JP2000515417A

JP2000515417A - ガス補助型噴霧装置

Info

Publication number: JP2000515417A
Application number: JP10505291A
Authority: JP
Inventors: アールスキース，ペリー; アールセイラー，ジョン; エルロヴェルスタッド，アミー
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 1996-07-08
Filing date: 1997-07-08
Publication date: 2000-11-21
Also published as: US6189214B1; EP0910775A1; EP0910775A4; CN1226960A; KR20000023641A; AU3593897A; AU729427B2; CA2259625A1; US6513736B1; WO1998001705A1; BR9710223A

Abstract

(57)【要約】液体を放出する液体オリフィス（６４），及びガスを放出して液体を霧化して液滴にするガス・オリフィス（６６）を含むガス補助型噴霧装置（４０）が提供される。噴霧装置（４０）は少なくとも第１の層（４２）及び第２の層（４４）により形成される。噴霧装置（４０）は、ガス及び液体をガス及び液体オリフィス（それぞれ６４及び６６）に供給するガス供給網及び液体供給網を含むことができる。

Description

【発明の詳細な説明】ガス補助型噴霧装置発明の背景本出願は、米国仮特許出願第６０／０２１，３０６号、第６０／０２１，３０８号、第６０／０２１，３０９号、及び第６０／０２１，３１０号の恩典を請求する。技術分野本発明は噴霧装置及びその作成方法に関し、さらに詳しくは小さな液滴を生成するガス補助型の、微細加工された噴霧装置及びその作成方法に関する。関連技術の説明液体噴霧装置は、医療用噴霧器及び燃焼室への燃料噴射器のような様々な装置に用いられる。これらの装置の多くは、噴霧装置が非常に小さな液滴の噴霧を供給すれば、性能が改善され得る。例えば、（例えば２から５μｍの間の）小液滴は肺の中深く吸い込まれ得るので、小液滴は医療用噴霧器の効果を改善する。さらに、（例えば２０μｍより小さい）小液滴は、燃料を高速に気化させることにより燃焼装置の効率を改善する。従来の噴霧装置は一般に、１０μｍより小さいソーター（Ｓａｕｔｅｒ）平均直径を有する液滴を小率で含む、寸法範囲の広い液滴を有する噴霧を供給する。従来の噴霧装置は、超音波出力あるいは高電圧静電荷電のような機構を付加することなしには、寸法が狭い範囲に限定された液滴を有し、１０μｍより小さなソーター平均直径をもつ噴霧をほとんど供給できていない。寸法範囲の狭い小さな液滴を供給する従来の噴霧装置の欠陥は、これらの装置が霧化を行う方法に帰着させることができる。従来の噴霧装置は液塊を分裂させて比較的大きな液紐にし、この液紐を霧化により分裂させて比較的大きなしずく（雫）にし、この大きなしずくを２次霧化により分裂させてより小さな液滴にする。これらの液滴が１００μｍより小さくなるとともに、これを分裂させることがより困難になり、一般に２次霧化は停止する。従って、これら液滴のほとんどが１０μｍまで小さくなることを妨げられる。また、前記液塊は所望の液滴寸法よりかなり大きく、それゆえ比較的小さくなるまでに何度も分裂されなければならないから、従来装置により最終的に形成される液滴は比較的広い範囲の寸法をもつであろう。噴霧装置を強制的に通過するガスの量を増加させることによる、液滴寸法を小さくするための努力がなされてきた。しかし、これはガス−液体質量比を大きくし、従って大きなガスポンプ、大量のガス、及び大きなガス速度が必要となるため、多くの用途で望ましくない。従来の噴霧装置にかかわるもう１つの問題は、タイプが同じであってさえ２つの装置が異なる噴霧特性を有することがよくあることである。この異なる噴霧特性は噴霧装置の構造における非常に軽微な違いによるものである。現行の製造方法をもってしては、このような違いは、望まれるよりも頻繁に生じる。発明の要約本発明の目的は、前述の問題を解決する噴霧装置を提供することにある。本発明の別の目的は、ソーター平均直径が１０μｍないしそれより小さい液滴を有する噴霧を生成する噴霧装置を提供することにある。本発明のさらに別の目的は、直径が狭い範囲内にある液滴を有する噴霧を生成する噴霧装置を提供することにある。本発明のさらに別の目的は、ガス−液体質量比の小さい噴霧装置を提供することにある。本発明のさらに別の目的は、大きさが非常に小さい噴霧装置を提供することにある。本発明のさらに別の目的は、量産が可能で、それでも噴霧特性に装置間のばらつきがない噴霧装置を提供することにある。本発明のさらなる目的及び利点は以下の説明から明らかになるであろう。付加的な利点も、本発明の実施により分かるであろう。概略の形態において本発明は、オリフィスの霧化縁上に液体を流す工程と、この液体に向けてガスを流して、この液体を、０．２以下のガス−液体質量比において、ソーター平均直径が３５μｍより小さい液滴に霧化させる工程とを含む、液体の霧化方法を提供する。別の概略の形態において、本発明はオリフィスの霧化縁上に液体を流す工程と、この液体に向けてガスを流して、この液体を、液滴の臨界直径Ｄｍａｘよりソーター平均直径が小さい液滴に１次霧化させる工程とを含む、液体の霧化方法を提供する。ここで、Ｄ_max＝８σ／(Ｃ_Dρ_AＵ_R ²) σ：前記液体の表面張力ＣＤ：前記臨界直径に等しい直径を有する液滴の抵抗係数 ρＡ：前記ガスの密度ＵＲ：前記液滴と前記ガスの間の相対速度である。別の概略の形態において本発明は、第１の貫通する開口を有する実質的に平面の第１の層及び、第２の貫通する開口を有し、前記第１及び第２の開口が整合されて、主ガスを流れ方向に誘導する主ガス・オリフィスを形成するように前記第１の層に積層されている実質的に平面の第２の層を含み、前記第２の開口が少なくとも１つの霧化縁を有する少なくとも１つの内部表面に境を接している噴霧装置であって、前記第１及び第２の層が、霧化される液体をこの液体が薄膜を形成する前記第２の層の少なくとも１つの内部表面上に供給する少なくとも１つの液体オリフィスの境界を定める噴霧装置を提供する。別の概略の形態において本発明は、実質的に平面の第１の層に第１の開口を形成する工程と、実質的に平面の第２の層に霧化縁を有する少なくとも１つの内部表面を有する第２の開口を形成する工程と、前記第１及び第２の層の少なくとも一方に少なくとも１つの液体オリフィスを形成する工程と、前記第１及び第２の開口が整合されて主ガスを流れ方向に誘導する主ガス・オリフィスを形成するように、また前記液体オリフィスが前記第２の開口の少なくとも１つの内部表面上に霧化される液体を供給するように、前記第１及び第２の層を結合する工程を含む、噴霧装置の作成方法を提供する。別の概略の形態において本発明は、実質的に平面の第１の層と、複数のオリフィスが設けられている実質的に平面の第２の層を含むガス補助型噴霧装置であって、前記第１及び第２の層が、前記複数のオリフィスの内の少なくともいくつかにガスを供給する複数のガス流路を含むガス供給網と、前記複数のオリフィスの内少なくともいくつかに液体を供給する複数の液体流路を含む液体供給網とを形成する、ガス補助型噴霧装置を提供する。別の概略の形態において本発明は、実質的に平面の第１の層及び実質的に平面の第２の層にガス供給網及び液体供給網を形成する工程と、前記第２の層に噴霧を放出するための複数のオリフィスを形成する工程と、前記ガス及び液体供給網がガス及び液体を供給して、前記複数のオリフィスで噴霧を形成するように、前記第１及び第２の層を結合する工程を含む、ガス補助型噴霧装置の形成方法を提供する。別の概略の形態において本発明は、実質的に平面の第１の層と、複数の液体オリフィス及び複数のガス・オリフィスが設けられている実質的に平面の第２の層とを含むガス補助型噴霧装置を提供する。前記第１及び第２の層は、前記複数の液体オリフィスに液体を供給し前記液体オリフィスに液体を強制的に通して液体流を形成する複数の液体流路を含む液体供給網、及び前記複数のガス・オリフィスにガスを供給し前記ガス・オリフィスにガスを強制的に通して前記液体流を霧化する複数のガス流路を含むガス供給網を形成する。上述の要約及び以下の詳細な説明はいずれも単に例示的及び説明的であるにすぎず、特許請求の範囲にあるように、本発明を限定するものではないことは当然とすべきである。図面の詳細な説明本発明を、本発明の現在望ましい実施の形態を図示する、添付図面とともに説明する。図１は、本発明による噴霧装置の第１の実施の形態、補助マウント、及び分配器の断面図である。図２は、前記第１の実施の形態の上面図である。図３は、図２の線３−３に沿ってとられた、前記第１の実施の形態の断面図である。図４は、図３の線４−４に沿ってとられた、前記第１の実施の形態の断面図である。図５は、本発明による噴霧装置の第２の実施の形態の上面図である。図６は、図５の線６−６に沿ってとられた、前記第２の実施の形態の断面図である。図７は、本発明による噴霧装置の第３の実施の形態の上面図である。図８は、図７の線８−８に沿ってとられた、前記第３の実施の形態の断面図である。図９は、本発明による噴霧装置の第４の実施の形態の上面図である。図１０は、図９の線１０−１０に沿ってとられた、前記第４の実施の形態の断面図である。図１１は、本発明による噴霧装置の第５の実施の形態の断面図である。図１２は、本発明による噴霧装置の第６の実施の形態の断面図である。図１３は、複数の噴霧装置を有するウェハの上面図である。図１４は、本発明による噴霧装置の第７の実施の形態の断面図である。図１５は、図１４の線１５−１５に沿ってとられた、前記第７の実施の形態の断面図である。図１６は、図１４の線１６−１６に沿ってとられた、前記第７の実施の形態の断面図である。図１７は、本発明による噴霧装置の第８の実施の形態の上面図である。図１８は、本発明による噴霧装置の第９の実施の形態の上面図である。図１９は、本発明による噴霧装置の第１０の実施の形態の上面図である。図２０は、本発明による噴霧装置の第１１の実施の形態の上面図である。図２１は、本発明による噴霧装置の第１２の実施の形態の断面図である。図２２は、前記第１２の実施の形態の別の断面図である。図２３は、本発明による噴霧装置の第１３の実施の形態の上面図である。図２４は、図２３の線２４−２４に沿ってとられた、前記第１３の実施の形態の断面図である。図２５は、本発明による噴霧装置の第１４の実施の形態の上面図である。図２６は、図２５の線２６−２６に沿ってとられた、前記第１４の実施の形態の断面図である。図２７は、本発明による噴霧装置の第１５の実施の形態の断面図である。図２８は、本発明による噴霧装置の第１６の実施の形態の断面図である。図２９は、本発明による噴霧装置の第１７の実施の形態の流体分配網の略図である。図３０は、図２９の前記流体分配網の一部拡大図である。図３１は、図２９の線３１−３１に沿ってとられた前記第１７の実施の形態の断面図である。図３２は、図２９の線３２−３２に沿ってとられた前記第１７の実施の形態の断面図である。図３３は、図２９の線３３−３３に沿ってとられた前記第１７の実施の形態の断面図である。図３４は、図２９の線３４−３４に沿ってとられた前記第１７の実施の形態の断面図である。図３５は、本発明による噴霧装置の第１８の実施の形態の上面図である。図３６は、図３５の線３６−３６に沿ってとられた前記第１８の実施の形態の断面図である。望ましい実施の形態の説明ここで、前記図面に示される望ましい実施の形態を詳細に説明する。図１から４で大略が示されるように、本発明による第１の実施の形態の噴霧装置４０は、実質的に平面の第１の層４２，実質的に平面の第２の層４４，及び実質的に平面の第３の層４６を含む。前記第１，第２，及び第３の層のそれぞれは、長さが１０ｍｍ，幅が１０ｍｍ，及び厚さが１ｍｍであることが望ましい。前記第１，第２，及び第３の層４２，４４，及び４６は、微細加工が可能で、精確に一緒に融着できる材料で作られることが望ましい。前記第１，第２，及び第３の層が、元素半導体材料あるいは炭化珪素のような、エッチングが可能な材料で形成されていると、さらに望ましい。適当な半導体材料には、（１００）方位のシリコン、多結晶シリコン、及びゲルマニウムがある。本明細書では別に示されない限り、本実施の形態及び他の実施の形態の前記層は（１００）方位のシリコンで作られることが現在望ましい。前記第１の層４２，第２の層４４，及び第３の層４６はそれぞれ、第１の開口５２，第２の開口５４，及び第３の開口５６を有する。前記開口は主ガスを流れ方向に誘導する主ガス・オリフィス６０を形成する。本実施の形態においては、前記第１，第２，及び第３の開口５２，５４，及び５６のそれぞれは、それぞれが実質的に長方形の４つの内部表面により境界が定められる。前記第１の開口５２の前記４つの内部表面及び前記第２の開口の前記４つの内部表面は、前記流れ方向に収束する。これらの収束する内部表面は前記主ガスを加速し、よって霧化効率を改善し、前記第２の開口５４の内部表面の内２つに作られる霧化縁６２への液体の移動を補助する。一般に霧化縁は、その上を液体が薄層をなして流れ、高速ガス流がこの薄い液体層を分裂させて液紐あるいは液滴にする、壁すなわち表面の、かど（角）すなわち縁である。前記第３の開口５６の４つの内部表面は、流れ方向に末広がりになっている。これらの末広がりの内部表面は前記主ガスを減速し、よってより乱流の少ない噴霧柱を作り出す。前記第２の開口５４の内部表面の前記霧化縁６２は、前記ガスが前記液体と最も強く相互作用する前記霧化縁６２に前記ガス流を集中させる、２５０μｍ以下の幅で隔てられていることが望ましい。前記第２の開口５４の最小霧化周囲長（すなわちオリフィスにおける霧化縁の長さ）のこの周囲長を有する面における第２の開口５４の断面積に対する比は、霧化効率を改善し前記ガス−液体質量比を低める、少なくとも８，０００ｍ^-1であることが望ましい。前記第１及び第２の層４２及び４４は、前記第２の開口５４のそれぞれの内部表面上に霧化される液体をそれぞれ供給する２組の液体オリフィス及び流路６４を形成する。この液体は前記液体オリフィス６４の出口に厚さが実質的に一様な薄膜を形成する。この液膜は、前記第２の開口５４の内部表面上を引っ張られるにつれて、さらに薄くなる。前記液体オリフィス及び流路６４は、前記第１の層４２または前記第２の層４４あるいはそのいずれにも空洞を設けることにより形成できる。例えば流量５ミリリットル／分で、前記液体オリフィス６４を強制的に通過させられた液体は、前記第２の開口５４の内部表面上に薄膜を形成するであろう。この液体薄膜は前記高速ガス流により霧化縁６２に引き寄せられ、さらに薄くなり、例えば流量５リットル／分で前記主ガス供給オリフィス６０を強制的に通過させられた主ガスが前記液体を分裂させて液紐にし、１次霧化によりさらにこの液紐を分裂させて液滴にする。前記噴霧装置はまた、前記主ガス・オリフィス６０の側方にそれぞれ１組ずつ、前記第１，第２，及び第３の層４２，４４，及び４６により形成される、２組の補助ガス・オリフィス及び流路６６を含むことが望ましい。この補助ガス・オリフィス及び流路６６は、第１の層４２に、また第２の層４４または第３の層４６あるいはいずれにも空洞を設けることにより形成できる。この補助ガス・オリフィス６６は前記霧化縁６２に高速ガスを供給する。補助ガス・オリフィス及び流路６６は、補助ガスが標準動作条件の下で乱流にならないように設計される。例えば流量１リットル／分で、強制的に前記補助ガス・オリフィス６６を通過させられて、前記霧化縁６２で前記液体に打ち当たるガスは、前記主ガスと補助ガスとの間に液体を効率よくはさみ込む。すなわち補助ガスは、前記霧化縁６２の下流側への液体の蓄積を妨げ、主ガス流と補助ガス流との間に液体を切り取って細い液紐を形成することにより、霧化縁６２における液紐の形成において主ガスを助ける。第１の実施の形態の噴霧装置４０は、集積回路のバッチ生産と同様にバッチで製造できる。例えば、図１３に示されるように、それぞれが噴霧装置の第３の層４６を構成する複数の区画を有するようにウェハが作られる。これらの区画はそれぞれ第３の開口５６及び（図１３では見えない）補助ガス・オリフィス及び流路部を有する。同様に、それぞれが噴霧装置の第２の層４４を構成する複数の区画を有するように別のウェハが作られ、またそれぞれが噴霧装置の第１の層４２を構成する複数の区画を有するようにさらに別のウェハが作られる。これらのウェハは整合され、接合されて噴霧装置のバッチを形成し、次いで分割され、それぞれマウント部材に結合される。あるいは、前記噴霧装置は分割前にそれぞれのマウント部材に結合されてもよい。説明を容易にするために、前記複数の噴霧装置の内１つだけを参照して、本発明による噴霧装置の製造に関する、以下の、より明確な説明を行う。以下の説明は、シリコン層の微細加工に現在望ましい特定のプロセスに限定する。本明細書では別に示されない限り、このプロセスの使用が開示される実施の形態の全てのシリコン層の微細加工に現在望ましい。初めに、前記第１の層４２の第１の表面上にマスク層を被着するかあるいは成長させ、次いで集積回路の製造に用いられる通常の手法に従って、エッチパターンを前記マスク層に転写する。第１の層４２の前記第１の表面をエッチングして、前記第１の開口部５２，液体オリフィス及び流路部６４，及び補助ガス・オリフィス及び流路部６６を形成する。第１の表面は、集積回路の製造における使用で知られている、水酸化カリウムエッチのような、結晶方位依存性エッチを用いてエッチングすることが望ましい。結晶方位依存性エッチは、（１１１）方位に比較して（１００）結晶軸に沿ってより早くシリコンをエッチングし、傾きのついた面（前記層の面に対して５４．７°）を（１００）方位の第１の層４２に作るので、有用である。前記第１の層４２の第２の表面上に、前記第１の表面の前記エッチパターンと整合するエッチパターンを有するマスク層を被着する。この第２の表面を結晶方位依存性エッチを用いてエッチングして、前記第１の開口部５２，液体オリフィス及び流路部６４，及び補助ガス・オリフィス及び流路部６６を形成する。第１の層４２と同じ方法で前記第２の層４４をエッチングして、前記第２の開口５４及び補助ガス・オリフィス及び流路部６６を形成する。望ましければ、この第２の層４４をエッチングして液体オリフィス及び流路部６４を形成することもできる。前記第３の層４６も第１の層４２と同じ方法でエッチングして、前記第３の開口５６及び補助ガス・オリフィス及び流路部６６を形成する。次いで、前記第１，第２，及び第３の層４２，４４，及び４６を結合して、前記噴霧装置を形成する。流動性層（例えばホウ素−リン−珪酸ガラスまたはリン珪酸ガラス）あるいは合金化層（例えば銅薄膜）を用いた、あるいは用いない、シリコン融着ボンディングが、この及び他の実施の形態において２枚のシリコン層を結合するためのプロセスとして現在望ましい。図１は、前記主ガス、補助ガス、及び液体を前記噴霧装置に供給するために現在望ましい配置を示す。本配置は補助マウント６８及び分配器７０を含む。前記補助マウント６８は、前記主ガス、補助ガス、及び液体を噴霧装置４０のそれぞれの流路に供給するための流路を有する。この補助マウント６８はパイレックス（ＰＹＲＥＸ）で作られることが望ましい。この及び他の実施の形態においてパイレックス層をシリコン層に結合するには、陽極ボンディングが現在望ましいプロセスである。補助マウント６８の前記流路は狭く、流路間の壁が薄いので、超音波加工プロセスによりこの流路を形成することが望ましい。超音波加工は、この流路がパイレックス層を貫通しないか、狭いか、あるいは流路間に薄い壁がある場合に、パイレックスに流路を形成するプロセスとして現在望ましい。パイレックスの研磨液噴流加工は、前記流路がパイレックス層を貫通し、狭くはなく、前記壁が厚い場合に望ましい代替プロセスである。前記分配器７０は、前記主ガス、補助ガス、及び液体を前記補助マウント６８のそれぞれの流路に分配するための通路を有する。積層７１及び２枚の外層７２がこれらの通路を形成する。この積層７１及び外層７２は金属で作られることが望ましい。この分配器はまた、金属または硬質プラスチックのような硬い材料で作られ、分配器上に７０に前記噴霧装置４０を保持するクランプ７４を含む。このクランプ７４が硬い金属で作られている場合、弾性高分子材で作られた緩衝板７５が、噴霧装置４０の欠けあるいは破損を防止するために用いられる。前記補助マウント６８及び分配器７０は、パイララックス（ＰＹＲＡＬＵＸ）接着フィルム（イー・アイ・デュポン・デ・ネモアス・アンド・カンパニー社（Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔＤｅＮｅｍｏｕｒｓａｎｄＣｏ．（Ｉｎｃ．））のような薄い接着シート、あるいはカプトン（ＫＡＰＴＯＮ）ＫＪ（デュポン・ハイ・パフォーマンス・フィルム）のような、薄いポリイミド接着シートで作られた封止ガスケット７７により結合することが望ましい。あるいは、陽極ボンディングにより結合してもよい。図５から１２は、噴霧装置の、図１から４に示された第１の実施の形態と多くの点で類似する実施の形態を示す。これらの実施の形態と第１の実施の形態との違いを以下に説明する。第２の実施の形態の噴霧装置８０が図５及び６に示される。本実施の形態においては、前記第１の開口５２と第３の開口５６の内部表面、及び前記第１の層４２のオリフィス及び流路６６及び６４を形成する内部表面の全てが、前記流れ方向と実質的に平行に広がっている。第３の開口５６の内部表面が流れ方向に平行に広がっているので、液滴の噴霧が噴霧装置８０から流出する前にこの内部表面が噴霧を状態調整し、前記ガス流に対して安定な脱離点を与え、従って噴霧装置８０の外部の噴霧柱内の乱流を小さくする役に立つ。噴霧装置８０の流れ方向に平行に広がる前記内部表面は、これに対応する第１の実施の形態の噴霧装置４０の傾きのついた内部表面とは異なるプロセスにより形成される。具体的には、シリコンに深い溝を掘る反応性イオン・エッチ（ＲＩＥ）プロセス、（リチャード・ムルカック（ＲｉｃｈａｒｄＭｌｃａｋ）のマサチューセッツ工科大学卒業論文、“フッ化水素電解液中におけるシリコンの電気化学的及び光−電気化学的微細加工”（１９９４年）に述べられており、参照として本明細書に含まれる）垂直な壁をつくる光−電気化学的（ＰＥＣ）シリコンエッチプロセス、水酸化物を使ったシリコン・エッチ、あるいはシリコンまたはパイレックスの超音波加工のような、垂直壁用微細加工プロセスを用いて、前記平行な表面を形成することが望ましい。前記第１の層４２の内部表面は全て流れ方向に平行に広がっているから、これらは全て垂直壁用微細加工プロセスを用いて形成される。第３の層４６は、第３の開口５６に平行な表面、及び前記補助ガス・オリフィス及び流路部５６を形成する傾きのついた面を有するから、組合せプロセスにより形成される。第３の開口５６の内部表面は、第３の層４６の第１の表面をマスクし垂直壁用微細加工を施すことにより形成される。前記補助ガス・オリフィス及び流路部６６の内部表面は、第３の層４６の第２の表面をマスクし結晶方位依存性エッチを施すことにより形成される。第３の実施の形態の噴霧装置８２が図７及び８に示される。本実施の形態においては、前記第１，第２，及び第３の開口５２，５４，及び５６の内部表面と、前記第１，第２，及び第３の層４２，４４，及び４６のオリフィス及び流路６４及び６６の内部表面は、全て実質的に前記流れ方向に平行に広がっている。前記内部表面の全てが流れ方向に平行に広がっているから、これらは全て垂直壁用微細加工プロセスを用いて形成することができる。第４の実施の形態の噴霧装置８４が図９及び１０に示される。本実施の形態においては、第３の層４６に開口８６が付加される（この開口は第３の開口５６に用いられるエッチングで同時に作られることが望ましい）。この開口８６は、霧化される液体の両側に補助ガス流を形成する。この補助ガスの流れは液滴の噴霧が散開する傾向を弱める。補助ガスの流れはまた、液滴の噴霧のまわりにガス・シールドを作り出し、この噴霧を大気から遮蔽する。第５の実施の形態の噴霧装置８８が図１１に示される。本実施の形態においては、前記主ガス、補助ガス、及び液体に対する流入口の間の間隔を拡げるためにマニホールド８９が設けられている。このマニホールド８９はまた、前記補助マウント６８を不要にする。マニホールド８９は第１，第２，及び第３のマニホールド層９０，９２，及び９４から構成されている。第１と第３のマニホールド層９０と９４は、隣接するシリコン層との陽極ボンディングが可能なパイレックスで作られることが望ましい。第１と第３のマニホールド層の流路は、超音波加工で形成されることが望ましい。第２のマニホールド層９２はシリコンで作られることが望ましく、第２のマニホールド層９２の流路は垂直壁用微細加工プロセスあるいは結晶方位依存性エッチングプロセスにより形成されることが望ましい。第６の実施の形態の噴霧装置９８が図１２に示される。本実施の形態においては、単層で形成されるマニホールド９９が前記主ガス、補助ガス、及び液体に対する流入口の間の間隔を拡げるために設けられている。このマニホールド９９はパイレックスで作られることが望ましい。マニホールド９９の流路は超音波加工により形成されることが望ましい。第７の実施の形の態噴霧装置１００が図１４から１６に示される。この噴霧装置は実質的に平面の第１の層１０４及び実質的に平面の第２の層１０４を含む。第１及び第２の層１０２及び１０４はそれぞれ、長さが５ｍｍ，幅が５ｍｍ，及び厚さが１ｍｍであることが望ましい。前記第１及び第２の層はガス通路１０６及び第２の層１０４に形成される複数のガス・オリフィス１１０にガスを供給する複数のガス流路１０８を形成する。第１及び第２の層１０２及び１０４はまた、液体通路１１２及び第２の層に形成される複数の液体オリフィス１１６に液体を供給する複数の液体流路１１４も形成する。図１４に示されるように、このガス流路１０８と液体流路１１４は櫛形構造に作られることが望ましい。ガスはガス・ポート１１８を通して前記ガス通路１０６に供給される。同様に、液体は液体ポート１２０を通して前記液体通路１１２に供給される。この液体ポート１２０は、前記液体オリフィス１１６の詰まりを防止するために、液体から不純物を除去するフィルタ１２２を入口に有することが望ましい。このフィルタ１２２は、例えば円形または正方形の、極めて細かいフィルタ孔を有することが望ましい。このフィルタ孔の幅は、液体オリフィス１１６の幅の１／３以下であることが望ましい。前記液体オリフィス１１６の幅は７５μｍより狭いことが望ましい。霧化がおこるオリフィス（本実施の形態ではガス・オリフィス）では、このオリフィスの最小霧化周囲長のオリフィス断面積に対する比は、少なくとも８，０００ｍ^-1であることが望ましい。前記ガス流路１０８及び液体流路１１４のそれぞれの幅は、２００μｍ未満であることが望ましい。前記ガス・オリフィス１１０の幅は、このガス・オリフィスにおける平均空気速度が１００ｍ／秒のときの、霧化された液体の液滴のソーター平均直径の１０倍以下であることが望ましい。ソーター平均直径は、噴霧装置の表面からガス・オリフィス１１０の幅の１０ないし１００倍離れた位置において決定される。このことから、ガス−液体質量比が小さくなるという利点が得られる。関連して述べれば、前記液体流路１１４のそれぞれの幅は前記液体オリフィス１１６のそれぞれの幅の１０倍以下であることが望ましい。それぞれの液体流路の幅は液体オリフィス１１６の最小幅の５０倍以下であることが望ましい。これにより、前記ガス及び液体オリフィス１１０及び１１６の間隔をより狭めることができる。それぞれの液体オリフィス１１６の厚さも、液体オリフィス１１６の幅の４倍以下であることが望ましい。これにより、霧化オリフィス列の１ｍｍ２当たりの流路数をより多くすることができる。例えば、前記オリフィス列が占める表面１ｍｍ２当たりの流量が１０ミリリットル／分で、強制的に前記液体オリフィス１１６を通過させられた液体は、前記第２の層１０４の表面を横切って前記ガス・オリフィス１１０の霧化縁１２４に移動する。例えば、オリフィス列が占める表面１ｍｍ２当たりの流量が１標準リットル／分で、強制的に前記ガスオリフィス１１０を通過させられたガスは、前記液体を霧化縁１２４で液紐に分裂させ、この液紐を１次霧化により液滴に分裂させる。本第７の実施の形態の噴霧装置１００は、第１の実施の形態の噴霧装置と同様に、ウェハ上にバッチで製造できる。各層の内部表面は、供給流路の密度が高くなり、従って前記霧化列の１ｍｍ２当たりの流量容量が大きくなるので、垂直壁用微細加工プロセスを用いて形成することが望ましい。しかし本実施の形態及び後述の実施の形態においては、第２の層１０４の前記オリフィス１１０及び１１６の底部及び前記流路１０８及び１１４の頂部に相当する位置にエッチ停止点が設けられる。このエッチ停止点は、拡散、イオン注入及び、エピタキシャル成長、さらにはウェハ・ボンディング及び研磨のような既知の方法で設けることができる。前記ウェハ・ボンディング及び研磨のプロセスは、エッチ停止点を作るために２枚の層を使用しなければならないが、このプロセスで形成された製品は本明細書では単一の第１の層１０４と見なされるであろう。６０〜１０００℃の範囲で長時間第１の層を加熱することを避け、低酸素濃度のウェハを使用することにより、酸素析出物の形成を低減できることに注意すべきである。次いで前記第１及び第２の層をシリコン融着ボンディングにより結合し噴霧装置１００を形成することが望ましい。図１７から２０は、ガス及び液体オリフィスの配置が異なることを除き、第７の実施の形態と同じ構造を有する噴霧装置の実施の形態を示す。図１７から２０に示される上面図は、説明を容易にするため、図１４に示される上面図に比較して拡大されている。図１７に示されるように、第８の実施の形態１２６のガス・オリフィス１１０はジグザグ形になっている、この形状により、より長い霧化周囲長、すなわちより長い霧化縁１２４が得られ、霧化性能が向上する。図１８に示されるように、第９の実施の形態１２８のガス及び液体オリフィス１１０及び１１６は複数の円筒で形成されている。図１９で示されるように、第１０の実施の形態１３０のガス・オリフィス１１０は液体オリフィス１１６に対して直角方向に伸びる細長い長方形になっている。この配置は霧化の周囲長を長くする。図２０に示されるように、第１１の実施の形態１３２のガス及び液体オリフィス１１０及び１１６は細長い長方形をし、互い違いになっている。この配置は霧化の周囲長を長くする。図２１及び２２は第１２の実施の形態の噴霧装置１３４を示す。本実施の形態は、第２の層１０４が比較的薄く、望ましくは液体オリフィス１１６の幅の４倍よりは厚さが薄く、この液体オリフィスのアスペクト比（オリフィス厚さとオリフィス幅の比）が４未満であることを除き、第７の実施の形態と同じである。ガス及び液体オリフィス１１０及び１１６は第２の層１０４に形成される。ガス及び液体流路１０８及び１１４は主として第１の層１０２に形成される。第１及び第２の層１０２及び１０４の前記面は、垂直壁用微細加工プロセスでけいせいされることが望ましい。次いでこれら第１及び第２の層は整合され、シリコン融着ボンディングにより結合される。図２３及び２４は本発明の第１３の実施の形態１３６を示す。本実施の形態は、実質的に平面の第３の層１３８が第２の層１０４の上に設けられ、ガス・オリフィス１１０に液体を誘導し、この液体を非常に薄い膜にとどめる通路１３９を形成することを除き、第７の実施の形態と同じである。この第３の層１３８は動作中の破裂を防止するに十分な厚さを有し、第１及び第２の層１０２及び１０４と一致する長さと幅を有することが望ましい。例えば、霧化列領域１ｍｍ２当たりの流量が１０ミリリットル／分で強制的に液体オリフィスを通過させられた液体は、第２及び第３の層１０４及び１０８の間の通路１３９を通って霧化縁１２４に移動する。例えば２００ｍ／秒の速度で強制的にガス・オリフィス１１０を通過させられたガスは、霧化縁１２４で前記液体を液紐に分裂させ、さらに１次霧化によりこの液紐を液滴に分裂させる。第３の層１３８は、第２の層１０４の表面に通常の表面微細加工（犠牲層）プロセスで作られることが望ましい。第２の層１０４にオリフィス１１０及び１１６を形成した後（この状態ではこれらのオリフィスのそこは閉じている−流路１０８及び１１４に対してまだ開けられていない−ことが望ましい）、リン含有量の大きいリン珪酸ガラス（または可溶性高分子材料）のような高速エッチングが可能な犠牲層を、第２の層１０４と第３の層１３８との間の所望の間隙に等しい厚さで第２の層１０４に被着する。この犠牲層にパターンをつけ第３の層１３８が第２の層１０４に結合するべき領域をエッチングにより除去する。次に、例えば多結晶シリコンまたはポリイミドのような不溶性高分子層の第３の層１３８をパターンが形成された犠牲層の上に被着する。この第３の層１３８にパターンをつけ第３の層１３８が開口部を有すべき領域をエッチングにより除去する。表面微細加工の最後の工程は残りの犠牲層のエッチングによる除去、すなわち第３の層１３８と第２の層１０４との間の流体通路１３９の開通である。あるいは前記第３の層１３８は、ポリイミド（例えばカプトンＫＪ）のようなボンディングが可能なプラスチックフィルムで、（エキシマーレーザのような）レーザ加工、ＲＩＥすなわちプラズマエッチング、及び／または熱型押により通路及びオリフィスが形成された膜であってもよい。第３の層１３８と第２の層１０４との間の流体の流れのための前記通路１３９は、第３の層１３８の通路１３９と第２の層１０４のオリフィスとの精確な整合を必要としないように、大面積にわたって一様なボンディング可能なプラスチックフィルムにレーザ加工または熱型押されることが望ましい。第３の層１３８を第２の層１０４にボンディングした後、第３の層１３８のガス・オリフィス開口をエッチングまたはレーザ加工する。前記第３の層１３８により設けられる前記通路１３９を考慮すれば、図２４に示される噴霧装置は、前はガスに対して用いられた前記ポート１１８への液体の流入及び前は液体に対して用いられたポート１２０へのガスの流入により動作させることもできる。ガスと液体を交換する場合には、液体の大量の蓄積がおこり得ないように、液体オリフィスはその周囲長全体にわたって高速ガス流を有することが望ましい。図２５及び２６は、第１４の実施の形態の噴霧装置１４０を示す。本実施の形態は図１４から１６に示される第７の実施の形態と類似している。しかし、この第１４の実施の形態は異なるガス供給網を有している。具体的にはこの噴霧装置１４０は、ガスに対する充気室１４３を形成する、実質的に平面の充気層１４２を含む。前記ガス・ポート１１８はガス槽から充気室１４３にガスを供給する。第１及び第２の層１０２及び１０４はそれぞれ、（霧化列１ｍｍ２当たり１０ミリリットル／分のようなチップ定格に基づく）所望の液体霧化速度，及び大量微細加工に用いられるシリコンウェハの標準範囲内の厚さ（例えば５００μｍ）により定まる長さと幅を有することが望ましい。前記充気層１４２はパイレックスのような他の材料でも形成できるが、シリコンが望ましい。第２の層１０４の表面に形成されるガス・オリフィス１１０は、第７の実施の形態よりかなり厚い。これらのガス・オリフィス１１０は、前記充気室１４３と流体を連結するように、第１の層及び第２の層１０２及び１０４を貫通して伸びている。ガス・オリフィス１１０は、第７の実施の形態と同じ長さと幅を有することが望ましい。液体オリフィス１１６及び液体流路１１４は、第７の実施の形態と同じ寸法であることが望ましい。例えば霧化列領域１ｍｍ２当たりの流量が１０ミリリットル／分で、強制的に液体オリフィス１１６を通過させられた液体は、第２の層１０４の表面を横切ってガス・オリフィス１１０の霧化縁１２４に移動する。例えば２００ｍ／秒の速度でガス・オリフィス１１０を強制的に通過させられたガスは、霧化縁１２４で前記液体を分裂させて液紐にし、さらに１次霧化によりこの液紐を分裂させて液滴にする。第１４の実施の形態の噴霧装置１４０は、第１の実施の形態の噴霧装置と同様に、ウェハ上にバッチで製造することができる。各層の内部表面は、垂直壁用微細加工プロセスを用いて形成されるることが望ましい。次いでこれらの層を整合し、シリコン融着ボンディングにより結合して噴霧装置を形成する。図２７は本発明の第１５の実施の形態１４４を示す。本実施の形態は、実質的に平面の第３の層１３８が第２の層１０４の上方に設けられて液体をガス・オリフィス１１０に誘導する通路１３９を形成していることを除き、第１４の実施の形態と同じである。第３の層１３８は動作中の破裂を防止するに十分な厚さと、第１及び第２の層１０２及び１０４と一致する長さ及び幅を有することが望ましい。例えば、霧化列領域１ｍｍ２当たりの流量が１０ミリリットル／分で強制的に液体オリフィスを通過させられた液体は、第２の層１０４の表面を横切って霧化縁１２４に移動する。例えば流速２００ｍ／秒で強制的にガス・オリフィス１１０を通過させられたガスは、霧化縁で前記液体を液紐に分裂させ、さらに１次霧化によりこの液紐を液滴に分裂させる。第３の層１３８は微細加工され、第１３の実施の形態に関して上述したプロセスにより第２の層１０４に結合させられる。第１６の実施の形態の噴霧装置１４６は図２８に示される。本実施の形態は、実質的に平面の充気層１４２，実質的に平面の第１の層１０２，及び実質的に平面の第２の層１０４を含む。第１の層及び第２の層１０２及び１０４はそれぞれ、(オリフィス１ｍｍ２当たり１０ミリリットル／分のようなチップ定格に基づく)所望の液体霧化速度，及び大量微細加工に用いられるシリコンウェハの標準範囲内の厚さ（例えば５００μｍ）により定まる長さと幅を有することが望ましい。前記充気層１４２はシリコンで形成されることが望ましいが、パイレックスのような他の材料でも形成できる。充気層１４２及び前記第１の層１０２はガス用の充気室１４３を形成する。（図示されていない）ガス・ポートはガス槽から充気室１４３にガスを供給する。ガス・オリフィス１１０は、第２の層１０４の表面に形成される。これらのガス・オリフィスは、第１及び第２の層１０２及び１０４を貫通して伸び、前記充気室１４３と流体を連結している。ガス・オリフィス１１０は第７の実施の形態と同じ長さと幅を有することが望ましいが、厚さは第７の実施の形態よりかなり厚い。第１及び第２の層１０２及び１０４は、（図示されていない）１本の液体通路及び第１の層１０２に形成された複数の液体オリフィス１１６に液体を供給する複数の流路１１４を形成する。液体オリフィス１１６及び液体流路１１４は、第７の実施の形態と寸法が同じであることが望ましい。液体は、第７の実施の形態のフィルタのような、（図示されていない）フィルタを有することが望ましい（図示されていない）液体ポートを通して液体通路に供給される。例えば、霧化列領域１ｍｍ２当たりの流量が１０ミリリットル／分で強制的に液体オリフィスを通過させられた液体は、第１の層１０２の表面を横切ってガス・オリフィス１１０の入口に移動する。充気室１４３内のガスは、例えば流速２００ｍ／秒で強制的にガス・オリフィス１１０に入れられ、前記液体をガス・オリフィスを通してガス・オリフィス出口まで引っ張る。前記液体がガス・オリフィス壁に沿って移動するとともに、液体の内いくらかが分裂させられて液紐になり霧化される。残りの液体はガス・オリフィス出口（霧化縁）まで運ばれる。前記ガス流は、霧化縁で前記液体を液紐に分裂させ、さらに１次霧化によりこの液紐を液滴に分裂させる。この第１６の実施の形態の噴霧装置１４６は、第１の実施の形態の噴霧装置と同様に、ウェハ上にバッチで製造することができる。層１４２，１０２，及び１０４のそれぞれの内部表面は、垂直壁用微細加工プロセスを用いて形成されることが望ましい。次いで前記充気、第１，及び第２の層を整合し、シリコン融着ボンディングにより結合して噴霧装置を形成する。充気層にパイレックスを用いる場合は、陽極ボンディングによりシリコン層と結合する。本発明の第１７の実施の形態１４８は図２９から３４に示される。本実施の形態は図１５に示される第１７の実施の形態に多くの点で類似している。しかし、第１７の実施の形態は、ガス及び液体をガス及び液体オリフィスに供給する、導管、通路、及び櫛形構造をなす供給流路を含む比較的複雑な供給網を有している。図２９に大略が示されるように、ガスはガス・ポート１１８を通って入り、導管１５０を通ってより細い通路１５２に流れる。前記ガスは通路１５２から、ガスをガス・オリフィス１１０に供給するさらに細い流路１０８に流れ込む。同様に、液体は液体ポート１２０を通って入り、導管１５４を通って流れ、より細い通路１５６を通って流れ、前記液体を液体オリフィス１１６に供給するさらに細い流路１１４を通って流れる。図３１に示されるように、この噴霧装置は、連結ブロック１５８，実質的に平面のフィルタ層１６０，実質的に平面の第１の層１０２，及び実質的に平面の第２の層１０４を含む。前記フィルタ層１６０，第１の層１０２，及び第２の層１０４のそれぞれは、（オリフィス１ｍｍ２当たり１０ミリリットル／分のようなチップ定格に基づく）所望の液体霧化速度，及び（第１の層はパイレックスで作られることが望ましいが）大量微細加工に用いられるシリコンウェハの標準範囲内の厚さ（例えば５００μｍ）により定まる長さと幅を有することが望ましい。前記連結ブロック１５８はガス及び液体槽との連結のためのガス・ポート１１８及び液体ポート１２０を有する。連結ブロック１５８は鋼鉄またはその他の前記液体を通さない機械加工が可能な材料で作られることが望ましい。図３３に示されるように、前記フィルタ層１６０はガスを前記ガス導管１５０に供給する主ガス供給路１６２を有する。この主ガス供給路１６２はＯリング１６４を介して前記ガス・ポート１１８に連結している。フィルタ層１６０はまた液体を前記液体導管１５４に供給する主液体供給路１６６を有する。この主液体供給路１６６はＯリング１６８を介して前記液体ポート１２０に連結している。主液体供給路１６６は、複数の細長い流路１７０（図３３及び３４）を含む。これらの流路１７０のそれぞれは、流入口にフィルタ孔１７３を有する。フィルタ孔１７３は、例えば円形または正方形であり、液体オリフィス１１６の幅の１／３以下の幅を有することが望ましい。図３４に示されるように、フィルタ孔１７３は液体ポート１２０に液体を流し込み、フラッシ・ポート１７２を通して流し出すことにより急速洗浄（フラッシ）することができる。液体再循環ポンプシステムを用いない限り、通常の動作中このフラッシ・ポート１７２は閉じられる。第２の層１０４及びフィルタ層１６０とは異なり、第１の層１０２はパイレックスで作られることが望ましい。第１の層１０２は前記ガス及び液体主供給路１６２及び１６６と流体を連結しているガス及び液体導管１５０及び１５４（図３１）を有する。第１の層１０２はまた、前記ガス及び液体導管１５０及び１５４と流体を連結している（断面図には示されていない）ガス通路１５２及び液体通路１５６（図３２）も有する。第２の層１０４は前記ガス及び液体通路１５２及び１５６と流体を連結しているガス及び液体流路１０８及び１１４（図３１）を有し、櫛形構造をなすことが望ましい。前記ガス及び液体流路１０８及び１１４はガス及び液体を、第２の層１０４の表面に形成されたス及び液体オリフィス１１０及び１１６に供給する。ガス及び液体流路１０８及び１１４とガス及び液体オリフィス１１０及び１１６（図３０）は、第７の実施の形態の流路及びオリフィスと同じ寸法を有することが望ましい。例えば、霧化列領域１ｍｍ２当たりの流量が１０ミリリットル／分で強制的に液体オリフィス１１６を通過させられた液体は、第２の層１０４の表面を横切ってガス・オリフィス１１０の霧化縁に移動する。例えば流速１００ｍ／秒で強制的にガス・オリフィス１１０を通過させられたガスは、霧化縁で前記液体を液紐に分裂させ、さらに１次霧化によりこの液紐を液滴に分裂させる。第１７の実施の形態の噴霧装置１４８は、第１の実施の形態の噴霧装置と同様に、ウェハ上にバッチで作ることができる。各層の内部表面は、垂直壁用微細加工プロセスを用いて形成することが望ましい。しかし、パイレックスで作られる第１の層１０２の内部表面は超音波加工で形成することが望ましい。次いでフィルタ、第１，及び第２の層を整合し、シリコンとパイレックスの結合に望ましいプロセスである、陽極ボンディングにより結合する。鋼鉄で作られる連結ブロック１５８のガス及び液体ポートは、通常の機械加工法で形成することが望ましく、次いで前記フィルタ、第１，及び第２の層をＯリング１６４及び１６８（または封止ガスケット）を介して連結ブロックに結合して、噴霧装置を形成する。本発明の望ましい実施の形態を説明してきたが、本発明の前述及びその他の実施の形態の基礎となっている原理に触れておくことが妥当である。本発明に関連して、上述の噴霧装置は、０．２以下のガス−液体質量比において３５μｍより小さいソーター平均直径を有する液滴を作る、液体の１次霧化をおこすこと決められていた。３５μｍより小さいソーター平均直径は、液紐となる液層が薄いことにより生じる。０．２未満のガス−液体質量比は、ガス・オリフィスの幅の狭さから生じる。この組合せにより、ある特定の体積の液体の霧化のために比較的少量のガスを用いながら、小さな液滴を形成することができる。さらに上述の噴霧装置は、液滴の臨界直径Ｄｍａｘより小さなソーター平均直径を有する液滴を作る液体の１次霧化をおこす。Ｄｍａｘは液滴の最大安定直径であり、Ｄ_max＝８σ／(Ｃ_Dρ_AＵ_R ²) で与えられる。ここで、 σ：前記液体の表面張力ＣＤ：前記臨界直径に等しい直径を有する液滴の抵抗係数 ρＡ：前記ガスの密度ＵＲ：前記液滴と前記ガスの間の相対速度である。この臨界直径より小さな液滴を生じる１次霧化は、前記霧化縁において前記液体が薄いことによりおこる。この結果、液滴寸法が若干小さくなり、また液滴寸法分布も狭くなる。前記噴霧装置はまた、平均幅が液滴の臨界直径Ｄｍａｘの５倍より狭い分離した液紐を形成する。これは、霧化縁において液体が薄いことによりおこる。このことは、２次霧化にはあまり信頼がおけないので有利である。前記噴霧装置はガスを液体に向かって流し、１００ｍ／秒以下の速度で効率的な霧化を達成できる。これは、霧化縁において液体が薄いことにより可能である。この結果、前記噴霧装置内での乱流が少なくなる。上述の噴霧装置のいずれにおいても、各オリフィスの霧化周囲長のオリフィス断面積に対する比は少なくとも８，０００ｍ^-1である。このことは、１次霧化がおこる霧化縁に高速ガス流が集中するので、有利である。さらに各実施の形態におけるガス−液体質量比は０．２以下であることが望ましく、さらに望ましくは０．１以下である。この比により、ガスの所要量が抑えられ、性能がさらに向上する。さらにこれらの噴霧装置は、バッチ生産ができる生産技術により形成でき、従って数１００個からおそらく１００万個以上の噴霧装置を１枚の層に同時に生産できる。噴霧装置はバッチで形成された後に分離される必要はないから、本発明はまた規模の大きなオリフィス列の形成も提供する。このことは、大流量を得る、すなわち生成環境への流量を拡大する上で、重要である。またこれらの噴霧装置は、それぞれの装置を精確に同じにまた精確な寸法要求に従って作り得る方法で作ることができる。このことは噴霧装置間、あるいはバッチ間で、再現性のある噴霧特性を得るために重要である。本発明は、（ａ）チャンネル幅の（ｂ）オリフィス厚さに対する比を亀裂及び／または破裂がおこらないように十分小さく保つことによる、非常に薄い構造を有する大規模列の高圧動作を提供する。例えば、前記流路幅が１００μｍに制限されている場合、４μｍ厚のオリフィスは、破裂することなく１００ｐｓｉで動作できる。本発明は、効率の高い、空間を節約する供給網を用いることにより、広い空間を必要とせずに、大規模なオリフィス列に流体を供給する。これらの供給網はバッチ生産により効率よく作ることができる。１回に１流路を形成するのではなく、数１０，数１００，さらには数１，０００本の供給流路でさえ、１枚の層または積層に、同時に形成できる。また多層供給流路も形成できる。このことは大規模オリフィス列を供給する上で重要である。本発明によれば、隣り合うオリフィスが異なる液体を放出する多液列も作成できる。本発明による第１８の実施の形態の噴霧装置１８０が、図３５及び３６に示される。本実施の形態は、これより前の実施の形態とは異なる動作をする。本実施の形態は、第１の風及び第２の風に誘発される、液流すなわち噴流の分裂により動作する。この第１８の実施の形態１８０は、実質的に平面の第１の層１８２及び実質的に平面の第２の層１８４を含む。第１及び第２の層１８２及び１８４のそれぞれは、長さが５ｍｍ，幅か５ｍｍ，及び厚さが１ｍｍであることが望ましい。前記第１及び第２の層１８２及び１８４は、ガス通路１８６及び第２の層１８４に形成された複数のガス・オリフィス１９０にガスを供給する複数のガス流路１８８を形成する。第１及び第２の層１８２及び１８４はまた、液体通路１９２及び第２の層１８４に形成された複数の液体・オリフィス１９６に液体を供給する複数の液体流路１９４を形成する。図３５に示されるように、前記ガス流路１８８及び液体流路１９４は櫛形構造になっていることが望ましい。ガスはガス・ポート１９８を通してガス通路１８６に供給される。同様に、液体は液体ポート２００を通して液体通路１９２に供給される。液体ポート２００は、液体オリフィス１９６の詰まりを防止するために液体から不純物を除去する（図示されていない）フィルタを流入口に有する。このフィルタは、例えば円形または正方形の、極めて細かいフィルタ孔を有することが望ましい。このフィルタ孔の幅は、前記液体オリフィス１９６の幅の１／３以下であることが望ましい。液体オリフィス１９６は、この液体オリフィス幅の４倍より薄い厚さをもつ、小さくまとまった（例えば円または正方形の）断面を有することが望ましい。本実施の形態においては、これらの液体オリフィス１９６から液体噴流を開始し維持するに十分な液圧が加えられる。前記噴流が液体オリフィス１９６から飛び出した後、噴流が自身の内部不安定性のために分裂する（レイリー分裂）前に、分裂を加速するだけの十分な差速をもって噴流と相互作用するように、ガス流が配置される。液体噴流の速度は１０ｍ／秒であることが望ましく、ガス流の速度は１００ｍ／秒より大きいことが望ましい。前記分裂は風、すなわち前記液体噴流に吹きつけるガスのもつ、液体噴流の速度に比較して実質的に大きな速度により誘発される。この、風により誘発される分裂は第１の風及び第２の風という表現により説明される。第１の風による分裂においては、液体噴流の振動は未だ主として圧縮波的であり、形成される液滴の直径は噴流の直径とほぼ同じである。第２の風による分裂においては、液体噴流の振動は主として洞状であり、形成される液滴の直径は噴流の直径よりかなり小さい。この、風による分裂の利点には、（１）形成される液滴がレイリー分裂による液滴より小さいこと、及び（２）液滴寸法分布が（単分散の）レイリー分裂と（寸法分布が非常に広い）一般的な霧化との中間にあることがある。本実施の形態の噴霧装置１８０は、第１の実施の形態の噴霧装置と同様にウェハ上にバッチで作成することができる。各層の内部表面は、垂直壁用微細加工プロセスを用いて形成することが望ましい。次いで、第１及び第２の層１８２及び１８４をシリコン融着ボンディングにより、あるいは（第１の層１８２がパイレックスであれば）陽極ボンディングにより、結合して噴霧装置１８０を形成する。本実施の形態の噴霧装置１８０は、第１４及び第１７の実施の形態の供給網を利用できるように適合させることができる。本発明の範囲あるいは精神から逸脱することなく本発明の装置に種々の変形及び変更をなし得ることは当該分野の熟練した技術者にとって明らかであろう。ここに説明した本発明の明細書及び実施の考察から、本発明の他の実施の形態は当該分野の熟練した技術者にとって明らかであろう。本発明の明細書及び例は、以下の請求の範囲により示される本発明の真の範囲及び精神に関する、単なる例示としてみなされるべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号６０／０２１，３０９ (32)優先日平成８年７月８日(1996．7．8) (33)優先権主張国米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号６０／０２１，３１０ (32)優先日平成８年７月８日(1996．7．8) (33)優先権主張国米国（ＵＳ） (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者セイラー，ジョンアールアメリカ合衆国ワシントンディーシー 20375 エスダブリュオーヴァールックアヴェニュー 4555 ネイヴァルリサーチラボラトリー (72)発明者ロヴェルスタッド，アミーエルアメリカ合衆国メリーランド州 20706 ―1856 ランハムマーティンルーサーキングハイウェイ 9730 スイートディー―７スプレイチップシステムズコーポレイション

Claims

【特許請求の範囲】１．液体を霧化する方法において、オリフィスの霧化縁上に液体を流す工程と、０．２以下のガス−液体質量比において、前記液体に霧化を生じせしめてソーター（Ｓａｕｔｅｒ）平均直径が３５μｍより小さい液滴にするために、ガスを前記液体に向けて流す工程、を含むことを特徴とする方法。２．前記ガスが１００ｍ／秒以下の速度で前記液体に向けて流されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。３．前記液体に向けて流される前記ガスが、前記液滴の臨界直径Ｄｍａｘの５倍より小さい平均幅を有する分離した液紐を形成することを特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。ここで、Ｄ_max＝８σ／(Ｃ_Dρ_AＵ_R ²) であり、ここで σ：前記液体の表面張力ＣＤ：前記臨界直径に等しい直径を有する液滴の抵抗係数 ρＡ：前記ガスの密度ＵＲ：前記液滴と前記ガスの間の相対速度である。４．前記オリフィスの最小霧化周囲長の、前記オリフィスの断面積に対する比が少なくとも８，０００ｍ^-1であることを特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。５．液体を霧化する方法において、オリフィスの霧化縁上に液体を流す工程と、前記液体に１次霧化を生じせしめて前記液滴の臨界直径Ｄｍａｘより小さいソーター平均直径を有する液滴にするために、ガスを前記液体に向けて流す工程、を含むことを特徴とする方法。ここで、Ｄ_max＝８σ／(Ｃ_Dρ_AＵ_R ²) であり、ここで σ：前記液体の表面張力ＣＤ：前記臨界直径に等しい直径を有する液滴の抵抗係数 ρＡ：前記ガスの密度ＵＲ：前記液滴と前記ガスの間の相対速度である。６．噴霧装置において、第１の貫通する開口を有する実質的に平面の第１の層と、第２の貫通する開口を有する実質的に平面の第２の層とを含み、前記第２の層が、前記第１及び第２の開口が整合されて主ガスを流れ方向に誘導する主ガス・オリフィスを形成するように前記第１の層と積層され、前記第２の開口が、少なくとも１つの霧化縁を有する少なくとも１つの内部表面に境を接し、前記第１及び第２の層が、前記第２の層の、液体が薄膜を形成する少なくとも１つの内部表面上に霧化される前記液体を供給する少なくとも１つの液体オリフィスの境界を定める、ことを特徴とする噴霧装置。７．前記第２の開口が、前記流れ方向に収束する少なくとも２つの内部表面に境を接していることを特徴とする請求の範囲第６項記載の噴霧装置。８．前記第１の開口が、前記流れ方向に収束する少なくとも２つの内部表面に境を接していることを特徴とする請求の範囲第７項記載の噴霧装置。９．貫通する第３の開口を有し、前記第２の層と積層されている実質的に平面の第３の層をさらに含み、前記第３の開口が前記流れ方向に末広がりになっている少なくとも２つの内部表面に境を接していることを特徴とする請求の範囲第８項記載の噴霧装置。 10．前記第１の開口が前記流れ方向に実質的に平行に広がる少なくとも２つの内部表面に境を接していることを特徴とする請求の範囲第７項記載の噴霧装置。 11．貫通する第３の開口を有し、前記第２の層と積層されている実質的に平面の第３の層をさらに含み、前記第３の開口が前記流れ方向に実質的に平行である少なくとも２つの内部表面に境を接していることを特徴とする請求の範囲第１０項記載の噴霧装置。 12．貫通する第３の開口を有し、前記第３の開口が前記第１及び第２の開口と整合されて前記主ガス・オリフィスを形成するように前記第２の層と積層されている実質的に平面の第３の層をさらに含み、前記第１，第２，及び第３の開口がそれぞれ、前記流れ方向に実質的に平行に広がる少なくとも２つの内部表面に境を接していることを特徴とする請求の範囲第６項記載の噴霧装置。 13．前記第１及び第２の層が元素半導体材料を含むことを特徴とする請求の範囲第６項記載の噴霧装置。 14．前記第１及び第２の層がシリコンを含むことを特徴とする請求の範囲第１３項記載の噴霧装置。 15．前記第２の開口の最小霧化周囲長の、前記第２の開口の断面積に対する比が少なくとも８，０００ｍ^-1であることを特徴とする請求の範囲第６項記載の噴霧装置。 16．前記第２の開口が、２５０μｍ以下の幅で対向して隔てられる少なくとも２つの内部表面を有することを特徴とする請求の範囲第６項記載の噴霧装置。 17．貫通する第３の開口を有し、前記第３の開口が前記第１及び第２の開口と整合されて前記主ガス・オリフィスを形成するように前記第２の層と積層されている実質的に平面の第３の層をさらに含み、前記第２及び第３の層が前記第２の開口の前記少なくとも１つの内部表面の前記霧化縁に補助ガスを供給する少なくとも１つの補助ガス・オリフィスの境界を定めることを特徴とする請求の範囲第６項記載の噴霧装置。 18．前記第３の層が前記霧化される液体の少なくとも一方の側に補助ガスの流れを形成する追加のオリフィスを含むことを特徴とする請求の範囲第１７項記載の噴霧装置。 19．前記主ガスを前記主ガス・オリフィスに供給する第１の流路及び前記液体を前記液体オリフィスに供給する第２の流路を有するマニホールドをさらに含み、前記第１及び第２の流路が互いに流れ方向に収束することを特徴とする請求の範囲第６項記載の噴霧装置。 20．噴霧装置を形成する方法において、実質的に平面の第１の層に第１の開口を形成する工程と、実質的に平面の第２の層に、霧化縁をもつ少なくとも１つの内部表面を有する、第２の開口を形成する工程と、前記第１及び第２の層の内少なくとも１つに少なくとも１つの液体オリフィスを形成する工程と、前記第１と第２の開口が整合されて流れ方向に主ガスを誘導する主ガス・オリフィスを形成するように、また前記液体オリフィスが前記第２の開口の少なくとも１つの内部表面上に霧化される液体を供給するように、前記第１と第２の層を結合する工程、を含むことを特徴とする方法。 21．実質的に平面の第３の層に第３の開口を形成する工程と、前記第２及び第３の層の内少なくとも１つに少なくとも１つの補助ガス・オリフィスを形成する工程と、前記第３の開口が主ガス前記第１及び第２の開口と整合されて前記主ガス・オリフィスを形成するように、さらに前記補助ガス・オリフィスが前記第２の開口の前記少なくとも１つの内部表面の前記霧化縁に補助ガスを供給するように、前記第２と第３の層を結合する工程、をさらに含むことを特徴とする請求の範囲第２０項記載の方法。 22．前記第１及び第２の層がシリコンで作られることを特徴とする請求の範囲第２０項記載の方法。 23．前記第１の層に複数の第１の開口が形成され、前記第２の層に複数の第２の開口が形成され、前記第１及び第２の層の内少なくとも１つに複数の液体オリフィスが形成され、さらに前記第１と第２の層は結合された後に複数の噴霧装置に分割されることを特徴とする請求の範囲第２０項記載の方法。 24．実質的に平面の第１の層と、複数のオリフィスが形成されている、実質的に平面の第２の層を含み、前記第１及び第２の層が前記複数のオリフィスの内少なくともいくつかにガスを供給する複数のガス流路を含むガス供給網、及び前記複数のオリフィスの内少なくともいくつかに液体を供給する複数の液体流路を含む液体供給網を形成する、ことを特徴とするガス補助型噴霧装置。 25．前記複数のオリフィスが複数のガス・オリフィス及び複数の液体オリフィスを含み、前記ガス流路が前記ガスオリフィスにガスを供給し、前記液体流路が前記液体オリフィスに液体を供給することを特徴とする請求の範囲第２４項記載の噴霧装置。 26．前記液体及びガス・オリフィスの内の１つから前記液体及び・ガスオリフィスの内の残る１つに流体を誘導するための通路を形成するために前記第２の層に隣接して配置される実質的に平面の第３の層をさらに含むことを特徴とする請求の範囲第２５項記載の噴霧装置。 27．前記複数のガス・オリフィスにガスを供給するための充気室を形成する充気層をさらに含むことを特徴とする請求の範囲第２５項記載の噴霧装置。 28．前記ガス供給網が前記ガス流路より大きくまた前記ガス流路にガスを供給する複数のガス通路をさらに含み、前記液体供給網が前記液体流路より大きく前記液体流路に液体を供給する複数の液体通路をさらに含むことを特徴とする請求の範囲第２５項記載の噴霧装置。 29．前記ガス供給網が前記ガス通路より大きく前記ガス通路にガスを供給するガス導管をさらに含み、前記液体供給網が前記液体通路より大きく前記液体通路に液体を供給する液体導管をさらに含むことを特徴とする請求の範囲第２８項記載の噴霧装置。 30．前記液体導管に供給される液体を濾過するためのフィルタを有する実質的に平面のフィルタ層をさらに含むことを特徴とする請求の範囲第２９項記載の噴霧装置。 31．前記液体流路に供給される液体を濾過するためのフィルタをさらに含むことを特徴とする請求の範囲第２４項記載の噴霧装置。 32．各液体流路が少なくとも１つのガス流路に隣接していることを特徴とする請求の範囲第２４項記載の噴霧装置。 33．前記ガスのための充気室を形成する充気層をさらに含み、前記第１の層が液体を前記液体流路から前記充気室に流し込ませる液体オリフィスを有し、前記第２の層に形成される前記複数のオリフィスが第１の層を貫通し前記充気室と流体を連結しているガス・オリフィスであることを特徴とする請求の範囲第２４項記載の噴霧装置。 34．前記液体流路及びガス流路のそれぞれの幅が２００μｍより小さいことを特徴とする請求の範囲第２５項記載の噴霧装置。 35．前記複数のガス・オリフィスのそれぞれの幅が７５μｍより小さいことを特徴とする請求の範囲第２５項記載の噴霧装置。 36．液体流路の幅が前記液体流路により供給される液体オリフィスの最小幅の５０倍以下であることを特徴とする請求の範囲第２５項記載の噴霧装置。 37．前記液体オリフィスが実質的に細長い長方形であり、液体流路の幅が前記液体流路により供給される液体オリフィスの最小幅の１０倍以下であることを特徴とする請求の範囲第２５項記載の噴霧装置。 38．液体オリフィスの厚さが前記液体オリフィスの幅の４倍以下であることを特徴とする請求の範囲第２５項記載の噴霧装置。 39．ガス・オリフィスの幅が、前記ガス・オリフィスにおける平均ガス速度が１００ｍ／秒のときの、前記噴霧装置表面からガス・オリフィス幅の１０ないし１００倍離れた位置における、液滴のソーター平均直径の１０倍以下であることを特徴とする請求の範囲第２５項記載の噴霧装置。 40．前記複数の液体オリフィスのそれぞれにおいて、前記液体オリフィスの最小霧化周囲長の、前記液体オリフィスの断面積に対する比が少なくとも８，０００ｍ^-1であることを特徴とする請求の範囲第２５項記載の噴霧装置。 41．前記第１及び第２の層が元素半導体材料を含むことを特徴とする請求の範囲第２４項記載の噴霧装置。 42．前記第１及び第２の層がシリコンを含むことを特徴とする請求の範囲第４１項記載の噴霧装置。 43．前記ガス−液体質量比が２以下であることを特徴とする請求の範囲第２４項記載の噴霧装置。 44．ガス補助型噴霧装置の形成方法において、実質的に平面の第１の層及び実質的に平面の第２の層にガス供給網及び液体供給網を形成する工程と、前記第２の層に噴霧を形成するための複数のオリフィスを形成する工程と、前記ガス及び液体供給網が噴霧を形成するためにガス及び液体を前記複数のオリフィスに供給するように、前記第１と第２の層を結合する工程、を含むことを特徴とする方法。 45．前記第１及び第２の層がシリコンで作られることを特徴とする請求の範囲第４４項記載の方法。 46．複数のガス供給網及び複数の液体供給網が前記第１及び第２の層に形成され、複数のオリフィスが前記第２の層に形成され、前記第１と第２の層は結合された後複数の噴霧装置に分割されることを特徴とする請求の範囲第４４項記載の方法。 47．ガス補助型噴霧装置において、実質的に平面の第１の層と、実質的に平面で、複数の液体オリフィス及び複数のガス・オリフィスが形成されている第２の層を含み、前記第１及び第２の層が、前記複数の液体オリフィスに液体を供給し、液体を強制的に前記液体オリフィスを通過させて液体の流れを形成するための複数の液体流路を含む液体供給網、及び前記複数のガス・オリフィスにガスを供給し、ガスを強制的に前記ガス・オリフィスを通過させて前記液体の流れを霧化するための複数のガス流路を含むガス供給網を形成する、ことを特徴とする噴霧装置。