JP6101897B2 - 焼成体の製造方法 - Google Patents
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Description
また、本発明の焼成体の製造方法は、直接モールドを小さな圧力でペーストに押し込んで凹凸パターンを形成できるため、硬度の高いモールドは必用なく、かつ、モールドは繰り返して使用することができ、従来のフォトリソグラフィーやEBリソグラフィーに較べて、レジストは不要となり、凹凸パターンを形成する工程が著しく簡便化される効果がある。
また、凹凸パターンを有する焼成体を作製した後、エッチング工程を行うことにより、基板上に複数の焼成体を分離した状態で形成でき、電極あるいはマスクの機能を持たせることができる。
0)準備工程。予め微細な凹凸パターンを有するモールド1を準備し、モールド1には離型剤を塗布しておく。
1)塗布乾燥工程。基板2の上に2種類のナノ粒子(ナノ粒子3、ナノ粒子4)、有機物5を含有するナノ粒子ペーストを薄く塗布して乾燥させる。これによって、ペースト膜6を形成する。
2)押圧工程。このペースト膜6とモールド1を加熱した上で、ペースト膜6に対してモールド1を所望の力で押圧することにより、ペースト膜6にモールド1の微細な凹凸パターンを転写し、転写膜7を形成する。より詳しくは、基板2を載せるナノインプリント装置のステージ、及びモールド1を取り付けるステージを加熱しながら、基板2側のステージに対してモールド1側のステージを相対的に接近させた上で、更に接近させようとする状態を保つことで、モールド1をペースト膜6に押し込み、転写膜7を形成する。
3)焼成工程。引き続き、ナノインプリント装置で転写膜7及びモールド1の押圧及び温度を制御することにより微細な凹凸パターンを有する焼成体8を作製する。
4)離型工程。焼成体8を冷却し、焼成体8の焼成温度以下で、焼成体8からモールド1を離型させる。
5)エッチング工程。基板2の上に焼成体8を作製した後、エッチングを行うことにより、基板2の上に複数の焼成体8を分離した形状で形成できる。
そして、ナノ粒子3及びナノ粒子4の核9の材料としては、例えば、リチウム(Li)、ベリリウム(Be)、ホウ素(B)、カーボン(C)、ナトリウム(Na)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ケイ素(Si)、リン(P)、硫黄(S)、カリウム(K)、カルシウム(Ca)、スカンジウム(Sc)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、ガリウム(Ga)、ゲルマニウム(Ge)、砒素(As)、セレン(Se)、ルビジウム(Rb)、ストロンチウム(Sr)、イットリウム(Y)、ジルコニウム(Zr)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、インジウム(In)、錫(Sn)、アンチモン(Sb)、テルリウム(Te)、バリウム(Ba)、ネオジム(Nd)、ユウロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、ハフ二ウム(Hf)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、白金(Pt)、金(Au)から選択されたいずれか一つまたは二つ以上からなる化合物が挙げられる。
なお、本発明の製造方法による焼成体と比較するために、比較例1〜5を作製した。
比較例1は、本発明の製造方法の塗布乾燥工程によって作製されたペースト膜(AgCuナノ粒子を含有する)である。
比較例2〜4は、比較例1の製造条件で得られたペースト膜を電気炉で大気中300℃、350℃、400℃の条件下で30分間焼成した焼成体である。
比較例5は、ペースト膜にモールドを室温、約50.0MPaで10分間押圧することにより形成した微細な凹凸パターンを有する転写膜(「室温転写による転写膜」という。)である。
比較例6は、比較例5の作製条件で得られた転写膜を電気炉で大気中350℃、30分間焼成した焼成体である。
2 基板
3 ナノ粒子
4 ナノ粒子
5 有機物
6 ペースト膜
7 転写膜
8 焼成体
9 核
10 有機被覆
11 溝
Claims (6)
- 基板上にナノ粒子、有機物が含有されたペーストを塗布して乾燥させることによりペースト膜を形成する塗布乾燥工程と、凹凸パターンが表面に設けられたモールドを前記ペースト膜に押圧することにより前記凹凸パターンが転写された転写膜を形成する押圧工程と、前記モールドを前記転写膜に密接させながら焼成することにより前記凹凸パターンが転写された焼成体を作製する焼成工程と、前記モールドが前記焼成体から離型される離型工程と、を含み、
前記押圧工程は、その温度を、前記ナノ粒子の外側を構成する有機被覆の分解温度以下である20℃〜400℃の範囲内にするものであり、前記ペースト膜と前記基板と前記モールドの少なくとも一つには前記ペースト膜から発生するガスの排出路が形成された状態で行われ、
前記焼成工程は、その焼成温度を、前記押圧工程よりも上昇する温度であって、前記ナノ粒子の外側を構成する前記有機被覆と前記有機物の分解温度以上、かつ融点降下現象が現れる前記ナノ粒子の内側を構成する核の焼結温度以上である100℃〜1500℃の範囲内にすると共に、前記転写膜と前記基板と前記モールドの少なくとも一つには前記転写膜から発生するガスの排出路が形成された状態とし、前記押圧工程よりも押圧力を減少させて前記モールドを前記転写膜に密接させながら焼成することを特徴とする焼成体の製造方法。 - 前記焼成工程は、ナノインプリント装置の前記モールドの押圧力を0.0MPaに設定した状態で行われることを特徴とする請求項1記載の焼成体の製造方法。
- 前記押圧工程及び前記焼成工程において、前記基板上に形成された前記ペースト膜及び前記転写膜には前記モールドの外周に通じる溝が形成されており、前記溝がガスの排出路となることを特徴とする請求項1又は2に記載の焼成体の製造方法。
- 前記塗布乾燥工程で用いられる前記ペーストに含有された全数の前記ナノ粒子のうち少なくとも一つは、10nm以下であることを特徴とする請求項1、2又は3に記載の焼成体の製造方法。
- 前記塗布乾燥工程で用いられる前記ペーストに含有された前記ナノ粒子の内側を構成する前記核の材料は、リチウム(Li)、ベリリウム(Be)、ホウ素(B)、カーボン(C)、酸素(O)、ナトリウム(Na)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ケイ素(Si)、リン(P)、硫黄(S)、カリウム(K)、カルシウム(Ca)、スカンジウム(Sc)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、ガリウム(Ga)、ゲルマニウム(Ge)、砒素(As)、セレン(Se)、ルビジウム(Rb)、ストロンチウム(Sr)、イットリウム(Y)、ジルコニウム(Zr)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、インジウム(In)、錫(Sn)、アンチモン(Sb)、テルリウム(Te)、バリウム(Ba)、ネオジム(Nd)、ユウロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、ハフ二ウム(Hf)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、白金(Pt)、金(Au)から選択されたいずれか一つ、または二つ以上からなる化合物であることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の焼成体の製造方法。
- 前記焼成工程の雰囲気は、大気、真空、水素(H2)、ヘリウム(He)、窒素(N2)、酸素(O2)、アルゴン(Ar)、アンモニア(NH3)から選択されたいずれかであることを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の焼成体の製造方法。
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