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プラズマを用いた微粒子配列装置及び微粒子配列方法 新技術説明会

国内特許コード P120008249
整理番号 311
掲載日 2012年11月15日
出願番号 特願2011-174128
公開番号 特開2013-036095
登録番号 特許第5895395号
出願日 平成23年8月9日(2011.8.9)
公開日 平成25年2月21日(2013.2.21)
登録日 平成28年3月11日(2016.3.11)
発明者
  • 高橋 和生
  • 美山 遼
出願人
  • 国立大学法人京都工芸繊維大学
発明の名称 プラズマを用いた微粒子配列装置及び微粒子配列方法 新技術説明会
発明の概要 【課題】数十nmから数十μmの大きさの、任意の材料の微粒子を、任意の場所に、任意の形状に短時間で配列させる微粒子配列装置および微粒子配列方法を提供する。
【解決手段】微粒子配列装置20は、プラズマ3を発生させるプラズマ発生装置10と、プラズマを発生させている領域に微粒子6を注入する微粒子注入部16と、プラズマ発生装置内で、プラズマに面する位置に微粒子を配列させるための基板を保持する基板保持部と、基板12上に配置するパターン14であって、基板上に微粒子を配列させる箇所を中心とする開口部を設けたパターンと、を備え、プラズマを発生させている領域に微粒子を注入した後、プラズマ発生装置内のプラズマを消滅させて基板上にパターンに対応して微粒子を配列させる。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


従来、微粒子配列方法には、(1)自己組織化により微粒子を秩序化した構造を形成する方法、(2)その他の方法により微粒子の任意の配列を形成する方法、などがある。上記(1)の方法の一つとして、さらに、水溶液コロイドを用いて微粒子を長時間かけて沈降させる方法、および微粒子懸濁液中に試料を垂直に浸し、液面が静止状態になるのを待ち、任意の速度で試料を垂直に引き上げるディップコーティング法がある。この方法では、試料の引き上げ速度や溶液中の粒子の濃度により膜厚を制御する。毛細管力と水の蒸発に由来する流動力が働くことにより、コーティングしたい微粒子を均一に整列させることができる。また、微粒子の自己組織化現象を利用した微粒子薄膜の製造方法が知られている(例えば、特許文献1参照。)。



これに対し、自己組織化以外の微粒子を任意の形状に配列させる方法として、溝構造の内壁の選択された所定の壁部にのみ微粒子の配列集合体を形成させる技術が知られている(例えば、特許文献2参照。)。つまり、表面に所定の幅及び深さを有する溝を基板に形成し、この溝に微粒子懸濁液を充填し、充填した微粒子懸濁液の溶媒を乾燥させ、溝の壁部に微粒子が単層又は複数層で配列してなる微粒子の配列集合体を形成させる微粒子配列構造体の製造方法を提示している。



また、単一光を分割するか、あるいは複数の光源を用いて得られる2本のビームを、空間的に間隔を設けて同期走査して照射し、これらの2本のビームの間に、ビームの放射圧の作用しない空間を形成させ、2本のビームの間に存在する複数の微粒子をビームの放射圧により同時にこの空間に捕捉することにより、屈折率の高低や反射に関係なく微粒子を配列する方法が提案されている(例えば、特許文献3参照。)。



また、電子線を用いて基板表面に優先的な吸着サイトを人工的に形成させ、ここに超微粒子を成長させる方法が提示されている(例えば、特許文献4参照。)。この方法では、蒸着基板であるシリコンウエハを走査型電子顕微鏡内に入れ、シリコンウエハに電子線を照射してパターンを形成する。超微粒子の格子状配列の作成は、上記基板を真空蒸着装置に移し、基板上に超微粒子の原料となる物質を蒸着して超微粒子の格子状配列を得ている。

産業上の利用分野


本発明は、プラズマを用いて微粒子を所定パターンに配列させる微粒子配列装置及び微粒子配列方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
プラズマを発生させるプラズマ発生装置と、
前記プラズマを発生させている領域に固体の微粒子を注入する微粒子注入部と、
前記プラズマ発生装置内で、前記プラズマに面する位置に前記微粒子を配列させるための基板を保持する基板保持部と、
前記基板上に配置するパターンであって、前記基板上に微粒子の集合体をスポット状に配列させる箇所を中心とする開口部を設けたパターンと、
を備え、
前記プラズマを発生させている領域に微粒子を注入した後、前記プラズマ発生装置内の前記プラズマを消滅させて前記基板上に前記パターンに対応して前記開口部の中心のみに前記微粒子の集合体をスポット状に配列させる微粒子配列装置。

【請求項2】
プラズマを発生させるプラズマ発生装置と、
前記プラズマを発生させている領域に微粒子の前駆体を注入し、前記プラズマ発生装置内で前記微粒子の前駆体から固体の微粒子を得る微粒子注入部と、
前記プラズマ発生装置内で、前記プラズマに面する位置に前記微粒子を配列させるための基板を保持する基板保持部と、
前記基板上に配置するパターンであって、前記基板上に微粒子の集合体をスポット状に配列させる箇所を中心とする開口部を設けたパターンと、
を備え、
前記プラズマを発生させている領域に前記微粒子の前駆体を注入して、前記プラズマ発生装置内で前記微粒子の前駆体から固体の微粒子を得た後、前記プラズマ発生装置内の前記プラズマを消滅させて前記基板上に前記パターンに対応して前記開口部の中心のみに前記微粒子の集合体をスポット状に配列させる微粒子配列装置。

【請求項3】
(a)微粒子の集合体をスポット状に配列させる箇所を中心とする開口部を設けたパターンを用意するステップと、
(b)基板上に前記開口部を有するパターンを配置するステップと、
(c)プラズマ発生装置内で、前記パターンを配置した前記基板をプラズマに面する位置に配置するステップと、
(d)前記プラズマ発生装置内にガスを導入し、プラズマを発生させるステップと、
(e)前記プラズマ発生装置内に固体の微粒子を注入するステップと、
(f)前記プラズマを消滅させて、前記微粒子を前記基板上に落下させて、前記パターンに対応して前記開口部の中心のみに前記微粒子の集合体をスポット状に配列させるステップと、
を含む、微粒子配列方法。

【請求項4】
(a)微粒子の集合体をスポット状に配列させる箇所を中心とする開口部を設けたパターンを用意するステップと、
(b)基板上に前記開口部を有するパターンを配置するステップと、
(c)プラズマ発生装置内で、前記パターンを配置した前記基板をプラズマに面する位置に配置するステップと、
(d)前記プラズマ発生装置内にガスを導入し、プラズマを発生させるステップと、
(e)前記プラズマ発生装置内に微粒子の前駆体を注入し、前記プラズマ発生装置内で前記微粒子の前駆体から固体の微粒子を得るステップと、
(f)前記プラズマを消滅させて、前記微粒子を前記基板上に落下させて、前記パターンに対応して前記開口部の中心のみに前記微粒子の集合体をスポット状に配列させるステップと、
を含む、微粒子配列方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
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