JP2005105414A - Linearly and uniformly discharging device, atomizing device, thin film deposition device, pattern forming device, three-dimensional forming device, and cleaning device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体状、パウダー状、ペースト状、ガス状の媒質を基材上に均一に吐出し、薄膜成膜、パターン形成、三次元造形および洗浄を行う装置および方法に関するものである。 The present invention relates to an apparatus and method for uniformly discharging a liquid, powder, paste, or gaseous medium onto a substrate to perform thin film formation, pattern formation, three-dimensional modeling, and cleaning.
薄膜パターン形成装置および三次元造形装置は、液体状、ペースト状、パウダー状、ガス状の媒質を基材に塗布して行われ、繊維、自動車、電子部品、ディスプレーなど幅広い分野で使用されており、装置としては次のように多岐にわたっている。フォトリソ、真空成膜(スパッタ、蒸着、CVD(熱、光、レーザー、ECR、プラズマ、触媒))、イオンビーム、電子ビーム、レーザーアブレージョン、コーター(スピン、カーテン)、溶射(プラズマ、レーザー)、レールガン、塗装(スプレー、静電)、インクジェット、スプレー熱分解、パイロゾル、霧化(遠心、超音波、エア)、ゾルゲル、めっき(電解、無電解、電着、光電着、レーザーメッキ、ミセル)、交互吸着、ソノケミストリー、自己組織化膜、電解酸化重合となる。パターン形成技術では、マスク露光、スクリーン印刷、インクジェット、レーザー描画(赤外、紫外、ピコ秒、フェムト秒)、X線、電子線、電子写真(パウダー、液体)となる。 Thin film pattern forming equipment and 3D modeling equipment are applied by applying a liquid, paste, powder, or gaseous medium to a substrate, and are used in a wide range of fields such as textiles, automobiles, electronic parts, and displays. There are a variety of devices as follows. Photolithography, vacuum deposition (sputtering, vapor deposition, CVD (heat, light, laser, ECR, plasma, catalyst)), ion beam, electron beam, laser ablation, coater (spin, curtain), thermal spraying (plasma, laser), rail gun , Painting (spray, electrostatic), inkjet, spray pyrolysis, pyrosol, atomization (centrifugation, ultrasonic, air), sol-gel, plating (electrolysis, electroless, electrodeposition, photoelectrodeposition, laser plating, micelle), alternating Adsorption, sonochemistry, self-assembled film, electrolytic oxidation polymerization. In the pattern formation technique, mask exposure, screen printing, ink jet, laser drawing (infrared, ultraviolet, picosecond, femtosecond), X-ray, electron beam, and electrophotography (powder, liquid) are used.
そして、最近では、液晶、PDP、有機ELなどのディスプレー分野で、2メートル角近い大型基板や、60インチサイズのプラスチックフィルムロールなど長尺状の材料へ高精細度薄膜パターンを形成する計画が発表されており、将来的には液晶の基板サイズが3メートルになるとの発表もある。 And recently, in the display field such as liquid crystal, PDP, and organic EL, a plan to form a high-definition thin film pattern on a long-sized material such as a large substrate near 2 meter square and a 60-inch plastic film roll has been announced. There are also announcements that the liquid crystal substrate size will be 3 meters in the future.
このような大型基板へ高精細度薄膜パターンを形成するためには、現在主流のフォトリソ法では、パターン形成が不可能になってきている。その理由は、フォトリソ法は、工程数が多く、広大な場所と高価な設備が必要であることの根本的な問題を抱えており、さらに、基板の大サイズ化により、大サイズ基板対応の真空装置の構成が大掛かりで難しくなること、均一な膜厚の形成が困難になり、品質が低下するため歩留まりの向上が見込めないこと、真空引きの時間が長時間必要で作業効率が大幅に悪化することなどにより、製品価格が大幅に高騰するなどの問題が挙げられる。 In order to form a high-definition thin film pattern on such a large substrate, it is now impossible to form a pattern by the mainstream photolithography method. The reason is that the photolithographic method has a fundamental problem that it requires a large number of processes and requires a large space and expensive equipment. The construction of the equipment becomes large and difficult, the formation of a uniform film thickness becomes difficult, the quality is degraded, and the yield cannot be improved, and the time required for evacuation requires a long time. As a result, problems such as a sharp increase in product prices can be cited.
大型基板へのパターン形成装置としては、スクリーン印刷機が挙げられるが、スクリーン印刷機では、スクリーンの解像度でパターンの解像度が制限を受ける問題がある。スクリーンもフォトリソ法で作成されるが、解像度の限界は、現在、線幅20μmであり、将来的にも、5〜10μmが限界であると考えられる。また、原理的に、スクリーンの変形を無くせないため、高精度のパターン形成は不可能である。また、有底ビアなどの底のある深い穴へのペースト充填を行うことができない問題がある。また、スクリーン印刷機では、材料をペースト化しなければならないため、成膜材料が限定されることや、数nmオーダーの薄膜パターンの形成は不可能であることなどの問題があり、逆に、数mm〜数10cm数nmオーダーのパターンの形成も不可能である。
As a pattern forming apparatus for a large substrate, a screen printer can be used. However, the screen printer has a problem that the resolution of the pattern is limited by the resolution of the screen. The screen is also produced by the photolithographic method, but the limit of resolution is currently 20 μm in line width, and 5 to 10 μm is considered to be the limit in the future. Further, in principle, since the deformation of the screen cannot be eliminated, it is impossible to form a pattern with high accuracy. In addition, there is a problem that paste cannot be filled into a deep hole with a bottom such as a bottomed via. In addition, in a screen printing machine, since the material has to be made into a paste, there are problems such as limitation of film forming materials and formation of a thin film pattern on the order of several nanometers. It is also impossible to form a pattern on the order of mm to several tens of centimeters.
これらの大型、高精細度薄膜パターン形成の問題を解決しようとする動きとして、ノズルから微粒子を噴霧して薄膜形成やパターン形成する方法が、特開2001−297876、特開2001−353454、特開2002−75641で提案されている。これらは、スクリーンを用いずに、数nmオーダーの薄膜で、数μm線幅のパターン形成を行うことを目的としたものである。特開2001−297876では多数のインクジェットノズルを並べて微粒液体噴霧とマスクの組合せでパターンを形成する方法が開示されており、特開2001−353454では、ノズルから噴霧した微粒子を帯電させ、前もって形成した電極に電界を与えて、電極上に微粒子を堆積させる方法が開示されており、特開2002−75641では原料液をエアロゾル化し、溶媒を気化させて材料を基板上に付着させて薄膜を形成する方法が開示されている。これらは、いずれも吹き付け方法がインクをノズルから噴出させて微粒子化するものであり、従来のインクジェット法そのものの問題であるノズルの目詰まり対策の解決がまったく行われていないために、多数のノズルが必要な大型基板では、故障頻度が高く、量産装置の実用化は不可能であると考えられる。 As a movement for solving these problems of forming a large-sized, high-definition thin film pattern, a method of forming a thin film or forming a pattern by spraying fine particles from a nozzle is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2001-297766, 2001-353454, and 2002-75641. These are intended to form a pattern with a line width of several μm with a thin film on the order of several nm without using a screen. Japanese Patent Laid-Open No. 2001-297766 discloses a method of forming a pattern by combining a large number of ink jet nozzles with a combination of fine liquid spray and a mask, and Japanese Patent Laid-Open No. 2001-353454 is formed in advance by charging fine particles sprayed from the nozzle. A method of depositing fine particles on an electrode by applying an electric field to the electrode is disclosed, and JP 2002-75641 A forms a thin film by aerosolizing a raw material liquid and evaporating a solvent to adhere the material onto a substrate. A method is disclosed. In these cases, the spraying method ejects ink from the nozzles to form fine particles, and since there has been no solution for clogging of the nozzles, which is a problem of the conventional ink jet method itself, many nozzles For large substrates that require a large number of failures, the frequency of failures is high, and it is considered impossible to put mass production equipment into practical use.
ノズルの目詰まりの問題を解消する方法が、繊維製品の柄を作成する装置に見られる。服地の模様形成として液体状の媒質が用いられ、ロータリースクリーンの薄膜パターン孔にインクを充填し、この充填したインクを、ノズルからの気体の圧力で吹き付けて塗布する方法が、DE3146828、DE3137794、AT175956、DE4001452、DE4228177に開示されている。また、USP3,443,878では、オリフィスよりカーテン状に滴下したインクを加圧空気で加速して服地に衝突させて薄膜パターン形成する方法が開示されている。そして、マスクを不要にして薄膜パターン形成を行うものが特表2002−502740に開示されている。これらは、いずれも、ベルトやロータリースクリーンの裏側からエアノズルで高圧のエアを吹き付けて薄膜パターン形成を行うため、基材の服地にインクが到達するまでに、大きく広がってしまい絵柄が拡大されてしまう問題がある。すなわち、メッシュベルトやロータリースクリーンの薄膜パターン孔が精密に形成できたとしても、高圧エアで吹き付けられたインクは服地に広がって付着する。目詰まりの問題は解決できるが高精度なパターン形成は不可能である。 A method for solving the problem of nozzle clogging is found in an apparatus for producing a textile handle. A liquid medium is used for forming a pattern of clothing, and a method of filling the thin film pattern hole of the rotary screen with ink and spraying the filled ink with a gas pressure from a nozzle is described in DE3146828, DE3137794, AT175756. DE 4001452 and DE 4228177. USP 3,443,878 discloses a method of forming a thin film pattern by accelerating ink dropped in a curtain form from an orifice with pressurized air and causing it to collide with clothing. Japanese Patent Laid-Open No. 2002-502740 discloses a method for forming a thin film pattern without using a mask. All of these perform the formation of a thin film pattern by blowing high-pressure air from the back side of the belt or rotary screen with an air nozzle, so that the ink spreads greatly and the pattern is enlarged before the ink reaches the fabric of the substrate. There's a problem. That is, even if the thin film pattern hole of the mesh belt or the rotary screen can be precisely formed, the ink sprayed with high-pressure air spreads and adheres to the cloth. Although the problem of clogging can be solved, highly accurate pattern formation is impossible.
レーザーの熱を用いて、直接、高精細パターンを描画する装置が、特許2620353や、特開2000−73108で開示されている。これは、3次元造形装置であり、金属などの粉末を薄膜形成した後、レーザーで、加熱溶融し、焼結するものである。積層を繰り返して、金型などに使用する。これまでのような、鋳造、押し出し成形、粉末冶金、機械加工、などが不要となり、複雑な形状を、三次元CADデータから直接製造できる特徴がある。これらの開示特許の課題は、粉末の供給法と積層法と焼結法の関係および広い面積への薄膜形成法にある。50μm厚さで、薄膜形成し、粉末の積層を繰り返しており、造形物との境界面に焼結されなかった粉末が溶着し、精度の高い造形物を得ることができず、別途除去や研磨工程を設けなければならない問題がある。これは、粉末の厚さが50μmと厚いために、段差ができることおよび熱が伝わりにくいことが滑らかな表面が形成できない原因である。スキージを用いて粉末供給しているため、50μm以下の厚さで供給することは不可能である。さらに、スキージでは、凹凸や平行度不良があるため、広い面積への均一塗布は不可能である。 An apparatus for directly drawing a high-definition pattern using laser heat is disclosed in Japanese Patent No. 2620353 and Japanese Patent Laid-Open No. 2000-73108. This is a three-dimensional modeling apparatus, in which a powder of metal or the like is formed into a thin film, and then heated, melted, and sintered by a laser. Repeated lamination and used for molds. Conventionally, casting, extrusion molding, powder metallurgy, machining, and the like are unnecessary, and a complicated shape can be directly manufactured from three-dimensional CAD data. The problems of these disclosed patents lie in the relationship between the powder supply method, the laminating method, and the sintering method, and the method for forming a thin film over a large area. A thin film is formed with a thickness of 50 μm, and powder lamination is repeated. The unsintered powder is welded to the interface with the modeled object, and a modeled object with high accuracy cannot be obtained. There is a problem that a process must be provided. This is because, since the powder is as thick as 50 μm, a smooth surface cannot be formed due to the formation of a step and the difficulty in transferring heat. Since powder is supplied using a squeegee, it is impossible to supply the powder with a thickness of 50 μm or less. Furthermore, since the squeegee has irregularities and poor parallelism, uniform application over a large area is impossible.
レーザー溶接の改善法として、特開2000−233287にレーザーアーク溶接が開示されている。これは、レーザーの熱で溶融されて発生したプラズマガス中で、電極とワークとの間でアークを発生させ、さらに、アルゴンと水素の混合シールドでサーマルピンチ効果を発生させ、気流で拘束された高電圧アーク柱とレーザーとの複合エネルギーで従来よりも高温で溶融を行おうとするものである。この方法の課題は、この装置が溶接装置であり、薄膜を形成する機構がないこと、積層で、パターン形成できないことである。 As a method for improving laser welding, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-233287 discloses laser arc welding. In the plasma gas melted by the heat of the laser, an arc is generated between the electrode and the workpiece, and a thermal pinch effect is generated by a mixed shield of argon and hydrogen, which is restrained by airflow. It is intended to melt at a higher temperature than before with the combined energy of a high-voltage arc column and a laser. The problem of this method is that this apparatus is a welding apparatus, has no mechanism for forming a thin film, and cannot form a pattern by lamination.
特開平10−120432では、感光性ペーストを塗布した後、レーザー描画を用いて露光して、PDPの隔壁をパターン形成する方法が開示されている。この方法の課題は、感光性材料の供給法、薄膜形成法が確立されていないことである。この方法でも、スキージを用いて、感光性材料を薄膜形成しているために、薄く均一な膜を形成することは不可能である。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-120432 discloses a method of patterning PDP partition walls by applying a photosensitive paste and then exposing it using laser drawing. The problem with this method is that a method for supplying a photosensitive material and a method for forming a thin film have not been established. Even in this method, since the photosensitive material is formed into a thin film using a squeegee, it is impossible to form a thin and uniform film.
レーザー光を用いたパターン形成装置として開示されているもので興味深いものに、特開2003−167354、特開2002−210730、特開2002−252212、特開2000−144437がある。特開2003−167354は無機透明材料を軟X線でパターニングして他のレーザーで加工するものであり、特開2002−210730は透明材料をフェムト秒あるいはピコ秒レーザーで照射しながら弗酸やプラズマでエッチングして加工を行うものであり、特開2002−252212は加工面をプラズマハロゲン化した後レーザーで低温加工するものであり、特開2000−144437はレーザー無電解めっきでパターン形成を行うものである。これらはいずれもアイデアとしては興味深いが、いずれも、未だ、量産装置としては完成に至っていない。 Among those disclosed as pattern forming apparatuses using laser light, there are JP-A 2003-167354, JP-A 2002-210730, JP-A 2002-252212, and JP-A 2000-144437. Japanese Patent Laid-Open No. 2003-167354 patterns inorganic transparent materials with soft X-rays and processes them with other lasers. Japanese Patent Laid-Open No. 2002-210730 discloses hydrofluoric acid or plasma while irradiating transparent materials with femtosecond or picosecond lasers. In JP-A-2002-252212, the processed surface is plasma halogenated and then processed at low temperature with a laser, and JP-A-2000-144437 performs pattern formation by laser electroless plating. It is. These are all interesting ideas, but they have not yet been completed as mass production equipment.
以上はパターン形成装置であるが、薄膜形成装置として参考となるものにスプレー熱分解法という方法が、例えば、特開2002−145615に開示されている。これは、ヒーターで500℃程度に加熱した基板上に、スプレーで噴霧した前駆体を吹き付けると、基板近傍の高音域で前駆体が熱分解して、所定の材料となって堆積するものである。スプレー熱分解法の特徴は、真空装置が不要で大気下でも、数nmオーダーから簡潔噴霧で数10μmまで形成可能であることである。課題は、噴霧方法が確立されていないこと、噴霧微粒子の均一塗布が行えていないこと、パターン形成工程が別途必要となることなどが挙げられる。特開2000−277537では、スプレー熱分解法を用いて、半導体薄膜を形成する方法が開示されている。これは、スプレー熱分解法で、金属塩、金属アルコキシド、有機金属錯体を含有するコーティング液を塗布したあと、紫外線レーザーなどの活性線を照射することにより、半導体薄膜を形成するものである。この方法の課題は、上記同様、課題は、噴霧方法が確立されていないこと、噴霧微粒子の均一塗布が行えていないこと、パターン形成工程が別途必要となることなどが挙げられる。 Although the above is a pattern forming apparatus, a method called a spray pyrolysis method is disclosed in, for example, JP-A-2002-145615 as a reference for a thin film forming apparatus. In this method, when a precursor sprayed by a spray is sprayed onto a substrate heated to about 500 ° C. by a heater, the precursor is thermally decomposed in a high sound region near the substrate and deposited as a predetermined material. . A feature of the spray pyrolysis method is that a vacuum apparatus is not required, and even in the atmosphere, it can be formed from several nm order to several tens of μm by simple spraying. Problems include that a spraying method has not been established, sprayed fine particles cannot be uniformly applied, and that a pattern forming step is separately required. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-277537 discloses a method of forming a semiconductor thin film using a spray pyrolysis method. In this method, a semiconductor thin film is formed by applying a coating liquid containing a metal salt, a metal alkoxide, and an organometallic complex by spray pyrolysis, and then irradiating an active ray such as an ultraviolet laser. As described above, the problems of this method include that the spraying method has not been established, that the sprayed fine particles are not uniformly applied, and that a pattern forming step is separately required.
プラズマCVDによる真空成膜を、大気圧下で行おうとする試みがされている。特開2002−155371では、キャリアガスでガスカーテン機構を構成し、5〜250kV/cm、0。5〜100kHzのパルス電界を処理ガスに印加し基板上にZnO(透明導電膜)などを形成するものである。この方法の課題は、ガスカーテン機構とガス供給方法が確立されていないことにある。装置の構造が不明確である。 Attempts have been made to perform vacuum film formation by plasma CVD at atmospheric pressure. In Japanese Patent Laid-Open No. 2002-155371, a gas curtain mechanism is constituted by a carrier gas, and a pulse electric field of 5 to 250 kV / cm and 0.5 to 100 kHz is applied to the processing gas to form ZnO (transparent conductive film) or the like on the substrate. Is. The problem of this method is that a gas curtain mechanism and a gas supply method have not been established. The structure of the device is unclear.
薄膜形成法として、参考になる他の分野の方法として、まず、自動車関連では、車体の塗装などで、液体状や、低粘度のペースト状のペンキが用いられ、ベルカップを回転させる方法やエアノズルから噴出させる方法などで霧化したペンキを帯電させて、電界により、車体に塗装する静電塗装が一般的である。これらは、均一な厚さに塗布することに問題があり、ベルカップの構成や、帯電方法、電界の印加方法を改善する提案として、特開2000−343002、特開2002−143727、特開2002−177825などが開示されている。これらは、いずれも、広い面積を塗布するものであり、精密な薄膜パターン形成を行うことは不可能である。 As a method for forming a thin film, as a method in other fields to be used as a reference, first, in the automobile industry, liquid or low-viscosity paint is used for painting a car body, and a bell cup is rotated or an air nozzle is used. In general, electrostatic coating is applied to a vehicle body by charging an atomized paint by a method of spraying from a vehicle and applying an electric field. These have a problem in applying to a uniform thickness, and as proposals for improving the configuration of the bell cup, the charging method, and the method of applying an electric field, JP 2000-343002 A, JP 2002-143727 A, and JP 2002 A. -177825 and the like are disclosed. These all apply a large area, and it is impossible to form a precise thin film pattern.
道路表示関連では、舗装道路上に白線を引くなどの表示を行うものとして、高粘度のペースト状の塗料が用いられ、遠心塗布方式が一般的である。これは、回転体から遠心力で吹き飛ばされるペンキが周囲を汚してしまう問題があるため、ペンキ吐出部のシャッターを改善した特許が、特開昭55−155756、特開2001−200507で開示されている。これらは、いずれも、道路上の白線など、広い面積を塗布するものであり、精密な薄膜パターン形成を行うものではない。 In relation to road display, high viscosity paste paint is used to display white lines on paved roads, and centrifugal coating is common. This is because there is a problem that the paint blown off by the centrifugal force from the rotating body contaminates the surroundings, and therefore, patents that improve the shutter of the paint discharge section are disclosed in JP-A-55-155756 and JP-A-2001-200507. Yes. All of these apply a wide area such as a white line on the road, and do not form a precise thin film pattern.
また、簡単、低価格な装置で、ナノメータオーダーの精密な膜厚制御を行うことが可能な装置として交互吸着法が特開2001−350015、特開2002−260213に基本構造が提案されている。これは、OH基で表面処理した基板を金属アルコキシド溶液中に浸し、リンス浴後に加水分解を行い、金属酸化物層を得た後、正の電解質ポリマーと負の電解質ポリマーを水でリンスしながら交互に浸して吸着させ、所望の光学特性をもった多層へテロ構造膜を形成するものである。その量産装置として特開2001−62286が提案されている。これは、大型基板を大型水槽に出し入れする装置を必要とせず、しかも、空気に触れさせないようにすることを目的として提案されたものであり、基材をロール上に形成して、循環させながら水槽中に浸漬させて移動するものである。固体基板でないため、装置の小型化や重量搬送用のロボットが不要となる特徴がある。しかし、当然のことながら、この装置では、ガラス基板などの固体の大型基板には対応できない。 Japanese Patent Laid-Open Nos. 2001-350015 and 2002-260213 have proposed a basic structure of an alternate adsorption method as a simple and low-cost apparatus capable of precise film thickness control on the nanometer order. This is because a substrate surface-treated with OH groups is immersed in a metal alkoxide solution, hydrolyzed after a rinsing bath to obtain a metal oxide layer, and then a positive electrolyte polymer and a negative electrolyte polymer are rinsed with water. By alternately immersing and adsorbing, a multilayer heterostructure film having desired optical characteristics is formed. JP-A-2001-62286 has been proposed as a mass production apparatus. It was proposed for the purpose of avoiding exposure to air without requiring a device for taking a large substrate into and out of a large aquarium, while forming a substrate on a roll and circulating it. It moves by being immersed in a water tank. Since it is not a solid substrate, there is a feature that a device for miniaturization and a robot for carrying weight are not required. However, as a matter of course, this apparatus cannot cope with a large solid substrate such as a glass substrate.
他の成膜装置として興味深いものに、特許3265481、特開2002−231498、特開2000−351090、特開2002−110553、特開2003−166061がある。特許3265481は基材上に超微粒子を機械的衝撃で成膜するものであり、特開2002−231498はトーチを直角配置した高効率直流プラズマ溶射装置であり、特開2000−351090はレーザー溶射装置であり、特開2002−110553は基板温度を最適化できる触媒CVDであり、特開2003−166061は被エッチング部材をハロゲンガスでエッチングして発生させた前駆体を基材へ成膜を行う装置である。特開2002−226209はカーボンナノチューブの薄膜形成方法が開示されている。これらはいずれもアイデアとしては興味深いが、未だ、量産装置としては完成に至っていないものや、装置が大型で高価格なものになっている。また、半導体基板の洗浄装置として、スチーム方式の特開2003−332288や、オゾンを100ppm以上溶解させた脂肪酸による方式の洗浄装置が開示されている。これらも未だ、量産装置としては完成に至っていないものや、装置が大型で高価格なものになっている。 As other film forming apparatuses, there are Japanese Patent No. 3265481, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-231498, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-310590, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-110553, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-166061. Japanese Patent No. 3265481 forms ultrafine particles on a substrate by mechanical impact, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-231498 is a high-efficiency DC plasma spraying device in which torches are arranged at right angles, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-3519090 is a laser spraying device. Japanese Patent Laid-Open No. 2002-110553 is catalytic CVD capable of optimizing the substrate temperature, and Japanese Patent Laid-Open No. 2003-166061 is an apparatus for depositing a precursor generated by etching a member to be etched with a halogen gas on a substrate. It is. Japanese Patent Laid-Open No. 2002-226209 discloses a method for forming a thin film of carbon nanotubes. Although these are all interesting as ideas, they have not been completed yet as mass production equipment, and the equipment is large and expensive. Further, as a semiconductor substrate cleaning apparatus, a steam system JP-A-2003-332288 and a fatty acid system cleaning apparatus in which ozone is dissolved at 100 ppm or more are disclosed. These have not yet been completed as mass production devices, and the devices are large and expensive.
以上のように、これまでの薄膜パターン形成装置では、大型、高精細度薄膜パターン形成装置、洗浄装置として最適なものはない。今後の薄膜パターン形成装置として必要な条件は、2メーター角以上の大サイズ基板へ、ナノメータオーダーの薄膜を形成し、線幅1μm程度のパターンを形成できることである。工程、装置数はできる限り少なくし、小型、低価格化することが必要である。媒質としては、パウダー、液体、ペースト、ガスなどすべての材料を使用できること。生産性は、連続的に媒質を供給でき、大面積基板に対応可能で、生産スピードが速いこと、装置構成は、低価格、省工数で、低コスト、低ランニングコストであること。薄膜パターン性能、品質については、高精細度、薄膜パターン形成が可能であること、造形装置としても使用できることなどが必要である。そして、メンテナンスが容易であることが必要である。 As described above, none of the conventional thin film pattern forming apparatuses is optimal as a large-sized, high-definition thin film pattern forming apparatus or a cleaning apparatus. A necessary condition for a future thin film pattern forming apparatus is that a nanometer-order thin film can be formed on a large-sized substrate of 2 meter square or more to form a pattern with a line width of about 1 μm. It is necessary to reduce the number of processes and devices as much as possible, and to reduce the size and price. All materials such as powder, liquid, paste, gas can be used as the medium. Productivity is that medium can be continuously supplied, large area substrates can be handled, production speed is fast, equipment configuration is low cost, man-hours, low cost, low running cost. For thin film pattern performance and quality, it is necessary to be able to form a thin film pattern with high definition and to be used as a modeling apparatus. And it is necessary that maintenance is easy.
請求項1のライン状均一吐出装置は、複数のガスノズルを備え、このガスノズルの吐出圧力で媒質を加速し、衝突させて均一化する空間と、この媒質を加速する空間と、媒質輻輳空間と、還流路より構成されることを特徴とする。
The line-shaped uniform discharge device according to
請求項2のライン状均一吐出装置は、請求項1記載のライン状均一吐出装置に、媒質貯留槽と、媒質取出し機構と、漏れ防止機構と、吐出物を回収する空間とを一体的に構成し、前記媒質を被処理材の前で混合して吐出することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, the line-shaped uniform discharge device is configured integrally with a medium storage tank, a medium take-out mechanism, a leakage prevention mechanism, and a space for collecting the discharged matter. The medium is mixed and discharged before the material to be processed.
請求項3のライン状均一吐出装置は、請求項1または請求項2記載のライン状均一吐出装置において、加速する空間と、衝突させて均一化する空間と、媒質輻輳空間と、還流路を柔軟性のあるシート状の材料で構成したことを特徴とする。
The line-shaped uniform discharge device according to
請求項4の霧化装置は、回転体またはベルト状回転体を組み合わせて、媒質を衝突、膨張させるための空間と、噴霧方向を決定するための加速区間とを有する半密閉空間を構成することを特徴とする。
The atomizing device according to
請求項5の霧化装置は、請求項1〜請求項3いずれかに記載のライン状均一吐出装置または請求項4記載の霧化装置の流路形成部材の表面を遠赤外線放射材料で被覆を行うことを特徴とする。 An atomizing device according to a fifth aspect is obtained by coating the surface of the flow path forming member of the line-shaped uniform discharge device according to any one of the first to third embodiments or the atomizing device according to the fourth aspect with a far infrared radiation material. It is characterized by performing.
請求項6の霧化装置は、請求項1〜請求項3いずれかに記載のライン状均一吐出装置または請求項4記載の霧化装置へ、絞り部と絞り部に連続する膨張空間を設け、気体を、前記絞り部を通して膨張空間へ供給し、前記膨張空間へ供給されている媒質の霧化と、霧化した媒質の搬送、加速を行うことを特徴とする。
The atomizing device according to
請求項7の霧化装置は、請求項1〜請求項3いずれかに記載のライン状均一吐出装置または請求項4記載の霧化装置へ、電界による媒質の加速手段を設け、霧化した媒質の搬送、加速を行うことを特徴とする。
The atomizing device according to
請求項8の霧化装置は、請求項1〜請求項3いずれかに記載のライン状均一吐出装置または請求項4〜請求項7いずれかに記載の霧化装置へ、水平旋回流型のジェットミルを取り付けたことを特徴とする。
The atomizing device according to
請求項9の霧化装置は、請求項1〜請求項3いずれかに記載のライン状均一吐出装置または請求項4〜請求項7いずれかに記載の霧化装置へ、3本ロールミルを取り付けたことを特徴とする。
The atomizing apparatus of
請求項10の霧化装置は、請求項1〜請求項3いずれかに記載のライン状均一吐出装置または請求項4〜請求項7いずれかに記載の霧化装置へ、傾斜させ、対抗させた回転籠を取り付けたことを特徴とする。
The atomizing device according to
請求項11の霧化装置は、円錐形の小径側を媒質取り込み部、大径側を出口部として遠心力で媒質を汲み上げる揚水管を構成し、少なくとも小径側を、2重以上に重ね合わせた構造とし、粒子径を規定して媒質を取り込むことを特徴とする。
The atomizing device according to
請求項12の霧化装置は、請求項1〜請求項7いずれかに記載の霧化装置に、請求項11記載の霧化装置を設置したことを特徴とする。 An atomizing apparatus according to a twelfth aspect is characterized in that the atomizing apparatus according to the eleventh aspect is installed in the atomizing apparatus according to any one of the first to seventh aspects.
請求項13の霧化装置は、媒質貯留槽の出口部に、撥水、撥油処理したメッシュを配置し、前記媒質貯留槽の入口部に、媒質を吸着保持可能とした吸着板を設け、この吸着板の位置を変化させて媒質の吐出量を制御することを特徴とする。
The atomizing device according to
請求項14の霧化装置は、請求項1〜請求項7いずれかに記載の霧化装置に、請求項13記載の霧化装置を設置したことを特徴とする。
The atomizing device according to
請求項15の霧化装置は、ベルト状回転体の一方端を媒質貯留槽に投入し、前記ベルト状回転体の他方端に媒質のメニスカスを形成し、このメニスカスの量を制御するためのベルト状回転体と、前記メニスカスを加速、搬送するためのベルト状回転体を設けたことを特徴とする。
The atomizing device according to
請求項16の霧化装置は、請求項1〜請求項7いずれかに記載の霧化装置に、請求項15記載の霧化装置を設置したことを特徴とする。
The atomizing device according to
請求項17のパターン形成装置は、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置を用いて霧化した媒質を、スクリーンを介して基材上に噴霧してパターンを形成することを特徴とする。 According to a seventeenth aspect of the present invention, there is provided a pattern forming apparatus in which a medium atomized by using the atomizing apparatus according to any one of the first to tenth aspects, the twelfth aspect, the fourteenth aspect, and the sixteenth aspect is formed via a screen. A pattern is formed by spraying on a material.
請求項18のパターン形成装置は、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置を用いて霧化した媒質を、熱、プラズマ電界、光、触媒のいずれかの方法で、励起、分解して、スクリーンを介して基材上に噴霧することを特徴とする。 A pattern forming apparatus according to an eighteenth aspect comprises a medium atomized by using the atomizing apparatus according to any one of the first to tenth aspects, the twelfth aspect, the fourteenth aspect, and the sixteenth aspect, heat, a plasma electric field, It is characterized in that it is excited, decomposed and sprayed onto a substrate through a screen by a light or catalyst method.
請求項19のパターン形成装置は、請求項17または請求項18記載のパターン形成装置において、表面を赤外線放射を行う膜で被覆を行ったスクリーンを介して基材上に噴霧することを特徴とする。
The pattern forming apparatus according to
請求項20の薄膜形成装置またはパターン形成装置または三次元造形装置は、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置を用いて霧化した媒質を、基材上に塗布または積層して、赤外レーザー、紫外レーザー、X線、電子線のいずれかを照射することを特徴とする。
A thin film forming apparatus, a pattern forming apparatus, or a three-dimensional modeling apparatus according to
請求項21の薄膜形成装置またはパターン形成装置または三次元造形装置は、請求項20記載の薄膜形成装置またはパターン形成装置または造形装置において、霧化した媒質は、熱、プラズマ、光、触媒のいずれかの方法で、励起、分解することを特徴とする。
The thin film forming apparatus, pattern forming apparatus, or three-dimensional modeling apparatus according to
請求項22の薄膜形成装置は、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置を用いて、半密閉空間を構成するベルトを誘電体材料で構成し、この誘電体ベルトを介してプラズマ電極を対抗配置し、プラズマ電界を印加する構成とし、前記プラズマ電極間に媒質を通過させ、媒質を励起、分解して、基材上に、塗布または積層して形成することを特徴とする。 A thin film forming apparatus according to a twenty-second aspect uses the atomizing apparatus according to any one of the first to tenth aspects, the twelfth aspect, the fourteenth aspect, the sixteenth aspect, and the sixteenth aspect, and the belt constituting the semi-enclosed space is a dielectric. It is composed of a material, a plasma electrode is arranged oppositely through this dielectric belt, and a plasma electric field is applied.A medium is passed between the plasma electrodes, the medium is excited and decomposed, It is formed by applying or laminating.
請求項23の薄膜形成装置またはパターン形成装置または三次元造形装置は、請求項22記載の薄膜形成装置またはパターン形成装置または造形装置において、基材上に塗布または積層した媒質に、赤外レーザー、紫外レーザー、X線、電子線のいずれかを照射することを特徴とする。
The thin film forming apparatus, the pattern forming apparatus, or the three-dimensional modeling apparatus according to
請求項24のパターン形成装置は、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置を複数個用いて、この複数の霧化装置に対応して、配列ピッチをずらせて千鳥配列した吐出口を備える精密スクリーンと、媒質の通過と遮断を切り替えるための手段を備えることを特徴とする。
The pattern forming apparatus according to
請求項25のパターン形成装置は、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置を複数個用いて、この複数の霧化装置に対応して、配列ピッチをずらせて千鳥配列した吐出口を備える精密スクリーンと、この精密スクリーンの前記吐出口を選択する千鳥配列した他のスクリーンと媒質の通過と遮断を切り替えるための手段を備えることを特徴とする。 A pattern forming apparatus according to a twenty-fifth aspect corresponds to the plurality of atomizing apparatuses by using a plurality of the atomizing apparatuses according to any one of the first to tenth aspects, the twelfth aspect, the fourteenth aspect, and the sixteenth aspect. And a precision screen having discharge ports arranged in a staggered pattern with a different arrangement pitch, and a means for switching between passage and blocking of the medium with another screen in a staggered arrangement for selecting the discharge ports of the precision screen. Features.
請求項26のパターン形成装置は、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置を複数個用いて、それぞれに、プラズマ形成用高周波パルス電極を備え、この複数の霧化装置に対応して、配列ピッチをずらせて千鳥配列した吐出口を備える精密スクリーンと、この精密スクリーンの前記吐出口を選択する千鳥配列した他のスクリーンと媒質の通過と遮断を切り替えるための手段を備え、前記プラズマ形成用高周波パルス電極へ、プラズマ形成用高周波パルスを印加して、発生させたプラズマを前記パターン孔へ通過させて、被加工物の所望のポイントへ照射しハロゲン化を行い、このハロゲン化部にレーザー光を照射して加工を行うことを特徴とする。 A pattern forming apparatus according to a twenty-sixth aspect uses a plurality of atomizing apparatuses according to any one of the first to tenth aspects, the twelfth aspect, the fourteenth aspect, and the sixteenth aspect, and each of the high-frequency pulses for plasma formation. Corresponding to the plurality of atomizers, a precision screen having discharge ports arranged in a staggered arrangement with an arrangement pitch, and other screens and mediums in a staggered arrangement for selecting the discharge ports of the precision screen Means for switching between passing and blocking, applying a plasma-forming high-frequency pulse to the plasma-forming high-frequency pulse electrode, passing the generated plasma through the pattern hole, and a desired point of the workpiece It is characterized by performing halogenation by irradiating and irradiating the halogenated portion with laser light.
請求項27のパターン形成装置は、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置を現像器とし、光、イオン、磁気などの潜像形成装置を備え、この潜像形成装置で形成した潜像に、前記霧化装置によって構成した現像器から媒質を噴霧して現像を行い基材にパターンを転写することを特徴とする。 A pattern forming apparatus according to a twenty-seventh aspect is the latent image of light, ions, magnetism, etc., using the atomizing apparatus according to any one of the first to tenth aspects, the twelfth aspect, the fourteenth aspect, and the sixteenth aspect as a developing device. A latent image formed by the latent image forming apparatus is sprayed with a medium from a developing device constituted by the atomizing device to develop the pattern, and the pattern is transferred to the substrate.
請求項28のパターン形成装置または三次元造形装置は、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置、または、請求項1〜請求項10いずれかに記載の霧化装置へ請求項11、請求項13、請求項15いずれかに記載の霧化装置を付加した霧化装置を、複数の媒質を独立して斜め方向から噴霧可能な構成とし、この媒質に赤外レーザーを照射して焼結するかまたは紫外レーザーを照射して化学反応させて、固形物を形成することを特徴とする。
The pattern forming apparatus or the three-dimensional modeling apparatus according to
請求項29のパターン形成装置または三次元造形装置は、請求項28記載の三次元造形装置に複数のレーザー光源を付加したことを特徴とする。 A pattern forming apparatus or a three-dimensional modeling apparatus according to a twenty-ninth aspect is characterized in that a plurality of laser light sources are added to the three-dimensional modeling apparatus according to the twenty-eighth aspect.
請求項30のパターン形成装置または三次元造形装置は、請求項28または請求項29記載の三次元造形装置に、プラズマアーク発生装置を付加し、レーザー溶融スポットにプラズマアークを発生させるプラズマアーク電極を設けたことを特徴とする。 A pattern forming apparatus or a three-dimensional modeling apparatus according to a thirty-third aspect adds a plasma arc generator to the three-dimensional modeling apparatus according to the twenty-eighth or the twenty-ninth aspect, and includes a plasma arc electrode that generates a plasma arc at a laser melting spot. It is provided.
請求項31の薄膜形成装置は、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置に、めっき電極とめっき電源を付加して、電解めっき液、無電解めっき液、電着液、光電着液、ミセル液のいずれかを基材上に噴霧することにより成膜することを特徴とする。 A thin film forming apparatus according to a thirty-first aspect is provided by adding a plating electrode and a plating power source to the atomizing apparatus according to any one of the first to tenth aspects, the twelfth aspect, the fourteenth aspect, and the sixteenth aspect, and performing electrolytic plating. A film is formed by spraying any one of a solution, an electroless plating solution, an electrodeposition solution, a photo-deposition solution, and a micelle solution on a substrate.
請求項32の薄膜形成装置またはパターン形成装置は、請求項31の薄膜形成装置にレーザー光源を付加して、めっき液を基材上に噴霧し、レーザー光を照射してレーザーめっきすることにより成膜、パターン形成することを特徴とする。 A thin film forming apparatus or a pattern forming apparatus according to a thirty-second aspect is formed by adding a laser light source to the thin film forming apparatus according to the thirty-first aspect, spraying a plating solution onto the substrate, and irradiating the laser beam to perform laser plating. A film and a pattern are formed.
請求項33の薄膜形成装置は、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置を用いて、化学吸着浴、リンス浴、加水分解浴のグループおよび正の電解質ポリマー浴、負の電解質ポリマー浴、リンス浴のグループを構成して交互吸着により成膜することを特徴とする。 A thin film forming apparatus according to a thirty-third aspect uses a nebulization apparatus according to any one of the first to tenth, twelfth, fourteenth, and sixteenth aspects to form a chemical adsorption bath, a rinse bath, and a hydrolysis bath. And a positive electrolyte polymer bath, a negative electrolyte polymer bath, and a rinse bath group are formed, and films are formed by alternating adsorption.
請求項34のパターン形成装置は、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置にフェムト秒またはピコ秒レーザー光源を付加して、シリカ硝子、サファイア、ダイヤモンドを被加工材料として、弗酸溶液を噴霧しながら、前記フェムト秒またはピコ秒レーザー光を照射して加工を行うことを特徴とする。 A pattern forming apparatus according to a thirty-fourth aspect is provided by adding a femtosecond or picosecond laser light source to the atomizing apparatus according to any one of the first to tenth aspects, the twelfth aspect, the fourteenth aspect, and the sixteenth aspect. Processing is performed by irradiating the femtosecond or picosecond laser light while spraying a hydrofluoric acid solution using glass, sapphire, or diamond as a processing material.
請求項35のパターン形成装置は、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置に、パターン形成用レーザープラズマ軟X線源と加工用レーザー光源を付加して、無機透明材料を被加工材料として、前記パターン形成用レーザープラズマ軟X線と加工用レーザー光を照射して加工を行うことを特徴とする。 A pattern forming apparatus according to a thirty-fifth aspect is the atomizing apparatus according to any one of the first to tenth aspects, the twelfth aspect, the fourteenth aspect, and the sixteenth aspect, wherein the pattern forming laser plasma soft X-ray source and the processing apparatus are used. Processing is performed by adding a laser light source and irradiating the pattern forming laser plasma soft X-rays and processing laser light using an inorganic transparent material as a processing material.
請求項36の薄膜形成装置は、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置を用いて、粉砕用微粒子を、超微粒子とともに加速して噴霧して、機械的な衝撃力で基材に衝突させて密着させて成膜することを特徴とする。 A thin film forming apparatus according to a thirty-sixth aspect uses the atomizing apparatus according to any one of the first to tenth aspects, the twelfth aspect, the fourteenth aspect, and the sixteenth aspect to accelerate the pulverizing fine particles together with the ultrafine particles. The film is formed by spraying and colliding with a base material by mechanical impact force so as to be in close contact with the base material.
請求項37の薄膜形成装置は、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置を用いて、この霧化装置の半密閉空間内に、直流プラズマを形成するための主トーチと副トーチを配置して、それぞれのトーチにプラズマガスを吹き付け、前記主トーチと副トーチの間でプラズマを発生させ、このプラズマ内に主トーチ側から媒質を供給して成膜することを特徴とする。 A thin film forming apparatus according to a thirty-seventh aspect uses an atomizing apparatus according to any one of the first to tenth aspects, the twelfth aspect, the fourteenth aspect, the sixteenth aspect, and the sixteenth aspect, and the atomizing apparatus includes , A main torch and a sub-torch for forming a direct current plasma are arranged, plasma gas is blown to each torch, plasma is generated between the main torch and the sub-torch, and a medium is introduced into the plasma from the main torch side. To form a film.
請求項38の薄膜形成装置またはパターン形成装置または三次元造形装置は、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置の半密閉空間内に、溶融線材を配置し、この溶融線材にレーザー光を照射して、微粒金属を生成し成膜を行うことを特徴とする。
The thin film forming apparatus, the pattern forming apparatus, or the three-dimensional modeling apparatus according to
請求項39の薄膜形成装置は、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置に触媒電極を付加し、触媒CVDを構成して、この触媒電極を、前記霧化装置のベルト状回転体により熱遮蔽し、前記触媒電極に原料ガスを噴きつけることにより分解したガスを前記ベルト状回転体で加速、搬送して、基材に噴射して成膜することを特徴とする。 A thin film forming apparatus according to a thirty-ninth aspect comprises a catalyst electrode added to the atomizing apparatus according to any one of the first to tenth aspects, the twelfth aspect, the fourteenth aspect, and the sixteenth aspect to constitute catalytic CVD, The catalyst electrode is thermally shielded by the belt-like rotator of the atomizer, and the gas decomposed by spraying the raw material gas on the catalyst electrode is accelerated and transported by the belt-like rotator and injected onto the substrate. And forming a film.
請求項40の薄膜形成装置は、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置のベルト状回転体を誘電体材料で構成し、この誘電体ベルトを介してプラズマ電極を対抗配置してプラズマ電界を印加する構成とし、高蒸気圧ハロゲン化物を作る金属で形成した被エッチング部材を、前記対抗配置したプラズマ電極の間に誘電体ベルトを介して挟んで配置し、ハロゲンを有する原料ガスを供給して原料ガスプラズマを作り、前記被エッチング部材を、原料ガスプラズマでエッチングを行い、エッチングにより得られた金属成分と原料ガスとの前駆体を生成し、この前駆体の金属成分を基板に基材上に析出させることを特徴とする。 A thin film forming apparatus according to a forty-fourth aspect comprises a belt-like rotating body of the atomizing device according to any one of the first to tenth, twelfth, fourteenth, and sixteenth aspects formed of a dielectric material. A plasma electrode is placed opposite to the plasma belt via a dielectric belt, and a plasma electric field is applied. A member to be etched formed of a metal that forms a high vapor pressure halide is placed between the oppositely arranged plasma electrodes. A source gas containing halogen is supplied to create a source gas plasma, the member to be etched is etched with source gas plasma, and a precursor of a metal component and source gas obtained by etching And the metal component of the precursor is deposited on the substrate on the substrate.
請求項41のパターン形成装置は、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置において、還元液とめっき液を別々の容器で保存し、前記還元液とめっき液を、被処理基板上で混合して吐出し、被めっき材料表面へ噴霧して無電解めっきを行い、めっき終了後の液を回収することを特徴とする。
The pattern forming apparatus according to
請求項42のパターン形成装置は、請求項32または請求項41記載の無電解めっき装置において、集光レンズとしてリングモードレンズとカライドスコープレンズの組合せからなる光学系を用いてレーザー光を照射することを特徴とする。
The pattern forming apparatus according to
請求項43の洗浄装置は、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置において、水ミストとスチームミストを、被処理基板上で混合して吐出し、基板の洗浄を行い、洗浄終了後の液を回収することを特徴とする。
A cleaning apparatus according to
請求項44の洗浄装置は、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置において、式:Cn H2n+1(COOH)[n=1,2又は3の整数]で表される脂肪酸(酢酸、プロピオン酸及び酪酸)またはジクロロメタンに、オゾンを100ppm以上溶解させた第一の処理液と、脂肪酸(酢酸、プロピオン酸及び酪酸)またはジクロロメタンの第二の処理液と、純水を別々の貯留槽で保存し、前記被処理基板上へ、第一の処理液、第二の処理液、純水を順次吐出し、基板の洗浄を行い、吐出液を回収することを特徴とする。 A cleaning apparatus according to a 44th aspect is the atomization apparatus according to any one of the 1st to 10th, 12th, 14th, and 16th aspects, wherein the formula: Cn H2n + 1 (COOH) [n = 1, 2 Or an integer of 3] in a fatty acid (acetic acid, propionic acid and butyric acid) or dichloromethane represented by ozone in an amount of 100 ppm or more, and a second fatty acid (acetic acid, propionic acid and butyric acid) or dichloromethane. The processing liquid and pure water are stored in separate storage tanks, the first processing liquid, the second processing liquid, and pure water are sequentially discharged onto the substrate to be processed, the substrate is washed, and the discharging liquid It is characterized by collect | recovering.
請求項45のパターン形成装置は、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置を用いて、エキシマレーザーまたは600nm以下の波長域のレーザー光を透過する透明材料に対して、ビレン、ベンジル、ローダミン6Gまたは、炭素微粒子を含む流動性物質を、噴霧して接触させた状態で、エキシマレーザーまたは600nm以下の波長域のレーザー光を照射して加工を行うことを特徴とする。
The pattern forming apparatus of
請求項46の薄膜形成装置は、水平旋回流型のジェットミルを霧化装置とし、この霧化装置により霧化された微粒体を、回転式サセプタへ搭載した基板上に誘導して、成膜を行うことを特徴とする。 The thin film forming apparatus according to claim 46 uses a horizontal swirling flow type jet mill as an atomizer, and the fine particles atomized by the atomizer are guided onto a substrate mounted on a rotary susceptor to form a film. It is characterized by performing.
請求項47のパターン形成装置は、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置を用いて、 高分子材料の成形品に、波長が600nm以下であるレーザを照射して正に帯電させた後、Na2PdCl4粉末をイオン交換水に溶解したパラジウム触媒、PdCl2粉末をイオン交換水に溶解することにより得ることを特徴とする請求項1に記載のパラジウム触媒、PdCl2粉末をイオン交換水に溶解したものに、NaCl粉末を加えることにより得たパラジウム触媒を付着することを特徴とする。 According to a 47th aspect of the present invention, there is provided a pattern forming apparatus comprising: the atomizing apparatus according to any one of the first to 10th, 12th, 14th, and 16th aspects; 2. A palladium catalyst obtained by irradiating a laser having a wavelength of 600 nm or less to be positively charged and then dissolving Na2PdCl4 powder in ion-exchanged water; and obtaining PdCl2 powder in ion-exchanged water. A palladium catalyst obtained by adding NaCl powder to a palladium catalyst prepared by dissolving PdCl2 powder in ion-exchanged water is attached.
請求項48の薄膜形成装置は、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置を用いて、鉄、インジウム、錫、ジルコニウム、コバルト、鉄、ニッケル、鉛から成る群から選ばれる材料と、ナフテン酸、2−エチルヘキサン酸、カプリル酸、ステアリン酸、ラウリン酸、酪酸、プロピオン酸、シュウ酸、クエン酸、乳酸、安息香酸、サリチル酸、エチレンジアミン四酢酸からなる群から選ばれる有機酸で構成される2−エチルヘキサン酸鉄、2−エチルヘキサン酸インジウム、及び2−エチルヘキサン酸スズなどの金属有機酸塩またはチタン、インジウム、スズ、ジルコニウム、亜鉛からなる群から選ばれる材料を、酢酸ブチル、トルエン、アセチルアセトン、メタノールから選ばれる溶媒で溶解させる金属アセチルアセトナート錯体または金属有機化合物が炭素数6以上の有機基を有する金属アルコキシドなどの金属有機化合物を溶媒に溶解させて溶液状とし、これを基板に噴霧した後に、乾燥させ、波長400nm以下のレ−ザ−光としてArF、KrF、XeCl、XeF、F2から選ばれるエキシマレーザーを用い、最初の段階の照射を金属有機化合物を完全に分解させるに至らない程度の弱い照射で行い、次に酸化物にまで変化させることができる強い照射を行う方法により照射することにより基板上に金属酸化物を形成することを特徴とする。 A thin film forming apparatus according to a 48th aspect is provided by using the atomizing apparatus according to any one of the first to 10th aspects, the 12th aspect, the 14th aspect, the 16th aspect, and the iron, indium, tin, zirconium, cobalt, A material selected from the group consisting of iron, nickel, lead and naphthenic acid, 2-ethylhexanoic acid, caprylic acid, stearic acid, lauric acid, butyric acid, propionic acid, oxalic acid, citric acid, lactic acid, benzoic acid, salicylic acid, Metal organic acid salts such as iron 2-ethylhexanoate, indium 2-ethylhexanoate and tin 2-ethylhexanoate composed of an organic acid selected from the group consisting of ethylenediaminetetraacetic acid or titanium, indium, tin, zirconium A material selected from the group consisting of zinc is dissolved in a solvent selected from butyl acetate, toluene, acetylacetone, and methanol. A metal organic compound such as a metal acetylacetonate complex or metal alkoxide having an organic group having 6 or more carbon atoms is dissolved in a solvent to form a solution, which is sprayed on a substrate and then dried, and has a wavelength of 400 nm. An excimer laser selected from ArF, KrF, XeCl, XeF, and F2 is used as the laser light below, and the first stage irradiation is performed with weak irradiation that does not lead to complete decomposition of the metal organic compound. A metal oxide is formed on a substrate by irradiation with a method of performing strong irradiation that can be changed to oxide.
請求項49の薄膜形成装置は、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置を用いて、疎水処理を施した石英基板を垂直方向にして、可溶化カーボンナノチューブを10回から50回噴霧することによりカーボンナノチューブ薄膜を形成することを特徴とする。
A thin film forming apparatus according to a 49th aspect is the vertical direction of a quartz substrate that has been subjected to a hydrophobic treatment using the atomizing apparatus according to any one of the first to 10th aspects, the twelfth aspect, the 14th aspect, and the 16th aspect. The carbon nanotube thin film is formed by spraying the solubilized
請求項50のパターン形成装置は、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置へ、放電電極を取り付け、加工液を噴霧して放電加工を行うことを特徴とする。 A pattern forming apparatus according to a fifty-fifth aspect is provided by attaching a discharge electrode to the atomizing apparatus according to any one of the first to tenth aspects, the twelfth aspect, the fourteenth aspect, and the sixteenth aspect, and spraying a machining liquid to discharge It is characterized by processing.
本発明によれば、2m角程度の大サイズ基板へ、ナノメータオーダーの薄膜を形成し、線幅1μm程度のパターンを形成でき、工程、装置数は少なくすることができ、媒質として、パウダー、液体、ペースト、ガスなどすべての材料を使用できることができ、生産性は、連続的に媒質を供給でき、大面積基板に対応可能で、生産スピードが速く、装置構成は、低価格、省工数で、低コスト、低ランニングコストであり、薄膜パターン性能、品質については、高精細度、薄膜パターン形成が可能であり、造形装置として使用でき、メンテナンスも容易である。 According to the present invention, a nanometer order thin film can be formed on a large substrate of about 2 m square, a pattern with a line width of about 1 μm can be formed, the number of processes and devices can be reduced, and powder, liquid as a medium All materials such as paste, gas, etc. can be used. Productivity can be continuously supplied to the medium. It can be used for large-area substrates. The production speed is fast. Low cost, low running cost, thin film pattern performance and quality, high definition, thin film pattern formation is possible, it can be used as a modeling device, and maintenance is easy.
請求項1のライン状均一吐出装置は、複数のガスノズルを備え、このガスノズルの吐出圧力で媒質を加速し、衝突させて均一化する空間と、この媒質を加速する空間と、媒質輻輳空間と、還流路より構成される構造としたため複数の流路からの媒質を衝突させることができ、簡単な構造で媒質の霧化と混合を確実に行うことができる。特に、半密閉空間内で、媒質を高速噴射するため、媒質の高速化を容易に行うことができ、成膜を確実に行うことができる。また、スリット状の空間を構成しているためクリーン度管理を容易に行うことができるとともに、スリットによる狭い空間で成膜を行うため媒質の使用量を削減できる。さらに回収も容易であり、汚れ防止が可能である。
The line-shaped uniform discharge device according to
請求項2のライン状均一吐出装置は、請求項1記載のライン状均一吐出装置に、媒質貯留槽と、媒質取出し機構と、漏れ防止機構と、吐出物を回収する空間とを一体的に構成し、前記媒質を被処理材の前で混合して吐出する構造としたため請求項1の効果に加えて、特に、媒質の保管を直前まで別な容器で行うため、媒質の劣化、反応を防止することができ、媒質の寿命の延命を行うことができる。液体媒質の供給も簡単な構造で、容易に霧化、供給できる。また、半密閉空間内で、媒質を高速噴射するため、外部へ拡散させることなく、基材上へ確実に成膜する事ができる。
According to a second aspect of the present invention, the line-shaped uniform discharge device is configured integrally with a medium storage tank, a medium take-out mechanism, a leakage prevention mechanism, and a space for collecting the discharged matter. Since the medium is mixed and discharged before the material to be treated, in addition to the effect of
請求項3のライン状均一吐出装置は、請求項1または請求項2記載のライン状均一吐出装置において、加速する空間と、衝突させて均一化する空間と、媒質輻輳空間と、還流路を柔軟性のあるシート状の材料で構成した構造としたため、特に、媒質使用空間と不使用空間を、簡単な構造で分離できることが特長であり、媒質使用空間を容易にスリット構造にすることができるとともに、媒質不使用空間には、電極や、冷却剤などを配置することができる効果がある。また、ベルトとすることにより清掃が容易であること、常に新しい部分を使用できること、交換が容易であること、奥行き方向の長さを容易に変更できるなどの大きな効果もある。
The line-shaped uniform discharge device according to
請求項4の霧化装置によれば、回転体またはベルト状回転体を組み合わせて、媒質を衝突、膨張させるための空間と、噴霧方向を決定するための加速区間とを有する半密閉空間を構成とするため、簡易な構造でクリーンルームを構成でき、そのクリーンルーム内で回転体またはベルト状回転体の回転速度を制御することにより、ナノメーターオーダーの薄膜から高アスペクト比の厚膜形成まで、精密に膜厚を制御して成膜を行うことができる。また、本装置の内部で、媒質を混合、分散、霧化できるため、機能性材料とバインダーを中心とした材料のみで構成する事ができ、分散剤等も不要とすることができ、媒質材料の削減、媒質作業条件の簡略化、保存の簡略化などを行う事ができる。特に、互いに反応しやすく、予め混合しておくことが不可能な材料であっても、直前に混合することにより成膜が可能となる。また、印刷ペーストのようにレオロジーを考慮する必要がなく、媒質の設計を大幅に容易化することができる。
According to the atomizing apparatus of
請求項5の霧化装置によれば、請求項1〜請求項3いずれかに記載のライン状均一吐出装置または請求項4記載の霧化装置の流路形成部材の表面を遠赤外線放射材料で被覆を行う構成としたため、前記回転体の耐熱性を高く出来、高温成膜が可能となる。また、ベルト状回転体で発熱部を遮蔽することにより、熱遮蔽効果を高く出来るため、周囲から熱隔離でき、基材への過熱を防止でき、高品質成膜を行う事ができる。
According to the atomizing device of
請求項6の霧化装置によれば、請求項1〜請求項3いずれかに記載のライン状均一吐出装置または請求項4記載の霧化装置へ、絞り部と絞り部に連続する膨張空間を設け、気体を、前記絞り部を通して膨張空間へ供給し、前記膨張空間へ供給されている媒質の霧化と、霧化した媒質の搬送、加速を行う構成としたため、媒質の速度を音速まで高められ、絞り部と絞り部に連続する膨張空間に噴射するため、より微細な霧化を行う事ができる。半密閉空間内で、媒質を高速噴射するため、外部へ拡散させることなく、基材上へ確実に成膜する事ができる。
According to the atomizing device of
請求項7の霧化装置によれば、請求項1〜請求項3いずれかに記載のライン状均一吐出装置または請求項4記載の霧化装置へ、電界による媒質の加速手段を設ける構造としたため、電位傾度を持たせることにより、電位を均一化させる事ができるため不平等電界をなくす事ができ、媒質の飛翔方向をすべて基材へ向けることができる。また、本発明の電界加速方式を用いれば、媒質を音速以上に加速することができるため、媒質の基材への密着度を向上させることができる。特に、半密閉空間内で、媒質を高速噴射するため、外部へ拡散させることなく、基材上へ確実に成膜する事ができる。
According to the atomizing device of
請求項8の霧化装置によれば、請求項1〜請求項3いずれかに記載のライン状均一吐出装置または請求項4〜請求項7いずれかに記載の霧化装置へ、水平旋回流型のジェットミルを取り付けた構造としたため、粉体の微細化、分級、熱分解を連続して行うことができるため、簡単な構造で高精度の成膜を行うことができる。特に、媒質を音速以上に加速することができるため、媒質の基材への密着度を向上させることができる。また、半密閉空間内で、媒質を高速噴射するため、外部へ拡散させることなく、基材上へ確実に成膜する事ができる。
According to the atomizing apparatus of
請求項9の霧化装置によれば、請求項1〜請求項3いずれかに記載のライン状均一吐出装置または請求項4〜請求項7いずれかに記載の霧化装置へ、3本ロールミルを取り付けた構造としたため、解砕粒子の再凝集によるダマの発生を防ぐことができ、工程数を削減できる。そして、半密閉空間内で、媒質を高速噴射するため、外部へ拡散させることなく、基材上へ確実に成膜する事ができ、洗浄工程も簡略化できる。
According to the atomizing device of
請求項10の霧化装置によれば、請求項1〜請求項3いずれかに記載のライン状均一吐出装置または請求項4〜請求項7いずれかに記載の霧化装置へ、傾斜させ、対抗させた回転籠を取り付けた構造としたため非常に簡単な構造で効果的に霧化と分散を行うことができる。そして、半密閉空間内で、媒質を高速噴射するため、外部へ拡散させることなく、基材上へ確実に成膜する事ができる。
According to the atomizing device of
請求項11の霧化装置によれば、円錐形の小径側を媒質取り込み部、大径側を出口部として遠心力で媒質を汲み上げる揚水管を構成し、少なくとも小径側を、2重以上に重ね合わせた構造とし、粒子径を規定して媒質を取り込む構造としたため、超微粒子を噴霧する事ができる。特に、回転するだけの簡易な構造で、小型、低価格に、経時変化もなく安定した微粒化を行う事ができ、高い信頼性を得る事ができる。
According to the atomization apparatus of
請求項12の霧化装置によれば、請求項1〜請求項7いずれかに記載の霧化装置に、請求項11記載の霧化装置を設置した構造としたため、半密閉空間内で、超微粒子を高速噴射して成膜するため、ナノメータオーダーの薄膜を精密に制御して、基材上へ確実に成膜する事ができる。
According to the atomizing device of
請求項13の霧化装置によれば、媒質貯留槽の出口部に、撥水、撥油処理したメッシュを配置し、前記媒質貯留槽の入口部に、媒質を吸着保持可能とした吸着板を設け、この吸着板の位置を変化させて媒質の吐出量を制御する構造としたため、吸着板の位置を可変するだけの簡易な構造で、小型、低価格に、経時変化もなく安定した微粒化を行う事ができ、高い信頼性を得る事ができる。
According to the atomizing device of
請求項14の霧化装置によれば、請求項1〜請求項7いずれかに記載の霧化装置に、請求項13記載の霧化装置を設置した構造としたため、半密閉空間内で、微粒子を高速噴射して成膜するため、ナノメータオーダーの薄膜を精密に制御して、基材上へ確実に成膜する事ができる。
According to the atomizing device of
請求項15の霧化装置によれば、ベルト状回転体の一方端を媒質貯留槽に投入し、前記ベルト状回転体の他方端に媒質のメニスカスを形成し、このメニスカスの量を制御するためのベルト状回転体と、前記メニスカスを加速、搬送するためのベルト状回転体を設けた構造としたため、ベルトの回転速度を可変するだけの簡易な構造で、小型、低価格に、経時変化もなく安定した微粒化を行う事ができ、高い信頼性を得る事ができる。 According to the atomizing device of the fifteenth aspect, in order to control the amount of the meniscus by putting one end of the belt-like rotator into the medium storage tank and forming a meniscus of the medium at the other end of the belt-like rotator. The belt-like rotator and the belt-like rotator for accelerating and transporting the meniscus are provided. Therefore, the structure is simple, only changing the rotation speed of the belt. Stable atomization and high reliability can be obtained.
請求項16の霧化装置によれば、請求項1〜請求項7いずれかに記載の霧化装置に、請求項15記載の霧化装置を設置した構造としたため、半密閉空間内で、微粒子を高速噴射して成膜するため、ナノメータオーダーの薄膜を精密に制御して、基材上へ確実に成膜する事ができる。
According to the atomizing device of
請求項17のパターン形成装置によれば、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置を用いて霧化した媒質を、スクリーンを介して基材上に噴霧してパターンを形成する構造としたため、スクリーンと基材を接触させる必要がないため、従来のスクリーン印刷のような裏回りもなく、また、スキージで加圧する必要がなく、版離れも不要となるためスクリーンの変形がなく、高精度のパターン形成が可能となる。さらに、微粒化した媒質を噴霧するため、従来のスクリーン印刷では、充填の難しかった有底ビアのような底のある微細な孔へのペースト充填も容易に行うことができる。また、本発明では、吹き付けで薄膜パターン構成するため、これまでのようなスクリーン通過性、だれ、にじみ、などを考慮する必要がないため、増粘剤、溶剤、希釈剤、可塑剤、分散剤、沈降防止剤などを添加する必要がなく、フィラーとバインダー中心の媒質で良く、ペーストの設計の大幅な簡略化を行うことができる。また、本発明では、半密閉構造で、基板を直接加熱が可能な構造としているため、銅フィラーを用いることが可能である。銅フィラーは低価格であり、マイグレーションを防止できるメリットがあるが、酸化の問題があったため使用環境が限定されていた。
According to the pattern formation apparatus of
請求項18のパターン形成装置によれば、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置を用いて霧化した媒質を、熱、プラズマ電界、光、触媒のいずれかの方法で、励起、分解して、スクリーンを介して基材上に噴霧する構造としたため、金属アルコラートガス、ハロゲン化金属ガス、アルキル金属ガスなどや有機金属化合物を溶解して液化したものなどを霧化して、励起、分解してパターン形成できるため、簡易な構造で、ナノメータオーダーの薄膜を精密に制御して、基材上へ確実にパターン形成する事ができる。
According to the pattern formation apparatus of
請求項19のパターン形成装置によれば、請求項17または請求項18記載のパターン形成装置において、表面を赤外線放射を行う膜で被覆を行ったスクリーンを介して基材上に噴霧する構造としたため、高温成膜、パターン形成が可能となる。 According to the pattern forming apparatus of the nineteenth aspect, in the pattern forming apparatus according to the seventeenth or eighteenth aspect, the surface is sprayed onto the substrate through a screen coated with a film that emits infrared radiation. High-temperature film formation and pattern formation are possible.
請求項20の薄膜形成装置またはパターン形成装置または三次元造形装置によれば、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置を用いて霧化した媒質を、基材上に塗布または積層して、赤外レーザー、紫外レーザー、X線、電子線のいずれかを照射する構造としたため、ナノメータオーダーの薄膜を形成してレーザー光を照射するため非常に高精度なパターン形成を行うことができる。レーザー光はビームがガウス分布であるため、焦点位置からずれるにしたがって、すそ広がりになり、塗布膜厚が厚い場合には、厚さ方向にスポット径が大きくなる部分ができてしまい、解像度が低下し高精細なパターン形成ができなかった。本発明では薄膜を形成してレーザー光を照射するため、ビームスポット径を小さくすることができ、高精細度のパターン形成ができる。また、薄い膜のため、レーザー光の照射時間を短縮でき、低いエネルギーでパターン形成できるため基材のダメージを防ぐ事ができる。また、本発明を造形装置に用いれば、薄く焼結できるので、外形焼結部に余熱による不要な焼結物が付着しないので滑らかな外形面を形成でき、従来、必要であった外形の切削加工や、研磨加工などを省略でき、大幅な工程の簡略化と高精度化を行うことができる。
According to the thin film forming apparatus, the pattern forming apparatus, or the three-dimensional modeling apparatus of
請求項21の薄膜形成装置またはパターン形成装置または三次元造形装置によれば、請求項20記載の薄膜形成装置またはパターン形成装置または造形装置において、霧化した媒質は、熱、プラズマ、光、触媒のいずれかの方法で、励起、分解する構造としたため、金属アルコラートガス、ハロゲン化金属ガス、アルキル金属ガスなどや有機金属化合物を溶解して液化したものなどを霧化して、励起、分解してパターン形成できるため、簡易な構造で、ナノメータオーダーの薄膜を精密に制御して、基材上へ確実にパターン形成する事ができる。
According to the thin film forming apparatus or pattern forming apparatus or three-dimensional modeling apparatus of
請求項22の薄膜形成装置によれば、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置を用いて、半密閉空間を構成するベルトを誘電体材料で構成し、この誘電体ベルトを介してプラズマ電極を対抗配置し、プラズマ電界を印加する構成とし、前記プラズマ電極間に媒質を通過させ、媒質を励起、分解して、基材上に、塗布または積層して形成する構造としたため、簡易な構造で常圧プラズマCVDを構成でき、特に、誘電体ベルトによるクリーンルーム内で、プラズマ放電を行うため安定なグロー放電を得る事ができ高品質成膜を行う事ができる。
According to the thin film forming apparatus of
請求項23の薄膜形成装置またはパターン形成装置または三次元造形装置によれば、請求項22記載の薄膜形成装置またはパターン形成装置または造形装置において、基材上に塗布または積層した媒質に、赤外レーザー、紫外レーザー、X線、電子線のいずれかを照射する構造としたため、薄膜から、三次元構造物まで、軟質材料から硬質材料まで成膜、パターン形成、造形を行う事ができる。
According to a thin film forming apparatus, a pattern forming apparatus, or a three-dimensional modeling apparatus according to
請求項24のパターン形成装置によれば、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置を複数個用いて、この複数の霧化装置に対応して、配列ピッチをずらせて千鳥配列した吐出口を備える精密スクリーンと、媒質の通過と遮断を切り替えるための手段を備える構造としたため、パターン孔を選択するプログラムを製作して、オンオフ制御すれば、どのようなパターンでも対応することができ、高精細度のスクリーンを用いずに、高精細度パターンを形成できる。そして、通常のインクジェットに比べて、配列ピッチを大きくできるので、ノズル部の製造が楽になるとともに、スクリーンで構成できるため、目詰まりも少なく、簡単な方法で製造できる。そして、パターン孔はスクリーン一体で形成できるため、霧化装置をパターン孔の位置に合わせて配置し固定すれば、パターンずれは発生せず高精度パターンを容易に形成できる。 According to a pattern forming apparatus of a twenty-fourth aspect, a plurality of the atomizing apparatuses according to any one of the first to tenth aspects, the twelfth aspect, the fourteenth aspect, and the sixteenth aspect are used. Corresponding to the structure, it has a structure that includes a precision screen with discharge ports arranged in a staggered pattern with a shifted arrangement pitch, and means for switching between passage and blocking of the medium. Any pattern can be accommodated, and a high-definition pattern can be formed without using a high-definition screen. In addition, since the arrangement pitch can be increased as compared with a normal ink jet, the manufacture of the nozzle portion is facilitated, and since it can be constituted by a screen, it can be manufactured by a simple method with less clogging. Since the pattern hole can be formed integrally with the screen, if the atomizing device is arranged and fixed in accordance with the position of the pattern hole, pattern deviation does not occur and a high-precision pattern can be easily formed.
請求項25のパターン形成装置によれば、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置を複数個用いて、この複数の霧化装置に対応して、配列ピッチをずらせて千鳥配列した吐出口を備える精密スクリーンと、この精密スクリーンの前記吐出口を選択する千鳥配列した他のスクリーンと媒質の通過と遮断を切り替えるための手段を備える構造としたため、請求項24の効果以外に、媒質の通過と遮断を切り替えるための手段を粗いパターンで構成できるため、確実に媒質のオンオフを行う事ができ、高精度パターン形成を行う事ができる。
According to the pattern forming apparatus of
請求項26のパターン形成装置によれば、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置を複数個用いて、それぞれに、プラズマ形成用高周波パルス電極を備え、この複数の霧化装置に対応して、配列ピッチをずらせて千鳥配列した吐出口を備える精密スクリーンと、この精密スクリーンの前記吐出口を選択する千鳥配列した他のスクリーンと媒質の通過と遮断を切り替えるための手段を備え、前記プラズマ形成用高周波パルス電極へ、プラズマ形成用高周波パルスを印加して、発生させたプラズマを前記パターン孔へ通過させて、被加工物の所望のポイントへ照射しハロゲン化を行い、このハロゲン化部にレーザー光を照射して加工を行う構造としたため、請求項24、請求項25の効果以外に、通常であれば、千数百度の加工温度が必要な材料であっても、ハロゲン化することにより、200度前後の低い加工温度で加工を行う事ができ、半導体薄膜の微細加工が可能となる。
According to a pattern forming apparatus of a twenty-sixth aspect, a plurality of atomizing apparatuses according to any one of the first to tenth aspects, the twelfth aspect, the fourteenth aspect, the sixteenth aspect, and the sixteenth aspect are used, A precision screen having high-frequency pulse electrodes and corresponding to the plurality of atomizers, and having a discharge port arranged in a staggered manner with an arrangement pitch shifted, and another screen in a staggered arrangement for selecting the discharge port of the precision screen, Means for switching between passing and blocking of the medium, applying a plasma-forming high-frequency pulse to the plasma-forming high-frequency pulse electrode, and passing the generated plasma through the pattern hole, thereby making a desired workpiece In addition to the effects of
請求項27のパターン形成装置によれば、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置を現像器とし、光、イオン、磁気などの潜像形成装置を備え、この潜像形成装置で形成した潜像に、前記霧化装置によって構成した現像器から媒質を噴霧して現像を行い基材にパターンを転写する構造としたため、ベルト回転制御駆動でスリット状の噴霧口から微少量を精密制御して媒質を噴霧することができるため、複雑な構造と、繊細なトナー状態管理、微妙な動作条件調整を不要とする事ができ、簡易な構造で高品質画像形成を行う事ができる。また、不要媒質の量も最少にでき、回収も吸引口から即時に行う事ができ、メンテナンスも容易に行う事ができる。 According to a pattern forming apparatus of a twenty-seventh aspect, the atomizing apparatus according to any one of the first to tenth aspects, the twelfth aspect, the twelfth aspect, the sixteenth aspect, and the sixteenth aspect is used as a developing device. Rotating belt because it has a latent image forming device and the latent image formed by this latent image forming device has a structure in which a medium is sprayed and developed from the developing device constituted by the atomizing device to transfer the pattern to the substrate. Since the medium can be sprayed by precisely controlling a small amount from the slit-shaped spray port by the control drive, complicated structure, delicate toner state management, and delicate adjustment of operating conditions can be dispensed with. A high-quality image can be formed with a simple structure. In addition, the amount of unnecessary medium can be minimized, recovery can be performed immediately from the suction port, and maintenance can be easily performed.
請求項28のパターン形成装置または三次元造形装置によれば、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置、または、請求項1〜請求項10いずれかに記載の霧化装置へ請求項11、請求項13、請求項15いずれかに記載の霧化装置を付加した霧化装置を、複数の媒質を独立して斜め方向から噴霧可能な構成とし、この媒質に赤外レーザーを照射して焼結するかまたは紫外レーザーを照射して化学反応させて、固形物を形成する構造としたため、微小径粒子を斜め方向から噴霧し、レーザー即時焼結が可能となるため、側面の斜め形状、せり出しなどの表現が行いやすくなり、二次加工を削減することができる。また、複数媒質を同時、順次を選択して、レーザーを照射することにより、媒質の混合状態、積層状態を調整して、合金状態、曲面状態を最適化できる。
According to the pattern forming apparatus or the three-dimensional modeling apparatus of
請求項29のパターン形成装置または三次元造形装置によれば、請求項28記載の三次元造形装置に複数のレーザー光源を付加した構造としたため、斜めからの焼結が可能となるため、精密な曲面形状や段差を無くす焼結が可能となる。請求項28の効果をさらに、引き出す事ができる。
According to the pattern forming apparatus or the three-dimensional modeling apparatus of
請求項30のパターン形成装置または三次元造形装置によれば、請求項28または請求項29記載の三次元造形装置に、プラズマアーク発生装置を付加し、レーザー溶融スポットにプラズマアークを発生させるプラズマアーク電極を設けた構造としたため、プラズマアークによりレーザー光のエネルギー吸収率を向上でき容易に高温を得る事ができる。また、レーザー/プラズマ複合溶融では、溶融池が大きくなるため、特に、大型の造形物に有利である。
According to the pattern forming apparatus or the three-dimensional modeling apparatus of
請求項31の薄膜形成装置によれば、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置に、めっき電極とめっき電源を付加して、電解めっき液、無電解めっき液、電着液、光電着液、ミセル液のいずれかを基材上に噴霧することにより成膜する構造としたため、簡易な構造で、めっき装置を構成でき、信頼性を向上できる。また、基材表面にのみめっきを行う事ができ基材のハンドリングが容易になること、電極間隔を小さく出来ること、および液を交換するだけで、電解めっき、無電解めっき、光電着、電着、ミセルへの対応が可能となる効果がある。
According to the thin film forming apparatus of
請求項32の薄膜形成装置またはパターン形成装置によれば、請求項31の薄膜形成装置にレーザー光源を付加して、めっき液を基材上に噴霧し、レーザー光を照射してレーザーめっきすることにより成膜、パターン形成する構造としたため、レーザーめっき法でめっき成膜とパターン形成を同時に行うことができ、また、少量のめっき液を連続して供給できるため、効率の良いめっきを行う事ができる。装置も小型化できる。また、上面からめっき液を供給できるため、基板搬送を容易に行う事ができる。また、レーザーめっき、電解めっき、無電解めっき以外にも、液を交換するだけで、光電着、電着、ミセルにも対応が可能となる。
According to the thin film forming apparatus or the pattern forming apparatus of
請求項33の薄膜形成装置によれば、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置を用いて、化学吸着浴、リンス浴、加水分解浴のグループおよび正の電解質ポリマー浴、負の電解質ポリマー浴、リンス浴のグループを構成して交互吸着により成膜する構造とし、交互吸着法を噴霧方式で行うため、必要最小限の液だけを供給すればよく、常に新鮮な液を供給でき、確実な成膜を行う事ができる。また、大掛かりな装置を必要としないため、簡易な構造で、装置の小型化、低価格化を行う事ができるとともに、装置の信頼性向上を図る事ができる。
According to the thin film forming apparatus of
請求項34のパターン形成装置によれば、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置にフェムト秒またはピコ秒レーザー光源を付加して、シリカ硝子、サファイア、ダイヤモンドを被加工材料として、弗酸溶液を噴霧しながら、前記フェムト秒またはピコ秒レーザー光を照射して加工を行う構造としたため、通常ではレーザー光を透過してしまう材料に、光学エネルギーによって構造変化を起こさせ、エッチング加工を行う事を可能とし、レーザー光を連続して照射し、エッチング加工を行うことにより、硬質材料への微小で深い孔の加工が可能となる。
According to the pattern forming apparatus of
請求項35のパターン形成装置によれば、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置に、パターン形成用レーザープラズマ軟X線源と加工用レーザー光源を付加して、無機透明材料を被加工材料として、前記パターン形成用レーザープラズマ軟X線と加工用レーザー光を照射して加工を行う構造としたため、レーザープラズマ軟X線パターン光として照射することにより自己捕獲励起子が被加工物に生成され、ここに加工用レーザーとして紫外レーザーを用いて照射すれば加工が可能となるので、通常では、加工困難な無機透明硬質物の加工を行う事が可能となる。 According to a pattern forming apparatus of a thirty-fifth aspect, the atomizing apparatus according to any one of the first to tenth aspects, the twelfth aspect, the fourteenth aspect, and the sixteenth aspect includes a pattern forming laser plasma soft X-ray source and Since a processing laser light source is added, and an inorganic transparent material is used as a material to be processed, the pattern forming laser plasma soft X-ray and the processing laser light are used for processing. As a self-trapping exciton is generated on the workpiece by irradiating as a processing laser, it can be processed by irradiating it with an ultraviolet laser as a processing laser. Can be performed.
請求項36の薄膜形成装置によれば、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置を用いて、粉砕用微粒子を、超微粒子とともに加速して噴霧して、機械的な衝撃力で基材に衝突させて密着させて成膜する構造としたため、微粒子を加速して、基材上へ噴射して機械的衝撃力のみで成膜を行うことにより、室温程度での低温成膜が可能となり、プラスチック基板などへの成膜が可能である。また、機械的な衝撃力で微粒子を基材に衝突させるため、表面清浄化、研磨・研削・平坦化、結合により高強度接合を行う事が可能である。また、加速ベルトで、媒質を絞って加速噴射するため、所定の位置にのみ成膜することも可能である。
According to the thin film forming apparatus of claim 36, the fine particles for pulverization are combined with the ultrafine particles using the atomization apparatus according to any one of
請求項37の薄膜形成装置によれば、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置を用いて、この霧化装置の半密閉空間内に、直流プラズマを形成するための主トーチと副トーチを配置して、それぞれのトーチにプラズマガスを吹き付け、前記主トーチと副トーチの間でプラズマを発生させ、このプラズマ内に主トーチ側から媒質を供給して成膜する構造としたため、プラズマアークをカバーベルトで構成されるトーチの外部に引き出し、最も高温となるプラズマ中心へ媒質を供給でき、媒質をプラズマと長時間接触させることができるため、エネルギー効率の良い媒質溶融により品質の高い成膜を行う事ができる。そして、陰極側ではなく、陽極側に媒質を供給するので、熱電子を発生させるための高温を発生させる必要がなく、媒質の付着などの問題を防止できる。また、加速ベルトで、媒質を絞って加速噴射するため、所定の位置にのみ成膜することも可能である。
According to the thin film forming apparatus of
請求項38の薄膜形成装置またはパターン形成装置または三次元造形装置によれば、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置の半密閉空間内に、溶融線材を配置し、この溶融線材にレーザー光を照射して、微粒金属を生成し成膜を行う構造としたため、レーザー光照射部分のみを高温化するため、るつぼと反応してしまうような材料に対しても溶融、成膜が可能である。また、加速ベルトで、媒質を絞って加速噴射するため、所定の位置にのみ成膜することも可能である。
According to the thin film forming apparatus or the pattern forming apparatus or the three-dimensional modeling apparatus of
請求項39の薄膜形成装置によれば、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置に触媒電極を付加し、触媒CVDを構成して、この触媒電極を、前記霧化装置のベルト状回転体により熱遮蔽し、前記触媒電極に原料ガスを噴きつけることにより分解したガスを前記ベルト状回転体で加速、搬送して、基材に噴射して成膜する構造としたため、ベルトによる熱遮蔽により、基材の温度を安定的な温度に制御でき、均一な膜質の成膜を事ができる。また、熱遮蔽、加速ベルトで、反応したガスを絞って加速噴射するため、所定の位置にのみ成膜することも可能である。
According to the thin film forming apparatus of
請求項40の薄膜形成装置によれば、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置のベルト状回転体を誘電体材料で構成し、この誘電体ベルトを介してプラズマ電極を対抗配置してプラズマ電界を印加する構成とし、高蒸気圧ハロゲン化物を作る金属で形成した被エッチング部材を、前記対抗配置したプラズマ電極の間に誘電体ベルトを介して挟んで配置し、ハロゲンを有する原料ガスを供給して原料ガスプラズマを作り、前記被エッチング部材を、原料ガスプラズマでエッチングを行い、エッチングにより得られた金属成分と原料ガスとの前駆体を生成し、この前駆体の金属成分を基板に基材上に析出させる構造としたため、合成が面倒で高価な有機金属錯体を用いることなく、低温で、短時間に成膜を行う事ができ、簡易な構造で、低価格に装置を構成することができる。また、本発明によれば、半密閉空間による狭い空間で成膜できるため、空間内温度の立ち上がりが早くなり、成膜速度を高速化できる。
According to the thin film forming apparatus of
請求項41のパターン形成装置によれば、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置において、還元液とめっき液を別々の容器で保存し、前記還元液とめっき液を、被処理基板上で混合して吐出し、被めっき材料表面へ噴霧して無電解めっきを行い、めっき終了後の液を回収する構造としたため、迅速かつ確実なめっきを行うことができる。
本発明の装置は、噴霧ノズルの機能として、長尺、平面のスリットで、複数の流路を、輻輳するように構成し、衝突させて霧化するとともに、前記媒質を被処理材の直前で混合して集中させて吐出する構造をしており、めっき液や還元液の媒質を衝突させるための空間と、媒質の吐出方向を決定するための空間と、漏れ防止機構と、吐出物を回収する空間とを備えており、これらは一体的に構成されている。
プラスチックやガラス等の絶縁性被めっき体は、上記の媒質衝突空間と吐出方向決定空間と吐出物回収空間と漏れ防止機構によって一体的に構成された空間で覆い隠され、ゴミ、異物などの侵入を防止している。この空間内は、不活性ガスを充填することにより、不要な酸素の還元を抑制でき、めっきを確実に行うことができる。
According to the pattern forming apparatus of
The apparatus of the present invention is configured by a long, flat slit as a function of the spray nozzle, and a plurality of flow paths are configured to converge, atomize by colliding, and the medium immediately before the material to be processed. It has a structure that mixes and concentrates and discharges. The space for colliding the medium of the plating solution and the reducing solution, the space for determining the discharge direction of the medium, the leakage prevention mechanism, and the discharged material are collected. And these spaces are integrally formed.
Insulating objects such as plastic and glass are covered with the above-mentioned medium collision space, discharge direction determination space, discharge material recovery space, and a space constructed integrally by a leakage prevention mechanism, and intrusion of dust, foreign matter, etc. Is preventing. By filling the space with an inert gas, unnecessary reduction of oxygen can be suppressed, and plating can be performed reliably.
媒質貯留槽と、媒質取出し機構とを一体的に取り付けた装置で、めっき液や還元液は別々の貯留槽で保管し、直接取り出し、被めっき面にめっき前処理液やめっき溶液、あるいは被めっき面を洗浄するための純水を噴霧ノズルから連続的に供給することができる。この構造にすることにより、迅速かつ確実なめっきを行うことができるとともに、めっき後の洗浄を、めっき後、即、行うことができるため、各液の混合などによる液の劣化などの異常の発生を防止できる。 A device in which the medium storage tank and the medium take-out mechanism are integrated. Store the plating solution and reducing solution in separate storage tanks, take them out directly, and apply them to the plating pretreatment solution, plating solution, or plating target surface. Pure water for cleaning the surface can be continuously supplied from the spray nozzle. This structure enables rapid and reliable plating, and cleaning after plating can be performed immediately after plating. Therefore, abnormalities such as liquid deterioration due to mixing of each liquid, etc. Can be prevented.
請求項42のパターン形成装置によれば、請求項32または請求項41記載の無電解めっき装置において、集光レンズとしてリングモードレンズとカライドスコープレンズの組合せからなる光学系を用いてレーザー光を照射する構造としてガウシアンビームの中央部のレーザー強度を低くして、周囲を高くするようにしてビーム強度を均一化しているため、めっき膜厚分布の均一化を行うことが出来る。従来、レーザーめっき法では、レーザーのガウシアン強度分布に比例した膜厚分布となり凹凸ができる大きな問題があったが、レーザー光の強度分布の均一化と本発明の噴霧めっきを組み合わせることによりこれらの問題を解決できる。また、本発明によれば、半密閉空間による狭い空間で成膜できるため、空間内温度の立ち上がりが早くなり、めっき速度を高速化できる。簡易な構造で、低価格に装置を構成することができ、めっき液の使用量を削減できる。
According to the pattern forming apparatus of
請求項43の洗浄装置によれば、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置において、水ミストとスチームミストを、被処理基板上で混合して吐出し、基板の洗浄を行い、洗浄終了後の液を回収する構造としたため、レジスト剥離・ポリマー除去・洗浄等の半導体関連分野の処理や製造プロセスにおいて、処理効果が高く、設備コストが低く、効率が良い処理が実行できる。また、本発明によれば、半密閉空間による狭い空間で洗浄できるため、空間内温度の立ち上がりが早くなり、短時間に洗浄を行う事ができ、簡易な構造で、低価格に装置を構成することができる。
According to the cleaning apparatus of
請求項44の洗浄装置によれば、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置において、式:Cn H2n+1(COOH)[n=1,2又は3の整数]で表される脂肪酸(酢酸、プロピオン酸及び酪酸)またはジクロロメタンに、オゾンを100ppm以上溶解させた第一の処理液と、脂肪酸(酢酸、プロピオン酸及び酪酸)またはジクロロメタンの第二の処理液と、純水を別々の貯留槽で保存し、前記被処理基板上へ、第一の処理液、第二の処理液、純水を順次吐出し、基板の洗浄を行い、吐出液を回収する構造としたため、短時間に洗浄を行う事ができ、簡易な構造で、低価格に装置を構成することができる。また、本発明によれば、半密閉空間による狭い空間で成膜できるため、空間内温度の立ち上がりが早くなり、洗浄速度を高速化できる。請求項44の方法では、処理後の表面の炭素量が1012原子/cm2のオーダまで低減出来、フォトレジスト密着剤の完全な除去を可能とできる。
According to the cleaning apparatus of claim 44, in the atomization apparatus according to any one of
請求項45のパターン形成装置によれば、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置を用いて、エキシマレーザーまたは600nm以下の波長域のレーザー光を透過する透明材料に対して、ビレン、ベンジル、ローダミン6Gまたは、炭素微粒子を含む流動性物質を、噴霧して接触させた状態で、エキシマレーザーまたは600nm以下の波長域のレーザー光を照射して加工を行う構造としたため、本発明の手法によれば、噴霧により流動性物質を供給し接触するため、常に新しい液を供給できるため、非常に少ない量の液で効率的に加工を行うことができるとともに、加工後、即、液の回収を行うため、汚れ防止、液の無駄をなくすことができる。また、照射部分にのみ選択的にエッチングを行うことができ、エッチング部分には何らの化学的な劣化や損傷を与えない。
そして、エッチング速度はレーザー強度に依存しエッチング工程を精密に制御できる。また、エッチングの深さは、レーザーパルス数に比例して増加するので、エッチングの深さを精密に制御できる。また、マスクパターンを通してレーザー照射することによって、線幅が数マイクロメーターの鮮明なエッチングパターンの形成も可能である。また、本発明によれば、半密閉空間による狭い空間で加工できるため、簡易な構造で、低価格に装置を構成することができる。空間内温度の立ち上がりが早くなり、パターン形成速度を高速化できる。
According to the pattern forming apparatus of
The etching rate depends on the laser intensity and the etching process can be precisely controlled. Further, since the etching depth increases in proportion to the number of laser pulses, the etching depth can be precisely controlled. In addition, a clear etching pattern having a line width of several micrometers can be formed by irradiating with a laser through a mask pattern. Further, according to the present invention, since it can be processed in a narrow space by a semi-enclosed space, the apparatus can be configured with a simple structure and at a low cost. The rise of the temperature in the space becomes faster, and the pattern formation speed can be increased.
請求項46の薄膜形成装置によれば、水平旋回流型のジェットミルを霧化装置とし、この霧化装置により霧化された微粒体を、回転式サセプタへ搭載した基板上に誘導して、成膜を行う構造としたため、粉末を直接原料とでき、さらに、直接ウエハーへプラズマ励起して成膜できるため、簡易な構造で、低価格に装置を構成することができ、短時間に薄膜形成を行う事ができる。 According to the thin film forming apparatus of claim 46, a horizontal swirl type jet mill is used as an atomizer, and the fine particles atomized by the atomizer are guided onto a substrate mounted on a rotary susceptor, Since the film is formed, the powder can be directly used as a raw material, and further, the film can be directly excited on the wafer by plasma excitation, so the apparatus can be configured at a low cost with a simple structure, and a thin film can be formed in a short time. Can be done.
請求項47のパターン形成装置によれば、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置を用いて、 高分子材料の成形品に、波長が600nm以下であるレーザーを照射して正に帯電させた後、Na2PdCl4粉末をイオン交換水に溶解したパラジウム触媒、または、PdCl2粉末をイオン交換水に溶解することにより得られるパラジウム触媒、または、PdCl2粉末をイオン交換水に溶解したものにNaCl粉末を加えることにより得たパラジウム触媒を付着する構造としたため、化学物質がPdCl2の1種類だけで良く、従来のように混合比率を管理する必要もなく、安価に製作できる。また、前記水溶液中には界面活性剤が存在しないため疎水部には付着せず、レーザ照射領域のみに無電解めっき膜を形成することが出来、パターン分解能を向上させることが可能となる。
また、還元剤を使用しないため、パラジウムが凝縮せず、長期に亘って安定した状態を維持する。また、本発明によれば、半密閉空間による狭い空間で噴霧できるため、常に新しい液を供給できるため、非常に少ない量の液で効率的に接触を行うことができるとともに、加工後、即、液の回収を行うため、汚れ防止、液の無駄をなくすことができる。簡易な構造で、低価格に装置を構成することができる。
According to the pattern forming apparatus of
Moreover, since a reducing agent is not used, palladium does not condense and maintains a stable state for a long time. In addition, according to the present invention, since it can be sprayed in a narrow space by a semi-enclosed space, a new liquid can always be supplied, so that contact can be performed efficiently with a very small amount of liquid, and immediately after processing, Since the liquid is collected, it is possible to prevent contamination and waste of the liquid. The apparatus can be configured at a low cost with a simple structure.
請求項48の薄膜形成装置によれば、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置を用いて、鉄、インジウム、錫、ジルコニウム、コバルト、鉄、ニッケル、鉛から成る群から選ばれる材料と、ナフテン酸、2−エチルヘキサン酸、カプリル酸、ステアリン酸、ラウリン酸、酪酸、プロピオン酸、シュウ酸、クエン酸、乳酸、安息香酸、サリチル酸、エチレンジアミン四酢酸からなる群から選ばれる有機酸で構成される2−エチルヘキサン酸鉄、2−エチルヘキサン酸インジウム、及び2−エチルヘキサン酸スズなどの金属有機酸塩またはチタン、インジウム、スズ、ジルコニウム、亜鉛からなる群から選ばれる材料を、酢酸ブチル、トルエン、アセチルアセトン、メタノールから選ばれる溶媒で溶解させる金属アセチルアセトナート錯体または金属有機化合物が炭素数6以上の有機基を有する金属アルコキシドなどの金属有機化合物を溶媒に溶解させて溶液状とし、これを基板に噴霧した後に、乾燥させ、波長400nm以下のレ−ザ−光としてArF、KrF、XeCl、XeF、F2から選ばれるエキシマレーザーを用い、最初の段階の照射を金属有機化合物を完全に分解させるに至らない程度の弱い照射で行い、次に酸化物にまで変化させることができる強い照射を行う方法により照射することにより基板上に金属酸化物を形成する構造としたため、300℃以下の低温で金属酸化物を形成することが出来る。また、本発明によれば、半密閉空間による狭い空間で成膜できるため、簡易な構造で、低価格に装置を構成することができる。
According to the thin film forming apparatus of claim 48, using the atomization apparatus according to any one of
請求項49の薄膜形成装置によれば、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置を用いて、疎水処理を施した石英基板を垂直方向にして、可溶化カーボンナノチューブを10回から50回噴霧することによりカーボンナノチューブ薄膜を形成する構造としたため、短時間に薄膜形成を行う事ができ、簡易な構造で、低価格に装置を構成することができる。また、本発明によれば、半密閉空間による狭い空間で成膜できるため、少ない液量で、薄膜形成を行うことができる。本発明により得られるカーボンナノチューブ薄膜は、極めて均質で、膜厚を精密に制御することができる。本薄膜を用いれば、太陽電池、光電変換素子、発光素子、電界効果トランジスタ、化学センサー等の素子を製作することが可能であり、その応用範囲は極めて広い。
According to the thin film forming apparatus of Claim 49, the quartz substrate which performed the hydrophobic process using the atomization apparatus in any one of Claims 1-10, 12, 12, 14 and 16 is used. Since the carbon nanotube thin film is formed by spraying the solubilized
請求項50のパターン形成装置によれば、請求項1〜請求項10、請求項12、請求項14、請求項16いずれかに記載の霧化装置へ、放電電極を取り付け、加工液を噴霧して放電加工を行う構造としたため、加工対象に応じて最適な電極形状を付加すれば、大型の薄型形状の材料にも適応できる。従来は2メーターサイズの材料に一括加工できる装置はなかった。本発明によれば大型サイズの基板の加工も可能となる。
According to the pattern forming apparatus of the 50th aspect, the discharge electrode is attached to the atomizing apparatus according to any one of the 1st to 10th aspects, the 12th aspect, the 14th aspect, and the 16th aspect, and the machining liquid is sprayed. Therefore, if an optimal electrode shape is added according to the object to be processed, it can be applied to a large and thin material. Previously, there was no device that could
図51、図52は、本発明の請求項1、請求項2に係わるライン状均一吐出装置の説明図であり、図51は図52の左側面から見た断面図、図52は正面から見た断面図である。図51、図52の作用は、ガスノズルの吐出圧力で媒質を加速し、複数の流路から流れてくる媒質を衝突させて均一化し、その後、媒質を輻輳して集中させ、充分に混合させた状態で基板へ噴霧する。そして、噴霧後の余剰媒質は還流路より回収される。
51 and 52 are explanatory views of the line-shaped uniform discharge apparatus according to
701は中央ガスノズル、702は左ガスノズル、703は右ガスノズル、704は排気口、705は流路形成部材、706は還流路形成部材、707は媒質貯留槽、708は媒質滲み出し部、709は非処理基板、710は媒質衝突均質化空間、711は媒質搬送加速空間、712は媒質加速空間、713は媒質衝突混合空間、714は還流路、715は媒質斜め加速空間、716は媒質吐出制御板、718は高圧ヘッダー、719はコンプレッサ、720は負圧発生部、721は平行部、722は吐出部、723は高圧ヘッダー、724はコンプレッサ、725は気体漏れ防止板、726は液体漏れ防止板である。 701 is a central gas nozzle, 702 is a left gas nozzle, 703 is a right gas nozzle, 704 is an exhaust port, 705 is a flow path forming member, 706 is a reflux path forming member, 707 is a medium storage tank, 708 is a medium exudation part, and 709 is non-exposed Processing substrate, 710 is a medium collision homogenization space, 711 is a medium transport acceleration space, 712 is a medium acceleration space, 713 is a medium collision mixing space, 714 is a reflux path, 715 is a medium oblique acceleration space, 716 is a medium discharge control plate, 718 is a high-pressure header, 719 is a compressor, 720 is a negative pressure generating section, 721 is a parallel section, 722 is a discharge section, 723 is a high-pressure header, 724 is a compressor, 725 is a gas leakage prevention plate, and 726 is a liquid leakage prevention plate. .
各ガスノズル701、702、703は、図52に示すように図51の紙面の奥行き方向にも複数個備えている。一端は、高圧ヘッダー718を介してコンプレッサ719より不活性ガスなどの加圧気体が供給され、もう一端は、本発明のライン状均一吐出装置本体へ接続されている。高圧ヘッダー718はコンプレッサー719から吐出されたばかりの圧縮流体の圧力変動を抑えて均一な圧力の流体を供給する。また、各ガスノズル701、702、703は、図52に示すように、負圧発生部720、平行部721、吐出部722より構成され、圧力損失を抑えて、加圧ガスを吐出できるようにしている。
As shown in FIG. 52, a plurality of
左ガスノズル702、右ガスノズル703から供給された加圧ガスは、媒質衝突均質化空間710で衝突し、霧化、混合、均質化が行われる。中央ガスノズル701からの加圧ガスにより、基板709方向へ加速され移動する。左ガスノズル702、右ガスノズル703から供給された加圧ガスは、媒質斜め加速空間715へも供給され、媒質加速空間712で中央ガスノズル701からの加圧ガスと衝突してさらに加速される。そして、媒質衝突混合空間713で最終的に、霧化、混合、均質化が行われて基板709上へ噴霧される。噴霧後の余剰媒質は、還流路714を通して排気口704から回収される。
The pressurized gas supplied from the
各ガスの流路は、流路形成部材705、還流路形成部材706により構成される。これらの各流路を形成する部材は、使用する媒質と反応しない材料であれば良く、SUS材、ガラス材、石英ガラス材、プラスチック材などを使用することができ、用途によって選択する。また、本装置は、図52に示すように気体漏れ防止板725、液体漏れ防止板726を、装置側面に設けて気密を保つように構成している。液体漏れ防止板726は、液体をはじく材料を用いると効果的であり、図35で説明するのと同様に撥水性のメッシュを用いることができる。これは、還流路形成部材706の下部へ設けることにより正面側の気密も保つことができる。
Each gas flow path includes a flow
図51では、媒質貯留槽707を備えることができ、液体を霧化して噴霧することが可能である。媒質吐出制御板716に表面張力などで付着させた媒質を、下方へ押し出すことにより、媒質滲み出し部708より、媒質が滲み出してくる。この滲み出させた媒質を左ガスノズル702、右ガスノズル703から供給された加圧ガスにより、媒質衝突均質化空間710へ加速移動し、霧化、混合、均質化が行われる。
In FIG. 51, a
本発明では、複数の流路からの媒質を衝突させるため、簡単な構造で媒質の霧化と混合を確実に行うことができる。特に、半密閉空間内で、媒質を高速噴射するため、媒質の高速化を容易に行うことができ、成膜を確実に行うことができる。また、スリット状の空間を構成しているためクリーン度管理を容易に行うことができるとともに、スリットによる狭い空間で成膜を行うため媒質の使用量を削減できる。また、外部へ拡散させることなく、基材上へ確実に成膜する事ができる。さらに、回収も容易であり、汚れ防止が可能である。そして、媒質の保管を直前まで別な容器で行うため、媒質の劣化、反応を防止することができ、媒質の寿命の延命を行うことができる。液体媒質の供給も簡単な構造で、容易に霧化、供給できる。 In the present invention, since the media from a plurality of flow paths collide, the atomization and mixing of the media can be reliably performed with a simple structure. In particular, since the medium is ejected at high speed in the semi-enclosed space, the medium can be easily increased in speed, and film formation can be performed reliably. In addition, since the slit-shaped space is configured, it is possible to easily manage the degree of cleanliness and to form a film in a narrow space by the slit, thereby reducing the amount of medium used. In addition, the film can be reliably formed on the base material without being diffused outside. Furthermore, collection is easy, and contamination can be prevented. Since the medium is stored in a separate container until immediately before, the deterioration and reaction of the medium can be prevented, and the life of the medium can be extended. The liquid medium can also be easily atomized and supplied with a simple structure.
図53は、本発明の請求項3に係わるライン状均一吐出装置の説明図であり、左側面から見た断面図である。図51に示す媒質搬送加速空間711、媒質斜め加速空間715をシート状の材料で構成するものであり、図53では、加速・均質化ベルト730により構成している。基本的な動作は、図51、図52で説明したのと同様である。図51、図52の動作と異なる点は、加速・均質化ベルト730の回転力を利用することにより、ガス圧力に加えて加速力を付加できることである。
FIG. 53 is an explanatory view of a line-shaped uniform discharge apparatus according to
本発明では、媒質搬送加速空間をシート状の材料で構成することにより、特に、媒質使用空間と不使用空間を、簡単な構造で分離できることが特長である。このことにより、媒質使用空間を容易にスリット構造にすることができるとともに、媒質不使用空間には、電極や、冷却剤などを配置することができる効果がある。また、図53に示すベルト730とすることにより清掃が容易であること、常に新しい部分を使用できること、交換が容易であること、奥行き方向の長さを容易に変更できるなどのメリットもある。
In the present invention, the medium transport acceleration space is made of a sheet-like material, and in particular, the medium use space and the non-use space can be separated with a simple structure. As a result, the medium use space can be easily formed into a slit structure, and an electrode, a coolant, and the like can be arranged in the medium nonuse space. In addition, the
図54は、図51、図52に示した装置をプラズマCVD装置に応用したものである。741はプラズマ形成用高周波電極、742は誘電体コーティング、743冷却体、744は反応ガスプラズマ化ゾーン、745は反応ガス供給口、746は金属含有ガスまたはキャリアガス供給口、747は反応ガス・金属含有ガス混合ゾーン、748は成膜媒質である。
FIG. 54 is an application of the apparatus shown in FIGS. 51 and 52 to a plasma CVD apparatus. 741 is a high-frequency electrode for plasma formation, 742 is a dielectric coating, 743 cooling body, 744 is a reactive gas plasma zone, 745 is a reactive gas supply port, 746 is a metal-containing gas or carrier gas supply port, and 747 is a reactive gas / metal. The contained
従来のプラズマCVDでは、(1)常圧下において、有機金属化合物と酸素との混合ガスをプラズマ励起させた後、基材に吹き付けて酸化物薄膜を成膜する方法、(2)常圧下においてプラズマ励起された金属含有ガスに酸素ガスを混合し、その混合ガスをさらにプラズマ励起して基材に成膜を行う方法、(3)減圧下において、複数種のガスを別々にプラズマ励起し基材付近で混合して成膜する方法があった。ところが、成膜方法(1)、(2)では、成膜用の金属ガスが直接励起されるため電極周囲や真空チャンバに成膜され、ガスが有効利用されず成膜速度を高められない。電極付着物が大量に発生するため、メンテナンス間隔が短くなるという欠点がある。一方、成膜方法(3)によれば、減圧のプロセスであることから、真空引きに多くの時間を要し、スループットが悪いという問題がある。また、複数種のガスを単純に同一個所に集中させて吹き付けても、それぞれが層流として分離して流れてしまうという大きな問題もある。
本発明では、プラズマ励起する反応ガスと、プラズマ励起を行わない金属含有ガスに分けて供給し反応ガスのみをプラズマ励起し、基板直前で金属含有ガスと混合して噴霧して成膜を行うことにより、常圧下において金属含有薄膜を、産業上利用可能な成膜速度で形成することができ、しかもメンテナンス間隔を長くすることが可能となる。
In conventional plasma CVD, (1) a method in which a mixed gas of an organometallic compound and oxygen is plasma-excited under normal pressure and then sprayed onto a substrate to form an oxide thin film; (2) plasma under normal pressure A method in which oxygen gas is mixed with an excited metal-containing gas, and the mixed gas is further plasma-excited to form a film on a substrate. (3) A substrate is formed by separately exciting a plurality of gases under reduced pressure. There was a method of mixing and forming a film in the vicinity. However, in the film forming methods (1) and (2), since the metal gas for film formation is directly excited, the film is formed around the electrodes and in the vacuum chamber, and the gas is not effectively used and the film formation speed cannot be increased. Since a large amount of electrode deposits are generated, there is a drawback that the maintenance interval is shortened. On the other hand, according to the film forming method (3), since it is a decompression process, a lot of time is required for evacuation, and there is a problem that throughput is poor. In addition, even if a plurality of types of gases are simply concentrated and sprayed at the same location, there is a big problem that they flow separately as laminar flows.
In the present invention, the plasma-excited reaction gas and the metal-containing gas that is not plasma-excited are supplied separately, only the reaction gas is plasma-excited, and mixed with the metal-containing gas and sprayed immediately before the substrate to form a film. As a result, the metal-containing thin film can be formed at an industrially available film forming rate under normal pressure, and the maintenance interval can be lengthened.
図54は、図51の基本構造にプラズマ形成用高周波電極741が取り付けられている。プラズマ形成用高周波電極741は、誘電体コーティング742、冷却体743により構成される。反応ガス供給口745から供給された反応ガスは、媒質斜め加速空間715に供給され、プラズマ形成用高周波電極741内を通過することにより反応ガスプラズマ化ゾーン744でプラズマ励起される。金属含有ガスは、746は金属含有ガス供給口より供給されて、反応ガス・金属含有ガス混合ゾーン747で混合され、基板709へ噴霧し成膜が行われ成膜媒質748が形成される。
In FIG. 54, a plasma forming high-
図54のプラズマ形成用高周波電極741は、円形や楕円形で構成している。このことにより、単位面積あたりのプラズマパワーを大きくすることができ、電極破損、ストリーマ放電の発生を防止でき、継続的に安定したプラズマ放電を行うことができる。プラズマ形成用高周波電極741の曲率半径は1〜25mmとすると良い。また、プラズマ形成用高周波電極741は、誘電体コーティング742で被覆することによりストリーマ放電の発生を防止できる。冷却体743は、電極741の内部に設けて電極の過熱を防止する。
電極材料は銅、アルミ、真鍮、SUSなどを使用でき、誘電体材料は、ポリテトラフルオロエチレン等のプラスチック、ガラス、セラミックなどを用いることができる。冷却材料としては、パーフルオロカーボン、ハイドロフルオロエーテル、純水にエチレングリコールを5〜60重量%混合したものを使用できる。
The plasma-forming high-
Copper, aluminum, brass, SUS, or the like can be used as the electrode material, and plastic such as polytetrafluoroethylene, glass, ceramic, or the like can be used as the dielectric material. As the cooling material, perfluorocarbon, hydrofluoroether, or pure water mixed with 5 to 60% by weight of ethylene glycol can be used.
プラズマ励起する反応ガスとしては、酸素、窒素または水素のいずれかのガスを用いる。また、プラズマ励起を行わない金属含有ガスとしては、TMOS(テトラメトキシシラン)またはTEOS(テトラエトキシシラン)などのSi系の有機金属ガス、TiCl2、Ti(O−i−C3H7)4などのTi系のガス、あるいは、Al(CH3)3、Al(O−i−C3H7)3、Al(O−Sec−C4H9)3などのAl系のガスを挙げることができる。さらに、金属含有ガスには、窒素、アルゴン等の不活性ガス、酸素、水素などのガスを混合してもよい。パルス電界の電界強度は、10〜1000kV/cmであり、好ましくは20〜300kV/cmである。電界強度が10kV/cm未満であると処理に時間がかかりすぎ、1000kV/cmを超えるとアーク放電が発生しやすくなる。上記パルス電界の周波数は、0.5kHz以上であることが好ましい。上記パルス電界における1つのパルス継続時間は好ましくは3〜200μsである。200μsを超えるとアーク放電に移行しやすくなる。
As a reaction gas for plasma excitation, any gas of oxygen, nitrogen, or hydrogen is used. Further, examples of the metal-containing gas that does not perform plasma excitation include Si-based organometallic gases such as TMOS (tetramethoxysilane) and TEOS (tetraethoxysilane), and Ti-based gases such as
図1は、請求項4の薄膜形成装置またはパターン形成装置または造形装置の基本的な構成を示す。1は媒質供給ベルト、2は薄膜形成ローラ、3は加速ベルト、4は霧化空間、5は媒質、6は媒質貯留槽、7は媒質加速部、8は吹き付け媒質、9は基材、10はスクリーン、11は形成パターン、12はベース、13は下面ヒーター、14は排気口、15はスクレーパ、16は流量センサー、17は上面ヒーター、21は圧力流体供給ノズル、31は電界印加手段、32は帯電部、33は電極、34は抵抗である。図1により本発明の基本構成について説明する。図1に示すベルト霧化加速装置は、ベルトを対抗させて微細な隙間の半密閉空間を構成することにより、高価な真空装置と同様なクリーン環境を安価に容易に得ることができる。
FIG. 1 shows a basic configuration of a thin film forming apparatus, a pattern forming apparatus, or a modeling apparatus of
最初にベルトによる半密閉空間と霧化装置と加速装置の構成による成膜装置について説明する。媒質供給ベルト1と加速ベルト3を対抗させて配置することにより、半密閉空間を形成することができ、霧化空間4も形成される。媒質供給ベルト1は、媒質貯留槽6から媒質5を取り出し、薄膜形成ローラ2で媒質5の供給量を最適化し薄膜化を行い、霧化空間4へ搬送する。霧化空間4では、媒質供給ベルト1と薄膜形成ローラ2と加速ベルト3の回転力により媒質5を加速し、両方向から同時に供給された媒質5は互いに衝突して霧化される。加速ベルト3では、霧化空間4で霧化した媒質8を、媒質加速部7で加速し、吹き付け媒質8として、基材9上へ塗布し成膜を行う。この時、スクリーン10を配置してスクリーン10を介して媒質8を吹きつけ、塗布することにより、形成パターン11を得ることができる。
First, a film forming apparatus having a configuration of a semi-enclosed space by a belt, an atomizer, and an accelerator will be described. By arranging the
基材9は、ベース12上に搭載されており、下面ヒーター13を内蔵させておく事により、パターン形成直後に形成パターン11を乾燥、硬化などを行うことができる。霧化して、薄膜形成し、即刻硬化させる、これを連続的に繰り返し、回数を制御すれば、これまで不可能だったナノメーターオーダーの薄膜から高アスペクト比の厚膜形成まで、精密に膜厚を制御して成膜を行うことができる。また、上面ヒーター17も設けることにより、温度上昇の迅速化と分布の均一化を行う事ができる。
The
本装置の内部で、媒質を混合、分散、霧化できるため、機能性材料とバインダーを中心とした材料のみで構成する事ができるため、分散剤等も不要とすることができ、媒質材料の削減、媒質作業条件の簡略化、保存の簡略化などを行う事ができる。特に、互いに反応しやすく、予め混合しておくことが不可能な材料であっても、直前に混合することにより成膜が可能となる。また、印刷ペーストのようにレオロジーを考慮する必要がなく、媒質の設計を大幅に容易化することができる。 Since the medium can be mixed, dispersed, and atomized inside the device, it can be composed of only functional materials and materials centering on binders. Reduction, simplification of medium working conditions, simplification of storage, etc. can be performed. In particular, even materials that are easy to react with each other and cannot be mixed in advance can be formed by mixing immediately before. Further, it is not necessary to consider rheology as in the case of printing paste, and the design of the medium can be greatly facilitated.
流量センサー16を設けておくことにより、最適な塗布量を検出できる。図示しない制御装置で媒質供給量を制御することにより塗布厚を最適化できる。流量センサー16は透過光で流量を検出するもので、霧化空間4に配置してもその目的を達成できる。
By providing the
パターン形成後の不要媒質は、排気口14から取り除かれ、スクリーン10上に残った不要媒質は、スクレーパ15で除去される。ヒーター13、17はなくてもパターン形成は可能であるが、ヒーター13、17がない場合には後工程で加熱乾燥焼成を行う。
The unnecessary medium after the pattern formation is removed from the
次に、図1により、圧力流体による媒質の加速方法について説明する。前記ベルトによる霧化、加速工程に、圧力流体供給ノズル21を設けることにより、媒質5の加速、霧化が推進され細かい微粒子を形成することができる。媒質供給ベルト1を対抗させて形成したスリット22の上部から圧力流体供給ノズル21を通じてガスを噴射し、霧化空間4で媒質5を膨張させ霧化を行う。使用するガスは、空気および窒素、アルゴンなどの不活性ガスを使用できる。不要媒質は排気口14から排気され、図示しない処理装置によって処理され循環使用または排気される。媒質8の霧化を推進し粒子を細かくすることにより、薄膜の形成が可能となる。微粒化の度合いは、必要な薄膜によって異なるが、0.1〜100μm程度である。
Next, a method for accelerating a medium using a pressure fluid will be described with reference to FIG. By providing the pressure
次に、図1により、電界による加速方法について説明する。前記ベルトによる加速、霧化工程に、電界印加手段31、帯電部32、電極33、抵抗34を設ける。電界印加手段31は具体的には−25〜90kVを印加し、帯電部32をもっとも高電圧とし、基材9側をグランド電位とする。電極33は複数個設け、50MΩ程度の抵抗34を介して接続し電位傾度を持たせることにより、電位を均一化させる事ができるため不平等電界をなくす事ができ、媒質5の飛翔方向をすべて基材9へ向けることができる。複数の電極33の間隔は3〜10cmとし、最終段の電極の電位は−8〜−15kVとなるように設定すると良い。媒質8を加速することにより、霧化を促進して粒子を細かくすることにより、薄膜の形成が可能となる。帯電させる方式のため、媒質5の抵抗値は1012Ω以上としたほうが良い。金属粒子の場合は表面をバインダーなどで被覆すれば良い。本発明の電界加速方式を用いれば、媒質を音速以上に加速出来、基材への媒質密着度を向上させることができる。
Next, an acceleration method using an electric field will be described with reference to FIG. In the acceleration and atomization process by the belt, an electric
以上説明したように、媒質8の加速手段として、ベルト、流体噴射、電界の3種類は、3種類同時に使っても良いし、個別に使っても良いし、必要な方法を組み合わせて使っても良い。ベルト加速方式は、ペーストなどの粘度の高い媒質や、液体などを加速するのに適している。流体噴射加速方式は粘度の低い媒質や液体および紛体やガス状体の加速するのに適している。電界加速方式は、絶縁性の紛体を加速・制御するのに適している。ただし、媒質5が金属粒子の場合は表面をバインダーなどで被覆し、その抵抗値を1012Ω以上とすれば良い。また、高い真空度で使用する場合や加速ガスを使用したくない場合などでは、ベルトの高速回転と電界加速方式を併用して、高速に加速して媒質5の基材9への密着強度を高めることができる。
As described above, as the acceleration means of the
本発明では、霧化装置を用いて超微粒子を発生させ、非接触で、超微粒子を積層させて精密成膜し厚膜化できるというこれまでにない特徴を持つ。スクリーン10は、基材9と接触させる必要がないため、従来のスクリーン印刷のような裏回りもなく、また、スキージで加圧する必要がなく、版離れも不要となるためスクリーン10の変形がなく高精度のパターン形成が可能となる。さらに、微粒化した媒質を用いて噴霧するため、従来のスクリーン印刷では、充填の難しかった有底ビアのような底のある微細な孔へのペースト充填も容易に行うことができる。そして、媒質8は加速されているため基材9上への密着強度を非常に高められるとともに、基材9上へ密着した媒質8が内部で圧縮され、特別に緻密なパターン形成を行うことができる。さらに、スクリーン10は基材9に接触させる必要がないため、塗布と加熱を繰り返して積層を繰り返せば超微粒子の積層厚膜形成が可能となる。
The present invention has an unprecedented feature that ultrafine particles can be generated using an atomizer, and non-contact, ultrafine particles can be laminated to form a precision film and thicken. Since the
図1で説明したベルトは、まず、材質として、SUS、スチール、その他の金属、プラスチック、ゴム、紙、繊維、コーティング材これらの組み合わせなどを用いることができるが、媒質5に化学的に反応しないものが良い。形状としては、フィルム状、板状、メッシュ状のものを用いることができる。メッシュ状のベルトでは、完全密閉はできないが、高速移動によって流体のカーテンによって密閉でき、メッシュを撥水処理することにより液体の漏出を防止できる。ベルトとベルトの間隔は0.01〜100mm程度で、吹き付け圧力、媒質の粘度、パターン膜厚、パターン形状(線間/線幅)、基材材質、パターン形成速度などによって調整する。ベルトの奥行き方向の長さは基材9のサイズに合わせて、実用的には10mm〜2m程度までのサイズで自由に変更できる。製造能力によってはさらに大サイズのものも可能であり、容易に安価にクリーンルームを構成できる。スクレーパ15はスクリーン7上に付着した媒質2を清掃除去するものである。スクレーパ15は、ゴムやスポンジ状のもの、紙、金属など何でも良いが、やわらかく変形するものが好ましい。
The belt described in FIG. 1 can be made of SUS, steel, other metals, plastic, rubber, paper, fiber, a combination of these materials, etc., but does not chemically react with the
スクリーン10は撥水性、撥油性処理を行うことで、媒質5の付着を防止できる。撥水性、撥油性処理の方法は、電解ニッケル−コバルト−PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)複合メッキで行うと効果が高い。上記PTFEの替わりに、PFA(テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)なども使用できる。
The
本発明では、吹き付けでパターン構成するため、従来使用できなかったペーストを使用できるとともに、大幅な工程の簡略化とペーストの設計の大幅な簡略化を行うことができる。すなわち、これまでの、スクリーン印刷用のペーストは、電気特性などの機能を満足した上で、スクリーン通過性、だれ、にじみ、などを満足しなければならないために、フィラーとバインダー以外に、増粘剤、溶剤、希釈剤、可塑剤、分散剤、沈降防止剤などを添加し、レオロジーの最適化を行なっていた。これらの合成には高い技術と経験が必要であり、長い研究期間を経なければ開発できないものであった。本発明の装置の工程中には、微粒化分散工程と加速工程が存在するため、媒質5として、増粘剤、溶剤、希釈剤、可塑剤、分散剤、沈降防止剤などを最小限にした、フィラーとバインダーを主とした構成とすることができ、ペーストの構成を簡略化でき、開発設計期間を大幅に削減できるとともに乾燥、焼成時間も大幅に短縮できる特徴がある。
In the present invention, since the pattern is formed by spraying, a paste that could not be used conventionally can be used, and the process can be greatly simplified and the design of the paste can be greatly simplified. In other words, past pastes for screen printing have to satisfy functions such as electrical properties and satisfy screen passability, drooling, bleeding, etc. Agents, solvents, diluents, plasticizers, dispersants, anti-settling agents, etc. were added to optimize the rheology. These syntheses required high technology and experience, and could only be developed after a long research period. Since the atomization dispersion process and the acceleration process exist in the process of the apparatus of the present invention, the thickener, solvent, diluent, plasticizer, dispersant, anti-settling agent, etc. are minimized as the
また、本発明では、半密閉構造で、基板を直接加熱が可能な構造としているため、銅フィラーを用いることが可能である。銅フィラーは低価格であり、マイグレーションを防止できるメリットがあるが、酸化の問題があったため使用環境が限定されていた。本発明では、塗布直後に基板を加熱することができるためこの問題を回避できる、窒素やアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気中でパターン形成を行えばよい。 In the present invention, a copper filler can be used because the substrate has a semi-enclosed structure and can be directly heated. Copper fillers are inexpensive and have the advantage of preventing migration, but due to oxidation problems, the usage environment is limited. In the present invention, since the substrate can be heated immediately after coating, pattern formation may be performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon gas, which can avoid this problem.
図1では、下面ヒーター13、上面ヒーター17を設けて基板を加熱した状態で、媒質5を吹き付けることにより、熱CVD法や、スプレー熱分解法で成膜を行うことができる。熱分解のための温度としては、TiO2、SnO2、ZnGaO4、Znフェライト、Cuフェライト、Ni−Znフェライト、Mn−Znフェライトなどでは、250〜500℃で加熱すれば基板上に析出する。LiMn2O4では、750℃前後の加熱温度で基板上に析出する。特に熱CVD法や、スプレー熱分解法では基材9の温度分布の管理が重要であるが、本発明では、ベルトを対抗させて、半密閉のスリットを形成してライン状に狭い範囲で成膜していくため、媒質8の温度、基材9表面の温度分布を均一化しやすいため、特性にむらのない均一な薄膜を形成する事ができる。
In FIG. 1, film formation can be performed by a thermal CVD method or a spray pyrolysis method by spraying the medium 5 in a state where the
この場合、スクリーン10は加熱されるため、表面を波長5〜100μmの赤外線放射を行う膜で被覆を行うと熱膨張を防止でき、パターン形成精度を向上できる。被覆材料はステンレスなどのスクリーン10表面を赤外線放射材料であるコージェライト(2MgO・2Al2O3・5SiO2)にMnO2(60%)、FeO3(20%)、CuO(10%)、CoO(10%)の仮焼物を30%添加したセラミックスや、コージェライト(2MgO・2Al2O3・5SiO2)、ジルコニア(ZrO2)、アルミナ(Al2O3)、シリカ(SiO2)、マグネシア(MgO)、チタニア(TiO2)、チタン酸バリウム(BaTiO)等を被覆したもので構成できる。また、スクリーン10は、オキツモ株式会社製の製品名CT−800をステンレススクリーン表面に10〜20μ厚さでスプレー塗装し、380℃で20分乾燥すれば非常に簡単に構成できる。このことにより、有効に熱を放射できるため、スクリーン10の溶解を防止できる。
In this case, since the
図2はスクリーンを用いずにレーザー光、X線、電子線などの活性光で描画する方法を示す。41はレーザー、42はレーザーによる媒質加熱部または反応部である。図1と基本的に異なる点はスクリーン10の代わりにレーザー41を配置したことである。図1と同じ方法で搬送、霧化され、加速して供給された媒質8は基材9上に薄膜形成される。この薄膜上にレーザー光41を照射して加熱または化学反応させてパターンの形成を行う。加熱用として使用するレーザーは、CO2レーザーやYAGレーザーを用いることができる。薄膜の加熱温度は200〜500℃程度とするのが良い。加熱分解のための温度としては、TiO2、SnO2、ZnGaO4、Znフェライト、Cuフェライト、Ni−Znフェライト、Mn−Znフェライトなどでは、250〜500℃、LiMn2O4では750℃前後の加熱温度である。さらに、造形装置では鉄紛を焼結するために1500℃程度の加熱温度である。媒質を基材9上にレーザー41で描画して、析出、乾燥、焼成、焼結などで一回目のパターン形成を行ったあと、同様の動作を繰り返して行い、積層パターンを形成することが可能である。ここでは、ヒーター13、17は予熱として使用すると良い。
FIG. 2 shows a method of drawing with active light such as laser light, X-rays, and electron beams without using a screen.
本発明では、ナノメータオーダーの薄膜を形成してレーザー光を照射するため非常に高精度なパターン形成を行うことができる。レーザー光はビームがガウス分布であるため、焦点位置からずれるにしたがって、すそ広がりになり、塗布膜厚が厚い場合には、厚さ方向にスポット径が大きくなる部分ができてしまい、解像度が低下し高精細なパターン形成ができなかった。本発明では薄膜を形成してレーザー光を照射するため、ビームスポット径を小さくすることができ、高精細度のパターン形成ができる。また、薄い膜のため、レーザー光の照射時間を短縮でき、基材9上のダメージを防ぐ事ができる。
In the present invention, since a thin film of nanometer order is formed and laser light is irradiated, it is possible to form a pattern with very high accuracy. Since the laser beam has a Gaussian distribution, it spreads as it deviates from the focal position, and when the coating film thickness is thick, the spot diameter increases in the thickness direction, reducing the resolution. However, a high-definition pattern could not be formed. In the present invention, since a thin film is formed and irradiated with laser light, the beam spot diameter can be reduced, and a high-definition pattern can be formed. Further, since the film is thin, the irradiation time of the laser light can be shortened, and damage on the
また、造形装置に用いれば、薄く焼結できるので、外形焼結部に余熱による不要な焼結物が付着しないので滑らかな外形面を形成でき、従来、必要であった外形の切削加工や、研磨加工などを省略でき、大幅な工程の簡略化と高精度化を行うことができる。 Also, if it is used for modeling equipment, it can be sintered thinly, so an unnecessary sintered product due to residual heat does not adhere to the outer shape sintered part, so that a smooth outer surface can be formed, and conventionally required outer shape cutting processing, Polishing and the like can be omitted, and the process can be greatly simplified and highly accurate.
紫外線レーザーとしては、He−Cdレーザー、YAGレーザーの高調波レーザー、半導体レーザーなどを用いることができる。これらはいずれも、ビームスポット径を1μm程度まで小さく絞ることができ、微細パターンを形成できる。本発明により、光導波路を形成する場合を一例として説明する。 As the ultraviolet laser, a He-Cd laser, a YAG laser harmonic laser, a semiconductor laser, or the like can be used. All of these can reduce the beam spot diameter to about 1 μm and form a fine pattern. The case where an optical waveguide is formed according to the present invention will be described as an example.
分岐度が20%の分岐状ポリメチルフェニルシラン化合物にシリコーン化合物を50wt%添加したポリマを有機溶媒トルエンに溶かしてフォトブリーチング用ポリマ溶液を用い、この溶液を石英ガラス基板上の低屈折率層(SiO2層、膜厚約10μm)上に図2の装置を用いて噴霧塗布して150℃、20分のプリベークと250℃、30分のポストベークを行なって、厚さ約10μmのポリマ層を得た後、このポリマ層上に発振波長が442nmのHe−Cdレーザー(ポリマ層表面での連続波パワー値:約2mw)をレーザビームスポット径約1μmに保持して、基板1を100μm/sの速度で移動させながら長さ50mmの直線部に対して照射した。そして、幅10μmの領域に対しては照射位置を少しずつ(1μmずつ)ずらして約10回走査して照射し、上記ポリマ層の屈折率を照射前の値1.64から1.625に低屈折率化させた領域を得ることができた(波長632.8nmでの屈折率値)。
A polymer obtained by adding 50 wt% of a silicone compound to a branched polymethylphenylsilane compound having a branching degree of 20% is dissolved in an organic solvent toluene, and a polymer solution for photobleaching is used. This solution is used as a low refractive index layer on a quartz glass substrate. (SiO2 layer, film thickness of about 10 μm) Using the apparatus of FIG. 2, spray coating is performed at 150 ° C. for 20 minutes and post-baking at 250 ° C. for 30 minutes to form a polymer layer having a thickness of about 10 μm. Then, a He—Cd laser having an oscillation wavelength of 442 nm (continuous wave power value on the surface of the polymer layer: about 2 mw) is held on the polymer layer at a laser beam spot diameter of about 1 μm, and the
図3は、図1のスクリーン10を取り除いて代わりにオンオフ電極35を設けて、媒質5の噴霧をオンオフすることにより、直接パターン描画を行うものである。媒質の噴霧をオンオフする方法は、媒質5を通過させる時にはオンオフ電極35を加速電圧側に接続しておき、非通過の時にはグランド電位に接続して、帯電部32で帯電した媒質5をオンオフ電極35に吸引することにより行う。吸引した媒質は排気口14より排気する。図3の紙面奥行き方向に、複数のオンオフ電極35を設けることにより、媒質の通過、非通過を決定する手段を設ければ、高精細なパターン形成を行うことができる。
In FIG. 3, the
図4は、本発明によるプラズマCVD装置である。51はプラズマ形成用高周波パルス電圧源、52はプラズマ形成用高周波電極、53はキャリアガス第一供給口、54は第一排気口、55はキャリアガス第二供給口、56は第二排気口、57は気化用ヒーター、58は誘電体ベルト、59はガス誘導ベルト、60は霧化・気化ゾーン、61は媒質ヒーター、62はカバーベルトである。媒質5は、図1と同じ方法で媒質貯留槽6より取り出され、キャリアガス第一供給口53より、スリット22へ向かってキャリアガスが供給され、霧化・気化ゾーン60で膨張し霧化、気化される。媒質5は、気化用ヒーター57で前もって150〜200℃で加熱されているため霧化された媒質5は気化される。気化した媒質63を、プラズマ形成用高周波電極52によるプラズマ電界で媒質を励起、分解して、基材上に薄膜パターンを形成する。
FIG. 4 shows a plasma CVD apparatus according to the present invention. 51 is a high frequency pulse voltage source for plasma formation, 52 is a high frequency electrode for plasma formation, 53 is a carrier gas first supply port, 54 is a first exhaust port, 55 is a carrier gas second supply port, 56 is a second exhaust port, 57 is a heater for vaporization, 58 is a dielectric belt, 59 is a gas induction belt, 60 is an atomization / vaporization zone, 61 is a medium heater, and 62 is a cover belt. The
プラズマ電極52は、安定したプラズマ放電を発生させるために、アーク放電を発生させないように、誘電体ベルト58を挟み込こむ形で配置する。誘電体材料は、比誘電率が2以上の材料を用いる事ができ、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート等のプラスチックや、表面をコージェライト(2MgO・2Al2O3・5SiO2)、ジルコニア(ZrO2)、アルミナ(Al2O3)、シリカ(SiO2)、マグネシア(MgO)、チタニア(TiO2)、チタン酸バリウム(BaTiO)等で被覆したもので構成でき、厚さは0.01〜4mm程度が良い。薄いと絶縁破壊が発生し、厚いと高い電圧が必要となる。プラズマ形成用高周波電極52の間隔は、50mm以下が良い。50mmを超えると均一なプラズマが発生しにくくなる。プラズマ形成用高周波パルス電圧源51には、電界強度250kV/cm以下、周波数100kHz、立ち上がり・立下り時間100μs以下のパルス電界を印加する。電界強度250kV/cm、周波数100kHz、立ち上がり・立下り時間が100μsを超えるとアーク放電になりやすくなる。基材9は、ヒーター13、61により、80〜400℃の温度で加熱しておく。基材9の加熱温度は媒質5によって異なる。
In order to generate a stable plasma discharge, the
本発明は、ガスカーテン機構を、ベルトと組み合わせて行うことが特徴である。ベルトの回転により、ガスの流れを誘導して整流する。キャリアガス第一供給口53よりキャリアガスが供給され、気化した媒質8を基材9へ塗布した後、第一排気口54へ排気される。キャリアガス第二供給口55からもキャリアガスを供給し、第一排気口54と第二排気口56へ排気される。このとき、ガス誘導ベルト59の回転によりガスを誘導し、第一排気口54と第二排気口56へ排気する。このことにより、ガスカーテン機構を確実なものとすることができ、簡単な機構で密閉空間を構成できる。キャリアガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、キセノンなどいずれか一種以上のガスを用い、圧力は、9.3313×104〜10.397×104Paの大気圧近傍の圧力が好ましい。
The present invention is characterized in that the gas curtain mechanism is performed in combination with a belt. By the rotation of the belt, the gas flow is induced and rectified. Carrier gas is supplied from the first carrier
プラズマCVDによるパターン形成の例としては、媒質がガスや、液体をガス化したものの場合が多い。まず、媒質がガスの場合は、ZnOC2H5を2%、酸素を16%、Al(CH3)3を0.008%を混入したアルゴンガスを供給するとガラス基材9上にZnO2にAlがドーピングされた透明導電膜を形成することができる。
As an example of pattern formation by plasma CVD, the medium is often a gas or a gasified liquid. First, when the medium is a gas, when argon gas mixed with 2% ZnOC2H5, 16% oxygen, and 0.008% Al (CH3) 3 is supplied, ZnO2 is doped with Al on the
媒質が液体をガス化した場合の例としてDRAMの静電容量部のTa2O5の例を説明する。液体原料Ta(OC2H5)5を、ベルト1と前述のキャリアガスで霧化を行い、気化ヒーター57で150〜180℃で気化して基材9上に供給するとTa2O5の膜が形成される。その他の液体原料は、NbO5 (五酸化ニオブ)を成膜するためのNb(OC2H5 )5 (ペンタ・エトキシ・ニオブ)、TiOx(チタンオキサイド)を成膜するためのTi(OC3 H7 )4 (テトラ・イソプロピル・チタン)、ZrO2(二酸化ジルコニウム)を成膜するためのZr(OC4 H9 )4 (テトラ・ブトキシ・ジルコニウム)、HfO2 (二酸化ハフニウム)を成膜するためのHf(OC4 H9 )4 (テトラ・ブトキシ・ハフニウム)等を使用してもよい。
As an example of the case where the medium gasifies the liquid, an example of Ta2O5 in the capacitance portion of the DRAM will be described. When the liquid raw material Ta (OC 2 H 5) 5 is atomized with the
図5は、本発明によるレーザーCVD装置である。図4の装置にレーザー光源41を付加している。パターン形成例としては、コンデンサを形成する材料として、SrTiO3 膜を形成する場合を説明する。Si基板を熱処理して表面にSiO2 膜を形成しその上にスパッタリング法でTi膜、Pt膜を形成し、このPt膜の上に次に示す条件でSrTiO3 膜を形成する。2つの媒質貯留槽6にSr原料とTi原料を供給し、Si基板を370℃に加熱しておき、気化ゾーン60で気化させた200℃のSr原料ガスと35℃のTi原料ガスを、キャリアガスとしてのArガス及び酸化性ガスとしてのO2 ガスとともに供給口53より導入供給する。一方、レーザー光41より150mJのエネルギーを照射して、原料ガスを分解、励起してSiO2膜、Ti膜及びPt膜を有するSi基板の上にSrTiO3 膜を形成する。次に、このSrTiO3 からなる薄膜の上に、直径0.5mmのAg膜を形成し、下部電極のPt膜と上部電極のAg膜とを対向電極としてコンデンサを構成した。
FIG. 5 shows a laser CVD apparatus according to the present invention. A
図6は、図4で示した本発明によるプラズマCVD装置にレーザー41を設け、プラズマCVD形成した薄膜上にレーザー光41でパターン形成を行うものである。プラズマ形成用高周波パルス電圧源51には、電界強度250kV/cm以下、周波数100kHz、立ち上がり・立下り時間100μs以下のパルス電界を印加し、基材9を、ヒーター13、61で予熱しておき、選択的に前記レーザー光で加熱して、照射部分42が、80〜400℃の温度になるように加熱してパターン形成を行う。
FIG. 6 shows a case where a
図7は、図4で示した本発明によるプラズマ電源51の代わりに光CVD用光源として、エキシマランプを設け、加速ベルトを光が通過できるように透明ベルトまたはメッシュベルトとしたものである。図4と同様に霧化・気化ゾーン60で膨張し霧化、気化し、気化した媒質5を、エキシマランプを照射して、ベルト66を通過した気化媒質63を励起、分解して、基材上に薄膜を形成する。図1〜図7では、基材として平坦なものを説明してきたが、図1〜図7に示す構造であれば、円筒形や、ローラーに巻きつけたフィルム状、ベルト状のものへも、ロールツーロール方式で連続して成膜を行う事ができる。
FIG. 7 shows an excimer lamp as a light source for photo CVD instead of the
図8は、加速ベルト3の表面に、ベルトに羽根状の突起を設けたものである。送風機の羽根と同じ原理で、媒質やガスを基材方向へ押し出す力を得ることおよび対抗させたベルト間で微粒子を衝突させて、さらに、霧化を促進することを目的とする。図8ではベルト走行方向に斜めに羽根状の突起を設けている。このことにより媒質は斜め下方の押し出し力を受ける。ベルトを対抗させることにより斜め下方の押し出し力を受けた媒質は、互いにぶつかり合うことになり、微粒化が促進される。羽根の突き出し量、幅、ピッチは、ともに0.5〜10mm程度とすればよい。突き出し量は大きいほど媒質押し出し効果は高いが突き出し部の強度的に弱くなる。
FIG. 8 shows the surface of the
図9は、ベルト加速方式の他の実施形態を示す。図1と異なる点は、媒質貯留槽6を1セットとしてそれに対応して各ベルトも1セットとし、加速ベルトの構成を変更して、全体の構成の簡略化を行っている。加速ベルト23は、薄膜形成ローラ2とスリット22を構成し、媒質搬送ベルト1とともに第1霧化空間24を構成し、吐出ベルト25とともに第1霧化空間26を構成する。媒質搬送ベルト1により媒質5を加速搬送し、加速ベルト23の第1衝突面27へ衝突させ、第1霧化空間24内で最初の霧化を行う。次に、吐出ベルト25の第2衝突面28へ衝突させて2回目の霧化を行い、スクリーン10を介して基材9上へ媒質8を吹き付け、形成パターン11を得る。
FIG. 9 shows another embodiment of the belt acceleration system. The difference from FIG. 1 is that the
図9では、ノズル21から、基材9、スクリーン10面、排気口14へ通ずる経路を構成することにより負圧領域29を形成している。媒質8の塗布前に、負圧領域29を設けることにより、基材9への媒質8の塗布を行いやすくすることができる。また、圧力調整室37を設け、媒質5を、吸引保持しておき、媒質加圧機構38の位置を変更することにより、吐出量を制御する事ができる。そして、図1同様に、下面ヒーター13と上面ヒーター17を配置しておく事により、基材9のパターン形成直後に形成パターン11を乾燥、硬化などを行うことが、ナノメーターオーダーの薄膜から高アスペクト比の厚膜形成まで、精密パターン形成を行う事ができる。スクリーン10は、図1同様に、加熱されるため表面を波長5〜100μmの赤外線放射を行う膜で被覆を行うと熱膨張を防止でき、パターン形成精度を向上できる。
In FIG. 9, the
図10は、図9で示した霧化、加速装置を基本構成として、4種類の媒質を塗布することが可能な装置の例を示す。43は第一衝突霧化空間、44は第二衝突霧化空間、45a、45bは霧化空間形成ベルト、46a、46bは下方搬送ベルト、47は第一霧化空間、48は第二霧化空間、49は第三霧化空間である。動作は図9とほぼ同様である。異なる点は4媒質を混合する点である。第一媒質5aは第一搬送ベルト1aで取り出し、第二媒質5bは第二搬送ベルト1bで、第三媒質5cは第三搬送ベルト1cで、第四媒質5dは第四搬送ベルト1dで取り出す。取り出された第一媒質5aは、第一搬送ベルト1a、霧化空間形成ベルト45a、下方搬送ベルト46aで構成される第一霧化空間47で第一段階の霧化が行われ、その後、霧化空間形成ベルト45a、下方搬送ベルト46a、吐出ベルト25aで構成される第三霧化空間49で第二段階の霧化が行われ、第二衝突霧化空間44へ加速搬送される。第二媒質5bは第二搬送ベルト1b、第一搬送ベルト1a、霧化空間形成ベルト45aで構成される第二霧化空間48で第一段階の霧化が行われ、その後、第一衝突霧化空間43へ加速搬送される。同様に、第三媒質5c、第四媒質5dも霧化され、衝突霧化空間43、44へ加速、搬送される。したがって、第一衝突霧化空間43では、第二媒質5bと第四媒質5dが衝突、霧化され、第二衝突霧化空間44では、第一媒質5aと第三媒質5cが衝突、霧化されると同時に、第一衝突霧化空間43で衝突、霧化された第二媒質5bと第四媒質5dもさらに衝突、霧化される。このとき、図1と同様にノズル21より圧力流体をスリット22へ向けて供給すると霧化が促進される。すなわち、第二衝突霧化空間44では、4つの媒質が霧化されて混合され、吐出ベルト25a、25bの間から媒質8として吐出される。図10で各媒質の投入量を制御したい場合は、それぞれの媒質搬送ベルト1の速度を制御すればよい。駆動を停止すれば供給を停止できる。
FIG. 10 shows an example of an apparatus capable of applying four types of media using the atomization and acceleration apparatus shown in FIG. 9 as a basic configuration. 43 is a first collision atomization space, 44 is a second collision atomization space, 45a and 45b are atomization space forming belts, 46a and 46b are downward conveying belts, 47 is a first atomization space, and 48 is a second atomization space. A space 49 is a third atomization space. The operation is almost the same as in FIG. The difference is that four media are mixed. The first medium 5a is extracted by the first conveyor belt 1a, the second medium 5b is extracted by the second conveyor belt 1b, the third medium 5c is extracted by the third conveyor belt 1c, and the fourth medium 5d is extracted by the fourth conveyor belt 1d. The first medium 5a taken out is subjected to first-stage atomization in a
図10の方法であれば、基材9上で混合することとなるため、例えば、金属とセラミックスの複合造形体を製造する場合、金属微紛体、セラミックス微紛体、潤滑剤を、長時間攪拌して、均一に分散、混合しなければならないが、本発明では、分散、混合、焼成工程をもっているため、媒質を単体で供給するだけで容易に確実に製造する事ができる。第一媒質として、Al2O3、TiO2、ZrO2、cBN、Si3N4、TiN、TiC、WC、TaCなどから1種または2種以上のセラミックス微紛体を用い、第二媒質として、珪酸のアルカリ塩、タルクホウ酸、アルギン酸のナトリウム塩、グリセリンなどの有機バインダーを用い、第三媒質として、Fe、Co、Ni、Cu、Agなどの金属またはこれらの合金を用い、第四媒質として、第二媒質と同様の有機バインダーを用いて、混合塗布して、ヒーター13で加熱して、有機バインダーの揮発、金属微分の溶融を行い基材9上に薄膜形成する。または、スクリーン10を介してパターン11を形成する。ここでも、スクリーン10は、図1同様に、加熱されるため表面を波長5〜100μmの赤外線放射を行う膜で被覆を行うと熱膨張を防止でき、パターン形成精度を向上できる。
In the case of the method of FIG. 10, since mixing is performed on the
図11は、広域を一括で噴霧し、ヒーター13で、基材9を加熱しながら媒質8を吹き付け、基材9とスクリーン10を乖離させていき、高アスペクト比パターン69を得るものである。媒質5の加速、霧化、噴霧方法はこれまでとほぼ同じである。媒質5を媒質供給ベルト1で取り出し、第一霧化空間67で霧化を行い、媒質供給ベルト1で第二霧化空間68で霧化を行うとともに、広域に噴霧を行う。これまでと同様ノズル21より流体をスリット22へ向けて吹き付けることにより、霧化を促進させることができる。そして、図11では、電界印加手段31で媒質8へ静電気力を与えて、媒質5を加速する。静電気力による媒質加速方法は図1〜3で説明したのと同様である。図11の方法を用いれば広域を一括で容易に塗布でき、従来形成不可能だった高アスペクト比パターンを形成する事ができる。ここでも、スクリーン10は、図1同様に、加熱されるため表面を波長5〜100μmの赤外線放射を行う膜で被覆を行うと熱膨張を防止でき、パターン形成精度を向上できる。
In FIG. 11, a wide area is sprayed at once, the
図12は広域塗布方式のプラズマCVDの例を示す。70は下方搬送ベルト、71は第一霧化空間、72は第二霧化空間、73は媒質分散ベルト、74はキャリアガス第三供給口である。媒質5を媒質供給ベルト1で取り出し、媒質供給ベルト1、薄膜形成ローラ2、下方搬送ベルト70で構成する第一霧化空間71へ搬送し、キャリアガス第二供給口霧化55よりキャリアガスを供給し霧化を行う。続いて媒質供給ベルト1、下方搬送ベルト70、誘電体ベルト58で構成する第二霧化空間72へ搬送して霧化を行い、気化用ヒーター57で加熱し、誘電体ベルト58で霧化、気化ゾーン60へ搬送し、これまでと同様キャリアガス第一供給口53よりキャリアガスを供給し気化を行う。気化した媒質をプラズマ用高周波パルス電源51より、プラズマ電極52へ供給して励起、分解を行い、媒質分散ベルト73で広域に噴霧を行い、ヒーター13で加熱した基材9上へ塗布して成膜を行う。排気ガスは、ガス誘導ベルト59で排気口54より排気される。ガス誘導ベルト59はキャリアガス第三供給口74より供給されたガスでガスカーテンを構成して、外部との遮断を行う。図12の方法を用いれば広域を一括で容易に塗布でき、短時間成膜を行う事ができる。
FIG. 12 shows an example of plasma CVD using a wide area coating method.
図13は、図9の霧化装置を2セット配置して、中央にレーザー41を設置したものである。親水性材料を用いてフォトリソ工法を用いずに高精細パターンを形成する方法に応用する例を説明する。第一媒質5aとして、チタン前駆体として、四塩化チタン(TiCl4)、チタンテトライソプロポキシド(Ti(i−OC3H7)4)、チタンオキシアセチルアセトネート(TiO(CH3COCHCOCH3)2)のうち一種または2種以上を用いて溶媒に溶解したチタン有機化合物を用い、図9で述べたと同様な方法で、搬送、加速、霧化して、基材9を350〜500℃に加熱した状態で、チタン前駆体86を噴霧し、TiO2薄膜を成長させる。この基材9の上のTiO2薄膜に、発振波長325nmのヘリウムカドミウムレーザーによって走査露光を行う。照射スポットは10μmφ、照射スポットの中心間隔が20μmで、各列の間隔が20μmの親水化域パターン87を形成した。レーザー光の照射条件は下記の通りである。レーザ−出力 : 200 mW、ビーム半径 : 5.0μm、走査速度 : 1.7m/sec、出力 : 700mJ/cm2、発光間隔 : 12 μsec。露光後、第二媒質5bとして、市販のBayer社製ポリエチレンオキシチオフェンの水性導電ポリマーからなるインクを用いて、前記レーザー照射スポット上に、水性導電ポリマー88を吹き付け、導電性パターンの形成を行った。
FIG. 13 shows two sets of the atomizing device shown in FIG. 9 and a
図14は、三次元造形装置への応用例を示す。図13とほぼ同じ構成であり、媒質の搬送は、図9、図13とほぼ同じであるが、積層厚に応じて基材を上下方向へ移動する点と、一箇所に集中して噴霧する点が異なる。従来の焼結方式の三次元造形装置では、予め50μm程度の厚さで前面に平面状態で金属紛を塗布しておき、YAGレーザー光を照射して1500℃程度で溶融して形成していた。塗布厚が50〜100μmと厚いため、塗布厚50〜100μmごとの段差ができるため仕上がり精度が低く面が粗くなり研磨などの2次加工を必要となることや、レーザーのビーム径が太くなり解像度が低下する問題や、大きな溶融エネルギーが必要としていた。 FIG. 14 shows an application example to a three-dimensional modeling apparatus. The structure is almost the same as in FIG. 13, and the conveyance of the medium is substantially the same as in FIGS. 9 and 13, but the base material is moved in the vertical direction according to the stacking thickness and sprayed in one place. The point is different. In a conventional three-dimensional modeling apparatus using a sintering method, a metal powder is applied in a flat state on the front surface with a thickness of about 50 μm in advance, and melted at about 1500 ° C. by irradiation with YAG laser light. . Since the coating thickness is as thick as 50 to 100 μm, there is a step for each coating thickness of 50 to 100 μm, so that the finishing accuracy is low, the surface becomes rough and secondary processing such as polishing is required, and the laser beam diameter is increased and the resolution is increased. The problem of decreasing the temperature and the large melting energy were required.
図14に示す、本発明の三次元造形装置では、第二媒質5bに例えば平均直径20μmの大粒径紛を用い、第四媒質5dに例えば平均直径1μm以下の小粒径紛を用いて、第一媒質5b、第三媒質5bとして、バインダーや、水、有機溶剤を用いる。バインダーや有機溶剤は、供給調整ローラ103a、103bで量を調整して接着力を調整する。大径粒子100、小径粒子101は、媒質搬送ベルト1の回転速度を変更して取り出し量を制御して、搬送、霧化して噴霧する。大径粒子100、小径粒子101は、図14に示すように、基材9に対して斜め方向から、対抗して噴霧する。レーザー41は、媒質噴霧と同時、噴霧後、第二媒質、第四媒質同時、別々順次を選択して照射する。媒質が鉄紛やSUS紛の場合、YAGレーザーを用いて1500℃程度で焼結を行う。サポート部102は、大径粒子100、小径粒子101によって形成される。
In the three-dimensional modeling apparatus of the present invention shown in FIG. 14, a large particle size powder having an average diameter of 20 μm, for example, is used for the second medium 5b, and a small particle size powder having an average diameter of 1 μm or less is used for the fourth medium 5d, for example. As the first medium 5b and the third medium 5b, a binder, water, or an organic solvent is used. The amount of the binder and the organic solvent is adjusted by the supply adjusting rollers 103a and 103b to adjust the adhesive force. The
図14の方法によれば、精密な曲面形状を得る場合には、小径粒子101を中心に用い、そうでない場合は、大径粒子100を用いて高速化を図るなどの方法で造形を行う事ができる。バインダーや、水、有機溶剤は、接着と微粒紛の飛散を防止する事ができる。媒質を基材9に対して斜め方向から噴霧することにより、媒質噴霧と同時、噴霧後、第二媒質、第四媒質同時、別々順次を選択して、レーザー41を照射できる。このことにより、媒質の混合状態、積層状態を調整して、合金状態、曲面状態を最適化できる。また、媒質を斜め方向から噴霧することにより、側面の斜め形状や、せり出しや、曲面形状の表現が行いやすくなる。使用できる媒質、材料は、金属、セラミックス、ワックス状ポリマー紛、ABSプラスチック、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリカーボネートなどがある。
According to the method shown in FIG. 14, when a precise curved surface shape is obtained, the small-
第二媒質5bに光硬化性エポキシ樹脂を用い、第四媒質5dに酸化チタンを用いて、量を調整して噴霧し、波長355nmの紫外光を照射することにより、フォトニック結晶を三次元造形でき、ミリ波導波管などギガヘルツ帯、テラヘルツ帯のデバイスの作成、量産が可能となる。ヒーター17a、17bは、焼結による高熱のために発生する、反りや収縮による剥離、変形、狂いなどを防止する事ができる。 Using photo-curable epoxy resin for the second medium 5b and titanium oxide for the fourth medium 5d, adjusting the amount and spraying, and irradiating ultraviolet light with a wavelength of 355 nm, three-dimensional modeling of the photonic crystal This makes it possible to create and mass-produce gigahertz and terahertz devices such as millimeter wave waveguides. The heaters 17a and 17b can prevent peeling, deformation, deviation, etc. due to warpage or shrinkage, which are generated due to high heat due to sintering.
図15は、斜め方向からの噴射力を強めたものである。段差改善、サポート部の形成の容易化、サポート部の粒子の溶融付着による表面あれの防止を目的としている。下方搬送ベルト81、82、83の動作ストロークを長くして加速力を強くしたことと、ノズル110、ノズル111で、媒質を強く吹きつけ、ノズル112で、側面への逃げを防止し、レーザー照射中央部へ集中させている。このことにより、図14の場合より、曲面形状や、斜め形状を表現しやすくできる。媒質取り出し方法は図14とほぼ同じであるが、側面噴射できるため、造形物側面へのサポート部102の形成が容易となる。サポート102を必要な個所のみへ設ける事ができ、従来問題となっていた周囲の粉末材料への熱伝導による不要粉末粒子の付着を防ぎ、表面あれを防止できる。ノズル112から流体を吹き付けることにより、レーザー溶融時に発生するプラズマを排気管113より排気することにより、レーザー光の減衰を防止する。また、ノズル112の流体を熱するヒーター114を設けておくことにより、吐出口84、85から吐出する材料粉末を直接予備加熱できるため、焼結を確実に行う事ができるとともに、側面への加熱を可能とするためサポート部の形成は容易になる。そして、吐出ベルト25や第三下方搬送ベルト83の先端部の角度を変化させることにより媒質の吐出方向を制御できる。前記各ベルトの回転速度を変化させるのとの組み合わせにより、吐出量と吐出方向を制御して、段差のない微妙な曲面形状を形成する事ができる。すなわち、滑らかさを得たい場合には、吐出量を減少し、その後、斜め噴霧により段差を解消するようにすれば良い。
FIG. 15 shows an increase in the injection force from the oblique direction. The purpose is to improve the level difference, facilitate the formation of the support part, and prevent surface roughness due to melting adhesion of particles in the support part. The operating stroke of the
図16は、図15をさらに進めて縦方向描画レーザー115の他に側面レーザー116、117を備えたもので、側面から媒質を吹きつけて、側面レーザー116、117を用いて側面からも焼結を行うようにしたものである。側面からも焼結を行う事が可能であるので、図15の場合よりさらに、側面部の形成が容易となり、複雑な曲面形状も製作が可能となる。サポート部が不要となり、図16に示すようにオーバーハング部118の形成も可能となる。側面レーザー116、117は、照射角度を変えることを可能としておき、オーバーハング部118を形成する自由度を高めておく。側面レーザー116、117は、必ずしも同時に照射する必要はない。そして、図16では、波長を変えたレーザーを備えて、熱、化学反応など硬化条件の異なる材料に対応して、複雑なデバイスに対応することも可能である。例えば熱レーザーによる溶融、焼結と短波長レーザーによる光硬化樹脂との組合せで多材料の組み合わせデバイスを形成できる。結像位置をずらして全体を加熱することも可能である。図16でも、ノズル112から流体を吹き付け、レーザー溶融時に発生するプラズマを排気管113より排気することにより、レーザー光の減衰を防止している。
FIG. 16 further includes FIG. 15 and includes
図17は、レーザー溶融に、プラズマ溶融を組み合わせたものである。焼結温度を低温にでき、レーザー光の照射エネルギーを低減できる。120a、120bはタングステン電極、121は交流プラズマ電源、122はトリガ回路、123はプラズマガス、124はカバーである。タングステン電極120a、120b周囲へ、プラズマガス123を供給し、プラズマ電源121より、電力を供給して、プラズマを発生させ、レーザー41との複合エネルギーで粉末100、101を溶融して造形を行う。交流プラズマを発生させるには、最初に、トリガ回路122を駆動させ、タングステン電極120a、120bとカバー124との間にプラズマを発生させたあと、交流プラズマ電源121に切り替え、タングステン電極120a、120bとベース12の間へ移行する。本発明のプラズマアーク溶融では、レーザー溶融部の高温部にプラズマアークが誘導され、さらに、レーザー光のエネルギー吸収率は溶融温度が高いほど高くなる事が知られており、容易に高温を得る事ができる。交流プラズマアーク溶融では、正負が短時間に切り替わるため、酸化皮膜の除去などを行う事ができる。本発明では、プラズマ電源として交流を用いているが、直流電源でも使用可能であることは言うまでもない。レーザー/プラズマ複合溶融では、溶融池が大きくなるため、大型の造形物に有利である。しかし、常に、複合で用いる必要はなく、精密溶融したい場合は、プラズマを停止して、レーザー溶融のみでも良い。
FIG. 17 is a combination of laser melting and plasma melting. The sintering temperature can be lowered, and the irradiation energy of laser light can be reduced. 120a and 120b are tungsten electrodes, 121 is an AC plasma power source, 122 is a trigger circuit, 123 is a plasma gas, and 124 is a cover.
図18は、不燃性液体中でレーザー加工を行うもので、特に、透明導電膜や、非晶質半導体膜、金属電極膜などの薄膜125のレーザー加工によるパターン形成に有効である。溶融飛散物の再付着防止などの加工不良をなくすことができる。液体であるため気体より冷却効果が高く1μm以下の薄膜であっても加工が可能である。不燃性液体としては、透明導電膜の加工では水、a−Si、a−SiGe、a−SiCでは水酸化ナトリウムやアンモニア、銅薄膜ではグリシン過酸化水素水を用いる事ができる。これまでの媒質取り出し方法によって、加工物に合わせて媒質を取り出し、レーザー加工と同時に噴霧を行い、エッチングおよび飛散防止を行う。レーザー出力は、SnO2の透明導電膜では、波長1.06μm、パルス周波数0.3kHz、エネルギー密度13J/cm2のYAGレーザーで加工できる。シリコンウエハのダイシングを行う場合には、波長266nm、パルス周波数10kHz、エネルギー密度4J/cm2、液体としてアンモニアを用いて加工する事ができる。本発明によれば、クラック、転移、チッピングなどが発生することなく、精密な加工を行う事ができる。特に、液体供給方法を噴霧で行っているため、液体の使用量を最小限度にでき、レーザー光の減衰も少ない。また、常に新しい液体を供給できるため、加工速度を向上できる特徴がある。設備としても大掛かりな水槽などは不要である。
FIG. 18 shows a case where laser processing is performed in an incombustible liquid, and is particularly effective for pattern formation by laser processing of a
図19は、図10の4媒質混合方式を8媒質へ拡大し、レーザー光でパターンを描画することを可能とするものである。媒質の搬送、加速、霧化は図10とほぼ同じであるが、図19では、図10の4媒質搬送、加速、霧化装置を左右対称に設けている。紙面右側の搬送、加速、霧化装置では、第一下方搬送ベルト81、第二下方搬送ベルト82、第三下方搬送ベルト83で、第一吐出口84へ搬送、加速して噴霧塗布する。紙面左側の搬送、加速、霧化装置でも、同様に行い、第二吐出口85へ搬送、加速して噴霧塗布する。第一吐出口84と第二吐出口85より合成して噴霧塗布された媒質8にレーザー41を照射してパターン形成を行う。レーザー光の照射条件は媒質の材料によって異なるが、図2、図5、図6の場合とほぼ同様な条件で成膜可能である。図19の場合は、8つの異なる媒質を、媒質を単体で供給するだけで、分散、混合、焼成を行い、容易に確実に製造する事ができる。また、前もって混合できない、互いに反応してしまう媒質に使用すると効果的である。
FIG. 19 expands the four-medium mixing method of FIG. 10 to eight media and makes it possible to draw a pattern with laser light. The medium conveyance, acceleration, and atomization are substantially the same as those in FIG. 10, but in FIG. 19, the four medium conveyance, acceleration, and atomization apparatuses in FIG. 10 are provided symmetrically. In the conveyance, acceleration, and atomization device on the right side of the paper, the first
図20は、基材9を縦送りとして、基材9の両面から成膜を行うものである。図19の構成のレーザー光照射部分に基材9を通過させる構造としている。したがって媒質5の搬送、加速、霧化の構造は図19と同様である。図20では、レーザー41を横に配置して表裏両面からパター形成できるようにしている。図20の装置では、例えば、燃料電池の製造装置として使うと有効である。従来の湿式法では、カーボン粉末に貴金属を付着させた電極材料をIPAなどの溶剤に溶解または懸濁させて電解質膜上に塗布するので、溶剤が電解質膜を変質させたり、膨潤、収縮させてクラックを発生させやすい。また、確実な攪拌を行う必要がある。乾式法では、任意の形状電極や、各部位における濃度や、厚さ方向に組成を変えることなどができない。
In FIG. 20, film formation is performed from both surfaces of the
図20では、Ptなどの触媒を担持させたカーボン粉末を第一媒質5aとし、電解質粉末を第二媒質5bとし、バインダーを第三媒質5cとし、第四媒質5dは予備槽とし、図19と同様な方法で、搬送、混合して、第一吐出口84から噴霧し、レーザー41aより照射してパターン形成を行う。同様に反対面の第二吐出口85より噴霧し、レーザー41bより照射してパターン形成を行う。本発明によれば、複数の異なる媒質を、単体で供給するだけで、分散、混合、焼成を行い、表裏同時に、容易に確実に製造する事ができる。
In FIG. 20, carbon powder supporting a catalyst such as Pt is used as the first medium 5a, the electrolyte powder is used as the second medium 5b, the binder is used as the third medium 5c, and the fourth medium 5d is used as a spare tank. In a similar manner, the sample is conveyed, mixed, sprayed from the
図21は、微粒子を加速して、基材9上へ機械的衝撃力で噴射して成膜を行うもので、室温程度での低温成膜が可能となる。成膜方法は、機械的な衝撃力で衝突させて、表面清浄化、結合と、研磨・研削・平坦化により高強度接合を行うものである。酸化チタン超微粒子を衝撃力で透明化可能、PZTを白金、銀に交互に積層し、圧電アクチュエータを作成可能である。従来の成膜方法では、基材を数100度の温度に加熱する必要があったが、本発明では、機械的な衝撃力のみであるため、プラスチック基板などへの成膜が可能である。
In FIG. 21, film formation is performed by accelerating the fine particles and spraying them onto the
図21の加速方法は、ベルト130、131、132の回転力、加速電極33の加速電界、流体ノズル133、134の噴射圧力、超音波振動板135のいずれか、または、組み合わせによって行う。第二媒質5bとして平均粒径1.5μmの酸化チタンの粉砕用微粒子を用い、第一媒質5aとして平均粒径0.4μmの酸化チタンの超微粒子脆性材料を用いて、上記加速方法で加速を行い成膜を行う。平均粒径1.5μmの第一媒質5aで機械的エネルギーを与え、平均粒径0.4μmの第二媒質5bを基材9へ密着させる。噴射方法は、平均粒径1.5μmと平均粒径0.4μmの両者を同時に噴射しても良いし、平均粒径0.4μmを先に、1.5μmを後に交互に噴射しても良い。また、第四媒質5dを第二媒質5bと同様の材料にし、第三媒質5cを第一媒質5aと同様の材料として噴射を行うとより密着力を強める事ができる。これらの媒質は、霧化空間136a、霧化空間136bで霧化される。ベルトの加速力を強めるためには図8で示したベルトを使うと効果的である。図21の発明では、バインダーがなくても強い密着力を得られるが、粒径が大きい場合には、エッチング効果が大きくなり除去能力が高まり、小さい場合には密着力を得られない。このため、最適な密着力を得られる粒径を選ぶ必要があるとともに、エッチング効果材料、機械エネルギー用材料、密着用材料などに機能を分けて、用途に応じて使い分けをすればよい。
The acceleration method of FIG. 21 is performed by any one or combination of the rotational force of the
図22は、図21と目的は同じであるが、回転円板140によって媒質の加速を行う事が異なる。媒質5b、5dを媒質取り出しベルト141で取り出し霧化空間136aで霧化し、回転円板140上に吹き付け、数百〜数万回転の高速で回転させることにより、機械的な衝撃力で衝突させて、表面清浄化、結合と、研磨・研削・平坦化により高強度接合を行う。回転円板140の構造は、2枚の板の間に羽根を挟み込む形のファンや、インペラ形状のものを用いる事により、安定的に高速回転できるとともに、装置を小型化できる。圧力流体、超音波振動板、ベルト回転力、加速電界を併用することにより、加速力をさらに強める事ができる。回転円板140による加速方法では、構造が簡単で、回転数の制御が容易で、回転数を制御することにより噴射力を制御できるので、容易に成膜を行う事ができる。図22では、平均粒径0.4μmを第2加速ベルト131と吐出ベルト132で噴霧し、平均粒径1.5μmを回転円板140で加速し、機械的エネルギーを高めて噴射して成膜を行う。図21、図22では、成膜のみの構成としたが、図31、図34、図36に示すのと同様に、レーザー光源41と媒質誘導ベルト299を設置し、その間にレーザー光を照射してパターン形成を行うことも可能である。
FIG. 22 has the same purpose as FIG. 21 except that the medium is accelerated by the
図23は、直流プラズマ溶射装置である。主トーチと副トーチを、直角配置し、溶射材料を、プラズマの中心に吹き付けることにより、これまでより大幅に少ないエネルギーで溶射を行う事ができる。従来方式では、200A、175V、35kWのエネルギーが必要であったが、市販の酸化クロム末(45〜10μm)を、50A、100V、5kWで溶射する事ができる。150は主陽極、151は第一カバーベルト、152は第一副起動電極、153は第二副起動電極、154は第二カバーベルト、155は第三カバーベルト、156は主高周波電源、157は主起動スイッチ、158は主アークスイッチ、159は第二主アークスイッチ、160は副高周波電源、161は主プラズマガス、162は第一副アークスイッチ、163は第二副アークスイッチ、164は第三副アークスイッチ、165は第四副アークスイッチ、166はガス誘導ベルト、167は副プラズマガス、168は主プラズマ、169は副プラズマ、170は副プラズマ、171は冷却剤である。 FIG. 23 shows a DC plasma spraying apparatus. By spraying the main torch and the sub torch at right angles and spraying the spray material onto the center of the plasma, spraying can be performed with much less energy than before. In the conventional method, energy of 200 A, 175 V, and 35 kW is required, but commercially available chromium oxide powder (45 to 10 μm) can be sprayed at 50 A, 100 V, and 5 kW. 150 is a main anode, 151 is a first cover belt, 152 is a first sub-starting electrode, 153 is a second sub-starting electrode, 154 is a second cover belt, 155 is a third cover belt, 156 is a main high frequency power source, 157 is Main start switch, 158 is a main arc switch, 159 is a second main arc switch, 160 is a sub-high frequency power supply, 161 is a main plasma gas, 162 is a first sub arc switch, 163 is a second sub arc switch, and 164 is a third A sub-arc switch, 165 is a fourth sub-arc switch, 166 is a gas induction belt, 167 is a sub-plasma gas, 168 is a main plasma, 169 is a sub-plasma, 170 is a sub-plasma, and 171 is a coolant.
第一カバーベルト151で囲まれた主陽極150の周囲へ、アルゴンガスなどの不活性ガスを主プラズマガス161として噴射する。主起動スイッチ157を投入し、主高周波電源156、主陽極150、第一カバーベルト151a、151bの閉回路を形成すると、主陽極150、第一カバーベルト151a、151bの間で、主プラズマ168が発生し、第一カバーベルト151a、151bの外部へ放出される。このとき、主アークスイッチ158、第二主アークスイッチ159、第一副アークスイッチ162、第二副アークスイッチ163、第三副アークスイッチ164、第四副アークスイッチ165は開いた状態としておく。次に、この状態から、副プラズマガス167a、167bを噴射し、第一副アークスイッチ162、第二副アークスイッチ163を閉じて、副高周波電源160、第一副起動電極152、第二カバーベルト154a、154bの閉回路を形成すると第一副起動電極152、第二カバーベルト154a、154bの間で副プラズマ169が発生する。次に、この状態から、第三副アークスイッチ164、第四副アークスイッチ165を閉じて、第二副起動電極153、第三カバーベルト155a、155b閉回路を形成すると第二副起動電極153、第三カバーベルト155a、155bの間で副プラズマ170が発生する。次に、主起動スイッチ157、第二副アークスイッチ163、第四副アークスイッチ165を開いて、主アークスイッチ158、第二主アークスイッチ159を閉じると、主陽極150から、第一副起動電極152、第二副起動電極153へ逆T字型の導電路が形成され電流が流れる。媒質5a、5bを、薄膜形成ローラー2、媒質搬送ベルト1で取り出し、加速して、第一カバーベルト151a、151b、第二カバーベルト154、第三カバーベルト155内へ供給するとプラズマの高温で溶融され、加速されて、基材9へ向かって進行し成膜される。
An inert gas such as argon gas is injected as a main plasma gas 161 around the
ここで、カバーベルト151a、151b、154a、154b、155a、155b、媒質搬送ベルト1a、1bは、表面を赤外線放射材料であるコージェライト(2MgO・2Al2O3・5SiO2)にMnO2(60%)、FeO3(20%)、CuO(10%)、CoO(10%)の仮焼物を30%添加したセラミックスや、コージェライト(2MgO・2Al2O3・5SiO2)、ジルコニア(ZrO2)、アルミナ(Al2O3)、シリカ(SiO2)、マグネシア(MgO)、チタニア(TiO2)、チタン酸バリウム(BaTiO)等をステンレスベルトなどに被覆したもので構成できる。また、オキツモ株式会社製の製品名CT−800をステンレスベルトに10〜20μ厚さでスプレー塗装し、380℃で20分乾燥すれば非常に簡単に構成できる。このことにより、有効に熱を放射できるため、ベルトの溶解を防止できる。さらに、上記ベルトに囲まれた内部に、冷却剤171を配置して冷却を行うことにより冷却効果を高める事ができる。 Here, the cover belts 151a, 151b, 154a, 154b, 155a, 155b and the medium transport belts 1a, 1b are made of cordierite (2MgO · 2Al2O3 · 5SiO2) whose surface is MnO2 (60%), FeO3 ( 20%), CuO (10%), CoO (10%) calcined ceramics added 30%, cordierite (2MgO.2Al2O3.5SiO2), zirconia (ZrO2), alumina (Al2O3), silica (SiO2) , Magnesia (MgO), titania (TiO2), barium titanate (BaTiO) or the like covered with a stainless steel belt or the like. Further, the product name CT-800 manufactured by Okitsumo Co., Ltd. can be spray coated at a thickness of 10 to 20 μm on a stainless steel belt and dried at 380 ° C. for 20 minutes, so that it can be constituted very simply. As a result, heat can be radiated effectively, and dissolution of the belt can be prevented. Furthermore, the cooling effect can be enhanced by disposing the coolant 171 inside the belt and cooling it.
本発明では、プラズマアークをカバーベルトで構成されるトーチの外部に引き出すため最も高温となるプラズマ中心へ媒質を供給するため、媒質5をプラズマと長時間接触できるため、非常に効率が良い。そして、陰極側ではなく、陽極150側に媒質5を供給するので、熱電子を発生させるための高温を発生させる必要がなく、媒質の付着などの問題は発生しない。
In the present invention, since the medium is supplied to the plasma center that is at the highest temperature in order to draw the plasma arc to the outside of the torch constituted by the cover belt, the
図24、図25は、レーザー溶融によるガスデポジションまたは溶射により成膜する薄膜形成装置である。るつぼと反応してしまうような材料に対して有効である。200はレーザー溶融部、201はインナーガス、203は線材、204はガスカーテンベルト、205は膨張空間、206は溶融レーザー光、207はダンパ、208は給気管、209は排気管である。線材203として直径φ0.8のチタン(Ti)ワイヤを用い、溶融レーザー光206としてはYAGレーザー2kWを用い、ワイやの先端部200にレーザー光206を照射し溶融させ、インナーガス201として窒素ガス(N2)を供給し、膨張空間205で微粒子化し、飛散した液滴を、ガスと搬送ベルト81、82、83で加速搬送して基材9上に成膜すると同時に、描画レーザー41で再溶融してパターン形成を行う。ガスカーテンベルト204は、外部との遮断のために設けるもので、インナーガス201と同様なガスを不活性ガスを給気管208から供給する。排気は排気管209で行う。膨張空間205は、ガスカーテンベルト204、第一下方搬送ベルト81、第二下方搬送ベルト82で構成する。ここで、下方搬送ベルト81、82、83、ガスカーテンベルト204は、図23同様に表面を赤外線放射材料で被覆して耐熱性を向上させると良好な溶射を行う事ができ、ベルトの長寿命化を図ることができる。
24 and 25 show a thin film forming apparatus for forming a film by gas deposition by laser melting or thermal spraying. Effective for materials that react with crucibles.
図26は熱遮蔽ベルト方式の触媒CVD装置(ホットワイヤCVD、Cat−CVDとも呼ぶ)である。触媒CVDは、熱と触媒作用による化学反応により低温成膜を可能とする成膜法である。プラズマCVDのような基材へのプラズマダメージをなくす事ができる。従来の触媒CVD装置では、触媒を1500℃程度に加熱するため、その輻射熱により基材が400℃程度まで加熱されてしまい、基材の適正温度である300℃以下に制御することが難しく、良い膜質を得られない問題があった。本発明では、熱遮蔽ベルトを用いて簡易に基材の過熱防止を実現する。220は触媒電極、221は密閉空間ベルト、222は原料ガス供給口、223はカーテンガス、224は熱遮蔽加速ベルト、225はガスカーテンベルト、226は排気口、227はサセプタヒータ、228は基材、229はガス誘導ベルト、230は分解ガス、231は冷却材である。
FIG. 26 shows a thermal CVD belt type catalytic CVD apparatus (also called hot wire CVD or Cat-CVD). Catalytic CVD is a film forming method that enables low temperature film formation by a chemical reaction by heat and catalytic action. Plasma damage to the substrate such as plasma CVD can be eliminated. In the conventional catalytic CVD apparatus, since the catalyst is heated to about 1500 ° C., the base material is heated to about 400 ° C. by the radiant heat, and it is difficult to control the base temperature to 300 ° C. or lower, which is an appropriate temperature of the base material. There was a problem that the film quality could not be obtained. In the present invention, it is possible to easily prevent the substrate from being overheated by using a heat shielding belt. 220 is a catalyst electrode, 221 is a sealed space belt, 222 is a source gas supply port, 223 is a curtain gas, 224 is a heat shielding acceleration belt, 225 is a gas curtain belt, 226 is an exhaust port, 227 is a susceptor heater, 228 is a
触媒電極220の周囲を、熱遮蔽、加速ベルト224、密閉空間ベルト221で囲み、熱遮蔽と原料ガスを搬送する構造とし、さらにその周囲は、ガス誘導ベルト229、ガスカーテンベルト225で囲む構造として外部と遮断する構造とする。排気ガスは排気口226から排気される。原料ガス供給口222から原料ガスを供給する。供給した原料ガスを、熱遮蔽、加速ベルト224、密閉空間ベルト221で、触媒電極220の周囲へ誘導し触媒作用により分解する。触媒電極220は触媒作用を行うために1600℃以上に加熱するが、熱遮蔽、加速ベルト224によって熱遮蔽されるため基材228は過熱することなく、サセプタヒータ227で加熱された温度300℃以下に保つ事ができる。そして、熱遮蔽、加速ベルト224によって分解されたガス230は基材228に噴射され成膜が行われる。
The catalyst electrode 220 is surrounded by a heat shield, an
熱遮蔽ベルト224は表面を赤外線放射材料であるコージェライト(2MgO・2Al2O3・5SiO2)にMnO2(60%)、FeO3(20%)、CuO(10%)、CoO(10%)の仮焼物を30%添加したセラミックスや、コージェライト(2MgO・2Al2O3・5SiO2)、ジルコニア(ZrO2)、アルミナ(Al2O3)、シリカ(SiO2)、マグネシア(MgO)、チタニア(TiO2)、チタン酸バリウム(BaTiO)等をステンレスベルトなどに被覆したもので構成できる。このことにより、有効に熱を放射できるため、ベルトの溶解を防止できる。さらに、ベルト224に囲まれた内部に、冷却材231を配置して冷却を行うことにより冷却効果を高める事ができる。また、熱遮蔽ベルト224は、オキツモ株式会社製の製品名CT−800をステンレスベルトに10〜20μ厚さでスプレー塗装し、380℃で20分乾燥すれば非常に簡単に構成できる。
The surface of the
例えば、シリコン基板上にシリコン窒化膜形成を形成する場合、シリコン基板を280℃に制御し、触媒電極220を1610℃程度に保持して、原料ガスとして、シランSiH4とアンモニアNH3を供給し、熱遮蔽、加速ベルト224、密閉空間ベルト221で加速、搬送し、原料ガスを触媒作用により分解してシリコン基板上に噴射して成膜する。触媒フィラメントはタングステンW、モリブデンMo、タンタルTaなどを使用できる。図26の方法によれば、熱遮蔽を行うため、基材の温度を安定的な温度に制御できるため、均一な膜質の成膜を事ができる。また、熱遮蔽、加速ベルト224で、反応したガスを絞って加速噴射するため、所定の位置にのみ成膜することも可能である。
For example, when forming a silicon nitride film on a silicon substrate, the silicon substrate is controlled at 280 ° C., the catalyst electrode 220 is held at about 1610 ° C.,
図27は、銅板を塩素ガスプラズマでエッチングして、前駆体を生成し成膜を行う装置である。240は前駆体、241は密閉空間ベルト、242は原料ガス供給口、243はカーテンガス供給口、244は誘電体ベルト、245はガスカーテンベルト、246は排気口、247はヒーター、248は基材、249はガス誘導ベルト、250は被エッチング部材、251はプラズマ電極、252はプラズマ形成用高周波パルス電圧源、253はヒーターである。被エッチング部材250を、誘電体ベルト244を介して、プラズマ電極251を対抗させて挟み込む構造とし、その周囲を密閉空間ベルト241、ガスカーテンベルト245、ガス誘導ベルト249で囲む構造として外部と遮断している。原料ガス供給口242より原料ガスを供給し、密閉空間ベルト241、誘電体ベルト244で加速して、被エッチング部材250へ吹き付ける。プラズマ電極251へプラズマ形成用高周波パルス電圧源252より電圧を印加してプラズマガスを発生して被エッチング部材250をエッチングして前駆体240を生成する。前駆体240を基材248上に吹き付けて還元して成膜を行う。図27では、被エッチング部材2501つで成膜する構成としたが、図31、図34、図36に示すのと同様な構成として、被エッチング部材250を気化媒質加速ベルト298と媒質誘導ベルト299の間に2つ設置し、その間にレーザー光を照射してパターン形成を行うことも可能である。
FIG. 27 shows an apparatus for forming a film by etching a copper plate with chlorine gas plasma to generate a precursor. 240 is a precursor, 241 is a sealed space belt, 242 is a source gas supply port, 243 is a curtain gas supply port, 244 is a dielectric belt, 245 is a gas curtain belt, 246 is an exhaust port, 247 is a heater, 248 is a base material 249 is a gas induction belt, 250 is a member to be etched, 251 is a plasma electrode, 252 is a high-frequency pulse voltage source for plasma formation, and 253 is a heater. The member to be etched 250 has a structure in which the plasma electrode 251 is sandwiched between the
従来、気相成長法で銅の成膜を行う場合には、有機金属錯体を気化してガス化して供給し、加熱した基板上で反応させて成膜を行っていたが、有機金属錯体の合成が面倒で高価であること、気化装置が必要であることなどの問題があったが、本発明によれば、合成が面倒で高価な有機金属錯体を用いることなく、低温で、短時間に成膜を行う事ができ、簡易な構造で、低価格に装置を構成することができる。また、本発明によれば、半密閉空間による狭い空間で成膜できるため、必要な部分のみ加熱すれば良く、空間内温度の立ち上がりが早くなり、成膜速度を高速化できる。 Conventionally, in the case of forming a copper film by vapor deposition, the organometallic complex is vaporized and gasified and supplied, and the film is formed by reacting on a heated substrate. There are problems such as troublesome and expensive synthesis and the need for a vaporizer, but according to the present invention, synthesis is troublesome and expensive without using an expensive organometallic complex, and at low temperature in a short time. Film formation can be performed, and the apparatus can be configured at a low cost with a simple structure. In addition, according to the present invention, since a film can be formed in a narrow space by a semi-enclosed space, it is only necessary to heat a necessary part, the rise of the temperature in the space is accelerated, and the film formation rate can be increased.
シリコン基板上に銅を成膜する場合には、被エッチング部材250を銅板とし、ヒーター253で200〜400℃に維持し、シリコン基板248をヒーター247で100〜200℃に維持して、原料ガスとして、ヘリウム(He)、アルゴン(Ar)で希釈された、塩素(Cl2)ガスを供給し、プラズマ電極251へプラズマ形成用高周波パルス電圧源252より電圧を印加してCl2プラズマガスを発生する。このCl2プラズマガスで銅の被エッチング部材250をエッチングして銅前駆体(CuxCly)240を生成する。銅前駆体240を、銅の被エッチング部材250より低い温度に維持されたシリコン基板248上に吹き付けると還元反応で銅が成膜される。
When copper is deposited on a silicon substrate, the member to be etched 250 is a copper plate, maintained at 200 to 400 ° C. with a
ここでは、原料ガスとしてCL2ガスの希釈ガスを用いたが、CL2ガス単独や、HClガスを用いる事ができさらにハロゲンガスであれば他のガスも使用できる。被エッチング部材250は、銅以外に、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、タングステン(W)等の高蒸気圧ハロゲン化物を作る金属であれば用いる事ができる。成膜後、窒素ガスを供給し、その後、水素ガスを供給して水素プラズマを発生させ、ベルトに付着するCl2を除去する。さらに、アルゴンガスを供給してアルゴンガスプラズマでベルト他に付着する付着物を除去する。
Here, a CL2 gas dilution gas is used as the source gas. However, CL2 gas alone or HCl gas can be used, and other gases can be used as long as they are halogen gas. The member to be etched 250 can be any metal that forms a high vapor pressure halide such as tantalum (Ta), titanium (Ti), tungsten (W), etc. in addition to copper. After film formation, nitrogen gas is supplied, and then hydrogen gas is supplied to generate hydrogen plasma to remove
図28は、本発明の揚水管方式の霧化装置を示す。液体などの低粘度媒質の霧化に応用すると効果的である。270は揚水管、271は第一隙間形成管、272は第二隙間形成管、273は第一隙間、274は第二隙間275は媒質取り込み口、276は噴出口、277は上板、278は上隙間、279は衝突部、280はモーターである。従来公知の揚水管方式の霧化装置は、円錐形の管の小径側を下にして媒質中に投入し、小径側から媒質を取り込み、上方に向かって次第に直径が大きくなることによる遠心力の増加により媒質を下から上へ汲み揚げ、メッシュなどを通過させて霧化するものであるが、大量に汲み上げてしまうため、媒質取り込み量の精密制御が出来ず、微粒子径を小さくすることはできなかった。
FIG. 28 shows the water pipe type atomizer of the present invention. It is effective when applied to atomization of low viscosity media such as liquids. 270 is a pumping pipe, 271 is a first gap forming pipe, 272 is a second gap forming pipe, 273 is a first gap, 274 is a
本発明の揚水管270では、霧化する粒子の直径を規定する一つ以上の複数の微細な隙間を設けるが、図28では、2つの隙間273、274を設けた揚水管を示している。第一隙間273は第一隙間形成管271で形成し、第二隙間274は第二隙間形成管272で形成する。第一隙間形成管271、第二隙間形成管272は、揚水管270に合わせて円錐形状をしている。小径側は媒質取り込み口275が設けられている。大径側は水平方向に噴出口276を設け、噴出口276側も上板277で微細な隙間278を形成している。第一隙間形成管271、第二隙間形成管272の円錐形部と上板277の平面部が交わる部分に衝突部279が形成されている。これらは、組み立て一体化されモーター280で駆動され遠心力が与えられる。媒質取り込み口275と微細な隙間273、274を通して媒質を汲み揚げる量を限定し、遠心力で通過させることにより、小さい微粒子を発生させる事ができる。すなわち、霧化微粒子の直径は、2つの揚水管の隙間で決定され、例えば、10μm前後の微粒子を得るためには隙間を10μm以下とする。小さな直径の微粒子を得るためには、隙間273、274は小さい方が良いが、媒質の汲み上げ量が減少してしまうので、本発明の隙間形成管の数を増やせばよい。
In the
隙間形成管271、272で10μm以下の隙間273、274を形成するには、隙間形成管271、272、揚水管270のいずれかまたは両方に、10μm以下の突起や凹凸部を、切削、プレス、溶接、溶融などの方法で加工して設けて重ね合わせる方法や、隙間形成板として金属やプラスチックフィルムを接着、溶接などの方法で貼り合わせて、後で、媒質通路を形成するか、予め、媒質通路を設けてあるものを貼り合わせて、その後、隙間形成管271、272、揚水管270を重ね合わせて隙間を形成する方法で構成できる。隙間形成管271、272、揚水管270の間に、メッシュ状、繊維状の材料を挟み込むことによっても隙間を形成できる。そして、本発明では、図28に示すように、円錐形部と平面部が交わる部分に衝突部279が形成されているので、ここで、汲み上げられた媒質5が衝突してさらに霧化が促進される。
In order to form the
図29は、図28の霧化装置を用いた液体の超微粒子の噴霧による一括成膜法である。281は誘導ベルト、282は第1媒質加速ベルト、283は第2媒質加速ベルト、284は第一霧化空間、285は第二霧化空間、286は形成パターンである。揚水管270の噴出口276から媒質5を噴出し、誘導ベルト281で加速し、第1媒質加速ベルト282、第2媒質加速ベルト283で形成する第一霧化空間284霧化を行う。さらに、第1媒質加速ベルト282、第2媒質加速ベルト283で下方へ加速、搬送し、第二霧化空間285で噴霧し成膜を行う。
FIG. 29 shows a batch film formation method by spraying liquid ultrafine particles using the atomization apparatus of FIG.
本発明では、液体の超微粒子の噴霧により、ナノメーターオーダーの薄膜を一括成膜する事ができる。基材9をヒーター13で加熱しながら噴霧する事により、図11と同じ目的の高アスペクト比パターン286を形成することが可能である。図11と異なる点は、液体の超微粒子の噴霧が可能となるため、緻密な膜を形成する事ができることである。また、噴霧ごとにスクリーン10と媒質5を変更すれば、多層膜を容易に形成できる。
In the present invention, a thin film of nanometer order can be collectively formed by spraying liquid ultrafine particles. By spraying the
図30は、図29の霧化装置を2セット、第1霧化装置288、第2霧化装置289として用いて、基材290を縦方向送りとし、基材290の表裏両面を同時に成膜するものである。動作は図29とほぼ同様であるが、第一霧化空間284aで霧化された媒質は直接基材290へ噴霧し、第一霧化空間284bで霧化された媒質は、媒質加速ベルト292で搬送し基材290へ噴霧する点が異なる。基材290は基材送りローラー291で縦方向送りとし、第1霧化装置288、第2霧化装置289で表裏同時成膜を行う。
30 uses two sets of the atomizing device of FIG. 29 as the first atomizing device 288 and the
図31は、プラズマCVDで成膜したものをレーザーでパターン形成するものである。図6と目的は同じであるが、図31では、図29の霧化装置を用いて、液体を霧化、気化してプラズマCVDを構成した場合の形態を示している。295は気化ヒーター、296は媒質加熱ヒーター、297は気化媒質、298は気化媒質加速ベルト、299は媒質誘導ベルト、300はガスカーテンベルト、301は給気管、302はカーテンガス給気管、303は排気管である。動作は以下の通りである。揚水管270の噴出口276から出た微粒子は第一霧化空間284で第一段階の霧化が行われ、次に第二霧化空間285で第二段階の霧化が行われる。第一霧化空間284と第二霧化空間285では、気化ヒーター295が配置され、媒質貯留槽では媒質加熱ヒーター296で加熱されている。加熱する事により気化が行われる。これらはガスカーテンベルト300、カーテンガス給気管302、排気管303の経路で外部と遮断されており、簡易な構造で異物の混入を防止する事ができる。
FIG. 31 shows a pattern formed by laser with a film formed by plasma CVD. Although the purpose is the same as FIG. 6, FIG. 31 shows a form in which plasma CVD is configured by atomizing and vaporizing a liquid using the atomizing apparatus of FIG. 29. 295 is a vaporization heater, 296 is a medium heating heater, 297 is a vaporization medium, 298 is a vaporization medium acceleration belt, 299 is a medium induction belt, 300 is a gas curtain belt, 301 is a supply pipe, 302 is a curtain gas supply pipe, and 303 is exhaust It is a tube. The operation is as follows. The fine particles exiting from the jet outlet 276 of the
気化された媒質297は、図4、図6で説明したと同様にプラズマ電極52を通してプラズマ電源51からの高周波パルス電界を供給してプラズマ化され、励起、分解され基材9上に塗布される。図31では、霧化装置を2セット設け、その間にレーザー41の光を通して、図6と同様な方法でレーザー反応部42でパターン形成している。気化媒質加速ベルト298、媒質誘導ベルト299は誘電体ベルトであり、材質は図4、図6で説明したものと同様のものを用いる事ができる。図31では、基材9の成膜面を直接、上面ヒーター17で加熱し、下面ヒーター13でも加熱しているため、最適な温度制御を行うことができる。
The vaporized
MOSFETに用いる高誘電率膜として、ZrSiO4膜を形成する場合の例を示す。ターシャリーブトキシル基を配位子としてもつジルコニウム(Zr)の有機金属化合物をテトラヒドロフラン(THF)に溶解した液体を一方の媒質貯留槽に投入し、ヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)をテトラヒドロフラン(THF)に溶解した液体を一方の媒質貯留槽に投入して、霧化を行い、ヒーターで気化を行い、両者の媒質を、基材上で混合して成膜すると同時に、レーザー光を照射して、パターン形成を行う。プラズマ電源51からプラズマ電極52への高周波パルス電界の供給方法および駆動方法は、図4、図6で説明したものと同様にして行う。図31では、霧化装置を2セット設けているため、予め混合しておくことができない薬品を基板へ塗布すると同時にレーザー光で反応させることにより成膜する事ができる。例えば、La、Ti、Vの溶液にBi成分を混合するとポットライフが短くなる事が知られており、本発明では、これらを成膜直前に混合する事が出来るため高品質の成膜を行う事ができる。図31では、プラズマ源とレーザー光源を使用せずに、基板の温度管理を行えば、熱CVDを構成できる。
An example in which a ZrSiO4 film is formed as a high dielectric constant film used for a MOSFET will be described. A liquid obtained by dissolving an organometallic compound of zirconium (Zr) having a tertiary butoxyl group as a ligand in tetrahydrofuran (THF) is charged into one medium storage tank, and hexamethyldisiloxane (HMDSO) is added to tetrahydrofuran (THF). The liquid dissolved in 1 is put into one medium storage tank, atomized, vaporized with a heater, both media are mixed on the substrate to form a film, and at the same time, irradiated with laser light, Pattern formation is performed. The supply method and driving method of the high-frequency pulse electric field from the
図32は、レーザープラズマ軟X線を用いて、無機透明材料を加工する場合と、レーザープラズマ軟X線に替えて、フェムト秒またはピコ秒のパルスレーザーと弗酸エッチング液を用いてダイヤモンドやまたはファイヤを加工する場合の装置を示す。310はレーザープラズマ軟X線源またはパルスレーザー、311は加工用レーザー、312は加工材料、313は第一搬送ベルト、314は第二搬送ベルト、315はエッチング液である。図32では、揚水管方式の霧化装置を用いて説明しているが、メニスカス方式、撥水メッシュ方式など他の霧化装置を使用することも可能であることは言うまでもない。 FIG. 32 shows a case where an inorganic transparent material is processed using laser plasma soft X-rays, and diamond or or using a femtosecond or picosecond pulse laser and hydrofluoric acid etching solution instead of laser plasma soft X-rays An apparatus for processing a fire is shown. 310 is a laser plasma soft X-ray source or pulse laser, 311 is a processing laser, 312 is a processing material, 313 is a first transport belt, 314 is a second transport belt, and 315 is an etching solution. In FIG. 32, the description is made using a water pipe type atomizing device, but it goes without saying that other atomizing devices such as a meniscus method and a water repellent mesh method can also be used.
最初に、レーザープラズマ軟X線を用いて、無機透明材料として、二酸化珪素ガラスを加工する場合を説明する。ベース12上に、二酸化珪素ガラス312を固定し、レーザープラズマ軟X線310をパターン光として照射する。この照射により自己捕獲励起子が二酸化珪素ガラス312に生成され、1μ秒の間、波長400nmの紫外光を吸収可能となるので、加工用レーザー311に紫外レーザーを用いて照射すれば加工が可能となる。レーザープラズマ軟X線としては、キセノン(Xe)クラスターターゲットにフェムト秒レーザーを照射して発生できる。レーザープラズマ軟X線を図示しないトロイダルミラーとマスクで集光し、光学系を用いて加工材料である二酸化珪素ガラス312へ照射する。このことにより、通常では、透過してしまうレーザー光を吸収させて加工を行う事が可能となる。
First, a case where silicon dioxide glass is processed as an inorganic transparent material using laser plasma soft X-ray will be described. A silicon dioxide glass 312 is fixed on the
次に、レーザープラズマ軟X線に替えて、フェムト秒またはピコ秒のパルスレーザーと弗酸エッチング液を用いてダイヤモンドやまたはファイヤを加工する場合を説明する。加工材料312としてサファイヤを固定し、フェムト秒またはピコ秒のパルスレーザーとして310チタンサファイヤレーザーを用いて照射すると、照射が行われた部分は、光学エネルギーによって構造変化を起こし、屈折率の変化などを生じる。そこへ、弗酸(HF)エッチング液315aを噴霧すると、照射部分のみを溶解させ、エッチング加工を行う事ができる。レーザービームの集光スポット径は、レーザービームの波長が795nmの時は0.78μm、480nmの時は、0.47μmとなり、微小孔加工が可能となる。上記レーザー光を連続して照射し、エッチングを行っていけば、微小で深い孔加工が可能となる。 Next, a case where diamond or fire is processed using a femtosecond or picosecond pulse laser and a hydrofluoric acid etching solution instead of the laser plasma soft X-ray will be described. When sapphire is fixed as the processing material 312 and irradiation is performed using a 310 titanium sapphire laser as a femtosecond or picosecond pulse laser, the irradiated portion undergoes a structural change due to optical energy, and changes in refractive index, etc. Arise. When a hydrofluoric acid (HF) etching solution 315a is sprayed there, only the irradiated portion can be dissolved and etching can be performed. The condensing spot diameter of the laser beam is 0.78 μm when the wavelength of the laser beam is 795 nm, and 0.47 μm when the wavelength is 480 nm, and microhole processing is possible. If the laser beam is continuously irradiated and etching is performed, minute and deep hole processing becomes possible.
エッチング液315an噴霧方法は、図31の場合と同様で、揚水管270でエッチング液315を汲みだし、噴出口276より噴出し、第一搬送ベルト313、第二搬送ベルト314で加速搬送し噴霧する。本方法では、通常ではレーザー光を透過してしまう材料に、光学エネルギーによって構造変化を起こさせ、エッチング加工を行う事を可能とし、レーザー光を連続して照射し、エッチング加工を行うことにより、硬質材料への微小で深い孔の加工が可能となる。サファイヤの他、ダイヤモンドの加工も可能である。 The etching method of the etching solution 315an is the same as that in FIG. . In this method, it is possible to cause structural change by optical energy to materials that normally transmit laser light, and to perform etching processing, by continuously irradiating laser light and performing etching processing, It is possible to process minute and deep holes in hard materials. In addition to sapphire, diamonds can be processed.
図33は、他の霧化装置であり、液体を霧化することを目的とする。320は媒質汲み上げベルト、321は加速ベルト、322はメニスカス、323は薄膜形成ベルト、324は霧化空間、325は第1下方搬送ベルト、326は第2下方搬送ベルトである。媒質汲み上げベルト320で媒質5を汲み上げ、メニスカス322を形成し、加速ベルト321と薄膜形成ベルト323によって加速して第1下方搬送ベルト325へ衝突させ、霧化空間324で霧化され、第2下方搬送ベルト326とともに下方へ搬送する。図33では、媒質汲み上げベルト320を中心にして左右対称の構造をしており、右側のみを説明したが、左側はメニスカス322から残ったメニスカス327を加速搬送し、右側と同様に霧化して下方へ搬送される。左右均等に霧化させるためには、加速ベルト321と薄膜形成ベルト323の回転速度を制御してやれば良い。媒質汲み上げベルト320、加速ベルト321、薄膜形成ベルト323を図示した方向とは逆方向に回転させると霧化量を制御できる。
FIG. 33 shows another atomization apparatus, which aims to atomize a liquid. 320 is a medium pumping belt, 321 is an acceleration belt, 322 is a meniscus, 323 is a thin film forming belt, 324 is an atomizing space, 325 is a first lower conveying belt, and 326 is a second lower conveying belt. The
図33では、ベルトのみで液体の霧化装置を構成できるため、ベルトのギャップ制御、回転制御だけで、容易に精密に制御を行う事ができる。従来のバブリング、ガス搬送などでは難しかった微粒子径の制御が容易に実現できる。また、従来の超音波による霧化装置では、超音波の温度上昇や超音波特性の経時変化により、安定した霧化が行えなかったが、本発明では、安定して霧化を行う事ができ、装置の信頼性を向上させる事ができる。 In FIG. 33, since the liquid atomization apparatus can be configured only by the belt, the control can be easily and precisely performed only by the gap control and the rotation control of the belt. Control of the fine particle diameter, which has been difficult with conventional bubbling and gas conveyance, can be easily realized. In addition, with conventional ultrasonic atomization devices, stable atomization could not be performed due to a rise in the temperature of ultrasonic waves or changes in ultrasonic characteristics over time, but in the present invention, stable atomization can be performed. The reliability of the device can be improved.
図34は、図33の霧化装置を用いた、プラズマCVD装置である。図31に示したプラズマCVD装置とは霧化装置部分が異なるだけで、媒質の搬送ベルト系は同様である。これら搬送系ベルトは、ガスカーテンベルト300、カーテンガス給気管302、排気管303の経路で外部と遮断されており、簡易な構造で異物の混入を防止する事ができる。そして、霧化装置で霧化された媒質は、媒質加熱ヒーター296、気化ヒーター295が配置され媒質が気化され、気化された媒質297となる。
FIG. 34 is a plasma CVD apparatus using the atomization apparatus of FIG. The medium transport belt system is the same as the plasma CVD apparatus shown in FIG. These conveyor belts are cut off from the outside by the paths of the
気化された媒質297は、図4、図6、図31で説明したと同様にプラズマ電極52を通してプラズマ電源51からの高周波パルス電界を供給してプラズマ化され、励起、分解され基材9上に塗布される。図34では、霧化装置を2セット設け、その間にレーザー41の光を通して、図6、図31と同様な方法でレーザー反応部42でパターン形成している。気化媒質加速ベルト298、媒質誘導ベルト299は誘電体ベルトであり、材質は図4、図6で説明したものと同様のものを用いる事ができる。図34でも、基材9の成膜面を直接、上面ヒーター17で加熱し、下面ヒーター13でも加熱しているため、最適な温度制御を行うことができる。
The vaporized
図35は、さらに、他の霧化装置である。媒質貯留槽6の出口部に、撥水、撥油処理351を行ったメッシュ350を配置し、普段は媒質5が漏れ出ないが圧力で媒質を滲み出させて搬送ベルトで、加速して霧化する霧化装置である。簡単な構成で、精密に吐出量を制御できる事が特徴である。350はメッシュ、351は撥水、撥油処理部、352は滲み出し媒質、353は霧化ベルト、354はカーテンガス給気管、355は排気管、356は霧化媒質、357は吐出口、358は吸着板、359は媒質加圧機構、360は圧力調整室、361は圧力調整流体供給口、362は搬送ガス給気管、363は下方搬送ベルト、364はカーテンガスベルト、365は第一霧化空間、366は第二霧化空間である。
FIG. 35 shows another atomizing device. A
構造と動作は次の通りである。媒質貯留槽6の出口部に、撥水、撥油処理351を行ったメッシュ350を配置し普段は媒質5が漏れ出ない構造としている。そして、媒質貯留槽6の入口部に吸着板358を設け、圧力調整室360を真空または低圧として媒質5を吸着保持し、この吸着板358を押圧下降させて媒質5を、撥水、撥油処理351を行ったメッシュ350より滲み出させる。この吸着板358の位置を、媒質加圧機構359によって精密に位置制御することで滲み出し媒質352の吐出量を制御することができる。媒質加圧機構359は、図示しないモータなどのアクチュエータを用いる事ができる。滲み出し媒質352は、霧化ベルト353で搬送、加速し、第一霧化空間365で、搬送ガス給気管362から供給される搬送ガスによって霧化され、さらに、第二霧化空間366で下方搬送ベルト363の回転力で霧化されて霧化媒質356として、吐出口357より、スクリーン10を介して基材9へ噴霧される。ベース12内へ内蔵したヒーター13によって加熱されパターン11が形成される。これらの霧化装置は、カーテンガス給気管354、カーテンガスベルト364、排気管355によってガスカーテンによって外部と遮断されている。
The structure and operation are as follows. A
メッシュ350は、撥水、撥油処理351を行っているが、霧化ベルト353、下方搬送ベルト363、カーテンガスベルト364についても撥水、撥油処理を行っても良い。霧化ベルト353のみ、撥油処理をしないか、親水性または親油性処理を行うことによって、滲み出した媒質を一旦霧化ベルト353へ付着させ、回転力で吹き飛ばす方法で霧化を行う事ができる。これらは、媒質5の媒質の種類、量によって、組み合わせを考えれば効果的である。この方法は、本発明で用いているベルトすべてに適応可能である。
The
撥水性、撥油性処理の方法は、メッシュ、ベルト、スクリーン等の被メッキ材料をアルカリ脱脂液で脱脂した後、それぞれを負極とし、ニッケルストライクメッキ液(塩化ニッケル 245g/l塩酸 120g/l)を含むメッキ槽を用いて、液温25℃、電流密度10A/dm2の条件下で、2分間のニッケルストライクメッキ処理を行ったあと、電解ニッケル−コバルト−PTFE複合メッキ液(PTFE微粒子(平均粒径0.2μm、ダイキン工業(株)製、ルブロンL−2)を、電解ニッケル−コバルト合金メッキ液(組成:スルファミン酸ニッケル200g/l、スルファミン酸コバルト10g/l、塩化ニッケル25g/l、ホウ酸40g/l)1リットルに対して50g添加し、更に、界面活性剤として第4級パーフルオロアンモニウム塩{商標“メガファックF150”、大日本インキ化学(株)製、(C8F17SO2NH(CH2)3N+(CH3)3・Cl−)}をPTFE1gに対して30.0mgの割合で添加)を含むメッキ槽を用いて、液温50℃、pH4.2、電流密度2A/dm2の条件下に、スクリュー撹拌しつつ、膜厚が10μmとなるまで電解メッキを行って、電解ニッケル−コバルト−PTFE複合メッキ皮膜を形成させることによって形成できる。電解ニッケル−コバルト−PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)複合メッキのPTFEの替わりに、PFA(テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)なども使用できる。この場合、次のように行う。PTFE微粒子の代わりにPFA微粒子(平均粒径2μm、ダイキン工業(株)製)を電解ニッケル−コバルト合金メッキ液1リットルに対して50g添加し、前記ベルト、スクリーン等の被メッキ材料にニッケルストライクメッキ及び電解ニッケル−コバルト−PFA複合メッキ皮膜を順次形成させる。
Water repellent and oil repellent treatment methods include degreasing materials to be plated such as meshes, belts, and screens with an alkaline degreasing solution, and then using each as a negative electrode with a nickel strike plating solution (nickel chloride 245 g / l hydrochloric acid 120 g / l). After the nickel strike plating treatment was performed for 2 minutes under the conditions of a liquid temperature of 25 ° C. and a current density of 10 A /
図36は、図35の霧化装置を用いたレーザー描画付プラズマCVD装置である。図31、図34の霧化装置部分を図35の撥水メッシュ方式の霧化装置に置き換えた構造であり、ベルト搬送系、ガス供給系は図31、図34の構成と同様である。媒質加熱ヒーター296で予め媒質5を加熱しておき、メッシュ350の撥水、撥油処理部351より滲み出した媒質352を霧化ベルト353で搬送し、第一霧化空間365で霧化し、気化ヒーター295で気化され、第二霧化空間366で気化された媒質297となる。
FIG. 36 shows a plasma CVD apparatus with laser drawing using the atomizing apparatus of FIG. 31 and FIG. 34 is replaced with the water-repellent mesh type atomizer shown in FIG. 35, and the belt conveyance system and gas supply system are the same as those shown in FIG. 31 and FIG. The
気化された媒質297は、図4、図6、図31、図34で説明したと同様にプラズマ電極52を通してプラズマ電源51からの高周波パルス電界を供給してプラズマ化され、励起、分解され基材9上に塗布される。図36でも、霧化装置を2セット設け、その間にレーザー41の光を通して、図6、図31、図34と同様な方法でレーザー反応部42でパターン形成している。気化媒質加速ベルト298、媒質誘導ベルト299は誘電体ベルトであり、材質は図4、図6で説明したものと同様のものを用いる事ができる。図36でも、基材9の成膜面を直接、上面ヒーター17で加熱し、下面ヒーター13でも加熱しているため、最適な温度制御を行うことができる。図31、図34、図36では、媒質を混合する前にプラズマ電界を印加しているため、化学反応しやすい媒質を特性劣化させずに基材上で合成できる特徴がある。
The vaporized
図37は、ベルトの替わりに、ローラーで半密閉空間を構成し、媒質の搬送、加速を行って、霧化を行う霧化装置である。370は媒質取り出しローラー、371は加速ローラー、372は絞り逆転ローラー、373は加速電界電源、374は加速電極、375抵抗、376は帯電部、377は密閉ローラーである。図37では、図35、図36で用いたメッシュ350に設けた撥水、撥油処理部351より滲み出した媒質352をローラーで取り出す構造としている。そして、加速電極を設けて電界により加速する構造としている。この加速電極はなくても霧化可能である。
FIG. 37 shows an atomizing device that forms a semi-enclosed space with rollers instead of a belt, and performs atomization by conveying and accelerating the medium. 370 is a medium take-out roller, 371 is an acceleration roller, 372 is an aperture reversing roller, 373 is an acceleration electric field power source, 374 is an acceleration electrode, 375 resistance, 376 is a charging unit, and 377 is a sealing roller. In FIG. 37, the medium 352 exuded from the water and oil
構造および動作は次の通りである。まず、ローラーのみで密閉構造を構成する。媒質取り出しローラー370、加速ローラー371間を密閉ローラー377で密着して回転することで密閉し、絞り逆転ローラー372は最終段の加速ローラー371と密着して回転することで密閉構造としている。次に、媒質霧化方法を説明する。メッシュ350に設けた撥水、撥油処理部351より滲み出した媒質352を、媒質取り出しローラー370で取り出し、加速ローラー371で下方へ加速搬送し、絞り逆転ローラー372によって、拡散を抑えながら、霧化媒質356を吐出口357より、スクリーン10を介して基材9へ噴霧される。基材9上の媒質は、ベース12内へ内蔵したヒーター13によって加熱されパターン11が形成される。図37の方法によれば、ローラーのみの簡単な構造で、密閉構造を構成でき、霧化を行う事ができるため、装置の小型化が可能となり、メンテナンスも容易となる。
The structure and operation are as follows. First, a sealed structure is composed of only rollers. The medium take-out roller 370 and the acceleration roller 371 are sealed by rotating in close contact with a sealing
図37では、図1、図2、図3と同様に、電界加速も併用できる。媒質取り出しローラー370、加速ローラー371のシャフト部分に加速電極374を設け、抵抗375を介して、加速電界電源373に接続して、加速できる構造としている。具体的には、図1で説明したと同様に、加速電界電源373は−25〜90kVを印加し、帯電部376をもっとも高電圧とし、基材9側をグランド電位とすることにより媒質352を加速することができる。電極374は複数個設け、50MΩ程度の抵抗375を介して接続し電位傾度を持たせることにより、電位を均一化させる事ができるため不平等電界をなくす事ができ、媒質352の飛翔方向をすべて基材9へ向けることができる。複数の電極374の間隔は3〜10cmとし、最終段の電極の電位は−8〜−15kVとなるように設定すると良い。媒質352の霧化を推進し、粒子を細かくすることにより、薄膜の形成が可能となる。帯電させる方式のため、媒質5の抵抗値は1012Ω以上としたほうが良い。金属粒子の場合は表面をバインダーなどで被覆すれば良い。媒質352の加速手段として、ベルト、電界の2種類は、2種類同時に使っても良いし、個別に使っても良い。
In FIG. 37, electric field acceleration can be used in combination as in FIGS. An
図38は、図35、図36、図37で示した撥水撥油処理したメッシュによる霧化装置を用いて、ローラーのみによって基材全面噴霧を行う装置である。基材全面噴霧を行う装置は図11でも説明したが、図38は、ベルトの替わりにローラーを使う事が異なる。構造および動作は次の通りである。図37と同様な方法で、メッシュ350に設けた撥水、撥油処理部351より滲み出した媒質352を、媒質取り出しローラー380で取り出し、噴霧室381へ噴霧する。スクリーン10を介して基材9へ噴霧され、基材9上の媒質は、ベース12内へ内蔵したヒーター13によって加熱されパターン11が形成される。図38の方法によれば、ローラーのみの簡単な構造で、霧化を行う事ができるため、装置の小型化が可能となり、メンテナンスも容易となる。
FIG. 38 is an apparatus for spraying the entire surface of a substrate only with a roller using the atomizing apparatus using the water / oil repellent treated mesh shown in FIG. 35, FIG. 36, and FIG. Although the apparatus for spraying the entire surface of the substrate has been described with reference to FIG. 11, FIG. 38 is different in that a roller is used instead of the belt. The structure and operation are as follows. In the same manner as in FIG. 37, the medium 352 that has oozed from the water and oil
図39は、図3と同様の考え方で電界をオンオフすることで媒質の通過、非通過を決定してパターン形成する構成としたものであるが、図3よりさらに精密なパターン形成を行うことを可能としている。図40は図39のA−A方向断面図である。399は帯電部、400は電界電源、401は加速電極、402は抵抗、403は加速オンオフスイッチ、404は吸引オンオフスイッチ、405は媒質通過・非通過制御回路、406は吸引部、407は吐出口、408はスクリーン、409は配線、410は媒質貯留槽、411は媒質、412は形成パターン、413は給気管、414は排気管、415はパターン口、416は媒質噴霧状態、417は媒質吸引状態418は排気ベルトである。
FIG. 39 shows a configuration in which a pattern is formed by determining whether or not a medium passes by turning on and off an electric field in the same way as in FIG. 3, but a more precise pattern formation than in FIG. 3 is performed. It is possible. 40 is a cross-sectional view in the AA direction of FIG. 399 is a charging unit, 400 is an electric field power supply, 401 is an acceleration electrode, 402 is a resistor, 403 is an acceleration on / off switch, 404 is a suction on / off switch, 405 is a medium passage / non-pass control circuit, 406 is a suction unit, and 407 is an ejection port , 408 is a screen, 409 is a wiring, 410 is a medium reservoir, 411 is a medium, 412 is a formation pattern, 413 is an air supply pipe, 414 is an exhaust pipe, 415 is a pattern port, 416 is a medium spray state, and 417 is a medium suction
図39、図40では霧化装置を3セットパターン形成方向に揃えてパターン形成密度を3倍としている。媒質取り出しおよび霧化の方法は、図3と同様に薄膜形成ローラー396、媒質供給ベルト397、加速ベルト398で行い霧化を行う。電界による加速方法は基本的な構成は以下のように図1と同じである。加速電界電源400は−25〜90kVを印加し、帯電部399をもっとも高電圧とし、電極401は複数個設け、50MΩ程度の抵抗402を介して接続し電位傾度を持たせ、基材9側をグランド電位とする。複数の電極401の間隔は3〜10cmとし、最終段の電極の電位は−8〜−15kVとなるように設定する。媒質411の抵抗値は1012Ω以上として帯電しやすくする。金属粒子の場合は表面をバインダーなどで被覆して高抵抗とする。
In FIG. 39 and FIG. 40, the atomization apparatus is aligned in the three-set pattern formation direction, and the pattern formation density is tripled. The method for removing and atomizing the medium is performed by the thin film forming roller 396, the
図3と異なる第一の点は、複数電極401a、b、cそれぞれに、加速オンオフスイッチ403a、b、cを設けていることである。加速オンオフスイッチ403a、b、cは、媒質411を加速する度合いを加減するために設けている。403cのみをオンしているときがもっとも低加速で、403b、403aの順に高加速化する。媒質411を加速する度合いを加減することにより、媒質411のドットごとの濃度を加減でき膜厚の制御を行う事ができる。通常は、加速オンオフスイッチ403a、b、c3つともオンさせて使用する。加速させた媒質は、吐出口407より噴霧され、図40に示すように媒質吸引器406をオンオフさせて、吸引、非吸引を行い、パターン形成したい部分のみのパターン孔415へ媒質を通過させる。
The first difference from FIG. 3 is that acceleration on / off switches 403a, b, and c are provided for the plurality of electrodes 401a, b, and c, respectively. The acceleration on / off switches 403a, b, and c are provided to increase or decrease the degree of acceleration of the medium 411. When only 403c is on, the acceleration is the lowest, and the acceleration is increased in the order of 403b and 403a. By adjusting the degree of acceleration of the medium 411, the density of each dot of the medium 411 can be adjusted and the film thickness can be controlled. Usually, all three acceleration on / off switches 403a, b, and c are turned on for use. The accelerated medium is sprayed from the
図3と異なる第二の点は、図40に示すように、パターン孔415は、スクリーン408に霧化装置に対応させて千鳥配列させて配置しており、パターン孔415ごとに媒質吸引器406を配置している。例えば20μmピッチのパターンを得たい場合には、スクリーン408に、パターン孔415を60μmピッチで配置すればよい。媒質吸引器406はパターン孔前後に配置できるので60μmの2倍の120μmピッチで配置すればよい。霧化装置の数を増やせばピッチの値を大きく出来る。吸引された媒質は排気管414によって排気ベルト418に誘導されて排気される。給気管413からは不活性ガスなどのガスが供給される。媒質通過・非通過制御回路405では、パターン形成位置に対応して媒質吸引オンオフスイッチ404と連動させて加速オンオフスイッチ403a、b、cを制御する。
The second point different from FIG. 3 is that, as shown in FIG. 40, the pattern holes 415 are arranged in a staggered arrangement on the
このスクリーン408は、スクリーン印刷に用いるスクリーンの製造法である電鋳法やレーザー法、エッチング法などで容易に製造できる。媒質吸引器406は、吸引部をパイプ状、ダクト状などで構成し、媒質を非通過とする場合には、グランド電位に落とし媒質を吸引することで行う。図示しない吸引装置に接続し電磁弁を配置しておいても良い。本発明の方法によれば、パターン孔を選択するプログラムを製作して、オンオフ制御すれば、どのようなパターンでも対応することができ、高精細度のスクリーンを用いずに、高精細度パターンを形成できる。そして、通常のインクジェットに比べて、配列ピッチを大きくできるので、ノズル部の製造が楽になるとともに、スクリーンで構成できるため、目詰まりも少なく、簡単な方法で製造できる。そして、パターン孔415はスクリーン408一体で形成されており、霧化装置をパターン孔415の位置に合わせて配置し固定すれば、パターンずれは発生しない。
The
図41、図42は、図39、図40の媒質吸引機406に替えて、低密度のロータリースクリーン430と低密度のオンオフシャッター435を組み合わせて、さらに、高精細度のパターン形成を行うことを可能とするものである。図41、図42は、構造の簡単化を行っている。媒質411の霧化は、薄膜形成ローラー396、媒質供給ベルト397、加速ベルト398、排気ベルト418の3つのベルトで行っている。電界電源400による加速を行っていないが、媒質供給ベルト397、加速ベルト398の間に電極を配置して、電界加速を行っても良い。
41 and 42 show that a high-definition pattern is formed by combining a low-
図39、図40と基本的に異なる点は、ロータリースクリーン430とオンオフシャッター435による2段階のスイッチングを行うことにある。スクリーン408のドット密度は、図39、図40と同様の60μmピッチを3セット千鳥配列で設けて実質的に20μmピッチとする。ロータリースクリーン430は、スクリーン408のパターン孔415より2倍程度大きい媒質通過孔431を千鳥配列で配置する。図42では5つの媒質通過孔431を千鳥配置している。5つの媒質通過孔431ごとにオンオフシャッター435を設けている。オンオフシャッター435の大きさを60μmピッチの5倍の300μmとする事ができる。ロータリースクリーン430は、スプロケット432で回転時の位置決めを行っている。図示しないモーターなどのアクチュエータを用いてスプロケット432で位置決め回転を行い、シャッターオンオフ制御回路436により、媒質通過孔431をスクリーン408のパターン孔415上に合わせたときに、オンオフシャッター435をオンオフさせて、パターン形成状態433か、噴霧オフ状態437を切り替える。パターン形成後はクリーナー438でロータリースクリーン430の清掃を行う。クリーナー438は、アルコールなどの溶剤を染み込ませたフェルト状などの繊維系材料を介して真空吸引することで、ふき取りながら、残量媒質を清掃できる。
39 and 40 basically differ in that two-stage switching is performed by the
図42で示した5つの千鳥配置した媒質通過孔431は、同じパターンを繰り返して、筒状に構成する。ロータリースクリーン430の製造方法は、スクリーン408の製造法と同様の製造方法である電鋳法やレーザー法、エッチング法などで容易に製造できる。前記の媒質通過孔431とスプロケット432を形成して、端部を突合せ溶接で接続して円筒形とする。オンオフシャッター435は、電磁ソレノイドや空圧シリンダ、モーターなどのアクチュエータの先端にシャッター板を取り付けて構成できる。
本発明によれば、低密度のロータリースクリーン430とオンオフシャッター435と精密スクリーン408の組み合わせで、高精細度パターンを簡単に構成する事ができる。従来のような精密なロータリースクリーンを必要としないため、製造が容易であり、位置決めも容易である。
The medium passage holes 431 arranged in the five staggered arrangement shown in FIG. 42 are configured in a cylindrical shape by repeating the same pattern. The manufacturing method of the
According to the present invention, a high-definition pattern can be easily configured by a combination of the low-
図43は、被加工物にプラズマを照射してハロゲン化し、ハロゲン化した部分にレーザー光を照射して低温で加工を行うものである。図43では、ロータリースクリーンを2セット用いて精密加工を行う。450はオンオフロータリースクリーン、451は精密ロータリースクリーン、452はプラズマ形成用高周波パルス電圧源、453はプラズマ形成用高周波電極、454はハロゲンガス、455は被加工物、456はプラズマ照射ハロゲン化部、457はレーザー低温加工部、458はレーザー、460は誘電体ベルト、461はスクリーン駆動ベルトである。 In FIG. 43, the workpiece is irradiated with plasma to be halogenated, and the halogenated portion is irradiated with laser light to perform processing at a low temperature. In FIG. 43, precision processing is performed using two sets of rotary screens. 450 is an on / off rotary screen, 451 is a precision rotary screen, 452 is a high-frequency pulse voltage source for plasma formation, 453 is a high-frequency electrode for plasma formation, 454 is a halogen gas, 455 is a workpiece, 456 is a plasma irradiation halogenating unit, 457 Is a laser low temperature processing section, 458 is a laser, 460 is a dielectric belt, and 461 is a screen driving belt.
図43の加工原理は、次の通りである。プラズマ電極に高周波電力を印加し、反応ガス中でプラズマを発生させると、反応ガスを起源とする中性ラジカルが生成する。中性ラジカルと半導体薄膜の表面とが化学的に反応し揮発性の高い反応生成物を生成する。この反応生成物は容易に被加工物表面から脱離するため、半導体薄膜に物理的な損傷を与えること無く除去加工を行うことができる。従来の装置構成では、被加工物を精密なパターン加工する事ができず、全面加工かライン状の加工しか出来なかった。 The processing principle of FIG. 43 is as follows. When high frequency power is applied to the plasma electrode to generate plasma in the reaction gas, neutral radicals originating from the reaction gas are generated. Neutral radicals and the surface of the semiconductor thin film chemically react to produce highly volatile reaction products. Since the reaction product is easily detached from the surface of the workpiece, the removal process can be performed without physically damaging the semiconductor thin film. In the conventional apparatus configuration, the workpiece cannot be processed with a precise pattern, and only the entire surface processing or line processing can be performed.
図43では、オンオフロータリースクリーン450と精密ロータリースクリーン451とオンオフシャッター435を組み合わせて3セット配置して、図41、42と類似の方法で、高精細度パターン孔をオンオフし、このパターン孔へプラズマを通過、非通過を切り替えて、被加工物455の所望のポイントへ照射しハロゲン化を行う。プラズマは、ハロゲンガス供給口454より供給した希釈ハロゲンガスを誘電体ベルト460で誘導し、誘電体ベルト460を挟んで配置したプラズマ形成用高周波電極453へ、プラズマ形成用高周波パルス電圧源452よりプラズマ形成用高周波パルスを印加し、発生させる。そして、プラズマ照射により生成されたハロゲン化部456が加工される。また、この、プラズマ照射により生成されたハロゲン化部456にレーザー光458を照射すると、レーザー照射部を非常に低い温度で加工部457を加工する事ができる。
In FIG. 43, three sets of on / off
図43では、オンオフロータリースクリーン450と精密ロータリースクリーン451をスクリーン駆動ベルト461を介して挟んで駆動している。これは、正確に位置決めすること、ずれを防止して駆動することを目的としている。オンオフロータリースクリーン450と精密ロータリースクリーン451はハロゲンガスでハロゲン化しないように、表面をセラミックスなどを溶射などの方法で被覆しておくと効果的である。
In FIG. 43, the on / off
ハロゲン化による加工例として、板厚数mmのガラス基板上に形成された膜厚500〜700nmのアモルファスシリコン層および透明電極膜をエッチング加工する場合、反応性ガス(SF6、CF4など)を不活性ガス(ヘリウムHe、アルゴンArなど)によって数%から10%(体積%)程度の濃度に希釈したものを導入し、ニッケル等の耐腐食性の高い金属プラズマ電極に、高周波電力供給装置から周波数13.56MHz、投入電力200W程度の高周波電力を供給することによって薄膜加工を行う事ができる。具体的には、ガラス基板上に成膜した微結晶Si薄膜に対して、雰囲気圧力1atm、SF6濃度4%(体積%)、送り速度7.5mm/秒、投入電力200Wの加工 条件で、深さ250nm程度のパターン加工を行うことができる。加工幅に関しては、スクリーンの孔径と、基材にプラズマガスが衝突して拡散する大きさによって決まる。
As an example of processing by halogenation, when etching a 500 to 700 nm thick amorphous silicon layer and a transparent electrode film formed on a glass substrate with a thickness of several mm, reactive gases (SF6, CF4, etc.) are inert. A gas diluted with a gas (helium He, argon Ar, etc.) to a concentration of about several to 10% (volume%) is introduced, and a high-corrosion-resistant metal plasma electrode such as nickel is supplied from a high-frequency power supply device with a frequency of 13 Thin film processing can be performed by supplying high frequency power of about .56 MHz and input power of about 200 W. Specifically, for a microcrystalline Si thin film formed on a glass substrate, the depth of processing is as follows:
ハロゲン化した被加工物にレーザー光を照射して加工する場合について説明する。ヘリウムHeやアルゴンArの不活性ガスで、CCl4、BCl3、Cl2、SF6やCF4等の反応ガスを、数%から10%に希釈して数Torr〜大気圧の圧力の雰囲気中で、電極に高周波電源より周波数13.56MHz、投入電力10W〜100Wの高周波電力を印加するとプラズマが発生する。プラズマ中では、反応ガスの解離によって、例えば塩素系ラジカルが生成され、このラジカルが被加工物の表面に輸送されることで、例えば、被加工物がアルミニウム(Al)の場合、塩化アルミニウム(AlCl3)を生成する。塩化アルミニウム(AlCl3)は沸点が180℃であり、アルミニウムの沸点2213℃に比べ低下する。この塩化アルミニウム(AlCl3)に集光されたレーザー光を照射すると、塩化アルミニウム(AlCl3)は容易に脱離し、局所的に加工を行う事ができるため、被加工物を熱によるダメージ無く加工できる。以上の被加工物は、被加工物が活性な中性ラジカルとの反応によってハロゲン化合物を生成し、その蒸気圧が高くなるものであれば、いかなる材料に対しても成立する。具体的には、ガラス基板上のアルミニウム薄膜の表面に、プラズマによる表面改質によって数百nmオーダの盛り上がりを有する堆積物が生成し、その後、堆積物の上方から、アルミニウムが熱溶融加工されないような低パワーのレーザー局所加熱条件で堆積物の除去を行うと数10nmオーダの凹部が形成される。
A case where a halogenated workpiece is processed by irradiating with a laser beam will be described. A reactive gas such as
反応ガスとしては、ハロゲン系ガスとしてはBCl3、Cl2、SF6、CF4等を用いることができ、希釈用ガスには、Heの他に、N2、Ar等を用いることができる。放電電極は、CCl4、BCl3、Cl2等の塩素系反応 ガスを用いる場合はタングステン、白金あるいはニッケル電極を用いることが望ましく、SF6、CF4等のフッ素系反応 ガスを用いる場合はニッケル電極を用いることが望ましい。局所的加熱手段には市販のNd:YAGレーザー、CO2ガスレーザ、Arガスレーザーを用いることが望ましいが、電子ビーム発振器等の高エネルギー発生源を用いることも可能である。
As the reactive gas,
本実施形態ではプラズマによる表面処理とレーザーによる局所加熱を別々に行っているが、図6に示す構成で、ハロゲンガスを供給すれば同時加工ができる。同時加工により、レーザー局所加熱による反応生成物の速やかな除去が行われるためさらに加工速度を上げることができる。さらに、図31、図34、図36に示す構成や、図43と図31、図34、図36との組み合わせた構成でハロゲンガスを供給すれば、複数種類のハロゲンガスを同時に供給し、複数被加工物を同時加工することができる。 In this embodiment, plasma surface treatment and laser local heating are performed separately, but simultaneous processing can be performed by supplying halogen gas with the configuration shown in FIG. By simultaneous processing, the reaction product is promptly removed by local laser heating, so that the processing speed can be further increased. Furthermore, if halogen gas is supplied in the configuration shown in FIGS. 31, 34, and 36, or in the configuration in which FIGS. 43, 31, 34, and 36 are combined, a plurality of types of halogen gas can be supplied at the same time. Workpieces can be processed simultaneously.
図44は、電子写真方式の画像形成装置を本発明のベルト霧化装置を現像器として用いた構成した例を示す。500はレーザー、501は現像器、502は感光体、503は帯電器、504は転写ローラー、505は定着器、506は基材、507は形成パターンである。現像器501は、本発明のベルト霧化装置であり、図41で用いたものと同様の構成をしている。現像器501以外は通常の電子写真プリンタで使用しているものを用いる事ができる。レーザー500は半導体レーザー、感光体502はOPC(有機感光体)やアモルファスシリコン感光体、帯電器503はコロナ放電方式やローラー帯電器などである。図44では、現像器501を3セット配置し、赤、緑、青の色の三原色に対応している。
FIG. 44 shows an example in which an electrophotographic image forming apparatus is configured using the belt atomizing apparatus of the present invention as a developing device.
パターン形成方法は、最初に、レーザープリンタなどの電子写真方式と同様の方法で感光体502上へ、帯電器503のコロナ放電やローラー接触帯電などで帯電させ、次にレーザー500で露光を行い静電潜像を形成する。静電潜像に本発明の霧化器による現像器501より、トナーを噴霧して現像を行う。噴霧の方法は本発明のこれまでと同じ、媒質411を、媒質供給ベルト397で取り出し、加速し、薄膜形成ローラー396で薄膜化を行い、加速ベルト398、排気ベルト418で霧化し感光体502上へ噴霧を行う。噴霧、現像されたパターンは感光体上に静電気力で付着しているものであり、転写ローラー504を介して基材506上へ再転写する。定着器505で熱定着を行い、形成パターン507を得る。これを繰り返して赤、緑、青の色の三原色に対応して3セット配置した現像器501を順に移動して重ね合わせてカラー画像を形成する。
As a pattern forming method, first, the
電子写真方式の画像形成装置は、現像器部分に非常に難しい技術が必要であり、磁気ブラシ、交流電界式、接触式など積極的な開発が行われてきた。トナー付着制御を行うために、複雑な構造と、繊細なトナー状態管理、微妙な動作条件調整が必要である。本発明によれば、ベルト回転制御駆動でスリット状の噴霧口から微少量を精密制御してトナーを噴霧することができるため、高品質画像形成を行う事ができる。また、不要トナーの量も最少にでき、回収も吸引口から即時に行う事ができ、メンテナンスも容易である。 An electrophotographic image forming apparatus requires a very difficult technique for the developing unit, and has been actively developed such as a magnetic brush, an alternating electric field type, and a contact type. In order to perform toner adhesion control, a complicated structure, delicate toner state management, and delicate operation condition adjustment are required. According to the present invention, since the toner can be sprayed by finely controlling a minute amount from the slit-shaped spraying port by belt rotation control driving, high quality image formation can be performed. Further, the amount of unnecessary toner can be minimized, and collection can be performed immediately from the suction port, and maintenance is easy.
本発明を用いて液体トナー方式のカラープリンタを構成する場合を説明する。液体トナーは、電気的な特性を有する溶媒中に樹脂と顔料を混ぜたものである。感光体502には約+600ボルトの電圧を印加し、レーザー500の照射により+100ボルト程度まで電圧が下がり静電潜像が形成される。そして現像器501には薄膜形成ローラー396などを介して+400ボルト程度の電圧が印加されていて、トナーを媒質供給ベルト397、加速ベルト398、排気ベルト418と給気管413で搬送し噴霧することにより、+100ボルトに低下した部位に帯電されたトナー粒子を付着させて現像する。その後、排気管414で剰余分の現像液を回収する。
A case where a liquid toner type color printer is configured using the present invention will be described. The liquid toner is obtained by mixing a resin and a pigment in a solvent having electrical characteristics. A voltage of about +600 volts is applied to the
従来の液体トナー現像方式では、感光体へ現像器を、直接接触させてメニスカスを形成させるものであり、大量のトナーを用いないとメニスカスをうまく形成できず精密な画像形成を行う事ができず、また、不要トナーの回収装置が必要であった。前述のように、本発明によれば、ベルト回転制御駆動でスリット状の噴霧口から微少量を精密制御してトナーを噴霧することができるため、高品質画像形成を行う事ができ、不要トナーの量も最少にできる。 In the conventional liquid toner developing system, a developing device is directly brought into contact with a photosensitive member to form a meniscus. If a large amount of toner is not used, the meniscus cannot be formed well and a precise image cannot be formed. In addition, an unnecessary toner collecting device is required. As described above, according to the present invention, since the toner can be sprayed by finely controlling a minute amount from the slit-shaped spraying port by the belt rotation control drive, high quality image formation can be performed, and unnecessary toner can be formed. Can also be minimized.
本発明を用いて、セラミックグリーンシート上に銅パターンを形成する方法を説明する。トナーとして重量比が6重量%の量のポリエチレン系樹脂で銅粉を被覆した平均粒径6μmの粒子にシリカを外添して1012Ω以上の抵抗値となるように絶縁化表面処理を行ったものを用いる。感光体は、感光層膜厚25μmのアモルファスシリコン感光体を用いる。感光体を350Vに帯電し、レーザー照射により露光し、電位15Vまで低下させる。薄膜形成ローラー396などを介して120Vの電圧を印加し、トナーを媒質供給ベルト397、加速ベルト398、排気ベルト418と給気管413で搬送し噴霧することにより、15ボルトに低下した部位に帯電されたトナー粒子を付着させて現像する。その後、排気管414で剰余分の現像液を回収する。次に、グリーンシート上に形成した導体パターンを、還元雰囲気で900℃、1時間焼結してセラミック基板上に銅の導体パターンを形成する事ができる。
A method of forming a copper pattern on a ceramic green sheet using the present invention will be described. Insulated surface treatment is performed by externally adding silica to particles having an average particle diameter of 6 μm coated with copper powder with a polyethylene resin having a weight ratio of 6% by weight as a toner, so that the resistance value becomes 1012Ω or more. Is used. As the photoreceptor, an amorphous silicon photoreceptor having a photosensitive layer thickness of 25 μm is used. The photoreceptor is charged to 350V, exposed by laser irradiation, and lowered to a potential of 15V. A voltage of 120 V is applied via a thin film forming roller 396 and the like, and the toner is transported and sprayed by the
他の製造例として燃料電池の電極製造法について説明する。電極材料として、触媒物質(たとえば、Pt)を担持したカーボン粉末と電解質粉末を
混合したものおよびバインダーを、現像器501へ投入し、基材506として電解質膜をセットし、前記と同様の方法で、帯電、レーザー照射、潜像形成、噴霧現像、定着を行い、電極のパターン形成を行う。本方法であれば、任意の形状の電極や、所定形状中の各部位において濃度等構成を変えた電極を作ることもできる。また、イソプロピルアルコール、エタノール、キシレン等の溶剤が不要なので、溶剤が電解質膜を変質させたり、膨潤・収縮させて塗布された電極層にクラックを発生させることがない。
A fuel cell electrode manufacturing method will be described as another manufacturing example. As an electrode material, a mixture of a carbon powder carrying a catalyst substance (for example, Pt) and an electrolyte powder and a binder are charged into a developing
図44では、感光体ドラムを用いたが、感光体ドラムに替えて誘電体ドラムを用い、レーザーと帯電器に替えて、静電書き込み装置としてのイオンヘッドを用いることも可能である。また、これらを磁気ドラムと磁気書き込みヘッドに替え、磁性潜像を形成し、媒質を磁性成分を含有させて現像する磁気方式も可能である。また、図44では、感光体ドラムと光書き込み装置を1セット用いる方式を説明しているが、現像器ごとに複数セット備えても構成は可能であり高速化できる。また、円筒状のドラムを説明したが、ベルトであっても装置の構成は可能であり、複数の光書き込み装置と複数の現像器を備えれば高速パターン形成できる。また、レーザー光源を、面発光レーザーとして、複数本のレーザー光を同時に照射することにより、高密度パターンを高速で形成できる。例えば、密度2400DPI(1インチ当たり2400ドット;1ピッチ10.58μm)、発光素子数32素子の面発光レーザーを用いることにより実現できる。 Although the photosensitive drum is used in FIG. 44, a dielectric drum can be used instead of the photosensitive drum, and an ion head as an electrostatic writing device can be used instead of the laser and the charger. In addition, a magnetic system in which these are replaced with a magnetic drum and a magnetic write head, a magnetic latent image is formed, and the medium is developed containing a magnetic component is also possible. FIG. 44 illustrates a method using one set of the photosensitive drum and the optical writing device. However, even if a plurality of sets are provided for each developing device, the configuration is possible and the speed can be increased. Although the cylindrical drum has been described, the configuration of the apparatus is possible even with a belt, and a high-speed pattern can be formed if a plurality of optical writing devices and a plurality of developing devices are provided. Moreover, a high-density pattern can be formed at high speed by simultaneously irradiating a plurality of laser beams using a surface emitting laser as a laser light source. For example, it can be realized by using a surface emitting laser having a density of 2400 DPI (2400 dots per inch; 1 pitch of 10.58 μm) and 32 light emitting elements.
図45は、図44の構成を変更し、平坦な基材へ直接パターン形成可能ととしたものである。520は第1媒質、521は第2媒質、522は第3媒質、523は第4媒質、524は第1給気管、525は第2給気管、526は第3給気管、527は第4給気管、528は第1吐出ベルト、529は第2吐出ベルト、530は第3吐出ベルト、531は第4吐出ベルト、535は基材、536は透明電極層、537は正孔注入層、538は正孔輸送層、539は帯電ローラー、540はヒーター、541は形成パターン、542は帯電部、543は排気管である。パターン形成方法は、平坦状の基材535上へ透明電極層536、正孔注入層537、正孔輸送層538を形成し、帯電ローラー539で感光体層へ帯電を行い、レーザー光500の照射を行い静電潜像を形成する。静電潜像に本発明の霧化器より帯電部542で帯電される媒質を噴霧して現像を行い、ヒーター540で加熱して定着を行い形成パターン541を得る。噴霧の方法は第1媒質520、第2媒質521、第3媒質522、第4媒質523より、第1吐出ベルト528、第2吐出ベルト529、第3吐出ベルト530、第4吐出ベルト531によって取り出し、媒質を選択、組み合わせて、第1給気管524、第2給気管525、第3給気管526、第4給気管527によってガスを吹き付け噴霧を行う。
FIG. 45 changes the configuration of FIG. 44 to enable direct pattern formation on a flat substrate. 520 is a first medium, 521 is a second medium, 522 is a third medium, 523 is a fourth medium, 524 is a first supply pipe, 525 is a second supply pipe, 526 is a third supply pipe, and 527 is a fourth supply. Trachea, 528 is a first discharge belt, 529 is a second discharge belt, 530 is a third discharge belt, 530 is a fourth discharge belt, 535 is a substrate, 536 is a transparent electrode layer, 537 is a hole injection layer, 538 is A hole transport layer, 539 is a charging roller, 540 is a heater, 541 is a formation pattern, 542 is a charging portion, and 543 is an exhaust pipe. In the pattern forming method, a
図44では、現像器を移動してカラー画像を形成していたが、図45では一箇所に噴霧するため、現像器を移動する必要はなく小型化できる。また、露光直後に現像を行う事ができるため、パターンエッジの形状を尖鋭にする事ができる。図45では、平板上にパターン形成しているが、図44のような円筒ドラム形状であっても良い。また、図44同様、レーザー光源を、面発光レーザーとして、密度2400DPI(1インチ当たり2400ドット;1ピッチ10.58μm)、発光素子数32素子の面発光レーザーを用いることにより、高密度パターンを高速で形成できる。 In FIG. 44, a color image is formed by moving the developing device. However, in FIG. 45, since the spraying is performed in one place, it is not necessary to move the developing device, and the size can be reduced. Further, since development can be performed immediately after exposure, the shape of the pattern edge can be sharpened. In FIG. 45, the pattern is formed on a flat plate, but it may be a cylindrical drum shape as shown in FIG. Similarly to FIG. 44, a high-density pattern can be produced at high speed by using a surface-emitting laser having a density of 2400 DPI (2400 dots per inch; 1 pitch of 10.58 μm) and 32 light-emitting elements as a surface-emitting laser. Can be formed.
本発明の霧化装置を用いて有機ELの発光層を形成する方法を説明する。従来、有機ELの発光層を形成するにはマスク蒸着法が用いられてきたが、マスクの自重、蒸着時の輻射熱による熱膨張で撓み、歪みが発生する、マスクの微細な位置制御が難しい等で各層が重なり、分離不足が発生し易い、大画面化が困難である等の欠点があった。本発明では、有機EL素子において、素子にダメージが少なく、簡便な方法で、微細化、カラー化が図れる有機ELパネルの製造方法を提供する。 A method for forming an organic EL light-emitting layer using the atomization apparatus of the present invention will be described. Conventionally, a mask vapor deposition method has been used to form an organic EL light-emitting layer. However, it is difficult to finely control the position of the mask due to its own weight, bending due to thermal expansion due to radiant heat during vapor deposition, and distortion. In other words, the layers overlap each other, resulting in insufficient separation and difficulty in increasing the screen size. The present invention provides a method for producing an organic EL panel which can be miniaturized and colored by a simple method with little damage to the organic EL element.
まず、厚さ1.1mmのガラス基板に、予め、陽極透明電極として膜厚120nm、シート抵抗15Ω/□のITO薄膜をスパッタにより成膜し、その上に電荷発生層(正孔注入層)を膜厚500nmと電荷輸送層(正孔輸送層)膜厚1000nmの薄膜を形成しておく。ここで、電荷発生層(正孔注入層)はチタニルフタロシアニンとブチラール樹脂を重量比で3.0:1となるように秤量し、THF(テトラヒドロフラン)に溶かし、ミキサーで分散させ、固形分比率5wt%の分散塗料を作製した。電荷輸送層(正孔輸送層)は、TPD(トリフェニルジアミン誘導体)とポリカーボネートを重量比で2.5:1となるように秤量し、ジクロロメタンに溶かし、固形分比率3wt%の分散塗料を作製した。 First, an ITO thin film having a film thickness of 120 nm and a sheet resistance of 15 Ω / □ is formed in advance on a glass substrate having a thickness of 1.1 mm as an anode transparent electrode, and a charge generation layer (hole injection layer) is formed thereon. A thin film having a thickness of 500 nm and a charge transport layer (hole transport layer) of 1000 nm is formed. Here, the charge generation layer (hole injection layer) weighs titanyl phthalocyanine and butyral resin to a weight ratio of 3.0: 1, dissolves in THF (tetrahydrofuran), disperses with a mixer, and a solid content ratio of 5 wt. % Dispersion paint was prepared. For the charge transport layer (hole transport layer), TPD (triphenyldiamine derivative) and polycarbonate are weighed to a weight ratio of 2.5: 1, dissolved in dichloromethane, and a dispersion paint having a solid content ratio of 3 wt% is prepared. did.
そして、帯電ローラー539へ−1100Vの電圧を印加し、ガラス基板上への表面電位は−700Vに帯電させる。次に、波長780nmの半導体レーザーを用いて選択的にパターンの露光を行う。露光量は0.3mW/cm2、露光スポット径は10μmで、潜像電位Vi=−50Vの静電潜像を得る。現像剤として用いる媒質には、発光、電子輸送剤として、赤材料にはアルミキノリンにDCMを5wt%、ポリエステル樹脂に混練し、体積中心粒径6μmまで粉砕したものを用いて現像バイアスとして帯電部542へ−350Vを印加し現像を行う。この媒質を、ヒーター540などの方法で120℃で非接触定着し、赤色画素パターンを得る。次に、赤材料を定着したガラス基板を同様に帯電、露光し、緑材料にアルミキノリンにキナクリドンをドーパントとして5wt%、定着温度110℃のポリエステル樹脂に混練したものを用いて現像を行う。この媒質を定着温度110℃で定着し、緑色パターンを得る。さらに、このガラス基板を帯電、露光し、青材料にアルミキノリンにペリレン誘導体を10wt%、定着温度100℃のポリエステルに混練したものを用いて現像を行い、定着温度100℃で定着し、青色パターンを得る。なお、各色トナーの平均帯電量は−15μC/gであった。先に定着温度の高いバインダー樹脂を定着することにより定着を繰り返しても色がにじむ、混在するという問題を回避できる。各色定着膜の膜厚は60nmである。この後、陰極用の配線パターンとしてMg:AgやLi:Alを真空蒸着法などで形成して、ドットピッチ40μm、スペース15μmの有機ELパネルを構成する。
And the voltage of -1100V is applied to the charging roller 539, and the surface potential on a glass substrate is charged to -700V. Next, pattern exposure is selectively performed using a semiconductor laser having a wavelength of 780 nm. An electrostatic latent image having an exposure amount of 0.3 mW /
図44、図45の電子写真方式のパターン形成装置では、従来の現像器の構造に比べて、ベルトで供給し、トナーをスリットから吹き付ける構造のため、ベルトの回転速度制御、スリット幅の制御などの方法で、最適量のトナーを精密制御して供給でき、限定した潜像形成部分にのみ供給できるため高品質印刷を行う事ができる。また、図で説明した霧化装置以外の他の霧化装置でも代替可能である。本発明で述べてきた種々の霧化装置を組み合わせて用いることにより、紛体トナーだけでなく、液体トナーの使用も可能であり、紛体をわずかに湿らせて舞い上がりを防止したトナーも使用可能である。 The electrophotographic pattern forming apparatus shown in FIGS. 44 and 45 has a structure in which the toner is supplied from the belt and the toner is blown from the slit as compared with the structure of the conventional developing device, so that the rotational speed of the belt, the control of the slit width, etc. By this method, an optimum amount of toner can be precisely controlled and supplied only to a limited latent image forming portion, so that high quality printing can be performed. Further, other atomization apparatuses other than the atomization apparatus described in the figure can be substituted. By using a combination of the various atomizers described in the present invention, not only powder toner but also liquid toner can be used, and toner in which powder is slightly moistened to prevent flying up can also be used. .
図46は、レーザーめっき装置に、本発明の霧化装置を応用した例を示す。550は対抗電極、551は他方電極、552はめっき電源、553レーザー、554はレーザー反応部、555はめっき液溜、556は撥水層、557は還流ベルト、558は還流口である。レーザーめっきとは、無電解めっき液中に浸漬した被めっき物表面にレーザー光線を照射して、いわゆるフラッシュフォトリシスさせ、ミクロ領域のみでめっき液の分解が起こって金属酸化物(もしくは金属水酸化物)微粒子が析出沈着し、これがめっき液中の還元剤によって還元され、自己触媒として作用することによって、活性化処理を無電解めっき液そのもので行うものである。レーザー照射部分にのみパターン形成されるのでマスクも不要となる。 FIG. 46 shows an example in which the atomization apparatus of the present invention is applied to a laser plating apparatus. 550 is a counter electrode, 551 is the other electrode, 552 is a plating power source, 553 laser, 554 is a laser reaction part, 555 is a plating solution reservoir, 556 is a water repellent layer, 557 is a reflux belt, and 558 is a reflux port. With laser plating, the surface of an object to be plated immersed in an electroless plating solution is irradiated with a laser beam to cause so-called flash photolysis, and the plating solution decomposes only in the micro area, resulting in metal oxide (or metal hydroxide). ) Fine particles are deposited and reduced by the reducing agent in the plating solution, and act as an autocatalyst, whereby the activation treatment is performed with the electroless plating solution itself. Since a pattern is formed only on the laser irradiated portion, a mask is not required.
図46では、図28に示した揚水管方式の霧化装置の例を示しており、噴霧方式でめっきを行う事が特徴であるので、メニスカス方式、撥水メッシュ方式など他の霧化装置を使用することも可能である。レーザーめっきでは、照射時間が数秒と短いために、めっき液への長時間浸漬が不要であり、大量のめっき液を必要としないこと、および、レーザー光を透過しやすくするため、本構成とした。装置構成は図28の霧化装置を用いた図31の構成から、プラズマ電源とプラズマ電極、および、気化ヒーターを取り外してある。揚水管270から噴射して、各ベルトで霧化、搬送し、加速ベルト298、誘導ベルト299、還流ベルト557で中央部の基材9上へ媒質を噴霧し、めっき液溜555を形成する。めっき液溜555に向かってレーザー553を照射して、反応部554に金属微粒子を析出させる。めっき液溜555の周囲は、撥水層556で被覆しておきめっき液の漏出を防止する。めっき液溜555のめっき液は還流ベルト557を通して還流口558より図示しないポンプにより還流される。
FIG. 46 shows an example of the water pipe type atomizing device shown in FIG. 28, which is characterized by performing plating by a spray method. Therefore, other atomizing devices such as a meniscus method and a water repellent mesh method are used. It is also possible to use it. In laser plating, since the irradiation time is as short as a few seconds, it is not necessary to immerse in the plating solution for a long time, so a large amount of plating solution is not required, and this configuration is used to facilitate the transmission of laser light. . The apparatus configuration is obtained by removing the plasma power source, the plasma electrode, and the vaporization heater from the configuration of FIG. 31 using the atomization apparatus of FIG. The water is sprayed from the
基材9としてガラスエポキシ基板を被めっき物として用い、60℃のシプレー社製「コンディショナー231」6%水溶液に3分間浸漬し、十分に水洗した後、上記基板を液温50℃、pH9.0に保持した無電解パラジウムめっき液を満たしたパッドに浸漬し、アルゴンイオンレーザー(最大出力2W)を用いて、上記ガラスエポキシ基板の所望の箇所を0.5秒間照射してパラジウム微粒子を基板表面に吸着させた。無電解パラジウムめっき液の組成は、塩化パラジウム0.01ml/L、エチレンジアミン0.08mol/L、ホスフィン酸ナトリウム0.03mol/L、及び、チオグリコール酸30mg/Lである。この後、レーザ照射を止めてから約1分間めっき液に浸漬してパラジウム微粒子を成長させた。この後、この基板をパラジウムめっき液から取り出して、十分に水洗した後、厚膜用化学銅めっき液(pH12.2、液温68〜72℃)へ1時間浸漬して、アルゴンレーザの被照射箇所のみに約3μmの銅めっき皮膜を成長させた。
A glass epoxy substrate was used as the
以上の方法では、無電解めっきを行ってきたが、電解めっきにも応用できる。成長させたパラジウム微粒子を核として、硫酸第二銅やピロリン酸銅を主成分としためっき液を用いて電解めっきを行う。ピロリン酸銅めっき液は、ピロリン酸銅を錯塩としてピロリン酸カリウム水溶液に溶解させている。液温50℃で、対抗電極550と他方電極551の間にめっき電源552より20mA/cm2程度の電流を流すことにより電解めっきを行うことができる。本装置によるめっき法では、レーザーめっき法でめっき成膜とパターン形成を同時に行うことができる。また、少量のめっき液を連続して供給できるため、効率の良いめっきを行う事ができる。装置も小型化できる。また、上面からめっき液を供給できるため、基板搬送を容易に行う事ができる。また、本装置であれば、レーザーめっき、電解めっき、無電解めっき以外にも、液を交換するだけで、光電着、電着、ミセルにも応用できる。
Although electroless plating has been performed in the above method, it can also be applied to electrolytic plating. Electroplating is performed using a plating solution mainly composed of cupric sulfate or copper pyrophosphate with the grown palladium fine particles as the core. The copper pyrophosphate plating solution is prepared by dissolving copper pyrophosphate as a complex salt in a potassium pyrophosphate aqueous solution. Electrolytic plating can be performed by flowing a current of about 20 mA /
図47は、図35で説明した霧化装置の、撥水処理メッシュ部を用いてめっき槽を構成したものである。560は還流ベルト、561は還流口、562は給気管、563はポンプである。メッシュ撥水処理部351から滲み出ためっき液352を基材9上に接触させ、めっき後の液は還流ベルト560で吸出し、還流口561より、ポンプ563で媒質貯留槽6へ還流する。電解めっきを行う場合は、図46で説明したと同様に、基材9をめっき液中に浸漬した状態で、メッシュ対抗電極550と他方電極551との間に、めっき電源552を接続して、めっき電流を流すことにより電解めっきを行う。本装置によれば、簡易な構造で、めっき装置を構成でき、信頼性を向上できる。また、図46同様に、基材表面にのみめっきを行う事ができること、電極間隔を小さく出来ることの効果と、液を交換するだけで、電解めっき、無電解めっき、光電着、電着、ミセルにも応用できる効果がある。
FIG. 47 shows a plating tank configured using the water repellent mesh portion of the atomization apparatus described in FIG. 560 is a return belt, 561 is a return port, 562 is an air supply pipe, and 563 is a pump. The
図48、図49は、本発明の図28、図29の霧化装置と図47の霧化装置を用いて交互吸着法を実現するための装置である。反射膜、光学フィルタ、光共振器などへの利用に適した多層ヘテロ構造膜を、大面積にわたって形成する技術が求められており、交互吸着法は有効な方法である。569は基材、570は第一の系、571は第二の系、572は化学吸着浴、573はリンス浴、574は加水分解浴、575は乾燥工程、576は吸着部、580は正の電解質ポリマー浴、581はリンス浴、582は負の電解質ポリマー浴、583はリンス浴、584は吸着部、585は吸着部である。化学吸着浴572、正の電解質ポリマー浴580、負の電解質ポリマー浴582は、図28、図29の霧化装置を用いて噴霧により吸着を行い、リンス浴573と加水分解浴574は、図47の霧化装置を用いて、リンス、加水分解を行うことにより、交互吸着装置を構成している。
48 and 49 are apparatuses for realizing the alternate adsorption method using the atomizing apparatus of FIGS. 28 and 29 and the atomizing apparatus of FIG. 47 of the present invention. A technique for forming a multilayer heterostructure film suitable for use in a reflective film, an optical filter, an optical resonator and the like over a large area is required, and the alternate adsorption method is an effective method. 569 is a base material, 570 is a first system, 571 is a second system, 572 is a chemical adsorption bath, 573 is a rinsing bath, 574 is a hydrolysis bath, 575 is a drying step, 576 is an adsorbing part, and 580 is positive. An electrolyte polymer bath, 581 is a rinse bath, 582 is a negative electrolyte polymer bath, 583 is a rinse bath, 584 is an adsorption portion, and 585 is an adsorption portion. The
反射膜、光学フィルタ、光共振器などへの利用に適した多層ヘテロ構造膜を、大面積にわたって形成する技術について具体的に説明する。従来から行われている方法の次の問題を解決する。真空蒸着、スパッタリング、分子線ビームエピタキシーなどの成膜方法は、膜厚の制御性に優れているが、高温、高真空を必要とするため、大面積にわたった成膜が困難であり、製造コストが高騰するといった問題がある。溶液キャスト法、スピンコート法、ラングミュアブロジェット法などの成膜方法は、常温、常圧で成膜を行う事が可能である特徴を持つが、溶液キャスト法やスピンコート法は膜厚の制御性に欠けるという問題があり、スピンコート法では大面積化が困難であり、ラングミュアブロジェット法は、膜厚の制御性には優れているが、扱える物質が限定され、薄膜の強度に欠けるという問題がある。本発明の霧化装置による交互吸着法によれば噴霧方式で行うため、必要最小限の液だけを供給すればよく、常に新鮮な液を供給でき、確実な成膜を行う事ができる。また、大掛かりな装置を必要としないため、簡易な構造で、装置の小型化、低価格化を行う事ができるとともに、装置の信頼性向上を図る事ができる。 A technique for forming a multilayer heterostructure film suitable for use in a reflective film, an optical filter, an optical resonator and the like over a large area will be specifically described. Solves the following problems of conventional methods. Film deposition methods such as vacuum evaporation, sputtering, and molecular beam epitaxy have excellent film thickness controllability, but they require high temperature and high vacuum, making film formation over a large area difficult. There is a problem that costs rise. Film forming methods such as the solution casting method, spin coating method, and Langmuir Blodget method are capable of film formation at room temperature and normal pressure, but the solution casting method and spin coating method control the film thickness. It is difficult to increase the area by the spin coating method, and the Langmuir Blodget method is excellent in film thickness controllability, but the material that can be handled is limited and the strength of the thin film is lacking. There's a problem. According to the alternate adsorption method using the atomizing apparatus of the present invention, since the spraying method is used, it is sufficient to supply only the minimum necessary liquid, and it is possible to always supply fresh liquid and perform reliable film formation. In addition, since a large-scale device is not required, it is possible to reduce the size and price of the device with a simple structure, and to improve the reliability of the device.
基材569として、ガラス基板を用意し、その表面を、水酸化カリウム(KOH)のエタノール溶液で親水処理することにより、表面がヒドロキシル基(OH−)で覆われた状態にする。続いて、この基材569の表面に、図47に示す第1の系を利用して、酸化チタン層を形成する。このとき、化学吸着浴572内には、トルエンとエタノールの1:1溶液を溶媒として用い、チタンブトキシド(Ti(O−nBu)4:Buはブチル基)を100mMの濃度で溶かした溶液(金属アルコキシド溶液)を用意し、リンス浴573内には、トルエンとエタノールの1:1溶液からなるリンス液を用意する。そして、まず、基材569を化学吸着浴572内に3分間だけ浸漬させ化学吸着を行う。続いて、この基材569をリンス浴573へ移して1分間だけリンスを行い、更に、加水分解浴574へ移して1分間だけ加水分解を行う。そして、乾燥工程575で窒素ガスを基材569に吹き付け、基板表面が十分に乾くまで行う。以上の4工程を1サイクルとして繰り返し行いながら、図示しない水晶振動子の発振周波数fをモニタし、厚みdx=61.5nmの酸化チタン膜第一層を形成する。このときの基板表面は、ヒドロキシル基(OH−)で覆われた状態となっている。
A glass substrate is prepared as the base material 569, and the surface thereof is subjected to a hydrophilic treatment with an ethanol solution of potassium hydroxide (KOH) so that the surface is covered with hydroxyl groups (OH-). Subsequently, a titanium oxide layer is formed on the surface of the base material 569 using the first system shown in FIG. At this time, a 1: 1 solution of toluene and ethanol was used as a solvent in the
次に、図48に示す第2の系を用いて、この基材569の表面に、PAH/PAAの交互吸着膜を形成する。この場合、正の電解質ポリマー浴580には、正の電解質ポリマーとしてポリアリルアミン塩酸塩(略称PAH:分子量=55000)を入れ、負の電解質ポリマー浴582には、負の電解質ポリマーとして、ポリアクリル酸(:略称PAA:分子量=90000)を入れる。いずれも、10−2mol/lの濃度の水溶液を作成して各槽に収容する。また、リンス浴581、583には、18MΩ・cm以上の超純水を用意する。正の電解質ポリマー浴580および負の電解質ポリマー浴582からの引き上げのタイミングは、図示しない水晶振動子の発振周波数fの変化量Δfが、所定の基準値fref =250Hzに到達したタイミングとし、リンス浴581、リンス浴583には、それぞれ3分間浸すように制御する。このような工程を1サイクルとして繰り返し、水晶振動子20の発振周波数fをモニタし、厚みdy=101.4nmのPAH/PAA複合有機膜第二層を形成する。このときの基板表面は、COO−基で覆われた状態となっている。
この基板を再び、図48に示す第1の系に戻し、厚みdx=61.5nmの酸化チタン膜を第三層として形成した後、図49に示す第2の系に戻し、厚みdy=101.4nmのPAH/PAA複合有機膜の第四層を形成する。このようにして、第1の系と第2の系とを交互に利用することにより、最終的に、多層ヘテロ構造膜を作成する。
Next, an alternate adsorption film of PAH / PAA is formed on the surface of the base material 569 using the second system shown in FIG. In this case, the positive electrolyte polymer bath 580 contains polyallylamine hydrochloride (abbreviation PAH: molecular weight = 55000) as the positive electrolyte polymer, and the negative electrolyte polymer bath 582 contains polyacrylic acid as the negative electrolyte polymer. (: Abbreviation PAA: molecular weight = 90000). In either case, an aqueous solution having a concentration of 10-2 mol / l is prepared and accommodated in each tank. Further, ultra pure water of 18 MΩ · cm or more is prepared for the rinse
The substrate is again returned to the first system shown in FIG. 48, a titanium oxide film having a thickness dx = 61.5 nm is formed as a third layer, and then returned to the second system shown in FIG. 49, where the thickness dy = 101. A fourth layer of 4 nm PAH / PAA composite organic film is formed. In this way, a multilayer heterostructure film is finally created by alternately using the first system and the second system.
図50は、本発明のパターン形成ヘッドを、ツールチェンジャーによって自動交換し、成膜を行い、スパイラルコンベアで乾燥、焼成、冷却を行い、再び、元へ戻って成膜を繰り返し行い、多層膜を形成可能とするものである。600はコンベアベルト、601は加熱ゾーン、602は冷却ゾーン、603はヒーター、604は冷却装置、605は搬入口、606は搬出口、610はツールチェンジャー、611はツールポット、612はヘッド、613は交換ヘッド、614は交換装置である。最初に、ヘッド612を選択し、コンベアベルト600内に配置する。この時配線や配管はフレキシブルのものを用いると良い。次に、ヘッド612を動作させてパターン形成を行った後、コンベアベルト600内の加熱ゾーン601へ搬送し、ヒーター603で加熱し、乾燥、焼成を行う。次に、冷却ゾーン602へ搬送し、冷却装置604で冷却を行い、再び、ヘッド612で成膜を行う。ヘッド612は、ツールチェンジャー610で交換ヘッド613から必要なものを選択し、交換装置614で交換する。
FIG. 50 shows a pattern forming head according to the present invention, which is automatically changed by a tool changer, formed into a film, dried, baked and cooled on a spiral conveyor, and again returned to the original and repeatedly formed into a film. It can be formed. 600 is a conveyor belt, 601 is a heating zone, 602 is a cooling zone, 603 is a heater, 604 is a cooling device, 605 is a carry-in port, 606 is a carry-out port, 610 is a tool changer, 611 is a tool pot, 612 is a head, and 613 is An exchange head 614 is an exchange device. First, the head 612 is selected and placed in the conveyor belt 600. At this time, flexible wiring and piping may be used. Next, after patterning is performed by operating the head 612, the head 612 is transported to the heating zone 601 in the conveyor belt 600, heated by the
本発明のパターン形成ヘッドを、ツールチェンジャー610で交換しながら、最適なヘッドを組み合わせて使うことにより、一つの工場で多品種の成膜を行う事が出来、成膜工程を分散させずに、多品種少量生産を、一箇所で集中的に生産を行う事ができる。例えば、スプレー工程、CVD成膜工程、噴霧工程、溶射工程、三次元成膜工程、めっき工程等の組み合わせにより、それぞれの工程の特徴を生かした多層膜の成膜が一括で行う事が可能となる。また、スパイラルコンベアで乾燥、焼成、冷却を行うことにより、設置面積を最小にでき、搬入口と搬出口を一箇所にできハンドリング操作が容易になる。ここでは、スパイラルコンベアとして説明しているが、必ずしも円形である必要はなく、直線を組み合わせて、方向変更を行い、連続的に上方へ移動するものであれば良い。 By exchanging the pattern forming head of the present invention with the tool changer 610 and using the optimum head in combination, it is possible to perform a wide variety of film formation in one factory, without dispersing the film forming process. High-mix low-volume production can be concentrated in one place. For example, a combination of spraying process, CVD film forming process, spraying process, thermal spraying process, three-dimensional film forming process, plating process, etc. makes it possible to form a multi-layered film by making use of the characteristics of each process. Become. Further, by performing drying, baking, and cooling with a spiral conveyor, the installation area can be minimized, and the handling entrance can be facilitated by providing a single entrance and exit. Here, although it is described as a spiral conveyor, it does not necessarily have to be a circle, and it may be any one that changes direction by combining straight lines and moves upward continuously.
本発明の成膜装置、パターン形成装置、三次元造形装置で一種類の霧化装置で説明している場合があるが、他の霧化装置を使用することも可能であることは言うまでもない。また、レーザー描画方式の装置では、1本ビームで説明しているが、複数本同時照射することも可能である。特に、スタックレーザーや面発光レーザーなどによって複数本同時照射することによって高密度化、高速化が可能となる。 Although the film forming apparatus, the pattern forming apparatus, and the three-dimensional modeling apparatus of the present invention may be described with one type of atomizing apparatus, it is needless to say that other atomizing apparatuses can be used. In the laser drawing system, a single beam is described, but a plurality of beams can be irradiated simultaneously. In particular, it is possible to increase the density and speed by simultaneously irradiating a plurality of lasers using a stack laser or a surface emitting laser.
図57は、請求項8に係わる発明を説明するものである。本発明では、水平旋回流型のジェットミルにより微粒化された粉体を、図51、52、53に示した媒質加速空間を通して処理基板上へ噴霧し処理を行うものである。水平旋回流型のジェットミルは、直径400mm程度の円周上に、複数の吐出ノズルを配置し、吐出ノズルより音速以上の高速の旋回流を発生させ、そこへ、原料の粉末や液体などを投入することにより、原料を衝突させて微粒化する装置である。一方、CVD装置などでは、原料をガスや、液体をガス化しなければならないが、原料の中には常温で固体のものも多い。そのため、固体原料を溶解させる必要があるが、溶解作業に時間と手間がかかる。粉末を直接原料とできれば非常に簡単となる。
FIG. 57 explains the invention according to
850は水平旋回流型ジェットミル、851は高圧ヘッダー、852は原料供給口、853は旋回流用ガス供給口、854はヒーター、855はガスノズル、856は霧化媒質、857はキャリアガス供給口、858は反応ガス供給口、859は排気口、860は加速・均質化ベルト、861はプラズマ形成用高周波電極、862は反応ガスプラズマ化ゾーン、863は気化用ヒーター、864は気化ゾーン、865は反応ガス・原料ガス混合ゾーン、866は成膜媒質、867はガス供給口である。 850 is a horizontal swirl type jet mill, 851 is a high pressure header, 852 is a raw material supply port, 853 is a swirl flow gas supply port, 854 is a heater, 855 is a gas nozzle, 856 is an atomizing medium, 857 is a carrier gas supply port, 858 Is a reaction gas supply port, 859 is an exhaust port, 860 is an acceleration / homogenization belt, 861 is a high-frequency electrode for plasma formation, 862 is a reaction gas plasma formation zone, 863 is a vaporization heater, 864 is a vaporization zone, and 865 is a reaction gas. A source gas mixing zone, 866 is a film forming medium, and 867 is a gas supply port.
図57に示す、ガス供給口867から高圧ヘッダー851へ加圧ガスを供給すると、水平旋回流型ジェットミル850内で、複数の旋回流用ガス供給口853から加圧ガスが供給され旋回流が発生する。原料供給口852より原料を投入すると、旋回流内に原料が投入され、原料どうしが衝突して微粒化が行われる。ガスノズル855より加圧ガスを供給すると霧化媒質856は加速・均質化ベルト860方向へ加速されて移動する。このとき、ヒーター854により、霧化媒質856は加熱され溶融され、気化ゾーン864で、気化用ヒーター863により、気化される。一方反応ガス供給口858から反応ガスが供給され、反応ガスプラズマ化ゾーン862で、プラズマ形成用高周波電極861によりプラズマ化される。2つの経路で処理されたガスは、反応ガス・原料ガス混合ゾーン865で衝突混合されて、基材9上へ成膜媒質866が成膜される。処理後のガスは排気口859より排出される。
When pressurized gas is supplied from the
本発明の使用方法を説明する。図57に用いることが可能な原料としては、特開2003−64019、特開平08−085873、特開平09−049081に開示されている材料が挙げられる。Ir薄膜を得る場合、複数の旋回流用ガス供給口853からアルゴンの加圧ガスを供給し旋回流を発生させ、トリス−ジピバロイルメタナトイリジウム1gを原料供給口852より投入し原料の微細化を行うと同時に、ミル850内を120℃に保温しておく。ガス供給口857よりアルゴンガスを100ml/min導入し、このガスにトリス−ジピバロイルメタナトイリジウムを同伴させ、ヒーター854、863を通過させ気化を行う。シリコン基板9はヒーター13により500℃に加熱しておく。このような条件下で30分間薄膜化を行うと、厚さ2800オングストロ−ム程度の均一なIr薄膜が得られる。
A method of using the present invention will be described. Examples of materials that can be used in FIG. 57 include materials disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2003-64019, 08-085873, and 09-090881. When obtaining an Ir thin film, a pressurized gas of argon is supplied from a plurality of swirling
トリス−ジピバロイルメタナトイリジウムに代えてトリス 1、1、1、5、5、5−ヘキサフルオロアセチルアセトナトイリジウムを使用して同様な方法で成膜すると、30分後に厚さ3200オングストローム程度の均一なIr薄膜が得られる。上記の方法では、熱分解のみで形成する方法を説明したが、反応ガスをプラズマ形成用高周波電極861で分解して混合噴霧することにより成膜することも可能である。
ここで使用したIr有機錯体は、蒸気圧が高く、熱安定性に優れているので高い昇華性を有する上、昇華温度と分解温度とが離れているため、速い成膜速度で均質かつ再現性に優れた薄膜を得ることができる。
When
The Ir organic complex used here has high vapor pressure and excellent thermal stability, so it has high sublimation properties, and since the sublimation temperature and decomposition temperature are separated, it is homogeneous and reproducible at a high film formation rate. Can be obtained.
次に、本発明の他の使用方法を説明する。旋回流の線速度を300m/sec以上、ミル850内の滞留時間250秒以上にすると、酸化スズ粉のような凝集性の強い材料を効果的に微粉砕を行うことができる。例えば、酸化錫の原料粉末のメジアン径2.5μm、ジェットミル 全体に供給する空気量2.7m3/min、原料供給口852のガス量を1.5m3/minと原料供給口852の吐出口径をφ8mmより、線速度を497m/secとすると、処理量を3.0kg/hrとしたときは、粒度分布から求めたメジアン径が0.55μmが得られ、処理量を1.0kg/hrとしたときは、粒度分布から求めたメジアン径が0.38μmが得られた。処理量1kg/hrの時、粉砕室内の粉体量は97gで滞留時間は348秒である。従来の条件による方法では、線速度122m/secで滞留時間は211秒のとき、処理量3kg/hrの時、粒度分布から求めたメジアン径が0.70μmであった。図57で、酸化スズを原料として原料供給口852から投入し上記条件で粉砕を行い、反応ガス供給口858より反応ガスの代わりにバインダーを供給し、混合ゾーン865で混合して基材9上へ噴霧することによりITO膜を成膜できる。
Next, another method of using the present invention will be described. When the linear velocity of the swirling flow is set to 300 m / sec or more and the residence time in the
次に、本発明の他の使用方法を説明する。ず57では高圧ヘッダー851を設けているため、ミル850内の温度を高温化することが容易であり、ミル850内の温度を300℃とすることにより、例えばキュリー点以上とすることができ磁化による凝集を防止できることができる。例えば、Sm−Fe−N系磁石などの製造に用いられる磁石粒子は、磁化および保持力を有するため、微粉砕により得られた微粒子が、特に、凝集し易く、その凝集によって効果的に粉砕することができず、粗大粒子の割合が多くなって均一な粒子径の微粒子を得ることができない。この問題点を解決するために磁石粒子をキュリー温度付近から窒素の放出温度までの間の温度例えば300〜650℃に保つ状態とすることで、磁石粒子の磁化および保持力が極めて小さくさせるかあるいは消失させてジェットミルにより微粉砕する粉砕方法が提案されている。
Next, another method of using the present invention will be described. 57 is provided with a high-
これまでの方法では、ガス噴射ノズルに高温の高圧ガスを供給していたため、粉砕室内のガス噴射位置での温度が高く、粉砕室内の温度を全体を均一の温度に保つことが困難であって磁石粒子の全体を均一に加熱することができず、磁石粒子の凝集を完全に防止することができなかった。図57で、Sm−Fe−N系磁石を原料として原料供給口852から投入し、上記条件で粉砕を行い、反応ガス供給口858より反応ガスの代わりにバインダーを供給し、混合ゾーン865で混合して基材9上へ噴霧することにより磁化膜を成膜できる。
In the conventional methods, since high-temperature high-pressure gas is supplied to the gas injection nozzle, the temperature at the gas injection position in the pulverization chamber is high, and it is difficult to keep the temperature in the pulverization chamber at a uniform temperature. The entire magnet particles could not be heated uniformly, and the aggregation of the magnet particles could not be completely prevented. In FIG. 57, an Sm—Fe—N magnet is used as a raw material from a raw
次に、本発明の請求項36に係わる方法を説明する。請求項36は、微粒子を機械的に加速して基板上に成膜を行うものである。Si基板上に予めSiO2膜 /Ti膜 /Pt膜 を順に成膜したものを用いて、Pt膜上にPZT膜を被着させる場合を説明する。図57に示すガス供給口867から高圧ヘッダー851へ加圧ガスを供給し、水平旋回流型ジェットミル850内で複数の旋回流用ガス供給口853から加圧ガスが供給され旋回流を発生させる。次に、原料供給口852よりPZT粉の原料を投入し、旋回流内に原料が投入され、原料どうしが衝突して微粒化が行われると同時に分級が行われた粒子が中央部に集まってくる。ガスノズル855より加圧ガスを供給するとPZT粉の超微粒子856は加速・均質化ベルト860方向へ加速されて移動する。混合ゾーン865でキャリアガス供給口857からのガスでさらに加速されて、基材9上へ成膜媒質866が成膜される。処理後のガスは排気口859より排出される。PZT粉の粒径が1μm以下の超微粒子の場合、成膜速度が大きくなると同時に基板との密着強度が向上する。PZT粉の微粒化と粒子径を揃える分級が重要となるが本発明の方法であれば容易に行うことができる。
このとき、ヒーター854、気化用ヒーター863、ヒーター13、プラズマ形成用高周波電極861は使用しなくても良い。
Next, a method according to claim 36 of the present invention will be described. According to the thirty-sixth aspect, the fine particles are mechanically accelerated to form a film on the substrate. A case will be described in which a PZT film is deposited on a Pt film using an
At this time, the
図58は、図57の装置を2セット用意して第一ジェットミル870、第二ジェットミル871とし、中央にレーザー872を配置したものである。熱レーザーによる溶融成膜や焼結方式三次元造型装置、スプレー熱分解などへ応用でき、紫外線レーザーによる化学反応成膜に使用することや、紫外線硬化方式三次元造型装置などへ応用することができる。 58 shows two sets of the apparatus shown in FIG. 57, which are a first jet mill 870 and a second jet mill 871, and a laser 872 is arranged at the center. It can be applied to fusion film formation by thermal laser, sintering type 3D molding equipment, spray pyrolysis, etc., can be used for chemical reaction film formation by UV laser, UV curing type 3D molding equipment, etc. .
図60は、請求項9に係わる発明を説明するものである。本発明では、3本ロールミルにより微粒化された粉体を、図51、52、53に示した媒質加速空間を通して処理基板上へ噴霧し処理を行うものである。951は第一セラミックロール、952は第二セラミックロール、953は第三セラミックロール、954はキャリアガス供給口、955は霧化ゾーンである。3本ロールミルは、直径φ40mm〜φ120mm、ローラー長さ180mm〜450mmの硬質セラミックなどで構成され、ローラー間に粉体を供給し強力なせん断力で微粒化する装置である。特に、粉体、液体、結合材、添加剤などの高粘度固/液凝集粒子の練合分散、練肉分散の促進に有効である。各ローラーの回転比は、1:2:4〜1:2.8:7.9などで行われる。
FIG. 60 explains the invention according to
図60に示す第一セラミックロール951より媒質を取り出し、第一セラミックロール951と第二セラミックロール952との間で媒質にせん断力を与え、さらにと第二セラミックロール952と第三セラミックロール953との間で再度、媒質にせん断力を与える。第三セラミックロール953に取り出された粉砕媒質を、キャリアガス供給口954よりキャリアガスを供給して霧化ゾーン955で霧化を行い、加速・均質化ベルト860で加速して基材9上へ噴霧する。ヒーター13で加熱することにより成膜媒質866を得る。
The medium is taken out from the first
図60の方法で、ペーストを製作して基材9へ成膜する方法を説明する。周速の異なる3つの直径120mmのロールを有する三本ロールミルのロール間に線圧100kg/cmの圧力を加え、各ローラーの回転比を1:2:4〜1:2.8:7.9、第三セラミックロール953の周速を570mm/secとして、平均粒径10μmの樹枝状銅粉100部にバインダーとしてメラミン樹脂を15部および添加剤としてリノール酸1部、o−アミノフェノールを0.3部、ブチルカルビトールを溶剤として添加した組成物をロールに強制的に通過させて銅ペーストを得る。次に、第三セラミックロール953に取り出された銅ペーストを、キャリアガス供給口954よりキャリアガスを供給して霧化ゾーン955で霧化を行い、加速・均質化ベルト860で加速して基材9上へ噴霧する。ヒーター13で加熱することにより成膜媒質866を得る。
A method for producing a paste on the
請求項9に係わる図60の発明によれば、請求項8に係わる図57、58で説明した固体CVD原料による成膜、酸化スズによる成膜、PZTによる成膜に対しても応用できる。
本発明によれば、解砕粒子の再凝集によるダマの発生を防ぐことができ、工程数を削減できる。そして、半密閉空間内で、媒質を高速噴射するため、外部へ拡散させることなく、基材上へ確実に成膜する事ができ、洗浄工程も簡略化できる。
The invention of FIG. 60 according to
According to the present invention, it is possible to prevent the occurrence of lumps due to reaggregation of the crushed particles, and the number of steps can be reduced. Since the medium is jetted at a high speed in the semi-enclosed space, the film can be reliably formed on the substrate without being diffused to the outside, and the cleaning process can be simplified.
図61は、図60の装置の中央にレーザー960を配置したものである。熱レーザーによる溶融成膜や焼結方式三次元造型装置、スプレー熱分解などへ応用でき、紫外線レーザーによる化学反応成膜に使用することや、紫外線硬化方式三次元造型装置などへ応用することができる。上記の銅ペーストを噴霧したあと、レーザー960をCO2レーザーやYAGレーザーとして照射を行うと照射部分のみにパターンを形成することができる。 FIG. 61 shows a laser 960 disposed in the center of the apparatus of FIG. It can be applied to fusion film formation by thermal laser, sintering type 3D molding equipment, spray pyrolysis, etc., can be used for chemical reaction film formation by UV laser, UV curing type 3D molding equipment, etc. . After spraying the copper paste, when the laser 960 is irradiated as a CO2 laser or a YAG laser, a pattern can be formed only on the irradiated portion.
図62は、請求項10に係わる発明を説明するものである。本発明では、傾斜させ、対抗させた回転籠により微粒化された液体や、粉体、ペーストを、図51、52、53に示した媒質加速空間を通して処理基板上へ噴霧し処理を行うものである。980は撥水メッシュ回転かご、981はキャリアガス供給口、982はキャリアガス供給口、983は霧化ゾーン、984はメッシュカバーである。
FIG. 62 explains the invention according to
撥水メッシュ回転かご980は、撥水メッシュで構成されているため、回転が停止された状態では、媒質は表面張力で外部に漏れ出ないようになっている。撥水メッシュ回転かご980が回転すると、遠心加速度により遠心方向の容器側面に強く押し付けられ、撥水メッシュから媒質が滲み出してくる仕組みとなっている。そして、回転かご980を傾斜、対抗させて、内側のみから吐出できるようにメッシュカバー984が設けてあるので霧化ゾーン983で吐出した媒質が衝突し霧化する。すなわち、撥水メッシュと衝突の両方で霧化するようになっている。効果的に霧化と分散が行われる。ガスノズル981より加圧ガスを供給すると霧化媒質は加速・均質化ベルト860方向へ加速されて移動する。気化ゾーン864で、気化用ヒーター863により、気化される。一方反応ガス供給口858から反応ガスが供給され、反応ガスプラズマ化ゾーン862で、プラズマ形成用高周波電極861によりプラズマ化される。2つの経路で処理されたガスは、反応ガス・原料ガス混合ゾーン865で衝突混合されて、基材9上へ成膜媒質866が成膜される。処理後のガスは排気口859より排出される。本発明では通常のプラズマCVDの液体原料を用いることができる。非常に簡単な構造で効果的に霧化と分散を行うことができる。
Since the water repellent mesh rotating basket 980 is made of a water repellent mesh, the medium does not leak to the outside due to surface tension when the rotation is stopped. When the water repellent mesh rotating basket 980 rotates, it is strongly pressed against the side surface of the container in the centrifugal direction by centrifugal acceleration, and the medium oozes from the water repellent mesh. Since the mesh cover 984 is provided so that the rotating basket 980 is inclined and opposed to be discharged only from the inside, the medium discharged in the atomization zone 983 collides and atomizes. That is, it atomizes by both a water repellent mesh and a collision. Effective atomization and dispersion. When pressurized gas is supplied from the gas nozzle 981, the atomizing medium is accelerated and moved in the direction of the acceleration /
図55は、本発明の請求項41に係わるものであり、図51、図52に示した装置を元にして噴霧めっき装置に応用したものである。本発明は、大型のプラスチックやガラス等の絶縁性被めっき体へ無電解めっきする方法であって、還元液とめっき液を別々の容器で保存し、被めっき体へ吐出する直前に噴霧状態で混合し、被めっき体表面を無電解めっきする方法である。数百mm角から、1〜2m角の大型基板等の被処理基板に適用することが可能である。751はガスノズルA、752はガスノズルB、753はガスノズルC、754はガスノズルD、755はガスノズルE、756はガスノズルF、757はガスノズルG、758はガスノズルH、760は還元剤、761はめっき液、762は前処理剤、763はセンシタイザー、764はアクチベーター、765はタンニン酸、766は純水、767は媒質滲み出し部、768はヒーター、769は液体漏れ防止板、770は不活性ガス供給口、771は媒質衝突均質化空間、772は媒質加速空間、773は媒質衝突混合空間、774は封止用ガス、775は排気口、776は斜め加速空間である。 FIG. 55 relates to claim 41 of the present invention, and is applied to a spray plating apparatus based on the apparatus shown in FIGS. The present invention is a method of electroless plating onto an insulating plated object such as a large plastic or glass, and the reducing solution and the plating solution are stored in separate containers and sprayed immediately before being discharged to the object to be plated. In this method, the surfaces of the objects to be plated are electrolessly plated. It can be applied to a substrate to be processed such as a large substrate of several hundred mm square to 1 to 2 m square. 751 is a gas nozzle A, 752 is a gas nozzle B, 753 is a gas nozzle C, 754 is a gas nozzle D, 755 is a gas nozzle E, 756 is a gas nozzle F, 757 is a gas nozzle G, 758 is a gas nozzle H, 760 is a reducing agent, 761 is a plating solution, 762 is a pretreatment agent, 763 is a sensitizer, 764 is an activator, 765 is tannic acid, 766 is pure water, 767 is a medium exudation part, 768 is a heater, 769 is a liquid leakage prevention plate, and 770 is an inert gas supply. Numeral 771 is a medium collision homogenization space, 772 is a medium acceleration space, 773 is a medium collision mixing space, 774 is a sealing gas, 775 is an exhaust port, and 776 is an oblique acceleration space.
ガスノズルA751〜ガスノズルH758は、還元剤760、めっき液761、前処理剤762、センシタイザー763、アクチベーター764、タンニン酸765、純水766の横に配置して、不活性加圧ガスの供給を独立してオンオフ制御できる。このことにより、各処理液の供給を独立に制御できる。
不活性加圧ガスにより、独立に供給制御され、加速された各処理液は、純水766以外は、媒質衝突均質化空間771で衝突し、霧化、混合、均質化が行われる。中央ガスノズル770からの加圧ガスにより、基板709方向へ加速され移動する。純水766は、ガスノズルA751とガスノズルH758によって、媒質加速空間772と斜め加速空間776の両方に供給可能なように構成されている。各処理液の吐出後、毎時またはめっき終了後、この純水を供給することにより洗浄を行うことができる。
The gas nozzle A751 to the gas nozzle H758 are arranged beside the reducing agent 760, the
The processing liquids independently supplied and controlled by the inert pressurized gas collide in the medium collision homogenization space 771 except for pure water 766, and are atomized, mixed, and homogenized. The pressurized gas from the
各処理液は、各ノズルによって順次選択供給され、媒質衝突均質化空間771で衝突し、霧化、混合、均質化が行われ、ヒーター768によって所定温度に加熱され、媒質衝突混合空間773を通して、基板709へ噴霧されめっきが行われる。噴霧めっき後の余剰媒質は排気口775から回収される。本発明装置では、封止用ガス774と液体漏れ防止板769を設けて、めっき液が外部に漏れるのを防止している。
各ガスノズルは、図51、図52と同様な構造である。
Each processing liquid is sequentially selected and supplied by each nozzle, collides in the medium collision homogenization space 771, is atomized, mixed, and homogenized, heated to a predetermined temperature by the heater 768, and passed through the medium collision mixing space 773. Spraying is performed on the
Each gas nozzle has the same structure as that shown in FIGS.
本発明の装置は、噴霧ノズルの機能として、長尺、平面のスリットで、複数の流路を、輻輳するように構成し、衝突させて霧化するとともに、前記媒質を被処理材の直前で混合して集中させて吐出する構造をしており、めっき液や還元液の媒質を衝突させるための空間と、媒質の吐出方向を決定するための空間と、漏れ防止機構と、吐出物を回収する空間とを備えており、これらは一体的に構成されている。
プラスチックやガラス等の絶縁性被めっき体は、上記の媒質衝突空間と吐出方向決定空間と吐出物回収空間と漏れ防止機構によって一体的に構成された空間で覆い隠され、ゴミ、異物などの侵入を防止している。この空間内は、不活性ガスを充填することにより、不要な酸素の還元を抑制でき、めっきを確実に行うことができる。
The apparatus of the present invention is configured by a long, flat slit as a function of the spray nozzle, and a plurality of flow paths are configured to converge, atomize by colliding, and the medium immediately before the material to be processed. It has a structure that mixes and concentrates and discharges. The space for colliding the medium of the plating solution and the reducing solution, the space for determining the discharge direction of the medium, the leakage prevention mechanism, and the discharged material are collected. And these spaces are integrally formed.
Insulating objects such as plastic and glass are covered with the above-mentioned medium collision space, discharge direction determination space, discharge material recovery space, and a space constructed integrally by a leakage prevention mechanism, and intrusion of dust, foreign matter, etc. Is preventing. By filling the space with an inert gas, unnecessary reduction of oxygen can be suppressed, and plating can be performed reliably.
媒質貯留槽と、媒質取出し機構とを一体的に取り付けた装置で、めっき液や還元液は別々の貯留槽で保管し、直接取り出し、被めっき面にめっき前処理液やめっき溶液、あるいは被めっき面を洗浄するための純水を噴霧ノズルから連続的に供給することができる。この構造にすることにより、迅速かつ確実なめっきを行うことができるとともに、めっき後の洗浄を、めっき後、即、行うことができるため、各液の混合などによる液の劣化などの異常の発生を防止できる。 A device in which the medium storage tank and the medium take-out mechanism are integrated. Store the plating solution and reducing solution in separate storage tanks, take them out directly, and apply them to the plating pretreatment solution, plating solution, or plating target surface. Pure water for cleaning the surface can be continuously supplied from the spray nozzle. This structure enables rapid and reliable plating, and cleaning after plating can be performed immediately after plating. Therefore, abnormalities such as liquid deterioration due to mixing of each liquid, etc. Can be prevented.
本発明の工程を以下に説明する。図55に示す装置を用いて、界面活性剤、脱脂剤、水洗用純水、センシタイザーとしての塩化スズ、水洗、アクチベーターとしての塩化パラジウム、無電解めっき用の還元剤、硫酸ニッケルなどの調整液を別々の容器に保管し、処理時に、以下の順番でノズルに送り込んで、基板上へ噴霧を行い無電解めっきを行う。各液を順番に噴霧しながら、連続的に回収動作を行うことにより、前処理液などの廃液と、重金属を含むめっき廃液を区別して、別個に廃液回収することが可能となる。界面活性剤、脱脂剤などによる表面調整工程;1〜2分、水洗;10〜20秒、センシタイザーとしての塩化スズによる感応性付与工程;1〜2分、水洗;10〜20秒、アクチベーターとしての塩化パラジウムによる活性化工程;1〜2分、水洗;10〜20秒、還元剤、硫酸ニッケルなどの調整液による無電解めっき工程;3〜6分、無電解めっき液の温度は50〜70℃にする。これは、ノズルの途中でヒーターにより加熱する。 The process of the present invention will be described below. Using the apparatus shown in FIG. 55, adjustment of surfactant, degreasing agent, pure water for washing, tin chloride as sensitizer, washing, palladium chloride as activator, reducing agent for electroless plating, nickel sulfate, etc. The liquid is stored in separate containers, and sent to the nozzles in the following order at the time of processing, and sprayed onto the substrate to perform electroless plating. By continuously performing the collecting operation while spraying each solution in turn, it becomes possible to distinguish between the waste solution such as the pretreatment solution and the plating waste solution containing heavy metals and to collect the waste solution separately. Surface adjustment step using a surfactant, a degreasing agent, etc .; 1-2 minutes, washing with water; 10-20 seconds, sensitivity imparting step with tin chloride as a sensitizer; 1-2 minutes, washing with water; 10-20 seconds, activator Activation process with palladium chloride as: 1 to 2 minutes, water washing; 10 to 20 seconds, electroless plating process with adjusting liquid such as reducing agent, nickel sulfate; 3 to 6 minutes, temperature of electroless plating solution is 50 to Bring to 70 ° C. This is heated by a heater in the middle of the nozzle.
被めっき体の表面を調整する材料としては、タンニン酸、過マンガン酸カリを用いることができ、感応性を付与するセンシタイザー材料として塩化スズ、表面を活性化するアクチベーターとして塩化パラジウム、還元液として水酸化ホウ素ナトリウムとアンモニア水の混合液、あるいはジメチルアミンボラン、めっき液として塩酸ニッケルと塩酸アンモニウムの混合液、または硫酸ニッケルと硫酸アンモニウムの混合した各溶液を用いることができる。それぞれ常温で独立した貯留槽に保管する。
被めっき体のめっき膜厚測定は、めっき液の中からめっき金属が析出している中に、レ−ザ−光線を照射して行うことができる。そしてめっき膜厚が所定の厚みに達した時は、次工程に移るべく制御装置が指令を発信する。
Tannic acid or potassium permanganate can be used as the material for adjusting the surface of the object to be plated, tin chloride as the sensitizer material that gives sensitivity, palladium chloride as the activator for activating the surface, reducing solution A mixed solution of sodium borohydride and aqueous ammonia, or dimethylamine borane, a mixed solution of nickel hydrochloride and ammonium hydrochloride, or a mixed solution of nickel sulfate and ammonium sulfate can be used as the plating solution. Store each in a separate storage tank at room temperature.
The plating film thickness of the object to be plated can be measured by irradiating a laser beam while plating metal is deposited from the plating solution. When the plating film thickness reaches a predetermined thickness, the control device issues a command to move to the next process.
各独立タンク内のめっき用溶液を常に加圧する様にしているので、前処理液ライン又はめっき液ラインに通じる出口のフロー操作バルブを必要に応じて開いてやれば、流量計を通して最適量の液が、直ちにノズルからめっき用溶液が噴霧する仕組みになっている。したがって、各めっき用溶液は通常この独立したタンク内に保管されているため各溶液の混合や濃度の低下などの問題は生じない。
洗浄用純水は、供給源から流量計とフィルターを通って各液の配管に接続されているため、各液の通過した後の配管内の洗浄を行うことができる。
Since the plating solution in each independent tank is always pressurized, if the flow control valve at the outlet leading to the pretreatment liquid line or the plating liquid line is opened as necessary, the optimal amount of liquid can be passed through the flow meter. However, the plating solution is immediately sprayed from the nozzle. Therefore, since each plating solution is usually stored in this independent tank, problems such as mixing of each solution and a decrease in concentration do not occur.
Since the pure water for washing is connected to the pipes of the respective liquids from the supply source through the flowmeter and the filter, the pipes after the passage of the respective liquids can be washed.
先ず洗浄用純水で被めっき面が洗浄され、次いで工程順に前処理液がノズルから噴霧される。次に純水でライン配管内が洗浄され、表面調整剤が噴霧され、再び管内洗浄が行われ、センシタイザー噴霧、管内洗浄と続いてアクチベーター噴霧が行われ、溶液の通過した後の管内洗浄が終わると、めっき液ラインに還元液とめっき液が同時に被めっき面に噴霧される。常温の還元液とめっき液は、スリット状のノズルの途中でヒータにより50〜70℃に加熱される。被めっき面直前で混合され、噴霧されると酸化・還元作用が始まり、被めっき面の上に金属としてのニッケルの堆積が行われ、均一な厚みをもっためっき膜が成長する。 First, the surface to be plated is cleaned with pure water for cleaning, and then the pretreatment liquid is sprayed from the nozzle in the order of the processes. Next, the inside of the line pipe is washed with pure water, the surface conditioner is sprayed, the pipe is washed again, the sensitizer spray, the pipe is washed and the activator is sprayed, and the pipe is washed after the solution has passed. After finishing, the reducing solution and the plating solution are simultaneously sprayed onto the surface to be plated on the plating solution line. The reducing solution and the plating solution at room temperature are heated to 50 to 70 ° C. by a heater in the middle of the slit-like nozzle. When mixed and sprayed immediately before the surface to be plated, oxidation / reduction action starts, nickel as a metal is deposited on the surface to be plated, and a plating film having a uniform thickness grows.
図55に示す、均一ビームレーザー777によるレーザーめっき法は、請求項42に係わるものである。図55では、均一ビームレーザー777を付加している。均一ビームレーザー777は、集光レンズとしてリングモードレンズとカライドスコープレンズの組合せからなる光学系により構成されており、ガウシアンビームの中央部のレーザー強度を低くして、周囲を高くするようにしてビーム強度を均一化している。集光レンズは、コリメートレンズ、円錐プリズム、フォーカスレンズの組合せからなるリングモードレンズと、カライドスコープ、コヒーレントレンズの組合せからなるカライドスコープレンズより構成される。均一ビームレーザー777の照射方向は、図55では上方から行っているが、基板709が透明である場合には基板裏面から照射を行うことが可能である。
The laser plating method using the
従来、レーザーめっき法では、レーザーのガウシアン強度分布に比例した膜厚分布となり凹凸ができる大きな問題があったが、本発明では、集光レンズとしてリングモードレンズとカライドスコープレンズの組合せからなる光学系を用いてレーザー光を照射する構造としてガウシアンビームの中央部のレーザー強度を低くして、周囲を高くするようにしてビーム強度を均一化しているため、めっき膜厚分布の均一化を行うことが出来る。特に、レーザー光の強度分布の均一化と本発明の噴霧めっきを組み合わせることによりこれらの問題を効果的に解決できる。また、本発明によれば、半密閉空間による狭い空間で成膜できるため、空間内温度の立ち上がりが早くなり、めっき速度を高速化できる。簡易な構造で、低価格に装置を構成することができ、めっき液の使用量を削減できる。 Conventionally, in the laser plating method, there has been a big problem that the film thickness distribution is proportional to the Gaussian intensity distribution of the laser and unevenness is generated. However, in the present invention, an optical device comprising a combination of a ring mode lens and a kaleidoscope lens as a condensing lens. As a structure that irradiates laser light using a system, the laser intensity at the center of the Gaussian beam is lowered and the beam intensity is made uniform by increasing the circumference, so that the plating film thickness distribution is made uniform. I can do it. In particular, these problems can be effectively solved by combining the uniform intensity distribution of laser light and the spray plating of the present invention. Further, according to the present invention, since the film can be formed in a narrow space by a semi-enclosed space, the temperature in the space rises quickly and the plating speed can be increased. With a simple structure, the apparatus can be configured at low cost, and the amount of plating solution used can be reduced.
本発明で使用できるレーザー光は、CO2レーザー 、YAGレーザー 、アルゴンイオンレーザー 、エキシマレーザーであり、さらに、Nd:YAGレーザー、チタンサファイヤレーザー、ラマン増幅圧縮レーザーなどの短パルスレーザーを用いることにより、ITO薄膜などの弱い膜上への成膜が可能となる。また、マスクを介してのレーザー照射によるレーザーめっきも可能である。 The laser light that can be used in the present invention is a CO2 laser, a YAG laser, an argon ion laser, and an excimer laser. Furthermore, by using a short pulse laser such as an Nd: YAG laser, a titanium sapphire laser, or a Raman amplification compression laser, ITO is used. It is possible to form a film on a weak film such as a thin film. Laser plating by laser irradiation through a mask is also possible.
短パルスレーザーによるITO基板表面への金微粒子の析出・固定化;チオール化合物の共存下に塩化金酸(Au:S=6:1)を水素化ホウ素ナトリウムで還元する方法で平均粒径7〜8nm金微粒子のコロイド溶液をシクロへキサンに溶解したコロイド溶液3mLをITO基板上に噴霧し、20℃の温度の下で、パルスレーザー光(Nd:YAGレーザー、波長532 nm、パルス幅 3-7ns,パルスエネルギー約8mJ、くり返し数10Hzを照射することにより、ITO基板表面への金微粒子の析出・固定化を行うことができる。 Precipitation / immobilization of gold fine particles on the ITO substrate surface by a short pulse laser; average particle size of 7 to 5 by reducing chloroauric acid (Au: S = 6: 1) with sodium borohydride in the presence of thiol compound 3mL colloidal solution of 8nm gold fine particles dissolved in cyclohexane is sprayed on ITO substrate and pulsed laser light (Nd: YAG laser, wavelength 532nm, pulse width 3-7ns under 20 ℃ temperature) By irradiating with pulse energy of about 8 mJ and repetition frequency of 10 Hz, it is possible to deposit and immobilize gold fine particles on the ITO substrate surface.
図56は、本発明の請求項43に係わるものであり、図51、図52に示した装置を元にして洗浄装置に応用したものである。本発明は、大型の基板の洗浄を可能とするものである。本発明の装置は、噴霧ノズルの機能として、長尺、平面のスリットで、複数の流路を、輻輳するように構成し、衝突させて霧化するとともに、ミストを基板直前で混合して集中させて吐出する構造をしており、ミストを衝突させるための空間と、媒質の吐出方向を決定するための空間と、漏れ防止機構と、吐出物を回収する空間とで、基板を覆い隠す構造として、ゴミ、異物などの侵入を防止している。787は媒質滲み出し部、788はヒーター、789は液体漏れ防止板、790は純水、791はヒーター、792は水ミスト用純水、793はガスノズル、794はガスノズル、795はガスノズル、796はガスノズル、797はガスノズル、798は水ミスト加速空間、799はスチーム加速空間、800は媒質衝突均質化空間、801は水ミスト・スチーム衝突混合空間、802は封止用ガス、803は排気口、804は斜め加速空間、805は回収路である。 FIG. 56 relates to claim 43 of the present invention, and is applied to a cleaning apparatus based on the apparatus shown in FIGS. The present invention enables cleaning of a large substrate. The apparatus of the present invention is configured by a long, flat slit as a function of the spray nozzle, and a plurality of flow paths are configured to be converged, collide and atomize, and mist is mixed and concentrated just before the substrate. A structure for covering the substrate with a space for colliding mist, a space for determining the discharge direction of the medium, a leakage prevention mechanism, and a space for collecting the discharged matter. As a result, intrusion of dust, foreign matter, etc. is prevented. 787 is a medium oozing part, 788 is a heater, 789 is a liquid leakage prevention plate, 790 is pure water, 791 is a heater, 792 is pure water for water mist, 793 is a gas nozzle, 794 is a gas nozzle, 795 is a gas nozzle, and 796 is a gas nozzle. , 797 is a gas nozzle, 798 is a water mist acceleration space, 799 is a steam acceleration space, 800 is a medium collision homogenization space, 801 is a water mist / steam collision mixing space, 802 is a sealing gas, 803 is an exhaust port, 804 is An oblique acceleration space 805 is a recovery path.
ガスノズル794〜ガスノズル797は、不活性加圧ガスの供給を独立してオンオフ制御でき、スチーム用純水790、水ミスト用純水792の横に配置して吐出制御を行う。このことにより、各処理液の供給を独立に制御できる。スチーム用純水790にはヒーター791が配置されていて加熱されている。
ヒーター791により加熱されたスチーム用純水790は、媒質滲み出し部787から滲み出て来る。この加熱純水は、ガスノズル795、ガスノズル796より供給される不活性加圧ガスにより、媒質衝突均質化空間800へ移動、加速され、衝突し、ミスト化される。そして、中央ガスノズル793からの加圧ガスにより、基板709方向へ加速され移動し、ヒーター788により、さらにミスト状態で加熱することにより乾き蒸気となる。純水792は、ガスノズル794とガスノズル797によって、斜め加速空間804にミスト化されて供給される。水ミストと乾き蒸気となったスチームミストは、衝突混合空間801で混合され、基板709上へ噴霧され洗浄が行われる。
洗浄が行われた後、剥離物は回収路805を通して排気口803より回収される。封止用ガス802は、液体や、剥離物が外部へ漏れないように内側へ向けられ排気口803へ抜けるようになっている。基板709との隙間は、液体漏れ防止板789を設けて、液体や、剥離物が外部に漏れるのを防止している。各ガスノズルは、図51、図52と同様な構造である。
The
The pure water for
After cleaning is performed, the peeled material is recovered from the
半導体装置などの製造工程でのレジスト膜等不用物の除去技術として、酸素プラズマによりレジスト膜を灰化除去するプラズマアッシング方法、有機溶媒(フェノール系・ハロゲン系など溶媒)で膜体を加熱溶解除去させる方法、濃硫酸・過酸化水素による加熱溶解方法などがあった。しかしながら、プラズマアッシャ装置では、真空装置・プラズマ源および半導体ガスなどが必要となり、真空制御・プラズマ安定制御等の付帯設備と制御装置が複雑となり大型化・コスト高などの問題点がある。また、ウェット洗浄装置を使用する場合においては、大量の薬液・高温薬液制御・廃液・排水等の多くの付帯設備ならびに環境対策が必要となるという問題がある。これらを解決する方法として、水ミストとスチームミストを混合して洗浄する方法が提案されているが、ミストの発生方法がおおがかりであることと、剥離物の回収方法が不充分である。 As a technology for removing unwanted materials such as resist films in the manufacturing process of semiconductor devices, etc., plasma ashing method that removes resist films by ashing with oxygen plasma, and dissolution and removal of film bodies with organic solvents (such as phenol-based and halogen-based solvents) And a method of heating and dissolving with concentrated sulfuric acid / hydrogen peroxide. However, the plasma asher device requires a vacuum device, a plasma source, a semiconductor gas, and the like, and the accompanying equipment and control device such as vacuum control and plasma stability control become complicated, resulting in problems such as an increase in size and cost. In addition, when using a wet cleaning apparatus, there is a problem that a lot of incidental facilities such as a large amount of chemical solution, high temperature chemical solution control, waste liquid, drainage, and environmental measures are required. As a method for solving these problems, a method of washing by mixing water mist and steam mist has been proposed. However, the method of generating mist is an overwhelming method and the method for recovering the peeled material is insufficient.
図56の洗浄装置によれば、水ミストとスチームミストを、被処理基板上で混合して吐出し、基板の洗浄を行い、洗浄終了後の液を回収する構造としたため、レジスト剥離・ポリマー除去・洗浄等の半導体関連分野の処理や製造プロセスにおいて、処理効果が高く、設備コストが低く、効率が良い処理が実行できる。また、本発明によれば、半密閉空間による狭い空間で洗浄できるため、空間内温度の立ち上がりが早くなり、短時間に洗浄を行う事ができ、簡易な構造で、低価格に装置を構成することができる。 56 has a structure in which water mist and steam mist are mixed and discharged on the substrate to be processed, the substrate is cleaned, and the liquid after the cleaning is recovered. -In semiconductor-related processing and manufacturing processes such as cleaning, processing effects are high, equipment costs are low, and efficient processing can be performed. Further, according to the present invention, since it can be cleaned in a narrow space by a semi-enclosed space, the rise of the temperature in the space can be accelerated, cleaning can be performed in a short time, and the apparatus is configured with a simple structure and at low cost. be able to.
請求項44に係わる他の方法で洗浄する方法を説明する。図56に示す2つの貯留槽790のスチーム用純水を、以下の第一の処理液と第二の処理液に入れ替え、貯留槽792の純水を超純水に入れ替える。第一の処理液は、式:Cn H2n+1(COOH)[n=1,2又は3の整数]で表される脂肪酸(酢酸、プロピオン酸及び酪酸)またはジクロロメタンに、オゾンを100ppm以上溶解させたものである。第二の処理液は、脂肪酸(酢酸、プロピオン酸及び酪酸)またはジクロロメタンである。第一の処理液、第二の処理液、純水を別々の貯留槽で保存し、前記被処理基板上へ、第一の処理液、第二の処理液、超純水を順次吐出し、基板の洗浄を行う。洗浄後の余剰液体、剥離物は回収する。
A method of cleaning by another method according to claim 44 will be described. The pure water for steam in the two
吐出方法は次の通りである。第一の処理液、第二の処理液は、媒質滲み出し部787から滲み出て来る。この第一の処理液は、ガスノズル795より供給される不活性加圧ガスにより、媒質衝突均質化空間800へ移動、加速され、衝突し、ミスト化される。そして、中央ガスノズル793からの加圧ガスにより、加速され基板709へ1分間噴霧される。次に、第二の処理液は、ガスノズル796より供給される不活性加圧ガスにより、媒質衝突均質化空間800へ移動、加速され、衝突し、ミスト化され、中央ガスノズル793からの加圧ガスにより、加速され基板709へ1分間噴霧される。30秒放置して酢酸しずくが落下しウェーハ表面が薄い酢酸膜に覆われた状態に達したところで、ガスノズル794、797より供給される不活性加圧ガスにより、超純水を3分間噴霧してオーバーフローリンスして洗浄を完了する。洗浄が行われた後、剥離物は回収路805を通して排気口803より回収される。封止用ガス802は、液体や、剥離物が外部へ漏れないように内側へ向けられ排気口803へ抜けるようになっている。基板709との隙間は、液体漏れ防止板789を設けて、液体や、剥離物が外部に漏れるのを防止している。請求項44の方法では、処理後の表面の炭素量が1012原子/cm2のオーダまで低減出来、フォトレジスト密着剤の完全な除去を可能とし、かつ短時間化できる。
The discharge method is as follows. The first treatment liquid and the second treatment liquid ooze out from the medium oozing portion 787. The first processing liquid is moved to the medium collision homogenization space 800 by the inert pressurized gas supplied from the
請求項45に係わる加工方法を説明する。本発明は、透明材料を、ビレン、ベンジル、ローダミン6Gまたは、炭素微粒子を含む流動性物質を、噴霧して接触させた状態で、エキシマレーザーまたは600nm以下の波長域のレーザー光を照射して加工を行うものである。 A processing method according to claim 45 will be described. In the present invention, a transparent material is processed by irradiating an excimer laser or a laser beam in a wavelength region of 600 nm or less in a state where a fluid material containing bilen, benzyl, rhodamine 6G, or carbon fine particles is sprayed and brought into contact with the transparent material. Is to do.
図55に示す各貯留槽760〜766の各処理液を、ビレン、ベンジル、ローダミン6Gまたは、炭素微粒子を含む流動性物質に入れ替える。この流動性物質をガスノズルより供給される不活性加圧ガスにより、媒質衝突均質化空間771へ移動、加速され、衝突し、ミスト化される。そして、中央ガスノズル770からの加圧ガスにより、加速され加工物質709へ噴霧する。同時にエキシマレーザーまたは600nm以下の波長域のレーザー光777を照射して加工を行う。
Each processing solution in each of the storage tanks 760 to 766 shown in FIG. 55 is replaced with a fluid material containing bilene, benzyl, rhodamine 6G, or carbon fine particles. The fluid substance is moved to the medium collision homogenization space 771 by the inert pressurized gas supplied from the gas nozzle, accelerated, collided, and misted. Then, it is accelerated by the pressurized gas from the
0.5mmの厚さの透明合成石英ガラスに加工を行う場合、ピレンの濃度0.4mol/dm3のアセトン溶液を噴霧により接触触させた状態で、KrF(λ=248nm)の紫外レーザーをマスクを通じて、室温、大気圧中でフルエンス0.9J/cm2/pulse照射回数400回(くり返し照射速度2回/秒)の条件下で照射を行うことにより加工を行うことができる。
When processing a transparent synthetic quartz glass with a thickness of 0.5 mm, a KrF (λ = 248 nm) ultraviolet laser is passed through a mask in a state in which an acetone solution of 0.4 mol /
本発明では、透明加工材料に流動性物質を接触させる方法として、図55のように流動性物質を噴霧する方法を用いる。そして、流動性物質を接触させた後は回収を行う。この接触部分は大気圧に開放しても、減圧でも加圧でも可能で、雰囲気ガスを導入しても良い。また作業温度としては流動性物質の流動性が保持されるのであれば限定されない。本発明では、加工材料と流動性物質との界面に600nm以下の波長を持つレーザー光を照射して、流動性物質に、高い吸収率で吸収させることにより加工を行うものである。流動性物質と接触した加工材料面でレーザー照射部分にのみ選択的にエッチングを行うことができる。エッチング部分には何らの化学的な劣化や損傷を与えない。 In the present invention, as a method of bringing the fluid substance into contact with the transparent processed material, a method of spraying the fluid substance as shown in FIG. 55 is used. And after making a fluid substance contact, it collect | recovers. This contact portion can be opened to atmospheric pressure, reduced pressure or increased pressure, and atmospheric gas may be introduced. The working temperature is not limited as long as the fluidity of the fluid substance is maintained. In the present invention, processing is performed by irradiating a laser beam having a wavelength of 600 nm or less to the interface between the processing material and the fluid substance and causing the fluid substance to absorb at a high absorption rate. Etching can be selectively performed only on the laser irradiated portion on the surface of the processing material in contact with the fluid substance. The etched portion is not chemically degraded or damaged.
エッチング速度はレーザー強度に依存し、エッチング工程を精密に制御できる。また、エッチングの深さは、レーザーパルス数に比例して増加するので、エッチングの深さを精密に制御できる。透明加工材料の界面から流動性物質内部に0.1mmの深さで10%以上の吸収率を有することが望ましく、さらに0.1mmの深さで50%以上の吸収率を有することが望ましい。吸収率が十分に高くない場合には、エッチングの精密化及び微細化が十分には達せられない。直接にレーザーをレンズにより集光させて照射する方法、マスクを介して照射する方法などの任意の方法によって行うことができる。 The etching rate depends on the laser intensity, and the etching process can be precisely controlled. Further, since the etching depth increases in proportion to the number of laser pulses, the etching depth can be precisely controlled. It is desirable to have an absorptance of 10% or more at a depth of 0.1 mm from the interface of the transparent processed material to a depth of 0.1 mm, and it is desirable to have an absorptivity of 50% or more at a depth of 0.1 mm. If the absorption rate is not sufficiently high, the etching is not sufficiently refined and miniaturized. It can be performed by an arbitrary method such as a method of directly condensing a laser with a lens and irradiating it through a mask.
レーザーと透明材料の入射角度は任意に設定でき、流動性物質と透明材料の接触面にレーザーが到達できるようになれば良い。また、単一のレーザービームを照射するか、複数のレーザービームを同時にまたは続いて照射するか、あるいは、透明材料の両面からレーザーを照射するか任意に行うことができる。1つのレーザービームが透明材料を通して流動性物質と透明材料の接触面に照射できれば良い。直接にレーザーをレンズにより集光させて照射する方法、マスクを介して照射する方法などの任意の方法によって行うことができる。 The incident angle between the laser and the transparent material can be arbitrarily set, and it is sufficient that the laser can reach the contact surface between the fluid substance and the transparent material. In addition, a single laser beam can be irradiated, a plurality of laser beams can be irradiated simultaneously or successively, or a laser can be irradiated from both sides of a transparent material. It is only necessary that one laser beam can irradiate the contact surface between the fluid substance and the transparent material through the transparent material. It can be performed by an arbitrary method such as a method of directly condensing a laser with a lens and irradiating it through a mask.
本発明によれば、噴霧により流動性物質を供給し接触するため、常に新しい液を供給できるため、非常に少ない量の液で効率的に加工を行うことができるとともに、加工後、即、液の回収を行うため、汚れ防止、液の無駄をなくすことができる。また、照射部分にのみ選択的にエッチングを行うことができ、エッチング部分には何らの化学的な劣化や損傷を与えない。そして、エッチング速度はレーザー強度に依存しエッチング工程を精密に制御できる。また、エッチングの深さは、レーザーパルス数に比例して増加するので、エッチングの深さを精密に制御できる。また、マスクパターンを通してレーザー照射することによって、線幅が数マイクロメーターの鮮明なエッチングパターンの形成も可能である。 According to the present invention, since a fluid substance is supplied and contacted by spraying, a new liquid can always be supplied, so that processing can be efficiently performed with a very small amount of liquid, and immediately after processing, Therefore, it is possible to prevent contamination and waste of liquid. Further, the etching can be selectively performed only on the irradiated portion, and no chemical deterioration or damage is caused on the etched portion. The etching rate depends on the laser intensity and the etching process can be precisely controlled. Further, since the etching depth increases in proportion to the number of laser pulses, the etching depth can be precisely controlled. In addition, a clear etching pattern having a line width of several micrometers can be formed by irradiating with a laser through a mask pattern.
本発明で加工可能な透明材料は、使用するレーザー波長に対して透明性があれば良く、例えば、石英ガラス、一般ガラス、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、フッ化リチウム、シリコンカーバイド、アルミナ、サファイヤ、水晶、ダイヤモンドのような無機材料、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ビニル樹脂などのプラスチック材料、有機ガラス、有機結晶・固形化合物、およびそれらの混合物などが挙げられる。 The transparent material that can be processed in the present invention is only required to be transparent to the laser wavelength to be used. For example, quartz glass, general glass, calcium fluoride, magnesium fluoride, lithium fluoride, silicon carbide, alumina, sapphire And inorganic materials such as quartz and diamond, plastic materials such as polycarbonate resin, acrylic resin and vinyl resin, organic glass, organic crystals / solid compounds, and mixtures thereof.
本発明で使用できる流動性物質は、使用しているレーザー波長に高い吸収率を持つ物質であれば良く、例えば、ピレンのアセトン溶液、ベンジルのアセトン溶液、ピレンのテトラヒドロフラン溶液、ローダミン6Gのエタノール溶液、フタロシアニンのエタノール溶液などのような芳香族環を含む有機化合物の溶液;有機色素化合物を含む溶液;ベンゼン、トルエン、四塩化炭素などのような液体状の化合物などが挙げられる。また、有機化合物、有機色素、無機顔料、あるいは炭素などの微粒子などを分散して作った溶液や、有機化合物、有機色素、無機顔料、あるいは炭素粉末などの微粒子や微結晶で作った流動性粉体などが挙げられる。さらに、上記に挙げられた物質の二種類以上を混合して作られた流動性物質も使用することができる。 The flowable substance that can be used in the present invention may be any substance that has a high absorptance at the laser wavelength being used. For example, pyrene in acetone, benzyl in acetone, pyrene in tetrahydrofuran, rhodamine 6G in ethanol. And a solution of an organic compound containing an aromatic ring such as an ethanol solution of phthalocyanine; a solution containing an organic dye compound; a liquid compound such as benzene, toluene, carbon tetrachloride and the like. Also, a solution made by dispersing organic compounds, organic dyes, inorganic pigments, or fine particles of carbon, etc., or a fluid powder made of fine particles or fine crystals of organic compounds, organic dyes, inorganic pigments, or carbon powders. Examples include the body. Furthermore, a fluid material made by mixing two or more of the above-listed materials can also be used.
本発明で使用できるレーザーは、600nm以下の波長を持つものであれば良く、例えば、ArF(λ=193nm)、KrCl(λ=222nm)、KrF(λ=248nm)、XeCl(λ=308nm)、XeF(λ=351nm)エキシマレーザー、YAGレーザー、YLFレーザー、色素レーザー、炭酸ガスレーザー、Krイオンレーザー、Arイオンレーザー、銅蒸気レーザー等の基本発振波長光、およびその基本発振波長光を非線形光学素子などにより変換したものを用いることもできる。例えば、YAGレーザーに二倍高調波(λ=532nm)、三倍高調波(λ=355nm)、四倍高調波(λ=266nm)なども挙げられる。 The laser that can be used in the present invention may be any laser having a wavelength of 600 nm or less. For example, ArF (λ = 193 nm), KrCl (λ = 222 nm), KrF (λ = 248 nm), XeCl (λ = 308 nm), XeF (λ = 351 nm) excimer laser, YAG laser, YLF laser, dye laser, carbon dioxide laser, Kr ion laser, Ar ion laser, copper vapor laser, etc. It is also possible to use a converted version. For example, the YAG laser includes second harmonic (λ = 532 nm), third harmonic (λ = 355 nm), fourth harmonic (λ = 266 nm), and the like.
エッチングを行うためのレーザー強度は、レーザー波長に対する流動性物質の吸収によって異なるが、レーザー強度が0.01から100J/cm2/pulseまでが望ましい。さらに望ましいのは0.1から10J/cm2/pulseまでの範囲である。レーザー強度が弱すぎる場合には加工することはできず、レーザー強度が強すぎる場合には材料に損傷を与える問題が発生する。本発明方法による透明材料の微細加工の結果、数マイクロメーターの微細構造の形成が可能である。具体的な応用例としては、グレーティング、マイクロレンズ、マスクなどの加工、透明材料のマーキングなど様々の材料の加工が可能となる。
The laser intensity for etching varies depending on the absorption of the fluid substance with respect to the laser wavelength, but the laser intensity is preferably from 0.01 to 100 J /
請求項46に係わる発明を図59により説明する。請求項46は、図57で説明した請求項8にも係わるものである。本発明は、水平旋回流型のジェットミルにより微粒化された粉体を、直接ウエハーへ供給するプラズマCVD装置である。CVD装置などでは、原料をガスや、液体をガス化しなければならないが、原料の中には常温で固体のものも多い。そのため、固体原料を溶解させる必要があるが、溶解作業に時間と手間がかかる。粉末を直接原料とでき、さらに、直接ウエハーへプラズマ励起して成膜できれば非常に簡単となる。880は水平旋回流型ジェットミル、881は高圧ヘッダー、882は原料供給口、883は旋回流用ガス供給口、885はガスノズル、886は霧化媒質、888は反応ガス供給口、890はプラズマ電源、891はプラズマ形成用高周波電極、892は反応ガスプラズマ化ゾーン、895は回転式サセプタ、896はヒーター、897は回転軸、898はフード、899はガス吹き出し口、900はウエハー、901は旋回流用ガス供給口である。 The invention according to claim 46 will be described with reference to FIG. The forty-sixth aspect also relates to the eighth aspect described with reference to FIG. The present invention is a plasma CVD apparatus for directly supplying a powder, which is atomized by a horizontal swirl type jet mill, to a wafer. In a CVD apparatus or the like, a raw material must be gasified or a liquid must be gasified, but many of the raw materials are solid at room temperature. Therefore, it is necessary to dissolve the solid raw material, but time and labor are required for the melting operation. If powder can be directly used as a raw material and film formation can be performed by direct plasma excitation to a wafer, it becomes very simple. 880 is a horizontal swirl type jet mill, 881 is a high pressure header, 882 is a raw material supply port, 883 is a swirl flow gas supply port, 885 is a gas nozzle, 886 is an atomizing medium, 888 is a reaction gas supply port, 890 is a plasma power source, 891 is a high-frequency electrode for plasma formation, 892 is a reactive gas plasma conversion zone, 895 is a rotary susceptor, 896 is a heater, 897 is a rotating shaft, 898 is a hood, 899 is a gas outlet, 900 is a wafer, 901 is a swirling gas Supply port.
水平旋回流型のジェットミルは、直径400mm程度の円周上に、複数の吐出ノズルを配置し、吐出ノズルより音速以上の高速の旋回流を発生させ、そこへ、原料の粉末や液体などを投入することにより、原料を衝突させて微粒化する装置である。図59では、水平旋回流型のジェットミル880と回転型式サセプタ895を一体化して微粒化された霧化媒質886を、直接ウエハー900へ成膜するプラズマCVD装置である。回転型式サセプタ895は、ウエハー900を加熱するヒーター896、サセプタを回転する回転軸897、フード898、ガス吹き出し口899より構成されている。
A horizontal swirling flow type jet mill has a plurality of discharge nozzles arranged on a circumference of about 400 mm in diameter, and generates a swirling flow at a speed higher than the sonic speed from the discharge nozzles. This is a device that collides raw materials and atomizes them. FIG. 59 shows a plasma CVD apparatus that directly forms a film of an atomized medium 886 that is atomized by integrating a horizontal swirling jet mill 880 and a rotating susceptor 895 into a
ガス供給口883から高圧ヘッダー881へ加圧ガスを供給すると、水平旋回流型ジェットミル880内で、複数の旋回流用ガス供給口901から加圧ガスが供給され旋回流が発生する。原料投入口882より原料を投入すると、旋回流内に原料が投入され、原料どうしが衝突して微粒化が行われる。ガスノズル885より加圧ガスを供給すると霧化媒質886は加速されて移動する。一方反応ガス供給口888から反応ガスが供給され、反応ガスプラズマ化ゾーン892でプラズマ形成用高周波電極891によりプラズマ化される。2つの経路で処理されたガスは衝突混合されて、ヒーター896により予め加熱されているウエハー900上へ供給され成膜が行われる。処理後のガスは排気口898より排出される。原料は、通常のCVDで使用するものを使用できる。図57の場合と同様なものを使用できる。
When pressurized gas is supplied from the
Ir薄膜を得る場合、複数の旋回流用ガス供給口901からアルゴンの加圧ガスを供給し旋回流を発生させ、トリス−ジピバロイルメタナトイリジウム1gを原料供給口882より投入し原料の微細化を行うと同時に、ミル880内を120℃に保温しておく。ガス供給口885よりアルゴンガスを100ml/min導入し、このガスにトリス−ジピバロイルメタナトイリジウムを同伴させる。一方反応ガス供給口888から反応ガスが供給され、反応ガスプラズマ化ゾーン892でプラズマ形成用高周波電極891によりプラズマ化される。2つの経路で処理されたガスは衝突混合されて、ヒーター896で500℃加熱したウエハー900上へ供給され成膜が行われる。
When obtaining an Ir thin film, a pressurized gas of argon is supplied from a plurality of swirling gas supply ports 901 to generate a swirling flow, and 1 g of tris-dipivaloylmethanatoiridium is introduced from the raw material supply port 882 to refine the raw material. At the same time, the inside of the mill 880 is kept at 120 ° C. Argon gas is introduced at 100 ml / min from the gas supply port 885, and tris-dipivaloylmethanatoiridium is accompanied with this gas. On the other hand, the reaction gas is supplied from the reaction
請求項47に係わるめっきを行う方法を説明する。本発明は、 高分子材料の成形品に、波長が600nm以下であるレーザーを照射して正に帯電させた後、Na2PdCl4粉末をイオン交換水に溶解したパラジウム触媒、または、PdCl2粉末をイオン交換水に溶解することにより得られるパラジウム触媒、または、PdCl2粉末をイオン交換水に溶解したものにNaCl粉末を加えることにより得たパラジウム触媒を付着することによりめっきを行うものである。 A method for performing plating according to claim 47 will be described. The present invention relates to a palladium catalyst obtained by irradiating a molded article made of a polymer material with a laser having a wavelength of 600 nm or less to be positively charged and then dissolving Na2PdCl4 powder in ion-exchanged water, or PdCl2 powder in ion-exchanged water. Plating is performed by adhering a palladium catalyst obtained by dissolving NaCl powder to a palladium catalyst obtained by dissolving in PdCl2 powder or ion-exchanged water.
図55に示す各貯留槽760〜766の各処理液を、Na2PdCl4粉末をイオン交換水に溶解したパラジウム触媒、または、PdCl2粉末をイオン交換水に溶解することにより得られるパラジウム触媒、または、PdCl2粉末をイオン交換水に溶解したものにNaCl粉末を加えることにより得たパラジウム触媒に入れ替える。本発明では、最初に、エキシマレーザーまたは600nm以下の波長域のレーザー光777を、基板709へ照射して所定領域を正に帯電する。次に、パラジウム触媒をガスノズルより供給される不活性加圧ガスにより、媒質衝突均質化空間771へ移動し、加速、ミスト化し、中央ガスノズル770からの加圧ガスにより加速して基板709の帯電領域へ噴霧することによりめっきを行う。処理後の液は即時に回収する。
Each treatment solution in each of the storage tanks 760 to 766 shown in FIG. 55 is a palladium catalyst obtained by dissolving Na2PdCl4 powder in ion exchange water, or a palladium catalyst obtained by dissolving PdCl2 powder in ion exchange water, or PdCl2 powder. Is replaced with a palladium catalyst obtained by adding NaCl powder to a solution in ion-exchanged water. In the present invention, first, an excimer laser or
本発明では、高分子材料の成形品の所定領域に、波長が600nm以下のレーザを照射して正に帯電させ、PdCl42−を付着させることにより行うものである。この場合、水溶液中には、PdCl42−のほか、PdCl2、Pd2+、Cl−等が存在するだけである。つまり、使用する化学物質がPdCl2の1種類だけとなり、安価に製作できると共に、従来のように混合比率を管理する必要もない。また、前記水溶液中には界面活性剤が存在しないため、PdCl42−を含む水溶液は、疎水部には付着せず、レーザ照射領域のみにPdCl42−が付着し、無電解めっき膜をこの領域のみに形成してパターン分解能を向上させることが可能となる。さらに、前記水溶液中には還元剤も存在しないため、パラジウム(Pd)が凝集することがなく、3ヶ月以上の長期に亘る使用(保存)にも十分に耐え得る。但し、還元されたパラジウムでなければ、無電解めっきの析出状態が不安定となるが、これは無電解めっき液中の還元剤を濃度管理することにより安定させることが可能であるため、問題はない。このように、前記パラジウム水溶液は実用性の高いものである。 In the present invention, a predetermined region of a molded article made of a polymer material is irradiated with a laser having a wavelength of 600 nm or less to be positively charged, and PdCl42− is adhered. In this case, only PdCl2, Pd2 +, Cl- and the like exist in addition to PdCl42- in the aqueous solution. That is, only one kind of chemical substance is used, PdCl2, and it can be manufactured at low cost, and it is not necessary to manage the mixing ratio as in the prior art. Further, since the surfactant does not exist in the aqueous solution, the aqueous solution containing PdCl42− does not adhere to the hydrophobic portion, and PdCl42− adheres only to the laser irradiation region, and the electroless plating film is applied only to this region. It is possible to improve the pattern resolution by forming the pattern. Furthermore, since there is no reducing agent in the aqueous solution, palladium (Pd) does not aggregate, and it can sufficiently withstand use (storage) for a long period of 3 months or more. However, if the palladium is not reduced, the deposition state of the electroless plating becomes unstable, but this can be stabilized by controlling the concentration of the reducing agent in the electroless plating solution. Absent. Thus, the palladium aqueous solution is highly practical.
本発明では、パラジウム水溶液としてPdCl2粉末をイオン交換水に溶解したものや、Na2PdCl4粉末をイオン交換水に溶解したり、PdCl2粉末をイオン交換水に溶解したものに、NaCl粉末を溶解したものを使用できる。後者の場合、PdCl2とNaClの混合比率が、PdCl2が1に対してNaClが10以下となるように設定すればよく、混合比率の管理は容易である。また、NaClによりパラジウムの利用効率を向上させることが可能となる。これは、PdCl2粉末をイオン交換水に溶解したときにPd2+、PdCl2として存在するものが、NaClから供給されるCl−により、PdCl42−として存在するためである。 In the present invention, a PdCl2 powder dissolved in ion exchange water as a palladium aqueous solution, a Na2PdCl4 powder dissolved in ion exchange water, or a PdCl2 powder dissolved in ion exchange water used with a NaCl powder dissolved. it can. In the latter case, the mixing ratio of PdCl2 and NaCl may be set so that the PdCl2 is 1 and the NaCl is 10 or less, and the management of the mixing ratio is easy. Moreover, it becomes possible to improve the utilization efficiency of palladium by NaCl. This is because what is present as Pd2 + and PdCl2 when PdCl2 powder is dissolved in ion-exchanged water is present as PdCl42- due to Cl- supplied from NaCl.
ガラスフィラーを添加した液晶ポリマーにパラジウム付着後、ニッケル無電解めっきを行う場合には、次のように行う。
KrFエキシマレーザ(波長λ=248nm)を、フルーエンス(単位パルスの単位面積当たりのエネルギー:J/cm2/1パルス)0.2J/cm2、照射回数200、発振周波数10Hzにより、大気中で照射したあと、PdCl2粉末72mgをイオン交換水188gに溶解したパラジウム水溶液を15分間噴霧する。その後、軽く純水洗浄し、ニッケル無電解めっき液を15分間噴霧または浸漬すれば、選択性良くレーザ照射領域のみにニッケル無電解めっき膜を形成することができる。
When nickel electroless plating is performed after palladium is attached to a liquid crystal polymer to which a glass filler has been added, the following is performed.
After irradiation with KrF excimer laser (wavelength λ = 248 nm) in the atmosphere with fluence (energy per unit area of unit pulse: J /
スプレー熱分解法により金属アセチルアセトナート錯体を用いて金属酸化物を製造する方法では、金属アセチルアセトナートを分解させるために、通常500℃以上の高温下で処理することが必要である。金属有機酸塩を原料とした場合でも500℃以上で分解を行うことが不可避であった。このような高温度で熱分解することは、エレクトロニクスデバイスにとっては、いくつかの弊害が生ずることが指摘されている。たとえば、シリコンを用いる場合には劣化が起こること、積層されている積層膜同士が反応してしまうことなどが知られている。そこで、シリコンの劣化を防止したり、積層膜相互の反応を生じさせないためには熱処理温度は650℃以下、望ましくは300℃以下が必要であると言われている。 In a method of producing a metal oxide using a metal acetylacetonate complex by a spray pyrolysis method, it is usually necessary to treat the metal acetylacetonate at a high temperature of 500 ° C. or higher in order to decompose the metal acetylacetonate. Even when a metal organic acid salt is used as a raw material, it is inevitable to perform the decomposition at 500 ° C. or higher. It has been pointed out that thermal decomposition at such a high temperature causes several adverse effects for electronic devices. For example, it is known that when silicon is used, deterioration occurs, and stacked films react with each other. Therefore, it is said that the heat treatment temperature is required to be 650 ° C. or lower, preferably 300 ° C. or lower, in order to prevent the deterioration of silicon or cause the mutual reaction between the laminated films.
請求項48に係わる他の方法で洗浄する方法を説明する。本発明では、図55に示す各貯留槽760〜766の各処理液を、鉄、インジウム、錫、ジルコニウム、コバルト、鉄、ニッケル、鉛から成る群から選ばれる材料と、ナフテン酸、2−エチルヘキサン酸、カプリル酸、ステアリン酸、ラウリン酸、酪酸、プロピオン酸、シュウ酸、クエン酸、乳酸、安息香酸、サリチル酸、エチレンジアミン四酢酸からなる群から選ばれる有機酸で構成される2−エチルヘキサン酸鉄、2−エチルヘキサン酸インジウム、及び2−エチルヘキサン酸スズなどの金属有機酸塩またはチタン、インジウム、スズ、ジルコニウム、亜鉛からなる群から選ばれる材料を、酢酸ブチル、トルエン、アセチルアセトン、メタノールから選ばれる溶媒で溶解させる金属アセチルアセトナート錯体または金属有機化合物が炭素数6以上の有機基を有する金属アルコキシドなどの金属有機化合物を溶媒に溶解させて溶液と入れ替える。前記溶液をガスノズルより供給される不活性加圧ガスにより、媒質衝突均質化空間771へ移動し、加速、ミスト化し、中央ガスノズル770からの加圧ガスにより加速して基板709へ噴霧する。次に、これをヒーター13によって乾燥させたあと、波長400nm以下のレ−ザ−光としてArF、KrF、XeCl、XeF、F2から選ばれるエキシマレーザー777を用い、最初の段階の照射を金属有機化合物を完全に分解させるに至らない程度の弱い照射を行い、次に酸化物にまで変化させることができる強い照射を行うことにより基板上に金属酸化物を形成する。
A method of cleaning by another method according to claim 48 will be described. In the present invention, each processing solution in each of the storage tanks 760 to 766 shown in FIG. 55 is made of a material selected from the group consisting of iron, indium, tin, zirconium, cobalt, iron, nickel, lead, naphthenic acid, 2-ethyl. 2-ethylhexanoic acid composed of an organic acid selected from the group consisting of hexanoic acid, caprylic acid, stearic acid, lauric acid, butyric acid, propionic acid, oxalic acid, citric acid, lactic acid, benzoic acid, salicylic acid, and ethylenediaminetetraacetic acid A metal organic acid salt such as iron, indium 2-ethylhexanoate, and tin 2-ethylhexanoate or a material selected from the group consisting of titanium, indium, tin, zirconium, and zinc is selected from butyl acetate, toluene, acetylacetone, and methanol. Metal acetylacetonate complex or metal organic compound dissolved in selected solvent is carbon A metal organic compound such as a metal alkoxide having 6 or more organic groups are dissolved in a solvent and replace the solution. The solution is moved to the medium collision homogenization space 771 by the inert pressurized gas supplied from the gas nozzle, accelerated and misted, accelerated by the pressurized gas from the
石英基板にγFe2O3膜を形成する場合には、2−エチルヘキサン酸鉄溶液(Fe含有量6%)をトルエンで2倍に希釈した原料溶液を、石英基板に噴霧し、200℃で10分間乾燥後、ArFエキシマレーザー(193nm)光を、10mJ/cm2、50Hz、30秒間、更に50mJ/cm2、10Hz、5分間大気中で照射することにより生成する。その他、2エチルヘキサン酸インジウムにArFエキシマレーザー光を照射するとIn2O3を生成でき、2エチルヘキサン酸スズにArFエキシマレーザー光を照射するとSnO2を生成でき、アセチルアセトナートチタンにArFエキシマレーザー光を照射するとTiO2 を生成でき、アセチルアセトナートインジウムにArFエキシマレーザー光を照射するとIn2O3を生成でき、
アセチルアセトナートスズをn−酢酸ブチルで2倍希釈したものを石英基板に噴霧して乾燥後、ArFエキシマレーザー光を10Hz、50mJ/cm2、5分間、大気中で照射することにより結晶性SnO2が得られる。アセチルアセトナートジルコニウムをメタノールに溶解させたものを、石英基板に噴霧し、乾燥後、ArFエキシマレーザー光を10Hz、50mJ/cm2、5分間、大気中で照射することより結晶性ZrO2が得られる。
When a γFe 2
Crystalline SnO2 is formed by spraying a 2-fold diluted acetylacetonatotin with n-butyl acetate on a quartz substrate, drying it, and then irradiating it with ArF excimer laser light at 10 Hz, 50 mJ /
請求項49に係わるカーボンナノチューブ薄膜を形成する方法を図30を用いて説明する。可溶化ナノチューブをクロロホルムに溶解し、単分子膜を水面上に展開し、垂直方向にした基板上に噴霧する。基板の上下移動を繰り返すことにより均質な薄膜を成長させる。カーボンナノチューブの膜厚は、基板の上下移動回数を変化させることにより精密に制御することが可能である。可溶化カーボンナノチューブをPDDAと混合した方が安定な単分子膜が形成され積層回数を増やすことができる。積層回数は、通常、2〜150回、好ましくは10〜100回である。基板としては、疎水処理、あるいは親水処理を施したガラス、石英、導電性ガラス、シリコン等が用いられる。 A method of forming a carbon nanotube thin film according to claim 49 will be described with reference to FIG. The solubilized nanotubes are dissolved in chloroform, the monomolecular film is spread on the water surface, and sprayed onto a vertical substrate. A uniform thin film is grown by repeatedly moving the substrate up and down. The film thickness of the carbon nanotube can be precisely controlled by changing the number of vertical movements of the substrate. When solubilized carbon nanotubes are mixed with PDDA, a stable monomolecular film is formed and the number of laminations can be increased. The number of lamination is usually 2 to 150 times, preferably 10 to 100 times. As the substrate, glass, quartz, conductive glass, silicon or the like subjected to hydrophobic treatment or hydrophilic treatment is used.
カーボンナノチューブの従来の薄膜形成法として次の方法があり問題があった。溶媒中に超音波分散させたカーボンナノチューブをスプレー塗布する方法では噴霧が不均一で凹凸が多い。界面活性剤の中にカーボンナノチューブを分散させ水面上に展開し基板上に移し取る方法では、分散できるカーボンナノチューブの濃度は7重量%程度以下と極めて希薄であり、また、単層膜しか作製できないため、膜厚を任意に制御することは不可能であった。均質な膜を作ることは困難であり、また膜厚を制御することは不可能であった。均質で、膜厚が精密に制御されたカーボンナノチューブの薄膜を形成することが必要である。 There are the following methods as a conventional method for forming a thin film of carbon nanotubes. In the method of spray-coating carbon nanotubes ultrasonically dispersed in a solvent, the spray is non-uniform and there are many irregularities. In a method in which carbon nanotubes are dispersed in a surfactant, spread on a water surface and transferred onto a substrate, the concentration of carbon nanotubes that can be dispersed is extremely dilute, about 7% by weight or less, and only a single-layer film can be produced. Therefore, it was impossible to arbitrarily control the film thickness. It was difficult to make a homogeneous film, and it was impossible to control the film thickness. It is necessary to form a carbon nanotube thin film that is homogeneous and has a precisely controlled film thickness.
本発明では、式−CONHR(Rは炭素数14〜20の脂肪族基(アルキル基又はアルケニル基を示す))で表されるアミド基を含有する可溶化カーボンナノチューブを用いる。また、カーボンナノチューブは、単層のものでも、それが同心円上に多重となった多層のものでも良い。カーボンナノチューブの直径は、単層のものでは0.4〜2.0ナノメートル、多層のものではこれよりも更に太いものでも良い。カーボンナノチューブの長さに制限はないが、良好な溶解性を得るためには、1ミクロン程度以下のものが望ましい。可溶化ナノチューブは単独で用いても良いし、可溶化ナノチューブをポリ(N−ドデシルアクリルアミド)(PDDA)等のポリマーと混合して用いても良い。混合する場合は、可溶化カーボンナノチューブの濃度が0重量%超から100重量%未満までの、任意の混合比率を用いることが可能である。水面上に展開した時の表面圧対膜面積(π−A)曲線は、鋭い立ち上がりと高い崩壊圧を示すことから、可溶化カーボンナノチューブ、あるいは可溶化カーボンナノチューブとPDDAとの混合物は、水面上で安定な単分子膜を形成する。単分子膜の表面圧は、20〜45mN/m程度に保つ。 In the present invention, a solubilized carbon nanotube containing an amide group represented by the formula —CONHR (R represents an aliphatic group having 14 to 20 carbon atoms (an alkyl group or an alkenyl group)) is used. The carbon nanotubes may be single-walled or multi-walled with multiple concentric circles. The diameter of the carbon nanotube may be 0.4 to 2.0 nanometers in the case of a single wall, and may be thicker than that in the case of a multilayer. Although there is no restriction | limiting in the length of a carbon nanotube, in order to obtain favorable solubility, a thing below about 1 micron is desirable. The solubilized nanotube may be used alone, or the solubilized nanotube may be mixed with a polymer such as poly (N-dodecylacrylamide) (PDDA). In the case of mixing, it is possible to use an arbitrary mixing ratio in which the concentration of the solubilized carbon nanotube is from more than 0 wt% to less than 100 wt%. Since the surface pressure versus membrane area (π-A) curve when developed on the water surface shows a sharp rise and a high collapse pressure, solubilized carbon nanotubes or a mixture of solubilized carbon nanotubes and PDDA is A stable monomolecular film is formed. The surface pressure of the monomolecular film is kept at about 20 to 45 mN / m.
成膜方法は次の通りである。図30に示す貯留槽6の媒質を、可溶化ナノチューブをクロロホルムに溶解し単分子膜を水面上に展開した水に入れ替え、疎水処理を施した石英基板を垂直方向にして噴霧する。基板の上下移動を繰り返すことにより均質な薄膜を成長させる。可溶化ナノチューブをクロロホルムに溶解し単分子膜を水面上に展開した水は、貯留槽6から揚水管270が回転することにより整列して汲み上げられ、噴出口271より基材290へ噴霧される。基材290は、疎水処理を施した石英基板として、垂直方向にして噴霧し、上下移動を繰り返すことにより均質な薄膜を成長させることができる。
The film forming method is as follows. The medium in the
請求項50のパターン形成装置に係わる説明を行う。本発明の図51、図55、図56などに示す流路形成部材705または還流路形成部材706を放電電極に加工して、または他の霧化装置に放電電極を付加して、媒質貯留槽707に加工液を投入して噴霧することにより放電加工機を構成できる。放電電極には50〜200Vの電圧を印加加工液として脱イオン水の蒸気を噴霧することにより気泡の発生を防止して効果的な加工を行うことができる。図51では、放電電極の形状は最適な形状はしていない。加工対象に応じて最適な電極形状とすれば、大型の薄型形状の材料にも適応できる。従来は2メーターサイズの材料に一括加工できる装置はなかった。本発明によれば大型サイズの基板の加工も可能となる。
The pattern forming apparatus according to
1媒質供給ベルト2薄膜形成ローラ3加速ベルト4霧化空間5媒質6媒質貯留槽7媒質加速部8吹き付け媒質9基材10スクリーン11形成パターン12ベース13下面ヒーター14排気口15スクレーパ16流量センサー17上面ヒーター18羽根19微粒子移動方向21圧力流体供給ノズル22スリット23衝突加速ベルト24第一霧化空間25吐出ベルト26第二霧化空間27第一衝突面28第二衝突面29負圧領域31電界印加手段32帯電部33電極34抵抗35オンオフ電極37圧力調整室38媒質加圧機構41レーザー42レーザー反応部43第一衝突霧化空間44第二衝突霧化空間45霧化空間形成ベルト46下方搬送ベルト47第一霧化空間48第二霧化空間49第三霧化空間50第四霧化空間51プラズマ形成用高周波パルス電圧源52プラズマ形成用高周波電極53キャリアガス第一供給口54第一排気口55キャリアガス第二供給口56第二排気口57気化用ヒーター58誘電体ベルト59ガス誘導ベルト60霧化、気化ゾーン61媒質ヒーター62カバーベルト63気化媒質65エキシマランプ66メッシュor透明ベルト67第1霧化空間68第二霧化空間69高アスペクト比パターン70下方搬送ベルト71第一霧化空間72第二霧化空間73媒質分散ベルト74キャリアガス第三供給口81第一下方搬送ベルト82第二下方搬送ベルト83第三下方搬送ベルト84第一吐出口85第二吐出口86チタン前駆体87光浸水化域88水性導電ポリマー89残材吸引機100大径粒子101小径粒子102サポート部103供給調整ローラ110ノズル111ノズル112ノズル113排気管114熱風用ヒーター115縦方向レーザー116斜め方向レーザー117斜め方向レーザー118オーバーハング120タングステン電極121交流プラズマ電源122トリガ回路123プラズマガス124カバー125薄膜130第1加速ベルト131第2加速ベルト132吐出ベルト133加速・霧化ガス134加速・霧化ガス135超音波振動板136霧化空間140回転円板141媒質取り出しベルト150主陽極151第一カバーベルト152第一副起動電極153第二副起動電極154第二カバーベルト155第三カバーベルト156主高周波電源157主起動スイッチ158主アークスイッチ159第二主アークスイッチ160副高周波電源161プラズマガス162第一副アークスイッチ163第二副アークスイッチ164第三副アークスイッチ165第四副アークスイッチ166ガス誘導ベルト167プラズマガス168主プラズマ169副プラズマ170副プラズマ171冷却材200レーザー溶融部201インナーガスN2203線材チタンφ0.8204ガスカーテンベルト205膨張空間206溶融レーザー光207ダンパ208給気管209排気管220触媒電極221密閉空間ベルト222原料ガス供給口223カーテンガス224熱遮蔽加速ベルト225ガスカーテンベルト226排気口227サセプタヒータ228基材229ガス誘導ベルト230分解ガス231冷却材240前駆体241密閉空間ベルト242原料ガス供給口243カーテンガス244誘電体ベルト245ガスカーテンベルト246排気口247ヒータ248基材249ガス誘導ベルト250被エッチング部材251プラズマ電極252プラズマ形成用高周波パルス電圧源253ヒーター270揚水管271第一隙間形成管272第一隙間形成管273第一隙間274第二隙間275媒質取り込み口276噴出口277上板278上隙間279衝突部280モーター281誘導ベルト282第1媒質加速ベルト283第2媒質加速ベルト284第一霧化空間285第二霧化空間286形成パターン288第1霧化装置289第2霧化装置290基材291基材送りローラー292媒質加速ベルト295気化ヒーター296媒質加熱ヒーター297気化媒質298気化媒質加速ベルト299媒質誘導ベルト300ガスカーテンベルト301給気管302カーテンガス給気管303排気管310軟X線源311加工用レーザー312加工材料313第一搬送ベルト314第二搬送ベルト315エッチング液320媒質汲み上げベルト321加速ベルト322メニスカス323薄膜形成ベルト324霧化空間325第1下方搬送ベルト326第2下方搬送ベルト327メニスカス350メッシュ351撥水、撥油処理部352滲み出し媒質353霧化ベルト354カーテンガス給気管355排気管356霧化媒質357吐出口358吸着板359媒質加圧機構360圧力調整室361圧力調整流体供給口362搬送ガス給気管363下方搬送ベルト364カーテンガスベルト365第一霧化空間366第二霧化空間370媒質取り出しローラー371加速ローラー372絞り逆転ローラー373加速電界電源374加速電極375抵抗376帯電部377密閉ローラー380媒質取り出し拡散ローラー381噴霧室396薄膜形成ローラー397媒質供給ベルト398加速ベルト399帯電部400電界電源401加速電極402抵抗403加速オンオフスイッチ404吸引オンオフスイッチ405媒質通過・非通過制御回路406媒質吸引器407吐出口408スクリーン409配線410媒質貯留槽411媒質412形成パターン413給気管414排気管415パターン口416媒質噴霧状態417媒質吸引状態418排気ベルト430ロータリースクリーン431媒質通過孔432スプロケット433パターン形成状態435オンオフシャッター436シャッターオンオフ制御回路437噴霧オフ状態438クリーナー450オンオフロータリースクリーン451精密ロータリースクリーン452プラズマ形成用高周波パルス電圧源453プラズマ形成用高周波電極454ハロゲンガス455被加工物456プラズマ照射ハロゲン化部457レーザー低温加工部458レーザー460誘電体ベルト461スクリーン駆動ベルト500レーザー501現像器502感光体503帯電器504転写ローラー505定着器506基材507形成パターン520第1媒質521第2媒質522第3媒質523第4媒質524第1給気管525第2給気管526第3給気管527第4給気管528第1吐出ベルト529第2吐出ベルト530第3吐出ベルト531第4吐出ベルト535基材536透明電極層537正孔注入層538正孔輸送層539帯電ローラー540ヒーター541形成パターン542帯電部543排気管550対抗電極551他方電極552めっき電源553レーザー554レーザー反応部555めっき液溜556撥水層557還流ベルト558還流口560還流ベルト561還流口562給気管563ポンプ569基材570第一の系571第二の系572化学吸着浴573リンス浴574加水分解浴575乾燥工程576吸着部580正の電解質ポリマー浴581リンス浴582負の電解質ポリマー浴583リンス浴584吸着部585吸着部600コンベアベルト601加熱ゾーン602冷却ゾーン603ヒーター604冷却装置605搬入口606搬出口610ツールチェンジャー611ツールポット612ヘッド613交換ヘッド614交換装置701中央ガスノズル702左ガスノズル703右ガスノズル704排気口705流路形成部材706還流路形成部材707媒質貯留槽708媒質滲み出し部709非処理基板710媒質衝突均質化空間711媒質搬送加速空間712媒質加速空間713媒質衝突混合空間714還流路715媒質斜め加速空間716媒質吐出制御板718高圧ヘッダー719コンプレッサ720負圧発生部721平行部722吐出部723高圧ヘッダー724コンプレッサ725気体漏れ防止板726液体漏れ防止板730加速・均質化ベルト741プラズマ形成用高周波電極742誘電体コーティング743冷却体744反応ガスプラズマ化ゾーン745反応ガス供給口746金属含有ガス供給口747反応ガス・金属含有ガス混合ゾーン748成膜媒質751ガスノズルA752ガスノズルB753ガスノズルC754ガスノズルD755ガスノズルE756ガスノズルF757ガスノズルG758ガスノズルH760還元剤761めっき液762前処理剤763センシタイザー764アクチベーター765タンニン酸766純水767媒質滲み出し部768ヒーター769液体漏れ防止板770中央ガスノズル771媒質衝突均質化空間772媒質加速空間773媒質衝突混合空間774封止用ガス775排気口776斜め加速空間777均一ビームレーザー787媒質滲み出し部788ヒーター789液体漏れ防止板790純水791ヒーター792水ミスト用純水793中央ガスノズル794ガスノズル795ガスノズル796ガスノズル797ガスノズル798水ミスト加速空間799スチーム加速空間800媒質衝突均質化空間801水ミスト・スチーム衝突混合空間802封止用ガス803排気口804斜め加速空間805回収路850水平旋回流型ジェットミル851高圧ヘッダー852原料供給口853旋回流用ガス供給口854ヒーター855ガスノズル856霧化媒質857キャリアガス供給口858反応ガス供給口859排気口860加速・均質化ベルト861プラズマ形成用高周波電極862反応ガスプラズマ化ゾーン863気化用ヒーター864気化ゾーン865反応ガス・原料ガス混合ゾーン866成膜媒質867ガス供給口870第一ジェットミル871第二ジェットミル872レーザー880水平旋回流型ジェットミル881高圧ヘッダー882原料供給口883旋回流用ガス供給口885ガスノズル886霧化媒質888反応ガス供給口890プラズマ電源891プラズマ形成用高周波電極892反応ガスプラズマ化ゾーン895回転式サセプタ896ヒーター897回転軸898フード899ガス吹き出し口900ウエハー901旋回流用ガス供給口951第一セラミックロール952第二セラミックロール953第三セラミックロール954キャリアガス供給口955霧化ゾーン960レーザー961分離ベルト980撥水メッシュ回転かご981キャリアガス供給口982キャリアガス供給口983霧化ゾーン984メッシュカバー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Medium supply belt 2 Thin film formation roller 3 Acceleration belt 4 Atomization space 5 Medium 6 Medium storage tank 7 Medium acceleration part 8 Spraying medium 9 Base material 10 Screen 11 formation pattern 12 Base 13 Lower surface heater 14 Exhaust port 15 Scraper 16 Flow rate sensor 17 Upper surface heater 18 Blade 19 Fine particle moving direction 21 Pressure fluid supply nozzle 22 Slit 23 Collision acceleration belt 24 First atomization space 25 Discharge belt 26 Second atomization space 27 First impact surface 28 Second impact surface 29 Negative pressure region 31 Electric field Application means 32 Charging unit 33 Electrode 34 Resistance 35 On / off electrode 37 Pressure adjustment chamber 38 Medium pressurization mechanism 41 Laser 42 Laser reaction unit 43 First collision atomization space 44 Second collision atomization space 45 Atomization space forming belt 46 Belt 47 First atomization space 48 Second atomization space 49 Third atomization space 50 Fourth atomization space 51 High frequency for plasma formation Luth voltage source 52 High-frequency electrode for plasma formation 53 Carrier gas first supply port 54 First exhaust port 55 Carrier gas second supply port 56 Second exhaust port 57 Evaporating heater 58 Dielectric belt 59 Gas induction belt 60 Atomization and vaporization Zone 61 Medium heater 62 Cover belt 63 Vaporizing medium 65 Excimer lamp 66 Mesh or transparent belt 67 First atomization space 68 Second atomization space 69 High aspect ratio pattern 70 Lower conveyance belt 71 First atomization space 72 Second atomization Space 73 Medium dispersion belt 74 Carrier gas third supply port 81 First lower conveying belt 82 Second lower conveying belt 83 Third lower conveying belt 84 First outlet 85 Second outlet 86 Titanium precursor 87 88 Aqueous conductive polymer 89 Residual material suction machine 100 Large particle 101 Small particle 102 Support unit 103 Supply adjustment roller 110 Nozzle 11 Nozzle 112 Nozzle 113 Exhaust pipe 114 Hot air heater 115 Longitudinal laser 116 Oblique laser 117 Oblique laser 118 Overhang 120 Tungsten electrode 121 AC plasma power supply 122 Trigger circuit 123 Plasma gas 124 Cover 125 Thin film 130 First acceleration belt 131 Second Acceleration belt 132 Discharge belt 133 Acceleration / Atomization gas 134 Acceleration / Atomization gas 135 Ultrasonic vibration plate 136 Atomization space 140 Rotating disk 141 Medium extraction belt 150 Main anode 151 First cover belt 152 First sub-activation electrode 153 Two secondary start electrodes 154 Second cover belt 155 Third cover belt 156 Main high frequency power source 157 Main start switch 158 Main arc switch 159 Second main arc switch 160 Sub high frequency power source 161 Plasma gas 162 First sub arc switch 163 Second subarc switch 164 Third subarc switch 165 Fourth subarc switch 166 Gas induction belt 167 Plasma gas 168 Main plasma 169 Subplasma 170 Subplasma 171 Coolant 200 Laser melting portion 201 Inner gas N2203 Wire titanium φ0.8204 Gas curtain belt 205 Expansion space 206 Melting laser beam 207 Damper 208 Air supply pipe 209 Exhaust pipe 220 Catalyst electrode 221 Sealed space belt 222 Raw material gas supply port 223 Curtain gas 224 Heat shield acceleration belt 225 Gas curtain belt 226 Exhaust port 227 Susceptor heater 228 base Material 229 Gas induction belt 230 Decomposition gas 231 Coolant 240 Precursor 241 Sealed space belt 242 Source gas supply port 243 Curtain gas 244 Dielectric belt 245 Gas curtain belt 246 Exhaust port 24 7 Heater 248 Base material 249 Gas induction belt 250 Etched member 251 Plasma electrode 252 High frequency pulse voltage source for plasma formation 253 Heater 270 Pumping pipe 271 First gap forming pipe 272 First gap forming pipe 273 First gap 274 Second gap 275 Medium inlet 276 Jet outlet 277 Upper plate 278 Upper gap 279 Colliding portion 280 Motor 281 Guide belt 282 First medium acceleration belt 283 Second medium acceleration belt 284 First atomization space 285 Second atomization space 286 formation pattern 288 First Atomizer 289 Second atomizer 290 Substrate 291 Substrate feed roller 292 Medium acceleration belt 295 Vaporization heater 296 Medium heating heater 297 Vaporization medium 298 Vaporization medium acceleration belt 299 Medium induction belt 300 Gas curtain belt 301 Air supply pipe 302 Curtain gas Air supply pipe 303 exhaust pipe 10 soft X-ray source 311 processing laser 312 processing material 313 first transport belt 314 second transport belt 315 etching solution 320 medium pumping belt 321 acceleration belt 322 meniscus 323 thin film forming belt 324 atomization space 325 first lower transport belt 326 first 2 Lower conveyor belt 327 Meniscus 350 mesh 351 Water repellent / oil repellent treatment part 352 Exuding medium 353 Atomizing belt 354 Curtain gas supply pipe 355 Exhaust pipe 356 Atomizing medium 357 Discharge port 358 Adsorption plate 359 Medium pressurizing mechanism 360 Pressure adjustment Chamber 361 Pressure adjusting fluid supply port 362 Conveying gas supply pipe 363 Lower conveying belt 364 Curtain gas belt 365 First atomizing space 366 Second atomizing space 370 Medium take-out roller 371 Acceleration roller 372 Aperture reverse roller 373 Acceleration electric field power supply 374 Acceleration electrode 375 resistor 376 charging unit 377 sealing roller 380 medium take-out diffusion roller 381 spray chamber 396 thin film forming roller 397 medium supply belt 398 acceleration belt 399 charging unit 400 electric field power supply 401 acceleration electrode 402 resistance 403 acceleration on / off switch 404 suction on / off switch 405 medium passing / non-passing Control circuit 406 Medium suction unit 407 Discharge port 408 Screen 409 Wiring 410 Medium storage tank 411 Medium 412 Formation pattern 413 Air supply pipe 414 Exhaust pipe 415 Pattern port 416 Medium spray state 417 Medium suction state 418 Exhaust belt 430 Rotary screen 431 Medium passage hole 432 Sprocket 433 Pattern formation state 435 On / off shutter 436 Shutter on / off control circuit 437 Spray off state 438 Cleaner 450 On / off rotary screen 451 Rotary screen 452 High-frequency pulse voltage source for plasma formation 453 High-frequency electrode for plasma formation 454 Halogen gas 455 Workpiece 456 Plasma irradiation Halogenation unit 457 Laser low temperature processing unit 458 Laser 460 Dielectric belt 461 Screen drive belt 500 Laser 501 Developer 502 Photoconductor 503 Charger 504 Transfer roller 505 Fixing device 506 Base material 507 Formation pattern 520 First medium 521 Second medium 522 Third medium 523 Fourth medium 524 First supply pipe 525 Second supply pipe 526 Third supply pipe 527 4 supply pipe 528 first discharge belt 529 second discharge belt 530 third discharge belt 531 fourth discharge belt 535 base material 536 transparent electrode layer 537 hole injection layer 538 hole transport layer 539 charging roller 540 heater 541 formation pattern 542 charging Part 54 Exhaust pipe 550 Counter electrode 551 Other electrode 552 Plating power supply 553 Laser 554 Laser reaction section 555 Plating solution reservoir 556 Water repellent layer 557 Reflux belt 558 Reflux port 560 Reflux belt 562 Supply pipe 563 Pump 569 Base material 570 First system 571 Second system 572 Chemical adsorption bath 573 Rinse bath 574 Hydrolysis bath 575 Drying step 576 Adsorption unit 580 Positive electrolyte polymer bath 581 Rinse bath 582 Negative electrolyte polymer bath 583 Rinse bath 584 Adsorption unit 585 Adsorption unit 600 Conveyor belt 601 Heating zone 602 Cooling zone 603 Heater 604 Cooling device 605 Loading port 606 Loading port 610 Tool changer 611 Tool pot 612 Head 613 Replacement head 614 Replacement device 701 Central gas nozzle 702 Left gas nozzle 703 Right gas nozzle 704 Exhaust port 70 5 flow path forming member 706 return path forming member 707 medium storage tank 708 medium extruding part 709 unprocessed substrate 710 medium collision homogenization space 711 medium transport acceleration space 712 medium acceleration mixing space 713 medium collision mixing space 714 return path 715 medium oblique acceleration Space 716 Medium discharge control plate 718 High pressure header 719 Compressor 720 Negative pressure generating portion 721 Parallel portion 722 Discharge portion 723 High pressure header 724 Compressor 725 Gas leakage prevention plate 726 Liquid leakage prevention plate 730 Acceleration / homogenization belt 741 High frequency electrode 742 for plasma formation Dielectric coating 743 Cooling body 744 Reaction gas plasma conversion zone 745 Reaction gas supply port 746 Metal-containing gas supply port 747 Reaction gas / metal-containing gas mixing zone 748 Film forming medium 751 Gas nozzle A752 Gas nozzle B753 Gas nozzle C754 Gas nozzle D 55 gas nozzle E756 gas nozzle F757 gas nozzle G758 gas nozzle H760 reducing agent 761 plating solution 762 pretreatment agent 763 sensitizer 764 activator 765 tannic acid 766 pure water 767 medium exuding part 768 heater 769 liquid leakage prevention plate 770 central gas nozzle 771 medium collision homogenization Space 772 medium acceleration space 773 medium collision mixing space 774 sealing gas 775 exhaust port 776 oblique acceleration space 777 uniform beam laser 787 medium oozing part 788 heater 789 liquid leakage prevention plate 790 pure water 791 heater 792 pure water for water mist 793 Central gas nozzle 794 Gas nozzle 795 Gas nozzle 796 Gas nozzle 797 Gas nozzle 798 Water mist acceleration space 799 Steam acceleration space 800 Medium collision homogenization space 801 Water mist / steam collision mixing Space 802 sealing gas 803 exhaust port 804 oblique acceleration space 805 recovery path 850 horizontal swirl type jet mill 851 high pressure header 852 raw material supply port 853 swirl flow gas supply port 854 heater 855 gas nozzle 856 atomization medium 857 carrier gas supply port 858 Reaction gas supply port 859 Exhaust port 860 Acceleration / homogenization belt 861 High-frequency electrode for plasma formation 862 Reaction gas plasma formation zone 863 Evaporation heater 864 Evaporation zone 865 Reaction gas / source gas mixing zone 866 Deposition medium 867 Gas supply port 870 One jet mill 871 Second jet mill 872 Laser 880 Horizontal swirl type jet mill 881 High pressure header 882 Raw material supply port 883 Swirl gas supply port 885 Gas nozzle 886 Atomizing medium 888 Reactive gas supply port 890 Plasma power supply 891 Plasma formation High-frequency electrode 892 reactive gas plasma zone 895 rotary susceptor 896 heater 897 rotary shaft 898 hood 899 gas outlet 900 wafer 901 swirl gas supply 951 first ceramic roll 952 second ceramic roll 953 third ceramic roll 954 carrier gas Supply port 955 Atomization zone 960 Laser 961 Separation belt 980 Water repellent mesh rotating basket 981 Carrier gas supply port 982 Carrier gas supply port 983 Atomization zone 984 mesh cover
Claims (50)
A pattern forming apparatus comprising a discharge electrode attached to the atomizing apparatus according to any one of claims 1 to 10, claim 12, claim 14, and claim 16.
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