JP2003117450A - Method and apparatus for forming composite structure - Google Patents
Method and apparatus for forming composite structureInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の技術分野】本発明は、脆性材料、金属材料ある
いは有機化合物の微粒子を基板に高速で衝突させて基板
上にこれらの構造物を形成する複合構造物形成方法およ
び複合構造物の形成装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a composite structure forming method and a composite structure forming apparatus for colliding fine particles of a brittle material, a metal material or an organic compound with a substrate at high speed to form these structures on the substrate. Regarding
【０００２】[0002]
【従来の技術】超微粒子材料をノズルから基材に向けて
吹き付け堆積物を作製する方法としては、従来ガスデポ
ジション法（加集誠一郎：金属 １９８９年１月号）な
どが提案されている。これは金属やセラミックス等の超
微粒子をガス攪拌にてエアロゾル化し、微小なノズルを
通して加速せしめ、基材表面に超微粒子の圧粉体層を形
成させ、これを加熱して焼成させることにより被膜を形
成する方法である。2. Description of the Related Art As a method for producing a deposit by spraying an ultrafine particle material from a nozzle onto a substrate, a conventional gas deposition method (Seiichiro Kashu: Metal, January 1989) and the like have been proposed. This is because ultrafine particles of metal, ceramics, etc. are made into aerosol by gas stirring and accelerated through a minute nozzle to form a powder compact layer of ultrafine particles on the surface of the base material, which is heated and baked to form a film. It is a method of forming.
【０００３】また、基材上に脆性材料の薄膜若しくは厚
膜などの構造物を形成する方法として、例えば本発明者
らが提案した特開２０００―２１２７６６公報に記載さ
れているような脆性材料微粒子を用いた方法がある。こ
の方法は、粒径が数ｎｍ〜数十μｍの微粒子（前記先行
技術と異なり加熱蒸発させて得たものではない）を搬送
ガスを用いて高速で基板に衝突させる手法で、微粒子を
含む搬送ガス（これをエアロゾルと呼ぶ）に、イオンビ
ーム、原子ビーム、分子ビームあるいは低温プラズマな
どを照射することにより、微粒子を溶融せしめることな
く活性化し、この状態のままノズルより高速噴出させて
高速で基板に吹き付けることで、微粒子相互の結合を促
進するようにしたものである。この方法によって得られ
た構造物は緻密で良好な膜物性を持ち、基材への良好な
密着性を有する。この方法をここでは微粒子ビーム堆積
法（Fine particles beam deposition method）若しく
はエアロゾルデポジション法（Aerosol deposition met
hod）と呼ぶこととする。上述の金属系、脆性材料系の
いずれの方法においても、ノズル若しくは基材を相対移
動せしめることで、基材上に所定の面積を有する構造物
を形成することが可能である。Further, as a method of forming a structure such as a thin film or a thick film of a brittle material on a base material, for example, a brittle material fine particle as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-212766 proposed by the present inventors. There is a method using. This method is a method of colliding fine particles having a particle diameter of several nm to several tens of μm (not obtained by heating and evaporating, unlike the above-mentioned prior art) with a carrier gas at a high speed, and carrying fine particles. By irradiating a gas (called an aerosol) with an ion beam, atomic beam, molecular beam, or low-temperature plasma, the fine particles are activated without being melted, and in this state they are jetted at high speed to produce a substrate at high speed. The particles are sprayed onto the particles to promote mutual binding of the particles. The structure obtained by this method is dense, has good film properties, and has good adhesion to the substrate. This method is referred to here as the Fine particle beam deposition method or the Aerosol deposition method.
hod). In any of the above metal-based and brittle material-based methods, a structure having a predetermined area can be formed on the base material by moving the nozzle or the base material relatively.
【０００４】一方で、基材上にパターンを構成するため
の方法が、特開平１０−２０２１７１号公報に開示され
ている。この方法は、超微粒子材料をノズルを通して基
板上に噴射し堆積させて微細形状の造形物を形成する場
合において、ノズルと基板との間に開口を有するマスク
を配置し、その開口を通してエアロゾルを基材上に吹き
つけてパターンを有する構造物を形成させるものであ
る。この方法によって、マスクの開口と同じ形状の構造
物を、微細にかつ高精度で形成することが可能となって
いる。また、マスクの開口が複数である場合には、基板
とノズルを相対移動せしめることで、基板上にマスクの
形状によって制御された複数の構造物を形成させること
も可能である。On the other hand, a method for forming a pattern on a substrate is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-202171. In this method, when an ultrafine particle material is sprayed and deposited on a substrate through a nozzle to form a finely shaped object, a mask having an opening is arranged between the nozzle and the substrate, and an aerosol-based material is provided through the opening. It is sprayed on a material to form a structure having a pattern. By this method, a structure having the same shape as the opening of the mask can be formed minutely and with high accuracy. When the mask has a plurality of openings, it is possible to form a plurality of structures controlled by the shape of the mask on the substrate by moving the substrate and the nozzle relative to each other.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ノズルと基材の相対的
な位置関係を変化させることで構成できるような形状の
複数の構造物を一基材上にパターニングさせる場合、一
時的にエアロゾルを基材へ到達しないように遮断する必
要がある。採りうる一手法として、搬送ガスの供給をバ
ルブ操作などによって閉止させることで、エアロゾルを
遮断させることが考えられるが、この手法においては、
再噴射開始直後のエアロゾルの濃度は不安定な状態とな
るために、不均一な構造物を形成してしまうといった不
具合が発生した。When patterning a plurality of structures having a shape that can be formed by changing the relative positional relationship between the nozzle and the base material on one base material, an aerosol-based structure is temporarily used. It is necessary to shut off so that it does not reach the material. One possible method is to shut off the aerosol by closing the supply of carrier gas by valve operation etc., but in this method,
Immediately after the re-injection was started, the concentration of the aerosol was in an unstable state, which caused a problem that a non-uniform structure was formed.
【０００６】従って、特開平１０−２０２１７１号公報
に開示されているように、マスクを用いた手法がより有
効であったが、この場合においては、構造物の形状がマ
スクによって制御されてしまうため、構造物のデザイン
にあわせてマスクの作製が必要となり、多形状、多数の
構造物に対応させるには不経済であった。Therefore, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-202171, the method using a mask was more effective, but in this case, the shape of the structure is controlled by the mask. However, it was necessary to fabricate a mask according to the design of the structure, and it was uneconomical to deal with many shapes and structures.
【０００７】一方で、支持台上に複数の基材が支持され
ており、すべての基材に対して構造物を形成させる場合
では、連続的にエアロゾルを噴射させつつ基材の相対位
置を変化させてそれぞれの基材に対して構造物を形成さ
せることも可能である。しかしながら基材近傍の箇所で
ある例えば支持台などの部位に微粒子が衝突した際、反
射した微粒子が基材側面や基材近傍の閉塞した箇所に付
着、堆積するため、構造物形成後に清掃する必要があっ
た。On the other hand, in the case where a plurality of base materials are supported on the support base and a structure is formed on all the base materials, the relative position of the base materials is changed while continuously ejecting the aerosol. It is also possible to form a structure on each substrate. However, when fine particles collide with a part near the base material, such as a support base, the reflected fine particles adhere and accumulate on the side surface of the base material or the closed part near the base material, so cleaning is required after the structure is formed. was there.
【０００８】これら課題を解決すべく基材に対してマス
キングを行うといった方法もあるが、この方法では基材
に対応した形状のマスクが必要となるために、多品種、
多形状、多数の基材に対応させるには不経済である。There is a method of masking the base material in order to solve these problems. However, this method requires a mask having a shape corresponding to the base material.
It is uneconomical to support multiple shapes and many substrates.
【０００９】[0009]
【課題を解決しようとする手段】すなわち本発明では上
記課題を解決すべく、微粒子を含むエアロゾルをノズル
から基材に向けて噴射させて衝突させ、基材表面に微粒
子の構成材料からなる構造物を形成させる複合構造物形
成方法において、エアロゾルを遮断する遮断手段と、遮
断手段を移動せしめる移動手段とを設け、少なくとも噴
射されたエアロゾルが基材に到達しない位置にノズルと
基材が配置されているときには、エアロゾルを遮断する
位置に遮断手段が移動されるように制御させて構造物の
形成を行うこととした。That is, in the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, an aerosol containing fine particles is jetted from a nozzle toward a base material so as to collide with the structure, and the surface of the base material is made of a constituent material of the fine particles. In the method for forming a composite structure for forming a structure, a blocking means for blocking the aerosol and a moving means for moving the blocking means are provided, and the nozzle and the base material are arranged at a position where at least the injected aerosol does not reach the base material. When it is present, the structure is formed by controlling the blocking means to move to a position that blocks the aerosol.
【００１０】また、本発明では、複合構造物形成方法に
おいて、遮断手段を、噴射されたエアロゾルが基材上の
構造物を形成させない位置に衝突するようにノズル若し
くは基材が移動したときには、エアロゾルを遮断する位
置に遮断手段が移動されるように制御させ、噴射された
エアロゾルが基材上の構造物を形成させる位置に衝突す
るようにノズル若しくは基材が移動したときには、エア
ロゾルを遮断しない位置に遮断手段が移動されるように
制御させて構造物の形成を行うこととした。Further, in the present invention, in the method for forming a composite structure, when the nozzle or the base material moves so that the spraying means collides with the sprayed aerosol at a position on the base material where the structure is not formed, the aerosol is generated. A position where the blocking means is controlled to be moved to a position where the nozzle is blocked, and when the nozzle or the substrate is moved so that the injected aerosol collides with the position where the structure on the substrate is formed, the position where the aerosol is not blocked The structure is formed by controlling the blocking means to be moved.
【００１１】また、本発明では、微粒子を含むエアロゾ
ルをノズルから基材に向けて噴射させて衝突させ、基材
表面に微粒子の構成材料からなる構造物を形成させる複
合構造物形成装置を、基材を支持する支持台と、微粒子
を含むエアロゾルを発生するエアロゾル発生器と、ノズ
ルと、このノズルにエアロゾル発生器で発生したエアロ
ゾルを供給する搬送手段と、ノズルまたは基材をエアロ
ゾルの噴出方向に対して相対移動せしめる移動手段と、
エアロゾルを遮断する遮断手段と、遮断手段を移動せし
める移動手段とを備えたものとし、少なくとも噴射され
たエアロゾルが基材に到達しない位置にノズルと前記基
材が配置されているときには、エアロゾルを遮断する位
置に遮断手段が移動されるように制御されるような構成
とした。Further, according to the present invention, there is provided a composite structure forming apparatus, which comprises an aerosol containing fine particles ejected from a nozzle toward a base material to collide with the base material to form a structure composed of the constituent material of the fine particles on the surface of the base material. A support base for supporting the material, an aerosol generator for generating an aerosol containing fine particles, a nozzle, a conveying means for supplying the aerosol generated by the aerosol generator to the nozzle, a nozzle or a base material in the direction of ejection of the aerosol. A means of movement that allows relative movement with respect to
It is provided with a blocking means for blocking the aerosol and a moving means for moving the blocking means, and at least when the nozzle and the base material are arranged at a position where the injected aerosol does not reach the base material, the aerosol is blocked. The blocking means is controlled so as to be moved to the position to be turned on.
【００１２】また、本発明では、遮断手段は、噴射され
たエアロゾルが基材上の構造物を形成させない位置に衝
突するようにノズル若しくは基材が移動したときには、
エアロゾルを遮断する位置に遮断手段が移動されるよう
に制御され、噴射されたエアロゾルが前記基材上の構造
物を形成させる位置に衝突するようにノズル若しくは基
材が移動したときには、エアロゾルを遮断しない位置に
遮断手段が移動されるように制御される構成とした。Further, in the present invention, when the nozzle or the base material is moved so that the sprayed aerosol collides with a position on the base material that does not form a structure,
The blocking means is controlled to move to a position that blocks the aerosol, and when the nozzle or the substrate moves so that the injected aerosol collides with the position where the structure on the substrate is formed, the aerosol is blocked. The blocking means is controlled so as to be moved to a position where it does not.
【００１３】これらの装置及び方法によれば、一基材上
に複数の構造物を形成する場合においても、エアロゾル
を連続供給させたまま、遮断手段の制御によって、自在
にエアロゾルの基材への到達を制御できるため、安定し
たエアロゾルのみを使用して、均一な構造物を複数個連
続して形成させることが可能になった。According to these devices and methods, even when a plurality of structures are formed on one base material, the aerosol can be freely applied to the base material by controlling the blocking means while continuously supplying the aerosol. Since the arrival can be controlled, it becomes possible to continuously form a plurality of uniform structures using only a stable aerosol.
【００１４】また、従来のように構造物の形状、数にあ
わせたマスクを必要とせず、エアロゾルを連続供給させ
たまま、遮断手段の制御によって、自在にエアロゾルの
基材への到達を制御できるため、多形状、多数の構造物
に対応させるのに経済的である。Further, unlike the conventional case, it is possible to freely control the reaching of the aerosol to the base material by controlling the shut-off means while continuously supplying the aerosol without the need for a mask matching the shape and number of the structures. Therefore, it is economical to deal with many shapes and many structures.
【００１５】一方で、多数の基材に対して構造物の形成
を行う場合においても、エアロゾルを連続供給させたま
ま、遮断手段の制御によって、基材近郊の箇所にエアロ
ゾルが到達することを未然に防ぐことができるため、微
粒子による基材の汚染が極端に軽減できる。また、基材
の形状や個数にあわせたマスクを必要せず、経済的であ
る。On the other hand, even when a structure is formed on a large number of base materials, it is possible to prevent the aerosol from reaching a location near the base material by controlling the blocking means while continuously supplying the aerosol. Therefore, the contamination of the base material by the fine particles can be extremely reduced. Further, it is economical because a mask matching the shape and number of base materials is not required.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】以下にエアロゾルデポジション法
の原理、及び作用について説明する。セラミックスは自
由電子をほとんど持たない共有結合性あるいはイオン結
合性が強い原子結合状態にある。それゆえ硬度は高いが
衝撃に弱い。従ってこれらの脆性材料に機械的衝撃力を
印加した場合、例えば結晶同士の界面などの劈開面にそ
って結晶格子のずれを生じたり、あるいは破砕されたり
などする。これらの現象が起こると、ずれ面や破面には
もともと内部に存在し、別の原子と結合していた原子が
剥き出しの状態となり、すなわち新生面が形成される。
この新生面の原子一層の部分は、もともと安定した原子
結合状態から外力により強制的に不安定な表面状態に晒
される。すなわち表面エネルギーが高い状態となる。こ
の活性面が隣接した脆性材料表面や同じく隣接した脆性
材料の新生面あるいは基板表面と接合して安定状態に移
行する。外部からの連続した機械的衝撃力の付加は、こ
の現象を継続的に発生させ、微粒子の変形、破砕などの
繰り返しにより接合の進展、それによって形成された構
造物の緻密化が行われる。このようにして脆性材料の構
造物が形成される。また構造物と基材との界面には、微
粒子が衝突する衝撃を受けて微細な凹凸が形成される。
こうして構造物が食い込んだアンカー層が形成されるこ
とにより、構造物と基材の間に非常に大きな密着力が生
み出される。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The principle and operation of the aerosol deposition method will be described below. Ceramics are in a state of atomic bonding with few free electrons and strong covalent bond or ionic bond. Therefore, it has high hardness but is weak against shock. Therefore, when a mechanical impact force is applied to these brittle materials, for example, the crystal lattice is displaced along the cleavage plane such as the interface between crystals, or the crystals are crushed. When these phenomena occur, the atoms originally existing inside the slip surface and the fracture surface and bonded to another atom are exposed, that is, a new surface is formed.
The part of the atomic layer on the new surface is exposed from the originally stable atomic bond state to the unstable surface state by an external force. That is, the surface energy is high. This active surface joins with the surface of the adjacent brittle material, the surface of the adjacent new material of the brittle material, or the surface of the substrate, and enters a stable state. The continuous application of a mechanical impact force from the outside causes this phenomenon continuously, and the deformation of the fine particles, the crushing, and the like lead to the progress of the joining and the densification of the structure formed thereby. In this way, a structure of brittle material is formed. Further, at the interface between the structure and the base material, fine unevenness is formed due to the impact of collision of fine particles.
The formation of the anchor layer in which the structure bites in this way creates a very large adhesion between the structure and the substrate.
【００１７】構造物が形成されるか否か、また構造物の
強度やアンカー層による基材と構造物との密着強度を語
る場合、微粒子の速度の最適化は大きな要因であり、速
度の小さい粒子の衝突は、構造物を脆弱にし、かつ密着
性を低下させる原因となり好ましくない。When talking about whether or not a structure is formed, and the strength of the structure and the adhesion strength between the base material and the structure by the anchor layer, optimization of the speed of the fine particles is a major factor, and the speed is small. The collision of particles is not preferable because it causes the structure to become brittle and reduces the adhesion.
【００１８】以下に、エアロゾルデポジション法の適用
例について図に基づき説明する。図１に本発明における
複合構造物形成装置の一態様としてのエアロゾルデポジ
ション装置の装置図を示す。図１では、エアロゾルデポ
ジション装置１０は、窒素ガスボンベ１０１が、搬送管
１０２を介してエアロゾル発生器１０３に接続され、そ
の下流側に解砕器１０４が、さらに下流側に分級器１０
５が設置されている。これらを通じている搬送管１０２
の先に構造物作製室１０６内に設置されたノズル１０７
が配置される。ノズル１０７の上方には支持台１０９に
固定された複数の基板１０８が配置され、支持台１０９
はＸＹステージ１１０によって２次元で駆動可能であ
る。ノズル１０７と支持台１０９の間には遮断板１１２
が配置され、遮断板１１２は駆動装置１１３に接続され
る。構造物作製室１０６は真空ポンプ１１１に接続され
ている。エアロゾル発生器１０３は例えば酸化アルミニ
ウム微粒子を内蔵している。An application example of the aerosol deposition method will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a device diagram of an aerosol deposition device as one embodiment of the composite structure forming device of the present invention. 1, in the aerosol deposition apparatus 10, a nitrogen gas cylinder 101 is connected to an aerosol generator 103 via a carrier pipe 102, a disintegrator 104 is provided downstream of the aerosol generator 103, and a classifier 10 is provided further downstream.
5 are installed. Transport pipe 102 through these
Nozzle 107 installed inside the structure manufacturing chamber 106
Are placed. A plurality of substrates 108 fixed to a support base 109 are arranged above the nozzles 107, and the support base 109 is provided.
Can be two-dimensionally driven by the XY stage 110. A blocking plate 112 is provided between the nozzle 107 and the support base 109.
And the blocking plate 112 is connected to the driving device 113. The structure manufacturing chamber 106 is connected to the vacuum pump 111. The aerosol generator 103 contains, for example, aluminum oxide fine particles.
【００１９】以上の構成からなるエアロゾルデポジショ
ン装置１０の作用を次に述べる。予め図示しない歪付与
装置である遊星ミルにて粉砕することにより、内部ひず
みを与えられた酸化アルミニウム微粒子を準備し、これ
をエアロゾル発生器１０３内に充填する。窒素ガスボン
ベ１０１より搬送管１０２を通じて微粒子を装填したエ
アロゾル発生器１０３内に窒素ガスを導入し、エアロゾ
ル発生器１０３を作動させて酸化アルミニウム微粒子を
含むエアロゾルを発生させる。エアロゾル中の微粒子は
凝集しており、おおよそ１００μｍの二次粒子を形成し
ているが、これを搬送管１０２を通じて解砕器１０４に
導入して一次粒子を多く含むエアロゾルに変換する。そ
の後分級器１０５に導入して、解砕器１０４では解砕し
きれずにエアロゾル中にまだ存在している粗大な二次粒
子を除去してさらに一次粒子リッチなエアロゾルに変換
し、構造物作製室１０６内に設置されたノズル１０７か
ら基板１０８に向けて高速で微粒子ビームとして噴射す
る。遮断板１１２は微粒子ビーム噴射開始直後には、ノ
ズル１０７と基板１０８との間に、微粒子ビームを完全
に遮断するように配置される。構造物作製室１０６は真
空ポンプ１１１により数ｋＰａの減圧環境下に置かれ
る。図２は複合構造物形成室１０６内の概要を示す図で
あり、支持台上に固定された複数基材に対して、複数の
構造物を形成させる様子を示している。微粒子の濃度が
安定した後に、遮断板１１２は駆動装置１１３によって
微粒子ビームが衝突しない位置まで移動して、微粒子ビ
ームを基板１０８に到達させる。それと同時に基板１０
８をＸ−Ｙステージ１１０により揺動させて、基板１０
８上の一定面積の上に厚膜構造物を形成させる。構造物
が所定の高さまで形成された後、遮断板１１２が再びノ
ズル１０７と基板１０８との間に挿入され、微粒子ビー
ムの基板への到達を遮断する。その間に基板１０８を所
望の位置まで移動させ、遮断板１１２を取り除き、再び
微粒子ビームを基板へ到達させて構造物の成形を開始す
る。この工程を繰り返して複数個の構造物のパターンを
形成させる。この間、連続して微粒子ビームを噴射させ
続けるが、遮断板１１２によって遮断されている時間
は、構造物１個あたり数秒であるために、微粒子はほと
んど浪費していない。また、隣接した基板間を微粒子ビ
ームが移動する際も同様に、遮断板１１２がノズル１０
７と支持台１０９との間に挿入され、微粒子ビームの支
持台１０９への到達を妨げている間に、隣接基板の所望
の位置まで移動させる。The operation of the aerosol deposition apparatus 10 having the above structure will be described below. Aluminum oxide fine particles to which internal strain has been applied are prepared by pulverizing in advance with a planetary mill which is a strain imparting device (not shown), and this is filled in the aerosol generator 103. Nitrogen gas is introduced from the nitrogen gas cylinder 101 through the carrier pipe 102 into the aerosol generator 103 loaded with fine particles, and the aerosol generator 103 is operated to generate an aerosol containing aluminum oxide fine particles. The fine particles in the aerosol are agglomerated and form secondary particles of approximately 100 μm, which are introduced into the disintegrator 104 through the carrier pipe 102 and converted into an aerosol containing a large amount of primary particles. After that, the particles are introduced into a classifier 105, coarse secondary particles which cannot be completely crushed by the crusher 104 and still exist in the aerosol are removed, and further converted into an aerosol rich in primary particles, and the structure preparation room A nozzle 107 installed in the nozzle 106 jets a particle beam toward the substrate 108 at high speed. Immediately after starting the particle beam injection, the blocking plate 112 is arranged between the nozzle 107 and the substrate 108 so as to completely block the particle beam. The structure manufacturing chamber 106 is placed under a reduced pressure environment of several kPa by a vacuum pump 111. FIG. 2 is a diagram showing an outline of the inside of the composite structure forming chamber 106, and shows a state in which a plurality of structures are formed on a plurality of base materials fixed on a support base. After the concentration of the particles is stabilized, the blocking plate 112 is moved by the driving device 113 to a position where the particle beam does not collide, and the particle beam reaches the substrate 108. At the same time, the substrate 10
8 is swung by the XY stage 110 to move the substrate 10
A thick film structure is formed on a certain area on 8. After the structure is formed to a predetermined height, the blocking plate 112 is again inserted between the nozzle 107 and the substrate 108 to block the particle beam from reaching the substrate. In the meantime, the substrate 108 is moved to a desired position, the blocking plate 112 is removed, the particle beam is allowed to reach the substrate again, and the formation of the structure is started. This process is repeated to form a pattern of a plurality of structures. During this period, the particle beam is continuously ejected, but the time during which the particle is blocked by the blocking plate 112 is several seconds per structure, so the particles are hardly wasted. In addition, when the particle beam moves between the adjacent substrates, the blocking plate 112 similarly causes the nozzle 10 to move.
7 and the support base 109 to move the particle beam to a desired position on the adjacent substrate while preventing the particle beam from reaching the support base 109.
【００２０】次に本例の効果を説明する。本例では、一
基板上に複数の構造物のパターンを形成する場合におい
ても、エアロゾルを連続供給させたまま、遮断手段の制
御によって、自在にエアロゾルの基板への到達を制御で
きるため、安定したエアロゾルのみを使用して、均一な
構造物を複数個連続して作製できるようになる。Next, the effect of this example will be described. In this example, even when a pattern of a plurality of structures is formed on one substrate, it is possible to control the reaching of the aerosol to the substrate freely by controlling the blocking means while continuously supplying the aerosol, which is stable. It becomes possible to continuously produce a plurality of uniform structures by using only the aerosol.
【００２１】また、エアロゾルを連続供給させたまま、
遮断手段の制御によって、自在にエアロゾルの基材への
到達を制御できるため、構造物の形状にあわせたマスク
を作製しなくても良い。Further, while continuously supplying the aerosol,
Since the arrival of the aerosol at the base material can be controlled freely by controlling the blocking means, it is not necessary to prepare a mask that matches the shape of the structure.
【００２２】複数の基板に対して構造物の形成を行う場
合においても、エアロゾルを連続供給させたまま、遮断
手段の制御によって、支持台にエアロゾルが到達するこ
とを未然に防ぐことができるため、微粒子による基板の
汚染が極端に軽減できる。また、基材の形状や個数にあ
わせたマスクを作製しなくても良い。Even when a structure is formed on a plurality of substrates, it is possible to prevent the aerosol from reaching the support base by controlling the blocking means while continuously supplying the aerosol. Substrate contamination of the substrate can be significantly reduced. Further, it is not necessary to prepare a mask according to the shape and the number of base materials.
【００２３】本例においては単数の遮断板を採用してい
るが、遮断板は複数であっても良い。Although a single blocking plate is used in this example, a plurality of blocking plates may be used.
【００２４】更に、駆動装置１１３はプログラム運転を
行うことによって遮断板１１２は遮断、開放を手動で操
作する必要がなくなり、合理的である。Further, since the drive unit 113 performs the program operation, it is not necessary to manually operate the blocking plate 112 for blocking and opening, which is rational.
【００２５】また、駆動装置１１３のプログラムをＸＹ
ステージ１１０と連動させることによって、自動で基板
表面上に複数の構造物のパターンを形成させることが可
能になる。Further, the program of the drive unit 113 is changed to XY
By interlocking with the stage 110, it becomes possible to automatically form a pattern of a plurality of structures on the substrate surface.
【００２６】[0026]
【本発明の効果】以上のように、本発明にかかる前記遮
断板を用いることで、連続してエアロゾルを噴射させつ
つ、エアロゾルの基材への到達を制御することができ
る。これによって、同一基材上に複数の構造物を作成す
る場合においても、常に濃度が安定した状態のエアロゾ
ルを供給することが可能であり、構造物の形状、個数に
対応したマスクは必要なく、均一な形状の構造物が得ら
れる。また、複数基材上に構造物を形成させる場合にお
いても、連続してエアロゾルを噴射させつつ、エアロゾ
ルの基材への到達を制御することができるため、基材に
対応したマスクは必要なく、基材以外の箇所で反射した
微粒子による基材の汚染を防ぐことができる。As described above, by using the blocking plate according to the present invention, it is possible to control the arrival of the aerosol at the base material while continuously ejecting the aerosol. By this, even when creating a plurality of structures on the same substrate, it is possible to always supply an aerosol in a stable state, the shape of the structure, a mask corresponding to the number is not required, A uniformly shaped structure is obtained. Further, even when forming a structure on a plurality of base materials, while continuously ejecting the aerosol, since it is possible to control the arrival of the aerosol to the base material, a mask corresponding to the base material is not required, It is possible to prevent the contamination of the base material by the fine particles reflected at a place other than the base material.
【図１】 本発明の一態様である製膜中のエアロゾルデ
ポジション装置の構造物作製室内概略図。FIG. 1 is a schematic view of a structure manufacturing chamber of an aerosol deposition apparatus during film formation, which is one embodiment of the present invention.
【図２】 本発明の一態様である構造物作製室内の概略
を示す図。FIG. 2 is a diagram showing an outline of a structure manufacturing chamber which is one embodiment of the present invention.
１０…エアロゾルデポジション装置、１０１…ガスボン
ベ、１０２…搬送管、１０３…エアロゾル発生器、１０
４…解砕器、１０５…分級器、１０６…構造物作製室、
１０７…ノズル、１０８…基板、１０９…支持台、１１
０…ＸＹステージ、１１１…真空ポンプ、１１２…遮断
板、１１３…駆動装置10 ... Aerosol deposition device, 101 ... Gas cylinder, 102 ... Transport pipe, 103 ... Aerosol generator, 10
4 ... Crusher, 105 ... Classifier, 106 ... Structure preparation room,
107 ... Nozzle, 108 ... Substrate, 109 ... Support, 11
0 ... XY stage, 111 ... Vacuum pump, 112 ... Blocking plate, 113 ... Driving device
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｋ 3/14 Ｈ０５Ｋ 3/14 Ｚ (72)発明者 清原 正勝 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 森 勝彦 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 横山 達郎 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 伊藤 朋和 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 吉田 篤史 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 安田 基 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 辻道 万也 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 山口 香緒里 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 明渡 純 茨城県つくば市東１−１−１ 独立行政法 人 産業技術総合研究所 つくばセンター 内 Ｆターム(参考） 4D073 AA01 BB06 DB04 DB13 DB39 DB43 4D075 AA01 CA47 DA06 EA02 EB01 4F033 QA01 QB02Y QB04 QC02 QF02Y QH02 QH13 4K018 CA44 5E343 DD13 ER14 GG11 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H05K 3/14 H05K 3/14 Z (72) Inventor Masakatsu Kiyohara 2-chome, Nakajima, Kitakyushu, Kitakyushu, Fukuoka No. 1 Totoki Co., Ltd. (72) Inventor Katsuhiko Mori 2-1-1 Nakajima, Kokurakita-ku, Kitakyushu, Fukuoka Prefecture Totoki Co., Ltd. (72) Inventor Tatsuro Yokoyama Kokurakita-ku, Kitakyushu, Fukuoka Nakajima 2-1-1 Totoki Kikai Co., Ltd. (72) Inventor Tomokazu Ito Nakajima 2-1-1 1-1 Toko Kikai-ku, Kitakyushu City, Fukuoka Prefecture Toho Kikai Co., Ltd. (72) Inventor Atsushi Yoshida Kitakyushu, Fukuoka 2-1-1 Nakajima, Kokurakita-ku, Tochi, Ltd. (72) Inventor, Moto Yasuda, 2-1-1, Nakajima, Kokura-kita, Kitakyushu, Fukuoka Toya Tsujimichi 2-1-1 Nakajima, Kokurakita-ku, Kitakyushu City, Fukuoka Prefecture Totoki Equipment Co., Ltd. (72) Inventor Kaori Yamaguchi 2-1-1 Nakajima, Kokurakita-ku, Kitakyushu City, Fukuoka Prefecture Totoki Equipment Co., Ltd. In-house (72) Inventor Jun Akito Jun 1-1-1, Higashi, Tsukuba, Ibaraki Independent administrative law person F-term in Tsukuba Center, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (reference) 4D073 AA01 BB06 DB04 DB13 DB39 DB43 4D075 AA01 CA47 DA06 EA02 EB01 4F033 QA01 QB02Y QB04 QC02 QF02Y QH02 QH13 4K018 CA44 5E343 DD13 ER14 GG11
Claims (8)
材に向けて噴射させて衝突させ、前記基材表面に前記微
粒子の構成材料からなる構造物を形成させる複合構造物
形成方法において、前記エアロゾルを遮断する遮断手段
と、前記遮断手段を移動せしめる移動手段とを設け、少
なくとも噴射された前記エアロゾルが前記基材に到達し
ない位置に前記ノズルと前記基材が配置されているとき
には、前記エアロゾルを遮断する位置に前記遮断手段が
移動されるように制御されることを特徴とした複合構造
物形成方法。1. A method for forming a composite structure in which an aerosol containing fine particles is jetted from a nozzle toward a base material to collide with the base material to form a structure made of the constituent material of the fine particles on the surface of the base material. A blocking unit for blocking and a moving unit for moving the blocking unit are provided, and the aerosol is blocked when the nozzle and the substrate are arranged at a position where at least the sprayed aerosol does not reach the substrate. The method for forming a composite structure, wherein the blocking means is controlled so as to be moved to a position where the composite structure is formed.
材に向けて噴射させて衝突させ、前記基材表面に前記微
粒子の構成材料からなる構造物を形成させる複合構造物
形成方法において、前記エアロゾルを遮断する遮断手段
と、前記遮断手段を移動せしめる移動手段とを設け、噴
射された前記エアロゾルが前記基材上の構造物を形成さ
せない位置に衝突するように前記ノズル若しくは前記基
材が移動したときには、前記エアロゾルを遮断する位置
に前記遮断手段が移動されるように制御されることを特
徴とした複合構造物形成方法。2. A method for forming a composite structure in which an aerosol containing fine particles is jetted from a nozzle toward a base material to collide with the base material to form a structure composed of the constituent material of the fine particles on the surface of the base material. A blocking means for blocking and a moving means for moving the blocking means are provided, and when the nozzle or the base material is moved so that the injected aerosol collides with a position where a structure on the base material is not formed. The method for forming a composite structure, wherein the blocking means is controlled to be moved to a position for blocking the aerosol.
の構造物を形成させる位置に衝突するように前記ノズル
若しくは前記基材が移動したときには、前記エアロゾル
を遮断しない位置に前記遮断手段が移動されるように制
御されることを特徴とした請求項２記載の複合構造物形
成方法。3. When the nozzle or the base moves so that the injected aerosol collides with a position where a structure on the base is formed, the blocking means moves to a position where the aerosol is not blocked. The method for forming a composite structure according to claim 2, wherein the method is controlled as follows.
まれる微粒子は、脆性材料の微粒子であることを特徴と
する複合構造物形成方法。4. A method for forming a composite structure, wherein the fine particles contained in the aerosol according to claim 1 are fine particles of a brittle material.
材に向けて噴射させて衝突させ、前記基材表面に前記微
粒子の構成材料からなる構造物を形成させる複合構造物
形成装置において、前記基材を支持する支持台と、微粒
子を含むエアロゾルを発生するエアロゾル発生器と、前
記ノズルと、このノズルに前記エアロゾル発生器で発生
したエアロゾルを供給する搬送手段と、前記ノズルまた
は前記基材をエアロゾルの噴出方向に対して相対移動せ
しめる移動手段と、前記エアロゾルを遮断する遮断手段
と、前記遮断手段を移動せしめる移動手段とを備え、少
なくとも噴射された前記エアロゾルが前記基材に到達し
ない位置に前記ノズルと前記基材が配置されているとき
には、前記エアロゾルを遮断する位置に前記遮断手段が
移動されるように制御されることを特徴とした複合構造
物形成装置。5. A composite structure forming apparatus for ejecting an aerosol containing fine particles from a nozzle toward a base material to collide with the base material to form a structure composed of the constituent material of the fine particles on the surface of the base material. A support table for supporting, an aerosol generator for generating an aerosol containing fine particles, the nozzle, a conveying means for supplying the aerosol generated by the aerosol generator to the nozzle, the nozzle or the base material of the aerosol. The nozzle is provided at a position where at least the sprayed aerosol does not reach the base material, including a moving unit that relatively moves with respect to the ejection direction, a blocking unit that blocks the aerosol, and a moving unit that moves the blocking unit. When the base material is placed, the blocking means is moved to a position that blocks the aerosol. A composite structure forming device characterized by being controlled.
材に向けて噴射させて衝突させ、前記基材表面に前記微
粒子の構成材料からなる構造物を形成させる複合構造物
形成装置において、前記基材を支持する支持台と、微粒
子を含むエアロゾルを発生するエアロゾル発生器と、前
記ノズルと、このノズルに前記エアロゾル発生器で発生
したエアロゾルを供給する搬送手段と、前記ノズルまた
は前記基材をエアロゾルの噴出方向に対して相対移動せ
しめる移動手段と、前記エアロゾルを遮断する遮断手段
と、前記遮断手段を移動せしめる移動手段とを備え、噴
射された前記エアロゾルが前記基材上の構造物を形成さ
せない位置に衝突するように前記ノズル若しくは前記基
材が移動したときには、前記エアロゾルを遮断する位置
に前記遮断手段が移動されるように制御されることを特
徴とした複合構造物形成装置。6. An apparatus for forming a composite structure in which an aerosol containing fine particles is jetted from a nozzle toward a base material and collides with the base material to form a structure made of the constituent material of the fine particles on the surface of the base material. A support table for supporting, an aerosol generator for generating an aerosol containing fine particles, the nozzle, a conveying means for supplying the aerosol generated by the aerosol generator to the nozzle, the nozzle or the base material of the aerosol. A position that includes a moving unit that relatively moves with respect to the ejection direction, a blocking unit that blocks the aerosol, and a moving unit that moves the blocking unit, and a position at which the sprayed aerosol does not form a structure on the substrate. When the nozzle or the base material moves so as to collide with, the blocking means is moved to a position for blocking the aerosol. A composite structure forming device characterized by being controlled so as to be moved.
の構造物を形成させる位置に衝突するように前記ノズル
若しくは前記基材が移動したときには、前記エアロゾル
を遮断しない位置に前記遮断手段が移動されるように制
御されることを特徴とした請求項６記載の複合構造物形
成装置。7. When the nozzle or the base moves so that the sprayed aerosol collides with a position where a structure is formed on the base, the blocking means moves to a position that does not block the aerosol. 7. The composite structure forming apparatus according to claim 6, wherein the composite structure forming apparatus is controlled as described above.
まれる微粒子は、脆性材料の微粒子であることを特徴と
する複合構造物形成装置。8. A composite structure forming apparatus, wherein the fine particles contained in the aerosol according to claim 5 are fine particles of a brittle material.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001314446A JP2003117450A (en) | 2001-10-11 | 2001-10-11 | Method and apparatus for forming composite structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001314446A JP2003117450A (en) | 2001-10-11 | 2001-10-11 | Method and apparatus for forming composite structure |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003117450A true JP2003117450A (en) | 2003-04-22 |
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ID=19132762
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001314446A Pending JP2003117450A (en) | 2001-10-11 | 2001-10-11 | Method and apparatus for forming composite structure |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003117450A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004307934A (en) * | 2003-04-07 | 2004-11-04 | Crystal System:Kk | Gas deposition apparatus and gas deposition method |
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| CN114919296A (en) * | 2022-05-26 | 2022-08-19 | 东莞市科雷明斯智能科技有限公司 | Spray printing process for lithium battery upper cover protection layer |
-
2001
- 2001-10-11 JP JP2001314446A patent/JP2003117450A/en active Pending
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