(57)【要約】  基板表面上への層堆積の方法。当該方法は、基板に接触させるための前駆体供給部から堆積空洞の中への気体前駆体の注入と、注入された気体前駆体の一部の堆積空洞からの排出と、基板表面に沿った、堆積空洞および基板の互いに相対的な位置付けとを含む。当該方法は、さらに、第１の電極および第２の電極の提供と、第１の電極および第２の電極の互いに対応する位置付けと、第１の電極および第２の電極の間に生じる高電圧差による基板に接触するための基板近くでのプラズマ放電の発生とを含む。当該方法は、プラズマによる表面のパターニングのため、選択的なプラズマ放電の発生を含む。気体前駆体に接触した基板の部分が、プラズマに接触した基板の部分に、選択的に重複する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
堆積機器により基板表面上に層を堆積するための方法であって、
前記堆積機器は、前駆体供給部および前駆体排出部を伴う堆積空洞を備え、
前記堆積空洞は、使用する際、前記堆積機器と前記基板表面とにより境界がつくられ、
前記方法は、前記基板表面に接触させるための前記前駆体供給部から前記堆積空洞の中への気体前駆体の注入と、注入された前記気体前駆体の一部の前記堆積空洞からの排出と、前記基板表面の平面に沿った、前記堆積空洞および前記基板の互いに相対的な位置付けとを含み、
前記方法は、さらに、第１の電極および第２の電極の提供と、前記第１の電極および前記基板の互いに相対的な位置付けと、前記第１の電極および前記第２の電極の間に生じる高電圧差による前記基板に接触するための前記基板近くでのプラズマ放電の発生とを含み、
前記方法は、前記気体前駆体が接触した前記基板の部分を前記プラズマが接触した前記基板の部分に選択的に重複させるように、前記プラズマにより前記基板表面をパターニングするために、前記プラズマ放電を選択的な時間および／または位置において発生させることを含み、
前記方法は、さらに、装置の軸受用気体注入部によって前記装置と前記基板表面との間に軸受用気体を注入することによる気体軸受層の形成を含むことを特徴とする、方法。
【請求項２】
パターニングされた前記基板上に層が堆積されるように、前記基板のパターニングが、前記基板上の層の堆積に先立って行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基板上での層の形成のために、または、前記基板上に存在している気体前駆体材料を取り除くために、前記プラズマが前記基板上に存在している前記気体前駆体材料と反応するよう、前記基板表面との接触のための前記前駆体供給部から前記堆積空洞の中への前記気体前駆体の注入が、前記基板近くでの前記プラズマ放電の発生に先立って行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記基板表面との接触のための前記前駆体供給部から前記堆積空洞の中への前記気体前駆体の注入が、前記基板近くでの前記プラズマ放電の発生と同時に行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の電極を、前記第２の電極に対し、前記第１の電極と前記第２の電極との間の距離が高電圧差にてプラズマ放電をサポートできる程十分に小さくなる第１の配置に位置させることにより、選択的に前記プラズマ放電を発生させること、および、前記第１の電極を、前記第２の電極に対し、前記第１の電極と前記第２の電極との間の距離が高電圧差にてプラズマ放電を防げる程十分に大きくなる第２の配置に位置させることにより、選択的に前記プラズマ放電を消失させることを含むことを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の電極を前記第１の配置へと動かす場合、前記第１の電極は前記第２の電極に向かう方向へ動かされ、前記第１の電極を前記第２の配置へと動かす場合、前記第１の電極は前記第２の電極から離れる方向へと動かされることを含むことを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の電極および前記第２の電極を、前記基板表面に沿って同期性を有するよう配備することを特徴とする、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の電極および／もしくは前記基板に向かってその場所において前記プラズマを形成し得る気体を供給すること、ならびに／または、前記第１の電極および／もしくは前記基板から離れ気体を排出することを含むことを特徴とする、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
基板表面上における原子層堆積または化学蒸着堆積のような層堆積のための、堆積機器を備える装置であって、
前記堆積機器は、前駆体供給部、前駆体排出部、および、使用する際前記堆積機器と前記基板表面とにより境界が作られる堆積空洞を備え、
前記堆積機器は、前記前駆体供給部から前記堆積空洞の中へ前記基板表面に接触するために気体前駆体が注入されるよう配備され、注入された前記気体前駆体の少なくとも一部が前記前駆体排出部を通り前記堆積空洞から排出されるよう配備され、
前記堆積機器は、前記基板表面の平面に沿って互いに相対的な前記堆積空洞および前記基板の位置付けをするよう配備された堆積配置手段を備え、
前記装置は、さらに、第１の電極、第２の電極および高電圧源を有するプラズマ機器を備え、当該プラズマ機器は、さらに、前記第１の電極および前記基板の相対的な位置付けをするための電極配置手段を有し、
前記プラズマ機器は、前記高電圧源によって前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧差を生じさせることにより、前記基板表面に接触させるため、前記基板の近くでプラズマ放電を発生させるよう配備されており、
前記装置は、前記気体前駆体に接触した前記基板の部分を前記プラズマに接触した前記基板の部分に選択的に重複させるよう、前記プラズマにより前記基板表面をパターニングし、前記プラズマ放電を選択的な時間および／または位置において発生させるための、前記高電圧源および／または前記電極配置手段に連結した装置制御器を備え、
前記装置は、さらに、前記装置と前記基板表面との間の軸受用気体を注入するよう、軸受用気体注入部を備え、その結果、使用の際に前記軸受用気体が気体軸受を形成することを特徴とする、装置。
【請求項１０】
使用の際に、前記堆積空洞により加工される前記基板の部分が前記プラズマにより加工される前記基板の部分と重複するよう、前記第１の電極および前記堆積空洞が、前記堆積配置手段により実現される相対的な動きの方向に沿って前記装置に配置されることを特徴とする、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１の電極を、前記第２の電極に対し、前記第１の電極と前記第２の電極との間の距離が高電圧差にて前記プラズマ放電をサポートできる程十分に小さくなる第１の配置に、または、前記第１の電極と前記第２の電極との間の距離が高電圧差にて前記プラズマ放電を防げる程十分に大きくなる第２の配置に、選択的に位置させるよう、前記電極配置手段が配備されていることを特徴とする、請求項９または１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記第１の電極を前記第２の電極に向かう方向へ、または前記第２の電極から離れる方向へ動かすため、前記電極配置手段が配備されていることを特徴とする、請求項９ないし１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記第２の電極を前記第１の電極と同期性を有するよう配置するため、前記電極配置手段が配備されていることを特徴とする、請求項９ないし１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記第１の電極および／もしくは前記基板に向かってその場所において前記プラズマを形成し得る気体を供給するためのプラズマガス供給部、ならびに／または、前記第１の電極および／もしくは前記基板から気体を排出するためのプラズマガス排出部が備わっていることを特徴とする、請求項９ないし１３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
請求項９ないし１４のいずれか１項に記載の装置、および／または、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の方法により、少なくとも１つの、好ましくはパターニングされた、原子層または化学蒸着層を堆積することによって、（Ｏ）ＬＥＤ機器、ＲＦＩＤタグまたは太陽電池機器；ＭＥＭＳ機器、マイクロレンズまたはマルチフォーカスレンズのような、メソスケール三次元構造；マイクロチップ解析；バイオチップ；基板からのプリントプラスチック物質またはオフセット版、のような、原子層のスタックから発光ダイオードを製造する方法、または、メソスケール・エレクトロニクス機器を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子層堆積機器または化学蒸着機器のような堆積機器により、表面に例えば原子層または化学蒸着層を層堆積する方法に関する。本発明は、基板の表面に、原子層堆積または化学蒸着のような層堆積のための堆積機器を備える装置にも関する。本発明は、さらに、発光ダイオードまたはメソスケール・エレクトロニクス機器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子層堆積は、対象材料の単分子層の堆積方法として知られている。化学蒸着は、対象材料の薄膜堆積方法として知られている。原子層堆積は、少なくとも２つの工程がかかるという点において、化学蒸着とは異なる。当該工程の第１には、基板表面への気体前駆体の塗布が含まれる。当該工程の第２には、対象材料の単分子層形成のための前駆体材料の反応が含まれる。なお、原子層堆積は、層の厚さを適切に制御可能であるという利点を有する。そのため、公知の方法および装置では、均一な原子層のブランケット堆積が使用されている。また、より薄い層が必要である場合には、化学蒸着によるランケット堆積が使用されることもある。
【発明の概要】
【０００３】
本発明の目的の１つは、基板の表面への原子層または化学蒸着層等の改良された層堆積方法の提供である。
【０００４】
そこで、本発明では、原子層堆積機器または化学蒸着機器のような堆積機器による、基板表面への原子層または化学蒸着層の層堆積方法を提供する。当該堆積機器は、前駆体供給部および前駆体排出部を伴う堆積空洞を備えており、使用する際には、当該堆積空洞は、堆積機器および基板表面によって境界がつくられる。当該方法では、前駆体供給部から堆積空洞の中へ基板表面に接触するよう気体前駆体を注入し、注入された気体前駆体の一部を堆積空洞から排出し、基板表面の平面に沿って堆積空洞および基板が互いに相対するよう、位置付けされる。当該方法では、さらに、互いに相対して配置される第１の電極および第２の電極の提供も含まれる。好ましくは、第１の電極と第２の電極との間に高電圧差を生じさせることにより、基板近くで基板に接触するよう、プラズマ放電を繰り返し発生させる。この方法には、気体前駆体が接触した基板の一部が、プラズマが接触した基板の一部と選択的に、例えば断続的に重複するよう、プラズマによる基板表面のパターニングのために、プラズマ放電を選択的、例えば断続的な時間および／または位置において生じさせることも含まれる。さらに、この方法には、当該装置の軸受用気体注入部にて、装置と基板表面との間の軸受用気体を注入することにより、気体軸受層を形成することも含まれる。プラズマ加工と層堆積工程とを互いに作用させることができるので、一方でのプラズマ放電手段による表面のパターニング、および他方での層堆積の組合せによって、パターニングされた層を得ることができる。公知の方法を用いた場合、パターニングされた層を得ても、ブランケット堆積後の層において追加の工程（例えば、リソグラフィー）を行う必要があるだろう。
【０００５】
プラズマに接触（例えば加工）されている基板の部分と選択的に重複している気体前駆体に接触（例えば加工）されている基板の部分との表現は、つまり、気体前駆体が接触した基板の部分は、プラズマが接触した基板の部分よりも、大きい表面の領域に対応するということを表し得る。一方、さらには、プラズマが接触した基板の部分は、気体前駆体が接触した基板の部分を横切ったりその部分内に残っていると想定される線に沿って、断続的、すなわち非連続的に基板上に存在しているということも表し得る。選択的に重複させる他の方法も同様に可能であり、プラズマによって作られたパターンに依るものである。
【０００６】
選択的な時間におけるプラズマ放電の発生とは、例えば、第１の電極が気体前駆体に接触した基板の部分に配置、例えば移動される間、プラズマを当該時間において非連続的または断続的に生じさせることを示し得る。選択的な位置におけるプラズマ放電の発生とは、例えば、気体前駆体に接触した基板の部分に沿ったある第１の領域に達するところになるとプラズマが発生し、気体前駆体に接触した基板の部分に沿った他の第２の領域においてはプラズマが発生しないということを示し得る。当該第２の領域を第１の領域に組み込んでもよいし、逆もまた同様である。
【０００７】
所望により、気体前駆体に接触した基板の部分に沿って、プラズマに接触する基板の部分を順番に存在させるということが理解されるだろう。この場合、気体前駆体に接触した基板の部分は選択的に、例えば順番または断続的に、プラズマに接触する基板の部分と重複することが可能である。このため、基板表面のパターニングは、気体前駆体に接触した基板の部分上において、原子層構造または化学蒸着構造での順番にて構成することができる。そのため、気体前駆体に接触した基板の部分を横切ったりその部分内に残っていると想定される線に沿って、順番に原子層または化学蒸着層を有する領域または有さない領域を作ることができる。
【０００８】
好ましくは、堆積空洞の寸法はプラズマの寸法よりも大きい。この場合、パターニングが可能となり得る。
【０００９】
好ましくは、当該方法は、堆積空洞へ注入された気体前駆体を基板表面の近傍に留めることを含む。この場合、堆積空洞の外からの汚染を十分に防止することができる。
【００１０】
当該方法は、装置の軸受用気体注入部により、装置と基板表面との間の軸受用気体を注入することによって気体軸受層を形成する工程を含む。しかし、当該工程が省かれた場合でも、有用な方法が得られる。気体軸受層（気体軸受とも示される）は、原子層堆積機器および基板表面の近接を相対的に近づけることができる。使用の際、堆積機器と基板表面との最も小さい距離は１００マイクロメーターより小さくなり得る。例えば、５から２５マイクロメーターの範囲までが挙げられる。このような近接の結果、堆積空洞の外側の、堆積機器と基板表面との隙間での、堆積空洞から表面に沿った気体前駆体の漏出を効果的に妨げることができる。好ましくは、軸受用気体注入部は前駆体供給部から離れている。
【００１１】
１つの実施の形態では、パターニングされた基板上に層が堆積されるよう、基板のパターニングが、原子層の堆積に先立って行われる。プラズマでの加工により、気体前駆体材料の付着において、差異を作ることができる。その結果、気体前駆体は、プラズマによって加工された、またはされていない表面の部分上に、優先的に付着する。
【００１２】
１つの実施の形態において、基板との接触のための前駆体供給部から堆積空洞の中への気体前駆体の注入が、基板近くでのプラズマ放電発生に先立って行われる。その結果、基板上にて原子層が形成するよう、または基板上にて存在している気体前駆体材料が取り除かれるよう、プラズマが基板上に存在している気体前駆体材料と反応する。本実施の形態は、パターニングされた原子層を得るための、プラズマ加工が原子層堆積工程に作用し得るもう１つの方法である。所望により、プラズマを局地的に使用することにより、パターニングされた原子層を得るよう気体前駆体材料とプラズマを反応させることができる。また、所望により、前もって得られた原子層の部分を局地的に除去するよう、プラズマを使用することができる。
【００１３】
１つの実施の形態において、当該方法は、選択的なプラズマ放電の発生と選択的なプラズマ放電の消失を含む。当該選択的なプラズマ放電の発生は、第１の電極例えば第１の電極の第１の放電部分と、第２の電極例えば第２の電極の第２の放電部分との間の距離が、高電圧差にてプラズマ放電をサポートできる程十分に小さい、第２の電極に関する第１の電極の第１の配置における位置付けによるものである。当該選択的なプラズマ放電消失は、第１の電極と第２の電極との間の距離が、高電圧差にてプラズマ放電を防ぐことができる程十分に大きい、第２の電極に関する第１の電極の第２の配置における位置付けによるものである。第１の電極のそのような位置付けは、従来のマトリックスプリンタヘッドおよび／またはハンマバンクプリンタヘッドを使用することにより、実現できる。しかし、その他の方法においても、プラズマを選択的に発生させることが可能であることは明らかであろう。
【００１４】
好ましくは、第２の電極に関する第１の電極の位置付けは、機械的に第１の電極と連結されている圧電アクチュエータを備える電極配置手段により実行される。圧電アクチュエータにより、第１の電極の位置付けにおける相対的に高い精密さが達成され得る。これは気体軸受層とうまく結びつく。気体軸受層は、例えば、具体的には、例えば５マイクロメーターのわずかな基板と軸受用気体注入部との間の距離における変化を有し得る。圧電アクチュエータは、その変化内においての精密さを有し得る。圧電アクチュエータは、使用の際において、０．６ｍｍから１．２ｍｍまでの範囲における第１の電極の変化を実現可能に配備され得る。
【００１５】
１つの実施の形態において、当該方法は、第１の電極を第１の配置へと動かす場合、第１の電極は第２の電極に向かう方向へ動かされ、第１の電極を第２の配置へと動かす場合、第１の電極は第２の電極から離れる方向へ動かされることを含む。
【００１６】
１つの実施の形態において、当該方法は、基板表面に沿った第１の電極の走査を含む。
【００１７】
１つの実施の形態において、当該方法は、複数の第１の電極が基板に関して一斉に配備され、それぞれの第１の電極は第２の電極に関して個々に配備されていることを含む。
【００１８】
１つの実施の形態において、当該方法は、第１の電極および第２の電極を、基板表面に沿って同調性を有するよう配備することを含み得る。そのような配備は、プラズマ機器のような従来のインクジェットヘッドを使用することで実現できる。所望により、電極配置手段は堆積配置手段によって形成される。
【００１９】
１つの実施の形態において、当該方法は、第１の電極および／または基板に向かってその場所においてプラズマを形成し得る気体を供給することを含む。および／または、当該方法は、第１の電極および／または基板から離れさせ気体を排出することを含む。
【００２０】
１つの実施の形態において、当該方法は、第１の電極と基板との間における中間構造の配備を含む。
【００２１】
当該方法は、所望により、さらに、プラズマ放電により表面を選択的にエッチングすること、プラズマ放電により表面上へ材料を選択的に（例えば中間構造において）堆積すること、および／または、プラズマ放電により、例えば疎水性から親水性へ変化させる等の表面の特性を選択的に変化させることを含む。
【００２２】
好ましくは、当該方法は、本発明による装置により実行される。
【００２３】
本発明の目的の１つは、基板の表面上に、原子層や化学蒸着層のような層を堆積するための改良された装置を提供することである。
【００２４】
そこで、本発明は、基板の表面上における原子層堆積または化学蒸着のような層堆積のための堆積機器を備える装置を提供する。当該堆積機器は、前駆体供給部、前駆体排出部、および、使用する際堆積機器と基板表面により境界が作られる堆積空洞を備える。当該堆積機器は、前駆体供給部から堆積空洞の中へ基板表面に接触するために気体前駆体が注入されるよう配備されており、注入された気体前駆体の少なくとも一部が前駆体排出部を通り堆積空洞から排出されるよう配備されている。当該堆積機器は、基板表面の平面に沿って互いに相対的な堆積空洞および基板の位置付けをするよう配備された堆積配置手段を備える。装置は、さらに、第１の電極、第２の電極および高電圧源を有するプラズマ機器を備える。当該プラズマ機器は、さらに、第１の電極および基板の相対的な位置付けのための電極配置手段を有する。当該プラズマ機器は、高電圧源によって第１の電極と第２の電極との間に電圧差を生じさせることにより、基板表面に接触させるために基板の近くでプラズマ放電を好ましくは繰り返し、生じさせるよう配備されている。気体前駆体に接触した基板の部分をプラズマに接触した基板の部分に選択的に、例えば断続的に重複させ、プラズマにより基板表面をパターニングするよう、プラズマ放電を選択的な、例えば断続的な、時間および／または位置において発生させるための高電圧源および／または電極配置手段が連結した装置制御器が、当該装置には備えられている。当該装置は、さらに、装置と基板表面との間の軸受用気体を注入するよう、軸受用気体注入部を備え、その結果、使用の際に軸受用気体が気体軸受を形成する。
【００２５】
当該装置は、一方でのプラズマ放電による表面のパターニング、および他方での層堆積の工程を組み合わせることが可能である。その結果、プラズマ加工と層堆積工程とを互いに作用させることができるので、パターニングされた層を得ることができる。例えば、基板上において存在している気体前駆体材料を原子層へと反応させるよう、プラズマが使用される。公知の装置を使用した場合にてパターニングされた層を得るには、ブランケット堆積後の層の上で追加の工程（例えば、リソグラフィー）を行う必要があるだろう。
【００２６】
当該装置は、装置と基板表面との間の軸受用気体を注入するよう配備された軸受用気体注入部を備え、その後、軸受用気体は気体軸受を形成することになる。気体軸受によって、堆積配置手段は、さらに、基板表面の平面外から、前駆体供給部および基板をより相対的に位置付けするよう配備される。このような場合、当該装置、または当該装置に含有される装置ヘッドは、使用する際、基板上において浮動し得る。なお、軸受用気体注入部は、前駆体供給部から離隔され得る。そのように軸受用気体の注入部が離隔されることで、他の気体の圧力、例えば堆積空洞における気体前駆体の圧力から離れ、気体軸受層における圧力の制御が可能となる。例えば、使用の際に、気体前駆体の圧力を気体軸受層における圧力よりも低くすることができる。この場合には、工程における状況にてさらに能率的に利用され得る。
【００２７】
好ましくは、基板に沿って、および、堆積配置手段により実現される相対的な動きの方向に対する逆の方向に沿って、堆積空洞の寸法はプラズマの寸法を超えている。
【００２８】
好ましくは、原子層堆積機器は、堆積空洞へ注入された気体前駆体を基板表面の近傍に留めるよう配備されている滞留構造を備える。気体軸受は、当該滞留構造を形成することができる。
【００２９】
好ましくは、当該制御は、電圧差の発生が起こる、時間および位置の制御を含む。
【００３０】
１つの実施の形態において、当該装置は、基板表面に向かって原子層堆積機器上に予負荷を適用するよう配備され得る。さらに、当該装置は、気体軸受層における圧力を制御することにより、当該予負荷を相殺するよう配備され得る。使用において、当該予負荷は気体軸受の剛直性を増加させる。そのように増加した剛直性は、基板表面の平面外からの望ましくない所作を減少させる。その結果、堆積機器は、基板表面に接触することなく、基板表面へより近接して操作することが可能である。
【００３１】
１つの実施の形態において、当該電極配置手段は、第１の電極例えば第１の電極の第１の放電部分と、第２の電極例えば第２の電極の第２の放電部分との間の距離が、高電圧差にてプラズマ放電をサポートできる程十分に小さい、第２の電極に関する第１の電極の第１の配置における選択的な位置付けができるよう配備されている。また、当該電極配置手段は、第１の電極と第２の電極との間の距離が、高電圧差にてプラズマ放電を防ぐことができる程十分に大きい、第２の電極に関する第１の電極の第２の配置における選択的な位置付けができるよう配備されている。これにより、選択的に、例えば局地的にプラズマを発生させる簡便な方法として実現できる。
【００３２】
１つの実施の形態において、当該電極配置手段は、第１の電極が第２の電極の方向へ向かって、および当該方向から離れて動くよう配備されている。
【００３３】
１つの実施の形態において、第２の電極が、ドラムとしてシート形状の基板の外側の表面に設計され、当該シート形状の基板は当該ドラムと第１の電極との中間に位置し得る。一方、電極配置手段は、通常の外側の表面の方向において第１の電極を動かすよう配備されている。
【００３４】
１つの実施の形態において、電極配置手段は、基板表面に沿って第１の電極を位置付けるよう、さらに配備されている。
【００３５】
１つの実施の形態において、プラズマ機器はハウジングを備え、第１の電極は当該ハウジングにより少なくとも部分的に囲われており、第１の電極はハウジングに関して動くことが可能である。
【００３６】
１つの実施の形態において、高電圧源は、好ましくは装置制御器によって、第１の電極と第２の電極との高電圧差を調整できるよう配備されている。
【００３７】
１つの実施の形態において、プラズマ機器は、複数の第１の電極および／または複数の第２の電極を備える。好ましくは、電極配置手段は、１つまたはそれより多くの第２の電極に関して、それぞれの第１の電極を個々に位置付けするよう配備されている。好ましくは、電極配置手段は、残っている第１の電極に関して、それぞれの第１の電極を個々に位置付けするよう配備されている。
【００３８】
１つの実施の形態において、第１の電極は、高電圧源と電気伝導的に接続されている、マトリックスプリンタのプリントヘッドの可動式ペンによって形成されている。
【００３９】
１つの実施の形態において、第１の電極および／または第２の電極は、例えば、放電部分におけるレーザー堆積または除去、放電部分における特定したクリスタルの成長、または、放電部分におけるカーボンナノチューブの提供により、ナノ構造またはマイクロ構造となっている。
【００４０】
１つの実施の形態において、電極配置手段は、さらに、第２の電極が第１の電極と同調性を有するよう位置付けて配備されている。
【００４１】
１つの実施の形態において、電極配置手段は、基板に関して第１の電極を位置付けるために、機械的に第１の電極と連結された圧電アクチュエータを備えている。圧電アクチュエータにより、第１の電極の位置付けにおける相対的に高い精密さが達成され得る。所望により、その外側表面上の少なくとも一部分、例えば第１の電極の放電部分またはその近くにおいて電気伝導性のコーティングを追加した圧電アクチュエータによっても、第１の電極を形成することは可能であろう。
【００４２】
１つの実施の形態において、第１の電極および第２の電極は機械的に連結されている。
【００４３】
１つの実施の形態において、高電圧源および／または装置制御器は、選択的に、第１の様式においてプラズマ放電をサポートする高電圧差を生じさせ、第２の様式においてプラズマ放電を防ぐ減少した電圧差または電圧差が無い状態を生じさせるよう、配備されている。
【００４４】
１つの実施の形態において、プラズマ機器は複数の第１の電極および複数の第２の電極を備え、高電圧源および／または装置制御器が少なくとも１つの第１の電極と少なくとも１つの第２の電極との間に、選択的に高電圧を適用できるよう配備されている。
【００４５】
１つの実施の形態において、プラズマ機器は、第１の電極および／もしくは基板に向かってプラズマを形成する気体を供給するためのプラズマガス供給部、ならびに／または、第１の電極および／もしくは基板から気体を排出するためのプラズマガス排出部を備える。
【００４６】
１つの実施の形態では、プラズマを形成する気体を供給するため配備されている気体供給部が、第１の電極において備わっている。
【００４７】
１つの実施の形態において、第１の電極は、中空ペンによって形成されている。
【００４８】
１つの実施の形態において、第１の電極は、好ましくはハンマバンクプリンタにおいて備えられている、ハンマバンクプリンタのチップにより形成されている。
【００４９】
１つの実施の形態において、プラズマ機器は、使用の際に第１の電極と基板との間において配備される中間構造をさらに備える。好ましくは、中間構造は基板に関しての第１の電極の位置付けを可能にする。中間構造という手段を以て、発生したプラズマをより有効に利用することが可能となり、および／または追加機能を以て使用することも可能となる。好ましくは、中間構造はプレートのようなシートである。
【００５０】
第１の電極および基板の互いに相対的な位置付けは、基板に向かう、および／または基板に沿った、第１の電極の動きを含み得る。第１の電極の位置付けは、中間構造と基板との間および／または中間構造と第１の電極との間に開放された空間を有していることにより可能となり得る。所望により、中間構造が第１の電極と機械的に連結されることにより、第１の電極と共に基板に沿って動くこととなる。
【００５１】
１つの実施の形態において、中間構造は、そこを通り抜けてプラズマを提供するための、少なくとも１つの開口、好ましくは複数の開口が備えられたシートとして形成されている。所望により、そのような開口は最大の直径等、最大の寸法を有し得る。これは、第１の電極と基板との間の最小距離よりも小さいものである。プラズマは開口を通り基板へとたどり着くので、開口はプラズマにより加工される基板の領域の大きさに影響を与え得る。よって、開口の寸法を調整することで、プラズマにより発生したパターンの斑の大きさまたは周囲幅を減少させるよう、中間構造を利用することができる。このような場合には、パターンの解像度を改良することが可能となる。少なくとも１つ、任意に全ての開口の最大寸法は、例えば１０マイクロメーター、または２０マイクロメーターが挙げられる。また、少なくとも１つ、任意に全ての開口は、例えば最大でも１０マイクロメーター、または最大でも２０マイクロメーターの直径を有し得る。このように、開口は、例えばプラズマを形成するための気体を通して提供することにより、有益に利用され得る。この方法においては、気体の流れを集中させることが可能である。つまり、当該気体についても、より経済的に使用することが可能である。また、本実施の形態では、開口を通り抜ける気体の流れにより第１の電極を冷却することができるというさらなる利点も有し得る。
【００５２】
１つの実施の形態において、中間構造は、非電気伝導性材料を備える、または好ましくは本質的に非電気伝導性材料にて構成されている。この場合、高電圧源によって生じた電界を集中させて開口に通すことができる。この場合、プラズマによって加工される基板の領域の大きさを効果的に減少させることができる。この場合、開口は、基板におけるプラズマの大きさの効果的縮小のためのダイヤフラムとして使用され得る。なお、中間構造は、第１の電極と第２の電極との間において配置され得る。
【００５３】
１つの実施の形態において、中間構造は、第２の電極を形成し得る電気伝導性材料を備え得る、または好ましくは本質的に構成され得る。この場合、第１の電極と第２の電極との間において基板が配置される必要がないという可能性がある。すると、高電圧源により生じる電界へと基板をさらすことを実質上防ぐことができる。これは、もし基板が相対的に厚い場合において重要となり得る。そのような場合、第１の電極と第２の電極との間における基板の配置にてプラズマを発生させるためには、相対的に強い電界が必要とされるためである。これは、もし、強い電界により損傷を受け得る集積回路のような、相対的に傷を受けやすい構成要素を基板が備えている場合も重要となり得る。また、中間構造は分割化されるようにも適用できる。中間構造は、関連する第１の電極とそれぞれが対応している分割化されたセグメントを備え得る。これにより、プラズマのオンとオフを切り替えるように、セグメントを高電圧源に対応するよう切り替えることが可能となる。
【００５４】
好ましくは、第１の電極および／または第２の電極には、例えば電気伝導性材料には、電気的に絶縁している被覆が備えられ得る。これにより、第１の電極と第２の電極との間の電気での火花の形成を妨げ、さらに防ぎさえもすることができる。
【００５５】
１つの実施の形態において、中間構造は、例えばリボンのようなシートとして形成される。当該シートは、前駆体または堆積材料のような加工材料を含み、これはプラズマにより少なくとも部分的に放出され得る。当該中間構造で以て、発生したプラズマで、例えば堆積材料である加工材料の少なくとも一部の工程（例えば堆積）に利用することが可能となる。この場合には、当該機器にさらなる機能性が提供され得ることになる。
【００５６】
加工材料は、原子層堆積工程における前駆体材料もしくは反応材料として任意のものを、または化学蒸着工程における前駆体材料として任意のものを使用することができる。また、基板表面に接触させるための、前駆体供給部から堆積空洞の中への気体前駆体の注入を、プラズマによる加工材料の放出によって実行してもよい。
【００５７】
１つの実施の形態において、中間構造は加工材料を含む担体シートを備えており、当該加工材料はプラズマにより少なくとも部分的に担体シートから移動可能となっている。つまり、当該中間構造を以て、発生したプラズマを、担体シートにより保持されている加工材料に係る工程（例えば堆積）に利用することが可能となる。好ましくは、使用の際には、加工材料は担体シートと基板との間において配備されている。しかし、これは必須であるわけではない。所望により、担体シートを、例えば少なくとも部分的に、メッシュ形状としてもよい。また、加工材料が当該メッシュの開口内において含有されていてもよい。加工材料を、例えばメッシュ形状の担体において含浸させておいてもよい。
【００５８】
本発明による装置は、所望により、例えばプラスチックシートに挙げられるプラスチック製物質のような、電気的絶縁基板の表面の加工のために使用することができる。本発明による機器は、所望により、半導体または伝導体基板の表面の加工のために使用することができる。伝導体（半導体）基板にて使用する場合、第１および／または第２の電極は、好ましくは、前述したような絶縁性を有する材料により被覆、例えばコーティングされている。電気的に伝導性を有する基板は、第２の電極としても使用され得ることは想到されるだろう。
【００５９】
好ましくは、当該装置は、本発明による方法を実行するために使用される。
【００６０】
本発明の目的のもう１つは、メソスケール・エレクトロニクス機器の改良された製造方法を提供することである。
【００６１】
そこで、本発明は、好ましくはパターニングされた、原子層のスタックから発光ダイオードを製造する方法、またはメソスケール・エレクトロニクス機器を製造する方法を提供する。これらの機器等には、（Ｏ）ＬＥＤ機器、ＲＦＩＤタグまたは太陽電池機器；ＭＥＭＳ機器、マイクロレンズまたはマルチフォーカスレンズのような、メソスケール三次元構造；マイクロチップ解析；バイオチップ；基板からのプリントプラスチック物質またはオフセット版、のようなものが挙げられる。当該製造方法は、本発明による装置および／または本発明による方法を用い、少なくとも１つの、好ましくはパターニングされた原子層を堆積することによる。
【００６２】
本発明を例とそれに伴う図にて記載するが、限定はされない。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態における装置を模式的に示す。
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の第１の実施の形態を示す。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の第１の実施の形態を示す。
【図１Ｃ】図１Ｃは、本発明の第１の実施の形態を示す。
【図２Ａ】図２Ａは、図１において示す断面Ａ−Ａ’での堆積機器の実施の形態を示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、堆積機器の別の実施の形態を示す。
【図２Ｃ】図２Ｃは、図２Ａおよび２Ｂの堆積機器の底面図を示す。
【図３Ａ】図３Ａは、図１において示す断面Ｂ−Ｂ’でのプラズマ機器の実施の形態を示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明によるプラズマ機器または方法において、圧電アクチュエータがどのように使用され得るかを模式的に示す。
【図３Ｃ】図３Ｃは、プラズマ機器の別の実施の形態を示す。
【図３Ｄ】図３Ｄは、プラズマ機器のさらなる実施の形態を示す。
【図３Ｅ】図３Ｅは、気体がどのように放電空間の中へ入ることができるかを模式的に示す。
【図３Ｆ】図３Ｆは、プラズマ機器の別のさらなる実施の形態を示す。
【図４】図４は、中間構造を有するプラズマ機器の例を示す。
【図４Ａ】図４Ａは、上面図におけるピンホールプレートを示す。
【図５】図５は、図１において示す断面Ｃ−Ｃ’での装置の例を示す。
【図５Ａ】図５Ａは、第１の電極５２．２が中空針によって形成されている例を示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、複数の第１の電極と複数の第２の電極を備えた先方の堆積空洞の底面図を示す。
【図５Ｃ】図５Ｃは、図５Ｂの詳細を示す。
【発明を実施するための形態】
【００６４】
特に明記しない限り、図面を通し同じ符号のものは類似した要素であることを示す。
【００６５】
図１は、本発明の第１の実施の形態における装置２を模式的に示す。図２は、当該装置の出口面での図を示す。当該装置は、基板表面への原子層堆積または化学蒸着のための堆積機器４を備えている。当該装置は、さらに、基板表面のパターニングを目的とした、基板近くでのプラズマ放電発生のためのプラズマ機器６を備えている。堆積機器４とプラズマ機器６とで１つの装置ヘッドを備えるよう統一させてもよい。しかし、一方では、各々が独立して操作可能である、例えば別個のヘッド、すなわち堆積ヘッド、プラズマヘッドをそれぞれ含んでもよい。堆積ヘッドは、原子層堆積（ＡＬＤ）ヘッドまたは化学蒸着（ＣＶＤ）ヘッドでもよい。
【００６６】
一般的に、当該装置２は、互いに離れている堆積空洞および先方の堆積空洞のそれぞれにおいて、気体前駆体およびプラズマが提供される配備となり得る。これらの堆積空洞は、図１における符号１８および１８’において模式的に示されている。一般的に、当該装置が複数の堆積空洞１８および／または複数の先方の堆積空洞１８’を有し得ることは明らかであろう。それぞれの先方の堆積空洞は、個々の第１の電極と関連し得る。図５Ａおよび５Ｂに示されるように、複数の第１の電極は各々の先方の堆積空洞１８’に、例えば中に配置されることにより関連し得る。第１の実施の形態での当該装置の別の変形では、当該複数の先方の堆積空洞１８’を、１つ、２つまたはそれより多くの先方の堆積空洞１８’へと合流させることもできる。その結果、当該装置２および／またはプラズマ機器６には、先方の堆積空洞の寸法Ｌ２が堆積空洞１８の寸法Ｌ１と同様である、少なくとも１つの先方の堆積空洞が備えられ得る。また、当該先方の堆積空洞は、複数の第１の電極と任意の複数の第２の電極とを備え得る（図５Ｂ）。
【００６７】
当該先方の堆積空洞では、原子層または化学蒸着層を得るため、堆積された気体前駆体の材料に反応が起こり得る。このような例としては、プラズマにより促進する原子層堆積、またはプラズマにより促進する化学蒸着堆積が可能である。プラズマにより促進する原子層堆積は、特に、良質の低誘電率酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）層の堆積に適している。これは、例えばチップ（集積回路）および太陽電池のような半導体製品の製造のために利用される。
【００６８】
原子層堆積では、気体前駆体には例えば塩化ハフニウム（ＨｆＣｌ４）を含み得るが、別の種類の前駆体材料も含み得る。例えば、テトラキス−（エチル−メチル−アミノ）ハフニウムまたはトリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ３）３）を挙げることができる。当該気体前駆体とは、窒素気体またはアルゴンガスのような担体気体と一緒に注入が可能なものである。担体気体中における気体前駆体の濃度は、一般的には、０．０１から１体積％であろう。使用時において、堆積空洞中の気体前駆体の圧力は、一般的に、０．１から１ミリバールの範囲であり得るが、周囲の圧力近くにもなり得るし、または周囲の圧力より十分大きくもなり得る。当該装置は、先方の堆積空洞１８’において上昇した温度で安定させるためのヒーターを備えてもよい。しかし、気体前駆体材料に反応を起こし維持させるための十分な熱は、プラズマが供給し得るため必須ではない。
【００６９】
装置２には、先方の堆積空洞１８’における原子層堆積のために、反応気体の供給が配備され得る。プラズマにより、反応気体および基板上に存在する気体前駆体材料は、原子層へと反応することが可能である。反応気体には、例えば、酸素（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）および／または水（Ｈ２Ｏ）のような酸化剤気体が含まれている。
【００７０】
図１では、使用の際に少なくとも部分的にプラズマで満たされ得る先方の堆積空洞の寸法Ｌ２だけでなく、堆積空洞の寸法Ｌ１についても示されている。基板１４に沿ってみると、使用の際、堆積空洞の寸法Ｌ１が先方の堆積空洞の寸法Ｌ２を超えているということは、図１から明らかだろう。より具体的には、堆積空洞の寸法Ｌ１と、先方の堆積空洞の寸法Ｌ２とは、１つの同方向において測定することができる。例えば、図１における矢印７２により示される方向が挙げられる。Ｌ１およびＬ２が測定される方向は、一方の堆積空洞および／または第１の電極５２．ｉと、他方の基板との間の相対運動の方向を横切る方向でもよい。これは、図１において両端が矢の矢印７４にて示されている方向である。
【００７１】
装置２は、選択的な時間および／または位置においてプラズマ放電を生じさせるよう配備される、装置制御器を備えてもよい。装置２と基板との間にて相対運動を生じさせ、選択的な時間および／または位置においてプラズマが発生した場合、パターニングされたＡＬＤ層またはＣＶＤ層を得ることができるのは明らかであろう。このようなプラズマによるパターニングの結果、気体前駆体に接触した基板の部分は、プラズマに接触した基板の部分と選択的に重複する。
【００７２】
図１Ａは、個々の層９の集団、すなわち、原子層（ＡＬＤ層としても示される）またはＣＶＤ層が、気体前駆体に接触した基板の部分１１上へ形成されたパターンの例を示す。図１Ｂは、互いに組み合わさった形状を有するＡＬＤまたはＣＶＤ層９が形成されたパターンの例を示す。図１Ｃは、気体前駆体に接触した基板の部分１１内においてＡＬＤまたはＣＶＤ層９が含まれている例を示す。これらの層９の形成は、プラズマによる基板表面のパターニングを備え得る。
【００７３】
図２Ａは、図１において示す断面Ａ−Ａ’での堆積機器４の実施の形態を示す。さらには、図２Ａは、基板１４の表面１２を示している。堆積機器４は、前駆体供給部１６を備えている。堆積機器４は、さらに、使用の際には、堆積機器４および表面１２によって境界がなされる堆積空洞１８を構成し得る。前駆体供給部１６から堆積空洞１８の中へ気体前駆体が注入され基板表面１２に接触するよう、堆積機器４は配備されている。このような方法においては、気体前駆体分子が基板表面１２に当たり、基板表面１２に付着し得る。当該例における気体前駆体の流れは、矢印２０を以て示されている。
【００７４】
堆積機器４は、さらに、前駆体排出部２２を備えている。堆積空洞１８から前駆体排出部２２を通り、注入された気体前駆体の少なくとも一部が排出されるよう、堆積機器４は配備されている。当該例における排出された注入後の気体前駆体の流れは、矢印２５を以て示されている。
【００７５】
堆積機器４は、堆積配置手段を備えている。当該堆積配置手段は、基板表面の平面に沿って、堆積空洞および基板の配置が互いに相対的となるよう配備されている。堆積配置手段は種々の変形例があり得る。例えば、堆積配置手段は、可動式の基板台４１から構成されていてもよい。一方、堆積配置手段は、回転可能なドラムであって、それに沿って基板が案内される当該回転可能なドラムから構成されていてもよい。一方、さらには、堆積配置手段は、堆積機器を動かすための輸送担体から構成されていてもよい。このように、互いに相対的となる前駆体供給部と基板との位置付けには、前駆体供給部および／または基板を動かすことが含まれ得る、ということは明らかであろう。
【００７６】
堆積配置手段は、さらには、基板表面の平面の外の、前駆体供給部および基板の相対的位置にて配備されていてもよい。これは、例えば、軸受用気体注入部３２を有する堆積機器４を設けることにより達成することができる。軸受用気体注入部３２は、堆積機器と基板表面との間において軸受用気体を注入するために配備される。使用の際、軸受用気体は気体軸受層３４を形成し得る。軸受用気体の流れは矢印３６を以て示されている。前駆体排出部２２は、軸受用気体の排出のために使用されてもよい。しかし、軸受用気体注入部３２は、前駆体供給部１６から離れている。注入された軸受用気体は、同時に、注入された気体前駆体を堆積空洞へと閉じこめるためのガス・カーテンのような閉鎖された構造を取り得る。
【００７７】
より具体的には、一般的に、使用の際における気体軸受は、基板表面を向く堆積機器４の接近の結果として、気体軸受層において強い圧力の増加が示されるというものである。例えば、他の条件が同様であれば、基板表面から５０マイクロメーターの位置から基板表面から２５マイクロメーターの位置へ堆積機器を２倍基板に近づける場合において、使用の際には、少なくとも２倍の気体軸受層における当該圧力は、例えば典型的には８倍まで増加する。好ましくは、使用の際の気体軸受の剛直性は１０３から１０１０Ｎ／ｍｍの間であるが、この範囲から外れていてもよい。また、このような剛直性は、気体軸受上へのプレストレス力の付与によりつくることができる。一般的に、軸受用気体注入部３２には、気体軸受に剛直性を供給するために、軸受用気体注入部の流路に与えられる流れの制限がもたらされ得る。
【００７８】
図２Ａの堆積機器は、軸受用気体の注入を制御するための気体制御器１０５を有し得る。図２Ａの堆積機器は、気体前駆体の注入を制御するための気体制御器１０３を有し得る。これらの気体制御器は、装置制御器によって構成され得る。
【００７９】
図２Ｂは、堆積機器４の別の実施の形態を示す。本発明の１つの観点によると、本発明では、堆積ヘッド９８を備えている堆積機器４を提供することができる。当該堆積ヘッドは、前駆体供給部１６および前駆体排出部２２を有する堆積空洞１８を構成している。当該供給部および排出部は、気体前駆体を、前駆体供給部から、好ましくは堆積空洞のみを経て前駆体排出部に流れるよう配備され得る。堆積空洞１８は、使用の際、堆積ヘッドおよび基板表面１２により境界がなされる。堆積機器４は、軸受用気体注入部３２を有している気体軸受を備え得る。当該軸受用気体注入部３２は、堆積ヘッド９８と基板表面との間に軸受用気体を注入するため配備され、その結果、当該軸受用気体は気体軸受（層）を形成する。堆積機器４は、例えば堆積配置手段のような、輸送システムを備え得る。当該輸送システムは、輸送平面であって、それに沿って基板が輸送される当該輸送平面が形成されるよう、基板の平面に沿った、基板と堆積ヘッドとの相対的な動きをもたらす。支持部１００は堆積ヘッドの反対側に備えられ得る。当該支持部は、輸送平面における堆積ヘッドと気体軸受との均衡を保つ気体軸受圧力配備をもたらすよう構成されている。そして、このような堆積ヘッドと支持部との間における気体軸受圧力配備により、基板を支持体なしで保持される。
【００８０】
図２Ｂの例に示すように、支持部１００は、基板１４の中心の線と思われる輸送平面に沿って、基板１４の保持をするよう配備されている。また、支持部１００は、堆積ヘッド９８の反対に配置されており、輸送平面において堆積ヘッドと気体軸受３４との均衡を保つ気体軸受圧力配備が提供されるよう構成されている。完全に対称的な配備でないものでも効果は有し得るが、好ましくは、堆積ヘッド９８によって提供されるものと同様の、支持部における同一の流れの配備を有することにより、このような均衡が提供される。好ましくは、支持部１０のそれぞれの流れの排出ノズル、例えば前駆体供給部１６または軸受用気体注入部３２が、堆積ヘッド９８の対応するノズルに向いて対称的に配置されている。この場合、基板は支持なしに、すなわち堆積機器４の堆積ヘッド９８と支持部１００との間における前述の気体軸受圧力配備による機械的サポートなしに保持され得る。機械的サポートが全くないことにより、そのようなサポートでの汚染のリスクが防がれる。このことは、基板１４に相対する堆積ヘッド９８の、最適な作業高さを確保することにおいてとても効果的である。さらに、洗浄目的のためにも、当該システムでのより少ない時間というのは必要なことである。さらに重要なことには、機械的サポートがないことによって、システムの熱容量を減少させることが可能となり、その結果、製造時の温度に対する基板の熱反応をより速くすることも可能となり、著しい製造量の増加となり得る。
【００８１】
図２Ｃは、図２Ａおよび図２の堆積機器の底面図を示す。一般的に、堆積空洞１８は細長い形状であり得る。堆積空洞の縦方向は、使用の際に、堆積空洞１８と基板１４との間の相対運動の方向７４に対して横となり得る。
【００８２】
一般的に、図２Ａ−Ｃにて示すように、堆積空洞１８（または先方の堆積空洞１８’）は空洞１９内において存在し得る。堆積空洞１８は横に、すなわち基板表面の方向に、空洞１９により制限され得る。そのため、堆積空洞１８は、空洞内でしか横方向に広がることができない。使用の際には、空洞は基板に面し得る。前駆体排出部および前駆体供給部は空洞内において配置され得る。空洞は、突出部分２３により、全ての側面において囲まれ得る。突出部分２３は、空洞の底２７に対し、突出している。前駆体排出部１６および前駆体供給部２２は、空洞１９の底において配置され得る。なお、当該空洞は、工程での状態を最適化する明確な利点を有し得る。１つの実施の形態においては、先方の堆積空洞の深さが実質上ゼロであることが理解され得る。具体的には、先方の堆積空洞がさらなる堆積の空間であるということである。しかし、一方では、先方の堆積空洞１８’はゼロではないが、深さを持ち得るだろう。
【００８３】
図３Ａは、図１において示す断面Ｂ−Ｂ’でのプラズマ機器の実施の形態を示す。プラズマ機器は第１の電極５２、当該例においては複数の第１の電極５２．ｉ（ｉ＝１、２、３、．．．）を備えている。プラズマ機器は第２の電極５４、および第１の電極５２．ｉと第２の電極５４との間に電圧差を生じさせるための高電圧源５６も備えている。一般的に、プラズマは表面の近く、例えば表面上にて生じる。従って、例えば表面１２上においてパターニングによる疎水加工を行うことによって、表面と接触させ表面をパターニングすることが可能となる。一般的に、高電圧源は、１００、５００、１０００、２０００、５０００または１００００ボルトよりも大きい電圧を生じさせるものを配備し得る。プラズマが形成され、第１の電極と第２の電極との間に分離する状態の気体を踏まえると、高電圧源の最小の電圧が選択され得る。もし、第１の電極と第２の電極との間の距離が短ければ、１００ボルトよりも小さい電圧が生じる高電圧源を使用すればよい。例えば、１０ボルトよりも大きい電圧を生じさせる高電圧源が挙げられる。
【００８４】
当該例においては、第１の電極５２．ｉは、縦長のペンのように設計されている。当該例においては、第２の電極５４はプレート形状となっている。第１および第２の電極５２．ｉ、５４は、それぞれ、高電圧源５６の端子５８、６０と電気伝導性を有するよう接続されている。高電圧源５６は、第１の電極５２．ｉと第２の電極５４との間に十分に大きいプラズマ６２を発生する高電圧差が生じるよう、備えられる。当該例においては、第１の電極５２．ｉは６４でアースされるように接続されている。第１の電極は第２の電極に対して負の電荷を帯び得るし、逆もまた同様であり、例えば基板上に強い衝撃を与えるのにイオンが求められるか、または電子が求められるかによる。このような例では、電圧差はＤＣ電圧差を含む。一方、またはさらには、高電圧差はＡＣ電圧差（例えば高周波（ＲＦ））、パルス電圧差等を含み得る。
【００８５】
当該例においては、加工される基板１４は、第１の電極５２．ｉと第２の電極５４との間、第２の電極４の上面において配置されている。当該例における第２の電極５４は、カウンター電極とも称される。
【００８６】
図３Ａにおいて、プラズマ機器６はさらにハウジング６６を備え得る。ハウジング６６には、複数の穿孔６８．ｉ（ｉ＝１、２、３、．．．）が備えられており、その各々には、１つの第１の電極５２．ｉが収納されている。それぞれの第１の電極６２．ｉは、スライド可能に、当該それぞれの穿孔１８．ｉの中に収納される。このような例においては、プラズマ機器６は、それぞれの穿孔６８．ｉにおける第１の電極５２．ｉを、それぞれ個々に動かすために配備される電極配置手段を備える。電極配置手段は、リニアモーター、ラックピニオン、圧電アクチュエータ、電磁ソレノイド、またはそのような電気モーターを含み得る。このように、電極配置手段は、第１の電極５２．ｉおよび基板１４の相対的な位置付けのために配置され得る。
【００８７】
これまで述べてきたようなプラズマ機器６は、以下の手段において操作することが可能である。
【００８８】
第１に、基板１４を第２の電極４と第１の電極５２．ｉとの間に配置する。第１および第２の電極の間には、高電圧差が生じ維持される。
【００８９】
基板１４の表面１２においてプラズマを以て選択的に加工する場合、加工する表面１２の位置を決定する。次に、表面における決定した位置に最も近い第１の電極５２．ｉを選ぶ。当該例においては、第１の電極５２．３が選ばれる。
【００９０】
図３Ａにおける第１の電極５２．１、５２．２、５２．４、５２．５および５２．６に示されるように、最初は、全ての第１の電極５２．ｉを格納した位置としておいてもよい。第２の配置とも称される、このような格納した位置では、第１の電極５２．ｉのチップ（放電部分）と第２の電極５４との距離が十分に離れ、高電圧差におけるプラズマ放電を防いでしまう。すなわち、格納された位置における第１の電極５２．ｉと第２の電極５４との間の電界強度が、電気貫流を防いでしまうほど十分低くなっているということである。
【００９１】
電極配置手段は、選択された第１の電極５２．３を、第２の電極５４に向かって、第１の配置とも称される、延長先の位置の中へ移動させる（図３Ａ参照）。当該延長先の位置では、選択された第１の電極５２．３のチップ（放電部分）と第２の電極５４との距離が、高電圧差におけるプラズマ放電をサポートできるよう十分小さくなっている。すなわち、延長先の位置における第１の電極と第２の電極５４との間の電界強度が、プラズマ放電の発生をサポートできるよう十分高くなるということである。図３Ａにおいて、プラズマは６２にて示されている。
【００９２】
第１および第２の電極の間の電界は基板を通り抜け得るので、図３Ａにおけるプラズマ機器は、プラスチックホイルのようなシート形状の基板に適している。
【００９３】
第１の電極が格納可能であるこというには、プラズマが格納された第１の電極に届かないため、プラズマを発生させる第１の電極に隣接している他の第１の電極の浸食を減少させることができるという利点をも供する。特に、もし、ハウジング１６がプラズマの近くにおいて絶縁された底部を備えているなら、図３Ａにて示すように、ハウジング内において第１の電極を完全に格納することにより、当該効果は改良されるだろう。これは他の種類のプラズマ機器６にも適用できる。しかし、厳密に、電極がハウジング１６によって包囲されている必要はないだろう。また、ハウジングは、電極を導入するため実質上開口している構造でもよい。
【００９４】
また、第１の電極と第２の電極との間の距離の操縦によって、プラズマ密度を変更することができる。
【００９５】
第１の電極と基板の表面との距離も制御することができるので、カーブした表面および／または３次元の物の加工も実行し得る（平坦ではなく基板の形状をたどっている第２の電極の組合せによって可能となる）。
【００９６】
装置２は、電極配置手段の操縦による、第１の電極の延長先への配置および格納の制御を行う装置制御器を備えてもよい。装置制御器によって、装置は、プラズマによって基板の表面をパターニングし、選択的な時間および／または位置においてプラズマ放電を発生させるように配備されるため、気体前駆体に接触した基板の部分を選択的にプラズマに接触する基板の部分と重複させ得る。
【００９７】
図３Ｂは、プラズマ機器６または、本発明による方法において、電極配置手段を備える圧電アクチュエータがどのように使用され得るかを模式的に示したものである。図３Ｂには、第１の圧電アクチュエータ７０Ａおよび第２の圧電アクチュエータ７０Ｂが示されている。図３Ｂには、延長先の位置における第２の圧電アクチュエータ７０Ｂが示されている。この状況は、圧電アクチュエータと接続されたピエゾ電圧源５６’により、第２の圧電アクチュエータ７０Ｂを通り電圧が供給されることによる。ピエゾ電圧源５６’は、高電圧源５６によって形成され得る。図３Ｂには、格納された位置での第１の圧電アクチュエータ７０Ａが示されている。この状況は、圧電アクチュエータと接続されたピエゾ電圧源５６’により、少なくとも部分的に、第１の圧電アクチュエータ７０Ｂを通り電圧が放出されることにより起こり得る。圧電アクチュエータと接続されたピエゾ電圧源５６’は、高電圧源５６により形成されてもよいし、または高電圧源５６から分離していてもよい。圧電アクチュエータは、第１の電極の的確な延長、すなわち配置を可能とするだろう。例えば図３Ｂにおいて、第１の電極５２．１、５２．２はそれぞれ圧電アクチュエータ７０Ａ、７０Ｂにより保たれている。第１の電極が全体的に圧電アクチュエータによって形成され、その外側の表面の少なくとも一部分上、または使用の際の第１の電極の放電部分近くにおいて、任意に付加的に電気伝導性を有するコーティングを備えていることも可能であろう。
【００９８】
図３Ｃは、プラズマ機器６の別の実施の形態を示す図である。当該実施の形態では、プラズマ放電を供給するために従来のインクジェットプリントヘッド３５が改造されている。当該実施の形態では、インクジェットプリントヘッドは複数のノズル３７．ｎ（ｎ＝１、２、３、．．．）を備えている。当該ノズルごとには、２つの圧電要素３１、３３が内部のインクチャンバー３９に隣接して配置されている。変形例では、圧電要素３１、３３は、高電圧源５６の端子５８、６０にそれぞれ、電気伝導性を有するよう接続される。圧電要素３１、３３の間に高電圧差が維持される場合、これらは第１および第２の電極５２．ｉ、５４．ｊとして機能する。
【００９９】
図３Ｃにおける機器は、以下のように操作することができる。インクの代わりの気体の流れを、矢印Ｇにて示されるように、プリントヘッド３５の中に注ぎ込む。基板１４の表面１２をプラズマにて選択的に加工する場合には、加工する表面１２の場所を決定する。次いで、決定された表面における場所に最も近い、ノズル３７．ｎ、ならびに対応している第１の電極５２．ｉおよび第２の電極５４．ｊを選択する。当該例においては、第１の電極５２．３および第２の電極５４．３が選択される。
【０１００】
プラズマ放電が生じないよう、最初は、全ての第１の電極５２．ｉおよび全ての第２の電極５４．ｊを高電圧源５６から接続を断っておいてもよい。選択された第１の電極５２．３および選択された第２の電極５４．３は、それぞれスイッチ２４．５および２４．６を介して高電圧源５６へと接続される。その後、電極間の領域において、プラズマ６２が生じるだろう。気体の流れの速さにより、プラズマ６２は、基板１４の表面１２に向かってノズル３７．３から噴出され得る。変形されたインクジェットヘッド３５では、基板１２に沿って走査することが理解されるだろう。
【０１０１】
スイッチは、装置制御器により構成されていてもよい。そして、装置制御器は、高電圧源と連結され得る。これらから、より具体的には、装置制御器を、第１の電極であって、それを介してプラズマが生じる当該第１の電極を選択するスイッチにより、選択的な時間および／または位置での放電が生じるよう、配備されすることができるということは明らかであろう。
【０１０２】
図３Ｄは、プラズマ放電を生じさせるためのプラズマ機器６のさらなる実施の形態を示す。当該実施の形態は、本発明において、基板１４のマスクなしの直接のパターニング（すなわちパターンを備えたマスクを使用しない方法）に適している。当該例においては、機器６は、特に３次元基板１４の表面１２のパターニングのために適用される。
【０１０３】
この例においては、例えば図３Ａ−Ｃにおいて記載されているように、電極５２．ｉ、５４ｊが個々に動いて基板１４の方向へ向かい、または離れることが可能である。この例において、電極５２．ｉ、５４ｊには、当該電極に施され固定された絶縁体２８．ｋが備えられている。そのため、電極５２．ｉ、５４ｊは侵食に対しては十分防止される。
【０１０４】
図３Ｄにおいて示される機器６は、以下の手段において操作し得る。
【０１０５】
基板１４は、第１および第２の電極５２．ｉ、５４ｊの近くに配置される。それぞれの電極が基板１４の表面１２に接触するまで、全ての電極５２．ｉ、５４ｊは基板１４に向かって配置される。次に、全ての電極５２．ｉ、５４ｊを表面１２から所定の距離以上離れるよう動かす。所定の距離とは、プラズマ６２を発生させ表面１２を加工するために適した距離である。そして、電極は表面１２の輪郭を“たどる”。図３では１次元での電極の並びを示しているが、３次元の基板の表面１２の表面領域を加工できるよう、電極５２．ｉ、５４ｊの２次元での並びが好ましい。
【０１０６】
しかし、次の基板における代替の方法を使用してもよい。プラズマ機器６またはプラズマ機器６を備える装置２が、さらに、気体軸受、および装置と基板表面との間の軸受用気体を注入するために配置された軸受用気体注入部３２を備えてもよい。この際、当該軸受用気体は気体軸受となっている。図３Ｄには、存在し得る気体軸受３４が示されている。軸受用気体の流れは矢印２０にて示されている。
【０１０７】
次いで、高電圧差を準備する。基板１４の表面１２をプラズマにて選択的に加工する場合、加工される表面１２の場所が決定される。さらに、装置制御器は、生じさせるパターンについての情報がユーザーにより提供されるコンピューターを備えてもよい。表面における決定した場所に最も近い第１の電極５２．ｉおよび第２の電極４．ｊが、装置制御器によって選択される。この例においては、第１の電極５２．２および第２の電極５４．２が選択される。
【０１０８】
プラズマ放電が生じないよう、最初は、全ての第１の電極５２．ｉおよび全ての第２の電極５４．ｊを、高電圧源５６から接続を断っておいてもよい。選択された第１の電極５２．２および選択された第２の電極５４．２は、それぞれスイッチ２４．３および２４．４を介して高電圧源５６へと接続される。スイッチは、装置制御器によって構成され得る。
【０１０９】
図３Ｄでの例においては、電極５２．ｉ、５４ｊの間において外装３０．ｍ（ｍ＝１、２、３、．．．）が施されている。この例では、当該外装は（絶縁体の）薄片によって形成されている。外装３０．ｍは、電極５２．ｉ、５４ｊの間の開放空間８２におけるプラズマ６２の侵入を防止する。外装３０．ｍは、放電空間１３４の中への気体の侵入をも可能とする一方で、電極間の開放空間８２への気体の侵入を防ぐ。放電空間１３４内の気体は、プラズマ放電を促進するものから選択することが理解されるだろう。当該気体には、例えばアルゴンまたはヘリウムが含まれ得る。開放空間８２においてプラズマ放電を引き起こす可能性がないよう、開放空間８２内には高電圧差を引き起こし得る気体は存在しない。これらの外装３０．ｍは任意であり、そしてまた必要であれば図３Ａにおける機器においても適用してもよい。
【０１１０】
図３Ｅは、気体がどのように放電空間１３４の中へ入ることができるかを模式的に示す。プラズマ機器６は、第１の電極５２に向かって気体を供給するため、また、その中にプラズマを形成させるために、例えば送り込み管１３Ａのような気体供給部を備え得る。さらに、プラズマ機器６は、第１の電極および／または基板から気体を排出するために、例えば排出管１３Ｂのような気体排出部を備え得る。さらに、プラズマ機器６は、第１の電極５２の周囲を囲んでいる、囲い１３Ｃを備え得る。使用の際、気体が送り込み管１３Ａから直接囲い１３Ｃの中に流れるよう、囲い１３Ｃは、送り込み管１３Ａと流体的な接続がされていてもよい。送り込み管１３Ａおよび排出管１３Ｂは、気体が排出管１３Ｂに到達する前に、囲い１３Ｃからから流れ出なければならないように配置され得る。送り込み管、排出管および囲いによって、気体の流れを集中させることができる。しかし、囲い１３Ｃがなくとも集中した気体の流れが実現し得ることは、明らかであろう。排出管１３Ｂを囲い１３Ｃの中に入れることもまた可能である。
【０１１１】
図３Ｆは、プラズマ機器６のもう１つのさらなる実施の形態を示している。本実施の形態では、従来のインクジェットプリントヘッド３５が、プラズマ放電を供給する目的で改造されている。この例においては、インクジェットプリントヘッドは複数のノズル３７．ｎ（ｎ＝１、２、３、．．．）を備えている。変更箇所は、針状の第１の電極５２．ｉが、ヘッドの内部チャンバー３９を通って延びるよう施されている所である。
【０１１２】
針状の第１の電極は、具体的には、例えば電気伝導性コーティングがなされている、例えばダイアモンドチップを有する。このように、第１の電極は、比較的鋭いチップを備え得る。従って、プラズマの大きさは減少し得る。これにより、パターニングにおけるスポットサイズまたはトラック幅において狭くすることが可能となる。
【０１１３】
第１の電極５２．ｉは、高電圧源５６の端子５８と電気伝導的に接続されている。また、ピンホールプレート７６Ａのような中間構造は、高電圧源５６の端子６０と電気伝導的に接続されており、第２の電極５４として作用し得る。この例では、第１の電極がスイッチ２４．ｉを介して電源が入れられる。なお、当該第１の電極５２．ｉは、例えば図３Ａ、３Ｂまたは３Ｄにて示されているような、格納された位置から延長先の位置へ移動可能に配置するということも理解されるだろう。
【０１１４】
図６Ｂの例では、第１の電極５２．ｉの周囲において、気体がノズル３７．ｎを通過して流され得る。気体は、例えば、気体前駆体、反応気体または堆積材料が含まれ得る。
【０１１５】
本発明によるプラズマ機器の形成においては、他の従来のインクジェットヘッドでも改造することは可能であろう。第１の電極をプリントヘッドの圧電要素によって形成する一方、第２の電極をノズルを囲む電気伝導性のノズルプレートによって形成するということも可能な１例である。また、電熱抵抗器がプラズマ発生のための電極を形成するような、従来のインクジェットプリントヘッド内における代替の電気伝導性構造でも可能である。
【０１１６】
発明者は、１つまたはそれより多くの図１−３Ｅによる装置またはプラズマ機器を以て、市販のマトリックスプリンタが容易に改造し得ることを実行した。
【０１１７】
従来のマトリックスプリンタからの改造は以下を以て実行され得る。本発明による１つの実施の形態において、改造キットとして使用され得る。
【０１１８】
第１に、従来のマトリックスプリンタに、高電圧差を発生させる高電圧源を備え付ける。当該マトリックスプリンタのプリントヘッドの少なくとも１つのプリントペンは、高電圧源と電気伝導的に接続される。
【０１１９】
例えば、従来のマトリックスプリンタのプリントドラムの外側の表面が、高電圧源と電気伝導的に接続され得る。もし必要であれば、当該プリントドラムの表面に電気伝導性を有するコーティングが施すことも可能である。
【０１２０】
もし、図３Ａ−Ｅによる機器を所望する場合、プリントヘッドの少なくとも１つのプリントペンが高電圧源の正極端末に接続される一方、プリントヘッドの少なくとも１つの他のプリントペンが高電圧源の負極端末に接続される。
【０１２１】
２つより多くの第１の電極５２．ｉおよび／または第２の電極５４．ｊが使用される場合、これらは１または２次元における並びにおいて配置することができる。そのような並びにおいて互いに電極を離す簡単な方法には、国際公開第２００８／００４８５８号において記載されているような膜を用いる方法が挙げられ、当該記載は参照によりここに組み込まれる。この方法によると、電極５２．ｉ、５４．ｊは、個々の電極を離している膜を以て、例えば六方充填において互いに接近して配置されることが可能である。膜が電気的に絶縁性の場合、電極も互いに電気的に絶縁状態となる。国際公開第２００８／００４８５８号にはピンの動きの配置および方法での別の利点も記載されている。それは、電極が互いに影響することなしに個々に動くことができるということである。
【０１２２】
図１、２Ａ、２Ｂおよび３Ａ−３Ｄが、堆積機器およびプラズマ機器を有している装置の考えられる実施の形態に関連している一方、様々なその他の変形も可能である。
【０１２３】
例えば、プラズマ機器６はさらなる中間構造を備えてもよい。当該中間構造は、使用の際に、基板１４と、第１の電極５２．ｉの少なくとも１つ、例えば全てとの間に配置される。図４は、そのような中間構造７６を有するプラズマ機器の例を示す。当該例における中間構造は、シートとして形成されている。シートは、複数の開口を有する当該例において、少なくとも１つの開口８０を有するピンホールプレート７６Ａおよび／またはリボン７６Ｂを備えてもよい。図４の例においては、ピンホールプレートは、基本的に、セラミックのような非電気伝導性の材料から構成されている。しかし、他の例においては、ピンホールプレートは、電気伝導性材料にて備えられていてもよい。その場合、ピンホールプレート８６Ａは第２の電極５４を形成し得る。リボン７６Ｂは、必須ではないが、担体シートが備えられていてもよい。
【０１２４】
開口８０を通り抜け、発生したプラズマ６２は基板１４に向かって供給される。このように、使用の際には、もしリボンがあるなら任意にリボン７６Ｂに相互作用しつつ、プラズマは開口８０を通過し基板に到達し得る。そのような相互作用の結果としては、リボンにより備えられていた加工材料が、プラズマによって放出され得る。加工材料は、例えば原子層堆積工程における前駆体材料もしくは反応材料として、または、例えば化学蒸着工程における前駆体材料として使用され得るものである。プラズマを形成するための気体は、中間構造と基板１４との間において供給することができる。気体の流れは矢印Ｇにより示されている。
【０１２５】
図４では側面におけるピンホールプレート７６Ａが示しているが、図４Ａは上面におけるピンホールプレート７６Ａを示している。また、開口の直径ＤＡを示している。開口の最大の寸法は決定され得る。当該例での大凡円形の開口８０にとって、最大の寸法は直径ＤＡとなり得る。直径ＤＡは、第１の電極と基板との間の最小距離ＤＥより小さければ、例えば少なくとも２分の１より小さければ任意である。このような方法で、プラズマにより生じさせたパターンのスポットサイズまたはトラック幅Ｓを、十分に減少させることが可能となる。しかし、一方では、直径ＤＡは、第１の電極と基板との間の最小距離ＤＥより大きい、または等しいことは任意にあり得る。
【０１２６】
ピンホールプレートは、図３Ａまたは３Ｃの変形例においても備えられていてもよい。図３Ｃにおける実施の形態において、ピンホールプレートが電気伝導性を有し、第２の電極として機能することも、あり得ることであろう。この場合、内部チャンバー３９において、例えば１つの圧電要素のインクジェットプリントヘッドの１つの電極が、第１の電極を形成するために必要となる。
【０１２７】
図５は、図１において示す断面Ｃ−Ｃ’での装置２の実施の形態を示す。図５の例においては、１つの装置ヘッド１０４を含むよう、堆積機器およびプラズマ機器が統一されている。図５には、前駆体供給部１６、前駆体排出部２２および堆積空洞１８が示されている。装置２は、さらに、第１の電極５２および第２の電極５４を有するプラズマ機器を備えている。装置２は、さらに、高電圧源５６を有している（図５に描かれていないが、図３および５に現れている）。
【０１２８】
図５において、第１の電極および第２の電極は、基板の表面に沿って同期性を有して配置されている。そのような配置は、例えば、装置ヘッド１０４に沿って基板１４を動かすことによって、および／または基板１４に沿って装置ヘッド１０４を動かすことによって、実現することができる。本実施の形態では、電極配置手段は堆積配置手段により形成されている。電極配置手段および堆積配置手段の両方は、基板の輸送システムによって形成され得る。そのような基板の輸送システムは、ロールツーロールシステムまたは可動式の基板台４１を備え得る。一般的に、基板は弾力性を有し得る。
【０１２９】
装置２のプラズマ機器６は、一般的に、プラズマ供給部１０６および先方の堆積空洞１８’を備え得る。使用の際に、例えばアルゴンガス等のプラズマが形成される気体を、基板１４に向けてプラズマ供給部の中へ注ぎ込むことができる。使用の際に、例えば原子層堆積を行う際には、反応気体をプラズマ供給部１０６を通して注入することができる。また、より具体的には、プラズマ機器は、使用の際に反応気体を供給するための反応気体供給部を備えてもよい。また、反応気体供給部はプラズマ供給部１０６によって形成されてもよい。このようなプラズマにより、反応気体と、基板上に存在する気体前駆体材料とが反応し、原子層を形成することができる。プラズマ機器は、例えばプラズマガス排出部等の、さらなる排出部１０８を備えてもよい。これは、例えば過剰な反応気体および／またはプラズマガス等の、過剰量の気体を排出するものである。
【０１３０】
基板１４の表面１２を選択的にプラズマにて加工する場合、まず、加工される表面１２の場所を決定する。次いで、表面上にて決定した場所に最も近いプラズマ供給部１０６、ならびに対応している第１の電極５２および第２の電極４を選択する。これは、装置ヘッド１０４が複数の第１の電極５２．ｉおよび複数の第２の電極５４．ｉを備え得るためである。プラズマ放電が生じないよう、最初は全ての第１の電極および全ての第２の電極を高電圧源５６から接続を断っておいてもよい。選択された第１の電極５２および選択された第２の電極５４は、スイッチを介して高電圧源５６に接続することができる。その後、先方の堆積空洞１８’内の電極間における領域では、プラズマ６２が生じ得る。プラズマ供給部からの気体の流れの速さにより、プラズマ６２は、基板１４の表面１２に向かってプラズマ供給部から噴出され得る。装置ヘッド１０４は、電極配置手段および堆積配置手段によって表面１２に沿って走査され得るだろう。これらの手段は、装置ヘッド１０４および／または基板１４における、１つの輸送システムに統一させることができる。
【０１３１】
より具体的には、空間１８および１８’の適当なパージングにより、工程の間において供給部１６と１０６とを交替させ得る。
【０１３２】
図５において、一方では堆積空洞１８と第１の電極５２との間の、他方では堆積空洞１８と基板１４との間の相対的な動きを、方向７４にて示している。この相対的な動きは、輸送システムによって具現化することが可能である。第１の電極５２および堆積空洞１８は、装置における方向７４に沿って配置されている。その結果、使用の際には、まず、基板表面の部分が堆積機器により加工され、その後、プラズマ機器により加工され得る。または、逆の順でもよい。その結果、堆積空洞により加工された当該基板の部分が、プラズマにより加工された基板の部分と重複し得る。
【０１３３】
一般的に、堆積空洞１８は、その高さＤ２を基板表面１２に関連して規定する。流れの障壁として機能し得る、気体軸受３４は、基板表面１２に直面している流れを制限する表面１１を備え得る。また、基板に関連して、堆積空洞の高さＤ２よりも小さい空間距離Ｄ１を規定し得る。流れを制限する表面１１の長さＣ２は、典型的には、１から３０ミリメーターの範囲であろう。前駆体排出部２２の間の距離Ｃ１は、典型的に１から１０ミリメーターの範囲であろうし、基板６の平面における堆積空洞１４の典型的な長さも同様であろう。Ｄ１によって示されている気体軸受層の典型的な高さは、３から１５マイクロメーターの範囲であろう。基板６の平面から測定される、基板に対する堆積空洞１８の底面からの典型的な高さＤ２は、３から１００マイクロメーターの範囲において使用され得る。これらについては効果的な値であると考えられる。基板に対する先方の堆積空洞１８’の底面からの高さＤ３は、堆積空洞１８の高さＤ２と同様のものが使用できる。しかし、一方では、先方の堆積空洞１８’に関する高さＤ３は、堆積空洞１８に関する高さＤ２と異なっていてもよい。例えば、高さＤ２より大きいまたは小さいものが挙げられる。
【０１３４】
装置２は、少なくとも電極配置手段および堆積配置手段を制御するための装置制御器１１０を備え得る。当該例においては、接続１１２Ａを介した基板台４１によって両方形成されている。装置制御器１１０は、さらに、接続１１２Ｂを介して電圧差の発生を制御するために配備されていてもよい。例えば、装置制御器１１０は、プラズマを生じさせる時期、すなわちプラズマ発生が始まる時間およびプラズマ発生が止まる時間を、好ましくは繰り返して制御し得る。このように、装置２は、選択的な時間においてプラズマ放電を発生させるための、高電圧源および／または電極配置手段に連結している装置制御器１１０を備えている。これにより、気体前駆体に接触した基板の部分を、プラズマに接触する基板の部分と選択的に重複させることができるような、プラズマによる基板表面のパターニングを可能とする。プラズマが形成される気体の流れについても、接続１１２Ｂを介し、制御され得る。なお、所望により、一般的な別の反応気体を供給してもよい。
【０１３５】
装置制御器１１０は、さらに、前駆体供給部を介する気体前駆体の供給、および軸受用気体注入部３２を介する軸受用気体の注入を制御するよう、配備されていてもよい。その場合、軸受用気体の注入を制御するための気体制御器１０５および気体前駆体の注入を制御するための気体制御器１０３が備えられ得る。当該制御器は、接続１０５Ａおよび１０３Ａを介して制御されていてもよい。これらの気体制御器は、装置制御器１１０により構成されていてもよい。
【０１３６】
これらのように、原子層堆積のパターニングを具現化するための制御器が配備されていてもよい。例えば、使用の際には、パターニングされた基板上への原子層堆積のために、基板上への原子層堆積に先立って、プラズマによる基板のパターニングを行ってもよい。他の例としては、使用において、装置制御器が装置ヘッド１０４を制御し得る。そして、基板近くでのプラズマ放電発生に先立って、気体前駆体を基板表面に接触させるために前駆体供給部から堆積空洞の中へ注入させ、その結果、基板上に原子層を形成させるため、または基板上に存在している気体前駆体材料を取り除くために、基板上に存在している気体前駆体材料をプラズマと反応させる。
【０１３７】
装置２は、さらに、前駆体供給部および基板表面の平面外の基板の相対的な配置についても配備され得る。そのうえ、堆積機器は、さらに、装置ヘッドと基板表面との間の気体を注入し、当該気体が使用の際に気体軸受層３４をするよう、気体注入部３２を備え得る。図５において、気体軸受層を作るために気体注入部が軸受用気体注入部３２によって形成されている一方、軸受用気体注入部は前駆体供給部から離れている。
【０１３８】
図５Ａは、第１の電極５２．２が中空針によって形成されている例を示す。中空針からの気体の流れは矢印Ｇ１にて示されている。より具体的には、プラズマ機器６および／または装置２は、中空針５２．２の周囲に気体排出部１３Ｂを備え得る。排出される気体の流れは矢印Ｇ２によって示されている。Ｇ１および／またはＧ２の気体の流れにより、第１の電極、例えば中空針の、効果的な冷却を成し遂げることができる。しかし、一方では、中空針がソリッド形（中実）の針でもよいということは明らかだろう。
【０１３９】
さらに、または一方では、図５Ａにおいて針状の第１の電極５２．１、５２．２、５２．３およびプレート状の第２の電極５４が示されているのに対し、他の第１および第２の電極５２Ａ．ｉ、５４Ａ．ｉおよび／または５２Ｂ．ｉ、５４Ｂ．ｉが、単独に、または組み合わされて備えられていてもよい。第１および第２の電極５２Ａ．ｉ、５４Ａ．ｉ；５２Ｂ．ｉ、５４Ｂ．ｉのペアーは、当該電極のペアーに連携するプラズマ供給部に接近し得る。これにより、一般的にプラズマにおいて、相対的に小さい大きさ、および相対的に短い切り替え時間が提供され得る。
【０１４０】
図５Ｂは、複数の第１の電極５２．ｉおよび複数の第２の電極５４．ｉを備えた先方の堆積空洞１８’の底面図を示す。図５Ｂは、空洞および突出部分２３の底面２７を示している。
【０１４１】
図５Ｃは、図５Ｂの詳細１１４を示す。より具体的には、第１の電極５２．ｉおよび第２の電極５４．ｉが、反応物質供給部１１６でもありうるプラズマ供給部１０６の周囲に、好ましくは例えば極めて接近した近くにおいて配置され得る。複数の第１の電極５２．ｉおよび複数の第２の電極５４．ｉによるそのような形状では、プラズマの大きさを相対的に小さくすることができる。その結果として、装置の手段によって生ずるパターンの解像度を相対的に高くすることができる。さらなる利点としては、第１および第２の電極がプラズマ供給部１０６に対して極めて接近するため、プラズマを生じさせるために必要な時間、およびプラズマを消失させるために必要な時間を、相対的に短くすることができる。これにより、装置２を伝う基板の処理スピードを速くすることができる。
【０１４２】
より具体的には、図３Ａ−Ｆにおいて示されるような構造が、空洞の底を伝い１つまたは２つの相互に垂直な方向に沿った１つの先方の堆積空洞において提供され得る、ということは明らかであろう。
【０１４３】
本発明は、他の観点を含み得る。例えば、基板は、プラスチックの基板または有機材料を含んだ基板でもよい。そのような基板は、高い温度に対し相対的に弱い。しかし、本発明ではプラズマをほんの局所的に生じさせることができるので、気体前駆体材料から原子層を得るために必要とされる基板全体を高温にさらすという行為を省くことができる。装置は、所望により、利便性のために、１つのウェハーの反応器として統一してもよい。本発明による方法は、好ましくはパターニングされた原子層のスタックが得られるよう、所望により繰り返し行ってもよい。なお、当該原子層のスタックは、パターニングされていない層をも含んでもよい。本発明による方法および／または本発明による装置は、コーティングペーパー、例えばオフタルミックコーティングの適用として役立ち、所望により使用され得る。例えば、眼科医学のような自由な表面形状のもののコーティング、ミネラルガラスのコーティング、および／または有機材料のコーティングが挙げられる。本発明による方法および／または装置は、バリアコーティング、ハードコーティングおよび／または抗反射コーティングの堆積にも役立ち、所望により使用され得る。本発明による方法および／または本発明による装置は、バリラックスのガラスのようなガラス製造に使用される、多重焦点の層への適用に、所望により使用され得る。本発明による方法および／または本発明による装置は、オフタルミック彩色のために、所望により使用され得る。本発明は、高電圧源および本発明による装置において使用されるプリントヘッドを含む変形例を以ても提供することができる。好ましくは、本発明による方法を実施できるよう配備されている。変形例は、好ましくは、さらに、プリントヘッドの第１の電極に向かって気体を導くための気体注入部を備える。変形例は、好ましくは、さらに、中間構造を備える。複数の第１の電極は、例えば米国特許第６，７７９，９３５号明細書に記載されているような、ハンマバンクを所望により備えてもよい。本発明による方法は、パターニングされたＡＬＤまたはＣＶＤ層の重複において、化学蒸着により実質上パターニングされていない層の堆積を、所望により含んでもよい。本発明は、急速プラズマ補助ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）またはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）工程を使用する、基板表面のパターニングのための機器をも提供することができる。当該機器は、手順における気体および前駆体を供給するシャワーヘッドを備える。また、第１の放電部分を有する第１の電極および第２の放電部分を有する第２の電極と、第１および第２の電極の間に高電圧差を生じさせるための高電圧源と、配置手段とを備え、当該配置手段では、例えば基板に関して第１の電極を配置するための電極配置手段が挙げられる。そこでは、第１の放電部分と第２の放電部分との間の距離が十分小さくなっている第１の配置においては、高電圧差においてプラズマ放電をサポートするよう、第２の電極に対して第１の電極が選択的に配置されるよう配置手段において配備されており、第１の放電部分と第２の放電部分との間の距離が十分大きくなっている第２の配置においては、高電圧差によるプラズマ放電を防止するよう、配備されている。そこでは、プラズマがＡＬＤ層および／またはＣＶＤ層のパターニング形成を促進している。
【０１４４】
本明細書、図面および例は、適宜、制限された意味よりむしろ具体的なものとしてみなすべきである。従って、本発明は、ここに記載された実施の形態および変形例に制限されない。例えば、ここに記載された方法および／または装置は、周囲環境下、真空状況下または制御された広い範囲の圧力状況下にて、実施され、使用されてもよい。
【０１４５】
請求の範囲において、挿入語句の間における全ての文字は、請求の範囲を限定するものとして解釈されるものではない。‘備える’または‘含む’という文言は、請求の範囲において挙げられた特徴または工程のその他の存在を除外するものではない。さらに、通常の単語は‘１つのみ’と限定して解釈されることはないが、‘少なくとも１つ’という文言が使用された際は複数が除外されることはない。また、相互に異なる請求の範囲において正確な寸法が列挙されているという事実は、これらの寸法を組合せたものが利便性のために使用できないということを示しているわけではない。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図５】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【国際調査報告】
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