(57)【要約】  基板の表面をパターニングするためのプラズマ放電を基板の近くで発生させる装置であって、第１放電部を有する第１電極と、第２放電部を有する第２電極と、第１および第２電極間に高電圧差を発生させるための高電圧源と、第１電極を基板に対して位置決めするための位置決め手段とを備えた装置。本装置は、使用時に、基板に対する第１電極の位置決めを許容したまま、第１電極と基板との間に配置される中間構造をさらに備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面をパターニングするために前記基板の近くでプラズマ放電を発生させるための装置であって、
第１放電部を有する第１電極および第２放電部を有する第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に高電圧差を発生させるための高電圧源と、
前記第１電極を前記基板に対して位置決めするための位置決め手段と、
を備え、
前記装置は、使用時に前記第１電極と前記基板との間に配置される中間構造をさらに備える、
装置。
【請求項２】
前記中間構造は、前記プラズマを通すための少なくとも１つの開口、好ましくは複数の開口、を備えたシートとして形成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記中間構造は、非導電性材料を備え、好ましくは前記非導電性材料で基本的に構成される、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記中間構造は、導電性材料を備え、好ましくは前記導電性材料で基本的に構成される、請求項１または２に記載の装置。
【請求項５】
前記第１電極は、前記少なくとも１つの開口を通って延在する軸に沿った細長い形状である、請求項２乃至４の何れか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記中間構造は、前記プラズマによって少なくとも部分的に移動可能なプロセス材料が設けられたシートとして形成される、請求項１乃至５の何れか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記中間構造は、前記プロセス材料が設けられたキャリアシートを備え、前記プロセス材料は前記プラズマによって前記キャリアシートから少なくとも部分的に除去可能である、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
使用時、前記プロセス材料は、前記キャリアシートと前記基板との間に配置される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記位置決め手段は、前記第１電極を前記第２電極に対して、前記第１放電部と前記第２放電部との間の距離が十分に小さいために前記高電圧差での前記プラズマ放電が助長される第１の位置と、前記第１放電部と前記第２放電部との間の前記距離が十分に大きいために前記高電圧差でのプラズマ放電が防止される第２の位置とに選択的に位置決めするように構成される、請求項１乃至８の何れか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記位置決め手段は、前記第１電極を前記第２電極に向かう方向と、前記第２電極から離れる方向とに移動させるように構成される、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記第２電極は、シート状基板をその外面に配置できるドラムとして設計され、これにより前記基板は前記ドラムと前記第１電極との間に配置され、前記位置決め手段は前記第１電極を前記外面に対して直角な方向に移動するように構成される、請求項９または１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記位置決め手段は、前記第１電極を前記基板の前記表面に沿って位置決めするようにさらに構成される、請求項１乃至１１の何れか１項に記載の装置。
【請求項１３】
筐体をさらに備え、前記第１電極は前記筐体によって少なくとも部分的に取り囲まれ、前記第１電極は前記筐体に対して移動可能である、先行請求項の何れか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記高電圧源は、前記第１電極と前記第２電極との間の前記高電圧差を調整するように構成される、先行請求項の何れか１項に記載の装置。
【請求項１５】
複数の第１電極および／または複数の第２電極を備える、先行請求項の何れか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記位置決め手段は、各第１電極を前記１つ以上の第２電極に対して個別に位置決めするように構成される、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記位置決め手段は、各第１電極を残りの第１電極に対して個別に位置決めするように構成される、請求項１５または１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記第１電極は、前記高電圧源に導電接続される、マトリックスプリンタの印刷ヘッドの可動ペンによって形成される、先行請求項の何れか１項に記載の装置。
【請求項１９】
前記第１電極および／または前記第２電極は、例えば前記放電部におけるレーザ蒸着またはアブレーションによる、あるいは前記放電部における専用の結晶成長による、あるいは前記放電部にカーボンナノチューブを設けることによる、ナノ構造またはマイクロ構造を有する、先行請求項の何れか１項に記載の装置。
【請求項２０】
前記位置決め手段は、前記第２電極の位置決めを前記第１電極と同期的に行うようにさらに構成される、請求項１乃至１９の何れか１項に記載の装置。
【請求項２１】
前記第１および第２電極は機械的に結合される、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記高電圧源は、第１モードでは、前記プラズマ放電を助長するために前記高電圧差を選択的に発生させ、第２モードでは、プラズマ放電を防止するために低電圧差またはゼロ電圧差を発生させるように構成される、請求項２０または２１に記載の装置。
【請求項２３】
複数の第１電極と複数の第２電極とを備え、前記高電圧源は、前記高電圧を少なくとも１つの第１電極と少なくとも１つの第２電極との間に選択的に印加するように構成される、請求項１乃至２２の何れか１項に記載の装置。
【請求項２４】
前記プラズマを前記装置内で形成するためのガスを前記第１電極に向けて供給する給気路を備えた、および／または前記第１電極または前記基板からガスを排出するための排気路を備えた、請求項１乃至２３の何れか１項に記載の装置。
【請求項２５】
前記第１電極は、前記プラズマを形成するためのガスを通すように構成された前記給気路を備える、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記第１電極は中空ペンによって形成される、請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記第１電極は、好ましくはハンマバンクプリンタによって構成されたハンマバンクの印字先端部によって形成される、請求項１乃至２６の何れか１項に記載の装置。
【請求項２８】
プラズマ放電を用いて基板の表面をパターニングする方法であって、
第１放電部を有する第１電極と第２放電部を有する第２電極とを設けることと、
前記第１放電部と前記第２放電部との間に高電圧差を発生させることによってプラズマ放電を生じさせ、これによりプラズマを前記基板の近くで発生させることと、
前記第１電極を前記基板に対して位置決めし、前記第１電極と前記基板との間に中間構造を配置することと、
を含む方法。
【請求項２９】
前記中間構造は、少なくとも１つの開口、好ましくは複数の開口、を備えたシートとして形成される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記プラズマを前記少なくとも１つの開口を通して供給することによって、前記プラズマを前記基板の近くで発生させることを含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記中間構造は、非導電性材料を備え、好ましくは前記非導電性材料で基本的に構成される、請求項２８乃至３０の何れか１項に記載の方法。
【請求項３２】
前記中間構造は、前記第２電極を形成する導電性材料を備え、好ましくは前記導電性材料で基本的に構成される、請求項２８乃至３１の何れか１項に記載の方法。
【請求項３３】
前記中間構造は、プロセス材料を備えたシートとして形成され、前記方法は、前記プロセス材料の少なくとも一部を前記基板上またはその近くに供給するために、前記プロセス材料の前記少なくとも一部を前記プラズマによって移動させることを含む、請求項２８乃至３２の何れか１項に記載の方法。
【請求項３４】
前記中間構造は、前記プロセス材料が設けられたキャリアシートを備え、前記方法は、前記プラズマによって前記プロセス材料の前記少なくとも一部を前記キャリアシートから除去することを含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記プロセス材料を前記キャリアシートと前記基板との間に配置することを含む、請求項３３または３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記第１電極を前記第２電極に対して、前記第１放電部と前記第２放電部との間の距離が十分に小さいために前記高電圧差での前記プラズマ放電が助長される第１の位置に位置決めすることによって前記プラズマ放電を選択的に発生させることと、
前記第１電極を前記第２電極に対して、前記第１放電部と前記第２放電部との間の前記距離が十分に大きいために前記高電圧差でのプラズマ放電が防止される第２の位置に位置決めすることによって前記プラズマ放電を選択的に消滅させることと、
を含む、請求項２８乃至３５の何れか１項に記載の方法。
【請求項３７】
前記第１電極を前記第１の位置に移動させるときに前記第１電極を前記第２電極に向かう方向に移動させることと、前記第１電極を前記第２の位置に移動させるときに前記第１電極を前記第２電極から離れる方向に移動させることとを含む、請求項２８乃至３６の何れか１項に記載の方法。
【請求項３８】
前記第１電極を前記基板の前記表面に沿って走査させることをさらに含む、請求項２８乃至３７の何れか１項に記載の方法。
【請求項３９】
複数の第１電極を前記基板に対して同時に位置決めし、各第１電極を前記第２電極に対して個別に位置決めすることを含む、請求項２８乃至３８の何れか１項に記載の方法。
【請求項４０】
前記プラズマ放電によって前記表面を選択的にエッチングし、前記プラズマ放電によって材料を前記表面に選択的に堆積させ、および／または前記プラズマ放電によって前記表面の特性を、例えば前記特性を疎水性から親水性に、選択的に変化させることをさらに含む、請求項２８乃至３９の何れか１項に記載の方法。
【請求項４１】
前記第１電極と第２電極とを同期的に前記基板の前記表面に沿って移動させることを含む、請求項２８乃至４０の何れか１項に記載の方法。
【請求項４２】
（Ｏ）ＬＥＤ装置、ＲＦＩＤタグ、または太陽電池装置などの中規模電子機器、ＭＥＭＳ装置、マイクロレンズ、または多焦点レンズなどの中規模三次元構造、ラボオンチップ、バイオチップ、印刷可能なプラスチック物体、またはオフセット印刷板を基板から製造する方法であって、請求項１乃至２７の何れか１項に記載のプラズマ放電を発生させる装置によって前記基板を処理するステップを含む方法。
【請求項４３】
請求項１乃至２７の何れか１項に記載のプラズマ放電を発生させる装置を製造する方法であって、
従来のマトリックスプリンタを用意することと、
高電圧差を発生させるための高電圧源を設けることと、
前記マトリックスプリンタの印刷ヘッドの少なくとも１つの印字ペンを前記高電圧源に導電接続することと、
を含む方法。
【請求項４４】
請求項１乃至２７の何れか１項に記載のプラズマ放電を発生させる装置を製造する方法であって、
従来のインクジェットプリンタを用意することと、
高電圧差を発生させるための高電圧源を設けることと、
前記インクジェットプリンタの印刷ヘッドの少なくとも１つの導電性構造を前記高電圧源に導電接続することと、
を含む方法。
【請求項４５】
請求項１乃至２７の何れか１項に記載のプラズマ放電を発生させる装置を製造する方法であって、
ハンマバンクプリンタを用意することと、
高電圧差を発生させるための高電圧源を設けることと、
前記ハンマバンクプリンタのハンマバンクの少なくとも１つの導電性構造を前記高電圧源に導電接続することと、
を含む方法。
【請求項４６】
好ましくは請求項４３乃至４５の何れか１項に記載の方法を実施するために構成された、請求項１乃至２７の何れか１項に記載の装置に使用される高電圧源と印刷ヘッドとを備えた改造用キット。
【請求項４７】
ガスを前記印刷ヘッドの第１電極側に導くための吸気口をさらに備える、請求項４６に記載の改造用キット。
【請求項４８】
請求項１乃至２７の何れか１項に記載の装置の中間構造をさらに備える、請求項４６または４７に記載の改造用キット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の表面をパターニングするためのプラズマ放電を発生させる装置に関し、特に、第１放電部を有する第１電極と、第２放電部を有する第２電極と、第１および第２電極間に高電圧差を発生させるための高電圧源と、第１電極を基板に対して位置決めするための位置決め手段とを備えた、そのような装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表面を処理するためにプラズマを使用できることは周知である。プラズマを使用すると、基板のエッチング、基板上への材料の堆積、および／または基板表面の特性の変化、例えば疎水性から親水性への変化、および原子の化学的結合が可能である。後者は、例えば、プラスチック基板の金属化工程で使用可能である（例えばＪｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ３１、５７（２００１年）のシャルボニエ（Ｍ．Ｃｈａｒｂｏｎｎｉｅｒ）らを参照されたい）。この工程においては、金属層をその上に成長させることができるように、プラスチックの表面をプラズマによってパラジウムの付着に適するようする。他の多くの金属化方法に比べ、この方法は、低融点を有するプラスチックの場合に必要な低温の維持が可能であるという利点がある。したがって、ＲＦＩＤタグおよびＯＬＥＤsのようなプラスチック電子部品の製造には、プラズマ処理が有用でありうる。
【０００３】
これらの用途では、パターン化された構造をプラズマによって表面に直接形成することによって、電子部品の製造に必要な工程数を減らしている。さらに、伝統的なマスキング／エッチング方法に比べ、（金属層の堆積とその後のエッチングによる）金属廃棄物がないため、環境負荷が減る。また、ラボオンチップのような他の用途にも、プラズマによる直接パターニングが有用であろう。
【０００４】
プラズマによって表面を直接パターニングするための公知の装置は、独国特許出願公告第１０３２２６９６号およびＳｕｒｆａｃｅ  ＆  Ｃｏａｔｉｎｇｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ２００、６７６（２００５年）に記載されている。これらの装置は、所望のパターンが設けられたマスクを用いてパターンを生成する。これは大量生産には良い方法でありうるが、マスクの作製には極めて多大な費用を要し、時間もかかるうえ、新しいパターンが必要になるたびにマスクを作製する必要があるため、少量生産にはマスクレス方法が好ましいであろう。
【０００５】
プラズマによって表面を直接パターニングするための別の装置が米国特許第４，９１１，０７５号から公知である。この装置は、高熱の火花帯とこの火花帯を囲む円形領域のコロナ帯とを基板の表面に作成するために、正確に位置決めされた高電圧の火花放電電極を利用する。この放電電極を表面全体にわたって走査させながら、精密に制御された電圧および電流プロファイルを有する高電圧パルスが、デジタル画像に一致した、精密に位置決めおよび画成された火花／コロナ放電を生じさせる。物理的マスクを使用しないにも拘らず、この装置は、高電圧パルスの複雑な精密制御が必要であるという欠点を有する。さらに、この装置は、対向電極を基板の裏側に使用するため、薄型基板のみを使用しうる。また、堆積、エッチング、および親水化の諸工程には火花放電が望ましくない場合もありうる。
【０００６】
国際公開第ＰＣＴ／ＮＬ２００８／０５０５５５号に、プラズマパターニングに関する方法および装置が記載されている。国際公開第ＰＣＴ／ＮＬ２００８／０５０５５５号には、第１電極を第２電極に対して選択的に位置決めするように位置決め手段が構成される方法および装置が記載されている。第１電極は、第１放電部と第２放電部との間の距離が十分に小さいために高電圧差でのプラズマ放電が助長される第１の位置と、第１放電部と第２放電部との間の距離が十分に大きいために高電圧差でのプラズマ放電が防止される第２の位置と、に位置決め可能である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの目的は、以前開示された装置に比べ改良された、基板のマスクレス直接パターニングに適したプラズマ放電を発生させるための装置を提供することである。本装置は、単純な制御と長い電極寿命とを有し、基板のパターニングを迅速に行え、および／または広範囲の基板、例えば厚型および薄型基板、に適していることが好ましい。
【０００８】
より概括的には、本発明の１つの目的は、基板の表面をパターニングするためのプラズマ放電を基板の近くで発生させるための装置であって、第１放電部を有する第１電極と、第２放電部を有する第２電極と、第１および第２電極間に高電圧差を発生させるための高電圧源と、好ましくは、第１電極を基板に対して位置決めするための位置決め手段と、を備え、以前開示された装置に比べ改良された装置を提供することである。
【０００９】
本発明によると、基板の表面をパターニングするためのプラズマ放電を基板の近くで発生させるための装置であって、第１放電部を有する第１電極と、第２放電部を有する第２電極と、第１および第２電極間に高電圧差を発生させるための高電圧源と、第１電極を基板に対して位置決めするための位置決め手段とを備え、使用時に第１電極と基板との間に配置される中間構造をさらに備えた装置が提供される。好ましくは、中間構造は、基板に対する第１電極の位置決めを許容する。中間構造によって、発生させたプラズマをより有益に利用できる、および／または追加機能を可能にするために使用できる。好ましくは、中間構造は、板などのシートである。
【００１０】
基板に対する第１電極の位置決めは、第１電極を基板に向けて、および／または基板に沿って、移動させることを含みうる。第１電極の位置決めは、空き空間を中間構造と基板との間に、および／または中間構造と第１電極との間に、設けることによって可能になりうる。中間構造は、第１電極と一緒に基板に沿って移動するように、第１電極に機械的に随意結合される。
【００１１】
一実施形態において、位置決め手段は、第１電極を基板に対して位置決めするために第１電極に機械的に結合された圧電アクチュエータを備える。この圧電アクチュエータによって、第１電極の比較的高精度な位置決めを達成できる。この実施形態においては、本装置は中間構造を必ず備えるとは限らない。第１電極を圧電アクチュエータによって形成し、放電部またはその近くの外面の少なくとも一部に追加の導電性被覆を随意設けることも可能であることを理解されるであろう。
【００１２】
一実施形態において、中間構造は、プラズマを通過させるための少なくとも１つの開口、好ましくは複数の開口、を備えたシートとして形成される。このような開口は、第１電極と基板との間の最小距離より小さい、最大直径などの、最大寸法を随意有しうる。プラズマはこれらの開口を通って基板に到達しうるので、これらの開口はプラズマによって処理される基板領域のサイズに影響を及ぼしうる。この中間構造は、その開口寸法を調整することによって、プラズマによって生成されるパターンのトラック幅またはスポットサイズを縮小するために利用可能である。これにより、パターンの解像度を向上できる。少なくとも１つの開口、随意的には全ての開口、の最大寸法を例えば１０マイクロメートルまたは２０マイクロメートルにしうる。したがって、少なくとも１つの開口、随意的には全ての開口、は例えば最大１０マイクロメートルまたは最大２０マイクロメートルの直径を有しうる。これらの開口は、例えば、プラズマを形成するためのガスを通過させるために有益に使用されうる。これにより、ガス流を集束させることができる。ガスをより経済的に使用できる。この実施形態は、これらの開口を通過するガス流によって第１電極を冷却できるという追加の利点を有しうる。
【００１３】
一実施形態において、中間構造は、非導電性材料を備え、好ましくはこの非導電性材料で基本的に構成される。これにより、高電圧源によって発生させた電界を開口を通して集中させることができる。これにより、プラズマによって処理される基板領域のサイズを有効に縮小できる。すなわち、この開口は、基板上のプラズマのサイズを有効に縮小するための隔膜として使用されうる。中間構造は、第１および第２電極間に配置されうる。
【００１４】
一実施形態において、中間構造は、第２電極を形成しうる導電性材料を備えてもよく、好ましくはこの導電性材料によって基本的に構成される。これにより、基板を第１および第２電極間に配置する必要がなくなる。この結果、高電圧源によって発生させた電界への基板の曝露がほぼ防止されうる。これは、基板が相対的に厚い場合に重要でありうる。この場合、基板を第１および第２電極間に配置すると、プラズマを生成するために相対的に高い電界が必要になるであろう。これは、集積回路のように強電界によって損傷しうる比較的脆弱な構成要素が設けられている基板の場合にも重要になりうる。中間構造はセグメント化されうることを理解されるであろう。中間構造は、関連付けられた第１電極にそれぞれ対応する独立したセグメントを複数備えうる。これにより、プラズマのオン／オフ切り替えのように、高電圧源に対するこれらのセグメントの切り替えが可能になる。
【００１５】
好ましくは、第１電極および／または第２電極、例えば導電性材料、に電気絶縁性の覆いを設けうる。これにより、第１および第２電極間の火花形成を阻止しうる、さらには防止さえしうる。
【００１６】
一実施形態において、中間構造は、プラズマによって少なくとも部分的に移動させることができる、前駆体または堆積可能材料などの、プロセス材料が設けられたリボンなどのシートとして形成される。この中間構造によって、発生させたプラズマをプロセス材料、例えば堆積可能材料、の少なくとも一部の処理、例えば堆積、を可能にするために利用できる。これにより、本装置の追加機能を提供できる。
【００１７】
一実施形態において、中間構造は、プロセス材料が設けられたキャリアシートを備え、このプロセス材料はプラズマによってキャリアシートから少なくとも部分的に除去可能である。この中間構造によって、発生させたプラズマを、キャリアシートに保持されているプロセス材料の処理、例えば堆積、を可能にするために利用できる。好ましくは、使用時、プロセス材料は、キャリアシートと基板との間に配置される。ただし、これは必須ではない。キャリアシートを、例えば少なくとも部分的に、メッシュ状に随意にしうる。この場合、プロセス材料をメッシュの開口部内に設けてもよい。例えば、メッシュ状キャリアにプロセス材料を含浸させてもよい。
【００１８】
一実施形態において、位置決め手段は、第１電極を第２電極に対して、第１放電部と第２放電部との間の距離が十分に小さいために高電圧差でのプラズマ放電が助長される第１の位置と、第１放電部と第２放電部との間の距離が十分に大きいために高電圧差でのプラズマ放電が防止される第２の位置とに選択的に位置決めするように構成される。好ましくは、位置決め手段は、第１電極を第２電極に向かう方向、および第２電極から離れる方向、に移動するように構成される。
【００１９】
これは、位置決め手段を用いて第１電極を第１または第２の位置に配置することによって、プラズマのオン／オフ切り替えを可能にするという利点をもたらす。したがって、電極への高電圧供給の制御が不要になる。
【００２０】
一実施形態において、第２電極は、シート状基板をその外面に配置可能なドラムとして設計され、これにより基板はドラムと第１電極との間に配置され、位置決め手段は第１電極をドラムの外面に対して直角な方向に移動させるように構成される。これにより、プラスチック箔などのシート状の電気絶縁性基板をパターニングしうる。
【００２１】
別の実施形態において、位置決め手段は、第２電極の位置決めを第１電極と同期的に行うようにさらに構成される。これにより、第１および第２電極を一緒に、例えば書き込みヘッドとして、基板の表面に沿って走査させることができるので、プラズマを表面に沿って走査させることができるという利点がもたらされる。さらに、第１および第２電極を同期的、例えば並列、に走査させることによって、基板の背部に電極が不要になるという利点がもたらされる。この結果、厚型基板、不規則形状の基板、および／または三次元基板など、非シート状基板の走査が可能になる。
【００２２】
好ましくは、位置決め手段は、第１電極を基板の表面に沿って位置決めするようにさらに構成される。これにより、位置決め手段は、プラズマのオンまたはオフへの切り替えに加え、第１電極、ひいてはプラズマ、を基板の表面に沿って走査させるためにも使用可能になる。位置決め手段は、複数の独立したアクチュエータ、例えば第１電極を第２電極に向かう方向、または第２電極から離れる方向、に移動させるための第１アクチュエータと、第１電極を基板の表面に沿って第１の方向に移動させるための第２アクチュエータと、第１電極を基板の表面に沿って第２の方向に移動させるための第３アクチュエータと、を備えうることを理解されるであろう。
【００２３】
好ましくは、本装置は筐体をさらに備え、第１電極はこの筐体によって少なくとも部分的に取り囲まれ、第１電極は筐体に対して移動可能である。この筐体は、電気絶縁性でもよい。これにより、第１電極は筐体によって保護されうる。例えば、第２の位置では第１電極をほぼ完全に筐体内に後退させ、第１の位置では筐体から部分的に突出させることが可能である。これにより、第１電極は、埃、ゴミ、またはプラズマの反応産物から保護されうる。
【００２４】
好ましくは、高電圧源は、第１および第２電極間の高電圧差を調整するように構成される。これにより、例えば、点火時のプラズマの空間的広がりを調整可能である。したがって、オン時にプラズマによって変質される基板領域の「ドットサイズ」が調整されうる。これにより、プラズマを用いて基板上にパターンを「印刷する」際のドットサイズが決定されうる。
【００２５】
一実施形態において、本装置は、第１電極を複数備える。これらの第１電極は、基板表面に沿って同時に位置決めされるように、印刷ヘッド内に、例えば並列に、配置されうる。
【００２６】
好ましくは、位置決め手段は、各第１電極を第２電極に対して個別に位置決めするように構成される。これにより、プラズマを点火または滅火させるために、複数の第１電極の各第１電極が個別に位置決めされうる。
【００２７】
本装置は、第２電極を複数備えることも可能である。好ましくは、位置決め手段は、各第１電極を１つ以上の第２電極に対して個別に位置決めするように構成される。
【００２８】
特殊な一実施形態において、第１電極は、高電圧源に導電接続された、マトリックスプリンタの印刷ヘッドの可動ペンによって形成される。
【００２９】
一実施形態において、位置決め手段は、第２電極の位置決めを第１電極と同期的に行うようにさらに構成されるが、位置決め手段は、第１電極を第２電極に対して位置決めするようには必ずしも構成されない。これにより、第１および第２電極を一緒に、例えば書き込みヘッドとして、基板の表面に沿って走査させることができるため、プラズマを表面に沿って走査させることができるという利点がさらにもたらされる。さらに、第１および第２電極を同期的、例えば並列、に走査させることによって、基板の背部に電極が不要になるため、厚型基板、不規則形状の基板、および／または三次元基板などの基板の走査が可能になるという利点がもたらされる。
【００３０】
一実施形態において、本装置は、基板上方のプラズマ源の高さを求める高さ測定装置と、基板上方のプラズマ源の高さを調整する高さアクチュエータと、基板形状の不規則性を補正するために基板上方のプラズマ源の高さを、好ましくはリアルタイムで、制御する高さ制御装置とを備える。
【００３１】
本発明の一態様によると、基板の表面をパターニングするためのプラズマ放電を発生させる装置は、複数の第１電極と、複数の第２電極と、複数の第１電極から選択された複数の第１電極と複数の第２電極から選択された複数の第２電極との間に高電圧差を発生させるように構成された高電圧源とを備える。この態様においては、本装置は、第１および／または第２電極を位置決めするための位置決め手段を必ず備えるとは限らない。したがって、複数の第１電極と複数の第２電極とは、対応付けられた第１および第２電極間に高電圧差をもたらすことによって、基板表面の選択された部分を処理しうる。本装置は、選択された部分の全体を一度に、あるいは選択された第１および第２電極に連続的に高電圧差を印加することによって連続的に、処理しうる。好ましくは、第１および第２電極は並列に配置される。好ましくは、第１および第２電極は交互に配置される。随意的に、第１および第２電極は、少なくとも基板の近くに、電気絶縁性の、例えばセラミック製の、筐体内に完全に収容される。
【００３２】
一実施形態において、第１電極は、プラズマを形成するためのガスを通過させるように構成された給気路を備える。好ましくは、第１電極は、中空ペンによって形成される。この実施形態は、第２電極を形成する導電性材料が中間構造に設けられた実施形態と有利に組み合わせ可能である。後者の実施形態では、電界はプラズマを基板に到達させえないか、または限られた範囲にのみ到達させうる。この結果、プラズマを基板側に移動させるガス流が歓迎されるであろう。このようなガス流は、例えば中空ペンを通して、供給可能である。給気路を必ずしも第１電極に設ける必要はなく、第１電極の代わりに、または第１電極に加えて、本装置のその他の部分に給気路を設けうることは明らかでありうる。
【００３３】
本発明は、プラズマ放電を用いて基板の表面をパターニングする方法であって、第１放電部を有する第１電極と第２放電部を有する第２電極とを設けることと、第１放電部と第２放電部との間に、すなわち第１および第２電極間に、高電圧差を発生させることによってプラズマ放電を生じさせ、これによりプラズマを基板の近くで発生させることと、第１電極を基板に対して位置決めすることと、第１電極と基板との間に中間構造を配置することと、を含む方法にさらに関する。
【００３４】
好ましくは、本方法は、プラズマを基板の近くで繰り返し発生させることを含む。これにより、プラズマは、基板上の複数の異なる位置に到達しうる。好ましくは、第１電極の位置決めは、少なくともプラズマを基板の近くで発生させた後に、行われる。これにより、次回、プラズマを基板の近くの別の位置で発生させることが可能になる。このように、プラズマを複数の異なる位置で発生させることにより、パターニングを達成できる。ただし、代わりに、または加えて、第１電極の位置決めをプラズマの発生中に行いうる。これにより、プラズマによって処理される基板の表面に沿ってトラックを形成可能である。これは、例えばプラズマを基板の表面に沿って移動させることによって、達成可能である。このようにして、パターニングを達成できる。
【００３５】
一実施形態において、中間構造は、例えば少なくとも１つの開口、好ましくは複数の開口、を備えたシートとして形成され、例えば、このような形状を有するか、またはこのようなシートとして製造される。
【００３６】
別の実施形態において、中間構造は、前駆体または堆積可能材料などのプロセス材料が設けられたシートとして形成され、例えばこのようなシートの形状を有するか、またはこのようなシートとして製造され、本方法は、プロセス材料の少なくとも一部を処理する、例えば堆積可能材料の少なくとも一部を基板上に堆積させる、ために、プロセス材料の少なくとも一部をプラズマによって移動させることを含む。
【００３７】
両実施形態は、有利に組み合わせられうる。したがって、中間構造は、少なくとも１つの開口、好ましくは複数の開口、を有するシートを備えうると共に、プロセス材料が設けられたシートをさらに備えうる。
【００３８】
一実施形態において、本方法は、第１電極を第２電極に対して、第１放電部と第２放電部との間の距離が十分に小さいために高電圧差でのプラズマ放電が助長される第１の位置に位置決めすることによってプラズマ放電を選択的に発生させることと、第１電極を第２電極に対して、第１放電部と第２放電部との間の距離が十分に大きいために高電圧差でのプラズマ放電が防止される第２の位置に位置決めすることによってプラズマ放電を選択的に滅火することと、を含む。
【００３９】
本方法は、好ましくは、プラズマ放電によって表面を選択的にエッチングすること、プラズマ放電によって材料を表面上に選択的に堆積させること、および／またはプラズマ放電によって表面の特性を、例えば疎水性から親水性に、選択的に変化させることをさらに含む。
【００４０】
本発明による装置は、プラスチック製の物体、例えばプラスチックシート、などの電気絶縁性基板の表面を処理するために使用されうる。本発明による装置は、半導電性または導電性基板の表面を処理するためにも使用されうる。（半）導電性基板の使用時、第１および／または第２電極は、好ましくは、上記のように電気絶縁性材料で覆われる、例えば被覆される。導電性基板は、第２電極としても使用されうることを理解されるであろう。
【００４１】
本発明による装置は、各種基板の表面処理用に適していることが見出されている。本発明は、中規模電子機器（（Ｏ）ＬＥＤ装置、ＲＦＩＤタグ、または太陽電池装置など）、中規模三次元構造（ＭＥＭＳデバイス、マイクロレンズ、または多焦点レンズなど）、ラボオンチップ、バイオチップ、印刷可能なプラスチック製物体、またはオフセット印刷板を基板から製造するための方法であって、本発明によるプラズマ放電を発生させる装置によって基板を処理することを含む方法にさらに関する。例えば、このプロセス材料は、導電性トラックを基板上に製造するように構成された金属材料でもよい。例えば、このプロセス材料は、複数の疎水性領域から成るパターンを形成できるように、弗素を含有しうる。これにより、インクジェット印刷されるパターンの信頼性および解像度が向上されうる。
【００４２】
本発明は、本発明によるプラズマ放電を発生させる装置の製造方法であって、従来のマトリックスプリンタを用意することと、高電圧差を発生させるための高電圧源を設けることと、マトリックスプリンタの印刷ヘッドの少なくとも１つの印字ペンを高電圧源に導電接続することと、マトリックスプリンタの印刷ドラムの表面を高電圧源に随意導電接続することと、を含む方法にさらに関する。これにより、少なくとも１つの印字ペンは、プラズマを発生させるための電極を形成する。
【００４３】
本発明は、好ましくは本発明による方法を実施するように構成された、本発明による装置に使用される高電圧源と印刷ヘッドとを備えた改造用キットにさらに関する。
【００４４】
一実施形態において、本改造用キットは、印刷ヘッドの第１電極に向けてガスを導くための吸気口をさらに備えうる。ガスと高電圧源とは、印刷ヘッドの第１電極に向けて導かれるガス内にプラズマを発生させるように構成されうる。本改造用キットは、移送手段を随意備える。この移送手段は、例えば印刷ヘッドを移動させるように構成されうる。この移送手段は、例えば印刷ヘッドと基板とを互いに対して移動させるように構成されうる。
【００４５】
添付図面を参照しながら非限定的な例によって本発明を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明による装置の第１実施形態の概略図を示す。
【図１Ａ】ピンホール板を平面図で示す。
【図１Ｂ】圧電アクチュエータの使用方法を模式的に示す。
【図２】本発明による装置の第２実施形態の概略図を示す。
【図３】本発明による装置の第３実施形態の概略図を示す。
【図４ａ】本発明による装置の第４実施形態の概略図を示す。
【図４ｂ】本発明による装置の第４実施形態の概略図を示す。
【図５】本発明による装置の第５実施形態の概略図を示す。
【図５Ａ】本発明による装置の別の実施形態の概略図を示す。
【図５Ｂ】本発明による装置の別の実施形態の概略図を示す。
【図６Ａ】本発明による装置の第６実施形態の概略図を示す。
【図６Ｂ】本発明による装置の第６実施形態の一変形例の概略図を示す。
【図７】本発明による第７実施形態の装置１を模式的に示す。
【図８】本発明による第８実施形態の装置１を模式的に示す。
【図８Ｂ】本発明による別の実施形態の装置を示す。
【図９】本発明による第９実施形態の装置１を模式的に示す。
【図１０】本発明による第１０実施形態の装置１を模式的に示す。
【図１１】堆積可能材料が設けられたシートと第１電極との間にピンホール板が配置される一変形例を示す。
【図１２Ａ】ハンマバンクプリンタに含まれうるハンマバンクの一例を示す。
【図１２Ｂ】ハンマバンクプリンタに含まれうるハンマバンクの別の例を示す。
【図１３】本発明による装置の別の実施形態の一例を示す。
【図１４】第１の高さと第２の高さとを示す。
【図１５Ａ】第１電極が中空針によって形成される一例を示す。
【図１５Ｂ】図１５Ａの例の印刷ヘッドの底面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
図１は、本発明による基板の表面をパターニングするためのプラズマ放電を発生させる装置１の第１実施形態の概略図を示す。表面のパターニングを、例えば疎水性パターンを表面に実現することによって、可能にするために、プラズマが表面に到達するようにプラズマを表面近くで発生させる。
【００４８】
この例では、装置１は、複数の第１電極２．ｉ（ｉ＝１，２，３，．．．）を備える。この例では、第１電極２．ｉは、細長いペンとして設計されている。装置１は、第２電極４をさらに備える。この例では、第２電極は板状である。第１および第２電極２．ｉ、４は、高電圧源１０の端子６、８にそれぞれ導電接続される。高電圧源１０は、第１電極２．ｉと第２電極４との間に高電圧差を発生させるように構成される。この例では、第１電極２．ｉは、参照符号１２においてさらに接地されている。例えばイオンまたは電子のどちらを基板に衝突させるかに応じて、第１電極を第２電極に対して負に帯電させうる、またはこの逆に帯電させうる、ことを理解されるであろう。この例では、高電圧差は、ＤＣ電圧差を含む。代わりに、または加えて、高電圧差は、ＡＣ電圧差（例えば無線周波数（ＲＦ））、パルス電圧差などを含みうる。
【００４９】
この例では、処理対象の基板１４は、第１電極２．ｉと第２電極４との間、この例では第２電極４の上、に位置付けられる。この例の第２電極４は対向電極とも称される。
【００５０】
図１において、装置１は、筐体１６をさらに備えている。筐体１６は複数の孔１８．ｉを備え、各孔１８．ｉに１つの第１電極２．ｉが収容される。各第１電極２．ｉは、それぞれの孔１８．ｉに摺動可能に収容される。この例では、装置１は、第１電極２．ｉの各々を対応する孔１８．ｉの内部で個別に移動させるように構成された位置決め手段を備える。位置決め手段は、リニアモータ、ラックピニオン、圧電アクチュエータ、電磁ソレノイドなどの電動機を備えうる。
【００５１】
装置１は、使用時に基板１４と少なくとも１つの、この例では全ての、第１電極２．ｉとの間に配置される中間構造をさらに備える。この例の中間構造は、少なくとも１つの、この例では複数の、開口を備えたシートとして形成される。複数の開口を備えたシートは、ピンホール板２１Ａとも称される、複数の開口２３を備えた板２１Ａとして設けられうる。これらの開口２３を通して、生成されたプラズマ２２を基板１４に向けて供給できる。したがって、使用時、プラズマはこれらの開口２３を通って基板に到達できる。図１はピンホール板２１Ａを側面図で示しており、図１Ａはピンホール板２１Ａを平面図で示している。
【００５２】
これらの開口の最大寸法を規定しうる。この例の略円形の開口２３の場合、最大寸法を直径Ｄ１にしうる。直径Ｄ１を第１電極と基板との間の最小距離Ｄ２より小さく、例えば少なくとも２分の１に、することも随意可能である。これにより、プラズマによって形成されるパターンのスポットサイズまたはトラック幅Ｓを大幅に縮小可能である。ただし、直径Ｄ１を第１電極と基板との間の最小距離Ｄ２以上にも随意しうる。ピンホール板は、セラミックなどの非導電性材料で基本的に構成される。
【００５３】
これまで説明してきた装置１は、以下の方法で作動させうる。
【００５４】
最初に、基板１４が第２電極４と第１電極２．ｉとの間に配置される。第１および第２電極間に高電圧差が設定され維持される。
【００５５】
基板１４の表面２０をプラズマで選択的に処理する場合は、表面２０の処理対象箇所が決定される。表面上の決定された箇所に最も近い第１電極２．ｉが選択される。この例では、第１電極２．３が選択されている。
【００５６】
初期状態では、第１電極２．１、２．２、２．４、２．５、および２．６に関して図１に示されているように、全ての第１電極２．ｉが後退位置にあってもよい。この後退位置においては、第１電極２．ｉの先端（放電部）と第２電極４との間の距離が十分に大きいために高電圧差でのプラズマ放電が防止される。すなわち、後退位置にある第１電極２．ｉと第２電極４との間の電界強度が十分に低いために電気漏出が防止される。
【００５７】
位置決め手段は、選択された第１電極２．３を第２電極４に向けて突出位置まで移動させる（図１を参照）。この突出位置においては、選択された第１電極２．３の先端（放電部）と第２電極４との間の距離が十分に小さいために高電圧差でのプラズマ放電が助長される。すなわち、突出位置にある第１電極と第２電極４との間の電界強度が十分に高いためにプラズマ放電の開始が助長される。図１において、プラズマは参照符号２２で示されている。
【００５８】
より概括的には、例えば突出位置にある、第１電極２．ｉと中間構造との間の離隔距離Ｚは、使用時に第１電極２．ｉが中間構造に接触しない、および／または中間構造の平面を横切らない、ような距離にしうる。これにより、中間構造は、基板に対する第１電極の位置決めを許容したまま、第１電極と基板との間に配置可能である。ただし、一部の実施形態においては、第１電極が突出位置において複数の開口２３のうちの１つを通り抜けると有利でありうる。
【００５９】
第１および第２電極間の電界は基板を通過するので、図１による装置は、プラスチック箔などのシート状基板に適している。
【００６０】
第１電極が後退可能であるという事実は、後退した第１電極にプラズマが到達できないため、プラズマを発生させた第１電極に隣接した第１電極の浸食を減らしうるという利点をもたらす。この効果は、第１電極を（図１に示されているように）筐体内に完全に後退させることによって向上し、特に筐体１６がプラズマの近くに電気絶縁性の底部を備えている場合に向上する。これは、図２および図３に示されている装置の第１および第２電極についても当てはまる。ただし、電極を筐体１６によって囲むことは厳密には必要でないことを理解されるであろう。筐体は、電極を案内するためのほぼ開いた構造をさらに備えうる。
【００６１】
第１電極と第２電極との間の距離を制御することによって、プラズマの強度を制御できる。
【００６２】
各第１電極と基板の表面との間の距離を制御できるため、（場合によっては、平坦ではないが、基板の形状に追従する第２電極との組み合わせによって）曲面および／または三次元物体の処理も実現可能でありうる。
【００６３】
図１Ｂは、装置１、または本発明による一方法、における圧電アクチュエータの使用方法を模式的に示す。図１Ｂは、第１圧電アクチュエータ１１Ａと第２圧電アクチュエータ１１Ｂとを示す。図１Ｂは、突出位置にある第２圧電アクチュエータ１１Ｂを示す。これは、これらの圧電アクチュエータに対応付けられた電圧源１０’によって第２圧電アクチュエータ１１Ｂの両端に電圧を供給することによって実現可能である。図１Ｂは、後退位置にある第１圧電アクチュエータ１１Ａを示す。これは、これらの圧電アクチュエータに対応付けられた電圧源１０’によって第１圧電アクチュエータ１１Ｂの両端に供給されている電圧を少なくとも部分的に解除することによって実現可能である。圧電アクチュエータに対応付けられた電圧源１０’は、高電圧源１０によって形成されうるが、あるいは高電圧源１０から独立させることも可能である。圧電アクチュエータは電極の精密な突出を可能にすることを理解されるであろう。図１Ｂの例では、第１電極２．１、２．２は圧電アクチュエータ１１Ａ、１１Ｂによってそれぞれ担持されている。追加の導電性被覆が放電部またはその近くの外面の少なくとも一部に随意設けられた圧電アクチュエータによって電極全体を形成することも可能であることをさらに理解されるであろう。
【００６４】
図２は、本発明による装置１の第２実施形態の概略図を示す。この例では、複数の第１電極２．ｉと複数の第２電極４．ｊ（ｊ＝１，２，３，．．．）とが並列に配置される。この例では、第１および第２の両電極は、対応する孔１８．ｋ（ｋ＝１，２，３，．．．）に摺動可能に収容される。図２は、複数の開口２３が設けられたピンホール板２１Ａをさらに示す。
【００６５】
図２に示されている装置１は、以下のように作動させうる。
【００６６】
基板１４は、第１および第２電極、２．ｉ、４．ｊの近くに配置される。第１および第２電極間に高電圧差が設定され維持される。
【００６７】
基板１４の表面２０をプラズマによって選択的に処理する場合は、表面２０の処理対象箇所が決定される。表面上の決定された位置に最も近い第１電極２．ｉおよび第２電極４．ｊが選択される。この例では、第１電極２．２と第２電極４．２とが選択されている。
【００６８】
初期状態では、電極２．１、２．３、４．１、および４．３に関して図２に示されているように、全ての第１電極２．ｉと全ての第２電極４．ｊとが後退位置にあってもよい。この後退位置においては、第１電極２．ｉの先端（放電部）と第２電極４．ｊの先端（放電部）との間の距離が十分に大きいために高電圧差でのプラズマ放電が防止される。すなわち、後退位置にある第１電極２．ｉと後退位置にある第２電極４．ｊとの間の電界強度が十分に低いために電気漏出が防止される。
【００６９】
位置決め手段は、選択された第１電極２．２と選択された第２電極４．２とを突出位置に向けて移動させる（図２を参照）。この突出位置においては、選択された第１電極２．２の先端と選択された第２電極４．２の先端との間の距離が十分に小さいために高電圧差でのプラズマ放電が助長される。すなわち、突出位置にある第１電極と突出位置にある第２電極との間の電界強度が十分に低いためにプラズマ放電の開始が助長される。
【００７０】
図２の例では第１および第２電極の両方が基板１４の同じ側に位置付けられているため、厚型基板、不規則形状の基板、および／または三次元基板などの非シート状基板もプラズマ２２によって処理可能である。
【００７１】
以下により詳細に説明するように、位置決め手段は、第１電極２．ｉを基板の表面に沿って位置決めするようにさらに構成されうる。したがって、図１および図２に示されているような電極を備えた筐体１６を基板１４の表面２０に沿って走査させうる。したがって、表面２０の複数の領域を選択的にプラズマ２２に曝露可能である。ここで、これらの電極を備えた筐体１６は、インクを堆積させる代わりに、プラズマ処理を行うための「印刷ヘッド」として機能すると理解されうる。
【００７２】
図３は、本発明の第２の態様による装置１の一実施形態の概略図を示す。図３に示されている装置は、図２に示されている装置とよく似ている。１つの違いは、図２に示されている装置１では、電極２．ｉおよび４．ｊがそれぞれスイッチ２４．ｋ（ｋ＝１，２，３，．．．）を介して高電圧源１０に接続されている点である。
【００７３】
図３に示されている装置１は、以下のように作動させうる。
【００７４】
基板１４は、第１および第２電極、２．ｉ、４．ｊの近くに配置される。高電圧差が設定される。
【００７５】
基板１４の表面２０をプラズマによって選択的に処理する場合は、表面２０の処理対象箇所が決定される。表面上の決定された箇所に最も近い第１電極２．ｉおよび第２電極４．ｊが選択される。この例では、第１電極２．２および第２電極４．２が選択されている。
【００７６】
初期状態では、プラズマ放電が発生しないように、全ての第１電極２．ｉおよび全ての第２電極４．ｊを高電圧源１０から切り離しておいてもよい。選択された第１電極２．２および選択された第２電極４．２は、それぞれスイッチ２４．３および２４．４を介して高電圧源１０に接続される。選択された第１電極２．２の先端と選択された第２電極４．２の先端との間の距離は、高電圧差でのプラズマ放電を助長するために十分に小さい距離であるように選択される。すなわち、第１電極と第２電極との間の電界強度は、プラズマ放電の開始を助長するために十分な低さである。
【００７７】
スイッチ２４．ｋは、高電圧源１０の一部を形成しうる。したがって、高電圧源１０は、第１モードではプラズマ放電を助長するために、高電圧差を電極２．ｉおよび４．ｊに選択的に発生させ、第２モードでは、プラズマ放電を防止するために、低電圧差またはゼロ電圧差を電極２．ｉ、４．ｊに発生させるように構成される。
【００７８】
図３の例では、第１および第２電極の両方が基板１４の同じ側に位置付けられているため、厚型基板、不規則形状の基板、および／または三次元基板などの非シート状基板もプラズマ２２によって処理可能である。
【００７９】
図３の例では、第１および第２電極の両方が高電圧源に選択的に接続される。これらの電極の一部、例えば全ての第１電極２．ｉまたは全ての第２電極４．ｊ、を高電圧源に永続的に接続しうることを理解されるであろう。
【００８０】
図３に示されている装置１０１の電極を備えた筐体１６を、図１および図２に関して説明したように、基板１４の表面２０に沿って走査させうることを理解されるであろう。
【００８１】
図３の例では、筐体１６は、電極２．ｉ、４．ｊと放電空間３４との間に障壁を形成する電気絶縁体１７．ｋを備えている。電気絶縁体１７．ｋは、電極２．ｉ、４．ｊがプラズマ２２に直接接触することを防ぐ。したがって、これらの電極は浸食から効率的に保護される。電気絶縁体１７．ｋは、電極間の高電圧差がプラズマ放電を可能にするために十分であるように、設計される。電気絶縁体１７．ｋは、図１、図２、図４ａ、図４ｂ、または図５に関して説明したように、装置１にも適用されうることを理解されるであろう。これらの電気絶縁体は、筐体の一部であってもよく、あるいは電極の個別の覆い、例えば被覆、であってもよい。
【００８２】
図１〜３に示されている装置の全てに関して、電極を備えた筐体を、印刷ヘッドのように、基板１４に沿って移動可能にしうる。
【００８３】
図４ａの例では、第２電極４は、シート状基板１４をその外面２０に配置可能なドラム２６として設計されており、これによりシート状基板１４はドラム２６と第１電極２．ｉとの間に配置される。この例では、第１電極２．ｉを備えた筐体１６は、図１に関して説明したように設計されている。基板１４はドラム状の第２電極４によって移送され、移動可能な第１電極２．ｉを備えた筐体１６は、図４ａに示されている断面に対して直角な方向に移動可能である。図４ｂは、図４ａによる装置１の正面図を示す。なお、図４ｂでは、筐体１６は、第１電極２．ｉの二次元配列を備えたものとして示されていることに注目されたい。筐体１６は、第１電極２．ｉの一次元配列を、または単一の第１電極２でさえも、備えうることを理解されるであろう。
【００８４】
図５は、本発明による基板１４のマスクレス直接パターニング、すなわちパターンが設けられたマスクを使用しないパターニング、に適した、プラズマ放電を発生させる装置１の別の実施形態を示している。この例では、装置２０１は、三次元基板１４の表面２０のパターニング用に特別に適合化されている。図５の例では、明確にするために描画されていないが、ピンホール板などの中間構造が存在する。
【００８５】
この例では、電極２．ｉ、４．ｊは、図１および図２に関して説明したように、基板１４に向かう方向および基板１４から遠ざかる方向に個別に移動可能である。この例では、各電極２．ｉ、４．ｊは、各電極に対して固定的に取り付けられた電気絶縁体２８．ｋを備えている。したがって、電極２．ｉ、４．ｊは、浸食に対して十分に保護される。
【００８６】
図５に示されている装置１は、以下のように作動させうる。
【００８７】
基板１４は、第１および第２電極２．ｉ、４．ｊの近くに配置される。各電極が基板１４の表面２０に接触するまで、全ての電極２．ｉ、４．ｊが基板１４に向けて位置付けられる。次に、表面２０を処理するためのプラズマ２２の発生に適した所定の距離だけ、全ての電極２．ｉ、４．ｊが表面２０から遠ざけられる。これで、各電極は表面２０の輪郭に「追従する」。図５は電極の一次元配列を示しているが、三次元基板の表面２０の表面領域の処理を可能にするには、電極２．ｉ、４．ｊの二次元配列が好ましい。
【００８８】
高電圧差が設定される。基板１４の表面２０をプラズマによって選択的に処理する場合は、表面２０の処理対象箇所が決定される。表面上の決定された箇所に最も近い第１電極２．ｉおよび第２電極４．ｊが選択される。この例では、第１電極２．２および第２電極４．２が選択されている。
【００８９】
初期状態では、プラズマ放電が発生しないように、全ての第１電極２．ｉおよび全ての第２電極４．ｊを高電圧源１０から切り離しておいてもよい。選択された第１電極２．２および選択された第２電極４．２は、それぞれスイッチ２４．３および２４．４を介して高電圧源１０に接続される。
【００９０】
図５の例では、遮蔽体３０．ｍ（ｍ＝１，２，３，．．．）が電極２．ｉ、４．ｊ間に取り付けられている。この例では、遮蔽体は、（電気絶縁性の）箔によって形成されている。遮蔽体３０．ｍは、電極２．ｉ、４．ｊ間の空き空間３２へのプラズマ２２の進入を防止する。遮蔽体３０．ｍは、放電空間３４へのガスの進入を可能にすると同時に、電極間の空き空間３２へのガスの進入を防止する。放電空間３４のガスは、プラズマ放電を促進するように選択可能であることを理解されるであろう。このガスは、例えばアルゴンまたはヘリウムを含みうる。このガスが空き空間３２内に存在しないため、空き空間３２内では高電圧差によってプラズマ放電が引き起こされない。これら遮蔽体３０．ｍの使用は随意であり、所望であれば、図１、図２、図３、図４ａ、および図４ｂによる装置にも適用されうることを理解されるであろう。
【００９１】
図５Ａは、放電空間３４にガスを進入させうる方法を模式的に示す。装置１は、その内部でプラズマを形成するために、第１電極２に向けてガスを供給する給気路、例えば吸気管１３Ａ、を備えうる。装置１は、第１電極または基板からガスを排出させる排気路、例えば排気管１３Ｂ、をさらに備えうる。装置１は、第１電極２を取り囲む囲い１３Ｃをさらに備えうる。囲い１３Ｃは、使用時に吸気管１３Ａから囲い１３Ｃ内にガスが直接流入するように、吸気管１３Ａと流体連通しうる。吸気管１３Ａと排気管１３Ｂとは、ガスが囲い１３Ｃから流出しなければ排気管１３Ｂに到達できないように、配置されうる。吸気管と、排気管と、囲いとによって、集束されたガス流を生じさせうる。ただし、集束されたガス流を囲い１３Ｃを通さずに到達させうることも明らかでありうる。図５Ｂに示されているように、排気管１３Ｂを囲い１３Ｃ内に開口させることも可能である。
【００９２】
本発明者らは、市販のマトリックスプリンタを図１、図１Ｂ、図２、図３、図５、図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ、図６Ｂ、図７、図８、図８Ｂ、図９、図１０、図１１、図１２Ａ、図１２Ｂ、図１３、図１４、または図１５Ａによる装置を備えたプラズマプリンタに容易に転用可能であることを見出した。図４ａおよび図４ｂに示されている装置は、実際に、そのように転用されたマトリックスプリンタの一部でもありうる。
【００９３】
従来のマトリックスプリンタの転用は、以下のように行うこともできる。本発明による一実施形態の改造用キットを使用してもよい。
【００９４】
最初に、従来のマトリックスプリンタを用意し、高電圧差を発生させるための高電圧源を設ける。マトリックスプリンタの印刷ヘッドの少なくとも１つの印字ペンを高電圧源に導電接続する。
【００９５】
図１による装置が所望される場合は、従来のマトリックスプリンタの印刷ドラムの外面を高電圧源に導電接続する。必要であれば、印刷ドラムの表面に導電性被覆を設けてもよい。
【００９６】
図２、図３、または図５による装置が所望される場合は、印刷ヘッドの少なくとも１つの印字ペンを高電圧源の正端子に接続し、印刷ヘッドの他の少なくとも１つ印字ペンを高電圧源の負端子に接続する。
【００９７】
２つを超える数の第１電極２．ｉおよび／または第２電極４．ｊが使用される場合は、これらの電極を一次元または二次元配列に配置できる。このような配列内の電極同士を分離するスマートな方法として、参照により本願明細書に取り込むものとする国際公開第２００８／００４８５８号に記載されているように、膜を使用する方法がある。この方法によると、個々の電極２．ｉ、４．ｊを膜によって分離することによって、電極２．ｉ、４．ｊを互いに近接させて、例えば六方充填配置に、配置できる。膜が電気絶縁性であれば、これらの電極は互いに電気的にも十分に絶縁される。国際公開第２００８／００４８５８号に記載されているピン移動の構成および方法の別の利点は、互いに影響を及ぼさずに電極を個別に移動できることである。
【００９８】
図６Ａは、本発明による装置１の第６実施形態を示す。この実施形態においては、プラズマ放電をもたらすために、従来のインクジェット印刷ヘッド３５が転用される。この例では、インクジェット印刷ヘッドは、複数のノズル３７．ｎ（ｎ＝１，２，３，．．）を備えている。ノズル当たり２つの圧電素子３１、３３が内部インク室３９に隣接して配置される。この改造によると、圧電素子３１、３３は、高電圧源１０の端子６、８にそれぞれ導電接続される。圧電素子３１、３３間に高電圧差が維持されているとき、圧電素子３１、３３は第１および第２電極２．ｉ、４．ｊとして機能する。図６Ａの例では、中間構造はピンホール板２１Ａとして描かれている。
【００９９】
図６Ａの実施形態では、ピンホール板を導電性にし、第２電極として機能させることも可能であることを理解されるであろう。この場合、第１電極を形成するために、内部インク室３９内のインクジェット印刷ヘッドの一方の電極のみ、例えば一方の圧電素子、が必要である。
【０１００】
図６Ａの装置は、以下のように作動させうる。矢印Ｇで示されているように、インクの代わりに、ガス流が印刷ヘッド３５内に供給される。基板１４の表面２０をプラズマによって選択的に処理する場合は、表面２０の処理対象箇所が決定される。表面上の決定された箇所に最も近いノズル３７．ｎとこれに対応付けられた第１電極２．ｉおよび第２電極４．ｊとが選択される。この例では、第１電極２．３および第２電極４．３が選択されている。
【０１０１】
初期状態では、プラズマ放電が発生しないように、全ての第１電極２．ｉおよび全ての第２電極４．ｊを高電圧源１０から切り離しておいてもよい。選択された第１電極２．３および選択された第２電極４．３は、それぞれスイッチ２４．５および２４．６を介して高電圧源１０に接続される。これで、これら電極間の領域にプラズマ２２が発生する。ガス流の速度により、プラズマ２２はノズル３７．３から基板の表面２０に向けて射出される。この改造されたインクジェットヘッド３５を表面２０に沿って走査させうることを理解されるであろう。
【０１０２】
図６Ｂは、本発明による装置１の第６実施形態の一変形例を示す。この実施形態においては、プラズマ放電をもたらすために、従来のインクジェット印刷ヘッド３５が転用される。この例では、インクジェット印刷ヘッドは、複数のノズル３７．ｎ（ｎ＝１，２，３，．．）を備えている。この改造によると、針状の第１電極２．ｉが、ヘッドの内部インク室３９を通って延在するように、取り付けられる。
【０１０３】
針状の第１電極は、通常、例えば導電性被覆が設けられた、例えばダイアモンドチップを有しうる。これにより、第１電極は、比較的鋭い先端を備えうる。したがって、プラズマのサイズを縮小できる。したがって、パターニング中のスポットサイズまたはトラック幅を縮小できる。
【０１０４】
第１電極２．ｉは、高電圧源１０の端子６に導電接続される。ピンホール板２１Ａは、高電圧源１０の端子８に導電接続され、第２電極４として機能する。この例では、各第１電極は、各スイッチ２４．ｉを介して切り替えられる。第１電極２．ｉは、例えば図１または図２に関して示したように、後退位置から突出位置に移動可能なように構成しうることも理解されるであろう。
【０１０５】
図６Ｂの例では、ノズル３７．ｎ内の第１電極２．ｉの周囲にガスが流されうる。このガスは、例えば、前駆体または堆積可能材料を含みうる。
【０１０６】
本発明による装置１を形成するために、従来の他のインクジェットヘッドも転用しうることを理解されるであろう。例えば、印刷ヘッドの圧電素子によって第１電極を形成し、ノズルを取り囲む導電性ノズル板によって第２電極を形成することも可能である。発熱抵抗体など、従来のインクジェット印刷ヘッド内の代替の導電性構造によってプラズマを発生させるための電極を形成することも可能である。
【０１０７】
図７は、本発明による第７実施形態の装置１を模式的に示す。図７は、例えば第１実施形態と同様に突出可能なペンによって形成された、第１電極２．ｉと、基板１４と、高電圧源１０と、生成されたプラズマ２２とを示す。第７実施形態において、装置１は、複数の開口２３を有するピンホール板２１Ａをさらに備える。第７実施形態において、ピンホール板は、金属材料、例えば白金、銀、および／または金、などの導電性材料で基本的に構成される。したがって、ピンホール板は、第２電極４を形成しうる。
【０１０８】
図８は、本発明による第８実施形態の装置１を模式的に示す。第７実施形態に比べ、第８実施形態の装置１は、追加の第２電極４Ａと、追加の高電圧源１０Ａとを備える。追加の第２電極４Ａおよび追加の高電圧源１０Ａは、図１〜６の第２電極４および高電圧源１０と同様に設けられる。高電圧源１０は、第２電極４の電圧を制御するために使用可能である。追加の高電圧源１０Ａは、追加の第２電極４Ａの電圧を制御するために使用可能である。したがって、より概括的には、装置１は、第１放電部を有する第１電極と、第２放電部を有する第２電極と、追加の第２放電部（第３放電部）を有する追加の第２電極（第３電極）とを備えうる。したがって、本装置は、対応付けられた３つの電極を備えうる。使用時、この３つの電極は、プラズマを生成および／または維持する電界を制御するために使用されうる。このような三電極構成は、二電極構成に比べ、制御の向上を可能にする。好ましくは導電性または半導電性材料を備えた、ピンホール板などの、中間構造によって、第３電極または第２電極を形成しうる。
【０１０９】
図８では、基板１４は、第２電極４と第１電極２．ｉとの間に設けられている。図８では、追加の第２電極４Ａ、すなわちピンホール板２１Ａ、が基板１４と第１電極との間に設けられている。第２電極と追加の第２電極の両方を設けることにより、プラズマの生成を可能にする電界をより良好に制御できる。
【０１１０】
図８では、第１電極２．ｉは、少なくとも１つの開口２３を通って延在する軸１９に沿った細長い形状である。したがって、少なくとも１つの第１電極２．ｉの先端は、これらの開口２３のうちの１つに面する。
【０１１１】
図８Ｂは、本発明による別の実施形態の装置１を示す。この実施形態において、電極は、第１電極２と、（追加の第２電極とも称される）第３電極４Ａを形成するピンホール板２１Ａと、第２電極４とを備える。第２電極は、線の形態、例えば細長い形態、を有しうる。第２電極を相対的に細くしてもよく、例えば、最大横断面幅を１００マイクロメートル未満または３０マイクロメートル未満にしてもよい。これにより、装置の解像度を向上させうる。第２電極は、基板１４の第３電極および／または第１電極とは反対の側に、基板１４に沿って延在しうる。第２電極は、複数の第１電極に対向配置されうる。本装置は、１つ以上の遮蔽要素５をさらに備えうる。このような遮蔽要素は、第１、第２、および第３電極のうちの１つ以上、例えば図８Ｂに示されている第２電極、を少なくとも部分的に取り囲みうる。
【０１１２】
図８Ｂは、休止位置にある第１電極２を示している。図８Ｂは、第１電極の突出位置７をさらに示している。突出位置において、第１電極２は、少なくとも部分的に開口２３内に、または開口２３を通って、延在しうる。これにより、第１電極は、基板１４に相対的に接近しうる。この例では、第１電極と第３電極とが接地されうる。これは、基板の電磁遮蔽のために有益でありうる。
【０１１３】
図９は、本発明による第９実施形態の装置１を模式的に示す。第９実施形態において、中間構造は、プラズマによって移動可能なプロセス材料、この例では堆積可能材料、２５が設けられたシートとして形成される。このシートは、キャリアシート２７を備えてもよく、リボン２１Ｂの形態を取りうる。キャリアシート２７はメッシュ状でもよい。次に、堆積可能材料２５は、プラズマによってキャリアシート２７から除去されうる。如何なる理論にも拘束されることを望むものではないが、プラズマは、堆積可能材料２５の一部を含有する小さな液滴、粒子、または分子２９を基板１４上に堆積させうる。使用時、堆積可能材料２５は、キャリアシート２７と基板１４との間に配置されうる。したがって、キャリアシート２７は、使用時、第１電極２．ｉに面しうる。
【０１１４】
図１０は、本発明による第１０実施形態の装置１を模式的に示す。第１０実施形態において、装置は、ピンホール板２１Ａとリボン２１Ｂの両方を備える。ピンホール板２１Ａの複数の開口２３は、プラズマによって処理される領域のサイズに影響を及ぼすと同様に、堆積可能材料２５の一部が堆積される基板領域のサイズに影響を及ぼすために使用可能である。これにより、堆積可能材料２５の一部を含むパターンのスポットサイズまたはトラック幅を縮小可能である。
【０１１５】
第１０実施形態において、リボン２１Ｂは、ピンホール板２１Ａと第１電極２．ｉとの間に配置されうる。ただし、図１１に示されている変形例においては、ピンホール板は、リボン２１Ｂと第１電極２．ｉとの間に配置される。より概括的には、堆積可能材料２５が設けられたシート、例えばリボン２１Ｂ、と第１電極２．ｉとの間にピンホール板を配置すると、別の有利な実施形態が可能になる。この実施形態では、装置１は、基板１４と堆積可能材料２５が設けられたシート２１との間にガスを供給するために装置１内に配置された吸気口４１を備える。
【０１１６】
本発明による他の複数の実施形態は、本発明による装置、例えば本願明細書に記載されている複数の実施形態のうちの１つによる装置１、に使用される高電圧源と印刷ヘッドとを備えた改造用キットに関しうる。この改造用キットは、印刷ヘッドの第１電極に向けてプラズマを生じさせるように構成された、例えばアルゴンを含む、ガスを導くための吸気口をさらに備えうる。このような改造用キットは、インクジェットプリンタ、またはマトリックスプリンタ、より具体的にはハンマバンクプリンタなど、従来のプリンタを改造するために使用されうる。より概括的には、この改造用キットは、如何なるＸＹライターまたは位置決め装置への取り付けにも適しうる。
【０１１７】
図１２Ａおよび図１２Ｂは、ハンマバンクプリンタに含まれうるハンマバンク１０１の例を示す。ハンマバンク型マトリックスプリンタは、例えば、その開示内容を参照により本願明細書に援用するものとする米国特許第６，７７９，９３５Ｂ１号から公知である。本願では明らかにされていない図１２Ａおよび図１２Ｂの参照符号の意味の説明については、米国特許第６，７７９，９３５Ｂ１号の対応する説明を参照されたい。米国特許第６，７７９，９３５Ｂ１号は、ハンマバンクプリンタにおいてハンマバンク１０１が如何に機能できるかについて説明している。
【０１１８】
ハンマバンクプリンタは、ハンマバンク３６に取り付けられた、印字先端部４８、８６を有する複数のハンマ４６、８２と、前記ハンマ４６、８２を保持するための永久磁石と、前記永久磁石による保持から前記ハンマを解放するための電気駆動装置とを備えうる。永久磁石は、図１２Ａおよび図１２Ｂには示されていないが、米国特許第６，７７９，９３５Ｂ１号の図４および図５に参照符号１２２で示されている。電気駆動システムは、印刷回路板を備えうる。電気駆動システムは図１２Ａおよび図１２Ｂには示されていないが、それ自体は当業者には公知であるので、さらなる説明は不要と考えられる。使用時、印字先端部は、所与の媒体に印刷するために印刷リボンに激突する。米国特許第６，７７９，９３５号の詳細な明細書には、これらの特徴、すなわち少なくとも複数のハンマと、１つの永久磁石と、１つの電気駆動装置と、が組み込まれた複数の実施形態がさらに説明されている。
【０１１９】
ハンマバンクプリンタは、ハンマ４６、８２のうちの第１のハンマの両側に前記ハンマと同じ平面に沿って長手方向に載置された、前記永久磁石からの磁束を分流するための２つの透磁性延長部を随意備えうる。
【０１２０】
印字先端部４８、８６は、第１電極２．ｉを形成しうる。印字先端部は、改造用キットの高電圧源１０に電気的に接続されうる。高電圧源と印字先端部４８、８６との間の電気接続部の一部は、ハンマ４６、８２によって形成されうる。
【０１２１】
ハンマバンクプリンタは、蓋板６０を備えうる。このような蓋板は、中間構造２１Ａの一例であり、第２電極４を形成しうる。この改造用キットは、蓋板とハンマ４６、８２とを相互に、およびハンマバンクプリンタの他の部分から、隔離するように設計された隔離要素を備えうることは当業者には明らかであろう。例えば、このような隔離要素は、蓋板６０の下、開口部６８の近くに、有利に取り付けられうる。
【０１２２】
使用時、例えば全ての印字先端部４８、８６が同じ電圧に保持されうる。１つの印字先端部を第２電極に近付けると、プラズマを発生させるために十分な高さの電界強度になる。印字先端部をその休止位置に向けて後退させると、電界強度が再度低下し、プラズマが消滅する。蓋板６０を第２電極として使用せず、代わりに第２電極を基板の真下に配置することも可能であることを理解されるであろう。
【０１２３】
ハンマバンクプリンタは、ラインプリンタ型マトリックスプリンタでもよい。このプリンタは、単一列の印字先端部、すなわち単一列の第１電極（図１２Ｂ）、または複列の印字先端部（図１２Ａ）を備えうる。印刷用に２列を超える列数の印字先端部を１つのハンマバンクに設けうることも理解されうる。１つ、２つ、または２つを超える列数の印字先端部をそれぞれ備えた複数のハンマバンクを印刷システムに使用しうることも理解されうる。このようなシステムは、生産性の向上を可能にしうる。
【０１２４】
１つまたは複数のハンマバンクによる印刷中、基板１４をハンマバンクに対して移動させる方法としてさまざまな方法が使用されうる。全般的に、基板１４をハンマバンクに対して移動させるために特に有利な方法は、以下のステップを含みうる。すなわち、ａ）ハンマバンクを第１の方向に移動させる、および／または基板を第１の方向とは逆の第２の方向に移動させる、ステップであって、第１および／または第２の方向は、印字先端部列の延在方向に対して直角である、ステップと、ｂ）基板を第１および／または第２の方向に対して直角な第３の方向に移動させるステップと、ｃ）ステップａ）でハンマバンクおよび／または基板を移動させた方向とは逆の方向にハンマバンクおよび／または基板を移動させるステップと、ｄ）基板を第３の方向に移動させるステップと、を含む。ステップａ）〜ｄ）は、例えば１回または複数回、随意に繰り返されうる。これにより、ハンマバンクプリンタを、例えばロールツーロールシステムにおいて、使用できる。基板はプリンタに連続的に送り込まれうる。したがって、基板の移動方向の変更が防止されうる。これにより、単パスプロセスを得ることができる。
【０１２５】
本発明者らは、本発明による改造用キットを使用することによって、ハンマバンクプリンタを有利に改造しうることを見出した。ハンマバンクプリンタまたはハンマバンクを用意し、高電圧差を発生させるための高電圧源を設けうる。ハンマバンクの少なくとも１つのハンマを高電圧源に導電接続する。
【０１２６】
本改造用キットは、他のプリンタの改造にも使用されうる。したがって、本発明により可能な一方法では、この改造用キットは、第１、第２、第３、第４、第５、第７、第８、第９、および／または第１０実施形態、および／またはこれらの変形例、によるプラズマ放電を発生させるための装置の製造に使用されうることが明らかであるかもしれない。このような可能な一方法は、従来のマトリックスプリンタを用意することと、高電圧差を発生させるための高電圧源を設けることと、マトリックスプリンタの印刷ヘッドの少なくとも１つの印字ペンを高電圧源に導電接続することとを含みうる。
【０１２７】
本発明による一方法の別の実施形態において、改造用キットは、第６実施形態またはその変形例によるプラズマ放電を発生させるための装置の製造に使用されうる。この実施形態において、本方法は、従来のインクジェットプリンタを用意することと、高電圧差を発生させるための高電圧源を設けることと、インクジェットプリンタの印刷ヘッドの少なくとも１つの導電性構造を高電圧源に導電接続することとを含みうる。
【０１２８】
基板１４は非平坦でもよいことを認識されるであろう。基板は、プラズマ源に対して、例えば傾斜していても波形上面を有していてもよい。これは、発生させるプラズマのサイズ、ひいては装置の解像度、に影響を及ぼしうる。
【０１２９】
このために、全般的には、図１３の例に示されているように、基板上方のプラズマ源の高さを求めるための高さ測定装置４１を装置１に設けうる。この例では、装置１は、基板１４上方のプラズマ源の高さを調整するための高さアクチュエータ４３をさらに備える。この例では、装置１は、基板の如何なる変形も補正するために、基板上方のプラズマ源の高さを、好ましくはリアルタイムで、制御するための高さ制御装置４５をさらに備える。
【０１３０】
基板上方のプラズマ源の高さは、例えば、第１電極がプラズマを発生させるときに前記第１電極を通る電流を測定することによって求められうる。この電流は、プラズマのサイズ、ひいては基板表面上方の電極の高さ、を表す。あるいは、基板上方のプラズマ源の高さは、例えばカメラまたは（ＣＤプレーヤで用いられているような）オートフォーカス装置を用いて、光学的に求められうる。この高さを容量的にまたは誘導的に求めることも可能である。この高さ測定装置によって、第１電極２（の先端）と基板１４との間の第１の高さｈ１が求められうる、および／または印刷ヘッド３５’と基板１４との間の第２の高さｈ２が求められうる。図１４は、第１の高さｈ１と第２の高さｈ２とを示している。高さ制御装置４５は、第１の高さｈ１および／または第２の高さｈ２を、好ましくはリアルタイムで、制御するように構成されうる。
【０１３１】
上記のように基板のマスクレス直接パターニングに適したプラズマ放電を発生させる装置は、プラズマを用いた基板表面の処理、例えば基板表面のエッチング、基板表面への物質の堆積、または濡れ性などの表面特性の変化、に使用されうることを理解されるであろう。後者は、印刷媒質（例えばインクまたは半田）に対する表面の濡れ性を局所的に変化させることによって、例えば印刷目的に使用されうる。
【０１３２】
図１〜６に関して説明したような基板のマスクレス直接パターニングに適したプラズマ放電を発生させる装置は、（Ｏ）ＬＥＤ装置、ＲＦＩＤタグ、または太陽電池装置などの中規模電子機器、ＭＥＭＳ装置、マイクロレンズ、または多焦点レンズなどの中規模三次元構造、ラボオンチップ、バイオチップ、印刷可能なプラスチック物体、またはオフセット印刷板を基板から製造するために使用されうることを理解されるであろう。
【０１３３】
プラズマ２２は、大気条件下で発生させうることを理解されるであろう。あるいは、プラズマは、低圧または高圧下で発生させうる。プラズマは、例えば空気中で形成されうる。プラズマは、アルゴン、酸素、アンモニア、窒素、ヘリウム、またはこれらの混合物を含むガス中でも形成されうる。また、このガス（混合物）に、例えば気化された、前駆体、例えば、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）または（３−アミノプロピル）トリメトキシシラン（ＡＰＴＭＳ）などの有機珪素化合物、ヘプチルアミン、水（Ｈ２Ｏ）、またはメタノール（ＣＨ３ＯＨ）を追加しうる。
【０１３４】
以上、本発明の実施形態の具体例を参照しながら本発明について説明した。ただし、添付の特許請求の範囲に記載されている本発明のより広範な精神および範囲から逸脱することなく、さまざまな修正および変更を本発明に行いうることは明らかであろう。
【０１３５】
これらの例において、筐体１６内の電極は針状である。ただし、他の形状も可能である。
【０１３６】
図１の例では、第２電極４は板状である。他の設計も可能であることを理解されるであろう。例えば、第２電極は、針状の第１電極にそれぞれ面して位置付けられうる針状電極を複数備え、基板を第１および第２の針状電極間に配置することも可能である。
【０１３７】
この例では、針状電極は単純な金属棒または針でもよい。ナノ構造またはマイクロ構造の電極を使用しうることを理解されるであろう。ナノ／マイクロ構造の電極は、電界放射を向上させうる、さらにはプラズマを狭い領域に閉じ込めて装置の解像度を向上するために使用できる、さらにはプラズマの特性および開始電圧に影響を及ぼしうる。これらのナノ／マイクロ構造の電極の製造は、例えば、針先端のレーザ蒸着またはアブレーションによって、または針先端における専用の結晶成長によって、またはカーボンナノチューブを針先端に用いることによって、行いうる。
【０１３８】
図１、図１Ｂ、図２、図３、図５、図６Ａ、図６Ｂ、図７、図８、図８Ｂ、図９、図１０、および図１１には電極の一次元配列が示されているが、電極の二次元配列も使用されうる。
【０１３９】
他の実施形態においては、図５に示されているような電気絶縁体２８．ｋを備えた電極も使用されうることを理解されるであろう。
【０１４０】
図１〜１５Ａの例では、筐体内の電極は、並列に移動する並列電極として示されていた。ただし、電極は並列である必要はない。電極は、筐体１６に、例えば互いに対して傾斜して、取り付けられうる。第１および第２電極が後退位置から突出位置に移動されたときに集束するように筐体内に取り付けられると、前記電極の放電部間の距離が極めて効率的に縮小されうることを理解されるであろう。これらの電極が筐体内で湾曲または傾斜した経路に沿って移動される場合にも同様の結果が得られうる。
【０１４１】
これらの例において、放電部は電極の先端近くにある。電極の放電部を別様に、例えば湾曲した電極の湾曲部の近くに、配置することも可能である。
【０１４２】
とりわけ図３および図５の例では、各電極はそれぞれのスイッチを介して高電圧源に選択的に接続される。電子切り替え手段、選択的増幅などの代替切り替え手段も可能であることを理解されるであろう。プラズマ放電を助長可能な高電圧差とプラズマ放電を消滅可能な低電圧差との間をスイッチによって切り替えることも可能である。例えば特定の電極間の電圧差を選択的に増減することによって、第１モードではプラズマ放電を助長するために高電圧差を選択的に発生させ、第２モードではプラズマ放電を防止するために低電圧差またはゼロ電圧差を発生させるように、高電圧源を構成することも可能であることを理解されるであろう。
【０１４３】
図１、図１Ｂ、図２、図３、図４Ａ、図５、図５Ａ、図５Ｂ、図６Ｂ、図７、図８、図８Ｂ、図９、図１０、図１１、図１２Ａ、図１２Ｂ、図１３、図１４、および図１５Ａの例では、第１電極は細長い形状である。このような電極は中空の針状でもよいことを理解されるであろう。この場合、ガスは、この中空の電極を通って基板および／またはプラズマに供給されうる。図１５Ａは、第１電極２．２が中空針によって形成されている例を示す。中空針から流出するガスが矢印Ｇ１で示されている。より概括的には、装置１は、中空針２．２の周囲に排気路１３Ｂを備えうる。排出されるガスの流れが矢印Ｇ２で示されている。ガス流Ｇ１および／またはＧ２により、第１電極、例えば中空針、の効果的な冷却が実現されうる。図１５Ｂは、図１５Ａの例の印刷ヘッドの底面図を示しており、針２．ｉが見える。ただし、他の改造例、変形例、および代替例も可能である。
【０１４４】
例えば、パターニングの後に、例えばスロットダイコーティング、浸漬被覆、またはインクジェット印刷を行いうる。別の例として、上記実施形態の１つ以上、例えば全て、における装置１を、例えば、基板１４および／または第１電極２．ｉを互いに対して移動させるための移送手段を備えたプラットフォーム上に設けることができる。好ましくは、この移送手段は、ほぼ１０マイクロメートル以下、より好ましくは５マイクロメートル以下、特に１マイクロメートル以下、の相対的および／または絶対的な配置精度を有する。この移送手段は、位置決め手段を形成しうるが、これは必須ではない。この移送手段は、基板または第１電極２．ｉを搭載可能なチャックなどの回転可能要素および／またはＸＹテーブルを備えうる。
【０１４５】
したがって、これらの仕様、図面、および例は、制限を課すものではなく実例を示すものという観点で認識されるべきものである。
【０１４６】
特許請求の範囲において、括弧で挟まれた参照符号は、如何なるものも特許請求の範囲を限定するものとは解釈されないものとする。単語「備える／含む（”ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ”）」は請求項に記載されている特徴またはステップ以外の特徴またはステップの存在を排除しない。さらに、単語「ａ」および「ａｎ」は「ただ１つ（”ｏｎｌｙ  ｏｎｅ”）」に限定されると解釈されるべきではなく、「少なくとも１つ（”ａｔ  ｌｅａｓｔ  ｏｎｅ”）」を意味するために使用され、複数を排除しない。諸方策が互いに異なる請求項に記載されているという単なる事実は、これらの方策の組み合わせを有利に使用できないことを示すものではない。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
2013519991.tif 000021
【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【国際調査報告】
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