JPH0270058A - 安定化超微粒子膜形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、対象物の表面に超微粒子の被膜等を形成する
超微粒子膜形成装置に関し、特に超微粒子生成室から膜
形成室に圧力差を用いて超微粒子を搬送する超微粒子膜
形成装置に関する。

［従来の技術］ ガラス板や金属板のような被吸着物の表面に超微粒子膜
を形成するための装置として、たとえば特開昭６０−１
０６９６４号公報に開示されているものを挙げることか
できる。

第３図にこの種の従来技術による超微粒子膜形成装置を
示す。超微粒子膜形成装置は超微粒子生成室３１と膜形
成室３２を備える。

超微粒子生成室３１には、不活性ガス等の搬送（キャリ
ア）ガス兼雰囲気ガスをを提供するガス源３３がバルブ
３６を介して接続され、加熱用電ａ３４に接続された蒸
発原料を収容するるっぽ３５が配設されている。

膜形成室３２には表面に超微粒子８４２が形成される基
板３７が移動ステージ３８上に収容されている。移動ス
テージ３８はモータ等の駆動系３９によって駆動される
６ 超微粒子生成室３１と膜形成室３２には高真空（１０−
５Ｔｏｒｒ程度以上）に排気する排気系４６４７が真空
バルブ４８．４９を介して接続されている。

この超微粒子生成室３１と膜形成室３２はガス搬送管構
造４０を介して連通されている。オス搬送管構造４０は
、三方コックのようなバルブ４３で接続されたパイプ４
４とパイプ４５とを有する。

膜形成室３２内のパイプ４５の端部には基板に向けて超
微粒子を吹き付けるスプレーノズル４１が接続されてい
る。

上述の超微粒子膜形成装置において、超微粒子生成室３
１と膜形成室３２とを高真空に排気し、その後超微粒子
生成室３１内に雰囲気ガスとじて不活性ガス（ヘリウム
Ｈｅ、アルゴンＡｒ等）を数十ないし数百Ｔｏｒｒ導入
する。

この雰囲気ガスはバルブ４３を開けることによって膜形
成室３２にも流入する。膜形成室３２の真空度（圧力）
は真空排気系４６によって０．１〜十数Ｔｏｒｒに保た
れる。

雰囲気ガス導入後、るつぼ３５内に収容された原料を抵
抗加熱等によって加熱し、雰囲気ガス中に蒸発させる。

るつぼ３５から蒸発した原料原子が雰囲気ガス分子と衝
突しつつ次第に成長し、超微粒子か形成される。バルブ
４３か開いていると、数十ないし数百ＴＯｒｒの比較的
高圧力（低真空）に保たれた超微粒子生成室３１から０
．１〜十数Ｔｏｒｒの比較的低圧力（高真空）に保たれ
た膜形成室３２に雰囲気ガスか圧力差によってガス搬送
管構造４０を通って送給される。

成長した超微粒子は雰囲気ガスとともに膜形成室３２に
流れ込み、スプレーノズル４１から基板３７に向けて吹
き付けられる。このようにして基板３７表面に超微粒子
膜４２か形成される。

Ｕ発明が解決しようとする課題７ 上記の如き、超微粒子膜形成装置によれば、以下の如き
解決が望まれる課題があった。

超微粒子生成室と膜形成室が搬送管により直接接続され
ているので、蒸発源の蒸発速度が不均一になった場合、
ただちに搬送速度も不均一となり、形成される超微粒子
膜の膜厚か一定にならない。

超微粒子生成室と膜形成室を接続している搬送管の曲が
った部分には一時的な詰まりが生じやすい。−時的な詰
まりが生じると搬送速度が不均一となり、形成される超
微粒子膜の膜厚が一定にならない。

また、搬送中に凝集した超微粒子集団がそのまま成膜さ
れると、大きな粒子か混じることになり、膜の表面が滑
らかにならない。

本発明の目的は、一定の膜厚の超微粒子膜を形成できる
超微粒子膜形成装置を提供することである。

本発明の他の目的は、滑らかな表面を有する超微粒子膜
を形成できる超微粒子膜形成装置を提供することである
。

「課題を解決するための手段］ 超微粒子生成室と膜形成室とこれらを連通するガス搬送
管構造とを有する超微粒子膜形成装置において、ガス搬
送管構造か緩衝室を有する搬送速度安定化装置を備える
。超微粒子生成室と膜形成室との中間に超微粒子生成室
から運ばれてくる超微粒子を搬送する雰囲気ガスを導入
し、超微粒子を搬送する雰囲気ガスを膜形成室に送出す
る。

また、緩衝室内で、導入パイプと排出パイプとの間に所
定径のメツシュを設ける。

Ｕ作用〕 超微粒子生成室と膜形成室とが直接搬送管によって接続
されると、超微粒子生成室の蒸発源の蒸発速度のバラツ
キや、超微粒子生成室と膜形成室を接続している搬送管
の設置の都合等によって生じた屈曲部での一時的なつま
り等により超微粒子搬送速度か不均一になった時、ただ
ちに膜形成室内での超微粒子搬送速度の不均一となって
表れるか、中間に緩衝室を有する搬送速度安定化装置か
あると、上記のような不均一が生じても、搬送速度安定
化装置内に一度搬送ガスを溜めているので、不均一を緩
和させることかでき、超微粒子搬送速度が安定する。

また超微粒子の生成中や搬送中に超微粒子か凝集して大
きな２次粒子ができても所定径のメツシュによって一定
の径以上の２次粒子は通過しないようにできる。

［実施例］ 第１図は本発明の実施例による超微粒子膜形成装置を示
す。超微粒子膜形成装置は超微粒子生成室１と膜形成室
２とガス搬送管構造１０とを備える。

超微粒子生成室１は、不活性ガス等のキャリアガス兼雰
囲気ガスを提供するガス源３にバルブ６を介して接続さ
れ、加熱用電源４に接続され、蒸発原料を収容するるつ
ぼ５が配設されている。

膜形成室２には移動ステージ８か配設されている。この
移動ステージ８は電動モータの如き駆動源９によって駆
動されるようになっている。この移動ステージ８の上面
には、ガラス板や金属板の如き基板７か載置される。

超微粒子生成室１と膜形成室２には高真空（１０−５Ｔ
ｏｒｒ程度以上）の真空排気装置２２．２４が真空バル
ブ２６．２８を介して接続されている。

この超微粒子生成室１と膜形成室２はガス搬送管構造１
０を介して連通されている。ガス搬送管構造１０は搬送
速度を安定化させるための気密容器から成る緩衝室１７
を有する。超微粒子生成室１と緩衝室１７の間は三方コ
ックのようなバルブ１３で接続されたパイプ１４と１２
とで連通されている。超微粒子生成室１内のパイプ１４
の端部はるつぼ５の上に配置され、超微粒子を導入し、
緩衝室１７内へ供給する。緩衝室１７と膜形成室２との
間はパイプ１５で連通されている。膜形成室２内のパイ
プ１５の端部には、基板に向けて超微粒子を吹き付ける
スプレーノズル１１が備えられている。

第２図（Ａ）、（Ｂ）を参照して、緩衝室１７の構成に
ついて、より詳細な説明をする。

第２図（Ａ）において、気密容器から成る緩衝室１７に
は導入パイプ１２と送出パイプ１５とか接続されている
。導入パイプ１２の開口端は緩衝室１７の下方に設定さ
れている。送出パイプ１５の開口端は、導入パイプ１２
の開口端から所定距離以上離れ、上方に設定されている
。緩衝室１７の体積は導入パイプ１２、送出パイプ１５
の体積と比べて十分大きく設定されている。蒸発源の蒸
発速度の変動や、パイプ内の一時的な詰まりなどにより
、超微粒子の搬送速度が不均一になっても、緩衝室１７
の体積が十分大きいので変動が吸収され搬送速度が安定
化するようにする。

また、超微粒子が凝集して大きな２次粒子ができても送
出パイプ１５は導入パイプ１２より上方に一定距離以上
離れているので膜形成室２には供給されにくい。

第２図（Ｂ）は、この様な大径の２次粒子をより効果的
に防止する構造を示す。導入パイプ１２と送出パイプ１
５の間に所定メツシュ径のメツシュ１８を設け、導入パ
イプ１２から大径の超微粒子集合が排出されても、その
通過を防止してその通過を防止して、送出パイプ１５に
は導入されないようにしている。

以下、超微粒子の形成を説明する。

上述の超微粒子膜形成装置において、超微粒子生成室１
と膜形成室２とを高真空に排気し、その後超微粒子生成
室１に雰囲気ガスとして不活性ガス（ヘリウムＨｅ、ア
ルゴンＡｒ等）を数十ないし数百Ｔｏｒｒ導入する。こ
の雰囲気ガスはバルブ１３を開けることによって緩衝室
１７、膜形成室２にも流入する。膜形成室２の真空度（
圧力）は真空排気系２４によって０，１〜十数Ｔｏｒｒ
に保たれる。

雰囲気ガス導入後、抵抗加熱等によってるつぼ５を加熱
し、るつぼ５内に収容された原料を雰囲気ガス中に蒸発
させる。このとき、るつぼ５周辺の雰囲気ガスも暖めら
れ、蒸発した蒸気と共に、るつぼ５から上方に上がる上
昇気流を作る。るつぼ５から蒸発した原料原子は上昇気
流内で雰囲気ガス分子と衝突しつつ次第に成長し、超微
粒子か形成される。

成長した超微粒子は雰囲気ガスとともにガス搬送管構造
１０のパイプ１４に送り込まれる。超微粒子生成室１と
膜形成室２との間には圧力差が形成されているので、雰
囲気ガスは圧力（真空度）が数十ないし数百Ｔｏｒｒの
超微粒子生成室１からガス搬送管構造１０を通って圧力
（真空度）が０．１〜士数Ｔｏｒｒ程度の膜形成室２内
にと送給される。

この途中で体積の大きな緩衝室１７を通るので、入力側
に変動を生じても送出パイプ１５の搬送速度には直ちに
は表れない。緩衝室１７が一定時間分の搬送ガスを溜め
ることにより、変動を平滑化している。ガス搬送管構造
１０の他端には、内部断面を絞ったスプレーノズル１１
か設けられており、超微粒子はスプレーノズル１１から
基板７に向けて吹き付けられる。このようにして基板７
表面に超微粒子膜１２か形成される。

比較例 本発明の例と従来技術の例とを比較した。第１図の構成
で第２図（Ｂ）の構成の緩衝室を用いて本発明の例とし
、緩衝室を外して直接超微粒子生成室と膜形成室とを接
続して従来技術の例とした。

超微粒子生成室１は直径約５００ｍｍ、高さ５００〜６
０’Ｏｍｍのペルジャーで構成し、膜形成室２は直径約
２５０ｍｍ、高さ約３００ｍｍのペルジャーで構成した
。超微粒子生成室１と膜形成室２との間を （ａ）第４図の構成のように、直接内径的６．５ｍｍ（
１／４インチ）の搬送管４０で接続した場合と、 （ｂ）第１図、第２図（Ｂ）のように、直径約３０　ｍ
’ｍ、高さ約３０ｍｍ、内部にステンレス（ＳＵＳ）製
４００番メツシュを備えた緩衝室１７を介して接続した
場合と を比較した。

雰囲気ガスとしてアルゴンＡ１−を用い、超微粒子生成
室１内部を約１００　Ｔｏｒｒ、膜形成室２内部を５〜
１ＱＴＯｒｒになるように真空排気系のバルブを調整し
、厚さ５０〜１００μｍの超微粒子膜を形成した。粒径
は１０００〜２０００人程度であった。

結果として得られた超微粒子膜の断面を第４図（Ａ）、
（’Ｂ）に示す。

従来例の超微粒子膜形成装置によると、第４図（Ａ）の
断面形状を持つ超微粒子膜が得られた。

所々で凸部か生じている。この凸部はスプレーノズルに
より同時に吹き付けられた部分に共通て縞状に分布した
。

本発明の例の超微粒子膜形成装置によると、第４図（Ｂ
）のように、表面が滑らかな膜が形成できた。第４図（
Ａ）と比較すると著しい平滑化の効果か認められた。

以上、本発明に従う超微粒子膜形成装置の実施例につい
て説明したか、本発明はこれら実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形
乃至修正か可能である。

［発明の効果］ 本発明の超微粒子膜形成装置では、ガス搬送管構造か緩
衝室を含む搬送速度安定化装置を備えているので、原料
の蒸発速度や超微粒子を含む雰囲気ガスの流速に変動か
生じても、変動を緩和し、超微粒子を安定に供給するこ
とかできる。

また。２次的に形成された超微粒子の集合が膜形成室へ
送給されるのを防止することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例による超微粒子膜形成装置を
示す概略断面図、 第２図（Ａ）、（Ｂ）は、第１図の超微粒子膜形成装置
に用いた搬送管構造の緩衝室の構成例を示す断面図、 第３図は、従来技術による超微粒子膜形成装置の例を示
す概略断面図、 第４図（Ａ）、（Ｂ）は従来例と本発明の例とを用いて
形成した超微粒子膜を比較して示す断面図である。 符号の説明 １２．１４ 超微粒子生成室 膜形成室 電源 るつぼ ガス搬送管構造 スプレーノズル ガス搬送管構造のパイプ 緩衝室 メツシュ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、真空排気系に接続され、雰囲気ガス中で原料を
   蒸発することによって超微粒子を生成する超微粒子生成
   室と、 真空排気系に接続され、対象物上に超微粒子を吹き付け
   て付着させる膜形成室と、 超微粒子を搬送するために超微粒子生成室と膜形成室と
   を連通するガス搬送管構造と を有する超微粒子膜形成装置において、 ガス搬送管構造が超微粒子生成室から運ばれてくる超微
   粒子を搬送する雰囲気ガスを導入するパイプと超微粒子
   を搬送する雰囲気ガスを膜形成室に送出するパイプを備
   えた緩衝室を有する搬送速度安定化装置を含むこと を特徴とする超微粒子膜形成装置。
2. （２）、前記緩衝室内の導入パイプと送出パイプとの間
   に所定径のメッシュを備えたことを特徴とする超微粒子
   膜形成装置。