TW202210177A - 成膜裝置、霧成膜裝置、及導電膜之製造方法 - Google Patents

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奥井公太郎
鬼頭義昭
佐佐木健至
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日商尼康股份有限公司
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Abstract

提供一種成膜裝置,係將霧供應至物體表面以在該物體表面成膜出該霧中含有之材料物質之膜,其具有產生該霧的霧產生部、以及具有將以該霧產生部產生之該霧導入空間之導入口與從該空間將該霧供應至該物體表面之供應口的霧供應部。該供應口,係設置在第1方向與第2方向交叉、包含該供應口且該霧通過之第1既定平面内於該第1方向與該導入口相異之位置。

Description

成膜裝置、霧成膜裝置、及導電膜之製造方法
本發明係關於將含有微細奈米粒子(材料粒子)之霧乘載於載體氣體噴於被處理基板,以在被處理基板表面堆積出奈米粒子構成之材料物質之膜的成膜裝置、霧成膜裝置、及導電膜之製造方法。
於電子元件之製造過程中,會實施在形成電子元件之基板(被處理對象)表面形成由各種材料物質構成之薄膜的成膜步驟(成膜處理)。成膜步驟中之成膜方法有各種方式,近年來,受到注目的是將從含有材料物質微粒子(奈米粒子)之溶液產生之霧噴於基板表面,使附著在基板之霧(溶液)中所含之溶劑成分反應或蒸發後,於基板表面形成由材料物質(金屬材料等)構成之薄膜的霧成膜法。
國際公開第2012/124047號中,揭露了一種設有將從霧產生器產生之作為成膜原料之霧往基板噴射之霧噴射用噴嘴的霧成膜裝置。國際公開第2012/124047號之霧噴射用噴嘴,具備:具有中空部的本體部、設在該本體部之橫方向將霧供應至本體部内的霧供應口、將霧朝向基板噴射的狹縫狀噴出口、設在本體部上方對本體内供應載體氣體的載體氣體供應口、以及配置在本體内之霧供應口上方並形成有複數個孔的噴灑片(shower plate)。藉由該噴灑片之配設,本體内之中空部被分割為與載體氣體供應口連接的第1空間、與和霧供應口及噴出口連接的第2空間,載體氣體經過噴灑片被均勻化後流入第2空間内,據此使從噴出口噴吹至基板之霧均勻化。
如前所述,在霧噴射用噴嘴之本體内中空部設置噴灑片,以使流入第2空間内時之載體氣體之分布均勻化之情形時,若從橫方向供應至第2空間内之霧之分布於狹縫狀噴出口之長邊方向(狹縫長邊方向)未一致化時,最終而言,欲使噴於基板之霧之濃度分布於狹縫長邊方向良好的均勻化是非常困難的。
本發明第1態樣之成膜裝置,係將霧供應至物體表面以在該物體表面成膜出該霧中含有之材料物質之膜,其具有:霧產生部,係產生該霧;以及霧供應部,具有將以該霧產生部產生之該霧導入空間之導入口、與從該空間將該霧供應至該物體表面之供應口;該供應口,係設置在第1方向與第2方向交叉、包含該供應口且該霧通過之第1既定平面内於該第1方向與該導入口相異之位置。
本發明第2態樣之成膜裝置,係將載體氣體中所含之霧供應至物體表面以在該物體表面成膜出該霧所含之材料物質之膜,其具備:移動機構,係使該物體沿表面之第1方向移動;供應口,係以從與該物體表面相距既定間隔對向之前端部將該霧在與該第1方向交叉之第2方向以延伸為狹縫狀之分布噴出之方式,形成在該前端部;以及霧供應部,係由為了從該霧之導入口到該供應口將該霧充滿在往該第2方向展開之空間内而與該供應口之該第1方向之一端部連接的第1壁面、與連接在該供應口之該第1方向之另一端部、且與該第1壁面之間隔隨著從該導入口往該供應口變窄之第2壁面構成;從該導入口導入之該霧之導入向量之中心之延長線與該第2壁面所夾之交叉角係設定為銳角。
本發明第3態樣之導電膜之製造方法,包含:成膜步驟,係使用第1態樣或第2態樣之成膜裝置,於該物體上成膜出該材料物質的導電膜材料;以及乾燥步驟,係使成膜之該物體乾燥。
本發明第4態樣之霧成膜裝置,具有:霧產生部,係產生含有材料物質之霧;以及霧供應部,其具有導入口與供應口,將從該導入口導入之該霧從該供應口供應至物體表面;該供應口係在與該霧之導入方向相異之方向的第1方向,設在與該導入口相異之位置。
本發明第5態樣之霧成膜裝置,具有:霧產生部,係產生含有材料物質之霧;以及霧供應部,其具有導入口與供應口,將從該導入口導入之該霧從該供應口供應至物體表面;在與該霧之導入方向相異之方向的第1方向,該供應口之寬度較該導入口之寬度窄。
本發明第6態樣之霧成膜裝置,具有:霧產生部,係產生含有材料物質之霧;以及霧供應部,其具有導入口與供應口,將從該導入口導入之該霧從該供應口供應至物體表面;該霧供應部,具有將從該導入口導入之霧導向該供應口、設置在第1壁面與和該第1壁面對向之第2壁面之間的空間;該第1壁面及第2壁面中之至少一方,係以該第1壁面與第2壁面之間隔從該導入口往該供應口變窄之方式設置。
上述目的、特徴及優點,可從參照所附圖式說明之以下實施形態之說明,容易地理解。
以下,針對本發明態樣之成膜裝置、霧成膜裝置、及導電膜之製造方法,揭示較佳實施形態,一邊參照所附圖面、一邊詳細說明之。又,本發明之態樣並不限定於此等實施形態,亦包含多種變更或施以改良者。也就是說,以下記載之構成要素中,亦包含發明所屬技術領域中具有通常知識者可容易設想之物、以及實質相同之物,以下記載之構成要素可適宜的加以組合。此外,在不脫離本發明要旨之範圍,可進行構成要素之各種省略、置換或變更。
〔第1實施形態〕 圖1係顯示第1實施形態之霧成膜裝置MDE之概略整體構成的圖。圖1中,在未特別說明之情形下,係設定一重力方向為-Z方向之XYZ正交座標系統。霧成膜裝置MDE,具備:用以對作為被處理基板(物體)之可撓性片狀基板P(亦簡單稱為基板P)表面噴出含有奈米粒子(材料物質)之霧氣體的霧成膜部1、用以使被噴霧後之基板P表面乾燥的乾燥單元2、用以將基板P於長條方向(Xu方向)支承為平面狀往Xu方向(搬送方向)搬送的無端輸送帶3A、張掛無端輸送帶3A的旋轉輥R1、R2、使旋轉輥R2以一定速度旋轉的旋轉驅動部(包含馬達及減速器)3B、以及對支承基板P之無端輸送帶3A之平坦部分背面側進行平面支承的支承台3C。又,將至少包含無端輸送帶3A與旋轉輥R1、R2與旋轉驅動部3B與支承台3C之構成設為搬送部3D。無端輸送帶3A之Y方向寬度係設定為較與片狀基板P之長條方向正交之Y方向寬度大,被往長條方向搬送之片狀基板P係在旋轉輥R1側接觸於無端輸送帶3A,在旋轉輥R2側從無端輸送帶3A脫離。
於本實施形態,長條之片狀基板P,為能以相對與重力方向正交之XY面(水平面)傾斜角度θp而以往+Z方向上升之狀態被搬送,無端輸送帶3A之平坦部分與支承台3C之平坦的上面係傾斜角度θp配置。因此,霧成膜部1與乾燥單元2,亦是沿基板P之搬送方向傾斜角度θp配置。針對霧成膜部1之詳細構成,為便於以下之說明,設定一與基板P之平坦表面平行之長條方向為Xu軸方向、與基板P之長條方向正交之寬度方向為Yu軸(與Y軸平行)方向、以及基板P表面之法線方向為Zu軸方向的XuYuZu正交座標系。因此,XuYuZu正交座標系係在XYZ正交座標系内繞Y軸旋轉角度θp者。角度θp係設定在30度~60度之範圍。此種在使基板P傾斜之狀態下進行霧成膜之構成,例如已揭露於國際公開第2016/133131號。
片狀基板P,於本實施形態中,係以長條之PET(聚對苯二甲酸乙二酯)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、或聚醯亞胺等樹脂為母材之厚度數百μm~數十μm程度之可撓性片材,但亦可以是其他材料,例如將不鏽鋼、鋁、黃銅、銅等之金屬材料壓延而成之薄金屬箔片、厚度為100μm以下之具有可撓性之極薄玻璃片、或含有纖維素奈米纖維之樹脂製片材。又,片狀基板P不一定必須是長條,亦可以是例如A4尺寸、A3尺寸、B4尺寸、B3尺寸般之長邊及短邊尺寸規格化之一片片的片狀基板、或規格外非定型之一片片的片狀基板。
本實施形態之霧成膜部1,如圖1所示,具有:將霧氣體(含有霧之載體氣體)朝向基板P噴出的噴嘴單元部(霧供應部)MN、與為了回收不附著在基板P表面而沿基板P表面流動之霧氣體而於基板P之搬送方向(Xu方向)配置在噴嘴單元部MN之上游側與下游側的回收單元部DN1、DN2。進一步的,於霧成膜部1,設有:用以覆蓋噴出霧氣體之噴嘴單元部MN之前端部、藉吸引霧氣體來加以回收之回收單元部DN1、DN2之各前端部、以及基板P之上面整體的外殼部CB。外殼部CB,抑制從噴嘴單元部MN噴出不附著在基板P而流動之霧氣體從基板P表面之上方空間洩漏,有效發揮導向回收單元部DN1、DN2之導風構件的功能。
於噴嘴單元部MN,供應從複數個霧化器5A、5B(此處係2個)之各個產生之霧氣體。霧化器5A、5B皆為相同構成,因此代表性的以霧化器5A之構成為中心加以說明之。於霧化器(霧產生部)5A(5B),透過管6A(6B)對内部容器供應將待成膜之材料物質之奈米粒子(粒徑為數nm~數百nm)以既定濃度分散而成之溶液Lq。此處,奈米粒子具有導電性。容器内之溶液Lq被超音波振動件加以振動,從溶液Lq表面產生數μm~十數μm程度之粒徑之霧。於該容器内產生之霧,被乘載於透過管7A(7B)以既定流量供應之載體氣體Cgs(空氣、O2 氣體、氮氣、氬氣、二氧化碳等之1種、或2種以上之混合氣體),透過管8A(SP1)、8B(SP2)成為霧氣體被導向噴嘴單元部MN。
複數支管8A(8B)各個之噴出口,係在噴嘴單元部MN之上部於Y方向(Yu方向)排列配置,將被調整為大致相同流量之霧氣體噴於噴嘴單元部MN之内部空間。可根據噴嘴單元部MN之Yu方向(Y方向)長度,將供應霧氣體之管8A、8B增設至3支以上。此場合,霧化器5A、5B亦增設至3個以上。又,管8A、8B,以下,亦稱為管SPn(n為2以上之整數)。藉由本霧成膜裝置之使用,可在基板上成膜出導電性膜。成膜出之導電性膜,可用於顯示器等電子元件之製造時。
圖2係將圖1中所示之噴嘴單元部MN之外觀形狀之一部分加以分解顯示的立體圖,圖3係將圖2之噴嘴單元部MN之一部分在與XuYuZu座標系之XuZu面平行之面剖開的剖面圖。如圖2、圖3所示,噴嘴單元部MN係由以Yu方向為長邊在XuZu面内之剖面形狀約略為梯形的塊狀構件10、與塊狀構件10在Xu方向對向配置並以Yu方向為長邊在XuZu面内之剖面形狀為於Zu方向細長之長方形的塊狀構件11、將塊狀構件10、11之Yu方向各個端部加以塞住之矩形的塊狀構件12A、12B、以及將塊狀構件10、11、12A、12B各個之Zu方向之上端部塞住之與XuYu面平行之板狀的塊狀構件(頂板)13所構成。據此,噴嘴單元部MN整體形成為延伸於Yu方向之角柱狀,在塊狀構件10、11之Zu方向下端部,形成有於Yu方向延伸設置以使霧氣體於Yu方向成狹縫狀均勻分布的溝槽部SLT、以及於Yu方向直線延伸設置以使霧氣體朝向基板P噴出的狹縫開口部(供應口)AP。此外,設包含狹縫開口部AP之平面為第1既定平面、包含塊狀構件13之平面為第2既定平面。
再者,在塊狀構件10、11之Zu方向下端部、狹縫開口部AP之下方,為了對噴出之霧氣體照射電漿放電,配置有將2支延伸於Yu方向之電極棒15A、15B於Xu方向以一定間隔保持成平行的電極保持塊狀構件16。具有對霧氣體照射電漿之電漿輔助的霧成膜裝置,已揭露於例如國際公開第2016/133131號。又,在電漿輔助是非必須之情形時,可不需電極保持塊狀構件16。
塊狀構件10、11、12A、12B,係以絕緣性高、加工性及成型性佳之硬質合成樹脂、例如丙烯酸樹脂(聚甲基丙烯酸甲酯:PMMA)、氟樹脂(聚四氟乙烯:PTFE)、熱可塑性塑膠之聚碳酸酯、或石英等之玻璃材構成。不過,若不進行電漿輔助之情形時,塊狀構件10、11、12A、12B之材料可以是不鏽鋼等之金屬材質。又,作為頂板之塊狀構件13係以上述合成樹脂、塑膠、玻璃材質或金屬材質構成,在塊狀構件13於Yu方向以既定間隔形成有連接圖1所述示之複數支管SPn(此處,n=6)之各個的6個圓形導入口13a~13f。塊狀構件10、11、12A、12B、13之各個,係以螺釘或黏著劑如圖2、圖3所示的被固定。又,如圖2所示之噴嘴單元部MN之情形時,由於係連接6支管SP1~SP6,因此圖1所示之霧化器5A、5B…亦是準備6個。
圖3係在通過圖2所示之圓形導入口13a之Yu方向中心、與Yu軸正交之面(XuZu面)將噴嘴單元部MN之塊狀構件10、11、13加以剖開的剖面圖,省略了電漿放電用電極棒15A、15B與電極保持塊狀構件16之圖示。在噴出霧氣體(含有霧之載體氣體Cgs)Msf之導入口13a,透過緊固部13K安裝管SP1。此處,設導入口13a在XuYu面内之直徑為Da、通過導入口13a之圓形之中心點與Zu軸平行之中心線為AXh。
塊狀構件11,如圖3所示,從塊狀構件13到-Zu方向之下端部形成狹縫開口部AP之下端面Pe,具有與YuZu面平行之内壁面(垂直内壁面)11A。塊狀構件10,如圖3所示,從塊狀構件13側朝向-Zu方向,具有:相對YuZu面以角度θa傾斜的内壁面(傾斜内壁面、第1壁面)10A、塊狀構件11之平面狀的内壁面(第2壁面)11A、以及於Xu方向以間隔Dg平行對向至下端面Pe之狹縫開口部AP的内壁面(垂直内壁面)10B。狹縫開口部AP之Yu方向長度,係以圖2所示之塊狀構件12A、12B各個之内壁面之Yu方向間隔加以設定,内壁面10A、10B、11A之各個延伸設於狹縫開口部AP之Yu方向長度整體。藉由以上構成,在噴嘴單元部MN之内部,如圖3所示,在XuZu面内觀察時,形成有由傾斜内壁面10A與垂直内壁面11A圍成之三角形漏斗狀的空間SO、以及由垂直内壁面10B與垂直内壁面11A圍成之溝槽狀的空間亦即溝槽部SLT。
空間SO,在XuZu面内觀察時,係以從塊狀構件13側(Zu方向之上部)之Xu方向大間隔Du到溝槽部SLT之Zu方向上部位置Pf之窄間隔Dg,傾斜内壁面10A與垂直内壁面11A之Xu方向間隔連續減少之方式構成。於空間SO内,導入口13a之中心線AXh(與Zu軸平行)之延長,與塊狀構件10之傾斜内壁面10A在Zu方向之高度位置Pz交叉,且相對通過溝槽部SLT之Xu方向中心而與Zu軸平行之中心線AXs,在Xu方向偏移(橫移)間隔Lxa。又,在塊狀構件13使導入口13a往Zu方向(第3方向)延伸時與内壁面10A交叉之方式設置該導入口13a。此外,將從塊狀構件13之下面(内壁面)位置(間隔Du之Zu方向上端位置)到中心線AXh之延長與傾斜内壁面10A交叉之位置Pz的Zu方向尺寸設為Lza、從位置Pz到溝槽部SLT之上部位置Pf的Zu方向尺寸設為Lzb、從位置Pf到下端面Pe之溝槽部SLT的Zu方向尺寸設為Lzc。
從導入口13a(其他導入口13b~13f亦相同)噴出至空間SO内之霧氣體Msf,在導入口13a之出口附近係在直徑Da内以大致均勻之流量分布往-Zu方向直線前進,但隨著在空間SO内往-Zu方向前進即往Xu方向與Yu方向慢慢擴散。然而,從導入口13a(13b~13f)噴出之霧氣體Msf,係以其幾乎全部被噴於塊狀構件10之傾斜内壁面10A,而不會直接到達位置Pf之溝槽部SLT上部之方式,設定直徑Da、間隔Lxa、尺寸Lza、尺寸Lzb。此外,將從導入口13a(13b~13f)噴出之霧氣體Msf之送流方向設為噴出向量時,於本實施形態,係使霧氣體Msf之噴出向量之中心線與導入口13a(13b~13f)之中心線AXh一致。又,將狹縫開口部AP之下端面Pe與基板P之表面於Zu方向之間隔(工作距離)設為Lwd。
如圖2、圖3所示,來自導入口13a~13f各個之霧氣體Msf,由於係在維持噴出時流速之狀態下被噴於塊狀構件10之傾斜内壁面10A,因此在傾斜内壁面10A,會因霧氣體Msf中所含之霧之一部分之附著而產生液滴。該液滴漸漸成長,不久即因霧氣體Msf之流動與重力之影響而沿著傾斜内壁面10A往下方(-Zu方向)滴下。當液滴直接滴下時,液滴會從狹縫開口部AP滴至基板P而大幅阻礙藉由霧成膜形成之奈米粒子之成膜均勻性。因此,於本實施形態,係在傾斜内壁面10A之-Zu方向之終端部亦即位置Pf之高度,作為液滴之捕捉部而形成於在Yu方向延伸設置之狹縫部(回收部)TRS。在狹縫部TRS之Xu方向內側形成有於Yu方向延伸設置之歧管部(回收部)Gut。狹縫部TRS係回收附著在傾斜内壁面10A並液化之霧的回收機構。在狹縫部TRS之間隙被捕捉之液滴,會貯留在歧管部Gut通過形成在塊狀構件10内之流路10R並透過排出口17被排出。此外,雖未圖示,但在排出口17連接有來自吸引泵之管。
本實施形態中,圖2、圖3所示之噴嘴單元部MN之空間SO之尺寸,舉一例而言,係設定為Yu方向之長度(溝槽部SLT之Yu方向長度)為30~35mm、上端部之Xu方向間隔(寬度)Du約為35mm、從塊狀構件(頂板)13之下面到溝槽部SLT之上端部之Zu方向長度Lza+Lzb約為60mm,塊狀構件10之傾斜内壁面10A之角度θa約為30度(相對XuYu面則為約60度),傾斜内壁面10A在XuZu面内之長度約為70mm。又,溝槽部SLT(狹縫開口部AP)之Xu方向間隔(寬度)Dg設定為5~6mm,溝槽部SLT之Zu方向尺寸(長度)Lzc,此處係設定為約15mm,但亦可以是5mm程度。再者,圖3所示之導入口13a~13f各個之直徑Da設定為約13mm、導入口13a~13f各個之中心線AXh與溝槽部SLT之中心線AXs之Xu方向間隔(尺寸)Lxa係設定在25~20mm之範圍。此外,導入口13a係在Xu方向設置在與狹縫開口部AP相異之位置。進一步的,狹縫開口部AP在Xu方向之寬度(間隔)Dg以設定為較導入口13a在Xu方向之寬度(間隔)Da短者較佳。又,導入口13a~13f各個之中心線AXh之Yu方向間隔Lyp(參照圖2)雖係設定為50~60mm程度,但該間隔會因導入口13a~13f之數量而變更,例如將導入口13a~13f從6個增加至8個時,間隔Lyp係設定為35~40mm程度。因此,於圖3之構成,係設定成Lxa>(Da+Dg)/2之關係。
於本實施形態,雖將噴嘴單元部MN之構造及尺寸設定如上,為了該設定,設定了若干個不同構造及尺寸,預先進行了流體模擬。作為其前提,針對例如國際公開第2020/026823號所揭露之噴嘴單元部般,在霧氣體之導入口正下方(霧氣體噴出方向之延長上)配置溝槽開口之構成進行了檢討。於此構成時,為使噴霧霧氣體於溝槽開口之長邊方向之流速分布的一樣性(均勻性)良好,必須使從導入口流入噴嘴單元部内後之霧氣體於溝槽開口之長邊方向之流速分布一樣。因此,雖亦可如國際公開第2012/124047號之揭露般,考慮設置形成有複數個孔之噴灑片,但對霧氣體流動之壓降變大,而可能產生在噴灑片貯留大量液滴之問題、或易於產生亂流等之問題。
因此,於本實施形態,如圖2、圖3所示,係將霧氣體Msf之導入口13a~13f沿著Yu方向設置3個以上,並使導入口13a~13f之中心線AXh與狹縫開口部AP(溝槽部SLT)之中心線AXs於Xu方向偏移間隔Lxa,以將從導入口13a~13f之各個噴出之霧氣體Msf設定成不會直接朝向狹縫開口部AP(溝槽部SLT)。並構成為使從複數個導入口13a~13f之各個噴出之霧氣體Msf之大部分噴於塊狀構件10之傾斜内壁面10A。據此,即能一邊使霧氣體Msf之進行方向沿著傾斜内壁面10A順暢的變化、一邊使霧氣體Msf於狹縫開口部AP(溝槽部SLT)之長邊方向(Yu方向)之流速分布(或霧之濃度分布)一樣化。
如以上之圖1~圖3所示,將載體氣體Cgs中含有霧之霧氣體Msf噴於基板P表面,以將霧中含有之奈米粒子在基板P表面堆積成薄膜狀之霧成膜裝置MDE,具備:由使基板P沿表面之Xu方向(第1方向)移動之旋轉輥R1、R2、無端輸送帶3A構成的移動機構、從與基板P表面以既定間隔對向之前端部將霧氣體Msf往與Xu方向交叉之Yu方向(第2方向)以延伸為狹縫狀之分布噴出之方式形成在前端部的狹縫開口部AP(溝槽開口)、以及為了在從霧氣體Msf之導入口13a~13f到狹縫開口部AP將霧氣體Msf充滿於往Yu方向擴展之空間SO内而連接在狹縫開口部AP之Xu方向一端部的内壁面11A(第1内壁面)、與連接在狹縫開口部AP之Xu方向另一端部且與内壁面11A之間隔從導入口13a~13f往狹縫開口部AP(溝槽部SLT)變窄的傾斜内壁面10A(第2内壁面)所構成的噴嘴單元部MN,將作為從導入口13a~13f噴出之霧氣體Msf之噴出向量中心之延長線的中心線AXh與第2内壁面所夾之傾斜角度θa設定為銳角。
圖4A、圖4B、圖4C係顯示使導入口13a~13f之數量與Yu方向之配置及來自各導入口13a~13f之霧氣體Msf(載體氣體Cgs)之流速相同,來模擬因噴嘴單元部MN内之空間SO之構造差異造成之流速分布之差異時的若干個模型例。圖4A顯示與圖3相同構造之噴嘴單元部MN之模型的剖面形狀,圖4B顯示使圖3所示之塊狀構件10之傾斜内壁面10A之傾斜角度θa為60°之模型的剖面形狀。進而,圖4C顯示以和圖4B之模型之傾斜内壁面10A在XuZu面内之長度相同長度、並使傾斜角度θa為30°之模型的剖面形狀。模擬中,係做成將噴嘴單元部MN之導入口13a~13f於Yu方向排列4個之狀態,作為來自狹縫開口部AP之Yu方向之流速分布,調查了預測將會紊亂之在狹縫開口部AP之Yu方向端部附近的流速分布。此外,模擬係利用由SIEMENS公司提供之模擬軟體Star-CCM+(註冊商標)進行。
圖4B之噴嘴單元部MN之情形,導入口13a之中心線AXh與溝槽部SLT之中心線AXs之Xu方向之間隔Lxa,係設定為與圖4A之噴嘴單元部MN之間隔Lxa相同。因此,圖4B之噴嘴單元部MN之尺寸Lza、尺寸Lzb,皆相對圖4A之噴嘴單元部MN之各尺寸變得較小。圖4A、圖4B、圖4C之任一噴嘴單元部MN,在塊狀構件(頂板)13之下面側與塊狀構件11之垂直内壁面11A接合之空間附近,雖皆會產生霧氣體Msf之亂流,但因該亂流使得從狹縫開口部AP噴出之霧氣體Msf之流速分布惡化之影響,當傾斜内壁面10A在XuZu面内之長度及尺寸Lzb較大時,會獲得緩和。
圖5係顯示模擬從圖4A、圖4B、圖4C之各個噴嘴單元部MN之狹縫開口部AP之Yu方向端部附近噴出之霧氣體Msf之Zu方向之流速差異之結果的圖表。圖5之橫軸代表狹縫開口部AP之Yu方向端部附近約70mm範圍之距離,縱軸代表從狹縫開口部AP噴出之霧氣體Msf之Zu方向流速成分之規格化的比率(m/s)。該比率,在將從導入口13a噴出之霧氣體Msf之Zu方向流速設為基準值、Zu方向之流速相對該基準值為一半之情形時,設為-0.5(減少50%)。因此,係代表當比率大時(縱軸數值之絕對值大的情形時),從狹縫開口部AP噴出之霧氣體Msf中,與Zu軸平行之方向成分之外,與Zu軸非平行之傾斜方向之成分較多。
圖5中,圖4A之噴嘴單元部MN之情形時,如特性(4A)所示,在狹縫開口部AP之Yu方向端部附近之霧氣體Msf流速降低(衰減)整體較為圓滑。又,圖4C之噴嘴單元部MN之情形時,傾斜内壁面10A在XuZu面内之傾斜角度θa雖與圖4A之情形相同,但因尺寸Lzb較圖4A之情形短,因此如圖5中之特性(4C)所示,與特性(4A)相較,雖僅些微但有不均現象。另一方面,使傾斜内壁面10A之傾斜角度θa為60°之圖4B之噴嘴單元部MN之情形時,尺寸Lza、尺寸Lzb皆較圖4A之情形短,而在噴嘴單元部MN之空間SO内產生之亂流變強,因此如圖5中之特性(4B)所示,不均變多。
圖6係顯示在圖4A(圖3)所示之噴嘴單元部MN之空間SO内之霧氣體Msf在YuZu面内之流速分布之模擬結果的圖。圖6之流速分布,僅顯示噴嘴單元部MN之空間SO之+Yu方向端部側(塊狀構件12B側),係以向量顯示在包含圖4A或圖3之溝槽部SLT之中心線AXs之與YuZu面平行之面内所設定之多數點各個的流動大小與方向。又,圖6中,係在將噴嘴單元部MN之溝槽部SLT(Zu方向之尺寸Lzc)兩端部以塊狀構件18A將距塊狀構件12B側為距離Lye(例如、5~15mm)之範圍加以封閉的狀態下進行了模擬。
如圖4A(圖3)所示,從導入口13a~13f之各個噴出之霧氣體Msf,以相同流速分布往-Zu方向前進而抵達塊狀構件10之傾斜内壁面10A。抵達傾斜内壁面10A後之霧氣體Msf之大部分,其進行方向被偏向而斜向塊狀構件11之垂直内壁面11A,流入Zu方向之位置Pf之溝槽部SLT。又,在導入口13a~13f之中心線AXh與傾斜内壁面10A交叉之位置Pz附近,霧氣體Msf之流動產生紊亂,而亦產生朝向±Yu方向、+Xu方向、或+Zu方向之成分。然而,由於複數個導入口13a~13f於Yu方向以一定間隔配置、以及噴嘴單元部MN内之空間SO之Xu方向寬度(傾斜内壁面10A與垂直内壁面11A之Xu方向間隔)係朝向-Zu方向(溝槽部SLT之位置Pf)依序減少縮小之故,流入溝槽部SLT之霧氣體Msf之流速分布於Yu方向是相同的。
如以上所述,為確認導入口13a~13f之中心線AXh與塊狀構件10之傾斜内壁面10A所夾角度θa在30°前後是較佳的,針對角度θa相異之若干個噴嘴單元部MN之構造,進行了相同的模擬。為進行該模擬,設定了圖7A~圖7C所示之3個模型例。圖7A顯示與圖3(圖4A)同樣的將傾斜内壁面10A在XuZu面内之長度設為約70mm、角度θa設為40°之模型,圖7B顯示與圖7A同樣的將傾斜内壁面10A在XuZu面内之長度設為約70mm、角度θa設為10°之模型。進而,圖7C顯示與圖7A同樣的將傾斜内壁面10A在XuZu面内之長度設為約70mm、角度θa設為20°之模型。圖7A之噴嘴單元部MN之模型例之情形,長度Lza約為12.5mm、長度Lzb約為47.5mm、尺寸Lxa約為37mm。圖7B之噴嘴單元部MN之模型例之情形,長度Lza約為45mm、長度Lzb約為24mm、尺寸Lxa約為7mm,圖7C之噴嘴單元部MN之模型例之情形,長度Lza約為25mm、長度Lzb約為40mm、尺寸Lxa約為17.5mm。
圖8係將從圖7A、圖7B、圖7C各個之噴嘴單元部MN與圖4A之噴嘴單元部MN之狹縫開口部AP之Yu方向端部附近噴出之霧氣體Msf之Zu方向流速差異,與圖5同樣的進行模擬後之結果的圖表,圖8之橫軸與縱軸之設定與圖5相同。又,圖9係放大顯示在圖8之圖表中之Yu方向距離為0mm~30mm之範圍GA8下之模擬結果的圖表。
如圖8所示,相對於在先前之圖4A之噴嘴單元部MN之霧氣體Msf之Zu方向流速特性(4A)30°,在圖7A、圖7B、圖7C各個之噴嘴單元部MN之霧氣體Msf之Zu方向流速特性(7A)40°、(7B)10°、(7C)20°,整體傾向並無大的變化。然而,在噴嘴單元部MN之Yu方向端部之内側範圍GA8,如圖9所示,流速特性(7A)40°、(7B)10°、(7C)20°與流速特性(4A)30°相較,不均(與Yu方向位置對應之流速變化程度)皆變大。不過,由於流速特性(7C)20°顯示與流速特性(4A)30°近似之傾向,因此傾斜内壁面10A之角度θa以設定在20°<θa<40°較佳,再者,θa最好是設定在=30°±5°之範圍。
〔變形例1〕 針對以上說明之噴嘴單元部MN中,以圖3所示之噴嘴單元部MN之構成為基礎,就與該傾斜内壁面10A(角度θa=30°)對峙之塊狀構件11側之内壁面形狀進行變形之若干個例,參照圖10A~圖10D說明如下。圖10A、圖10B、圖10C、圖10D皆係顯示將傾斜内壁面10A之傾斜角度θa設定為30°之噴嘴單元部MN在與XuZu面平行之面的部分剖面。
圖10A中,在與噴嘴單元部MN之傾斜内壁面10A對峙之塊狀構件11之内壁面11A側,設有與傾斜内壁面10A於Xu方向以一定間隔Sgx分離並與傾斜内壁面10A平行配置之斜面11Aa。間隔Sgx係設定為較形成在作為頂板之塊狀構件13之導入口13a之Xu方向尺寸(例如直徑13mm)略大之尺寸(例如15~20mm)。其他各部之尺寸則設定為與先前之圖3所說明之噴嘴單元部M之尺寸相同。
圖10B中,在與噴嘴單元部MN之傾斜内壁面10A對峙之塊狀構件11之内壁面11A側,設有從做為頂板之塊狀構件13之下面到溝槽部SLT之狹縫開口部AP之位置近旁,與傾斜内壁面10A在Xu方向之間隔逐漸減少之斜面11Ab。傾斜内壁面10A與斜面11Ab在塊狀構件13下面之Xu方向間隔,設定為與圖10A相同之間隔Sgx,傾斜内壁面10A與斜面11Ab在狹縫開口部AP近旁之Xu方向間隔,設定為圖3所示之噴嘴單元部MN之溝槽部SLT之間隔Dg程度。
圖10C中,在與噴嘴單元部MN之傾斜内壁面10A對峙之塊狀構件11側,在Zu方向連續設有與YuZu面平行之内壁面11Ac、以及與傾斜内壁面10A平行之内壁面11Ad。傾斜内壁面10A與内壁面11Ac在塊狀構件13下面之Xu方向間隔,設定為與圖10A相同之間隔Sgx,傾斜内壁面10A與内壁面11Ad之Xu方向間隔,設定為與溝槽部SLT之間隔Dg相同程度之一定間隔。因此,在XuZu面内之内壁面11Ac與内壁面11Ad所夾角度,係因應傾斜内壁面10A之角度θa,設定為180°-θa。
圖10D中,在與噴嘴單元部MN之傾斜内壁面10A對峙之塊狀構件11側,於Zu方向連續設有在XuZu面内往與傾斜内壁面10A之相反側傾斜之内壁面11Ae、以及與傾斜内壁面10A平行之内壁面11Af。傾斜内壁面10A與内壁面11Ae,相對與YuZu面平行且包含導入口13a之中心線AXh之面,對稱配置。又,傾斜内壁面10A與内壁面11Ae在塊狀構件13下面之Xu方向間隔,設定為與圖10A相同之間隔Sgx,傾斜内壁面10A與内壁面11Af之Xu方向間隔,設定為與溝槽部SLT之間隔Dg相同程度之一定間隔。因此,在XuZu面内之内壁面11Ae與内壁面11Af所夾角度,因應傾斜内壁面10A之角度θa,設定為180°-2・θa。
針對以上之圖10A、圖10B、圖10C、圖10D各個之噴嘴單元部MN,進行了與先前之圖5、圖8相同模擬之結果,得到如圖11所示之特性。圖11中,橫軸代表狹縫開口部AP之Yu方向端部附近約70mm範圍之距離,縱軸代表從狹縫開口部AP噴出之霧氣體Msf之Zu方向流速成分規格化後之比率(m/s)。圖11之圖表中,特性(10A)顯示圖10A之噴嘴單元部MN之流速特性,特性(10B)顯示圖10B之噴嘴單元部MN之流速特性,特性(10C)顯示圖10C之噴嘴單元部MN之流速特性,特性(10D)顯示圖10D之噴嘴單元部MN之流速特性。
如圖11之模擬結果,圖10A、圖10B之構造之噴嘴單元部MN之情形,其流速特性(10A)、(10B)顯示與圖5中之特性(4A)大致相同傾向,流速分布之不均亦少。另一方面,圖10C、圖10D之構造之噴嘴單元部MN之情形,其流速特性(10C)、(10D)雖然彼此大致相同,但與流速特性(10A)、(10B)相較,在狹縫開口部AP之端部附近之流速下降則較大。此係被認為圖10C、圖10D之構造之情形,從導入口13a到狹縫開口部AP之霧氣體Msf,係通過由傾斜内壁面10A與以狹窄間隔Dg平行對向之内壁面11Ad或内壁面11Af所夾之空間而產生之故。根據以上說明,即使是圖10A、圖10B所示之變形構造之噴嘴單元部MN,亦能獲得與圖3所示之噴嘴單元部MN相同之作用、効果。
〔變形例2〕 圖12顯示參酌在先前各種變形例之模擬結果之噴嘴單元部MN之變形例,與先前之圖3同樣的,顯示在與XuZu面平行之面的部分剖面。圖12中,對與圖3中所示之構件或配置相同之物係賦予相同符號。於本變形例,在XuZu面内觀察時,塊狀構件10之傾斜内壁面10A與塊狀構件11之内壁面11A形成為和緩的曲面狀。傾斜内壁面10A,在緊挨著作為頂板之塊狀構件13下面之部分、以及狹縫開口部AP之附近(溝槽部SLT)之部分形成為與YuZu面大致平行,其間之部分則形成為和緩的S字狀。又,本變形例亦同樣的,在XuZu面内觀察時,導入口13a之中心線AXh與傾斜内壁面10A所夾角度θa係設定在25°~40°之範圍、較佳是設定為30°,溝槽部SLT之中心線AXs與導入口13a之中心線AXh係在Xu方向偏移間隔(尺寸)Lxa。
因此,本變形例中,於Xu方向之導入口13a之直徑(尺寸)Da、溝槽部SLT(狹縫開口部AP)之間隔Dg、間隔(尺寸)Lxa,亦是與圖3之構成同樣的,設定成Lxa>(Da+Dg)/2之關係。又,於圖12之噴嘴單元部MN中,塊狀構件11之内壁面11A,可與圖3之構成同樣的是與YuZu面平行之平坦面。
〔變形例3〕 圖13係顯示參酌在先前之各種變形例中之模擬結果之噴嘴單元部MN的變形例,與先前之圖3同樣的,顯示在與XuZu面平行之面的部分剖面。圖13中,與圖3中所示之構件及配置相同者係賦予相同符號。本變形例中,在XuZu面内觀察時,塊狀構件10之内壁面10A與塊狀構件11之内壁面11A之兩方,皆與圖12中之傾斜内壁面10A同樣的形成為彎曲成和緩S字狀之曲面,内部之空間SO在XuZu面内形成為漏斗狀。圖13之傾斜内壁面10A與内壁面11A,相對與包含溝槽部SLT之中心線AXs之YuZu面平行之面,係於Xu方向對稱配置。
本變形例中,安裝在作為頂板之塊狀構件13之複數個管SP1、SP2、…中,奇數號之管SP1、SP3、…與偶數號之管SP2、SP4、…係於Xu方向以一定間隔分離之方式配置。此外,奇數號之管SP1、SP3、…各個之前端部(導入口13a側),係貫通設於以可旋轉之方式被軸支在於Yu方向延伸設置之軸130A的旋動構件130,偶數號之管SP2、SP4、…各個之前端部(導入口13b側),係貫通設於以可旋轉之方式被軸支在於Yu方向延伸設置之軸131A的旋動構件131。本變形例中,複數個管SP1、SP2、…各個之前端之圓形射出口具有作為導入口13a、13b…之功能,其射出口之中心線AXh1、AXh2…之各個,在XuZu面内觀察時,係相對溝槽部SLT之中心線AXs傾斜。
奇數號之管SP1、SP3、…各個之射出口之中心線AXh1之延長,在XuZu面内觀察時,與塊狀構件11之内壁面11A以角度θa交叉,偶數號之管SP2、SP2、…各個之射出口之中心線AXh2之延長,在XuZu面内觀察時,與塊狀構件10之傾斜内壁面10A以角度θa交叉。該角度θa雖係設定在25°~40°之範圍,本變形例中,角度θa可藉由旋動構件130、131之各個加以簡單調整。不過,本變形例中,從奇數號之管SP1、SP3、…及偶數號之管SP2、SP4、…各個之射出口噴出之霧氣體Msf,亦是被設定為不直接朝向溝槽部SLT(狹縫開口部AP)。
根據本變形例,在從複數個管SP1、SP2、…之各個噴出至噴嘴單元部MN之内部空間之霧氣體Msf之風量(風速)產生不均、或從複數個管SP1、SP2、…之各個噴出之霧氣體Msf之風量(風速)整體產生大幅變化之情形時,可藉由旋動構件130、131之旋轉來調整從狹縫開口部AP噴出之霧氣體Msf之Yu方向風量(風速)分布之不均。又,設置如圖13般之旋動構件130,以做成可調整來自管SP1、SP2、…各個之霧氣體Msf之噴出方向的構成,亦能同樣適用於先前之圖3之噴嘴單元部MN。
〔變形例4〕 圖14顯示參酌在先前之各種變形例之模擬結果之噴嘴單元部MN之變形例,與先前之圖3同樣的,係在與XuZu面平行之面之導入口13a之位置加以剖開的立體圖。圖15係圖14之噴嘴單元部MN在與XuZu面平行之面的部分剖面圖。圖14、圖15中,對與先前之圖3之噴嘴單元部MN之構件、材質、配置同等之物賦予相同符號,又,供應霧氣體Msf之複數個導入口,雖僅代表性的顯示了導入口13a~13c之3個,但亦可以是3個以上之數量。
本變形例中,設在噴嘴單元部MN之長邊方向(Yu方向)兩端之塊狀構件12A、12B(圖14中未顯示塊狀構件12A)之内壁面係與XuZu面平行之平面,作為頂板之塊狀構件13之内壁面係相對YuZu面些微傾斜之平面。不過,塊狀構件13之内壁面亦可與YuZu面平行配置。又,本變形例中,如圖15所示,圓形剖面之導入口13a(及其他導入口)之中心線AXh與溝槽部SLT(狹縫開口部AP)之Xu方向中心線AXs,係在XuZu面内設定成90°以上之角度(鈍角)θw。
進一步的,本變形例中,由塊狀構件10之内壁面10A與塊狀構件11之内壁面11A圍成之空間SO在XuZu面内觀察之形狀,係形成為將先前之圖13所示之噴嘴單元部MN之空間SO彎折角度θw之彎曲漏斗狀。塊狀構件10之内壁面10A與塊狀構件11之内壁面11A,在XuZu面内係彎曲形成緩急曲線狀(以曲率半徑大的狀態、小的狀態、大的狀態連續之曲線狀)。如此,從導入口13a~13c噴出之霧氣體Msf,在XuZu面内會在空間SO内一邊被縮小一邊朝向溝槽部SLT(狹縫開口部AP)。如圖15所示,本變形例中,導入口13a~13c之中心線AXh之延長是與塊狀構件11之内壁面11A相交,在該交點pk之與内壁面11A之垂線正交之切平面與中心線AXh所夾之角度θa,係設定在25°~40°之範圍。因此,本變形例中,塊狀構件11之内壁面11A具有傾斜内壁面之功能。
如圖14、圖15所示,將噴嘴單元部MN内部之空間SO做成彎曲漏斗狀之情形時,附著在塊狀構件11之内壁面11A或塊狀構件10之内壁面10A之霧之集合(凝結)之液滴,亦有可能順著溝槽部SLT之壁面流動而從狹縫開口部AP滴落至基板P。因此,在内壁面10A、11A各個之狹縫開口部AP之近旁,與圖3同樣的,設有捕捉液滴之狹縫部TRS。
圖16顯示圖14、圖15之噴嘴單元部MN之配置例,與狹縫開口部AP對向之基板P之表面,如先前之圖1所示,係設定成在XYZ座標系内相對XY面傾斜角度θp(例如45°)之狀態。因此,圖16中,圖14、圖15之噴嘴單元部MN之XuYuZu座標系,係在XYZ座標系内繞Y軸傾斜角度θp配置。作成此種配置之情形時,導入口13a~13c之中心線AXh,在XZ面内觀察時,係相對XY面傾斜角度θu,該角度θu為θu=90°-(θw-θp)。舉一例而言,將角度θw(參照圖15)設為105°、角度θp設為45°時,角度θu則為30°。因此,從導入口13a~13c之各個噴出至空間SO内之霧氣體Msf之中心噴霧向量,在XYZ座標系内觀察時,係朝向斜上方。
進一步的,位於空間SO下側(-Z方向)之塊狀構件10之内壁面10A與作為頂板之塊狀構件13之接合部,於Z方向係位於最下側,且内壁面10A之大部分朝向該接合部斜向傾斜。同樣的,塊狀構件11之内壁面11A中,較交點pk靠近塊狀構件13側之表面,成為相對XY面往-Z方向傾斜。因此,附著在内壁面11A之液滴,其大部分會沿著内壁面11A流至塊狀構件13側、或掉落至下側之内壁面10A。較交點pk靠近-X方向側之内壁面10A之部分,由於係於-Z方向傾斜於塊狀構件13側,因此從内壁面11A掉落至該部分之液滴會沿著内壁面10A流至塊狀構件13側。
因此,本變形例中,在噴嘴單元部MN之塊狀構件13之内壁面與下側之塊狀構件10之内壁面10A的接合部,形成有於Y(Yu)方向延伸設置之槽10P以捕捉液滴,於該槽10P内之一部分,形成有將液滴排出至外部的排出埠部SPd。於排出埠部SPd連接有排出(排水)用之管。如以上所言,藉由將本變形例之噴嘴單元部MN傾斜角度θp配置,即能將附著在用以規定噴嘴單元部MN内部之空間SO之内壁面10A、11A之大部分液滴從排出埠部SPd加以回收,大幅減少朝向狹縫開口部AP之液滴。即使產生順著溝槽部SLT之内壁面朝向狹縫開口部AP之液滴,該液滴亦會被配置在狹縫開口部AP前之狹縫部TRS捕捉。
〔第2實施形態〕 圖17顯示圖1所示之霧成膜裝置MDE之噴嘴單元部MN、回收單元部DN1、DN2、以及外殼部CB之具體構成,在與XuZu面平行之面加以剖開的部分剖面圖。圖17中,雖將噴嘴單元部MN之構成做成與先前之圖3相同,但亦可以是圖10A、圖10B、圖12~圖14之任一者之構成。又,在圖17所示之噴嘴單元部MN之狹縫開口部AP與基板P之間,配置有將電漿輔助用電極棒15A、15B於Xu方向以既定間隔加以支承的電極保持塊狀構件16。與XuYu面(基板P之表面)平行之電極保持塊狀構件16之下面與基板P表面,係設定為數mm程度之間隔。從狹縫開口部AP噴出而未附著在基板P表面之剩餘的霧氣體Msf,被相對狹縫開口部AP配置在基板P之搬送方向上游側之回收單元部DN1、與配置在下游側之回收單元部DN2加以回收。
回收單元部DN1具有整體被板材包圍之構造,以與噴嘴單元部MN之Yu方向尺寸大致相同長度於Yu方向延伸設置構成,於底面設有以和電極保持塊狀構件16之下面相同面高之方式配置之底板DN1a。在底板DN1a與電極保持塊狀構件16之Xu方向之間,形成有於Yu方向延伸之狹縫狀開口部DN1b。回收單元部DN1之内部空間透過連接於真空泵之排氣管EP1a被減壓。據此,從噴嘴單元部MN之狹縫開口部AP噴出之剩餘的霧氣體Msf,從成為負壓之開口部DN1b被吸引至回收單元部DN1之内部空間内。在回收單元部DN1之内部空間内,斜向設有將朝向排氣管EP1a之霧氣體Msf中之霧加以捕捉、而使氣體通過的過濾器部DN1c。在過濾器部DN1c被捕捉之霧雖會集合(凝結)而貯留在底板DN1a上成液狀,但透過連接於吸引泵之排水管EP1b被回收。
回收單元部DN2,隔著噴嘴單元部MN之狹縫開口部AP與回收單元部DN1對稱配置,與回收單元部DN1同樣的,由底板DN2a、開口部DN2b、過濾器部DN2c、排氣管EP2a及排水管EP2b構成。回收單元部DN2,將從噴嘴單元部MN之狹縫開口部AP噴出沿基板P表面流向上游側之剩餘的霧氣體Msf從開口部DN2b加以吸引,氣體被排氣管EP2a吸引、霧凝結而成之液體透過排水管EP2b被回收。又,回收單元部DN1之開口部DN1b與回收單元部DN2之開口部DN2b之Yu方向長度,係設定為與噴嘴單元部MN之狹縫開口部AP之Yu方向長度同等。
本實施形態中,從噴嘴單元部MN之狹縫開口部AP之中心線AXs到回收單元部DN1之開口部DN1b之Xu方向距離(間隔)Xe1、與從狹縫開口部AP之中心線AXs到回收單元部DN2之開口部DN2b之Xu方向距離(間隔)Xe2係設定為大致相等,且盡可能設定的短。該距離(間隔)Xe1、Xe2,係設定為較底板DN1a、DN2a之下面與基板P表面之Zu方向間隔(間隙寬度)之3~5倍尺寸小。例如間隙寬度為數mm(3~6mm)之情形時,距離(間隔)Xe1、Xe2設定在9~30mm之範圍。此外,以回收單元部DN1之開口部DN1b吸引之氣體流量(公升/秒)、以及以回收單元部DN2之開口部DN2b吸引之氣體流量(公升/秒),分別設定為與從噴嘴單元部MN之狹縫開口部AP噴出之霧氣體Msf之流量(公升/秒)同等以上,較佳是設定為1.5倍以上。
如上述,當設定在回收單元部DN1之開口部DN1b、回收單元部DN2之開口部DN2b各個之吸引流量,即能抑制從噴嘴單元部MN之狹縫開口部AP噴出、沿基板P表面往Yu方向流出之霧氣體Msf。如圖1或圖17所示,噴嘴單元部MN之-Zu方向側下端面(電極保持塊狀構件16之下面)係以距離基板P表面數mm程度之間隔(間隙)配置。因此,在沒有回收單元部DN1、回收單元部DN2之情形時,從狹縫開口部AP噴出之霧氣體Msf在XuYu面内往四面八方擴散而洩漏,霧氣體Msf之霧會附著在霧成膜裝置内之所有部位。
藉由設置如圖17般之回收單元部DN1、回收單元部DN2,即能將從噴嘴單元部MN之狹縫開口部AP噴出之霧氣體Msf之流動,限制在沿基板P表面之Xu方向,且有效率的回收剩餘之霧氣體Msf之大致全部。因此,從由噴嘴單元部MN、回收單元部DN1、回收單元部DN2構成之霧成膜部1洩漏至霧成膜裝置MDE内之霧氣體Msf即不存在,可使為了清潔裝置内而使裝置運轉暫時停止之頻率變得極少、甚至於沒有。
〔變形例5〕 圖18係顯示圖17所示之第2實施形態之霧成膜部1之變形例,在與XuYuZu座標系之XuZu面平行之面加以剖開之部分剖面的立體圖。本變形例中,噴嘴單元部MN與先前之圖5所示之構造同等,霧氣體Msf係從5個導入口13a~13e之各個供應,藉由内部空間之傾斜内壁面10A使流入溝槽部SLT之霧氣體Msf之Yu方向流速分布相同。此外,本變形例中,在噴嘴單元部MN之-Zu方向,設有用以支承電漿放電用之一對電極棒15A、15B(圖18中省略圖示)的電極保持塊狀構件16。通過噴嘴單元部MN之溝槽部SLT之霧氣體Msf,通過在電極保持塊狀構件16之-Zu方向底部於Yu方向延伸形成之狹縫開口部AP’後被噴於基板P表面。又,圖18中之各構件及構造,與先前之圖17中之構件相同之物係賦予相同符號。
在噴嘴單元部MN及電極保持塊狀構件16之-Xu方向側,配置有包含底板DN1a與狹縫狀開口部DN1b之回收單元部DN1之塊狀構件,在+Xu方向側,配置有包含底板DN2a與狹縫狀開口部DN2b之回收單元部DN2之塊狀構件。本變形例之回收單元部DN1、回收單元部DN2之各塊狀構件,在XuZu面内觀察時整體形成為角柱狀,在其内部形成有於Yu方向延伸設置之剖面為矩形的空間Sv1、Sv2。狹縫狀開口部DN1b透過傾斜之流路連通於空間Sv1,狹縫狀開口部DN2b透過傾斜之流路連通於空間Sv2。又,回收單元部DN1、回收單元部DN2之各塊狀構件之Yu方向兩端部,係以板材加以封閉以避免空間Sv1、Sv2及開口部DN1b、DN2b開放。
再者,於回收單元部DN1之塊狀構件之-Xu方向側,於Yu方向排列安裝有用以使空間Sv1減壓之複數個真空產生器(以下,稱抽氣器(ejector))EJ1a、EJ1b、…。抽氣器EJ1a、EJ1b、…之各個,形成有將透過管PVa供應之加壓氣體(壓縮空氣)向管PVb排出的流路(排氣埠)、與藉由流路以文土里效應(Venturi effect)等所作成之經減壓的流路(吸引埠),產生經減壓之真空壓的排氣埠連接於形成在回收單元部DN1之塊狀構件之-Xu方向壁面的孔Hd。藉由抽氣器EJ1a、EJ1b、…之各個使回收單元部DN1之塊狀構件之空間Sv1減壓,因此從噴嘴單元部MN之狹縫開口部AP’噴出之剩餘的霧氣體Msf,被從回收單元部DN1之塊狀構件之開口部DN1b吸引,透過抽氣器EJ1a、EJ1b、…各個之管PVb被回收。
同樣的,於回收單元部DN2之塊狀構件之+Xu方向側,於Yu方向排列安裝有用以使空間Sv2減壓之複數個真空產生器(抽氣器)EJ2a、EJ2b、EJ2c。抽氣器EJ2a、EJ2b、EJ2c之各個,亦是透過產生以從管PVa供應之加壓氣體(壓縮空氣)所作成之真空壓的排氣埠,使回收單元部DN2之塊狀構件之空間Sv2減壓。據此,從噴嘴單元部MN之狹縫開口部AP’噴出之剩餘的霧氣體Msf,被從回收單元部DN2之塊狀構件之開口部DN2b吸引,透過抽氣器EJ2a、EJ2b、EJ2c各個之管PVb被回收。
本變形例中,以回收單元部DN1、DN2之各塊狀構件之開口部DN1b、DN2b之各個吸引之風量(公升/秒),亦是以相對從噴嘴單元部MN之狹縫開口部AP’噴出之霧氣體Msf之風量(公升/秒)大1~2倍範圍之方式,設定透過管PVa供應至抽氣器EJ1a、EJ1b、EJ2a、EJ2b、EJ2c各個之加壓氣體之風量。又,作為抽氣器EJ1a、EJ1b、EJ2a、EJ2b、EJ2c,可以利用可搬送含有粒體或粉體之氣體、例如由株式會社日本匹士客(PISCO)所販售之真空產生器VRL。
本變形例中,係使噴嘴單元部MN、電極保持塊狀構件16、回收單元部DN1、DN2之各個緊貼組裝成大致一體化,回收單元部DN1、DN2各個之底板DN1a、DN2a之底面與電極保持塊狀構件16之底面,以無間隙之方式彼此成為與XuYu面平行之同一面。又,先前亦有說明,噴嘴單元部MN之各塊狀構件、電極保持塊狀構件16、回收單元部DN1、DN2之各塊狀構件,係以丙烯酸樹脂(聚甲基丙烯酸甲酯:PMMA)、氟樹脂(聚四氟乙烯:PTFE)、熱可塑性塑膠之聚碳酸酯、或石英等之玻璃材之任一種構成。
藉由上述真空產生器(抽氣器)之使用,從回收單元部DN1、DN2各個之開口部DN1b、DN2b吸引之剩餘的霧氣體Msf,在幾乎無壓降之狀態下被搬送至管PVb。又,來自抽氣器EJ1a、EJ1b、EJ2a、EJ2b、EJ2c之各個之管PVb之前端匯整為1支連接於回收機構。作為回收機構,係採用從剩餘的霧氣體Msf以冷凍乾燥器去除水分,以將霧中含有之奈米粒子以粉體狀態加以回收之方式。
〔變形例6〕 圖19係顯示圖18之霧成膜部1之構成之再一變形例的部分剖面圖,針對圖19所示之各部構件及構造,與圖18中之構件相同者係賦予相同符號。圖18之構成中,回收單元部DN1、DN2各個之底板DN1a、DN2a之底面與電極保持塊狀構件16之底面,雖以形成為同一面之方式形成,但圖19之構成中,則係在回收單元部DN1、DN2各個之底板DN1a、DN2a之底面,形成有較周圍以些微之尺寸(數mm程度)凹陷之凹面Pbo。圖20係圖19之霧成膜部1之底面從基板P側觀察的圖。
如圖19、圖20所示,回收單元部DN1、DN2各個之底板DN1a、DN2a之凹面Pbo(圖19中之斜線部分)之Zu方向高度位置,係設定為與噴嘴單元部MN下方之電極保持塊狀構件16之平坦底面16B之Zu方向高度位置相同。因此,從電極保持塊狀構件16之狹縫開口部AP’噴出之霧氣體Msf,會一邊貯留在基板P表面與底板DN1a、DN2a之凹面Pbo所夾之間隔hbo(參照圖19)之空間内、一邊透過開口部DN1b、DN2b被吸引。於XuYu面内,底板DN1a、DN2a底面之凹面Pbo之周圍部分(平坦面),係設定為與基板P表面間之間隔(間隙)小於間隔hbo。因此,由於亦會有開口部DN1b、DN2b對氣體之吸引壓(減壓)之作用,貯留在間隔hbo之空間内之霧氣體Msf從回收單元部DN1、DN2(底板DN1a、DN2a)之底面部洩漏至外側的情形亦受到抑制。
又,如圖20所示,相對於電極保持塊狀構件16之底面16B之狹縫開口部AP’之Yu方向尺寸(噴嘴單元部MN之狹縫開口部AP’之長度),形成在回收單元部DN1、DN2之底板DN1a、DN2a各個之狹縫狀開口部DN1b、DN2b之Yu方向尺寸,係設定為略長。此外,電極保持塊狀構件16之底面16B之狹縫開口部AP’之Yu方向兩端部分之面與基板P表面之間隔,雖是間隔hbo,但為抑制剩餘的霧氣體Msf之洩漏,亦可在該兩端部分之面設置供應吸引壓之排氣口。再者,圖19中,在位於電極保持塊狀構件16之電極棒15A、15B之下方(-Zu側)、形成狹縫開口部AP’之Xu方向端面的部分,形成有用以捕捉霧凝結形成之液滴的狹縫部TRS。
〔變形例7〕 圖21係顯示先前之圖2、圖12、圖17~20之各個中所示之電極保持塊狀構件16之構造之變形例的立體圖。圖21中,正交座標系設定為與先前各圖面所示之座標系XuYuZu相同,又,與先前各圖面所示之構件及配置相同之構件係賦予相同符號。圖21中,電極保持塊狀構件16,具有將延伸於Yu方向之2支電極棒15A、15B於Xu方向以既定間隙(狹縫開口部AP或AP’之間隔Dg以上)平行支承的底部支承構件160。底部支承構件160,係由被切為U字狀以僅保持電極棒15A、15B之Yu方向兩端部的凹部160A、160B、於狹縫開口部AP(或AP’)之Yu方向全長度挖出以使電極棒15A、15B露出的溝槽狀開口部160C、以及與XuYu面平行形成以接合上側罩板161的上端面160D構成。
上側罩板161,緊接在噴嘴單元部MN之狹縫開口部AP(或AP’)之-Zu方向下方配置,具有形成為與狹縫開口部AP(或AP’)之Yu方向、Xu方向各尺寸大致相同尺寸之狹縫狀的開口部161A。再者,在金屬製(鐵、SUS等)電極棒15A、15B各個之外周面,被覆有具柔軟性(伸縮性)ˊ 氟樹脂(聚四氟乙烯:PTFE)之管15At、15Bt。對被噴於基板P之霧氣體Msf照射電漿之情形時,必須在電極棒15A、15B之Xu方向之間安定產生電漿。為此,最好是能將電極棒15A、15B之各個插入具有耐藥品性與耐熱性、介電常數高之石英管内部。不過,會有不易使石英管内壁面之整體與電極棒15A、15B外周面之整體均勻緊貼之情形。
因此,本變形例中,係以介電常數比較高、具耐藥品性與耐熱性之可撓性PTFE製之管15At、15Bt,緊貼被覆在電極棒15A、15B之外周面整體。例如相對電極棒15A、15B各個之外周面之標稱直徑φe,使管15At、15Bt各個之内周面之標稱直徑φf小數%~30%程度,並將電極棒15A、15B之各個壓入管15At、15Bt各個之内部,即能容易地製作以絕緣體被覆之電極棒15A、15B。又,管15At、15Bt各個之厚度在單體(單層)時不足的話,可藉由PTFE製之第2管進一步被覆管15At、15Bt各個之外周面即可。又,圖21所示之上側罩板161並非必須,亦可省略。
又,先前之圖2、圖12、圖17、圖19、圖21所示之電漿輔助用電極棒15A、15B之構成中,須對從噴嘴單元部MN之狹縫開口部AP噴出之霧氣體Msf,以在Yu方向均勻分布之電漿放電加以照射。為此,必須以高平行度維持Xu方向間隙固定之電極棒15A、15B,且為能安定的產生電漿,須以較高頻率(2KHz以上)峰值強度達到20Kv程度之高壓脈衝電力施加在電極棒15A、15B間。
因此,必須提高電極棒15A、15B周圍之絕緣性,防止在不需要的部分產生電暈放電或電弧放電。圖22顯示從-Zu側往+Zu側觀察先前之圖19及圖21中所示之電極保持塊狀構件16的變形例。圖22中,在形成於電極保持塊狀構件16之底部支承構件160(或圖19所示之底面16B)之狹縫開口部AP’之-Xu側所配置之電極棒15A之+Yu方向端部,設有連接來自高壓脈衝電源之一纜線15Aw的壓接端子部15An。壓接端子部15An係設置成從電極保持塊狀構件16(底部支承構件160、或底面16B)之+Yu方向端部突出。另一方面,電極棒15A之-Yu方向端部15Ae,係設置成較電極保持塊狀構件16(底部支承構件160、或底面16B)之-Yu方向端部位於内側。
同樣的,在形成於電極保持塊狀構件16之底部支承構件160(或圖19所示之底面16B)之狹縫開口部AP’之+Xu側所配置之電極棒15B之-Yu方向端部,設有連接來自高壓脈衝電源之另一纜線15Bw的壓接端子部15Bn。壓接端子部15Bn係設置成從電極保持塊狀構件16(底部支承構件160、或底面16B)之-Yu方向端部突出。另一方面,電極棒15B之+Yu方向端部15Be,係設置成較電極保持塊狀構件16(底部支承構件160、或底面16B)之+Yu方向端部位於内側。
如圖22所示,電極棒15A之壓接端子部15An與電極棒15B之端部15Be在Yu方向相隔距離Yss,電極棒15B之壓接端子部15Bn與電極棒15A之端部15Ae在Yu方向相隔距離Yss。若使距離Yss充分的大,於電極棒15A、15B各個之全長被覆管15At、15Bt的話,在壓接端子部15An與端部15Be之間、或壓接端子部15Bn與端部15Ae之間,雖不會產生不需要的電弧放電等,但在無法充分的取距離Yss之情形時,即有可能產生無需之電弧放電,使電極保持塊狀構件16有損傷、破損之虞。
因此,管15At係以相對壓接端子部15An到端部15Ae之全長,以較距離Yss長之尺寸距離被覆電極棒15A。亦即,管15At之-Yu方向側端部被設定為相對電極棒15B側之壓接端子部15Bn之位置,更位於-Yu側。同樣的,管15Bt亦是相對壓接端子部15Bn到端部15Be之全長,以較距離Yss長之尺寸距離被覆電極棒15B。亦即,管15Bt之+Yu方向側端部被設定為相對電極棒15A側之壓接端子部15An之位置,更位於+Yu側。
又,先前之圖21亦揭示有相同構造,在狹縫開口部AP’之Yu方向兩端側在霧氣體Msf之噴霧範圍之Yu方向外側,被管15At被覆之電極棒15A與被管15Bt被覆之電極棒15B之Xu方向之間的空間,設有由PTFE(絕緣體)形成之塊狀構件162A、162B。塊狀構件162A、162B各個之-Zu方向上面,形成為較管15At、15Bt之高度略高,塊狀構件162A被配置在位於電極棒15A之開放側端部15Ae之旁、塊狀構件162B被配置在位於電極棒15B之開放側端部15Be之旁。
藉由此種塊狀構件162A、162B之設置,在電極棒15A之端部15Ae側與電極棒15B之端部15Be側之各個近旁電漿放電強集中(有時會產生電弧放電)現象獲得緩和,而能抑制管15At、15Bt之損傷。因此,電漿輔助之電極保持塊狀構件16整體之耐久性得以提升。又,作為管15At、15Bt之材料,由於具柔軟性之PTFE在製作上易於操作,因此是較佳材料,不過,除此之外,亦可以在環氧樹脂中含有玻璃纖維之玻璃環氧樹脂以既定厚度被覆電極棒15A、15B各個之外周面。
〔變形例8〕 圖23A~圖23C,係在XuYu面内觀察與形成在作為噴嘴單元部MN頂板之塊狀構件13的複數個導入口之形狀與配置相關之若干個變形例的俯視圖。圖23A顯示於Yu方向排列8個圓形導入口13a~13h之情形、圖23B顯示於Yu方向排列5個以Yu方向為長軸之橢圓金幣形(oval、卵圓形)導入口13a~13e之情形、圖23C係顯示於Yu方向排列7個將1個頂角交互朝向+Xu方向與-Xu方向之三角形(二等邊三角形)導入口13a~13g之情形。圖23A、圖23B、圖23C中,噴嘴單元部MN之構造,舉一例而言,與先前之圖2、圖3相同,但構造上亦可以是如圖10A、圖10B、圖12、圖14所示般之噴嘴單元部MN。
圖23A中,如先前之圖2、圖3所說明,導入口13a~13h各個之中心線設為AXh、導入口13a~13h各個之直徑設為Da、導入口13a~13h之中心點之Yu方向間隔設為Lyp、塊狀構件13内側之形成有導入口13a~13h之面之Xu方向間隔(寬度)設為Du、而從中心線AXh到溝槽部SLT(狹縫開口部AP)之Xu方向間隔(尺寸)設為Lxa。又,噴嘴單元部MN内部之空間SO之Yu方向尺寸(溝槽部SLT之長度)設為Lys。
如先前於圖3之說明,間隔(尺寸)Lxa與直徑Da係設定為Lxa>Da/2之關係,8個導入口13a~13h係設定為位在空間SO之尺寸Lys内於Yu方向成大致均等的分布。再者,直徑Da與間隔Lyp之比率Lyp/Da,雖會因從導入口13a~13h噴出之霧氣體Msf之流量而有不同,但係設定在1.1≧Lyp/Da≧2.0之範圍。因此,視空間SO之尺寸Lys,改變直徑Da以保持比率Lyp/Da之範圍、或者減少或增加導入口13a~13h之數量即可。
圖23B中,在設卵圓形狀之導入口13a~13e各個之Xu方向尺寸為Da、Yu方向尺寸為Dya時,該比率Dya/Da係設定在1.5≧Dya/Da≧2.0程度之範圍,尺寸Dya與間隔Lyp之比率Lyp/Dya,則與圖23A之情形同樣的,設定在1.1≧Lyp/Dya≧2.0之範圍。
圖23C中,在以三角形之導入口13a~13g各個之中心線AXh通過之位置為重心點時,導入口13a~13g各個之重心點,係以在Yu方向之排列順序於Xu方向交互的略為錯開之位置。不過,三角形之導入口13a~13g各個之中心線AXh與噴嘴單元部MN内之傾斜内壁面10A(參照圖3)相交之Xu方向位置之平均位置、與溝槽部SLT之Xu方向之中心位置,係設定為與圖23A、圖23B相同之間隔(尺寸)Lxa。
圖23C中,若設導入口13a~13g之各個為二等邊三角形,與頂角(60°以外)對向之底邊之Yu方向尺寸設為Dya、頂角距底邊之高度尺寸設為Da時,當該頂角為約53°時,成為Dya≒Da之關係。又,圖23C之情形,中心線AXh之Yu方向間隔(尺寸)Lyp,若設將導入口13a~13g之各個於Yu方向加以區隔之間隔壁之Yu方向尺寸為Wk時,係設定為Lyp≒Wk+(Dya/2)。因此,藉由縮小頂角、並縮小間隔壁之尺寸Wk,亦能將間隔(尺寸)Lyp與導入口13a~13g各個之Yu方向尺寸Dya,設定成Lyp≦Dya之關係。
〔第3實施形態〕 圖24係顯示第3實施形態之霧成膜裝置之概略構成的圖,座標系XYZ、座標系XuYuZu之各個,與先前之圖1中所定義者相同。又,噴嘴單元部MN與先前之圖2、圖3所示構造者相同。本實施形態中,設有使片狀基板P於長條方向彎曲成圓筒面狀加以支承並以一定速度旋轉的旋轉筒DR。旋轉筒DR,具備:從與座標系XYZ之Y軸(以及座標系XuYuZu之Yu軸)平行設置之旋轉中心線AXo相距一定半徑的外周面DRa、以及與未圖示之驅動馬達或減速器(齒輪箱)之扭轉軸連接用以傳達繞旋轉中心線AXo之扭矩的軸Sft。該軸Sft係於旋轉筒DR之Y方向兩端側突出設置,透過軸承被軸支於裝置本體之支承架(支承柱)。本實施形態中,將基板P往周方向搬送之旋轉筒DR相當於移動機構。
進一步的,於本實施形態,用以使片狀基板P在無皺褶之狀態下緊貼在旋轉筒DR之外周面DRa的張力輥TR,係於基板P之搬送方向配置在旋轉筒DR之上游側。在XZ面内觀察時,基板P在外周面DRa上之周方向位置Pin開始接觸於外周面DRa,在位置Pout從外周面DRa脫離。旋轉筒DR之旋轉速度,在對驅動馬達進行開放控制時,會有因減速機之齒輪特性、軸承性能等而相對目標值有數%程度之速度不均之情形。霧成膜之情形時,基板P之搬送速度亦是盡可能以等速性高者較佳,作為速度不均,最好是能控制在例如±0.5%以下。
因此,於本實施形態,係與軸Sft同軸的安裝編碼器測量用的標尺圓盤SD,並設置讀取在標尺圓盤SD外周面之周方向以一定間距形成之格子刻度的讀取頭(編碼器讀頭)EH1、EH2。根據以編碼器讀頭EH1、EH2之各個讀取之格子刻度之移動量,測量旋轉筒DR之外周面DRa之周方向之每單位時間移動量,以逐次求出外周面DRa(亦即基板P)之移動速度。接著,將所測量之實際移動速度相對於目標速度值之偏差作為反饋資訊對驅動馬達進行伺服控制,據以降低速度不均。
從噴嘴單元部MN噴出之霧氣體Msf,在旋轉筒DR周方向之接觸位置Pin與脫離位置Pout間之某處噴於基板P表面。如圖24所示,噴嘴單元部MN之溝槽部SLT(狹縫開口部AP)之中心線AXs之延長線,係以朝向旋轉筒DR之旋轉中心線AXo(或軸Sft)之方式,相對XY面傾斜角度θp配置。角度θp,如圖1之說明,由於係使霧氣體Msf噴於相對XY面傾斜45°程度之基板P表面,因此,於圖24中,噴嘴單元部MN之座標系XuYuZu亦是在座標系XYZ内繞Yu軸傾斜45°程度。
以上述方式配合噴嘴單元部MN之配置,編碼器讀頭EH1於標尺圓盤SD外周面之周方向,配置在與噴嘴單元部MN之中心線AXs之延長線相同方位,編碼器讀頭EH2隔著旋轉中心線AXo,配置在編碼器讀頭EH1之相反側(旋轉180°之方位)。編碼器讀頭EH1之格子刻度Gss之讀取位置,由於係設定成與噴嘴單元部MN之狹縫開口部AP之周方向之方位相同,因此霧氣體Msf之基板P上之噴出位置與測量位置,係以無周方向之阿貝誤差之狀態配置。又,原本在標尺圓盤SD之周圍配置1個編碼器讀頭EH1即可,但如圖24所示,藉由以180°間隔配置第2個編碼器讀頭EH2,即使因洩漏之霧氣體Msf之一部分附著在主要的編碼器讀頭EH1而產生測量錯誤,亦能立即替換使用以編碼器讀頭EH2測量之移動量或移動速度之資訊,因此能防止裝置之運轉停止。
圖24中,亦可以是使噴嘴單元部MN繞旋轉中心線AXo旋轉,溝槽部SLT(狹縫開口部AP)之中心線AXs相對XY面(水平面)往下方傾斜角度θm(數度程度)之配置的噴嘴單元部MNa。噴嘴單元部MNa之内部構造與先前之圖2、圖3相同之情形時,如圖24所示,當以中心線AXs位在接觸位置Pin之下游側之方式配置噴嘴單元部MNa時,能防止噴嘴單元部MNa内之傾斜内壁面10A、内壁面11A或溝槽部SLT内因霧之凝結而附著之液滴,順著溝槽部SLT或狹縫開口部AP滴下至基板P上。
又,圖24中,亦可以是使噴嘴單元部MN繞旋轉中心線AXo旋轉,以使溝槽部SLT(狹縫開口部AP)之中心線AXs相對YZ面(垂直面)以角度θf(數度程度)往基板P之搬送方向下游側傾斜,並將狹縫開口部AP配置在脫離位置Pout之上游側般的噴嘴單元部MNb。在噴嘴單元部MNb之配置下,霧氣體Msf之噴出位置(狹縫開口部AP之位置),在XZ面内觀察時,係基板P表面朝向脫離位置Pout開始傾斜之位置,可將被噴霧之基板P從緊接其後之脫離位置Pout往斜下保持一定角度進行搬送。
亦即,在圖24所示之噴嘴單元部MNb之配置下,在使藉由霧成膜於基板P表面形成之薄液膜乾燥為止之期間,可在霧成膜後立即成為使基板P之姿勢傾斜向一方向之狀態。因此,可將因重力影響而薄液膜流動之方向性限制於一方向(圖24之情形,為下游側),使液膜乾燥後所得之奈米粒子層之厚度分布在基板P表面之整體更為均勻。
〔變形例9〕 圖25係如圖24所示以旋轉筒DR支承基板P時組裝有噴嘴單元部MN、回收單元部DN1、DN2及電極保持塊狀構件16之外殼部CB之變形構造,從旋轉筒DR側所見的立體圖。又,圖26係將圖25之外殼部CB在與XuZu面平行之面加以剖開的剖面圖。圖25、圖26中,座標系XuYuZu與先前各圖所定義之座標系相同,噴嘴單元部MN之内部構造,此處雖與先前之圖2、圖3相同,但亦可是與其他先前之圖10A、圖10B、圖12~圖14之任一者所示之構造相同。
如圖25、圖26所示,外殼部CB,係配合旋轉筒DR之外周面DRa(基板P)之曲率,整體距離旋轉中心線AXo以既定半徑彎曲之圓弧狀形狀,具有與基板P表面在直徑方向以一定間隔對向之方式彎曲、Yu方向寬度較基板P之寬度(或外周面DRa之寬度)廣的内壁面40A。内壁面40A距旋轉中心線AXo之半徑Rcb,被設定為較旋轉筒DR之外周面DRa(或基板P)之半徑Rdp大5mm~15mm程度。又,在内壁面40A之Yu方向兩側,設有與旋轉筒DR之外周面DRa之Yu方向端部附近以數mm以下(例如1~3mm)之間隙對向的扇狀凸緣部40B1、40B2。凸緣部40B1、40B2,係抑制從形成在内壁面40A之電極保持塊狀構件16之狹縫開口部AP’噴出、充滿在内壁面40A與基板P表面間之空間内的霧氣體Msf,從外殼部CB之下方往Yu方向的洩漏。
進一步的,在沿著外殼部CB之内壁面40A之周方向的兩端部,以和基板P表面以既定間隙對向之方式於Yu方向延伸設有緣部(rim)40E1、40E2。緣部40E1、40E2之與基板P對向之面,可以是與内壁面40A之半徑Rcb相同曲率之圓筒狀之部分曲面,但亦可以是於直徑方向設定在半徑Rcb與半徑Rdp之間之位置。相對於形成在外殼部CB之内壁面40A之周方向中央部的狹縫開口部AP’,在基板P之搬送方向上游側與下游側之各個,形成有較内壁面40A凹陷的凹部40C1、40C2。凹部40C1、40C2之各個,於Yu方向以和内壁面40A之寬度相同長度形成,於周方向,形成為較回收單元部DN1之狹縫狀開口部DN1b、回收單元部DN2之狹縫狀開口部DN2b之寬度大。
又,凹部40C1之狹縫開口部AP’側之端部邊緣,係相對與内壁面40A垂直之面(包含旋轉中心線AXo且往Yu方向延伸之面)於狹縫開口部AP’側傾斜之斜面40D1,凹部40C2之狹縫開口部AP’側之端部邊緣,係相對與內壁面40A垂直之面(包含旋轉中心線AXo且往Yu方向延伸之面)於狹縫開口部AP’側傾斜之斜面40D2。設通過内壁面40A之凹部40C1内所形成之回收單元部DN1之狹縫狀開口部DN1b之中心、從旋轉中心線AXo往直徑方向延伸之線為L31,通過回收單元部DN2之狹縫狀開口部DN2b之中心、從旋轉中心線AXo往直徑方向延伸之線為L32時,相對於通過噴嘴單元部MN之溝槽部SLT中心(狹縫開口部AP’之中心)之中心線AXs的線L31在XuZu面内之展開角度、與相對於中心線AXs之線L32在XuZu面内之展開角度,係設定為大致相等。
本變形例中,噴出霧氣體Msf之狹縫開口部AP’、吸引剩餘霧氣體Msf之狹縫狀開口部DN1b、DN2b各個之Yu方向長度雖亦是設定為大致相同,但亦可將開口部DN1b、DN2b之長度設定為較狹縫開口部AP’略長。又,在開口部DN1b、DN2b各個之吸引流量(公升/秒),係相對從狹縫開口部AP’噴出之霧氣體Msf之流量(公升/秒)設定為同程度以上(例如1.2倍~2倍)。因此,本變形例中,從狹縫開口部AP’噴出之霧氣體Msf,亦是在被噴於下方之基板P表面後,在外殼部CB之内壁面40A與基板P表面間之空間內沿周方向流向上游側與下游側而到達凹部40C1、40C2。
由於凹部40C1、40C2之空間距離基板P表面之直徑方向尺寸,大於内壁面40A與基板P間之空間之直徑方向尺寸,因此到達凹部40C1、40C2之空間之霧氣體Msf,其流速成為較流過内壁面40A下之空間之霧氣體Msf之流速(m/秒)低之流速(m/秒),被開口部DN1b、DN2b之各個吸引。藉由此種凹部40C1、40C2之設置,從外殼部CB之緣部40E1、40E2之各個與基板P表面間之間隙,產生周圍之外氣流入凹部40C1、40C2内之強流動,而有效防止剩餘之霧氣體Msf從外殼部CB内之洩漏。
以上之變形例中,當使基板P之溫度較霧氣體Msf之溫度低時,霧對基板P之附著率會提升,因此可在旋轉筒DR内設置使旋轉筒DR之外周面DRa之溫度較低的調溫機構。進一步的,亦可設置使外殼部CB(尤其是内壁面40A)之溫度與霧氣體Msf之溫度相同的調溫機構。又,若是能充分確保開口部DN1b、DN2b之各個對剩餘的霧氣體Msf之吸引力的話,則圖25所示之外殼部CB之凸緣部40B1、40B2是可以省略的。此外,圖26所示之相對於中心線AXs之線L31繞旋轉中心線AXo之展開角度、與相對於中心線AXs之線L32繞旋轉中心線AXo之展開角度,不一定必須相同。該展開角度,係根據作為基板P之目標的搬送速度與從狹縫開口部AP’噴出之霧氣體Msf之流量的關係加以設定。
又,關於以上實施形態之說明,進一步揭示以下附記。
(附記1)一種霧成膜裝置,係將載體氣體中含有霧之霧氣體噴於基板表面,以使該霧中含有之奈米粒子在該基板表面堆積成薄膜狀,其具備:使該基板沿著表面之第1方向移動的移動機構、從與該基板表面以既定間隔對向之前端部將該霧氣體往與該第1方向交叉之第2方向以延伸成狹縫狀之分布噴出而形成在該前端部的狹縫開口部、以及由為了從該霧氣體之導入口到該狹縫開口部使該霧氣體充滿在往該第2方向擴展之空間内而與該狹縫開口部之該第1方向一端部連接的第1内壁面、與連接在該狹縫開口部之該第1方向之另一端部且與該第1内壁面之間隔隨著從該導入口往該狹縫開口部變窄之第2内壁面構成的噴嘴單元,從該導入口噴出之該霧氣體之噴出向量中心之延長線與該第2内壁面所夾之交叉角係設定為銳角。
(附記2)如附記1之霧成膜裝置,其中,將來自該導入口之該霧氣體之噴出向量中心之延長線設為中心線AXh、與來自該狹縫開口部之該霧氣體之噴出方向平行且通過該狹縫開口部於該第1方向之中心之線設為中心線AXs、該導入口之該第1方向之尺寸設為Da、該狹縫開口部之該第1方向之尺寸設為Dg時,從該中心線AXh與該第2内壁面之交點到該中心線AXs之該第1方向之間隔Lxa係設定成Lxa>(Da+Dg)/2之關係。
(附記3)如附記2之霧成膜裝置,其中,設該中心線AXh與該第2内壁面所夾之該交叉角為角度θa時,將角度θa設定在20°<θa<40°之範圍。
(附記4)如附記2之霧成膜裝置,其中,設該中心線AXh與該第2内壁面所夾之該交叉角為角度θa時,將角度θa設定在30°±5°之範圍。
(附記5)如附記2至4中任1項之霧成膜裝置,其中,該噴嘴單元,具有:構成該第1内壁面之第1塊狀構件、構成該第2内壁面之第2塊狀構件、以及形成有對該空間内供應該霧氣體之該導入口且以將在該第1方向分離之該第1内壁面與該第2内壁面連接之方式配置之第3塊狀構件。
(附記6)如附記5之霧成膜裝置,其中,形成在該第3塊狀構件之該導入口,係沿該第2方向以既定間隔Lyp設有複數個,並進一步具有連接在複數個該導入口之各個、用以將以霧化器產生之該霧氣體個別的供應之複數個管。
(附記7)如附記6之霧成膜裝置,其中,複數個該導入口之各個,係形成為以設定成較該間隔Lyp小之該尺寸Da為直徑的圓形。
(附記8)如附記2至4中任1項之霧成膜裝置,其進一步具備為吸引從該噴嘴單元之該狹縫開口部噴出、沿該基板表面流動之該霧氣體之剩餘量,而相對該狹縫開口部配置在該基板之搬送方向上游側的第1回收單元與配置在下游側的第2回收單元。
(附記9)如附記8之霧成膜裝置,其中,該第1及第2回收單元之各個,具有與該噴嘴單元之該狹縫開口部平行配置、產生用以吸引該霧氣體之剩餘量之負壓的狹縫狀開口部。
(附記10)如附記9之霧成膜裝置,其中,該第1及第2回收單元之各個,將具有與該狹縫狀開口部連通、往該第2方向延伸設置之内部空間,並將藉由壓縮氣體之供應以產生真空壓來使該内部空間減壓的真空產生器,沿著該第1及第2回收單元各個之該第2方向以既定間隔連接了複數個。
(附記11)如附記9之霧成膜裝置,其進一步具備支承電漿放電用之一對電極棒之電極保持塊狀構件,此電極棒係配置在該噴嘴單元之該狹縫開口部與該基板之間,為了對該霧氣體照射電漿而於該第1方向以夾著從該狹縫開口部噴出之該霧氣體之方式配置。
(附記12)如附記11之霧成膜裝置,其中,該電極保持塊狀構件,具有形成有使該霧氣體通過該一對電極棒之該基板側之溝槽狀開口部的底部支承構件,該第1回收單元與該第2回收單元係夾著該電極保持塊狀構件於該第1方向緊貼配置。
(附記13)如附記12之霧成膜裝置,其中,係將該電極保持塊狀構件之該底部支承構件之與該基板對向之面、以及形成有該第1及第2回收單元各個之該狹縫狀開口部而與該基板對向之面,設定成與該基板表面平行之同一面。
1:霧成膜部 2:乾燥單元 3A:無端輸送帶 3B:旋轉驅動部 3C:支承台 5A、5B:霧化器 6A、6B、7A、7B、8A、8B:管 10、11、12A、12B、13、18A:塊狀構件 10A:傾斜内壁面 10B、11A:内壁面 10P:槽 10R:流路 11Aa、11Ab、11Ac、11Ad、11Ae、11Af:内壁面 13:塊狀構件 13a~13h:導入口 15A、15B:電極棒 15Ae、15Be:端部 15An、15Bn:壓接端子部 15At、15Bt:管 15Aw、15Bw:纜線 16:電極保持塊狀構件 17:排出口 40A:内壁面 40B1、40B2:凸緣部 40C1、40C2:凹部 40D1、40D2:斜面 40E1、40E2:緣部 130A、131A:軸 130、131:旋動構件 160:底部支承構件 160A、160B:凹部 160C:溝槽狀開口部 160D:上端面 161:上側罩板 161A:開口部 162A、162B:塊狀構件 AP、AP’:狹縫開口部 AXh、AXs、AXh1、AXh2:中心線 AXo:旋轉中心線 CB:外殼部 Cgs:載體氣體 Dg:内壁面10B、11A間之間隔 DN1、DN2:回收單元部 DN1a:底板 DN1b:狹縫狀開口部 DN1c:過濾器部 DN2a:底板 DN2b:開口部 DN2c:過濾器部 DR:旋轉筒 DRa:外周面 EH1、EH2:編碼器讀頭 EJ1a、EJ1b、EJ1c、EJ2a、EJ2b、EJ2c:抽氣器 EP1a、EP2a:排氣管 EP1b、EP2b:排水管 Gss:格子刻度 Gut:歧管部 hbo:間隔 Hd:孔 Lq:溶液 Lwd:狹縫開口部下端面與基板表面於Zu方向之間隔(工作距離) Lxa:中心線AXh與第2内壁面之交點到中心線AXs之間隔 Lza:塊狀構件下面到中心線AXh之延長與傾斜内壁面交叉之位置的尺寸 Lzb:位置Pz到位置Pf的尺寸 Lzc:位置Pf到下端面Pe的尺寸 MDE:霧成膜裝置 MN:噴嘴單元部 MNa、MNb:噴嘴單元部 Msf:霧氣體 P:片狀基板(基板) Pbo:凹面 Pe:狹縫開口部AP之下端面 Pf:溝槽部之Zu方向上部位置 Pin、Pout:位置 Pz:導入口中心線與傾斜内壁面交叉之位置 PVa、PVb:管 R1、R2:旋轉輥 SLT:溝槽部 SD:標尺圓盤 SO:空間 SP1~SP6:管 SPd:排出埠部 Sv1、Sv2:空間 TR:張力輥 TRS:狹縫部
[圖1]係概略顯示第1實施形態之霧成膜裝置之整體構成的圖。 [圖2]係顯示圖1所示之霧成膜裝置之噴嘴單元部之外觀構成的立體圖。 [圖3]係將圖2所示之噴嘴單元部之Yu(Y)方向之一部分在與XuZu(XZ)面平行之面加以剖開的剖面圖。 [圖4A~圖4C]係顯示模擬因噴嘴單元部内之空間SO之構造差異造成之流速分布差異時的若干個模型例。 [圖5]係顯示模擬從圖4A~圖4C所示之噴嘴單元部MN各個之狹縫開口部AP之Yu方向端部附近噴出之霧氣體Msf之Zu方向之流速差異之結果的圖表。 [圖6]係顯示在圖4A(圖3)所示之噴嘴單元部MN之空間SO内之霧氣體Msf在YuZu面内之流速分布之模擬結果的圖。 [圖7A~圖7C]係顯示作為噴嘴單元部MN内之空間SO之形狀,特別是將傾斜内壁面10A之角度θa設定為30°以外的3個模型例。 [圖8]係顯示模擬從圖7A~圖7C所示之噴嘴單元部MN各個之狹縫開口部AP之Yu方向端部附近噴出之霧氣體Msf之Zu方向之流速差異之結果的圖表。 [圖9]係放大顯示圖8所示之模擬結果之圖表中之一部分的圖表。 [圖10A~圖10D]係為進行模擬,在不改變噴嘴單元部MN内之傾斜内壁面10A之角度θa之情形下,改變其他部分之尺寸之噴嘴單元部MN之變形例(變形例1)的部分剖面圖。 [圖11]係顯示模擬圖10A~圖10D所示之噴嘴單元部MN各個之霧氣體Msf之Zu方向之流速差異之結果的圖表。 [圖12]係顯示參酌模擬結果之噴嘴單元部MN之變形例(變形例2)的部分剖面圖。 [圖13]係顯示參酌模擬結果之噴嘴單元部MN之變形例(變形例3)的部分剖面圖。 [圖14]係將參酌模擬結果之噴嘴單元部MN之變形例(變形例4)之一部分加以剖開的立體圖。 [圖15]係圖14所示之噴嘴單元部MN在與XuZu面平行之面加以觀察的部分剖面圖。 [圖16]係顯示將圖14、圖15之噴嘴單元部MN配合基板P之傾斜而加以傾斜配置之狀態的圖。 [圖17]係顯示第2實施形態之霧成膜部之噴嘴單元部MN、回收單元部DN1、DN2之具體構成的圖。 [圖18]係將圖17之霧成膜部之變形例(變形例5)以部分剖面顯示的立體圖。 [圖19]係顯示圖18之霧成膜部之構成再一變形例(變形例6)的部分剖面圖。 [圖20]係從基板P側觀察圖19之霧成膜部之底面的俯視圖。 [圖21]係顯示先前之圖2、圖12、圖17~20之各個所示之電極保持塊狀構件16之構造之變形例(變形例7)的立體圖。 [圖22]係從-Zu側往+Zu側觀察圖19、圖21所示之電極保持塊狀構件16的變形例。 [圖23A~圖23C]係顯示與形成在噴嘴單元部MN之塊狀構件13之複數個導入口之形狀與配置相關之若干個變形例(變形例8)的俯視圖。 [圖24]係顯示第3實施形態之霧成膜裝置之概略構成的圖。 [圖25]係顯示組裝有噴嘴單元部MN、回收單元部DN1、DN2及電極保持塊狀構件16,適用於圖24之霧成膜裝置之外殼部CB之變形構造(變形例9)的立體圖。 [圖26]係將圖25之外殼部CB在與XuZu面平行之面加以剖開的剖面圖。
10:塊狀構件
11:塊狀構件
10A:傾斜內壁面
10B、11A:內壁面
10R:流路
13:塊狀構件
13a、13K:導入口
17:排出口
AP:狹縫開口部
AXh、AXs:中心線
Gut:歧管部
Dg:內壁面10B、11A間之間隔
Lwd:狹縫開口部下端面與基板表面於Zu方向之間隔(工作距離)
Lxa:中心線AXh與第2內壁面之交點到中心線AXs之間隔
Lza:塊狀構件下面到中心線AXh之延長與傾斜內壁面交叉之位置的尺寸
Lzb:位置Pz到位置Pf的尺寸
Lzc:位置Pf到下端面Pe的尺寸
MN:噴嘴單元部
Msf:霧氣體
P:片狀基板(基板)
Pe:狹縫開口部AP之下端面
Pf:溝槽部之Zu方向上部位置
Pz:導入口中心線與傾斜內壁面交叉之位置
SLT:溝槽部
SO:空間
SP1:管
TRS:狹縫部

Claims (31)

  1. 一種成膜裝置,係將霧供應至物體表面以在該物體表面成膜出該霧中含有之材料物質之膜,其具有: 霧產生部,係產生該霧;以及 霧供應部,具有將以該霧產生部產生之該霧導入空間之導入口、與從該空間將該霧供應至該物體表面之供應口; 該供應口,係設置在第1方向與第2方向交叉、包含該供應口且該霧通過之第1既定平面内於該第1方向與該導入口相異之位置。
  2. 如請求項1所述之成膜裝置,其中,該霧供應部具有複數個該導入口。
  3. 如請求項2所述之成膜裝置,其中,該霧供應部係將複數個該導入口沿該第2方向設置。
  4. 如請求項1至3中任1項所述之成膜裝置,其中,該霧供應部具有第1壁面、及與該第1壁面對向之第2壁面; 該霧供應部,在該導入口之該霧通過之第2既定平面中將該導入口沿著與該第2既定平面正交之第3方向延伸時,係以該導入口與該第1壁面交叉之方式設置該導入口。
  5. 如請求項4所述之成膜裝置,其中,該供應口之寬度較該導入口之寬度窄。
  6. 如請求項5所述之成膜裝置,其中,該供應口於該第1方向之寬度較該導入口於該第1方向之寬度短。
  7. 如請求項4至6中任1項所述之成膜裝置,其中,該霧供應部具有將附著在該第1壁面之液化之該霧加以回收的回收部。
  8. 如請求項4至7中任1項所述之成膜裝置,其中,該第1壁面具有曲面。
  9. 如請求項4至8中任1項所述之成膜裝置,其中,該第2壁面具有曲面。
  10. 如請求項1至9中任1項所述之成膜裝置,其具有於第2既定平面内保持該物體之物體保持部; 該霧供應部係設在與該物體對向之位置,從該供應口對該物體供應該霧。
  11. 如請求項10所述之成膜裝置,其中,該霧供應部係以該第1既定平面與該第2既定平面成平行面之方式,與該物體保持部對向設置。
  12. 如請求項10或11所述之成膜裝置,其中,該物體保持部具備搬送該物體之搬送部; 該霧供應部對被搬送之該物體供應該霧。
  13. 如請求項12所述之成膜裝置,其中,該搬送部係將該物體往與該第1方向平行之該第2既定平面内之第3方向搬送。
  14. 如請求項13所述之成膜裝置,其中,該物體保持部係將該物體之短邊側配置在該第2既定平面内與該第3方向交叉、且與該第2方向平行之第4方向。
  15. 一種成膜裝置,係將載體氣體中所含之霧供應至物體表面以在該物體表面成膜出該霧所含之材料物質之膜,其具備: 移動機構,係使該物體沿表面之第1方向移動; 供應口,係以從與該物體表面相距既定間隔對向之前端部將該霧在與該第1方向交叉之第2方向以延伸為狹縫狀之分布噴出之方式,形成在該前端部;以及 霧供應部,係由為了從該霧之導入口到該供應口將該霧充滿在往該第2方向展開之空間内而與該供應口之該第1方向之一端部連接的第1壁面、與連接在該供應口之該第1方向之另一端部且與該第1壁面之間隔隨著從該導入口往該供應口變窄之第2壁面構成; 從該導入口導入之該霧之導入向量之中心之延長線與該第2壁面所夾之交叉角係設定為銳角。
  16. 如請求項1至15中任1項所述之成膜裝置,其中,該物體係可撓性基板。
  17. 一種導電膜之製造方法,包含: 成膜步驟,係使用請求項1至16中任1項所述之成膜裝置,於該物體上成膜出該材料物質的導電膜材料;以及 乾燥步驟,係使成膜之該物體乾燥。
  18. 一種霧成膜裝置,其具有: 霧產生部,係產生含有材料物質之霧;以及 霧供應部,其具有導入口與供應口,將從該導入口導入之該霧從該供應口供應至物體表面; 該供應口係在與該霧之導入方向相異之方向的第1方向,設在與該導入口相異之位置。
  19. 如請求項18所述之霧成膜裝置,其中,於該第1方向,該供應口之寬度較該導入口之寬度窄。
  20. 一種霧成膜裝置,具有: 霧產生部,係產生含有材料物質之霧;以及 霧供應部,其具有導入口與供應口,將從該導入口導入之該霧從該供應口供應至物體表面; 在與該霧之導入方向相異之方向的第1方向,該供應口之寬度較該導入口之寬度窄。
  21. 如請求項18至20中任1項所述之霧成膜裝置,其中,該供應口具有複數個該導入口。
  22. 如請求項18至21中任1項所述之霧成膜裝置,其中,該霧供應部具有將從該導入口導入之霧導向該供應口之空間。
  23. 如請求項22所述之霧成膜裝置,其具有將附著在與該空間相接之壁面並液化之該霧加以回收的回收部。
  24. 如請求項22所述之霧成膜裝置,其中,該空間係設在第1壁面與和該第1壁面對向之第2壁面之間。
  25. 如請求項24所述之霧成膜裝置,其中,該第1壁面及第2壁面中之至少一方,係以該第1壁面與第2壁面之間隔從該導入口往該供應口變窄之方式設置。
  26. 如請求項24或25所述之霧成膜裝置,其具有將附著在第1壁面並液化之該霧加以回收的回收部。
  27. 如請求項24至26中任1項所述之霧成膜裝置,其中,該第1壁面具有曲面。
  28. 如請求項24至27中任1項所述之霧成膜裝置,其中,該第2壁面具有曲面。
  29. 如請求項18至28中任1項所述之霧成膜裝置,其具備搬送該物體之搬送部; 該霧供應部係對被搬送中之該物體供應該霧。
  30. 如請求項29所述之霧成膜裝置,其中,該第1方向係該物體之搬送方向。
  31. 一種霧成膜裝置,具有: 霧產生部,係產生含有材料物質之霧;以及 霧供應部,其具有導入口與供應口,將從該導入口導入之該霧從該供應口供應至物體表面; 該霧供應部 具有將從該導入口導入之霧導向該供應口、設置在第1壁面與和該第1壁面對向之第2壁面之間的空間; 該第1壁面及第2壁面中之至少一方,係以該第1壁面與第2壁面之間隔從該導入口往該供應口變窄之方式設置。
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