KR100756211B1 - 나노구조물 - Google Patents

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칼 마틴 할 마그누손
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Abstract

영역(5)을 전하를 운반하는 스탬프에 접촉시키고, 제 2재료의 전기적으로 대전된 나노입자(7)를 제공하고, 입자가 영역의 인접지역으로 유동하게 하여 영역상에 증착되게 함으로써 제 1재료의 표면(1) 상에 소정의 형상의 하나 이상의 전기적으로 대전된 영역(5)을 형성시키는 단계를 포함하여, 나노구조물을 생성시키는 신속한 방법.

Description

나노구조물{NANOSTRUCTURES}
본 발명은 작은 치수, 예를 들어 나노미터 치수의 구조물 - 통상 나노구조물로 공지됨 - 을 형성하는 방법에 관한 것이고, 재료 표면과 작은 입자, 특히 나노미터 치수의 입자 사이의 상호작용과 관련된 방법에 관한 것이다.
이제까지, 작은 크기의 광자 또는 전자 디바이스는 사진 석판 가공 기술을 이용하여 제작되었다. 크기가 감소함에 따라, 포토레지스트를 노출시키는 끊임없이 보다 짧은(ever-shorter) 파장의 복사를 이용할 필요가 있기 때문에 충분한 정도의 해상도로 이들 디바이스의 개개의 기하학적 특징을 형성하는 것이 어렵게 되었다.
주형을 기판상에 열가소성 중합체 박막으로 프레스 가공하여 최소 25nm의 바이어스(vias) 및 트랜치(trench)를 형성하는 공정이 참고문헌["Imprint of sub-25nm vias and trenches in polymers" Chu et al, Applied Physics Letters 67(21), 20 November 1995, pages 3114-3116]에 개시되어 있다.
나노미터 크기의 금속 및 반도체 입자(나노입자)는 광자 또는 양자 전자 디바이스에 대한 잠재적인 성분으로서 간주될 수 있다. 이들 디바이스의 제작은 기판상의 나노입자의 증착 뿐만 아니라 정위를 필요로한다. 모세관 힘을 이용하는 현탁액으로부터의 증착과 같이, 빌딩 블록으로서 입자 또는 클러스터를 사용하는 나노미터 크기의 구조를 생성하는 매우 다양한 방법이 존재하며, 이것은 입자의 결정형 구조의 2차원 및 3차원 배열을 제공한다.
금속 클러스터의 나노미터 크기의 사슬이 200 nm 보다 좋은 해상도로 제작되었다. 그들은 구리의 증착 동안에 기판의 경계 및 포토레지스트의 선에서 핵을 이룬다[참고문헌: "Microfabrication of nanoscale cluster chains on a patterned Si surface", Liu et al, Applied Physics Letters, 5 Oct 1995, p 2030-2032].
참고문헌["An arrangement of micrometer-sized powder by electron beam drawing", Fudouzi et al, Advanced Powder Technol., 1997, vol.8, no. 3, pp251-262]에 따르면, 20㎛ 크기로 전기적으로 대전된 선이 절연 표면에 기입될 수 있다. 현탁액내의 대전된 실리카 구체(5㎛ 직경)가 그러한 대전된 선을 향하여 제어적으로 지향될 수 있다.
표면을 전기적으로 대전시키는 것에 대하여, 참고문헌["Electrostatic writing and imaging using a force microscope" Saurenbach, IEEE Transactions on Industry Application, Volume 28 No. 1, January 1992, page 256]에서는 폴리카르보네이트 표면을 작은 전압에 접촉시켜 전하를 표면에 전달함으로써 마이크로미터 치수의 "전하 스폿"을 생성하도록 배열된, 텅스텐 현미경 팁을 가진 정전력 현미경의 사용을 개시하고 있다.
참고문헌["Charge storage on thin Sr Tr O3 film by contact electrification" Uchiahashi et al, Japanese Journal of Applied Physics, Volume 33 (1994), pages 5573-5576]은 원자력 현미경을 사용하여, 접촉 전화(contact electrification)에 의한 박막에서 전하 축적을 개시하고 있다. 약 60nm 이격된 전하 도트 사이를 분간할 수 있다. 이 공정은 비휘발성 반도체 메모리를 위한 것이다.
발명의 요약
본 발명의 목적은 매우 작은 기하학적 특징을 가진 디바이스가 제작될 수 있는 개선된 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 개념은 바람직하게는 금속성 공구를 절연 기판상에 제어된 방식으로 접촉시킴으로써 표면상에 매우 작은, 나노미터-치수 만큼 작은 영역에 전하를 유도하는 것이다. 본 발명의 제 2단계로서, 그 다음에 에어로졸 또는 액상의 나노미터-치수의 입자가 기판상의 전하 영역의 영향을 받아 기판상에 증착되거나 그렇지 않으면 하기에 설명되는 바와 같이 기판과 상호작용 한다.
제 1면에서, 본 발명은 하나 이상의 전기적으로 대전된 영역을 전하를 운반하기 위한 공구 수단과 접촉시킴으로써 제 1재료의 표면상에 소정의 형상의 상기 영역을 형성시키는 단계, 제 2재료의 입자를 제공하는 단계, 및 입자가 상기 영역 근처에서 유동하게 하여 소정의 방식으로 상기 영역의 전하와 상호작용하게 하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
제 2면으로, 본 발명은 전하를 제 1재료의 표면의 소정의 형상의 하나 이상의 영역으로 운반하기 위하여 제 1재료의 표면상의 소정의 형상의 하나 이상의 영역과 접촉하는 공구 수단, 및 제 2재료의 입자가 상기 영역의 근처에서 유동하게 하여 소정의 방식으로 상기 영역과 상호작용하게 하는 수단을 포함하는, 방법을 수행하기 위한 장치를 제공한다.
추가로, 본 발명은 재료의 표면에 소정의 형상의 하나 이상의 전기적으로 대전된 영역을 형성하는 단계, 나노 미터 치수의 입자를 제공하는 단계 및 입자가 상기 영역의 근처에서 유동하여 상기 영역과 소정의 방식으로 상호작용하게 하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
본원의 목적상, "나노미터 치수의 입자"는 300 나노미터 이하의 입자를 의미한다. 대부분의 응용예에서 바람직한 것처럼 50 나노미터 이하의 입경이 바람직하고, 몇몇 응용예의 경우, 예를 들어 광전자공학에서는 입경이 10 나노미터 이하인 것이 보다 바람직하다.
공구 수단은 크게는 밀리미터에서 작게는 나노미터까지의 치수를 갖는 만곡진(contoured) 표면을 갖는 프레스 또는 스탬프일 수 있고, 이것은 기판의 표면에 접촉하게 배열되며, 기판에 증착될 전하의 원하는 패턴 또는 형태에 일치되는 형태를 갖는다. 프레스 또는 스탬프는 강성 재료, 또는 탄성 재료, 예를 들어 금속 코팅된 고무 재료일 수 있다.
스탬프를 이용하는 중요한 이점은 넓은 영역에 걸쳐 연장하는 소정의 형상의 전기적으로 대전된 영역의 복잡한 형태가 단일 조작으로 형성될 수 있다는 것이다. 따라서, 본 발명의 공정은 전자 빔 묘사 또는 기입과 같은 다른 방법에 비해 실행하기에 매우 빠르다.
대안적으로, 공구는 전하의 원하는 패턴을 생성하도록 원하는 경로로 표면을 가로질러 이끌리는 바늘, 로드(rod) 또는 기타 긴 물체의 형상을 가질 수 있다. 공구는 주사 프로브 현미경의 팁일 수 있다. 공구는 대게 금속일 것이지만, 제 1재료의 표면으로 전하 유동을 허용하는 제 1재료의 일함수와 관련하여 그러한 일함수를 갖는 임의의 기타 적당한 강성 재료일 수 있다. 제 1재료는 통상 절연 재료이지만, 반도체일 수 있고, 또는 본 방법이 수행되기에 충분한 시간 동안 인가된 전하를 유지하는 임의의 재료일 수 있다.
국부적으로 대전된 영역에 더하여, 제 2재료의 증착에는 정전 침강장(electrostatic precipitation field)의 적용이 도움이 될 수 있다.
바람직하게는, 제 2재료의 입자는 제 1재료와 반대 부호의 제 2전하를 갖는다. 대안적으로, 제 2재료의 입자는 제 1전하와 동일한 부호일 수 있으며, 증착된 제 2재료의 패턴이 하나 이상의 전기적으로 대전된 영역으로부터의 반발력에 의해 결정된다.
입자가 대전되는 조건은 몇몇 경우에 완화될 수 있다 - 입자는 전기장내에서 분극될 수 있고, 전기장의 구배 때문에 정전 대전된 물체로 인력이 작용될 것이다.
다른 응용에서, 전기적으로 중성인 나노미터 입자는 표면을 향해 사출될 수 있고, 각각이 하나 이상의 전하 캐리어를 흡수하여 기판으로부터 전기적으로 대전된 상태로 되튈 것이다.
접촉 대전 뿐만 아니라 기타 메카니즘이 국부적으로 대전된 영역의 생성을 위하여 이용될 수 있으며, 광자의 복사, 예를 들어 마스크를 이용하는 싱크로트론 광에 의해 전하 패턴을 유도하거나, 극성 반도체 표면상으로의 레이저 간섭에 의해 전하 패턴을 유도하는 것을 포함한다.
제 2재료의 입자는 임의의 적당한 공정에 의해 형성될 수 있다. 입자를 에어로졸의 형태로 생산하는 바람직한 공정은 하기에 개시된다. 대안적으로, 레이저 삭마(ablation)과 같은 기타 공정이 이용될 수 있다.
이제, 본 발명의 바람직한 구체예가 첨부된 도면을 참고하여 단순히 예시로서 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 방법을 도시한 개략도이다.
도 2a 내지 2c는 본 발명에 따라 절연 표면의 수용체(receptor) 영역에 전하를 인가하는 순서를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 방법을 위한 에어로졸 나노입자 발생기용 증착 챔버(침강기)의 개략도이다.
도 4는 본 출원인의 동시 출원중인 PCT No. GB98/03429에 설명된 에어로졸 나노입자 발생기를 도식적으로 도시한 것이다.
도 5 내지 9는 본 발명에 따라 형성된 입자 침착을 갖는 재료 표면의 주사 전자 현미경 사진이다.
도 10 내지 20은 본 발명의 다양한 구체예를 개략적으로 도시한 것이다.
바람직한 구체예의 설명
이제 도 1을 참조하면, 실리콘 웨이퍼(3)의 표면을 산화시켜 이산화규소 층(1)을 생산하고, 음 전하의 국부 영역(5)을 표면에 각인시켰다. 에어로졸 단위 로 형성된 나노입자(7)를 양 전하로 대전시켜, 국부 전기장(F)의 도움으로 실리카 표면 층의 국부적으로 대전된 영역(5)으로 인력이 작용하게 하였다.
표면에 국부 전하를 인가하는 한 가지 방법이 도 2a 내지 2c에 도시되었다. 나노인쇄 스탬프(9)는 전도성 재료(또는 금속으로 코팅된 절연체)로부터 제조되고, 절연 표면(1)에 접촉하게 된다. 스탬프(9)는 그 접촉면 상에 소정의 형상으로 형성된 돌출부(11)를 갖는다. 이들 돌출부의 폭은 나노미터 치수에서부터 거시적인 밀리미터 범위까지이며, 바람직하게는 전자 빔 석판인쇄술로 제작된다. 돌출부의 높이는 영역 한정에 중요하지 않다. 접촉 후에, 국부 대전된 영역이 스탬프 돌출부의 정확한 거울상 치수 및 구조로 기판의 표면(1)에 잔류한다.
이러한 방법의 기초는 절연체와 금속의 경계를 가로지르는 전하가 접촉하게 되는 것이다. 금속이 제거된 후, 전하가 절연체상에 존속한다. 전달된 전하의 부호 및 양은 절연 기판의 일함수 또는 자유에너지와 관련된 금속의 일함수 또는 자유에너지에 거의 선형적으로 의존한다. 전하량은 금속과 절연체 사이에 전위차를 인가하여 증가시킬 수 있다. 이러한 바람직한 방법으로 제곱 마이크로미터 당 105 전하 또는 그 이하가 전달되는 것으로 추정된다.
이제 표면(1)에 전하 패턴을 갖는 기판이 도 3에 도시된 에어로졸 나노입자 발생기용 증착 챔버 또는 침강기(precipitator)내에 위치된다. 발생기는 양 또는 음의 제어된 전하를 갖는 입자를 생성한다. 에어로졸 입자가 기판 표면의 전하에 상반되는 극성을 갖는 경우, 입자는 기판이 대전된 곳으로 우선적으로 증착될 것이 지만(도 1), 표면 전하 패턴과 동일한 극성을 갖는 입자는 패턴으로부터 반발될 것이고, 국부적으로 대전된 영역 사이의 공간에 증착될 것이다. 전기장이 인가되지 않은 경우에, 상반된 대전 상태의 입자는 여전히 기판이 대전된 곳에 증착하지만, 표면 전하 패턴과 동일한 극성을 갖는 입자는 증착하지 않을 것이다.
그 후, 입자를 영구적으로 표면에 고정하기 위하여 추가적인 가공 단계가 수행될 수 있다.
도 3을 참조하면, 에어로졸 형태의 입자(7)를 수용하기 위해 상부 벽에 유입구(22)를 구비한 전기적으로 접지된 챔버(20)가 도시되어 있다. 챔버내의 전극(24)은 전원(26)에 접속되어 전극과 챔버 벽 사이에 전기장을 발생시킨다. 전극(24)은 절연 튜브(28)상에 장착된다. 전기적으로 대전된 샘플(1)이 전극(24)의 상부 표면상에 놓인다. 샘플은 개구(22)로부터 수 센티미터 이격되어 있다.
사용시에, 개구(22)를 통해 챔버로 유입되는 입자(23)는 샘플(1)을 향하여 유동한다. 도 1에 도시된 바와 같은 샘플상의 전하는 입자를 증착시키기에 충분할 것이다. 그러나, 도시된 바와 같이, 증착은 전극(24)과 챔버(20) 벽 사이에 존재하는 전기장에 의해 도움을 받을 것이다.
이 경우에, 입자 증착은 (a) 상이한 극성의 입자를 대전된 영역으로 끌어 당기거나 (b) 대전된 영역으로부터 입자를 편향시킴으로써 일어난다. 첫 번째 경우에, 입자는 대전된 영역에 증착하지만, 또한 저밀도 영역 사이의 구역에 불규칙하게 증착한다. 이것은 장 사이의 거리, 인가된 거시적 전기장의 세기, 입자 크기, 및 기체 유동 내의 입자 속도에 의존한다. 두 번째 경우에, 입자는 대전된 영역 사이로만 증착할 것이다.
게다가, 이 구체예는 에어로졸 형태의 입자 대신에, 전하 패턴에 의해 또한 이끌리는 액상으로부터의 콜로이드성 입자를 사용하도록 맞추어 질 수 있다.
거시적 전기장에 의존하지 않는 입자를 표면 가까이 가져가는 다른 방법, 예를 들어 관성 충격 또는 열영동이 사용될 수 있다.
전하 패턴의 생성이 절연 표면에 대하여 용이하게 입증될 수 있는 반면에, 상기 방법은 전하량 및 전하의 지속시간이 절연 표면에 비해 작다고 하여도 반도체 및 금속 표면에 사용될 수도 있다.
추가적 특징은 기판 자체 또는 활성 표면 층이 매우 박층 - 단지 수 나노미터, 예를 들어 50nm일 수 있다는 것이다. 이것은 기판의 타측에 입자가 증착되는 경우 일측에 전하 패턴을 생성하는 것을 용이하게 한다. 이것은 도 2에 도시된 스탬핑 기기가 도 3에 도시된 증착 챔버내에 포함될 수 있게 하고, 여기에서 샘플이 챔버내에 정위되고, 스탬핑 기기가 전하 패턴을 이식하도록 샘플의 하측으로 접근된다(전극의 상부 표면이 스탬프를 형성할 수 있다). 그 후, 이들 전하는 샘플의 상부 표면으로 흘러 내리는 에어로졸 입자를 유효하게 끌어 당길 것이다. 이 기판의 두께는 기판 재료의 유전 상수, 표면에 축적되는 전하 수 및 입자의 전기 이동성(그 자체로 입자 크기, 입자 상의 전하 수 및 입자가 현탁되는 매질의 함수임)에 의해서만 제한된다. 이와 같이, 박판이 기판 재료로 사용될 수 있다.
도 3에 도시된 장치내에서 기판 표면에 증착되기 위한 전기적으로 대전되 입자를 발생시키기 위하여, 이 구체예서는 도 4의 장치가 이용된다. 이것은 부피 유량이 1680 cm3/min인 에어로졸을 생산할 수 있는 에어로졸 발생기이며, 약 5×105 cm-3의 입자 농도가 입자 발생을 위해 사용된다. 도 4에서, 노(F1)는 승화로 금속성 입자를 발생시킨다. 전기 충전기(C1)는 노 뒤에 위치하여 에어로졸 입자를 대전시킨다. 미분 이동성 분석기(Differential Mobility Analyser)(DMA1)내에서 크기 선별이 이루어진다. DMA 장치는 단일 대전된 입자의 전기 이동성이 입자 크기의 단조 증가 함수라는 사실을 이용한다. 수직의 전기장내로 전기적으로 대전된 입자의 흐름을 보내는 경우, 장은 입자가 하나의 커패시터 판으로 이끌리게 한다. 높은 전기 이동성을 가진 입자는 판의 가장 인접한 부분으로 침강할 것이고, 낮은 이동성의 입자는 주된 분출 유동과 함께 운반될 것이다. 정확한 이동성 그리하여 정확한 입자 크기를 가진 입자만이, 그것이 슬릿을 통해 유동하는 기체 흐름에 의해 일소되는 샘플 슬릿의 설비로 이끌릴 것이다. DMA는 수 %의 표준 편차 범위내에서 밀접하게 제어된 치수의 입자를 생산할 수 있다. 이들 입자는 추가적인 노(F2)로 전도되고, 거기에서 수소화 기체와 혼합하여 추가 조성의 추가 입자를 생산한다. 이들 입자는 추가적인 DMA2내에서 밀접한 치수 조절을 거치게 된다. 주어진 입경에 대하여, 상기 직경의 ±0.2의 직경 분포가 성취된다. 입자의 직경은 5nm로 작게, 심지어 분자 크기로 될 수 있다. 이들 입자는 도 3에 도시된 증착 챔버(DC)로 송출된다. 전위계(E1) 및 펌프(Pu)가 입자 농도를 측정하고 입자를 증착 챔버 또는 침강기로 유동시키기 위한 기체 유동을 생성하기 위하여 연결된다.
운반 기체는 대기압 및 실온의 초순수 질소이다. 발생 공정에 의해, 입자는 하나의 양전하 또는 하나의 음전하중 어느 하나를 운반한다. 증착을 위해, 에어로졸은 도 3에 도시된 장치내로 유동한다. 정체점 유동이 기판상에 형성된다. 전기장은 대전된 입자를 그것이 증착되는 기판 표면으로 안내한다. 이러한 장이 없는 경우, 입자는 운반 기체의 유선을 따르며, 증착이 일어나지 않는다. 산화물 두께가 500nm이고 평탄 표면을 갖는 열적 습식 산화 실리콘(11)이 기판으로서 사용된다. 실리콘은 0.01 내지 0.02 Ω·cm 저항으로 p+ 도핑된다. 질소 송풍으로 조악한 입자를 제거하는 것을 제외하면, 특별한 청정 공정이 수행되지 않는다.
스탬프를 사용하는 것에 대한 대안으로서, 기판 표면의 접촉 대전은 기판 표면위를 압력을 가하지 않으면서 활주하는 스테인리스 강 바늘로 수행될 수 있고, 여기에서 바늘 및 기판은 모두 접지된다.
샘플 평가를 위하여, 주사 전자 현미경 검사(SEM)을 사용하여 기판 표면상의 입자 배열을 수득하였다.
도 5는 150 kV/m 전기장 세기를 갖는 정전 침강기의 균일한 전기장내에서 음으로 대전된 30nm 인듐 입자의 증착 후에 수득된 균일한 입자 분포를 나타낸다. 입자는 거시적 전기장에 의해 표면으로 이끌린다. 그들의 거시적 분포는 전체 샘플 영역에 걸쳐 균일하다. 동일한 거동이 음성 장내의 양으로 대전된 입자의 증착에 대하여 수득되었다.
음으로 대전된 입자가 150kV/m로 도 6에 도시된 바와 같이 음성 표면 전하의 선으로 이미 패턴이 형성된 기판상에 증착되는 경우, 균일한 입자 분포내에 입자 부재 영역이 나타났다. 도 6은 이들 영역이 약 10㎛의 폭임을 나타내는 주사 전자 현미경 사진이다. 그들 경계에 입자 밀도가 0으로부터 잔여 기판에서 발견된 평균 밀도까지 증가하는 폭이 약 300nm인 협소한 전이 영역(삽입부에 도시됨)이 존재한다. 증착 후에 관찰된 입자 부재 영역의 패턴은 강 바늘에 의해 인가된 패턴에 대응된다. 이것은 기판 및 바늘 사이의 접촉 영역이 음으로 대전됨을 나타낸다.
음으로 대전된 기판상에 균일한 ~150kV/m의 전기장으로 양으로 대전된 입자가 증착되는 경우, 입자는 도 7에 도시된 바와 같이 200㎛의 입자 부재 영역(82)의 중심에 위치한 약 10㎛의 선(80)으로 증착된다. 이 선(80)내의 입자 밀도는 샘플의 잔여 부분의 평균 밀도에 비해 약 5-10의 인수만큼 크다. 또한, 상이한 영역의 경계는 매우 뚜렷하다. 선은 강 바늘이 기판을 횡단하는 곳에 위치한다. 영역(84)에서, 정전 침강에 의한 증착이 일어난다.
마이크로전자공학 소자를 제작하기 위하여, 기판의 특정 영역을 다른 부분은 깨끗하게 남겨두면서 선택적으로 단일 재료, 예를 들어 금으로 도포하는 것이 종종 바람직하다. 이것은 정전 침강기의 전기장에 의한 기판의 제어불능 도포를 회피하는 것이 바람직하다는 것을 의미한다. 정전 침강기로 대전된 기판상에 양으로 대전된 입자를 증착하는 것이 끝나도, 즉 전기장이 인가되지 않더라도, 기판상의 전하량이 기체 유동으로부터 입자를 유인하기에 충분하다는 것은 놀라운 결과이다. 이것은 증착이 매우 선택적이고 대전된 샘플의 단지 일부만이 입자로 도포될 것이라는 것을 의미한다. 약 10㎛의 선폭이 달성될 수 있다. 동일한 공정이 음으로 대전된 입자로 수행되는 경우, 입자가 전혀 증착되지 않는다.
기판을 주위 환경하에서 취급하는 경우, 표면은 주로 물로 구성된 오염 층을 가질 것이다. 접촉 전화 동안에, 전하는 실리콘 산화물 표면 뿐만 아니라 오염 층내에 포획된다. 후자는 유동적이고 오염 층내에서 이동할 수 있다. 이것은 표면 상의 전하 패턴의 확장을 초래한다. 이러한 오염 층 없이 표면을 이용하는 것이 대전된 영역과 비대전된 영역 사이의 경계의 뚜렷함을 개선한다. 따라서 바람직하게는, 물 오염 영역의 형성을 제거 또는 방지하기 위하여 기판을 물 부재 대기하에서 가열하는 것과 같은 방책 및 수단이 이용된다.
하나의 특정 구체예에서, 1㎛ 산화물 층을 갖는 실리콘이 컴팩트 디스크(CD) 마스터에 대해 압착된다. CD 마스터는 CD내의 오목부가 존재하는 곳에 대응하는 돌출부를 가진 금속 판이다. 이들 돌출부는 1㎛의 크기이다. 에어로졸 입자 증착 후의 결과가 주사 전자 현미경 사진(도 8a 내지 c)에 도시되어 있다. 이것은 입자가 접착 전화된 점에 모인다는 것을 입증한다. 도 8a는 국부 대전된 영역이 없는 균일 증착에 대한 경우이다. 도 8b는 도 8a와 동일한 척도로서 CD 마스터로 압착한 국부적으로 대전된 영역상의 증착을 나타낸 것이다. 도 8c는 도 8b를 축소된 척도로 나타낸 것이다.
본 발명의 특정 구체예에 따르면, 도 9에 도시된 바와 같이, 금속 바늘이 절연(SiO2) 표면을 온화하게 활주하는 것에 의해 선이 형성된다. 이것은 양으로 또는 음으로 대전된 입자를 침강기내에 외부적인 전기장을 인가하거나 인가하지 않고 수집할 수 있다는 것을 나타낸다. 50nm 미만의 해상도에 도달될 수 있다.
전기적으로 대전될 수 있고 운반 기체에 분산될 수 있는 물질로 나노미터 해상도로 표면을 도포하는 것이 가능하다. 빌딩 블록의 크기 범위는 수 백 나노미터로부터 개개의 분자에까지 이를 수 있다. 이 공정의 융통성은 밀리미터 크기 범위(예를 들어, 센서)로부터 100nm에까지, 심지어 그 보다 작은 범위(예를 들어, 양자 디바이스)에 이르는 해상도를 갖는 구조의 생성을 가능하게 한다. 이것은 단일 공정 단계로 거시계와 나노크기의 계 사이를 연결시킨다. 관찰되는 또 다른 결과는, 상이한 입자 밀도의 입자 사슬을 서로 측방으로 밀접하게 배열하는 것이 가능하다는 것이다.
전자적 나노구조의 제작을 위하여, 대전 공정이 기판 표면을 파괴하거나 오염시키지 않는 것이 바람직하다. 정확한 재료 조합을 선택한다면, 예를 들어, 충분히 강한 재료가 보다 무른 재료의 표면으로 압착되고, 접촉 압력이 충분히 작은 경우에 상기 표면이 영구 변형 없이 탄성적으로 변형될 것이다. 무해한 접촉이 전하 패턴을 형성하기에 충분하고 어떠한 힘도 가하지 않기 때문에, 경성 재료가 기판을 손상시키지 않을 것이다. 사실, 표면 결함, 예를 들어 긁힘의 생성은 접촉 대전의 효과를 망칠 것이다. 보다 무른 재료일수록, 즉 표면과 벌크 원자 사이의 결합이 강하지 않은 경우, 접촉 후에 재료가 표면에 잔류하는 것이 가능하다.
표면에 분명한 구조를 제작하기 위한 방법의 구조적 해상도에 대한 제한은 표면에 축적되는 전하 수, 증착되는 입자 수 및 입자의 전기 이동성에 의해 주로 제공된다. 전기 이동성은 입자 크기, 입자에 의해 운반되는 전하 수, 및 입자가 현탁되는 매질의 함수이다.
본 발명은 통상의 석판인쇄술의 제한을 우회하는 특정 응용을 발견하였다. 회로가 보다 작아질수록, 칩 상의 디바이스에 접속하기 위해 사용되는 금속 선(바이어스라 칭함)의 층의 수가 증가하고, 칩 제조의 비용 중 가장 큰 부분 중 하나가 된다. 금속의 각 층은 개별적 석판인쇄 단계를 요구하고, 여기에서 포토레지스트가 도포되고, 노출되고, 현상되며, 금속의 증발이 이루어진 후, 최종적으로 과량의 금속을 날려버린다. 여기에서, 그것은 어떠한 석판인쇄 단계도 없이 기재 구조를 파괴하지 않고 나노미터 치수의 리드선의 제작을 가능하게 한다.
먼저 전하 패턴을 생성하고 한 종류의 입자의 증착한 후에 제 2 전하 패턴을 생성하고 또다른 입자를 증착시킴에 의해 상이한 재료 또는 상이한 재료 크기의 후속 증착도 가능하게 된다. 여기에서, 어닐링과 같은, 초기 증착된 입자의 고착 단계가 필요할 수 있다.
또한, 본 발명은 화학적 또는 생물학적 센서를 제조하는데 이용되는 매우 미세한 석판인쇄술을 대체하도록 이용될 수 있다. 또한, 촉매 구조를 제작하기 위하여 사용될 수 있다.
피코초 이하의(sub-picosecond) 응답 시간을 갖는 광학 검출기가 (매우 느린) 전자 빔 석판인쇄술 및 금속화로 제작되었다. 이러한 방식으로, 서로 맞물린 금속-반도체-금속 접합이 금속-금속 측방 간극이 50nm 미만으로 형성되었다. 본 발명의 방법으로, 나노입자를 기재로 하는 광전자 소자와 같은 전체 광전자 디바이스가 매우 효율적으로 제조될 것이다. 이들 중 몇몇에 대하여, 광 파장의 크기에 대한 입자의 차수가 중요하다. 그러한 소자들 중에 양자 도트 기재 레이저 및 발광 다이오드가 있다.
또한, 본 방법은 광자에 대한 밴드갭을 나타내어 몇몇 파장의 통과를 허용하지 않는, 광자 밴드갭 재료 - 입자가 광 파장 크기의 차수를 갖는 어레이에 위치하는 재료에 사용될 수 있다. 이것은 광 통신에 응용될 수 있다.
또한, 본 발명은 간섭 착색 및 반사방지(anti-reflective) 코팅의 제조, 및 독특한 마찰학적 특성, 예를 들어 방수성을 나타내는 나노구조 표면의 건조에 응용될 수 있다.
추가로 본 발명은 자기 저장 장치, 플래시 메모리 장치, 전기발광 디스플레이의 제작에 응용될 수 있다. 또한, 본 발명은 나노튜브 및 나노위스커(nanowhisker)의 성장의 제어된 접종(seeding)에 응용될 수 있다.
추가로, 상기 방법으로 대전된 표면 영역을 향해 고속으로 중성 입자를 방출하는 것은 표면으로부터 입자로 전하 전달을 초래하여 표면에 의해 산란된 입자가 전하를 획득하게 한다.
또한, 본 발명은 기체 또는 액체로부터 입자를 제거하는데 응용될 수 있다.
이제 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 방법에 의해 생성된 쿨롬-봉쇄(Coulomb-blockade) 디바이스의 예를 나타낸다. 도 10a는 나노입자 사이를 돌아다니는 전자에 기초한 무선 단일-전자 논리회로를 형성하는 나노입자의 사슬(100)을 나타낸다. 도 10b는 전극(104, 106)에 의해 영향을 받는 중심 나노입자(100, 102)를 가진 단일 전자 트랜지스터 구조를 나타낸다.
도 11은 나노미터 크기의 금속성 회로 구조를 제작하는데 적용된 본 발명에 따른 방법의 개략도이다. 소정의 형상(112)의 스탬프(110)(개념적으로 표현)가 기판에 증착되어 대전 영역(116)의 대응되는 패턴을 생성한다. 그 다음, 상반된 전하 유형의 금속성 입자(118)가 기판에 증착되어 패턴(116)에 부착한다. 어닐링 단계 후, 입자가 병합되어 연속 금속성 특징부(199)를 형성한다.
이제 도 12를 참조하면, 이것은 본 발명에 따른 제어된 나노입자 증착에 의한 다중-금속성 표면 구조의 생성을 나타낸다. 스탬프(120)가 기판(122)에 압착되어 기판상에 대전된 영역(124)의 패턴을 형성하고, 그 위에 반대로 대전된 나노입자(125)가 증착된다. 그 다음, 입자는 적당한 공정에 의해 기판에 고정된다. 상이한 스탬프 패턴을 가진 추가의 스탬프(126)가 기판(122)에 압착되어 대전 영역의 제 2 패턴(128)을 생성한다. 이것은 상이한 유형의 나노입자(129)가 제 2 대전 영역상에 착지하게 한다.
도 13을 참조하면, 이것은 본 발명에 따른 방법에 의한 양자-도트 레이저의 제작을 나타내며, 여기에서 20 나노미터 미만의 크기의 금속화된 돌출부(132)를 가진 스탬프(130)가 기판(134)에 압착된다. 기판의 재료는 예를 들어 레이저 구조의 n형 부분이다; 대안적으로 기판은 레이저의 p형 부분을 구성할 수 있다. 금속화된 돌출부는 대전된 영역 또는 스폿을 기판상에 생성하여 입자(136)가 국부 대전 영역에 증착되게 함으로써 n형 레이저-활성 양자 도트(138)의 패턴을 생성한다. 레이저 구조를 생성하는 p형 기판을 구비한 "139"에서와 같이 입자의 에피택셜 과도성장(epitaxial overgrowth)이 있은 후, 시스템은 즉시 최종 가공이 된다.
도 12 및 13의 절차는 필수적으로 조합될 수 있으며, 여기에서 p형 또는 n형 입자를 증착하고, 레이저 구조의 부분을 형성하는 반복 동작이 수행될 수 있고, 각 동작은 상이한 직경의 입자를 이용하여 상이한 레이저 특성, 예를 들어 파장을 이용한다. 마지막으로, 에피택셜 과도성장은 도 13에서와 같이 수행된다.
이제 도 14를 참조하면, 본 발명에 따른 방법에 의해 광자 밴드갭 재료의 제작이 도시되어 있으며, 여기에서 문제되는 광 파장의 1/4의 측방 치수를 갖는 금속화 돌출부(142)를 갖는 스탬프(140)가 기판(144)에 압착되어 유사한 패턴의 대전 영역을 생성한다. 그 후, 마이크로미터 크기의 입자(146)가 기판상에 증착되어 국부 대전 영역상에 축적된다. 지연된 증착에 의해, 입자는 서로의 상부에 착지하여 입자의 필라멘트(148) 또는 사슬을 생성한다. 이것은 광 파장 정도의 치수를 갖는 원하는 격자 구조로 필라멘트를 생성하고, 그리하여 전송된 광에 대하여 브래그(Bragg) 반사에 의해 광자 밴드 갭을 생성한다.
도 15를 참조하면, 본 발명에 따른 방법에 의해 나노튜브 배열을 제작하는 것이 도시되어 있으며, 여기에서 20 나노미터 미만의 측방 치수를 갖는 돌출부(152)를 구비한 스탬프(150)가 기판(154)에 압착되어 국부 대전 영역을 생성한다. 상반된 전하형의 나노미터 크기의 입자(156)가 기판에 증착되어 국부 대전 영역에 고착된다. 나노입자를 종자로 사용하여, 탄소 나노튜브(158)의 배열 또는 필라멘트가 화학증착 방법에 의해 성장될 수 있다. 이것은 전계 방출 응용분야에 응용된다.
도 16을 참조하면, 본 발명에 따른 방법에 의해 나노로드(nanorod) 배열을 제작하는 것이 도시되어 있으며, 여기에서 20 나노미터 미만의 측방 치수를 갖는 돌출부(162)를 구비한 스탬프(160)가 기판(164)에 압착되어 국부 대전 영역을 생성 한다. 나노미터 크기의 입자(166)가 국부 대전된 영역상에 증착하고, 이들 입자는 필라멘트 또는 나노로드, 예를 들어 반도체 또는 자기 재료를 생성하기 위한 종자로서 사용될 수 있으며, 이들은 화학증착 방법에 의해 성장될 수 있다.
도 17을 참조하면, 에어로졸 입자의 전기 대전 방법이 도시되어 있다. 센티미터 정도의 측방 치수를 갖는 금속화된 돌출부(172)를 구비한 스탬프(170)가 기판(174)에 압착되어 대전 영역(176)을 생성한다. 중성 에어로졸 입자는 고속으로 표면을 향하고, 그리하여 기판상에서 되튀어올라 대전 영역(176)으로부터 개개의 대전된 단위를 제거한다. 대안적으로 기판은 전기적으로 대전되지 않을 수 있다. 에어로졸 입자는 그럼에 불구하고 감입(impaction) 공정에 의해 기판으로부터 전하를 "추출"하는데 효과적이다.
도 18을 참조하면, 배기 스트림으로부터 그을음 입자를 제거하는 방법이 도시되어 있으며, 여기에서 예를 들어 엔진의 배기 파이프내에 위치한 절연 재료의 실린더(180)가 지지체(184)에 의해 파이프(180)의 중심에 장착된 회전하는 금속성 브러쉬(182)를 구비한다. 금속 브러쉬는 내벽에 접촉하는 금속 필라멘트(186)를 구비하며, 그것이 회전하는 경우, 그것은 음전하로 벽의 내면을 대전시킨다. 실리더는 이산화규소, 유리 또는 세라믹일 수 있다. 초기 단계에서, 배기내의 입자는 연소 공정의 결과로서 또는 충전기와 같은 개별 수단에 의해 양으로 대전된다. 그 후, 이들 대전된 입자는 실리더 벽에 증착된다. 브러쉬는 추가적 처리를 위하여 입자를 벽으로부터 배기 채널(188)내로 쓸어내는 기능을 한다.
도 19를 참조하면, 본 발명에 따른 방법에 의해, 2차원 및 3차원의 양자 도 트를 위해 에피택셜 자체-집합하는(self-assembled) 도트의 접종 방법이 도시되어 있다. 도 19a에 도시된 바와 같이, 국부 대전된 영역(190)이 본 발명에 따른 방법에 의해 생성된다. 에피택셜 방법을 사용하여, 자체-집합하는 도트(192)가 국부 대전된 도트에 형성된다. 에피택셜 방법은 분자 빔, 화학 빔 또는 금속-유기 증기상 에피택시, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 그 후, 절연층(194)이 입자(192) 위에 성장되고, 이 공정이 반복되어 양자 도트의 3차원 배열(196)이 생성된다.
도 19b에서, 방법은 도 19a에 도시된 것과 다소 유사하며, 유사한 부문은 동일한 부재 번호로 지정되었다. 그러나, 초기 단계에서, 나노입자, 예를 들어 텅스텐(191)이 본 발명에 따른 방법에 의해 전기적으로 대전된 어레이상에 증착된다. 에피택셜 방법을 사용하여, 완충 박층(194)이 입자를 도포하도록 성장된다. 다음 에피택셜 단계에서, 자체-집합하는 도트(192)가 도 19a의 나머지에 도시된 바와 같이 이식된 입자의 상부에 형성된다. 지연된 에피택셜 공정은 양자 도트의 3차원 어레이(196)를 생성할 것이다.
도 20을 참조하면, 플래시 메모리 구조는 소스 및 드레인 전극(202)을 구비한 기판(200)을 포함한다. 게이트 구조(204)가 전도 채널(206)위에 가로 놓인다. 게이트 구조는 산화물 층(208), 에피택셜 과도성장부(212)내에 나노입자(210)를 포함하는 나노입자 층, 및 추가의 산화물 층(214)과 최종적으로 금속성 게이트 전극(216)을 포함한다. 나노입자(210)는 전하 저장 능력이 있으며, 임의의 적당한 재료일 수 있다. 구조물의 형성에 있어서, 산화물 층(208)이 초기에 기판의 표면 상에서 성장하고 나서, 나노입자가 상기와 같은 스탬프 공정에 의해 도포된다. 연속적인 추가 단계의 에피택셜 과도성장 및 선택적 에칭은 도시된 구조물을 생성한다.

Claims (46)

  1. 하나 이상의 전기적으로 대전된 영역(5)을 전하를 전달하기 위한 공구 수단(9)과 접촉시킴으로써 제 1재료의 표면(1)상에 소정의 형상의 상기 영역(5)을 형성시키는 단계, 제 2재료의 입자(7)를 제공하는 단계, 및 상기 입자를 상기 영역의 근처로 유동하게 하여 소정의 방식으로 상기 영역과 상호작용하게 하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 입자가 나노미터 치수임을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 제 2재료가 제 1재료와 상이함을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 전기적으로 대전된 영역이 제 1부호의 전하로 대전되고, 제 2재료의 입자가 제 1부호의 전하와 상반된 제 2부호의 전하로 대전됨을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 전기적으로 대전된 영역이 제 1부호의 전하로 대전되고, 제 2재료의 입자가 제 1부호의 전하와 동일한 제 2부호의 전하로 대전됨을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 4항에 있어서, 제 2재료의 입자가 각각 하나 이상의 전하를 운반함을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 전기장이 표면을 향하는 방향으로 제공되어 제 1표면을 향한 입자의 유동성을 증가시킴을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 전기장이 입자의 전하 분극을 유도하며, 이것이 입자를 효과적으로 표면상에 증착시킴을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 입자가 구조물을 제작하기 위해 하나 이상의 전기적으로 대전된 영역에 의해 결정된 영역으로 표면상에 증착됨을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9항에 있어서, 입자가 하나 이상의 전기적으로 대전된 영역상에 증착됨을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 9항에 있어서, 입자가 하나 이상의 전기적으로 대전된 영역 이외의 영역 표면상에 증착됨을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 제 2재료의 입자가 전기적으로 중성이고, 영역(176)으로 사출되어 전기적 전하 단위량을 흡수하고, 전기적으로 대전된 상태(178)로 표면으로부터 되튐을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 공구 수단이, 영역의 형상에 일치하는 형태를 갖고, 제 1재료의 표면에 접촉하기 위한 만곡진 표면을 구비한 스탬프를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 공구 수단이, 재료의 표면으로 압착되고 원하는 경로로 표면을 가로질러 끌리어 영역을 한정하는 바늘 또는 로드(rod)와 같은 긴 물체를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 14항에 있어서, 공구 수단이 주사 프로브 현미경의 팁임을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 표면이 어떠한 상당한 물 또는 기타 전도성 오염원을 갖지 않도록 제조됨을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 제 2재료의 입자가 에어로졸로서 유동하도록 배열됨을 특징으로 하는 재료 형태의 제작 방법.
  18. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 제 2재료의 입자가 액상의 현탁물로서 유동하도록 배열됨을 특징으로 하는 재료 형태의 제작 방법.
  19. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 제 2재료가 금속성이고, 입자가 제 1재료상에 증착하고 후속하여 표면으로 어닐링됨을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 제 2단계에서, 상이한 소정의 형상 또는 크기의 상이한 하나 이상의 전기적으로 대전된 영역(128)으로 제 1항의 단계가 반복됨을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1재료가 레이저 구조물의 제 1부분(134)을 형성하고, 제 2재료의 입자가 제 1재료상에 증착되어 레이저 구조물의 제 2부분(138)을 형성하며, 레이저 구조물을 형성하도록 제 2재료의 입자의 에피택셜 과도성장(epitaxial overgrowth)(139)의 추가의 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 20항에 있어서, 제 2재료의 입자가 연속 단계로 증착되며, 각 단계가 상이한 크기의 입자 및 레이저 특성을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 제 2재료의 입자를 제 1재료의 표면상에 연장된 기간 동안 증착시켜 표면으로부터 직립한 제 2재료의 필라멘트(148, 158)를 생성시킴을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 공구 수단과 표면 사이에 전압 바이어스를 제공하는 것을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 에피택셜 방법에 의해 하나 이상의 전기적으로 대전된 영역상에 자체-집합하는 도트(192)를 형성하는 단계, (b) 자체-집합하는 도트 상에 중간 층(194)을 성장시키는 단계, 및 단계 (a) 및 (b)를 원하는 회수(196)로 반복시켜 변형됨을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 플래시 메모리 구조물이, 기판을 도포하는 절연 층 상에 입자를 증착시키고, 입자를 절연 층내에 함입시키고, 층을 선택적으로 에칭하고, 플래시 메모리 구조물용 전극을 형성하여 생성됨을 특징으로 하는 방법.
  27. 제 26항의 방법에 따라 형성된 플래시 메모리 구조물.
  28. 삭제
  29. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 따라, 표면의 하나 이상의 전기적으로 대전된 영역상에 재료를 증착하여 형성된 변형된 마찰학적 특성을 가진 표면.
  30. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 따라, 표면의 하나 이상의 전기적으로 대전된 영역상에 재료를 증착하여 형성된 변형된 광학적 특성을 가진 표면.
  31. 소정의 형상의 제 1재료의 표면(1)에 상기 표면을 광자로 조사하여 형성된 하나 이상의 전기적으로 대전된 영역(5)을 형성하는 단계, 제 2재료의 입자(7)를 제공하는 단계, 및 입자를 상기 하나 이상의 전기적으로 대전된 상기 영역 근처로 유동하게 하여 상기 영역에 의해 결정된 패턴으로 표면상에 증착되게 하는 단계를 포함하는 방법.
  32. 극성 반도체 재료의 표면에 상기 표면상의 레이저 간섭에 의해 형성된, 소정의 형상의 하나 이상의 전기적으로 대전된 영역(5)을 형성하는 단계, 제 2재료의 입자(7)를 제공하는 단계, 및 상기 입자를 상기 영역 근처로 유동하게 하여 상기 영역에 의해 결정된 패턴으로 표면상에 증착되게 하는 단계를 포함하는 방법.
  33. 재료의 표면(1)상에 소정의 형상의 하나 이상의 전기적으로 대전된 영역(5)을 형성시키는 단계, 나노미터 치수의 입자(7)를 제공하는 단계, 및 상기 입자를 상기 영역 근처로 유동하게 하여 상기 영역과 소정의 방식으로 상호작용하게 하는 단계를 포함하는 방법.
  34. 삭제
  35. 나노미터 치수의 입자(178)를 제공하는 단계, 및 입자가 기판의 표면(174)에 충돌하고 이로부터 되튀도록 하여 전하를 흡수하게 하는 단계를 포함하는 방법.
  36. 제 35항에 있어서, 기판의 표면이 전기적으로 대전됨(176)을 특징으로 하는 방법.
  37. 표면을 공구 수단(182, 186)과 접촉시켜 전하를 가진 표면(180)을 제공하는 단계, 기체 스트림이 표면 위로 유동하게 하여 입자가 전기적으로 대전된 표면상에 증착하게 하는 단계, 및 그 다음에 표면으로부터 입자를 제거하는 단계를 포함하여, 기체 스트림으로부터 입자를 제거하는 방법.
  38. 제 37항에 있어서, 공구 수단이, 표면으로부터 입자를 제거하여 회수 영역(188)에 증착시키도록 효과적으로 후속 회전하는 회전 브러쉬임을 특징으로 하는 방법.
  39. 제 1 재료의 표면(1)상의 소정의 형상의 하나 이상의 영역(5)에 전하를 전달하기 위해 제 1재료의 표면상의 소정의 형상의 하나 이상의 영역을 접촉시키기 위한 공구 수단(9), 및 제 2재료의 입자(7)를 상기 영역 근처로 유동시켜 소정의 방식으로 상기 영역과 상호작용하게 하는 수단(20, 22)을 포함하는 방법을 수행하는 장치.
  40. 제 39항에 있어서, 나노미터 치수의 입자를 생산하기 위한 에어로졸 수단(F1-DMA2)을 포함함을 특징으로 하는 장치.
  41. 제 40항에 있어서, 에어로졸 수단이 입자를 전기적으로 대전시키도록 배열됨을 특징으로 하는 장치.
  42. 제 39항 내지 제 41항 중 어느 한 항에 있어서, 표면을 향하는 방향으로 전기장을 생성하여 상기 표면을 향한 입자의 유동을 증강시키는 수단(26)을 포함함을 특징으로 하는 장치.
  43. 제 39항 내지 제 41항 중 어느 한 항에 있어서, 공구 수단이, 영역의 형상에 일치하는 형태를 갖고, 제 1재료의 표면에 접촉하기 위한 만곡진 표면을 구비한 스탬프를 포함함을 특징으로 하는 장치.
  44. 소정의 형상의 하나 이상의 전기적으로 대전된 영역(5)을 제 1재료의 표면(1)상에 형성하기 위한 공구 수단(9), 및 제 2재료의 입자(7)를 상기 영역 근처로 유동시켜 소정의 방식으로 상기 영역과 상호작용하게 하는 수단(20, 22)을 포함하는 방법을 수행하는 장치.
  45. 표면(180), 상기 표면으로 전하를 전달하기 위해 상기 표면에 접촉하는 공구 수단(182, 186), 기체 스트림이 상기 표면 위로 유동하게 하여 입자가 전기적으로 대전된 표면상에 증착하게 하는 수단, 및 상기 표면으로부터 입자를 제거하는 수단(182, 186)을 포함하는, 기체 스트림으로부터 입자를 제거하는 장치.
  46. 제 45항에 있어서, 공구 수단이, 표면으로부터 입자를 제거하여 회수 영역(188)에 증착시키도록 효과적으로 후속 회전하는 회전 브러쉬임을 특징으로 하는 장치.
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