JP2006075979A - レーザーアブレーション装置、及びそれを利用したナノ粒子の製造方法 - Google Patents

レーザーアブレーション装置、及びそれを利用したナノ粒子の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2006075979A
JP2006075979A JP2005244891A JP2005244891A JP2006075979A JP 2006075979 A JP2006075979 A JP 2006075979A JP 2005244891 A JP2005244891 A JP 2005244891A JP 2005244891 A JP2005244891 A JP 2005244891A JP 2006075979 A JP2006075979 A JP 2006075979A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reaction chamber
laser ablation
discharge space
ablation apparatus
conductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
JP2005244891A
Other languages
English (en)
Inventor
Joo-Hyun Lee
▲しゅ▼ ▲げん▼ 李
Yoon-Ho Khang
姜 閏 浩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of JP2006075979A publication Critical patent/JP2006075979A/ja
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82BNANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B3/00Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/087Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy
    • B01J19/088Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/14Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes using electric discharge
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32321Discharge generated by other radiation
    • H01J37/32339Discharge generated by other radiation using electromagnetic radiation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/32697Electrostatic control
    • H01J37/32706Polarising the substrate
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/08Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/0894Processes carried out in the presence of a plasma
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00Manufacture or treatment of nanostructures

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

【課題】 一つの工程で微細かつ均一なサイズ分布を有するナノ粒子を製造する。【解決手段】 内部に放電空間を設ける反応チャンバ10、反応チャンバの内部に位置するものとして、ターゲット14が装着されるサセプタ12、レーザービームでターゲットをスパッタリングして、放電空間20内に正電荷と負電荷とを含むプラズマ放電を起すレーザー発生部30、及び放電空間に向けて露出される所定位置に正のバイアス電圧を印加して、放電空間から所定位置に負電荷を引きつける高電圧(HV)発生部40を備える。
【選択図】 図1

Description

本発明は、ナノ粒子の生成と共に、粒径の分布を容易に制御し、均一なサイズのナノ粒子を製造できるレーザーアブレーション装置、及びそれを利用したナノ粒子の製造方法に関する。
ナノ粒子を製造する代表的な方法として、熱分解法、レーザーアブレーション法などがある。
熱分解法は、前駆体を利用してナノ粒子を製造する方法である。前記前駆体は、反応器で熱分解され、熱分解された前駆体がナノ粒子に成長するようになる。この方法は、比較的簡単であり、ナノ粒径が容易に制御されうる。しかし、ナノ粒径が前駆体の濃度によって決定されるので、小さいナノ粒子を製造するためには、前駆体の濃度が低くなければならない。このような方法では、前駆体の濃度が低いため、一回の製造工程で生産されるナノ粒子の量が少ない。
一方、レーザーアブレーション法は、バルクターゲットまたはエアロゾルパウダ形態のターゲットをレーザービームでスパッタリングして、前記ターゲット物質からナノ粒子を得る。この方法は、レーザースパッタリングからナノ粒子の生成までの過程が数ナノ秒間になされるので、製造されるナノ粒径を制御し難い。したがって、製造されるナノ粒径が不均一であり、粒径の分布偏差が大きい。このような方法では、製造されたナノ粒径の分布を均一にする後続工程が必要である。したがって、ナノ粒子の製造工程が複雑になる。また、前記後続工程で粒子を選別し難いだけでなく、製造された粒子のうち選別される粒子の量が非常に少ないため、生産収率が低くなる。
特許文献1は、シリコンパウダエアロゾルをレーザーで照射してナノ粒子を製造する方法を開示する。
前記開示された製造方法による場合、製造されたナノ粒径は、依然として不均一であり、粒径の分布が非常に広いという問題がある。
また、特許文献2は、粒径による電気移動度の差によってナノ粒子を分離して、既に製造されたナノ粒径の分布を減少させる装置を開示する。
前記開示された装置による場合、製造されたナノ粒径の分布を減少させることができるが、製造された粒子のうち選別される粒子の量が非常に少ないため、生産収率が低いという問題がある。
米国特許第US5,585,020号明細書 米国特許第US6,230,572号明細書
本発明が解決しようとする課題は、前述した従来技術の問題点を解決するためのものであって、ナノ粒子の生成と共に、粒径の分布を容易に制御し、均一なサイズのナノ粒子を製造できるレーザーアブレーション装置、及びそれを利用したナノ粒子の製造方法を提供するところにある。
本発明によれば、内部に放電空間を設ける反応チャンバと、前記反応チャンバの内部に位置するものであって、ターゲットが装着されるサセプタと、レーザービームで前記ターゲットをスパッタリングして、前記放電空間内に正電荷と負電荷とを含むプラズマ放電を起すレーザー発生部と、前記放電空間に露出される所定位置に正のバイアス電圧を印加して、前記放電空間から前記所定位置に前記負電荷を引きつける高電圧(High Voltage:HV)発生部と、を備えるレーザーアブレーション装置が提供される。
前記HV発生部は、前記放電空間に向けて露出される伝導体を備え、前記伝導体を通じて前記負電荷を引きつけることができる。ここで、正のバイアス電圧は、1Vないし100,000Vの範囲にある。望ましくは、前記伝導体の表面に絶縁膜が形成されている。また、前記レーザービームのエネルギー密度は、0.1ないし10J/cmである。望ましくは、前記プラズマ放電時、前記反応チャンバ内に前記正電荷間の反応を抑制させる不活性ガスが供給されうる。
前記レーザーアブレーション装置は、前記反応チャンバに連結されるものとして、前記反応チャンバ内を低圧状態に維持させる真空ポンプをさらに備え、前記反応チャンバに連結されるものとして、前記反応チャンバで製造された粒子の特性を分析する分析装置をさらに備える。
また、前記レーザーアブレーション装置は、前記反応チャンバに連結されるものとして、前記反応チャンバで製造される粒子を前記反応チャンバの外部に移送する移送ガスを提供する移送ガス供給装置をさらに備える。前記移送ガス供給装置は、プラズマ放電時、前記反応チャンバ内に前記移送ガスを供給する。
望ましくは、前記レーザーアブレーション装置は、前記反応チャンバに連結されるものとして、前記反応チャンバで製造された粒子を熱処理する熱処理装置をさらに備える。前記熱処理は、酸素、オゾン、水蒸気、アンモニアまたは水素雰囲気で行われる。
望ましくは、前記レーザーアブレーション装置は、前記熱処理装置に連結されるものとして、前記熱処理された粒子の特性を分析する分析装置をさらに備える。
また、本発明によれば、放電空間を設ける反応チャンバの内部にターゲットを設けるステップと、レーザービームで前記ターゲットをスパッタリングして、前記放電空間内に正電荷と負電荷とを含むプラズマ放電を起すステップと、前記放電空間に露出される所定位置に正のバイアス電圧を印加して、前記放電空間から前記所定位置に前記負電荷を引きつけるステップと、を含むナノ粒子の製造方法が提供される。
前記放電空間に向けて露出される所定位置に伝導体が設けられ、前記伝導体に正のバイアス電圧が印加され、前記伝導体が、前記負電荷を引きつける。前記正のバイアス電圧は、1Vないし100,000Vの範囲にあり、前記レーザービームのエネルギー密度は、0.1ないし10J/cmである。望ましくは、前記伝導体の表面に絶縁膜が形成されている。また、前記プラズマ放電時、前記反応チャンバの内部が低圧状態に維持される。また、前記プラズマ放電時、前記反応チャンバ内に前記正電荷間の反応を抑制させる不活性ガスが供給されうる。
前記プラズマ放電時、前記反応チャンバ内に、前記反応チャンバでそれぞれのステップを経て製造された粒子を前記反応チャンバの外部に移送する移送ガスが供給されうる。
望ましくは、前記ナノ粒子の製造方法は、前記反応チャンバでそれぞれのステップを経て製造された粒子を熱処理するステップをさらに含み、前記熱処理は、酸素、オゾン、水蒸気、アンモニアまたは水素雰囲気で行われる。
本発明によるレーザーアブレーション装置及びそれを利用したナノ粒子の製造方法によれば、ナノ粒子の生成と共に、粒径の分布が容易に制御されうる。すなわち、本発明によって製造される粒子は、均一なサイズを有し、粒径の分布偏差が小さい。
したがって、従来のように、ナノ粒子の製造工程後に製造された粒径の分布偏差を小さくする別途の後続工程を要せず、一つの工程で微細かつ均一なサイズ分布を有するナノ粒子が製造される。すなわち、生産工程が単純化される。
また、生産工程が単純化されるにつれて、ナノ粒子の製造コストが低減し、生産収率が向上する。
以下、本発明の実施形態によるレーザーアブレーション装置及びそれを利用したナノ粒子の製造方法を、添付された図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態によるレーザーアブレーション装置、及びそれを利用したナノ粒子の製造方法を示す概略的な断面図である。
図1に示すように、本発明の一実施形態によるレーザーアブレーション装置は、反応チャンバ10、レーザー発生部30、HV発生部40及び真空ポンプ50を備える。
前記反応チャンバ10の内部には、ターゲット14が装着されたサセプタ12が位置し、前記サセプタ12に対応してレーザー発生部30が位置する。前記サセプタ12とレーザー発生部30との間に、プラズマ放電が起きる。前記反応チャンバ10の一側に装着された前記HV発生部40は、前記放電空間に向けて露出される伝導体42を備える。また、前記反応チャンバ10に真空ポンプ50が連結されており、前記反応チャンバ10の一側にガス引入口61が設けられている。
前記ターゲット14は、ナノ粒子に作ろうとする物質であって、バルクまたはパウダなどの形態に存在するほとんどの固体物質となることができる。例えば、Au、Ni、Cuのような金属材料だけでなく、MgO、CaOのような酸化物質などがターゲット14の物質となり、その他にも可能な限り多くの固体物質がある。
前記反応チャンバ10は、その内部に放電空間20を設け、前記反応チャンバ10の内部は、前記真空ポンプ50、例えばロータリポンプにより3ないし10torr程度の低圧状態に維持される。
前記レーザー発生部30は、レーザービームで前記サセプタ12に装着されたターゲット14をスパッタリングして、前記放電空間20内に正電荷と負電荷とを含むプラズマ放電を起す。前記サセプタ12は、中心軸で8ないし10rpmで回転されうる。
前記HV発生部40は、前記プラズマ放電に露出される所定位置に正のバイアス電圧を印加して、前記プラズマ放電から前記所定位置に前記負電荷を引きつける。例えば、前記HV発生部40は、前記プラズマ放電が生じる放電空間20に向けて露出される伝導体42を備え、前記伝導体42を通じて前記負電荷を引きつける。ここで、正のバイアス電圧は、1Vないし100000Vの範囲である。望ましく、前記伝導体42は、その表面に絶縁膜(図示せず)を具備できる。前記絶縁膜(図示せず)は、放電空間20内でプラズマ放電による前記伝導体42の表面損傷を防止する。このような絶縁膜は、テフロン、酸化物質、またはその他の絶縁物質などにより形成されうる。
前記プラズマ放電時、前記伝導体42に正のバイアス電圧が印加されれば、前記放電空間20内にある複数の負電荷が前記伝導体42に引きつけられる。したがって、前記放電空間20内に複数の正電荷が残っており、正電荷間の反発によりナノ粒子の成長が抑制されて、ナノ粒子の生成と共に、ナノ粒径が制御されうる。したがって、前記正のバイアス電圧の印加により、微細かつ均一なナノ粒子が製造され、粒径の分布偏差が小さくなることができる。
本発明によるレーザーアブレーション装置によれば、ナノ粒子の生成と共に、粒径の分布が容易に制御されうる。すなわち、本発明のレーザーアブレーション装置により製造される粒子は、均一なサイズを有し、粒径の分布偏差が小さい。
したがって、従来のようにナノ粒子の製造工程後に、製造された粒径の分布偏差を小さくする別途の後続工程を要せず、一つの工程で微細かつ均一なサイズの分布を有するナノ粒子が製造される。
以下では、図1を参照して、図1のレーザーアブレーション装置を利用したナノ粒子の製造方法を詳細に説明する。
まず、放電空間を設ける前記反応チャンバ10の内部に、ナノ粒子に作ろうとするターゲット14がサセプタ12上に準備される。次いで、前記反応チャンバ10内に不活性ガス、例えばArガスが前記ガス引入口61を通じて0.5ないし1L/minの流量で注入される。前記反応チャンバ10の内部は、前記真空ポンプ50により3ないし10torr程度の低圧状態に維持される。
前記レーザー発生部30で発生されるレーザービームにより前記ターゲット14がスパッタリングされて、前記放電空間20内に正電荷と負電荷とを含むプラズマ放電が起きる。前記ターゲットがSiに準備される場合、正電荷としてSi1+、Si2+、Si3+、Si4+などが発生し、負電荷として電子が発生する。プラズマ放電時、前記放電空間20内に複数の正電荷と負電荷とが発生し、前記放電空間20内で複雑な電気的反応が起きる。ここで、レーザービームのエネルギー密度は、0.1ないし10J/cmであり、望ましくは、2ないし4J/cmである。ここで、前記レーザーは、ターゲット14をスパッタリングできる公知のレーザー、例えば248nm KrFエキシマーレーザーである。
ナノ粒子が製造される原理を見れば、前記レーザースパッタリングによりターゲット14から正電荷が複数発生し、このような正電荷が互いに衝突しつつ結合して、一つのナノ粒子に成長する。この場合、衝突回数が多くなるほど、さらに大きいナノ粒子に成長する。しかし、レーザースパッタリングからナノ粒子の生成までの過程が数ナノ秒間に起きるため、ナノ粒径を制御し難い。したがって、従来には、前述したような方法で製造されたナノ粒径の分布偏差を減らす工程を別途に行って、ナノ粒径の分布を均一にした。
本発明によれば、前記プラズマ放電に露出される所定位置に正のバイアス電圧が印加されて、前記プラズマ放電から前記所定位置に前記負電荷を引きつける。例えば、前記プラズマ放電に露出される所定位置に伝導体42が設けられ、前記伝導体42にHV発生部40により正のバイアス電圧が印加されれば、前記伝導体が前記負電荷を引きつけることができる。前記正のバイアス電圧は、1Vないし100,000Vの範囲である。
前記プラズマ放電時、前記伝導体42に正のバイアス電圧が印加されれば、前記放電空間20内にある複数の負電荷が前記伝導体42に引きつけられる。したがって、前記放電空間20内に複数の正電荷が残っており、正電荷間の反発によりナノ粒子の成長が抑制されて、ナノ粒子の生成と共に、ナノ粒径が制御されうる。したがって、前記正のバイアス電圧が前記プラズマ放電に露出される伝導体42に印加されることによって、微細かつ均一なナノ粒子が製造され、粒径の分布偏差を小さくすることができる。望ましくは、前記伝導体42は、その表面に絶縁膜(図示せず)を具備できる。前記絶縁膜(図示せず)は、放電空間20内でプラズマ放電による前記伝導体42の表面損傷を防止する。このような絶縁膜は、テフロン、酸化物質、またはその他の絶縁物質などにより形成されうる。
また、前記反応チャンバ10内に注入される不活性ガス、例えばArガスは、プラズマ放電時、正電荷の衝突を抑制させることができる。すなわち、前記不活性ガスは、正電荷の衝突を抑制させることによって、ナノ粒子の成長を妨害できる。
前記プラズマ放電時、前記反応チャンバ10内に、前記反応チャンバ10でそれぞれのステップを経て製造された粒子を前記反応チャンバ10の外部に移送する移送ガスが供給され、このような移送ガスは、不活性ガス、例えばArまたはHeであることが望ましい。前記移送ガスとして不活性ガスが準備される場合、前記移送ガスは、粒子の移送以外に、前述したように、プラズマ放電時、ナノ粒子の成長を抑制させる機能も共に行える。
前述したような製造方法により製造されたナノ粒子は、1ないし20nmのサイズを有し、かつ均一なサイズ分布を有する。
前記ナノ粒子の製造方法において、前記反応チャンバ10でそれぞれのステップを経て製造された粒子を熱処理するステップをさらに含むことができる。前記熱処理は、O、O、HO、NHまたはH雰囲気で行われ、前記熱処理により粒子(図2の80)の表面に酸化膜、窒化膜または水素膜などが形成される。ここで、熱処理温度は、1050℃であることが望ましい。
図2は、本発明の他の実施形態によるレーザーアブレーション装置の概略的な断面図である。図1の実施形態と異なる部分についてのみ説明する。また、同じ部材については、同じ参照番号をそのまま使用する。
図2に示すように、前記レーザーアブレーション装置は、前記反応チャンバ10に連結されるものとして、前記反応チャンバ10で製造される粒子を前記反応チャンバ10の外部、例えば熱処理装置70に移送する移送ガスを提供する移送ガス供給装置60をさらに備える。前記移送ガスは、不活性ガス、例えばArまたはHeガスであることが望ましい。前記移送ガスが不活性ガスとして準備される場合、前記移送ガスが、プラズマ放電時、前記反応チャンバ内で製造された粒子を移送する機能以外に、前記正電荷間の反応を抑制させる機能も行える。
また、前記レーザーアブレーション装置は、前記反応チャンバ10に連結されるものとして、前記反応チャンバ10で製造された粒子80を熱処理する熱処理装置70をさらに備える。前記熱処理装置70には、O、O、HO、NHまたはHガスが供給される。したがって、前記熱処理は、O、O、HO、NHまたはH雰囲気で行われ、前記熱処理により粒子80の表面に酸化膜、窒化膜または水素膜などが形成される。ここで、熱処理温度は、1050℃であることが望ましい。
また、前記レーザーアブレーション装置は、前記熱処理装置70に連結されるものとして、前記熱処理された粒子80の特性、例えば粒径または粒子成分を分析する分析装置(図示せず)をさらに備える。このような分析装置(図示せず)は、前記反応チャンバ10に直接連結されて、前記反応チャンバ10で製造された粒子の特性を分析することもできる。
図3A及び図3Bは、それぞれ比較例及び本発明の一実施形態によって製造されたナノ粒子が蒸着された基板の平面部SEM(Scanning Electron Microscope)写真を示す図である。
図3Aは、それぞれ反応チャンバの内部の圧力が3torr、反応チャンバに注入されるArガスの流量が0.5L/min、熱処理時、熱処理装置に注入されるOの流量が0.5L/min、レーザービームの密度が2.4J/cm、熱処理温度が1050℃の条件でナノ粒子が製造された。
図3Bでは、図3Aと同じ条件に、HV発生部によりプラズマ放電時、正のバイアス電圧が200Vに印加されてナノ粒子が製造された。
図3A及び図3Bを共に参照すれば、正のバイアス電圧が印加されて製造されたナノ粒径が均一であるということが分かる。図3A及び図3Bそれぞれで、Geo.St.dev(Geometric Standard Deviation)の値が1.52及び1.34と得られた。
このような本願発明の理解を助けるために、幾つかの模範的な実施形態が説明されて添付された図面に示されたが、このような実施形態は、単に広い発明を例示し、それを制限しないという点が理解されねばならず、また、本発明は、図示して説明した構造及び配列に限定されないという点が理解されねばならず、これは、多様な他の修正が同業者により行われるためである。
本発明は、ナノ粒子の製造方法に係り、MLCC(Multi Layer Ceramic Capacitor)のような電気素子の内部電極材料、コンダクタ材料、ナノクリスタルメモリ素子またはナノクリスタルEL(Electro Luminescence)素子などの製造に適用可能である。
本発明の一実施形態によるレーザーアブレーション装置、及びそれを利用したナノ粒子の製造方法を示す概略的な断面図である。 本発明の他の実施形態によるレーザーアブレーション装置の概略的な断面図である。 比較例によって製造されたナノ粒子が蒸着された基板の平面部SEM写真である。 本発明の一実施形態によって製造されたナノ粒子が蒸着された基板の平面部SEM写真である。
符号の説明
10 反応チャンバ、
12 サセプタ、
14 ターゲット、
20 放電空間、
30 レーザー発生部、
40 HV発生部、
42 伝導体、
50 真空ポンプ、
61 ガス引入口。

Claims (24)

  1. 内部に放電空間を設ける反応チャンバと、
    前記反応チャンバの内部に位置し、ターゲットが装着されるサセプタと、
    レーザービームで前記ターゲットをスパッタリングして、前記放電空間内に正電荷と負電荷とを含むプラズマ放電を起すレーザー発生部と、
    前記放電空間に露出される所定位置に正のバイアス電圧を印加して、前記放電空間から前記所定位置に前記負電荷を引きつける高電圧発生部と、を備えることを特徴とするレーザーアブレーション装置。
  2. 前記正のバイアス電圧は、1Vないし100000Vの範囲にあることを特徴とする請求項1に記載のレーザーアブレーション装置。
  3. 前記高電圧発生部は、前記放電空間に向けて露出される伝導体を備えることを特徴とする請求項1に記載のレーザーアブレーション装置。
  4. 前記高電圧発生部は、前記伝導体を通じて前記負電荷を引きつけることを特徴とする請求項3に記載のレーザーアブレーション装置。
  5. 前記伝導体の表面に絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項3に記載のレーザーアブレーション装置。
  6. 前記反応チャンバに連結されるものであって、前記反応チャンバ内を低圧状態に維持させる真空ポンプがさらに備えられることを特徴とする請求項1に記載のレーザーアブレーション装置。
  7. 前記反応チャンバに連結されるものであって、前記反応チャンバで製造される粒子を前記反応チャンバの外部に移送する移送ガスを提供する移送ガス供給装置がさらに備えられることを特徴とする請求項1に記載のレーザーアブレーション装置。
  8. 前記プラズマ放電時、前記反応チャンバ内に前記正電荷間の衝突反応を抑制させる不活性ガスが供給されることを特徴とする請求項1に記載のレーザーアブレーション装置。
  9. 前記反応チャンバに連結されるものであって、前記反応チャンバで製造された粒子を熱処理する熱処理装置がさらに備えられることを特徴とする請求項1に記載のレーザーアブレーション装置。
  10. 前記熱処理は、酸素、オゾン、水蒸気、アンモニアまたは水素雰囲気で行われることを特徴とする請求項9に記載のレーザーアブレーション装置。
  11. 前記熱処理装置に連結されるものであって、前記熱処理された粒子の特性を分析する分析装置がさらに備えられることを特徴とする請求項9に記載のレーザーアブレーション装置。
  12. 前記反応チャンバに連結されるものであって、前記反応チャンバで製造された粒子の特性を分析する分析装置がさらに備えられることを特徴とする請求項1に記載のレーザーアブレーション装置。
  13. 前記レーザービームのエネルギー密度は、0.1ないし10J/cmであることを特徴とする請求項1に記載のレーザーアブレーション装置。
  14. 放電空間を設ける反応チャンバの内部にターゲットを設けるステップと、
    レーザービームで前記ターゲットをスパッタリングして、前記放電空間内に正電荷と負電荷とを含むプラズマ放電を起すステップと、
    前記放電空間に露出される所定位置に正のバイアス電圧を印加して、前記放電空間から前記所定位置に前記負電荷を引きつけるステップと、を含むことを特徴とするナノ粒子の製造方法。
  15. 前記正のバイアス電圧は、1Vないし100000Vの範囲にあることを特徴とする請求項14に記載のナノ粒子の製造方法。
  16. 前記放電空間に向けて露出される所定位置に伝導体が設けられ、前記伝導体に正のバイアス電圧が印加されることを特徴とする請求項14に記載のナノ粒子の製造方法。
  17. 前記伝導体が、前記負電荷を引きつけることを特徴とする請求項16に記載のナノ粒子の製造方法。
  18. 前記伝導体の表面に絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項16に記載のナノ粒子の製造方法。
  19. 前記プラズマ放電時、前記反応チャンバ内に、前記反応チャンバでそれぞれのステップを経て製造された粒子を前記反応チャンバの外部に移送する移送ガスが供給されることを特徴とする請求項14に記載のナノ粒子の製造方法。
  20. 前記反応チャンバでそれぞれのステップを経て製造された粒子を熱処理するステップをさらに含むことを特徴とする請求項14に記載のナノ粒子の製造方法。
  21. 前記熱処理は、酸素、オゾン、水蒸気、アンモニアまたは水素雰囲気で行われることを特徴とする請求項20に記載のナノ粒子の製造方法。
  22. 前記プラズマ放電時、前記反応チャンバの内部が低圧状態に維持されることを特徴とする請求項14に記載のナノ粒子の製造方法。
  23. 前記レーザービームのエネルギー密度は、0.1ないし10J/cmであることを特徴とする請求項14に記載のナノ粒子の製造方法。
  24. 前記プラズマ放電時、前記反応チャンバ内に前記正電荷間の衝突反応を抑制させる不活性ガスが供給されることを特徴とする請求項14に記載のナノ粒子の製造方法。
JP2005244891A 2004-09-04 2005-08-25 レーザーアブレーション装置、及びそれを利用したナノ粒子の製造方法 Ceased JP2006075979A (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040070619A KR100707172B1 (ko) 2004-09-04 2004-09-04 레이저 어블레이션 장치 및 이를 이용한 나노입자의제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006075979A true JP2006075979A (ja) 2006-03-23

Family

ID=36138720

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005244891A Ceased JP2006075979A (ja) 2004-09-04 2005-08-25 レーザーアブレーション装置、及びそれを利用したナノ粒子の製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20060049034A1 (ja)
JP (1) JP2006075979A (ja)
KR (1) KR100707172B1 (ja)
CN (1) CN1743124A (ja)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1867386A1 (en) * 2006-06-02 2007-12-19 Thomas Wendling Method for the production of nanoparticles
US20080006524A1 (en) * 2006-07-05 2008-01-10 Imra America, Inc. Method for producing and depositing nanoparticles
CN100457335C (zh) * 2006-12-19 2009-02-04 浙江工业大学 液相中脉冲激光烧蚀制备金属纳米粒子胶体的装置
US20080187684A1 (en) * 2007-02-07 2008-08-07 Imra America, Inc. Method for depositing crystalline titania nanoparticles and films
KR101407650B1 (ko) * 2008-04-04 2014-06-13 성균관대학교산학협력단 나노입자 제조방법, 나노입자 및 이를 포함한 전극을구비한 리튬 전지
US9849512B2 (en) 2011-07-01 2017-12-26 Attostat, Inc. Method and apparatus for production of uniformly sized nanoparticles
KR101334195B1 (ko) * 2011-09-07 2013-11-28 전자부품연구원 챔버 전체를 포집 유닛으로 이용하는 나노입자 제조 장치 및 나노 입자 제조 방법
US20130183492A1 (en) * 2012-01-17 2013-07-18 Snu R&Db Foundation Metal nanoparticles on substrate and method of forming the same
CN102583228B (zh) * 2012-03-14 2015-05-20 贵州大学 利用可控脉冲激光加工纳米结构的方法及装置
JP5404950B1 (ja) 2012-07-18 2014-02-05 ラボテック株式会社 堆積装置および堆積方法
CN105229441B (zh) * 2013-02-09 2019-01-29 伊雷克托科学工业股份有限公司 腔室内流体处理系统和使用其处理流体的方法
EP2840143A1 (en) * 2013-08-20 2015-02-25 Roche Diagniostics GmbH A method for making a dry sensor element for an enzymatic determination of an analyte in a body fluid and a dry sensor element
US9919363B2 (en) 2014-09-23 2018-03-20 Attostat, Inc. System and method for making non-spherical nanoparticles and nanoparticle compositions made thereby
US10190253B2 (en) 2014-09-23 2019-01-29 Attostat, Inc Nanoparticle treated fabrics, fibers, filaments, and yarns and related methods
US9885001B2 (en) 2014-09-23 2018-02-06 Attostat, Inc. Fuel additive composition and related methods
US9883670B2 (en) 2014-09-23 2018-02-06 Attostat, Inc. Compositions and methods for treating plant diseases
US20160236296A1 (en) * 2015-02-13 2016-08-18 Gold Nanotech Inc Nanoparticle Manufacturing System
US9839652B2 (en) 2015-04-01 2017-12-12 Attostat, Inc. Nanoparticle compositions and methods for treating or preventing tissue infections and diseases
CN107614629A (zh) 2015-04-13 2018-01-19 阿托斯塔特公司 抗腐蚀纳米颗粒组合物
US11473202B2 (en) 2015-04-13 2022-10-18 Attostat, Inc. Anti-corrosion nanoparticle compositions
US10201571B2 (en) 2016-01-25 2019-02-12 Attostat, Inc. Nanoparticle compositions and methods for treating onychomychosis
CN106744676A (zh) * 2017-01-23 2017-05-31 上海朗研光电科技有限公司 辉光放电合成纳米粒子的装置及其合成方法
US11018376B2 (en) 2017-11-28 2021-05-25 Attostat, Inc. Nanoparticle compositions and methods for enhancing lead-acid batteries
US11646453B2 (en) 2017-11-28 2023-05-09 Attostat, Inc. Nanoparticle compositions and methods for enhancing lead-acid batteries
CN109862684B (zh) * 2018-12-21 2020-07-10 南京大学 单一尺寸强流团簇脉冲束产生方法
CN110176386B (zh) * 2019-06-12 2020-05-19 大连理工大学 改进飞行时间质谱测量激光烧蚀离子物种的质谱分辨装置
US12115250B2 (en) 2019-07-12 2024-10-15 Evoq Nano, Inc. Use of nanoparticles for treating respiratory infections associated with cystic fibrosis
WO2021034919A1 (en) 2019-08-19 2021-02-25 Elemental Scientific, Inc. Humidification of laser ablated sample for analysis

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3751296A (en) * 1967-02-10 1973-08-07 Chemnor Ag Electrode and coating therefor
JP2917587B2 (ja) * 1991-06-12 1999-07-12 住友電気工業株式会社 複合酸化物超電導薄膜の成膜方法
US5585020A (en) * 1994-11-03 1996-12-17 Becker; Michael F. Process for the production of nanoparticles
US6013159A (en) * 1997-11-16 2000-01-11 Applied Materials, Inc. Particle trap in a magnetron sputtering chamber
WO1999041585A2 (en) * 1998-02-13 1999-08-19 Tsi Incorporated Instrument for measuring and classifying nanometer aerosols
EP1139438B1 (en) * 2000-03-29 2010-09-08 Panasonic Corporation Method and apparatus for fabricating quantum dot structures
US6509070B1 (en) * 2000-09-22 2003-01-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Laser ablation, low temperature-fabricated yttria-stabilized zirconia oriented films
KR100682886B1 (ko) * 2003-12-18 2007-02-15 삼성전자주식회사 나노입자의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20060021749A (ko) 2006-03-08
US20060049034A1 (en) 2006-03-09
KR100707172B1 (ko) 2007-04-13
CN1743124A (zh) 2006-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100707172B1 (ko) 레이저 어블레이션 장치 및 이를 이용한 나노입자의제조방법
US9911594B2 (en) Selective atomic layer deposition process utilizing patterned self assembled monolayers for 3D structure semiconductor applications
KR100672101B1 (ko) 개선된 피처 표면 커버리지를 향상시키는 구리 시드층을증착시키는 방법
JP5599437B2 (ja) 半導体基板を処理する方法
JP3942672B2 (ja) 基板処理方法および基板処理装置
US7171918B2 (en) Focused ion beam deposition
KR20190095142A (ko) 실리콘 산화물막에 대한 증착후 처리 방법
TW201703074A (zh) 蝕刻磁性層之方法
Taghavi et al. Synthesizing tubular and trapezoidal shaped ZnO nanowires by an aqueous solution method
JP2000068227A (ja) 表面処理方法および装置
JP2004266263A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2774367B2 (ja) プラズマプロセス用装置および方法
JP5246938B2 (ja) カーボンナノチューブ成長用基板、トランジスタ及びカーボンナノチューブ成長用基板の製造方法
US8778465B2 (en) Ion-assisted direct growth of porous materials
JP2008283144A (ja) 凹部充填方法
US7344753B2 (en) Nanostructures including a metal
WO2008001809A1 (fr) dispositif de traitement de plasma par micro-ondes
KR20230146090A (ko) 분말들의 표면 코팅을 통한 전도성 재료들의 미세구조 제어
US20060216528A1 (en) Nanoparticle structure and method of manufacturing the same
KR102497991B1 (ko) 반도체 양자점의 생성과 크기 제어 방법 및 시스템
JP4719166B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP4376534B2 (ja) 微小立体構造物形成方法
JP2012126113A (ja) 金属デポジションを用いたナノインプリント金型の製造方法
JP4093336B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP6532033B2 (ja) 処理装置及び薄膜の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080916

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20081216

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090602

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090605

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090630

A045 Written measure of dismissal of application [lapsed due to lack of payment]

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A045

Effective date: 20091027