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JP7596933B2 - Mist generating device, thin film manufacturing device, and thin film manufacturing method - Google Patents
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Mist generating device, thin film manufacturing device, and thin film manufacturing method Download PDF

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Description

本発明は、ミスト発生装置、薄膜製造装置、及び薄膜製造方法に関する。 The present invention relates to a mist generating device, a thin film manufacturing device, and a thin film manufacturing method.

従来、基板に薄膜を作製する技術として特許文献1に示されるような蒸着法が用いられている。一般に成膜工程では、蒸着法の他、スパッタリング法といった真空又は減圧した環境を必要とする手法が使用される。そのため、装置が大型化し、高価であることが問題となっている。 Conventionally, the deposition method shown in Patent Document 1 has been used as a technique for forming a thin film on a substrate. In addition to deposition, other techniques that require a vacuum or reduced pressure environment, such as sputtering, are generally used in the film formation process. This results in problems such as the large size and high cost of the equipment.

特開2010-265508Patent Publication 2010-265508

本発明の第1の態様は、ミスト発生装置であって、液体を収容する容器と、前記容器内に第1のガスをガス供給口から供給するガス供給部と、前記液体の液面との間にプラズマを発生させる電極と、前記電極を取り囲む中空体とを備えるプラズマ発生部と、を備え、前記中空体の一方の先端は前記液体の液面よりも下に位置している。 The first aspect of the present invention is a mist generating device comprising a container for storing liquid, a gas supply unit for supplying a first gas into the container from a gas supply port, a plasma generating unit having an electrode for generating plasma between the electrode and the liquid surface, and a hollow body surrounding the electrode, one tip of the hollow body being positioned below the liquid surface of the liquid.

本発明の第2の態様は、基板上に成膜を行う薄膜製造装置であって、第1の態様の装置と、ミスト化した前記液体を所定の基板上に供給するミスト供給部と、を有する。 The second aspect of the present invention is a thin-film manufacturing apparatus for forming a film on a substrate, comprising the apparatus of the first aspect and a mist supply unit for supplying the misted liquid onto a specified substrate.

本発明の第3の態様は、基板上に成膜を行う薄膜製造方法であって、第1の態様の装置を用いて、前記液体をミスト化する工程と、ミスト化した前記液体を所定の基板に供給する工程と、を備える。 A third aspect of the present invention is a thin film manufacturing method for forming a film on a substrate, comprising the steps of: turning the liquid into a mist using the apparatus of the first aspect; and supplying the misted liquid to a specified substrate.

第1の実施形態におけるミスト発生装置の一例を示す概略図である。1 is a schematic diagram illustrating an example of a mist generating device according to a first embodiment. 第1の実施形態における電極78の先端部79の一例を示す概略図である。図2Aは、先端部79Aの形状が針状である電極78Aの一例であり、図2Bは、先端部79Bに針状部分を複数有する電極78Aの一例であり、図2Cは、先端部79Cの形状が球状である電極78Cの一例である。2A is a schematic diagram showing an example of a tip portion 79 of an electrode 78 in the first embodiment. Fig. 2A shows an example of an electrode 78A in which a tip portion 79A has a needle-like shape, Fig. 2B shows an example of an electrode 78A in which a tip portion 79B has a plurality of needle-like portions, and Fig. 2C shows an example of an electrode 78C in which a tip portion 79C has a spherical shape. 供給方向と、供給方向と重力方向とのなす角度θの一例を示す説明図である。図3Aは、第1の実施形態のガス供給部の一例を示し、供給方向を説明する概略図である。図3Bはガス供給部70Bの供給方向を説明する概略図である。図3Cは、図3Aにおける角度θを説明するための図である。Fig. 3A is a schematic diagram showing an example of a gas supply unit according to the first embodiment, illustrating the supply direction; Fig. 3B is a schematic diagram illustrating the supply direction of gas supply unit 70B; Fig. 3C is a diagram illustrating the angle θ in Fig. 3A; 排出方向と、排出方向と重力方向とのなす角度αの一例を示す説明図である。図4Aは、第1の実施形態の排出部74Aの一例を示し、排出方向を説明する概略図である。図4Bは、排出部74Bの排出方向を説明する概略図である。図4Cは、角度αを説明するための図である。Fig. 4A is a schematic diagram showing an example of a discharge direction and an angle α between the discharge direction and the direction of gravity. Fig. 4A is a schematic diagram showing an example of a discharge section 74A of the first embodiment and explaining the discharge direction. Fig. 4B is a schematic diagram explaining the discharge direction of a discharge section 74B. Fig. 4C is a diagram for explaining the angle α. 供給方向と排出方向とのなす角度βの一例を示す説明図である。図5Aは、第1の実施形態のガス供給部70Cと排出部74Cとの概略図である。図5Bは、角度βを説明するための図である。5A is a schematic diagram of a gas supply unit 70C and a discharge unit 74C according to the first embodiment, and FIG 5B is a diagram for explaining an example of an angle β between a supply direction and a discharge direction. 第1の実施形態の変形例1におけるミスト発生装置の一例を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a mist generating device according to a first modified example of the first embodiment. 第1の実施形態の変形例2におけるミスト発生装置の一例を示す概略図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing an example of a mist generating device according to a second modified example of the first embodiment. 第1の実施形態の変形例3におけるミスト発生装置の一例を示す概略図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing an example of a mist generating device according to a third modified example of the first embodiment. 第1の実施形態の変形例4におけるミスト発生装置の一例を示す概略図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing an example of a mist generating device according to a fourth modified example of the first embodiment. 第1の実施形態の変形例5におけるミスト発生装置の一例を示す概略図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing an example of a mist generating device according to a fifth modified example of the first embodiment. 第2の実施形態におけるミスト発生装置の一例を示す概略図である。FIG. 11 is a schematic diagram illustrating an example of a mist generating device according to a second embodiment. 第3の実施形態におけるミスト発生装置の一例を示す概略図である。FIG. 13 is a schematic diagram illustrating an example of a mist generating device according to a third embodiment. 第3の実施形態におけるミスト発生装置の変形例を示す概略図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing a modified example of the mist generating device according to the third embodiment. 第4の実施形態におけるミスト発生装置の一例を示す概略図である。FIG. 13 is a schematic diagram illustrating an example of a mist generating device according to a fourth embodiment. 第5の実施形態におけるミスト発生装置の一例を示す概略図である。FIG. 13 is a schematic diagram illustrating an example of a mist generating device according to a fifth embodiment. 第5の実施形態におけるミスト発生装置の変形例を示す概略図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing a modified example of the mist generating device according to the fifth embodiment. 第6の実施形態におけるミスト発生装置の一例を示す概略図である。FIG. 13 is a schematic diagram illustrating an example of a mist generating device according to a sixth embodiment. 第6の実施形態におけるミスト発生装置の変形例を示す概略図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing a modified example of the mist generating device according to the sixth embodiment. 第7の実施形態における薄膜製造装置の構成例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a configuration example of a thin-film manufacturing apparatus according to a seventh embodiment. ミスト供給部を基板側から見た斜視図の一例である。13 is an example of a perspective view of a mist supply unit as viewed from the substrate side. FIG. ミスト供給部の先端部と一対の電極とをY軸方向から見た断面図の一例である。13 is an example of a cross-sectional view of the tip of the mist supply portion and a pair of electrodes as viewed from the Y-axis direction. 高圧パルス電源部の概略構成の一例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a high-voltage pulse power supply unit. 高圧パルス電源部で得られた電極間電圧の波形特性の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of waveform characteristics of an inter-electrode voltage obtained by a high-voltage pulse power supply unit. 基板温度制御部の構成例の一例を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a configuration of a substrate temperature control unit. 第8の実施形態におけるミスト発生装置の一例を示す概略図である。FIG. 23 is a schematic diagram showing an example of a mist generating device according to an eighth embodiment. プラズマ発生部の概要を説明するための図である。図26Aは、プラズマ発生部の先端部分の外観の一例であり、図26Bは、プラズマ発生部の断面図(上面視)の例(その1)であり、図26Cは、プラズマ発生部の断面図(上面視)の例(その2)である。26A is a diagram for explaining an outline of a plasma generating unit, Fig. 26A is an example of the appearance of a tip portion of the plasma generating unit, Fig. 26B is an example (part 1) of a cross-sectional view (top view) of the plasma generating unit, and Fig. 26C is an example (part 2) of a cross-sectional view (top view) of the plasma generating unit. 第8の実施形態の変形例1におけるミスト発生装置の一例を示す概略図である。FIG. 23 is a schematic diagram showing an example of a mist generating device in a first modified example of the eighth embodiment. 第8の実施形態の変形例2におけるミスト発生装置の一例を示す概略図である。FIG. 23 is a schematic diagram showing an example of a mist generating device in a second modified example of the eighth embodiment. 第8の実施形態の変形例3におけるミスト発生装置の一例を示す概略図である。FIG. 23 is a schematic diagram showing an example of a mist generating device in a third modified example of the eighth embodiment.

以下、本発明を実施するため形態(以下「本実施形態」という)に係るミスト発生装置90、ミスト発生装置90を備える薄膜製造装置1、及び、ミスト発生装置90を用いて薄膜を作製する薄膜製造方法について、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。以下の本実施形態は、本発明を説明するためのであり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。なお、図面中、上下左右等の位置関係は特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。さらに、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。 The following describes in detail preferred embodiments of a mist generating device 90 according to a mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as the "present embodiment"), a thin film manufacturing apparatus 1 equipped with the mist generating device 90, and a thin film manufacturing method for manufacturing a thin film using the mist generating device 90, with reference to the accompanying drawings. The following present embodiment is for the purpose of explaining the present invention, and is not intended to limit the present invention to the following content. In the drawings, the positional relationships such as up, down, left, and right are based on the positional relationships shown in the drawings, unless otherwise specified. Furthermore, the dimensional ratios of the drawings are not limited to those shown.

[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態における、ミストを発生させるミスト発生装置90の一例を示す概略図である。なお、以下の説明においては、XYZ直交座標系を設定し、図に示す矢印に従って、X軸方向、Y軸方向、およびZ軸方向とする。
[First embodiment]
1 is a schematic diagram showing an example of a mist generating device 90 that generates mist in a first embodiment. In the following description, an XYZ orthogonal coordinate system is set, and the arrows shown in the figure indicate the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction.

<ミスト発生装置>
図1に示すミスト発生装置90は、外部容器91内に、容器62(62A)と、ガス供給部70(70A)と、排出部74(74A)と、電極78(78A)と、ミスト化部80を備える。容器62Aは収容部60Aと蓋部61Aを備える。収容部60Aには、液体が収容されている。液体は特に限られず、分散媒64と粒子66を含む分散液63であることが好ましい。
<Mist generating device>
The mist generator 90 shown in Fig. 1 includes a container 62 (62A), a gas supply unit 70 (70A), an exhaust unit 74 (74A), an electrode 78 (78A), and a mist generating unit 80 inside an external container 91. The container 62A includes a container unit 60A and a lid unit 61A. A liquid is contained in the container unit 60A. The liquid is not particularly limited, and is preferably a dispersion liquid 63 containing a dispersion medium 64 and particles 66.

ミスト発生装置90を用いたミスト発生の流れを説明する。まず、ガス供給部70Aは収容部60Aにガスを供給する。電極78Aには不図示の電源部から電圧が印加されており、電極78Aと分散液63の液面(以下、単に「液面」と呼ぶことがある)との間で上述のガスがプラズマ化される。次に、ミスト化部80により収容部60A内の分散液63をミスト化する。ミスト化部80は一例として超音波振動子である。容器62Aと外部容器91との間は液体で満たされており、超音波振動子の振動が当該液体を介して容器62A内の分散液63に伝わる。その結果、分散液63がミスト化される。分散液63のミスト化は、プラズマを発生させている間に行ってもよいし、発生させた後に行ってもよい。分散液63のミスト化は、粒子66の凝集を防ぐためにプラズマ照射後に行ってもよいが、粒子66の分散性をよくするために、プラズマ照射中に行うのが好ましい。そして、ミスト化された分散液63(以下、単に「ミスト」と呼ぶことがある)はガス供給部70から供給されたガスとともに排出部74から外部に排出される。 The flow of mist generation using the mist generating device 90 will be described. First, the gas supply unit 70A supplies gas to the storage unit 60A. A voltage is applied to the electrode 78A from a power supply unit (not shown), and the above-mentioned gas is plasmatized between the electrode 78A and the liquid surface of the dispersion liquid 63 (hereinafter, sometimes simply referred to as the "liquid surface"). Next, the mist generating unit 80 mistizes the dispersion liquid 63 in the storage unit 60A. One example of the mist generating unit 80 is an ultrasonic vibrator. The space between the container 62A and the external container 91 is filled with liquid, and the vibration of the ultrasonic vibrator is transmitted to the dispersion liquid 63 in the container 62A through the liquid. As a result, the dispersion liquid 63 is misted. The dispersion liquid 63 may be misted while the plasma is being generated, or may be misted after the plasma is generated. The dispersion liquid 63 may be misted after the plasma irradiation to prevent the particles 66 from agglomerating, but it is preferable to mist the dispersion liquid 63 during the plasma irradiation to improve the dispersibility of the particles 66. The misted dispersion liquid 63 (hereinafter, simply referred to as "mist") is discharged to the outside from the exhaust section 74 together with the gas supplied from the gas supply section 70.

本実施形態におけるプラズマは水面上プラズマである。水面上プラズマとは、1つ以上の電極を液体の液面に対向して配置し、電極と液体の液面との間に生じるプラズマのことである。図1では、Z軸方向に沿って電極78が液面と対向して設けられている。また、電極の数は収容部60A内で均一にプラズマを発生させるために、電極の数は1つに限らず2以上の電極を設ける構成としても良い。静止している状態の液体の液面と電極78の間隔は30mm以下が好ましく、5nm~10mmがより好ましい。また、発生したプラズマを分散液の液面に当てやすくするために容器62Aの下にグランド(G)電極(不図示)を設けても良いものとする。 The plasma in this embodiment is above-water plasma. Above-water plasma refers to plasma generated between one or more electrodes placed opposite the liquid surface and the liquid surface. In FIG. 1, electrode 78 is provided facing the liquid surface along the Z-axis direction. In addition, the number of electrodes is not limited to one, and two or more electrodes may be provided in order to generate plasma uniformly within the storage section 60A. The distance between the liquid surface of the stationary liquid and electrode 78 is preferably 30 mm or less, and more preferably 5 nm to 10 mm. In addition, a ground (G) electrode (not shown) may be provided under the container 62A to make it easier for the generated plasma to hit the liquid surface of the dispersion liquid.

プラズマが分散液63と接触すると、OHラジカルが発生する。このOHラジカルが粒子の表面を修飾して粒子同士の反発を高めることで、粒子の分散性を向上させることができる。 When the plasma comes into contact with the dispersion liquid 63, OH radicals are generated. These OH radicals modify the particle surfaces and increase the repulsion between the particles, thereby improving the dispersibility of the particles.

分散媒64内で粒子66を効率よく分散させるために、電圧を0.1Hz以上50kHz以下の周波数にて印加するとよい。下限値は1Hzが好ましく、30Hzが更に好ましい。上限値は5kHzが好ましく、1kHzが更に好ましい。また、電極に印加する電圧は、21kV(電界は1.1×10V/m)以上であることが好ましい。 In order to efficiently disperse the particles 66 in the dispersion medium 64, it is preferable to apply a voltage at a frequency of 0.1 Hz to 50 kHz. The lower limit is preferably 1 Hz, and more preferably 30 Hz. The upper limit is preferably 5 kHz, and more preferably 1 kHz. In addition, the voltage applied to the electrodes is preferably 21 kV (electric field is 1.1 x 106 V/m) or more.

電極78Aの材料としては、特に限定されないが、銅、鉄、チタン等を用いることができる。 The material of electrode 78A is not particularly limited, but copper, iron, titanium, etc. can be used.

図2は、第1の実施形態における電極78の先端部79の一例を示す概略図である。図2Aは、先端部79Aの形状が針状である電極78Aの一例であり、図2Bは、先端部79Bに針状部分を複数有する電極78Aの一例であり、図2Cは、先端部79Cの形状が球状である電極78Cの一例である。なお、電極78B・78Cは、電極78Aの変形例である。電極78Aは先端部79Aを有する。-Z軸方向から先端部79Aを見たとき、プラズマ発生効率の観点から、先端部79Aの液面に最も近い部分の面積が小さくなることが好ましい。そのため、先端部79Aの形状は、針状である(図2A)。また、電極の先端の形状はこれに限られない。電極78Bは、針状を複数有する形状の先端部79Bを有する(図2B)。また、電極78Cは、球状の先端部79Cを有する(図2C)。ただし、先端部の寸法、形状はこの図のとおりに限定されない。 2 is a schematic diagram showing an example of the tip 79 of the electrode 78 in the first embodiment. FIG. 2A is an example of an electrode 78A in which the tip 79A is needle-shaped, FIG. 2B is an example of an electrode 78A in which the tip 79B has multiple needle-shaped portions, and FIG. 2C is an example of an electrode 78C in which the tip 79C is spherical. Note that electrodes 78B and 78C are modified versions of electrode 78A. Electrode 78A has tip 79A. When tip 79A is viewed from the -Z axis direction, it is preferable that the area of the part of tip 79A closest to the liquid surface is small from the viewpoint of plasma generation efficiency. Therefore, tip 79A has a needle shape (FIG. 2A). In addition, the shape of the tip of the electrode is not limited to this. Electrode 78B has tip 79B in a shape having multiple needles (FIG. 2B). In addition, electrode 78C has a spherical tip 79C (FIG. 2C). However, the dimensions and shape of the tip are not limited to those shown in this diagram.

また、図1、図2に示される電極78は直線形状であるが、各々屈曲していてもかまわない。 In addition, although the electrodes 78 shown in Figures 1 and 2 are linear, they may each be curved.

本実施形態に係るミスト発生装置90では、分散液63を冷却することが好ましい。なお、ここでいう冷却は徐冷も含まれる。プラズマを接触させることにより分散液63の温度が上昇することがある。分散液63の温度が上昇すると、粒子66が凝集し、分散液63内で沈降するため、分散性を維持できなくなることがある。例えば、冷却管(図示しない)を容器62Aの中に入れ、冷媒を循環させることで分散液63の温度上昇を抑制することができる。また、分散液63内への不純物混入を防ぐために、容器62Aと外部容器91内に冷却管を入れ、冷却管(図示しない)で冷媒を循環させて分散液の温度を調整してもよい。また、分散液63の温度が40度以下であることが好ましく、30度以下であることが更に好ましい。また、分散液63の温度は0度以上であることが好ましく、超音波振動子80の機能を発揮しやすくするためには10度以上であることが更に好ましい。冷却は、プラズマの発生中に行っても良いし、発生後に行っても良いが、温度上昇抑制の観点から発生中に行うことがより好ましい。 In the mist generating device 90 according to the present embodiment, it is preferable to cool the dispersion liquid 63. The cooling here includes gradual cooling. The temperature of the dispersion liquid 63 may increase due to contact with plasma. If the temperature of the dispersion liquid 63 increases, the particles 66 will aggregate and settle in the dispersion liquid 63, so that the dispersion property may not be maintained. For example, a cooling pipe (not shown) may be inserted into the container 62A and a refrigerant may be circulated to suppress the temperature increase of the dispersion liquid 63. In addition, in order to prevent impurities from being mixed into the dispersion liquid 63, a cooling pipe may be inserted into the container 62A and the external container 91, and the refrigerant may be circulated through the cooling pipe (not shown) to adjust the temperature of the dispersion liquid. In addition, the temperature of the dispersion liquid 63 is preferably 40 degrees or less, and more preferably 30 degrees or less. In addition, the temperature of the dispersion liquid 63 is preferably 0 degrees or more, and more preferably 10 degrees or more in order to facilitate the function of the ultrasonic vibrator 80. The cooling may be performed during or after the generation of plasma, but it is more preferable to perform the cooling during the generation from the viewpoint of suppressing the temperature increase.

図1では、ミスト化部80が容器62Aと離間して配置された例について説明したが、ミスト化部80は容器62Aと直接接していても良い。ミスト化部80で発生した熱を容器62Aに直接的に熱伝導することを防ぐ場合は、ミスト化部80を容器62Aと離間して配置することが好ましい。また、ミスト化部80を容器62Aと離間して配置する場合は、上述したように、容器62Aと外部容器91との間を液体で満たすことが好ましい。このように構成することで、ミスト化部80で発生した振動を容器62Aに伝播することができる。また、振動によりミスト化部80に生じる熱を冷却することもできる。なお、液体は、振動を伝播できるものであればよく、水が好ましい。 In FIG. 1, an example in which the mist generating unit 80 is disposed at a distance from the container 62A has been described, but the mist generating unit 80 may be in direct contact with the container 62A. In order to prevent the heat generated in the mist generating unit 80 from being directly conducted to the container 62A, it is preferable to dispose the mist generating unit 80 at a distance from the container 62A. In addition, when disposing the mist generating unit 80 at a distance from the container 62A, as described above, it is preferable to fill the space between the container 62A and the external container 91 with liquid. With this configuration, the vibrations generated in the mist generating unit 80 can be propagated to the container 62A. It is also possible to cool the heat generated in the mist generating unit 80 due to the vibrations. The liquid may be any liquid that can propagate vibrations, and water is preferable.

本実施形態に係る装置によって得られるミストは後述する成膜装置、及び成膜方法等に好適に使用できる。 The mist obtained by the device according to this embodiment can be suitably used in the film forming device and film forming method described below.

蓋部61Aは収容部60Aの蓋である。蓋部61Aはなくても良いし、あってもよい。図1に示されるミスト発生装置90では、蓋部61Aはガス供給部70A、排出部74A及び、電極78Aが挿通されている。蓋部61Aは容器62Aを密閉するような構造でもよいし、密閉しなくてもよい。なお、蓋部61Aが容器62Aを密閉する構造であれば、容器62A内をガスで充満しやすく、プラズマの発生効率を良好にすることができる。 The lid portion 61A is a lid for the storage portion 60A. The lid portion 61A may or may not be present. In the mist generating device 90 shown in FIG. 1, the gas supply portion 70A, the exhaust portion 74A, and the electrode 78A are inserted into the lid portion 61A. The lid portion 61A may or may not be structured to seal the container 62A. If the lid portion 61A is structured to seal the container 62A, it is easier to fill the container 62A with gas, and the efficiency of plasma generation can be improved.

収容部60Aは分散液63を収容する容器である。容器の材質は特に限定されないが、ミスト化部80で発生する振動を効率よく分散液63に伝播させるために、材質はプラスチックや、金属でもよい。 The container 60A is a container that contains the dispersion liquid 63. The material of the container is not particularly limited, but the material may be plastic or metal in order to efficiently propagate the vibrations generated in the mist generating section 80 to the dispersion liquid 63.

粒子66は無機酸化物であることが好ましい。無機酸化物は特に限定されないが、二酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化チタン、酸化インジウムスズ、タンタル酸カリウム、酸化タンタル、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ハフニウム、酸化タングステン等であることが好ましい。これらは単独で用いても良いし、2種類以上を任意に組み合わせても良い。 The particles 66 are preferably inorganic oxides. Although there are no particular limitations on the inorganic oxides, silicon dioxide, zirconium oxide, indium oxide, zinc oxide, tin oxide, titanium oxide, indium tin oxide, potassium tantalate, tantalum oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, hafnium oxide, tungsten oxide, etc. are preferred. These may be used alone or in any combination of two or more.

粒子66の平均粒径は特に限定されないが、5nm~1000nmとすることができる。なお、下限値としては、10nmが好ましく、15nmがより好ましく、20nmが更に好ましく、25nmがより更に好ましい。上限値としては、800nmが好ましく、100nmがより好ましく、50nmがさらに好ましい。本明細書における平均粒径とは、動的光散乱分光法によって求められる散乱強度のメジアン径である。 The average particle size of the particles 66 is not particularly limited, but can be 5 nm to 1000 nm. The lower limit is preferably 10 nm, more preferably 15 nm, even more preferably 20 nm, and even more preferably 25 nm. The upper limit is preferably 800 nm, more preferably 100 nm, and even more preferably 50 nm. In this specification, the average particle size is the median diameter of the scattering intensity determined by dynamic light scattering spectroscopy.

分散媒64の種類は、特に限定されず、粒子が分散可能であればよい。分散媒としては、例えば、水、イソプロピルアルコール(IPA)、エタノール、メタノール等のアルコール、アセトン、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホシキド(DMSO)、酢酸エチル、酢酸、テトラヒドロフラン(THF)、ジエチルエーテル(DME)、トルエン、四塩化炭素、n-ヘキサン等、及びこれらの混合物を用いることができる。これらの中でも、分散媒は、粒子の分散性や誘電率等の観点から、分散媒として水を含むことが好ましく、水溶媒であることがより好ましい。 The type of dispersion medium 64 is not particularly limited, and may be any type that allows the particles to be dispersed. Examples of the dispersion medium that can be used include water, alcohols such as isopropyl alcohol (IPA), ethanol, and methanol, acetone, dimethylformamide (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO), ethyl acetate, acetic acid, tetrahydrofuran (THF), diethyl ether (DME), toluene, carbon tetrachloride, n-hexane, and mixtures thereof. Among these, the dispersion medium preferably contains water as the dispersion medium, and is more preferably an aqueous solvent, from the viewpoint of particle dispersibility and dielectric constant.

分散液63中の粒子66の濃度は特に限定されないが、得られる分散効果等の観点から、0.001質量%~80質量%と以下とすることができる。なお上限値は、50質量%が好ましく、25質量%がより好ましく、10質量%が更に好ましい。下限値は1質量%が好ましく、2質量%がより好ましく、3質量%が更に好ましい。 The concentration of particles 66 in the dispersion liquid 63 is not particularly limited, but from the viewpoint of the dispersion effect to be obtained, it can be set to 0.001% by mass to 80% by mass or less. The upper limit is preferably 50% by mass, more preferably 25% by mass, and even more preferably 10% by mass. The lower limit is preferably 1% by mass, more preferably 2% by mass, and even more preferably 3% by mass.

プラズマを発生させるプラズマ源となるガスの種類は特に限定されず、公知のものを使用することができる。ガスの具体例としては、例えば、ヘリウム、アルゴン、キセノン、酸素、窒素、空気等があげられる。これらの中でも、安定性の高いヘリウム、アルゴン、キセノンが好ましい。 The type of gas that serves as the plasma source for generating plasma is not particularly limited, and any known gas can be used. Specific examples of gas include helium, argon, xenon, oxygen, nitrogen, and air. Among these, helium, argon, and xenon are preferred due to their high stability.

プラズマの発生時間については特に限定されないが、粒子66を良好に分散させる観点から、発生時間の合計は25秒~1800秒以下とすることができる。なお、下限値は25秒が好ましい。また、上限値は1800秒が好ましく、900秒がより好ましく、600秒がさらに好ましい。またプラズマの発生ついては、連続発生(一回発生)であっても断続発生であっても良い。断続発生の場合であってもその合計発生時間は上述した照射時間であることが望ましい。 The plasma generation time is not particularly limited, but from the viewpoint of dispersing the particles 66 well, the total generation time can be 25 to 1800 seconds. The lower limit is preferably 25 seconds. The upper limit is preferably 1800 seconds, more preferably 900 seconds, and even more preferably 600 seconds. The plasma may be generated continuously (one time) or intermittently. Even in the case of intermittent generation, it is desirable that the total generation time is the irradiation time described above.

ガス供給部70Aはミスト発生装置90の外部から供給されるガスを容器62A内に導入する。ガス供給部70Aの形状は円筒形に限られない。ガス供給部70Aのガス供給口72Aは収容部60A内に設置されている。ガス供給口72Aの形状は円状に限られない。 The gas supply unit 70A introduces gas supplied from outside the mist generating device 90 into the container 62A. The shape of the gas supply unit 70A is not limited to a cylindrical shape. The gas supply port 72A of the gas supply unit 70A is installed in the storage unit 60A. The shape of the gas supply port 72A is not limited to a circular shape.

図3は、供給方向と、供給方向と重力方向とのなす角度θの一例を示す概略図である。図3Aは、第1の実施形態のガス供給部70Aの一例を示し、供給方向を説明する概略図である。図3Bはガス供給部70Bの供給方向を説明する概略図である。図3Cは、図3Aにおける角度θを説明するための図である。 Figure 3 is a schematic diagram showing an example of a supply direction and an angle θ between the supply direction and the direction of gravity. Figure 3A is a schematic diagram showing an example of a gas supply unit 70A of the first embodiment and explaining the supply direction. Figure 3B is a schematic diagram explaining the supply direction of gas supply unit 70B. Figure 3C is a diagram for explaining the angle θ in Figure 3A.

図3A及び図3Bを用いて、ガス供給部70A及びガス供給部70Bにおいて、ガス供給口72A及びガス供給口72Bから供給されるガスの供給方向について説明する。供給方向とは、ガス供給口72からガス供給部70を延長させた方向(延長方向)を指す。図3Aの場合は、ガス供給部70Aの延長方向が+X軸方向となり、供給方向は矢印(a)に示すように+X軸方向となる。図3Bの場合は、ガス供給部70Bの延長方向が重力方向となり、供給方向は矢印(a)に示すように重力方向(-Z軸方向)となる。なお、矢印(a)はガス供給口72の重心から供給方向に描いた線である。 The supply direction of gas supplied from gas supply port 72A and gas supply port 72B in gas supply unit 70A and gas supply unit 70B will be described using Figures 3A and 3B. The supply direction refers to the direction in which gas supply unit 70 extends from gas supply port 72 (extension direction). In the case of Figure 3A, the extension direction of gas supply unit 70A is the +X axis direction, and the supply direction is the +X axis direction as shown by arrow (a). In the case of Figure 3B, the extension direction of gas supply unit 70B is the direction of gravity, and the supply direction is the direction of gravity (-Z axis direction) as shown by arrow (a). Note that arrow (a) is a line drawn from the center of gravity of gas supply port 72 in the supply direction.

次に、図3Cを用いて、供給方向と重力方向(g)とのなす角度θについて説明する(図3Cでは、図3Aのガス供給部を用いる)。供給方向と重力方向とによってなす角度のうち、小さい角度のことを供給方向と重力方向とのなす角度θという。例えば、本実施形態の場合では、θは90度である。 Next, the angle θ between the supply direction and the direction of gravity (g) will be described using FIG. 3C (FIG. 3C uses the gas supply unit of FIG. 3A). The smaller angle between the supply direction and the direction of gravity is called the angle θ between the supply direction and the direction of gravity. For example, in the case of this embodiment, θ is 90 degrees.

図1に示されるミスト発生装置の場合では、矢印(a)(ガス供給口72の重心から供給方向に描いた線)が最初に交差する部分は容器62Aの側面となり、供給されるガスの勢いが弱まる。即ち、ガス供給口72の重心から供給方向に描いた線が最初に交差する部分が、分散液63の液面とならないよう構成される。それにより、液面は大きく波打つことなく、安定的にプラズマを発生させることが可能である。ガスが液面に直接あたる場合は、液面が大きく波打つ。その結果、電極78Aが分散液63の液面と接触し、電極78Aと分散液63との間でプラズマが発生しない。 In the case of the mist generator shown in FIG. 1, the first intersection of the arrow (a) (a line drawn from the center of gravity of the gas supply port 72 in the supply direction) is the side of the container 62A, and the momentum of the supplied gas weakens. In other words, the first intersection of the line drawn from the center of gravity of the gas supply port 72 in the supply direction is configured not to be the liquid surface of the dispersion liquid 63. This makes it possible to generate plasma stably without the liquid surface rippling significantly. If the gas hits the liquid surface directly, the liquid surface will ripple significantly. As a result, the electrode 78A comes into contact with the liquid surface of the dispersion liquid 63, and plasma is not generated between the electrode 78A and the dispersion liquid 63.

本実施形態では、ガス供給口72と分散液63の液面は対向しないことが好ましい。ここで、本明細書中における「ガス供給口と分散液の液面が対向しない」とは、ガス供給口72の重心から供給方向へ描いた線が最初に交差する部分が分散液の液面以外の部分であることを意味する。 In this embodiment, it is preferable that the gas supply port 72 and the liquid surface of the dispersion liquid 63 do not face each other. Here, in this specification, "the gas supply port and the liquid surface of the dispersion liquid do not face each other" means that the part where a line drawn from the center of gravity of the gas supply port 72 in the supply direction first intersects is a part other than the liquid surface of the dispersion liquid.

排出部74Aは収容部60A内で発生したミスト及びガスを容器62Aの外部に排出する。排出部74Aの形状は円筒形に限られない。排出部の排出口76Aは収容部60A内に設置されており、収容部60A内からミスト発生装置90の外部にミスト及びガスを排出する。排出口76Aの形状は円状に限られない。 The exhaust section 74A exhausts the mist and gas generated in the storage section 60A to the outside of the container 62A. The shape of the exhaust section 74A is not limited to a cylindrical shape. The exhaust outlet 76A of the exhaust section is installed in the storage section 60A and exhausts the mist and gas from inside the storage section 60A to the outside of the mist generating device 90. The shape of the exhaust outlet 76A is not limited to a circular shape.

図4は、排出方向と、排出方向と重力方向とのなす角度αの一例を示す概略図である。図4Aは、第1の実施形態の排出部74Aの一例を示し、排出方向を説明する概略図である。図4Bは、排出部74Bの排出方向を説明する概略図である。図4Cは、図4Aにおける角度αを説明するための図である。 Figure 4 is a schematic diagram showing an example of the discharge direction and the angle α between the discharge direction and the direction of gravity. Figure 4A is a schematic diagram showing an example of the discharge section 74A of the first embodiment and explaining the discharge direction. Figure 4B is a schematic diagram explaining the discharge direction of the discharge section 74B. Figure 4C is a diagram for explaining the angle α in Figure 4A.

図4A及び図4Bを用いて、排出部74A及び排出部74Bにおいて、排出口76A及び排出口76Bから排出されるミスト及びガスの排出方向について説明する。また、排出方向とは、排出口76から排出部74を延長させた方向(延長方向)とは逆向きを指す。図4Aの場合は、排出部74Aの延長方向の逆方向が+Z軸方向になり、排出方向は矢印(b)に示すように+Z軸方向となる。図4Bの場合は、排出部74Bの延長方向の逆方向が-X軸方向となり、排出方向は-X軸方向となる。ここで、矢印(b)は排出口76の重心から排出方向に描かれているものとする。 Using Figures 4A and 4B, the discharge direction of the mist and gas discharged from the exhaust port 76A and exhaust port 76B in the exhaust section 74A and exhaust section 74B will be described. The discharge direction refers to the opposite direction to the direction in which the exhaust section 74 extends from the exhaust port 76 (extension direction). In the case of Figure 4A, the opposite direction to the extension direction of the exhaust section 74A is the +Z axis direction, and the discharge direction is the +Z axis direction as shown by arrow (b). In the case of Figure 4B, the opposite direction to the extension direction of the exhaust section 74B is the -X axis direction, and the discharge direction is the -X axis direction. Here, the arrow (b) is drawn in the discharge direction from the center of gravity of the exhaust port 76.

次に、図4Cを用いて排出方向と重力方向(g)とのなす角度αについて説明する(図4Cでは、図4Aの排出部を用いる)。図4Cに示されるように、排出方向と重力方向によってなす角度のうち、小さい角度のことを排出方向と重力方向のなす角度αという。なお、本実施形態のように、2つの方向が互いに反対方向を向いている場合、180度となる角度が2つあるが、このときは、いずれかの一方の角度をαとする。図4Cでは、重力方向から見て半時計回りの角度を用いて180度と定義したが、時計回りの角度を用いて180度と定義しても良いものとする。 Next, the angle α between the discharge direction and the direction of gravity (g) will be explained using Figure 4C (Figure 4C uses the discharge section of Figure 4A). As shown in Figure 4C, the smaller angle between the discharge direction and the direction of gravity is called the angle α between the discharge direction and the direction of gravity. Note that when the two directions are opposite to each other as in this embodiment, there are two angles that are 180 degrees, and in this case, one of the angles is called α. In Figure 4C, 180 degrees is defined using a counterclockwise angle as viewed from the direction of gravity, but it is also possible to define 180 degrees using a clockwise angle.

α=180度の場合では、液面と排出口76Aが対向しているので、発生したミストは効率よく容器62Aの外部へと排出される。 When α = 180 degrees, the liquid surface and the outlet 76A face each other, so the generated mist is efficiently discharged outside the container 62A.

ガス供給口72Aは排出口76Aよりも上方または下方のいずれに設置されていてもよい。しかしながら、供給されるガスがより攪拌されやすく、均一なミストを容器62Aの外部へと排出するために、ガス供給口72Aは排出口76Aよりも下方に設置されていることが好ましい。 The gas supply port 72A may be located either above or below the exhaust port 76A. However, it is preferable that the gas supply port 72A be located below the exhaust port 76A so that the supplied gas is more easily agitated and a uniform mist is discharged to the outside of the container 62A.

図5は、供給方向と排出方向とのなす角度βの一例を示す説明図である。図5Aは、第1の実施形態のガス供給部70Cと排出部74Cとの概略図である。図5Bは、角度βを説明するための図である。図5Aに示す供給方向(ここでは矢印(a)で表す)と、排出方向(ここでは矢印(b)で表す)を図5Bに図示する。図5Bにおいて、2つの方向によってなす角度のうち、小さい角度のことを供給方向と排出方向とのなす角度βという。なす角度βは排出部74Cから排出されるガスにミストを含むような角度にすることが望ましい。そのため、なす角度βは30度~150度としてもよい。上限値は135度としてもよく、120度としてもよい。下限値は60度としてもよく、90度がより好ましい。 Figure 5 is an explanatory diagram showing an example of the angle β between the supply direction and the exhaust direction. Figure 5A is a schematic diagram of the gas supply unit 70C and the exhaust unit 74C of the first embodiment. Figure 5B is a diagram for explaining the angle β. The supply direction (represented by the arrow (a) here) and the exhaust direction (represented by the arrow (b) here) shown in Figure 5A are illustrated in Figure 5B. In Figure 5B, the smaller angle between the two directions is called the angle β between the supply direction and the exhaust direction. It is desirable to set the angle β to an angle that causes mist to be included in the gas exhausted from the exhaust unit 74C. Therefore, the angle β may be 30 degrees to 150 degrees. The upper limit may be 135 degrees or 120 degrees. The lower limit may be 60 degrees, and 90 degrees is more preferable.

なお、図3A及び図4Aは、θ=90度、α=180度の場合を示すものであるが、本実施形態はこれに限らない。以下に変形例を示す。 Note that while Figures 3A and 4A show the case where θ = 90 degrees and α = 180 degrees, this embodiment is not limited to this. Modifications are shown below.

[第1の実施形態:変形例1]
図6は、第1の実施形態の変形例1におけるミスト発生装置90の一例を示す概略図である。以下、上述の実施形態と異なる点について説明する。なお、図6~図18に示す実施形態及び変形例におけるミスト発生装置90は、上述の実施形態と同様の外部容器91と、ミスト化部80とを備える。従って、以下に示す例において、ミスト化部80と外部容器91との図示を省略する。
[First embodiment: Modification 1]
Fig. 6 is a schematic diagram showing an example of a mist generating device 90 in a first modified example of the first embodiment. Differences from the above-described embodiment will be described below. Note that the mist generating device 90 in the embodiment and modified examples shown in Figs. 6 to 18 includes an external container 91 and a mist generating unit 80 similar to those in the above-described embodiment. Therefore, in the example shown below, the mist generating unit 80 and the external container 91 are omitted from illustration.

図6に示されるミスト発生装置90は、ガス供給部70Dを有する。ガス供給部70Dは、ガス供給口72Dを有し、θ<90度である。本変形例において、矢印(a)(ガス供給口72Dの重心から供給方向に描いた線)が最初に交差する部分は、収容部60Aの側面である。容器側面にガスが衝突することで、供給されるガスの勢いが弱まり、液面を荒立たせることなく、ガスを容器62A内に供給することができる。本変形例において、矢印(a)が最初に交差する部分は収容部60Aの側面に限らず、排出部74Aでもよいし、電極78Aでもよい。 The mist generator 90 shown in FIG. 6 has a gas supply unit 70D. The gas supply unit 70D has a gas supply port 72D, and θ<90 degrees. In this modified example, the first intersection of the arrow (a) (a line drawn from the center of gravity of the gas supply port 72D in the supply direction) is the side of the container 60A. When the gas collides with the side of the container, the momentum of the gas being supplied weakens, and the gas can be supplied into the container 62A without disturbing the liquid surface. In this modified example, the first intersection of the arrow (a) is not limited to the side of the container 60A, but may be the exhaust unit 74A or the electrode 78A.

[第1の実施形態:変形例2]
図7は、第1の実施形態の変形例2におけるミスト発生装置90の一例を示す概略図である。図7に示すミスト発生装置90は、ガス供給部70E(θ=0度)の下部に板状部材81が設置されている。即ち、板状部材81は、ガス供給部70Eと分散液63の液面との間に配置される。矢印(a)(ガス供給口72Eの重心から供給方向に描いた線)が最初に交差する部分は板状部材81になるため、供給されるガスの勢いが弱まり、液面を荒立たせることなくガスを容器62A内に供給することができる。また、θの角度は0度に限られず、矢印(a)が最初に接する部分が板状部材であればよい。
[First embodiment: Modification 2]
FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of a mist generating device 90 in the second modified example of the first embodiment. In the mist generating device 90 shown in FIG. 7, a plate-shaped member 81 is installed under the gas supply unit 70E (θ=0 degrees). That is, the plate-shaped member 81 is disposed between the gas supply unit 70E and the liquid surface of the dispersion liquid 63. The portion where the arrow (a) (a line drawn from the center of gravity of the gas supply port 72E in the supply direction) first intersects is the plate-shaped member 81, so the momentum of the gas to be supplied is weakened, and the gas can be supplied into the container 62A without disturbing the liquid surface. In addition, the angle of θ is not limited to 0 degrees, and it is sufficient that the portion where the arrow (a) first contacts is the plate-shaped member.

[第1の実施形態:変形例3]
図8は、第1の実施形態の変形例3におけるミスト発生装置90の一例を示す概略図である。図8に示すミスト発生装置90は、ガス供給部70Fが収容部60Aの側面から挿入されている。本変形例において、矢印(a)(ガス供給口72Fの重心から供給方向に描いた線)が最初に交差する部分は電極78Aである。矢印(a)が最初に交差する部分は電極78Aに限らず、排出部74Aでもよいし、収容部60Aの側面でもよいし、蓋部61Aでもよい。
[First embodiment: Modification 3]
Fig. 8 is a schematic diagram showing an example of a mist generator 90 in Modification 3 of the first embodiment. In the mist generator 90 shown in Fig. 8, a gas supply unit 70F is inserted from the side of the storage unit 60A. In this modification, the first intersection of the arrow (a) (a line drawn from the center of gravity of the gas supply port 72F in the supply direction) is the electrode 78A. The first intersection of the arrow (a) is not limited to the electrode 78A, and may be the exhaust unit 74A, the side of the storage unit 60A, or the lid unit 61A.

[第1の実施形態:変形例4]
図9は、第1の実施形態の変形例4におけるミスト発生装置90の一例を示す概略図である。図9に示すミスト発生装置90は、排出方向と重力方向のとのなす角度αを180度としたまま、供給方向と重力方向とのなす角度θを90度より大きくしたガス供給部70Gを有するものである。矢印(a)(ガス供給口72Gの重心から供給方向に描いた線)が最初に交差する部分は液面と交差しないことが望ましく、ガス供給口72Gから供給されるガスは、液面に直接吹き付けられることがないので、液面が大きく揺れることを防ぐ。なす角度θは90度~150度としてもよい。上限値は、135度としてもよく、120度としてもよい。下限値は100度としてもよく、105度としてもよい。
[First embodiment: Modification 4]
FIG. 9 is a schematic diagram showing an example of a mist generator 90 in a fourth modified example of the first embodiment. The mist generator 90 shown in FIG. 9 has a gas supply unit 70G in which the angle α between the discharge direction and the direction of gravity is kept at 180 degrees, and the angle θ between the supply direction and the direction of gravity is greater than 90 degrees. It is desirable that the first intersecting portion of the arrow (a) (a line drawn in the supply direction from the center of gravity of the gas supply port 72G) does not intersect with the liquid surface, and the gas supplied from the gas supply port 72G is not directly sprayed onto the liquid surface, thereby preventing the liquid surface from shaking significantly. The angle θ may be 90 degrees to 150 degrees. The upper limit may be 135 degrees or 120 degrees. The lower limit may be 100 degrees or 105 degrees.

[第1の実施形態:変形例5]
図10は、第1の実施形態の変形例5におけるミスト発生装置90の一例を示す概略図である。図10に示すミスト発生装置90は、供給方向と重力方向とのなす角度θを90度としたまま、排出方向と重力方向とのなす角度αを180度より小さくした排出部74Dを有するものである。なす角度αは、発生したミストを効率よく収集するために120度~180度としてもよい。上限値は、165度としてもよく、150度としてもよい。下限値は130度としてもよく、135度としてもよい。
[First embodiment: Modification 5]
Fig. 10 is a schematic diagram showing an example of a mist generator 90 in a fifth modified example of the first embodiment. The mist generator 90 shown in Fig. 10 has a discharge section 74D in which the angle α between the discharge direction and the direction of gravity is smaller than 180 degrees while the angle θ between the supply direction and the direction of gravity is kept at 90 degrees. The angle α may be set to 120 degrees to 180 degrees in order to efficiently collect the generated mist. The upper limit may be set to 165 degrees or 150 degrees. The lower limit may be set to 130 degrees or 135 degrees.

[第2の実施形態]
図11を用いて第2の実施形態を説明する。以下、上述の実施形態と異なる点について説明する。第2の実施形態における各構成は、特に説明しない限り、上記第1の実施形態と同様とする。
Second Embodiment
The second embodiment will be described with reference to Fig. 11. Differences from the above-mentioned embodiment will be described below. Each configuration of the second embodiment is the same as that of the above-mentioned first embodiment unless otherwise specified.

図11は、第2の実施形態におけるミスト発生装置90の一例を示す概略図である。本実施形態におけるミスト発生装置90は、2つ以上のガス供給部70Aを有する。図11は、第2の実施形態に係るミスト発生装置90における容器62A、2つのガス供給部70A、排出部74A、及び電極78Aの配置構成を示すものである。なお、図11においては、ミスト化部80の図示を省略している。 Figure 11 is a schematic diagram showing an example of a mist generating device 90 in the second embodiment. The mist generating device 90 in this embodiment has two or more gas supply units 70A. Figure 11 shows the arrangement of a container 62A, two gas supply units 70A, an exhaust unit 74A, and an electrode 78A in the mist generating device 90 according to the second embodiment. Note that the mist generating unit 80 is not shown in Figure 11.

図11に示すミスト発生装置90は、ガス供給部70Aを2つ有する構成である。ガス供給部70Aの数を増やすと、一度に多量のガスを容器62A内に供給することができる。1つのガス供給部70Aで容器62A内に多量のガスを供給しようとすると、ガスが分散液63の液面に直接供給されていなかったとしても、局所的に流速が速いガスが供給されるため、容器62A内の気流が大きく乱れ、液面が大きく波立つ場合がある。ガス供給部70Aの数を増やすことで、ガスの供給量を増やしつつ、1つのガス供給部70Aから供給されるガスの流速の上昇を抑制することができるため、分散液63の液面が大きく波立つのを抑制することができる。 The mist generator 90 shown in FIG. 11 has two gas supply units 70A. Increasing the number of gas supply units 70A allows a large amount of gas to be supplied to the container 62A at one time. When attempting to supply a large amount of gas to the container 62A using one gas supply unit 70A, even if the gas is not supplied directly to the liquid surface of the dispersion liquid 63, gas with a high flow rate is supplied locally, which may cause significant disturbance in the airflow in the container 62A and significant rippling of the liquid surface. Increasing the number of gas supply units 70A increases the amount of gas supplied while suppressing an increase in the flow rate of the gas supplied from one gas supply unit 70A, thereby suppressing significant rippling of the liquid surface of the dispersion liquid 63.

なお、ガス供給部70Aの数は2つに限らず、3つ以上あっても良い。また、本実施形態では図11に示す構成について説明したが、これに限らず、上述した第1の実施形態で説明したガス供給部70A~70Gを組み合わせて使用してもよい。 The number of gas supply units 70A is not limited to two, and may be three or more. In addition, in this embodiment, the configuration shown in FIG. 11 has been described, but the present invention is not limited to this, and the gas supply units 70A to 70G described in the first embodiment above may be used in combination.

[第3の実施形態]
図12を用いて第3の実施形態を説明する。第3の実施形態における各構成は、特に説明しない限り、上記第1の実施形態と同様とする。
[Third embodiment]
The third embodiment will be described with reference to Fig. 12. Each configuration in the third embodiment is the same as that in the first embodiment unless otherwise specified.

図12は、第3の実施形態におけるミスト発生装置90の一例を示す概略図である。本実施形態におけるミスト発生装置90は、2つ以上のガス供給口72Hを有する。図12は、第3の実施形態に係るミスト発生装置90における容器62A、ガス供給部70H、排出部74A、及び電極78Aの配置構成を示すものである。なお、図12においては、ミスト化部80の図示を省略している。 Figure 12 is a schematic diagram showing an example of a mist generating device 90 in the third embodiment. The mist generating device 90 in this embodiment has two or more gas supply ports 72H. Figure 12 shows the arrangement of the container 62A, gas supply unit 70H, exhaust unit 74A, and electrode 78A in the mist generating device 90 according to the third embodiment. Note that the mist generating unit 80 is not shown in Figure 12.

図12に示すミスト発生装置90は、1つのガス供給部70Hに2つのガス供給口72H1、H2を有する構成である。1つのガス供給口72H1(H2)で多量のガスを容器62A内に供給しようとすると、ガス供給口72H1(H2)一つ当たりの単位時間あたりの流量が多くなる。それにより、ガスが液面に直接供給されていなかったとしても、容器62A内で局所的に流速が速いガスが供給されるため、容器62A内の気流が大きく乱れ、分散液63の液面が大きく波打つ場合がある。1つのガス供給部70Hに対して複数のガス供給口72H1(H2)を設けることで、ガス供給口72H1(H2)一つ当たりの単位時間当たりの流量が減る。その結果、多量のガスを容器62A内に供給する場合であっても分散液63の液面が大きく波打つことを抑制することができる。 The mist generator 90 shown in FIG. 12 has one gas supply unit 70H and two gas supply ports 72H1 and H2. When a large amount of gas is supplied into the container 62A through one gas supply port 72H1 (H2), the flow rate per unit time per gas supply port 72H1 (H2) becomes large. As a result, even if the gas is not supplied directly to the liquid surface, gas with a high flow rate is supplied locally in the container 62A, which may cause the air flow in the container 62A to be significantly disturbed and the liquid surface of the dispersion liquid 63 to be significantly wavy. By providing multiple gas supply ports 72H1 (H2) for one gas supply unit 70H, the flow rate per unit time per gas supply port 72H1 (H2) is reduced. As a result, even when a large amount of gas is supplied into the container 62A, the liquid surface of the dispersion liquid 63 can be prevented from being significantly wavy.

ガス供給口72H1(H2)の数は2つに限らず、3つ以上あっても良い。なお、本実施形態はこれに限らず、上述した第1の実施形態で説明したガス供給口72を組み合わせてもよい。 The number of gas supply ports 72H1 (H2) is not limited to two, and may be three or more. Note that this embodiment is not limited to this, and the gas supply ports 72 described in the first embodiment above may be combined.

[第3の実施形態:変形例]
図13は、第3の実施形態におけるミスト発生装置90の変形例を示す概略図である。図13に示すガス供給部70Iは、傾きの異なる2つのガス供給口72I1・I2を有する。なお、本変形例におけるガス供給部70Iは、傾きの異なる複数のガス供給口72Iを有するものであればよく、複数のガス供給口72Iは、それぞれの供給方向に対して上述したなす角度θ及びなす角度βを満たしていればよい。また、さらに第2の実施形態で説明したように、複数のガス供給部70を組み合わせても良い。
[Third embodiment: modified example]
Fig. 13 is a schematic diagram showing a modification of the mist generator 90 in the third embodiment. The gas supply unit 70I shown in Fig. 13 has two gas supply ports 72I1 and I2 with different inclinations. The gas supply unit 70I in this modification may have a plurality of gas supply ports 72I with different inclinations, and the plurality of gas supply ports 72I may satisfy the above-mentioned angle θ and angle β with respect to the respective supply directions. Furthermore, as described in the second embodiment, a plurality of gas supply units 70 may be combined.

[第4の実施形態]
図14を用いて第4の実施形態を説明する。第4の実施形態における各構成は、特に説明しない限り、上記第1の実施形態と同様とする。本実施形態におけるミスト発生装置90は、2つ以上の排出部74Aを有する。
[Fourth embodiment]
The fourth embodiment will be described with reference to Fig. 14. Unless otherwise specified, the configurations of the fourth embodiment are the same as those of the first embodiment. A mist generator 90 in this embodiment has two or more exhaust units 74A.

図14は、第4の実施形態におけるミスト発生装置90の一例を示す概略図である。図14は、第4の実施形態に係るミスト発生装置90における容器62A、ガス供給部70A、2つの排出部74A、及び電極78Aの配置構成を示すものである。なお、図14においては、ミスト化部80の図示を省略している。 Figure 14 is a schematic diagram showing an example of a mist generating device 90 in the fourth embodiment. Figure 14 shows the arrangement of a container 62A, a gas supply unit 70A, two exhaust units 74A, and an electrode 78A in the mist generating device 90 according to the fourth embodiment. Note that the mist generating unit 80 is not shown in Figure 14.

図14に示すミスト発生装置90は、排出部74Aを2つ有する構成である。排出部74Aの数を増やすと、一度に多量のガスを容器62A内から排出することができる。また、容器62A内で発生したミストを満遍なく排出することができる。 The mist generating device 90 shown in FIG. 14 has two exhaust sections 74A. By increasing the number of exhaust sections 74A, a large amount of gas can be exhausted from inside the container 62A at one time. In addition, the mist generated inside the container 62A can be exhausted evenly.

なお、排出部74Aの数は2つに限らず、3つ以上あっても良い。本実施形態では図14に示す構成について説明したが、これに限らず、上述した第1の実施形態から第3の実施形態において排出部74を2つ以上設けてもよい。 The number of discharge sections 74A is not limited to two, and may be three or more. In this embodiment, the configuration shown in FIG. 14 has been described, but this is not limiting, and two or more discharge sections 74 may be provided in the first to third embodiments described above.

[第5の実施形態]
図15を用いて第5の実施形態を説明する。第5の実施形態における各構成は、特に説明しない限り、上記第1の実施形態と同様とする。
[Fifth embodiment]
The fifth embodiment will be described with reference to Fig. 15. Unless otherwise specified, each configuration in the fifth embodiment is the same as that in the first embodiment.

図15は、第5の実施形態におけるミスト発生装置90の一例を示す概略図である。本実施形態におけるミスト発生装置90は、2つ以上の排出口76Eを有する。図15は、第5の実施形態に係るミスト発生装置90における容器62A、ガス供給部70A、排出部74E、及び電極78Aの配置構成を示すものである。なお、図15においては、ミスト化部80の図示を省略している。 Figure 15 is a schematic diagram showing an example of a mist generating device 90 in the fifth embodiment. The mist generating device 90 in this embodiment has two or more exhaust ports 76E. Figure 15 shows the arrangement of the container 62A, gas supply unit 70A, exhaust unit 74E, and electrode 78A in the mist generating device 90 according to the fifth embodiment. Note that the mist generating unit 80 is not shown in Figure 15.

図15に示すミスト発生装置90は、1つの排出部74Eに対し、2つの排出口76E1、E2を有する構成である。1つの排出部74Eで多量のガスとミストを容器62A内から排出しようとすると、排出口76E1(E2)一つ当たりの単位時間あたりの流量が多くなる。それにより、液面が大きく波打つ場合がある。1つの排出部74Eに対して複数の排出口76E1(E2)を設けることで、排出口76E1(E2)一つ当たりの単位時間当たりの流量が減る。その結果、液面が大きく波打つことを抑制することができる。また、異なる位置に排出口76E1(E2)が存在するので、容器62A内で発生したミストを均一に満遍なく排出できる。 The mist generating device 90 shown in FIG. 15 has two exhaust ports 76E1, E2 for one exhaust section 74E. When attempting to exhaust a large amount of gas and mist from inside the container 62A using one exhaust section 74E, the flow rate per unit time per exhaust port 76E1 (E2) becomes large. This may cause the liquid surface to ripple significantly. By providing multiple exhaust ports 76E1 (E2) for one exhaust section 74E, the flow rate per unit time per exhaust port 76E1 (E2) is reduced. As a result, it is possible to prevent the liquid surface from rippling significantly. In addition, since the exhaust ports 76E1 (E2) are located at different positions, the mist generated inside the container 62A can be exhausted evenly and uniformly.

排出口76E1(E2)の数は2つに限らず、3つ以上あっても良い。なお、排出部74Eの構成は図15に示す構成に限られない。 The number of outlets 76E1 (E2) is not limited to two, and may be three or more. The configuration of the outlet 74E is not limited to the configuration shown in FIG. 15.

[第5の実施形態:変形例]
図16は、第5の実施形態におけるミスト発生装置90の変形例を示す概略図である。図16に示す排出部74Eは、傾きの異なる2つの排出口76E1・E2を有する。なお、本変形例における排出部74Eは、傾きの異なる複数の排出口76Eを有するものであればよく、各々の排出口76Eは、第1の実施形態で説明したように、それぞれの排出方向に対して上述した角度α及び角度βを満たしていればよい。また、第4の実施形態で説明したように、ミスト発生装置90は、複数の排出部74を組み合わせて用いても良い。
[Fifth embodiment: modified example]
Fig. 16 is a schematic diagram showing a modification of the mist generating device 90 in the fifth embodiment. The discharge section 74E shown in Fig. 16 has two discharge ports 76E1 and E2 with different inclinations. Note that the discharge section 74E in this modification may have a plurality of discharge ports 76E with different inclinations, and each discharge port 76E may satisfy the above-mentioned angle α and angle β with respect to each discharge direction as described in the first embodiment. Also, as described in the fourth embodiment, the mist generating device 90 may use a combination of a plurality of discharge sections 74.

[第6の実施形態]
図17を用いて第6の実施形態を説明する。第6の実施形態における各構成は、特に説明しない限り、上記第1の実施形態と同様とする。
Sixth embodiment
The sixth embodiment will be described with reference to Fig. 17. Unless otherwise specified, each configuration in the sixth embodiment is the same as that in the first embodiment.

図17は、第6の実施形態におけるミスト発生装置90の一例を示す概略図である。図17は、第6の実施形態に係るミスト発生装置における容器62B、ガス供給部70J、排出部74A及び電極78Aの配置構成を示す図である。なお、図17では、ミスト化部80の図示を省略している。 Figure 17 is a schematic diagram showing an example of a mist generating device 90 in the sixth embodiment. Figure 17 is a diagram showing the arrangement of a container 62B, a gas supply unit 70J, an exhaust unit 74A, and an electrode 78A in the mist generating device according to the sixth embodiment. Note that the mist generating unit 80 is not shown in Figure 17.

図17に示す容器62Bは、収容部60Bに仕切り94が設けられている。収容部60B内には、2つの空間がある。分散液が収容されている空間は収容空間96である。分散液63が収容されていない空間は空空間98である。収容空間96及び、空空間98は1つに限らず、複数あっても良い。ガス供給口72Jは空空間98内に設置されている。 The container 62B shown in FIG. 17 has a partition 94 in the storage section 60B. There are two spaces in the storage section 60B. The space that contains the dispersion liquid is the storage space 96. The space that does not contain the dispersion liquid 63 is the empty space 98. The number of storage spaces 96 and empty spaces 98 is not limited to one, and there may be multiple spaces. The gas supply port 72J is installed in the empty space 98.

なお、ガス供給口72Jから容器62B内に供給されるガスを排出部74Aから排出するため、仕切り94は容器62Bの蓋部61Bに届く高さを有しておらず、収容空間96と空空間98とは収容部60Bの上部で互いに開放されている。換言すれば、仕切り94に仕切られ、分散液63が収容される空間であって、かつ蓋部61Bに到達するまで上方向に広がる空間を収容空間96とし、仕切り94に仕切られ、分散液が収容されない空間であって、蓋部61Bに到達するまで上方向に広がる空間を空空間98とする。 In order to exhaust the gas supplied from the gas supply port 72J into the container 62B from the exhaust section 74A, the partition 94 does not have a height that reaches the lid section 61B of the container 62B, and the storage space 96 and the empty space 98 are open to each other at the top of the storage section 60B. In other words, the storage space 96 is the space that is separated by the partition 94, contains the dispersion liquid 63, and extends upward until it reaches the lid section 61B, and the empty space 98 is the space that is separated by the partition 94, does not contain the dispersion liquid, and extends upward until it reaches the lid section 61B.

空空間98内にガス供給口72Jを設けることにより、直接分散液63にガスを吹き付けることなく、容器62B内にガスを充填することができる。また、排出部74Aは収容空間96内にある。その結果、効率よくミストを容器62Bの外部へと排出することができる。なお、本実施形態は本図に示す例に限らない。 By providing a gas supply port 72J in the empty space 98, gas can be filled into the container 62B without directly spraying the gas onto the dispersion liquid 63. In addition, the exhaust section 74A is located within the storage space 96. As a result, the mist can be efficiently exhausted to the outside of the container 62B. Note that this embodiment is not limited to the example shown in this figure.

[第6の実施形態:変形例]
図18は、第6の実施形態におけるミスト発生装置90の変形例を示す概略図である。図18に示されている容器62Cは段差を有する。分散液63は段差の高さまで収容されている。段差の数は1つに限らず、複数あっても良い。
[Sixth embodiment: modified example]
Fig. 18 is a schematic diagram showing a modification of the mist generator 90 in the sixth embodiment. The container 62C shown in Fig. 18 has a step. The dispersion liquid 63 is contained up to the height of the step. The number of steps is not limited to one, and there may be multiple steps.

ガス供給口72Jは液面とは対向しない位置に設置されている。それにより、液面に直接ガスを供給することなく、容器62C内をガスで充填することができる。排出口76Aは液面と対向する位置に設置され、発生したミストを容器62Cの外部へと効率よく排出することができる。本実施形態はこれに限らず、上述した第1の実施形態から第5の実施形態のガス供給部70と排出部74を組み合わせて使用しても良い。 The gas supply port 72J is located at a position that does not face the liquid surface. This allows the container 62C to be filled with gas without supplying gas directly to the liquid surface. The exhaust port 76A is located at a position that faces the liquid surface, allowing the generated mist to be efficiently exhausted to the outside of the container 62C. This embodiment is not limited to this, and the gas supply unit 70 and exhaust unit 74 of the first to fifth embodiments described above may be used in combination.

[第7の実施形態]
<薄膜製造装置・製造方法>
本発明の態様のミスト発生装置90によれば、例えば、次のような装置によって薄膜を成膜することができる。以下、図19を用いて説明する。
[Seventh embodiment]
<Thin film manufacturing equipment/manufacturing method>
According to the mist generating device 90 of this embodiment of the present invention, for example, a thin film can be formed by the following device, which will be described below with reference to FIG.

図19は、第7の実施形態における薄膜製造装置1の構成例を示す図であり、電子デバイスの製造装置の構成のうちの一つである。本実施形態のミスト発生部20A、ミスト発生部20Bは上述のミスト発生装置90に相当する。また、ダクト21A、21Bは上述の排出部74に相当する。 Figure 19 is a diagram showing an example of the configuration of a thin-film manufacturing apparatus 1 in the seventh embodiment, which is one of the configurations of an electronic device manufacturing apparatus. The mist generating unit 20A and the mist generating unit 20B in this embodiment correspond to the mist generating device 90 described above. In addition, the ducts 21A and 21B correspond to the exhaust unit 74 described above.

本実施形態における薄膜製造装置1は、ロール・ツー・ロール(Roll to Roll)方式によって、可撓性のある長尺シート基板FSの表面に連続的に粒子66による薄膜を形成する。 In this embodiment, the thin-film manufacturing apparatus 1 uses a roll-to-roll method to continuously form a thin film of particles 66 on the surface of a flexible long sheet substrate FS.

(装置の概略構成)
図19では、装置本体を設置する工場の床面をXY平面とし、床面と直交する方向をZ軸方向とするように直交座標系XYZを定めている。また、図19の薄膜製造装置1では、シート基板FSの表面が常にXZ面と垂直になるような状態で長尺方向に搬送されるものとする。
(General configuration of the device)
In Fig. 19, an orthogonal coordinate system XYZ is defined such that the floor of the factory where the main body of the apparatus is installed is the XY plane, and the direction perpendicular to the floor is the Z axis direction. In addition, in the thin-film manufacturing apparatus 1 of Fig. 19, the sheet substrate FS is transported in the longitudinal direction in a state in which the surface of the sheet substrate FS is always perpendicular to the XZ plane.

架台部EQ1に装着された供給ロールRL1には、被処理体としての長尺のシート基板FS(以下、単に基板FSと呼ぶ)が、所定の長さにわたって巻かれている。架台部EQ1には、供給ロールRL1から引き出されたシート基板FSを掛け回すローラCR1が設けられ、供給ロールRL1の回転中心軸とローラCR1の回転中心軸は互いに平行になるようにY軸方向(図19の紙面と垂直な方向)に延びて配置される。ローラCR1で-Z軸方向(重力方向)に折り曲げられた基板FSは、エアターンバーTB1でZ軸方向に折り返され、ローラCR2によって斜め上方向(XY面に対して45度±15度の範囲)に折り曲げられる。エアターンバーTB1については、例えば、WO2013/105317に説明されているように、エアベアリング(気体層)によって基板FSを僅かに浮上させた状態で搬送方向へ折り曲げるものである。なお、エアターンバーTB1は、図示しない圧力調整部の駆動によりZ軸方向に移動可能であって、基板FSに対して非接触でテンションを付与する。 A long sheet substrate FS (hereinafter simply referred to as substrate FS) is wound over a predetermined length as the object to be processed on the supply roll RL1 mounted on the frame EQ1. The frame EQ1 is provided with a roller CR1 around which the sheet substrate FS drawn from the supply roll RL1 is wound, and the supply roll RL1 and the roller CR1 are arranged to extend in the Y-axis direction (perpendicular to the paper surface of FIG. 19) so that their central axes of rotation are parallel to each other. The substrate FS bent in the -Z-axis direction (gravity direction) by the roller CR1 is turned back in the Z-axis direction by the air turn bar TB1, and is bent diagonally upward (within the range of 45 degrees ±15 degrees with respect to the XY plane) by the roller CR2. The air turn bar TB1 bends the substrate FS in the transport direction while slightly floating it by an air bearing (gas layer), as described in WO2013/105317, for example. The air turn bar TB1 can be moved in the Z-axis direction by driving a pressure adjustment unit (not shown), and applies tension to the substrate FS without contact.

ローラCR2を通った基板FSは、第1チャンバー10のスリット状のエアシール部10Aを通った後、成膜本体部を収容する第2チャンバー12のスリット状のエアシール部12Aを通って斜め上方向に直線的に第2チャンバー12(成膜本体部)内に搬入される。基板FSが第2チャンバー12内を一定の速度で送られると、基板FSの表面には、大気圧プラズマによってアシストされたミストデポジション法、またはミストCVD(Chemical Vapor Deposition)法によって、粒子66による膜が所定の厚さで形成される。 After passing through roller CR2, substrate FS passes through slit-shaped air seal 10A of first chamber 10, and then passes through slit-shaped air seal 12A of second chamber 12, which houses the deposition body, and is conveyed diagonally upwards in a straight line into second chamber 12 (deposition body). When substrate FS is conveyed through second chamber 12 at a constant speed, a film of particles 66 is formed to a predetermined thickness on the surface of substrate FS by mist deposition assisted by atmospheric pressure plasma or mist CVD (Chemical Vapor Deposition).

第2チャンバー12内で成膜処理を受けた基板FSは、スリット状のエアシール部12Bを通って第2チャンバーから退出した後、ローラCR3によって-Z軸方向に折り返された後、架台部EQ2に設けられたローラCR4で折り曲げられ、回収ロールRL2に巻き上げられる。回収ロールRL2とローラCR4は、その回転中心軸が互いに平行になるようにY軸方向(図19の紙面と垂直な方向)に延びて架台部EQ2に設けられる。なお、必要であれば、エアシール部10BからエアターンバーTB2までの搬送路中に、基板FSに付着又は含浸した不要な水成分を乾燥されるための乾燥部(加熱部)50を設けても良い。 After the substrate FS has been subjected to the film formation process in the second chamber 12, it exits the second chamber through the slit-shaped air seal section 12B, is folded back in the -Z-axis direction by roller CR3, then folded by roller CR4 provided on the stand section EQ2, and wound up on the recovery roll RL2. The recovery roll RL2 and roller CR4 are provided on the stand section EQ2, extending in the Y-axis direction (perpendicular to the paper surface of FIG. 19) so that their central axes of rotation are parallel to each other. If necessary, a drying section (heating section) 50 for drying unnecessary water components adhering to or impregnated in the substrate FS may be provided in the transport path from the air seal section 10B to the air turn bar TB2.

図19に示したエアシール部10A、10B、12A、12Bは、例えばWO2012/115143に開示されているように、第1チャンバー10、または第2チャンバー12の外壁の内側の空間と外側の空間との間での気体(大気等)の流通を阻止しつつ、シート基板FSを長尺方向に搬入、搬出させるスリット状の開口部を備える。その開口部の上端変のシート基板FSの上表面(被処理面)炉の間、及び、開口部の下端辺とシート基板FSの下表面(裏面)との間には、真空与圧方式のエアベアリング(静圧気体層)が形成される。そのため、成膜用のミスト気体は、第2チャンバー12内、及び第1チャンバー10内に留まり、外部に漏れだすことが防止される。 The air seal parts 10A, 10B, 12A, and 12B shown in FIG. 19 have slit-shaped openings that allow the sheet substrate FS to be carried in and out in the longitudinal direction while preventing the flow of gas (air, etc.) between the inner space and the outer space of the outer wall of the first chamber 10 or the second chamber 12, as disclosed in WO2012/115143, for example. A vacuum pressurized air bearing (static pressure gas layer) is formed between the upper end of the opening and the upper surface (surface to be processed) of the sheet substrate FS, and between the lower end edge of the opening and the lower surface (rear surface) of the sheet substrate FS. Therefore, the mist gas for film formation remains in the second chamber 12 and the first chamber 10, and is prevented from leaking out to the outside.

ところで、本実施形態の場合、基板FSの長尺方向への搬送制御とテンション制御は、回収ロールRL2を回転駆動するように架台部EQ2に設けられるサーボモータと、供給ロールRL1を回転駆動するように架台部EQ1に設けられるサーボモータとによって行われる。図19では図示を省略してあるが、架台部EQ2と架台部EQ2に設けられた各サーボモータは、基板FSの搬送速度を目標値にしつつ、少なくともローラCR2とローラCR3との間で基板FSに所定のテンション(長尺方向)が与えられるように、モータ制御部によって制御される。シート基板FSのテンションは、例えば、エアターンバーTB1、TB2をZ軸方向に押し上げる力を計測するロードセル等を設けることで求められる。 In this embodiment, the transport control and tension control in the longitudinal direction of the substrate FS are performed by a servo motor provided on the stand EQ2 to rotate the recovery roll RL2, and a servo motor provided on the stand EQ1 to rotate the supply roll RL1. Although not shown in FIG. 19, the stand EQ2 and each servo motor provided on the stand EQ2 are controlled by a motor control unit so that the transport speed of the substrate FS is set to a target value and a predetermined tension (longitudinal direction) is applied to the substrate FS at least between the rollers CR2 and CR3. The tension of the sheet substrate FS can be obtained, for example, by providing a load cell or the like that measures the force pushing up the air turn bars TB1 and TB2 in the Z-axis direction.

また、架台部EQ1(及び供給ロールRL1、ローラCR1)は、エアターンバーTB1に至る直前のシート基板FSの両側のエッジ(端部)Y軸方向(シート基板FSの長尺方向と直交する幅方向)変動を計測するエッジセンサーES1からの検出結果に応じて、サーボモータ等によってY軸方向に±数mm程度の範囲で微動する機能、すなわち、EPC(エッジポジションコントロール)機能を備えている。これによって供給ロールRL1に巻かれたシート基板にY軸方向の巻きムラがあった場合でも、ローラCR2を通るシート基板FSのY軸方向の中心位置は、常に一定の範囲(例えば±0.5mm)内の変動に抑えられる。従って、シート基板FSは、幅方向に関して正確に位置決めされた状態で成膜本体部(第2チャンバー12)に搬入される。 In addition, the frame unit EQ1 (and the supply roll RL1 and roller CR1) has a function to move slightly in the Y-axis direction within a range of about ± several mm by a servo motor or the like in response to the detection results from the edge sensor ES1, which measures the fluctuation in the Y-axis direction (the width direction perpendicular to the long direction of the sheet substrate FS) of both edges (ends) of the sheet substrate FS just before it reaches the air turn bar TB1, i.e., an EPC (edge position control) function. As a result, even if there is uneven winding in the Y-axis direction of the sheet substrate wound around the supply roll RL1, the center position in the Y-axis direction of the sheet substrate FS passing through the roller CR2 is always kept within a certain range (for example, ±0.5 mm). Therefore, the sheet substrate FS is transported into the film formation main body (second chamber 12) in a state where it is accurately positioned in the width direction.

同様に、架台部EQ2(及びロールRL2、ローラCR4)は、エアターンバーTB2を通った直後のシート基板FSの両側のエッジ(端部)位置のY軸方向変動を計測するエッジセンサーES2からの検出結果に応じて、サーボモータ等によってY軸方向に±数m、程度の範囲で微動するEPC機能を備えている。これによって、成膜後のシート基板FSはY軸方向の巻きムラが防止された状態で、回収ロールRL2に巻き上げられる。なお、架台部EQ1及びEQ2、供給ロールRL1、回収ロールRL2、エアターンバーTB1及びTB2、ローラCR1、CR2、CR3、CR4は基板FSをミスト供給部22(22A・22B)に導く搬送部としての機能を有する。 Similarly, the stand EQ2 (and roll RL2, roller CR4) has an EPC function that moves slightly in the Y-axis direction by a servo motor or the like within a range of ± several meters in response to the detection results from the edge sensor ES2, which measures the Y-axis direction fluctuation of the edge (end) positions on both sides of the sheet substrate FS immediately after it has passed through the air turn bar TB2. As a result, the sheet substrate FS after film formation is wound up on the recovery roll RL2 while preventing uneven winding in the Y-axis direction. The stand EQ1 and EQ2, supply roll RL1, recovery roll RL2, air turn bars TB1 and TB2, and rollers CR1, CR2, CR3, and CR4 function as a transport section that guides the substrate FS to the mist supply section 22 (22A, 22B).

図19の装置では、成膜本体部(第2チャンバー12)でのシート基板FSの直線的な搬送路が、基板FSの搬送進行方向に沿って45度±15度程度の傾斜(ここでは45度)で高くなるようにローラCR2、CR3が配置される。この搬送路の傾斜によって、ミストデポジション法やミストCVD法によってシート基板FS上に噴霧される分散液63のミストを、シート基板FSの表面上に程よく滞留させ、粒子66の堆積効率(成膜レート、又は成膜速度とも呼ぶ)を向上させることができる。その成膜本体部の構成については後述するが、基板FSが第2チャンバー12内では長尺方向に傾斜していることから、基板FSの被処理面と平行な面をY・Xt面とし、Y・Xt面と垂直な方向をZtとした直交座標系Xt・Y・Ztを設定する。 In the device of FIG. 19, rollers CR2 and CR3 are arranged so that the linear transport path of the sheet substrate FS in the film formation main body (second chamber 12) is elevated at an inclination of about 45 degrees ± 15 degrees (here 45 degrees) along the transport direction of the substrate FS. This inclination of the transport path allows the mist of the dispersion liquid 63 sprayed onto the sheet substrate FS by the mist deposition method or the mist CVD method to remain adequately on the surface of the sheet substrate FS, improving the deposition efficiency (also called the film formation rate or film formation speed) of the particles 66. The configuration of the film formation main body will be described later, but since the substrate FS is inclined in the longitudinal direction in the second chamber 12, an orthogonal coordinate system Xt-Y-Zt is set, with the plane parallel to the processed surface of the substrate FS being the Y-Xt plane and the direction perpendicular to the Y-Xt plane being Zt.

本実施形態では、その第2チャンバー12内に2つのミスト供給部22A、22Bが基板FSの搬送方向(Xt方向)に沿って一定の間隔で設けられる。ミスト供給部22A、22Bは筒状に形成されており、基板FSに対向した先端側にはミスト気体(ガスとミストの混合気体)Mgsを基板FSに向けて噴出するためのY軸方向に細長く伸びたスリット状の開口部が設けられている。さらに、ミスト供給部22A、22Bの開口部の近傍には、非熱平衡状態の大気圧プラズマを発生させるための一対の平行なワイヤー状の電極24A、24Bが設けられている。一対の電極24A、24Bの各々には、高圧パルス電源部40からのパルス電圧が所定の周波数で印加される。 In this embodiment, two mist supply units 22A, 22B are provided in the second chamber 12 at a fixed interval along the transport direction (Xt direction) of the substrate FS. The mist supply units 22A, 22B are formed in a cylindrical shape, and a slit-shaped opening extending in the Y-axis direction is provided at the tip side facing the substrate FS for spraying mist gas (mixture of gas and mist) Mgs toward the substrate FS. Furthermore, a pair of parallel wire-shaped electrodes 24A, 24B are provided near the openings of the mist supply units 22A, 22B for generating atmospheric pressure plasma in a non-thermal equilibrium state. A pulse voltage from the high-voltage pulse power supply unit 40 is applied to each of the pair of electrodes 24A, 24B at a predetermined frequency.

ミスト供給部22A、22B内でプラズマを発生させるプラズマ源となるガス種類は特に限定されず、公知のものを使用することができる。ガスの具体例としては、例えば、ヘリウム、アルゴン、(キセノン)、酸素、窒素等があげられる。これらの中でも、安定性の高いヘリウム、アルゴン、キセノンが好ましい。また、ミスト発生部20A、20Bでプラズマの発生に用いたガスを、そのままミスト供給部22A、22B内でプラズマの発生に用いるガスとして利用してもよい。それによって、成膜装置全体として使用するガスを減らすことが可能になり、コスト削減になる。 The type of gas that serves as the plasma source for generating plasma in the mist supply units 22A and 22B is not particularly limited, and any known gas can be used. Specific examples of gas include helium, argon (xenon), oxygen, and nitrogen. Among these, helium, argon, and xenon, which are highly stable, are preferred. In addition, the gas used to generate plasma in the mist generation units 20A and 20B may be used as it is to generate plasma in the mist supply units 22A and 22B. This makes it possible to reduce the amount of gas used in the entire film formation apparatus, resulting in cost savings.

また、ミスト供給部22A、22Bの内部空間を設定された温度に維持するための温調部23A、23Bがミスト供給部22A、22Bの外周に設けられている。温調部23A、23Bは温調制御部28によって設定温度となるように制御される。 In addition, temperature adjustment units 23A and 23B are provided on the outer periphery of the mist supply units 22A and 22B to maintain the internal space of the mist supply units 22A and 22B at a set temperature. The temperature adjustment units 23A and 23B are controlled by the temperature control unit 28 to maintain the set temperature.

ミスト供給部22A、22Bの各々には、第1のミスト発生部20A、第2のミスト発生部20Bで発生した分散液63のミスト気体Mgsが所定の流量でダクト21A、21Bを介して供給される。ミスト供給部22A、22Bのスリット状の開口部から-Zt軸方向に向けて噴出される分散液63のミスト気体Mgsは、所定の流量で基板FSの上表面に吹き付けられるので、そのままではただちに下方(-Z軸方向)に流れようとする。分散液63のミスト気体の基板FSの上表面への滞留時間を延ばすために、第2チャンバー12内の気体はダクト12Cを介して排気制御部30によって吸引される。すなわち、第2チャンバー12内でミスト供給部22A、22Bのスリット状の開口部からダクト12Cに向けた気体の流れを作ることで、分散液63のミスト気体Mgsが基板FSの上表面から直ちに下方(-Z軸方向)に流れ落ちることを制御している。 The mist gas Mgs of the dispersion liquid 63 generated in the first mist generating unit 20A and the second mist generating unit 20B is supplied to each of the mist supply units 22A and 22B via the ducts 21A and 21B at a predetermined flow rate. The mist gas Mgs of the dispersion liquid 63 ejected in the -Zt axis direction from the slit-shaped openings of the mist supply units 22A and 22B is sprayed onto the upper surface of the substrate FS at a predetermined flow rate, and would immediately flow downward (in the -Z axis direction) if left as is. In order to extend the residence time of the mist gas of the dispersion liquid 63 on the upper surface of the substrate FS, the gas in the second chamber 12 is sucked in by the exhaust control unit 30 via the duct 12C. That is, by creating a gas flow from the slit-shaped openings of the mist supply units 22A and 22B in the second chamber 12 toward the duct 12C, the mist gas Mgs of the dispersion liquid 63 is controlled to flow immediately downward (in the -Z axis direction) from the upper surface of the substrate FS.

排気制御部30は、吸引した第2チャンバー12内の気体に含まれる粒子66、あるいはガスを除去し、正常な気体(空気)にしてからダクト30Aを介して環境中に放出する。なお図19では、ミスト発生部20A、20Bを第2チャンバー12の外側(第1チャンバー10の内部)に設けたが、これは第2チャンバー12の容積を小さくして、排気制御部30による気体の吸引時に第2チャンバー12内での気体の流れ(流量、流速、流路等)を制御しやすくするためである。もちろんミスト発生部20A、20Bは第2チャンバー12の内部に設けても良い。 The exhaust control unit 30 removes particles 66 or gas contained in the gas sucked into the second chamber 12, converts it into normal gas (air), and releases it into the environment through the duct 30A. In FIG. 19, the mist generating units 20A and 20B are provided outside the second chamber 12 (inside the first chamber 10), but this is to reduce the volume of the second chamber 12 and make it easier to control the flow of gas (flow rate, flow velocity, flow path, etc.) in the second chamber 12 when the exhaust control unit 30 sucks in the gas. Of course, the mist generating units 20A and 20B may be provided inside the second chamber 12.

ミスト供給部22A、22Bの各々から分散液63のミスト気体Mgsを使って、ミストCVD法によって基板FS上に膜を堆積する場合は、基板FSを常温よりも高い温度、例えば200℃程度に設定する必要がある。そこで、本実施形態では、基板FSを挟んで、ミスト供給部22A、22Bの各々のスリット状の開口部と対向する位置(基板FSの裏面側)に、基板温度制御部27A、27Bを設け、基板FS上の分散液63のミスト気体Mgsが噴射される領域の温度が設定値となるように温調制御部28によって制御する。一方、ミストデポジション法による成膜の場合は常温でもいいので、基板温度制御部27A、27Bを稼働させる必要はないが、基板FSを常温よりも低い温度(例えば40℃以下)にすることが望ましい場合は、適宜、基板温度制御部27A、27Bを稼働させることができる。 When depositing a film on the substrate FS by mist CVD using the mist gas Mgs of the dispersion liquid 63 from each of the mist supply units 22A and 22B, it is necessary to set the substrate FS to a temperature higher than room temperature, for example, about 200°C. Therefore, in this embodiment, substrate temperature control units 27A and 27B are provided at positions (on the back side of the substrate FS) facing the slit-shaped openings of each of the mist supply units 22A and 22B across the substrate FS, and the temperature of the area on the substrate FS where the mist gas Mgs of the dispersion liquid 63 is sprayed is controlled by the temperature adjustment control unit 28 so that it becomes a set value. On the other hand, in the case of film formation by the mist deposition method, room temperature is sufficient, so there is no need to operate the substrate temperature control units 27A and 27B, but if it is desired to set the substrate FS to a temperature lower than room temperature (for example, 40°C or lower), the substrate temperature control units 27A and 27B can be operated as appropriate.

以上で説明したミスト発生部20A、20B、温調制御部28、排気制御部30、高圧パルス電源部40、及びモータ制御部(供給ロールRL1、回収ロールRL2を回転駆動するサーボモータの制御系)等は、コンピュータを含む主制御ユニット100によって統括制御される。 The mist generating units 20A and 20B, temperature control unit 28, exhaust control unit 30, high-voltage pulse power supply unit 40, and motor control unit (control system for the servo motors that rotate and drive the supply roll RL1 and the recovery roll RL2) described above are all controlled by a main control unit 100 that includes a computer.

(シート基板)
次に、被処理体としてのシート基板FSについて説明する。上述したように、基板FSは、例えば、樹脂フィルム、ステンレス鋼等の金属または合金からなる箔(フォイル)等が用いられる。樹脂フィルムの材質としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、エチレンビニル共重合体樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、セルロース樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、酢酸ビニル樹脂のうち1または2以上を含んだものを用いてもよい。また、基板FSの厚みや剛性(ヤング率)は、搬送される際に、基板FSに座屈による折れ目や非可逆的なシワが生じないような範囲であればよい。電子デバイスとして、フレキシブルなディスプレイパネル、タッチパネル、カラーフィルター、電磁波防止フィルタ等を作る場合、厚みが25μm~200μm程度のPET(ポリエチレンテレフタレート)やPEN(ポリエチレンナフタレート)等の安価な樹脂シートが使われる。
(Sheet substrate)
Next, the sheet substrate FS as the object to be processed will be described. As described above, the substrate FS is, for example, a resin film, a foil made of a metal or an alloy such as stainless steel, or the like. The material of the resin film may be, for example, one or more of polyethylene resin, polypropylene resin, polyester resin, ethylene-vinyl copolymer resin, polyvinyl chloride resin, cellulose resin, polyamide resin, polyimide resin, polycarbonate resin, polystyrene resin, and vinyl acetate resin. The thickness and rigidity (Young's modulus) of the substrate FS may be within a range in which the substrate FS does not develop folds or irreversible wrinkles due to buckling when transported. When making flexible display panels, touch panels, color filters, electromagnetic wave protection filters, and the like as electronic devices, inexpensive resin sheets such as PET (polyethylene terephthalate) and PEN (polyethylene naphthalate) having a thickness of about 25 μm to 200 μm are used.

基板FSは、例えば、基板FSに施される各種処理において受ける熱による変形量が実質的に無視できるように、熱膨張係数が顕著に大きくないものを選定することが望ましい。また、ベースとなる樹脂フィルムに、例えば酸化チタン、酸化亜鉛、アルミナ、酸化ケイ素などの無機フィラーを混合すると、熱膨張係数を小さくすることもできる。また、基板FSは、フロート法等で製造された厚さ100μm程度の極薄ガラスの単層体、又はステンレス等の金属を薄くフィルム状に圧延した金属シートの単層体であってもよいし、この極薄ガラスや金属シートに上記の樹脂フィルム、またはアルミや銅等の金属層(箔)等を貼り合わせた積層体であってもよい。さらに、本実施形態の薄膜製造装置1を使ってミストデポジション法で成膜する場合は、基板FSの温度を100℃以下(通常は常温程度)に設定できるが、ミストCVD法で成膜する場合は、基板FSの温度を100℃~200℃程度に設定する必要がある。その為、ミストCVD法で成膜する場合は、200℃程度の温度でも変形、変質しない基板材料(例えば、ポリイミド樹脂、極薄ガラス、金属シート等)が使われる。 It is desirable to select a substrate FS having a thermal expansion coefficient that is not significantly large so that the amount of deformation caused by heat in various processes performed on the substrate FS can be substantially negligible. In addition, the thermal expansion coefficient can be reduced by mixing an inorganic filler such as titanium oxide, zinc oxide, alumina, or silicon oxide with the base resin film. The substrate FS may be a single layer of ultra-thin glass having a thickness of about 100 μm manufactured by the float method or a single layer of a metal sheet in which a metal such as stainless steel is rolled into a thin film, or may be a laminate in which the ultra-thin glass or metal sheet is laminated with the above-mentioned resin film or a metal layer (foil) such as aluminum or copper. Furthermore, when forming a film by the mist deposition method using the thin-film manufacturing apparatus 1 of this embodiment, the temperature of the substrate FS can be set to 100° C. or less (usually about room temperature), but when forming a film by the mist CVD method, the temperature of the substrate FS needs to be set to about 100° C. to 200° C. For this reason, when forming a film using the mist CVD method, substrate materials that do not deform or change in quality even at temperatures of around 200°C (e.g. polyimide resin, ultra-thin glass, metal sheets, etc.) are used.

ところで、基板FSの可撓性(フレキシビリティ)とは、基板FSに自重程度の力を加えても線断したり破断したりすることはなく、その基板FSを撓めることが可能な性質をいう。また、自重程度の力によって屈曲する性質も可撓性に含まれる。また、基板FSの材質、大きさ、厚さ、基板FS上に成膜される層構造、温度、湿度などの環境等に応じて、可撓性の程度は変わる。いずれにしろ、本実施形態による薄膜製造装置1、或いはその前後の工程を司る製造装置の搬送路内に設けられる各種の搬送用のローラ、ターンバー、回転ドラム等に基板FSを正しく巻き付けた場合に、座屈して折り目がついたり、破損(破れや割れが発生)したりせずに、基板FSを滑らかに搬送できれば、可撓性の範囲と言える。 The flexibility of the substrate FS refers to the ability of the substrate FS to bend without breaking or breaking even when a force equivalent to its own weight is applied to the substrate FS. The property of bending due to a force equivalent to its own weight is also included in flexibility. The degree of flexibility varies depending on the material, size, and thickness of the substrate FS, the layer structure formed on the substrate FS, and the environment such as temperature and humidity. In any case, when the substrate FS is properly wrapped around various transport rollers, turn bars, rotating drums, etc. provided in the transport path of the thin-film manufacturing apparatus 1 according to this embodiment, or the manufacturing apparatus that manages the processes before and after it, if the substrate FS can be transported smoothly without buckling and creating creases or breaking (breaking or cracking), it can be said to be within the range of flexibility.

なお、図19に示した供給ロールRL1から供給される基板FSは、中間工程の基板であっても良い。即ち、供給ロールRL1に巻かれている基板FSの表面に、電子デバイス用の特定の層構造が既に形成されていても良い。その層構造とは、ベースとなるシート基板の表面に、一定の厚みで成膜された樹脂膜(絶縁膜)や金属薄膜(銅、アルミニウム等)等の単層、又は、それらの膜による多層構造体である。また、図19の薄膜製造装置1でミストデポジション法が適用される基板FSは、例えばWO2013/176222に開示されているように、基板の表面に感光性シランカップリング材を塗布して乾燥させた後、露光装置によって電子デバイス用のパターンの形状に応じた分布で紫外線(波長365nm以下)を照射して、紫外線の照射部分と未照射部分とでミスト液体に対する親撥液性に大きな差が与えられた表面状態を有するものであっても良い。このとき、ミストは照射部分あるいは未照射部分のうち親水性を有する部分にミストが付着し、図1の薄膜製造装置1を使ったミストデポジション法によって、基板FSの表面にはパターンの形状に応じてミストを選択的に付着させることができる。 The substrate FS supplied from the supply roll RL1 shown in FIG. 19 may be a substrate in an intermediate process. That is, a specific layer structure for electronic devices may already be formed on the surface of the substrate FS wound around the supply roll RL1. The layer structure is a single layer of a resin film (insulating film) or a metal thin film (copper, aluminum, etc.) formed to a certain thickness on the surface of the base sheet substrate, or a multilayer structure made of these films. In addition, the substrate FS to which the mist deposition method is applied in the thin film manufacturing apparatus 1 of FIG. 19 may have a surface state in which, as disclosed in WO2013/176222, for example, a photosensitive silane coupling material is applied to the surface of the substrate and dried, and then ultraviolet rays (wavelength 365 nm or less) are irradiated by an exposure device in a distribution according to the shape of the pattern for the electronic device, resulting in a large difference in the liquid affinity/repellency to the mist liquid between the irradiated and unirradiated portions of the ultraviolet light. At this time, the mist adheres to the hydrophilic parts of the irradiated or unirradiated parts, and the mist can be selectively adhered to the surface of the substrate FS according to the shape of the pattern by the mist deposition method using the thin-film manufacturing apparatus 1 shown in Figure 1.

さらに、図19の薄膜製造装置1に供給される長尺のシート基板FSは、長尺の薄い金属シート(例えば厚さが0.1mm程度のSUSベルト)の表面に、製造すべき電子デバイスの大きさに対応した寸法の枚葉の樹脂シート等を、金属シートの長尺方向に一定間隔で貼り付けたものであっても良い。この場合、図19の薄膜製造装置1によって成膜される被処理体は、枚葉の樹脂シートとなる。 Furthermore, the long sheet substrate FS supplied to the thin-film manufacturing apparatus 1 of FIG. 19 may be a long, thin metal sheet (e.g., a SUS belt with a thickness of about 0.1 mm) on whose surface individual resin sheets or the like having dimensions corresponding to the size of the electronic device to be manufactured are attached at regular intervals in the longitudinal direction of the metal sheet. In this case, the object to be processed on which a film is formed by the thin-film manufacturing apparatus 1 of FIG. 19 is an individual resin sheet.

次に、図19の薄膜製造装置1の各部の構成を、図19と共に図20~図24を参照して説明する。 Next, the configuration of each part of the thin-film manufacturing apparatus 1 in FIG. 19 will be described with reference to FIG. 19 as well as FIG. 20 to FIG. 24.

(ミスト供給部22A、22B)
図20は、ミスト供給部22A(22Bも同様)を座標系Xt・Y・Ztの-Zt側、即ち、基板FS側から見た斜視図の一例である。ミスト供給部22Aは、石英板によって構成され、Y軸方向に一定の長さを有し、-Zt方向に向けて徐々にXt方向の幅が狭まる傾斜した内壁Sfa、Sfbと、Xt・Zt面と平行な側面の内壁Sfcと、Y・Xt面と平行な天板25A(25B)とで構成される。天板25A(25B)には、ミスト発生部20A(20B)からのダクト21A(21B)が開口部Dhに接続され、ミスト気体Mgsがミスト供給部22A(22B)内に供給される。ミスト供給部22A(22B)の-Zt軸方向の先端部には、Y軸方向に長さLaに渡って細長く延びたスロット状の開口部SNが形成され、その開口部SNをXt方向に挟むように、一対の電極24A(24B)が設けられる。従って、開口部Dhを介してミスト供給部22A(22B)内に供給されたミスト気体Mgs(陽圧)は、スロット状の開口部SNから一対の電極24A(24B)の間を通って、-Zt軸方向に一様な流量分布で噴出される。
(Mist supply units 22A, 22B)
20 is an example of a perspective view of the mist supply unit 22A (22B as well) seen from the -Zt side of the coordinate system Xt-Y-Zt, that is, the substrate FS side. The mist supply unit 22A is made of a quartz plate, has a certain length in the Y-axis direction, and is composed of inclined inner walls Sfa and Sfb that gradually narrow in the width in the Xt direction toward the -Zt direction, an inner wall Sfc on a side parallel to the Xt-Zt plane, and a top plate 25A (25B) parallel to the Y-Xt plane. The top plate 25A (25B) has a duct 21A (21B) from the mist generating unit 20A (20B) connected to an opening Dh, and the mist gas Mgs is supplied into the mist supply unit 22A (22B). At the tip of the mist supply unit 22A (22B) in the -Zt axis direction, a slot-shaped opening SN is formed that extends elongatedly over a length La in the Y axis direction, and a pair of electrodes 24A (24B) are provided to sandwich the opening SN in the Xt direction. Therefore, the mist gas Mgs (positive pressure) supplied into the mist supply unit 22A (22B) through the opening Dh passes between the pair of electrodes 24A (24B) from the slot-shaped opening SN and is ejected with a uniform flow rate distribution in the -Zt axis direction.

一対の電極24Aは、Y軸方向に長さLa以上に延びたワイヤー状の電極EPと、Y軸方向に長さLa以上に延びたワイヤー状の電極EGとで構成される。電極EP、EGの各々は、Xt方向に所定の間隔で平行になるように、誘電体Cpとして機能する円筒状の石英管Cp1、誘電体Cgとして機能する石英管Cg1内に保持され、その石英管Cp1、Cg1がスロット状の開口部SNの両側に位置するようにミスト供給部22A(22B)の先端部に固定されている。石英管Cp1、Cg1は、内部に金属成分を含まないものが望ましい。また、誘電体Cp、Cgは、絶縁耐圧性が高いセラミックス製の管としても良い。 The pair of electrodes 24A is composed of a wire-shaped electrode EP extending in the Y-axis direction to a length La or more, and a wire-shaped electrode EG extending in the Y-axis direction to a length La or more. The electrodes EP and EG are held in a cylindrical quartz tube Cp1 functioning as a dielectric Cp and a quartz tube Cg1 functioning as a dielectric Cg so that they are parallel to each other at a predetermined interval in the Xt direction, and are fixed to the tip of the mist supply unit 22A (22B) so that the quartz tubes Cp1 and Cg1 are located on both sides of the slot-shaped opening SN. It is preferable that the quartz tubes Cp1 and Cg1 do not contain metal components inside. The dielectrics Cp and Cg may also be ceramic tubes with high insulation voltage resistance.

図21は、ミスト供給部22A(22B)の先端部と一対の電極24A(24B)とをY軸方向から見た断面図の一例である。本実施形態では、一例として、石英管Cp1、Cg1の外径φaを約3mm、内径φbを約1.6mm(肉厚0.7mm)に設定し、電極EP、EGはタングステン、チタン等の低抵抗の金属による直径0.5nm~1mmのワイヤーで構成する。電極EP、EGは、石英管Cp1、Cg1の内径の中心を直線状に通るように、石英管Cp1、Cg1のY方向の両端部で絶縁体によって保持される。なお、石英管Cp1、Cg1は、何れか一方のみが存在すれば良く、例えば、高圧パルス電源部40の正極に接続される電極EPは石英管Cp1で囲み、高圧パルス電源部40の負極(接地)に接続される電極EGはむき出しであっても良い。しかしながら、ミスト供給部22A(22B)の先端部の開口部SNから噴出されるミスト気体Mgsの気体成分によっては、むき出しの電極EGの汚染、腐食が生じるので、両方の電極EP、EGを石英管Cp1、Cg1で囲み、ミスト気体Mgsが直接に電極EP、EGに触れないような構成にするのが良い。 Figure 21 is an example of a cross-sectional view of the tip of the mist supply unit 22A (22B) and a pair of electrodes 24A (24B) viewed from the Y-axis direction. In this embodiment, as an example, the outer diameter φa of the quartz tubes Cp1 and Cg1 is set to about 3 mm, the inner diameter φb is set to about 1.6 mm (wall thickness 0.7 mm), and the electrodes EP and EG are made of wires with a diameter of 0.5 nm to 1 mm made of low-resistance metal such as tungsten or titanium. The electrodes EP and EG are held by insulators at both ends of the quartz tubes Cp1 and Cg1 in the Y direction so as to pass in a straight line through the center of the inner diameter of the quartz tubes Cp1 and Cg1. Note that only one of the quartz tubes Cp1 and Cg1 may be present. For example, the electrode EP connected to the positive electrode of the high-voltage pulse power supply unit 40 may be surrounded by the quartz tube Cp1, and the electrode EG connected to the negative electrode (ground) of the high-voltage pulse power supply unit 40 may be exposed. However, depending on the gas components of the mist gas Mgs that is sprayed from the opening SN at the tip of the mist supply unit 22A (22B), contamination and corrosion of the exposed electrode EG may occur, so it is better to surround both electrodes EP and EG with quartz tubes Cp1 and Cg1 so that the mist gas Mgs does not come into direct contact with the electrodes EP and EG.

ここで、ワイヤー状の電極EP、EGの各々は、共に基板FSの表面から作動距離(ワーキングディスタンス)WDの高さ位置に基板FSの表面と平行に配置され、且つ、基板FSの搬送方向(Xt方向)に間隔Lbだけ離して配置される。間隔Lbは、非熱平衡状態の大気圧プラズマを-Zt軸方向に一様な分布で安定的に継続発生させる為に、なるべく狭く設定され、一例として5mm程度に設定される。従って、ミスト供給部22A(22B)の開口部SNから噴出されるミスト気体Mgsが一対の電極間を通る際のXt方向の実効的な幅(隙間)Lcは、Lc=Lb-φaとなり、外径3mmの石英管を使う場合、幅Lcは2mm程度になる。 Here, each of the wire-shaped electrodes EP, EG is arranged parallel to the surface of the substrate FS at a height position of the working distance WD from the surface of the substrate FS, and is arranged at a distance Lb from the surface of the substrate FS in the transport direction (Xt direction) of the substrate FS. The distance Lb is set as narrow as possible, for example about 5 mm, in order to stably and continuously generate atmospheric pressure plasma in a non-thermal equilibrium state with uniform distribution in the -Zt axis direction. Therefore, the effective width (gap) Lc in the Xt direction when the mist gas Mgs ejected from the opening SN of the mist supply unit 22A (22B) passes between the pair of electrodes is Lc = Lb - φa, and when a quartz tube with an outer diameter of 3 mm is used, the width Lc is about 2 mm.

さらに、必須の構成ではないが、ワイヤー状の電極EP、EGのXt軸方向の間隔Lbに比べて作動距離WDは大きくするのが良い。これは、Lb>WDの配置関係になっていると、正極となる電極EP(石英管Cp1)と基板FSとの間でプラズマが発生したり、アーク放電が生じたりする可能性があるからである。 Furthermore, although not essential, it is advisable to make the working distance WD larger than the distance Lb between the wire-shaped electrodes EP and EG in the Xt axis direction. This is because if the arrangement is such that Lb>WD, plasma may be generated or arc discharge may occur between the positive electrode EP (quartz tube Cp1) and the substrate FS.

換言すれば、電極EP、EGから基板FSまでの距離である作動距離WDは、電極EP、EG間の間隔Lbよりも長い方が望ましい。 In other words, it is desirable that the working distance WD, which is the distance from the electrodes EP and EG to the substrate FS, be longer than the distance Lb between the electrodes EP and EG.

しかしながら、基板FSの電位を、接地極となる電極EGの電位と正極となる電極EPの電位との間に設定できる場合は、Lb>WDに設定することも可能である。 However, if the potential of the substrate FS can be set between the potential of the electrode EG, which serves as the ground electrode, and the potential of the electrode EP, which serves as the positive electrode, it is also possible to set Lb > WD.

なお、電極24Aと電極24Bとがなす面は、基板FSに対して平行でなくともよい。その場合、電極のうち最も基板FSに近い部分から基板FSまでの距離を間隔WDとし、ミスト供給部22A(22B)又は基板FSの設置位置を調整する。 The plane formed by electrodes 24A and 24B does not have to be parallel to the substrate FS. In that case, the distance from the part of the electrode closest to the substrate FS to the substrate FS is set as the distance WD, and the installation position of the mist supply unit 22A (22B) or the substrate FS is adjusted.

本実施形態の場合、非熱平衡状態のプラズマは、一対の電極24A(24B)の最も間隔が狭い領域、即ち、図21中の幅Lcの間であってZt軸方向の限られた領域PA内で強く発生する。その為、作動距離WDを小さくすることは、ミスト気体Mgsが非熱平衡状態のプラズマの照射を受けてから基板FSの表面に達するまでの時間を短くできることになり、成膜レート(単位時間当りの堆積膜厚)の向上が期待できる。図21において、ワイヤー状の電極EP、EGのXt方向の間隔Lbはプラズマ発生効率の観点から10μm~20mmとしてもよく、下限値は0.1mmが好ましく、1mmが更に好ましい。上限値は15mmが好ましく、10mmがさらに好ましい。 In this embodiment, the plasma in a non-thermal equilibrium state is generated strongly in the region where the gap between the pair of electrodes 24A (24B) is narrowest, that is, in the limited region PA in the Zt axis direction between the width Lc in FIG. 21. Therefore, by reducing the working distance WD, the time from when the mist gas Mgs is irradiated with the plasma in a non-thermal equilibrium state until it reaches the surface of the substrate FS can be shortened, and an improvement in the film formation rate (deposition film thickness per unit time) can be expected. In FIG. 21, the gap Lb in the Xt direction between the wire-shaped electrodes EP and EG may be 10 μm to 20 mm from the viewpoint of plasma generation efficiency, with the lower limit being preferably 0.1 mm, and more preferably 1 mm. The upper limit being preferably 15 mm, and more preferably 10 mm.

一対の電極24A(24B)の間隔Lb(又は幅Lc)と作動距離WDを変えない場合、成膜レートは、電極EP、EG間に印加されるパルス電圧のピーク値と周波数、ミスト気体Mgsの開口部SNからの噴出流量(速度)、ミスト気体Mgsに含まれる成膜用の特定物質(粒子、分子、イオン等)の濃度、或いは、基板FSの裏面側に配置される基板温度制御部27A(27B)による制御温度等によって変化する為、これらの条件は、基板FS上に成膜される特定物質の種類、成膜の厚み、平坦性等の状態に応じて、主制御ユニット100により適宜調整される。 When the spacing Lb (or width Lc) and working distance WD between the pair of electrodes 24A (24B) are not changed, the deposition rate varies depending on the peak value and frequency of the pulse voltage applied between the electrodes EP and EG, the flow rate (speed) of the mist gas Mgs ejected from the opening SN, the concentration of the specific substance (particles, molecules, ions, etc.) contained in the mist gas Mgs for deposition, or the controlled temperature by the substrate temperature control unit 27A (27B) located on the back side of the substrate FS, etc. These conditions are appropriately adjusted by the main control unit 100 depending on the type of specific substance deposited on the substrate FS, the thickness of the deposition, flatness, etc.

(高圧パルス電源部40)
図22は、高圧パルス電源部40の概略構成の一例を示すブロック図であり、可変直流電源40Aと高圧パルス生成部40Bとで構成される。可変直流電源40Aは、100V又は200Vの商用交流電源を入力して、平滑化された直流電圧Vo1を出力する。電圧Vo1は、例えば0V~150Vの間で可変とされ、次段の高圧パルス生成部40Bへの供給電源となるため、1次電圧とも呼ぶ。高圧パルス生成部40B内には、ワイヤー状の電極EP、EG間に印加する高圧パルス電圧の周波数に対応したパルス電圧(ピーク値がほぼ1次電圧Vo1の矩形状の短パルス波)を繰り返し生成するパルス発生回路部40Baと、そのパルス電圧を受けて立上り時間とパルス持続時間が極めて短い高圧パルス電圧を電極間電圧Vo2として生成する昇圧回路部40Bbとが設けられる。
(High voltage pulse power supply unit 40)
22 is a block diagram showing an example of the schematic configuration of the high-voltage pulse power supply unit 40, which is composed of a variable DC power supply 40A and a high-voltage pulse generating unit 40B. The variable DC power supply 40A receives a commercial AC power supply of 100V or 200V and outputs a smoothed DC voltage Vo1. The voltage Vo1 is variable between, for example, 0V and 150V, and is also called a primary voltage because it is a power supply to the next stage high-voltage pulse generating unit 40B. The high-voltage pulse generating unit 40B includes a pulse generating circuit unit 40Ba that repeatedly generates a pulse voltage (a rectangular short pulse wave whose peak value is approximately the primary voltage Vo1) corresponding to the frequency of the high-voltage pulse voltage applied between the wire-shaped electrodes EP and EG, and a boosting circuit unit 40Bb that receives the pulse voltage and generates a high-voltage pulse voltage with an extremely short rise time and pulse duration as an inter-electrode voltage Vo2.

パルス発生回路部40Baは、1次電圧Vo1を周波数fで高速にターンオン/ターンオフする半導体スイッチング素子等で構成される。その周波数fは数KHz以下に設定されるが、スイッチングによるパルス波形の立上り時間/降下時間は数十nS以下、パルス時間幅は数百nS以下に設定される。昇圧回路部40Bbは、そのようなパルス電圧を20倍程度に昇圧するもので、パルストランス等で構成される。 The pulse generating circuit section 40Ba is composed of semiconductor switching elements etc. that rapidly turn on/off the primary voltage Vo1 at a frequency f. The frequency f is set to a few KHz or less, but the rise time/fall time of the pulse waveform due to switching is set to a few tens of nS or less, and the pulse time width is set to a few hundred nS or less. The boost circuit section 40Bb boosts such a pulse voltage by about 20 times, and is composed of a pulse transformer etc.

これらのパルス発生回路部40Ba、昇圧回路部40Bbは一例であって、最終的な電極間電圧Vo2として、ピーク値が20kV程度、パルスの立上り時間が100nS程度以下、パルス時間幅が数百nS以下のパルス電圧を、数kHz以下の周波数fで連続して生成できるものであれば、どのような構成のものでも良い。なお、電極間電圧Vo2が高ければ高いほど、図20に示した一対の電極24A(24B)間の間隔Lb(及び幅Lc)を広くすることが可能となり、基板FS上のミスト気体Mgsの噴射領域をXt方向に広げて、成膜レートを上げることが可能となる。 These pulse generating circuit unit 40Ba and boost circuit unit 40Bb are just examples, and any configuration may be used as long as it can continuously generate a pulse voltage with a peak value of about 20 kV, a pulse rise time of about 100 nS or less, and a pulse time width of several hundred nS or less as the final interelectrode voltage Vo2 at a frequency f of several kHz or less. Note that the higher the interelectrode voltage Vo2 is, the wider the interval Lb (and width Lc) between the pair of electrodes 24A (24B) shown in FIG. 20 can be made, and the spray area of the mist gas Mgs on the substrate FS can be expanded in the Xt direction, thereby increasing the film formation rate.

また、一対の電極24A(24B)間での非熱平衡状態のプラズマの発生状態を調整する為に、可変直流電源40Aは、主制御ユニット100からの指令に応答して1次電圧Vo1(即ち電極間電圧Vo2)を変更するような機能を備えると共に、高圧パルス生成部40Bは、主制御ユニット100からの指令に応答して一対の電極24A(24B)間に印加されるパルス電圧の周波数fを変更するような機能を備える。 In addition, in order to adjust the generation state of plasma in a non-thermal equilibrium state between the pair of electrodes 24A (24B), the variable DC power supply 40A has a function to change the primary voltage Vo1 (i.e., the inter-electrode voltage Vo2) in response to a command from the main control unit 100, and the high-voltage pulse generating unit 40B has a function to change the frequency f of the pulse voltage applied between the pair of electrodes 24A (24B) in response to a command from the main control unit 100.

図23は、図22のような構成の高圧パルス電源部40で得られた電極間電圧Vo2の波形特性の一例であり、縦軸は電圧Vo2(kV)を、横軸は時間(μS)を表す。図23の特性は、1次電圧Vo1が120V、周波数fが1kHzの場合に得られる電極間電圧Vo2の1パルス分の波形を示し、ピーク値として約18kVのパルス電圧Vo2が得られる。さらに、最初のピーク値(18kV)の5%から95%までの立上り時間Tuは、約120nSである。また、図22の回路構成では、最初のピーク値の波形(パルス時間幅は約400nS)の後の2μSまでの間にリンギング波形(減衰波形)が生じているが、この部分の電圧波形では非熱平衡状態のプラズマやアーク放電の発生には至らない。 Figure 23 shows an example of the waveform characteristics of the interelectrode voltage Vo2 obtained by the high-voltage pulse power supply unit 40 configured as in Figure 22, with the vertical axis representing the voltage Vo2 (kV) and the horizontal axis representing time (μS). The characteristics in Figure 23 show the waveform of one pulse of the interelectrode voltage Vo2 obtained when the primary voltage Vo1 is 120V and the frequency f is 1kHz, and a pulse voltage Vo2 with a peak value of about 18kV is obtained. Furthermore, the rise time Tu from 5% to 95% of the first peak value (18kV) is about 120nS. In addition, in the circuit configuration of Figure 22, a ringing waveform (attenuation waveform) is generated in the period up to 2μS after the waveform of the first peak value (pulse time width is about 400nS), but the voltage waveform in this portion does not lead to the generation of plasma or arc discharge in a non-thermal equilibrium state.

先に例示した電極の構成例、外径3mm、内径1.6mmの石英管Cp1、Cg1でカバーされた電極EP、EGを、間隔Lb=5mmで設置する場合、図23に示した最初のピーク値の波形部分が周波数fで繰り返されることによって、一対の電極24A(24B)間の領域PA(図21)内に非熱平衡状態の大気圧プラズマが安定に継続的に発生する。 When electrodes EP and EG covered with quartz tubes Cp1 and Cg1 with an outer diameter of 3 mm and an inner diameter of 1.6 mm are placed at a distance Lb = 5 mm, as shown in the example electrode configuration above, the waveform portion of the first peak value shown in Figure 23 is repeated at frequency f, and atmospheric pressure plasma in a non-thermal equilibrium state is stably and continuously generated in the region PA (Figure 21) between the pair of electrodes 24A (24B).

(基板温度制御部27A、27B)
図24は、図19中の基板温度制御部27A(27Bも同様)の構成の一例を示す断面図である。シート基板FSは長尺方向(Xt軸方向)に一定の速度(例えば、毎分数mm~数cm)で連続搬送される為、基板温度制御部27A(27B)の上面がシート基板FSの裏面と接触した状態では、基板FSの裏面に傷を付けるおそれがある。そこで、本実施形態では、基板温度制御部27A(27B)の上面と基板FSの裏面との間に、数μm~数十μm程度の厚みでエアベアリングの気体層を形成し、非接触状態(或いは低摩擦状態)で基板FSを送るようにする。
(Substrate temperature control units 27A, 27B)
Fig. 24 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the substrate temperature control section 27A (similar to 27B) in Fig. 19. Since the sheet substrate FS is continuously transported in the longitudinal direction (Xt axis direction) at a constant speed (for example, several mm to several cm per minute), if the upper surface of the substrate temperature control section 27A (27B) is in contact with the rear surface of the sheet substrate FS, there is a risk of scratching the rear surface of the substrate FS. Therefore, in this embodiment, an air bearing gas layer with a thickness of several μm to several tens of μm is formed between the upper surface of the substrate temperature control section 27A (27B) and the rear surface of the substrate FS, so that the substrate FS is transported in a non-contact state (or in a low-friction state).

基板温度制御部27A(27B)は、基板FSの裏面に対向配置されたベース基台270と、その上(Zt軸方向)の複数ヶ所に設けられる一定高さのスペーサ272と、複数のスペーサ272の上に設けられる平坦な金属製のプレート274と、複数のスペーサ272の間であって、ベース基台270とプレート274との間に配置される複数の基板温調部275とで構成される。 The substrate temperature control unit 27A (27B) is composed of a base 270 arranged opposite the back surface of the substrate FS, spacers 272 of a fixed height arranged at multiple locations on the base 270 (in the Zt axis direction), a flat metal plate 274 arranged on the multiple spacers 272, and multiple substrate temperature adjustment units 275 arranged between the multiple spacers 272, between the base 270 and the plate 274.

複数のスペーサ272の各々には、プレート274の表面まで貫通する気体の噴出孔274Aと、気体を吸引する吸気孔274Bとが形成されている。各スペーサ272内を貫通する噴出孔274Aは、ベース基台270内に形成された気体流路を介して、気体の導入ポート271Aにつながれ、各スペーサ272内を貫通する吸気孔274Bは、ベース基台270内に形成された気体流路を介して、気体の排気ポート271Bにつながれる。導入ポート271Aは加圧気体の供給源につながれ、排気ポート271Bは真空圧を作る減圧源につながれる。 Each of the spacers 272 is formed with a gas outlet 274A that penetrates to the surface of the plate 274, and an intake 274B that sucks in gas. The outlet 274A that penetrates each spacer 272 is connected to a gas inlet port 271A via a gas flow path formed in the base 270, and the intake 274B that penetrates each spacer 272 is connected to a gas exhaust port 271B via a gas flow path formed in the base 270. The inlet port 271A is connected to a source of pressurized gas, and the exhaust port 271B is connected to a reduced pressure source that creates a vacuum pressure.

プレート274の表面で、噴出孔274Aと吸気孔274BとはY・Xt面内で近接して設けられているため、噴出孔274Aから噴出した気体は直ちに吸気孔274Bに吸引される。これによって、プレート274の平坦な表面と基板FSの裏面との間に、エアベアリングの気体層が形成される。基板FSが長尺方向(Xt軸方向)に所定のテンションを伴って搬送されている場合、基板FSはプレート274の表面に倣って平坦な状態を保つ。 Since the exhaust hole 274A and the intake hole 274B are located close to each other in the Y-Xt plane on the surface of the plate 274, the gas ejected from the exhaust hole 274A is immediately sucked into the intake hole 274B. This forms an air bearing gas layer between the flat surface of the plate 274 and the back surface of the substrate FS. When the substrate FS is transported with a certain tension in the longitudinal direction (Xt axis direction), the substrate FS maintains a flat state following the surface of the plate 274.

併せて、複数の基板温調部275によって温度調節されるプレート274の表面と基板FSの裏面とのギャップは、わずかに数μm~数十μm程度であるので、基板FSはプレート274の表面からの輻射熱によって、直ちに設定温度まで調整される。その設定温度は、図19に示した温調制御部28によって制御される。 In addition, the gap between the front surface of the plate 274, whose temperature is adjusted by the multiple substrate temperature adjustment units 275, and the rear surface of the substrate FS is only a few μm to a few tens of μm, so the substrate FS is immediately adjusted to the set temperature by the radiant heat from the front surface of the plate 274. The set temperature is controlled by the temperature adjustment control unit 28 shown in FIG. 19.

また、基板FSの裏面からだけでなく、上面(被処理面)側からも温度調整する必要がある場合は、基板FSの上面と所定のギャップで対向する温度調整プレート(図24中のプレート274と基板温調部275のセット)27Cが、基板FSの搬送方向に関してミスト気体Mgsの噴射領域の上流側に設けられる。 In addition, if it is necessary to adjust the temperature not only from the back surface of the substrate FS but also from the top surface (surface to be processed) side, a temperature adjustment plate 27C (a set of plate 274 and substrate temperature adjustment unit 275 in FIG. 24) that faces the top surface of the substrate FS with a predetermined gap is provided upstream of the spray area of the mist gas Mgs in the transport direction of the substrate FS.

以上のように、基板温度制御部27A(27B)は、ミスト気体Mgsの噴射を受ける基板FSの一部分を温度を調整する温調機能と、基板FSをヘアベアリング方式で浮上させて平坦に支持する非接触(低摩擦)支持機能とを併せ持っている。図23に示した基板FSの上面と一対の電極24A(24B)とのZt方向の作動距離WDは、成膜時の膜厚の均一性を維持する為に、基板FSの搬送中も一定に保つのが望ましい。図24のように、本実施形態の基板温度制御部27A(27B)は、真空与圧型のエアベアリングで基板FSを支持するので、基板FSの裏面とプレート274の上面とのギャップがほぼ一定に保たれ、基板FSのZt方向への位置変動が抑えられる。 As described above, the substrate temperature control unit 27A (27B) has both a temperature control function for adjusting the temperature of a portion of the substrate FS receiving the spray of the mist gas Mgs, and a non-contact (low friction) support function for supporting the substrate FS flat by floating it using a hair bearing method. It is desirable to keep the working distance WD in the Zt direction between the upper surface of the substrate FS and the pair of electrodes 24A (24B) shown in FIG. 23 constant even during transportation of the substrate FS in order to maintain the uniformity of the film thickness during film formation. As shown in FIG. 24, the substrate temperature control unit 27A (27B) of this embodiment supports the substrate FS with a vacuum pressurized air bearing, so that the gap between the back surface of the substrate FS and the upper surface of the plate 274 is kept almost constant, and the positional fluctuation of the substrate FS in the Zt direction is suppressed.

以上、本実施形態(図19~図24)の構成による薄膜製造装置1において、基板FSを長尺方向に一定速度で搬送した状態で、高圧パルス電源部40を作動させて一対の電極24A、24B間に非熱平衡状態の大気圧プラズマを発生させ、ミスト供給部22A、22Bの開口部SNからミスト気体Mgsを所定の流量で噴出する。大気圧プラズマが発生する領域PA(図21)を通ったミスト気体Mgsは基板FSに噴射され、ミスト気体Mgsのミストに含有される特定物質が基板FS上に連続的に堆積される。 As described above, in the thin-film manufacturing apparatus 1 configured in this embodiment (FIGS. 19 to 24), while the substrate FS is transported in the longitudinal direction at a constant speed, the high-voltage pulse power supply unit 40 is operated to generate atmospheric pressure plasma in a non-thermal equilibrium state between the pair of electrodes 24A, 24B, and mist gas Mgs is sprayed at a predetermined flow rate from the openings SN of the mist supply units 22A, 22B. The mist gas Mgs that has passed through the area PA (FIG. 21) where the atmospheric pressure plasma is generated is sprayed onto the substrate FS, and the specific substance contained in the mist of the mist gas Mgs is continuously deposited on the substrate FS.

本実施形態では、基板FSの搬送方向に2つのミスト供給部22A、22Bを並べることによって、基板FS上に堆積される特定物質の薄膜の成膜レートが約2倍に向上する。従って、ミスト供給部22A、22Bを基板FSの搬送方向に増やすことによって、成膜レートはさらに向上する。 In this embodiment, by arranging two mist supply units 22A and 22B in the transport direction of the substrate FS, the deposition rate of a thin film of a specific substance deposited on the substrate FS is increased by approximately two times. Therefore, by increasing the number of mist supply units 22A and 22B in the transport direction of the substrate FS, the deposition rate is further increased.

なお、本実施形態では、ミスト供給部22A、22Bの各々に対して個別にミスト発生部20A、20Bを設け、個別に基板温度制御部27A、27Bを設けたので、ミスト供給部22Aの開口部SNから噴出されるミスト気体Mgsと、ミスト供給部22Bの開口部SNから噴出されるミスト気体Mgsとの特性(前駆体LQの特定物質の含有濃度、ミスト気体の噴出流量や温度等)を異ならせたり、基板FSの温度を異ならせたりすることができる。ミスト供給部22A、22Bの各々の開口部SNから噴出されるミスト気体Mgsの特性や、基板FSの温度を異ならせることによって、成膜状態(膜厚、平坦性等)を調整することができる。 In this embodiment, mist generating units 20A, 20B are provided for each of the mist supply units 22A, 22B, and substrate temperature control units 27A, 27B are provided for each of the mist supply units 22A, 22B. This makes it possible to differentiate the characteristics (concentration of a specific substance in the precursor LQ, the mist gas ejection flow rate and temperature, etc.) of the mist gas Mgs ejected from the opening SN of the mist supply unit 22A from the mist gas Mgs ejected from the opening SN of the mist supply unit 22B, or to differentiate the temperature of the substrate FS. By differentiating the characteristics of the mist gas Mgs ejected from the opening SN of each of the mist supply units 22A, 22B, or the temperature of the substrate FS, the film formation state (film thickness, flatness, etc.) can be adjusted.

図19の薄膜製造装置1は、単独にロール・ツー・ロール(Roll to Roll)方式で基板FSを搬送するので、成膜レートは基板FSの搬送速度の変更によっても調整可能である。しかしながら、図19のような薄膜製造装置1で成膜される前に基板FSに下地処理等を施す前工程用装置、或いは、成膜された基板FSに直ちに感光レジストや感光性シランカップリング材等の塗布処理等を施す後工程用装置が接続されていると、基板FSの搬送速度を変更することが難しい場合がある。そのような場合でも、本実施形態による薄膜製造装置1では、設定された基板FSの搬送速度に適するように、成膜状態を調整することができる。 The thin film manufacturing apparatus 1 in FIG. 19 transports the substrate FS by a roll-to-roll method alone, so the film formation rate can also be adjusted by changing the transport speed of the substrate FS. However, if a pre-processing device that performs surface treatment, etc. on the substrate FS before the film is formed by the thin film manufacturing apparatus 1 as shown in FIG. 19, or a post-processing device that immediately applies coating treatment, such as photosensitive resist or photosensitive silane coupling material, to the substrate FS after the film is formed, is connected, it may be difficult to change the transport speed of the substrate FS. Even in such cases, the thin film manufacturing apparatus 1 according to this embodiment can adjust the film formation state to suit the set transport speed of the substrate FS.

もちろん、1つのミスト発生部20Aで生成させたミスト気体Mgsを、2つのミスト供給部22A、22B、或いはそれ以上のミスト供給部の各々に分配供給するようにしても良い。 Of course, the mist gas Mgs generated in one mist generating unit 20A may be distributed and supplied to each of two mist supply units 22A and 22B, or to more mist supply units.

なお、本実施形態では、基板FSに対してZt軸方向からミスト気体Mgsを供給する構成について説明したが、これに限られず、基板FSに対して-Zt方向からミスト気体Mgsを供給する構成としてもよい。基板に対してZt方向からミスト気体Mgsを供給する構成の場合、ミスト供給部22A、22B内に溜まった液滴が基板FSに落下する可能性があるが、基板FSに対して-Zt軸方向からミスト気体Mgsを供給する構成とすることでこれを抑制することができる。どちらの方向からミスト気体Mgsを供給するかは、ミスト気体Mgsの供給量や、その他の製造条件に応じて適宜決定すればよい。 In this embodiment, the configuration in which the mist gas Mgs is supplied to the substrate FS from the Zt axis direction has been described, but the present invention is not limited to this, and the mist gas Mgs may be supplied to the substrate FS from the -Zt direction. When the mist gas Mgs is supplied to the substrate from the Zt direction, there is a possibility that droplets accumulated in the mist supply units 22A and 22B may fall onto the substrate FS, but this can be suppressed by supplying the mist gas Mgs to the substrate FS from the -Zt axis direction. The direction from which the mist gas Mgs is supplied may be appropriately determined depending on the supply amount of the mist gas Mgs and other manufacturing conditions.

[第8の実施形態]
図25を用いて第8の実施形態を説明する。図25は、第8の実施形態におけるミスト発生装置90の一例を示す概略図である。第8の実施形態における各構成は、特に説明しない限り、上記第1の実施形態と同様とする。なお、図25~図28に示す実施形態及び変形例におけるミスト発生装置90は、上述の実施形態と同様の外部容器91と、ミスト化部80とを備える。以下に示す例において、特筆する場合を除き、ミスト化部80と外部容器91との図示を省略する。
Eighth embodiment
The eighth embodiment will be described with reference to FIG. 25. FIG. 25 is a schematic diagram showing an example of a mist generating device 90 in the eighth embodiment. Unless otherwise specified, each configuration in the eighth embodiment is the same as that in the first embodiment. The mist generating device 90 in the embodiment and the modified example shown in FIG. 25 to FIG. 28 includes an external container 91 and a mist generating unit 80 similar to those in the above-mentioned embodiment. In the examples shown below, the mist generating unit 80 and the external container 91 are omitted from illustration unless otherwise specified.

本実施形態におけるミスト発生装置90は、プラズマ発生部82を有する。プラズマ発生部82は、先述の電極78Aのほか、中空体83と、栓84と、ガス導入部85とを有する。中空体83は、電極の少なくとも一部を取り囲む、内部に空洞を有する部材である。 The mist generating device 90 in this embodiment has a plasma generating unit 82. In addition to the electrode 78A described above, the plasma generating unit 82 has a hollow body 83, a plug 84, and a gas introduction unit 85. The hollow body 83 is a member that surrounds at least a portion of the electrode and has a cavity inside.

中空体83は、一端が分散液63の液面より下に位置し、当該一端が開口している。他端は閉じており、中空体83の内部には気体が充填されている。一例として、中空体83の他端は電極78Aを挿通する栓84で密閉される。また、中空体は栓で密閉される構造ではなく、中空体自体の当該他端が閉じている構造でもよい。図25に示す例において、中空体83は、蓋部61Aを貫通している。即ち、栓84は容器62Aの外側に位置する。 One end of the hollow body 83 is located below the liquid level of the dispersion liquid 63 and is open. The other end is closed, and the inside of the hollow body 83 is filled with gas. As an example, the other end of the hollow body 83 is sealed with a plug 84 through which the electrode 78A is inserted. Also, the hollow body may not be structured to be sealed with a plug, but may be structured such that the other end of the hollow body itself is closed. In the example shown in Figure 25, the hollow body 83 penetrates the lid portion 61A. That is, the plug 84 is located outside the container 62A.

中空体83は、電極78Aから発生するプラズマを分散液63に安定して出力するよう、絶縁性を有する材料により形成される。中空体83は、例えばガラス、石英、樹脂等により形成される。なお、電極78Aからプラズマを発生させる際、発熱する可能性があるため、中空体83は、耐熱性のある材料で形成されることが好ましい。また、プラズマが分散液63の液面に対して安定して発生されることを確認するため、透過性を有する素材により形成されてもよい。この点から、中空体83は、ガラス、又は石英により形成されることがより好ましい。 The hollow body 83 is formed from an insulating material so that the plasma generated from the electrode 78A can be stably output to the dispersion liquid 63. The hollow body 83 is formed from, for example, glass, quartz, resin, etc. Note that, since heat may be generated when the plasma is generated from the electrode 78A, the hollow body 83 is preferably formed from a heat-resistant material. Also, in order to ensure that the plasma is stably generated relative to the liquid surface of the dispersion liquid 63, the hollow body 83 may be formed from a material having transparency. From this point of view, it is more preferable that the hollow body 83 is formed from glass or quartz.

ガス導入部85は、中空体83の中にガスを導入する。一例として、ガス導入部85は栓84を貫通する。ガス導入部85により導入されるガスは、電極78Aにより発生するプラズマを安定して分散液63の液面に照射するために用いられる。ガスの具体例としては、例えば、ヘリウム、アルゴン、キセノン、酸素、窒素、空気等があげられる。これらの中でも、安定性の高いヘリウム、アルゴン、キセノンのいずれか一種を少なくとも含むことが好ましい。 The gas inlet 85 introduces gas into the hollow body 83. As an example, the gas inlet 85 penetrates the plug 84. The gas introduced by the gas inlet 85 is used to stably irradiate the plasma generated by the electrode 78A onto the liquid surface of the dispersion liquid 63. Specific examples of the gas include helium, argon, xenon, oxygen, nitrogen, and air. Among these, it is preferable to include at least one of helium, argon, and xenon, which are highly stable.

なお、ガス導入部85の設置位置は、図25に示す位置に限定されない。例えば、中空体83の壁面に、ガス導入部85として機能するガス導入口が設けられていてもよい。ガス導入部85は、容器62Aの外部に設けられていてもよいし、容器62Aの内部に設けられていてもよい。 The installation position of the gas introduction section 85 is not limited to the position shown in FIG. 25. For example, a gas introduction port that functions as the gas introduction section 85 may be provided on the wall surface of the hollow body 83. The gas introduction section 85 may be provided outside the container 62A or inside the container 62A.

中空体83の内部を気体で満たし、上端を栓84で密閉した場合であっても、例えば密閉が完全でない場合等により、微量の気体が中空体83内部から漏れ出る可能性がある。ガス導入部85からのガスの導入は、漏れ出た気体を補うためのものであり、中空体83の下端の開口からガスが出ることのない程度に導入される。なお、本実施形態において、ガス導入部85は必須の構成ではない。 Even if the inside of the hollow body 83 is filled with gas and the upper end is sealed with the plug 84, a small amount of gas may leak from inside the hollow body 83, for example, if the seal is not complete. The gas is introduced from the gas inlet 85 to make up for the leaked gas, and is introduced to the extent that gas does not leak out from the opening at the lower end of the hollow body 83. Note that the gas inlet 85 is not a required component in this embodiment.

なお、図25に記載されたミスト発生装置90は、1つの電極78Aを取り囲む1つの中空体83を有しているが、ミスト発生装置90の有する中空体83及び電極78Aの数はこれに限られない。ミスト発生装置90は、1つの電極78Aを取り囲む1つの中空体83を有するプラズマ発生部82を複数備えていてもよい。即ち、容器62A内に、各々1つの電極78Aを有する複数の中空体83を有していてもよい。また、ミスト発生装置90の備える1又は複数の中空体83は、複数の電極78Aを有していてもよい。 Note that the mist generating device 90 shown in FIG. 25 has one hollow body 83 surrounding one electrode 78A, but the number of hollow bodies 83 and electrodes 78A of the mist generating device 90 is not limited to this. The mist generating device 90 may have multiple plasma generating units 82 each having one hollow body 83 surrounding one electrode 78A. That is, the container 62A may have multiple hollow bodies 83 each having one electrode 78A. Furthermore, one or more hollow bodies 83 included in the mist generating device 90 may have multiple electrodes 78A.

ミスト発生装置90が中空体83に囲まれる複数の電極78Aを有することで、液面に照射されるプラズマが増加し、分散液63の粒子66の分散性を高めることができる。 By having the mist generating device 90 have multiple electrodes 78A surrounded by a hollow body 83, the amount of plasma irradiated onto the liquid surface increases, improving the dispersibility of the particles 66 in the dispersion liquid 63.

図26は、プラズマ発生部82の概要を説明するための図である。図26Aは、プラズマ発生部82の先端部分の外観の一例であり、図26Bは、プラズマ発生部82の断面図(上面視)の例(その1)である。図26Cは、プラズマ発生部82の断面図(上面視)の例(その2)である。 Figure 26 is a diagram for explaining an overview of the plasma generating unit 82. Figure 26A is an example of the appearance of the tip portion of the plasma generating unit 82, and Figure 26B is an example (part 1) of a cross-sectional view (top view) of the plasma generating unit 82. Figure 26C is an example (part 2) of a cross-sectional view (top view) of the plasma generating unit 82.

本実施形態における電極78Aの形状は、上述の実施形態と同様に、図26に示す例に限定されない。例えば電極78Aは、図2に示す電極78B又は電極78Cであってもよい。プラズマ発生効率の観点から、本実施形態における電極78Aは、図2に示す第1の実施形態と同様に、電極78Aの先端であって、液面に最も近い部分の面積が小さくなることが好ましい。 The shape of electrode 78A in this embodiment is not limited to the example shown in FIG. 26, as in the above-described embodiment. For example, electrode 78A may be electrode 78B or electrode 78C shown in FIG. 2. From the viewpoint of plasma generation efficiency, it is preferable that the area of the tip of electrode 78A in this embodiment, which is closest to the liquid surface, is small, as in the first embodiment shown in FIG. 2.

図26Aに示すように、中空体83の先端の開口部分に、中空体83の内部の気体と分散液63との境界となる液面LSが位置する。電極78Aは、先端が分散液63の液面LSに接触しない位置に設けられる。ミスト発生装置90においては、粒子66の分散性の向上のために、分散液63に対し安定して電極78Aからプラズマが照射されることが望ましい。分散液63の液面LSと電極78Aの先端との距離が遠いと、プラズマの照射の安定性が損なわれる。電極78Aの先端と中空体83の下端との距離Dtの上限は、30mmであることが好ましく、25mmであることがより好ましい。 As shown in FIG. 26A, the liquid level LS, which is the boundary between the gas inside the hollow body 83 and the dispersion liquid 63, is located at the opening at the tip of the hollow body 83. The electrode 78A is provided at a position where its tip does not contact the liquid level LS of the dispersion liquid 63. In the mist generating device 90, in order to improve the dispersibility of the particles 66, it is desirable that the plasma be irradiated from the electrode 78A to the dispersion liquid 63 in a stable manner. If the distance between the liquid level LS of the dispersion liquid 63 and the tip of the electrode 78A is large, the stability of the plasma irradiation is impaired. The upper limit of the distance Dt between the tip of the electrode 78A and the lower end of the hollow body 83 is preferably 30 mm, and more preferably 25 mm.

また、分散液63の液面LSと電極78Aの先端との距離が近いと、液面LSが揺れた際などに、液面LSと電極78Aの先端とが接触する可能性が生じる。電極78Aの先端と中空体83の下端との距離Dtの下限は、10mmであることが好ましく、15mmであることがより好ましい。 In addition, if the distance between the liquid surface LS of the dispersion liquid 63 and the tip of the electrode 78A is short, there is a possibility that the liquid surface LS and the tip of the electrode 78A may come into contact with each other when the liquid surface LS sways. The lower limit of the distance Dt between the tip of the electrode 78A and the lower end of the hollow body 83 is preferably 10 mm, and more preferably 15 mm.

ミスト化部のミスト発生により、容器62A中の分散液63の液面が揺れると、電極78Aの先端と液面との距離が変動し、プラズマの照射の安定性が損なわれ、粒子66の分散性が低下する。電極78Aの周囲を中空体83が取り囲み、中空体83の先端を分散液63の液面より下に設けることにより、液面LSの揺れが抑制され、プラズマを安定して分散液63に照射することができる。 When the mist generation from the mist generating section causes the liquid level of the dispersion liquid 63 in the container 62A to tremble, the distance between the tip of the electrode 78A and the liquid level fluctuates, compromising the stability of the plasma irradiation and reducing the dispersibility of the particles 66. By surrounding the electrode 78A with a hollow body 83 and positioning the tip of the hollow body 83 below the liquid level of the dispersion liquid 63, the trembling of the liquid level LS is suppressed and the plasma can be stably irradiated onto the dispersion liquid 63.

また、図26Aに示すように、液面LSが、中空体83の先端から下方向に突出するよう、気体を中空体83に充填することができる。液面LSの表面張力により、ミスト化部がミストを発生させた際の液面LSの揺れが抑制されるため、プラズマを安定して分散液63に照射することができ、分散液63の粒子66の分散性を高めることができる。 Also, as shown in FIG. 26A, gas can be filled into the hollow body 83 so that the liquid surface LS protrudes downward from the tip of the hollow body 83. The surface tension of the liquid surface LS suppresses shaking of the liquid surface LS when the mist generating section generates mist, so that the plasma can be irradiated stably onto the dispersion liquid 63, and the dispersibility of the particles 66 in the dispersion liquid 63 can be improved.

図26B及び図26Cは、Z軸方向から見たプラズマ発生部82の断面図の一例である。図26Bに示す中空体83の断面、及び電極78Aの断面は、略円形である。図26Cに示す中空体83の断面は略円形であり、電極78Aの断面は、略正方形である。図26B及び図26Cに示すように、電極78Aの断面の形状は限定されない。なお、中空体83の断面の形状についても、本図に示す例に限定されるものではない。 Figures 26B and 26C are examples of cross-sectional views of the plasma generating unit 82 as viewed from the Z-axis direction. The cross-section of the hollow body 83 and the cross-section of the electrode 78A shown in Figure 26B are approximately circular. The cross-section of the hollow body 83 shown in Figure 26C is approximately circular, and the cross-section of the electrode 78A is approximately square. As shown in Figures 26B and 26C, the shape of the cross-section of the electrode 78A is not limited. The shape of the cross-section of the hollow body 83 is also not limited to the example shown in this figure.

電極78Aの軸が、中空体83の中心軸と一致するよう、プラズマ発生部82を構成することができる。これにより、電極78Aから発生するプラズマを、液面LSに安定して導くことができる。 The plasma generating unit 82 can be configured so that the axis of the electrode 78A coincides with the central axis of the hollow body 83. This allows the plasma generated from the electrode 78A to be stably guided to the liquid surface LS.

なお、図25に示す収容部60Aは、壁面が下方向に先細りとなるテーパー形状である。しかしながら、収容部の形状は図25に示す例に限定されず、例えば円柱等であってもよい。また、収容部は、ミスト化部の振動を分散液63に伝播することができる材質及び厚みであればよい。収容部の形状、材質、及び厚みについては、上述の他の実施形態における収容部も同様である。 The storage section 60A shown in FIG. 25 has a tapered shape with the wall surface tapering downward. However, the shape of the storage section is not limited to the example shown in FIG. 25 and may be, for example, a cylinder. The storage section may be made of a material and have a thickness that can transmit the vibrations of the mist generating section to the dispersion liquid 63. The shape, material, and thickness of the storage section are the same as those of the storage sections in the other embodiments described above.

[第8の実施形態:変形例1]
図27は、第8の実施形態の変形例1におけるミスト発生装置90の一例を示す概略図である。本図は、栓84及びガス導入部85の記載を省略している。本変形例における中空体83及び電極78Aは、液面に対して傾いて設置される。中空体83及び電極78Aは、分散液63の液面に対し垂直に設置されてもよいし、傾いて設置されてもよい。
[Eighth embodiment: modified example 1]
27 is a schematic diagram showing an example of a mist generator 90 in a first modified example of the eighth embodiment. In this figure, the plug 84 and the gas inlet 85 are omitted. The hollow body 83 and the electrode 78A in this modified example are installed at an angle to the liquid surface. The hollow body 83 and the electrode 78A may be installed perpendicular to the liquid surface of the dispersion liquid 63, or may be installed at an angle.

[第8の実施形態:変形例2]
図28は、第8の実施形態の変形例2におけるミスト発生装置90の一例を示す概略図である。本変形例における中空体83は、上端が蓋部61Aより下側に位置する。即ち、中空体83の全体は収容部60A内に位置する。
[Eighth embodiment: modified example 2]
28 is a schematic diagram showing an example of a mist generator 90 in Modification 2 of the eighth embodiment. In this modification, the upper end of the hollow body 83 is located below the lid portion 61A. In other words, the entire hollow body 83 is located within the storage portion 60A.

電極78Aの先端が中空体83の内部に収容され、中空体83の下端が分散液63の液面より下に位置していれば、先端から発生するプラズマを安定して分散液63に照射することができる。また、本変形例においても、プラズマ発生部82がガス導入部85を有していてもよい。 If the tip of the electrode 78A is housed inside the hollow body 83 and the lower end of the hollow body 83 is located below the liquid surface of the dispersion liquid 63, the plasma generated from the tip can be stably irradiated onto the dispersion liquid 63. Also, in this modified example, the plasma generating unit 82 may have a gas introduction unit 85.

[第8の実施形態:変形例3]
図29は、第8の実施形態の変形例3におけるミスト発生装置90の一例を示す概略図である。本変形例におけるミスト発生装置90は、グランド電極86を有する。グランド電極86は、容器62Aの下部に設置され、電極78Aに印加された電圧に対するグランド電極として機能する。
[Eighth embodiment: modified example 3]
29 is a schematic diagram showing an example of a mist generator 90 in Modification 3 of the eighth embodiment. The mist generator 90 in this modification has a ground electrode 86. The ground electrode 86 is placed at the bottom of the container 62A and functions as a ground electrode for the voltage applied to the electrode 78A.

容器62A内における、グランド電極86の上部の所定範囲の領域をグランド上部領域PCとする。即ち、グランド上部領域PCは、グランド電極86の直上の領域である。例えば、グランド上部領域PCは、グランド電極86の上端を容器62Aの底面まで延伸したと仮定した場合に、グランド電極86の上端から所定範囲内を底面とし、当該底面から蓋部61Aまで真上に立ち上る、収容部60A内の領域である。電極78Aは、少なくとも先端がグランド上部領域PCに位置するように設置される。 A predetermined area above the ground electrode 86 in the container 62A is the ground upper area PC. In other words, the ground upper area PC is the area directly above the ground electrode 86. For example, assuming that the upper end of the ground electrode 86 extends to the bottom surface of the container 62A, the ground upper area PC is an area in the storage section 60A that has a bottom surface within a predetermined range from the upper end of the ground electrode 86 and rises directly upward from the bottom surface to the lid section 61A. The electrode 78A is installed so that at least its tip is located in the ground upper area PC.

電極78Aの先端から射出されるプラズマは、グランド電極86に向けて導かれる。電極78Aの先端を、グランド電極86の直上に位置するよう構成することにより、プラズマを液面LSに適切に導くことができる。即ち、より効率的に粒子66を分散させることができる。 The plasma emitted from the tip of electrode 78A is directed toward the ground electrode 86. By configuring the tip of electrode 78A to be located directly above the ground electrode 86, the plasma can be appropriately directed to the liquid surface LS. In other words, the particles 66 can be dispersed more efficiently.

また、容器62A内における、ミスト化部80の直上の領域をミスト化部上部領域PBとする。本変形例におけるミスト化部80は、例えば超音波振動子である。ミスト化部80の駆動により、ミスト化部上部領域PBの液面が揺れる傾向にある。本変形例の中空体83は、液面の揺れによるプラズマへの影響を軽減するため、ミスト化部上部領域PBを除いた位置に設置される。より詳細には、中空体83は、ミスト化部80の上部の所定範囲の領域であるミスト化部上部領域PBを除いた位置に設けられる。 The area directly above the mist-producing section 80 in the container 62A is the mist-producing section upper area PB. In this modified example, the mist-producing section 80 is, for example, an ultrasonic vibrator. When the mist-producing section 80 is driven, the liquid surface in the mist-producing section upper area PB tends to tremble. The hollow body 83 in this modified example is installed in a position other than the mist-producing section upper area PB to reduce the effect on the plasma of the trembling of the liquid surface. More specifically, the hollow body 83 is installed in a position other than the mist-producing section upper area PB, which is a predetermined range of area above the mist-producing section 80.

なお、本変形例における中空体83は、図27に示す中空体83と同様に、液面に対して傾いて設置されてもよい。中空体83は、下端がミスト化部上部領域PBを除いた位置に設置されればよい。本構成により、プラズマを安定して分散液63に照射することができ、分散液63の粒子66の分散性をより高めることができる。 The hollow body 83 in this modified example may be installed at an angle to the liquid surface, similar to the hollow body 83 shown in FIG. 27. The hollow body 83 may be installed so that its lower end is located at a position other than the upper region PB of the mist generating section. With this configuration, the plasma can be stably irradiated onto the dispersion liquid 63, and the dispersibility of the particles 66 in the dispersion liquid 63 can be further improved.

付言すれば、第8の実施形態におけるミスト発生装置90は、上述の他の実施形態と同様に、ガス供給部70Aのガス供給口から供給されるガスの供給方向と重力方向とが異なるよう構成することができる。例えば、ガス供給口から供給されるガスの供給方向と、重力が働く重力方向とのなす角は、90度以上150度以下とすることができる。また、排出口76は、発生したミストを収容部60から排出しやすくするために、図25に示されるようにガス供給口72よりも上方にあることが好ましい。 Additionally, the mist generating device 90 in the eighth embodiment can be configured, as in the other embodiments described above, so that the supply direction of the gas supplied from the gas supply port of the gas supply unit 70A differs from the direction of gravity. For example, the angle between the supply direction of the gas supplied from the gas supply port and the direction of gravity in which gravity acts can be 90 degrees or more and 150 degrees or less. In addition, in order to make it easier to discharge the generated mist from the storage unit 60, it is preferable that the exhaust port 76 is located above the gas supply port 72 as shown in FIG. 25.

1:薄膜製造装置、10:第1チャンバー、10A・10B:エアシール部、12:第2チャンバー、12A・12B:エアシール部、12C:ダクト、20A・20B:ミスト発生部、21A・21B:ダクト、22A・22B:ミスト供給部、23A・23B:温調部、24A・24B:電極、25A・25B:天板、27A・27B:基板温度制御部、27C:温度調整プレート、28:温調制御部、30:排気制御部、30A:ダクト、40:高圧パルス電源部、40A:可変直流電源、40B:高圧パルス生成部、40Ba:パルス発生回路部、40Bb:昇圧回路部、50:乾燥部、60・60A・60B・60C:収容部、61・61A・61B・61C:蓋部、62・62A・62B・62C:容器、70A・70B・70C・70D・70E・70F・70G・70H・70I・70J:ガス供給部、72・72A・72B・72C・72D・72E・72F・72G・72H・72I・72J:ガス供給口、74・74A・74B・74C・74D・74E・74F:排出部、76・76A・76B・76C・76D・76E1・76E2・76F1・76F2:排出口、78・78A・78B・78C:電極、79・79A・79B・79C:先端部、80:ミスト化部、81:板状部材、82:プラズマ発生部、83:中空体、84:栓、85:ガス導入部、86:グランド電極、90:ミスト発生装置、91:外部容器、94:仕切り、96:収容空間、98:空空間、100:主制御ユニット、270:ベース基台、271A:導入ポート、271B:排気ポート、272:スペーサ、274:プレート、274A:噴出孔、274B:吸気孔、275:基板温調部、Cg・Cp:誘電体、Cg1・Cp1:石英管、CR1・CR2・CR3・CR4:ローラ、Dh:開口部、Dt:距離、EG・EP・EP1・EP2:電極、EQ1・EQ2:架台部、ES1・ES2:エッジセンサー、FS:基板、La・Lb・Lc:間隔、LS:液面、Mgs:ミスト気体、PA:領域、PB:ミスト化部上部領域、PC:グランド上部領域、RL1:供給ロール、RL2:回収ロール、Sfa・Sfb・Sfc:内壁、SN:開口部、TB1・TB2:エアターンバー、Tu:時間、Vo1・Vo2:電圧、WD:間隔、φa:外径、φb:内径 1: Thin film manufacturing equipment, 10: First chamber, 10A and 10B: Air seal section, 12: Second chamber, 12A and 12B: Air seal section, 12C: Duct, 20A and 20B: Mist generating section, 21A and 21B: Duct, 22A and 22B: Mist supply section, 23A and 23B: Temperature control section, 24A and 24B: Electrodes, 25A and 25B: Top plate, 27A and 27B: Substrate temperature control section, 27C: Temperature adjustment plate, 28: Temperature control section, 30: Exhaust control section, 30A: Duct, 40: High voltage pulse power supply section, 40A: Variable DC power supply, 40B: High voltage pulse generating section, 40Ba: Pulse generation circuit section, 40Bb: boost circuit section, 50: drying section, 60, 60A, 60B, 60C: storage sections, 61, 61A, 61B, 61C: lid sections, 62, 62A, 62B, 62C: containers, 70A, 70B, 70C, 70D, 70E, 70F, 70G, 70H, 70I, 70J: gas supply sections, 72, 72A, 72B, 72C, 72D, 72E, 72F, 72G, 72H, 72I, 72J: gas supply ports, 74, 74A, 74B, 74C, 74D, 74E, 74F: exhaust sections, 76, 76A, 76B, 76C, 76D, 76E1, 76E2, 76F1, 76F2: Exhaust port, 78, 78A, 78B, 78C: electrodes, 79, 79A, 79B, 79C: tips, 80: mist generating section, 81: plate-shaped member, 82: plasma generating section, 83: hollow body, 84: plug, 85: gas inlet, 86: ground electrode, 90: mist generating device, 91: outer container, 94: partition, 96: storage space, 98: empty space, 100: main control unit, 270: base, 271A: inlet port, 271B: exhaust port, 272: spacer, 274: plate, 274A: ejection hole, 274B: intake hole, 275: substrate temperature control section, Cg, Cp: dielectric, Cg1・Cp1: Quartz tube, CR1, CR2, CR3, CR4: Roller, Dh: Opening, Dt: Distance, EG, EP, EP1, EP2: Electrode, EQ1, EQ2: Stand, ES1, ES2: Edge sensor, FS: Substrate, La, Lb, Lc: Distance, LS: Liquid level, Mgs: Mist gas, PA: Area, PB: Upper area of mist generator, PC: Upper area of ground, RL1: Supply roll, RL2: Recovery roll, Sfa, Sfb, Sfc: Inner wall, SN: Opening, TB1, TB2: Air turn bar, Tu: Time, Vo1, Vo2: Voltage, WD: Distance, φa: Outer diameter, φb: Inner diameter

Claims (36)

粒子を含む液体をミスト化するミスト発生装置であって、
前記液体を収容する容器と、
前記液体をミスト化するミスト化部と、
前記容器内に第1のガスをガス供給口から供給するガス供給部と、
前記液体の液面との間にプラズマを発生させる電極と、前記電極を取り囲む中空体とを備えるプラズマ発生部と、を備え、
前記中空体の一方の先端は前記液体の液面よりも下に位置している、ミスト発生装置。
A mist generating device that turns a liquid containing particles into mist,
A container for containing the liquid ;
A mist generating unit that generates mist from the liquid;
a gas supply unit that supplies a first gas into the container from a gas supply port;
a plasma generating unit including an electrode for generating plasma between the electrode and a surface of the liquid, and a hollow body surrounding the electrode;
A mist generating device, wherein one end of the hollow body is positioned below the liquid level of the liquid.
前記電極は、前記電極の前記液面側の先端と前記液体の液面が接触しない位置に設けられる、請求項1に記載のミスト発生装置。 The mist generating device according to claim 1, wherein the electrode is provided at a position where the tip of the electrode on the liquid surface side does not come into contact with the liquid surface. 前記プラズマ発生部は、前記中空体の中に第2のガスを導入する、ガス導入部を有する、請求項1または2に記載のミスト発生装置。 The mist generating device according to claim 1 or 2, wherein the plasma generating unit has a gas inlet that introduces a second gas into the hollow body. 前記中空体の液面より上に位置している先端は閉じており、前記第2のガスが前記中空体内に充填される、請求項3に記載のミスト発生装置。4. The mist generating device according to claim 3, wherein a tip of the hollow body located above the liquid surface is closed, and the hollow body is filled with the second gas. 前記電極は、前記電極の軸が前記中空体の中心軸と一致するように前記中空体内に配置される、請求項1からのいずれか一項に記載のミスト発生装置。 5. The mist generating device according to claim 1 , wherein the electrode is disposed within the hollow body such that an axis of the electrode coincides with a central axis of the hollow body. 前記ミスト化部は、超音波振動子である、請求項1からのいずれか一項に記載のミスト発生装置。 The mist generating device according to claim 1 , wherein the mist generating unit is an ultrasonic vibrator. 前記中空体は、前記容器内における前記ミスト化部の上部の所定範囲の領域であるミスト化部上部領域を除いた位置に設けられる、請求項1からのいずれか一項に記載のミスト発生装置。 7. The mist generating device according to claim 1 , wherein the hollow body is provided at a position excluding an upper region of the mist generating section, which is a predetermined range of an upper region of the mist generating section within the container. 前記第2のガスは、ヘリウム、キセノン、アルゴンのいずれか一種を少なくとも含むガスである、請求項3または4に記載のミスト発生装置。 5. The mist generating device according to claim 3, wherein the second gas contains at least one of helium, xenon, and argon. 前記容器の下部に、前記電極に印加された電圧に対するグランド電極を備え、
前記電極は、前記容器内における前記グランド電極の上部の所定範囲の領域であるグランド上部領域に位置するように設けられる、請求項1から8のいずれか一項に記載のミスト発生装置。
a ground electrode for the voltage applied to the electrodes is provided at a lower portion of the container;
The mist generator according to claim 1 , wherein the electrode is provided so as to be located in an upper ground area, which is a predetermined area above the ground electrode within the container.
前記第1のガスは、ミスト化した前記液体を前記容器外へ運ぶキャリアガスである、請求項1から9のいずれか一項に記載のミスト発生装置。The mist generating device according to claim 1 , wherein the first gas is a carrier gas that carries the mist of the liquid outside the container. 前記ガス供給部は、前記ガス供給部の前記ガス供給口から供給される前記第1のガスの供給方向と重力方向とが異なる、請求項1~10のいずれか一項に記載のミスト発生装置。 The mist generating device according to any one of claims 1 to 10 , wherein the gas supply unit is configured such that a supply direction of the first gas supplied from the gas supply port of the gas supply unit is different from a direction of gravity. 前記ガス供給部の前記ガス供給口から供給される前記第1のガスの供給方向と重力が働く重力方向とのなす角が90度から150度である、
請求項1に記載のミスト発生装置。
an angle between a supply direction of the first gas supplied from the gas supply port of the gas supply unit and a direction of gravity in which gravity acts is 90 degrees to 150 degrees;
A mist generating device as claimed in claim 1 1 .
ミスト化された前記液体を前記容器から排出する排出部を備える、
請求項1から1のいずれか一項に記載のミスト発生装置。
A discharge part is provided for discharging the mist of the liquid from the container.
A mist generating device according to any one of claims 1 to 12 .
前記容器は、開口部を有する収容部と、前記開口部を覆う蓋部とを備え、
前記電極と、前記ガス供給部と、前記排出部は、前記蓋部を挿通して配置されている、
請求項1に記載のミスト発生装置。
The container includes a storage portion having an opening and a lid portion that covers the opening,
The electrode, the gas supply unit, and the exhaust unit are disposed through the lid unit.
The mist generating device according to claim 13 .
前記排出部の排出口から排出される前記第1のガスの排出方向と重力が働く重力方向のなす角度が120度から180度である、
請求項1または1に記載のミスト発生装置。
an angle between a discharge direction of the first gas discharged from the discharge port of the discharge unit and a gravitational direction in which gravity acts is 120 degrees to 180 degrees;
A mist generating device according to claim 13 or 14 .
前記ガス供給部の前記ガス供給口から供給される前記第1のガスの供給方向と前記排出口から排出される前記第1のガスの排出方向とのなす角度が30度から150度である、
請求項1に記載のミスト発生装置。
an angle between a supply direction of the first gas supplied from the gas supply port of the gas supply unit and a discharge direction of the first gas discharged from the discharge port is 30 degrees to 150 degrees;
The mist generating device according to claim 15 .
前記排出部は、前記排出口を2つ以上有する、
請求項1または1に記載のミスト発生装置。
The discharge section has two or more discharge ports.
A mist generating device according to claim 15 or 16 .
前記ガス供給口は前記排出口よりも下方に設置されている
請求項15からのいずれか一項に記載のミスト発生装置。
The mist generating device according to any one of claims 15 to 17 , wherein the gas supply port is disposed below the exhaust port.
前記ガス供給部を2つ以上有する、
請求項1から1のいずれか一項に記載のミスト発生装置。
The gas supply unit has two or more gas supply units.
A mist generating device according to any one of claims 1 to 18 .
前記ガス供給口を2つ以上有する、
請求項1から1のいずれか一項に記載のミスト発生装置。
The gas supply port has two or more.
A mist generating device according to any one of claims 1 to 19 .
前記電極を2つ以上する、
請求項1から20のいずれか一項に記載のミスト発生装置。
The electrodes are two or more.
21. A mist generating device according to any one of claims 1 to 20 .
前記容器はプラスチックまたは金属からなる、
請求項1から2のいずれか一項に記載のミスト発生装置。
The container is made of plastic or metal.
A mist generating device according to any one of claims 1 to 21 .
前記電極の先端部の形状が球状である、
請求項1から2のいずれか一項に記載のミスト発生装置。
The tip of the electrode is spherical in shape.
A mist generating device according to any one of claims 1 to 22 .
前記電極の先端部の形状が針状である、
請求項1から2のいずれか一項に記載のミスト発生装置。
The tip of the electrode has a needle-like shape.
The mist generating device according to any one of claims 1 to 23 .
前記第1のガスがヘリウム、アルゴン、キセノンのいずれかである、
請求項1から2のいずれか一項に記載のミスト発生装置。
The first gas is any one of helium, argon, and xenon.
A mist generating device according to any one of claims 1 to 24 .
前記電極に電圧を印加する電源部を備え、
前記電源部は0.1Hz以上50kHz以下の周波数で電圧を印加する、
請求項1から2のいずれか一項に記載のミスト発生装置。
A power supply unit that applies a voltage to the electrodes,
The power supply unit applies a voltage at a frequency of 0.1 Hz to 50 kHz.
A mist generating device according to any one of claims 1 to 25 .
前記電源部は21kV以上の電圧を印加する、
請求項2に記載のミスト発生装置。
The power supply unit applies a voltage of 21 kV or more.
The mist generating device according to claim 26 .
前記電源部は、電圧を印加することにより前記電極に1.1×10V/m以上の電界を生じさせる、
請求項2または2に記載のミスト発生装置。
The power supply unit applies a voltage to the electrodes to generate an electric field of 1.1×10 6 V/m or more.
A mist generating device according to claim 26 or 27 .
前記液体は粒子と分散媒とを含む分散液である、
請求項1から2のいずれか一項に記載のミスト発生装置。
The liquid is a dispersion liquid containing particles and a dispersion medium.
A mist generating device according to any one of claims 1 to 28 .
前記分散媒は、水を含む、
請求項2に記載のミスト発生装置。
The dispersion medium includes water.
The mist generating device according to claim 29 .
前記粒子は、無機酸化物である、
請求項2または30に記載のミスト発生装置。
The particles are inorganic oxides.
The mist generating device according to claim 2, 9 or 30 .
前記粒子は、二酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化チタン、酸化インジウムスズ、タンタル酸カリウム、酸化タンタル、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ハフニウム、酸化タングステンのいずれか1つ以上を含む、
請求項2から3のいずれか一項に記載のミスト発生装置。
The particles include one or more of silicon dioxide, zirconium oxide, indium oxide, zinc oxide, tin oxide, titanium oxide, indium tin oxide, potassium tantalate, tantalum oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, hafnium oxide, and tungsten oxide;
A mist generating device according to any one of claims 29 to 31 .
前記粒子の平均粒径は5nm~1000nmである
請求項2から3のいずれか一項に記載のミスト発生装置。
The mist generating device according to any one of claims 29 to 32 , wherein the particles have an average particle size of 5 nm to 1000 nm.
前記分散液に含まれる前記粒子の濃度は0.001質量%~80質量%である
請求項2から3のいずれか一項に記載のミスト発生装置。
The mist generating device according to any one of claims 29 to 33 , wherein the concentration of the particles contained in the dispersion liquid is 0.001% by mass to 80% by mass.
基板上に成膜を行う薄膜製造装置であって、
請求項1から3のいずれか一項に記載のミスト発生装置と、
ミスト化した前記液体を所定の基板上に供給するミスト供給部と、
を有する薄膜製造装置。
A thin film manufacturing apparatus for forming a film on a substrate,
A mist generating device according to any one of claims 1 to 34 ,
a mist supply unit that supplies the mist of the liquid onto a predetermined substrate;
A thin film manufacturing device having the above structure.
基板上に成膜を行う薄膜製造方法であって、
請求項1から3のいずれか一項に記載のミスト発生装置を用いて、前記液体をミスト化する工程と、
ミスト化した前記液体を所定の基板に供給する工程と、
を備える薄膜製造方法。
A thin film manufacturing method for forming a film on a substrate, comprising the steps of:
A step of turning the liquid into mist using the mist generating device according to any one of claims 1 to 34 ;
supplying the mist of the liquid onto a predetermined substrate;
A thin film manufacturing method comprising:
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