生器２は、エアロゾルデポジション法で採用される公知のエアロゾル発生器として構成され、キャリアガス中に微粒子状の成膜材料６４が分散してなるエアロゾルを発生させ、このエアロゾルを下流側に存在する乾燥装置４に向けて送り出す装置である。エアロゾル発生器２には、ガスボンベ１４、マスフローコントローラ１６、バルブ１８などが配管を介して接続されている。ガスボンベ１４には、キャリアガスとなるヘリウム等のガスが高圧状態で充填されており、マスフローコントローラ１６は、ガスボンベ１４からのガスの放出を制御する。このガスは、成膜材料６４を分散させる対象となるキャリアガスとして機能する。なお、ガスボンベ１４から放出するガスは、ヘリウムガスに限定されず、例えば、アルゴン、ネオン、窒素の不活性ガスをキャリアガスとして用いることができる。また、成膜材料（微粒子材料）６４としてセラミックスを用いる場合、キャリアガスは酸化性のガス、例えば酸素や空気を用いてもよい。

エアロゾル発生器２には、収容器２Ａと振動機２Ｂとが設けられている。収容器２Ａは成膜材料６４（微粒子材料）を収容する容器である。成膜材料６４は、セラミック材料や金属材料などの微粒子である。振動機２Ｂは、超音波振動や電磁振動、機械的振動などにより収容器２Ａ内に収容された微粒子に対して運動エネルギーを与える装置である。収容器２Ａ内に収容された微粒子は、収容器２Ａ内へのキャリアガスの流入と振動機２Ｂの振動作用とによって収容器２Ａ内で巻き上げられ、キャリアガス中に分散する。エアロゾル発生器２は、このように発生させたエアロゾル（キャリアガス内に微粒子材料が分散するようにエアロゾル化させたもの）を、管路２４Ａを介して送り出すように構成される。

乾燥装置４は、エアロゾル発生器２から管路２４Ａを介して送り出されたエアロゾルを乾燥させ、乾燥後のエアロゾルを管路２４Ｂに送り出す機能を有する。乾燥装置４は、公知の様々な乾燥装置を用いることができ、例えば、管路２４Ａから流入するエアロゾルが乾燥装置４に設けられた乾燥室内を通過するように構成し、この乾燥室内をヒータ等によって加熱してエアロゾルを乾燥させるような方式を用いてもよい。或いは、このようにエアロゾルが乾燥室内を通過するように構成し、乾燥室内を通るエアロゾルに対してマイクロ波を供給することでエアロゾル内の水分を振動させて乾燥させてもよい。なお、これらの乾燥方式に限定されるわけではなく、流入するエアロゾルを乾燥させて送り出し得る公知の乾燥方式であれば、様々な方式を採用することができる。

図１の成膜装置１では、空間包囲部１１０と被対向部９０とによって成膜室６を構成している。この成膜室６は、エアロゾル発生器２で生成されて乾燥装置４で乾燥したエアロゾル６０をノズル３０から噴射し、被成膜体９２上に被膜７０を形成するエリアであり、後述する減圧装置１０によって内部を減圧状態にし得るエリアである。成膜室６は、ノズル３０を配置する空間が、空間包囲部１１０及び被対向部９０を含んだ複数の壁部によって箱状に囲まれた構成をなしている。成膜室６の詳細については後述する。

ノズル３０は、エアロゾル発生器２からの配管（具体的には、乾燥装置４からの管路２４Ｂ）が一端（後端）に接続され、他端（先端３４）が後述する被対向部９０と対向するように配置される部品である。このノズル３０は、エアロゾル発生器２で発生し、乾燥装置４を介して送り込まれたエアロゾル６０を自身の一端（後端）から流入させ、自身の内部を通過させた後に、自身の他端（先端３４）ら噴射するように機能する。成膜装置１では、乾燥装置４０から送られたエアロゾル６０がノズル３０内で加速され、このエアロゾル６０が先端３４から大きな速度で噴射されることにより、エアロゾル６０が被成膜体９２の表面に対して強く吹き付けられる。

位置調整装置８は、ノズル３０と対向させた状態で被成膜体９２を保持する保持台８Ｂと、保持台８Ｂとともに被成膜体９２を移動させ得る移動装置８Ａとを備える。移動装置８Ａは、例えば保持台８ＢをＸ方向（所定の基準方向）、Ｙ方向（Ｘ方向と直交する方向）、Ｚ方向（Ｘ方向及びＹ方向と直交する方向）に移動させうるＸＹＺステージとして構成されている。この位置調整装置８は、空間包囲部１１０に対する被対向部９０の相対位置を調整し得る装置である。位置調整装置８は、例えば、後述する成膜方法を実施する際に、成膜室６の一部をなす被対向部９０の表面と空間包囲部１１０の開口部１１４とを互いに対向させつつ離間させた離間状態を維持するように被対向部９０の位置を定めうる。更に、位置調整装置８は、移動装置８Ａによって保持台８Ｂを移動させることで、被対向部９０を空間包囲部１１０に対して相対的に移動させうる。

ガス供給装置２０は、クリーンガスを供給する装置である。ガス供給装置２０から供給するクリーンガスとしては、窒素ガス、アルゴンガス、空気などを採用し得る。このガス供給装置２０は、管路２８を介して後述するガス流路１４０にクリーンガスを供給するように動作する。ガス供給装置２０の構成は、例えば、窒素ガス、アルゴンガス、空気などが高圧状態で充填されたガスボンベと、このガスボンベからのガスの放出を制御するコントローラとを備えた構成とすることができる。この場合、ガス供給装置２０は、ガスボンベから管路２８へのガスの放出をコントローラによって制御するように動作すればよい。勿論、クリーンガスを供給し得る構成であればその他の構成であってもよい。

減圧装置１０は、成膜室６内の圧力（気圧）を成膜室６の外側の気圧よりも小さくするように減圧しうる装置である。減圧装置１０は、管路２６を介して成膜室６内のガス（キャリアガス）を排気するためのメカニカルブースタ１１とロータリポンプ１２とが接続されている。減圧装置１０は、例えば図１のように位置調整装置８が所定の離間状態（空間包囲部１１０と被対向部９０とを対向させつつ所定の間隙で離間させた状態）を維持しているときに、被対向部９０と空間包囲部１１０とによって囲まれた空間を４００Ｐａ以下の減圧状態にし得る構成をなす。

１−２．成膜室の構造
次に、成膜室６について詳述する。
図２のように、成膜装置１は、一端が開放して構成された空間包囲部１１０と、この空間包囲部１１０に対向する被対向部９０とによって成膜室６を構成する。成膜室６を構成する空間包囲部１１０と被対向部９０との位置関係は、位置調整装置８によって調整されるようになっている。なお、以下の説明では、空間包囲部１１０と被対向部９０とが対向する方向を上下方向とし、上下方向において閉塞部１１６側を上側、開口部１１４側を下側として説明する。図１の例では、空間包囲部１１０において周壁部１１２が延びる方向が上下方向となっている。なお、上下方向をＺ方向とし、上下方向と直交する所定の前後方向をＸ方向とし、上下方向及び前後方向と直交する左右方向をＹ方向としたとき、移動装置８Ａは、被対向部９０を所定姿勢で維持したままＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向のいずれにも移動し駆動装置となっている。

図２のように、空間包囲部１１０は、成膜室６の一部を構成する部分であり、下方側が開放した中空状且つ箱状の形態をなす。空間包囲部１１０は、ノズル３０の周囲の空間を囲む周壁部１１２と、周壁部１１２の外側において周壁部１１２を囲むように配置される第２周壁部１３０と、周壁部１１２及び第２周壁部１３０の一端側を閉塞するようにこれら周壁部１１２及び第２周壁部１３０に連結される閉塞部１１６と、を備える。そして、周壁部１１２の他端が開口部１１４として構成されている。周壁部１１２は、円筒状の形態をなしている。第２周壁部１３０は、周壁部１１２と同心状の円筒状形態をなし、周壁部１１２から離れた位置で周壁部１１２の周囲を囲むように配置される外周部である（図３も参照）。周壁部１１２の上端は閉塞部１１６によって塞がれており、更に、周壁部１１２及び第２周壁部１３０の両上端間も閉塞部１１６によって塞がれている。このように構成された空間包囲部１１０の内部にノズル３０が組み付けられている。なお、図２等では、ノズル３０を空間包囲部１１０内で指示するための部材（フレーム等）は省略している。また、図３では、図２のＡ−Ａ位置での空間包囲部１１０の断面を概念的に示しており、水平方向のノズル３０の位置を二点鎖線にて概念的に示している。

図２のように、空間包囲部１１０には、周壁部１１２と第２周壁部１３０との間にガス流路１４０が構成されている（図３も参照）。具体的には、周壁部１１２の外側且つ第２周壁部１３０の内側にガスが流れ得る環状の空間が構成されており、この環状の空間の上端側が閉塞部１１６で塞がれている。周壁部１１２の下端部（開口部１１４）と第２周壁部１３０の下端部１３２（他端部）とによってガス流出口１４０Ａが構成されており、ガス流路１４０内を流れたクリーンガスはガス流出口１４０Ａから排出されるようになっている。上述のガス供給装置２０（図１）からのガス供給経路となる管路２８は、閉塞部１１６を跨ぐ形で一端がガス流路１４０内に開放しており、ガス供給装置２０から供給されるガスは、管路２８を通ってガス流路１４０内（具体的には、ガス流路１４０内の閉塞部１１６付近）に供給されるようになっている。このように構成されたガス流路１４０は、周壁部１１２の外側において、閉塞部１１６側から空間包囲部１１０の下端側にクリーンガスが流れるようになっている。ガス流路１４０内を流れたクリーンガスは、ガス流出口１４０Ａから排出されるようになっており、図２のような離間状態では、ガス流出口１４０Ａから排出されたクリーンガスが、ガス流出口１４０Ａと被対向部９０との間の隙間を通って周壁部１１２よりも内側及び第２周壁部１３０よりも外側に流れ込むようになっている。

被対向部９０は、上述の空間包囲部１１０とともに成膜室６を構成する部分であり、成膜工程のときに空間包囲部１１０と対向して配置される部分である。被対向部９０は、少なくとも一部が被成膜体とされていればよく、図２の例では、被対向部９０の全体が被成膜体９２によって構成され、この被成膜体９２は、所定形状の板状形態をなす基板として構成されている。このように構成された被対向部９０は、後述する成膜工程のときに位置調整装置によって位置決めされ、周壁部１１２の開口部１１４との関係が所定の離間状態となるように配置される。

１−３．成膜方法
１−３−１．第１態様
次に、成膜装置１によって行われる成膜方法の第１態様を説明する。
本明細書では、主に、エアロゾルデポジション法によって被膜を形成する方法を例示するが、ガス中に成膜材料（微粒子材料）が分散してなるエアロゾルをノズルの噴射口から噴射し、成膜材料の被膜を被成膜体（成膜対象物）の表面に形成する成膜方法であればコールドスプレー法などであってもよい。また、以下の説明では成膜材料（微粒子材料）としてセラミック微粒子を例示するが、金属粒子であってもよい。

成膜装置１は、以下の成膜方法を実現する工程（成膜工程）を行うにあたり、位置調整工程、減圧工程、噴射工程などを行い得る。

位置調整工程は、図２のような所定の「離間状態」となるように、位置調整装置８が空間包囲部１１０に対する被対向部９０の相対位置を位置調整する工程であり、このような「離間状態」を維持しながら空間包囲部１１０に対する被対向部９０の相対位置を変化させずに維持する「位置保持工程」と、上述の「離間状態」を維持しながら空間包囲部１１０に対する被対向部９０の相対位置を変化させる工程（移動工程）を含む工程である。

図２で示す「離間状態」は、被対向部９０の表面と開口部１１４とを対向させつつ離間させた状態であり、具体的には、開口部１１４の周方向のいずれの位置においても被対向部９０の表面との間隔が予め定められた一定値以内となるような離間状態となっている。具体的には、板状に構成された被成膜体９２の板面（成膜対象面である上面）と周壁部１１２の下端部（開口部１１４）との間隔が予め定められた一定間隔（一定距離）Ｄ２となるような離間状態となっており、より詳しくは、開口部１１４の周方向のいずれの位置においても、被成膜体９２の板面と周壁部１１２の下端部（開口部１１４）との間隔が間隔Ｄ２となっている。なお、図２の例では、ノズル３０の先端３４から被成膜体９２の表面までの距離は、ノズル３０から噴射されたエアロゾル６０によって被成膜体９２の表面に被膜７０が形成され得る所定距離であり、図２のような「離間状態」において、開口部１１４の位置は、ノズル３０の先端よりも被対向部９０に近い位置に配置される。

図２の例では、位置調整装置８により、開口部１１４と被対向部９０の表面（被成膜体９２の上側の板面）との間隔Ｄ２が、被成膜体９２に最終的に形成される被膜７０の厚さＤ１よりも大きくなるように「離間状態」が調整され、後述する噴射工程によって被膜７０を形成する場合には、間隔Ｄ２よりも厚さが小さくなるように被膜７０を形成する。より具体的には、位置調整装置８は、開口部１１４の周方向のいずれの位置でも被対向部９０の表面との間隔が、最終的に形成される被膜７０の被膜形成領域での最大厚さよりも大きくなるように、図２で示す「離間状態」を設定する。

図２の例では、空間包囲部１１０は、周壁部１１２の下端部（開口部１１４）の位置が第２周壁部１３０の下端部１３２の位置よりも下位置となっており、位置調整装置８は、図２のような「離間状態」とする場合、第２周壁部１３０の下端部１３２（他端部）と被対向部９０の表面との間隔Ｄ３が上述の間隔Ｄ２（周壁部１１２の開口部１１４と被対向部９０の表面との間隔）よりも大きくなるように被対向部９０に対する空間包囲部１１０の相対位置を定める。具体的には、周壁部１１２の下端部（開口部１１４）における周方向のいずれの位置でも被対向部９０の表面との間隔が上述の間隔Ｄ２となり、第２周壁部１３０の下端部１３２における周方向のいずれの位置でも被対向部９０の表面との間隔が上述の間隔Ｄ３となり、間隔Ｄ３が間隔Ｄ２よりも大きくなるように、被対向部９０に対する空間包囲部１１０の相対位置を定めている。

このように、位置調整工程では、位置調整装置８によって上述の「離間状態」に設定されるようになっており、この位置調整工程では、位置保持工程（上述の「離間状態」を維持しながら空間包囲部１１０に対する被対向部９０の相対位置を変化させずに維持する工程）又は移動工程（上述の「離間状態」を維持しながら空間包囲部１１０に対する被対向部９０の相対位置を変化させる工程）のいずれかが行われる。

成膜装置１は、このような位置調整工程を開始した後、この位置調整工程と並行して減圧工程を行う。減圧工程は、主に減圧装置１０よって実現される工程であり、具体的には、図２のように位置調整装置８が上述の「離間状態」を維持しているときに被対向部９０と空間包囲部１１０とによって囲まれた空間１００（即ち、成膜室６内の空間）の気圧を成膜室６外の気圧よりも低い状態とする工程である。この減圧工程では、減圧装置１０によって成膜室６内の空気を吸引し、被対向部９０と空間包囲部１１０とによって囲まれた空間１００を４００Ｐａ以下の減圧状態にする。減圧工程のときの空間１００の気圧は０Ｐａでも良いが、現実的には、０を除いた４００Ｐａ以下の範囲とするとよい。減圧工程では、減圧装置１０によって成膜室６から排気する際の単位時間当たりの排気量が、開口部１１４と被対向部９０との間から流入する外気の単位時間当たりの流入量よりも大きくなるように減圧装置１０によって成膜室６内を吸引することになる。

成膜装置１は、このように位置調整工程と減圧工程とを並行して行いながら、ノズル３０から被成膜体９２の表面にエアロゾル６０を噴射する噴射工程を行う。この噴射工程は、図２のように位置調整工程が行われている状態（即ち、位置調整装置８がノズル３０からの噴射先に被成膜体９２を配置しつつ上述の「離間状態」を維持している状態）、且つ、減圧工程が行われている状態（即ち、空間１００が４００Ｐａ以下とされている状態）で、位置調整工程及び減圧工程と並行して行われる。

噴射工程を行うにあたっては、この噴射工程に先立ち、形成材料となる平均粒径が所定範囲（例えば、１０ｎｍ〜１μｍ）の成膜材料６４（例えばセラミック微粒子）を予めエアロゾル発生器２（図１）の収容器２Ａに充填しておく。噴射工程では、このようにエアロゾル発生器２に成膜材料６４が充填された状態で、ガスボンベ１４から所定圧力のヘリウムガスをキャリアガスとして収容器２Ａに供給し、更に振動機２Ｂにより加振して、成膜材料６４をガス内に分散させるようにエアロゾル化する。更に、エアロゾル発生器２により、生成したエアロゾルを管路２４Ａに送り出し、この管路２４Ａを介して乾燥装置４に流入させる。そして、乾燥装置４により、エアロゾル発生器２から送り出されたエアロゾルを乾燥させてエアロゾルに含まれる水分を除去し、このように乾燥させたエアロゾルを管路２４Ｂに送り出し、この管路２４Ｂを介してノズル３０に流入させる。そして、このようにノズル３０に流入させたエアロゾルをノズル３０の先端３４に形成された噴射口から被成膜体９２に向けて噴射させる。上述の位置調整工程では、ノズル３０の先端３４に形成された噴射口を被成膜体９２（成膜対象物）に対向させるように空間包囲部１１０及びノズル３０の相対位置を定めるため、このような位置調整工程と並行して噴射工程を行えば、ノズル３０の噴射口から噴射されるエアロゾル６０が被成膜体９２の表面に衝突させることができ、その表面上に成膜材料６４の被膜７０（ＡＤ膜）を形成することができる。なお、噴射工程中は、ガス供給装置２０によってガス流路１４０内にクリーンガスを供給し続けることが望ましい。

このような噴射工程は、上述した位置調整工程のうちの位置保持工程中に行ってもよく、移動工程中に行ってもよい。移動工程中に噴射工程を行う場合、位置調整装置８によって上述の離間状態（空間包囲部１１０の開口部１１４を被対向部９０の表面と対向させつつ離間させた離間状態）で維持しつつ空間包囲部１１０を被対向部９０に対して相対的に移動させながら、上述の噴射工程を行うことになる。このように移動工程と並行して噴射工程を行うようにすれば、被成膜体９２の表面に被膜７０を形成しながら、この被膜７０の形成位置（ノズル３０から放出されるエアロゾル６０を衝突させる位置）を徐々に変化させることが可能となり、より広い範囲に被膜を形成することが可能となる。なお、移動工程と並行して噴射工程を行う場合、移動工程では、被成膜体９２の表面と周壁部１１２の開口部１１４との上下方向の距離を上述の間隔Ｄ２に維持、又は間隔Ｄ２と同程度に維持しながら相対移動を行うことが望ましく、被成膜体９２の表面と第２周壁部１３０の下端部１３２との上下方向の距離を、上述の間隔Ｄ３に維持、又は間隔Ｄ３と同程度に維持しながら相対移動を行うことが望ましい。

１−３−２．第２態様
次に、成膜装置１による成膜方法の第２態様について説明する。
第２態様の成膜方法は、第１態様で用いた被対向部９０に代えて被対向部９０Ａを用いた点のみが第１態様と異なり、それ以外は第１態様と同様である。よって、以下では、被対向部９０Ａ以外については簡略的に説明する。例えば、成膜装置１の構成は、第１態様で用いた成膜装置１と同一であるため成膜装置１の詳細な説明は省略する。

第２態様の成膜方法では、被成膜体９２と、被成膜体９２とは異なる別部材９４Ａとを隣接させて被対向部９０Ａを構成している。図４の例では、被成膜体９２が所定形状の板状形態をなす基板として構成され、別部材９４Ａは被成膜体９２と同程度の厚さを有する板状部材によって構成されている。図４の例では、被成膜体９２の一方の端部に隣接した形態で別部材９４Ａが設けられている。被対向部９０Ａは、互いに隣接する被成膜体９２及び別部材９４Ａによって全体として板状に構成され、このように構成された被対向部９０Ａが保持台８Ｂによって保持されている。

第２態様の成膜方法では、このように構成された被対向部９０Ａと対向させるように、第１態様と同様の上述の「離間状態」で空間包囲部１１０を配置する。具体的には、位置調整装置８により、開口部１１４と被成膜体９２の上側の板面との間隔Ｄ２が、被成膜体９２に最終的に形成される被膜７０の厚さＤ１よりも大きくなるように「離間状態」が調整され、後述する噴射工程によって被膜７０を形成する場合には、間隔Ｄ２よりも厚さが小さくなるように被膜７０を形成する。より具体的には、位置調整装置８は、開口部１１４の周方向のいずれの位置でも被対向部９０Ａの表面との間隔が、最終的に形成される被膜７０の被膜形成領域での最大厚さよりも大きくなるように、図４で示す「離間状態」を設定する。図４の例でも、位置調整装置８は、第２周壁部１３０の下端部１３２（他端部）と被対向部９０Ａの表面との間隔Ｄ３が上述の間隔Ｄ２よりも大きくなるように被対向部９０Ａに対する空間包囲部１１０の相対位置を定める。

成膜装置１は、このような位置調整工程を開始した後、この位置調整工程と並行して減圧工程を行う。減圧工程については、減圧装置１０によって第１態様と同様に行う。そして、成膜装置１は、位置調整工程と減圧工程とを並行して行いながら噴射工程を行う。噴射工程は、第１態様と同様に行うことができ、上述した位置調整工程のうちの位置保持工程中に行ってもよく、移動工程中に行ってもよい。なお、図４の状態では、開口部１１４が被成膜体９２と別部材９４Ａとに跨るように対向しているが、移動工程によって開口部１１４が被成膜体９２のみに対向するように相対位置が変化してもよく、開口部１１４が別部材９４Ａのみに対向するように相対位置が変化してもよい。

１−３−３．第３態様
次に、成膜装置１を用いた成膜方法の変更例である第３態様について説明する。
図５で示す第３態様の成膜方法は、第１態様で用いた被対向部９０に代えて被対向部９０Ｂを用いた点のみが第１態様と異なり、それ以外は第１態様と同様である。よって、以下では、被対向部９０Ｂ以外については簡略的に説明する。例えば、成膜装置１の構成は、第１態様で用いた成膜装置１と同一であるため成膜装置１の詳細な説明は省略する。

第３態様の成膜方法では、被成膜体９２と、被成膜体９２とは異なる別部材９４Ｂとを隣接させて被対向部９０Ｂを構成している。図５の例では、被成膜体９２が所定形状の板状形態をなす基板として構成され、別部材９４Ｂは被成膜体９２と同程度の厚さを有する板状部材によって構成されている。図５の例では、平面視したときに被成膜体９２の周囲に環状に配置された構成となるように別部材９４Ｂが設けられている。被対向部９０Ｂは、互いに隣接する被成膜体９２及び別部材９４Ｂによって全体として板状に構成され、このように構成された被対向部９０Ｂが保持台８Ｂによって保持されている。

第３態様の成膜方法では、このように構成された被対向部９０Ｂと対向させるように、第１態様と同様の上述の「離間状態」で空間包囲部１１０を配置する。具体的には、位置調整装置８により、開口部１１４と被成膜体９２の上側の板面との間隔Ｄ２が、被成膜体９２に最終的に形成される被膜７０の厚さＤ１よりも大きくなるように「離間状態」が調整され、後述する噴射工程によって被膜７０を形成する場合には、間隔Ｄ２よりも厚さが小さくなるように被膜７０を形成する。より具体的には、位置調整装置８は、開口部１１４の周方向のいずれの位置でも被対向部９０Ｂの表面との間隔が、最終的に形成される被膜７０の被膜形成領域での最大厚さよりも大きくなるように、図５で示す「離間状態」を設定する。図５の例でも、位置調整装置８は、第２周壁部１３０の下端部１３２（他端部）と被対向部９０Ｂの表面との間隔Ｄ３が上述の間隔Ｄ２よりも大きくなるように被対向部９０Ｂに対する空間包囲部１１０の相対位置を定める。

成膜装置１は、このような位置調整工程を開始した後、この位置調整工程と並行して減圧工程を行う。減圧工程については、減圧装置１０によって第１態様と同様に行う。そして、成膜装置１は、位置調整工程と減圧工程とを並行して行いながら噴射工程を行う。噴射工程は、第１態様と同様に行うことができ、上述した位置調整工程のうちの位置保持工程中に行ってもよく、移動工程中に行ってもよい。なお、図５の状態では、開口部１１４が別部材９４Ｂのみに対向しているが、移動工程によって開口部１１４が被成膜体９２と別部材９４Ｂとに跨るように相対位置が変化してもよく、開口部１１４が被成膜体９２のみに対向するように相対位置が変化してもよい。

１−４．効果
上述した成膜装置１は、エアロゾル６０を噴射して被成膜体９２の表面に被膜７０を形成するにあたり、減圧空間を生じさせるための設備（空間包囲部１１０）の内側と外側とに跨るように被成膜体９２を配置して被膜７０を形成することが可能となる。よって、減圧空間を生じさせるための設備（空間包囲部１１０）をより小さく構成することができる。更に、被成膜体９２と空間包囲部１１０との離間状態を維持しながら空間包囲部１１０を被成膜体９２に対して相対的に移動させ得る構成であるため、第１〜第３態様のいずれの成膜方法を実施する場合でも、被膜７０の形成位置を円滑に且つ迅速に変化させることが可能となり、しかも、移動工程での相対移動の際に空間包囲部１１０が被成膜体９２の表面に接触することを防ぐことができるため、相対移動によって被膜形成位置を変化させる際に被成膜体９２に損傷等が生じにくくなる。その上、被対向部９０、９０Ａ、９０Ｂと空間包囲部１１０とによって囲まれた空間を４００Ｐａ以下に減圧状態にしているので、被成膜体９２に確実に被膜７０を成膜することができる。

また、第１〜第３態様のいずれの成膜方法を実施する場合でも、位置調整装置８は、開口部１１４と被対向部９０、９０Ａ、９０Ｂの表面との間隔Ｄ２を被膜７０の厚さＤ１よりも大きくするように離間状態を設定する。このように、間隔Ｄ２が被膜７０の厚さＤ１よりも大きくなるように離間状態が設定されるため、被成膜体９２のいずれかの位置に被膜７０を形成した後、その離間状態を維持したまま、既に形成された被膜７０が空間包囲部１１０の外側に外れるように空間包囲部１１０を相対的に移動させても、その被膜７０が移動時に空間包囲部１１０に干渉してしまう事態が生じにくくなる。よって、被成膜体９２のより広い範囲に対して、より円滑に且つより迅速に被膜７０を形成しやすくなる。

また、第１〜第３態様のいずれの成膜方法を実施する場合でも、成膜装置１は、第２周壁部１３０の下端部（他端部）と被対向部９０、９０Ａ、９０Ｂとの間から外側に向かってクリーンガスを流しながら、空間包囲部１１０内を減圧状態で維持し、被膜７０を形成することができる。よって、被膜７０の形成の際に空間包囲部１１０内を減圧状態で維持しても、空間包囲部１１０の外側の外気が空間包囲部１１０内に流入しにくくなり、外気の流入に起因する異物の混入を効果的に防ぐことができる。

更に、第２周壁部１３０の下端部（他端部）と被対向部９０、９０Ａ、９０Ｂの表面との間隔Ｄ３が間隔Ｄ２よりも相対的に大きく設定されるため、ガス流路１４０内を流れたクリーンガスが第２周壁部１３０と被対向部９０、９０Ａ、９０Ｂとの間から第２周壁部１３０の外側に向かって流れやすくなる。よって、第２周壁部１３０と被対向部９０、９０Ａ、９０Ｂとの間から外気が流入することを遮断する効果が一層高まり、ひいては、外気の流入に起因する異物混入を防止する効果がより一層高まる。

また、第２、第３態様の成膜方法によれば、被成膜体９２が周壁部１１２の端部（開口部１１４）の一部又は全部と対向することができない配置であっても、別部材を利用して被対向部を構成し、開口部１１４と対向させることができる。よって、被成膜体９２が開口部１１４の一部又は全部と対向することができない配置（例えば、図４のように被成膜体９２の端部を被膜形成位置とするような場合や、図５のように被成膜体９２が開口部１１４よりも小さい場合など）であっても、被成膜体９２に対して被膜７０を形成することが可能となる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る成膜装置２０１について説明する。
図６で示す第２実施形態の成膜装置２０１は、空間包囲部１１０に代えて空間包囲部２１０を用いた点、ガス供給装置２０及び管路２８を省略した点のみが第１実施形態の成膜装置１（図１）と異なり、それ以外は成膜装置１と同様である。よって、以下では、成膜装置１と同様の構成及び機能を有する部分については、成膜装置１と同一の符号を付し詳細な説明は省略する。

図６のように、成膜装置２０１では、空間包囲部２１０と、この空間包囲部２１０に対向する被対向部９０とによって成膜室２０６を構成する。成膜室２０６は、減圧装置１０によって減圧状態にし得る空間であり、エアロゾルを噴射する空間である。なお、図６の例では、被対向部９０は、第１実施形態の第１態様で説明した被対向部９０（図２等）と同一のものを用いているが、図４のような被対向部９０Ａを用いてもよく、図５のような被対向部９０Ｂを用いてもよい。

図７のように、空間包囲部２１０は、成膜室２０６の一部を構成し、上端側が閉塞され、下方側が開放した中空状（具体的には筒状）且つ箱状の形態をなす。空間包囲部２１０は、ノズル３０の周囲の空間を囲む円筒状の周壁部２１２と、周壁部２１２の一端側（上端側）を閉塞するように周壁部２１２に連結される閉塞部２１６と、を備える。周壁部２１２は、空間包囲部２１０の外周部を構成しており、周壁部２１２の他端（下端）は、円形状の開口部２１４として構成されている。空間包囲部２１０の内部には、第１実施形態の成膜装置１（図１）で用いたものと同様のノズル３０が図示しない支持部材（フレーム等）によって所定位置に固定されている。

更に、本実施形態の成膜装置２０１では、空間包囲部２１０において周壁部２１２内に仕切り壁２５２が設けられている。仕切り壁２５２は、周壁部２１２と同心状の円筒形態をなし、ノズル３０から噴射されるエアロゾル６０が下方側（開口部２１４の開口領域側）に向かって流動する領域を周壁部２１２から内側に離れた位置で囲むように配置される（図８も参照）。なお、図８は、図７におけるＢ−Ｂ位置での空間包囲部２１０の断面を概念的に示しており、水平方向のノズル３０の位置を二点鎖線にて概念的に示している。本実施形態の成膜装置２０１では、図７のような成膜工程において位置調整装置８によって離間状態に設定されたときに、仕切り壁２５２は、自身の下端部（被対向部９０側の端部）が被対向部９０の表面に対向しつつ離間した状態で配置され、ノズル３０から噴射されるエアロゾル６０は、仕切り壁２５２の内側の領域を通って被成膜体９２に照射されるようになっている。

図７のように、空間包囲部２１０は、仕切り壁２５２と周壁部２１２との間に気体誘導路２５０が構成される。気体誘導路２５０は仕切り壁２５２の外周面と周壁部２１２の内周面の一部との間で気体が流れ得るようになっている（図８も参照）。気体誘導路２５０の下端部は、仕切り壁２５２の下端部（被対向部９０側の端部）と周壁部２１２の下端部（開口部２１４）とによって気体流入口２５５が構成されている。気体流入口２５５は、仕切り壁２５２の下端部と周壁部２１２の下端部との間の開放した空間から気体が上側に入り込むことができる流入口である。気体誘導路２５０の上端部は、仕切り壁２５２の上端部（被対向部９０とは反対側の端部）と周壁部２１２の内壁とに連結される連結部２５４が設けられ、仕切り壁２５２は、この連結部２５４を介して周壁部２１２と一体的に連結されている。連結部２５４には、貫通孔として構成された気体流出口２５６が形成されており、気体誘導路２５０は、気体流出口２５６を介して周壁部２１２内における気体誘導路２５０内の空間以外の内部空間と連通している。

図７で示す成膜装置２０１によって成膜工程を行う場合、ガス供給装置２０（図１）によるガス供給を省略する点以外は、第１実施形態の成膜装置１（図１）が行う成膜工程と同様の成膜工程を行うことができる。この例でも、位置調整装置８により、上述の第１〜第３対象と同様の方法で位置調整工程を行うことができ、この位置調整工程でも、周壁部２１２の開口部２１４と被対向部９０の上面（被成膜体９２の上側の板面）との間隔Ｄ２を、被成膜体９２に最終的に形成される被膜７０の厚さＤ１よりも大きくするように「離間状態」を設定することができる。この場合、噴射工程では、上記間隔Ｄ２よりも被膜７０の厚さＤ１が小さくなるように被膜７０を形成することになる。また、位置調整工程では、図７のように、被対向部９０の表面と仕切り壁２５２の下端部との間隔Ｄ４が、被対向部９０の表面と開口部２１４との間隔Ｄ２よりも小さくなるように「離間状態」が設定されるため、仕切り壁２５２よりも内側に外気が入り込むことを、より抑制しやすくなる。

そして、成膜装置２０１によって成膜工程を行う場合でも、噴射工程は、位置調整工程のうちの位置保持工程中に行ってもよく、移動工程中に行ってもよい。移動工程中に噴射工程を行う場合、位置調整装置８によって上述の離間状態（空間包囲部２１０の開口部２１４を被対向部９０の表面と対向させつつ離間させた離間状態）で維持しつつ空間包囲部２１０を被対向部９０に対して相対的に移動させながら、上述の噴射工程を行うことになる。このように移動工程と並行して噴射工程を行う場合、移動工程では、被成膜体９２の表面と周壁部２１２の開口部２１４との上下方向の距離を上述の間隔Ｄ２に維持、又は間隔Ｄ２と同程度に維持しながら相対移動を行うことが望ましく、被成膜体９２の表面と仕切り壁２５２の下端部との上下方向の距離を、上述の間隔Ｄ４に維持、又は間隔Ｄ４と同程度に維持しながら相対移動を行うことが望ましい。

第２実施形態の成膜装置２０１を用いた成膜方法では、図７のように周壁部２１２の内側に仕切り壁２５２を配置した状態で噴射工程を行うことができるため、噴射工程の際に周壁部２１２の外側の外気が周壁部２１２の下端部（開口部２１４）と被対向部９０との間から流入したとしても、その外気を気体流入口２５５から気体誘導路２５０内に入り込ませ、それよりも上側（閉塞部２１６側）に存在する気体流出口２５６へと誘導することができる。特に、気体流出口２５６は、気体流入口２５５よりも上側（閉塞部１１６側）の位置に形成され、更に、ノズル３０から噴射されたエアロゾル６０が被成膜体９２に向かう領域よりも周壁部２１２側の位置に形成されているため、周壁部２１２の外側から入り込んだ外気が気体誘導路２５０によって気体流出口２５６に導かれれば、その外気は、被膜７０から遠ざかるように周壁部２１２の内部空間に案内されることになる。よって、仕切り壁２５２よりも内側のエアロゾル流動領域（特に被膜７０付近）に外気が入り込みにくくなり、外気の流入に起因して被膜７０の近くに異物が混入してしまうことを防止する効果が一層高まる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。また、上述した実施形態や後述する実施形態の様々な特徴は、矛盾しない組み合わせであればどのように組み合わせてもよい。

上述した実施形態又は上述した実施形態を変更したいずれの例でも、成膜装置１，２０１が採用する成膜方法は、エアロゾルデポジション法に限定されない。例えば、成膜装置１，２０１は、コールドスプレー法を実施し得る成膜装置として構成されていてもよい。このようなコールドスプレー法を実施し得る成膜装置においても、いずれかの実施形態と同様の空間包囲部を使用することができ、使用される空間包囲部に合わせた成膜方法を用いることができる。

上述した実施形態では、位置調整装置８によって被対向部を移動させることで空間包囲部を被対向部に対して相対的に移動させる構成であったが、位置調整装置によって空間包囲部を移動させることで空間包囲部を被対向部に対して相対的に移動させる構成であってもよい。

１，２０１…成膜装置
２…エアロゾル発生器
８…位置調整装置
１０…減圧装置
２０…ガス供給装置
３０…ノズル
６０…エアロゾル
６４…成膜材料
７０…被膜
９０，９０Ａ，９０Ｂ…被対向部
９２…被成膜体
９４Ａ，９４Ｂ…別部材
１１０，２１０…空間包囲部
１１２，２１２…周壁部
１１４，２１４…開口部
１１６，２１６…閉塞部
１３０…第２周壁部
１４０…ガス流路
２５０…気体誘導路
２５２…仕切り壁
２５５…気体流入口
２５６…気体流出口

Claims (12)

1. ガス中に微粒子状の成膜材料が分散してなるエアロゾルを発生させるエアロゾル発生器と、
   前記エアロゾル発生器によって発生した前記エアロゾルを流入させ、自身の一端側から前記エアロゾルを噴射するノズルと、
   を有し、
   前記ノズルから被成膜体の表面に向けて前記エアロゾルを噴射することで前記被成膜体の表面に前記成膜材料の被膜を形成する成膜装置であって、
   前記ノズルの周囲の空間を囲む周壁部と、前記周壁部の一端側を閉塞する閉塞部と、を備え、前記周壁部の他端が開口部として構成され、自身の内部に前記ノズルが組み付けられる空間包囲部と、
   少なくとも一部が前記被成膜体とされた被対向部の表面と前記開口部とを対向させつつ離間させた離間状態を維持しながら、前記空間包囲部を前記被対向部に対して相対的に移動させる位置調整装置と、
   前記位置調整装置が前記離間状態を維持しているときに、前記被対向部と前記空間包囲部とによって囲まれた空間を４００Ｐａ以下の減圧状態にする減圧装置と、
   を有する
   成膜装置。
2. 前記位置調整装置は、前記離間状態のときに前記開口部と前記被対向部の表面との間隔を前記被膜の厚さよりも大きくする
   請求項１に記載の成膜装置。
3. 前記空間包囲部は、前記周壁部から離れた位置で前記周壁部の周囲を囲むように配置されるとともに前記離間状態のときに自身の他端部が前記被対向部の表面に対向しつつ離間した状態で配置される第２周壁部を備え、
   前記周壁部と前記第２周壁部との間には、前記開口部と前記他端部とによってガス流出口が構成されたガス流路が設けられ、
   前記ガス流路内にクリーンガスを流すガス供給装置を有する
   請求項１又は請求項２に記載の成膜装置。
4. 前記離間状態のときに、前記他端部と前記被対向部の表面との間隔が前記開口部と前記被対向部の表面との間隔よりも大きい
   請求項３に記載の成膜装置。
5. 前記空間包囲部は、前記ノズルから噴射された前記エアロゾルが前記開口部側に向かって流動する領域を前記周壁部から離れた位置で囲むように前記周壁部内に配置され、且つ前記離間状態のときに自身の被対向部側端部が前記被対向部の表面に対向しつつ離間した状態で配置される仕切り壁を備え、
   前記周壁部と前記仕切り壁との間には気体誘導路が構成され、
   前記気体誘導路は、前記開口部と前記被対向部側端部とによって構成された気体流入口から、前記気体流入口よりも前記閉塞部側の位置に形成された気体流出口へと気体を誘導する流路である
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の成膜装置。
6. 前記被対向部は、前記被成膜体と前記被成膜体とは異なる別部材とを隣接させた構成をなし、
   前記位置調整装置が前記開口部を前記被成膜体と前記別部材とに跨るように配置しつつ前記離間状態を維持する
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の成膜装置。
7. ガス中に微粒子状の成膜材料が分散してなるエアロゾルをノズルから噴射し、被成膜体の表面に前記成膜材料の被膜を形成する成膜方法であって、
   位置調整装置により、前記ノズルの周囲の空間を囲む周壁部と前記周壁部の一端側を閉塞する閉塞部とを備えるとともに前記周壁部の他端が開口部として構成され且つ自身の内部に前記ノズルが組み付けられる空間包囲部の前記開口部を、少なくとも一部が前記被成膜体とされた被対向部の表面と対向させつつ離間させた離間状態で維持しながら、前記空間包囲部を前記被対向部に対して相対的に移動させる移動工程と、
   前記位置調整装置が前記離間状態を維持しているときに前記被対向部と前記空間包囲部とによって囲まれた空間を、減圧装置によって４００Ｐａ以下の減圧状態にする減圧工程と、
   前記位置調整装置が前記ノズルからの噴射先に前記被成膜体を配置しつつ前記離間状態を維持し、且つ、前記減圧工程が行われているときに、前記ノズルから前記被成膜体の表面に前記エアロゾルを噴射する噴射工程と、
   を有する成膜方法。
8. 前記移動工程及び前記噴射工程において、前記位置調整装置は、前記離間状態のときの前記開口部と前記被対向部の表面との間隔を前記被膜の厚さよりも大きくする
   請求項７に記載の成膜方法。
9. 前記空間包囲部は、前記周壁部から離れた位置で前記周壁部を囲むように配置されるとともに前記離間状態のときに自身の他端部が前記被対向部の表面に対向しつつ離間した状態で配置される第２周壁部を備え、
   前記周壁部と前記第２周壁部との間には、前記開口部と前記他端部とによってガス流出口が構成されたガス流路が設けられており、
   前記噴射工程では、ガス供給装置によって前記ガス流路内にクリーンガスを流す
   請求項７又は請求項８に記載の成膜方法。
10. 前記離間状態のときに、前記他端部と前記被対向部の表面との間隔を前記開口部と前記被対向部の表面との間隔よりも大きくする
    請求項９に記載の成膜方法。
11. 前記空間包囲部は、前記ノズルから噴射された前記エアロゾルが前記開口部側に向かって流動する領域を前記周壁部から離れた位置で囲むように前記周壁部内に配置され、且つ前記離間状態のときに自身の被対向部側端部が前記被対向部の表面に対向しつつ離間した状態で配置される仕切り壁を備え、
    前記周壁部と前記仕切り壁との間には気体誘導路が構成され、
    前記気体誘導路は、前記開口部と前記被対向部側端部とによって構成された気体流入口から、前記気体流入口よりも前記閉塞部側の位置に形成された気体流出口へと気体を誘導する流路である
    請求項７から請求項１０のいずれか一項に記載の成膜方法。
12. 前記被成膜体と前記被成膜体とは異なる別部材とを隣接させて前記被対向部を構成し、
    前記噴射工程では、前記位置調整装置が前記開口部を前記被成膜体と前記別部材とに跨るように又は前記別部材と対向するように配置しつつ前記離間状態を維持し、且つ、前記減圧装置が前記減圧状態を維持しているときに、前記ノズルから前記被成膜体の表面に前記エアロゾルを噴射する
    請求項７から請求項１１のいずれか一項に記載の成膜方法。

Images