JP2003251227A - Nozzle for forming composite structure - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nozzle capable of spraying aerosol of a uniform concentration in a wide range. <P>SOLUTION: The nozzle 31 is prepared by sticking two pieces of plate like members 311, 312 to each other. A groove 313 one end of which has a discharge opening 32 and another end of which has three introduction openings is formed on one surface of the plate-like member 312. The groove 313 is composed of an upstream side part 313a branched into three paths and a downstream side part 313b joined into a single path. In the upstream side part 313a, the dimension in the short side direction (X-direction is decreased gradually and the dimension in the long side direction (Y-direction) is increased toward the downstream side (Z-direction), and further in the upstream side part 313a, the cross-sectional area of a space where the aerosol is passed through is narrowed gradually toward the downstream side. In the downstream side part 313b, the dimensions in the short side direction and the long side direction are not changed to be nearly equal to each other. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の技術分野】本発明は、微粒子を含むエアロゾル
を基板に吹き付け、構造物を基板上に形成させることに
よって基板と構造物からなる複合構造物を作製するとき
に使用する複合物作製用ノズルに関する。 【０００２】 【従来の技術】基板上の膜の形成方法としては数μｍ以
上の厚膜の場合、溶射法が一般に知られているが、その
他ガスデポジション法（加集誠一郎：金属 １９８９年
１月号）が提案されている。この方法は金属やセラミッ
クスの超微粒子をガス攪拌にてエアロゾル化し、微少な
ノズルを通して加速せしめ、基材表面に超微粒子の圧粉
体層を形成させ、これを加熱して焼成させることにより
被膜を形成する。 【０００３】上記ガスデポジション法を改良した先行技
術として微粒子ビーム堆積法あるいはエアロゾルデポジ
ション法と呼ばれる脆性材料の膜あるいは構造物の形成
方法がある。これは、脆性材料の微粒子を含むエアロゾ
ルをノズルから高速で基板に向けて噴射し、基板に微粒
子を衝突させて、その機械的衝撃力を利用して脆性材料
の多結晶構造物を基板上にダイレクトに形成させる方法
であり、特開平１１−２１６７７号公報、特開２０００
−２１２７６６号公報に開示されるものが知られてい
る。 【０００４】特開平１１−２１６７７号公報に開示され
る技術は、前記した超微粒子を含むエアロゾルを運搬す
る際あるいはセラミックスなどを加熱蒸発させる際に、
超微粒子同士が凝集して大きな粒子となるのを防止する
ために、中間の経路に分級装置を配置するようにしてい
る。 【０００５】特開２０００−２１２７６６号公報は、粒
径が１０ｎｍから５μｍの範囲にあるセラミックスなど
の超微粒子をガスに分散させてエアロゾルとした後、ノ
ズルより高速の超微粒子流として基板に向けて噴射して
堆積物を形成させる。このときに超微粒子や基板に、イ
オン、原子、分子ビームや低温プラズマなどの高エネル
ギー原子などを照射して作製される構造物を強固なもの
にする工夫がなされている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】従来法においては、エ
アロゾルデポジション法によって構造物を作製する場
合、矩形の開口の長辺方向が最大５ｍｍ程度の比較的小
さな導出開口を備えたノズルを使用し、導出開口からエ
アロゾルを基材に噴射して構造物を作製していた。従っ
て、例えば、矩形の導出開口の長辺方向以上の被覆面積
を持つ構造物を基材に作製させる場合、エアロゾルを基
材に噴射している状態で、基材を固定しているステージ
を長辺方向に垂直な水平方向のみではなく、長辺方向に
平行な水平方向にも作動させる必要があった。そのため
に以下のような問題を生じていた。 １）上記垂直方向から上記水平方向への切り替えがスム
ーズにいかないとその部分のみ厚膜になる。 ２）一度塗布した部分に隣接する部分に構造物を形成す
る場合に重なり合って厚膜になりやすい。 ３）大面積の構造物の形成に時間がかかる。 【０００７】上記１）〜３）の問題点を解消するため
に、単純に導出開口の矩形の長辺方向を長くして基材を
固定しているステージを長辺方向に垂直な水平方向のみ
移動させて複合構造物を形成する方法が考えられるが、
この方法では導出開口の矩形の長辺方向の外縁部と中心
部と比較した場合に、中心部の方がエアロゾルの濃度が
高くなってしまい、エアロゾルの濃度が高い部分には厚
く、またエアロゾルの濃度が低い部分には薄く構造物が
成膜され、均一な膜厚である構造物を作製することが出
来なかった。 【０００８】又は、特公平３−２３２１８号で開示され
ている細いノズルを収束せしめた束状ノズルを用い、基
材を固定しているステージを長辺方向に垂直な水平方向
のみ移動させて複合構造物を形成する場合も短時間で大
面積の複合構造物を形成することは可能であるが、ノズ
ル間のクリアランス部分が存在するために、構造物表面
に小さな凹凸が存在してしまい、均一な膜厚の構造物を
得ることが出来なかった。 【０００９】本発明では、上記事情に鑑み、一定の比較
的大きな面積の複合構造物を形成するに際し、均一な膜
厚の構造物を短時間で作製するための複合構造物形成用
ノズルを提供することを目的とする。 【００１０】 【課題を解決しようとする手段】ここで本発明のノズル
を用いた複合構造物形成法であるエアロゾルデポジショ
ン法について説明する。延展性を持たない脆性材料（セ
ラミックス）に機械的衝撃力を付加すると、結晶子同士
の界面などの劈開面に沿って結晶格子のずれを生じた
り、あるいは破砕される。そして、これらの現象が起こ
ると、ずれ面や破面には、もともと内部に存在し別の原
子として結合していた原子が剥き出しの状態となった新
生面が形成される。この新生面の原子一層の部分は、も
ともと安定した原子結合状態から外力により強制的に不
安定な表面状態に晒され、表面エネルギーが高い状態と
なる。この活性面が隣接した脆性材料表面や同じく隣接
した脆性材料の新生面或いは基板表面と接合して安定状
態に移行する。外部からの連続した機械的衝撃力の付加
は、この現象を継続的に発生させ、粒子の変形、破砕な
どの繰り返しにより接合の進展、緻密化が行われ、脆性
材料構造物が形成される。 【００１１】そして、上記機械的衝撃を搬送ガスにて脆
性材料を基板に衝突させるようにした方法がエアロゾル
デポジション法である。この方法は、ガスデポジション
法により発展してきた手法であり、脆性材料の微粒子を
ガス中に分散させたエアロゾルを運搬し、高速で基板表
面に噴射して衝突させ、微粒子を破砕・変形せしめ、基
板との界面にアンカー層を形成して接合させるととも
に、破砕した断片粒子同士を接合させることにより、基
材との密着性が良好で強度の大きい脆性材料構造物を基
板状にダイレクトに形成させることが出来る。 【００１２】本発明はエアロゾルデポジション法に都合
が良いばかりではなく、ガスデポジション法などの微粒
子を噴射させる方法などにも利用できる。 【００１３】ここで、図面を使用して複合構造物作製装
置の一般的な装置構成を説明する。図１は、複合構造物
作製装置の装置図であり、窒素を内蔵するガスボンベ１
１は、ホース状の搬送管１２を介してエアロゾル発生器
１３に連結され、さらに搬送管を通じて構造物形成室１
４内に円形の導入部と矩形の開口を持つ開口部を備えた
ノズル１５が設置される。コンピュータにより上下
（Ｚ）、前後左右（ＸＹ）に制動できる基板ホルダ１７
に基材１６がノズルに対向して配置される。構造物形成
室１４は排気ポンプ１８に接続している。 【００１４】また、ノズル１５と基材１６の間にエアロ
ゾル濃度を測定するためのセンサ装置２１を配置し、セ
ンサ装置２１から出力される信号は、フィードバック制
御回路２２へ送られ、そして処理され、エアロゾル発生
器１３やガスボンベ１１それぞれの制御部へ配線２３を
通って送られ、エアロゾル濃度を制御するように、ま
た、基材に衝突するエアロゾルの量を任意量供給するよ
うに制御を行う。 【００１５】ノズル１５の導入部形状は、ホース状の搬
送管１２でエアロゾルが搬送されてくるため、導入部形
状はホース径にあわせた形状が望ましい。また、ホース
径は大きいとエアロゾルを運搬するためにガス量を多く
しなければならないので、数ｍｍ程度が妥当である。ま
た開口部形状は、基材に作製させる複合構造物の大きさ
に合わせて矩形の長辺方向と短辺方向の長さを決定す
る。 【００１６】本発明におけるノズルの一態様としては、
微粒子をガス中に分散させたエアロゾルを基材に衝突さ
せ、前記基材表面に前記微粒子の構成材料からなる構造
物を形成させる複合構造物形成装置に用いられるノズル
において、前記ノズルが、前記エアロゾルが通過するエ
アロゾル通過空間を有するノズル本体と、前記エアロゾ
ルを導入するための導入開口と、前記エアロゾルを噴射
させるための矩形の導出開口とを具備し、前記導入開口
を複数有し、且つ前記導出開口は１つとする。 【００１７】本発明においては、前記導出開口の長辺方
向長さを拡大すると、前記導入開口と前記導出開口の距
離が短い場合、前記導出開口長辺方向の外縁部まで微粒
子が広がらず、前記導出開口から噴射するエアロゾルの
濃度に、例えば中央部のエアロゾル濃度が高く、外縁部
のエアロゾル濃度が低くなる等のばらつきが生じるが、
前記導入開口を複数ヶ備えることによって、例えば、前
記導出開口が従来の導出開口を長辺方向に複数個並べた
状態と同様の寸法の場合、前記導出開口の長辺方向のエ
アロゾル濃度は中央部から外縁部まで均一な濃度のエア
ロゾルを基材に照射することができ、均一な膜厚の構造
物を短時間で作製することが可能である。 【００１８】又、複数の導入開口に対し、１ヶの導出開
口のみを持ち合わせているため、特公平３−２３２１８
号で開示されたノズルのように、構造物表面に前記導入
開口に対応した小さな凹凸は存在しないので、均一な膜
厚の構造物を短時間で作製することが可能である。 【００１９】又、前記導出開口の長辺寸法を同じにした
場合、前記導入開口から前記導出開口までの距離を、前
記導入開口を１ヶのみ備えるものに比べて短くすること
が出来るため、前記ノズルの大きさを小さくすることが
可能となり、複合構造物作製装置の構造物形成室の大き
さを小さくすることが可能となる。 【００２０】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面により詳細に説明する。図２は、本発明の一態様とし
ての脆性材料構造物作製装置で使用するノズル３１であ
り、図３はノズルを構成する一方の板状部材の斜視図で
ある。ノズル３１は金属或いはセラミックからなる２枚
の板状部材３１１、３１２を貼り合わせてなり、一方の
板状部材３１２の表面には一端が１個の導出開口３２で
他端が３個の導入開口３３となる溝３１３が形成され、
他方の板状部材３１１には溝を形成していない。尚、両
方の板状部材に溝を形成してもよい。前記溝３１３は３
本に分岐した上流側部分３１３ａと１本に合流した下流
側部分３１３ｂからなり、上流側部分３１３ａについて
は、下流側に向かって（Ｚ方向に沿って）、短辺方向
（Ｘ方向）の寸法が徐々に小さくなり、長辺方向（Ｙ方
向）の寸法が徐々に大きくなるようにし、しかも、上流
側部分３１３ａではエアロゾル通過空間の断面積が下流
側に向かって徐々に狭くなるようにしている。また下流
側部分３１３ｂについては短辺方向及び長辺方向の寸法
を変化させずに略等しくしている。このノズルの具体的
な寸法としては、１０ｍｍ×０．５ｍｍの矩形の１個の
導出開口３２を持ち、３．０ｍｍ×３．０ｍｍの矩形の
３個の導入開口３３を持つ。尚、図示例はは実施の一例
を示したものであり、ノズルの形状は上記に限るもので
はない。 【００２１】次に本発明のノズル３１を図１で示した複
合構造物製造装置のノズル１５として使用し、３０ｍｍ
×３０ｍｍの面積で膜厚が１０μｍで均一の脆性材料構
造物を得ようとした場合を述べる。 【００２２】ノズル３１は導入開口を３ヶ持っているた
め、各々の導入開口５３にエアロゾル発生器１３を装着
する。これにより、エアロゾル発生器１３に負荷をかけ
ることなく、脆性材料構造物を作製する時間を１／３に
短縮できる。 【００２３】又、ノズル３１は、上流側部分３１３ａを
複数本に分岐しているため、エアロゾルが溝内で十分に
広がり、開口部３２中央部と外縁部とでエアロゾルの濃
度差を少なくすることが可能である。よって、研磨工程
などの作業なしで３０ｍｍ×３０ｍｍの凹凸の少ないセ
ラミック構造物を作製することが可能であり、セラミッ
ク構造物作製時間を短縮することが可能である。 【００２４】又、ノズル３１は、図３で示したように３
０ｍｍ×０．５ｍｍの矩形の導出開口３２を１カ所、
３．０ｍｍ×３．０ｍｍの導入開口３３を３カ所持って
いるため、例えば幅１０ｍｍのノズルを３つ隙間無く並
べた場合だと、作製する脆性材料構造物に凹凸部が３カ
所出来てしまい、凹凸を平坦にするような研磨加工など
の作業が必要になるが、ノズル３１の場合、ノズル内部
でエアロゾルの流路が３カ所から１カ所に合流している
ため、作製される脆性材料構造物の凹凸が減少して研磨
加工などの作業が不必要となるので脆性材料構造物作製
時間を短縮することが可能である。 【００２５】又、上流側部分３１３ａを複数本に分岐し
ているため、長辺方向の長さを急激に広げなくとも導出
開口３２の長辺方向の長さを広げることができ、ノズル
３１の導入開口３３から導出開口３２までの距離を従来
のノズルに比べて短くすることが可能であり、小型化す
ることが可能である。 【００２６】又、ノズル３１は導入開口３３に各々エア
ロゾル発生器１３を備えているため、各々のエアロゾル
発生器１３から供給するエアロゾルの濃度をそれぞれ調
節することによって、導出開口３２から噴射するエアロ
ゾル濃度に変化を与えることができ、作製される脆性材
料構造物の形状を任意に制御することが可能である。 【００２７】図４は本発明のノズルの使用の一態様を示
す斜視図であり、本発明のノズルを使用する場合には、
マスクは必ずしも必要としないが、この例にあっては基
板４０の表面にマスク４１を被せ、マスク４１の開口４
２に倣った形状の脆性材料構造物を形成し、その後マス
ク４１を剥離するようにしている。この手法は例えば表
面に金属薄膜を形成した基板に、所定のパターンで誘電
体層を形成して静電チャックとする場合や、同一形状の
脆性材料構造物を多数個取りする場合などに応用可能で
ある。 【００２８】 【発明の効果】本発明によれば、一定の比較的大きな面
積の複合構造物を形成するに際し、均一な膜厚の構造物
を短時間で作製するための複合構造物形成用ノズルとし
て、充分な幅でしかも均一な濃度でエアロゾルを噴出す
るノズルを提供することが可能となる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a composite structure comprising a substrate and a structure by spraying an aerosol containing fine particles on the substrate and forming the structure on the substrate. The present invention relates to a nozzle for producing a composite to be used in the production. 2. Description of the Related Art As a method of forming a film on a substrate, a thermal spraying method is generally known for a thick film having a thickness of several μm or more, but other gas deposition methods (Seiichiro Kashu: Metal, January 1989) Month issue) has been proposed. In this method, ultrafine particles of metal or ceramics are aerosolized by gas agitation, accelerated through a fine nozzle, a compacted layer of ultrafine particles is formed on the substrate surface, and this is heated and fired to form a coating. Form. As a prior art which is an improvement of the gas deposition method, there is a method of forming a film or a structure of a brittle material called a fine particle beam deposition method or an aerosol deposition method. In this method, an aerosol containing fine particles of a brittle material is jetted from a nozzle toward a substrate at a high speed, and the fine particles collide with the substrate, and the polycrystalline structure of the brittle material is applied to the substrate using the mechanical impact force. It is a method of directly forming the film, as disclosed in JP-A-11-21677 and JP-A-2000-2000.
The one disclosed in JP-A-212766 is known. [0004] The technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-21677 is useful for transporting an aerosol containing ultra-fine particles or heating and evaporating ceramics or the like.
In order to prevent the ultrafine particles from aggregating into large particles, a classifier is arranged in an intermediate path. [0005] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-21766 discloses a method in which ultrafine particles such as ceramics having a particle size in the range of 10 nm to 5 μm are dispersed in a gas to form an aerosol, and then a high-speed ultrafine particle flow from a nozzle is directed toward a substrate. Inject to form deposits. At this time, a method has been devised to make the structure produced by irradiating the ultrafine particles and the substrate with high-energy atoms such as ions, atoms, molecular beams, and low-temperature plasmas, etc., to be strong. In the conventional method, when a structure is manufactured by the aerosol deposition method, a nozzle having a relatively small lead-out opening whose long side direction of a rectangular opening is about 5 mm at the maximum is provided. The aerosol was sprayed from the outlet to the base material to produce a structure. Therefore, for example, when fabricating a structure having a coverage area equal to or longer than the long side direction of the rectangular lead-out opening, the stage on which the substrate is fixed while the aerosol is being sprayed onto the substrate is long. It was necessary to operate not only in the horizontal direction perpendicular to the side direction but also in the horizontal direction parallel to the long side direction. For this reason, the following problems have occurred. 1) If switching from the vertical direction to the horizontal direction is not smooth, only that portion becomes thick. 2) When a structure is formed in a portion adjacent to a portion once applied, the structure is likely to overlap and become a thick film. 3) It takes time to form a large-area structure. In order to solve the above-mentioned problems 1) to 3), the stage in which the base of the base is fixed by simply extending the long side of the rectangle of the lead-out opening is moved only in the horizontal direction perpendicular to the long side. Although a method of forming a composite structure by moving is considered,
In this method, the concentration of the aerosol is higher at the center when the outer edge of the outlet opening in the long side direction of the rectangle and the center are compared. A thin structure was formed on a portion having a low concentration, and a structure having a uniform film thickness could not be produced. [0008] Alternatively, using a bundled nozzle in which narrow nozzles are converged as disclosed in Japanese Patent Publication No. Hei 23-23218, a stage fixing a base material is moved only in a horizontal direction perpendicular to the long side direction to form a composite. When forming structures, it is possible to form a large-area composite structure in a short time, but due to the presence of the clearance between the nozzles, small irregularities exist on the surface of the structure, and A structure having a large thickness could not be obtained. In view of the above circumstances, the present invention provides a composite structure forming nozzle for producing a structure having a uniform film thickness in a short time when forming a composite structure having a certain relatively large area. The purpose is to do. Here, an aerosol deposition method which is a composite structure forming method using a nozzle according to the present invention will be described. When a mechanical impact force is applied to a brittle material (ceramics) having no extensibility, a crystal lattice shift occurs along a cleavage plane such as an interface between crystallites, or the material is crushed. When these phenomena occur, a new surface is formed on the slip surface or the fracture surface, in which atoms originally existing inside and bonded as different atoms are exposed. The layer of one layer of atoms of the new surface is forcibly exposed to an unstable surface state by an external force from the originally stable atomic bond state, and the surface energy becomes high. The active surface is bonded to the surface of the adjacent brittle material, the newly formed surface of the adjacent brittle material or the surface of the substrate, and shifts to a stable state. The application of a continuous mechanical impact force from the outside causes this phenomenon to occur continuously, and the bonding is advanced and densified by repetition of deformation and crushing of the particles, thereby forming a brittle material structure. An aerosol deposition method is a method in which the above mechanical shock is caused to cause a brittle material to collide with a substrate by a carrier gas. This method is a method developed by the gas deposition method, which transports an aerosol in which fine particles of a brittle material are dispersed in a gas, injects and collides with the substrate surface at high speed, crushes and deforms the fine particles, By forming and joining an anchor layer at the interface with the substrate and joining the crushed fragment particles together, a brittle material structure with good adhesion to the substrate and high strength is formed directly on the substrate. I can do it. The present invention is not only convenient for the aerosol deposition method, but also applicable to a method of ejecting fine particles such as a gas deposition method. Here, a general structure of a composite structure manufacturing apparatus will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an apparatus diagram of an apparatus for producing a composite structure, showing a gas cylinder 1 containing nitrogen.
1 is connected to an aerosol generator 13 via a hose-shaped transfer pipe 12 and further connected to the structure forming chamber 1 through the transfer pipe.
A nozzle 15 having a circular introduction part and an opening part having a rectangular opening is installed in 4. Substrate holder 17 that can be braked up and down (Z), back and forth and left and right (XY) by computer
The base material 16 is arranged to face the nozzle. The structure forming chamber 14 is connected to an exhaust pump 18. Further, a sensor device 21 for measuring aerosol concentration is arranged between the nozzle 15 and the substrate 16, and a signal output from the sensor device 21 is sent to a feedback control circuit 22 and processed. Control is performed to control the aerosol concentration and to supply an arbitrary amount of the aerosol that collides with the base material by being sent to the control unit of each of the aerosol generator 13 and the gas cylinder 11 through the wiring 23. Since the aerosol is conveyed through the hose-shaped conveying pipe 12, the shape of the introduction portion of the nozzle 15 is desirably in accordance with the diameter of the hose. Also, if the hose diameter is large, the amount of gas must be increased in order to carry the aerosol, so that a few mm is appropriate. The shape of the opening determines the length in the long side direction and the short side direction of the rectangle in accordance with the size of the composite structure to be formed on the base material. One aspect of the nozzle according to the present invention is as follows.
An aerosol in which fine particles are dispersed in a gas is caused to collide with a base material, and a nozzle used in a composite structure forming apparatus for forming a structure made of the constituent material of the fine particles on the surface of the base material, wherein the nozzle has the aerosol A nozzle body having an aerosol passage space through which the aerosol passes, an introduction opening for introducing the aerosol, and a rectangular lead-out opening for ejecting the aerosol, comprising a plurality of the introduction openings, and There is one opening. In the present invention, when the length of the outlet opening in the long side direction is increased, when the distance between the inlet opening and the outlet opening is short, the fine particles do not spread to the outer edge in the long side direction of the outlet opening. In the concentration of the aerosol ejected from the outlet opening, for example, there is variation such as a high aerosol concentration in the center portion and a low aerosol concentration in the outer edge portion,
By providing a plurality of the inlet openings, for example, when the outlet opening has the same size as a state in which a plurality of conventional outlets are arranged in the longer side direction, the aerosol concentration in the longer side direction of the outlet opening is a central portion. The substrate can be irradiated with an aerosol having a uniform concentration from the surface to the outer edge, and a structure having a uniform film thickness can be produced in a short time. Also, since only one outlet opening is provided for a plurality of inlet openings, Japanese Patent Publication No. 23218/1991.
No small unevenness corresponding to the introduction opening is present on the surface of the structure as in the nozzle disclosed in JP-A No. 2000-131, so that a structure having a uniform film thickness can be manufactured in a short time. Further, when the long side dimension of the outlet opening is the same, the distance from the inlet opening to the outlet opening can be shorter than that having only one inlet opening. The size of the nozzle can be reduced, and the size of the structure forming chamber of the composite structure manufacturing apparatus can be reduced. Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 2 shows a nozzle 31 used in the brittle material structure manufacturing apparatus as one embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a perspective view of one plate-like member constituting the nozzle. The nozzle 31 is formed by laminating two plate members 311 and 312 made of metal or ceramic. One of the plate members 312 has one outlet opening 32 and the other end has three inlet openings. A groove 313 to be 33 is formed,
No groove is formed in the other plate member 311. Note that grooves may be formed in both plate members. The groove 313 is 3
It comprises an upstream portion 313a branched into a book and a downstream portion 313b merged into one. The size of the upstream portion 313a in the short side direction (X direction) toward the downstream side (along the Z direction). Is gradually reduced, the dimension in the long side direction (Y direction) is gradually increased, and the cross-sectional area of the aerosol passage space in the upstream portion 313a is gradually reduced toward the downstream side. . The downstream portion 313b is made substantially equal without changing the dimension in the short side direction and the long side direction. As specific dimensions of this nozzle, it has one rectangular outlet opening 32 of 10 mm × 0.5 mm and three rectangular inlet openings 33 of 3.0 mm × 3.0 mm. The illustrated example shows an example of the embodiment, and the shape of the nozzle is not limited to the above. Next, the nozzle 31 of the present invention was used as the nozzle 15 of the composite structure manufacturing apparatus shown in FIG.
A case where an attempt is made to obtain a uniform brittle material structure having an area of × 30 mm and a film thickness of 10 μm. Since the nozzle 31 has three introduction openings, the aerosol generator 13 is attached to each introduction opening 53. Thereby, the time for producing the brittle material structure can be reduced to 1/3 without applying a load to the aerosol generator 13. Further, since the upstream portion 313a of the nozzle 31 is branched into a plurality of nozzles, the aerosol spreads sufficiently in the groove, and the difference in aerosol concentration between the center of the opening 32 and the outer edge is reduced. Is possible. Therefore, it is possible to manufacture a ceramic structure with a small unevenness of 30 mm × 30 mm without an operation such as a polishing step, and it is possible to shorten the time required for manufacturing the ceramic structure. Further, as shown in FIG.
One rectangular outlet opening 32 of 0 mm × 0.5 mm,
Since there are three 3.0 mm × 3.0 mm introduction openings 33, for example, if three nozzles having a width of 10 mm are arranged without gaps, three irregularities are formed in the brittle material structure to be manufactured. In the case of the nozzle 31, since the aerosol flow path joins from three places to one place inside the nozzle, a brittle material structure to be manufactured is required. Since the unevenness of the object is reduced and an operation such as polishing is not required, it is possible to shorten the time for producing the brittle material structure. Further, since the upstream portion 313a is branched into a plurality of lines, the length of the outlet opening 32 in the long side direction can be increased without suddenly increasing the length in the long side direction. The distance from the inlet opening 33 to the outlet opening 32 can be shorter than that of a conventional nozzle, and the size can be reduced. Since the nozzle 31 is provided with the aerosol generator 13 at each of the introduction openings 33, the concentration of the aerosol supplied from each aerosol generator 13 is adjusted so that the concentration of the aerosol ejected from the outlet opening 32 is adjusted. Can be changed, and the shape of the produced brittle material structure can be arbitrarily controlled. FIG. 4 is a perspective view showing one embodiment of the use of the nozzle of the present invention. When the nozzle of the present invention is used, FIG.
Although a mask is not necessarily required, in this example, a mask 41 is placed on the surface of the substrate 40 and the opening 4 of the mask 41 is formed.
A brittle material structure having a shape following 2 is formed, and then the mask 41 is peeled off. This method can be applied, for example, when a dielectric layer is formed in a predetermined pattern on a substrate with a metal thin film formed on its surface to form an electrostatic chuck, or when multiple brittle material structures with the same shape are to be obtained. It is. According to the present invention, a nozzle for forming a composite structure for forming a structure having a uniform film thickness in a short time when forming a composite structure having a relatively large area. As a result, it is possible to provide a nozzle that ejects an aerosol with a sufficient width and a uniform concentration.

【図面の簡単な説明】 【図１】従来使用されている複合構造物作製装置の一般
的な構成を示した図。 【図２】本発明のノズルの全体構成を示した図。 【図３】ノズルを構成する一方の板状部材の斜視図。 【図４】本発明のノズルの使用の一態様を示す斜視図 【符号の説明】 １１…ガスボンベ、１２…搬送管、１３…エアロゾル発
生器、１４…構造物形成室、１５…ノズル、１６…基
材、１７…基材ホルダ、１８…排気ポンプ、２１…セン
サ装置、２２…フィードバック制御回路、２３…配線、
３１…ノズル、３２…１０ｍｍ×０．５ｍｍの矩形の導
出開口、３３…３．０ｍｍ×３．０ｍｍの矩形の導入開
口、３１１、３１２…板状部材、３１３…溝、３１３ａ
…溝の上流側部分、３１３ｂ…溝の下流側部分。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing a general configuration of a conventionally used composite structure manufacturing apparatus. FIG. 2 is a diagram showing the overall configuration of a nozzle according to the present invention. FIG. 3 is a perspective view of one plate-like member constituting the nozzle. FIG. 4 is a perspective view showing one embodiment of the use of the nozzle of the present invention. [Description of References] 11 ... gas cylinder, 12 ... conveying pipe, 13 ... aerosol generator, 14 ... structure forming chamber, 15 ... nozzle, 16 ... Substrate, 17: Substrate holder, 18: Exhaust pump, 21: Sensor device, 22: Feedback control circuit, 23: Wiring,
Reference numeral 31 denotes a nozzle, 32 denotes a rectangular lead-out opening having a size of 10 mm × 0.5 mm, 33 denotes a rectangular introduction opening having a size of 3.0 mm × 3.0 mm, 311, 312 denotes a plate-like member, 313 denotes a groove, and 313 a.
... the upstream portion of the groove, 313b ... the downstream portion of the groove.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鳩野 広典 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 辻道 万也 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 明渡 純 茨城県つくば市東１−１−１ 独立行政法 人 産業技術総合研究所 つくばセンター 内 Ｆターム(参考） 4F033 BA01 BA05 CA05 DA01 EA01 LA13 NA01 4K044 AA02 AA13 AB10 BA11 BC07 CA23    ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (72) Inventor Hironori Hatono             2-1-1 Nakajima, Kokurakita-ku, Kitakyushu-shi, Fukuoka             No. Toto Kiki Co., Ltd. (72) Inventor Muniya Tsuji             2-1-1 Nakajima, Kokurakita-ku, Kitakyushu-shi, Fukuoka             No. Toto Kiki Co., Ltd. (72) Inventor Jun Akito             1-1-1 Higashi, Tsukuba City, Ibaraki Prefecture Independent Administrative Law             AIST Tsukuba Center             Inside F term (reference) 4F033 BA01 BA05 CA05 DA01 EA01                       LA13 NA01                 4K044 AA02 AA13 AB10 BA11 BC07                       CA23

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項１】 微粒子をガス中に分散させたエアロゾル
を基材に衝突させ、前記基材表面に前記微粒子の構成材
料からなる構造物を形成させる複合構造物形成装置に用
いられるノズルにおいて、前記ノズルが、前記エアロゾ
ルが通過するエアロゾル通過空間を有するノズル本体
と、前記エアロゾルを導入するための導入開口と、前記
エアロゾルを噴射させるための矩形の導出開口とを具備
し、前記導入開口を複数有し、且つ前記導出開口は１つ
であることを特徴とする複合構造物形成用ノズル。Claims 1. An apparatus for forming a composite structure, in which an aerosol in which fine particles are dispersed in a gas collides with a base material to form a structure made of the constituent material of the fine particles on the surface of the base material. In the nozzle used, the nozzle has a nozzle body having an aerosol passing space through which the aerosol passes, an introduction opening for introducing the aerosol, and a rectangular outlet opening for ejecting the aerosol, A nozzle for forming a composite structure, wherein the nozzle has a plurality of the introduction openings and one outlet.