JP2008306209A - Substrate equipped with minute line - Google Patents
Substrate equipped with minute line Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008306209A JP2008306209A JP2008208900A JP2008208900A JP2008306209A JP 2008306209 A JP2008306209 A JP 2008306209A JP 2008208900 A JP2008208900 A JP 2008208900A JP 2008208900 A JP2008208900 A JP 2008208900A JP 2008306209 A JP2008306209 A JP 2008306209A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- microplasma
- less
- melting point
- quartz tube
- 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.)
- Granted
Links
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
Abstract
Description
本発明は、大気中で発生させた小直径の誘導結合型マイクロプラズマを利用して、低融点の基板にダメージを与えることなく、比較的簡単な工程で、直接小さな径又は幅の金属等のドット又はラインを形成する技術に関する。 The present invention utilizes a small-diameter inductively coupled microplasma generated in the atmosphere, and does not damage a low-melting-point substrate. The present invention relates to a technique for forming dots or lines.
現在の基板微細加工技術は、転写法と直接法の二つに大別され、それぞれの代表的な方法として、前者ではフォトリソグラフィー法、後者ではプラズマプロセシング法が上げられる。
しかしながら、フォトリソグラフィー法の工程は、“基板洗浄→レジスト塗布→露光→蒸着・エッチング→レジスト除去”といった時間を要する多段階プロセスであり、コストも大であるなどの問題点があげられる。
The current substrate microfabrication technology is roughly divided into a transfer method and a direct method. As typical methods, the former is a photolithography method, and the latter is a plasma processing method.
However, the photolithography process is a multi-step process that requires time, such as “substrate cleaning → resist application → exposure → deposition / etching → resist removal”, and has problems such as high cost.
これに対して、プラズマプロセシング法では、“微細パタンマスク作製→基板上に被覆→CVDまたはPVD”といった工程であり、フォトリソグラフィー法と比較して格段に簡素な工程かつ小コストである。
しかし、プラズマからの熱伝導による加工基板の経時劣化が避けられないことから、加工基板種が高融点(約800°C以上)基板に限られていた。
On the other hand, the plasma processing method is a process of “fabrication of a fine pattern mask → coating on a substrate → CVD or PVD”, which is much simpler and less expensive than the photolithography method.
However, since the deterioration of the processed substrate over time due to heat conduction from the plasma is inevitable, the processed substrate type is limited to the high melting point (about 800 ° C. or higher) substrate.
近年Biochip、BioMEMS(Bio-related micro-electromechanical system)や、μTASなどの微小な分析システムの開発が進んでいる。これらは主に、ポリイミドなどの低融点基板上にリソグラフィー技術を駆使して作製した微小電極、微細回路や微細流路など(どれも直径、幅=1〜100μm)で構成されている。
このように、今後ますますこれら分析システムの需要が高まる中で、より簡単に、かつ低コストで低融点基板上に微小電極や微細回路を形成する技術の開発が望まれている。
In recent years, development of microanalysis systems such as Biochip, BioMEMS (Bio-related micro-electromechanical system) and μTAS has been progressing. These are mainly composed of microelectrodes, microcircuits, microchannels, and the like (all of which have a diameter and a width of 1 to 100 μm) manufactured on a low melting point substrate such as polyimide by making full use of lithography technology.
Thus, as the demand for these analysis systems increases in the future, it is desired to develop a technique for forming microelectrodes and microcircuits on a low melting point substrate more easily and at low cost.
従来技術として、例えば先端に広孔部を有しプラズマ炎の通路をなすノズル孔とそのノズル孔の狭孔部に開口する金属粉末管と、ノズル孔の広狭部にプラズマの進行方向に向かって開口するプラスチックス粉末挿入管を備えたプラズマトーチ(特許文献1参照)、ツイン(2組)のワイヤー、すなわち具体的にはスチールと銅のワイヤーをアーク溶射して、それらの交差方向の軌跡と分散状況から堆積物の分布やラメラ構造を分析した例が記載されている(特許文献2参照)。
また、TiカソードとAlアノードを用いてアークスプレーし、Ti−Alの金属間化合物を形成する技術が記載されている(特許文献3参照)。
しかし、いずれもマイクロプラズマによって、微小なドット又はラインを形成するものではなく、本願で説明する従来技術の問題を解決するものではない。したがって、上記の問題点を解決できるものではなかった。
In addition, a technique for forming an intermetallic compound of Ti—Al by arc spraying using a Ti cathode and an Al anode is described (see Patent Document 3).
However, none of them form minute dots or lines by microplasma, and do not solve the problems of the prior art described in the present application. Therefore, the above problems cannot be solved.
本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、マイクロプラズマの径を可能な限り小さくし、その熱容量を低減させることでプラズマジェット照射時の低融点基板のダメージを防ぐと共に、マイクロプラズマ中に挿入した金属等のワイヤーを溶融、蒸発又は気化させ、プラズマジェットと共に噴出させることにより、低融点基板上に微小なサイズの金属等のドット及びラインを形成することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, reduces the diameter of the microplasma as much as possible, and reduces its heat capacity to prevent damage to the low-melting-point substrate during plasma jet irradiation. An object of the present invention is to form dots and lines of fine metal or the like on a low melting point substrate by melting, evaporating or vaporizing the inserted metal wire or the like and ejecting it with a plasma jet.
本発明らは、プラズマの熱容量を小さくすること、すなわち熱容量は体積の示量性状態量であることから、プラズマのサイズを縮小化すれば、熱容量を小さくすることが可能であるとの知見を得た。
本発明は、この知見に基づいて、1)マイクロプラズマにより溶融、蒸発又は気化する材料を、低融点基板上にドット状に堆積した直径1〜100μmの前記材料のドットを備えていることを特徴とする微小なドットを備えた低融点基板、2)直径5〜50μmのドットであることを特徴とする1記載の低融点基板、3)マイクロプラズマにより溶融、蒸発及び又は気化する材料を、低融点基板上にライン状に堆積した幅1〜100μmの前記材料のラインを備えていることを特徴とする微小なラインを備えた低融点基板、4)幅5〜50μmのラインであることを特徴とする3記載の低融点基板、5)基板の融点が500°C以下であることを特徴とする1〜4のいずれかに記載の低融点基板、6)基板の融点が300°C以下であることを特徴とする5記載の低融点基板、7)50μm以下の径を持つマイクロプラズマジェットにより噴射されたドット又はラインであることを特徴とする1〜6のいずれかに記載の低融点基板、8)堆積させる材料が、金属、金属を主成分とする材料又はその他のマイクロプラズマにより溶融、蒸発又は気化する材料であることを特徴とする1〜7のいずれかに記載の低融点基板、9)溶融、蒸発及び又は気化して基板上に再凝固した堆積物が、平均粒径が100nm以下の粒子状堆積物であることを特徴とする1〜8のいずれかに記載の低融点基板を提供する。
The present inventors have found that it is possible to reduce the heat capacity by reducing the size of the plasma because the heat capacity of the plasma is reduced, that is, the heat capacity is a volumetric state quantity. Obtained.
Based on this knowledge, the present invention is characterized in that: 1) a material having a diameter of 1 to 100 μm in which a material that is melted, evaporated, or vaporized by microplasma is deposited in a dot shape on a low-melting point substrate is provided. 2) a low-melting-point substrate provided with fine dots, 2) a low-melting-point substrate having a diameter of 5 to 50 μm, 3) a material that is melted, evaporated and / or vaporized by microplasma A low-melting-point substrate having a fine line, characterized in that it is provided with a line of the material having a width of 1 to 100 μm deposited in a line on the melting point substrate, and 4) a line having a width of 5 to 50 μm. 5) The low melting point substrate according to 3), 5) The melting point of the substrate is 500 ° C. or less, 6) The low melting point substrate according to any one of 1 to 4, and 6) The melting point of the substrate is 300 ° C. or less. Specially 7. The low-melting-point substrate according to 5 above, 7) the low-melting-point substrate according to any one of 1 to 6 characterized in that the low-melting-point substrate is ejected by a microplasma jet having a diameter of 50 μm or less, and 8) deposition. The low melting point substrate according to any one of 1 to 7, wherein the material to be melted is a metal, a material containing a metal as a main component, or another material that is melted, evaporated, or vaporized by microplasma, 9) melting, The low melting point substrate according to any one of 1 to 8, wherein the deposit evaporated and / or vaporized and re-solidified on the substrate is a particulate deposit having an average particle diameter of 100 nm or less.
また本発明は、10)石英管の中に堆積させるための材料及びプラズマガスを導入すると共に、石英管の外周に誘導コイルを配置し、この誘導コイルに高周波を印加して材料を溶融、蒸発又は気化させ、100μm以下の内径を有する石英管のキャピラリー先端から基板に向かって噴射させることを特徴とする基板上の微小な領域にドット又はラインを形成するマイクロプラズマによる堆積方法、11)キャピラリー先端の内径が50μm以下であることを特徴とする10記載のマイクロプラズマによる堆積方法、12)マイクロプラズマの径が50μm以下であることを特徴とする10又は11記載のマイクロプラズマによる堆積方法、13)堆積させるための材料を溶融、蒸発又は気化させ、該材料を石英管のキャピラリー先端から基板に向かって噴射させるとともに、これを一定速度で相対移動させ、基板上に前記材料が堆積したラインを形成することを特徴とする10〜12のいずれかに記載のマイクロプラズマによる堆積方法、14)堆積させるための材料を溶融、蒸発又は気化させ、該材料を石英管のキャピラリー先端から基板に向かって噴射させるとともに、これを間歇的に相対移動させ、基板上に前記材料が堆積したドットを形成することを特徴とする10〜12のいずれかに記載のマイクロプラズマによる堆積方法、15)融点が500°C以下である基板上に堆積させることを特徴とする10〜14のいずれかに記載のマイクロプラズマによる堆積方法、16)基板の融点が300°C以下であることを特徴とする15)記載のマイクロプラズマによる堆積方法、17)堆積させる材料が、金属、金属を主成分とする材料又はその他のマイクロプラズマにより溶融、蒸発又は気化する材料であることを特徴とする10〜16のいずれかに記載のマイクロプラズマによる堆積方法、18)溶融、蒸発及び又は気化して基板上に再凝固した堆積物が、平均粒径が100nm以下の粒子状堆積物であることを特徴とする10〜17のいずれかに記載のマイクロプラズマによる堆積方法を提供する。 In the present invention, 10) a material and plasma gas to be deposited in the quartz tube are introduced, an induction coil is disposed on the outer periphery of the quartz tube, and a high frequency is applied to the induction coil to melt and evaporate the material. Alternatively, vapor deposition is performed from a capillary tip of a quartz tube having an inner diameter of 100 μm or less toward the substrate, and a deposition method using microplasma that forms dots or lines in a minute region on the substrate, 11) Capillary tip The microplasma deposition method according to 10, wherein the inner diameter of the microplasma is 50 μm or less, 12) The microplasma deposition method according to 10 or 11, wherein the microplasma diameter is 50 μm or less, 13) The material to be deposited is melted, evaporated or vaporized, and the material is transferred from the capillary tip of the quartz tube to the substrate. The microplasma deposition method according to any one of 10 to 12, characterized by forming a line in which the material is deposited on a substrate while being jetted and relatively moving at a constant speed. A material for melting, evaporating or vaporizing the material and spraying the material from the tip of the capillary of the quartz tube toward the substrate, and intermittently moving the material to form dots on which the material is deposited on the substrate. 15) The microplasma deposition method according to any one of 10 to 12, 15) The microplasma according to any one of 10 to 14, wherein the deposition is performed on a substrate having a melting point of 500 ° C. or lower. 16) Deposition method by microplasma according to 15), wherein the melting point of the substrate is 300 ° C. or lower, 7) The deposition method using microplasma according to any one of 10 to 16, wherein the material to be deposited is a metal, a metal-based material, or another material that is melted, evaporated, or vaporized by microplasma. 18) The microplasma according to any one of 10 to 17, wherein the deposit remelted on the substrate by melting, evaporation and / or vaporization is a particulate deposit having an average particle size of 100 nm or less. A deposition method is provided.
さらに本発明は、19)100μm以下の内径のキャピラリーを持つ石英管、石英管の中に配置した堆積させるための材料、石英管の中に導入したプラズマガス、石英管の外周に配置した誘導コイルを備え、この誘導コイルに高周波を印加してマイクロプラズマを発生させて、材料を溶融、蒸発又は気化させ、100μm以下の内径を有する石英管のキャピラリー先端から基板に向かって噴射させることを特徴とする基板上の微小な領域にドット又はラインを形成するマイクロプラズマによる堆積装置、20)キャピラリーが50μm以下の内径を有すること特徴とする19記載のマイクロプラズマによる堆積装置、21)キャピラリーの周囲に石英製保護ジャケットを配置したことを特徴とする20記載のマイクロプラズマによる堆積装置、22)堆積させる材料が、金属、金属を主成分とする材料又はその他のマイクロプラズマにより溶融、蒸発又は気化する材料であることを特徴とする19〜21のいずれかに記載のマイクロプラズマによる堆積装置、23)石英製キャピラリーに対向する基板が500°C以下の融点を持つ材料であることを特徴とする19〜22のいずれかに記載のマイクロプラズマによる堆積装置、24)基板の融点が300°C以下であることを特徴とする23記載のマイクロプラズマによる堆積装置、25)基板材料が、ガラスエポキシ等の樹脂であることを特徴とする19〜24記載のマイクロプラズマによる堆積装置を提供する。 Further, the present invention relates to 19) a quartz tube having a capillary with an inner diameter of 100 μm or less, a material for deposition disposed in the quartz tube, a plasma gas introduced into the quartz tube, an induction coil disposed on the outer periphery of the quartz tube Characterized in that a high frequency is applied to the induction coil to generate microplasma to melt, evaporate or vaporize the material, and spray it from the capillary tip of a quartz tube having an inner diameter of 100 μm or less toward the substrate. 21. A microplasma deposition apparatus for forming dots or lines in a minute area on a substrate to be performed; 20) a microplasma deposition apparatus according to 19 wherein the capillary has an inner diameter of 50 μm or less; 21) quartz around the capillary 20. The deposition apparatus using microplasma according to 20, characterized in that a protective jacket made of is arranged. 2) The deposition apparatus using microplasma according to any one of 19 to 21, wherein the material to be deposited is a metal, a metal-based material, or another material that melts, evaporates or vaporizes by microplasma. 23) The microplasma deposition apparatus according to any one of 19 to 22, wherein the substrate facing the quartz capillary is a material having a melting point of 500 ° C. or lower, and 24) the melting point of the substrate is 300 °. 23. A microplasma deposition apparatus according to 23, characterized in that it is C or less; 25) A microplasma deposition apparatus according to 19-24, wherein the substrate material is a resin such as glass epoxy.
マイクロプラズマの径を可能な限り小さくし、その熱容量を低減させることにより、プラズマジェット照射時の低融点基板のダメージを防ぐと共に、マイクロプラズマ中に挿入した金属等のワイヤーを溶融、蒸発又は気化させ、プラズマジェットと共に噴出させることにより、低融点基板上に微小なサイズの金属等のドット及びラインを形成することができるという優れた効果を有する。 By reducing the diameter of the microplasma as much as possible and reducing its heat capacity, the low melting point substrate is prevented from being damaged during the plasma jet irradiation, and the wires such as metals inserted into the microplasma are melted, evaporated or vaporized. By ejecting together with the plasma jet, it has an excellent effect that dots and lines of fine metal or the like can be formed on the low melting point substrate.
本発明は、マイクロプラズマにより堆積する材料である金属等のワイヤーを、マイクロプラズマ発生用キャピラリー内に予め挿入しておき、誘導コイルに高周波を高出力で印加することで、金属ワイヤーを溶融あるいは気化させるものであり、このように溶融、蒸発あるいは気化した金属等の材料を、キャピラリー内に供給したプラズマガス(Ar)の流れと共にキャピラリー先端から噴出させ、低融点基板の微小領域に析出させるものである。
上記のように、外周のコイルと挿入したワイヤーとの間でマイクロプラズマが発生することが条件となるので、堆積させる材料としては主に金属である。しかし、金属に他の微量非金属が存在していてもマイクロプラズマが発生するので、金属を主成分とする材料又はその他マイクロプラズマが発生し、これにより溶融、蒸発又は気化する材料が全て本発明の対象となる。
In the present invention, a metal wire or the like, which is a material deposited by microplasma, is inserted into a capillary for microplasma generation in advance, and a high frequency is applied to the induction coil at a high output, thereby melting or vaporizing the metal wire. A material such as a metal that has been melted, evaporated, or vaporized in this way is ejected from the tip of the capillary together with the flow of plasma gas (Ar) supplied into the capillary, and is deposited on a minute region of the low melting point substrate. is there.
As described above, since it is a condition that microplasma is generated between the outer peripheral coil and the inserted wire, the material to be deposited is mainly metal. However, since microplasma is generated even when other trace non-metals are present in the metal, all materials that are mainly composed of metal or other microplasma that are melted, evaporated or vaporized by the present invention are included in the present invention. It becomes the object of.
この具体例を図に基づいて説明する。なお、この例は本発明の理解を容易にするために作成したものであり、この実施例によって本発明を制限するものではない。すなわち、本発明の技術思想に基づく、他の実施例、変形、態様は全て本発明に含まれるものとする。 A specific example will be described with reference to the drawings. In addition, this example was created in order to make an understanding of this invention easy, and this invention is not restrict | limited by this Example. That is, all other examples, modifications, and modes based on the technical idea of the present invention are included in the present invention.
図1に本発明で使用したマイクロプラズマ発生装置の概略図を示した。誘導結合型マイクロプラズマを発生させるキャピラリー1には、先端部が細くなった形状のものを使用した。このキャピラリー1は、内径300μm-外形1000μm(壁厚350μm)の石英管を、加熱引張加工することで作製した。
誘導結合型プラズマを発生させるために、上記キャピラリー1を高周波印加用コイル内に装填する必要がある。プラズマ発生用石英ガラスキャピラリー1の内径を100μmより小さくした場合、プラズマ発生用石英ガラスキャピラリー1をコイル内へ直接装填する際に、キャピラリー1先端部を容易に破損してしまう。
FIG. 1 shows a schematic diagram of a microplasma generator used in the present invention. As the capillary 1 for generating inductively coupled microplasma, a capillary 1 having a thin tip was used. The capillary 1 was produced by subjecting a quartz tube having an inner diameter of 300 μm to an outer diameter of 1000 μm (wall thickness of 350 μm) to heat tension processing.
In order to generate inductively coupled plasma, it is necessary to load the capillary 1 into a high frequency application coil. When the inner diameter of the plasma generating quartz glass capillary 1 is smaller than 100 μm, the tip of the capillary 1 is easily damaged when the plasma generating quartz glass capillary 1 is directly loaded into the coil.
そこで、キャピラリー1上に内径1100μm−外径1500μmの石英管保護ジャケット2を被せることが望ましい。この石英管の先端部から約10mmの部分に、銅製コイル3を設置した。
原料金属のワイヤー4(直径50〜100μm)を、キャピラリー1の根元から挿入した。このキャピラリー1中に、ガス供給口5からプラズマガス(Ar)を供給し、高周波電源6から高周波を10〜20Wの出力で高周波コイル3に印加した。
Therefore, it is desirable to cover the capillary 1 with a quartz tube protective jacket 2 having an inner diameter of 1100 μm and an outer diameter of 1500 μm. A copper coil 3 was installed at a portion about 10 mm from the tip of the quartz tube.
A raw metal wire 4 (diameter: 50 to 100 μm) was inserted from the root of the capillary 1. A plasma gas (Ar) was supplied into the capillary 1 from the gas supply port 5, and a high frequency was applied from the high frequency power source 6 to the high frequency coil 3 with an output of 10 to 20 W.
このことにより、コイル3を巻いた部分のキャピラリー1内部に誘導電磁界が発生し、それに伴いコイル3内に届いているタングステンワイヤーが高周波誘導加熱を受け加熱される。この状態で、イグナイター7を一瞬作動させ、挿入ワイヤー4先端とコイル間に高電圧を印加して放電を起こさせ、誘導結合型マイクロプラズマを点灯させた。
以上のような方法で、最小直径20μmのマイクロプラズマの安定発生が可能となった。発生したマイクロプラズマはキャピラリー1の先端から噴き出し、先端部から約100μmの距離をおいて設置した基板表面(図示せず)へも到達する。
As a result, an induction electromagnetic field is generated inside the capillary 1 where the coil 3 is wound, and accordingly, the tungsten wire reaching the coil 3 is heated by high frequency induction heating. In this state, the igniter 7 was operated for a moment, a high voltage was applied between the tip of the insertion wire 4 and the coil to cause discharge, and the inductively coupled microplasma was turned on.
With the method described above, stable generation of microplasma with a minimum diameter of 20 μm is possible. The generated microplasma is ejected from the tip of the capillary 1 and reaches the substrate surface (not shown) installed at a distance of about 100 μm from the tip.
次に、ガラスエポキシ基板(融点約300°C)への高融点金属のタングステン(融点約3400°C)蒸着の具体例を示す。
先端部内径50μmの石英キャピラリー1内に、直径50μmのタングステンワイヤー4を挿入した。このキャピラリー1内に、プラズマガス(Ar)を供給し、高周波を20Wの出力で高周波コイル3に印加して、誘導結合型マイクロプラズマを発生させた。
挿入されたタングステンワイヤーは、印加された高周波による誘導加熱および発生したマイクロプラズマの熱により、その表面が溶融あるいは気化し、プラズマガスの流れにのってキャピラリーから噴出した。その結果、キャピラリー先端から100〜400μmの距離をおいて配置した基板上に堆積した。
Next, a specific example of vapor deposition of refractory metal tungsten (melting point: about 3400 ° C.) on a glass epoxy substrate (melting point: about 300 ° C.) will be shown.
A tungsten wire 4 having a diameter of 50 μm was inserted into a quartz capillary 1 having an inner diameter of 50 μm at the tip. Plasma gas (Ar) was supplied into the capillary 1 and a high frequency was applied to the high frequency coil 3 with an output of 20 W to generate inductively coupled microplasma.
The surface of the inserted tungsten wire was melted or vaporized by induction heating by the applied high frequency and the heat of the generated microplasma, and was ejected from the capillary along the flow of plasma gas. As a result, it was deposited on a substrate arranged at a distance of 100 to 400 μm from the capillary tip.
キャピラリー先端から100μmの距離をおいて配置したガラスエポキシ基板上に、上記条件下、大気中でマイクロプラズマを1分間発生させて作製した堆積物の走査型電子顕微鏡写真を図2に示す(図2−1:横方向からの観察写真、図2−2:真上方向からの観察写真)。
底面の直径が約80μm、高さが約35μmの山状の物質が堆積していた(ドット状の堆積物)。この堆積物の高分解能走査型電子顕微鏡観察では、この堆積物は直径20〜50μm程度のサイズであった。
また、その堆積物(ドット状の堆積物)を詳細に観察すると、さらに100nm程度の微粒子で構成されていることが分かった(図2−3)。また、図2−1、2−2で明らかなように、タングステンが堆積された領域の周囲はダメージを受けていなかった。
FIG. 2 shows a scanning electron micrograph of the deposit produced by generating microplasma in the atmosphere for 1 minute on the glass epoxy substrate placed at a distance of 100 μm from the capillary tip under the above conditions (FIG. 2). −1: Observation photograph from the lateral direction, FIG. 2-2: Observation photograph from directly above)
A mountain-shaped substance having a bottom diameter of about 80 μm and a height of about 35 μm was deposited (dotted deposit). In the high-resolution scanning electron microscope observation of the deposit, the deposit was about 20 to 50 μm in diameter.
Further, when the deposit (dotted deposit) was observed in detail, it was found that the deposit was further composed of fine particles of about 100 nm (FIG. 2-3). Further, as apparent from FIGS. 2-1 and 2-2, the periphery of the region where tungsten was deposited was not damaged.
キャピラリー1先端とガラスエポキシ基板との距離を100〜400μmで変化させた場合にも、タングステンは山状に堆積した。その底面の直径や高さなどのサイズは、この距離にはそれほど依存しない。
本方法では、タングステンに限らず様々な材料を低融点基板の微小領域に堆積させることが可能である。鉄などの磁性金属や、電極素子に用いられる白金をはじめ高融点金属も堆積させることが可能である。
また、発生させるマイクロプラズマのサイズや発生時間を変化させることで、堆積物の直径、高さを制御することも可能である。
Even when the distance between the tip of the capillary 1 and the glass epoxy substrate was changed from 100 to 400 μm, tungsten was deposited in a mountain shape. The size, such as the diameter and height of the bottom surface, does not depend much on this distance.
In this method, not only tungsten but various materials can be deposited on a minute region of a low melting point substrate. It is possible to deposit a magnetic metal such as iron or a refractory metal such as platinum used for an electrode element.
In addition, the diameter and height of the deposit can be controlled by changing the size and generation time of the microplasma to be generated.
キャピラリー1内に直径100μmの鉄ワイヤーを挿入、プラズマガス(Ar)を供給して、高周波を15Wの出力でコイルに印加し、10秒間発生させた直径約20μmの誘導結合型マイクロプラズマによって作製した堆積物の走査型電子顕微鏡写真を図3に示す。
キャピラリー先端から100μmの距離をおいて配置したガラスエポキシ基板上に、直径約10μmの堆積物が生成した(図3−1:真上からの観察写真)。
堆積物の高さはプラズマ発生時間に依存し、10秒間の発生では、高さ約1μmの鉄の堆積物が得られた(図3−2:横方向からの観察写真)。この鉄堆積物も、直径20〜100μmの球状鉄微粒子で構成されていた(図3−3:高分解能走査型電子顕微鏡写真)。
An iron wire with a diameter of 100 μm was inserted into the capillary 1, plasma gas (Ar) was supplied, a high frequency was applied to the coil with an output of 15 W, and it was produced by an inductively coupled microplasma with a diameter of about 20 μm generated for 10 seconds. A scanning electron micrograph of the deposit is shown in FIG.
Deposits having a diameter of about 10 μm were formed on a glass epoxy substrate placed at a distance of 100 μm from the capillary tip (FIG. 3: observation photograph from directly above).
The height of the deposit was dependent on the plasma generation time, and an iron deposit with a height of about 1 μm was obtained when it was generated for 10 seconds (Fig. 3-2: Observation photograph from the lateral direction). This iron deposit was also composed of spherical iron fine particles having a diameter of 20 to 100 μm (FIG. 3-3: high resolution scanning electron micrograph).
上記のドット形成技術を応用して、基板上に鉄のドットパターンを形成した実施例を示す。ガラスエポキシ基板を、3軸マニピュレーターに接続された基板支持部に固定した。基板とプラズマトーチ先端部との距離を100μmに固定し、上記の鉄ドット作製例と同じ条件で、径20μmのマイクロプラズマを10秒間発生させた。
発生終了後、基板支持部を横または縦方向に100μmの距離移動させ、前記と同じ条件でマイクロプラズマを発生させた。その結果、ガラスエポキシ基板上に、100μmのピッチ幅で形成された直径約10μmの鉄ドットのパターンが形成された(図4−1)。
An example in which an iron dot pattern is formed on a substrate by applying the above-described dot forming technique will be described. A glass epoxy substrate was fixed to a substrate support connected to a triaxial manipulator. The distance between the substrate and the tip of the plasma torch was fixed to 100 μm, and microplasma with a diameter of 20 μm was generated for 10 seconds under the same conditions as in the above iron dot production example.
After the generation was completed, the substrate support was moved a distance of 100 μm in the horizontal or vertical direction, and microplasma was generated under the same conditions as described above. As a result, a pattern of iron dots having a diameter of about 10 μm formed with a pitch width of 100 μm was formed on the glass epoxy substrate (FIG. 4A).
次に、基板上に鉄のラインパターンを形成した例を示す。基板とプラズマトーチ先端部との距離を100μmに固定し、上記と同じ条件でマイクロプラズマを発生させた。発生直後、基板を横方向に10μm/秒の速度で1000μmの距離移動させた。基板上には、長さ1000μm、幅約10μmのラインパターンが形成された。 Next, an example in which an iron line pattern is formed on a substrate will be described. The distance between the substrate and the plasma torch tip was fixed to 100 μm, and microplasma was generated under the same conditions as described above. Immediately after the occurrence, the substrate was moved a distance of 1000 μm in the lateral direction at a speed of 10 μm / sec. A line pattern having a length of 1000 μm and a width of about 10 μm was formed on the substrate.
以上のように、直径が50μm以下のマイクロプラズマを利用することにより、融点が約300°Cの基板にダメージを与えることなく容易に金属材料を堆積させることができる。また、マイクロプラズマ中に挿入した金属ワイヤーを意図的に溶出させることで、基板上に金属ドットおよびラインを形成することが可能である。したがって、本発明は基板微細加工技術として極めて有用である。 As described above, by using microplasma having a diameter of 50 μm or less, a metal material can be easily deposited without damaging a substrate having a melting point of about 300 ° C. Moreover, it is possible to form metal dots and lines on the substrate by intentionally eluting the metal wires inserted into the microplasma. Therefore, the present invention is extremely useful as a substrate microfabrication technique.
1 マイクロプラズマ発生用石英キャピラリー
2 キャピラリー保護ジャケット用石英管
3 銅製コイル
4 金属ワイヤー
5 ガス供給口
6 高周波電源
7 イグナイター
1 Quartz Capillary for Micro Plasma Generation 2 Quartz Tube for Capillary Protection Jacket 3 Copper Coil 4 Metal Wire 5 Gas Supply Port 6 High Frequency Power Supply 7 Igniter
Claims (25)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008208900A JP4617480B2 (en) | 2008-08-14 | 2008-08-14 | Substrate with minute lines |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008208900A JP4617480B2 (en) | 2008-08-14 | 2008-08-14 | Substrate with minute lines |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004079483A Division JP4769932B2 (en) | 2004-03-19 | 2004-03-19 | Substrate with minute dots |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008306209A true JP2008306209A (en) | 2008-12-18 |
JP4617480B2 JP4617480B2 (en) | 2011-01-26 |
Family
ID=40234582
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008208900A Expired - Fee Related JP4617480B2 (en) | 2008-08-14 | 2008-08-14 | Substrate with minute lines |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4617480B2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2462008C2 (en) * | 2010-11-16 | 2012-09-20 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Московский Государственный Технический Университет Имени Н.Э. Баумана" | Explosive plasma-vortex optical radiation source |
CN106358357A (en) * | 2016-10-13 | 2017-01-25 | 上海交通大学 | Device and method for preparing PDMS atmospheric superfine plasma jet |
CN114205985A (en) * | 2021-11-29 | 2022-03-18 | 苏州大学 | Small-beam-diameter helicon wave plasma generating device and generating method |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102781156A (en) * | 2012-06-25 | 2012-11-14 | 中国科学院等离子体物理研究所 | Device provided with magnetic field restraint and capable of generating plasma jets under atmosphere condition |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5874134A (en) * | 1996-01-29 | 1999-02-23 | Regents Of The University Of Minnesota | Production of nanostructured materials by hypersonic plasma particle deposition |
JPH11510855A (en) * | 1995-08-04 | 1999-09-21 | マイクロコーティング テクノロジーズ | Chemical vapor deposition and powder formation using thermal spraying of near-supercritical and supercritical fluid solutions |
JPH11274671A (en) * | 1998-03-25 | 1999-10-08 | Seiko Epson Corp | Electric circuit, its manufacture and manufacture device thereof |
JP2003115650A (en) * | 2001-10-03 | 2003-04-18 | Yazaki Corp | Manufacturing method and manufacturing device for circuit body |
JP2003328138A (en) * | 2002-05-14 | 2003-11-19 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Micro-plasma cvd apparatus |
-
2008
- 2008-08-14 JP JP2008208900A patent/JP4617480B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11510855A (en) * | 1995-08-04 | 1999-09-21 | マイクロコーティング テクノロジーズ | Chemical vapor deposition and powder formation using thermal spraying of near-supercritical and supercritical fluid solutions |
US5874134A (en) * | 1996-01-29 | 1999-02-23 | Regents Of The University Of Minnesota | Production of nanostructured materials by hypersonic plasma particle deposition |
JPH11274671A (en) * | 1998-03-25 | 1999-10-08 | Seiko Epson Corp | Electric circuit, its manufacture and manufacture device thereof |
JP2003115650A (en) * | 2001-10-03 | 2003-04-18 | Yazaki Corp | Manufacturing method and manufacturing device for circuit body |
JP2003328138A (en) * | 2002-05-14 | 2003-11-19 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Micro-plasma cvd apparatus |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2462008C2 (en) * | 2010-11-16 | 2012-09-20 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Московский Государственный Технический Университет Имени Н.Э. Баумана" | Explosive plasma-vortex optical radiation source |
CN106358357A (en) * | 2016-10-13 | 2017-01-25 | 上海交通大学 | Device and method for preparing PDMS atmospheric superfine plasma jet |
CN106358357B (en) * | 2016-10-13 | 2019-05-24 | 上海交通大学 | A kind of apparatus and method preparing the ultra-fine plasma jet of PDMS atmospheric pressure |
CN114205985A (en) * | 2021-11-29 | 2022-03-18 | 苏州大学 | Small-beam-diameter helicon wave plasma generating device and generating method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4617480B2 (en) | 2011-01-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Tudose et al. | Chemical and physical methods for multifunctional nanostructured interface fabrication | |
US8226884B2 (en) | Method and apparatus for producing large diameter superalloy ingots | |
Shimizu et al. | Development of wire spraying for direct micro-patterning via an atmospheric-pressure UHF inductively coupled microplasma jet | |
RU2608857C2 (en) | Processes and apparatus for forming products from atomised metals and alloys | |
US20190093229A1 (en) | Apparatus and method for depositing a coating on a substrate at atmospheric pressure | |
JP5419027B2 (en) | Thin film production method and apparatus using microplasma method | |
US20090104377A1 (en) | Vapor deposition head apparatus and method of coating by vapor deposition | |
JP4617480B2 (en) | Substrate with minute lines | |
JP4565244B2 (en) | Microplasma deposition method and apparatus | |
JP4769932B2 (en) | Substrate with minute dots | |
KR101269286B1 (en) | Method for the manufacture of inorganic nanoparticles in air and device therefor | |
US10156011B2 (en) | Apparatus for direct-write sputter deposition and method therefor | |
JP4041878B2 (en) | Microplasma CVD equipment | |
JP4565095B2 (en) | Micro plasma CVD equipment | |
JP3837556B2 (en) | Metal wire or capillary provided with carbon nanotube and method for forming carbon nanotube | |
JP4423393B2 (en) | Microplasma deposition method and apparatus | |
JP3152548B2 (en) | High frequency induction plasma deposition equipment | |
JP2004307241A (en) | Production method for carbon nanotube | |
JP2005256017A (en) | Apparatus and method for arranging particles | |
JP2008202106A (en) | Method for producing fine particle or fine-sized fiber | |
TW201822917A (en) | Device and method for manufacturing material particles | |
JP2008127652A (en) | Film deposition apparatus | |
JP2806548B2 (en) | Film formation method by thermal plasma evaporation method | |
JP2003313650A (en) | Method for forming film having cleanability | |
JP3933110B2 (en) | Printer device for manufacturing fine parts and method for producing fine parts |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100706 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100901 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100928 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20101001 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131105 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131105 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |