(57)【要約】【課題】マイクロプラズマ中に極微量の溶液原料を効率的に霧化・供給させるシステム及びその溶液原料からマイクロプラズマを利用してＣＶＤ法、ＰＣＶＤ法溶射法、蒸着法等により、基板上に反応生成物や材料等をデポジション又は堆積させるための技術を提供する。【解決手段】マイクロプラズマガス供給ラインの上流又は途中において、同ラインとほぼ直交するように液体を供給し、該液体をマイクロプラズマにより反応、分解又は霧化させ、マイクロプラズマ下流に設置した基体上に反応生成物又は微粒子をデポジットさせることを特徴とするマイクロプラズマデポジション方法。【選択図】  図１
2006274290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロプラズマガス供給ラインの上流又は途中において、同ラインとほぼ直交するように液体を供給し、該液体をマイクロプラズマにより反応、分解又は霧化させ、マイクロプラズマ下流に設置した基体上に反応生成物又は微粒子をデポジットさせることを特徴とするマイクロプラズマデポジション方法。
【請求項２】
マイクロプラズマガス供給ラインの上流又は途中において、同ラインとほぼ直交するように液体を供給してマイクロプラズマにより反応、分解又は霧化させると共に、一方でマイクロプラズマ発生源又はその近傍に固体原料を供給して該固体原料を溶融、気化させるか又はマイクロプラズマ中に気体原料を供給し、前記液体から供給された材料と前記固体原料から供給された材料及び／又は前記気体原料からなる反応生成物又は微粒子をマイクロプラズマ下流に設置した基体上にデポジットさせることを特徴とするマイクロプラズマデポジション方法。
【請求項３】
マイクロプラズマガス供給ラインの下流に設けた基体である金属、金属酸化物等のワイヤー表面又は微細管内壁面に、前記反応生成物又は微粒子をデポジットさせることを特徴とする請求項１又は２記載のマイクロプラズマデポジション方法。
【請求項４】
フェロセンエタノール溶液を用いてカーボンナノチューブをデポジットさせることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のマイクロプラズマデポジション方法。
【請求項５】
マイクロプラズマ供給ラインのキャピラリーの先端内径を調節することにより、デポジット領域を調製することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のマイクロプラズマデポジション方法。
【請求項６】
マイクロプラズマデポジション中に基材を二次元方向に移動させることで、基材上にラインパターン又はドットパターンを形成することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のマイクロプラズマデポジション方法。
【請求項７】
マイクロプラズマガス供給管の上流又は途中に該供給管とほぼ直交するように設置した、吹き出し口が直径１μｍ〜５０μｍの吹き出し口に向かって先細りするテーパー形状を有したガラス管又は石英管からなる液体供給ノズルと、マイクロプラズマガス供給管の下流に設置した反応生成物又は微粒子をデポジットさせる基体を備えていることを特徴とするマイクロプラズマデポジション装置。
【請求項８】
液体供給ノズルは、ガラス管又は石英管をステンレス等の金属管内にエポキシ系接着剤で接着した構造を備えていることを特徴とする請求項７記載のマイクロプラズマデポジション装置。
【請求項９】
送液管として耐薬品性チューブを用い、液体供給ノズルの金属管を該チューブ内に挿入し、ナット、バック又はフロントフェルールを締め付けることにより、液体供給ノズルの金属管をチューブ内で圧迫接合した構造を備えていることを特徴とする請求項７又は８に記載のマイクロプラズマデポジション装置。
【請求項１０】
液体供給ノズル先端をマイクロプラズマガス供給管の中央に配置させたことを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載のマイクロプラズマデポジション装置。
【請求項１１】
前記チューブ内に注入した液体を、チューブの他端からガス圧を印加することにより液体供給ノズル先端から噴出させることを特徴とする請求項９又は１０記載のマイクロプラズマデポジション装置。
【請求項１２】
マイクロプラズマガス供給管内に、さらに内管を挿入すると共にこの内管の出口を前記液体供給ノズルの吹出口の直前に設置し、この内管にマイクロプラズマガスを供給して、ガスを高速で前記液体供給ノズル吹き付けることを特徴とする請求項７〜１１のいずれかに記載のマイクロプラズマデポジション装置。
【請求項１３】
マイクロプラズマガス供給管の下流に、基体である金属、金属酸化物等のワイヤー又は微細管を配置し、ワイヤー表面又は微細管内壁面に反応生成物又は微粒子をデポジットさせることを特徴とする請求項７〜１２のいずれかに記載のマイクロプラズマデポジション装置。
【請求項１４】
マイクロプラズマ発生源又はその近傍位置に、固体原料を供給して溶融、気化させる装置又は気体原料の供給装置を設けたことを特徴とする請求項７〜１３のいずれかに記載のマイクロプラズマデポジション装置。
【請求項１５】
マイクロプラズマ発生用キャピラリー内に固体原料となる金属ワイヤーを配置するか又は気体原料の供給装置を配置したことを特徴とする請求項１４記載のマイクロプラズマデポジション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロプラズマ発生器中へ液体原料を供給し、マイクロプラズマによる反応、分解又は霧化を行って、液体原料からマイクロプラズマデポジションを行う方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、誘導結合型マイクロプラズマ発生法やコロナ放電型マイクロプラズマ発生法などが開発されている。これらのマイクロプラズマは、石英管や医療用注射針の内部にガスを導入し、外部から高周波を誘導コイルもしくは鰐口クリップ等を介して印加することで、石英管内部や注射針内部でプラズマを発生させ、先端から噴出させたものである。
最近ではこれらを利用して、基板上数百ミクロンの領域のエッチングや、数百ミクロンの領域への材料デポジションなどの材料プロセシングが試みられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
材料のデポジションに関しては、デポジション材料の原料にガスを利用した化学的気相成長法（CVD法）が一般的に試みられている。また最近我々の研究グループでは、石英管内部に金属ワイヤーを挿入し、プラズマからの熱伝導ならびに誘導コイルによる誘導加熱によりワイヤーを溶融もしくは蒸発させてキャピラリー先端から噴出させるワイヤー溶射法を開発した（特許文献２参照）。
【０００４】
このように従来の方法では、デポジションの原料としてガスもしくは金属ワイヤーのみの利用が可能であった。しかし、さらに液体原料の導入が可能となれば、より多くの種類の材料をマイクロプラズマでデポジションすることが可能となる。
マイクロプラズマ中への液体原料供給法としては、一木らがマイクロプラズマ発生ノズル先端から噴出したマイクロプラズマジェットのフレームの流れ方向に対して、垂直方向から液体原料供給ノズルを介して液体原料を導入し、極微量元素分析に利用した例がある（非特許文献１参照）。
しかし、この液体原料導入方法では、マイクロプラズマジェットのガス流れの乱れを生じさせ、液体原料は様々な方向へ飛散し、マイクロプラズマによるデポジションの特徴である、微小領域のみへのデポジションの達成が困難である。
【０００５】
通常のICP質量分析などに使用されている液体試料供給部は、液体試料送液管とネブライザーガスの配管が同軸上にある同軸型と、両管が直交しているクロスフロー型のものとがある。
液体試料導入の原理は、流体力学のベルヌーイの定理で説明されており、通常のICP装置では、ネブライザーガスを高速で流すことで液体試料送液管ヘッドに負圧を生じさせることで液体試料を吸引している。
しかしながらマイクロプラズマでは、プラズマを発生させるノズルの径が数ミクロンから数百ミクロンと非常に微小なため、液体試料送液管ヘッドに負圧を生じさせるための速度でガスを流すことが不可能であることから、従来の方法での液体試料吸引は期待できない。
したがって、従来の液体原料からマイクロプラズマデポジションを行う技術は、実質的に存在しなかったと言える。
【特許文献１】特開２００３−３２８１３８号公報
【特許文献２】特願２００３−２７４６１２
【非特許文献１】“Plasma source science and technology”12 (4) S16-S20 Nov 2003
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の問題点を解決することを目的とするものであり、マイクロプラズマ中に極微量の溶液原料を効率的に霧化・供給させるシステム及びその溶液原料からマイクロプラズマを利用してＣＶＤ法、溶射法、蒸着法等により、反応生成物や形成された微粒子等を基体上にデポジション又は堆積させるための技術を提供する。
具体的には、プラズマガス供給ラインと直交するように液体供給用マイクロノズルを配置させたクロスフロー型マイクロネブライザーを設け、このマイクロネブライザー（プラズマデポジション装置）を使用して有機系液体試料などをマイクロプラズマ中に供給して反応、分解又は霧化させ、マイクロプラズマ下流に設置した基体上に反応生成物、微粒子等の材料をデポジット（析出、付着）させる技術を提供する。また、粉末材料を液体中に分散させたコロイドなどの溶液をマイクロプラズマ中に供給して、下流に配置させた基体上に材料を蒸着、溶射等を行うマイクロプラズマデポジション技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
マイクロプラズマ中に供給した液体原料の蒸発、解離、イオン化、若しくは溶液中に分散している微粒子の表面の溶融を効率良く行うためには、プラズマ中での滞留時間を長くする必要があるので、滞留時間と深く関係するガス流速は、可能な限り低速の領域までコントロールできることが望ましい。
そこで、この出願の発明は、上記のような課題を解決するものとしてなされたものであり、マイクロプラズマ発生用ノズルの上流から、極微量の液体原料を、吹出口の径が数ミクロンから数十ミクロンのノズルからガス圧印加方式で供給し、この液体原料供給ノズルと直交して流れるプラズマガスで効率良く霧化して、マイクロプラズマ中へ供給することが可能な液体原料供給システムを提供するものである。さらに本システムを利用して、液体原料を利用したＣＶＤ法、蒸着法、溶射法等のデポジション法及び装置を提供する。
【０００８】
具体的には、本発明は、上記の問題点を解決することを目的とし、
１）マイクロプラズマガス供給ラインの上流又は途中において、同ラインとほぼ直交するように液体を供給し、該液体をマイクロプラズマにより反応、分解又は霧化させ、マイクロプラズマ下流に設置した基体上に反応生成物又は微粒子をデポジットさせることを特徴とするマイクロプラズマデポジション方法。
２）マイクロプラズマガス供給ラインの上流又は途中において、同ラインとほぼ直交するように液体を供給してマイクロプラズマにより反応、分解又は霧化させると共に、一方でマイクロプラズマ発生源又はその近傍に固体原料を供給して該固体原料を溶融、気化させるか又はマイクロプラズマ中に気体原料を供給し、前記液体から供給された材料と前記固体原料から供給された材料及び／又は前記気体原料からなる反応生成物又は微粒子をマイクロプラズマ下流に設置した基体上にデポジットさせることを特徴とするマイクロプラズマデポジション方法。
３）マイクロプラズマガス供給ラインの下流に設けた基体である金属、金属酸化物等のワイヤー表面又は微細管内壁面に反応生成物又は微粒子をデポジットさせることを特徴とする上記１）又は２）記載のマイクロプラズマデポジション方法。
４）フェロセンエタノール溶液を用いてカーボンナノチューブをデポジットさせることを特徴とする１）〜３)のいずれかに記載のマイクロプラズマデポジション方法。
５）マイクロプラズマ供給ラインのキャピラリーの先端内径を調節することにより、デポジット領域を調製することを特徴とする１）〜４）のいずれかに記載のマイクロプラズマデポジション方法。
６）マイクロプラズマデポジション中に基材を二次元方向に移動させることで、基材上にラインパターン又はドットパターンを形成することを特徴とする１）〜５）のいずれかに記載のマイクロプラズマデポジション方法。
を提供する。
【０００９】
さらに、本発明は、
７）マイクロプラズマガス供給管の上流又は途中に該供給管とほぼ直交するように設置した、吹き出し口が直径１μｍ〜５０μｍの吹き出し口に向かって先細りするテーパー形状を有したガラス管又は石英管からなる液体供給ノズルと、マイクロプラズマガス供給管の下流に設置した反応生成物又は微粒子をデポジットさせる基体を備えていることを特徴とするマイクロプラズマデポジション装置。
８）液体供給ノズルは、ガラス管又は石英管をステンレス等の金属管内にエポキシ系接着剤で接着した構造を備えていることを特徴とする６）記載のマイクロプラズマデポジション装置。
９）送液管として耐薬品性チューブを用い、液体供給ノズルの金属管を該チューブ内に挿入し、ナット、バック又はフロントフェルールを締め付けることにより、液体供給ノズルの金属管をチューブ内で圧迫接合した構造を備えていることを特徴とする７）又は８）に記載のマイクロプラズマデポジション装置。
１０）液体供給ノズル先端をマイクロプラズマガス供給管の中央に配置させたことを特徴とする７）〜９）のいずれかに記載のマイクロプラズマデポジション装置。
１１）前記チューブ内に注入した液体を、チューブの他端からガス圧を印加することにより液体供給ノズル先端から噴出させることを特徴とする９）又は１０）記載のマイクロプラズマデポジション装置。
１２）マイクロプラズマガス供給管内に、さらに内管を挿入すると共にこの内管の出口を前記液体供給ノズルの吹出口の直前に設置し、この内管にマイクロプラズマガスを供給して、ガスを高速で前記液体供給ノズル吹き付けることを特徴とする７）〜１１）のいずれかに記載のマイクロプラズマデポジション装置。
１３）マイクロプラズマガス供給管の下流に、基体である金属、金属酸化物等のワイヤー又は微細管を配置し、ワイヤー表面又は微細管内壁面に反応生成物又は微粒子をデポジットさせることを特徴とする７）〜１２）のいずれかに記載のマイクロプラズマデポジション装置。
１４）マイクロプラズマ発生源又はその近傍位置に、固体原料を供給して溶融、気化させる装置又は気体原料の供給装置を設けたことを特徴とする７）〜１３）のいずれかに記載のマイクロプラズマデポジション装置。
１５）マイクロプラズマ発生用キャピラリー内に固体原料となる金属ワイヤーを配置するか又は気体原料の供給装置を配置したことを特徴とする１４）記載のマイクロプラズマデポジション装置。
を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
以上によって、液体原料をマイクロプラズマ発生ノズルの上流から導入させることが可能となるので、ＣＶＤプロセス又はＰＣＶＤプロセスで生成させた粒子やコロイド溶液中の微粒子などの流れ方向を、マイクロプラズマ発生用ノズルの内部形状をコントロールすることで制御可能となり、微小領域のみへのデポジションが可能となるという優れた効果がある。
本発明は、液体原料からのマイクロプラズマＣＶＤ、さらに固体原料を用いたＰＣＶＤ又はプラズマ中での反応を伴わない溶射プロセス又は蒸着も実現できる。本願発明において使用するマイクロプラズマデポジション法はこれらを全て包含する。
【００１１】
また、液体原料をマイクロプラズマ発生ノズルの上流から導入することで、液体原料がマイクロプラズマ中を通過する時間、すなわち滞留時間を長くすることが可能となる。これは、液体原料をプラズマ中で効率良く蒸発、解離、イオン化、反応させることに繋がることから、効率の良い液体原料からのマイクロプラズマＣＶＤプロセス及びさらに固体原料を利用したマイクロプラズマＣＶＤプロセスを達成することが可能となる。
また、液体原料が、微粒子などを液体中に分散させたコロイド溶液などの場合には、溶液中の微粒子表面を十分に溶融させるのに十分な滞留時間があるため、マイクロプラズマを利用した溶射プロセスを達成することが可能となる。
上記の通り、本願発明の方法及び装置は、従来にない優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の方法において使用するマイクロプラズマデポジション装置は、マイクロプラズマガス供給管の上流又は途中に該供給管とほぼ直交するように設置する。この場合、液体供給ノズルは、吹き出し口が直径１μｍ〜５０μｍの吹き出し口に向かって先細りするテーパー形状を有したガラス管又は石英管を使用する。これは、例えば外径１ｍｍのガラス管又は石英管を加熱引張加工することで作製することができる。また、反応生成物又は微粒子をデポジットさせる基体は、マイクロプラズマガス供給管の下流に設置する。
液体供給ノズルは、特に、ガラス管又は石英管をステンレス等の金属管内にエポキシ系接着剤で接着した構造とするのが良い。具体的には、例えば液体供給ノズルを内径１／４インチのステンレス等の金属管にエポキシ系接着剤で接続して液体供給ノズルとすることができる。
【００１３】
また、送液管としては、耐薬品性チューブ（例えばタイゴンチューブ：商品名、以下同様）を用いるのが良い。このチューブの中に液体供給ノズルの金属管を挿入する。これをナット、バック又はフロントフェルールを締め付けて液体供給ノズルの金属管をチューブ内で圧迫して接合する。これにより緊密な接合が可能となる。
具体的には、例えば送液管に内径１／４のタイゴンチューブを用い、液体供給ノズルユニットの金属管部をタイゴンチューブ内に挿入し、市販の１／４インチ用ナット、バックおよびフロントフェルールを締め付けることで圧迫接合することができる。
【００１４】
特に、液体供給ノズル先端をマイクロプラズマガス供給管の中央に配置させることが望ましい。例えば、前記液体供給ノズル装置を、市販の１／４インチユニオンティーにナットで締め付け固定し、ノズル先端をガス送管の中央に配置させてクロスフロー型のネブライザー（液体霧化装置）とすることができる。
そして、前記チューブ内に注入した液体を、チューブの他端からガス圧を印加することにより液体供給ノズル先端から噴出させる。
【００１５】
また、本願発明のマイクロプラズマデポジション装置は、マイクロプラズマガス供給管内に、さらに内管を挿入すると共にこの内管の出口を前記液体供給ノズルの吹出口の直前に設置し、この内管にマイクロプラズマガスを供給して、ガスを高速で前記液体供給ノズル吹き付けることができる。
具体的には、例えば１／４インチユニオンティー内に内装された液体供給ノズルの吹出口の直前まで、１／８インチのガス供給管を挿入し、ガスを高速でノズル吹出口に吹き付けることで、効率良く液体試料を霧化させ、プラズマ中に供給することができる。
【００１６】
本発明のマイクロプラズマデポジション装置は、マイクロプラズマガス供給管の下流に、基体である金属、金属酸化物等のワイヤー又は微細管を配置し、ワイヤー表面又は微細管内壁面に反応生成物又は微粒子をデポジットさせることができる。
また、本発明は、フェロセンエタノール溶液からカーボンナノチューブを合成し、発生させたマイクロプラズマ下流に配置した基板上にカーボンナノチューブを堆積させることが可能である。
【００１７】
以下、本発明の特徴を、図に沿って具体的に説明する。なお、以下の説明は、本願発明の理解を容易にするためのものであり、これに制限されるものではない。すなわち、本願発明の技術思想に基づく変形、実施態様、他の例は、本願発明に含まれるものである。
【００１８】
図１に、本発明で使用した液体試料供給ノズルの概略図を示す。これは１／８インチ金属管１に、外径１．０ｍｍのガラス製および石英製のキャピラリーを引張加工して作製した、先端部の内径が１〜５０μｍのノズル２を、エポキシ系接着剤３で接合したものである。ノズルの先端径や形状等は引張加工の条件を調整することで制御可能である。
図２には、図１に示したノズルを用いた、マイクロプラズマ中への液体供給装置の具体例を示す。これらは全て市販の（タイゴン）チューブ４、ユニオンティー５、ナット７、バックおよびフロントフェルール６等を利用、組み合わせたものである。液体送液管である外径1/4、内径1/8インチのチューブ４に、図１に示した液体供給ノズル２のステンレス製金属管１（外径1/8インチ）を挿入した。
【００１９】
これを図２に示すように、1/4インチのユニオンティー５内に挿入し、フロント・バックフェルール６及びナット７を締め付けることで、チューブ４と液体供給ノズル２のステンレス製金属管１を圧迫接合した。
チューブ４の他方の端は、液体試料を噴出させるために印加するためのガス圧調整器付ガスボンベに接続した。前述の金属管１とチューブ４に示す器材の圧迫接合は、チューブ４内部への液体供給ノズル２挿入部からの液体試料の漏洩を防ぐことができ、さらに液体試料供給時、試料噴出用に印加するためのガス圧力を加えた際のノズルの脱離を防ぐことが可能となった。
【００２０】
液体供給ノズル２に対して直交するユニオンティー５のガス送管はプラズマガス供給管であり、片側はフェルールおよびナットで接続した１／４インチ金属管を介してガスボンベ（図示せず）へ、他方の側はマイクロプラズマ発生器（図示せず）へと接続されている。プラズマガス供給及びマイクロプラズマ発生器は既存の装置を使用することができる。
このシステムでは、プラズマガスがネブライザーガスの役割も果たしており、ガス圧印加により液体供給ノズル２の先端から極微量漏出した液体は、この直交する管内に流れるプラズマガスにより霧化され、プラズマガスと共にマイクロプラズマ発生器中へ供給される。
【００２１】
この発明においては、液体試料の噴霧効率の向上を図る目的で、図３に示す装置を提供することができる。図３に示す符号で図２と共通するものは同一符号を使用している。プラズマガス供給管に１／８インチの金属管８を使用し、市販のボアードスルー・レデューサー９を介して１／４インチのユニオンティー内に挿入して接続し、１／８インチのプラズマガス供給管の吹出口を液体供給ノズルの先端部の直前に配置するものである。
この１／８インチのガス供給管８を使用することで、プラズマガスの供給速度が前記１／４インチの場合と比較して、単純に４倍になるので、供給管から吹出直後に、液体試料供給ノズル先端から漏出した試料に吹き付けることが可能であるため、高効率で液体試料を霧化させることができる。
【００２２】
さらに、本発明はマイクロプラズマ発生源又はその近傍位置に、固体原料を供給して溶融、気化させる装置又は気体原料の供給装置を設け、該固体原料を溶融、気化させるか又はマイクロプラズマ中に気体原料を供給し、さらにこれをマイクロプラズマと共に前記液体試料供給ノズルに供給して、前記液体から供給された材料と前記固体原料から供給された材料及び／又は前記気体原料からなる反応生成物又は微粒子をマイクロプラズマ下流に設置した基体上にデポジットさせることができる。
気体又は液体さらには固体を出発原料とし、反応生成物又は微粒子を形成する技術は、プラズマＣＶＤ法又はプラズマＰＣＶＤ法と言うことができる。
図４に、固体の原料となる例えば金属ワイヤー１０をマイクロプラズマ発生用石英キャピラリー１１内に設け、さらにその周囲に銅製コイル１３配置し、その一端を高周波電源１２に結合させたマイクロプラズマＰＣＶＤ法に使用する装置の一例を示す。
固体原料はプラズマにより溶融かつ霧化（気化）し、プラズマガスと共に基板方向に供給される。図示しないが、このマイクロプラズマ発生キャピラリー１１内に反応性気体を導入する管を設置することもできる。そしてこれらを併用、すなわち固体原料と気体原料を同時にマイクロプラズマガス中に供給することができる。
【実施例】
【００２３】
次に、前記の液体供給システムを利用した、液体原料からのマイクロプラズマによるデポジションの実施例について記述する。
マイクロプラズマ発生用キャピラリーには、先端部に向かってその内径が７００μｍから５０μｍへとテーパー形状を有した石英製キャピラリーを用いた。このキャピラリー内にプラズマガス(Ａｒ)を３０ｃｃｍの流量で供給し、キャピラリー周囲に巻いた誘導コイルに２０Ｗの高周波(４５０ＭＨｚ)を印加して、マイクロプラズマを発生させた。
このマイクロプラズマ中へ、図３に示した装置（システム）を利用し、先端部内径が１０μｍの液体試料供給ノズルを介して、エタノールをガス圧０.１ＭＰａの条件で供給した。蒸着基板は、プラズマ発生ノズルの先端部から５００μｍ下流にセットした。
【００２４】
図５の１に、基板上の５０μｍの領域にのみ堆積した物質の光学顕微鏡写真を示す。この物質は、図５の２の走査型電子顕微鏡写真に観られるような直径が１０〜５０nｍの球状粒子で構成されていた。図５の３はこの球状粒子の透過型電子顕微鏡写真を示す。これらを透過型電子顕微鏡及び透過電子線回折で解析した結果、結晶性の球状グラファイトであることが明らかになった（図５の４参照）。
このように、キャピラリー内で発生させたマイクロプラズマ中に、本発明で提供する液体試料供給システムを利用してエタノールを供給することで、容易に結晶性のグラファイトを合成し、基板の数十μｍの領域に堆積させることが可能である。
【００２５】
堆積領域は、マイクロプラズマ発生用キャピラリーの先端内径をより大きく、また逆により小さくすることで、さらにプラズマ発生ノズルの先端部と蒸着基板との距離をコントロールすることで、１μｍ〜５０ｍｍまでコントロールすることが可能となる。
また、プロセシング中に蒸着基板を二次元方向に移動させることで、基板上にラインパターンおよびドットパターンなどを描くことが可能となる。本システムを利用して、カーボンナノチューブを合成及び基板上に堆積させることも可能である。
【００２６】
この実施においては、前記のものと同様の条件で発生させたマイクロプラズマ中に、フェロセンエタノール溶液を供給した。この場合も図５に示した実施例と同様に、基板上の５０μｍの領域にのみ堆積したが、図６に示す走査型電子顕微鏡観察では、カーボンナノチューブが生成及び堆積したことが分かる。これは、マイクロプラズマ中でエタノール起源の炭素とフェロセン起源の鉄が反応し、鉄の触媒作用でカーボンナノチューブが生成したものと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、マイクロプラズマ中に液体原料を供給し、それらを分解・反応又は霧化させ、固体として析出、蒸着させる、液体原料からのマイクロプラズマＣＶＤ、さらにはマイクロプラズマＰＣＶＤを実現することが可能である。加えて、プラズマ中での反応を伴わない溶射プロセスも実現できる。これは、金属、金属酸化物等の微粒子を液体中に分散させた溶液を、本発明の液体供給システムを介してマイクロプラズマ中に供給する方法である。溶媒はプラズマ中で、蒸発、分解し、微粒子は、その表面がプラズマと接することで溶融する。マイクロプラズマ発生用ノズルから噴出したこれらの微粒子は、基板上又はすでに堆積した微粒子上に溶着する。このような溶射プロセスへの本システムの適用も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】液体試料供給ノズルの概略図である。
【図２】マイクロプラズマ中への液体供給装置の具体例を示す説明図である。
【図３】マイクロプラズマ中への液体供給装置の他の具体例を示す説明図である。
【図４】マイクロプラズマ中へ固体原料を供給する装置の説明図である。
【図５】図の１は堆積した物質の光学顕微鏡写真を示し、図の２は走査型電子顕微鏡写真で観察された球状粒子であり、図の３は球状粒子の透過型電子顕微鏡写真であり、図の４は球状粒子から得られた透過電子線回折図形である。
【図６】カーボンナノチューブが生成及び堆積したことを示す走査型電子顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【００２９】
１．金属管
２．ノズル
３．接着剤
４．チューブ
５．ユニオンティー
６．フロント・バックフェルール
７．ナット
８．金属管
９．ボアードスルーレディユーサー
１０．原料金属ワイヤー
１１．マイクロプラズマ発生用キャピラリー
１２．高周波電源
１３．銅製コイル
【図１】
2006274290.tif 000003
【図２】
2006274290.tif 000004
【図３】
2006274290.tif 000005
【図４】
2006274290.tif 000006
【図５】
2006274290.tif 000007
【図６】
2006274290.tif 000008