JP2024077127A - Film formation method - Google Patents

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英嗣 渕田
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Abstract

【課題】緻密性および密着性に優れたセラミックス膜を安定に形成することができる成膜方法を提供する。【解決手段】本発明の一形態に係る成膜方法は、3μm以上7μm以下の平均粒子径を有する第1のセラミックス粒子と、前記第1のセラミックス粒子と同一材料からなるセラミックス粒子の粉砕処理粉であり0.2μm以上0.4μm以下の粒子サイズを含む第2のセラミックス粒子とを混合した原料粒子を密閉容器に収容し、前記密閉容器にガスを導入することによって前記原料粒子のエアロゾルを生成し、前記密閉容器に接続された搬送管を介して、前記密閉容器よりも低圧に維持された成膜室に前記エアロゾルを搬送し、前記成膜室に収容された基材上に前記原料微粒子由来の活性種を堆積させる。【選択図】図2[Problem] To provide a film forming method capable of stably forming a ceramic film having excellent density and adhesion. [Solution] In one embodiment of the present invention, the film forming method includes: storing raw material particles, which are a mixture of first ceramic particles having an average particle size of 3 μm to 7 μm and second ceramic particles which are pulverized powder of ceramic particles made of the same material as the first ceramic particles and have a particle size of 0.2 μm to 0.4 μm, in a sealed container; generating an aerosol of the raw material particles by introducing a gas into the sealed container; transporting the aerosol through a transport pipe connected to the sealed container to a film forming chamber maintained at a lower pressure than the sealed container; and depositing active species derived from the raw material fine particles on a substrate housed in the film forming chamber. [Selected Figure] Figure 2

Description

本発明は、エアロゾル化ガスデポジション法を利用したセラミックス膜の成膜方法に関する。 The present invention relates to a method for forming a ceramic film using the aerosol gas deposition method.

エアロゾル化ガスデポジション法(以下、AGD法ともいう)は、エアロゾル化容器に収容された原料粒子(エアロゾル原料)を、ガスによって巻き上げてエアロゾル化し、エアロゾル化容器内と成膜室内との圧力差によるガス流によって搬送して基材に衝突させる過程で、常温成膜させる方法である。当該方法では、成膜速度が他の成膜方法に比して高速であり、一般に、高密度、高密着性を有する膜を成膜することが可能である。 The aerosol gas deposition method (hereinafter also referred to as the AGD method) is a method in which raw material particles (aerosol raw material) contained in an aerosolization container are stirred up by gas to become an aerosol, and then transported by a gas flow caused by the pressure difference between the aerosolization container and the deposition chamber, and collided with a substrate, forming a film at room temperature. With this method, the deposition speed is faster than other deposition methods, and it is generally possible to form a film with high density and high adhesion.

例えば特許文献1,2には、エアロゾル化容器に収容された原料粒子をガスによって巻き上げてエアロゾル化し、エアロゾル化容器と成膜室との圧力差によるガス流によって搬送された原料粒子を成膜室に設置された基材に衝突させて堆積させる成膜方法が開示されている。 For example, Patent Documents 1 and 2 disclose a film formation method in which raw material particles contained in an aerosolization container are stirred up by a gas to form an aerosol, and the raw material particles are transported by a gas flow caused by a pressure difference between the aerosolization container and a film formation chamber, and are then caused to collide with a substrate placed in the film formation chamber and deposited.

また、特許文献3には、電気絶縁性の原料粒子を収容した密閉容器にガスを導入して原料粒子のエアロゾルを生成し、密閉容器に接続された搬送管を介して密閉容器よりも低圧の成膜室にエアロゾルを搬送し、搬送管の先端に取り付けられたノズルから成膜室に設置されたターゲットに向けてエアロゾルを噴射し、原料粒子をターゲットに衝突させることで原料粒子をプラスに帯電させ、帯電した原料粒子の放電によって原料粒子の微細粒子を生成し、生成された微細粒子を成膜室に設置された基材上に堆積させる成膜方法が開示されている。 Patent Document 3 also discloses a film formation method in which a gas is introduced into a sealed container containing electrically insulating raw material particles to generate an aerosol of the raw material particles, the aerosol is transported to a film formation chamber, which has a lower pressure than the sealed container, via a transport pipe connected to the sealed container, the aerosol is sprayed from a nozzle attached to the tip of the transport pipe toward a target installed in the film formation chamber, the raw material particles are positively charged by colliding with the target, the charged raw material particles are discharged to generate fine particles of the raw material particles, and the generated fine particles are deposited on a substrate installed in the film formation chamber.

特開2014-9368号公報JP 2014-9368 A 国際公開2012/81053号公報International Publication No. WO 2012/81053 特開2016-27185号公報JP 2016-27185 A

近年、AGD法を用いて成膜されたセラミックス膜において、緻密性および密着性のさらなる向上が求められている。エアロゾル化ガスデポジション法で成膜が可能な原料微粒子の平均粒子径は、一般的には0.5μm程度が最適と考えられており、この粒径付近の粉を利用して成膜が実施されている。一方、原料微粒子の粒子径がこれよりも大きい場合、膜の緻密性や密着性はさらに高まるものと考えられてはいるが、安定に成膜することが困難であった。 In recent years, there has been a demand for further improvements in the density and adhesion of ceramic films formed using the AGD method. The average particle size of the raw material particles that can be used to form films using the aerosol gas deposition method is generally considered to be optimal at around 0.5 μm, and films are formed using powders with particle sizes close to this size. On the other hand, if the particle size of the raw material particles is larger than this, it is thought that the density and adhesion of the film will be further improved, but it has been difficult to form a stable film.

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、緻密性および密着性に優れたセラミックス膜を安定に形成することができる成膜方法を提供することにある。 In view of the above circumstances, the object of the present invention is to provide a film formation method that can stably form a ceramic film with excellent density and adhesion.

本発明の一形態に係る成膜方法は、
3μm以上7μm以下の平均粒子径を有する第1のセラミックス粒子と、前記第1のセラミックス粒子と同一材料からなるセラミックス粒子の粉砕処理粉であり0.2μm以上0.4μm以下の粒子サイズを含む第2のセラミックス粒子とを混合した原料粒子を密閉容器に収容し、
前記密閉容器にガスを導入することによって前記原料粒子のエアロゾルを生成し、
前記密閉容器に接続された搬送管を介して、前記密閉容器よりも低圧に維持された成膜室に前記エアロゾルを搬送し、
前記成膜室に収容された基材上に前記原料微粒子に由来する活性種を堆積させる。
A film forming method according to one aspect of the present invention includes the steps of:
A raw material particle mixture of first ceramic particles having an average particle size of 3 μm or more and 7 μm or less and second ceramic particles which are pulverized powder of ceramic particles made of the same material as the first ceramic particles and have a particle size of 0.2 μm or more and 0.4 μm or less is placed in a sealed container;
generating an aerosol of the raw material particles by introducing a gas into the sealed container;
The aerosol is transported to a deposition chamber maintained at a lower pressure than the sealed container through a transport pipe connected to the sealed container;
Active species derived from the raw material fine particles are deposited on a substrate accommodated in the film-forming chamber.

原料粒子として比較的大きな粒子サイズの第1のセラミックス粒子と比較的小さな粒子サイズの第2のセラミックス粒子とを混在させることで、第1のセラミックス粒子で効率よくプラズマを発生させ、第1のセラミックス粒子よりも比表面積が大きい第2のセラミックス粒子で成膜効率を高める。これにより、緻密で密着性の高いセラミックス粒子膜を安定に形成することができる。 By mixing the first ceramic particles, which have a relatively large particle size, and the second ceramic particles, which have a relatively small particle size, as raw material particles, plasma is generated efficiently with the first ceramic particles, and the film formation efficiency is increased with the second ceramic particles, which have a larger specific surface area than the first ceramic particles. This makes it possible to stably form a dense, highly adhesive ceramic particle film.

前記第2のセラミックス粒子は、前記第1のセラミックス粒子の平均粒子径よりも小さい平均粒子径を有するセラミックス粒子を粉砕処理することで形成されてもよい。 The second ceramic particles may be formed by crushing ceramic particles having an average particle size smaller than the average particle size of the first ceramic particles.

前記第2のセラミックス粒子は、前記第1のセラミックス粒子を粉砕処理することで形成されてもよい。 The second ceramic particles may be formed by pulverizing the first ceramic particles.

前記原料粒子の前記密閉容器から前記成膜室への搬送途上で、前記第1のセラミックス粒子を帯電させ、前記第1のセラミックス粒子と前記基材との間に形成される放電により前記第2のセラミックス粒子の表面をスパッタしてもよい。 During the transport of the raw material particles from the sealed container to the deposition chamber, the first ceramic particles may be charged, and the surfaces of the second ceramic particles may be sputtered by discharges formed between the first ceramic particles and the substrate.

本発明によれば、緻密性および密着性に優れたセラミックス膜を安定に形成することができる。 The present invention makes it possible to stably form a ceramic film with excellent density and adhesion.

本発明の一実施形態において用いられるエアロゾル化ガスデポジション装置の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic diagram of an aerosolized gas deposition apparatus used in one embodiment of the present invention. 上記エアロゾル化ガスデポジション装置の動作を説明する概略図である。3 is a schematic diagram illustrating the operation of the aerosolized gas deposition apparatus. FIG. 実験例2で用いられる粉砕処理前のPZT粉の粒度分布を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the particle size distribution of the PZT powder before the pulverization process used in Experimental Example 2. 上記PZT粉の粉砕処理後の粒度分布の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a particle size distribution of the PZT powder after pulverization.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施形態に係るエアロゾル化ガスデポジション装置(以下、AGD装置ともいう)1の概略構成図である。 Figure 1 is a schematic diagram of an aerosolized gas deposition device (hereinafter also referred to as an AGD device) 1 according to one embodiment of the present invention.

同図に示すように、AGD装置1は、エアロゾル化容器2(密閉容器)と、成膜チャンバ3(成膜室)と、排気系4と、ガス供給系5と、搬送管6とを具備する。エアロゾル化容器2と成膜チャンバ3はそれぞれ独立した室を形成し、各室の内部空間は搬送管6によって相互に接続されている。排気系4は、エアロゾル化容器2と成膜チャンバ3とに接続されている。ガス供給系5は、エアロゾル化容器2に接続されている。また、エアロゾル化容器2にはエアロゾル原料Pが収容されている。成膜チャンバ3には基材Sが収容されている。 As shown in the figure, the AGD device 1 comprises an aerosolization container 2 (sealed container), a deposition chamber 3 (deposition chamber), an exhaust system 4, a gas supply system 5, and a transfer pipe 6. The aerosolization container 2 and the deposition chamber 3 each form an independent chamber, and the internal spaces of the chambers are connected to each other by the transfer pipe 6. The exhaust system 4 is connected to the aerosolization container 2 and the deposition chamber 3. The gas supply system 5 is connected to the aerosolization container 2. The aerosolization container 2 also contains an aerosol raw material P. The deposition chamber 3 contains a substrate S.

エアロゾル化容器2は、エアロゾル原料Pを収容し、その内部でエアロゾルが生成される。エアロゾル化容器2は、接地電位に接続され、密閉可能な構造を有し、また、エアロゾル原料Pを出し入れするための図示しない蓋部を有する。エアロゾル化容器2は、排気系4及びガス供給系5に接続されている。AGD装置1は、エアロゾル原料Pを攪拌するためにエアロゾル化容器2を振動させる振動機構、あるいはエアロゾル原料Pを脱気(水分等の除去)させるために加熱する加熱手段が設けられていてもよい。 The aerosol-generating container 2 contains the aerosol raw material P, and an aerosol is generated inside it. The aerosol-generating container 2 is connected to a ground potential, has a sealable structure, and has a lid (not shown) for inserting and removing the aerosol raw material P. The aerosol-generating container 2 is connected to an exhaust system 4 and a gas supply system 5. The AGD device 1 may be provided with a vibration mechanism that vibrates the aerosol-generating container 2 to agitate the aerosol raw material P, or a heating means that heats the aerosol raw material P to degas it (remove moisture, etc.).

成膜チャンバ3は、内部に基材Sを収容する。成膜チャンバ3は内部の圧力を維持することが可能に構成されている。成膜チャンバ3は、排気系4に接続されている。また、成膜チャンバ3には、基材Sを保持するためのステージ7と、ステージ7をその面内2軸(X軸、Y軸)方向に移動させるためのステージ駆動機構8が設けられている。ステージ7は、成膜前に基材Sを脱気させるために基材Sを加熱する加熱手段を有していてもよい。また、成膜チャンバ3には、内部の圧力を指示する真空計が設けられてもよい。成膜チャンバ3及びステージ7は、接地電位に接続されている。 The deposition chamber 3 accommodates the substrate S therein. The deposition chamber 3 is configured to be able to maintain the internal pressure. The deposition chamber 3 is connected to an exhaust system 4. The deposition chamber 3 is also provided with a stage 7 for holding the substrate S and a stage drive mechanism 8 for moving the stage 7 in two in-plane axial directions (X-axis, Y-axis). The stage 7 may have a heating means for heating the substrate S in order to degas the substrate S before deposition. The deposition chamber 3 may also be provided with a vacuum gauge that indicates the internal pressure. The deposition chamber 3 and the stage 7 are connected to ground potential.

基材Sは、典型的には板状の部材である。より具体的に、基材Sには、アルミニウム、ステンレス鋼などの金属基材、石英などのガラスあるいはセラミックス基材などが用いられる。基材Sは、金属膜や絶縁膜などの表面層が形成されていてもよい。 The substrate S is typically a plate-shaped member. More specifically, the substrate S may be a metal substrate such as aluminum or stainless steel, a glass substrate such as quartz, or a ceramic substrate. The substrate S may have a surface layer such as a metal film or an insulating film formed thereon.

排気系4は、エアロゾル化容器2及び成膜チャンバ3を真空排気する。排気系4は、真空配管9と、第1バルブ10と、第2バルブ11と、真空ポンプ12とを有する。 The exhaust system 4 evacuates the aerosolization container 2 and the deposition chamber 3. The exhaust system 4 has a vacuum pipe 9, a first valve 10, a second valve 11, and a vacuum pump 12.

真空ポンプ12に接続された真空配管9は分岐され、エアロゾル化容器2と成膜チャンバ3に接続されている。第1バルブ10は真空配管9の分岐点とエアロゾル化容器2の間の真空配管9上に配置され、エアロゾル化容器2の真空排気を遮断することが可能に構成されている。第2バルブ11は真空配管9の分岐点と成膜チャンバ3の間の真空配管9上に配置され、成膜チャンバ3の真空排気を遮断することが可能に構成されている。真空ポンプ12の構成は特に限定されず、複数のポンプユニットからなるものとしてもよい。真空ポンプ12は例えば、直列に接続されたメカニカルブースターポンプとロータリーポンプとすることができる。 The vacuum pipe 9 connected to the vacuum pump 12 is branched and connected to the aerosolization container 2 and the deposition chamber 3. The first valve 10 is disposed on the vacuum pipe 9 between the branch point of the vacuum pipe 9 and the aerosolization container 2, and is configured to be able to cut off the vacuum exhaust of the aerosolization container 2. The second valve 11 is disposed on the vacuum pipe 9 between the branch point of the vacuum pipe 9 and the deposition chamber 3, and is configured to be able to cut off the vacuum exhaust of the deposition chamber 3. The configuration of the vacuum pump 12 is not particularly limited, and may be made up of multiple pump units. The vacuum pump 12 may be, for example, a mechanical booster pump and a rotary pump connected in series.

ガス供給系5は、エアロゾル化容器2に、エアロゾル化容器2の圧力を規定し、かつ、エアロゾルを形成するためのキャリアガスを供給する。キャリアガスは、例えば、N、Ar、He、O2、乾燥空気(エア)等である。ガス供給系5は、ガス配管13と、ガス源14と、第3バルブ15と、ガス流量計16と、ガス噴出体17とを有する。 The gas supply system 5 supplies a carrier gas for determining the pressure of the aerosol-generating container 2 and forming an aerosol to the aerosol-generating container 2. The carrier gas is, for example, N2 , Ar, He, O2 , dry air, etc. The gas supply system 5 includes a gas pipe 13, a gas source 14, a third valve 15, a gas flow meter 16, and a gas ejector 17.

ガス源14とガス噴出体17はガス配管13によって接続され、ガス配管13上に第3バルブ15及びガス流量計16が配置されている。ガス源14は、例えばガスボンベであり、キャリアガスを供給する。ガス噴出体17は、エアロゾル化容器2内に配置され、ガス配管13から供給されたキャリアガスを均一に噴出させる。ガス噴出体17は、例えば、ガス噴出孔が多数設けられた中空体とすることができ、エアロゾル原料Pに被覆される位置に配置されることによりエアロゾル原料Pを有効に巻き上げ、エアロゾル化させることが可能となる。ガス流量計16は、ガス配管13中を流通するキャリアガスの流量を指示する。第3バルブ15は、ガス配管13中を流通するキャリアガスの流量を調節し、あるいは遮断することが可能に構成されている。 The gas source 14 and the gas ejection body 17 are connected by a gas pipe 13, and a third valve 15 and a gas flow meter 16 are arranged on the gas pipe 13. The gas source 14 is, for example, a gas cylinder, and supplies a carrier gas. The gas ejection body 17 is arranged in the aerosolization container 2, and ejects the carrier gas supplied from the gas pipe 13 uniformly. The gas ejection body 17 can be, for example, a hollow body with a large number of gas ejection holes, and is arranged in a position covered by the aerosol raw material P, thereby making it possible to effectively lift up the aerosol raw material P and to aerosolize it. The gas flow meter 16 indicates the flow rate of the carrier gas flowing through the gas pipe 13. The third valve 15 is configured to be able to adjust or block the flow rate of the carrier gas flowing through the gas pipe 13.

搬送管6は、エアロゾル化容器2内で形成されたエアロゾルを成膜チャンバ3内に搬送する。搬送管6の一端はエアロゾル化容器2に接続される。搬送管6は、他端に設けられたノズル18を有する。ノズル18は小径の丸孔あるいはスリット状の開口を有し、ノズル18の開口径によってエアロゾルの噴出速度が規定される。ノズル18は、基材Sに対向する位置に設けられる。ノズル18はまた、エアロゾルの基材Sに対する噴出距離あるいは噴出角度を規定するためにノズル18の位置及び角度を規定する、図示しないノズル可動機構に接続されている。搬送管6及びノズル18は、接地電位に接続される。 The transport tube 6 transports the aerosol formed in the aerosol-generating container 2 into the deposition chamber 3. One end of the transport tube 6 is connected to the aerosol-generating container 2. The transport tube 6 has a nozzle 18 provided at the other end. The nozzle 18 has a small round hole or a slit-shaped opening, and the ejection speed of the aerosol is determined by the opening diameter of the nozzle 18. The nozzle 18 is provided at a position facing the substrate S. The nozzle 18 is also connected to a nozzle movable mechanism (not shown) that determines the position and angle of the nozzle 18 to determine the ejection distance or ejection angle of the aerosol relative to the substrate S. The transport tube 6 and the nozzle 18 are connected to ground potential.

搬送管6の内面は導電体で形成されていても良い。搬送管6はステンレス管等の直線的な金属管が用いられても良い。搬送管6の長さ、内径は適宜設定可能であり、例えば長さは300mm~1000mm、内径は4.5mm~24mmである。また、プラス帯電されたエアロゾル粒子の帯電量を維持するために、絶縁性のフッ素樹脂(例えば、PTFE;ポリテトラフルオロエチレン)管を使用しても良い。 The inner surface of the transport tube 6 may be made of a conductor. A straight metal tube such as a stainless steel tube may be used as the transport tube 6. The length and inner diameter of the transport tube 6 can be set appropriately, for example, the length is 300 mm to 1000 mm, and the inner diameter is 4.5 mm to 24 mm. In addition, an insulating fluororesin (e.g., PTFE; polytetrafluoroethylene) tube may be used to maintain the charge of the positively charged aerosol particles.

ノズル18の開口形状は、円形でもよいしスロット状でもよい。本実施形態では、ノズル18の開口形状はスロット状であり、その長さが幅の10倍以上1000倍以下の大きさを有する。開口の長さと幅との比が10倍未満の場合、ノズル内部で粒子を効果的に帯電させることが困難である。また開口の長さと幅との比が1000倍を超えると、粒子の帯電効率は高められるが、微粒子の噴射量が制限され成膜レートの低下が顕著となる。ノズル開口部の長さと幅との比は、好ましくは、20倍以上800倍以下、さらに好ましくは、30倍以上400倍以下である。 The nozzle 18 opening may be circular or slot-shaped. In this embodiment, the nozzle 18 opening is slot-shaped, and its length is 10 to 1000 times its width. If the ratio of the length to the width of the opening is less than 10, it is difficult to effectively charge the particles inside the nozzle. If the ratio of the length to the width of the opening exceeds 1000, the particle charging efficiency is increased, but the amount of fine particles sprayed is limited and the film formation rate is significantly reduced. The ratio of the length to the width of the nozzle opening is preferably 20 to 800, more preferably 30 to 400.

基材Sは、ガラス、金属、セラミックス等の材料で構成される。上述のように、AGD法は常温で成膜が可能であり、また、化学的プロセスを経ない物理的成膜法であるため、幅広い材料を基材として選択することが可能である。また、基材Sは平面的なものに限られず、立体的なものであってもよい。 The substrate S is made of materials such as glass, metal, and ceramics. As described above, the AGD method allows for film formation at room temperature, and is a physical film formation method that does not involve chemical processes, so a wide range of materials can be selected as the substrate. In addition, the substrate S is not limited to being flat, but may be three-dimensional.

AGD装置1は、以上のように構成される。なお、AGD装置1の構成は上述のものに限られない。例えば、エアロゾル化容器2に接続された、ガス供給系5とは別系統のガス供給機構を設けることも可能である。上述の構成では、ガス供給系5によって供給されるキャリアガスによって、エアロゾル化容器2の圧力が調整されるとともに、エアロゾル原料Pが巻き上げられてエアロゾルが形成される。なお、当該別系統のガス供給手段から圧力調節を担うガスを別途供給することにより、エアロゾルの形成状態(形成量、主に巻き上げられる粒子径等)とは独立にエアロゾル化容器2内の圧力を調節することが可能である。 The AGD device 1 is configured as described above. Note that the configuration of the AGD device 1 is not limited to that described above. For example, it is also possible to provide a gas supply mechanism connected to the aerosol-generating container 2, which is a separate system from the gas supply system 5. In the above configuration, the pressure in the aerosol-generating container 2 is adjusted by the carrier gas supplied by the gas supply system 5, and the aerosol raw material P is stirred up to form an aerosol. Note that by separately supplying a gas that is responsible for pressure adjustment from the gas supply means of the separate system, it is possible to adjust the pressure in the aerosol-generating container 2 independently of the aerosol formation state (amount formed, particle size mainly stirred up, etc.).

エアロゾル原料Pは、エアロゾル化容器2内でエアロゾル化され、基材S上に成膜される。エアロゾル原料Pは、少なくとも表面が絶縁体である微粒子が用いられる。このような微粒子としては、セラミックス粒子が用いられ、セラミックス粒子としては、例えば、アルミナ微粒子、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)微粒子、ジルコニア微粒子、イットリア微粒子等の絶縁体微粒子が挙げられる。また微粒子としては、表面が絶縁性被膜でコーティングされた金属等の導体微粒子も含まれる。エアロゾル原料Pの粒子径は特に限定されないが、例えば0.5μm以上10μm以下の平均粒子径(D50)を有する微粒子が適用可能である。 The aerosol raw material P is aerosolized in the aerosol-generating container 2 and formed into a film on the substrate S. The aerosol raw material P is made of fine particles having at least an insulating surface. As such fine particles, ceramic particles are used, and examples of the ceramic particles include insulating fine particles such as alumina fine particles, PZT (lead zirconate titanate) fine particles, zirconia fine particles, and yttria fine particles. In addition, the fine particles also include conductive fine particles such as metals whose surfaces are coated with an insulating film. The particle diameter of the aerosol raw material P is not particularly limited, but fine particles having an average particle diameter (D 50 ) of 0.5 μm or more and 10 μm or less can be used.

ここで、本明細書において「平均粒子径」とは、特に断らない限り、レーザー回折式粒度分布測定法で測定した粒度分布の積算%が50%の値(D50)を意味する。また、平均粒子径の値は、島津製作所製レーザー回折式粒度分布測定装置「SALD2000」による測定値を用いた。また、「比表面積」は、ガス吸着法により測定された値であり、ここでは島津製作所製「フローソーブII2300」による測定値を用いた。 Here, in this specification, unless otherwise specified, "average particle size" means the cumulative percentage of particle size distribution measured by a laser diffraction particle size distribution measurement method at 50% ( D50 ). The average particle size value was measured using a laser diffraction particle size distribution measurement device "SALD2000" manufactured by Shimadzu Corporation. The "specific surface area" is a value measured by a gas adsorption method, and here, the value measured using a "Flowsorb II2300" manufactured by Shimadzu Corporation was used.

本実施形態では、エアロゾル原料Pとして、3μm以上7μm以下の平均粒子径を有する第1のセラミックス粒子と、第1のセラミックス粒子と同一材料からなるセラミックス粒子の粉砕処理粉である第2のセラミックス粒子とを混合した原料粒子がエアロゾル原料Pとして用いられる。第2のセラミックス粒子は、0.2μm以上0.4μm以下の粒子サイズを含む。 In this embodiment, the aerosol raw material P is a mixture of first ceramic particles having an average particle size of 3 μm or more and 7 μm or less and second ceramic particles which are a pulverized powder of ceramic particles made of the same material as the first ceramic particles. The second ceramic particles have a particle size of 0.2 μm or more and 0.4 μm or less.

後述するように、エアロゾル原料Pに比較的大きな粒子サイズの第1のセラミックス粒子と比較的小さな粒子サイズの第2のセラミックス粒子とを混在させることで、第1のセラミックス粒子で効率よくプラズマを発生させ、第1のセラミックス粒子よりも比表面積が大きい第2のセラミックス粒子で成膜効率を高める。これにより、緻密で密着性の高いセラミックス粒子膜を安定に形成することができる。 As described below, by mixing first ceramic particles of a relatively large particle size and second ceramic particles of a relatively small particle size in the aerosol raw material P, plasma is generated efficiently with the first ceramic particles, and film formation efficiency is increased with the second ceramic particles, which have a larger specific surface area than the first ceramic particles. This makes it possible to stably form a dense, highly adhesive ceramic particle film.

第2のセラミックス粒子は、第1のセラミックス粒子の平均粒子径よりも小さい平均粒子径を有するセラミックス粒子を粉砕処理することで形成されてもよい。あるいは、第2のセラミックス粒子は、第1のセラミックス粒子をボールミル等によって粉砕処理することで形成されてもよい。粉砕処理方法は特に限定されず、典型的には、ボールミル等の粉砕処理手段が用いられる。 The second ceramic particles may be formed by pulverizing ceramic particles having an average particle size smaller than that of the first ceramic particles. Alternatively, the second ceramic particles may be formed by pulverizing the first ceramic particles using a ball mill or the like. The pulverizing method is not particularly limited, and typically, a pulverizing means such as a ball mill is used.

続いて、図2を参照して本実施形態の成膜方法について説明する。図2は、AGD装置1の動作を説明する概略図である。以下、AGD装置1を用いた典型的な成膜方法について説明する。 Next, the film formation method of this embodiment will be described with reference to FIG. 2. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the operation of the AGD device 1. Below, a typical film formation method using the AGD device 1 will be described.

エアロゾル化容器2内に所定量のエアロゾル原料Pを収容する。なお、事前にエアロゾル原料Pを加熱し、脱気処理をしてもよい。また、エアロゾル原料Pが収容されている状態でエアロゾル原料Pを脱気するために、エアロゾル化容器2を加熱してもよい。エアロゾル原料Pを脱気することにより、プラズマを誘起するエアロゾル原料Pの荷電確率・効率を上げることができる。 A predetermined amount of aerosol raw material P is placed in the aerosol-generating container 2. The aerosol raw material P may be heated and degassed in advance. The aerosol-generating container 2 may also be heated to degas the aerosol raw material P while it is still contained therein. By degassing the aerosol raw material P, it is possible to increase the probability and efficiency of charging the aerosol raw material P that induces plasma.

次に、排気系4によりエアロゾル化容器2及び成膜チャンバ3を真空排気する。
真空ポンプ12が運転されている状態で、第1バルブ10及び第2バルブ11を開放し、エアロゾル化容器2及び成膜チャンバ3を十分に圧力が低下するまで真空排気する。エアロゾル化容器2が十分に減圧されたら、第1バルブ10を閉止する。なお、成膜チャンバ3は、成膜中は真空排気されている。
Next, the aerosol-generating container 2 and the film-forming chamber 3 are evacuated to a vacuum by the exhaust system 4 .
While the vacuum pump 12 is in operation, the first valve 10 and the second valve 11 are opened, and the aerosol-generating container 2 and the film-forming chamber 3 are evacuated until the pressure is sufficiently reduced. When the pressure in the aerosol-generating container 2 is sufficiently reduced, the first valve 10 is closed. The film-forming chamber 3 is evacuated during film formation.

次に、ガス供給系5によりエアロゾル化容器2にキャリアガスを導入する。第3バルブ15を開放し、キャリアガスをガス噴出体17からエアロゾル化容器2内に噴出させる。エアロゾル化容器2内に導入されたキャリアガスにより、エアロゾル化容器2内の圧力は上昇する。また、ガス噴出体17から噴出されたキャリアガスにより、図2に示すようにエアロゾル原料Pが巻き上げられ、エアロゾル化容器内に浮遊し、キャリアガス中にエアロゾル原料Pが分散したエアロゾル(図2にAで示す)が形成される。生成されたエアロゾルは、エアロゾル化容器2と成膜チャンバ3の圧力差により、搬送管6に流入し、ノズル18から噴出される。第3バルブ15の開度を調節することにより、エアロゾル化容器2と成膜チャンバ3の圧力差及び、エアロゾルの形成状態が制御される。 Next, the carrier gas is introduced into the aerosol-generating container 2 by the gas supply system 5. The third valve 15 is opened, and the carrier gas is ejected from the gas ejection body 17 into the aerosol-generating container 2. The pressure inside the aerosol-generating container 2 increases due to the carrier gas introduced into the aerosol-generating container 2. In addition, the aerosol raw material P is lifted up by the carrier gas ejected from the gas ejection body 17 as shown in FIG. 2, and floats in the aerosol-generating container, forming an aerosol (shown as A in FIG. 2) in which the aerosol raw material P is dispersed in the carrier gas. The generated aerosol flows into the carrier pipe 6 due to the pressure difference between the aerosol-generating container 2 and the deposition chamber 3, and is ejected from the nozzle 18. The pressure difference between the aerosol-generating container 2 and the deposition chamber 3 and the state of aerosol formation are controlled by adjusting the opening of the third valve 15.

ノズル18から噴出されるエアロゾル(図2にA'で示す)は、エアロゾル化容器2と成膜チャンバの圧力差及びノズル18の開口径によって規定される流速を持って噴出される。このエアロゾルは、基材Sの表面あるいは既成の膜上に到達し、エアロゾルに含まれるエアロゾル原料P、即ちセラミックス粒子が基材Sの表面あるいは既成の膜上に衝突する。その過程で、セラミックス薄膜が形成される。 The aerosol (shown as A' in FIG. 2) is ejected from the nozzle 18 at a flow rate determined by the pressure difference between the aerosol-generating container 2 and the deposition chamber and the opening diameter of the nozzle 18. This aerosol reaches the surface of the substrate S or the existing film, and the aerosol raw material P contained in the aerosol, i.e., the ceramic particles, collide with the surface of the substrate S or the existing film. In the process, a ceramic thin film is formed.

基材Sを移動させることにより、基材S上の所定の範囲にセラミックス薄膜(図2にFで示す)が成膜される。ステージ7をステージ駆動機構8によって移動させることで、ノズル18に対する基材Sの相対位置が変化する。ステージ7を、基材Sの被成膜面に平行な一方向に移動させることにより、ノズル18の開口径と同一の幅を有する線状に薄膜を形成することができる。ステージ7を往復させることにより、既成の膜上にさらに成膜することが可能であり、これにより、所定の膜厚でセラミックス薄膜を形成することができる。また、ステージ7を2次元的に移動させることにより、所定の領域にセラミックス薄膜が形成される。ノズル18の基材Sの被成膜面に対する角度は直角でもよく、斜めであってもよい。ノズル18を被成膜面に対して斜向させることにより、成膜品質を低下させる微粒子の凝集体が付着した場合であっても、その付着物を除去することが可能となる。 By moving the substrate S, a ceramic thin film (indicated by F in FIG. 2) is formed in a predetermined area on the substrate S. By moving the stage 7 by the stage driving mechanism 8, the relative position of the substrate S with respect to the nozzle 18 changes. By moving the stage 7 in one direction parallel to the substrate S surface to be coated, a thin film can be formed in a line shape having the same width as the opening diameter of the nozzle 18. By moving the stage 7 back and forth, a film can be further formed on the existing film, and thus a ceramic thin film can be formed with a predetermined thickness. In addition, by moving the stage 7 two-dimensionally, a ceramic thin film is formed in a predetermined area. The angle of the nozzle 18 with respect to the substrate S surface to be coated may be a right angle or may be oblique. By tilting the nozzle 18 with respect to the substrate surface to be coated, even if aggregates of fine particles that reduce the quality of the coating are attached, the attached matter can be removed.

本実施形態に係る成膜方法は、エアロゾルAの生成時および搬送管6によるエアロゾルAの搬送時において、原料Pを構成する微粒子同士の衝突あるいは微粒子と搬送管6及びノズル18の内面との衝突により、微粒子の表面に静電気を発生させ、帯電させた微粒子を基材S上へ堆積させる。微粒子の帯電量が大きいほど、膜の緻密性が高まり、成膜速度が向上する。堆積した微粒子の余剰電荷は成膜室内の空間中に放出され、放出電荷の量によっては顕著な発光を伴う。この発光現象は主にプラズマに由来しており、活性種の生成に寄与していると考えている。 In the film formation method according to this embodiment, when aerosol A is generated and when aerosol A is transported by the transport pipe 6, static electricity is generated on the surfaces of the fine particles that make up the raw material P due to collisions between the fine particles or between the fine particles and the inner surface of the transport pipe 6 and the nozzle 18, and the charged fine particles are deposited on the substrate S. The greater the charge on the fine particles, the denser the film will be and the faster the film formation speed will be. The excess charge of the deposited fine particles is released into the space within the film formation chamber, and depending on the amount of released charge, it is accompanied by noticeable light emission. This light emission phenomenon is mainly due to plasma, and is believed to contribute to the generation of active species.

より詳細には、エアロゾル原料Pがエアロゾル化容器2内でガスによりエアロゾル化される際に、エアロゾル化容器2の底壁とのコンタクトで正荷電されたセラッミック原料粉は、粒子サイズが大きなものの方が荷電効率は上がる。粒子サイズが小さな粒子は何もぶつからずにガス搬送される確率が高まるので、荷電される粒子数が少なくなる。プラスに荷電された粒子がアース(接地)された基材S(ステージ7)近傍に飛来すれば、アース側から電子放出が生じ、それが粒子の近傍のガスを放電させる。これはガスのプラズマとして目視でき、このプラズマを発生させるには、大きな粒子サイズが良いことになる。 More specifically, when the aerosol raw material P is aerosolized by the gas in the aerosolization container 2, the ceramic raw material powder that is positively charged upon contact with the bottom wall of the aerosolization container 2 has a higher charging efficiency when the particle size is large. Smaller particles have a higher probability of being transported by the gas without colliding with anything, so the number of charged particles is reduced. When a positively charged particle flies near the earthed substrate S (stage 7), electrons are emitted from the earth side, which causes the gas near the particle to discharge. This can be seen with the naked eye as gas plasma, and large particle sizes are better for generating this plasma.

この際、放電の中を飛行する原料粉の表面をスパッタし、原子、分子を叩き出し、また更に合体成長した微細ナノ粒子(これらを活性種と呼ぶ)が成膜に寄与している。その自己発生的なプラズマ領域は空間的に限定的であり、その中でスパッタされる確率は飛行過程での被スパッタされる粒子の比表面積が多ければ多いほど高まる。つまり、活性種を作るには、小さな粒子(比表面積が多い)がプラズマ中を飛行することが必要条件となり、この活性種の量が多ければ、成膜速度が高くなることになる。 During this process, the surface of the raw material powder flying through the discharge is sputtered, knocking out atoms and molecules, and further merging and growing into fine nanoparticles (these are called active species) that contribute to film formation. This self-generated plasma region is spatially limited, and the probability of being sputtered within it increases the greater the specific surface area of the particles being sputtered during the flight process. In other words, in order to create active species, it is necessary for small particles (with a large specific surface area) to fly through the plasma, and the greater the amount of these active species, the higher the film formation speed.

本実施形態では、エアロゾル原料Pとして、1μm以上の平均粒子径を有する第1のセラミックス粒子と、第1のセラミックス粒子を粉砕処理した第2のセラミックス粒子とを混合した原料粒子との混合粉末を用いているため、室温でセラミックス粉を吹き付けて膜を作る技術の中で、原料粉末を効率よく静電荷電させ、かつスパッタさせることができる。 In this embodiment, the aerosol raw material P is a mixed powder of raw material particles, which is a mixture of first ceramic particles having an average particle size of 1 μm or more and second ceramic particles obtained by pulverizing the first ceramic particles. This makes it possible to efficiently electrostatically charge and sputter the raw material powder in a technique for producing a film by spraying ceramic powder at room temperature.

すなわち、ガス搬送過程で原料粉が擦り合わされ静電気を帯び、プラスに荷電された粒子がアースされた基材Sの近傍に飛来すれば、アース側から電子放出が生じ、それが粒子の近傍のガスを放電・プラズマ化させる。粒子がそのプラズマ中を飛行する過程で、粒子表面がスパッタされ、スパッタされた原子・分子が生成され、合体成長により微細ナノ結晶粒子(活性主)が形成される。その活性種がエアロゾル化ガスデポジションの成膜に寄与していると考えられる。つまり、緻密かつ密着力の高いセラミックス薄膜を安定に形成するには、エアロゾル原料Pとして、効率よく静電荷電させ、プラズマを生じさせる粒子形態(大きさ)と、プラズマ中で効率よくスパッタされる粒子形態(大きさ)が異なるゆえに、最適な混合粉等が必要であると考えられる。 In other words, when the raw material powder is rubbed together during the gas transport process and becomes electrostatically charged, if the positively charged particles fly near the grounded substrate S, electrons are emitted from the ground side, which causes the gas near the particles to discharge and become plasma. As the particles fly through the plasma, the particle surface is sputtered, sputtered atoms and molecules are generated, and fine nanocrystalline particles (active species) are formed by coalescence and growth. It is believed that these active species contribute to the formation of the film by aerosol gas deposition. In other words, in order to stably form a dense and highly adhesive ceramic thin film, it is believed that an optimal mixed powder, etc. is required as the aerosol raw material P, because the particle shape (size) that efficiently electrostatically charges and generates plasma is different from the particle shape (size) that is efficiently sputtered in the plasma.

[実験例1]
以下、以上のように構成されるAGD装置1を用いた成膜方法の実験例について説明する。ここでは、原料粉としてアルミナ粉を用いた実験例について説明する。
[Experimental Example 1]
Hereinafter, an experimental example of a film forming method using the AGD apparatus 1 configured as above will be described. Here, an experimental example using alumina powder as raw material powder will be described.

(実験例1-1)
平均粒子径0.52μmのアルミナ粉(昭和電工製AL-160SG-3)30gをアルミナルツボに入れ、大気中300℃の温度で、1時間加熱処理を施した。その後、素早くガラス製エアロゾル化容器2に、そのアルミナ粉30gを移し替え、10Pa以下まで真空排気した。粉の脱気を促進する目的で、エアロゾル化容器2は、マントルヒーターにより150℃加熱した。
エアロゾル化容器2の排気バルブ(第1バルブ10)を閉じ、巻き上げの窒素ガスを、流量計で調節し、8L/min供給し、また搬送ガスを5L/min供給することで、エアロゾル化容器2内(圧力;約30kPa)のアルミナ粉をエアロゾル化し、搬送管・ノズル(開口30mm×0.3mm)を通して、成膜チャンバ3内(圧力;約200Pa)のステージ7に取り付けられた基材Sとしてのアルミニウム基材上へ噴射・堆積し、アルミナ膜を成膜した。基材の駆動速度を5mm/sとし、X軸方向に50mm、Y軸方向に30mmの長さを40積層成膜した。成膜時間は約12分とし、膜厚7μm、面積50mm×30mmのアルミナ膜を形成した。
膜質は緻密で、アルミニウム基材との密着力の強い膜(HBの鉛筆で擦っても剥がれない)であった。ただし、この膜は白っぽい灰色の膜であった。また、このアルミナ膜は100V以下の印加電圧においても導通が認められ、電気絶縁性が認められないものであった。抵抗は1kΩ以下であった。
(Experimental Example 1-1)
30 g of alumina powder (AL-160SG-3 manufactured by Showa Denko) having an average particle size of 0.52 μm was placed in an alumina crucible and subjected to a heat treatment in the atmosphere at a temperature of 300° C. for 1 hour. After that, 30 g of the alumina powder was quickly transferred to a glass aerosol-generating container 2, and the container was evacuated to 10 Pa or less. In order to promote degassing of the powder, the aerosol-generating container 2 was heated to 150° C. by a mantle heater.
The exhaust valve (first valve 10) of the aerosolization container 2 was closed, and the nitrogen gas was adjusted with a flow meter to supply 8 L/min, and the carrier gas was supplied at 5 L/min, so that the alumina powder in the aerosolization container 2 (pressure: about 30 kPa) was aerosolized, and the alumina powder was sprayed and deposited on the aluminum substrate as the substrate S attached to the stage 7 in the deposition chamber 3 (pressure: about 200 Pa) through the carrier pipe/nozzle (opening 30 mm x 0.3 mm), to form an alumina film. The drive speed of the substrate was set to 5 mm/s, and 40 layers were formed with a length of 50 mm in the X-axis direction and 30 mm in the Y-axis direction. The deposition time was about 12 minutes, and an alumina film with a thickness of 7 μm and an area of 50 mm x 30 mm was formed.
The film was dense and had strong adhesion to the aluminum substrate (it did not peel off even when rubbed with a HB pencil). However, this film was a whitish gray film. In addition, this alumina film was conductive even at an applied voltage of 100 V or less, and was not electrically insulating. The resistance was 1 kΩ or less.

(実験例1-2)
平均粒子径0.44μmのアルミナ粉(住友化学製AES-12)30gをアルミナルツボに入れ、大気中300℃の温度で、1時間加熱処理を施した。その後、素早くガラス製エアロゾル化容器2に、そのアルミナ粉30gを移し替え、10Pa以下まで真空排気した。粉の脱気を促進する目的で、エアロゾル化容器2は、マントルヒーターにより150℃加熱した。
エアロゾル化容器2の排気バルブ(第1バルブ10)を閉じ、巻き上げの窒素ガスを、流量計で調節し、8L/min供給し、また搬送ガスを5L/min供給することで、エアロゾル化容器2内(圧力;約30kPa)のアルミナ粉をエアロゾル化し、搬送管・ノズル(開口30mm×0.3mm)を通して、成膜チャンバ3内(圧力;約200Pa)のステージ7に取り付けられた基材Sとしてのアルミニウム基材上へ噴射・堆積し、アルミナ膜を成膜した。基材の駆動速度を5mm/sとし、X軸方向に50mm、Y軸方向に30mmの長さを40積層成膜した。成膜時間は約12分とし、面積50mm×30mmのアルミナ膜を形成した。
膜は圧粉体であり、緻密ではなく、擦れば剥がれるものであった。原料粉末の粒子径分布から、0.1μm~0.2μmの粒子サイズが多く存在することが圧粉体となる原因と考える。
(Experimental Example 1-2)
30 g of alumina powder (AES-12, manufactured by Sumitomo Chemical) with an average particle size of 0.44 μm was placed in an alumina crucible and subjected to heat treatment in air at a temperature of 300° C. for 1 hour. After that, 30 g of the alumina powder was quickly transferred to a glass aerosol-generating container 2, and the container was evacuated to 10 Pa or less. In order to promote degassing of the powder, the aerosol-generating container 2 was heated to 150° C. by a mantle heater.
The exhaust valve (first valve 10) of the aerosolization container 2 was closed, and the nitrogen gas was adjusted with a flow meter to supply 8 L/min, and the carrier gas was supplied at 5 L/min, so that the alumina powder in the aerosolization container 2 (pressure: about 30 kPa) was aerosolized, and the alumina powder was sprayed and deposited on the aluminum substrate as the substrate S attached to the stage 7 in the deposition chamber 3 (pressure: about 200 Pa) through the carrier pipe/nozzle (opening 30 mm x 0.3 mm), to form an alumina film. The drive speed of the substrate was set to 5 mm/s, and 40 layers were formed with a length of 50 mm in the X-axis direction and 30 mm in the Y-axis direction. The deposition time was about 12 minutes, and an alumina film with an area of 50 mm x 30 mm was formed.
The film was a green compact, not dense, and could be peeled off if rubbed. The reason for this is believed to be that the raw powder had a large number of particles with sizes between 0.1 μm and 0.2 μm, as determined from the particle size distribution of the raw powder.

(実験例1-3)
平均粒子径0.52μmのアルミナ粉(昭和電工製AL-160SG-3)150gを遊星ボールミルにて3時間粉砕処理を施し、粉砕処理後の粉30gをアルミナルツボに入れ、大気中300℃の温度で、1時間加熱処理を施した。その後、素早くガラス製エアロゾル化容器2に、そのアルミナ粉30gを移し替え、10Pa以下まで真空排気した。粉の脱気を促進する目的で、エアロゾル化容器2は、マントルヒーターにより150℃加熱した。
エアロゾル化容器2の排気バルブ(第1バルブ10)を閉じ、巻き上げの窒素ガスを、流量計で調節し、8L/min供給し、また搬送ガスを5L/min供給することで、エアロゾル化容器2内(圧力;約30kPa)のアルミナ粉をエアロゾル化し、搬送管・ノズル(開口30mmx0.3mm)を通して、成膜チャンバ3内(圧力;約200Pa)のステージ7に取り付けられた基材Sとしてのアルミニウム基材上へ噴射・堆積し、アルミナ膜を成膜した。基材の駆動速度を5mm/sとし、X軸方向に50mm、Y軸方向に30mmの長さを40積層成膜した。成膜時間は約12分とし、膜厚7μm、面積50mm×30mmのアルミナ膜を形成した。
膜質は緻密で、アルミニウム基材との密着力の強い膜(HBの鉛筆で擦っても剥がれない)であった。ミル処理を施さないアルミナ粉を用いて形成した膜(実験例1-1)と比較して、白っぽさが減り、透明感のある灰黒色の膜であった。このアルミナ膜は100V以下の印加電圧においても多くの箇所で導通が認められ、電気絶縁性が認められないものであった。抵抗は1kΩ以下であった。
(Experimental Example 1-3)
150 g of alumina powder (AL-160SG-3 manufactured by Showa Denko) having an average particle size of 0.52 μm was ground for 3 hours in a planetary ball mill, and 30 g of the ground powder was placed in an alumina crucible and heated for 1 hour at a temperature of 300° C. in the atmosphere. After that, 30 g of the alumina powder was quickly transferred to a glass aerosol-generating container 2, and the container was evacuated to 10 Pa or less. In order to promote degassing of the powder, the aerosol-generating container 2 was heated to 150° C. by a mantle heater.
The exhaust valve (first valve 10) of the aerosolization container 2 was closed, and the nitrogen gas was adjusted with a flow meter to supply 8 L/min, and the carrier gas was supplied at 5 L/min, so that the alumina powder in the aerosolization container 2 (pressure: about 30 kPa) was aerosolized, and the alumina powder was sprayed and deposited on the aluminum substrate as the substrate S attached to the stage 7 in the deposition chamber 3 (pressure: about 200 Pa) through the carrier pipe/nozzle (opening 30 mm x 0.3 mm), to form an alumina film. The drive speed of the substrate was set to 5 mm/s, and 40 layers were deposited with a length of 50 mm in the X-axis direction and 30 mm in the Y-axis direction. The deposition time was about 12 minutes, and an alumina film with a thickness of 7 μm and an area of 50 mm x 30 mm was formed.
The film was dense and had strong adhesion to the aluminum substrate (it did not peel off even when rubbed with a HB pencil). Compared to the film formed using alumina powder that had not been milled (Experimental Example 1-1), the film was less whitish and had a transparent gray-black color. This alumina film was found to be conductive in many places even when a voltage of 100 V or less was applied, and it did not have any electrical insulation properties. The resistance was 1 kΩ or less.

(実験例1-4)
平均粒子径0.44μmのアルミナ粉(住友化学製AES-12)150gを遊星ボールミルにて3時間粉砕処理を施し、粉砕処理後の粉30gをアルミナルツボに入れ、大気中300℃の温度で、1時間加熱処理を施した。その後、素早くガラス製エアロゾル化容器2に、そのアルミナ粉30gを移し替え、10Pa以下まで真空排気した。粉の脱気を促進する目的で、エアロゾル化容器2は、マントルヒーターにより150℃加熱した。
エアロゾル化容器2の排気バルブ(第1バルブ10)を閉じ、巻き上げの窒素ガスを、流量計で調節し、8L/min供給し、また搬送ガスを5L/min供給することで、エアロゾル化容器2内(圧力;約30kPa)のアルミナ粉をエアロゾル化し、搬送管・ノズル(開口30mm×0.3mm)を通して、成膜チャンバ3内(圧力;約200Pa)のステージ7に取り付けられた基材Sとしてのアルミニウム基材上へ噴射・堆積し、アルミナ膜を成膜した。基材の駆動速度を5mm/sとし、X軸方向に50mm、Y軸方向に30mmの長さを40積層成膜した。成膜時間は約12分とし、面積50mm×30mmのアルミナ膜を形成したが、膜は緻密ではなく、擦れば剥がれるものであった。
(Experimental Example 1-4)
150 g of alumina powder (AES-12, manufactured by Sumitomo Chemical) having an average particle size of 0.44 μm was ground for 3 hours in a planetary ball mill, and 30 g of the ground powder was placed in an alumina crucible and heated for 1 hour at a temperature of 300° C. in the atmosphere. After that, 30 g of the alumina powder was quickly transferred to a glass aerosol-generating container 2, and the container was evacuated to 10 Pa or less. In order to promote degassing of the powder, the aerosol-generating container 2 was heated to 150° C. by a mantle heater.
The exhaust valve (first valve 10) of the aerosolization container 2 was closed, and the nitrogen gas was adjusted with a flow meter to supply 8 L/min, and the carrier gas was supplied at 5 L/min, so that the alumina powder in the aerosolization container 2 (pressure: about 30 kPa) was aerosolized, and the alumina powder was sprayed and deposited on the aluminum substrate as the substrate S attached to the stage 7 in the deposition chamber 3 (pressure: about 200 Pa) through the carrier pipe/nozzle (opening 30 mm x 0.3 mm), to form an alumina film. The drive speed of the substrate was set to 5 mm/s, and 40 layers were formed with a length of 50 mm in the X-axis direction and 30 mm in the Y-axis direction. The deposition time was about 12 minutes, and an alumina film with an area of 50 mm x 30 mm was formed, but the film was not dense and peeled off when rubbed.

(実験例1-5)
平均粒子径3.7μmのアルミナ粉(住友化学製ALM-43)30gをアルミナルツボに入れ、大気中300℃の温度で、1時間加熱処理を施した。その後、素早くガラス製エアロゾル化容器2に、そのアルミナ粉30gを移し替え、10Pa以下まで真空排気した。粉の脱気を促進する目的で、エアロゾル化容器2は、マントルヒーターにより150℃加熱した。
エアロゾル化容器2の排気バルブ(第1バルブ10)を閉じ、巻き上げの窒素ガスを、流量計で調節し、8L/min供給し、また搬送ガスを5L/min供給することで、エアロゾル化容器2内(圧力;約30kPa)のアルミナ粉をエアロゾル化し、搬送管・ノズル(開口30mmx0.3mm)を通して、成膜チャンバ3内(圧力;約200Pa)のステージ7に取り付けられた基材Sとしてのアルミニウム基材上へ噴射・堆積し、アルミナ膜を成膜した。基材の駆動速度を5mm/sとし、X軸方向に50mm、Y軸方向に30mmの長さを40積層成膜した。成膜時間は約12分とした。
膜厚は1μm以下であり、面積50mm×30mmの放電痕はあるが、膜の厚みはなく、さらに積層回数を100回としても膜厚が1μmを超えることはなかった。圧粉体の痕跡もなく、成膜中に赤紫色の放電は観察されたが、膜形成はなかった。原料粉の粒子径分布から0.4μm以下の粒子サイズが存在しないため、膜厚が増えなかった原因と考えられる。
(Experimental Example 1-5)
30 g of alumina powder (ALM-43 manufactured by Sumitomo Chemical) having an average particle size of 3.7 μm was placed in an alumina crucible and subjected to a heat treatment in the atmosphere at a temperature of 300° C. for 1 hour. After that, 30 g of the alumina powder was quickly transferred to a glass aerosol-generating container 2, and the container was evacuated to 10 Pa or less. In order to promote degassing of the powder, the aerosol-generating container 2 was heated to 150° C. by a mantle heater.
The exhaust valve (first valve 10) of the aerosolization container 2 was closed, and the nitrogen gas was adjusted with a flow meter to supply 8 L/min, and the carrier gas was supplied at 5 L/min, so that the alumina powder in the aerosolization container 2 (pressure: about 30 kPa) was aerosolized, and the alumina powder was sprayed and deposited on the aluminum substrate as the substrate S attached to the stage 7 in the deposition chamber 3 (pressure: about 200 Pa) through the carrier pipe/nozzle (opening 30 mm x 0.3 mm), to form an alumina film. The substrate was driven at a speed of 5 mm/s, and 40 layers were deposited with a length of 50 mm in the X-axis direction and 30 mm in the Y-axis direction. The deposition time was about 12 minutes.
The film thickness was 1 μm or less, and although there was a discharge mark with an area of 50 mm × 30 mm, the film was not thick, and even if the number of laminations was 100, the film thickness did not exceed 1 μm. There was no trace of the compact, and although reddish purple discharge was observed during film formation, no film was formed. It is believed that the reason the film thickness did not increase is that there were no particles with a size of 0.4 μm or less based on the particle size distribution of the raw material powder.

(実験例1-6)
平均粒子径0.52μmのアルミナ粉(昭和電工製AL-160SG-3)150gを遊星ボールミルにて3時間粉砕処理を施し、粒子サイズが0.2μ以上0.4μm以下のアルミナ粉(第2のセラミックス粒子)を作製した。粉砕処理後の粉60gと、平均粒子径3.7μmのアルミナ粉(第1のセラミックス粒子)(住友化学製ALK-43)20gとを混合してアルミナルツボに入れ、大気中300℃の温度で、1時間加熱処理を施した。その後、素早くガラス製エアロゾル化容器2に、そのアルミナ粉30gを移し替え、10Pa以下まで真空排気した。粉の脱気を促進する目的で、エアロゾル化容器2は、マントルヒーターにより150℃加熱した。
エアロゾル化容器2の排気バルブ(第1バルブ10)を閉じ、巻き上げの窒素ガスを、流量計で調節し、8L/min供給し、また搬送ガスを5L/min供給することで、エアロゾル化容器2内(圧力;約30kPa)のアルミナ粉をエアロゾル化し、搬送管・ノズル(開口30mm×0.3mm)を通して、成膜チャンバ3内(圧力;約200Pa)のステージ7に取り付けられた基材Sとしてのアルミニウム基材上へ噴射・堆積し、アルミナ膜を成膜した。基材の駆動速度を5mm/sとし、X軸方向に50mm、Y軸方向に30mmの長さを200積層成膜した。成膜時間は約108分とし、膜厚4μm、面積50mm×30mmのアルミナ膜を形成した。
膜質は緻密で、アルミニウム基材との密着力の強い膜(HBの鉛筆で擦っても剥がれない)であった。膜の色としては、黒色の光沢のある膜であった。このアルミナ膜の抵抗は成膜全面において40MΩ以上で、高度の電気絶縁性が認められた。
本実験例では、小さな粉に対して、大きなサイズ3.7μmの混合割合が25%の場合のデータであったが、この混合割合を50%にした場合、黒色のアルミナ膜を形成できることが確認されたが、表面の光沢性にムラがある膜となった。
(Experimental Example 1-6)
150 g of alumina powder (AL-160SG-3 manufactured by Showa Denko) having an average particle size of 0.52 μm was ground for 3 hours in a planetary ball mill to produce alumina powder (second ceramic particles) having a particle size of 0.2 μm or more and 0.4 μm or less. 60 g of the powder after the grinding process was mixed with 20 g of alumina powder (first ceramic particles) (ALK-43 manufactured by Sumitomo Chemical) having an average particle size of 3.7 μm, placed in an alumina crucible, and subjected to a heat treatment at a temperature of 300 ° C. in air for 1 hour. Then, 30 g of the alumina powder was quickly transferred to a glass aerosolization container 2, and evacuated to 10 Pa or less. In order to promote degassing of the powder, the aerosolization container 2 was heated to 150 ° C. by a mantle heater.
The exhaust valve (first valve 10) of the aerosolization container 2 was closed, and the nitrogen gas was adjusted with a flow meter to supply 8 L/min, and the carrier gas was supplied at 5 L/min, so that the alumina powder in the aerosolization container 2 (pressure: about 30 kPa) was aerosolized, and the alumina powder was sprayed and deposited on the aluminum substrate as the substrate S attached to the stage 7 in the deposition chamber 3 (pressure: about 200 Pa) through the carrier pipe/nozzle (opening 30 mm x 0.3 mm), to form an alumina film. The drive speed of the substrate was set to 5 mm/s, and 200 layers were deposited with a length of 50 mm in the X-axis direction and 30 mm in the Y-axis direction. The deposition time was about 108 minutes, and an alumina film with a thickness of 4 μm and an area of 50 mm x 30 mm was formed.
The film was dense and had strong adhesion to the aluminum substrate (it did not peel off even when rubbed with a HB pencil). The film was a glossy black film. The resistance of this alumina film was 40 MΩ or more over the entire surface, and a high level of electrical insulation was observed.
In this experimental example, the data was for a case where the mixing ratio of large size 3.7 μm to small powder was 25%. When this mixing ratio was increased to 50%, it was confirmed that a black alumina film could be formed, but the film had uneven surface gloss.

以上のとおり、単一粒子サイズの原料粉を用いた成膜例(実験例1-1~1-5)では緻密で密着力が高く、かつ電気絶縁性に優れたアルミナ膜を形成することは困難であったが、粒子サイズの異なる2種類の原料粉を用いた成膜例(実験例1-6)によれば、緻密で密着力が高く、かつ電気絶縁性に優れたアルミナ膜を安定に形成することができた。 As described above, in the film formation examples using raw material powder of a single particle size (Experimental Examples 1-1 to 1-5), it was difficult to form an alumina film that was dense, had high adhesion, and had excellent electrical insulation. However, in the film formation example using raw material powder of two different particle sizes (Experimental Example 1-6), it was possible to stably form an alumina film that was dense, had high adhesion, and had excellent electrical insulation.

[実験例2]
続いて、原料粉としてPZT(Pb(Zr0.52Ti0.48)O3)粉を用いた実験例について説明する。
[Experimental Example 2]
Next, an experimental example in which PZT (Pb(Zr 0.52 Ti 0.48 )O 3 ) powder was used as the raw material powder will be described.

(実験例2-1)
平均粒子径2.9μmのPZT粉(高純度化学研究所製)50gをアルミナルツボに入れ、大気中300℃の温度で、1時間加熱処理を施した。その後、素早くガラス製エアロゾル化容器2に、そのPZT粉50gを移し替え、10Pa以下まで真空排気した。粉の脱気を促進する目的で、エアロゾル化容器2は、マントルヒーターにより150℃加熱した。
エアロゾル化容器2の排気バルブ(第1バルブ10)を閉じ、巻き上げの窒素ガスを、流量計で調節し、8L/min供給し、また搬送ガスを5L/min供給することで、エアロゾル化容器2内(圧力;約30kPa)のPZT粉をエアロゾル化し、搬送管・ノズル(開口30mmx0.3mm)を通して、成膜チャンバ3内(圧力;約200Pa)のステージ7に取り付けられた基材Sとしての石英基材上へ噴射・堆積し、PZT膜を成膜した。基材の駆動速度を5mm/sとし、X軸方向に50mm、Y軸方向に30mmの長さを60積層成膜した。成膜時間は約10分としたが、膜厚は1μm以下であり、面積50mm×30mmの薄い堆積痕はあるが、膜の厚みはなく、さらに積層回数を100回としても膜厚が1μmを超えることはなかった。
(Experimental Example 2-1)
50 g of PZT powder (manufactured by Kojundo Chemical Laboratory) with an average particle size of 2.9 μm was placed in an alumina crucible and subjected to heat treatment in air at a temperature of 300° C. for 1 hour. After that, 50 g of the PZT powder was quickly transferred to a glass aerosol-generating container 2, and the container was evacuated to 10 Pa or less. In order to promote degassing of the powder, the aerosol-generating container 2 was heated to 150° C. by a mantle heater.
The exhaust valve (first valve 10) of the aerosolization container 2 was closed, and the nitrogen gas was adjusted with a flow meter to be supplied at 8 L/min, and the carrier gas was supplied at 5 L/min, so that the PZT powder in the aerosolization container 2 (pressure: about 30 kPa) was aerosolized, and the aerosol was sprayed and deposited on the quartz substrate as the substrate S attached to the stage 7 in the deposition chamber 3 (pressure: about 200 Pa) through the carrier pipe/nozzle (opening 30 mm x 0.3 mm), to form a PZT film. The drive speed of the substrate was set to 5 mm/s, and 60 layers were formed with a length of 50 mm in the X-axis direction and 30 mm in the Y-axis direction. The deposition time was about 10 minutes, but the film thickness was 1 μm or less, and although there was a thin deposition mark with an area of 50 mm x 30 mm, the film thickness was not thick, and even if the number of layers was 100, the film thickness did not exceed 1 μm.

(実験例2-2)
平均粒子径2.9μmのPZT粉(高純度化学研究所製)150gを遊星ボールミルにて3時間粉砕処理を施し、粒子サイズが0.2μ以上0.4μm以下のPZT粉(第2のセラミックス粒子)を作製した。粉砕処理後の粉15gと、上記平均粒子径2.9μmのPZT粉(第1のセラミックス粒子)45gとを混合してアルミナルツボに入れ、大気中300℃の温度で、1時間加熱処理を施した。その後、素早くガラス製エアロゾル化容器2に、そのPZT粉60gを移し替え、10Pa以下まで真空排気した。粉の脱気を促進する目的で、エアロゾル化容器2は、マントルヒーターにより150℃加熱した。
エアロゾル化容器2の排気バルブ(第1バルブ10)を閉じ、巻き上げの窒素ガスを、流量計で調節し、8L/min供給し、また搬送ガスを5L/min供給することで、エアロゾル化容器2内(圧力;約30kPa)のアルミナ粉をエアロゾル化し、搬送管・ノズル(開口30mm×0.3mm)を通して、成膜チャンバ3内(圧力;約200Pa)のステージ7に取り付けられた基材SとしてのITO付石英基材上へ噴射・堆積し、PZT膜を成膜した。基材の駆動速度を5mm/sとし、X軸方向に50mm、Y軸方向に30mmの長さを50積層成膜した。成膜時間は約27分とし、膜厚2μm、面積50mm×30mmのPZT膜を形成した。
膜質は緻密で、石英基材との密着力の強い膜(HBの鉛筆で擦っても剥がれない)であった。膜の色は、透明感のある黄色い黒みがかった色の光沢のある膜であった。成膜重量は約6mgであった。
(Experimental Example 2-2)
150 g of PZT powder (manufactured by Kojundo Kagaku Kenkyusho) with an average particle size of 2.9 μm was ground for 3 hours in a planetary ball mill to produce PZT powder (second ceramic particles) with a particle size of 0.2 μm or more and 0.4 μm or less. 15 g of the ground powder and 45 g of the PZT powder (first ceramic particles) with an average particle size of 2.9 μm were mixed and placed in an alumina crucible, and heat-treated at a temperature of 300° C. in air for 1 hour. Then, 60 g of the PZT powder was quickly transferred to a glass aerosolization container 2 and evacuated to 10 Pa or less. In order to promote degassing of the powder, the aerosolization container 2 was heated to 150° C. by a mantle heater.
The exhaust valve (first valve 10) of the aerosolization container 2 was closed, and the nitrogen gas was adjusted with a flow meter to supply 8 L/min, and the carrier gas was supplied at 5 L/min, so that the alumina powder in the aerosolization container 2 (pressure: about 30 kPa) was aerosolized, and the alumina powder was sprayed and deposited on the ITO-coated quartz substrate as the substrate S attached to the stage 7 in the deposition chamber 3 (pressure: about 200 Pa) through the carrier pipe/nozzle (opening 30 mm x 0.3 mm), forming a PZT film. The substrate was driven at a speed of 5 mm/s, and 50 layers were deposited with a length of 50 mm in the X-axis direction and 30 mm in the Y-axis direction. The deposition time was about 27 minutes, and a PZT film with a thickness of 2 μm and an area of 50 mm x 30 mm was formed.
The film was dense and had strong adhesion to the quartz substrate (it did not peel off even when rubbed with a HB pencil). The film was a transparent, yellowish-black glossy film. The film weight was about 6 mg.

図3は、粉砕処理前のPZT粉の粒度分布を示しており、図4は、粉砕処理後のPZT粉の粒度分布を示している。同図に示すように、粉砕処理後のPZT粉は微細化され、粉砕処理後のPZT粉には、0.2μm以上0.4μm以下の粒子サイズの原料粉(第2のセラミックス粒子)が多く存在することが確認された。 Figure 3 shows the particle size distribution of the PZT powder before the crushing process, and Figure 4 shows the particle size distribution of the PZT powder after the crushing process. As shown in the figure, the PZT powder after the crushing process is finer, and it was confirmed that the PZT powder after the crushing process contains a large amount of raw material powder (second ceramic particles) with a particle size of 0.2 μm or more and 0.4 μm or less.

(実験例2-3)
平均粒子径2.9μmのPZT粉(高純度化学研究所製)150gを遊星ボールミルにて3時間粉砕処理を施し、粒子サイズが0.2μ以上0.4μm以下のPZT粉(第2のセラミックス粒子)を作製した。粉砕処理後の粉30gと、上記平均粒子径2.9μmのPZT粉(第1のセラミックス粒子)30gとを混合してアルミナルツボに入れ、大気中300℃の温度で、1時間加熱処理を施した。その後、素早くガラス製エアロゾル化容器2に、そのPZT粉60gを移し替え、10Pa以下まで真空排気した。粉の脱気を促進する目的で、エアロゾル化容器2は、マントルヒーターにより150℃加熱した。
エアロゾル化容器2の排気バルブ(第1バルブ10)を閉じ、巻き上げの窒素ガスを、流量計で調節し、8L/min供給し、また搬送ガスを5L/min供給することで、エアロゾル化容器2内(圧力;約30kPa)のアルミナ粉をエアロゾル化し、搬送管・ノズル(開口30mm×0.3mm)を通して、成膜チャンバ3内(圧力;約200Pa)のステージ7に取り付けられた基材SとしてのITO付石英基材上へ噴射・堆積し、PZT膜を成膜した。基材の駆動速度を5mm/sとし、X軸方向に50mm、Y軸方向に30mmの長さを50積層成膜した。成膜時間は約27分とし、膜厚2μm、面積50mm×30mmのPZT膜を形成した。
膜質は緻密で、石英基材との密着力の強い膜(HBの鉛筆で擦っても剥がれない)であった。ただ、所々に突起状の膜が観察された。膜の色は、黄色い黒みがかった色であった。成膜重量は約29mgであった。
(Experimental Example 2-3)
150 g of PZT powder (manufactured by Kojundo Kagaku Kenkyusho) with an average particle size of 2.9 μm was ground for 3 hours in a planetary ball mill to produce PZT powder (second ceramic particles) with a particle size of 0.2 μm or more and 0.4 μm or less. 30 g of the ground powder and 30 g of the PZT powder (first ceramic particles) with an average particle size of 2.9 μm were mixed and placed in an alumina crucible, and heat-treated at a temperature of 300° C. in air for 1 hour. Then, 60 g of the PZT powder was quickly transferred to a glass aerosolization container 2 and evacuated to 10 Pa or less. In order to promote degassing of the powder, the aerosolization container 2 was heated to 150° C. by a mantle heater.
The exhaust valve (first valve 10) of the aerosolization container 2 was closed, and the nitrogen gas was adjusted with a flow meter to supply 8 L/min, and the carrier gas was supplied at 5 L/min, so that the alumina powder in the aerosolization container 2 (pressure: about 30 kPa) was aerosolized, and the alumina powder was sprayed and deposited on the ITO-coated quartz substrate as the substrate S attached to the stage 7 in the deposition chamber 3 (pressure: about 200 Pa) through the carrier pipe/nozzle (opening 30 mm x 0.3 mm), forming a PZT film. The substrate was driven at a speed of 5 mm/s, and 50 layers were deposited with a length of 50 mm in the X-axis direction and 30 mm in the Y-axis direction. The deposition time was about 27 minutes, and a PZT film with a thickness of 2 μm and an area of 50 mm x 30 mm was formed.
The film was dense and had strong adhesion to the quartz substrate (it did not peel off even when rubbed with a HB pencil). However, protruding film was observed in places. The film was a yellowish blackish color. The weight of the film was about 29 mg.

[実験例3]
続いて、原料粉としてイットリア安定化ジルコニア粉を用いた実験例について説明する。
[Experimental Example 3]
Next, an experimental example in which yttria-stabilized zirconia powder was used as the raw material powder will be described.

(実験例3-1)
平均粒子径2.5μmの8mol%イットリア安定化ジルコニア粉(第一稀元素化学工業製湿式製法の粉)50gをアルミナルツボに入れ、大気中300℃の温度で、1時間加熱処理を施した。その後、素早くガラス製エアロゾル化容器2に、そのイットリア安定化ジルコニア粉50gを移し替え、10Pa以下まで真空排気した。粉の脱気を促進する目的で、エアロゾル化容器2は、マントルヒーターにより150℃加熱した。
エアロゾル化容器2の排気バルブ(第1バルブ10)を閉じ、巻き上げの窒素ガスを、流量計で調節し、6L/min供給し、また搬送ガスを7L/min供給することで、エアロゾル化容器2内(圧力;約32kPa)のイットリア安定化ジルコニア粉をエアロゾル化し、搬送管・ノズル(開口30mmx0.3mm)を通して、成膜チャンバ3内(圧力;約200Pa)のステージ7に取り付けられた基材Sとしてのφ25mmのSUS基材上へ噴射・堆積し、イットリア安定化ジルコニア膜を成膜した。基材の駆動速度を5mm/sとし、X軸方向のみ30mmの長さを44積層成膜した。成膜時間は約4.5分とし、中心膜厚14μm、面積φ25mmのイットリア安定化ジルコニア膜を成膜した。
膜質は緻密で、SUS基材との密着力の強い膜(HBの鉛筆で擦っても剥がれない)であった。膜の色は、灰色であった。成膜重量は約25mgであった。
(Experimental Example 3-1)
50 g of 8 mol% yttria-stabilized zirconia powder (powder produced by wet process by Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd.) having an average particle size of 2.5 μm was placed in an alumina crucible and subjected to heat treatment in air at a temperature of 300° C. for 1 hour. After that, 50 g of the yttria-stabilized zirconia powder was quickly transferred to a glass aerosol-generating container 2, and the container was evacuated to 10 Pa or less. In order to promote degassing of the powder, the aerosol-generating container 2 was heated to 150° C. by a mantle heater.
The exhaust valve (first valve 10) of the aerosolization container 2 was closed, and the nitrogen gas was adjusted with a flow meter to be supplied at 6 L/min, and the carrier gas was supplied at 7 L/min, so that the yttria-stabilized zirconia powder in the aerosolization container 2 (pressure: about 32 kPa) was aerosolized, and the aerosol was sprayed and deposited on a SUS substrate having a diameter of 25 mm as the substrate S attached to the stage 7 in the deposition chamber 3 (pressure: about 200 Pa) through a carrier pipe/nozzle (opening 30 mm x 0.3 mm), to form an yttria-stabilized zirconia film. The substrate was driven at a speed of 5 mm/s, and 44 layers were deposited over a length of 30 mm only in the X-axis direction. The deposition time was about 4.5 minutes, and an yttria-stabilized zirconia film having a central thickness of 14 μm and an area of φ25 mm was formed.
The film was dense and had strong adhesion to the SUS substrate (it did not peel off even when rubbed with a HB pencil). The film was gray in color. The weight of the film was about 25 mg.

(実験例3-2)
平均粒子径6.3μmの8mol%イットリア安定化ジルコニア粉(第一稀元素化学工業製湿式製法の粉)50gをアルミナルツボに入れ、大気中300℃の温度で、1時間加熱処理を施した。その後、素早くガラス製エアロゾル化容器2に、そのイットリア安定化ジルコニア粉50gを移し替え、10Pa以下まで真空排気した。粉の脱気を促進する目的で、エアロゾル化容器2は、マントルヒーターにより150℃加熱した。
エアロゾル化容器2の排気バルブ(第1バルブ10)を閉じ、巻き上げの窒素ガスを、流量計で調節し、8L/min供給し、また搬送ガスを5L/min供給することで、エアロゾル化容器2内(圧力;約29kPa)のイットリア安定化ジルコニア粉をエアロゾル化し、搬送管・ノズル(開口30mmx0.3mm)を通して、成膜チャンバ3内(圧力;約200Pa)のステージ7に取り付けられた基材Sとしてのφ25mmのSUS基材上へ噴射・堆積し、イットリア安定化ジルコニア膜を成膜した。基材の駆動速度を5mm/sとし、X軸方向のみ30mmの長さを240積層成膜した。成膜時間は約24分とし、中心膜厚2.6μm、面積φ25mmのイットリア安定化ジルコニア膜を成膜した。
膜質は緻密で、SUS基材との密着力の強い膜(HBの鉛筆で擦っても剥がれない)であった。膜の色は、光沢のある黒色であった。成膜重量は約9.8mgであった。
緻密度は高いが、成膜速度が遅い傾向にある。原料粉の粒子径分布から1μm以下の粉が少なく、プラズマは立つが、スパッタされる粉が少ない傾向にあると考えられる。ここで、乾式粉は大きな塊から粉砕して製造することから、成膜過程で基板上に噴射した粉が粉砕し、その粉砕した1μm以下の小さな粉がスパッタされるのではないかと推察している。つまり、成膜は基板上に吹き付けられることにより、粉砕された粉を生成する必要があると思われる。悪くするとブラスト効果により、基材の切削が生じることも考えられるが、硬いSUS基板では、切削は起こっていない。
(Experimental Example 3-2)
50 g of 8 mol% yttria-stabilized zirconia powder (powder produced by wet process by Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd.) having an average particle size of 6.3 μm was placed in an alumina crucible and subjected to heat treatment in air at a temperature of 300° C. for 1 hour. After that, 50 g of the yttria-stabilized zirconia powder was quickly transferred to a glass aerosol-generating container 2, and the container was evacuated to 10 Pa or less. In order to promote degassing of the powder, the aerosol-generating container 2 was heated to 150° C. by a mantle heater.
The exhaust valve (first valve 10) of the aerosolization container 2 was closed, and the nitrogen gas was adjusted with a flow meter to be supplied at 8 L/min, and the carrier gas was supplied at 5 L/min, so that the yttria-stabilized zirconia powder in the aerosolization container 2 (pressure: about 29 kPa) was aerosolized, and the aerosol was sprayed and deposited on a SUS substrate having a diameter of 25 mm as the substrate S attached to the stage 7 in the deposition chamber 3 (pressure: about 200 Pa) through a carrier pipe/nozzle (opening 30 mm x 0.3 mm), to form an yttria-stabilized zirconia film. The substrate was driven at a speed of 5 mm/s, and 240 layers were deposited over a length of 30 mm only in the X-axis direction. The deposition time was about 24 minutes, and an yttria-stabilized zirconia film having a central thickness of 2.6 μm and an area of φ25 mm was formed.
The film was dense and had strong adhesion to the SUS substrate (it did not peel off even when rubbed with a HB pencil). The film was glossy black in color. The weight of the film was about 9.8 mg.
The density is high, but the film formation speed tends to be slow. From the particle size distribution of the raw material powder, it is thought that there is little powder below 1 μm, and although plasma is generated, there is a tendency for little powder to be sputtered. Here, since dry powder is produced by crushing large lumps, it is speculated that the powder sprayed onto the substrate during the film formation process is crushed, and the crushed small powder below 1 μm is sputtered. In other words, it is thought that film formation requires the generation of crushed powder by spraying it onto the substrate. In the worst case, it is thought that the blasting effect may cause cutting of the base material, but cutting does not occur on the hard SUS substrate.

(実験例3-3)
平均粒子径5.4μmの8mol%イットリア安定化ジルコニア粉(第一稀元素化学工業製湿式製法の粉)50gをアルミナルツボに入れ、大気中300℃の温度で、1時間加熱処理を施した。その後、素早くガラス製エアロゾル化容器2に、そのイットリア安定化ジルコニア粉50gを移し替え、10Pa以下まで真空排気した。粉の脱気を促進する目的で、エアロゾル化容器2は、マントルヒーターにより150℃加熱した。
エアロゾル化容器2の排気バルブ(第1バルブ10)を閉じ、巻き上げの窒素ガスを、流量計で調節し、8L/min供給し、また搬送ガスを5L/min供給することで、エアロゾル化容器2内(圧力;約32kPa)のイットリア安定化ジルコニア粉をエアロゾル化し、搬送管・ノズル(開口30mmx0.3mm)を通して、成膜チャンバ3内(圧力;約200Pa)のステージ7に取り付けられた基材Sとしてのφ25mmのSUS基材上へ噴射・堆積し、イットリア安定化ジルコニア膜を成膜した。基材の駆動速度を5mm/sとし、X軸方向のみ30mmの長さを80積層成膜した。成膜時間は約8分とし、中心膜厚11μm、面積φ25mmのイットリア安定化ジルコニア膜を成膜した。
膜質は緻密で、SUS基材との密着力の強い膜(HBの鉛筆で擦っても剥がれない)であった。膜の色は、黒色であった。成膜重量は約22mgであった。
(Experimental Example 3-3)
50 g of 8 mol% yttria-stabilized zirconia powder (powder produced by wet process by Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd.) having an average particle size of 5.4 μm was placed in an alumina crucible and subjected to heat treatment in air at a temperature of 300° C. for 1 hour. After that, 50 g of the yttria-stabilized zirconia powder was quickly transferred to a glass aerosol-generating container 2, and the container was evacuated to 10 Pa or less. In order to promote degassing of the powder, the aerosol-generating container 2 was heated to 150° C. by a mantle heater.
The exhaust valve (first valve 10) of the aerosolization container 2 was closed, and the nitrogen gas was adjusted with a flow meter to be supplied at 8 L/min, and the carrier gas was supplied at 5 L/min, so that the yttria-stabilized zirconia powder in the aerosolization container 2 (pressure: about 32 kPa) was aerosolized, and the aerosol was sprayed and deposited on a SUS substrate having a diameter of 25 mm as the substrate S attached to the stage 7 in the deposition chamber 3 (pressure: about 200 Pa) through a carrier pipe/nozzle (opening 30 mm x 0.3 mm), to form an yttria-stabilized zirconia film. The substrate was driven at a speed of 5 mm/s, and 80 layers were deposited over a length of 30 mm only in the X-axis direction. The deposition time was about 8 minutes, and an yttria-stabilized zirconia film having a central thickness of 11 μm and an area of φ25 mm was formed.
The film was dense and had strong adhesion to the SUS substrate (it did not peel off even when rubbed with a HB pencil). The film was black in color. The weight of the film was about 22 mg.

(実験例3-4)
平均粒子径1.4μmの8mol%イットリア安定化ジルコニア粉(第一稀元素化学工業製湿式製法の粉)50gをアルミナルツボに入れ、大気中300℃の温度で、1時間加熱処理を施した。その後、素早くガラス製エアロゾル化容器2に、そのイットリア安定化ジルコニア粉50gを移し替え、10Pa以下まで真空排気した。粉の脱気を促進する目的で、エアロゾル化容器2は、マントルヒーターにより150℃加熱した。
エアロゾル化容器2の排気バルブ(第1バルブ10)を閉じ、巻き上げの窒素ガスを、流量計で調節し、6L/min供給し、また搬送ガスを7L/min供給することで、エアロゾル化容器2内(圧力;約30kPa)のイットリア安定化ジルコニア粉をエアロゾル化し、搬送管・ノズル(開口30mmx0.3mm)を通して、成膜チャンバ3内(圧力;約200Pa)のステージ7に取り付けられた基材Sとしてのφ25mmのSUS基材上へ噴射・堆積し、イットリア安定化ジルコニア膜を成膜した。基材の駆動速度を5mm/sとし、X軸方向のみ30mmの長さを64積層成膜した。成膜時間は約6.5分とし、中心膜厚14μm、面積φ25mmのイットリア安定化ジルコニア膜を成膜した。
膜質は緻密で、SUS基材との密着力の強い膜(HBの鉛筆で擦っても剥がれない)であった。膜の色は、灰色であった。成膜重量は約17.5mgであった。
(Experimental Example 3-4)
50 g of 8 mol% yttria-stabilized zirconia powder (powder produced by wet process by Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd.) having an average particle size of 1.4 μm was placed in an alumina crucible and subjected to heat treatment in air at a temperature of 300° C. for 1 hour. After that, 50 g of the yttria-stabilized zirconia powder was quickly transferred to a glass aerosol-generating container 2, and the container was evacuated to 10 Pa or less. In order to promote degassing of the powder, the aerosol-generating container 2 was heated to 150° C. by a mantle heater.
The exhaust valve (first valve 10) of the aerosolization container 2 was closed, and the nitrogen gas was adjusted with a flow meter to be supplied at 6 L/min, and the carrier gas was supplied at 7 L/min, so that the yttria-stabilized zirconia powder in the aerosolization container 2 (pressure: about 30 kPa) was aerosolized, and the aerosol was sprayed and deposited on a SUS substrate having a diameter of 25 mm as the substrate S attached to the stage 7 in the deposition chamber 3 (pressure: about 200 Pa) through a carrier pipe/nozzle (opening 30 mm x 0.3 mm), to form an yttria-stabilized zirconia film. The substrate was driven at a speed of 5 mm/s, and 64 layers were deposited over a length of 30 mm only in the X-axis direction. The deposition time was about 6.5 minutes, and an yttria-stabilized zirconia film having a central thickness of 14 μm and an area of φ25 mm was formed.
The film was dense and had strong adhesion to the SUS substrate (it did not peel off even when rubbed with a HB pencil). The film was gray in color. The weight of the film was about 17.5 mg.

以上の結果より、8mol%イットリア安定化ジルコニア粉による成膜で、緻密度は、使用する粉の粒子径が大きい以下の順で高いことがわかる。ゆえに、高い緻密性を持つ膜を形成するには粒子径の大きな6.3μmを使用したほうが良いことがわかる。
1.平均粒子径6.3μm(乾式) 緻密度が高い 約5.7g/cm
2.平均粒子径5.4μm(乾式) 約4.1g/cm
3.平均粒子径2.5μm(湿式) 約3.7g/cm
4.平均粒子径1.4μm(乾式) 緻密度が低い 約2.5g/cm
From the above results, it can be seen that in the film formation using 8 mol % yttria-stabilized zirconia powder, the density increases in the following order of particle size of the powder used: Therefore, it is found that to form a film with high density, it is better to use the larger particle size of 6.3 μm.
1. Average particle size 6.3 μm (dry type) High density approx. 5.7 g/ cm3
2. Average particle size: 5.4 μm (dry type) Approx. 4.1 g/ cm3
3. Average particle size: 2.5 μm (wet) Approx. 3.7 g/ cm3
4. Average particle size 1.4 μm (dry type) Low density Approximately 2.5 g/ cm3

(実験例3-5)
平均粒子径6.3μmの8mol%イットリア安定化ジルコニア粉(第一稀元素化学工業製湿式製法の粉)50gをアルミナルツボに入れ、大気中300℃の温度で、1時間加熱処理を施した。その後、素早くガラス製エアロゾル化容器2に、そのイットリア安定化ジルコニア粉50gを移し替え、10Pa以下まで真空排気した。粉の脱気を促進する目的で、エアロゾル化容器2は、マントルヒーターにより150℃加熱した。
エアロゾル化容器2の排気バルブ(第1バルブ10)を閉じ、巻き上げの窒素ガスを、流量計で調節し、8L/min供給し、また搬送ガスを5L/min供給することで、エアロゾル化容器2内(圧力;約29kPa)のイットリア安定化ジルコニア粉をエアロゾル化し、搬送管・ノズル(開口30mmx0.3mm)を通して、成膜チャンバ3内(圧力;約200Pa)のステージ7に取り付けられた基材Sとしてのφ25mmのSUS基材上のポーラスなセラミックス下地膜へ噴射・堆積し、イットリア安定化ジルコニア膜を成膜した。基材の駆動速度を5mm/sとし、X軸方向のみ30mmの長さを240積層成膜した。成膜時間は約24分としたが、結果は、ポーラスなセラミックス下地膜が全体の50%(25%から75%)剥離した。成膜中、プラズマは確認できた。
(Experimental Example 3-5)
50 g of 8 mol% yttria-stabilized zirconia powder (powder produced by wet process by Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd.) having an average particle size of 6.3 μm was placed in an alumina crucible and subjected to heat treatment in air at a temperature of 300° C. for 1 hour. After that, 50 g of the yttria-stabilized zirconia powder was quickly transferred to a glass aerosol-generating container 2, and the container was evacuated to 10 Pa or less. In order to promote degassing of the powder, the aerosol-generating container 2 was heated to 150° C. by a mantle heater.
The exhaust valve (first valve 10) of the aerosolization container 2 was closed, and the nitrogen gas was adjusted with a flow meter to be supplied at 8 L/min, and the carrier gas was supplied at 5 L/min, so that the yttria-stabilized zirconia powder in the aerosolization container 2 (pressure: about 29 kPa) was aerosolized, and the aerosol was sprayed and deposited on the porous ceramic undercoat film on the SUS substrate of φ25 mm as the substrate S attached to the stage 7 in the deposition chamber 3 (pressure: about 200 Pa) through the carrier pipe/nozzle (opening 30 mm x 0.3 mm), to form an yttria-stabilized zirconia film. The substrate was driven at a speed of 5 mm/s, and 240 layers were deposited over a length of 30 mm only in the X-axis direction. The deposition time was about 24 minutes, but as a result, 50% (25% to 75%) of the porous ceramic undercoat film was peeled off from the entire film. Plasma was confirmed during deposition.

(実験例3-6)
平均粒子径5.4μmの8mol%イットリア安定化ジルコニア粉(第一稀元素化学工業製湿式製法の粉)50gをアルミナルツボに入れ、大気中300℃の温度で、1時間加熱処理を施した。その後、素早くガラス製エアロゾル化容器2に、そのイットリア安定化ジルコニア粉50gを移し替え、10Pa以下まで真空排気した。粉の脱気を促進する目的で、エアロゾル化容器2は、マントルヒーターにより150℃加熱した。
エアロゾル化容器2の排気バルブ(第1バルブ10)を閉じ、巻き上げの窒素ガスを、流量計で調節し、8L/min供給し、また搬送ガスを5L/min供給することで、エアロゾル化容器2内(圧力;約29kPa)のイットリア安定化ジルコニア粉をエアロゾル化し、搬送管・ノズル(開口30mmx0.3mm)を通して、成膜チャンバ3内(圧力;約200Pa)のステージ7に取り付けられた基材Sとしてのφ25mmのSUS基材上のポーラスなセラミックス下地膜へ噴射・堆積し、イットリア安定化ジルコニア膜を成膜した。基材の駆動速度を5mm/sとし、X軸方向のみ30mmの長さを240積層成膜した。成膜時間は約24分としたが、結果は、ポーラスなセラミックス下地膜が全体の50%(25%から75%)剥離した。成膜中、プラズマは確認できた。
(Experimental Example 3-6)
50 g of 8 mol% yttria-stabilized zirconia powder (powder produced by wet process by Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd.) having an average particle size of 5.4 μm was placed in an alumina crucible and subjected to heat treatment in air at a temperature of 300° C. for 1 hour. After that, 50 g of the yttria-stabilized zirconia powder was quickly transferred to a glass aerosol-generating container 2, and the container was evacuated to 10 Pa or less. In order to promote degassing of the powder, the aerosol-generating container 2 was heated to 150° C. by a mantle heater.
The exhaust valve (first valve 10) of the aerosolization container 2 was closed, and the nitrogen gas was adjusted with a flow meter to supply 8 L/min, and the carrier gas was supplied at 5 L/min, so that the yttria-stabilized zirconia powder in the aerosolization container 2 (pressure: about 29 kPa) was aerosolized, and the aerosol was sprayed and deposited on the porous ceramic undercoat film on the SUS substrate of φ25 mm as the substrate S attached to the stage 7 in the deposition chamber 3 (pressure: about 200 Pa) through the carrier pipe/nozzle (opening 30 mm x 0.3 mm), to form an yttria-stabilized zirconia film. The substrate was driven at a speed of 5 mm/s, and 240 layers were deposited over a length of 30 mm only in the X-axis direction. The deposition time was about 24 minutes, but as a result, 50% (25% to 75%) of the porous ceramic undercoat film was peeled off from the entire film. Plasma was confirmed during deposition.

(実験例3-7)
平均粒子径2.5μmの8mol%イットリア安定化ジルコニア粉(第一稀元素化学工業製湿式製法の粉)150gを遊星ボールミルにて3時間粉砕処理を施し、粉砕処理後の粉50gをアルミナルツボに入れ、大気中300℃の温度で、1時間加熱処理を施した。その後、素早くガラス製エアロゾル化容器2に、そのイットリア安定化ジルコニア粉50gを移し替え、10Pa以下まで真空排気した。粉の脱気を促進する目的で、エアロゾル化容器2は、マントルヒーターにより150℃加熱した。
エアロゾル化容器2の排気バルブ(第1バルブ10)を閉じ、巻き上げの窒素ガスを、流量計で調節し、8L/min供給し、また搬送ガスを5L/min供給することで、エアロゾル化容器2内(圧力;約30kPa)のイットリア安定化ジルコニア粉をエアロゾル化し、搬送管・ノズル(開口30mmx0.3mm)を通して、成膜チャンバ3内(圧力;約200Pa)のステージ7に取り付けられた基材Sとしてのφ25mmのSUS基材上のポーラスなセラミックス下地膜へ噴射・堆積し、イットリア安定化ジルコニア膜を成膜した。基材の駆動速度を5mm/sとし、X軸方向のみ30mmの長さを8積層成膜した。成膜時間は約1分とし、膜厚4μm、面積φ25mmのイットリア安定化ジルコニア膜を成膜した。
ポーラスなセラミックス下地膜との間に剥離は無く、白っぽい膜であった。成膜重量は約4.5mgであった。
(Experimental Example 3-7)
150 g of 8 mol% yttria-stabilized zirconia powder (powder produced by wet method, manufactured by Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd.) having an average particle size of 2.5 μm was subjected to a pulverization process for 3 hours in a planetary ball mill, and 50 g of the powder after the pulverization process was placed in an alumina crucible and subjected to a heat treatment for 1 hour at a temperature of 300° C. in the atmosphere. After that, 50 g of the yttria-stabilized zirconia powder was quickly transferred to a glass aerosolization container 2, and the container was evacuated to 10 Pa or less. In order to promote degassing of the powder, the aerosolization container 2 was heated to 150° C. by a mantle heater.
The exhaust valve (first valve 10) of the aerosolization container 2 was closed, and the nitrogen gas was adjusted with a flow meter to be supplied at 8 L/min, and the carrier gas was supplied at 5 L/min, so that the yttria-stabilized zirconia powder in the aerosolization container 2 (pressure: about 30 kPa) was aerosolized, and the aerosol was sprayed and deposited on the porous ceramic undercoat film on the SUS substrate of φ25 mm as the substrate S attached to the stage 7 in the deposition chamber 3 (pressure: about 200 Pa) through the carrier pipe/nozzle (opening 30 mm x 0.3 mm), to form an yttria-stabilized zirconia film. The drive speed of the substrate was set to 5 mm/s, and 8 layers of 30 mm in length were formed only in the X-axis direction. The deposition time was about 1 minute, and an yttria-stabilized zirconia film with a thickness of 4 μm and an area of φ25 mm was formed.
There was no peeling between the porous ceramic undercoat film and the film, which was whitish in color. The weight of the film formed was about 4.5 mg.

(実験例3-8)
平均粒子径2.5μmの8mol%イットリア安定化ジルコニア粉(第一稀元素化学工業製湿式製法の粉)150gを遊星ボールミルにて3時間粉砕処理を施し、粒子サイズが0.2μ以上0.4μm以下のイットリア安定化ジルコニア粉(第2のセラミックス粒子)を作製した。粉砕処理後の粉15gと、平均粒子径6.3μmの8mol%イットリア安定化ジルコニア粉(第1のセラミックス粒子)(第一稀元素化学工業製乾式製法の粉)35gとをアルミナルツボに入れ、大気中300℃の温度で、1時間加熱処理を施した。その後、素早くガラス製エアロゾル化容器2に、そのイットリア安定化ジルコニア粉50gを移し替え、10Pa以下まで真空排気した。粉の脱気を促進する目的で、エアロゾル化容器2は、マントルヒーターにより150℃加熱した。
エアロゾル化容器2の排気バルブ(第1バルブ10)を閉じ、巻き上げの窒素ガスを、流量計で調節し、8L/min供給し、また搬送ガスを5L/min供給することで、エアロゾル化容器2内(圧力;約30kPa)のイットリア安定化ジルコニア粉をエアロゾル化し、搬送管・ノズル(開口30mmx0.3mm)を通して、成膜チャンバ3内(圧力;約200Pa)のステージ7に取り付けられた基材Sとしてのφ25mmのSUS基材上のポーラスなセラミックス下地膜へ噴射・堆積し、イットリア安定化ジルコニア膜を成膜した。基材の駆動速度を5mm/sとし、X軸方向のみ30mmの長さを120積層成膜した。成膜時間は約9分とし、膜厚7.8μm、面積φ25mmのイットリア安定化ジルコニア膜を成膜した。
ポーラスなセラミックス下地膜との間に剥離は無く、膜の色としては、黒色膜であった。成膜重量は約14.2mgであった。実験例3-7に比べて、緻密度が増した膜形成が可能となった。
(Experimental Example 3-8)
150g of 8 mol% yttria-stabilized zirconia powder (powder manufactured by Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd. using a planetary ball mill) with an average particle size of 2.5 μm was ground for 3 hours to produce yttria-stabilized zirconia powder (second ceramic particles) with a particle size of 0.2 μm or more and 0.4 μm or less. 15g of the powder after the grinding process and 35g of 8 mol% yttria-stabilized zirconia powder (first ceramic particles) (powder manufactured by Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd. using a dry process) with an average particle size of 6.3 μm were placed in an alumina crucible and subjected to a heat treatment at a temperature of 300 ° C. in the atmosphere for 1 hour. Then, 50g of the yttria-stabilized zirconia powder was quickly transferred to a glass aerosolization container 2 and evacuated to 10 Pa or less. In order to promote degassing of the powder, the aerosolization container 2 was heated to 150 ° C. using a mantle heater.
The exhaust valve (first valve 10) of the aerosolization container 2 was closed, and the nitrogen gas was adjusted with a flow meter to supply 8 L/min, and the carrier gas was supplied at 5 L/min, so that the yttria-stabilized zirconia powder in the aerosolization container 2 (pressure: about 30 kPa) was aerosolized, and the aerosol was sprayed and deposited on the porous ceramic undercoat film on the SUS substrate of φ25 mm as the substrate S attached to the stage 7 in the deposition chamber 3 (pressure: about 200 Pa) through the carrier pipe/nozzle (opening 30 mm x 0.3 mm), to form an yttria-stabilized zirconia film. The substrate was driven at a speed of 5 mm/s, and 120 layers were deposited over a length of 30 mm only in the X-axis direction. The deposition time was about 9 minutes, and an yttria-stabilized zirconia film having a thickness of 7.8 μm and an area of φ25 mm was formed.
There was no peeling between the porous ceramic base film and the film, and the film was black in color. The weight of the film formed was about 14.2 mg. Compared to Experimental Example 3-7, it was possible to form a film with increased density.

1…エアロゾル化ガスデポジション装置(AGD装置)
2…エアロゾル化容器
3…成膜チャンバ
6…搬送管
18…ノズル
S…基材
1... Aerosolized gas deposition device (AGD device)
2 aerosol container 3 deposition chamber 6 transfer pipe 18 nozzle S substrate

Claims (4)

3μm以上7μm以下の平均粒子径を有する第1のセラミックス粒子と、前記第1のセラミックス粒子と同一材料からなるセラミックス粒子の粉砕処理粉であり0.2μm以上0.4μm以下の粒子サイズを含む第2のセラミックス粒子とを混合した原料粒子を密閉容器に収容し、
前記密閉容器にガスを導入することによって前記原料粒子のエアロゾルを生成し、
前記密閉容器に接続された搬送管を介して、前記密閉容器よりも低圧に維持された成膜室に前記エアロゾルを搬送し、
前記成膜室に収容された基材上に前記原料微粒子を堆積させる
成膜方法。
A raw material particle mixture of first ceramic particles having an average particle size of 3 μm or more and 7 μm or less and second ceramic particles which are pulverized powder of ceramic particles made of the same material as the first ceramic particles and have a particle size of 0.2 μm or more and 0.4 μm or less is placed in a sealed container;
generating an aerosol of the raw material particles by introducing a gas into the sealed container;
The aerosol is transported to a deposition chamber maintained at a lower pressure than the sealed container through a transport pipe connected to the sealed container;
The film forming method further comprises depositing the raw material fine particles on a substrate accommodated in the film forming chamber.
請求項1に記載の成膜方法であって、
前記第2のセラミックス粒子は、前記第1のセラミックス粒子の平均粒子径よりも小さい平均粒子径を有するセラミックス粒子を粉砕処理することで形成される
成膜方法。
The film forming method according to claim 1 ,
The second ceramic particles are formed by pulverizing ceramic particles having an average particle size smaller than that of the first ceramic particles.
請求項1に記載の成膜方法であって、
前記第2のセラミックス粒子は、前記第1のセラミックス粒子を粉砕処理することで形成される
成膜方法。
The film forming method according to claim 1 ,
The second ceramic particles are formed by pulverizing the first ceramic particles.
請求項1-3に記載の成膜方法であって、
前記原料粒子の前記密閉容器から前記成膜室への搬送途上で、前記第1のセラミックス粒子を帯電させ、前記第1のセラミックス粒子と前記基材との間に形成される放電により前記第2のセラミックス粒子の表面をスパッタする
成膜方法。
The film forming method according to any one of claims 1 to 3,
the first ceramic particles are charged during transport of the raw material particles from the sealed container to the film-forming chamber, and surfaces of the second ceramic particles are sputtered by discharge generated between the first ceramic particles and the substrate.
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