JP5056696B2

JP5056696B2 - Particle sorting apparatus and method, and electronic member manufacturing method

Info

Publication number: JP5056696B2
Application number: JP2008244694A
Authority: JP
Inventors: 信太郎佐藤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2008-09-24
Filing date: 2008-09-24
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2028-09-24
Also published as: JP2010075796A

Description

本件は、粒子選別装置及び方法、並びに電子部材の製造方法に関する。 The present case relates to a particle sorting apparatus and method, and a method for manufacturing an electronic member.

ナノ粒子は、その大きな比表面積やサイズ効果によって現れる特異な性質等から、近年応用を目指した研究が盛んに行われている。
ナノ粒子の生成法としては、主として液相系における方法と気相系における方法とに大別される。液相系での反応を利用した方法は、反応場の制御のし易さから、微粒子のサイズを揃え易いという利点がある。しかしその一方で、界面活性剤や有機溶媒等を使用することから、電気的応用等を考えた場合、不純物の影響が懸念される。一方、気相系で生成する方法（レーザアブレーション又はプラズマＣＶＤ等）は、清浄な微粒子が得られるものの、サイズ分布は一般的に広く、しばしばサイズを揃えるためにサイズ選別器が使用される。微分式静電分級器(Differential Mobility Analyzer; ＤＭＡ)はサイズ選別器の１つであり、微粒子のガス中における電気移動度を利用して微粒子をサイズ選別するものであり、エアロゾルの分野で頻繁に用いられている（例えば特許文献１を参照）。 In recent years, research aimed at application of nanoparticles has been actively conducted due to unique properties that appear due to their large specific surface area and size effect.
The method for producing nanoparticles is roughly classified into a method in a liquid phase system and a method in a gas phase system. The method using the reaction in the liquid phase system has an advantage that the size of the fine particles can be easily adjusted because of easy control of the reaction field. However, on the other hand, since surfactants, organic solvents, and the like are used, there is a concern about the influence of impurities when considering electrical applications. On the other hand, a method (laser ablation or plasma CVD or the like) for producing in a gas phase system can obtain clean fine particles, but the size distribution is generally wide, and a size selector is often used to adjust the size. The differential mobility analyzer (DMA) is one of the size selectors, and uses the electric mobility of fine particles in the gas to select the size of the fine particles. It is frequently used in the aerosol field. Used (see, for example, Patent Document 1).

上記のＤＭＡを利用する方法では、非常にサイズの揃った粒子が得られるが、得られる微粒子の量（スループット）が非常に少ない、という欠点がある。ＤＭＡによるサイズ選別では微粒子が荷電されている必要があるが、ナノ粒子（特に粒径（直径）１０ｎｍ以下）を高効率で荷電することは困難である、というのがその理由である。例えば粒径１０ｎｍ以下のサイズの微粒子がＤＭＡによりサイズ選別されて得られる確率は、実際に存在する量の高々数パーセントである。これは、サイズの揃った微粒子を応用に供する場合、非常に大きな問題となる。 The above-described method using DMA can obtain particles having very uniform sizes, but has a drawback that the amount of fine particles obtained (throughput) is very small. The reason is that fine particles need to be charged in size selection by DMA, but it is difficult to charge nanoparticles (particularly, particle size (diameter) of 10 nm or less) with high efficiency. For example, the probability that a particle having a particle size of 10 nm or less is size-selected by DMA is at most several percent of the amount actually present. This is a very big problem when fine particles having a uniform size are applied.

特許第３８６９３９４号公報Japanese Patent No. 3869394 特開２００７−２０３２８２号公報JP 2007-203282 A

近年、本願出願人は、微粒子の慣性を利用するインパクタを利用して微粒子のサイズ選別を行った（特許文献２）。インパクタは、微粒子の慣性を利用して、あるサイズより大きな粒径の微粒子を除去するものである。この場合、微粒子は荷電している必要が無いため、ＤＭＡに比較して分級効率は格段に高い。また、粒径１０ｎｍ程度以下のナノ粒子は一般的に不安定で、常に凝集等によりサイズが増加するため、微粒子サイズに「下限値」が存在する。その結果、インパクタのみでも、ある程度サイズ選別が可能になる。実際このようにインパクタを利用した結果、ＤＭＡに比較して１００倍以上のスループットでサイズ選別微粒子を得ることが可能になった。 In recent years, the applicant of the present application has performed fine particle size selection using an impactor that utilizes the inertia of fine particles (Patent Document 2). The impactor removes fine particles having a particle size larger than a certain size by utilizing the inertia of the fine particles. In this case, since the fine particles do not need to be charged, the classification efficiency is much higher than that of DMA. In addition, nanoparticles having a particle size of about 10 nm or less are generally unstable and always increase in size due to aggregation or the like, and therefore there is a “lower limit” in the particle size. As a result, the size can be selected to some extent even with the impactor alone. Actually, as a result of using the impactor in this manner, it becomes possible to obtain size-selected fine particles with a throughput of 100 times or more that of DMA.

しかしながら、上記のインパクタを用いた場合、条件によっては、小さい微粒子やクラスタ等が相当割合存在し、サイズ分布が広く（ブロードに）なる、という問題があった。即ち、ナノ粒子の不安定性を利用しても、微粒子サイズの下限制御が確実に実現するというわけではなく、より確実な小さいサイズの粒子選別法が望まれている現況にある。 However, when the above-described impactor is used, there is a problem that, depending on conditions, a small proportion of fine particles, clusters, and the like are present, and the size distribution is wide (broad). That is, even if the instability of the nanoparticles is used, the lower limit control of the fine particle size is not surely realized, and there is a demand for a more reliable method of sorting particles with a small size.

本件は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、比較的簡易な構成により、選別対象である粒子に荷電を要さず、しかも質量分布（サイズ分布）の狭い確実な粒子選別を可能とする粒子選別装置及び方法を提供することを目的とする。
また本件は、上記のように精緻に選別された粒子を用いて、電子部材を所期の構成に正確に製造することを可能とし、電子部材の更なる微細化・高性能化の要請に対応した信頼性の高い電子部材の製造方法を提供することを目的とする。 This case has been made in view of the above-mentioned problems, and with a relatively simple configuration, it is possible to perform reliable particle sorting with a narrow mass distribution (size distribution) without requiring charging of particles to be sorted. An object of the present invention is to provide a particle sorting apparatus and method.
In addition, this case makes it possible to accurately manufacture electronic components in the desired configuration using the finely selected particles as described above, and responds to requests for further miniaturization and higher performance of electronic components. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a highly reliable electronic member.

本発明の粒子選別装置は、第１の粒子を含む第１のキャリアガスの入口を有する第１の導入部と、前記第１の粒子の出口を有する第１の放出部とが設けられた第１の処理室と、前記第１の処理室内で前記第１の導入部と前記第１の放出部との間に配置され、前記第１の導入部側から前記第１の放出部側を貫く貫通孔を有する粒子選別部とを含み、前記粒子選別部は、前記第１の処理室の内壁に比して高い温度に設定されてなり、慣性により前記第１の粒子が前記貫通孔に導かれるために、前記第１の導入部と前記第１の放出部と前記貫通孔とが直線上に配置されており、前記第１のキャリアガスの主流が前記粒子選別部と前記第１の処理室の内壁との間隙に向かうために、前記粒子選別部と前記第１の処理室の内壁との間隙のコンダクタンスが、前記粒子選別部の前記貫通孔のコンダクタンスより高くされる。 In the particle sorting apparatus of the present invention, a first introduction part having an inlet for a first carrier gas containing first particles and a first discharge part having an outlet for the first particles are provided. One processing chamber, and disposed between the first introduction portion and the first discharge portion in the first treatment chamber, and penetrates the first discharge portion side from the first introduction portion side. and a particle sorting section having a through hole, the particle sorting unit, Ri Na is set to a temperature higher than the inner wall of the first treatment chamber, in the through hole of the first particles by inertia In order to be guided, the first introduction part, the first discharge part, and the through hole are arranged in a straight line, and the main flow of the first carrier gas is the particle sorting part and the first Conductance of the gap between the particle sorting section and the inner wall of the first processing chamber in order to go to the gap with the inner wall of the processing chamber Is higher than the conductance of the through hole of the particle sorting unit.

本発明の粒子選別方法は、第１の粒子を含む第１のキャリアガスの入口を有する第１の導入部と、前記第１の粒子の出口を有する第１の放出部とが設けられた第１の処理室内に設置されており、貫通孔を有し、前記第１の処理室の内壁より高温に設定されてなる粒子選別部に、第１の粒子を含む第１のキャリアガスを吹き付ける工程と、前記貫通孔を通過した前記第１の粒子を回収する工程とを含み、慣性により前記第１の粒子が前記貫通孔に導かれるために、前記第１の導入部と前記第１の放出部と前記貫通孔とが直線上に配置されており、前記第１のキャリアガスの主流が前記粒子選別部と前記第１の処理室の内壁との間隙に向かうために、前記粒子選別部と前記第１の処理室の内壁との間隙のコンダクタンスが、前記粒子選別部の前記貫通孔のコンダクタンスより高く構成される。 In the particle sorting method of the present invention, a first introduction part having an inlet for a first carrier gas containing first particles and a first discharge part having an outlet for the first particles are provided . A step of spraying a first carrier gas containing first particles to a particle sorting unit that is installed in one processing chamber, has a through-hole, and is set at a higher temperature than the inner wall of the first processing chamber. When the look-containing and recovering the said first particles passing through the through hole, for the first particles are introduced into the through-hole due to inertia, and the first introduction part the first Since the discharge part and the through hole are arranged in a straight line, and the main flow of the first carrier gas is directed to the gap between the particle sorting part and the inner wall of the first processing chamber, the particle sorting part And the conductance of the gap between the first processing chamber and the inner wall of the first processing chamber, Higher composed than the conductance of the through hole.

本件によれば、比較的簡易な構成により、選別対象である粒子に荷電を要さず、しかも質量分布（サイズ分布）の狭い確実な粒子選別が可能となる。
また、上記のように精緻に選別された粒子を用いて、電子部材を所期の構成に正確に製造することを可能とし、電子部材の更なる微細化・高性能化の要請に対応した信頼性の高い電子部材が実現される。 According to the present case, with a relatively simple configuration, it is possible to perform reliable particle sorting with a narrow mass distribution (size distribution) without charging the particles to be sorted.
In addition, using the finely selected particles as described above, it is possible to accurately manufacture electronic components in the desired configuration, and reliability in response to demands for further miniaturization and higher performance of electronic components. A highly efficient electronic member is realized.

―本件の基本骨子―
本件では、粒子、特にナノ粒子を簡易な構成で効率良く確実に選別分級すべく、粒子の慣性力と共に熱泳動力を利用する粒子選別装置及び方法を提示する。
本件による粒子選別では、本質的には、複数種の粒子のうちから重さ（質量）の揃った粒子を分級する。従って例えば、粒子がそれぞれ質量密度の相異なる複数種のものであれば、所定の同一質量密度の粒子が選別される。また、粒子が全て質量密度の同等な複数種のものであれば、所定の同一粒径（サイズ）の粒子が選別される。以下、本件では特にことわらない限り、同一サイズの粒子を選別する場合を例示する。 ―Basic outline of this case―
In this case, in order to efficiently and reliably sort and classify particles, particularly nanoparticles, with a simple configuration, a particle sorting apparatus and method using thermophoretic force together with the inertial force of the particles are presented.
In the particle sorting according to the present case, essentially, particles having a uniform weight (mass) are classified from a plurality of types of particles. Therefore, for example, if the particles have a plurality of types having different mass densities, the particles having a predetermined same mass density are selected. Further, if the particles are all of a plurality of types having the same mass density, particles having the same same particle size (size) are selected. Hereinafter, in this case, unless otherwise specified, a case of selecting particles of the same size will be exemplified.

図１は、本件の粒子選別装置の原理的構成を示す模式図である。
この粒子選別装置１は、粒子の選別分級が行われる分級室１１と、選別対象である粒子の通路である貫通孔１２ａを有する粒子選別部１２と、分級室１１の内壁及び粒子選別部１２の各温度を独立に制御する温度制御部１３とを備えて構成される。 FIG. 1 is a schematic view showing the basic configuration of the present particle sorting apparatus.
The particle sorting apparatus 1 includes a classification chamber 11 in which particles are classified and classified, a particle sorting unit 12 having a through hole 12a that is a passage of particles to be sorted, an inner wall of the classification chamber 11 and a particle sorting unit 12 And a temperature control unit 13 that controls each temperature independently.

分級室１１は、選別対象の粒子を含むキャリアガスの入口を有するキャリアガス導入部１１ａと、選別対象の粒子の出口を有する粒子放出部１１ｂとが設けられている。
粒子選別部１２は、分級室１１内でキャリアガス導入部１１ａと粒子放出部１１ｂとの間に配置され、貫通孔１２ａがキャリアガス導入部１１ａ側から粒子放出部１１ｂ側を貫く細管状に形成されており、例えば軸対称形状とされている。この粒子選別部１２は、キャリアガス導入部１１ａとの対向部位にテーパ状の凸部を有しており、この凸部は当該対向部位に頂部を有する円錐形状であり、その頂部に貫通孔１２ａの入口が形成されている。
なお、粒子選別部１２の形状は、軸対称形状でなく、例えば図１の奥行き方向に長い非対称形状であっても良い。 The classification chamber 11 is provided with a carrier gas introduction part 11a having an inlet for carrier gas containing particles to be sorted and a particle discharge part 11b having an outlet for particles to be sorted.
The particle sorting section 12 is disposed in the classification chamber 11 between the carrier gas introduction section 11a and the particle discharge section 11b, and the through hole 12a is formed in a narrow tube that penetrates from the carrier gas introduction section 11a side to the particle discharge section 11b side. For example, it has an axially symmetric shape. The particle sorting portion 12 has a tapered convex portion at a portion facing the carrier gas introduction portion 11a, and this convex portion has a conical shape having a top portion at the facing portion, and the through hole 12a is formed at the top portion. The entrance is formed.
Note that the shape of the particle sorting unit 12 is not an axially symmetric shape, and may be an asymmetric shape that is long in the depth direction of FIG. 1, for example.

ここで、粒子選別部１２の貫通孔１２ａの孔径は、分級室１１のキャリアガス導入部１１ａの内径と同一、或いはそれ以上とされている。
また、粒子選別部１２と分級室１１の内壁との間隙のコンダクタンス（断面積）は、貫通孔１２ａのコンダクタンスより高く（例えば前者が後者の２０倍程度）なるように設定されている。 Here, the hole diameter of the through hole 12 a of the particle sorting unit 12 is the same as or larger than the inner diameter of the carrier gas introduction unit 11 a of the classification chamber 11.
The conductance (cross-sectional area) of the gap between the particle sorting unit 12 and the inner wall of the classification chamber 11 is set to be higher than the conductance of the through hole 12a (for example, the former is about 20 times the latter).

温度制御部１３は、粒子選別部１２の温度を、分級室１１の内壁の温度に比して高温に制御する。例えば、粒子選別部１２の温度が２５０℃、分級室１１の内壁の温度が２５℃に設定される。一例として、温度制御部１３は、粒子選別部１２及び分級室１１の内壁とそれぞれ接触する（或いは、粒子選別部１２及び分級室１１に内蔵された）ヒータ等を有しており、当該各ヒータの温度を適宜制御する。 The temperature control unit 13 controls the temperature of the particle sorting unit 12 to be higher than the temperature of the inner wall of the classification chamber 11. For example, the temperature of the particle sorting unit 12 is set to 250 ° C., and the temperature of the inner wall of the classification chamber 11 is set to 25 ° C. As an example, the temperature control unit 13 includes heaters that come into contact with the inner walls of the particle sorting unit 12 and the classification chamber 11 (or are incorporated in the particle sorting unit 12 and the classification chamber 11), and the heaters. The temperature is appropriately controlled.

この粒子選別装置１では、ナノ粒子１０を含むキャリアガスを、矢印Ａ１の方向にキャリアガス導入部１１ａから分級室１１内へ導入する。ナノ粒子１０は、選別対象である第１のナノ粒子１０ａと、第１のナノ粒子１０ａよりも粒径の小さい第２のナノ粒子１０ｂとが混在してなる。 In this particle sorting apparatus 1, the carrier gas containing the nanoparticles 10 is introduced into the classification chamber 11 from the carrier gas introduction part 11a in the direction of arrow A1. The nanoparticles 10 are a mixture of first nanoparticles 10a to be selected and second nanoparticles 10b having a smaller particle size than the first nanoparticles 10a.

分級室１１内に導入されたキャリアガスは、粒子選別部１２の貫通孔１２ａと、粒子選別部１２と分級室１１の内壁との間隙１４とのいずれかに向かう。ここで、間隙１４のコンダクタンスが貫通孔１２ａのコンダクタンスより高く設定されているため、キャリアガスの殆どが、例えば矢印Ａ２の方向に沿って間隙１４に向かうことになる。ナノ粒子１０のうち、粒径の大きい第１のナノ粒子１０ａは慣性力が大きく、キャリアガスの主流方向に関わらず慣性により貫通孔１２ａに導かれ、貫通孔１２ａを流れる僅かなキャリアガスの流れである矢印ａに乗って貫通孔１２ａの下流へ導かれる。一方、ナノ粒子１０のうち、粒径の小さい第２のナノ粒子１０ｂは慣性力が小さく、その殆どがキャリアガスの主流に乗って間隙１４に導かれる。温度制御部１３の温度制御により、粒子選別部１２は分級室１１の内壁に比して高温とされているため、間隙１４に導かれた第２のナノ粒子１０ｂは、粒子選別部１２と分級室１１の内壁との間隙１４との間の温度差によって引き起こされる熱泳動力により分級室１１の内壁の方向に力を受け、結果的に内壁面に堆積される。熱泳動力の大きさは、ナノ粒子のようなサイズでは殆どサイズに依存しないため、間隙１４に導かれたナノ粒子は全てが内壁面に堆積し、キャリアガスから取り除かれる。 The carrier gas introduced into the classification chamber 11 is directed to either the through hole 12 a of the particle sorting unit 12 or the gap 14 between the particle sorting unit 12 and the inner wall of the classification chamber 11. Here, since the conductance of the gap 14 is set higher than the conductance of the through hole 12a, most of the carrier gas is directed to the gap 14 along the direction of the arrow A2, for example. Among the nanoparticles 10, the first nanoparticle 10 a having a large particle size has a large inertia force, and is guided to the through hole 12 a by inertia regardless of the main flow direction of the carrier gas, and a slight carrier gas flow flowing through the through hole 12 a. And is guided downstream of the through hole 12a. On the other hand, among the nanoparticles 10, the second nanoparticles 10 b having a small particle diameter have a small inertial force, and most of them are guided to the gap 14 along the main stream of the carrier gas. Due to the temperature control of the temperature control unit 13, the particle sorting unit 12 has a higher temperature than the inner wall of the classification chamber 11, so the second nanoparticles 10 b guided to the gap 14 are separated from the particle sorting unit 12. Due to the thermophoretic force caused by the temperature difference between the inner wall of the chamber 11 and the gap 14, a force is applied in the direction of the inner wall of the classification chamber 11, and as a result, it is deposited on the inner wall surface. Since the size of the thermophoretic force is almost independent of the size of nanoparticles, all the nanoparticles guided to the gap 14 are deposited on the inner wall surface and are removed from the carrier gas.

結果として、粒径の小さい第２のナノ粒子１０ｂの大部分は例えば矢印Ａ３で示すキャリアガスの流れから除去され、第１のナノ粒子１０ａのみを含むキャリアガスが矢印Ａ４の方向に粒子放出部１１ｂから分級室１１外へ放出されることになる。
なお、キャリアガスのうち貫通孔１２ａに導かれるナノ粒子のサイズは、キャリアガス導入部１１ａのノズル径、キャリアガスの流量、キャリアガスの圧力等により制御することができる。 As a result, most of the second nanoparticles 10b having a small particle diameter are removed from the flow of the carrier gas indicated by the arrow A3, for example, and the carrier gas containing only the first nanoparticles 10a is in the direction of the arrow A4. It is discharged from the classification chamber 11 from 11b.
The size of the nanoparticles guided to the through-hole 12a in the carrier gas can be controlled by the nozzle diameter of the carrier gas introduction part 11a, the flow rate of the carrier gas, the pressure of the carrier gas, and the like.

このように本件では、質量（粒径）の異なる粒子が混在する場合に、比較的簡易な構成により、選別対象である粒子に荷電を要さず、質量（粒径）の小さい粒子を除去し、所望の質量（粒径）、ここでは質量（粒径）が大きく均一な粒子のみを正確に選別分級することができる。
また、本件を利用することにより、サイズの選別の他に副次的な効果も得られる。それは、貫通口１２ａを通過した粒子が、粒子を含まない矢印Ａ３のキャリアガスの流れに包まれることになるため、粒子放出部１１ｂを通過する粒子が粒子放出部１１ｂの中心部分に集束される、という点である。ここで、集束される領域の粒子放出部１１ｂの断面に対する面積比は、（貫通口１２ａを通過する流量）／［（貫通口１２ａを通過する流量）＋（矢印Ａ３のキャリアガスの流量）］で与えられる。ナノ粒子のこのような空間的な集束は容易ではないため、この方法は集束ナノ粒子ビームを作る方法としても有効である。 As described above, in this case, when particles having different masses (particle diameters) are mixed, the particles to be sorted are not charged and the particles having a smaller mass (particle diameter) are removed with a relatively simple configuration. Only particles having a desired mass (particle diameter), here a large mass (particle diameter) and uniform, can be accurately selected and classified.
In addition to the size selection, a secondary effect can be obtained by using this case. This is because the particles that have passed through the through-hole 12a are enveloped by the carrier gas flow indicated by the arrow A3 that does not include particles, so that the particles that pass through the particle emitting portion 11b are focused on the central portion of the particle emitting portion 11b. This is the point. Here, the area ratio of the focused region to the cross section of the particle emitting portion 11b is (flow rate passing through the through-hole 12a) / [(flow rate passing through the through-hole 12a) + (flow rate of carrier gas indicated by arrow A3)]. Given in. Since such spatial focusing of nanoparticles is not easy, this method is also effective as a method for producing a focused nanoparticle beam.

―本件を適用した好適な諸実施形態―
以下、本件を適用した具体的な諸実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 -Preferred embodiments to which this case is applied-
Hereinafter, specific embodiments to which the present application is applied will be described in detail with reference to the drawings.

（第１の実施形態）
本実施形態では、図１の粒子選別装置１を主要構成要素とする粒子選別システムを開示する。
図２は、第１の実施形態による粒子選別システムの概略構成を示す模式図である。
この粒子選別システムは、図１と同様の粒子選別装置１と、ナノ粒子１０を発生させる粒子発生装置２と、粒子選別装置１で分級された第１のナノ粒子１０ａを回収する粒子堆積装置３とを備えて構成される。 (First embodiment)
In the present embodiment, a particle sorting system having the particle sorting apparatus 1 of FIG. 1 as a main component is disclosed.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the particle sorting system according to the first embodiment.
This particle sorting system includes a particle sorting device 1 similar to that shown in FIG. 1, a particle generating device 2 that generates nanoparticles 10, and a particle deposition device 3 that collects the first nanoparticles 10a classified by the particle sorting device 1. And is configured.

粒子発生装置２は、ナノ粒子１０が生成される生成室２１と、生成室２１内に設置されたターゲット２０にレーザ光、ここでは例えばパルスレーザとして繰り返し周波数２０ＨｚのＮｄ：ＹＡＧレーザ２倍波のレーザ光を照射するＮｄ：ＹＡＧレーザ２２とを備えて構成される。
粒子発生装置２は、生成室２１の出口が粒子選別装置１のキャリアガス導入部１１ａの入口と接続されることにより、粒子選別装置１と連結されている。 The particle generator 2 is configured to generate a laser beam on a generation chamber 21 in which the nanoparticles 10 are generated and a target 20 installed in the generation chamber 21. And an Nd: YAG laser 22 that emits laser light.
The particle generation device 2 is connected to the particle sorting device 1 by connecting the outlet of the generation chamber 21 to the inlet of the carrier gas introduction part 11 a of the particle sorting device 1.

粒子堆積装置３は、粒子選別装置１で分級された第１のナノ粒子１０ａが導かれる堆積室３１と、第１のナノ粒子１０ａが堆積される基体３０が設置される基体ステージ３２とを備えて構成される。堆積室３１には不図示の真空ポンプが接続され、堆積室３１内が適宜の真空状態に調節される。
粒子堆積装置３は、堆積室３１の入口が粒子選別装置１の粒子放出部１１ｂと接続されることにより、粒子選別装置１と連結されている。 The particle deposition apparatus 3 includes a deposition chamber 31 into which the first nanoparticles 10a classified by the particle sorting apparatus 1 are guided, and a substrate stage 32 on which a substrate 30 on which the first nanoparticles 10a are deposited is installed. Configured. A vacuum pump (not shown) is connected to the deposition chamber 31 and the inside of the deposition chamber 31 is adjusted to an appropriate vacuum state.
The particle deposition apparatus 3 is connected to the particle sorting apparatus 1 by connecting the inlet of the deposition chamber 31 to the particle discharge unit 11 b of the particle sorting apparatus 1.

この粒子選別システムでは、先ず、粒子発生装置２によりターゲット２０をレーザアブレーションしてナノ粒子１０を発生させる。
詳細には、内部が所定の圧力、例えば６．７×１０²Ｐａ〜１．３×１０³Ｐａ程度（５torr〜１０torr程度）の圧力に調節された生成室２１に設置されたターゲット２０に、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ２２からレーザ光を照射する。ターゲット２０はレーザ光によって叩かれ、蒸気が発生する。この蒸気は、例えば１．９ｓｌｐｍ(スタンダードリッター毎分)程度の流量のキャリアガス（例えばＨｅ）により冷却され、ナノ粒子１０が生成される。 In this particle sorting system, first, the target 20 is laser ablated by the particle generator 2 to generate nanoparticles 10.
Specifically, the target 20 installed in the generation chamber 21 whose inside is adjusted to a predetermined pressure, for example, a pressure of about 6.7 × 10 ² Pa to 1.3 × 10 ³ Pa (about ⁵ torr to 10 torr), Laser light is emitted from the Nd: YAG laser 22. The target 20 is struck by the laser beam and steam is generated. The vapor is cooled by a carrier gas (for example, He) having a flow rate of about 1.9 slpm (standard liter per minute), for example, and nanoparticles 10 are generated.

形成されたナノ粒子１０は、続いて粒子選別装置１に導かれる。詳細には、ナノ粒子１０を含むキャリアガスは、例えば矢印Ａ５の方向へ進み、キャリアガス導入部１１ａを通って分級室１１内に導入される。 The formed nanoparticles 10 are then guided to the particle sorting apparatus 1. Specifically, the carrier gas containing the nanoparticles 10 proceeds in the direction of the arrow A5, for example, and is introduced into the classification chamber 11 through the carrier gas introduction part 11a.

分級室１１の内部は、例えば圧力が８．４×１０²Ｐａ（６．３torr）程度に保たれている。キャリアガス導入部１１ａの内径は例えば５ｍｍ程度、キャリアガス導入部１１ａの先端と粒子選別部１２の先端との間の距離は例えば１５ｍｍ程度、粒子選別部１２の貫通孔１２ａの孔径は例えば５ｍｍ程度とされている。粒子選別部１２の外径は例えば１００ｍｍ程度、凸部のテーパ角度は例えば５０°程度とされている。間隙１４の幅は例えば５ｍｍ程度とされている。
温度制御部１３により、粒子選別部１２は一様に内部から熱せられて１２７℃（４００Ｋ）程度に、分級室１１の壁及びキャリアガス導入部１１ａは２７℃（３００Ｋ）程度にそれぞれ保たれている。 The inside of the classification chamber 11 is maintained at a pressure of about 8.4 × 10 ² Pa (6.3 torr), for example. The inner diameter of the carrier gas introduction part 11a is, for example, about 5 mm, the distance between the tip of the carrier gas introduction part 11a and the tip of the particle sorting part 12 is, for example, about 15 mm, and the hole diameter of the through hole 12a of the particle sorting part 12 is, for example, about 5 mm. It is said that. The outer diameter of the particle sorting part 12 is about 100 mm, for example, and the taper angle of the convex part is about 50 degrees, for example. The width of the gap 14 is about 5 mm, for example.
By the temperature control unit 13, the particle sorting unit 12 is uniformly heated from the inside to be maintained at about 127 ° C. (400K), and the walls of the classification chamber 11 and the carrier gas introduction unit 11a are maintained at about 27 ° C. (300K). Yes.

キャリアガスと共に分級室１１内に導入されたナノ粒子１０は、上述のように選別分級され、ナノ粒子１０のうち小さい第２のナノ粒子１０ｂやクラスタが除去される。そして、例えば粒径１０ｎｍ程度の第１のナノ粒子１０ａのみがキャリアガスと共に粒子放出部１１ｂから放出される。 The nanoparticles 10 introduced into the classification chamber 11 together with the carrier gas are sorted and classified as described above, and the second small nanoparticles 10b and clusters of the nanoparticles 10 are removed. For example, only the first nanoparticles 10a having a particle diameter of about 10 nm are emitted from the particle emitting unit 11b together with the carrier gas.

放出された第１のナノ粒子１０ａは、続いて粒子堆積装置３に導かれる。詳細には、粒子放出部１１ｂから堆積室３１内に放出された第１のナノ粒子１０ａは、堆積室３１内の基体ステージ３２に設置された基体３０上に適宜堆積する。 The released first nanoparticles 10 a are subsequently guided to the particle deposition apparatus 3. Specifically, the first nanoparticles 10 a emitted from the particle emitting unit 11 b into the deposition chamber 31 are appropriately deposited on the substrate 30 installed on the substrate stage 32 in the deposition chamber 31.

本実施形態における、粒子選別装置１によるナノ粒子の透過率を図３に示す。図３では、横軸がナノ粒子の粒径（直径：ｎｍ）を、縦軸がナノ粒子の透過率をそれぞれ表している。
図３の結果は、ナノ粒子１０をキャリアガス導入部１１ａから導入し、粒子放出部１１ｂで粒子数を測定することにより得られた。図３から判るように、粒径の大きなナノ粒子は粒子選別装置１を透過する一方で、小さなナノ粒子は分級室１１の内壁面に衝突し捕捉され、通過することができない。この場合、透過率が５０％となるナノ粒子の粒径（カットサイズ）は約４．５ｎｍであった。このカットサイズは、キャリアガス導入部１１ａのノズル径、キャリアガスの流量、キャリアガスの圧力等を変えることにより制御することができる。 FIG. 3 shows the transmittance of nanoparticles by the particle sorting apparatus 1 in this embodiment. In FIG. 3, the horizontal axis represents the particle size (diameter: nm) of the nanoparticles, and the vertical axis represents the transmittance of the nanoparticles.
The result of FIG. 3 was obtained by introducing the nanoparticles 10 from the carrier gas introduction part 11a and measuring the number of particles at the particle emission part 11b. As can be seen from FIG. 3, nanoparticles having a large particle size pass through the particle sorting apparatus 1, while small nanoparticles collide with the inner wall surface of the classification chamber 11 and are trapped and cannot pass through. In this case, the particle size (cut size) of the nanoparticles having a transmittance of 50% was about 4.5 nm. This cut size can be controlled by changing the nozzle diameter of the carrier gas introduction part 11a, the flow rate of the carrier gas, the pressure of the carrier gas, and the like.

上記した粒子選別装置１の機能を十分に発揮させるべく、装置内部の表面粗さ及びクリーニング法にも注意する必要がある。
一般的に、ナノ粒子は、粗い表面において捕獲され易い。そこで、図４の太実線ＳＬで示すキャリアガス導入部１１ａ及び粒子放出部１１ｂの内面、粒子選別部１２の貫通孔１２ａの内面については滑らかであることが望ましい。具体的には、各内面に鏡面加工を施し、ナノ粒子の捕獲を最小限にする。ここで、各内面の平均表面粗さを１０ｎｍ程度以下とすることが望ましい。
一方、破線ＢＬ２で示す分級室１１の内壁面部分に関しては、ナノ粒子の捕獲を促進する意味で粗い表面にすることが望ましい。ここで、内壁面部分の平均表面粗さを少なくとも１００ｎｍ程度以上、可能なら１μｍ程度以上にすることが好ましい。 It is necessary to pay attention to the surface roughness inside the apparatus and the cleaning method so that the functions of the particle sorting apparatus 1 described above can be fully exhibited.
In general, nanoparticles are easily trapped on rough surfaces. Therefore, it is desirable that the inner surfaces of the carrier gas introduction part 11a and the particle discharge part 11b and the inner surface of the through hole 12a of the particle sorting part 12 shown by the thick solid line SL in FIG. Specifically, each inner surface is mirrored to minimize capture of nanoparticles. Here, the average surface roughness of each inner surface is desirably about 10 nm or less.
On the other hand, it is desirable that the inner wall surface portion of the classification chamber 11 indicated by the broken line BL2 has a rough surface in the sense of promoting the capture of nanoparticles. Here, it is preferable that the average surface roughness of the inner wall surface is at least about 100 nm, preferably about 1 μm.

また、ナノ粒子は、特に太破線ＢＬ１で示す分級室１１の内壁面部分に優先的に堆積する。したがって実用上、この内壁面部分のクリーニングが重要になる。一例として、この内壁面部分に粘着性のシートを積層しておき、汚れる度に当該シートを剥離することが考えられる。勿論、シートの表面は上記したような粗面とされている。このシートを剥離するには、太破線ＢＬ１の内壁面部分を含む部分が簡単に取り外すことのできる構成とされていることを要する。一例として、キャリアガス導入部１１ａ及びこれと接続されている分級室１１の側壁部、或いは粒子放出部１１ｂ及びこれと接続されている分級室１１の側壁部を、図４の円Ｃで示す部分でねじ込み構造とする。 The nanoparticles are preferentially deposited on the inner wall surface portion of the classification chamber 11 indicated by the thick broken line BL1. Therefore, in practice, the cleaning of the inner wall surface is important. As an example, it is conceivable that an adhesive sheet is laminated on the inner wall surface, and the sheet is peeled off every time it becomes dirty. Of course, the surface of the sheet is rough as described above. In order to peel off this sheet, it is necessary that the portion including the inner wall surface portion of the thick broken line BL1 can be easily removed. As an example, the carrier gas introduction part 11a and the side wall part of the classification chamber 11 connected thereto, or the particle discharge part 11b and the side wall part of the classification chamber 11 connected thereto are indicated by circles C in FIG. With a screwed structure.

以上説明したように、本実施形態によれば、比較的簡易な構成により、選別対象であるナノ粒子に荷電を要さず、しかも質量分布（サイズ分布）の狭い確実なナノ粒子選別が可能となる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to reliably select nanoparticles with a narrow mass distribution (size distribution) without charging the nanoparticles to be selected with a relatively simple configuration. Become.

（第２の実施形態）
本実施形態では、図１の粒子選別装置１を主要構成要素とする粒子選別システムを開示するが、粒子選別装置１の前段にインパクタが付加される点で相違する。
図５は、第２の実施形態による粒子選別システムの概略構成を示す模式図である。
この粒子選別システムは、図１と同様の粒子選別装置１と、粒子選別装置１の前段に設けられたインパクタ４とを備えており、更にインパクタ４の前段に第１の実施形態の図２と同様に粒子発生装置２と、粒子選別装置１の後段に第１の実施形態の図２と同様に粒子堆積装置３とが設けられて構成される。なお図示の便宜上、図５では粒子発生装置２及び粒子堆積装置３の図示を省略する。 (Second Embodiment)
In the present embodiment, a particle sorting system having the particle sorting apparatus 1 of FIG. 1 as a main component is disclosed, but is different in that an impactor is added in front of the particle sorting apparatus 1.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a particle sorting system according to the second embodiment.
This particle sorting system includes a particle sorting device 1 similar to that shown in FIG. 1 and an impactor 4 provided in the previous stage of the particle sorting apparatus 1, and further, FIG. 2 of the first embodiment is placed in the previous stage of the impactor 4. Similarly, the particle generator 2 and the particle deposition device 3 are provided at the subsequent stage of the particle sorting device 1 as in FIG. 2 of the first embodiment. For convenience of illustration, the particle generator 2 and the particle deposition device 3 are not shown in FIG.

インパクタ４は、粒子の選別分級が行われる分級室４１と、選別対象でない粒子を選択的に捕集する補集板４２とを備えて構成される。
分級室４１は、選別対象の粒子を含むキャリアガスの入口を有するキャリアガス導入部４１ａと、選別対象の粒子の出口を有する粒子放出部４１ｂとが設けられている。
補集板４２は、表面が例えばポーラス構造（多孔性構造）とされており、表面に垂直な方向の回転軸を有し、所定速度で回転自在とされた円板状部材であり、上下左右に移動（スライド）自在に配設されている。 The impactor 4 includes a classification chamber 41 in which particles are classified and a collecting plate 42 that selectively collects particles that are not to be sorted.
The classification chamber 41 is provided with a carrier gas introduction part 41a having an inlet for carrier gas containing particles to be sorted and a particle discharge part 41b having an outlet for particles to be sorted.
The collecting plate 42 is a disk-shaped member whose surface has, for example, a porous structure (porous structure), has a rotation axis in a direction perpendicular to the surface, and is rotatable at a predetermined speed. It can be freely moved (slided).

インパクタ４は、粒子放出部４１ｂの出口が粒子選別装置１のキャリアガス導入部１１ａの入口と接続されることにより、粒子選別装置１と連結されている。
また、インパクタ４は、キャリアガス導入部４１ａの入口が図２の粒子発生装置２の生成室２１の出口と接続されることにより、粒子発生装置２と連結されている。
粒子堆積装置３は、第１の実施形態の図２と同様に、堆積室３１の入口が粒子選別装置１の粒子放出部１１ｂと接続されることにより、粒子選別装置１と連結されている。 The impactor 4 is connected to the particle sorting apparatus 1 by connecting the outlet of the particle discharge part 41 b to the inlet of the carrier gas introduction part 11 a of the particle sorting apparatus 1.
Further, the impactor 4 is connected to the particle generator 2 by connecting the inlet of the carrier gas introduction part 41a to the outlet of the generation chamber 21 of the particle generator 2 of FIG.
Similar to FIG. 2 of the first embodiment, the particle deposition apparatus 3 is connected to the particle sorting apparatus 1 by connecting the inlet of the deposition chamber 31 to the particle discharge unit 11 b of the particle sorting apparatus 1.

この粒子選別システムでは、先ず第１の実施形態と同様に、粒子発生装置２によりターゲット２０をレーザアブレーションしてナノ粒子１０を発生させる。本実施形態では、ナノ粒子１０は、選別対象である第１のナノ粒子１０ａと、第１のナノ粒子１０ａよりも粒径の小さい第２のナノ粒子１０ｂと、第１のナノ粒子１０ａよりも粒径の大きい第３のナノ粒子１０ｃとが混在してなる。 In this particle sorting system, first, similarly to the first embodiment, the target 20 is laser ablated by the particle generator 2 to generate the nanoparticles 10. In the present embodiment, the nanoparticle 10 includes the first nanoparticle 10a to be selected, the second nanoparticle 10b having a smaller particle diameter than the first nanoparticle 10a, and the first nanoparticle 10a. The third nanoparticles 10c having a large particle size are mixed.

形成されたナノ粒子１０は、続いてインパクタ４に導かれる。詳細には、ナノ粒子１０を含むキャリアガスは、例えば矢印Ａ６の方向へ進み、キャリアガス導入部４１ａを通って分級室４１内に導入される。
キャリアガスと共に導入されたナノ粒子１０は、質量（粒径）がある程度以上のもの、従って、慣性がある程度以上のものはキャリアガスの流れに追随することができず、捕集板４２に衝突して捕集される。ここで通常、粒子が捕集されるか否かは、無次元のストークス数と呼ばれるパラメータ（微粒子の粒径、キャリアガス導入部４１ａの内径、キャリアガス速度等の関数）で記述される。本実施形態では、ナノ粒子１０のうち、最も粒径の大きな第３のナノ粒子１０ｃが捕集板４２に捕集され、第１及び第２のナノ粒子１０ａ，１０ｂは捕集板４２に捕集されずにキャリアガスと共に粒子放出部４１ｂから放出される。粒子放出部４１ｂは粒子選別装置１のキャリアガス導入部１１ａと接続されているため、粒子放出部４１ｂから放出された第１及び第２のナノ粒子１０ａ，１０ｂを含むキャリアガスは、キャリアガス導入部１１ａを通って粒子選別装置１の分級室１１内に導入される。 The formed nanoparticles 10 are then guided to the impactor 4. Specifically, the carrier gas containing the nanoparticles 10 proceeds in the direction of the arrow A6, for example, and is introduced into the classification chamber 41 through the carrier gas introduction part 41a.
The nanoparticles 10 introduced together with the carrier gas have a mass (particle size) of a certain level or more, and accordingly, those having a certain level of inertia cannot follow the flow of the carrier gas and collide with the collecting plate 42. To be collected. Here, normally, whether or not particles are collected is described by a parameter called a dimensionless Stokes number (a function such as the particle size of the fine particles, the inner diameter of the carrier gas introducing portion 41a, the carrier gas velocity). In the present embodiment, among the nanoparticles 10, the third nanoparticles 10 c having the largest particle diameter are collected on the collection plate 42, and the first and second nanoparticles 10 a and 10 b are collected on the collection plate 42. The particles are discharged from the particle discharge portion 41b together with the carrier gas without being collected. Since the particle emission part 41b is connected to the carrier gas introduction part 11a of the particle sorting apparatus 1, the carrier gas including the first and second nanoparticles 10a and 10b emitted from the particle emission part 41b is introduced into the carrier gas. It is introduced into the classification chamber 11 of the particle sorting apparatus 1 through the part 11a.

キャリアガスと共に分級室１１内に導入された第１及び第２のナノ粒子１０ａ，１０ｂは、上述のように選別分級され、小さい第２のナノ粒子１０ｂやクラスタが除去される。そして、例えば粒径１０ｎｍ程度の第１のナノ粒子１０ａのみがキャリアガスと共に粒子放出部１１ｂから放出される。 The first and second nanoparticles 10a and 10b introduced into the classification chamber 11 together with the carrier gas are selectively classified as described above, and the small second nanoparticles 10b and clusters are removed. For example, only the first nanoparticles 10a having a particle diameter of about 10 nm are emitted from the particle emitting unit 11b together with the carrier gas.

本実施形態では、質量（粒径）の異なる粒子が混在する場合に、比較的簡易な構成により、選別対象である粒子に荷電を要さず、質量（粒径）の小さい粒子及び質量（粒径）の大きい粒子を除去し、所望の質量（粒径）、ここでは質量（粒径）の小さい粒子と大きい粒子の中間の質量（粒径）の均一な粒子のみを正確に選別分級することができる。
以上説明したように、本実施形態によれば、比較的簡易な構成により、選別対象であるナノ粒子に荷電を要さず、しかも質量分布（サイズ分布）の狭い確実なナノ粒子選別が可能となる。 In the present embodiment, when particles having different masses (particle diameters) are mixed, the particles to be selected do not need to be charged with a relatively simple configuration, and particles having a small mass (particle diameter) and masses (grains) Remove particles with large diameters and accurately sort only the desired mass (particle size), here uniform particles with intermediate mass (particle size) between small particles and large particles. Can do.
As described above, according to the present embodiment, it is possible to reliably select nanoparticles with a narrow mass distribution (size distribution) without charging the nanoparticles to be selected with a relatively simple configuration. Become.

（第３の実施形態）
本実施形態では、図２又は図５の粒子選別システムを用いた電子部材の製造方法を開示する。
図６は、第３の実施形態による電子部材の製造方法を示す概略斜視図である。 (Third embodiment)
In the present embodiment, an electronic member manufacturing method using the particle sorting system of FIG. 2 or 5 is disclosed.
FIG. 6 is a schematic perspective view showing a method for manufacturing an electronic member according to the third embodiment.

本実施形態では、図２又は図５の粒子選別システムにおいて、粒子発生装置２の生成室２１に設置するターゲット２０をＣｏ，Ｎｉ，Ｆｅ、又はＣｏ，Ｎｉ，Ｆｅから選択された２種以上の合金からなるターゲットとする。また、粒子堆積装置３の基体ステージ３２に設置する基体３０を、表面にシリコン酸化膜等の絶縁膜２が形成された例えばシリコン基板である基板５１とする。 In the present embodiment, in the particle sorting system of FIG. 2 or FIG. 5, two or more kinds of targets 20 selected from Co, Ni, Fe, or Co, Ni, Fe are installed in the generation chamber 21 of the particle generator 2. A target made of an alloy is used. Further, the substrate 30 installed on the substrate stage 32 of the particle deposition apparatus 3 is a substrate 51 which is, for example, a silicon substrate having an insulating film 2 such as a silicon oxide film formed on the surface.

先ず、粒子選別システムにより、粒子堆積装置３の堆積室３１内の基体ステージ３２に設置された基板５１の表面に第１のナノ粒子１０ａを堆積する。本実施形態では、図６（ａ）に示すように、第１のナノ粒子１０ａは、粒径が均一に揃えられてなる、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅ、又はＣｏ，Ｎｉ，Ｆｅから選択された２種以上の合金からなる触媒ナノ粒子５０である。 First, the first nanoparticle 10a is deposited on the surface of the substrate 51 placed on the substrate stage 32 in the deposition chamber 31 of the particle deposition apparatus 3 by the particle sorting system. In the present embodiment, as shown in FIG. 6 (a), the first nanoparticles 10a are selected from Co, Ni, Fe, or Co, Ni, Fe having a uniform particle size. The catalyst nanoparticles 50 are made of an alloy of more than one species.

続いて、図６（ｂ）に示すように、基板５１上に堆積された触媒ナノ粒子５０に、ＣＶＤ法によりカーボンナノチューブ（Carbon Nano Tube：ＣＮＴ）ＣＮＴ５２を成長させる。
具体的には、触媒ナノ粒子５０が表面に堆積されてなる基板５１を、ＣＶＤチャンバに搬送し、例えばアセチレン・アルゴン混合ガス(例えば比率１：９)を原料ガスとして実行する。原料ガスの流量を例えば２００ｓｃｃｍ (スタンダード立方センチメーター毎分)、圧力を例えば１ｋＰａとする。基板５１が載置された加熱ステージの温度を例えば５４０℃、成長時間を例えば１０分間とする。
以上により、基板５１上に堆積した触媒ナノ粒子５０から高密度で均質なＣＮＴ５２を成長させる。触媒ナノ粒子５０がその粒径が均一な所定値に揃えられているため、ＣＮＴ５１もまたその直径が均一に揃えられて形成される。 Subsequently, as shown in FIG. 6B, carbon nano tubes (CNT) CNT 52 are grown on the catalyst nanoparticles 50 deposited on the substrate 51 by the CVD method.
Specifically, the substrate 51 on which the catalyst nanoparticles 50 are deposited is transferred to the CVD chamber, and for example, an acetylene / argon mixed gas (for example, a ratio of 1: 9) is executed as a source gas. The flow rate of the source gas is, for example, 200 sccm (standard cubic centimeter per minute), and the pressure is, for example, 1 kPa. The temperature of the heating stage on which the substrate 51 is placed is 540 ° C., for example, and the growth time is 10 minutes, for example.
As described above, high-density and homogeneous CNTs 52 are grown from the catalyst nanoparticles 50 deposited on the substrate 51. Since the catalyst nanoparticles 50 have a uniform particle size, the CNTs 51 are also formed with a uniform diameter.

本実施形態により形成されるＣＮＴ５２は、例えば電子部材である半導体装置（ＭＯＳトランジスタや各種半導体メモリ等）の配線材料やコンタクト孔を埋め込む導電材料等として用いられる。 The CNTs 52 formed according to the present embodiment are used as, for example, a wiring material of a semiconductor device (such as a MOS transistor or various semiconductor memories) that is an electronic member or a conductive material that fills a contact hole.

以上説明したように、本実施形態によれば、上記のように精緻に選別された触媒ナノ粒子５０を用いて、半導体装置を所期の構成に正確に製造することを可能とし、更なる微細化・高性能化の要請に対応した信頼性の高い半導体装置が実現する。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to accurately manufacture a semiconductor device in an intended configuration by using the catalyst nanoparticles 50 that are finely selected as described above. A highly reliable semiconductor device that meets the demand for higher performance and higher performance will be realized.

（第４の実施形態）
本実施形態では、第３の実施形態と同様に、図２又は図５の粒子選別システムを用いた電子部材の製造方法を開示するが、製造対象となる電子部材が発光素子である点で相違する。
図７は、第４の実施形態による電子部材の製造方法を示す概略斜視図である。 (Fourth embodiment)
In the present embodiment, as in the third embodiment, a method of manufacturing an electronic member using the particle sorting system of FIG. 2 or 5 is disclosed, but the electronic member to be manufactured is a light-emitting element. To do.
FIG. 7 is a schematic perspective view showing a method for manufacturing an electronic member according to the fourth embodiment.

本実施形態では、図２又は図５の粒子選別システムにおいて、粒子発生装置２の生成室２１に設置するターゲット２０をシリコン、カドミウム、セレン等からなるターゲットとする。また、粒子堆積装置３の基体ステージ３２に設置する基体３０を、Ｎ型半導体層６１（又はＰ型半導体層６２）とする。 In the present embodiment, in the particle sorting system of FIG. 2 or FIG. 5, the target 20 installed in the production chamber 21 of the particle generator 2 is a target made of silicon, cadmium, selenium, or the like. Further, the substrate 30 placed on the substrate stage 32 of the particle deposition apparatus 3 is an N-type semiconductor layer 61 (or P-type semiconductor layer 62).

粒子選別システムにより、粒子堆積装置３の堆積室３１内の基体ステージ３２に設置されたＮ型半導体層６１を備えた基板の表面（Ｎ型半導体層６１の表面）に第１のナノ粒子１０ａを堆積し、微粒子発光層６３を形成する。本実施形態では、図８に示すように、第１のナノ粒子１０ａは、粒径が均一に揃えられてなる、シリコン、カドミウム、セレン等の微粒子６０である。 By the particle sorting system, the first nanoparticles 10a are applied to the surface of the substrate (the surface of the N-type semiconductor layer 61) provided with the N-type semiconductor layer 61 installed on the substrate stage 32 in the deposition chamber 31 of the particle deposition apparatus 3. The fine particle light emitting layer 63 is deposited. In the present embodiment, as shown in FIG. 8, the first nanoparticles 10a are fine particles 60 such as silicon, cadmium, and selenium having a uniform particle diameter.

ここで、上記のように微粒子６０をＮ型半導体層６１となる基板上に直接的に堆積させて微粒子発光層６３を形成する代わりに、粒子選別装置１の粒子放出部１１ｂから放出された微粒子６０を、所定の液中に分散させ、Ｎ型半導体層６１となる基板上にスピンコート等によって供給し、微粒子発光層６３を形成するようにしても良い。 Here, instead of forming the fine particle light emitting layer 63 by directly depositing the fine particles 60 on the substrate to be the N-type semiconductor layer 61 as described above, the fine particles emitted from the particle emitting portion 11b of the particle sorting device 1 are used. 60 may be dispersed in a predetermined liquid and supplied by spin coating or the like onto the substrate to be the N-type semiconductor layer 61 to form the fine particle light emitting layer 63.

続いて、微粒子発光層６３上にＰ型半導体層６２を堆積形成する。そして、Ｎ型半導体層６１の微粒子発光層６３の形成されていない面に電極６４を、Ｐ型半導体層６２の微粒子発光層６３の形成されていない面に電極６５をそれぞれ設ける。 Subsequently, a P-type semiconductor layer 62 is deposited on the fine particle light emitting layer 63. An electrode 64 is provided on the surface of the N-type semiconductor layer 61 where the fine particle light emitting layer 63 is not formed, and an electrode 65 is provided on the surface of the P type semiconductor layer 62 where the fine particle light emitting layer 63 is not formed.

以上説明したように、本実施形態によれば、上記のように精緻に選別された微粒子６０を用いて、発光素子を所期の構成に正確に製造することを可能とし、更なる微細化・高性能化の要請に対応した信頼性の高い発光素子が実現する。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to accurately manufacture a light-emitting element in an intended configuration using the finely selected fine particles 60 as described above. A highly reliable light-emitting element that meets the demand for higher performance is realized.

（第５の実施形態）
本実施形態では、第３の実施形態と同様に、図２又は図５の粒子選別システムを用いた電子部材の製造方法を開示するが、製造対象となる電子部材が磁気ディスクである点で相違する。
図８は、第５の実施形態による電子部材の製造方法を示す概略斜視図である。 (Fifth embodiment)
In this embodiment, as in the third embodiment, an electronic member manufacturing method using the particle sorting system of FIG. 2 or FIG. 5 is disclosed, but the electronic member to be manufactured is a magnetic disk. To do.
FIG. 8 is a schematic perspective view showing a method for manufacturing an electronic member according to the fifth embodiment.

本実施形態では、図２又は図５の粒子選別システムにおいて、粒子発生装置２の生成室２１に設置するターゲット２０を例えばＦｅＰｔ，ＢａＦｅ等の磁性体からなるターゲットとする。また、粒子堆積装置３の基体ステージ３２に設置する基体３０を、例えばプラスチックフィルム、セラミック、金属、ガラス等の非磁性支持体を有する磁気ディスク用基板７１とする。 In the present embodiment, in the particle sorting system of FIG. 2 or FIG. 5, the target 20 installed in the generation chamber 21 of the particle generator 2 is a target made of a magnetic material such as FePt or BaFe. In addition, the substrate 30 installed on the substrate stage 32 of the particle deposition apparatus 3 is a magnetic disk substrate 71 having a nonmagnetic support such as a plastic film, ceramic, metal, or glass.

粒子選別システムにより、粒子堆積装置３の堆積室３１内の基体ステージ３２に設置された磁気ディスク用基板７１の表面に第１のナノ粒子１０ａを堆積する。本実施形態では、図８に示すように、第１のナノ粒子１０ａは、粒径が均一に揃えられてなる、ＦｅＰｔ，ＢａＦｅ等の磁性体微粒子７０である。
図８の領域Ｒのように、磁気ディスク用基板７１上に堆積した磁性体微粒子７０により、各トラックＡ，Ｂ，Ｃ・・・が構成される。 The first nanoparticle 10 a is deposited on the surface of the magnetic disk substrate 71 installed on the substrate stage 32 in the deposition chamber 31 of the particle deposition apparatus 3 by the particle sorting system. In the present embodiment, as shown in FIG. 8, the first nanoparticles 10a are magnetic fine particles 70 such as FePt, BaFe, etc., having a uniform particle size.
As shown in the region R of FIG. 8, the magnetic particles 70 deposited on the magnetic disk substrate 71 form tracks A, B, C.

ここで、上記のように磁性体微粒子７０を磁気ディスク用基板７１上に直接的に堆積させる代わりに、粒子選別装置１の粒子放出部１１ｂから放出された磁性体微粒子７０を、非磁性マトリックス中に分散させ、磁気ディスク用基板７１上に供給するようにしても良い。非磁性マトリックスとしては、例えば酸化物、窒化物、フッ化物、炭化物、金属等や、アモルファス、Ａｌ₂Ｏ₃，ＳｉＯ₂，Ｆｅ₃Ｏ₄等が用いられる。 Here, instead of directly depositing the magnetic fine particles 70 on the magnetic disk substrate 71 as described above, the magnetic fine particles 70 emitted from the particle emitting portion 11b of the particle sorting apparatus 1 are placed in the nonmagnetic matrix. It is also possible to supply the magnetic disk on the magnetic disk substrate 71. As the nonmagnetic matrix, for example, oxides, nitrides, fluorides, carbides, metals, etc., amorphous, Al ₂ O ₃ , SiO ₂ , Fe ₃ O ₄ or the like are used.

以上説明したように、本実施形態によれば、上記のように精緻に選別された磁性体微粒子７０を用いて、磁気ディスクを所期の構成に正確に製造することを可能とし、更なる微細化・高性能化の要請に対応した信頼性の高い磁気ディスクが実現する。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to accurately manufacture a magnetic disk in an intended configuration by using the magnetic fine particles 70 that are finely selected as described above. A highly reliable magnetic disk that meets the demand for higher performance and higher performance is realized.

本件の粒子選別装置の原理的構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the fundamental structure of the particle sorting apparatus of this case. 第１の実施形態による粒子選別システムの概略構成を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing a schematic structure of a particle sorting system by a 1st embodiment. 本実施形態の粒子選別装置によるナノ粒子透過率を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the nanoparticle transmittance | permeability by the particle selection apparatus of this embodiment. 本実施形態の粒子選別装置の具体例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the specific example of the particle selection apparatus of this embodiment. 第２の実施形態による粒子選別システムの概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the particle selection system by 2nd Embodiment. 第３の実施形態による電子部材の製造方法を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the manufacturing method of the electronic member by 3rd Embodiment. 第４の実施形態による電子部材の製造方法を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the manufacturing method of the electronic member by 4th Embodiment. 第５の実施形態による電子部材の製造方法を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the manufacturing method of the electronic member by 5th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１粒子選別装置
２粒子発生装置
３粒子堆積装置
４インパクタ
１０ナノ粒子
１０ａ第１のナノ粒子
１０ｂ第２のナノ粒子
１０ｃ第３のナノ粒子
１１，４１分級室
１１ａ，４１ａキャリアガス導入部
１１ｂ，４１ｂ粒子放出部
１２粒子選別部
１２ａ貫通孔
１３温度制御部
１４間隙
２０ターゲット
２１生成室
３０基体
３１堆積室
３２基体ステージ
４２補集板
５０触媒ナノ粒子
５１基板
５２ＣＮＴ
６０微粒子
６１Ｎ型半導体層
６２Ｐ型半導体層
６３微粒子発光層
６４，６５電極
７０磁性体微粒子
７１磁気ディスク用基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Particle sorting device 2 Particle generator 3 Particle deposition device 4 Impactor 10 Nanoparticle 10a First nanoparticle 10b Second nanoparticle 10c Third nanoparticle 11, 41 Classification chamber 11a, 41a Carrier gas introduction part 11b, 41b Particle release unit 12 Particle selection unit 12a Through hole 13 Temperature control unit 14 Gap 20 Target 21 Generation chamber 30 Base 31 Deposition chamber 32 Base stage 42 Collecting plate 50 Catalyst nanoparticles 51 Substrate 52 CNT
60 Fine particles 61 N-type semiconductor layer 62 P-type semiconductor layer 63 Fine-particle light emitting layers 64 and 65 Electrode 70 Magnetic fine particle 71 Magnetic disk substrate

Claims

第１の粒子を含む第１のキャリアガスの入口を有する第１の導入部と、前記第１の粒子の出口を有する第１の放出部とが設けられた第１の処理室と、
前記第１の処理室内で前記第１の導入部と前記第１の放出部との間に配置され、前記第１の導入部側から前記第１の放出部側を貫く貫通孔を有する粒子選別部と
を含み、
前記粒子選別部は、前記第１の処理室の内壁に比して高い温度に設定されてなり、
慣性により前記第１の粒子が前記貫通孔に導かれるために、前記第１の導入部と前記第１の放出部と前記貫通孔とが直線上に配置されており、前記第１のキャリアガスの主流が前記粒子選別部と前記第１の処理室の内壁との間隙に向かうために、前記粒子選別部と前記第１の処理室の内壁との間隙のコンダクタンスが、前記粒子選別部の前記貫通孔のコンダクタンスより高くされることを特徴とする粒子選別装置。 A first processing chamber provided with a first introduction part having an inlet for a first carrier gas containing first particles and a first discharge part having an outlet for the first particles;
Particle sorting having a through-hole disposed between the first introduction part and the first discharge part in the first processing chamber and penetrating from the first introduction part side to the first discharge part side Part and
The particle sorting unit, Ri Na is set to a temperature higher than the inner wall of the first treatment chamber,
In order for the first particles to be guided to the through-hole by inertia, the first introduction portion, the first discharge portion, and the through-hole are arranged in a straight line, and the first carrier gas Is directed toward the gap between the particle sorting section and the inner wall of the first processing chamber, the conductance of the gap between the particle sorting section and the inner wall of the first processing chamber is A particle sorting apparatus characterized by being made higher than the conductance of the through hole .

前記第１の粒子及び前記第１の粒子より重い第２の粒子を含む第２のキャリアガスの入口を有する第２の導入部と、前記第２のキャリアガスを前記第１のキャリアガスとして放出する出口を有する第２の放出部とが設けられた第２の処理室と、
前記第２の処理室内に配置され、導入された前記第２のキャリアガスから前記第２の粒子を選択的に捕集する粒子捕集部と
を更に含み、
前記第２の放出部は、前記第１の導入部に接続されてなることを特徴とする請求項１に記載の粒子選別装置。 A second introduction part having an inlet for a second carrier gas containing the first particles and second particles heavier than the first particles, and releasing the second carrier gas as the first carrier gas; A second processing chamber provided with a second discharge part having an outlet to perform,
A particle collecting unit that is arranged in the second processing chamber and selectively collects the second particles from the introduced second carrier gas;
The particle sorting apparatus according to claim 1, wherein the second discharge unit is connected to the first introduction unit.

前記粒子選別部は、前記第１の導入部との対向部位に凸部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の粒子選別装置。 The particle sorting apparatus according to claim 1, wherein the particle sorting unit has a convex portion at a portion facing the first introduction unit.

前記凸部は、前記対向部位に頂部を有する円錐形状であり、前記頂部に前記貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の粒子選別装置。 4. The particle sorting apparatus according to claim 3, wherein the convex portion has a conical shape having a top portion at the facing portion, and the through hole is formed in the top portion.

前記粒子選別部と前記第１の処理室の内壁との間隙のコンダクタンスが、前記粒子選別部の前記貫通孔のコンダクタンスより高いことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の粒子選別装置。 5. The conductance of the gap between the particle sorting unit and the inner wall of the first processing chamber is higher than the conductance of the through hole of the particle sorting unit. Particle sorting device.

第１の粒子を含む第１のキャリアガスの入口を有する第１の導入部と、前記第１の粒子の出口を有する第１の放出部とが設けられた第１の処理室内に設置されており、貫通孔を有し、前記第１の処理室の内壁より高温に設定されてなる粒子選別部に、第１の粒子を含む第１のキャリアガスを吹き付ける工程と、
前記貫通孔を通過した前記第１の粒子を回収する工程と
を含み、
慣性により前記第１の粒子が前記貫通孔に導かれるために、前記第１の導入部と前記第１の放出部と前記貫通孔とが直線上に配置されており、前記第１のキャリアガスの主流が前記粒子選別部と前記第１の処理室の内壁との間隙に向かうために、前記粒子選別部と前記第１の処理室の内壁との間隙のコンダクタンスが、前記粒子選別部の前記貫通孔のコンダクタンスより高く構成されることを特徴とする粒子選別方法。 A first introduction part having an inlet for a first carrier gas containing first particles and a first discharge part having an outlet for the first particles are installed in a first processing chamber provided; And a step of spraying a first carrier gas containing first particles on a particle sorting section having a through hole and set at a higher temperature than the inner wall of the first processing chamber;
Look including the step of recovering the first particle which has passed through the through hole,
In order for the first particles to be guided to the through-hole by inertia, the first introduction portion, the first discharge portion, and the through-hole are arranged in a straight line, and the first carrier gas Is directed toward the gap between the particle sorting section and the inner wall of the first processing chamber, the conductance of the gap between the particle sorting section and the inner wall of the first processing chamber is A particle sorting method characterized by being configured to be higher than the conductance of the through hole .

第１の粒子を含む第１のキャリアガスの入口を有する第１の導入部と、前記第１の粒子の出口を有する第１の放出部とが設けられた第１の処理室内に設置されており、貫通孔を有し、前記第１の処理室の内壁より高温に設定されてなる粒子選別部に、第１の粒子を含む第１のキャリアガスを吹き付ける工程と、
前記貫通孔を通過した前記第１の粒子を回収する工程と、
回収された前記第１の粒子を、電子部材の基体上に供給する工程と
を含み、
慣性により前記第１の粒子が前記貫通孔に導かれるために、前記第１の導入部と前記第１の放出部と前記貫通孔とが直線上に配置されており、前記第１のキャリアガスの主流が前記粒子選別部と前記第１の処理室の内壁との間隙に向かうために、前記粒子選別部と前記第１の処理室の内壁との間隙のコンダクタンスが、前記粒子選別部の前記貫通孔のコンダクタンスより高く構成されることを特徴とする電子部材の製造方法。 A first introduction part having an inlet for a first carrier gas containing first particles and a first discharge part having an outlet for the first particles are installed in a first processing chamber provided; And a step of spraying a first carrier gas containing first particles on a particle sorting section having a through hole and set at a higher temperature than the inner wall of the first processing chamber;
Recovering the first particles that have passed through the through hole;
The recovered first particles, viewed including the step of supplying on a substrate of electronic components,
In order for the first particles to be guided to the through-hole by inertia, the first introduction portion, the first discharge portion, and the through-hole are arranged in a straight line, and the first carrier gas Is directed toward the gap between the particle sorting section and the inner wall of the first processing chamber, the conductance of the gap between the particle sorting section and the inner wall of the first processing chamber is A method for manufacturing an electronic member, characterized by being configured to be higher than the conductance of the through hole .