TW201801799A - 霧氣產生裝置、成膜裝置、霧氣產生方法、成膜方法、及元件製造方法 - Google Patents

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西康孝
中積誠
岩堀恒一郎
山田硏太郎
鈴木涼子
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Abstract

本發明之產生包含微粒子(NP)之霧氣(MT)之霧氣產生裝置(MG1)包含：容器(30a)，其保持包含微粒子(NP)之分散液(DIL)；第1振動部(32a)，其藉由對容器(30a)內之分散液(DIL)賦予第1頻率之振動，而抑制微粒子(NP)於分散液(DIL)中之凝集；以及第2振動部(34a)，其對容器(30a)內之分散液(DIL)賦予高於第1頻率、且用以自分散液(DIL)之表面產生包含微粒子(NP)之霧氣(MT)之第2頻率之振動。

Description

霧氣產生裝置、成膜裝置、霧氣產生方法、成膜方法、及元件製造方法
本發明係關於一種產生包含微粒子之霧氣之霧氣產生裝置及其霧氣產生方法、使用所產生之霧氣於基板上形成薄膜之成膜裝置及其成膜方法、以及使用所形成之薄膜製造電子元件之元件製造方法。
製造半導體元件、顯示元件、配線基板、及感測器元件等時，於金屬基板或塑料基板等母材之表面，使用成膜裝置而形成有包含各種物質之薄膜。作為使用成膜裝置之成膜方法，已知有於真空中之高溫之環境下於母材形成薄膜之方式、將包含應成膜之物質(微粒子)之溶液塗佈於母材之表面並使之乾燥之方式等各種方式。近年來，立足於製造成本之降低、生產性之提高，不使用真空方式之成膜法備受關注。
作為其一例，於日本專利特開2011-210422號公報，揭示有如下成膜法：將包含金屬物質之溶液或分散液以霧狀吹送至基板，而於成為母材之基板之表面形成透明導電膜。於該日本專利特開2011-210422號公報中，將基板設定為既定溫度，於此狀態下，將以既定濃度包含鋅化合物(氯化鋅粉末)及錫化合物(氯化錫粉末)之脫水乙醇以及鹽酸等所形成之溶液霧氣化，將該霧氣吹送至基板之表面，藉此形成透明導電性非晶質 膜。該脫水乙醇及鹽酸係作為抑制氯化鋅粉末及氯化錫粉末於溶液中凝集之界面活性劑而發揮功能。
然而，若於溶液添加界面活性劑，則界面活性劑會殘留於所形成之薄膜內及薄膜上，該殘留之界面活性劑有作為雜質而電性、光學性、或化學性地使薄膜之特性劣化之虞。從而，需藉由對薄膜實施退火處理等加熱處理而去除殘存之界面活性劑，因此不僅用以成膜之步驟、工時增多，而且產生僅可使用具有耐熱性之金屬物質或基板材料之限制。
本發明之第1態樣為一種霧氣產生裝置，其產生包含微粒子之霧氣，且包含：第1容器，其保持包含上述微粒子之霧氣生成用之溶液；第1振動部，其藉由對上述第1容器內之上述溶液賦予第1頻率之振動，而抑制上述微粒子於上述溶液中之凝集；以及第2振動部，其對上述第1容器內之上述溶液賦予高於上述第1頻率、用以自上述溶液之表面產生包含上述微粒子之霧氣之第2頻率之振動。
本發明之第2態樣為一種成膜裝置，其使用包含微粒子之霧氣於基板上形成薄膜，且包含：容器，其保持包含上述微粒子之分散液；第1振動部，其藉由對上述容器內之上述分散液賦予第1頻率之振動，而使上述微粒子於上述分散液中成為凝集之尺寸抑制為上述霧氣之尺寸以下之分散狀態；以及第2振動部，其藉由對上述分散液賦予高於上述第1頻率之第2頻率之振動，而自上述分散液之表面產生包含上述微粒子之霧氣。
本發明之第3態樣為一種霧氣產生方法，其係自包含微粒子 之分散液產生霧氣，且包含如下步驟：藉由對上述分散液賦予第1頻率之振動，而抑制上述微粒子於上述分散液中之凝集；以及對上述分散液賦予高於上述第1頻率、用以自上述分散液之表面產生包含上述微粒子之霧氣之第2頻率之振動。
本發明之第4態樣為一種成膜方法，其係使用自包含微粒子之分散液產生之霧氣於基板上形成薄膜，且包含如下步驟：藉由對上述分散液賦予第1頻率之振動，而抑制上述微粒子於上述分散液中之凝集；以及藉由對上述分散液賦予高於上述第1頻率之第2頻率之振動，而自上述分散液之表面產生包含上述微粒子之霧氣。
本發明之第5態樣為一種元件製造方法，其係藉由對基板實施既定處理而製造電子元件，且包含如下步驟：對包含微粒子之分散液賦予第1頻率之振動，而抑制上述微粒子於上述分散液中之凝集；對上述分散液賦予高於上述第1頻率之第2頻率之振動，而自上述分散液之表面產生包含上述微粒子之霧氣；將上述基板暴露於上述霧氣中，而於上述基板之表面形成包含上述微粒子之薄膜；以及將形成於上述基板之表面之上述薄膜圖案化，而形成構成上述電子元件之電路之至少一部分之圖案。
本發明之第6態樣為一種元件製造方法，其係藉由對基板實施既定處理而製造電子元件，且包含如下步驟：對包含微粒子之分散液賦予第1頻率之振動，而抑制上述微粒子於上述分散液中之凝集；對上述分散液賦予高於上述第1頻率之第2頻率之振動，而自上述分散液之表面產生包含上述微粒子之霧氣；以及將上述基板暴露於上述霧氣中，而於上述基板之表面中與用於上述電子元件之既定圖案對應之部分，選擇性地形成 由上述微粒子形成之薄膜。
本發明之第7態樣為一種霧氣產生裝置，其產生包含微粒子之霧氣，且包含：第1容器，其保持包含上述微粒子之分散液；第1振動部，其對上述第1容器內之上述分散液賦予第1頻率之振動；第2振動部，其對上述第1容器內之上述分散液賦予與上述第1頻率不同之第2頻率之振動；藉由上述第1振動部及上述第2振動部中之至少一者之振動，而自上述分散液之液面產生上述霧氣。
本發明之第8態樣為一種霧氣產生裝置，其產生包含微粒子之霧氣，且包含：第1容器，其保持包含上述微粒子之溶液；第1振動部，其藉由對上述第1容器內之上述溶液賦予第1頻率之振動，而抑制上述微粒子於上述溶液中之凝集；以及第2振動部，其為自上述溶液之液面產生包含上述微粒子之霧氣，而自上述第1容器之外部賦予高於上述第1頻率之第2頻率之振動；於與上述溶液之液面平行之面內，使上述第1振動部與上述第2振動部隔開既定間隔而配置。
本發明之第9態樣為一種霧氣產生方法，其係產生包含微粒子之霧氣，且包含如下階段：將於不含成為界面活性劑之化學成分之液體中以既定濃度混入上述微粒子而成之溶液貯存於第1容器，藉由對上述溶液賦予第1振動波、或加熱上述溶液，而自上述溶液之液面產生包含上述微粒子之霧氣；以及對上述溶液賦予抑制上述微粒子於上述溶液中凝集成上述霧氣之尺寸以上之第2振動波。
10、10a‧‧‧元件製造系統
12‧‧‧上位控制裝置
14、14a~14f‧‧‧下位控制裝置
22‧‧‧成膜室
22a、84‧‧‧排氣部
22b‧‧‧供給部
22c‧‧‧排放流路
24、42、52、62‧‧‧基板搬送機構
26‧‧‧乾燥處理單元
26a‧‧‧乾燥部
26b‧‧‧儲存部
30a、30b‧‧‧容器
32a、32b、34a、34b‧‧‧振動部
33、33A‧‧‧內部容器
33B‧‧‧內部容器(間隔構件)
33Bo‧‧‧開口部
33Bp‧‧‧導管
36a、36b‧‧‧霧氣搬送流路
38a、38b、38c‧‧‧霧氣收集構件
44、70‧‧‧乾燥處理部
54‧‧‧曝光後烘烤處理部
56‧‧‧光源裝置
58‧‧‧射束分配光學構件
60‧‧‧曝光頭
64‧‧‧處理槽
66‧‧‧清洗槽
66a‧‧‧清洗噴嘴
66b‧‧‧排出口
68‧‧‧去液槽
68a‧‧‧噴氣嘴
68b‧‧‧排出口
80a‧‧‧第1空間
80b‧‧‧第2空間
82‧‧‧分隔件
84‧‧‧排氣部
90‧‧‧分散液產生部
92‧‧‧調整機構
92a、92b‧‧‧支持構件
200‧‧‧振盪電路
202‧‧‧頻率合成器電路
204A、204B‧‧‧放大電路
AM1~AM3‧‧‧對準顯微鏡
AOM1~AOM6‧‧‧描畫用光學元件
AT1~AT3、AT11~AT14、AT21、AT22、AT51~AT55‧‧‧氣動轉向桿
AXo1、AXo2‧‧‧中心軸
BDU1~BDU6‧‧‧射束分配光學系統
CO1、CO2‧‧‧冷卻器
DCH‧‧‧模塗佈頭
DD‧‧‧分散質供給部
DIL‧‧‧分散液
DIL1‧‧‧分散液
DIL2‧‧‧分散液
DOL‧‧‧深度
DR‧‧‧排水處理裝置
DR1、DR2‧‧‧轉筒
Ds1、Ds2‧‧‧驅動信號
EN1a、EN1b、EN2a、EN2b、EN3a、EN3b‧‧‧編碼器頭
EP、EX1‧‧‧排氣口
ES‧‧‧編碼器系統
FR1‧‧‧供給輥
FR2‧‧‧回收輥
FS‧‧‧薄片基板(基板)
FT‧‧‧F θ透鏡
GT、GT2‧‧‧氣體流路
HPT‧‧‧加熱板(加熱器)
Hs1~Hs6‧‧‧開口部
LB、LB1~LB6‧‧‧射束
Le1~Le6‧‧‧照射軸
Lg1、Lg2、Lx1、Lx2、Lx3‧‧‧設置方位線
LLS‧‧‧液面水平感測器
LQ1‧‧‧處理液
LQ2‧‧‧清洗液
LW‧‧‧液體
MG1、MG2、MGa、MGb‧‧‧霧氣產生裝置
MK1~MK3‧‧‧標記
MPa、MPb‧‧‧處理氣體
MT、MTa、MTb‧‧‧霧氣
MX‧‧‧混合部
NP‧‧‧微粒子
NR1、NR2、NR11、NR12、NR21~NR23、NR51、NR52‧‧‧軋輥
NZ1、NZ2‧‧‧噴霧嘴
OP1、OP2‧‧‧噴霧口
PF‧‧‧試樣基板
PM‧‧‧多面鏡
Poc‧‧‧中心面
PR1~PR6‧‧‧處理裝置
R1~R6、R11~R14、R21、R51~R59、R60~R62‧‧‧導輥
RT11、RT21、RT22‧‧‧張力調整輥
SC1、SC2‧‧‧濃度感測器
SDa、SDb‧‧‧量尺部
SF0~SF2‧‧‧高頻信號
SFv‧‧‧設定資訊
SG‧‧‧供氣部(氣體供給部)
SL1~SL6‧‧‧描畫線
SP‧‧‧光點
SPL‧‧‧間隔
SQ‧‧‧液面
ST1、ST2‧‧‧供給管
Sv‧‧‧計測資訊
SW‧‧‧分散介質供給部
Td‧‧‧間隔
U1~U6‧‧‧掃描單元
UB‧‧‧本體框架
Ub1‧‧‧第1框架
Ub2‧‧‧第2框架
Vw1~Vw3‧‧‧觀察區域
W‧‧‧曝光區域
WT‧‧‧液體流路(配管)
WT1‧‧‧液體流路(配管)
圖1係表示第1實施形態之對基板實施既定處理而製造電子元件之元件製造系統之概略構成的概略構成圖。
圖2係表示進行圖1所示之成膜處理的處理裝置之構成之圖。
圖3係表示圖2所示之霧氣產生裝置之構成之圖。
圖4係表示進行圖1所示之塗佈處理的處理裝置之構成之圖。
圖5係表示進行圖1所示之曝光處理的處理裝置之構成之圖。
圖6係自+Z方向側觀察圖5所示之轉筒之圖。
圖7係表示進行圖1所示之濕式處理的處理裝置之構成之圖。
圖8係表示第2實施形態之霧氣產生裝置之簡略構成之圖。
圖9係表示第3實施形態之霧氣產生裝置之簡略構成之圖。
圖10係表示變形例2之元件製造系統之概略構成的概略構成圖。
圖11係表示變形例5之霧氣產生裝置之簡略構成之圖。
圖12係表示變形例6之霧氣產生裝置之簡略構成之圖。
圖13係表示變形例7之霧氣產生裝置之驅動控制電路部之構成之圖。
圖14係表示第4實施形態之霧氣產生裝置之簡略構成之圖。
圖15係藉由實驗求出圖14之霧氣產生裝置中分散液之深度與霧化效率之變化之關係的曲線圖。
圖16係藉由實驗求出圖14之霧氣產生裝置中2個振動部之間隔與霧化效率之變化之關係的曲線圖。
圖17係表示第4實施形態之變形例的霧氣產生裝置之簡略構成之圖。
圖18係表示使用藉由圖14之霧氣產生裝置而產生之霧氣，使奈米粒子沈積於基板之霧氣成膜部之概略構成之圖。
圖19係表示藉由圖14之霧氣產生裝置使ZrO2奈米粒子分散於水時之粒度分佈之測定結果之曲線圖。
圖20A、圖20B係表示使用圖14之霧氣產生裝置及圖18之霧氣成膜部而形成於試樣基板上之ZrO2奈米粒子膜之霧度之測定結果的曲線圖。
對於本發明之態樣之霧氣產生方法及實施該霧氣產生方法之霧氣產生裝置、使用霧氣產生方法形成薄膜之成膜方法及實施該成膜方法之成膜裝置、以及使用霧氣產生方法製造電子元件之元件製造方法，揭示較佳之實施形態並參照隨附之圖式，於以下進行詳細說明。再者，本發明之態樣並不限定於該等實施形態，亦包含施加各種變更或改良而成者。即，以下所記載之構成要素包括業者能容易假定者、及實質上相同者，且以下所記載之構成要素能加以適當組合。又，可於不脫離本發明主旨之範圍內對構成要素進行各種省略、替換或變更。
[第1實施形態]
圖1係表示第1實施形態之元件製造系統(基板處理系統)10之概略構成的概略構成圖。再者，於以下之說明中，只要未特別加以說明，便設定以重力方向為Z方向之X-Y-Z之正交座標系，根據圖示之箭頭，對X方向、Y方向、及Z方向進行說明。
元件製造系統10係對可撓性膜狀之薄片基板FS實施既定處理而製造電子元件之製造系統。元件製造系統10例如為由製造作為電子元件之撓性顯示器(膜狀之顯示器)、膜狀之觸控面板、液晶顯示面板用之膜 狀之彩色濾光片、撓性配線、或撓性感測器等之生產線構築而成之製造系統。以下，於以撓性顯示器作為電子元件之前提下進行說明。作為撓性顯示器，例如可列舉有機EL顯示器、液晶顯示器等。
元件製造系統10具有所謂輥對輥(Roll To Roll)方式之構造，即：自呈捲筒狀盤捲有薄片基板(以下，稱為基板)FS之供給輥FR1送出基板FS，對所送出之基板FS連續實施各處理，然後藉由回收輥FR2捲取經各種處理後之基板FS。基板FS具有基板FS之移動方向(搬送方向)為長邊方向(長尺寸)、寬度方向為短邊方向(短尺寸)之帶狀之形狀。於本第1實施形態中，表示出截止至如下操作之例：薄片狀之基板FS經過於至少處理裝置PR1~PR6中之各處理，然後被回收輥FR2捲取。
再者，於本第1實施形態中，X方向係於與元件製造系統10之設置面平行之水平面內，基板FS自供給輥FR1朝向回收輥FR2之方向(基板FS之搬送方向)。Y方向係於上述水平面內與X方向正交之方向，為基板FS之寬度方向(短尺寸方向)。Z方向係與X方向及Y方向正交之方向(上方向)，與重力作用方向平行。
作為基板FS之材料，例如可使用樹脂膜、或者由不鏽鋼等金屬或合金所構成之箔(foil，金屬薄片)等。作為樹脂膜之材質，例如可使用包含聚乙烯樹脂、聚醚樹脂、聚丙烯樹脂、聚酯樹脂、乙烯-乙烯酯共聚物樹脂、聚氯乙烯樹脂、聚苯硫醚樹脂、聚芳酯樹脂、纖維素樹脂、聚醯胺樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚苯乙烯樹脂、及乙酸乙烯酯樹脂中之至少一者以上之材質。又，基板FS之厚度及剛性(楊氏模數)只要處於不會使基板FS產生挫曲所致之折痕或不可逆性之皺褶之範圍內即 可。作為基板FS之母材，厚度為25μm~200μm左右之PET(聚對苯二甲酸乙二酯)膜、PEN(聚萘二甲酸乙二酯)膜、PES(聚醚碸)膜等係薄片基板之典型。
關於基板FS，因存在於藉由元件製造系統10之各處理裝置PR1~PR6各者加以實施之處理中受熱之情形，故較佳為選定熱膨脹係數不太大之材質之基板。例如，藉由將無機填料混合於樹脂膜中能抑制熱膨脹係數。無機填料例如可為氧化鈦、氧化鋅、氧化鋁、或氧化矽等。又，基板FS既可為以浮式法等製造之厚度為100μm以下之極薄玻璃之單層體，亦可為於該極薄玻璃貼合上述樹脂膜、或箔等而成之積層體。例如，可藉由真空蒸鍍或鍍敷(電解或無電解)於極薄玻璃之一表面均勻地形成固定厚度(數微米(μm))之銅箔層，然後對該銅箔層進行加工而形成電子電路之配線或電極等。
且說，所謂基板FS之可撓性(flexibility)係指如下性質：即使對基板FS施加自重程度之力其亦不會斷裂或破斷，從而能將該基板FS撓曲。又，基板藉由自重程度之力而屈曲之性質亦包含於可撓性中。又，可撓性之程度隨基板FS之材質、大小、厚度、於基板FS上成膜之層構造、溫度、或濕度等環境而變。總之，只要於將基板FS整齊地捲繞於設置在本第1實施形態之元件製造系統10內之搬送路徑上的各種搬送用輥、轉筒等搬送方向變換用構件之情形時，能不挫曲而出現折痕、或發生破損(發生破裂或斷裂)地順利搬送基板FS，便可稱之為可撓性之範圍。
處理裝置PR1係一面於沿長尺寸方向之搬送方向(+X方向)上以既定速度向處理裝置PR2搬送自供給輥FR1搬送而至之基板FS一面對 基板FS實施基底處理之處理裝置。作為該基底處理，例如可列舉超音波清洗處理、UV臭氧清洗處理等。特別地，藉由進行UV臭氧清洗處理，能將附著於基板FS之表面之有機物污染除去，並能將基板FS之表面改質為親液性。從而，藉由下述處理裝置PR2而形成之薄膜相對於基板FS之密接性提高。再者，作為基底處理，亦可進行電漿表面處理。藉由電漿表面處理，同樣地亦可將附著於基板FS之表面之有機物污染除去，並將基板FS之表面改質為親液性。
處理裝置PR2係一面於沿長尺寸方向之搬送方向(+X方向)上以既定速度向處理裝置PR3搬送自處理裝置PR1搬送而至之基板FS一面對基板FS實施成膜處理之處理裝置。處理裝置PR2產生包含微粒子之霧氣，使用所產生之霧氣於基板FS上形成薄膜。於本第1實施形態中，使用金屬性之微粒子，故而於基板FS上形成金屬性之薄膜(金屬性薄膜)。再者，於使用有機性之微粒子或無機性之微粒子之情形時，於基板FS上形成有機性或無機性之薄膜。
處理裝置PR3係一面於沿長尺寸方向之搬送方向(+X方向)上以既定速度向處理裝置PR4搬送自處理裝置PR2搬送而至之基板FS一面對基板FS實施塗佈處理之處理裝置。處理裝置PR3於基板FS之金屬性薄膜之上塗佈感光性功能液，而形成感光性功能層。於本第1實施形態中，使用光阻劑作為感光性功能液(層)。
處理裝置(曝光裝置)PR4一面於沿長尺寸方向之搬送方向(+X方向)上以既定速度向處理裝置PR5搬送自處理裝置PR3搬送而至之基板FS，一面對基板FS之感光面(感光性功能層之表面)實施曝光處理。 處理裝置PR4對基板FS曝光與顯示器用之電路之配線或電極等相應之圖案。藉此，於感光性功能層形成與圖案相應之潛像(改質部)。
處理裝置PR5一面於沿長尺寸方向之搬送方向(+X方向)上以既定速度向處理裝置PR6搬送自處理裝置PR4搬送而至之基板FS，一面對基板FS實施濕式處理。處理裝置PR5進行顯影處理(亦包含清洗處理)作為濕式處理。藉此，顯現出形狀與作為潛像而形成於感光性功能層之圖案對應之抗蝕劑層。
處理裝置PR6一面於沿長尺寸方向之搬送方向(+X方向)上以既定速度向回收輥FR2搬送自處理裝置PR5搬送而至之基板FS，一面對基板FS實施濕式處理。處理裝置PR6進行蝕刻處理(亦包含清洗處理)作為濕式處理。藉此，將抗蝕劑層作為遮罩進行蝕刻處理，而於金屬性薄膜顯現出與顯示器用之電路之配線或電極等相應之圖案。形成有該圖案之金屬性薄膜成為構成作為電子元件之撓性顯示器之圖案層。再者，雖多個處理裝置PR1~PR6各自具備沿搬送方向(+X方向)搬送基板FS之搬送機構，但該等各搬送機構係由上位控制裝置12統括地控制以作為元件製造系統10整體之基板搬送裝置而發揮功能。原則上，基板FS於各處理裝置PR1~PR6中之搬送速度彼此相同，但亦可視各處理裝置PR1~PR6之處理狀態、處理狀況等使基板FS於各處理裝置PR1~PR6中之搬送速度互不相同。
上位控制裝置12控制元件製造系統10之各處理裝置PR1~PR6、供給輥FR1、及回收輥FR2。上位控制裝置12藉由控制分別設置於供給輥FR1及回收輥FR2之未圖示之旋轉驅動源之馬達，而控制供給輥FR1及回收輥FR2之旋轉速度。處理裝置PR1~PR6各自包含下位控制裝置14 (14a~14f)，下位控制裝置14a~14f於上位控制裝置12之控制下，控制處理裝置PR1~PR6內之各功能(搬送機構、處理部等)。上位控制裝置12及下位控制裝置14a~14f包含電腦、及記憶有程式之記憶媒體，藉由上述電腦執行記憶於上述記憶媒體之程式，而作為本第1實施形態之上位控制裝置12及下位控制裝置14a~14f發揮功能。再者，該下位控制裝置14既可為上位控制裝置12之一部分，亦可為與上位控制裝置12分開之控制裝置。
[處理裝置PR2之構成]
圖2係表示處理裝置(成膜裝置)PR2之構成之圖。處理裝置PR2具備霧氣產生裝置MG1、MG2、供氣部(氣體供給部)SG、噴霧嘴NZ1、NZ2、成膜室22、基板搬送機構24、及乾燥處理單元26。
霧氣產生裝置MG1、MG2使包含作為用以形成薄膜之薄膜原料之分散質(微粒子NP)的分散液(漿體)DIL霧化，而產生霧化之微粒狀液體、即霧氣MT。該霧氣MT之粒徑為2~5μm，較之小很多之奈米尺寸之微粒子NP內含於霧氣MT中而自分散液DIL之表面釋出。微粒子NP可為包含金屬性之微粒子、有機性之微粒子、及無機性之微粒子中之至少一者之微粒子。從而，包含於霧氣MT中之微粒子將會包含金屬奈米粒子、有機奈米粒子、及無機奈米粒子中之至少一者。於本第1實施形態中，使用金屬性之ITO(氧化銦錫)之微粒子作為微粒子NP，使用水(純水)作為溶劑(分散介質)。因此，分散液DIL為ITO之微粒子NP分散於水中而成之水分散液。霧氣產生裝置MG1、MG2利用超音波振動產生霧氣MT。再者，於霧氣產生裝置MG1、MG2，經由液體流路WT而連接有將分散介質(水)供給至霧氣產生裝置MG1、MG2之分散介質供給部SW。來自分 散介質供給部SW之水供給至設置於霧氣產生裝置MG1、MG2各者之下述容器30a、30b(參照圖3)。
於霧氣產生裝置MG1、MG2，經由供給管ST1、ST2而連接有噴霧嘴NZ1、NZ2。又，於霧氣產生裝置MG1、MG2，經由氣體流路GT而連接有產生作為壓縮氣體之載氣之供氣部SG，供氣部SG所產生之載氣通過氣體流路GT以既定流量供給至霧氣產生裝置MG1、MG2。供給至該霧氣產生裝置MG1、MG2之載氣通過供給管ST1、ST2自噴霧嘴NZ1、NZ2釋出。從而，霧氣產生裝置MG1、MG2所產生之霧氣MT藉由該載氣而搬送至噴霧嘴NZ1、NZ2，並自噴霧嘴NZ1、NZ2釋出。藉由改變向霧氣產生裝置MG1、MG2供給之載氣之流量(NL/min)，能改變向噴霧嘴NZ1、NZ2供給之霧氣MT之流量。作為載氣，可使用氮氣或稀釋氣體等惰性氣體，於本第1實施形態中係使用氮氣。再者，供給管ST1、ST2為蛇腹狀之軟管，可使流路任意彎折。
設置於供給管ST1、ST2之下游側之噴霧嘴NZ1、NZ2之前端部分插入至成膜室22內。供給至噴霧嘴NZ1、NZ2之霧氣MT與載氣一併自噴霧嘴NZ1、NZ2之噴霧口OP1、OP2噴出。藉此，於成膜室22內，可於噴霧嘴NZ1、NZ2之-Z方向側之、連續被搬送之基板FS之表面形成ITO之金屬性薄膜(功能性材料層)。該成膜(薄膜之形成)可於大氣壓下進行，亦可於既定壓力下進行。
於成膜室(成膜部、霧氣處理部)22，設置有將成膜室22內之氣體向外部排出之排氣部22a，且設置有用以向成膜室22內供給氣體之供給部22b。該排氣部22a及供給部22b設置於成膜室22之壁。於排氣部 22a，設置有抽吸氣體之未圖示之抽吸裝置。藉此，能將成膜室22內之氣體吸入至排氣部22a並向成膜室22之外排出，且能將氣體自供給部22b吸入至成膜室22內。又，於成膜室22，設置有排放流路22c。該排放流路22c係將未著落於基板FS之薄膜原料或分散介質(水等)向排水處理裝置DR排出者。
再者，於本第1實施形態中，如國際公開第2015/159983號公報所示，將排氣部22a之排氣口配置於相對於噴霧嘴NZ1、NZ2之噴霧口OP1、OP2靠重力作用方向之相反側(+Z方向側)，且於處理裝置PR2內使基板FS相對於與重力正交之平面(與XY平面平行之平面)傾斜而加以搬送。藉此，可使形成之薄膜之膜厚均一化。
基板搬送機構24構成元件製造系統10之上述基板搬送裝置之一部分，將自處理裝置PR1搬送之基板FS於處理裝置PR2內以既定速度搬送後，再以既定速度向處理裝置PR2送出。藉由將基板FS搭置於基板搬送機構24之多個輥等上進行搬送，而規定於處理裝置PR2內搬送之基板FS之搬送路徑。基板搬送機構24自基板FS之搬送方向之上游側(-X方向側)起依序具備軋輥NR1、導輥R1~R3、氣動轉向桿AT1、導輥R4、氣動轉向桿AT2、導輥R5、氣動轉向桿AT3、軋輥NR2、及導輥R6。成膜室22設置於導輥R1與導輥R2之間，導輥R2~R6、氣動轉向桿AT1~AT3、及軋輥NR2配置於乾燥處理單元26內。從而，於成膜室22內表面形成了薄膜之基板FS傳送至乾燥處理單元26。為於成膜室22內使基板FS傾斜而加以搬送，才將導輥R2配置於相對於導輥R1靠+Z方向側，但亦可使導輥R2配置於相對於導輥R1靠-Z方向側。
軋輥NR1、NR2一面保持基板FS之正反兩面一面旋轉而搬送基板FS，各軋輥NR1、NR2之與基板FS之反面側接觸之輥作為驅動輥，與基板FS之正面側接觸之輥作為從動輥。從動輥構成為僅與基板FS之寬度方向(Y方向)之兩端部接觸，且設定為儘量不與基板FS表面之形成薄膜之區域(元件形成區域)接觸。氣動轉向桿AT1~AT3藉由自形成於外周面之多個微細之噴出孔噴出氣體(空氣等)，而自基板FS之表面之成膜面(形成有薄膜之面)側以不與成膜面接觸之狀態(或低摩擦狀態)支持基板FS。導輥R1~R6配置為一面與基板FS之與成膜面為相反側之面(反面)接觸一面旋轉。圖1所示之下位控制裝置14b藉由控制設置於軋輥NR1、NR2之各驅動輥之未圖示之旋轉驅動源之馬達，而控制基板FS於處理裝置PR2內之搬送速度。
乾燥處理單元26對成膜後之基板FS實施乾燥處理。乾燥處理單元26藉由向基板FS之表面吹送乾空氣等乾燥用空氣(溫風)之吹風機、紅外線光源、陶瓷加熱器等，將基板FS之表面所含之水等分散介質(溶劑)除去，而使所形成之金屬性薄膜乾燥。又，乾燥處理單元26作為能儲存既定長度之基板FS之儲存部(緩衝器)而發揮功能。藉此，即便於使自處理裝置PR1傳送之基板FS之搬送速度與向處理裝置PR3傳送之基板FS之搬送速度為不同速度之情形時，亦可藉由乾燥處理單元26吸收該速度差。乾燥處理單元26主要可劃分為乾燥部26a及儲存部26b。乾燥部26a係如上所述使形成於基板FS之表面之薄膜乾燥者，於導輥R2與導輥R3之間進行薄膜之乾燥。而且，儲存部26b之儲存長度於導輥R3與軋輥NR2之間變化。於儲存部26b內，為延長能儲存基板FS之既定長度(最大儲存 長度)，而將導輥R3~R5及軋輥NR2配置於相對於氣動轉向桿AT1~AT3靠+X方向側，藉此使基板FS之搬送路徑蜿蜒而沿-Z方向搬送基板FS。
氣動轉向桿AT1~AT3構成為使沿-X方向傳送之基板FS向+X方向折返，且構成為可於既定行程之範圍內沿±X方向移動。而且，氣動轉向桿AT1~AT3始終以藉由既定之力(張力)向-X方向側位移之方式賦能。從而，根據乾燥處理單元26內之基板FS之儲存長度之變化，氣動轉向桿AT1~AT3沿X方向(+X方向或-X方向)移動；上述儲存長度之變化係因相對於乾燥處理單元26而出入之基板FS之搬送速度之差、具體而言為基板FS於2個軋輥NR1、NR2各自之位置中之搬送速度之差所致。藉此，乾燥處理單元26可於對基板FS賦予既定張力之狀態下儲存既定長度之基板FS。
其次，對霧氣產生裝置MG1、MG2之具體構成進行說明。霧氣產生裝置MG1、MG2具有彼此相同之構成，因此僅對霧氣產生裝置MG1進行說明。圖3係表示霧氣產生裝置MG1之構成之圖。霧氣產生裝置MG1具有容器30a、30b。容器30a、30b係保持分散液DIL者。該分散液DIL為未添加用以抑制微粒子NP之凝集之界面活性劑之溶液、即作為界面活性劑之化學成分之含量實質為零之分散液。於容器30a設置有振動部32a、34a，於容器30b設置有振動部34b。振動部32a、34a、34b包含超音波振子，而對分散液DIL賦予超音波振動。再者，為方便起見，有時將容器30a所保持之分散液(第1分散液)DIL表示為DIL1，將容器30b所保持之分散液(第2分散液)DIL表示為DIL2。
此處，微粒子NP會隨時間經過而於分散液DIL中凝集。又， 亦存在微粒子NP於分散液DIL中絲毫不擴散之情形。因此，振動部(第1振動部)32a為將該凝集之微粒子NP粉碎(分散)並抑制微粒子NP於分散液DIL1中之凝集，而對容器30a中之分散液(粒子分散液)DIL1賦予第1頻率之振動。藉此，微粒子NP於分散液DIL1中擴散。一般而言，關於超音波振動，頻率越高則能量越高，但於液體中，與高能量相對應地，會產生液體對其之吸收，從而振動無法大範圍地擴散。因此，為效率良好地使凝集之微粒子NP分散，較佳為頻率相對較低者。例如，於溶劑為水之情形時，第1頻率為低於1MHz之頻率，較佳為200kHz以下。於本第1實施形態中，使用包含ITO之微粒子NP之水分散液(粒子分散液)DIL1，並將第1頻率設定為20kHz。藉由振動部32a之振動而遭到粉碎之ITO之微粒子NP之直徑各種各樣，既可很大，亦可很小。藉由設置振動部32a，便無需向分散液DIL1中添加用以抑制微粒子NP之凝集之界面活性劑。
振動部(第2振動部)34a為產生自分散液DIL1之表面霧化而成之霧氣MT(以下，有時稱為MTa)，而對容器30a中之分散液DIL1賦予第2頻率。於相對較高之頻率下，液體藉由空穴作用而霧氣化，並自液體表面連續地釋出至大氣中。例如，於溶劑為水之情形時，第2頻率為1MHz以上之頻率。於本第1實施形態中，將第2頻率設定為2.4MHz。藉由振動部34a之振動得以霧化而成之霧氣MTa之直徑(粒徑)例如為2μm~5μm，粒徑較之小很多之ITO之微粒子(奈米粒子)NP內含於霧氣MTa中，而自容器30a中之分散液DIL1之表面釋出。即，相對較大之ITO之微粒子NP會直接殘留於分散液DIL1中。再者，一粒霧氣MT之尺寸(直徑為2~5μm)中所內含之微粒子(奈米粒子)NP無需逐粒均勻地分散，亦 可為數粒~十數粒凝集而成之塊體。例如，於一粒微粒子NP之尺寸為數奈米(nm)~數十奈米之情形時，即使10粒左右該微粒子NP形成塊體而凝集，該塊體之尺寸亦不過為數十奈米~數百奈米左右，其較一粒霧氣MT之尺寸而言很小，於霧化時會內含於霧氣MT中。因此，所謂藉由振動部32a而抑制微粒子(奈米粒子)NP於分散液DIL中之凝集並不限定於必須將微粒子(奈米粒子)NP分散至以一粒為單位之程度，只要藉由振動部32a將其分散至雖存在微粒子(奈米粒子)NP凝集而成之塊體但該塊體之尺寸較霧氣MT之尺寸而言很小之程度即可。
容器路36a而連接，於容器30a內產生之霧氣MTa藉由自供氣部SG供給之載氣而搬送至容器30b。即，由載氣與霧氣MTa混合而成之處理氣體MPa搬送至容器30b內。再者，於容器30a內，設置有漏斗狀之霧氣收集構件38a，霧化而產生之霧氣MTa被霧氣收集構件38a收集後搬入至霧氣搬送流路36a。
容器30b保持藉由載氣得到搬送之霧氣MTa液化而成之分散液(奈米粒子分散液)DIL2。即，搬送至容器30b之霧氣MTa中經液化者作為分散液DIL2而儲存於容器30b內。容器30b內之分散液DIL2中之微粒子NP成為粒徑較霧氣MT之直徑(例如，2μm~5μm)小很多之微粒子(奈米粒子)NP。設置於容器30b之振動部(第4振動部)34b對容器30b中之分散液(奈米粒子分散液)DIL2賦予第2頻率(於本第1實施形態中為2.4MHz)之振動。藉此，產生自分散液(奈米粒子分散液)DIL2之表面再次霧化而成之霧氣MT(以下，有時稱為MTb)。因此，分散液DIL2中之ITO之微粒子(奈米粒子)NP亦會內含於霧氣MTb中，並自容器30b 中之分散液之表面釋出。
再者，微粒子NP係經過一定時間之後才會緩慢地凝集，故而即使停止第1頻率振動之賦予亦不會立即開始凝集。但於容器30b須將分散液(奈米粒子分散液)DIL2保持固定時間以上之情形時，可於容器30b亦設置對分散液DIL2賦予第1頻率之振動之振動部(第3振動部)32b(以單點鏈線圖示)。藉此，能抑制容器30b內之分散液(奈米粒子分散液)DIL2中之奈米粒子即微粒子NP凝集。再者，亦可為每隔既定時間間歇性地藉由振動部32a、32b對分散液DIL賦予超音波振動。
容器30b與供給管ST1藉由霧氣搬送流路36b而連接，搬送至容器30b內之霧氣MTa及於容器30b內產生之霧氣MTb藉由供給至容器30b內之載氣而搬送至供給管ST1。即，由存在於容器30b內之霧氣MTa、MTb與載氣混合而成之處理氣體MPb通過霧氣搬送流路36b而搬送至供給管ST1。藉此，存在於容器30b內之霧氣MTa、MTb自噴霧嘴NZ1之噴霧口OP1噴出。即，處理氣體MPb自噴霧嘴NZ1噴出。於容器30b內設置有霧氣收集構件38b，存在於容器30b內之霧氣MTa、MTb被霧氣收集構件38b收集後搬入至霧氣搬送流路36b。再者，於霧氣產生裝置MG2之情形時，容器30b藉由霧氣搬送流路36b而與供給管ST2連接，存在於容器30b內之霧氣MTa、MTb藉由自供氣部SG供給之載氣而搬送至供給管ST2。藉此，搬送至容器30b內之霧氣MTa及於容器30b內產生之霧氣MTb自噴霧嘴NZ2之噴霧口OP2噴出。
於容器30a，設置有將作為分散質之ITO之微粒子NP供給至容器30a內之分散質供給部DD。從而，藉由自分散介質供給部SW(參 照圖2)供給至容器30a內之分散介質(水)、及自分散質供給部DD供給之分散質(微粒子NP)，而產生儲存於容器30a內之分散液DIL1，且使分散液DIL1中之微粒子NP之濃度得到調整。雖亦存在所產生之分散液DIL中之微粒子NP未分散之情形，但可藉由振動部32a之振動而分散。又，藉由分散介質供給部SW，而調整容器30b內之分散液DIL2中之微粒子NP之濃度。於容器30a、30b，設置有用以冷卻分散液DIL以促進霧化之冷卻器CO1、CO2。該冷卻器CO1、CO2例如由捲繞於容器30a、30b之外周之環狀之管所構成，可藉由向該管中通入冷卻後之空氣或液體而冷卻分散液DIL1、DIL2。
於霧氣搬送流路36a、36b，設置有濃度感測器SC1、SC2。濃度感測器SC1檢測霧氣搬送流路36a內之處理氣體MPa中所含之微粒子(奈米粒子)NP之濃度，濃度感測器SC2檢測霧氣搬送流路36b內之處理氣體MPb中所含之微粒子(奈米粒子)NP之濃度。濃度感測器SC1、SC2藉由測定處理氣體MPa、MPb之吸光度，而檢測微粒子NP之濃度。例如，作為濃度感測器SC1、SC2，可使用分光光度計。再者，亦可將濃度感測器SC1、SC2設置於容器30a、30b，而藉此檢測容器30a、30b之分散液DIL1、DIL2中之微粒子NP之濃度。
下位控制裝置14b基於濃度感測器SC1、SC2檢測出之微粒子(奈米粒子)NP之濃度，而以霧氣搬送流路36a、36b內之微粒子(奈米粒子)NP之濃度、或分散液DIL1、DIL2中之微粒子NP之濃度成為既定濃度之方式進行控制。具體而言，下位控制裝置14b藉由控制供氣部SG所供給之載氣之流量、分散介質供給部SW所供給之水之流量、分散質供給部 DD所供給之微粒子NP之量、及振動部32a、34a、34b，而控制微粒子(奈米粒子)NP之濃度。
再者，視所要成膜之微粒子NP之種類，存在希望供給至噴霧嘴NZ1、NZ2之載氣為混合氣體之情形。因此，針對此種情形，於霧氣搬送流路36b與供給管ST1(ST2)之連接部分設置混合部MX，而向混合部MX供給與供給至容器30a、30b之壓縮氣體(例如，氮氣)不同之惰性氣體例如氬氣之壓縮氣體。藉此，可使供給至供給管ST1(ST2)之載氣為氮氣與氬氣之混合氣體。
將於容器30a產生之霧氣MTa搬送至容器30b，亦可將於容器30a產生之霧氣MTa直接經由噴霧嘴NZ1(NZ2)而供給至成膜室(霧氣處理部、成膜部)22。於該情形時，無需設置容器30b及霧氣搬送流路36b，只要將霧氣搬送流路36a連接於供給管ST1(ST2)即可。
[處理裝置PR3之構成]
圖4係表示處理裝置(塗佈裝置)PR3之構成之圖。處理裝置PR3具備基板搬送機構42、模塗佈頭DCH、對準顯微鏡AMm(AM1~AM3)、及乾燥處理部44。
基板搬送機構42構成元件製造系統10之上述基板搬送裝置之一部分，將自處理裝置PR2搬送之基板FS於處理裝置PR3內以既定速度搬送後，再以既定速度向處理裝置PR4送出。藉由將基板FS搭置於基板搬送機構42之輥等上進行搬送，而規定於處理裝置PR3內搬送之基板FS之搬送路徑。基板搬送機構42自基板FS之搬送方向之上游側(-X方向側)起依序具備軋輥NR11、張力調整輥RT11、轉筒DR1、導輥R11、氣動轉向 桿AT11、導輥R12、氣動轉向桿AT12、導輥R13、氣動轉向桿AT13、導輥R14、氣動轉向桿AT14、及軋輥NR12。導輥R11~R14及氣動轉向桿AT11~AT14配置於乾燥處理部44內。
軋輥NR11、NR12係由與圖3中之軋輥NR1、NR2構成相同之驅動輥及從動輥所構成，一面保持基板FS之正反兩面一面旋轉而搬送基板FS。轉筒DR1具有沿於Y方向上延伸且與重力方向交叉之方向延伸之中心軸AXo1、及與中心軸AXo1相距固定半徑之圓筒狀之外周面。轉筒DR1一面模仿外周面(圓筒面)使基板FS之一部分沿長尺寸方向彎曲並加以支持，一面以中心軸AXo1為中心旋轉，而使基板FS沿搬送方向(+X方向)移動。轉筒DR1自基板FS之與塗佈面為相反側之面(反面)側支持基板FS。張力調整輥RT11沿-Z方向賦能，而沿長尺寸方向對捲繞並支持於轉筒DR1上之基板FS賦予既定張力。藉此，使對纏繞於轉筒DR1之基板FS賦予之長尺寸方向之張力穩定處於既定範圍內。該張力調整輥RT11設置為一面與基板FS之塗佈面接觸一面旋轉。氣動轉向桿AT11~AT14自基板FS之塗佈面側以不與塗佈面接觸之狀態(或低摩擦狀態)支持基板FS。導輥R11~R14配置為一面與基板FS之反面接觸一面旋轉。圖1所示之下位控制裝置14c藉由控制設置於軋輥NR11、NR12及轉筒DR1各者之未圖示之旋轉驅動源之馬達，而控制基板FS於處理裝置PR3內之搬送速度。
對準顯微鏡AMm(AM1~AM3)係用以檢測下述形成於基板FS上之對準用之標記MKm(MK1~MK3)者(參照圖6)，沿Y方向設置有3個。對準顯微鏡AMm(AM1~AM3)拍攝藉由轉筒DR1之圓周面得到支持之基板FS上之標記MKm(MK1~MK3)。
對準顯微鏡AMm具有向基板FS投射對準用之照明光之光源、及拍攝其反射光之CCD、CMOS等攝像元件。對準顯微鏡AM1拍攝存在於觀察區域(檢測區域)內且形成於基板FS之+Y方向之端部之標記MK1。對準顯微鏡AM2拍攝存在於觀察區域內且形成於基板FS之-Y方向之端部之標記MK2。對準顯微鏡AM3拍攝存在於觀察區域內且形成於基板FS之寬度方向中央之標記MK3。對準顯微鏡AMm(AM1~AM3)所拍攝到之攝像信號傳輸至下位控制裝置14c。下位控制裝置14c基於攝像信號，而檢測標記MKm(MK1~MK3)於基板FS上之位置資訊。再者，對準用之照明光為對基板FS之感光性功能層幾乎不具感度之波長區域之光，例如波長為500~800nm左右之光。對準顯微鏡AMm之觀察區域之大小係根據標記MK1~MK3之大小及對準精度(位置計測精度)而設定，為100~500μm見方程度之大小。該對準顯微鏡AMm(AM1~AM3)具有與下述對準顯微鏡AMm(AM1~AM3)相同之構成。
模塗佈頭DCH對藉由轉筒DR1之圓周面得到支持之基板FS較大範圍且均勻地塗佈感光性功能液。其中模塗佈頭DCH之向基板FS噴出塗佈液(感光性功能液)之狹縫狀開口之Y方向之長度設定為較基板FS之寬度方向之尺寸短。因此，不會將塗佈液塗佈於基板FS之寬度方向之兩端部。模塗佈頭DCH設置於相對於對準顯微鏡AMm(AM1~AM3)靠基板FS之搬送方向之下游側(+X方向側)。模塗佈頭DCH至少對藉由下述處理裝置PR4而被描畫曝光圖案之基板FS上之電子元件之形成區域即曝光區域W(參照圖6)塗佈感光性功能液。下位控制裝置14c基於使用對準顯微鏡AMm(AM1~AM3)檢測出之標記MKm(MK1~MK3)於基板FS上 之位置，而控制模塗佈頭DCH，將感光性功能液塗佈於基板FS上。
此處，處理裝置PR3具備與下述編碼器系統ES相同之編碼器系統。即，具備設置於轉筒DR1兩端部之一對量尺部(圓盤尺)、及與量尺部對向而設之多對編碼器頭。某對編碼器頭於XZ平面，設置於通過轉筒DR1之中心軸AXo1及對準顯微鏡AMm(AM1~AM3)之觀察區域之設置方位線Lg1上。又，另一對編碼器頭於XZ平面，設置於通過轉筒DR1之中心軸AXo1及模塗佈頭DCH對基板FS之塗佈位置(處理位置)之設置方位線Lg2上。藉由設置此種編碼器系統，可使基板FS上之標記MKm之位置與轉筒DR1之旋轉角度位置相對應。而且，基於多對編碼器頭分別檢測出之檢測信號，能既定出標記MKm(MK1~MK3)之位置、及基板FS上之曝光區域(元件形成區域)W與塗佈位置(處理位置)於搬送方向(X方向)上之位置關係等。
再者，處理裝置PR3亦可具備噴墨頭而代替模塗佈頭DCH，亦可同時具備模塗佈頭DCH及噴墨頭。該噴墨頭能對基板FS選擇性地塗佈感光性功能液。因此，計測轉筒DR1之旋轉角度位置之編碼器系統之計測解析度係根據處理裝置PR3中之感光性功能液選擇性塗佈之定位精度而設定。
乾燥處理部44對藉由模塗佈頭DCH得以塗佈感光性功能液之基板FS實施乾燥處理。乾燥處理部44藉由向基板FS之表面吹送乾空氣等乾燥用空氣(溫風)之吹風機、紅外線光源、或陶瓷加熱器等，將感光性功能液中所含之溶質(溶劑或水)除去而使感光性功能液乾燥。藉此，形成感光性功能層。設置於乾燥處理部44內之導輥R11~R14及氣動轉向 桿AT11~AT14為延長基板FS之搬送路徑而以形成蜿蜒狀之搬送路徑之方式配置。於本第1實施形態中，將導輥R11~R14配置於相對於氣動轉向桿AT11~AT14靠+X方向側，藉此使基板FS之搬送路徑蜿蜒而沿-Z方向搬送基板FS。藉由延長搬送路徑，可有效地使感光性功能液乾燥。
又，乾燥處理部44作為能儲存既定長度之基板FS之儲存部(緩衝器)而發揮功能。藉此，即便於使自處理裝置PR2傳送之基板FS之搬送速度與向處理裝置PR4傳送之基板FS之搬送速度為不同速度之情形時，亦可藉由乾燥處理部44吸收該速度差。為使乾燥處理部44亦作為儲存部發揮功能，而使氣動轉向桿AT11~AT14能沿X方向移動，且始終以固定之力(張力)向-X方向側賦能。從而，根據乾燥處理部44內之基板FS之儲存長度之變化，氣動轉向桿AT11~AT14沿X方向(+X方向或-X方向)移動，上述儲存長度之變化係因相對於乾燥處理部44(或處理裝置PR3)而出入之基板FS之搬送速度之差、具體而言為藉由轉筒DR1之旋轉(或軋輥NR11之旋轉驅動)而傳送基板FS之速度與藉由軋輥NR12之旋轉驅動而傳送基板FS之速度之差所致。藉此，乾燥處理部44可於對基板FS賦予既定張力之狀態下儲存既定長度之基板FS。再者，藉由使基板FS之搬送路徑蜿蜒地延長，可使乾燥處理部44可儲存之既定長度(最大儲存長度)亦延長。
[處理裝置PR4之構成]
圖5係表示處理裝置(曝光裝置)PR4之構成之圖。處理裝置PR4為不使用遮罩之直描方式之曝光裝置，即所謂光柵掃描方式之圖案描畫裝置。後文將進行詳細說明，處理裝置PR4一面沿長尺寸方向(副掃描方向) 搬送基板FS，一面於基板FS之被照射面(感光面)上沿既定掃描方向(Y方向)一維地掃描(主掃描)曝光用之脈衝狀之射束LB之光點SP，並根據圖案資料(描畫資料)高速地調變(導通/斷開)光點SP之強度。藉此，於基板FS之被照射面描畫曝光與電子元件之電路構成對應之既定圖案之相應光圖案。即，藉由基板FS之副掃描、及光點SP之主掃描，於基板FS之被照射面上相對二維地掃描光點SP，而於基板FS描畫曝光既定圖案。又，基板FS係沿長尺寸方向連續地被搬送，故而藉由處理裝置PR4被曝光圖案之曝光區域W沿基板FS之長尺寸方向隔開既定間隔Td而設置多處(參照圖6)。因於該曝光區域W形成電子元件，故曝光區域W亦為元件形成區域。
處理裝置PR4進而具備基板搬送機構52、曝光後烘烤處理部54、光源裝置56、射束分配光學構件58、曝光頭60、對準顯微鏡AMm(AM1~AM3)、及編碼器系統ES。基板搬送機構52、曝光後烘烤處理部54、光源裝置56、射束分配光學構件58、曝光頭60、及對準顯微鏡AMm(AM1~AM3)設置於未圖示之調溫室內。該調溫室藉由將內部保持為既定溫度，而抑制於內部搬送之基板FS因溫度發生形狀變化之現象，並將內部之濕度設定為把基板FS之吸濕性及伴隨搬送而產生之靜電帶電等因素考慮在內之濕度。
基板搬送機構52構成元件製造系統10之上述基板搬送裝置之一部分，將自處理裝置PR3搬送之基板FS於處理裝置PR4內以既定速度搬送後，再以既定速度向處理裝置PR5送出。藉由將基板FS搭置於基板搬送機構52之輥等上進行搬送，而規定於處理裝置PR4內搬送之基板FS之 搬送路徑。基板搬送機構52自基板FS之搬送方向之上游側(-X方向側)起依序具備軋輥NR21、張力調整輥RT21、轉筒DR2、張力調整輥RT22、軋輥NR22、氣動轉向桿AT21、導輥R21、氣動轉向桿AT22、及軋輥NR23。軋輥NR22、NR23、氣動轉向桿AT21、AT22、及導輥R21配置於曝光後烘烤處理部54內。
軋輥NR21~NR23係由與先前所說明之軋輥NR1、NR2相同之驅動輥及從動輥所構成，一面保持基板FS之正反兩面一面旋轉而搬送基板FS。轉筒DR2具有與轉筒DR1相同之構成，具有沿於Y方向上延伸且與重力方向交叉之Y方向延伸之中心軸AXo2、及與中心軸AXo2相距固定半徑之圓筒狀之外周面。轉筒DR2一面模仿外周面(圓筒面)使基板FS之一部分沿長尺寸方向彎曲並加以支持，一面以中心軸AXo2為中心旋轉，而使基板FS沿搬送方向(+X方向)移動。轉筒DR2自基板FS之與感光面為相反側之面(反面)側支持基板FS。張力調整輥RT21、RT22沿-Z方向賦能，而沿長尺寸方向對捲繞並支持於轉筒DR2上之基板FS賦予既定張力。藉此，使對纏繞於轉筒DR2之基板FS賦予之長尺寸方向之張力穩定處於既定範圍內。該張力調整輥RT21、RT22設置為一面與基板FS之感光面接觸一面旋轉，且於外周面被覆有使基板FS之感光面不易受到損傷等之彈性體(橡膠片、樹脂片等)。氣動轉向桿AT21、AT22自基板FS之感光面側以不與感光面接觸之狀態(或低摩擦狀態)支持基板FS。導輥R21配置為一面與基板FS之反面接觸一面旋轉。圖1所示之下位控制裝置14d藉由控制設置於軋輥NR21~NR23及轉筒DR2各者之未圖示之旋轉驅動源之馬達，而控制基板FS於處理裝置PR4內之搬送速度。再者，為方便起見，將 包含中心軸AXo2且與YZ平面平行之平面稱為中心面Poc。
曝光後烘烤處理部54對藉由下述曝光頭60得到描畫曝光之基板FS進行曝光後烘烤(PEB；Post Exposure Bake)。設置於曝光後烘烤處理部54內之軋輥NR22、NR23、氣動轉向桿AT21、AT22、及導輥R21為延長基板FS之搬送路徑，而以使之成為蜿蜒狀之搬送路徑之方式配置。於本第1實施形態中，將軋輥NR22、NR23及導輥R21配置於相對於氣動轉向桿AT21、AT22靠+Z方向側，藉此使基板FS之搬送路徑蜿蜒而沿+X方向搬送基板FS。藉由延長搬送路徑，可有效地進行曝光後烘烤。
又，曝光後烘烤處理部54作為能儲存既定長度之基板FS之儲存部(緩衝器)而發揮功能。藉此，即便於使自處理裝置PR3傳送之基板FS之搬送速度與向處理裝置PR5傳送之基板FS之搬送速度為不同速度之情形時，亦可藉由曝光後烘烤處理部54吸收該速度差。為使曝光後烘烤處理部54亦作為儲存部發揮功能，而使氣動轉向桿AT21、AT22能沿Z方向移動，且始終以既定力(張力)向-Z方向側賦能。從而，根據曝光後烘烤處理部54內之基板FS之儲存長度之變化，氣動轉向桿AT21、AT22沿Z方向(+Z方向或-Z方向)移動；上述儲存長度之變化係因相對於曝光後烘烤處理部54而出入之基板FS之搬送速度之差所致。藉此，曝光後烘烤處理部54可於對基板FS賦予既定張力之狀態下儲存既定長度之基板FS。再者，藉由使基板FS之搬送路徑蜿蜒地延長，可使曝光後烘烤處理部54可儲存之既定長度(最大儲存長度)亦延長。
光源裝置(光源)56產生並射出脈衝狀之射束(脈衝射束、脈衝光、雷射)LB。該射束LB係於370nm以下之波長頻帶之既定波長(例 如，355nm)具有峰值波長之紫外線光，以發光頻率(振盪頻率)Fa發光。光源裝置56射出之射束LB經由射束分配光學構件58而入射至曝光頭60。光源裝置56亦可為可於紫外波長區域以高發光頻率Fa發出高亮度之射束LB之光纖放大器雷射光源裝置。光纖放大器雷射光源裝置由如下構件所構成：半導體雷射器，其能以100MHz以上之高發光頻率Fa發出紅外波長區域之脈衝光；光纖放大器，其將紅外波長區域之脈衝光放大；以及波長轉換元件(高次諧波產生元件)，其將放大後之紅外波長區域之脈衝光轉換為紫外波長區域之脈衝光。來自半導體雷射器之紅外波長區域之脈衝光亦被稱為種光，藉由改變種光之發光特性(脈衝持續時間、上升及下降之急遽性等)，能改變其於光纖放大器之放大效率(放大率)，亦可高速地調變最終輸出之紫外波長區域之射束LB之強度。又，自光纖放大器雷射光源裝置輸出之紫外波長區域之射束LB能將其發光持續時間縮短地極小，乃至於數微微秒~數十微微秒。因此，即便為光柵掃描方式之描畫曝光，投射於基板FS之被照射面(感光面)上之射束LB之光點SP亦幾乎不偏離地固定保持射束LB之光點SP於截面內之形狀及強度分佈(例如，圓形之高斯分佈)。由此種光纖放大器雷射光源裝置與直描方式之圖案描畫裝置組合而成之構成例如於國際公開第2015/166910號公報中有所揭示。
曝光頭60為排列有同一構成之多個掃描單元Un(U1~U6)之所謂多射束型之曝光頭。曝光頭60於藉由轉筒DR2之外周面(圓周面)得到支持之基板FS之一部分，藉由多個掃描單元Un(U1~U6)而描畫圖案。各掃描單元Un(U1~U6)將來自光源裝置56之射束LB以收斂為光點SP之方式投射於基板FS之被照射面上，並沿主掃描方向(Y方向)一維地 掃描該光點SP。掃描單元Un包含：多面鏡PM，其用以使射束LB偏向；以及F θ透鏡FT，其用以將藉由旋轉之多面鏡PM而偏向之射束LB之光點SP以遠心狀態投射於基板FS之被照射面上。藉由該光點SP之掃描，而於基板FS上(基板FS之被照射面上)規定描畫1線圖案之直線性描畫線SLn(SL1~SL6)。該描畫線SLn(SL1~SL6)係表示藉由各掃描單元Un(U1~U6)而掃描之光點SP之掃描軌跡之掃描線。再者，為方便起見，有時將入射至掃描單元Un(U1~U6)之來自光源裝置56之射束LB表示為LBn(LB1~LB6)。
多個掃描單元Un(U1~U6)如圖6所示，配置為多條描畫線SLn(SL1~SL6)於Y方向上不彼此分離地相接。即，以藉由多個掃描單元Un(U1~U6)全部而覆蓋曝光區域W之寬度方向之全域之方式，使各掃描單元Un(U1~U6)分擔掃描區域。藉此，各掃描單元Un(U1~U6)能針對沿基板FS之寬度方向分割而成之多個區域之每個逐一描畫圖案。例如，若將1個掃描單元Un之Y方向之掃描長度(描畫線SLn之長度)設定為20~50mm左右，則藉由將3個第奇數個掃描單元U1、U3、U5、及3個第偶數個掃描單元U2、U4、U6之共計6個掃描單元Un配置於Y方向上，可將所能描畫之Y方向之寬度擴大至120~300mm左右。各描畫線SL1~SL6之長度原則上相同。即，沿描畫線SL1~SL6各者而掃描之射束LBn(LB1~LB6)之光點SP之掃描距離原則上相同。再者，於希望延長曝光區域W之寬度之情形時，藉由延長描畫線SLn本身之長度、或增加配置於Y方向上之掃描單元Un之數量便可實現。
以多條描畫線SLn(SL1~SL6)夾著中心面Poc沿轉筒DR2 之圓周方向呈鋸齒排列配置為2行之方式，使多個掃描單元Un(U1~U6)夾著中心面Poc沿轉筒DR2之圓周方向呈鋸齒排列配置為2行。第奇數個掃描單元U1、U3、U5係於相對於中心面Poc靠基板FS之搬送方向之上游側(-X方向側)且沿Y方向隔開既定間隔而配置。第偶數個掃描單元U2、U4、U6係於相對於中心面Poc靠基板FS之搬送方向之下游側(+X方向側)且沿Y方向隔開既定間隔而配置。因此，第奇數個描畫線SL1、SL3、SL5係於相對於中心面Poc靠基板FS之搬送方向之上游側(-X方向側)且沿Y方向隔開既定間隔而配置於直線上。第偶數個描畫線SL2、SL4、SL6係於相對於中心面Poc靠基板FS之搬送方向之下游側(+X方向側)且沿Y方向隔開既定間隔而配置於直線上。
此時，描畫線SL2於基板FS之寬度方向上，配置於描畫線SL1與描畫線SL3之間。同樣地，描畫線SL3於基板FS之寬度方向上，配置於描畫線SL2與描畫線SL4之間。描畫線SL4於基板FS之寬度方向上，配置於描畫線SL3與描畫線SL5之間，描畫線SL5於基板FS之寬度方向上，配置於描畫線SL4與描畫線SL6之間。於本第1實施形態中，將沿描畫線SL1、SL3、SL5而掃描之射束LBn之光點SP之掃描方向設為-Y方向，將沿描畫線SL2、SL4、SL6而掃描之射束LBn之光點SP之掃描方向設為+Y方向。藉此，描畫線SL1、SL3、SL5之描畫開始點側之端部與描畫線SL2、SL4、SL6之描畫開始點側之端部於Y方向上鄰接或部分重疊。又，描畫線SL3、SL5之描畫結束點側之端部與描畫線SL2、SL4之描畫結束點側之端部於Y方向上鄰接或部分重疊。於以使於Y方向上相鄰之描畫線SLn之端部彼此部分重疊之方式配置各描畫線SLn之情形時，例如，對於各描畫線 SLn之長度，可使之包含描畫開始點或描畫結束點地於Y方向上在掃描長度之百分之幾以下之範圍內重疊。再者，所謂使描畫線SLn於Y方向上相接係表示使描畫線SLn之端部彼此於Y方向上鄰接或部分重複。
於本第1實施形態之情形時，來自光源裝置56之射束LB為脈衝光，因此於主掃描期間投射至描畫線SLn上之光點SP對應於射束LB之振盪頻率Fa(例如，100MHz)而呈離散性。因此，需使藉由射束LB之1脈衝光而投射之光點SP與藉由下個1脈衝光而投射之光點SP於主掃描方向上重疊。其重疊量係根據光點SP之尺寸
Figure TW201801799AD00001
、光點SP之掃描速度(主掃描之速度)、及射束LB之振盪頻率Fa而設定。於光點SP之強度分佈近似於高斯分佈之情形時，光點SP之有效尺寸
Figure TW201801799AD00002
由光點SP之峰值強度之1/e2(或1/2)決定。於本第1實施形態中，以相對於有效尺寸(尺寸)
Figure TW201801799AD00003
，
Figure TW201801799AD00004
×1/2左右之光點SP重疊之方式，設定光點SP之掃描速度Vs及振盪頻率Fa。從而，光點SP沿主掃描方向之投射間隔成為
Figure TW201801799AD00005
/2。因此，於副掃描方向(與描畫線SLn正交之方向)上，亦希望以於沿描畫線SLn之光點SP之1次掃描與下次掃描之間，基板FS移動光點SP之有效尺寸
Figure TW201801799AD00006
之大致1/2之距離之方式進行設定。再者，光點SP之掃描速度係根據多面鏡PM之旋轉速度而決定。
各掃描單元Un(U1~U6)係以至少於XZ平面各射束LBn向轉筒DR2之中心軸AXo2前進之方式，將各射束LBn向基板FS射出。藉此，自各掃描單元Un(U1~U6)向基板FS前進之射束LBn之光路(射束中心軸)於XZ平面與基板FS之被照射面之法線平行。又，各掃描單元Un(U1~U6)係以向描畫線SLn(SL1~SL6)照射之射束LBn於與YZ平面 平行之面內相對於基板FS之被照射面而垂直之方式，將射束LBn向基板FS照射。即，於光點SP在被照射面之主掃描方向上，投射至基板FS之射束LBn(LB1~LB6)係以遠心狀態而掃描。此處，將自各掃描單元Un(U1~U6)照射至描畫線SLn(SL1~SL6)上之任意點(例如，中點)之射束LB之光軸設定為照射軸Len(Le1~Le6)。該各照射軸Le(Le1~Le6)於XZ平面，成為連接描畫線SLn(SL1~SL6)與中心軸AXo2之線。
第奇數個掃描單元U1、U3、U5各自之照射軸Le1、Le3、Le5於XZ平面為相同之方向，第偶數個掃描單元U2、U4、U6各自之照射軸Le2、Le4、Le6於XZ平面為相同之方向。又，照射軸Le1、Le3、Le5與照射軸Le2、Le4、Le6設定為於XZ平面相對於中心面Poc之角度為±θ 1。
射束分配光學構件58將來自光源裝置56之射束LB導向多個掃描單元Un(U1~U6)。射束分配光學構件58具備與多個掃描單元Un(U1~U6)各者對應之多個射束分配光學系統BDUn(BDU1~BDU6)。射束分配光學系統BDU1將來自光源裝置56之射束LB(LB1)導向掃描單元U1，同樣地射束分配光學系統BDU2~BDU6將來自光源裝置56之射束LB(LB2~LB6)導向掃描單元U2~U6。多個射束分配光學系統BDUn(BDU1~BDU6)將射束LBn(LB1~LB6)沿照射軸Len(Le1~Le6)上射出至掃描單元Un(U1~U6)。即，自射束分配光學系統BDU1導向掃描單元U1之射束LB1通過照射軸Le1上。同樣地，自射束分配光學系統BDU2~BDU6導向掃描單元U2~U6之射束LB2~LB6通過照射軸Le2~Le6上。射束分配光學構件58藉由未圖示之射束分光器等，使來自光源裝置56之射束LB分支而入射至多個射束分配光學系統BDUn(BDU1~BDU6)各者。再者， 射束分配光學構件58藉由切換用之光偏向器等(例如，音響光學調變器)，將來自光源裝置56之射束LB時分而選擇性地使多個射束分配光學系統BDUn(BDU1~BDU6)中任一者入射。
多個射束分配光學系統BDUn(BDU1~BDU6)各自具有根據圖案資料而高速地調變(導通/斷開)導向多個掃描單元Un(U1~U6)之射束LBn(LB1~LB6)之強度的描畫用光學元件AOMn(AOM1~AOM6)。射束分配光學系統BDU1具有描畫用光學元件AOM1，同樣地，射束分配光學系統BDU2~BDU6具有描畫用光學元件AOM2~AOM6。描畫用光學元件AOMn(AOM1~AOM6)係對射束LB具有透過性之音響光學調變器(Acousto-Optic Modulator)。描畫用光學元件AOMn(AOM1~AOM6)產生使來自光源裝置56之射束LB以與作為驅動信號之高頻信號之頻率相應之繞射角繞射而成之1次繞射光，並將該1次繞射光作為朝向各掃描單元Un(U1~U6)之射束LBn(LB1~LB6)而射出。描畫用光學元件AOMn(AOM1~AOM6)根據來自下位控制裝置14d之驅動信號(高頻信號)之導通/斷開，而對使入射之射束LB繞射而成之1次繞射光(射束LBn)之產生進行導通/斷開。
描畫用光學元件AOMn(AOM1~AOM6)於來自下位控制裝置14d之驅動信號(高頻信號)為關閉狀態時，使入射之射束LB(0次光)不繞射而透過，藉此將射束LB導引至設置於射束分配光學系統BDUn(BDU1~BDU6)內之未圖示之吸收體。從而，於驅動信號為關閉狀態時，透過描畫用光學元件AOMn(AOM1~AOM6)之射束LBn(LB1~LB6)不向掃描單元Un(U1~U6)入射。即，通過掃描單元Un內之射束LBn之強 度成為低位準(零)。此表示於基板FS之被照射面上觀察時，照射至被照射面上之射束LBn之光點SP之強度已調變至低位準(零)。另一方面，描畫用光學元件AOMn(AOM1~AOM6)於來自下位控制裝置14d之驅動信號(高頻信號)為打開狀態時，使入射之射束LB繞射而射出1次繞射光，藉此將射束LBn(LB1~LB6)導引至掃描單元Un(U1~U6)。從而，於驅動信號為打開狀態時，通過掃描單元Un內之射束LBn之強度成為高位準。此表示於基板FS之被照射面上觀察時，照射至被照射面上之射束LBn之光點SP之強度已調變至高位準。如此，藉由將導通/斷開之驅動信號施加至描畫用光學元件AOMn(AOM1~AOM6)，能將描畫用光學元件AOMn(AOM1~AOM6)切換為導通/斷開。
圖案資料係針對每個掃描單元Un(U1~U6)逐一設置，下位控制裝置14d基於藉由各掃描單元Un(U1~U6)而描畫之圖案之圖案資料(例如，使既定畫素單位與1位元對應，而以邏輯值「0」或「1」表示關閉狀態及打開狀態之資料行)，高速地將施加至各描畫用光學元件AOMn(AOM1~AOM6)之驅動信號切換為打開狀態/關閉狀態。藉此，對每個掃描單元Un(U1~U6)逐一進行與圖案資料相應之描畫動作，而於基板FS之曝光區域(圖案形成區域)藉由6個掃描單元Un(U1~U6)分別沿Y方向曝光描畫圖案。
本體框架UB保持多個射束分配光學系統BDUn(BDU1~BDU6)及多個掃描單元Un(U1~U6)。本體框架UB具有保持多個射束分配光學系統BDUn(BDU1~BDU6)之第1框架Ub1、及保持多個掃描單元Un(U1~U6)之第2框架Ub2。第1框架Ub1於藉由第2框架Ub2得到保 持之多個掃描單元Un(U1~U6)之上方(+Z方向側)保持多個射束分配光學系統BDUn(BDU1~BDU6)。第1框架Ub1自下方(-Z方向側)支持多個射束分配光學系統BDUn(BDU1~BDU6)。第奇數個射束分配光學系統BDU1、BDU3、BDU5以對應於第奇數個掃描單元U1、U3、U5之位置，於相對於中心面Poc靠基板FS之搬送方向之上游側(-X方向側)沿Y方向呈1行配置之方式，支持於第1框架Ub1。第偶數個射束分配光學系統BDU2、BDU4、BDU6以對應於第偶數個掃描單元U2、U4、U6之位置，於相對於中心面Poc靠基板FS之搬送方向之下游側(+X方向側)沿Y方向呈1行配置之方式，支持於第1框架Ub1。於第1框架Ub1，設置有用以供自多個射束分配光學系統BDUn(BDU1~BDU6)各者射出之射束LBn(LB1~LB6)入射至對應之掃描單元Un(U1~U6)之開口部Hsn(Hs1~Hs6)。
第2框架Ub2係以各掃描單元Un(U1~U6)可繞照射軸Len(Le1~Le6)微量(例如±2°左右)旋動之方式，可旋動地保持掃描單元Un(U1~U6)。藉由該掃描單元Un(U1~U6)之旋轉，描畫線SLn(SL1~SL6)以照射軸Len(Le1~Le6)為中心而旋轉，因此可使描畫線SLn(SL1~SL6)在相對於與Y軸平行之狀態略有偏移之範圍(例如±2°)內傾斜。再者，該掃描單元Un(U1~U6)繞照射軸Len(Le1~Le6)之旋動係於下位控制裝置14d之控制之下藉由未圖示之致動器而進行。
如圖6所示，構成對準系統之對準顯微鏡AMm(AM1~AM3)係用以檢測形成於基板FS之對準用之標記MKm(MK1~MK3)之位置資訊(標記位置資訊)者，沿Y方向而設。標記MKm(MK1~MK3)係用以使描畫於基板FS之被照射面上之曝光區域W之既定圖案與基板FS 或既已形成於基板FS之基底圖案之層相對性地對位(對準)之基準標記。標記MKm(MK1~MK3)沿基板FS之長尺寸方向以固定間隔形成於基板FS之寬度方向之兩端部，且於沿基板FS之長尺寸方向排列之曝光區域W間形成於基板FS之寬度方向中央。對準顯微鏡AMm(AM1~AM3)拍攝藉由轉筒DR2之圓周面得到支持之基板FS上之標記MKm(MK1~MK3)。對準顯微鏡AMm(AM1~AM3)設置於較自曝光頭60投射至基板FS之被照射面上之光點SP之位置(描畫線SL1~SL6之位置)靠基板FS之搬送方向之上游側(-X方向側)。
對準顯微鏡AMm具有向基板FS投射對準用之照明光之光源、及拍攝其反射光之CCD、CMOS等攝像元件。對準顯微鏡AM1拍攝存在於觀察區域(檢測區域)Vw1內且形成於基板FS之+Y方向之端部之標記MK1。對準顯微鏡AM2拍攝存在於觀察區域Vw2內且形成於基板FS之-Y方向之端部之標記MK2。對準顯微鏡AM3拍攝存在於觀察區域Vw3內且形成於基板FS之寬度方向中央之標記MK3。對準顯微鏡AMm(AM1~AM3)所拍攝到之攝像信號傳輸至下位控制裝置14d。下位控制裝置14d基於攝像信號，而檢測標記MKm(MK1~MK3)於基板FS上之位置資訊。再者，對準用之照明光為對基板FS之感光性功能層幾乎不具感度之波長區域之光，例如波長為500~800nm左右之光。對準顯微鏡AM1~AM3之觀察區域Vw1~Vw3之大小係根據標記MK1~MK3之大小及對準精度(位置計測精度)而設定，為100~500μm見方程度之大小。
編碼器系統ES精密地計測轉筒DR2之旋轉角度位置(即基板FS之移動位置及移動量)。具體而言，如圖5及圖6所示，編碼器系統 ES具有設置於轉筒DR2兩端部之量尺部(圓盤尺)SDa、SDb、及與量尺部SDa、SDb對向而設之多對編碼器頭ENja(EN1a~EN3a)、ENjb(EN1b~EN3b)。量尺部SDa、SDb具有跨及轉筒DR2之外周面之圓周方向整體呈環狀形成之刻度。該量尺部SDa、SDb係於轉筒DR2之外周面之圓周方向上以固定間距(例如，20μm)刻設有凹狀或凸狀之格子線(刻度)之繞射格子，構成為增值型之量尺。該量尺部SDa、SDb繞中心軸AXo2與轉筒DR2一體地旋轉。
編碼器頭ENja、ENjb對量尺部SDa、SDb投射計測用之光束，而光電檢測其反射光束(繞射光)，藉此將作為脈衝信號之檢測信號(2相信號)輸出至下位控制裝置14d。下位控制裝置14d對編碼器頭ENja、ENjb各自之檢測信號(2相信號)進行內插處理而數位計數(count)量尺部SDa、SDb之格子之移動量，藉此以次微米之解析度計測轉筒DR2之旋轉角度位置及角度變化、或基板FS之移動量。根據轉筒DR2之角度變化，亦可計測出基板FS之搬送速度。
一對編碼器頭EN1a、EN1b及對準顯微鏡AMm(AM1~AM3)設置於相對於中心面Poc靠基板FS之搬送方向之上游側(-X方向側)。一對編碼器頭EN1a、EN1b及對準顯微鏡AMm(AM1~AM3)於XZ平面，配置於通過轉筒DR2之中心軸AXo2之設置方位線Lx1上。從而，藉由將基於對準顯微鏡AM1~AM3於觀察區域Vw1~Vw3內拍攝標記MK1~MK3之瞬間之編碼器頭EN1a、EN1b的數位計數值(count value)加以取樣，可使基板FS上之標記MKm之位置與轉筒DR2之旋轉角度位置相對應。
一對編碼器頭EN2a、EN2b設置於相對於中心面Poc靠基板 FS之搬送方向之上游側(-X方向側)，且設置於較編碼器頭EN1a、EN1b靠基板FS之搬送方向之下游側(+X方向側)。編碼器頭EN2a、EN2b於XZ平面，配置於通過轉筒DR2之中心軸AXo2之設置方位線Lx2上。該設置方位線Lx2於XZ平面，與照射軸Le1、Le3、Le5形成為同角度位置而重疊。從而，基於編碼器頭EN2a、EN2b之數位計數值(count value)表示轉筒DR2於描畫線SL1、SL3、SL5上之旋轉角度位置。
一對編碼器頭EN3a、EN3b設置於相對於中心面Poc靠基板FS之搬送方向之下游側(+X方向側)，且於XZ平面，配置於通過轉筒DR2之中心軸AXo2之設置方位線Lx3上。該設置方位線Lx3於XZ平面，與照射軸Le2、Le4、Le6形成為同角度位置而重疊。從而，基於編碼器頭EN3a、EN3b之數位計數值(count value)表示轉筒DR2於描畫線SL2、SL4、SL6上之旋轉角度位置。
由於如此地配置對準顯微鏡AMm及編碼器頭ENja、ENjb，故而能基於與編碼器頭ENja(EN1a~EN3a)、ENjb(EN1b~EN3b)各者對應之數位計數值，而既定出標記MKm(MK1~MK3)之位置、及基板FS上之曝光區域W與各描畫線SLn(處理位置)之副掃描方向(搬送方向、X方向)上之位置關係等。此外，基於該數位計數值，亦可指定記憶應描畫於基板FS上之圖案之描畫資料(例如點陣圖資料)之記憶體部於副掃描方向上之位址位置。
處理裝置PR4具有如上構成，下位控制裝置14d基於所檢測出之標記MKm之位置資訊及基於編碼器頭EN1a、EN1b之數位計數值，而決定曝光區域W之副掃描方向(X方向)上之曝光開始位置。而且，下位 控制裝置14d根據基於編碼器頭EN2a、EN2b之數位計數值，而判斷曝光區域W之曝光開始位置是否已到達描畫線SL1、SL3、SL5上。於判斷出曝光區域W之曝光開始位置已到達描畫線SL1、SL3、SL5上之情形時，下位控制裝置14d藉由開始描畫用光學元件AOM1、AOM3、AOM5之切換，而使藉由掃描單元U1、U3、U5掃描光點SP而進行之描畫曝光開始。此時，下位控制裝置14d根據基於編碼器頭EN2a、EN2b之數位計數值，而指定記憶描畫資料之記憶體部之存取編號，並以串列方式調出該指定之存取編號之資料而切換描畫用光學元件AOM1、AOM3、AOM5。同樣地，下位控制裝置14d於根據基於編碼器頭EN3a、EN3b之數位計數值，而判斷出曝光區域W之曝光開始位置已到達描畫線SL2、SL4、SL6上之情形時，藉由開始描畫用光學元件AOM2、AOM4、AOM6之切換，而使藉由掃描單元U2、U4、U6掃描光點SP而進行之描畫曝光開始。此時，下位控制裝置14d根據基於編碼器頭EN3a、EN3b之數位計數值，而指定記憶描畫資料之記憶體部之存取編號，並以串列方式調出該指定之存取編號之資料而切換描畫用光學元件AOM2、AOM4、AOM6。藉此，於基板FS之被照射面上描畫曝光電子元件用之圖案。
再者，下位控制裝置14d除描畫用光學元件AOMn之切換控制等以外，亦進行光源裝置56之射束LB之發光控制、多面鏡PM之旋轉控制等。又，處理裝置PR4雖設定為光柵掃描方式之曝光裝置，但亦可為使用遮罩之曝光裝置，亦可為使用數位微鏡元件(DMD：Digital Micromirror Device)、或空間光調變器(SLM：Spatial Light Modulator)元件曝光既定圖案之曝光裝置。
作為使用遮罩之曝光裝置，可使用例如國際公開第2013/146184號公報所揭示般，將形成於圓筒狀之透射型或反射型之圓筒遮罩(旋轉遮罩)之外周面之遮罩圖案經由投影光學系統投影至基板FS之投影曝光方式、或者使透射型之圓筒遮罩之外周面與基板FS以固定間隙接近之接近(proximity)曝光方式之曝光裝置。又，於使用反射型之圓筒面狀之旋轉遮罩或局部球面狀之旋轉遮罩之情形時，例如可使用如國際公開第2014/010274號公報及國際公開第2013/133321號公報所揭示之投影曝光裝置。再者，遮罩並不限於如上旋轉遮罩，亦可為於平面之石英基板上之遮光層或反射層形成圖案之平面遮罩。
[處理裝置PR5、PR6之構成]
圖7係表示處理裝置(濕式處理裝置)PR5、PR6之構成之圖。處理裝置PR5係實施作為濕式處理之其中一種之顯影處理的顯影裝置，處理裝置PR6係實施作為濕式處理之其中一種之蝕刻處理的蝕刻裝置。處理裝置PR5與處理裝置PR6僅浸漬基板FS之處理液LQ1不同，其他構成相同。處理裝置PR5(PR6)具備基板搬送機構62、處理槽64、清洗槽66、去液槽68、及乾燥處理部70。
基板搬送機構62構成元件製造系統10之上述基板搬送裝置之一部分，將自處理裝置PR4(或PR5)搬送之基板FS於處理裝置PR5(或PR6)內以既定速度搬送後，再以既定速度向處理裝置PR6(或回收輥FR2)送出。藉由將基板FS搭置於基板搬送機構62之輥等上進行搬送，而規定於處理裝置PR5(或PR6)內搬送之基板FS之搬送路徑。基板搬送機構62自基板FS之搬送方向之上游側(-X方向側)起依序具備軋輥NR51、氣動 轉向桿AT51、導輥R51~R59、氣動轉向桿AT52、導輥R60、氣動轉向桿AT53、導輥R61、氣動轉向桿AT54、導輥R62、氣動轉向桿AT55、及軋輥NR52。導輥R60~R62、氣動轉向桿AT53~AT55、及軋輥NR52配置於乾燥處理部70內。
軋輥NR51、NR52係由與先前所說明之軋輥NR1、NR2相同之驅動輥及從動輥所構成，一面保持基板FS之正反兩面一面旋轉而搬送基板FS。氣動轉向桿AT51~AT55自基板FS之被施以濕式處理之處理面側以不與處理面接觸之狀態(或低摩擦狀態)支持基板FS。配置為導輥R53、R56、R58一面與基板FS之處理面(感光面)接觸一面旋轉，而除此以外之導輥R一面與基板FS之處理面之相反側之面(反面)接觸一面旋轉。再者，與基板FS之處理面(感光面)接觸之導輥R53、R56、R58亦可形成為僅於基板FS之寬度方向(Y方向)之兩端部與基板FS接觸而180度地彎折基板FS之搬送方向之構成。圖1所示之下位控制裝置14e(或14f)藉由控制設置於軋輥NR51、NR52各者之未圖示之旋轉驅動源之馬達，而控制基板FS於處理裝置PR5(或PR6)內之搬送速度。
縱型之處理槽64係保持處理液LQ1者，且為用以對基板FS實施濕式處理者。導輥R53係以將基板FS浸漬於處理液LQ1之方式設置於處理槽64內，導輥R52、R54設置於相對於處理槽64靠+Z方向側。導輥R53位於較保持於處理槽64之處理液LQ1之液面(表面)靠-Z方向側。藉此，能以位於導輥R52與導輥R54之間之基板FS之一部分之表面與保持於處理槽64之處理液LQ1接觸之方式，搬送基板FS。於處理裝置RP5之情形時，處理槽64保持顯影液作為處理液LQ1。藉此，對基板FS實施顯影 處理。即，使藉由處理裝置PR4被描畫曝光後之感光性功能層(光阻劑)顯影，而顯現出以與形成於感光性功能層之潛像相應之形狀遭到蝕刻後之抗蝕劑層。於處理裝置RP6之情形時，處理槽64保持蝕刻液作為處理液LQ1。藉此，對基板FS實施蝕刻處理。即，將光阻劑層(形成有圖案子感光性功能層)作為遮罩，蝕刻形成於感光性功能層之下層之金屬性薄膜，而於金屬性薄膜顯現出與電子元件用之電路等相應之圖案層。
縱型之清洗槽66係用以對經受過濕式處理之基板FS實施清洗處理者。於清洗槽66內，沿Z方向設置有多個對基板FS之表面釋出清洗液(例如，水)LQ2之清洗噴嘴66a。多個清洗噴嘴66a各自沿-X方向側及+X方向側2個方向呈噴淋狀釋出清洗液LQ2。導輥R56設置於清洗槽66內且較多個清洗噴嘴66a靠-Z方向側，導輥R55、R57設置於相對於清洗槽66靠+Z方向側。藉此，自導輥R55去往導輥R56之基板FS於相對於多個清洗噴嘴66a靠-X方向側之位置，以其表面(處理面)朝向清洗噴嘴66a側之方式向-Z方向側搬送。又，自導輥R56去往導輥R57之基板FS於相對於多個清洗噴嘴66a靠+X方向側之位置，以其表面(處理面)朝向清洗噴嘴66a之方式向+Z方向側搬送。從而，自導輥R55去往導輥R56之基板FS之表面藉由自設置於清洗槽66之多個清洗噴嘴66a向-X方向側釋出之清洗液LQ2得到清洗。同樣地，自導輥R56去往導輥R57之基板FS之表面藉由自設置於清洗槽66之多個清洗噴嘴66a向+X方向側釋出之清洗液LQ2得到清洗。又，用以將自多個清洗噴嘴66a釋出之清洗液LQ2向清洗槽66之外部排出之排出口66b設置於清洗槽66之底壁。
去液槽68係用以對經受過清洗處理之基板FS實施去液處 理，即去掉附著於基板FS之清洗液(例如，水)LQ2者。於去液槽68內，設置有多個對基板FS釋出空氣等氣體之噴氣嘴68a。該噴氣嘴68a沿Z方向於去液槽68之與Z方向平行之各內壁面設置有多個。藉此，多個噴氣嘴68a自±X方向側及±Y方向側對基板FS釋出氣體。導輥R58設置於去液槽68內且較多個噴氣嘴68a靠-Z方向側，導輥R57、R59設置於相對於去液槽68靠+Z方向側。自導輥R57去往導輥R58之基板FS於相對於沿Z方向於去液槽68之-X方向側之內壁面設置有多個之噴氣嘴68a靠+X方向側之位置，向-Z方向側搬送。自導輥R58去往導輥R59之基板FS於相對於沿Z方向於去液槽68之+X方向側之內壁面設置有多個之噴氣嘴68a靠-X方向側之位置，向+Z方向側搬送。沿Z方向於去液槽68之±Y方向側之內壁面設置有多個之噴氣嘴68a於X方向上，設置於自導輥R57向導輥R58搬送之基板FS之位置與自導輥R58向導輥R59搬送之基板FS之位置之間。藉此，自設置於去液槽68內之多個噴氣嘴68a向±X方向側及±Y方向側釋出氣體，附著於自導輥R57去往導輥R59之基板FS之清洗液LQ2得以除去。又，用以將藉由多個噴氣嘴68a而自基板FS除去之清洗液LQ2向去液槽68之外部排出之排出口68b設置於去液槽68之底壁。該排出口68b亦作為用以使自多個噴氣嘴68a釋出之氣體溢出之排氣口而發揮功能。
乾燥處理部70對經受過去液處理之基板FS實施乾燥處理。乾燥處理部70藉由向基板FS之表面吹送乾空氣等乾燥用空氣(溫風)之吹風機、紅外線光源、或陶瓷加熱器等，使殘留於基板FS之清洗液LQ2乾燥而將其除去。設置於乾燥處理部70內之導輥R60~R62、氣動轉向桿AT53~AT55、及軋輥NR52為延長基板FS之搬送路徑，而以使之成為蜿蜒 狀之搬送路徑之方式配置。於本第1實施形態中，將導輥R60~R62及軋輥NR52配置於相對於氣動轉向桿AT53~AT55靠+Z方向側，藉此使基板FS之搬送路徑蜿蜒而沿+X方向搬送基板FS。
又，乾燥處理部70作為能儲存既定長度之基板FS之儲存部(緩衝器)而發揮功能。藉此，即便於使自處理裝置PR4(或PR5)傳送之基板FS之搬送速度與向處理裝置PR6(或回收輥FR2)傳送之基板FS之搬送速度為不同速度之情形時，亦可藉由乾燥處理部70吸收該速度差。為使乾燥處理部70亦作為儲存部發揮功能，而使氣動轉向桿AT53~AT55能沿Z方向移動，且始終以既定之力(張力)向-Z方向側賦能。從而，根據乾燥處理部70內之基板FS之儲存長度之變化，氣動轉向桿AT53~AT55沿Z方向(+Z方向或-Z方向)移動；上述儲存長度之變化係因相對於乾燥處理部70而出入之基板FS之搬送速度之差所致。藉此，乾燥處理部70可於對基板FS賦予既定張力之狀態下儲存既定長度之基板FS。再者，藉由使搬送路徑蜿蜒地延長，可有效地使殘留於基板FS之液體之殘渣、浸潤於基板FS之液體之分子等乾燥，且可使乾燥處理部70可儲存之既定長度(最大儲存長度)亦延長。
如上所述，構成處理裝置(成膜裝置)PR2之一部分之霧氣產生裝置MG1(MG2)具備：容器30a，其保持包含微粒子NP之分散液DIL1；振動部32a，其藉由對容器30a內之分散液DIL賦予第1頻率之振動，而抑制微粒子NP於分散液DIL1中之凝集；以及振動部34a，其對容器30a內之分散液DIL1賦予高於第1頻率、用以自分散液DIL1之表面產生包含微粒子NP之霧氣MTa之第2頻率之振動。藉此，無需於分散液DIL添加 抑制微粒子NP之凝集之界面活性劑，用以成膜之步驟、工時減少，且能提高成膜精度。
又，霧氣產生裝置MG1(MG2)進而具備：容器30b，其保持由在容器30a內產生之霧氣MTa液化而成之分散液DIL2；以及振動部34b，其對容器30b內之分散液DIL2賦予第2頻率；於容器30a內產生之霧氣MTa藉由載氣而搬送至容器30b。藉此，即便於在容器30a內未澈底分散且粒徑相對較大之微粒子NP(或以凝集狀態殘留之微粒子塊)與霧氣MTa一併自容器30a供給之情形時，亦可藉由容器30b之存在而進行過濾。從而，無需另外設置特殊過濾功能。
振動部32a(32b)對分散液DIL賦予之振動之第1頻率為低於1MHz之頻率。因此，藉由振動部32a(32b)可有效地將凝集之微粒子NP粉碎(分散)，且可有效地抑制微粒子NP於分散液DIL1中之凝集。又，振動部34a(34b)對分散液DIL賦予之振動之第2頻率為1MHz以上之頻率。因此，藉由振動部34a(34b)可有效地產生自分散液DIL之表面霧化而成之霧氣MT。
[第2實施形態]
其次，對第2實施形態進行說明。於第2實施形態中，對與上述第1實施形態中所說明之構成相同之構成標註相同之符號，對於無需特別說明之構成省略其說明及圖示。
圖8係表示第2實施形態之霧氣產生裝置MGa之簡略構成之圖。霧氣產生裝置MGa具備容器30a、30b、霧氣搬送流路36a、及振動部32a、32b、34a等。容器30a保持分散液DIL1。振動部32a對保持於容器 30a之分散液DIL1賦予第1頻率(為低於1MHz之頻率，例如，20kHz)之振動。藉此，粉碎(分散)於分散液DIL1中凝集之微粒子NP，並抑制微粒子NP於分散液DIL1中之凝集。振動部34a對保持於容器30a之分散液DIL1賦予第2頻率(為1MHz以上之頻率，例如，2.4MHz)之振動。藉此，產生自分散液DIL1之表面霧化而成之霧氣MT。於數微米程度之大小之霧氣MT之各粒中內含較霧氣MT之直徑小很多之微粒子NP，但不內含較霧氣MT之大小大之微粒子NP塊。再者，於第2實施形態中，將振動部32a浸漬於分散液DIL1，並將振動部34a設置於容器30a之外壁，但振動部32a、34a之設置位置並不限定於此。總之，只要振動部32a、34a能對分散液DIL1賦予既定頻率之振動即可。該點於上述第1實施形態中亦同樣如此，於下述第3實施形態亦同樣如此。
於容器30a內產生之霧氣MT藉由供給至容器30a內之載氣(例如，氮氣之壓縮氣體)，經由霧氣搬送流路36a而搬送至容器30b。容器30b保持自容器30a搬送而至之霧氣MT液化而成之分散液(奈米粒子分散液)DIL2。從而，容器30b內之分散液DIL2中之微粒子NP成為較霧氣MT之尺寸小很多之奈米粒子。容器30b並未設置霧氣搬送流路36b，除與霧氣搬送流路36a之連接口以外均為密閉狀態。因此，容器30b能效率良好地使經由霧氣搬送流路36a自容器30a供給之霧氣MT液化。
振動部(第3振動部)32b對保持於容器30b之分散液DIL2賦予第1頻率(例如，20kHz)之振動。藉此，能抑制微粒子NP於分散液DIL2中之凝集。從而，能將分散液DIL2以作為奈米粒子之微粒子NP分散之狀態、即微粒子NP未凝集之分散液(奈米粒子分散液)之狀態預先保存。 再者，於第2實施形態中，將振動部32b設置於容器30b之外壁，但振動部32b之設置位置並不限定於此。總之，振動部32b只要能對分散液DIL2賦予既定頻率之振動即可。該點於上述第1實施形態中亦同樣如此。
而且，於進行成膜時，可使用保持、保存於容器30b之分散液DIL2。於該情形時，亦可將容器30b之分散液DIL2轉移至用於成膜之另一霧氣產生裝置之容器。又，可如上述第1實施形態般，將連接於供給管ST1(ST2)之霧氣搬送流路36b連接於容器30b，且於容器30b設置以第2頻率振動之振動部34b。從而，於本第2實施形態中，亦無需於分散液DIL添加抑制微粒子NP之凝集之界面活性劑，用以成膜之步驟、工時減少，且能提高成膜精度。再者，為於容器30b有效率地將於容器30a產生之霧氣MT恢復為液體(分散液DIL2)，可相對於容器30a內之溫度將容器30b內之溫度(容器30b之內壁溫度)設定得較低而促進冷凝。
[第3實施形態]
其次，對第3實施形態進行說明。於第3實施形態中，亦對與上述第1實施形態中所說明之構成相同之構成標註相同之符號，對於無需特別說明之構成省略其說明及圖示。
圖9係表示第3實施形態之霧氣產生裝置MGb之簡略構成之圖。霧氣產生裝置MGb具備容器30a、30b、霧氣搬送流路36a、36b、及振動部32a、34a、34b等。與上述第1實施形態不同之點在於：於容器30b內設置有將容器30b之內部空間區隔為第1空間80a及第2空間80b之分隔件82；設置有將第1空間80a內之氣體(亦包含霧氣MT)排出之排氣部84；以及於第2空間80b內，設置有用以供給與供給至容器30a之載氣(例 如，氮氣等壓縮氣體)不同之載氣(例如，氮氣與氬氣混合而成之壓縮氣體)之氣體流路GT2。再者，為區別兩種載氣，為方便起見，有時將供給至容器30a之載氣稱為第1載氣，將供給至第2空間80b內之載氣稱為第2載氣。又，將自第1空間80a內之分散液DIL1產生之霧氣MT設為MTa，將自第2空間80b內之分散液DIL2產生之霧氣MT設為MTb。
霧氣搬送流路36a與第1空間80a連通，經由霧氣搬送流路36a自容器30a搬送而至之霧氣MTa與第1載氣一併進入至該第1空間80a內。即，於第1空間80a，存在自容器30a搬送而至之霧氣MTa。分隔件82阻止自容器30a搬送而至之霧氣MTa及第1載氣侵入至第2空間80b內。分隔件82較佳為其下端浸漬於保持在容器30b內之分散液DIL2且上端延伸至容器30b之上壁。再者，若分隔件82之下端延伸至容器30b之下壁，則自容器30a搬送而至之霧氣MTa液化而成之分散液DIL2便無法浸入至第2空間80b而會滯留於第1空間80a內，故而分隔件82之下端位於較容器30b之下壁(底板)靠上方。又，於將分隔件82之下端延伸至容器30b之下壁之情形時，只要於分隔件82之下端部(低於分散液DIL2之液面之位置)，設置用以使第1空間80a與第2空間80b連通之孔即可。
排氣部84與第1空間80a連通，主要用以將自容器30a供給至容器30b之第1空間80a之第1載氣排出。再者，排氣部84有可能將霧氣MTa亦排出，因此較佳為將用以減少霧氣MTa之排出之過濾器設置於排氣部84。
於第2空間80b，存在藉由振動部34b之振動而自容器30b內之分散液DIL2之表面霧化而成之霧氣MTb。較佳為以藉由振動部34b之 振動而自分散液DIL2之表面產生之霧氣MTb大部分或全部向第2空間80b內釋出之方式，將振動部34b設置於第2空間80b側。第2空間80b與霧氣搬送流路36b連通，第2空間80b與氣體流路GT2連通。因此，霧氣MTb藉由經由氣體流路GT2自未圖示之供氣部供給至第2空間80b內之第2載氣，而經由霧氣搬送流路36b供給至霧氣處理部(成膜部)。該第2載氣向第1空間80a內之侵入藉由分隔件82得到阻止。該霧氣處理部使用霧氣MTb對基板FS之表面實施成膜處理。
如此，藉由設置分隔件82，可使供給至容器30a之載氣與供給至霧氣處理部之載氣不同。從而，能將適於霧氣處理部之成膜處理之載氣供給至霧氣處理部。因已藉由分隔件82將載氣分離，故藉由控制第2載氣之流量，能簡單地控制供給至霧氣處理部之微粒子NP之濃度或量。該控制係藉由處理裝置PR2之下位控制裝置14b而進行。
[變形例]
上述第1~第3實施形態中之至少一者能進行如下變形。再者，對與上述第1~第3實施形態中所說明之構成相同之構成標註相同之符號，對於無需特別說明之構成省略其說明及圖示。
(變形例1)於上述第1或第3實施形態中，使用如下霧氣沈積法而形成薄膜：將藉由霧氣產生裝置MG1、MG2、MGb而產生之霧氣MT與惰性載氣(例如，氬氣、氦氣、氖氣、氙氣、氮氣等)混合而成之處理氣體噴射至基板FS之表面，使霧氣MT中所含之微粒子(奈米粒子)沈積於基板FS之表面。該霧氣沈積法例如日本專利特開平10-130851號公報中所揭示般，能應用於在大氣壓附近之壓力下於薄片狀基板之表面形成功 能性之薄膜之電漿處理裝置。於該專利公開公報揭示有如下內容：於上部電極與下部電極之間配置薄片狀基板，於將金屬-氫化合物、金屬-鹵化合物、金屬醇化物等處理氣體噴射於薄片狀基板之表面之狀態下，於上部電極與下部電極之間施加高電壓之脈衝電場而產生放電電漿，藉此於薄片狀基板之表面形成SiO2、TiO2、SnO2等金屬氧化物薄膜。
關於電漿處理裝置，根據電極之構成及配置、高電壓之施加方法等而存在各種方式，但均需於處理氣體與基板之表面接觸之區域產生均勻之電漿，藉此形成厚度均勻之薄膜。若於霧氣沈積法(或霧氣CVD法)中加入電漿輔助，則較佳為於應成膜之基板之表面附近且被噴射包含霧氣之處理氣體之空間中產生非熱平衡之大氣壓電漿，可使用藉由大喇叭波之大氣壓電漿產生裝置。於低溫(200℃以下)環境下藉由非熱平衡大氣壓電漿處理而成膜之裝置例如於日本專利特表2014-514454號公報中有所揭示。
若使用上述霧氣產生裝置MG1、MG2、MGb，則於產生霧氣MT時亦藉由超音波振動而抑制微粒子NP之凝集，因此各霧氣MT中所含之微粒子NP幾乎不凝集，或即便凝集亦成為尺寸較霧氣MT之尺寸小很多之塊體而到達基板FS之表面。因此，藉由與上述電漿處理裝置組合，所形成之薄膜會變得厚度均勻且緻密，而且成膜速率(每單位時間沈積之膜厚量)亦提高。再者，於將電漿處理裝置應用於上述實施形態之情形時，只要於霧氣處理部(圖2之成膜室22)內設置電漿處理裝置(包含上部電極及下部電極等)即可。
(變形例2)圖10係表示變形例2之元件製造系統10a之概略構成的概略構成圖。於元件製造系統10a中，自供給輥FR1供給之基板 FS以依照處理裝置PR1、處理裝置PR3、處理裝置PR4、處理裝置PR2之順序通過處理裝置PR1~PR4內之方式搬送，然後被回收輥FR2捲取。從而，對基板FS，依照基底處理、塗佈處理、曝光處理、成膜處理之順序實施各處理。
於本變形例2中，將藉由處理裝置PR3之塗佈處理而塗佈之感光性功能液(層)設定為感光性矽烷偶合劑(感光性SAM)，該感光性矽烷偶合劑於國際公開第2013/176222號公報中有所揭示，能藉由紫外線之照射而以親液性或撥液性賦予對比度。從而，於自處理裝置PR3搬送至處理裝置PR4之基板FS之表面，形成有感光性矽烷偶合劑之感光性功能層。而且，若處理裝置RP4於基板FS上曝光圖案，則形成於基板FS之表面之感光性矽烷偶合劑之感光性功能層中，對應於圖案而曝光之部分由撥液性改質為親液性，未曝光之部分依然為撥液性。
而且，若處理裝置PR2為於自處理裝置PR4傳送之基板FS形成薄膜而對基板FS之表面噴射霧氣MT，則附著於未曝光之部分之霧氣MT成為密接力較弱之狀態。因此，藉由圖2中之成膜室22內或乾燥處理單元26內之吹風機等，將附著於未曝光之部分之霧氣吹去。與此相反地，附著於曝光後之部分之霧氣MT不會被吹風機等吹去而成膜。如此，藉由對基板FS實施處理，能以霧氣沈積法根據圖案之形狀及尺寸選擇性地於基板FS上形成薄膜。再者，亦可於自基板FS之搬送方向觀察為噴霧嘴NZ1、NZ2之下游側且乾燥處理單元26之上游側，設置將附著於未曝光之部分之霧氣MT吹散之專用之噴氣嘴。
(變形例3)亦可於藉由霧氣產生裝置MG1、MG2、MGa、 MGb之容器30a得到保持之分散液DIL例如混入較所產生之霧氣MT之粒子之直徑大之粒子、例如粒徑為5~30μm以上之較大粒子。藉由混合有粒徑相對較大之粒子(以下，稱為粉碎用粒子)，能效率良好地粉碎凝集之微粒子NP。藉由將粉碎用粒子之粒徑設定為較藉由2.4MHz之超音波而產生之霧氣MT大之粒徑，能將霧氣MT中所含之奈米粒子之微粒子NP與粉碎用粒子區分開來，因此無需浪費於將凝集之微粒子NP粉碎之後，等待粉碎用粒子沈澱後再掬取上清液之工時，從而能連續地製作出奈米粒子之微粒子NP。
(變形例4)於在以上之圖3、圖8、圖9所示之霧氣產生裝置MG1、MG2、MGa、MGb中，產生霧氣MT之情形時，使用以抑制微粒子NP於分散液DIL中之凝集之第1振動部32a、32b與用以自分散液DIL之表面產生霧氣MT之第2振動部34a、34b大致同時作動為佳。視分散液DIL中之微粒子NP之材料，亦存在如下情形：於微粒子NP被分散為有效率地含於霧氣MT(有效徑為2~5μm)中之尺寸(能含於1粒霧氣中之尺寸)之狀態下，停止第1振動部32a、32b之驅動後至分散之微粒子NP再凝集成無法有效地含於霧氣MT之尺寸(不能含於1粒霧氣之尺寸)以上之時間存在差異。因此，考慮到自分散液DIL中之微粒子NP分散至能含於1粒霧氣MT之尺寸之熵較大之狀態轉換至微粒子NP凝集至不能含於1粒霧氣MT之尺寸之熵較小之狀態所需之時間，可間歇性地進行第1振動部32a、32b之驅動。
此處，進而詳細地對使用超音波振動而進行之分散及霧化進行說明。認為使用超音波而進行之分散能發揮於分散液中之空腔效應。可 將此效應想像為如下情況：當賦予於分散液DIL之超音波將液體攪碎時於液體中產生空腔(空穴)，藉由於所產生之空腔遭到破壞時產生之很高能量之衝擊波，凝集之微粒子塊被粉碎。因此，賦予於分散液之超音波之頻率及輸出對分散之效率化影響較大。分散所需之頻率只要可使分散液中產生空腔便不限定，一般而言為數十千赫茲(KHz)左右。若頻率高於數十千赫茲，則儘管空腔之產生數量增加，但每一個空腔之大小變小，因此出現衝擊波之能量相對性地降低之傾向。賦予於分散液之超音波之輸出(振動振幅)越大則效率越高，可於短時間內達成大容量之分散液DIL中之微粒子NP之分散。
另一方面，於自分散液DIL產生霧氣之超音波之頻帶，難以於分散液中產生較大空腔，將微粒子NP凝集而成之塊體粉碎之能力較低。然而，若自分散液之液中向液面照射超音波，則液面附近之分散液會被攪碎為數微米程度之大小之液滴而產生霧氣。關於霧氣(液滴)產生之機制，存在空穴作用說與表面張力波說，根據Earozoru Kenkyu,26(1).18-23(2011)上所刊載之論文「超音波霧化方式之奈米液滴之產生」，藉由基於表面張力波說之以下蘭慕爾(Langmuir-Blodgett)公式，理論上可求出所產生之霧氣徑D。
Figure TW201801799AD00007
於該式中，Λ(cm)表示液面所產生之表面張力波之波長，ρ(g/cm3)為液體之密度，γ(mN/m)為液體之表面張力，F(Hz)為超 音波之頻率。X為藉由實驗而求出之比例常數，設定為0.34。自分散液DIL產生徑為數微米以下之霧氣之超音波頻率於分散液DIL之分散介質為水之情形時較佳為2.4MHz，但若分散介質為水以外之液體例如乙二醇，則基於上述公式，於更低頻率之1.1MHz附近亦產生霧氣。從而可知：為有效率地產生所期望之直徑之霧氣，根據分散液DIL之分散介質之不同而調整超音波之頻率為佳。進而，由於分散液DIL之霧化係自液面產生，故而振動部34a、34b等超音波振子係以使超音波之行進方向朝向液面方向且傳遞之超音波不衰減地到達液面之狀態而配置。
(變形例5)圖11表示基於以上而將第1、第2實施形態之霧氣產生裝置變形之例。於圖11中，對於與先前圖3中所示之構件或構成相同者標註相同之符號，並省略、或簡化其說明。於本變形例中，與圖3同樣地，設置有密閉之容器30a、向容器30a內供給氮氣(N2)等載氣之氣體流路(配管)GT、及將於容器30a內產生之霧氣MT與載氣一併導引至外部之搬送流路(配管)36a。於本變形例中，存積分散液DIL而產生霧氣MT之內部容器33設置於容器30a內，收集所產生之霧氣MT並將其導引至搬送流路(配管)36a之漏斗狀之霧氣收集構件38c係以覆蓋內部容器33之上方之開口部之方式設置。自氣體流路(配管)GT供給之載氣係以通過內部容器33之外周壁與霧氣收集構件38c之下方部之內周壁之間之間隙，經由霧氣收集構件38c貫穿搬送流路(配管)36a之方式流動。
於內部容器33內以既定深度注滿分散液DIL，藉由液面水平感測器LLS逐次計測其液面之高度。與藉由液面水平感測器LLS計測所得之液面水平相關之計測資訊Sv傳輸至分散液產生部90。分散液產生部 90由如下構件所構成：混合機構，其將自與圖3所示之構成相同之分散質供給部DD供給之微粒子NP以既定濃度(重量%)混入至作為分散介質(液體)之純水(H2O)而產生分散液DIL；罐體，其臨時儲存所產生之分散液DIL；以及泵機構，其將罐體內之分散液DIL送出至向內部容器33通入之液體流路(配管)WT1。伴隨霧氣MT之產生，內部容器33內之分散液DIL之液面下降，因此分散液產生部90之泵機構被伺服控制為基於來自液面水平感測器LLS之計測資訊Sv而使內部容器33內之分散液DIL之液面維持於指定高度。
進而，於內部容器33內，設置有：振動部(超音波振子)32a，其用以抑制微粒子NP於分散液DIL中之凝集(促進分散)；以及振動部(超音波振子)34a，其用以自分散液DIL之液面產生霧氣MT。用以抑制微粒子NP之凝集之振動部(超音波振子)32a設置於內部容器33之內部之側壁，例如以20KHz而振動。於該情形時，來自振動部32a之振動波於分散液DIL中沿與液面平行之方向行進，而抑制微粒子NP之凝集，或於微粒子NP已凝集而形成為較大塊體之情形時使該塊體破碎。用以於分散液DIL中使微粒子NP成為分散狀態(非凝集狀態)之振動部32a可設置於內部容器33之內部之任何位置，視條件亦可固定於內部容器33之外壁部。
於本變形例中，內部容器33內之振動部(超音波振子)34a係藉由能調整於分散液DIL內之位置及姿勢之調整機構92得到支持。調整機構92具備貫通內部容器33之底部壁而保持振動部34a之多個棒狀之支持構件92a、92b，藉由使支持構件92a、92b分別於上下方向(Z方向)上移動，而調整振動部34a之高度位置及傾斜等姿勢。振動部34a被設定為用以 產生霧氣MT之振動波朝向分散液DIL之液面，但為提高霧氣產生之效率，調整分散液DIL之液面至振動部34a之深度DP、或振動波行進方向與液面(此處與XY平面平行)所成之角度α(通常為90度)為佳。其原因在於：於改變分散液DIL之分散質(微粒子)之種類或分散介質(液體)之種類之情形時，用以有效率地產生霧氣之振動部34a之配置條件有可能改變。再者，深度DP能藉由使多個支持構件92a、92b沿Z方向移動相同距離而加以調整，角度α能藉由使多個支持構件92a、92b分別沿Z方向移動不同距離而加以調整。角度α通常較佳為90度，但亦存在若於90度±10度之程度之範圍(80度~100度)傾斜則霧氣產生之效率提高之情形。
根據以上之本變形例，設置有能調整分散液DIL之液面高度之液面調整功能、及能調整霧氣生成用之振動部34a於分散液DIL中之設置狀態之設置調整功能，故而藉由使用至少任一功能，便可使所產生之霧氣MT於載氣中之濃度穩定。進而，根據設置調整功能，能將霧氣產生之效率保持為較高之狀態。又，可如本變形例般，對先前之各實施形態(圖3、圖8、圖9)亦同樣地設置分散液DIL之液面調整功能及霧氣生成用之振動部34a(34b)之設置調整功能。
(變形例6)圖12表示將第1、第2實施形態之霧氣產生裝置變形之例。於圖12中，對於與先前圖3中所示之構件或構成相同者標註相同之符號，並省略、或簡化其說明。於本變形例中，與先前之圖11同樣地，將存積分散液DIL之第2內部容器33A(金屬性為佳)設置於容器30a之內部。該內部容器33A之底部形成為球面狀，且設置為浸漬於貯存在容器30a內之水(H2O)之中。藉由例如以20KHz之驅動信號Ds1而加振之 振動部32a(陶瓷振子等)對容器30a內之水賦予振動波。該振動波經由內部容器33A之壁面傳遞至分散液DIL，而對分散液DIL賦予能將微粒子NP有效地分散之振動波。於內部容器33A之內部，為自分散液DIL之液面產生霧氣MT，而設置有例如以2.4MHz之驅動信號Ds2而加振之振動部34a。於內部容器33A產生之霧氣MT與經由氣體流路(配管)GT而導入之氮氣(N2)等載氣一併被霧氣收集構件38a收集並貫穿霧氣搬送流路36a。於本變形例中，藉由圖11所示之分散液產生部90而產生之分散液DIL亦經由液體流路(配管)WT1而注入至內部容器33A。再者，雖然於圖12中係將霧氣收集構件38a自內部容器33A之正上方位置向X方向偏移而圖示，但較佳為如圖11之霧氣收集構件38c般覆蓋內部容器33A之上方之開口部之構成。
於本變形例中，內部容器33A之壁面以液體(水)為媒介藉由來自振動部32a之振動波而振動，藉此使分散液DIL中之微粒子NP成為分散狀態。因此，於本變形例中，將用於分散之振動賦予於分散液DIL之振動部係由振動部32a、容器30a內之水(液體)、及內部容器33A之壁所構成。內部容器33A支持於容器30a內，為儘量不阻礙內部容器33A之壁以驅動信號Ds1之頻率(例如20KHz)振動，設定為使用彈性材料等之保持構造為佳。又，於本變形例中，構成為不自容器30a內之水(H2O)產生霧氣，因此預先將存積容器30a內之水(H2O)之空間與自分散液DIL產生霧氣MT之空間藉由間隔構件33B而分離為佳。藉此，存積容器30a內之水(H2O)之空間成為密閉空間。因此，無需如圖12般經由液體流路(配管)WT頻繁供給水(H2O)，但若長期持續使用相同之水，則亦存在細菌、 黴菌、雜菌之繁殖等問題，因此經常經由液體流路(配管)WT更換水(H2O)為佳。
根據以上之本變形例，於內部容器33A內僅設置有霧氣生成用之振動部34a，因此與圖11之變形例相比可縮小內部容器33A之容積，可減少分散液DIL之容量。再者，於本變形例中，亦可設置與圖11之變形例相同之分散液DIL之液面調整功能及用以產生霧氣MT之振動部34a之配置調整功能。
(變形例7)圖13係表示用於圖11之變形例之振動部32a、34a之驅動控制電路部之一例的電路方塊圖。圖13之驅動方式並不限於圖11之構成，對於先前之第1實施形態、第2實施形態、及其他各變形例各自之構成亦可完全相同地進行應用。於本變形例中，藉由具備振盪電路200、頻率合成器電路202、放大電路204A、204B之電路構成，而驅動用於微粒子NP之粉碎或凝集抑制之振動部32a、及霧氣生成用之振動部34a；其中該振盪電路200係以具有霧氣生成用之頻率(例如2.4MHz)之高頻信號SF0而振盪。於該圖13之電路構成中，根據振動部32a、34a之形態，以2個模式中之任一模式驅動振動部32a、34a。於第1模式下，振動部32a係已被調諧至適於微粒子NP之粉碎或凝集抑制之頻率(例如100KHz以下)的超音波振子，振動部34a係已被調諧至適於霧氣產生之頻率(例如1MHz~數兆赫(MHz))的超音波振子，且使驅動振動部32a之驅動信號Ds1與驅動振動部34a之驅動信號Ds2之各頻率差異較大。於第2模式下，使2個振動部32a、34a均成為已被調諧至適於霧氣產生之頻率(例如1MHz~數兆赫)的超音波振子，並使驅動信號Ds1、Ds2之頻率之間具有適於微粒 子NP之粉碎或凝集抑制之頻率(例如100KHz以下)量之差，使分散液DIL中產生該差分之拍頻之振動波。選擇第1模式還是第2模式係由頻率合成器電路202進行。
頻率合成器電路202將指定適於微粒子NP之粉碎或凝集抑制之頻率(例如20KHz)之設定資訊SFv自圖1或圖10所示之成膜裝置PR2之下位控制裝置14b輸入。於第1模式之情形時，頻率合成器電路202將來自振盪電路200之高頻信號SF0(例如2.4MHz)直接作為高頻信號SF2而施加至放大電路204A，將放大後之驅動信號Ds2施加至霧氣生成用之振動部34a。進而，於第1模式之情形時，頻率合成器電路202產生將所輸入之高頻信號SF0之頻率(例如2.4MHz)以既定分頻比分頻而成之高頻信號SF1。於本變形例之情形時，該分頻比例如設定為1/120，因此高頻信號SF1之頻率為20KHz，對振動部32a經由放大電路204B而施加適於微粒子NP之分散用之頻率(20KHz)之驅動信號Ds1。再者，頻率合成器電路202之對高頻信號SF0之分頻比並不限於1/120，其係基於高頻信號SF0之頻率與藉由設定資訊SFv而指定之頻率之比而自動設定。
另一方面，於第2模式之情形時，頻率合成器電路202與第1模式同樣地，將來自振盪電路200之高頻信號SF0直接作為高頻信號SF2而施加至放大電路204A，將放大後之驅動信號Ds2施加至霧氣生成用之振動部34a。於第2模式之情形時，頻率合成器電路202產生頻率比高頻信號SF0之頻率高出或低出藉由設定資訊SFv而指定之頻率量之高頻信號SF1。即，頻率合成器電路202以頻率成為SF2=SF0且SF1=SF2+SFv(或SF2-SFv)之關係之方式進行頻率合成。此種頻率合成既可藉由數位處理電路 亦可藉由類比處理電路而實現。藉此，振動部34a響應例如2.40MHz之驅動信號Ds2而振動，振動部32a響應例如2.42MHz(或2.38MHz)之驅動信號Ds1而振動。於來自振動部34a之振動波與來自振動部32a之振動波之間存在0.02MHz(20KHz)之差，因此於分散液DIL中產生該差分之拍頻之振動波。拍頻之振動波成為適於將分散液DIL中之微粒子NP塊粉碎，或抑制其凝集之頻率。
一般而言，壓電陶瓷元件等之超音波振子具有固有之共振頻率，因此有效率之方法為以該共振頻率之驅動信號驅動。於本變形例之第2模式下，施加至共振頻率例如為2.4MHz之2個超音波振子(32a、34a)各者之驅動信號Ds1、Ds2之頻率差極小，乃至於0.02MHz，2個超音波振子均於共振頻帶被驅動。
以上，根據本變形例之第2模式，用於微粒子NP塊之粉碎或凝集抑制之振動部32a與霧氣生成用之振動部34a可設定為相對於霧氣生成用之較高頻率調諧後之相同之超音波振子。又，於第2模式之情形時，較佳為2個振動部32a、34a均配置為振動波自分散液DIL之內部朝向液面行進，且配置為以來自振動部32a之振動波與來自振動部34a之振動波於分散液DIL之液面下交叉之方式相互地略微傾斜。於本變形例之第2模式之情形時，2個振動部32a、34a均設定為以適於霧氣產生之較高頻率振動之超音波振子，而不存在以適於微粒子NP塊之粉碎或凝集抑制之較低頻率直接振動之超音波振子。然而，藉由使2個振動部32a、34a以略微不同之頻率一併振動，便可同時進行分散液DIL中之微粒子NP塊之粉碎或凝集抑制、及霧氣產生。因此，於本變形例之第2模式下，每隔既定時間地切換 振動2個振動部32a、34a中任一者之狀態及振動2個振動部32a、34a兩者之狀態，藉此亦能以固定時間間隔進行分散液DIL中之微粒子NP塊之粉碎(凝集之解除)或分散狀態之促進。
於本變形例中，藉由設置對分散液DIL賦予互不相同之頻率之振動的多個(亦可為3個以上)振動部(超音波振子)，可同時達成抑制微粒子NP於分散液DIL中之凝集而促進分散狀態之功能、及自分散液DIL之液面產生包含微粒子NP之霧氣之功能兩者。所謂互不相同之頻率包括使2個振動頻率之比為10倍以上(1MHz以上與100KHz以下)之情形、及為產生差拍而使2個振動頻率之差為任一振動頻率之1/10以下(100KHz以下/1MHz以上)之情形中之任一者。而且，於本變形例之情形時，2個振動部32a、34a係將超音波振子收納於不同之殼體(金屬殼)者，但亦可為將分別被施加互不相同之頻率之驅動信號Ds1、Ds2之超音波振子收納於1個殼體(金屬殼)內之構成。
例如，於視分散介質(液體)之種類、分散質(微粒子)之種類，用以產生霧氣而賦予於分散液之振動頻率(SF2)為1MHz左右，用以分散微粒子而賦予於分散液之振動頻率(SF1)為100KHz左右之情形時，為藉由圖13之驅動控制電路部以第2模式進行驅動，可使2個振動部32a、34a中之一者例如設定為具有1MHz作為固有共振頻率之壓電陶瓷元件，另一者設定為具有0.9MHz或1.1MHz作為固有共振頻率之壓電陶瓷元件。或者，可設定為以固有共振頻率之差為0.1MHz之方式分別具有1.05MHz及0.95MHz作為固有共振頻率之2個壓電陶瓷元件。
[第4實施形態]
圖14表示第4實施形態之霧氣產生裝置之構成，整體之構成與先前之圖12所示之霧氣產生裝置相同，但用以強制性地使分散液DIL中之微粒子NP分散(防止凝集)之振動部32a、及用以自分散液DIL之表面產生霧氣MT之振動部34a之配置與圖12之配置相反。即，於容器30a(第2容器)之內側，設置有以底面部浸漬於所存積之液體LW(水：H2O)之方式設置之內部容器33B(第1容器)，於內部容器33B內以既定深度DOL存積有包含微粒子NP之分散液DIL，分散液DIL中之微粒子NP之分散用之探針狀(棒狀)之振動部32a經由內部容器33B之上方之開口部33Bo而浸漬於分散液DIL中。在存積於容器30a之液體LW中設置有霧氣生成用之振動部34a。於圖14中，若將重力方向設為Z方向，將與其垂直之平面設為XY面，則分散液DIL之表面SQ與XY面平行。內部容器33B例如為聚丙烯製，底面形成為與XY面平行之平面狀，且於側壁面之高於分散液DIL之液面SQ之位置(+Z方向)形成有排氣口EP。為有效率地將所產生之霧氣MT導引至成膜部，而使成膜部側為負壓(進行吸氣)，藉此形成自內部容器33B之開口部33Bo之間隙流入之大氣伴隨霧氣MT而自排氣口EP流出之氣流。設置於容器30a之底部之液體LW中之振動部34a為有效率地自以純水為媒體之分散液DIL產生霧氣MT，而使用振動頻率為2.4MHz或1.6MHz之超音波振子。振動部34a之振動方向(超音波之產生方向)設定為+Z方向，超音波經由液體LW而大致垂直地投射至內部容器33B之平面狀之底面。進而，分散用之探針狀之振動部32a於XY面內之位置與霧氣生成用之振動部34a於XY面內之位置相隔間隔SPL。再者，於本實施形態中，分散用之振動部32a之振動頻率設定為20KHz左右。
於如上構成之霧氣產生裝置中，藉由實驗確認了有效率地自分散液DIL產生霧氣MT之條件。於實驗中，使堺化學工業公司製造之二氧化鋯(ZrO2，5wt.%)分散於水(純水)中，而備好含有ZrO2之奈米粒子(粒子徑為3~5nm)之分散液(霧氣生成用之溶液)DIL，使用由家田貿易股份有限公司銷售之20KHz之超音波均化器(SONICS公司製造之VC系列、或VCX系列)作為分散用之探針狀之振動部32a，使用由星光技研股份有限公司銷售之投入型超音波霧化單元IM1-24/LW(振子徑為20mm
Figure TW201801799AD00008
，驅動頻率為1.6MHz)作為霧氣生成用之振動部34a。超音波均化器之振動部32a係於直徑為數毫米(mm)~十數毫米左右之鈦合金製之圓棒(探棒)之上端部安裝有P.Z.T元件構成之振動源之構造，振動源之振動(20KHz)經由探棒而施加至分散液DIL。又，使用循環吸出器，自圖14所示之內部容器33B之排氣口EP以固定流量吸出內部容器33B內之包含霧氣MT之氣體(空氣)而進行調整。
於圖14之構成中，對在如下兩種情形時霧化之效率是否變化進行了調查，情形之一為：將100cc之分散液DIL注入至內部容器33B內，於將距離SPL設定為數厘米(cm)左右之狀態下，不對分散用之振動部32a施加20KHz之驅動信號Ds1而使分散液DIL霧化(無強制分散時之霧化狀態)；情形之二為：以免對分散用之振動部32a施加20KHz之驅動信號Ds1一面將分散液DIL霧化(併用強制分散時之霧化狀態)。首先，於以固定時間分別進行無強制分散時之霧化及併用強制分散時之霧化之後，對殘留於內部容器33B內之殘液量進行比較，結果發現：無強制分散時之霧化之殘液量為約97cc(3%之霧化量)，併用強制分散時之霧化之殘液量為 約95cc(5%之霧化量)。由此可知若併用強制分散而加以霧化則霧化效率提高。再者，於本實施形態中，當於XY面內進行觀察時，於距離SPL為零之情形時、或分散用(凝集防止用)之振動部32a與霧化用之振動部34a至少一部分重疊之情形時，存在幾乎不產生霧氣MT之情況。其原因在於：遭到經由液體LW而傳遞之振動部34a之1.6MHz之振動波最強照射之內部容器33B之底面部分與其上方之分散液DIL之液面SQ之部分之間，存在可能成為障礙物之分散用之振動部32a。
於本實施形態中，構成為經由聚丙烯製之內部容器33B之底面而將霧化用之超音波振動(1.6MHz)傳遞至分散液DIL。因此，視內部容器33B之底面至分散液DIL之液面SQ之距離即深度DOL，於產生霧氣MT時本應出現於液面SQ之液柱會有效率地不出現，其結果，發生不產生霧氣MT之情形。因此，於圖14之構成中，改變分散液DIL之液面SQ之高度、即分散液DIL之深度DOL，而調查了霧化效率之變化。圖15係表示一面藉由探針狀之振動部32a(超音波均化器)以20KHz使分散液DIL強制分散一面將深度DOL變更為10~50mm之間之若干點、此處為10mm、20mm、40mm、50mm此4點之情形時所獲得之霧化效率之特性之一例的曲線圖。於圖15之曲線圖中，縱軸為表示霧化效率之分散液DIL之殘液量之百分比(%)，橫軸為深度DOL(mm)。於改變貯存於內部容器33B之分散液DIL之深度DOL之情形時，便會改變所貯存之分散液DIL之容量，因此圖15之縱軸之殘液量(%)以於固定時間之霧化動作之後殘留之分散液DIL之容量相對於初始容量之比率(%)加以表示。
於圖14之構成之霧氣產生裝置之情形時，如圖15所示，於 分散液DIL之深度DOL為50mm之情形時，殘液量為100%，幾乎不產生霧氣MT。於分散液DIL之深度DOL為40mm之情形時，殘液量為約99%，產生少量霧氣MT，但稱不上有效率之產生。於圖14之構成之霧氣產生裝置之情形時，於分散液DIL之深度DOL為20mm、10mm時，各自之殘液量為約95%，從而可知霧化效率最高。因此，於需長時間地持續產生霧氣MT之情形時，較佳為以內部容器33B內之分散液DIL之深度DOL維持於10~20mm之範圍內之方式，設置如先前之圖11中所說明般之液面水平感測器LLS，並設置基於該計測資訊Sv而不時注入分散液DIL之機構。
其次，於圖14之構成之霧氣產生裝置中，藉由實驗對如下情形時之霧化效率之變化進行了調查：以使分散液DIL之初始容量相同，且使深度DOL為20mm之方式進行設定，於此狀態下，將探針狀之振動部32a(超音波均化器)與霧化用之振動部34a之間隔SPL變更為5~50mm之間之若干點、此處為5mm、20mm、35mm、50mm，而進行固定時間之霧化。圖16係表示與探針狀之振動部32a(直徑為數毫米~十數毫米之金屬棒)與霧化用之振動部34a(振子徑為20mm
Figure TW201801799AD00009
)之間隔SPL相應之霧化效率之變化特性之曲線圖，縱軸之殘液量(%)與先前之圖15同樣地表示殘液量相對於分散液DIL之初始容量之比率(%)，橫軸表示間隔SPL(mm)。圖16中之變化特性A1為不使分散用之振動部32a(20KHz)振動而僅使霧化用之振動部34a(1.6MHz)振動之無強制分散時之霧化狀態時之特性，變化特性B1為使分散用之振動部32a(20KHz)及霧化用之振動部34a(1.6MHz)一併振動之併用強制分散時之霧化狀態時之特性。
於無強制分散時之霧化狀態之情形時，如變化特性A1所 示，間隔SPL為20mm~50mm時，殘液量(%)為約97%(霧化效率3%)，大致固定。若間隔SPL為20mm以下，則於遭到來自振動部34a之振動波最強照射之內部容器33B之底面部分與其上方之分散液DIL之液面SQ之部分之間，可能成為障礙物之分散用之振動部32a靠近，因此可預料到：傳遞至液面SQ之1.6MHz之振動波變弱，由於應出現於液面SQ之液柱之減少而導致霧氣MT之產生效率降低。與此相對地，於併用強制分散時之霧化狀態之情形時，如變化特性B1所示，間隔SPL為20mm~35mm之間時，殘液量(%)為約95%(霧化效率5%)，間隔SPL為50mm時，殘液量為與變化特性A1大致相同之97%。又，於併用強制分散時之霧化狀態之情形時(變化特性B1)，若間隔SPL為20mm以下，則霧氣MT之產生效率(霧化效率)亦降低。其原因在於：如先前所說明般，對於霧化用之振動波(1.6MHz)之傳遞而言成為障礙物之分散用之振動部32a靠近，從而無法穩定地產生應出現於液面SQ之液柱。
如上所述，藉由將霧化用之振動部34a之1.6MHz之振動波及分散用之振動部32a之20KHz之振動波一併施加至分散液DIL，並適當設定間隔SPL，能如圖16之變化特性B1所示提高(加速)霧化效率。從而，藉由以不會與霧化用之較強振動波(1.6MHz或2.4MHz)朝向分散液DIL之液面SQ之照射範圍發生物理干涉之程度之距離(間隔SPL)，使分散用之振動部32a靠近霧化用之振動部34a而加以配置，能提高霧化效率。此種配置條件同樣適應於先前之圖3、圖8、圖9各圖中所示之霧氣產生裝置(霧氣產生部)之分散用之振動部32a與霧化用之振動部34a之配置關係。根據以上實驗，先前之圖15所示之分散液DIL之深度DOL為10~20mm 之範圍(最佳深度範圍)時霧氣MT之霧化效率最大，因此若分散用之振動部32a與霧化用之振動部34a之間隔SPL嚴格而言設定為大於最佳深度範圍之下限值(10mm)且小於最佳深度範圍之上限值(20mm)之2倍之距離範圍，則能獲得最大之霧化效率。但於不必過於精細之情形時，只要將間隔SPL設定為與分散液DIL之深度DOL相同之程度，便可獲得良好之霧化效率。
[第4實施形態之變形例]
圖17係表示先前之圖14所示之第4實施形態之霧氣產生裝置之變形例之圖，對於與圖14中之構件相同之構成、或相同功能之構件標註相同之符號。於圖17之變形例中，相對於圖14之構成變更2處構成。第1變更為：當於XY面內進行觀察時，將探針狀之振動部32a配置於內部容器33B之中心附近，且當於XY面內進行觀察時，配置於外部容器30a內之液體LW中之霧化用之振動部34a設置於自振動部32a沿+X方向及-X方向隔開有間隔SPL之2處；第2變更為：於內部容器33B(聚丙烯製)之可供探針狀之振動部32a通過之開口部33Bo之下，設置有包圍振動部32a而沿-Z方向延設至分散液DIL之液面SQ附近之筒狀之導管33Bp。於該等變更點中，尤其是根據第1變更，經由液體LW而照射至內部容器33B之底面之霧化用之1.6MHz(或2.4MHZ)之振動波跨及底面較大範圍而照射，因此能增加霧化量(霧氣MT之濃度)。又，根據第2變更，導管33Bp之下側(-Z方向側)之前端開口部設定於液面SQ附近，因此自開口部33Bo流入之氣體沿液面SQ流動後向排氣口EP流動，故而自液面SQ產生之霧氣MT被有效率地捕集並傳送至排氣口EP。再者，霧化用之振動部34a亦可為當於XY面內進 行觀察時，繞探針狀之振動部32a隔開間隔SPL呈輪帶狀而配置有多個。
[第5實施形態]
進行了如下實驗：使用先前之第4實施形態(圖14)之霧氣產生裝置，於試樣基板上藉由霧氣法進行包含奈米粒子NP之成膜，而於基板上形成膜，於無強制分散時之霧化之情形時、及併用強制分散時之霧化之情形時對該膜之狀態進行比較。於該實驗中，如圖18所示，使用由密閉型之容器(腔室)30a所構成之第5實施形態之成膜單元(成膜部)，該容器(腔室)30a經由霧氣搬送路徑(配管)36a而導入自圖14之霧氣產生裝置之排氣口EP流出之包含霧氣MT之氣體(空氣)。於腔室30a之下方，以相對於與重力方向垂直之水平面(XY面)呈固定之角度θ α傾斜之方式配置有試樣基板PF，且於自腔室30a之上方之頂壁導入之霧氣搬送路徑(配管)36a之前端，設置有包含朝向-Z方向之噴霧口OP1之噴霧嘴NZ1。使試樣基板PF呈角度θ α傾斜之理由與如先前之圖2中所說明般使基板FS於成膜室22內傾斜之理由相同。
進而，於腔室30a之側壁(亦可為頂壁側)且傾斜之試樣基板FP之Z方向之位置較高之側，於高於噴霧嘴NZ1之位置形成排氣口EX1，而藉由未圖示之吸出器自排氣口EX1以固定流量抽吸腔室30a內之氣體。藉此，於圖14之霧氣產生裝置之內部容器33B內產生之包含霧氣MT之氣體通過霧氣搬送路徑(配管)36a而自成為負壓側之腔室30a內之噴霧口OP1釋出。自噴霧口OP1釋出之包含霧氣MT之氣體藉由排氣口EX1之配置及試樣基板PF之傾斜，容易地於沿試樣基板P之表面之方向上流動，並且能防止於試樣基板PF上產生積液。因此，霧氣MT有效率地附著於試 樣基板PF之表面。再者，於使圖14之霧氣產生裝置之內部容器33B內成為陽壓，而使包含霧氣MT之氣體通過霧氣搬送路徑(配管)36a自噴霧口OP1以加壓狀態噴出之情形時(擠出之情形時)，存在來自噴霧口OP1之氣體(霧氣MT)容易向四方分散，從而霧氣MT之附著效率降低之情形。
又，於圖18之成膜單元中，將試樣基板PF設定為具有耐熱性之玻璃基板，且試樣基板PF傾斜地保持於加熱至溫度200℃之加熱板(加熱器)HPT上。其目的在於：於來自噴霧口OP1之霧氣MT附著或接近於試樣基板PF時，使作為霧氣主成分之水瞬間蒸發，而掌握於固定時間內能沈積於試樣基板PF上之奈米粒子NP之最大膜厚。
此處，於圖14之霧氣產生裝置之內部容器33B內，貯存200cc包含二氧化鋯(ZrO2)之粒子(5wt.%)作為奈米粒子NP之分散液DIL。ZrO2之1個粒子之平均粒徑為3~5nm，但於純水構成之分散液DIL中，其藉由凝集形成為各種粒徑之塊體而分佈。因此，藉由動態光散射法測定分散液DIL中之ZrO2之粒徑分佈，於無強制分散時之霧化之情形時(僅施加1.6MHz)及併用強制分散時之霧化之情形時(施加1.6MHz+20KHz)對該粒徑分佈進行了比較。圖19係縱軸表示藉由動態光散射法而獲得之散射強度分佈，橫軸表示推定粒徑(nm)之曲線圖，特性SC表示靜態狀態(未賦予1.6MHz及20KHz中任何一者之振動之無振動狀態)下之粒度分佈，特性SA表示無強制分散時之霧化之情形時(僅施加1.6MHz)之粒度分佈，特性SB表示併用強制分散時之霧化之情形時(施加1.6MHz+20KHz)之粒度分佈。由該測定結果明確可知：無強制分散時之霧化之情形時(僅施加1.6MHz)之特性SA為闊幅之粒度分佈，併用強制分散時之霧化之情形 時(施加1.6MHz+20KHz)之特性SB為與特性SA相比具有陡峭峰值之粒度分佈。
圖19之曲線圖之特性SB表示分散液DIL中包含大量凝集為20~50nm範圍之粒徑之ZrO2之粒子塊，特性SA表示分散液DIL中以相同程度之比率包含凝集為20~100nm範圍之粒徑之ZrO2之粒子塊。即，於併用強制分散時之霧化之情形時，藉由振動部34a之1.6MHz之振動與振動部32a之20KHz之振動之重疊效應，即便發生凝集，亦會形成粒徑相對較一致之粒子塊而分散。再者，雖於圖19之曲線圖中進行了省略，但不使霧化用之振動部34a振動而僅使分散用之振動部32a振動之情形時之粒度分佈之特性相對於特性SB而言，以粒徑(nm)之頻帶寬度略微變窄之程度大致相同。
其次，於將藉由圖14之霧氣產生裝置而產生之包含霧氣MT之氣體以固定時間噴射至圖18之成膜單元內之試樣基板PF時，ZrO2之奈米粒子沈積於試樣基板PF上而形成膜，於無強制分散時之霧化之情形時、及併用強制分散時之霧化之情形時對該膜之厚度進行了比較。此時，圖18之加熱板HPT(試樣基板PF)之溫度設定為200℃，自排氣口EX1吸氣之流量設定為固定。於圖18之構成之成膜單元中，於無強制分散時之霧化狀態下以固定時間將霧氣MT噴射至試樣基板PF而獲得之ZrO2粒子所形成之膜厚為約2μm，以相同時間於併用強制分散時之霧化狀態下將霧氣MT噴射至試樣基板PF而獲得之ZrO2粒子所形成之膜厚為約3μm，可知成膜效率提高1.5倍。
進而，將藉由圖14之霧氣產生裝置而產生之霧氣MT導入 至圖18之成膜單元，於試樣基板PF(玻璃)上製作膜厚為60nm之ZrO2粒子之膜(試樣1)、及膜厚為2μm之ZrO2粒子之膜(試樣2)，測定出試樣1、2各自之膜之霧度(HAZE)。霧度係藉由透過膜體之總透過光量中擴散透過光量所占之比率(%)而表示，該比率越小，構成膜之ZrO2之奈米粒子之粒子徑(或粒子塊之直徑)越小，而被視為緻密之膜。將試樣1、2各自之膜之霧度(HAZE)之測定結果表示於圖20中。
圖20A表示試樣1(膜厚為60nm)之霧度之特性A1、B1，圖20B表示試樣2(膜厚為2μm)之霧度之特性A2、B2，於兩圖中，縱軸表示霧度(HAZE)(%)，橫軸表示波長(nm)。所計測出之波長範圍為380nm~780nm。於試樣1之情形時，於無強制分散時之霧化狀態下形成之ZrO2粒子之膜(厚度為60nm)之平均霧度自特性A1可知為約0.38%，於併用強制分散時之霧化狀態下形成之ZrO2粒子之膜(厚度為60nm)之平均霧度自特性B1可知降低至約0.2%。進而，於試樣2之情形時，於無強制分散時之霧化狀態下形成之ZrO2粒子之膜(厚度為2μm)之平均霧度自特性A2可知為約14%，於併用強制分散時之霧化狀態下形成之ZrO2粒子之膜(厚度為2μm)之平均霧度自特性B2可知降低至約10%。如此，可確認出：藉由併用分散用之振動部32a之霧化，能獲得使所成膜出之膜之粗糙度降低而使緻密性提高之顯著效果。再者，於以上所說明之實驗中，將用以抑制奈米粒子於分散液DIL中之凝集之超音波振動波之頻率設定為20KHz，但該頻率並不固定，而可根據奈米粒子單體之尺寸、奈米粒子之材質進行調整。又，於自分散液DIL產生霧氣MT之實驗中，將霧化用之超音波振動波之頻率設定為1.6MHz，但此亦不固定，可於1MHZ~3MHz程度之範圍 內設定為可使霧化效率提高之頻率。
[其他變形例]
於以上之第1~第5各實施形態中，於霧氣產生裝置(霧氣產生部)中，將來自霧化用之振動部34a及分散用之振動部32a兩者之振動波施加至成為界面活性劑之化學組成成分之含量實質上可視為零之溶液之分散液DIL(DIL1)，藉此即便凝集，亦能以含於霧氣MT中之方式使奈米粒子NP塊之粒徑一致較小。因此，可使形成於基板FS之膜質良好。於在將來自分散用之振動部32a之振動波施加至分散液(實質上不含成為界面活性劑之化學組成成分之溶液)之狀態下，不使用霧化用之振動部34a而藉由發熱體(加熱器)使分散液DIL(DIL1)加熱來產生霧氣MT之情形時，同樣能獲得此種效果。於該情形時，自分散液DIL產生之霧氣MT、及通過霧氣搬送路徑36a之包含霧氣MT之氣體之溫度為100℃左右，因此圖2所示之成膜室22內之溫度、或圖18所示之腔室30a內之溫度亦設定為接近上述溫度之溫度。如此，自分散有微粒子之分散液DIL(溶液)產生包含微粒子之霧氣(直徑為數十微米以下之液滴)之方法可為對分散液DIL施加振動波(頻率為1MHz以上)之加振方式、或自分散液DIL之液面產生蒸氣(熱氣)之加熱方式中之任一種。
10‧‧‧元件製造系統
12‧‧‧上位控制裝置
14a~14f‧‧‧下位控制裝置
FR1‧‧‧供給輥
FR2‧‧‧回收輥
FS‧‧‧薄片基板(基板)
PR1~PR6‧‧‧處理裝置

Claims (28)

  1. 一種霧氣產生裝置，其產生包含微粒子之霧氣，且包含：第1容器，其保持包含上述微粒子之霧氣生成用之溶液；第1振動部，其藉由對上述第1容器內之上述溶液賦予第1頻率之振動，而抑制上述微粒子於上述溶液中之凝集；以及第2振動部，其對上述第1容器內之上述溶液賦予高於上述第1頻率、且用以自上述溶液之表面產生包含上述微粒子之霧氣之第2頻率之振動。
  2. 如申請專利範圍第1項之霧氣產生裝置，其中上述溶液為不含用以抑制凝集之界面活性劑之液體。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之霧氣產生裝置，其進而包含：第2容器，其保持由上述第1容器內產生之霧氣液化而成之第2溶液；以及第3振動部，其對上述第2容器內之上述第2溶液賦予上述第1頻率；且上述第1容器內產生之霧氣藉由載氣而搬送至上述第2容器。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之霧氣產生裝置，其進而包含：第3容器，其保持由上述第1容器內產生之霧氣液化而成之第2溶液；以及第4振動部，其對上述第3容器內之上述第2溶液賦予上述第2頻率；且將上述第1容器內產生之霧氣藉由第1載氣而搬送至上述第3容器。
  5. 如申請專利範圍第4項之霧氣產生裝置，其具有分隔件，上述分隔件係將上述第3容器之內部空間區隔為存在自上述第1容器搬送而至之霧氣之第1空間、及存在藉由上述第4振動部之振動而自上述第2溶液之表面產生之霧氣之第2空間，且將上述第2空間內產生之霧氣藉由第2載氣而搬送至霧氣處理部。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之霧氣產生裝置，其中上述溶液包含用以將凝集之上述微粒子粉碎之粉碎用粒子，且上述粉碎用粒子之粒徑係設定為包含較所產生之霧氣之直徑大之粒子。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之霧氣產生裝置，其中上述第1頻率為低於1MHz之頻率，且上述第2頻率為1MHz以上之頻率。
  8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項之霧氣產生裝置，其中上述微粒子包含金屬奈米粒子、有機奈米粒子、及無機奈米粒子中之至少一者。
  9. 一種成膜裝置，其使用包含微粒子之霧氣於基板上形成薄膜，且包含：容器，其保持包含上述微粒子之分散液；第1振動部，其藉由對上述容器內之上述分散液賦予第1頻率之振動，而使上述微粒子於上述分散液中成為凝集之尺寸抑制為上述霧氣之尺寸以下之分散狀態；以及第2振動部，其藉由對上述分散液賦予高於上述第1頻率之第2頻率之振動，而自上述分散液之表面產生包含上述微粒子之霧氣。
  10. 如申請專利範圍第9項之成膜裝置，其中上述分散液為用以抑制凝集之界面活性劑之含量實質為零之液體。
  11. 如申請專利範圍第10項之成膜裝置，其中上述分散液為純水，且上述微粒子包含金屬奈米粒子、有機奈米粒子、及無機奈米粒子中之至少一者。
  12. 如申請專利範圍第11項之成膜裝置，其進而包含氣體供給部，該氣體供給部生成用以將自上述分散液之表面產生之上述霧氣運送至上述基板之表面之惰性載氣流。
  13. 如申請專利範圍第12項之成膜裝置，其中上述惰性載氣包含氮氣、氦氣、氬氣中之至少一者。
  14. 一種霧氣產生方法，其係自包含微粒子之分散液產生霧氣，且包含如下步驟：藉由對上述分散液賦予第1頻率之振動，而抑制上述微粒子於上述分散液中之凝集；以及對上述分散液賦予高於上述第1頻率、且用以自上述分散液之表面產生包含上述微粒子之霧氣之第2頻率之振動。
  15. 一種成膜方法，其係使用自包含微粒子之分散液產生之霧氣於基板上形成薄膜，且包含如下步驟：藉由對上述分散液賦予第1頻率之振動，而抑制上述微粒子於上述分散液中之凝集；以及藉由對上述分散液賦予高於上述第1頻率之第2頻率之振動，而自上述分散液之表面產生包含上述微粒子之霧氣。
  16. 一種元件製造方法，其係藉由對基板實施既定處理而製造電子元件，且包含如下步驟：對包含微粒子之分散液賦予第1頻率之振動，而抑制上述微粒子於上述分散液中之凝集；對上述分散液賦予高於上述第1頻率之第2頻率之振動，而自上述分散液之表面產生包含上述微粒子之霧氣；將上述基板暴露於上述霧氣中，而於上述基板之表面形成包含上述微粒子之薄膜；以及將形成於上述基板之表面之上述薄膜圖案化，而形成用於上述電子元件之既定圖案。
  17. 一種元件製造方法，其係藉由對基板實施既定處理而製造電子元件，且包含如下步驟：對包含微粒子之分散液賦予第1頻率之振動，而抑制上述微粒子於上述分散液中之凝集；對上述分散液賦予高於上述第1頻率之第2頻率之振動，而自上述分散液之表面產生包含上述微粒子之霧氣；以及將上述基板暴露於上述霧氣中，而於上述基板之表面中與構成上述電子元件之電路之至少一部分之圖案對應之部分，選擇性地形成由上述微粒子形成之薄膜。
  18. 如申請專利範圍第16或17項之元件製造方法，其中上述分散液為抑制上述微粒子之凝集之界面活性劑之含量大致為零之液體，且 上述第1頻率設定為1MHz以下，較佳為200KHz以下，上述第2頻率設定為於上述分散液之液面產生表面張力波之1MHz以上。
  19. 一種霧氣產生裝置，其產生包含微粒子之霧氣，且包含：第1容器，其保持包含上述微粒子之分散液；第1振動部，其對上述第1容器內之上述分散液賦予第1頻率之振動；第2振動部，其對上述第1容器內之上述分散液賦予與上述第1頻率不同之第2頻率之振動；藉由上述第1振動部及上述第2振動部中之至少一者之振動，而自上述分散液之液面產生上述霧氣。
  20. 如申請專利範圍第19項之霧氣產生裝置，其包含驅動上述第1振動部及上述第2振動部之驅動控制電路部，且於將上述第1頻率設為SF1，將上述第2頻率設為SF2時，上述驅動控制電路部以第1模式及第2模式中之任一模式，驅動上述第1振動部及上述第2振動部，該第1模式係以上述頻率SF1與上述頻率SF2之比成為10倍以上之方式設定各頻率；該第2模式係以上述頻率SF1與上述頻率SF2之差成為上述頻率SF1或上述頻率SF2之1/10以下之方式設定各頻率。
  21. 如申請專利範圍第20項之霧氣產生裝置，其中於上述第1模式時，上述頻率SF1設定為使上述微粒子於上述分散液中成為凝集之尺寸抑制為上述霧氣之尺寸以下之分散狀態之100KHz 以下之頻率，上述頻率SF2設定為自上述分散液之液面產生包含上述微粒子之上述霧氣之1MHz以上之頻率。
  22. 如申請專利範圍第20項之霧氣產生裝置，其中於上述第2模式時，上述頻率SF1與上述頻率SF2設定為自上述分散液之液面產生包含上述微粒子之上述霧氣之1MHz以上之不同頻率，並且上述頻率SF1與上述頻率SF2設定為具有使上述微粒子於上述分散液中成為分散狀態之100KHz以下之頻率差。
  23. 一種霧氣產生裝置，其產生包含微粒子之霧氣，且包含：第1容器，其保持包含上述微粒子之溶液；第1振動部，其藉由對上述第1容器內之上述溶液賦予第1頻率之振動，而抑制上述微粒子於上述溶液中之凝集；以及第2振動部，其為了自上述溶液之液面產生包含上述微粒子之霧氣，而自上述第1容器之外部賦予高於上述第1頻率之第2頻率之振動；於與上述溶液之液面平行之面內，使上述第1振動部與上述第2振動部隔開既定間隔而配置。
  24. 如申請專利範圍第23項之霧氣產生裝置，其包含第2容器，該第2容器係以浸漬上述第1容器之至少底部之方式儲存液體，並將上述第2振動部設置於上述液體中，且使上述第2振動部之上述第2頻率之振動經由上述第2容器內之上述液體及上述第1容器而傳遞至上述溶液。
  25. 如申請專利範圍第24項之霧氣產生裝置，其中將上述既定間隔設定為與藉由上述第2振動部之振動自上述溶液 之液面有效率地產生上述霧氣之上述第1容器內的上述溶液之深度相同之程度。
  26. 一種霧氣產生方法，其係產生包含微粒子之霧氣，且包含如下階段：將於不含成為界面活性劑之化學成分之液體中以既定濃度混入上述微粒子而成的溶液貯存於第1容器，藉由對上述溶液賦予第1振動波、或加熱上述溶液，而自上述溶液之液面產生包含上述微粒子之霧氣；以及對上述溶液賦予抑制上述微粒子於上述溶液中凝集成上述霧氣之尺寸以上之第2振動波。
  27. 如申請專利範圍第26項之霧氣產生方法，其中使產生上述霧氣之階段與對上述溶液賦予上述第2振動波之階段並行實施。
  28. 如申請專利範圍第27項之霧氣產生方法，其中於藉由上述第1振動波產生上述霧氣時，於設置為將上述第1容器之至少底部浸漬在儲存於第2容器內之液體之狀態下，經由上述第2容器內之上述液體及上述第1容器將上述第1振動波傳遞至上述第1容器內之上述溶液。
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