JP2003531738A - ナノ構造 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
ナノ構造を作製する手間の要らない方法であって、複数の部位を電荷を移動させるためのスタンプと接触させて、第一の材料の表面(1)上に、予め決められた形状をもつ一又はそれより多い電気的に帯電させた部位(5)を形成する工程と、第二の材料の電気的に帯電させたナノ粒子(7)を提供する工程と、そしてそれら粒子をそれら部位の近傍に流れるようにしてその部位の上に堆積させる工程とを含む方法。
Description
【０００１】
本発明は、小さい寸法をもつ構造、例えば、広くナノ構造として知られるナノ
メートルの寸法をもつ構造を形成する方法に関し、また微粒子、とりわけナノメ
ートル寸法の粒子と材料表面の相互作用に関係する方法に関する。 従来、小規模の光デバイス又は電子デバイスは、フォトリソグラフィー加工技
術を用いて製作されてきた。サイズが小さくなるにつれ、これまでより短い波長
の放射線を使用してフォトレジストを照射する必要があるため、これらのデバイ
スの幾何学的特徴を充分な解像度で形成するのは難しくなる。
メートルの寸法をもつ構造を形成する方法に関し、また微粒子、とりわけナノメ
ートル寸法の粒子と材料表面の相互作用に関係する方法に関する。 従来、小規模の光デバイス又は電子デバイスは、フォトリソグラフィー加工技
術を用いて製作されてきた。サイズが小さくなるにつれ、これまでより短い波長
の放射線を使用してフォトレジストを照射する必要があるため、これらのデバイ
スの幾何学的特徴を充分な解像度で形成するのは難しくなる。
【０００２】
金型を基板上の薄い熱可塑性ポリマーフィルムへプレスして最小サイズ25nmで
ビアとトレンチをつくる方法が、“Imprint of sub-25nm vias and trenches in
polymers”, Chu et al, Applied Physics Letters 67(21), 20 November 1995
, pages 3114-3116に開示されている。 ナノメートルサイズの金属粒子及び半導体粒子(ナノ粒子)は、光デバイス又は
量子電子デバイス用の潜在的な構成要素と考えることができる。このようなデバ
イスを製作するには、ナノ粒子を基板上に堆積させるだけでなく配置することも
必要となる。粒子やクラスタをビルディングブロックとして用いてナノメートル
規模の構造をつくる多くの異なるやり方が存在し、例えば、毛管力を利用して懸
濁液から堆積させて、結晶様構造の粒子の二次元及び三次元配列を与えるやり方
がある。
ビアとトレンチをつくる方法が、“Imprint of sub-25nm vias and trenches in
polymers”, Chu et al, Applied Physics Letters 67(21), 20 November 1995
, pages 3114-3116に開示されている。 ナノメートルサイズの金属粒子及び半導体粒子(ナノ粒子)は、光デバイス又は
量子電子デバイス用の潜在的な構成要素と考えることができる。このようなデバ
イスを製作するには、ナノ粒子を基板上に堆積させるだけでなく配置することも
必要となる。粒子やクラスタをビルディングブロックとして用いてナノメートル
規模の構造をつくる多くの異なるやり方が存在し、例えば、毛管力を利用して懸
濁液から堆積させて、結晶様構造の粒子の二次元及び三次元配列を与えるやり方
がある。
【０００３】
金属クラスタのナノメートル規模の鎖は、200nmより良好な分解能で製作され
てきた。それらは、銅を堆積する間に基板とフォトレジストの線との境界に核形
成する−“Microfabrication of nanoscale cluster chains on a patterned Si
surface”, Liu et al, Applied Physics Letters, 5 Oct 1995, p 2030-2032
。 “An arrangement of micrometer-sized powder particles by electron beam
drawing”, Fudouzi et al, Advanced Powder Technol., 1997, vol.8, no.3,
pp251-262には、20μmスケールの帯電された線を絶縁性表面に描くことができる
ことが報告されている。懸濁液中の荷電シリカ球(5μm径)をそのような荷電線の
方に制御して向けることができると示されている。
てきた。それらは、銅を堆積する間に基板とフォトレジストの線との境界に核形
成する−“Microfabrication of nanoscale cluster chains on a patterned Si
surface”, Liu et al, Applied Physics Letters, 5 Oct 1995, p 2030-2032
。 “An arrangement of micrometer-sized powder particles by electron beam
drawing”, Fudouzi et al, Advanced Powder Technol., 1997, vol.8, no.3,
pp251-262には、20μmスケールの帯電された線を絶縁性表面に描くことができる
ことが報告されている。懸濁液中の荷電シリカ球(5μm径)をそのような荷電線の
方に制御して向けることができると示されている。
【０００４】
荷電表面に関する話題については、“Electrostatic writing and imaging us
ing a force microscope”Saurenbach, IEEE Transactions on Industry Applic
ations, Volume 28 No.1, 1992年1月, page 256に、タングステン製顕微鏡チッ
プを備える静電気力顕微鏡を使用し、マイクロメートル寸法の“電荷スポット”
を生成させるため、小電圧量でポリカーボネート表面に接触するよう調整してそ
の表面に電荷を移動させることが開示されている。 “Charge storage on thin Sr Tr O3 film by contact electrification”Uch
ihashi et al, Japanese Journal of Applied Physics, Volume 33(1994), page
s 5573-5576には、原子力顕微鏡を用いた接触電化による薄膜上への電荷蓄積が
開示されている。約60nm隔てた電荷点を弁別することができている。その方法は
不揮発性半導体メモリ用に意図されている。
ing a force microscope”Saurenbach, IEEE Transactions on Industry Applic
ations, Volume 28 No.1, 1992年1月, page 256に、タングステン製顕微鏡チッ
プを備える静電気力顕微鏡を使用し、マイクロメートル寸法の“電荷スポット”
を生成させるため、小電圧量でポリカーボネート表面に接触するよう調整してそ
の表面に電荷を移動させることが開示されている。 “Charge storage on thin Sr Tr O3 film by contact electrification”Uch
ihashi et al, Japanese Journal of Applied Physics, Volume 33(1994), page
s 5573-5576には、原子力顕微鏡を用いた接触電化による薄膜上への電荷蓄積が
開示されている。約60nm隔てた電荷点を弁別することができている。その方法は
不揮発性半導体メモリ用に意図されている。
【０００５】
発明の要旨
本発明の目的は、非常に小さい幾何学的特徴をもつデバイスを製作することが
できる改善された方法を提供することである。 本発明の概念は、好ましくは、金属製の道具を制御された方法で絶縁性基板上
に接触させることにより、電荷をナノメートル寸法ほどの非常に小さい面積で表
面上に誘導することである。次に本発明において第二の工程として、以下に説明
するように、エアロゾル又は液相のナノメートル寸法粒子は、基板上に堆積する
かさもなければ基板と相互作用するために、基板上の電荷部位により影響を受け
る。
できる改善された方法を提供することである。 本発明の概念は、好ましくは、金属製の道具を制御された方法で絶縁性基板上
に接触させることにより、電荷をナノメートル寸法ほどの非常に小さい面積で表
面上に誘導することである。次に本発明において第二の工程として、以下に説明
するように、エアロゾル又は液相のナノメートル寸法粒子は、基板上に堆積する
かさもなければ基板と相互作用するために、基板上の電荷部位により影響を受け
る。
【０００６】
第一の側面においては、本発明は、所定の形状の一又はそれより多い電気的に
された部位を、電荷を移動させるための道具手段と接触させることにより、第一
の物質の表面上に形成し、第二の物質の粒子を提供し、それらの粒子を前記部位
の近くに流して所定の方法で前記部位の電荷と相互作用させる工程を含む。 第二の側面においては、本発明は、第一の物質の表面上で、電荷をそこに移動
させるため、所定の形状の一又はそれより多い部位を接触させる道具手段と、第
二の物質の粒子を前記部位の近くに流して所定の方法で前記部位と相互作用させ
る手段とを含む方法を実施する装置を提供する。 基板上に工程を含む方法を提供する。
された部位を、電荷を移動させるための道具手段と接触させることにより、第一
の物質の表面上に形成し、第二の物質の粒子を提供し、それらの粒子を前記部位
の近くに流して所定の方法で前記部位の電荷と相互作用させる工程を含む。 第二の側面においては、本発明は、第一の物質の表面上で、電荷をそこに移動
させるため、所定の形状の一又はそれより多い部位を接触させる道具手段と、第
二の物質の粒子を前記部位の近くに流して所定の方法で前記部位と相互作用させ
る手段とを含む方法を実施する装置を提供する。 基板上に工程を含む方法を提供する。
【０００７】
更なる側面においては、本発明は、所定の形状の一又はそれより多い電気的に
帯電された部位を物質の表面上に形成し、ナノメートル寸法の粒子を提供し、そ
してそれらの粒子を前記部位の近くに流して所定の方法で前記部位と相互作用さ
せる工程を含む方法を提供する。 本発明の目的のためには、「ナノメートルの寸法の粒子」とは、300ナノメー
トル又はそれ未満の直径をもつ粒子を意味するものとする。殆どの用途について
好ましくは、粒径は50ナノメートル又はそれ未満であり、例えば光電子工学等の
一部の用途について更に好ましくは、粒径は10ナノメートル又はそれ未満である
。
帯電された部位を物質の表面上に形成し、ナノメートル寸法の粒子を提供し、そ
してそれらの粒子を前記部位の近くに流して所定の方法で前記部位と相互作用さ
せる工程を含む方法を提供する。 本発明の目的のためには、「ナノメートルの寸法の粒子」とは、300ナノメー
トル又はそれ未満の直径をもつ粒子を意味するものとする。殆どの用途について
好ましくは、粒径は50ナノメートル又はそれ未満であり、例えば光電子工学等の
一部の用途について更に好ましくは、粒径は10ナノメートル又はそれ未満である
。
【０００８】
道具手段は、ミリメートルの大きい寸法若しくはナノメートルの小さい寸法の
外形表面を有するプレスか又はスタンプであればよく、プレス又はスタンプは基
板の表面と接触するように配列され、基板上に堆積される電荷の所望なパターン
又は配置に合わせて配置される。プレス又はスタンプは、剛性材料、又は例えば
金属コートされたゴム材料等の弾性材料からなることができる。 スタンプを使用することの有意な利点は、所定の形状の電気的に帯電された部
位が複雑に配置し広い面積にわたって広がっても単一の操作で形成することがで
きるということである。従って、本発明の方法は、電子ビーム描線又は電子ビー
ム描画等の他の方法よりもはるかに迅速に行うことができる。
外形表面を有するプレスか又はスタンプであればよく、プレス又はスタンプは基
板の表面と接触するように配列され、基板上に堆積される電荷の所望なパターン
又は配置に合わせて配置される。プレス又はスタンプは、剛性材料、又は例えば
金属コートされたゴム材料等の弾性材料からなることができる。 スタンプを使用することの有意な利点は、所定の形状の電気的に帯電された部
位が複雑に配置し広い面積にわたって広がっても単一の操作で形成することがで
きるということである。従って、本発明の方法は、電子ビーム描線又は電子ビー
ム描画等の他の方法よりもはるかに迅速に行うことができる。
【０００９】
また、道具は、針、竿の形態又は他の細長い物体を採用することができ、所望
の経路で表面を横切って描画して所望のパターンの電荷をつくる。道具は走査型
プローブ顕微鏡のチップであってもよい。道具は通常金属製であるが、第一の物
質の作用機能に関連して、電荷を第一の材料の表面へ流れるようにする作用機能
を有するいずれか他の適する剛性材料からなることができる。第一の材料は一般
には絶縁性材料であるが、半導体材料又は、適用された電荷を本発明の方法を実
現するのに充分に長い時間保持するいずれかの材料であってもよい。
の経路で表面を横切って描画して所望のパターンの電荷をつくる。道具は走査型
プローブ顕微鏡のチップであってもよい。道具は通常金属製であるが、第一の物
質の作用機能に関連して、電荷を第一の材料の表面へ流れるようにする作用機能
を有するいずれか他の適する剛性材料からなることができる。第一の材料は一般
には絶縁性材料であるが、半導体材料又は、適用された電荷を本発明の方法を実
現するのに充分に長い時間保持するいずれかの材料であってもよい。
【００１０】
局部的に帯電された部位に加えて、第二の材料を堆積させるには、静電沈降場
を適用することにより補助してもよい。 好ましくは、第二の材料の粒子は第一のものとは逆符号の第二の電荷を有する
。また、第二材料の粒子は第一の電荷と同符号であってもよく、堆積される第二
材料のパターンは、一又はそれより多い電気的に帯電された部位からの斥力によ
って決まる。 粒子を帯電させる必要性はある場合には緩和され得る−粒子は電場において分
極されることがあり、電場の勾配により、静電的に帯電された物体に向かって引
っ張られる。
を適用することにより補助してもよい。 好ましくは、第二の材料の粒子は第一のものとは逆符号の第二の電荷を有する
。また、第二材料の粒子は第一の電荷と同符号であってもよく、堆積される第二
材料のパターンは、一又はそれより多い電気的に帯電された部位からの斥力によ
って決まる。 粒子を帯電させる必要性はある場合には緩和され得る−粒子は電場において分
極されることがあり、電場の勾配により、静電的に帯電された物体に向かって引
っ張られる。
【００１１】
別の適用においては、電気的に中性なナノメートル粒子を、表面に対してそれ
ぞれ向けて、各々が一又はそれより多い電荷キャリヤを吸収させ、基板から電気
的に帯電された状態で跳ね返るようにすることができる。 接触帯電法と同様、局部的に帯電させた部位をつくるため他のメカニズムを使
用してもよく、そのようなメカニズムには、例えばマスクを用いたシンクロトロ
ン光等の光量子での照射により、電荷パターンを誘導することや、レーザー干渉
法により極性のある半導体表面上に電荷パターンを誘導することが含まれる。 第二の材料の粒子は、いずれかの適する方法により形成すればよい。粒子をエ
アロゾルで生成する好ましい方法は以下に説明する。また、レーザーアブレーシ
ョン等の他の方法を使用してもよい。 本発明の好ましい態様を、単に例示に過ぎないが、現時点で図面を参照しなが
ら説明する。
ぞれ向けて、各々が一又はそれより多い電荷キャリヤを吸収させ、基板から電気
的に帯電された状態で跳ね返るようにすることができる。 接触帯電法と同様、局部的に帯電させた部位をつくるため他のメカニズムを使
用してもよく、そのようなメカニズムには、例えばマスクを用いたシンクロトロ
ン光等の光量子での照射により、電荷パターンを誘導することや、レーザー干渉
法により極性のある半導体表面上に電荷パターンを誘導することが含まれる。 第二の材料の粒子は、いずれかの適する方法により形成すればよい。粒子をエ
アロゾルで生成する好ましい方法は以下に説明する。また、レーザーアブレーシ
ョン等の他の方法を使用してもよい。 本発明の好ましい態様を、単に例示に過ぎないが、現時点で図面を参照しなが
ら説明する。
【００１２】
好ましい態様の説明
ここで図１を参照すると、シリコンウェーハ３が酸化されて二酸化ケイ素層１
が生成され、負の電荷をもつ局在部位５が表面上に刻印される。エアロゾルユニ
ットとして形成されたナノ粒子７は、正の電荷で刻印され、局部電界Ｆの助けに
よってシリカ表面層の局部的に帯電された部位５にひきつけられる。
が生成され、負の電荷をもつ局在部位５が表面上に刻印される。エアロゾルユニ
ットとして形成されたナノ粒子７は、正の電荷で刻印され、局部電界Ｆの助けに
よってシリカ表面層の局部的に帯電された部位５にひきつけられる。
【００１３】
局部電荷を表面に適用する一つの方法を図２ａ〜２ｃに説明する。ナノ印刷用
スタンプ９は導電性材料(又は金属コートされた絶縁体)から製造され、絶縁性表
面１と接触させる。スタンプ９は、その接触表面上に予め決められた配置で形成
された突出部11を有する。これらの突出部の幅は、ナノメートルから肉眼で見え
るミリメートルまでの寸法であることができ、好ましくは電子ビームリソグラフ
ィーにより製作される。突出部の高さは、部位の定義にとっては本質的ではない
。接触後、基板の表面１上には、スタンプ突出部の寸法と構造を正確に反映して
、局在した帯電部位が残る。
スタンプ９は導電性材料(又は金属コートされた絶縁体)から製造され、絶縁性表
面１と接触させる。スタンプ９は、その接触表面上に予め決められた配置で形成
された突出部11を有する。これらの突出部の幅は、ナノメートルから肉眼で見え
るミリメートルまでの寸法であることができ、好ましくは電子ビームリソグラフ
ィーにより製作される。突出部の高さは、部位の定義にとっては本質的ではない
。接触後、基板の表面１上には、スタンプ突出部の寸法と構造を正確に反映して
、局在した帯電部位が残る。
【００１４】
この方法の基礎は、電荷が絶縁体と接触する金属との界面を横切るということ
である。金属を取り外した後、電荷は絶縁体上に保持される。移動した電荷の符
号と量は、絶縁性基板の仕事関数又はフリーエネルギーに関して、金属の仕事関
数又はフリーエネルギーにおおよそ一次で依存する。電荷量は、金属と絶縁体と
の間に電位差を与えることにより大きくすることができる。この好ましい態様の
方法では、平方マイクロメートル当たり105又はそれより少ない電荷が移動する
と見積もられる。
である。金属を取り外した後、電荷は絶縁体上に保持される。移動した電荷の符
号と量は、絶縁性基板の仕事関数又はフリーエネルギーに関して、金属の仕事関
数又はフリーエネルギーにおおよそ一次で依存する。電荷量は、金属と絶縁体と
の間に電位差を与えることにより大きくすることができる。この好ましい態様の
方法では、平方マイクロメートル当たり105又はそれより少ない電荷が移動する
と見積もられる。
【００１５】
基板はこの時点でその表面１上に電荷パターンを有し、図３に示すような、エ
アロゾルナノ粒子発生器用の堆積チャンバー又は沈殿器中に置かれる。発生器に
より、制御された電荷、即ち正又は負いずれか一方をもつ粒子が生成される。エ
アロゾル粒子が基板表面上の電荷と逆の極性をもつ場合には、粒子は基板が帯電
されている場所(図１)に優先的に堆積するが、表面の電荷パターンと同じ極性を
もつ粒子はパターンから反発して、局部的に帯電された部位同士の間のスペース
に堆積される。電場を適用しない場合には、電荷が逆の状況である粒子は基板が
帯電している場所に堆積するが、表面の電荷パターンと同じ極性をもつ粒子は堆
積しない。
アロゾルナノ粒子発生器用の堆積チャンバー又は沈殿器中に置かれる。発生器に
より、制御された電荷、即ち正又は負いずれか一方をもつ粒子が生成される。エ
アロゾル粒子が基板表面上の電荷と逆の極性をもつ場合には、粒子は基板が帯電
されている場所(図１)に優先的に堆積するが、表面の電荷パターンと同じ極性を
もつ粒子はパターンから反発して、局部的に帯電された部位同士の間のスペース
に堆積される。電場を適用しない場合には、電荷が逆の状況である粒子は基板が
帯電している場所に堆積するが、表面の電荷パターンと同じ極性をもつ粒子は堆
積しない。
【００１６】
次いで、更なる処理工程に着手して、粒子を永久に表面に固定する。
図３を見ると、電気的に接地したチャンバー20が示され、その上壁にはエアロ
ゾルの形態の粒子７を受け入れるための入口22を備えている。チャンバーの電極
24は、電極とチャンバー壁との間に電界を発生させるため電位源26に接続されて
いる。電極24は絶縁チューブ28上に取り付けられている。電気的に帯電されたサ
ンプル１を電極24の表面上に載せる。サンプルは開口部22から数センチメートル
の距離である。 使用する際には、粒子23は開口部22を通ってチャンバーに入り、サンプル１に
向かって流れる。図１に示すように、サンプル上の電荷は、堆積させるため粒子
を引きつけるのに充分であればよい。しかし、示すように、堆積させるのに電極
24とチャンバー20の壁との間に存在する電界の助けを得ることができる。
ゾルの形態の粒子７を受け入れるための入口22を備えている。チャンバーの電極
24は、電極とチャンバー壁との間に電界を発生させるため電位源26に接続されて
いる。電極24は絶縁チューブ28上に取り付けられている。電気的に帯電されたサ
ンプル１を電極24の表面上に載せる。サンプルは開口部22から数センチメートル
の距離である。 使用する際には、粒子23は開口部22を通ってチャンバーに入り、サンプル１に
向かって流れる。図１に示すように、サンプル上の電荷は、堆積させるため粒子
を引きつけるのに充分であればよい。しかし、示すように、堆積させるのに電極
24とチャンバー20の壁との間に存在する電界の助けを得ることができる。
【００１７】
この場合には、粒子の堆積は、(a)異なる極性をもつ粒子を帯電した部位へ引
きつけることにより、そして(b)粒子を帯電した部位から偏向させることにより
実現することができる。第一の場合には、粒子は帯電した部位に堆積するが、そ
れらの部位の間の領域にも低密度でランダムに堆積する。これは、場の間の距離
、適用される巨視的な電界の強度、粒子サイズ及びガス流における粒子速度に依
存する。第二の場合には、粒子は帯電した部位の間に堆積するだけである。 また、この態様は、エアロゾル粒子の代わりに液相からのコロイド状粒子を使
用できるように改変して、粒子を電荷パターンにより引きつけることもできる。
きつけることにより、そして(b)粒子を帯電した部位から偏向させることにより
実現することができる。第一の場合には、粒子は帯電した部位に堆積するが、そ
れらの部位の間の領域にも低密度でランダムに堆積する。これは、場の間の距離
、適用される巨視的な電界の強度、粒子サイズ及びガス流における粒子速度に依
存する。第二の場合には、粒子は帯電した部位の間に堆積するだけである。 また、この態様は、エアロゾル粒子の代わりに液相からのコロイド状粒子を使
用できるように改変して、粒子を電荷パターンにより引きつけることもできる。
【００１８】
巨視的な電界に依存しないで粒子を表面近くにもってくる他の方法、例えば慣
性による衝突又は熱泳動を使用してもよい。 電荷パターンの創出を絶縁性表面について簡単に示すことができるが、かかる
方法は、絶縁性表面と比べて電荷量は小さく電荷持続時間は短いが、半導体表面
及び金属表面についても使用することができる。
性による衝突又は熱泳動を使用してもよい。 電荷パターンの創出を絶縁性表面について簡単に示すことができるが、かかる
方法は、絶縁性表面と比べて電荷量は小さく電荷持続時間は短いが、半導体表面
及び金属表面についても使用することができる。
【００１９】
更なる特徴としては、基板自体又は活性表面層は、非常に薄く、ほんの数ナノ
メートル、例えば50nmであることができる。これにより、一方の面において電荷
パターンの創出が促進され、基板の他方の面上に粒子が堆積する。このように、
図２に示すスタンプ装置を図３に示す堆積チャンバーへと組み込むことが可能と
なり、その結果、サンプルをチャンバー内の適切な場所に保持し、スタンプ装置
をサンプルの下側にもってきて電荷のパターンを付与することができる(電極の
上面がスタンプを形成してもよい)。次いで、この電荷はサンプルの上面上へ流
れるエアロゾル粒子を引きつける役割を果たす。この基板の厚さは、単に基板材
料の誘電率、表面に蓄積される電荷の数及び粒子の電気移動度(electric mobili
ty)により制限され、電気移動性自体は、粒子サイズ、粒子上の電荷の数及び粒
子を懸濁する媒体の関数である。従って、薄いホイルを基板材料として使用する
ことができる。
メートル、例えば50nmであることができる。これにより、一方の面において電荷
パターンの創出が促進され、基板の他方の面上に粒子が堆積する。このように、
図２に示すスタンプ装置を図３に示す堆積チャンバーへと組み込むことが可能と
なり、その結果、サンプルをチャンバー内の適切な場所に保持し、スタンプ装置
をサンプルの下側にもってきて電荷のパターンを付与することができる(電極の
上面がスタンプを形成してもよい)。次いで、この電荷はサンプルの上面上へ流
れるエアロゾル粒子を引きつける役割を果たす。この基板の厚さは、単に基板材
料の誘電率、表面に蓄積される電荷の数及び粒子の電気移動度(electric mobili
ty)により制限され、電気移動性自体は、粒子サイズ、粒子上の電荷の数及び粒
子を懸濁する媒体の関数である。従って、薄いホイルを基板材料として使用する
ことができる。
【００２０】
図３に示すような装置中で基板表面上に堆積させる電気的に帯電した粒子を発
生させるために、この態様においては図４の装置を使用する。これは、エアロゾ
ルを1680cm3/minの体積流量で生成させることができるエアロゾル発生器であり
、粒子発生のために粒子濃度をおよそ5×105cm-3とした。図４において、炉F1は
昇華により金属粒子を発生させる。電気充電器C1はエアロゾル粒子を帯電させる
炉の後に配置する。サイズ選択は示差移動度分析器DMA1で行われる。DMA装置は
、一価で帯電された粒子の電気移動度は粒子サイズの単調増加関数であるという
事実を活用している。垂直電界において電気的に帯電された粒子の流れを送ると
、場は粒子を一方のコンデンサ・プレートへ引きつける。高い電気移動度をもつ
粒子はプレートの最も近い部分に沈殿し、低い移動度をもつ粒子は主要なフラッ
シュ流れに沿って運ばれる。適当な移動度、従って適当な粒子サイズをもつ粒子
だけがサンプリングスリット設備へ引きつけられ、そこではスリットを通って流
れるガス流れにより粒子が吹き出される。DMAは、数パーセントの標準偏差の範
囲内で厳密に制御された寸法をもつ粒子を生成させることができる。これらの粒
子は更なる炉F2へ導かれ、そこで後続の組成物の粒子を生成させるため水素化物
ガスと混合される。これらの粒子は後続のDMA2において厳密な寸法制御を受ける
。所定の粒径について、直径±0.2の直径分布が達成される。粒子の直径は小さ
く5nmほどであるか、ちょうど分子サイズであることができる。これらの粒子は
、図３に示す堆積チャンバーへ導かれる。電位計E1とポンプPuを接続して、粒子
濃度を測定し、粒子を堆積チャンバー又は沈殿器中に流すためチャンバー中にガ
ス流れをつくる。
生させるために、この態様においては図４の装置を使用する。これは、エアロゾ
ルを1680cm3/minの体積流量で生成させることができるエアロゾル発生器であり
、粒子発生のために粒子濃度をおよそ5×105cm-3とした。図４において、炉F1は
昇華により金属粒子を発生させる。電気充電器C1はエアロゾル粒子を帯電させる
炉の後に配置する。サイズ選択は示差移動度分析器DMA1で行われる。DMA装置は
、一価で帯電された粒子の電気移動度は粒子サイズの単調増加関数であるという
事実を活用している。垂直電界において電気的に帯電された粒子の流れを送ると
、場は粒子を一方のコンデンサ・プレートへ引きつける。高い電気移動度をもつ
粒子はプレートの最も近い部分に沈殿し、低い移動度をもつ粒子は主要なフラッ
シュ流れに沿って運ばれる。適当な移動度、従って適当な粒子サイズをもつ粒子
だけがサンプリングスリット設備へ引きつけられ、そこではスリットを通って流
れるガス流れにより粒子が吹き出される。DMAは、数パーセントの標準偏差の範
囲内で厳密に制御された寸法をもつ粒子を生成させることができる。これらの粒
子は更なる炉F2へ導かれ、そこで後続の組成物の粒子を生成させるため水素化物
ガスと混合される。これらの粒子は後続のDMA2において厳密な寸法制御を受ける
。所定の粒径について、直径±0.2の直径分布が達成される。粒子の直径は小さ
く5nmほどであるか、ちょうど分子サイズであることができる。これらの粒子は
、図３に示す堆積チャンバーへ導かれる。電位計E1とポンプPuを接続して、粒子
濃度を測定し、粒子を堆積チャンバー又は沈殿器中に流すためチャンバー中にガ
ス流れをつくる。
【００２１】
キャリヤガスは周囲圧力、室温での超高純度窒素である。発生過程のために、
粒子は一の正か又は一の負いずれかの電荷を帯びる。堆積のためには、エアロゾ
ルが図３に示す装置中を流れる。基板を覆って淀み点流れ(stagnation point fl
ow)が発生した。電界により、帯電した粒子はそれらが堆積する基板表面に向か
って導かれる。この場が無いと、粒子はキャリヤガスの流線をたどり、堆積は起
こらない。酸化物厚さが500nmで平坦な表面をもつ熱湿潤酸化ケイ素(thermal we
t oxidised silicon)(111)を基板として使用した。ケイ素はp+を抵抗率0.01〜0.
02Ω-cmでドープされた。窒素で吹かして粗粒子を取り除くこと以外には、特別
な洗浄法は行わなかった。
粒子は一の正か又は一の負いずれかの電荷を帯びる。堆積のためには、エアロゾ
ルが図３に示す装置中を流れる。基板を覆って淀み点流れ(stagnation point fl
ow)が発生した。電界により、帯電した粒子はそれらが堆積する基板表面に向か
って導かれる。この場が無いと、粒子はキャリヤガスの流線をたどり、堆積は起
こらない。酸化物厚さが500nmで平坦な表面をもつ熱湿潤酸化ケイ素(thermal we
t oxidised silicon)(111)を基板として使用した。ケイ素はp+を抵抗率0.01〜0.
02Ω-cmでドープされた。窒素で吹かして粗粒子を取り除くこと以外には、特別
な洗浄法は行わなかった。
【００２２】
スタンプを使用する代わりとして、圧力を適用することなく基板上を滑るステ
ンレス鋼製の針で、針と基板はどちらも接地して、基板表面の接触帯電を行って
もよい。 サンプル評価のために、走査型電子顕微鏡(SEM)を使用して、基板表面上の粒
子配列を得た。 図５は、負に帯電した30nmのインジウム粒子を、静電沈降器の均質な電界にお
いて150kV/mの電界強度で堆積させた後の均質な粒子分布を示している。粒子は
巨視的電界により表面へ引きつけられる。それらの巨視的な分布はサンプル領域
全体にわたって均質である。正に帯電した粒子の負の場における堆積についても
、同じ性質が得られる。
ンレス鋼製の針で、針と基板はどちらも接地して、基板表面の接触帯電を行って
もよい。 サンプル評価のために、走査型電子顕微鏡(SEM)を使用して、基板表面上の粒
子配列を得た。 図５は、負に帯電した30nmのインジウム粒子を、静電沈降器の均質な電界にお
いて150kV/mの電界強度で堆積させた後の均質な粒子分布を示している。粒子は
巨視的電界により表面へ引きつけられる。それらの巨視的な分布はサンプル領域
全体にわたって均質である。正に帯電した粒子の負の場における堆積についても
、同じ性質が得られる。
【００２３】
図６に示すように、基板が予め負の表面電荷の線でパターン化されており、負
に帯電した粒子を基板上に150kV/mで堆積する場合、粒子がない帯域が均質な粒
子分布の中に現れる。図６は走査型電子顕微鏡像であり、これらの帯域がおよそ
10μmの幅であることを示している。それら帯域の境界にはおよそ300nm幅の狭い
遷移部位 (挿入図に示す)があり、遷移部位では粒子密度がゼロから残りの基板
でみられる平均密度まで増加する。堆積後に観察される粒子フリー帯域のパター
ンは、ステンレス製針で適用したパターンと一致した。このことは、基板と針の
間の接触領域が負に帯電したことを示している。
に帯電した粒子を基板上に150kV/mで堆積する場合、粒子がない帯域が均質な粒
子分布の中に現れる。図６は走査型電子顕微鏡像であり、これらの帯域がおよそ
10μmの幅であることを示している。それら帯域の境界にはおよそ300nm幅の狭い
遷移部位 (挿入図に示す)があり、遷移部位では粒子密度がゼロから残りの基板
でみられる平均密度まで増加する。堆積後に観察される粒子フリー帯域のパター
ンは、ステンレス製針で適用したパターンと一致した。このことは、基板と針の
間の接触領域が負に帯電したことを示している。
【００２４】
正に帯電した粒子を負に帯電した基板上に〜150kV/mの均質な電界で堆積させ
る場合には、粒子は、図７に示すように200μmの粒子フリー帯域82の中心にある
におよそ10μmのライン80に堆積する。このライン80内の粒子密度は、残りのサ
ンプル上の平均密度に比べておよそ5〜10の因数だけ高い。また、異なる領域の
境界は非常に鮮明である。それらラインは、鋼製の針が基板を横切る場所に位置
していた。部位84においては、ライン80から離れており、静電的沈殿による堆積
が起こった。
る場合には、粒子は、図７に示すように200μmの粒子フリー帯域82の中心にある
におよそ10μmのライン80に堆積する。このライン80内の粒子密度は、残りのサ
ンプル上の平均密度に比べておよそ5〜10の因数だけ高い。また、異なる領域の
境界は非常に鮮明である。それらラインは、鋼製の針が基板を横切る場所に位置
していた。部位84においては、ライン80から離れており、静電的沈殿による堆積
が起こった。
【００２５】
マイクロエレクトロニクス部品の製作に関して、基板の一定の領域を金等の単
一の材料で選択的に覆い、残りはなにもせずそのままにしておくのが望ましい場
合が多い。このことは、静電的沈殿器の電場により基板が制御されずに被覆され
てしまうのを防ぐことが好ましいことを意味する。静電的沈殿器を止めて、すな
わち電解を適用しないで、正に帯電した粒子を帯電した基板上に堆積すると、基
板上の電荷の量は粒子をガス流れから引きつけるのに充分であるという驚くべき
結果に至る。このことは、堆積が非常に選択的となり、帯電されるサンプルのう
ち一部だけが粒子で覆われるということを意味する。およそ10μmのライン幅を
達成することができる。同じ方法を負に帯電した粒子で実施すると、粒子は全く
堆積しなかった。
一の材料で選択的に覆い、残りはなにもせずそのままにしておくのが望ましい場
合が多い。このことは、静電的沈殿器の電場により基板が制御されずに被覆され
てしまうのを防ぐことが好ましいことを意味する。静電的沈殿器を止めて、すな
わち電解を適用しないで、正に帯電した粒子を帯電した基板上に堆積すると、基
板上の電荷の量は粒子をガス流れから引きつけるのに充分であるという驚くべき
結果に至る。このことは、堆積が非常に選択的となり、帯電されるサンプルのう
ち一部だけが粒子で覆われるということを意味する。およそ10μmのライン幅を
達成することができる。同じ方法を負に帯電した粒子で実施すると、粒子は全く
堆積しなかった。
【００２６】
基板を周囲条件下で取り扱う場合、表面を主に水からなる汚染層を有する。接
触電化の間に、電荷は酸化ケイ素表面並びに汚染層中に閉じこめられる。後者は
移動性であり、汚染層内を移動することができる。このことは、電荷パターンを
表面上に広げることにつながる。この汚染層無しの表面を使用すると、帯電した
部位と帯電していない部位との境界が改良されて鮮明となる。従って好ましくは
、水分のない雰囲気中で基板を加熱する等の処置や手段を施して、水汚染帯域の
形成を取り除くか又は防ぐ。
触電化の間に、電荷は酸化ケイ素表面並びに汚染層中に閉じこめられる。後者は
移動性であり、汚染層内を移動することができる。このことは、電荷パターンを
表面上に広げることにつながる。この汚染層無しの表面を使用すると、帯電した
部位と帯電していない部位との境界が改良されて鮮明となる。従って好ましくは
、水分のない雰囲気中で基板を加熱する等の処置や手段を施して、水汚染帯域の
形成を取り除くか又は防ぐ。
【００２７】
一の具体的な態様においては、1μmの酸化物層をもつケイ素をコンパクト・デ
ィスク(CD)マスターにプレスした。CDマスターはCDのくぼみとなる場所に対応す
る突出部をもつ金属板である。これらの突出部は1μmスケールである。エアロゾ
ル粒子堆積後の結果を走査型電気顕微鏡像に示す(図８ａ〜ｃ)。これは、粒子は
接触電化したスポット上に集まるということを示している。図８ａは、局部的に
帯電した部位の無い均一な堆積についての事例である。図８ｂは、図８ａと同じ
スケールで、CDマスターでプレスすることにより局部的に帯電した部位上の堆積
を示している。図８ｃは、図８ｂを縮小したスケールの図である。
ィスク(CD)マスターにプレスした。CDマスターはCDのくぼみとなる場所に対応す
る突出部をもつ金属板である。これらの突出部は1μmスケールである。エアロゾ
ル粒子堆積後の結果を走査型電気顕微鏡像に示す(図８ａ〜ｃ)。これは、粒子は
接触電化したスポット上に集まるということを示している。図８ａは、局部的に
帯電した部位の無い均一な堆積についての事例である。図８ｂは、図８ａと同じ
スケールで、CDマスターでプレスすることにより局部的に帯電した部位上の堆積
を示している。図８ｃは、図８ｂを縮小したスケールの図である。
【００２８】
本発明の具体的な態様に従えば、図９に示すように、金属製の針を絶縁性(SiO2
)層に対してゆっくりスライドさせることによりラインが生成される。このこと
は、沈殿器において外部電界を適用するしないに関わらず、正又は負に帯電した
粒子を回収することができるということを示している。50nm未満の分解能を達成
することができる。
は、沈殿器において外部電界を適用するしないに関わらず、正又は負に帯電した
粒子を回収することができるということを示している。50nm未満の分解能を達成
することができる。
【００２９】
電気的に帯電させてキャリヤガス中に分散させることができる物質で、表面を
ナノメートルの分解能で覆うことができる。構成単位のサイズ範囲は、数百ナノ
メートルから個々の分子までの範囲である。この方法の柔軟性により、構造物を
ミリメートルのサイズ範囲(例えば、センサー)から100nm又は更に小さいサイズ
範囲(例えば、量子デバイス)の分解能でつくることが可能となる。これにより、
巨視的な世界とナノスケール世界との間を一の処理工程で結ぶことができる。異
なる粒子密度の粒子鎖を互いに近接して配列することができるという別の結果を
観察することができる。
ナノメートルの分解能で覆うことができる。構成単位のサイズ範囲は、数百ナノ
メートルから個々の分子までの範囲である。この方法の柔軟性により、構造物を
ミリメートルのサイズ範囲(例えば、センサー)から100nm又は更に小さいサイズ
範囲(例えば、量子デバイス)の分解能でつくることが可能となる。これにより、
巨視的な世界とナノスケール世界との間を一の処理工程で結ぶことができる。異
なる粒子密度の粒子鎖を互いに近接して配列することができるという別の結果を
観察することができる。
【００３０】
エレクトロニクスナノ構造を製作するためには、帯電処理により基板表面が破
壊されず、また汚染されないことが望ましい。例えば、充分に硬い材料をより柔
らかい表面にプレスする等、適切な材料の組合せを選択するのであれば、接触圧
力が充分に低いことを条件に、表面は永久変形することなく塑性変形する。傷を
与えずに接触させると、ちょうど電荷パーターンをつくるのに充分であり何の力
も適用されないので、硬質材料により基板を損傷することはない。実際に、例え
ば、掻き傷等の表面欠陥をつくると、接触帯電の効果が台無しになる。柔らかい
材料、即ち表面とバルク原子の間の結合が強くない場合には、材料を接触後に表
面上に残すことができる。
壊されず、また汚染されないことが望ましい。例えば、充分に硬い材料をより柔
らかい表面にプレスする等、適切な材料の組合せを選択するのであれば、接触圧
力が充分に低いことを条件に、表面は永久変形することなく塑性変形する。傷を
与えずに接触させると、ちょうど電荷パーターンをつくるのに充分であり何の力
も適用されないので、硬質材料により基板を損傷することはない。実際に、例え
ば、掻き傷等の表面欠陥をつくると、接触帯電の効果が台無しになる。柔らかい
材料、即ち表面とバルク原子の間の結合が強くない場合には、材料を接触後に表
面上に残すことができる。
【００３１】
明瞭な構造を表面上に製作する方法の構造的な分解能についての制限は、主と
して、表面に蓄積される電荷の数、堆積される粒子の数及び粒子の電気移動度に
より与えられる。電気移動度は、粒子サイズ、粒子により運ばれる電荷の数及び
粒子が懸濁される媒体の関数である。 本発明により、慣用的なフォトリソグラフィーの限界を回避する特定的な応用
が見出される。回路が小さくなるにつれて、チップ上のデバイスに接続するため
に使用される(ビアと呼ばれる)金属配線層の数が増加し、その結果、チップ製造
コストの大きな構成要素のうちの一つとなる。各々の金属層には独立したリソグ
ラフィー工程が必要であり、その工程において、フォトレジストが適用され、照
射され、現像され、続いて金属が蒸発され、最後に過剰な金属が除かれる。ここ
で、リソグラフィー工程無しで基底構造を損傷することなく、ナノメートル寸法
のリードを製作することが可能となる。
して、表面に蓄積される電荷の数、堆積される粒子の数及び粒子の電気移動度に
より与えられる。電気移動度は、粒子サイズ、粒子により運ばれる電荷の数及び
粒子が懸濁される媒体の関数である。 本発明により、慣用的なフォトリソグラフィーの限界を回避する特定的な応用
が見出される。回路が小さくなるにつれて、チップ上のデバイスに接続するため
に使用される(ビアと呼ばれる)金属配線層の数が増加し、その結果、チップ製造
コストの大きな構成要素のうちの一つとなる。各々の金属層には独立したリソグ
ラフィー工程が必要であり、その工程において、フォトレジストが適用され、照
射され、現像され、続いて金属が蒸発され、最後に過剰な金属が除かれる。ここ
で、リソグラフィー工程無しで基底構造を損傷することなく、ナノメートル寸法
のリードを製作することが可能となる。
【００３２】
異なる材料又は異なる材料サイズの逐次的な堆積であっても、第一の電荷パタ
ーンをつくり一方の種類の粒子を堆積し、続いて第二の電荷パターンをつくり別
の粒子を堆積させることにより実行可能である。ここで、最初に堆積させた粒子
について、アニール等の固定工程が必要である。 本発明は、また、化学センサー又は生物センサーに使用される非常に繊細なリ
ソグラフィーの代替として利用することもできる。また、触媒構造物を製作する
ために使用することもできる。
ーンをつくり一方の種類の粒子を堆積し、続いて第二の電荷パターンをつくり別
の粒子を堆積させることにより実行可能である。ここで、最初に堆積させた粒子
について、アニール等の固定工程が必要である。 本発明は、また、化学センサー又は生物センサーに使用される非常に繊細なリ
ソグラフィーの代替として利用することもできる。また、触媒構造物を製作する
ために使用することもできる。
【００３３】
応答時間ピコ秒未満の光学検出器が(非常に鈍い)電子ビームリソグラフィーと
メタライゼーションにより製造されている。このように、交互嵌合した金属−半
導体−金属接合が側部の金属−金属を50nmより小さい間隔をあけて形成される。
本発明の方法では、ナノ粒子をベースとするオプトエレクトロニクス構成部品等
のオプトエレクトロニクスデバイス全体を非常に効率よく製作することができる
。これらのうち一部については、粒子を光の波長のスケールで調整することが非
常に重要である。そのような構成部品の中には、量子ドットをベースとするレー
ザーダイオード及び発光ダイオードがある。
メタライゼーションにより製造されている。このように、交互嵌合した金属−半
導体−金属接合が側部の金属−金属を50nmより小さい間隔をあけて形成される。
本発明の方法では、ナノ粒子をベースとするオプトエレクトロニクス構成部品等
のオプトエレクトロニクスデバイス全体を非常に効率よく製作することができる
。これらのうち一部については、粒子を光の波長のスケールで調整することが非
常に重要である。そのような構成部品の中には、量子ドットをベースとするレー
ザーダイオード及び発光ダイオードがある。
【００３４】
また、本方法は、フォトニックバンドギャップ材料に使用することもでき、光
の波長のスケールで調整された配列におかれた粒子が光子のバンドギャップを示
し、その結果、一部の波長は透過することができなくなる。これにより、光通信
における用途がある。 また本発明により、干渉色性、抗反射性コーティングの製作における用途も見
出され、ナノ構造の表面製作については、それにより、耐摩耗性等の独特なトラ
イボロジー特性が示される。 更なる用途が、磁気記憶装置、フラッシュメモリデバイス、エレクトロルミネ
センスディスプレイの製造において見出されるであろう。また、ナノチューブ及
びナノホイスカーの成長を制御して播種することについて、本発明を適用するこ
とができる。
の波長のスケールで調整された配列におかれた粒子が光子のバンドギャップを示
し、その結果、一部の波長は透過することができなくなる。これにより、光通信
における用途がある。 また本発明により、干渉色性、抗反射性コーティングの製作における用途も見
出され、ナノ構造の表面製作については、それにより、耐摩耗性等の独特なトラ
イボロジー特性が示される。 更なる用途が、磁気記憶装置、フラッシュメモリデバイス、エレクトロルミネ
センスディスプレイの製造において見出されるであろう。また、ナノチューブ及
びナノホイスカーの成長を制御して播種することについて、本発明を適用するこ
とができる。
【００３５】
また、本方法により帯電された表面部位に向かう高い速度をもつ中性粒子によ
り、表面から粒子への電荷移動がもたらされ、それにより、表面に分散した粒子
は電荷を獲得することができる。 本発明により、ガス又は液体からの粒子の除去における用途も見出される。 ここで、図10を見ると、図は、本発明に従った方法によりつくられた封鎖デバ
イス(blockage device)であるクーロン(Coulomb)の例を示している。図10ａは、
ナノ粒子間を跳んでいる電子に基づいて無線単一電子理論を形成するナノ粒子10
0の鎖を示している。図10ｂは、単一電子トランジスタ構造を示しており、中心
のナノ粒子100、102は電極104、106により影響を受けている。
り、表面から粒子への電荷移動がもたらされ、それにより、表面に分散した粒子
は電荷を獲得することができる。 本発明により、ガス又は液体からの粒子の除去における用途も見出される。 ここで、図10を見ると、図は、本発明に従った方法によりつくられた封鎖デバ
イス(blockage device)であるクーロン(Coulomb)の例を示している。図10ａは、
ナノ粒子間を跳んでいる電子に基づいて無線単一電子理論を形成するナノ粒子10
0の鎖を示している。図10ｂは、単一電子トランジスタ構造を示しており、中心
のナノ粒子100、102は電極104、106により影響を受けている。
【００３６】
図11は、ナノメートルサイズの金属回路構造物を製作するのに適用される本発
明に従った方法の概略図である。予め決められた形状112をもつスタンプ110(概
念的に示す)を基板114にプレスして、対応するパターンの帯電した部位116をつ
くる。次いで、逆の電荷タイプの金属粒子118を基板上に堆積させて、パターン1
16へ付着する。アニール工程後、粒子が溶け込んで連続的な金属の特徴119を形
成する。 ここで図12を見ると、図は、本発明に従って制御してナノ粒子を堆積させるこ
とによる、多種金属表面構造物の生成を示している。スタンプ120を基板122にプ
レスして、基板上に帯電部位124のパターンを形成し、その上に逆に帯電したナ
ノ粒子125を堆積させる。次いで、粒子を基板上に適する方法により固定する。
異なるスタンプパターンをもつ更なるスタンプ126を基板122にプレスして、第二
のパターン128の帯電部位を生成する。これにより、異なるタイプのナノ粒子129
が第二の帯電部位上に着陸することが可能となる。
明に従った方法の概略図である。予め決められた形状112をもつスタンプ110(概
念的に示す)を基板114にプレスして、対応するパターンの帯電した部位116をつ
くる。次いで、逆の電荷タイプの金属粒子118を基板上に堆積させて、パターン1
16へ付着する。アニール工程後、粒子が溶け込んで連続的な金属の特徴119を形
成する。 ここで図12を見ると、図は、本発明に従って制御してナノ粒子を堆積させるこ
とによる、多種金属表面構造物の生成を示している。スタンプ120を基板122にプ
レスして、基板上に帯電部位124のパターンを形成し、その上に逆に帯電したナ
ノ粒子125を堆積させる。次いで、粒子を基板上に適する方法により固定する。
異なるスタンプパターンをもつ更なるスタンプ126を基板122にプレスして、第二
のパターン128の帯電部位を生成する。これにより、異なるタイプのナノ粒子129
が第二の帯電部位上に着陸することが可能となる。
【００３７】
図13を見ると、図は、本発明に従った方法による量子ドットレーザーの製作を
示しており、寸法が20ナノメートル未満のメタライズした突出部をもつスタンプ
130を基板134にプレスする。基板の材料は、この例ではレーザー構造物のn-型部
分であるが、若しくは基板はレーザーのp-型部分を構成してもよい。メタライズ
された突出部により、基板上に帯電部位又は帯電スポットがつくられ、粒子136
を局在した電荷部位上に堆積させて、n-型レーザー・アクティブ量子ドット138
のパターンをつくることが可能となる。粒子が139にてp-型基板と共にエピタキ
シャル過成長してレーザー構造物をつくった後、系は最後の処理への準備が整う
。
示しており、寸法が20ナノメートル未満のメタライズした突出部をもつスタンプ
130を基板134にプレスする。基板の材料は、この例ではレーザー構造物のn-型部
分であるが、若しくは基板はレーザーのp-型部分を構成してもよい。メタライズ
された突出部により、基板上に帯電部位又は帯電スポットがつくられ、粒子136
を局在した電荷部位上に堆積させて、n-型レーザー・アクティブ量子ドット138
のパターンをつくることが可能となる。粒子が139にてp-型基板と共にエピタキ
シャル過成長してレーザー構造物をつくった後、系は最後の処理への準備が整う
。
【００３８】
図12及び13の手順は本質的に組み合わせてもよく、その際、p-又はn-型粒子を
堆積させ、レーザー構造物の部分を形成させるという繰り返し操作を行うことが
でき、各々の操作で、異なる直径、従って、異なるレーザー特徴(例えば波長)を
もつ粒子を使用できる。最後に、図13に示すようにエピタキシャル過成長を行う
。 ここで図14を見ると、本発明に従った方法によるフォトニックバンドギャップ
材料の製作について示されており、横方向の寸法が、問題になっている光の波長
の４分の１のオーダー(例えば、約10マイクロメートル)である、メタライズした
突出部142をもつスタンプ140を、基板144にプレスして類似したパターンの帯電
部位をつくる。次いで、マイクロメートルの大きさの粒子146を基板上に堆積さ
せて、局部的に帯電した部位の上に蓄積する。長期の堆積により、粒子は互いの
頂部に上陸して、フィラメント148又は粒子の鎖をつくる。これにより、寸法が
光の波長のオーダーである所望な格子構造でフィラメントがつくられ、それによ
ってブラッグ反射により、伝達された光についてフォトニックバンドギャップが
つくられる。
堆積させ、レーザー構造物の部分を形成させるという繰り返し操作を行うことが
でき、各々の操作で、異なる直径、従って、異なるレーザー特徴(例えば波長)を
もつ粒子を使用できる。最後に、図13に示すようにエピタキシャル過成長を行う
。 ここで図14を見ると、本発明に従った方法によるフォトニックバンドギャップ
材料の製作について示されており、横方向の寸法が、問題になっている光の波長
の４分の１のオーダー(例えば、約10マイクロメートル)である、メタライズした
突出部142をもつスタンプ140を、基板144にプレスして類似したパターンの帯電
部位をつくる。次いで、マイクロメートルの大きさの粒子146を基板上に堆積さ
せて、局部的に帯電した部位の上に蓄積する。長期の堆積により、粒子は互いの
頂部に上陸して、フィラメント148又は粒子の鎖をつくる。これにより、寸法が
光の波長のオーダーである所望な格子構造でフィラメントがつくられ、それによ
ってブラッグ反射により、伝達された光についてフォトニックバンドギャップが
つくられる。
【００３９】
図15を見ると、本発明に従った方法によるナノチューブアレイの製作について
示されており、横方向の寸法が20ナノメートル未満の突出部152をもつスタンプ1
50を基板154にプレスして、局部的に帯電した部位をつくる。逆の電荷タイプを
もつナノメートルの大きさの粒子156を基板上に堆積させて、局部的に帯電した
部位へ付着させる。ナノ粒子をシードとして用いて、化学蒸着法によりカーボン
ナノチューブ158のアレイ又はフィラメントを成長させることができる。このこ
とは、フィールドエミッション用途に適用される。
示されており、横方向の寸法が20ナノメートル未満の突出部152をもつスタンプ1
50を基板154にプレスして、局部的に帯電した部位をつくる。逆の電荷タイプを
もつナノメートルの大きさの粒子156を基板上に堆積させて、局部的に帯電した
部位へ付着させる。ナノ粒子をシードとして用いて、化学蒸着法によりカーボン
ナノチューブ158のアレイ又はフィラメントを成長させることができる。このこ
とは、フィールドエミッション用途に適用される。
【００４０】
図16を見ると、本発明に従ったナノロッドアレイの製作が示されており、横方
向の寸法が20ナノメートル未満の突出部162をもつスタンプ160を、基板164にプ
レスして、局部的に帯電した部位をつくる。ナノメートルの大きさの粒子166を
局部的に帯電した部位の上に堆積させ、これらの粒子をシードとして用いて、フ
ィラメント又はナノロッド、例えば、半導体性材料又は磁性材料をつくり、それ
らを化学蒸着法により成長させる。
向の寸法が20ナノメートル未満の突出部162をもつスタンプ160を、基板164にプ
レスして、局部的に帯電した部位をつくる。ナノメートルの大きさの粒子166を
局部的に帯電した部位の上に堆積させ、これらの粒子をシードとして用いて、フ
ィラメント又はナノロッド、例えば、半導体性材料又は磁性材料をつくり、それ
らを化学蒸着法により成長させる。
【００４１】
図17を見ると、エアロゾル粒子を電気的に帯電させる方法が示されている。横
方向の寸法がセンチメートルオーダーのメタライズされた突出部172をもつスタ
ンプ170を、基板174にプレスして、帯電部位176をつくる。中性のエアロゾル粒
子を高速でその表面に向けると、粒子は基板を跳ね返って、それぞれの電荷単位
を帯電部位176から奪いさる。別法として、基板を電気的に帯電しなくてもよい
。エアロゾル粒子は、やはり、電荷を基板から衝突法により「抽出」する役割を
果たす。
方向の寸法がセンチメートルオーダーのメタライズされた突出部172をもつスタ
ンプ170を、基板174にプレスして、帯電部位176をつくる。中性のエアロゾル粒
子を高速でその表面に向けると、粒子は基板を跳ね返って、それぞれの電荷単位
を帯電部位176から奪いさる。別法として、基板を電気的に帯電しなくてもよい
。エアロゾル粒子は、やはり、電荷を基板から衝突法により「抽出」する役割を
果たす。
【００４２】
図18を見ると、排気ガス流れからすす粒子を取り除く方法が示されており、本
方法では、絶縁性材料のシリンダー180を例えばエンジンの排気筒内に配置する
。シリンダーは、筒180の中心にサポート184により取り付けられた回転式金属製
ブラシ182を備えている。金属製ブラシには、内壁に接触している金属製フィラ
メント186が備えられており、回転すると、壁の内面に負の電荷を帯電させる。
シリンダーは、酸化ケイ素、ガラス又はセラミック製であればよい。初期段階に
おいて、排気ガス中の粒子を、燃焼プロセスの結果として、又は充電器等の独立
した手段により、正に帯電させる。次いで、これらの帯電した粒子をシリンダー
壁に堆積させる。ブラシは粒子を壁から更なる処理のための排気チャンネル188
へとふき取る働きをする。
方法では、絶縁性材料のシリンダー180を例えばエンジンの排気筒内に配置する
。シリンダーは、筒180の中心にサポート184により取り付けられた回転式金属製
ブラシ182を備えている。金属製ブラシには、内壁に接触している金属製フィラ
メント186が備えられており、回転すると、壁の内面に負の電荷を帯電させる。
シリンダーは、酸化ケイ素、ガラス又はセラミック製であればよい。初期段階に
おいて、排気ガス中の粒子を、燃焼プロセスの結果として、又は充電器等の独立
した手段により、正に帯電させる。次いで、これらの帯電した粒子をシリンダー
壁に堆積させる。ブラシは粒子を壁から更なる処理のための排気チャンネル188
へとふき取る働きをする。
【００４３】
ここで図19を見ると、本発明に従った方法により、量子ドットの二次元及び三
次元アレイについてのエピタキシャル自己組織化ドットの因子を供給する方法が
示されている。図19に示すように、局部的に帯電した部位190を本発明に従った
方法によりつくる。エピタキシャル法を用いて、自己組織化ドット192を極的に
帯電したドット上に形成させる。エピタキシャル法は、分子ビーム、化学ビーム
若しくは金属有機物蒸気相エピタキシー、又はそれらのいずれかの組合せであっ
てもよい。次いで、絶縁性層194を粒子192上に成長させ、この方法を繰り返して
量子ドットの三次元アレイ196をつくる。
次元アレイについてのエピタキシャル自己組織化ドットの因子を供給する方法が
示されている。図19に示すように、局部的に帯電した部位190を本発明に従った
方法によりつくる。エピタキシャル法を用いて、自己組織化ドット192を極的に
帯電したドット上に形成させる。エピタキシャル法は、分子ビーム、化学ビーム
若しくは金属有機物蒸気相エピタキシー、又はそれらのいずれかの組合せであっ
てもよい。次いで、絶縁性層194を粒子192上に成長させ、この方法を繰り返して
量子ドットの三次元アレイ196をつくる。
【００４４】
図19ｂにおいて、本方法は図19ａに示す方法と幾らか類似しており、類似した
部分を同じ参照番号で示す。しかし、初めの工程において、ナノ粒子(例えば、
タングステン)191を、電気的に帯電させたアレイ上に本発明に従った方法により
堆積させる。エピタキシャル法を用いて、薄いバッファー層194を成長させて、
それら粒子を覆う。次のエピタキシャル工程において、図19ａに説明するように
、自己組織化したドット192を、埋め込まれた粒子の頂部に形成する。長時間エ
ピタキシャル処理を行うと、量子ドットの三次元アレイ196がつくられる。
部分を同じ参照番号で示す。しかし、初めの工程において、ナノ粒子(例えば、
タングステン)191を、電気的に帯電させたアレイ上に本発明に従った方法により
堆積させる。エピタキシャル法を用いて、薄いバッファー層194を成長させて、
それら粒子を覆う。次のエピタキシャル工程において、図19ａに説明するように
、自己組織化したドット192を、埋め込まれた粒子の頂部に形成する。長時間エ
ピタキシャル処理を行うと、量子ドットの三次元アレイ196がつくられる。
【００４５】
図20を見ると、フラッシュメモリ構造は、ソース電極及びドレイン電極202を
もつ基板200を含む。ゲート構造204は導電性チャンネル206の上に重なっている
。ゲート構造は、酸化物層208、エピタキシャル過成長212のナノ粒子210を含む
ナノ粒子層、そして更に酸化物層214を含み、最後に金属製ゲート電極216を備え
る。ナノ粒子210は電荷を蓄積することができるが、いずれかの適する材料であ
ればよい。構造を形成する際には、酸化物層208を初めに基板の表面上に成長さ
せてから、これまでのように、ナノ粒子をスタンプ法により適用する。エピタキ
シャル過成長工程と選択的エッチング工程を更に連続すると、図に示す構造がつ
くられる。
もつ基板200を含む。ゲート構造204は導電性チャンネル206の上に重なっている
。ゲート構造は、酸化物層208、エピタキシャル過成長212のナノ粒子210を含む
ナノ粒子層、そして更に酸化物層214を含み、最後に金属製ゲート電極216を備え
る。ナノ粒子210は電荷を蓄積することができるが、いずれかの適する材料であ
ればよい。構造を形成する際には、酸化物層208を初めに基板の表面上に成長さ
せてから、これまでのように、ナノ粒子をスタンプ法により適用する。エピタキ
シャル過成長工程と選択的エッチング工程を更に連続すると、図に示す構造がつ
くられる。
【図１】 図１は、本発明の方法を説明する概略図である。
【図２】 図２ａ〜ｃは、本発明に従って電荷を絶縁性表面の受容体部位に適
用することを説明する連続図である。
用することを説明する連続図である。
【図３】 図３は、本発明についての、エアロゾルナノ粒子発生器用の堆積チ
ャンバー(沈降分離装置)の概略図である。
ャンバー(沈降分離装置)の概略図である。
【図４】 図４は、同じ出願人の同時係属PCT出願No.GB98/03429に説明されて
いる、エアロゾルナノ粒子発生を説明する図である。
いる、エアロゾルナノ粒子発生を説明する図である。
【図５】 図５は、本発明に従って形成された、その上に粒上の堆積物を有す
る材料表面の走査型電子顕微鏡像である。
る材料表面の走査型電子顕微鏡像である。
【図６】 図６は、本発明に従って形成された、その上に粒上の堆積物を有す
る材料表面の走査型電子顕微鏡像である。
る材料表面の走査型電子顕微鏡像である。
【図７】 図７は、本発明に従って形成された、その上に粒上の堆積物を有す
る材料表面の走査型電子顕微鏡像である。
る材料表面の走査型電子顕微鏡像である。
【図８】 図８ａ〜ｃは、本発明に従って形成された、その上に粒上の堆積物
を有する材料表面の走査型電子顕微鏡像である。
を有する材料表面の走査型電子顕微鏡像である。
【図９】 図９は、本発明に従って形成された、その上に粒上の堆積物を有す
る材料表面の走査型電子顕微鏡像である。
る材料表面の走査型電子顕微鏡像である。
【図１０】 図１０ａ〜ｂは、本発明の種々の態様を示す図である。
【図１１】 図１１は、本発明の種々の態様を示す図である。
【図１２】 図１２は、本発明の種々の態様を示す図である。
【図１３】 図１３は、本発明の種々の態様を示す図である。
【図１４】 図１４は、本発明の種々の態様を示す図である。
【図１５】 図１５は、本発明の種々の態様を示す図である。
【図１６】 図１６は、本発明の種々の態様を示す図である。
【図１７】 図１７は、本発明の種々の態様を示す図である。
【図１８】 図１８は、本発明の種々の態様を示す図である。
【図１９】 図１９ａ〜ｂは、本発明の種々の態様を示す図である。
【図２０】 図２０は、本発明の種々の態様を示す図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，
ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ
Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ
，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，
ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ
Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ
，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，
ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，
ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ
Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＯ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ
，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，
ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，Ｉ
Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ
，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，
ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，Ｐ
Ｔ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ
，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，
ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ
(72)発明者 サムエルソン，ラーズ・イヴァル
スウェーデン国エス−217 74 マルメ，
ウィングリンガガータン ５デー
(72)発明者 クリンケ，トーマス・ヨハネス
ドイツ連邦共和国41462 ノイス，フェル
トシュトラーセ 17
Claims (46)
- 【請求項１】 予め決められた形状をもつ一又はそれより多い電気的に帯電さ
れた部位(5)を、前記部位と電荷を移動させるための道具手段(9)と接触させるこ
とにより、第一の材料の表面(1)上に形成する工程と、第二の材料の粒子(7)を提
供する工程と、そして該粒子を前記部位の近くに流れるようにし、予め決められ
た方法で前記部位と相互作用する工程とを含む方法。 - 【請求項２】 粒子がナノメートルの寸法である、請求項１記載の方法。
- 【請求項３】 第二の材料が第一の材料とは異なる、請求項１又は２に記載の
方法。 - 【請求項４】 一又はそれより多い電気的に帯電された部位が、第一の符号の
電荷で帯電され、第二の材料の粒子が第二の符号の電荷で帯電され、該第二の符
号が該第一の符号をもつ電荷と逆である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の
方法。 - 【請求項５】 一又はそれより多い電気的に帯電された部位が、第一の符号の
電荷で帯電され、第二の材料の粒子が第二の符号の電荷で帯電され、該第二の符
号が該第一の符号の電荷と同じである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方
法。 - 【請求項６】 第二の材料の粒子各々が一又はそれより多い電荷を帯びる、請
求項４又は５に記載の方法。 - 【請求項７】 電界が、第一の(材料の)表面に向かう粒子の流れを強くするよ
うに、前記表面に向かう方向に提供される、請求項１〜６のいずれか１項に記載
の方法。 - 【請求項８】 電界が、粒子を表面上に堆積させるのに有効な粒子の電荷分極
を誘導する、請求項７記載の方法。 - 【請求項９】 粒子が、表面上で、一又はそれより多い電気的に帯電された部
位により決められた領域に、構造をつくるために堆積される、請求項１〜８のい
ずれか１項に記載の方法。 - 【請求項１０】 粒子が一又はそれより多い電気的に帯電された部位上に堆積
される、請求項９記載の方法。 - 【請求項１１】 粒子が、表面上で、一又はそれより多い電気的に帯電された
部位以外の領域に堆積される、請求項９記載の方法。 - 【請求項１２】 第二の材料の粒子が電気的に中性であり、且つ、(それら粒
子が、)部位(176)に対して、電荷単位を吸収し電気的に帯電された状態で(その)
表面から跳ね返るように計画された、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法
。 - 【請求項１３】 道具手段が、第一の材料の表面を接触させるための等高線を
付けた（contoured）表面を有する、部位の形状と合うように配列しているスタ
ンプを含む、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項１４】 道具手段が、材料の表面に対して加圧され所望の経路で表面
を横切って部位を規定する、針又は竿などの細長い物体を含む、請求項１〜１２
のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項１５】 道具手段が走査型プローブ顕微鏡のチップである、請求項１
４記載の方法。 - 【請求項１６】 表面が、有意な水又は他の導電性夾雑物を含まないように調
製された、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項１７】 第二の材料の粒子がエアロゾルとして流れるように調整され
た、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の材料配列を製作する方法。 - 【請求項１８】 第二の材料の粒子が液体中の懸濁物として流れるように調整
された、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の材料配列を製作する方法。 - 【請求項１９】 第二の材料が金属であり、且つ、粒子が第一の材料上に堆積
され、続いて表面がアニールされる、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の方
法。 - 【請求項２０】 方法の第二の段階において、請求項１に示す工程が、予め決
められた異なる形状又はサイズの一又はそれより多い電気的に帯電された異なる
部位(128)で繰り返される、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項２１】 第一の材料がレーザー構造物の第一の部分(134)を形成し、
第二の材料の粒子が該第一の材料上に堆積されてレーザー構造物の第二の部分(1
38)を形成し、且つ、該第二の材料の粒子がエピタキシャル過成長(139)してレー
ザー構造物を形成する更なる工程を含む、請求項１〜１８のいずれか１項に記載
の方法。 - 【請求項２２】 第二の材料の粒子が連続的な工程で堆積され、各々の工程に
は異なるサイズで異なるレーザー特徴をもつ粒子が含まれる、請求項20又は21に
記載の方法。 - 【請求項２３】 第二の材料の粒子を第一の材料上に長時間堆積させて、表面
から上方に立ち上がる該第二の材料のフィラメント(148，158)をつくることを含
む、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項２４】 道具手段と表面との間に電圧バイアスを提供することを含む
、請求項１〜２３のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項２５】 (a)１またはそれより多い電気的に帯電された部位上に、自
己アセンブルされた点(192)をエピタキシャル法により形成し、(b)該自己アセン
ブルされた点上に中間層を成長させ(194)、そして前記工程(a)及び(b)を所望の
回数(196)繰り返すことにより修飾された、請求項１〜１８のいずれか１項に記
載の方法。 - 【請求項２６】 粒子を基板を覆っている絶縁性層上に堆積させ、該粒子を絶
縁性層中に組み込み、次いで該層を選択的にエッチングして、フラッシュメモリ
構造物用の電極を形成することにより、フラッシュメモリ構造物をつくる、請求
項１〜１８のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項２７】 請求項２６記載の方法により形成される、フラッシュメモリ
構造物。 - 【請求項２８】 少なくとも一つの材料を、請求項１〜２５のいずれか１項に
記載のように、表面の一又はそれより多い電気的に帯電された部位上に堆積させ
ることにより形成される、ナノメートルスケールの電子デバイス又は光電子デバ
イス。 - 【請求項２９】 請求項１〜２５のいずれか１項に記載の方法に従って、材料
を表面の一又はそれより多い電気的に帯電された部位上に堆積させることにより
形成された、改質されたトライボロジー特性を有する表面。 - 【請求項３０】 請求項１〜２５のいずれか１項に記載の方法に従って、材料
を表面の一又はそれより多い電気的に帯電された部位上に堆積させることにより
形成された、改質された光学的特性を有する表面。 - 【請求項３１】 一又はそれより多い電気的に帯電された部位(5)を、予め決
められた形状もつ第一の材料の表面(1)に形成し、前記部位は該表面を光量子で
照射することにより形成され、第二の材料の粒子(7)を提供し、そして該粒子を
前記一又はそれより多い電気的に帯電された部位の近くに流すようにして、該表
面上に前期部位により決められるパターンで堆積させる工程を含む方法。 - 【請求項３２】 予め決められた形状の一又はそれより多い電気的に帯電され
た部位(5)を、極性のある半導体材料の表面に形成し、(前記部位は)レーザー干
渉法により前記表面上に形成され、第二の材料の粒子(7)を提供し、そして該粒
子を前記部位の近くに流すようにして、該表面上に前期部位により決められるパ
ターンで堆積させる工程を含む方法。 - 【請求項３３】 予め決められた形状の一又はそれより多い電気的に帯電され
た部位(5)を、一の材料の表面(1)上に形成し、ナノメートル寸法の粒子(7)を提
供し、そして該粒子を前記部位の近くに流すようにして、予め決められた方法で
前記部位と相互作用する工程を含む方法。 - 【請求項３４】 更に、請求項２〜２５のいずれか１項に記載の工程が含まれ
る、請求項３１〜３３のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項３５】 ナノメートル寸法の粒子(178)を提供し、そして該粒子を基
板の表面(174)に衝突しそこから跳ね返るようにして、該粒子が電荷を吸収する
ことを含む方法。 - 【請求項３６】 基板の表面が電気的に帯電された(176)、請求項３５記載の
方法。 - 【請求項３７】 粒子をガスの流れから取り出す方法であって、その表面を道
具手段(182，186)と接触させることにより電荷を有する表面(180)を提供し、該
ガスの流れを該表面上に流すようにして、粒子を該電気的に帯電された表面上に
堆積させ、次いで該粒子を該表面から取り出すことを含む方法。 - 【請求項３８】 道具手段が回転式ブラシであり、そのブラシが引き続き回転
して粒子を表面から取り出し、回収用領域(188)に堆積させる働きをする、請求
項３７記載の方法。 - 【請求項３９】 第一の材料の表面(1)上の予め決められた形状の一又はそれ
より多い部位(5)を、その部位に電荷を移動させるために接触させる道具手段(9)
と、第二の物質の粒子(7)を前記部位の近くに流すようにして、予め決められた
方法で前記部位と相互作用させる手段(20，22)とを含む、方法を実施するための
装置。 - 【請求項４０】 ナノメートル寸法の粒子を生成させるエアロゾル手段(FD-DM
A2)が含まれる、請求項３９記載の装置。 - 【請求項４１】 エアロゾル手段が、粒子を電気的に帯電させるように調整さ
れている、請求項４０記載の装置。 - 【請求項４２】 電界を、表面に向かう粒子の流れを強くするように、前記表
面に向かう方向に生成させる手段(26)が含まれる、請求項３９〜４１のいずれか
１項に記載の装置。 - 【請求項４３】 道具手段が、第一の材料の表面を部位の形状と一致している
配列と接触させるための、等高線を付けた（contoured）表面を有するスタンプ
を含む、請求項３９〜４２のいずれか１項に記載の装置。 - 【請求項４４】 第一の材料の表面(1)上に、予め決められた形状の一又はそ
れより多い電気的に帯電された部位(5)を形成させる道具手段(9)と、第二の物質
の粒子(7)を前記部位の近くに流すようにして、予め決められた方法で前記部位
と相互作用させる手段(20，22)とを含む、方法を実施するための装置。 - 【請求項４５】 粒子をガスの流れから取り出すための装置であって、表面(1
80)と、その表面に電荷を移動させるために該表面を接触させる道具手段(182，1
86)と、該ガスの流れを該表面上に流して、該粒子を該電気的に帯電させた表面
上に堆積させる手段と、そして該粒子を該表面から取り出す手段(182，186)とを
含む装置。 - 【請求項４６】 道具手段が回転式ブラシであり、そのブラシが引き続き回転
して粒子を表面から取り出し、回収用領域(188)に堆積させる働きをする、請求
項４５記載の装置。
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