JP5004088B2 - Processing method and apparatus using modulated microplasma - Google Patents

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Description

本発明は、高周波マイクロプラズマを利用して、有機無機を問わない様々な種類の材料上に、材料堆積を施すマイクロプラズマ加工方法及びその装置に関するものであって、特にプラズマ発生用細管又はプラズマ発生用ノズルを用いたマイクロプラズマ加工方法及びその装置に関するものである。   The present invention relates to a microplasma processing method and apparatus for depositing material on various kinds of materials regardless of organic and inorganic using high-frequency microplasma, and particularly to a plasma generating capillary or plasma generator. The present invention relates to a microplasma processing method and apparatus using a nozzle for use.

近年、大気圧下で発生させたプラズマ、いわゆる大気圧プラズマを利用して、基板等の材料表面上に異種の材料を堆積させる技術が開発されている。
中でも、直径がマイクロメートルオーダーであるマイクロプラズマを用いた大気中での材料プロセシング技術は、装置が小型であり操作性も良いことから、近年では多くの関連技術の開発がなされている。
本発明者らも、マイクロプラズマを利用した大気中での局所材料堆積技術に関して、既に幾つかの提案をしている。
In recent years, a technique for depositing different materials on the surface of a material such as a substrate using plasma generated under atmospheric pressure, so-called atmospheric pressure plasma, has been developed.
In particular, material processing technology in the atmosphere using microplasma with a diameter of the order of micrometers has been developed in recent years because of the small size of the device and good operability.
The present inventors have already made some proposals regarding the local material deposition technique in the atmosphere using microplasma.

特許文献1記載の技術は、ノズル型高周波マイクロプラズマ発生器を利用した材料局所堆積装置の開発に関する技術であり(以下、ここでは、先端が絞られた形状の管を「ノズル」と称し、これに対して、直管を「細管」と称することとする。)、内径数mm以下の絶縁性ノズル内にアルゴン等の不活性ガスを供給しながら、ノズル周囲に設置された電極へ高周波を連続的に供給するのみで、大気中で安定にプラズマを発生させることが可能である。プラズマ中に導入可能な原料形態はガス種のみであるが、化学的気相堆積法(Chemical Vapor Deposition 以後「CVD法」と称す。)により、非加熱材料上の局所領域にのみ、良結晶性の炭素系材料を成長、堆積させることが可能な装置である。
しかしながら上記のような、原料としてガス種しか供給できない技術では、次のような技術的制約が考えられる。
ガス等の真空排気系装置を全く利用しない大気中での工程を考えた場合、人体、環境に対して有害なガス原料の使用は好ましくない。通常の金属乃至金属化合物薄膜作製工程では、有機金属ガス等の毒性を有するガスを使用するため、特許文献1に記載された技術で堆積可能な材料種は、必然的に限られてしまう。
The technique described in Patent Document 1 is a technique related to the development of a local material deposition apparatus using a nozzle type high-frequency microplasma generator (hereinafter, a tube having a narrowed tip is referred to as a “nozzle” On the other hand, a straight pipe is referred to as a “thin tube”.) While supplying an inert gas such as argon into an insulating nozzle having an inner diameter of several mm or less, a high frequency is continuously applied to an electrode installed around the nozzle. It is possible to generate plasma stably in the atmosphere only by supplying the air. The source material that can be introduced into the plasma is only gas species, but it has good crystallinity only in the local region on the non-heated material by chemical vapor deposition (hereinafter referred to as “CVD method”). This is an apparatus capable of growing and depositing carbon-based materials.
However, the technology that can supply only gas species as a raw material as described above may have the following technical limitations.
When considering a process in the atmosphere that does not use any vacuum exhaust system such as gas, it is not preferable to use a gas raw material that is harmful to the human body and the environment. In a normal metal or metal compound thin film manufacturing process, a toxic gas such as an organometallic gas is used, so that the types of materials that can be deposited by the technique described in Patent Document 1 are necessarily limited.

この問題点を改善するための手段として、本発明者らは、特許文献2、3で新技術を提案している。これらの技術は、金属ワイヤーを主原料として使用する技術である。この技術も細管又はノズル型高周波マイクロプラズマ発生器を利用したものであるが、細管又はノズル内に予め原料である金属ワイヤーを挿入しておき、不活性ガス乃至大気中で扱える反応性ガスを流し、細管又はノズルの周囲に設置した電極に、図1に示したような電圧を連続的に印加、連続的に高周波プラズマを発生させ、プラズマからの熱伝導乃至高周波加熱等で金属ワイヤーを蒸発または溶融させ、生成した気相や液滴を、ノズルや細管下流域で凝縮、凝固させ、下流に設置した基板等に材料を堆積させる技術である。なお、図1において、(a)は印加電圧波形を示し、(b)は高周波出力波形を示す。   As means for improving this problem, the present inventors have proposed new technologies in Patent Documents 2 and 3. These techniques use a metal wire as a main raw material. This technology also uses a narrow tube or nozzle type high-frequency microplasma generator, but a metal wire as a raw material is inserted in advance into the narrow tube or nozzle, and an inert gas or a reactive gas that can be handled in the atmosphere is allowed to flow. A voltage as shown in FIG. 1 is continuously applied to the electrodes installed around the narrow tube or nozzle to continuously generate a high-frequency plasma, and the metal wire is evaporated by heat conduction or high-frequency heating from the plasma. This is a technique for condensing and solidifying the generated gas phase and droplets in a downstream area of a nozzle or a thin tube and depositing the material on a substrate or the like installed downstream. In FIG. 1, (a) shows an applied voltage waveform, and (b) shows a high-frequency output waveform.

特許文献2に記載された技術は、内径50μm以下のノズル内での大気圧プラズマ発生技術に関する技術および、その発生技術を利用して、融点が500℃以下の低融点基板上へ、直径1〜100μmのドット状および幅5〜50μmのライン状で、金属乃至金属化合物材料を堆積させる技術に関するものである。
特許文献3に記載された技術は、細管を利用して、あらゆる種類の基板上の数百μm、さらには数cm以上の大面積に金属乃至金属化合物を薄膜として堆積させるための技術である。
しかしながら、上記特許文献2及び3に記載の技術では、下記のような技術的限界がある。
The technique described in Patent Document 2 is based on a technique related to atmospheric pressure plasma generation in a nozzle having an inner diameter of 50 μm or less, and the generation technique, onto a low melting point substrate having a melting point of 500 ° C. or less. The present invention relates to a technique for depositing a metal or a metal compound material in a dot shape of 100 μm and a line shape of 5 to 50 μm in width.
The technique described in Patent Document 3, by utilizing the capillary hundreds [mu] m 2 on any type of substrate, more in techniques for depositing metal or metal compound as a thin film to several cm 2 or more large area is there.
However, the techniques described in Patent Documents 2 and 3 have the following technical limitations.

先ず、プラズマの発生に利用可能なノズルサイズの限界がある。特許文献2に記載のプラズマ発生技術では、内径20μm程のノズル内での発生が限界であり、より小サイズのノズル内でのプラズマ発生は不可能である。この技術では、内径100μm以下のノズルは、内径300〜800μm程の石英直管を加熱引張加工して作製する。この作製工程で、ノズル先端部の内径が数μm程の極細ノズルの作製は可能であるが、内径が約20μm以下の極細ノズルでは、その管壁が非常に薄化しており耐熱性が劣化しているため、その先端部はプラズマ発生時に容易に破損してしまう。つまり、特許文献2に記載の大気圧プラズマ発生法では、一定厚以上の管壁厚を有するノズルが必要であり、それは内径20μm以上のノズルにおいては可能であるものの、内径数μmの極細ノズル内でのプラズマ発生は不可能である。   First, there is a limit to the nozzle size that can be used to generate plasma. In the plasma generation technique described in Patent Document 2, generation in a nozzle having an inner diameter of about 20 μm is the limit, and plasma generation in a smaller size nozzle is impossible. In this technique, a nozzle having an inner diameter of 100 μm or less is produced by subjecting a quartz straight pipe having an inner diameter of about 300 to 800 μm to heat tension processing. In this manufacturing process, it is possible to manufacture an ultrafine nozzle with an inner diameter of several μm at the tip of the nozzle. However, with an ultrafine nozzle having an inner diameter of about 20 μm or less, the tube wall is very thin and heat resistance deteriorates. Therefore, the tip portion is easily damaged when plasma is generated. That is, in the atmospheric pressure plasma generation method described in Patent Document 2, a nozzle having a tube wall thickness of a certain thickness or more is necessary, and this is possible in a nozzle having an inner diameter of 20 μm or more, but in an ultrafine nozzle having an inner diameter of several μm. Plasma generation at is impossible.

さらに、特許文献2及び3に記載の技術では、原料として使用できるワイヤー種が限られている。これらの文献中の実施例中に記載されているような、タングステンやモリブデン等の蒸気圧の低いワイヤーからの堆積は可能であるが、高蒸気圧、すなわち低融点材料、例えばマグネシウム、スズ、インジウム等のワイヤーからの材料堆積は難しい。これら低融点材料ワイヤーを細管又はノズル内に挿入、プラズマ発生を試みると、プラズマを発生させた瞬間に挿入ワイヤーは溶融し、数片に切断され、その切断片は表面張力により球状化してしまう。すなわち、効率良く基板に堆積させることは、不可能では無いものの、そのための適切な条件の選択幅は狭く、非常に熟練した技術を要する。   Furthermore, in the techniques described in Patent Documents 2 and 3, the types of wires that can be used as raw materials are limited. Deposition from low vapor pressure wires such as tungsten and molybdenum as described in the examples in these documents is possible, but high vapor pressure, ie low melting point materials such as magnesium, tin, indium It is difficult to deposit material from wires such as. When these low melting point material wires are inserted into a thin tube or nozzle and plasma generation is attempted, the insertion wire melts and is cut into several pieces at the moment when the plasma is generated, and the cut pieces are spheroidized by surface tension. That is, although it is not impossible to efficiently deposit on the substrate, the selection range of appropriate conditions for that purpose is narrow, and a very skillful technique is required.

同様のことは、貴金属材料の場合においても見られる。特許文献2および3に記載の手法で、細管又はノズル内のガス流量や印加高周波の投入エネルギーを適切な値に設定すれば、細管又はノズルの出口下流に設置した基板上への堆積は可能ではあるが、その適正範囲の幅は極めて狭いため、工程実施の上では、堆積技術に関する豊富な経験を要する。
特開2003−328138号公報 特開2005−262111号公報 特願2006−225695号 特開2006−274290号公報
The same can be seen in the case of noble metal materials. If the gas flow rate in the narrow tube or nozzle or the input energy of the applied high frequency is set to an appropriate value by the methods described in Patent Documents 2 and 3, deposition on the substrate installed downstream of the narrow tube or nozzle outlet is not possible. However, since the width of the appropriate range is extremely narrow, a great deal of experience in the deposition technique is required for performing the process.
JP 2003-328138 A JP-A-2005-262111 Japanese Patent Application No. 2006-225695 JP 2006-274290 A

本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであって、高周波マイクロプラズマ発生器として、内径が数mm程度の細管又はノズルを用いた際の上記問題点を改善した新規な材料堆積法及びそれを実施するための装置を提供することを目的とするものである。
すなわち、基板等の材料表面上、僅か数μm程の領域にのみ、材料堆積を行うための技術分野では、内径が数μm程度の極微細細管又は極微細ノズルの使用は必須であると考えられる。そのためには、ガス温度が低いプラズマの発生法を開発し、プラズマからの熱による極微細ノズル管壁破損を防ぐ技術の開発が必須である。
また、上記の極微細プラズマを利用した薄膜作製工程で、低融点材料ワイヤーならびに貴金属ワイヤーを原料として利用する場合に、原料ワイヤーの瞬時溶融、細管乃至ノズル内での細断化を防ぐためには、従来のプラズマとは異なった性質のプラズマ発生法の開発が必須である。
The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and is a novel material deposition that improves the above-mentioned problems when using a thin tube or nozzle having an inner diameter of several millimeters as a high-frequency microplasma generator. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for carrying out the method.
That is, in the technical field for depositing material only on a region of only a few μm on the surface of a material such as a substrate, it is considered essential to use an ultrafine tube or ultrafine nozzle having an inner diameter of about several μm. . To that end, it is essential to develop a method for generating plasma with a low gas temperature, and to develop a technique for preventing damage to the wall of the ultrafine nozzle tube due to heat from the plasma.
In addition, in the thin film production process using the above ultrafine plasma, when using a low melting point material wire and a noble metal wire as a raw material, in order to prevent instantaneous melting of the raw material wire, shredding in a thin tube or nozzle, It is essential to develop a plasma generation method that has properties different from those of conventional plasma.

発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、直径数mm以下のノズル内で発生させる、いわゆる細管又はノズル型高周波マイクロプラズマの発生において、プラズマを発生させるために印加する高周波電圧を一定周期的又は不定周期的に変調させ、断続的にプラズマを発生させることで上記課題を解決しうるという知見を得た。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the inventors have applied a high frequency applied to generate plasma in the generation of a so-called capillary tube or nozzle type high frequency microplasma generated in a nozzle having a diameter of several millimeters or less. The present inventors have found that the above problem can be solved by modulating the voltage periodically or irregularly and generating plasma intermittently.

本発明は、これらの知見に基づいて完成に至ったものであり、以下のとおりのものである。
(1)高周波電圧を印加することによりプラズマ発生用細管内又はプラズマ発生用ノズル内に高周波プラズマを発生させ、該発生したプラズマを被加工基板に向けて照射し、該基板に薄膜を堆積するマイクロプラズマ加工法であって、
原料として、前記細管内又はノズル内に配置した低融点ワイヤー又は貴金属ワイヤーを用いるとともに、
前記高周波電圧を変調させることで、断続的にプラズマを発生させることを特徴とするマイクロプラズマ加工法。
(2)前記変調のために印加する電圧波形が、矩形、三角波形、又は正弦波形のいずれかであることを特徴とする上記(1)のマイクロプラズマ加工法。
(3)前記変調のために印加する電圧波形が、一定周期又は不定周期を有することを特徴とする上記(2)のマイクロプラズマ加工法。
(4)前記細管内又はノズル内に不活性ガスを導入することを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれかのマイクロプラズマ加工法。
(5)プラズマ発生用細管又はプラズマ発生用ノズル、該細管又はノズル内にプラズマを発生させるための高周波印加電極、該電極に高周波電圧を供給するプラズマ発生用高周波電源、被加工基板の支持台、及び発生したプラズマを被加工基板に向けて照射する手段を少なくとも有する、基板に薄膜を堆積するためのマイクロプラズマ加工装置であって、
前記細管内又はノズル内に、原料である低融点ワイヤー又は貴金属ワイヤーを配置するとともに、
前記高周波電圧を変調させて断続的にプラズマを発生させる手段を有していることを特徴とするマイクロプラズマ加工装置。
(6)前記変調のために、矩形、三角波形、又は正弦波形のいずれかの波形を有する電圧を印加する手段を有することを特徴とする上記(5)のマイクロプラズマ加工装置。
(7)前記変調のために、一定周期又は不定周期を有する波形を有する電圧を印加する手段を有することを特徴とする上記(5)のマイクロプラズマ加工装置。
)前記細管内又はノズル内に不活性ガスを導入する手段を有していることを特徴とする上記(5)〜(7)のいずれかのマイクロプラズマ加工装置。
The present invention has been completed based on these findings, and is as follows.
(1) A high frequency plasma is generated in a plasma generating capillary or a plasma generating nozzle by applying a high frequency voltage, the generated plasma is irradiated toward a substrate to be processed, and a thin film is deposited on the substrate. A plasma processing method,
As a raw material, using a low melting point wire or a noble metal wire arranged in the narrow tube or nozzle,
A microplasma processing method, wherein plasma is generated intermittently by modulating the high-frequency voltage.
(2) The microplasma processing method according to (1), wherein a voltage waveform applied for the modulation is any one of a rectangular waveform, a triangular waveform, and a sine waveform.
(3) The microplasma processing method according to (2), wherein the voltage waveform applied for the modulation has a constant period or an indefinite period.
(4) The microplasma processing method according to any one of (1) to (3), wherein an inert gas is introduced into the narrow tube or the nozzle.
(5) A thin tube for plasma generation or a nozzle for plasma generation, a high-frequency application electrode for generating plasma in the thin tube or nozzle, a high-frequency power source for plasma generation for supplying a high-frequency voltage to the electrode, a support for a substrate to be processed, And a microplasma processing apparatus for depositing a thin film on the substrate, comprising at least means for irradiating the generated plasma toward the substrate to be processed,
While placing the low melting point wire or noble metal wire as a raw material in the narrow tube or nozzle,
A microplasma processing apparatus comprising means for intermittently generating plasma by modulating the high-frequency voltage.
(6) The microplasma processing apparatus according to (5), further comprising means for applying a voltage having a rectangular, triangular, or sine waveform for the modulation.
(7) The microplasma processing apparatus according to (5), further comprising means for applying a voltage having a waveform having a constant period or an indefinite period for the modulation.
( 8 ) The microplasma processing apparatus according to any one of the above (5) to (7), characterized by having means for introducing an inert gas into the narrow tube or nozzle.

本発明の方法及び装置によれば、断続的にプラズマが発生することにより、低融点の材料に対しても薄膜堆積施すことが可能となる。また、プラズマ発生用細管として、内径20μm以下の極細細管又は極細ノズルを用いた場合にも、その先端部が破損することなく、薄膜堆積を施すことが可能となり、さらに、原料として低融点金属からなる金属ワイヤーをプラズマ発生用細管又はノズル内に挿入した場合にも、その金属ワイヤーの溶融・破断が生ずることなくこれらの加工を行うことが可能となる。   According to the method and apparatus of the present invention, plasma is generated intermittently, so that a thin film can be deposited even on a material having a low melting point. In addition, even when an ultrafine tube or an ultrafine nozzle having an inner diameter of 20 μm or less is used as a plasma generating thin tube, it is possible to deposit a thin film without damaging the tip portion. Even when the resulting metal wire is inserted into a plasma generating capillary or nozzle, it is possible to perform these processes without melting or breaking the metal wire.

本発明は、直径数mm以下のノズル内又は細管内で高周波マイクロプラズマを発生させるマイクロプラズマ加工法及びその装置において、プラズマを発生させるために印加する高周波電圧を一定周期的又は不定周期的に変調させ、断続的にプラズマを発生させることを特徴としている。
図2は、本発明の高周波変調制御の基本概念を示すものであり、上段の(a)は、プラズマ発生のための高周波に電力のオン・オフを重畳して変調させる、いわゆるパルスプラズマ発生のためのシグナルであり、プラズマの発生と消失乃至プラズマの高出力発生と低出力発生の繰り返しが、下段(b)に示されたように可能となる。
The present invention relates to a microplasma processing method and apparatus for generating a high-frequency microplasma in a nozzle or a thin tube having a diameter of several millimeters or less, and a high-frequency voltage applied to generate plasma is modulated periodically or irregularly. And generating plasma intermittently.
FIG. 2 shows the basic concept of the high-frequency modulation control of the present invention. The upper part (a) shows the so-called pulse plasma generation in which power is turned on and off to modulate the high-frequency for plasma generation. As shown in the lower part (b), generation and disappearance of plasma or generation of high output and low output of plasma can be repeated.

本発明において、変調のために印加する電圧波形は、図2のような矩形波に限られるものではなく、図3に示すような、三角波形、正弦波形の電圧印加でも良い。また、図2、図3のような一定周期のものに限られるものではなく、図4のように、不定周期のものでも問題ない。重要なのは、印加電圧を一定周期的又は不定周期的にOFFにするか、或は低出力とする時間を設けることであり、電圧波形はいかなる形状のものであっても良い。例えば、図5のように、時間と共に増加する高周波出力を周期的にOFFさせることで、間歇的にプラズマを発生させることが可能となる。この場合も、言うまでも無く不定周期的にOFFの時間を設けても同様の効果が得られる。   In the present invention, the voltage waveform applied for modulation is not limited to the rectangular wave as shown in FIG. 2, but may be a triangular waveform or a sine waveform as shown in FIG. Moreover, it is not restricted to the thing of a fixed period like FIG. 2, FIG. 3, Even if it is an indefinite period like FIG. 4, there is no problem. What is important is to provide a time for the applied voltage to be turned off periodically or irregularly or to have a low output, and the voltage waveform may have any shape. For example, as shown in FIG. 5, it is possible to intermittently generate plasma by periodically turning off a high-frequency output that increases with time. In this case as well, it goes without saying that the same effect can be obtained even if the OFF time is provided indefinitely.

このようなプラズマの消失或いは低出力発生状態を一定周期的又は不定周期的に組み込むことで、プラズマの総エネルギーを低減させることが可能となる。これは、プラズマおよびその周囲に存在する物質への熱損傷の軽減に繋がる。ヘリウムガスで発生させたプラズマよりエンタルピーが高い、アルゴンガスやアルゴン/水素混合ガス等で発生させたプラズマであっても、直接手で触ることが可能な程、プラズマの温度(ガス温度)を低温に保つことが可能である。
したがって、耐熱性に劣る管壁が薄いノズル内、例えば、ガラスや石英の細管等を加熱引張加工することで作製された内径数μm以下のノズル内でのプラズマ発生が可能となる。
It is possible to reduce the total energy of the plasma by incorporating such a disappearance of the plasma or a low power generation state periodically or irregularly. This leads to a reduction in thermal damage to the plasma and the materials present around it. Even if the plasma generated by argon gas or argon / hydrogen mixed gas has higher enthalpy than the plasma generated by helium gas, the plasma temperature (gas temperature) is so low that it can be touched by hand. It is possible to keep on.
Therefore, plasma can be generated in a nozzle with a thin tube wall that is inferior in heat resistance, for example, in a nozzle having an inner diameter of several μm or less produced by heating and pulling a thin tube of glass or quartz.

本発明の方法及び装置によれば、従来のマイクロプラズマで試みられてきた蒸着による点や線描画といったいわゆるパターニングも可能となる。
また、本発明の方法及び装置において、細管又はノズルの出口下流に設置する被加工基板として用いられる材料は、金属、金属酸化物、ガラス、セラミックス等の耐熱性を有する材料に限られず、例えば紙のような耐熱性が無い材料であっても、熱損傷を与えることなく、蒸着加工を施すことが可能である。
According to the method and apparatus of the present invention, so-called patterning such as dot or line drawing by vapor deposition, which has been attempted with conventional microplasma, is also possible.
In the method and apparatus of the present invention, the material used as the substrate to be processed installed downstream of the outlet of the narrow tube or nozzle is not limited to a heat-resistant material such as metal, metal oxide, glass, ceramics, for example, paper. Even a material having no heat resistance such as can be subjected to vapor deposition without causing thermal damage.

本発明の方法及び装置を、細管又はノズル内に挿入した金属ワイヤーを原料として利用する材料堆積技術に適用する場合、該金属ワイヤーとして、低融点材料や貴金属のワイヤーを原料として利用することが可能となる。
すなわち、プラズマの総エネルギー、ここでは熱容量の低下により、変調プラズマ発生後も、低融点材料および貴金属ワイヤーは瞬時に溶融することなく、徐々にエッチング等で消耗され、ノズル乃至細管出口下流に設置された基板上へ効率良く堆積される。
When the method and apparatus of the present invention is applied to a material deposition technique using a metal wire inserted into a narrow tube or nozzle as a raw material, a low melting point material or a noble metal wire can be used as the raw material. It becomes.
That is, due to a decrease in the total energy of the plasma, here the heat capacity, the low melting point material and the noble metal wire are gradually melted away by etching or the like without being instantaneously melted after the generation of the modulated plasma, and installed downstream of the nozzle or the outlet of the narrow tube. It is efficiently deposited on the substrate.

また、本発明の高周波変調によって誘起される、高出力状態から低出力状態、或は低出力状態から高出力状態への高速な状態遷移は、連続発生とは異なる活性化学種の生成をもたらす。したがって、連続発生の場合とは異なる反応場が実現でき、材料堆積において新たな効果をもたらすことが期待できる。
さらに、本発明の高周波変調によってもたらされるプラズマの遥動は、低出力での高周波印加によるプラズマの発生、維持をも可能にする。これは、印加高周波の変調によってもたらされる電場変動が、ガス中の荷電粒子の運動を促進し、プラズマ発生、維持のために求められる荷電粒子間の衝突が、低出力においても十分に促進されるためである。
実際には、1W以下でのプラズマ発生も可能であり、この低出力発生もまた、プラズマの温度低下、すなわち、低融点材料への材料堆積への応用を可能なものにする因子の一つである。
In addition, the high-speed state transition from the high-output state to the low-output state or from the low-output state to the high-output state induced by the high-frequency modulation of the present invention results in the generation of active chemical species different from the continuous generation. Therefore, a reaction field different from that in the case of continuous generation can be realized, and it can be expected to bring about a new effect in material deposition.
Further, the plasma swaying caused by the high frequency modulation of the present invention also enables the generation and maintenance of plasma by applying high frequency at a low output. This is because the fluctuation of the electric field caused by the modulation of the applied high frequency promotes the movement of charged particles in the gas, and the collision between charged particles required for plasma generation and maintenance is sufficiently promoted even at low power. Because.
Actually, plasma generation at 1 W or less is also possible, and this low power generation is also one of the factors that make it possible to apply the temperature drop of the plasma, that is, the material deposition to the low melting point material. is there.

本発明においては、以上のようなプラズマガス温度の低温下を目的とするものばかりでなく、高周波出力を増加させることで、無機材料等の合成に最適な程のガス温度のプラズマが得られることは言うまでも無い。この場合、プラズマの変調により生じる非平衡性によってもたらされる効果は、連続発生プラズマとは異なる特異な結果をもたらすものと期待できる。   In the present invention, not only the purpose of lowering the plasma gas temperature as described above, but also increasing the high-frequency output, it is possible to obtain a plasma having a gas temperature that is optimal for the synthesis of inorganic materials and the like. Needless to say. In this case, the effect brought about by the non-equilibrium caused by the modulation of the plasma can be expected to give a peculiar result different from the continuously generated plasma.

以下、更に本発明について、具体例を用いて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
(低融点金属ワイヤを用いた低融点フィルム上への材料堆積の例)
低融点金属ワイヤーを原料として用い、低融点フィルム上へ低融点金属乃至金属化合物を堆積させた実施例を示す。
図6は、本実施例に用いた装置の概要を示す図であり、図中、1はプラズマ発生用細管、2は低融点金属ワイヤー、3は任意波形作成システム、4はファンクションジェネレータ、5は高周波発生器、6は高周波整合器、7は高周波印加電極、8はガス供給管、9は被処理材料、をそれぞれ示している。なお、図6に示す装置においては、高周波印加電極7として、コイル形状のものを用いているが、本発明において、高周波印加電極の形状は、コイル形状の限定されるものではなく、例えば、金属管や金属板であってもよい。
本例では、低融点金属として融点約230℃のスズを用い、融点約250℃のポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上へ堆積させた。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to specific examples, but the present invention is not limited to these examples.
(Example of material deposition on low melting point film using low melting point metal wire)
An example in which a low melting point metal wire is used as a raw material and a low melting point metal or a metal compound is deposited on a low melting point film is shown.
FIG. 6 is a diagram showing an outline of the apparatus used in the present embodiment, in which 1 is a plasma generating thin tube, 2 is a low melting point metal wire, 3 is an arbitrary waveform generation system, 4 is a function generator, A high frequency generator, 6 is a high frequency matching device, 7 is a high frequency application electrode, 8 is a gas supply pipe, and 9 is a material to be processed. In the apparatus shown in FIG. 6, a coil-shaped electrode is used as the high-frequency application electrode 7. However, in the present invention, the shape of the high-frequency application electrode is not limited to the coil shape. It may be a tube or a metal plate.
In this example, tin having a melting point of about 230 ° C. was used as the low melting point metal and deposited on a polyethylene terephthalate (PET) film having a melting point of about 250 ° C.

プラズマ発生用細管1、望ましくは内径1mm以下のプラズマ発生用細管1に直径100μmのスズワイヤー2を挿入し、該細管1内にアルゴンガス、望ましくは数%の水素を混合したアルゴンガスを、ガス供給管8から、500ccm供給する。任意波形作成システム3により図3に示す様な波形の電圧波形シグナルを作成し、ファンクションジェネレーター4から、高周波電源5に送信し、その波形に対応した出力波形の高周波450MHzを、高周波整合器6を介してプラズマ発生用細管周囲に設置した電極7に印加する。出力1Wの高周波印加で、プラズマは、細管内で間歇的に発生すると共に、細管出口より噴出する。この際、プラズマはトリガ等での着火を要することなく、自然に発生する。   A tin wire 2 having a diameter of 100 μm is inserted into the plasma generating capillary 1, preferably a plasma generating capillary 1 having an inner diameter of 1 mm or less. 500 ccm is supplied from the supply pipe 8. A voltage waveform signal having a waveform as shown in FIG. 3 is generated by the arbitrary waveform generation system 3 and transmitted from the function generator 4 to the high-frequency power source 5. The high-frequency matching unit 6 outputs the high-frequency 450 MHz of the output waveform corresponding to the waveform. To the electrode 7 installed around the plasma generating thin tube. By applying a high frequency of 1 W output, plasma is intermittently generated in the narrow tube and is ejected from the narrow tube outlet. At this time, plasma is naturally generated without requiring ignition by a trigger or the like.

上記の装置の設定等は、あくまでも一例であり、高周波の周波数、ファンクションジェネレーターの周波数、シグナル形状、電極形状等、上記のものと変えても、高周波を変調させ、ノズル内でプラズマを間歇的に発生させれば、下記と同様の効果が得られることは自明であり、すべて本発明に含まれることを断っておく。   The setting of the above device is only an example, and even if it is changed from the above, such as high frequency, function generator frequency, signal shape, electrode shape, etc., the high frequency is modulated and plasma is intermittently generated in the nozzle. If it is generated, it is obvious that the same effect as described below can be obtained, and it is not included in the present invention.

図7は、前記のようにして、細管出口から2mm下流に設置されたPETフィルム上に形成された堆積物の光学顕微鏡写真である。プラズマ照射領域を中心として、円状に材料が堆積されているのが分かり、また、プラズマからの熱流速による損傷を受けている様子はみられない。
図8は、XPSによる、堆積された薄膜の解析結果であり、スズ成分がノズルから噴出、堆積されたことが示されている。本プロセスは大気中、デポジション領域周囲を不活性ガス等でシールせずに薄膜堆積工程を実施したものであるため、堆積されたスズ成分は酸化されていた。すなわち、大気中で本工程を行うと、低融点金属の酸化物の合成、蒸着をワンステップで行うことが示された。
図9は、堆積された薄膜表面の走査型電子顕微鏡観察写真であり、間歇的に発生した低温プラズマで、蒸発乃至エッチングされたことにより生成した粒子がPETフィルム上に衝突、堆積され、緻密な薄膜が作製されたことが分かる。本発明により形成された薄膜は、PETフィルムを曲げるなどの外的な力を作用させても剥離しない、付着力の強い薄膜である。
FIG. 7 is an optical micrograph of the deposit formed on the PET film placed 2 mm downstream from the outlet of the capillary tube as described above. It can be seen that the material is deposited in a circular shape centering on the plasma irradiation region, and no damage is observed due to the heat flow rate from the plasma.
FIG. 8 shows the analysis result of the deposited thin film by XPS, which shows that the tin component was ejected from the nozzle and deposited. In this process, the deposited tin component was oxidized because the thin film deposition step was performed in the atmosphere without sealing the periphery of the deposition region with an inert gas or the like. That is, when this process was performed in the atmosphere, it was shown that synthesis and vapor deposition of low melting point metal oxides were performed in one step.
FIG. 9 is a scanning electron microscopic photograph of the surface of the deposited thin film. Particles generated by evaporation or etching by intermittently generated low-temperature plasma collide and deposit on the PET film, and are dense. It can be seen that a thin film has been produced. The thin film formed according to the present invention is a thin film having a strong adhesive force that does not peel even when an external force such as bending a PET film is applied.

このように、大気中に設置したノズル内でのプラズマ発生を、間歇的な発生法にすることで、スズに代表されるような低融点金属ワイヤーを原料として利用することが可能となり、その金属および化合物をノズル下流に設置した基板上に緻密に堆積させることが可能となる。
間歇的に発生させたプラズマは、そのガス温度が低く、ノズル下流に設置した基板に熱損傷を与えないため、PET等の低融点材料上への材料直接堆積が可能となる。高融点基板上への上記材料堆積が可能であることは言うまでも無い。
In this way, by making the plasma generation in the nozzle installed in the atmosphere an intermittent generation method, it becomes possible to use a low-melting-point metal wire typified by tin as a raw material. And the compound can be densely deposited on the substrate placed downstream of the nozzle.
Since the plasma generated intermittently has a low gas temperature and does not cause thermal damage to the substrate installed downstream of the nozzle, the material can be directly deposited on a low melting point material such as PET. Needless to say, the material can be deposited on the high melting point substrate.

ここでは、スズ酸化物の堆積例およびPET上への堆積例を示したが、本発明はこれらに限定されない。マグネシウム等、あらゆる種類の低融点材料ワイヤーを原料として利用、薄膜作製が可能である。薄膜を堆積させる材料は、PETのみならず、紙等の低融点材料全て、また、アルミナ、シリコン等の高融点材料全てへの堆積が可能である。
また、上記例は、酸化物に関するものであったが、アルゴンガス中へ混入する水素量を適切量に設定すれば、水素ガスによる還元効果により、純金属の堆積も可能である。
さらに、プラズマ中に窒素等、様々な反応性ガスを導入することで、窒化物等の金属化合物の薄膜を上記同様に作製することが可能である。
Here, although the example of deposition of tin oxide and the example of deposition on PET were shown, this invention is not limited to these. A thin film can be produced by using any kind of low melting point material wire such as magnesium as a raw material. The material for depositing the thin film can be deposited not only on PET but also on all low melting point materials such as paper and all high melting point materials such as alumina and silicon.
Moreover, although the said example was related with the oxide, if the amount of hydrogen mixed in the argon gas is set to an appropriate amount, pure metal can be deposited by the reduction effect of the hydrogen gas.
Further, by introducing various reactive gases such as nitrogen into the plasma, a thin film of a metal compound such as nitride can be produced in the same manner as described above.

上記実施例では、薄膜堆積について記述したが、本手法は、工程を短時間にすることで、薄膜としてではなく、ナノ微粒子を一定領域に分散させることも可能である。このような分散技術は、例えば、基板局所領域への異種物質の接着性等を向上させる効果がある場合があり、産業面への応用の一例を挙げれば、材料ボンディングの際、ボンディング性向上等の効果が考えられる。
また、蒸着工程中に、ノズル或は基板を一定範囲で走査させることで、基板上広面積に亘って材料を堆積させることが可能である。
Although the thin film deposition has been described in the above embodiment, this method can also disperse nanoparticles in a certain region, not as a thin film, by shortening the process. Such a dispersion technique may have an effect of improving the adhesion of a different kind of substance to a local region of the substrate, for example, and an example of an industrial application is to improve the bonding property at the time of material bonding. The effect of can be considered.
Further, during the vapor deposition process, the nozzle or the substrate is scanned in a certain range, so that the material can be deposited over a wide area on the substrate.

(貴金属ワイヤーを用いた紙表面への材料堆積の例)
この例では、貴金属ワイヤーとして金ワイヤーを用いた以外は、前記の実施例と同様にして、図6に示す装置を用いて、大気中で紙表面に貴金属を堆積させた。
前記実施例と同じく、ノズル下流に設置した紙表面にプラズマが直接接触しても、紙は損傷を受けることはなかった。
(Example of material deposition on the paper surface using precious metal wires)
In this example, a noble metal was deposited on the paper surface in the atmosphere using the apparatus shown in FIG. 6 in the same manner as in the previous example except that a gold wire was used as the noble metal wire.
As in the previous example, the paper was not damaged even when the plasma was in direct contact with the paper surface installed downstream of the nozzle.

図10は、細管出口から2mm下流に設置された紙面上に形成された堆積物の光学顕微鏡写真である。プラズマ照射領域を中心として、円状に金が堆積されているのが分かる。ノズル出口から僅か2mmの至近距離でプラズマを発生させ、かつ、噴出したプラズマジェットを紙に直接接触させたにもかかわらず、紙が焼けた痕は全くみられない。これは、間歇的に発生させたプラズマの温度が低温、例えば室温レベルであることを示す実証例である。
図11は、図10のものと全く同条件で得られた薄膜のXPSによる解析結果である。この結果は、堆積された材料が、酸素やプラズマ発生用細管材質等の不純物を全く含まない、純金であることを明確に示している。
FIG. 10 is an optical micrograph of the deposit formed on the paper surface 2 mm downstream from the outlet of the thin tube. It can be seen that gold is deposited in a circular shape around the plasma irradiation region. Although the plasma was generated at a close distance of only 2 mm from the nozzle outlet, and the ejected plasma jet was brought into direct contact with the paper, no traces of paper burn were observed. This is an empirical example showing that the temperature of the plasma generated intermittently is low, for example, at room temperature.
FIG. 11 shows the result of XPS analysis of a thin film obtained under exactly the same conditions as in FIG. This result clearly shows that the deposited material is pure gold that does not contain any impurities such as oxygen and plasma generating thin tube material.

このように、融点1064℃、沸点2856℃の金(実施例では金ワイヤー)が、細管内でプラズマからの作用を受け、微粒子が生成、下流に輸送、堆積される。既述のように、間歇的に発生させた当該開発プラズマは、そのガス温度が室温レベルであるため、ワイヤーからの微粒子生成の過程は、溶融乃至蒸発等が支配するものではない。
本発明の工程では、プラズマが発生した瞬間、爆発的に増加する細管内圧力によりもたらされた衝撃が微粒子生成に寄与するものであり、間歇的に繰り返される衝撃により高速に加速されたプラズマ中の荷電粒子が、金ワイヤーに衝突し、その結果ワイヤー表面がエッチング乃至スパッタリングされ、微粒子が生成するものと考えられる。
In this way, gold (melting wire in the embodiment) having a melting point of 1064 ° C. and a boiling point of 2856 ° C. is affected by the plasma in the narrow tube, and fine particles are generated and transported and deposited downstream. As described above, since the developed plasma generated intermittently has a gas temperature at room temperature, the process of generating fine particles from the wire is not controlled by melting or evaporation.
In the process of the present invention, at the moment when plasma is generated, the impact caused by the explosive increase in the pressure in the narrow tube contributes to the generation of fine particles, and in the plasma accelerated at high speed by the intermittently repeated impact. The charged particles collide with the gold wire, and as a result, the wire surface is etched or sputtered to generate fine particles.

このように、本発明では、貴金属固体のエッチングを、大気中に設置された細管内で容易に実行することを可能なものとしている。大気中で上記工程を実施したにもかかわらず、全く酸化していない純貴金属が堆積可能な理由として、貴金属の持つ耐酸化性が考えられる。加えて、当該開発技術の堆積工程がエッチング等の物理的要因に支配されるものであり、熱による蒸発で生成した活性種の気相反応を伴わない工程であることも一つの要因と思われる。   As described above, according to the present invention, it is possible to easily perform etching of a noble metal solid in a thin tube installed in the atmosphere. The reason why noble metal has oxidation resistance can be considered as a reason why pure noble metal that is not oxidized at all can be deposited even though the above process is performed in the atmosphere. In addition, the deposition process of the developed technology is dominated by physical factors such as etching, and it seems that one of the factors is that it is a process that does not involve the gas phase reaction of the active species generated by evaporation by heat. .

図12は、上記実施例で堆積された金微粒子の走査型電子顕微鏡写真である。直径20nm程の金微粒子が堆積されている。ここに示した写真は、微粒子が、それぞれ隣の微粒子と数nm〜数十nmの距離を隔てて堆積された例である。   FIG. 12 is a scanning electron micrograph of the gold fine particles deposited in the above example. Gold fine particles having a diameter of about 20 nm are deposited. The photograph shown here is an example in which fine particles are deposited with a distance of several nanometers to several tens of nanometers from each adjacent microparticle.

このような微粒子の堆積様式は工程時間を変化させることで制御できる。言うまでも無く、工程時間を長くすれば、酸化スズ堆積実施例中の図9に示したような、連続膜の作製も可能であり、また、工程時間をより短くすることで、図12の例よりもさらに疎な状態、つまり、より分散された様式で粒子を堆積させることも可能である。このような、粒子を分散させたように堆積させることは、例えば、基板への異種物質の接着性等を向上させる効果がある場合があり、工業的応用面での一例を挙げれば、材料ボンディングの際、ボンディング性向上等の効果が考えられる。   The deposition mode of such fine particles can be controlled by changing the process time. Needless to say, if the process time is lengthened, it is possible to produce a continuous film as shown in FIG. 9 in the tin oxide deposition example, and by shortening the process time, FIG. It is also possible to deposit the particles in a more sparse state than the examples, ie in a more distributed manner. Such deposition as particles are dispersed, for example, may have an effect of improving the adhesion of different substances to the substrate. For example, in terms of industrial application, material bonding In this case, an effect such as improvement in bonding property can be considered.

次に、内径数μmの極微細ノズル内でプラズマを発生させる方法について記述する。
本発明に用いられる微細管ノズルは、内径数mm以下のガラス等の絶縁性直管、望ましくは石英管を加熱引張加工して作製する。このような微細ノズル内でプラズマを安定発生させるためには、次のような数種類の電極配置法が可能である。
図13は、リング状電極とワイヤーを組み合わせる方法を示すものあり、図において、2は金属ワイヤ、8はガス供給管、10は極微細ノズル、11はリング状高周波印加電極、をそれぞれ示している。
Next, a method for generating plasma in a very fine nozzle having an inner diameter of several μm will be described.
The fine tube nozzle used in the present invention is produced by heat-stretching an insulating straight tube such as glass having an inner diameter of several mm or less, preferably a quartz tube. In order to stably generate plasma in such a fine nozzle, the following several electrode arrangement methods are possible.
FIG. 13 shows a method of combining a ring-shaped electrode and a wire. In the figure, 2 represents a metal wire, 8 represents a gas supply pipe, 10 represents a very fine nozzle, and 11 represents a ring-shaped high-frequency applying electrode. .

図13(a)、(b)に示すように、2つのリング状電極11の一方を高周波電源に、他方を設置させる。望ましくは、噴出口側(上流)のリング状電極を高周波発生器に、他方(下流)のリング状電極を接地することが望ましいが、逆でも発生は可能である。ノズル10の内部には、金属ワイヤー2を挿入しておいた方が望ましいが、なくてもプラズマは発生、維持できる場合もある。この電極設置法の場合は、内部に挿入した金属ワイヤーを上流の金属製ガス送管を介して接地させなくても良い。
ワイヤーの挿入深さに関しては、(a)のように、下流電極よりさらに下流位置まで挿入してもよく、また、(b)のように、両電極の間までの挿入であっても良い。
また、同図(c)に示すように、1個のリング状電極11と、挿入金属ワイヤー2とを組み合わせた方法も有効である。この場合は、リング状電極11を高周波発生器に、挿入ワイヤー2は、金属製ガス送管8を介して接地しておくのが望ましい。
さらに、リング状電極11を、図6に示したようなコイル、或いは、管や鰐口クリップのような挟み込み式電極等に置き換えても同様の効果を発揮する。
As shown in FIGS. 13A and 13B, one of the two ring-shaped electrodes 11 is set as a high-frequency power source, and the other is installed. Desirably, the ring-shaped electrode on the jet outlet side (upstream) is desirably connected to the high-frequency generator, and the other (downstream) ring-shaped electrode is grounded, but the reverse is also possible. Although it is desirable to insert the metal wire 2 inside the nozzle 10, plasma may be generated and maintained without it. In the case of this electrode installation method, the metal wire inserted therein may not be grounded via the upstream metal gas pipe.
With regard to the insertion depth of the wire, it may be inserted further downstream than the downstream electrode as shown in (a), or may be inserted between both electrodes as shown in (b).
In addition, as shown in FIG. 3C, a method in which one ring electrode 11 and the insertion metal wire 2 are combined is also effective. In this case, it is desirable that the ring-shaped electrode 11 is connected to the high frequency generator and the insertion wire 2 is grounded via the metal gas feed pipe 8.
Further, even if the ring-shaped electrode 11 is replaced with a coil as shown in FIG. 6 or a sandwiching electrode such as a tube or a mouth clip, the same effect can be obtained.

上記の装置セットを利用して、図2〜5のような変調シグナルを高周波に送信し、変調プラズマを発生させる。既述の通り、変調プラズマは総熱量が低いため、管壁厚の薄いノズル先端部内でも、管壁に損傷を与えることは無い。また、変調によってもたらされる遥動に対応したノズル内部での急激な圧力上昇により、内径数μmのノズル先端部からプラズマを噴出させるという効果ももたらされる。   Using the above device set, a modulated signal as shown in FIGS. 2 to 5 is transmitted to a high frequency to generate a modulated plasma. As described above, since the modulated plasma has a low total heat amount, the tube wall is not damaged even in the nozzle tip having a thin tube wall thickness. In addition, the effect of causing a plasma to be ejected from the tip of the nozzle having an inner diameter of several μm is brought about by the rapid pressure increase inside the nozzle corresponding to the swaying caused by the modulation.

この極微細ノズルを用いたプラズマは、材料プロセス全般において適用することが可能である。すなわち、材料堆積への応用が可能であり、その被処理領域サイズを数ミクロンさらにはナノオーダーにまで縮小化することを可能とする。   The plasma using this ultrafine nozzle can be applied in general material processes. That is, application to material deposition is possible, and the size of the region to be processed can be reduced to several microns or even nano order.

本発明の方法及び装置は、材料堆積が可能であるばかりでなく、高分子薄膜の作製も可能である。また、本発明では、基板への異種物質の接着性を向上させる効果を奏する場合があり、工業的応用の1例として、材料ボンディングの際に、ボンディング性の向上を目的とした本発明の利用が考えられる。   The method and apparatus of the present invention not only enables material deposition, but also enables the production of polymer thin films. In addition, the present invention may have an effect of improving the adhesion of different substances to the substrate. As an example of industrial application, the use of the present invention for the purpose of improving the bondability during material bonding Can be considered.

高周波マイクロプラズマの連続発生モードの概念図。The conceptual diagram of the continuous generation mode of high frequency microplasma. 高周波パルス変調マイクロプラズマ発生モードの概念図。The conceptual diagram of a high frequency pulse modulation microplasma generation mode. 高周波マイクロプラズマを変調発生させることが可能な印加電圧の出力波形の例を示す図。The figure which shows the example of the output waveform of the applied voltage which can carry out modulation generation of the high frequency microplasma. 高周波マイクロプラズマを変調発生させることが可能な、不定周期的な印加電圧波形の例を示す図。The figure which shows the example of the irregularly applied voltage waveform which can carry out the modulation | alteration generation | occurrence | production of a high frequency microplasma. 高周波マイクロプラズマを変調発生させることが可能な、鋸型形の印加電圧波形の例を示す図。The figure which shows the example of the applied voltage waveform of the saw-shaped form which can carry out modulation generation of the high frequency microplasma. 変調マイクロプラズマ発生器の概要図。Schematic diagram of a modulated microplasma generator. PETフィルム上に堆積された酸化スズの光学顕微鏡写真。An optical micrograph of tin oxide deposited on a PET film. PETフイルム上に堆積された酸化スズのXPS解析結果を示す図The figure which shows the XPS analysis result of the tin oxide deposited on the PET film PETフイルム上に堆積された酸化スズの走査型電子顕微鏡写真。Scanning electron micrograph of tin oxide deposited on a PET film. 紙上に堆積された金の光学顕微鏡写真。An optical micrograph of gold deposited on paper. 変調マイクロプラズマで堆積された金のXPS解析結果を示す図。The figure which shows the XPS analysis result of the gold | metal | money deposited with the modulation | alteration microplasma. 変調マイクロプラズマで堆積された金微粒子の走査型電子顕微鏡写真Scanning electron micrograph of gold microparticles deposited by modulated microplasma 微細ノズル内でのマイクロプラズマ発生法の概要を示す図。The figure which shows the outline | summary of the microplasma generation method in a fine nozzle.

符号の説明Explanation of symbols

1:プラズマ発生用細管
2:金属ワイヤー
3:任意波形作成システム
4:ファンクションジェネレーター
5:高周波発生器
6:高周波整合器
7:高周波印加電極
8:ガス供給管
9:被処理材料
10:極微細ノズル
11:リング状高周波印加電極
1: Thin tube for plasma generation 2: Metal wire 3: Arbitrary waveform generation system 4: Function generator 5: High frequency generator 6: High frequency matching device 7: High frequency application electrode 8: Gas supply tube 9: Material to be processed 10: Ultrafine nozzle 11: Ring-shaped high-frequency application electrode

Claims (8)

高周波電圧を印加することによりプラズマ発生用細管内又はプラズマ発生用ノズル内に高周波プラズマを発生させ、該発生したプラズマを被加工基板に向けて照射し、該基板に薄膜を堆積するマイクロプラズマ加工方法であって、
原料として、前記細管内又はノズル内に配置した低融点ワイヤー又は貴金属ワイヤーを用いるとともに、
前記高周波電圧を変調させることで、断続的にプラズマを発生させることを特徴とするマイクロプラズマ加工方法。
A microplasma processing method for generating a high-frequency plasma in a plasma generating capillary or a plasma generating nozzle by applying a high-frequency voltage, irradiating the generated plasma toward a substrate to be processed, and depositing a thin film on the substrate Because
As a raw material, using a low melting point wire or a noble metal wire arranged in the narrow tube or nozzle,
A microplasma processing method, wherein plasma is generated intermittently by modulating the high-frequency voltage.
前記変調のために印加する電圧波形が、矩形、三角波形、又は正弦波形のいずれかであることを特徴とする請求項1に記載のマイクロプラズマ加工法。   The microplasma processing method according to claim 1, wherein a voltage waveform applied for the modulation is any one of a rectangular waveform, a triangular waveform, and a sine waveform. 前記変調のために印加する電圧波形が、一定周期又は不定周期を有することを特徴とする請求項1に記載のマイクロプラズマ加工法。   The microplasma processing method according to claim 1, wherein the voltage waveform applied for the modulation has a constant period or an indefinite period. 前記細管内又はノズル内に不活性ガスを導入することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のマイクロプラズマ加工法。The microplasma processing method according to claim 1, wherein an inert gas is introduced into the narrow tube or the nozzle. プラズマ発生用細管又はプラズマ発生用ノズル、該細管又はノズル内にプラズマを発生させるための高周波印加電極、該電極に高周波電圧を供給するプラズマ発生用高周波電源、被加工基板の支持台、及び発生したプラズマを被加工基板に向けて照射する手段を少なくとも有する、基板に薄膜を堆積するためのマイクロプラズマ加工装置であって、
前記細管内又はノズル内に、原料である低融点ワイヤー又は貴金属ワイヤーを配置するとともに、
前記高周波電圧を変調させて断続的にプラズマを発生させる手段を有していることを特徴とするマイクロプラズマ加工装置。
Plasma generating narrow tube or plasma generating nozzle, high frequency applying electrode for generating plasma in the thin tube or nozzle, plasma generating high frequency power source for supplying a high frequency voltage to the electrode, substrate to be processed, and generated A microplasma processing apparatus for depositing a thin film on a substrate, comprising at least means for irradiating plasma toward a substrate to be processed,
While placing the low melting point wire or noble metal wire as a raw material in the narrow tube or nozzle,
A microplasma processing apparatus comprising means for intermittently generating plasma by modulating the high-frequency voltage.
前記変調のために、矩形、三角波形、又は正弦波形のいずれかの波形を有する電圧を印加する手段を有することを特徴とする請求項5に記載のマイクロプラズマ加工装置。6. The microplasma processing apparatus according to claim 5, further comprising means for applying a voltage having a rectangular, triangular, or sine waveform for the modulation. 前記変調のために、一定周期又は不定周期を有する波形を有する電圧を印加する手段を有することを特徴とする請求項5に記載のマイクロプラズマ加工装置。6. The microplasma processing apparatus according to claim 5, further comprising means for applying a voltage having a waveform having a constant period or an indefinite period for the modulation. 前記細管内又はノズル内に不活性ガスを導入する手段を有していることを特徴とする請求項5〜7のいずれか1項に記載のマイクロプラズマ加工装置。 The microplasma processing apparatus according to any one of claims 5 to 7, further comprising means for introducing an inert gas into the narrow tube or the nozzle.
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