プラズマを用いた微粒子配列装置及び微粒子配列方法
【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。
【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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。）。
【０００３】
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。
【０００４】
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。）。
【０００５】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１１６５０２号公報
【特許文献２】特開２０１１−５６６２６号公報
【特許文献３】特開２００１−２３２１８２号公報
【特許文献４】特開昭６１−４１７６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記の水溶液コロイドを用いて微粒子を沈降させる方法、上記ディップコーティング法および特許文献１に記載された方法では、微粒子を面に均一に配列させることはできるが、微粒子を任意のパターンに配列することはできなかった。また、形成時間は、例えば、数時間から数日間程度を要する場合があった。
【０００８】
これに対し、微粒子を任意の形状に配列させる方法として、特許文献２から４に示した方法が提示されているが、特許文献２の方法では基板の溝または穴の壁面に選択的に微粒子を形成できるが、平板の任意の場所には形成することはできない。また、特許文献３の方法では光ビームが必要になり、および特許文献４の方法では電子ビームが必要になる。そのため、光ビームや電子ビームを照射しながら微粒子配列を行うか、微粒子形成の核を形成していくので、多大な時間が必要になり、また大面積の処理が難しいという問題点がある。
【０００９】
本発明の目的は、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ことである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る微粒子配列装置は、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、
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微粒子を配列させることができる。
【００１１】
また、前記パターンは、複数の開口部を有するものとしてもよい。これによって、前記プラズマを消滅させた際には前記複数の開口部のそれぞれの中心にスポット状に前記微粒子を配列させることができる。
【００１２】
本発明に係る微粒子配列方法は、
（ａ）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微粒子を配列させるステップと、
を含む。
【００１３】
また、前記パターンは、複数の開口部を有するものを用いてもよい。これによって、前記プラズマを消滅させた際には前記複数の開口部のそれぞれの中心にスポット状に前記微粒子を配列させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の微粒子配列装置および方法によれば、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、任意の形状で、任意の面積に短時間で配列させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る微粒子配列装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る微粒子配列装置におけるパターンの平面図である。
【図３】図２のパターンを基板上に配置した場合の断面図である。
【図４】図３の場合に微粒子の集合体がどのように配列するかを示す断面図である。
【図５】（ａ）は、基板上での微粒子の集合体の配列状態を示す平面図であり、（ｂ）は、微粒子の集合体の拡大図である。
【図６】本発明の実施の形態１の変形例に係る微粒子配列装置において、一対の電極を鉛直方向と垂直方向に配置した場合の基板の配置例を示す概略図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、参考例に係る微粒子配列方法によって金属微粒子を配列した後、配列した金属微粒子を触媒としてカーボンナノチューブを成長させる概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施の形態に係る微粒子配列装置及び微粒子配列方法について、添付図面を用いて以下に説明する。なお、図面において実質的に同一の部材については同一の符号を付している。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る微粒子配列装置２０の構成を示す概略図である。図２は、この微粒子配列装置２０に用いるパターン１４の平面図である。図３は、図２のパターン１４を基板１２上に配置した際の断面図である。図４は、図３のパターン１４を配置した基板１２上に微粒子６の集合体６ａが配列する様子を示す概略図である。図５（ａ）は、基板上での微粒子６の集合体６ａの配列状態を示す平面図であり、図５（ｂ）は、微粒子６の集合体６ａの拡大図である。
この微粒子配列装置２０は、プラズマ発生装置１０と、微粒子注入部１６と、基板保持部と、パターン１４とを備える。プラズマ発生装置１０は、プラズマ３を発生させることができる。また、微粒子注入部１６は、プラズマ３を発生させている領域に微粒子６を注入することができる。基板保持部（２ａ）は、プラズマ発生装置１０内で、プラズマ３に面する位置に微粒子６を配列させるための基板１２を保持する。なお、基板保持部は必ずしも別個に設ける必要はなく、例えば、図１に示すように、プラズマ発生装置１０の一方の電極２ａによって基板１２を保持することができる場合には、電極２ａによって基板保持部を兼ねることができる。パターン１４は、図２に示すように、基板１２上に微粒子６を配列させる箇所を中心とする開口部１５を設けている。このパターン１４は、基板１２上に配置される。実施の形態１に係る微粒子配列装置２０では、プラズマ３を発生させている領域に微粒子６を注入した後、プラズマ発生装置１０のプラズマ３を消滅させて基板１２上にパターン１４に対応して微粒子６を配列させることができる。具体的には、図４、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、パターン１４の開口部１５の幾何学的中心に微粒子の集合体６ａをスポット状に配列させることができる。
【００１８】
本発明に係る微粒子配列装置２０によれば、パターン１４の開口部１５の中心にのみ微粒子の集合体６ａをスポット状に配列させることができる。このように微粒子の集合体６ａがパターン１４の開口部１５の中心にのみスポット状に配列する原理について、本発明者はプラズマ消滅時の輸送機構が関係していると考えている。微粒子の集合体６ａにおける微粒子６の密度及び個数はプラズマ３を発生させる条件（圧力及び電力）により制御できる。
【００１９】
なお、基板１２上にスポット状に配列した微粒子の集合体６ａは、微粒子６自体の大きさが数十ｎｍ〜数十μｍと小さいため、分子間力によって基板１２上に強く吸着する。このように、数十ｎｍ〜数十μｍの微粒子では分子間力による吸着力が大きいため、プラズマを使用する系、例えば、スパッタリングやＣＶＤ等を用いた系では系内への微粒子の混入によって、系内の材料や基板等への汚染が問題視されており、プラズマ発生装置内への微粒子の混入を避けることが大前提とされてきた。これに対して、本発明では、従来の常識からは考えられないプラズマ３中に微粒子６への注入と、開口部を設けたパターンとの組み合わせによる新たな技術内容を検討することによって本発明に至ったものである。
【００２０】
また、本発明に係る微粒子配列装置２０によって、パターン１４の開口部１５の中心にのみ微粒子の集合体６ａがスポット状に配列する点について、大気中で基板１２の上に同様のパターン１４を配置し、パターン１４の上部から微粒子６を落下させた場合と比較する。大気中で微粒子６をパターン１４の上から落下させた場合、パターン１４を基板１２から除去しても開口部１５の形状全体にわたって微粒子６が分散した状態のものが得られるだけであり、本発明に係る微粒子配列装置によって得られるスポット状に配列した状態のものは得られない。
【００２１】
さらに、本発明に係る微粒子配列装置によれば、パターン１４の開口部１５の形状及び配置を制御することによって、微粒子の集合体６ａをスポット状に配列させる箇所及び配列パターンを制御することができる。このことは、微粒子の集合体６ａの配列パターンを自由に制御できることを意味している。例えば、本発明に係る微粒子配列装置は、エッチング等の湿式プロセスによらないドライプロセスによる金属のパターニングに利用できる。また、半導体分野の層間配線用にカーボンナノチューブを使用する用途においても、層間の数十μｍの孔にカーボンナノチューブを成長させるための触媒として金属微粒子を孔の底に配列させる用途にも利用できる。さらに、微粒子の集合体６ａをスポット状に所定間隔で配置できるので、スペーサや層間の電気的接続用の導電性粒子の配置に使用できる。
【００２２】
以下に、本発明に係る微粒子配列装置を構成する各部材について説明する。
【００２３】
＜プラズマ発生装置＞
プラズマ発生装置１０は、プラズマ３を発生させることができるものであれば、放電型、熱電離型、光電離型のいずれのプラズマ発生装置も使用できる。例えば、放電型のプラズマ発生装置としては、一対の電極間に直流電圧又は高周波電圧を印加してプラズマ発生可能なプラズマ発生装置を使用できる。あるいは、熱電離型のプラズマ発生装置として、高周波誘導熱プラズマ発生装置を用いてもよい。また、光電離型のプラズマ発生装置を用いてもよい。
なお、図１のプラズマ発生装置１０の上下の電極２ａ、２ｂのうち、一方の電極２ａのみに電源４を接続し、他方の電極２ｂは接地しているが、このような接続状態に限定されるものではない。例えば、他方の電極２ｂを浮動電位としてもよい。この場合には、プラズマ発生装置１０の真空容器自体が接地電極として機能しうると考えられる。あるいは、両方の電極２ａ、２ｂに共に電源を接続してもよい。
【００２４】
＜プラズマ＞
プラズマ３は、通常使用しうる希ガスのプラズマを使用できる。例えば、アルゴン、ネオン、クリプトン、キセノン、ラドン等のプラズマを使用できる。プラズマとして、上記希ガスのプラズマに限定するものではない。
【００２５】
＜基板保持部＞
基板保持部によって、プラズマ発生装置１０内で、プラズマに面する位置に基板を保持する。微粒子６を重力によって基板１２上に落下させる場合には、基板１２をプラズマに対して鉛直下方となるように基板保持部を設ける。あるいは微粒子６に重力以外の力、例えば、電磁力を作用させて基板に配列させる場合には、微粒子６に作用させる力の方向に沿って基板１２を保持するように基板保持部を設ける。なお、例えば図１に示すように、一方の電極上に基板を載置する場合には電極２ａによって基板保持部を兼ねてもよい。
一方、図６の変形例に示すように、プラズマ発生装置１０の一対の電極２ａ、２ｂの配置方向が水平方向であって鉛直方向と垂直な場合には、基板保持部を電極とは別に設ける必要がある。
【００２６】
＜基板＞
微粒子６を配列させる基板１２としては、特に限定されないが、例えば、ガラス基板、シリコン基板、金属基板等の様々な基板を使用できる。なお、基板１２がガラス基板等のように電気的に絶縁体である場合には、直流電圧印加型のプラズマ発生装置の電極２ａ、２ｂ上に基板１２を載置できない点に留意する必要がある。また、基板１２は、プラズマ３に面する位置に配置する。なお、上述のように、微粒子６を重力によって基板１２上に落下させる場合には、基板１２をプラズマに対して鉛直下方となるように配置する。あるいは微粒子６に重力以外の力、例えば、電磁力を作用させて基板１２に配列させる場合には、微粒子６に作用させる力の方向に沿って基板１２を配置すればよい。
【００２７】
＜微粒子注入部＞
微粒子注入部１６は、プラズマ発生後に微粒子６をプラズマ３又はそのシース領域に注入するものである。この微粒子注入部１６は、例えば、図１に示すように、タンク１７内の微粒子６の粉末を、ふるいを介してプラズマ発生装置１０内に注入してもよい。なお、微粒子の前駆体を注入して、プラズマ発生装置１０内において微粒子６に変化させてもよい。例えば、有機金属ガスを注入してプラズマ発生装置１０内で金属微粒子を得るようにしてもよい。あるいは、メタンからなるガスを注入してプラズマ３によって炭素微粒子を得るようにしてもよい。
【００２８】
＜微粒子＞
基板上に配列させる微粒子６は、素材は特に限定されないが、例えば、金、銀、銅、アルミニウム等の金属微粒子、フラーレン粒子等の炭素微粒子、シリコン等の半導体微粒子、二酸化珪素（ＳｉＯ２）等の酸化物微粒子、有機物からなる有機物微粒子、あるいは、微粒子本体は、例えばメラミン樹脂であって表面にニッケル等の金属コーティングを施した複合体微粒子等のいずれであってもよい。また、微粒子６の粒径は、数十ｎｍ〜数十μｍの範囲であればよい。具体的には、使用するプラズマあるいはシース中で帯電することによって浮遊可能な粒径の範囲であればよい。なお、微粒子６は、例えば、基板１２上から数ｍｍ程度の間隔を空けて浮遊する。
【００２９】
＜パターン＞
パターン１４は、基板１２上に配置するものであって、微粒子６をスポット状で配列させる箇所を中心とする開口部１５を有する。パターン１４に設ける開口部１５の幾何学的中心に微粒子の集合体がスポット状に配列するので、微粒子の集合体６ａをスポット状に集中させる箇所と開口部１５の中心とを整合させるように開口部１５を設ける。開口部１５の形状は四角形状に限られず、三角形状、多角形状、円形状等の通常使用しうる幾何学的形状を使用できる。また、開口部１５の数は一つに限られず複数であってもよい。
【００３０】
また、パターン１４は、例えば、金属メッシュで構成してもよい。あるいは、基板１２上にフォトリソグラフィ法等によって開口部１５を設けたパターン１４を形成してもよい。パターン１４は、微粒子配列の後、基板１２上から除去する。なお、微粒子配列後もパターン１４自体を構造物として利用する場合にはパターン１４を除去する必要はない。
【００３１】
＜微粒子配列方法＞
本発明の実施の形態１に係る微粒子配列方法について以下に説明する。
（ａ）微粒子６を配列させる箇所を中心とする開口部１５を設けたパターン１４を用意する。微粒子の集合体６ａは、開口部１５の幾何学的中心にスポット状に配列されるので、微粒子６を配列しようとする箇所を幾何学的中心とする開口部１５を設ける。なお、開口部１５の形状は円形、長方形、三角形等のいずれの形状であってもよい。また、開口部１５は一つに限られず、複数の開口部を設けてもよい。
（ｂ）基板１２上に開口部１５を有するパターン１４を配置する。パターン１４として金属メッシュのパターン１４を用いた場合には、基板１２上にパターン１４を載せてもよい。あるいは、基板上にフォトリソグラフィ法等によってパターン１４を形成してもよい。さらに、複数の孔を設けた構造物をパターン１４として配置してもよい。
（ｃ）プラズマ発生装置１０内で、パターン１４を配置した基板１２をプラズマ３に対して鉛直下方となる位置に配置する。放電型のプラズマ発生装置を用いた場合には、一方の電極の上に基板１２を載置してもよい。
（ｄ）プラズマ発生装置１０内にガスを導入し、プラズマ３を発生させる。なお、プラズマの発生方法は、例えば、放電型によるプラズマ発生方法の場合、一対の電極２ａ、２ｂ間に直流電圧又は高周波電圧を印加することによって電極間にプラズマ３を発生させることができる。なお、両方の電極２ａ、２ｂの電気的接続条件によって、電圧印加の対象は異なる場合がある。例えば、図１とは異なり、電極２ｂを浮動電位とした場合、プラズマ発生装置１０の真空容器が接地電極として機能すると考えられるので、電極２ａと真空容器との間への電圧印加となる。なお、その他の電気的接続の変更も可能であり、電気的接続条件に応じて電圧印加の対象を読み替えればよい。また、熱電離型や光電離型によるプラズマ発生方法によってプラズマ３を発生させてもよい。
（ｅ）プラズマ発生装置１０内に微粒子６を注入する。
（ｆ）一対の電極２ａ、２ｂ間の電圧印加を停止してプラズマ３を消滅させて、微粒子６を基板１２上に落下させて、パターン１４に対応して微粒子を配列させる。具体的には、プラズマ３を消滅させた際、複数の開口部１５のそれぞれの中心にスポット状に微粒子の集合体６ａを配列させることができる。なお、実現される微粒子の集合体６ａの配列パターンのスケールはプラズマ３を発生させる条件（圧力、電力）に依存する。
以上によって、基板１２上の任意の箇所に微粒子の集合体６ａを配列させることができる。
【００３２】
（実施例１）
実施例１に係る微粒子配列方法について以下に説明する。
（ａ）微粒子６を配列させる箇所を中心とする正方形の開口部１５を設けた金属メッシュからなるパターン１４を用意した。図２に示すように、開口部１５の正方形の一辺の長さは１５５μｍ、各開口部１５の間の間隔は５５μｍとした。また、図３に示すように、パターン１４の厚さは５５μｍであった。
（ｂ）基板１２上に開口部１５を有するパターン１４を配置した。
（ｃ）放電型のプラズマ発生装置１０内で、パターン１４を配置した基板１２をプラズマ３に対して鉛直下方となる電極２ａの上に載置した。
（ｄ）放電型のプラズマ発生装置１０内にＡｒガスを導入し、一対の電極２ａ、２ｂの間に１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を印加してプラズマ３を発生させた。プラズマ３の発生条件としては、圧力９００ｍＴｏｒｒ（１．２ｈＰａ）、電力４．４Ｗとした。
（ｅ）プラズマ発生装置１０内に微粒子６を注入した。微粒子６は、直径１．５５μｍの二酸化珪素（ＳｉＯ２）微粒子であった。
（ｆ）一対の電極２ａ、２ｂ間の電圧印加を停止してプラズマ３を消滅させて、微粒子６を基板１２上に落下させて、パターン１４に対応して微粒子６を配列させた。具体的には、図５の（ａ）に示すように、複数の開口部１５の周期と対応してスポット状に微粒子の集合体６ａが配列した。それぞれの微粒子の集合体６ａの大きさはおよそ１９μｍであり、一つの集合体６ａには数個から数十個の微粒子６が集合していた。
【００３３】
（実施例２）
実施例２に係る微粒子配列方法について、実施例１と比較して、プラズマ発生条件である電力を３．５Ｗとした。この結果、スポット状の微粒子の集合体６ａの大きさは２５μｍとなった。また、この微粒子の集合体６ａにはおよそ２５個の微粒子６が集合していた。
【００３４】
（参考例）
参考例は、実施例１又は実施例２によって基板１２上に金属微粒子の集合体６ａを配列させた後、その金属微粒子の集合体６ａを核としてカーボンナノチューブを成長させる場合の応用例の一つを示すものである。図７（ａ）〜（ｄ）は、参考例に係る微粒子配列方法によって金属微粒子を配列した後、配列した金属微粒子を触媒としてカーボンナノチューブを成長させる概略図である。
（ａ）基板１２上に開口部を有するパターン１４を配置して、その上にプラズマ３を発生させ、プラズマ３中に金属微粒子６を注入する（図７（ａ））。
（ｂ）プラズマ３を消滅させることによって、基板１２上にパターン１４の開口部の中心に対応して、金属微粒子の集合体６ａがスポット状に配列する（図７（ｂ））。
（ｃ）パターン１４を除去する（図７（ｃ））。金属微粒子の集合体６ａの配列周期はパターン１４の開口部の周期と略一致すると考えられる。
（ｄ）金属微粒子の集合体６ａを触媒としてカーボンナノチューブ８が成長する（図７（ｄ））。
以上のように、本発明の微粒子配列装置及び方法によって、カーボンナノチューブの核となる金属微粒子を規則正しく配列させることができ、これによってカーボンナノチューブ８を規則正しく成長させることができるものと期待される。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明に係る微粒子配列装置及び方法によれば、微粒子をパターンの開口部の中心にスポット状に配列させることができる。そこで、任意のパターンに金属微粒子を配列させることによって、金属微粒子を核としてカーボンナノチューブを成長させることができる。あるいは、本発明に係る微粒子配列装置及び方法によれば、微粒子の集合体をスポット状に所定間隔で配置できるので、スペーサや層間の電気的接続用の導電性粒子の配置に使用できる。
【符号の説明】
【００３６】
２ａ、２ｂ 電極
３ プラズマ
４ 電源
６ 微粒子
６ａ 微粒子集合体
８ カーボンナノチューブ
１０ プラズマ発生装置
１２ 基板
１４ パターン
１５ 開口部
１６ 微粒子注入部
１７ タンク
２０ 微粒子配列装置
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。）。
【０００３】
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。
【０００４】
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。）。
【０００５】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１１６５０２号公報
【特許文献２】特開２０１１−５６６２６号公報
【特許文献３】特開２００１−２３２１８２号公報
【特許文献４】特開昭６１−４１７６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記の水溶液コロイドを用いて微粒子を沈降させる方法、上記ディップコーティング法および特許文献１に記載された方法では、微粒子を面に均一に配列させることはできるが、微粒子を任意のパターンに配列することはできなかった。また、形成時間は、例えば、数時間から数日間程度を要する場合があった。
【０００８】
これに対し、微粒子を任意の形状に配列させる方法として、特許文献２から４に示した方法が提示されているが、特許文献２の方法では基板の溝または穴の壁面に選択的に微粒子を形成できるが、平板の任意の場所には形成することはできない。また、特許文献３の方法では光ビームが必要になり、および特許文献４の方法では電子ビームが必要になる。そのため、光ビームや電子ビームを照射しながら微粒子配列を行うか、微粒子形成の核を形成していくので、多大な時間が必要になり、また大面積の処理が難しいという問題点がある。
【０００９】
本発明の目的は、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ことである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る微粒子配列装置は、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、
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微粒子を配列させることができる。
【００１１】
また、前記パターンは、複数の開口部を有するものとしてもよい。これによって、前記プラズマを消滅させた際には前記複数の開口部のそれぞれの中心にスポット状に前記微粒子を配列させることができる。
【００１２】
本発明に係る微粒子配列方法は、
（ａ）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微粒子を配列させるステップと、
を含む。
【００１３】
また、前記パターンは、複数の開口部を有するものを用いてもよい。これによって、前記プラズマを消滅させた際には前記複数の開口部のそれぞれの中心にスポット状に前記微粒子を配列させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の微粒子配列装置および方法によれば、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、任意の形状で、任意の面積に短時間で配列させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る微粒子配列装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る微粒子配列装置におけるパターンの平面図である。
【図３】図２のパターンを基板上に配置した場合の断面図である。
【図４】図３の場合に微粒子の集合体がどのように配列するかを示す断面図である。
【図５】（ａ）は、基板上での微粒子の集合体の配列状態を示す平面図であり、（ｂ）は、微粒子の集合体の拡大図である。
【図６】本発明の実施の形態１の変形例に係る微粒子配列装置において、一対の電極を鉛直方向と垂直方向に配置した場合の基板の配置例を示す概略図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、参考例に係る微粒子配列方法によって金属微粒子を配列した後、配列した金属微粒子を触媒としてカーボンナノチューブを成長させる概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施の形態に係る微粒子配列装置及び微粒子配列方法について、添付図面を用いて以下に説明する。なお、図面において実質的に同一の部材については同一の符号を付している。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る微粒子配列装置２０の構成を示す概略図である。図２は、この微粒子配列装置２０に用いるパターン１４の平面図である。図３は、図２のパターン１４を基板１２上に配置した際の断面図である。図４は、図３のパターン１４を配置した基板１２上に微粒子６の集合体６ａが配列する様子を示す概略図である。図５（ａ）は、基板上での微粒子６の集合体６ａの配列状態を示す平面図であり、図５（ｂ）は、微粒子６の集合体６ａの拡大図である。
この微粒子配列装置２０は、プラズマ発生装置１０と、微粒子注入部１６と、基板保持部と、パターン１４とを備える。プラズマ発生装置１０は、プラズマ３を発生させることができる。また、微粒子注入部１６は、プラズマ３を発生させている領域に微粒子６を注入することができる。基板保持部（２ａ）は、プラズマ発生装置１０内で、プラズマ３に面する位置に微粒子６を配列させるための基板１２を保持する。なお、基板保持部は必ずしも別個に設ける必要はなく、例えば、図１に示すように、プラズマ発生装置１０の一方の電極２ａによって基板１２を保持することができる場合には、電極２ａによって基板保持部を兼ねることができる。パターン１４は、図２に示すように、基板１２上に微粒子６を配列させる箇所を中心とする開口部１５を設けている。このパターン１４は、基板１２上に配置される。実施の形態１に係る微粒子配列装置２０では、プラズマ３を発生させている領域に微粒子６を注入した後、プラズマ発生装置１０のプラズマ３を消滅させて基板１２上にパターン１４に対応して微粒子６を配列させることができる。具体的には、図４、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、パターン１４の開口部１５の幾何学的中心に微粒子の集合体６ａをスポット状に配列させることができる。
【００１８】
本発明に係る微粒子配列装置２０によれば、パターン１４の開口部１５の中心にのみ微粒子の集合体６ａをスポット状に配列させることができる。このように微粒子の集合体６ａがパターン１４の開口部１５の中心にのみスポット状に配列する原理について、本発明者はプラズマ消滅時の輸送機構が関係していると考えている。微粒子の集合体６ａにおける微粒子６の密度及び個数はプラズマ３を発生させる条件（圧力及び電力）により制御できる。
【００１９】
なお、基板１２上にスポット状に配列した微粒子の集合体６ａは、微粒子６自体の大きさが数十ｎｍ〜数十μｍと小さいため、分子間力によって基板１２上に強く吸着する。このように、数十ｎｍ〜数十μｍの微粒子では分子間力による吸着力が大きいため、プラズマを使用する系、例えば、スパッタリングやＣＶＤ等を用いた系では系内への微粒子の混入によって、系内の材料や基板等への汚染が問題視されており、プラズマ発生装置内への微粒子の混入を避けることが大前提とされてきた。これに対して、本発明では、従来の常識からは考えられないプラズマ３中に微粒子６への注入と、開口部を設けたパターンとの組み合わせによる新たな技術内容を検討することによって本発明に至ったものである。
【００２０】
また、本発明に係る微粒子配列装置２０によって、パターン１４の開口部１５の中心にのみ微粒子の集合体６ａがスポット状に配列する点について、大気中で基板１２の上に同様のパターン１４を配置し、パターン１４の上部から微粒子６を落下させた場合と比較する。大気中で微粒子６をパターン１４の上から落下させた場合、パターン１４を基板１２から除去しても開口部１５の形状全体にわたって微粒子６が分散した状態のものが得られるだけであり、本発明に係る微粒子配列装置によって得られるスポット状に配列した状態のものは得られない。
【００２１】
さらに、本発明に係る微粒子配列装置によれば、パターン１４の開口部１５の形状及び配置を制御することによって、微粒子の集合体６ａをスポット状に配列させる箇所及び配列パターンを制御することができる。このことは、微粒子の集合体６ａの配列パターンを自由に制御できることを意味している。例えば、本発明に係る微粒子配列装置は、エッチング等の湿式プロセスによらないドライプロセスによる金属のパターニングに利用できる。また、半導体分野の層間配線用にカーボンナノチューブを使用する用途においても、層間の数十μｍの孔にカーボンナノチューブを成長させるための触媒として金属微粒子を孔の底に配列させる用途にも利用できる。さらに、微粒子の集合体６ａをスポット状に所定間隔で配置できるので、スペーサや層間の電気的接続用の導電性粒子の配置に使用できる。
【００２２】
以下に、本発明に係る微粒子配列装置を構成する各部材について説明する。
【００２３】
＜プラズマ発生装置＞
プラズマ発生装置１０は、プラズマ３を発生させることができるものであれば、放電型、熱電離型、光電離型のいずれのプラズマ発生装置も使用できる。例えば、放電型のプラズマ発生装置としては、一対の電極間に直流電圧又は高周波電圧を印加してプラズマ発生可能なプラズマ発生装置を使用できる。あるいは、熱電離型のプラズマ発生装置として、高周波誘導熱プラズマ発生装置を用いてもよい。また、光電離型のプラズマ発生装置を用いてもよい。
なお、図１のプラズマ発生装置１０の上下の電極２ａ、２ｂのうち、一方の電極２ａのみに電源４を接続し、他方の電極２ｂは接地しているが、このような接続状態に限定されるものではない。例えば、他方の電極２ｂを浮動電位としてもよい。この場合には、プラズマ発生装置１０の真空容器自体が接地電極として機能しうると考えられる。あるいは、両方の電極２ａ、２ｂに共に電源を接続してもよい。
【００２４】
＜プラズマ＞
プラズマ３は、通常使用しうる希ガスのプラズマを使用できる。例えば、アルゴン、ネオン、クリプトン、キセノン、ラドン等のプラズマを使用できる。プラズマとして、上記希ガスのプラズマに限定するものではない。
【００２５】
＜基板保持部＞
基板保持部によって、プラズマ発生装置１０内で、プラズマに面する位置に基板を保持する。微粒子６を重力によって基板１２上に落下させる場合には、基板１２をプラズマに対して鉛直下方となるように基板保持部を設ける。あるいは微粒子６に重力以外の力、例えば、電磁力を作用させて基板に配列させる場合には、微粒子６に作用させる力の方向に沿って基板１２を保持するように基板保持部を設ける。なお、例えば図１に示すように、一方の電極上に基板を載置する場合には電極２ａによって基板保持部を兼ねてもよい。
一方、図６の変形例に示すように、プラズマ発生装置１０の一対の電極２ａ、２ｂの配置方向が水平方向であって鉛直方向と垂直な場合には、基板保持部を電極とは別に設ける必要がある。
【００２６】
＜基板＞
微粒子６を配列させる基板１２としては、特に限定されないが、例えば、ガラス基板、シリコン基板、金属基板等の様々な基板を使用できる。なお、基板１２がガラス基板等のように電気的に絶縁体である場合には、直流電圧印加型のプラズマ発生装置の電極２ａ、２ｂ上に基板１２を載置できない点に留意する必要がある。また、基板１２は、プラズマ３に面する位置に配置する。なお、上述のように、微粒子６を重力によって基板１２上に落下させる場合には、基板１２をプラズマに対して鉛直下方となるように配置する。あるいは微粒子６に重力以外の力、例えば、電磁力を作用させて基板１２に配列させる場合には、微粒子６に作用させる力の方向に沿って基板１２を配置すればよい。
【００２７】
＜微粒子注入部＞
微粒子注入部１６は、プラズマ発生後に微粒子６をプラズマ３又はそのシース領域に注入するものである。この微粒子注入部１６は、例えば、図１に示すように、タンク１７内の微粒子６の粉末を、ふるいを介してプラズマ発生装置１０内に注入してもよい。なお、微粒子の前駆体を注入して、プラズマ発生装置１０内において微粒子６に変化させてもよい。例えば、有機金属ガスを注入してプラズマ発生装置１０内で金属微粒子を得るようにしてもよい。あるいは、メタンからなるガスを注入してプラズマ３によって炭素微粒子を得るようにしてもよい。
【００２８】
＜微粒子＞
基板上に配列させる微粒子６は、素材は特に限定されないが、例えば、金、銀、銅、アルミニウム等の金属微粒子、フラーレン粒子等の炭素微粒子、シリコン等の半導体微粒子、二酸化珪素（ＳｉＯ２）等の酸化物微粒子、有機物からなる有機物微粒子、あるいは、微粒子本体は、例えばメラミン樹脂であって表面にニッケル等の金属コーティングを施した複合体微粒子等のいずれであってもよい。また、微粒子６の粒径は、数十ｎｍ〜数十μｍの範囲であればよい。具体的には、使用するプラズマあるいはシース中で帯電することによって浮遊可能な粒径の範囲であればよい。なお、微粒子６は、例えば、基板１２上から数ｍｍ程度の間隔を空けて浮遊する。
【００２９】
＜パターン＞
パターン１４は、基板１２上に配置するものであって、微粒子６をスポット状で配列させる箇所を中心とする開口部１５を有する。パターン１４に設ける開口部１５の幾何学的中心に微粒子の集合体がスポット状に配列するので、微粒子の集合体６ａをスポット状に集中させる箇所と開口部１５の中心とを整合させるように開口部１５を設ける。開口部１５の形状は四角形状に限られず、三角形状、多角形状、円形状等の通常使用しうる幾何学的形状を使用できる。また、開口部１５の数は一つに限られず複数であってもよい。
【００３０】
また、パターン１４は、例えば、金属メッシュで構成してもよい。あるいは、基板１２上にフォトリソグラフィ法等によって開口部１５を設けたパターン１４を形成してもよい。パターン１４は、微粒子配列の後、基板１２上から除去する。なお、微粒子配列後もパターン１４自体を構造物として利用する場合にはパターン１４を除去する必要はない。
【００３１】
＜微粒子配列方法＞
本発明の実施の形態１に係る微粒子配列方法について以下に説明する。
（ａ）微粒子６を配列させる箇所を中心とする開口部１５を設けたパターン１４を用意する。微粒子の集合体６ａは、開口部１５の幾何学的中心にスポット状に配列されるので、微粒子６を配列しようとする箇所を幾何学的中心とする開口部１５を設ける。なお、開口部１５の形状は円形、長方形、三角形等のいずれの形状であってもよい。また、開口部１５は一つに限られず、複数の開口部を設けてもよい。
（ｂ）基板１２上に開口部１５を有するパターン１４を配置する。パターン１４として金属メッシュのパターン１４を用いた場合には、基板１２上にパターン１４を載せてもよい。あるいは、基板上にフォトリソグラフィ法等によってパターン１４を形成してもよい。さらに、複数の孔を設けた構造物をパターン１４として配置してもよい。
（ｃ）プラズマ発生装置１０内で、パターン１４を配置した基板１２をプラズマ３に対して鉛直下方となる位置に配置する。放電型のプラズマ発生装置を用いた場合には、一方の電極の上に基板１２を載置してもよい。
（ｄ）プラズマ発生装置１０内にガスを導入し、プラズマ３を発生させる。なお、プラズマの発生方法は、例えば、放電型によるプラズマ発生方法の場合、一対の電極２ａ、２ｂ間に直流電圧又は高周波電圧を印加することによって電極間にプラズマ３を発生させることができる。なお、両方の電極２ａ、２ｂの電気的接続条件によって、電圧印加の対象は異なる場合がある。例えば、図１とは異なり、電極２ｂを浮動電位とした場合、プラズマ発生装置１０の真空容器が接地電極として機能すると考えられるので、電極２ａと真空容器との間への電圧印加となる。なお、その他の電気的接続の変更も可能であり、電気的接続条件に応じて電圧印加の対象を読み替えればよい。また、熱電離型や光電離型によるプラズマ発生方法によってプラズマ３を発生させてもよい。
（ｅ）プラズマ発生装置１０内に微粒子６を注入する。
（ｆ）一対の電極２ａ、２ｂ間の電圧印加を停止してプラズマ３を消滅させて、微粒子６を基板１２上に落下させて、パターン１４に対応して微粒子を配列させる。具体的には、プラズマ３を消滅させた際、複数の開口部１５のそれぞれの中心にスポット状に微粒子の集合体６ａを配列させることができる。なお、実現される微粒子の集合体６ａの配列パターンのスケールはプラズマ３を発生させる条件（圧力、電力）に依存する。
以上によって、基板１２上の任意の箇所に微粒子の集合体６ａを配列させることができる。
【００３２】
（実施例１）
実施例１に係る微粒子配列方法について以下に説明する。
（ａ）微粒子６を配列させる箇所を中心とする正方形の開口部１５を設けた金属メッシュからなるパターン１４を用意した。図２に示すように、開口部１５の正方形の一辺の長さは１５５μｍ、各開口部１５の間の間隔は５５μｍとした。また、図３に示すように、パターン１４の厚さは５５μｍであった。
（ｂ）基板１２上に開口部１５を有するパターン１４を配置した。
（ｃ）放電型のプラズマ発生装置１０内で、パターン１４を配置した基板１２をプラズマ３に対して鉛直下方となる電極２ａの上に載置した。
（ｄ）放電型のプラズマ発生装置１０内にＡｒガスを導入し、一対の電極２ａ、２ｂの間に１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を印加してプラズマ３を発生させた。プラズマ３の発生条件としては、圧力９００ｍＴｏｒｒ（１．２ｈＰａ）、電力４．４Ｗとした。
（ｅ）プラズマ発生装置１０内に微粒子６を注入した。微粒子６は、直径１．５５μｍの二酸化珪素（ＳｉＯ２）微粒子であった。
（ｆ）一対の電極２ａ、２ｂ間の電圧印加を停止してプラズマ３を消滅させて、微粒子６を基板１２上に落下させて、パターン１４に対応して微粒子６を配列させた。具体的には、図５の（ａ）に示すように、複数の開口部１５の周期と対応してスポット状に微粒子の集合体６ａが配列した。それぞれの微粒子の集合体６ａの大きさはおよそ１９μｍであり、一つの集合体６ａには数個から数十個の微粒子６が集合していた。
【００３３】
（実施例２）
実施例２に係る微粒子配列方法について、実施例１と比較して、プラズマ発生条件である電力を３．５Ｗとした。この結果、スポット状の微粒子の集合体６ａの大きさは２５μｍとなった。また、この微粒子の集合体６ａにはおよそ２５個の微粒子６が集合していた。
【００３４】
（参考例）
参考例は、実施例１又は実施例２によって基板１２上に金属微粒子の集合体６ａを配列させた後、その金属微粒子の集合体６ａを核としてカーボンナノチューブを成長させる場合の応用例の一つを示すものである。図７（ａ）〜（ｄ）は、参考例に係る微粒子配列方法によって金属微粒子を配列した後、配列した金属微粒子を触媒としてカーボンナノチューブを成長させる概略図である。
（ａ）基板１２上に開口部を有するパターン１４を配置して、その上にプラズマ３を発生させ、プラズマ３中に金属微粒子６を注入する（図７（ａ））。
（ｂ）プラズマ３を消滅させることによって、基板１２上にパターン１４の開口部の中心に対応して、金属微粒子の集合体６ａがスポット状に配列する（図７（ｂ））。
（ｃ）パターン１４を除去する（図７（ｃ））。金属微粒子の集合体６ａの配列周期はパターン１４の開口部の周期と略一致すると考えられる。
（ｄ）金属微粒子の集合体６ａを触媒としてカーボンナノチューブ８が成長する（図７（ｄ））。
以上のように、本発明の微粒子配列装置及び方法によって、カーボンナノチューブの核となる金属微粒子を規則正しく配列させることができ、これによってカーボンナノチューブ８を規則正しく成長させることができるものと期待される。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明に係る微粒子配列装置及び方法によれば、微粒子をパターンの開口部の中心にスポット状に配列させることができる。そこで、任意のパターンに金属微粒子を配列させることによって、金属微粒子を核としてカーボンナノチューブを成長させることができる。あるいは、本発明に係る微粒子配列装置及び方法によれば、微粒子の集合体をスポット状に所定間隔で配置できるので、スペーサや層間の電気的接続用の導電性粒子の配置に使用できる。
【符号の説明】
【００３６】
２ａ、２ｂ 電極
３ プラズマ
４ 電源
６ 微粒子
６ａ 微粒子集合体
８ カーボンナノチューブ
１０ プラズマ発生装置
１２ 基板
１４ パターン
１５ 開口部
１６ 微粒子注入部
１７ タンク
２０ 微粒子配列装置
【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、
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微粒子を配列させる微粒子配列装置。
【請求項２】
前記パターンは、複数の開口部を有し、前記プラズマを消滅させた際には前記複数の開口部のそれぞれの中心にスポット状に前記微粒子を配列させる、請求項１に記載の微粒子配列装置。
【請求項３】
（ａ）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微粒子を配列させるステップと、
を含む、微粒子配列方法。
【請求項４】
前記パターンは、複数の開口部を有し、前記プラズマを消滅させた際には前記複数の開口部のそれぞれの中心にスポット状に前記微粒子を配列させる、請求項３に記載の微粒子配列方法。
【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、
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微粒子を配列させる微粒子配列装置。
【請求項２】
前記パターンは、複数の開口部を有し、前記プラズマを消滅させた際には前記複数の開口部のそれぞれの中心にスポット状に前記微粒子を配列させる、請求項１に記載の微粒子配列装置。
【請求項３】
（ａ）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微粒子を配列させるステップと、
を含む、微粒子配列方法。
【請求項４】
前記パターンは、複数の開口部を有し、前記プラズマを消滅させた際には前記複数の開口部のそれぞれの中心にスポット状に前記微粒子を配列させる、請求項３に記載の微粒子配列方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−３６０９５（Ｐ２０１３−３６０９５Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７４１２８（Ｐ２０１１−１７４１２８）
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（５０４２５５６８５）国立大学法人京都工芸繊維大学 (203)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（５０４２５５６８５）国立大学法人京都工芸繊維大学 (203)
【Ｆターム（参考）】
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