(57)【要約】  本発明は、移動している基板（３８）上に規則的な粒子（４）の膜を堆積させるための施設に関する。本施設は、第一の幅（Ｌ１）を有する移送領域の粒子出口から出て行く規則的な粒子の膜を基板上に堆積させるように設計されている。本発明によると、本施設は、堆積ヘッド状の付属デバイス（１００）を更に含み、その付属デバイス（１００）は、粒子出口をふさぐように設けられて、この堆積ヘッドの粒子移送チャネル（５６）の端部（６２）から出て行く規則的な粒子の膜を基板（３８）上に堆積させるように設計されていて、その端部は、第一の幅（Ｌ１）よりも短い第二の幅（Ｌ２）を有する。
2014524834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（３８）、好ましくは移動している基板上に規則的な粒子（４）の膜を堆積させるための施設（１）であって、前記施設が、
互いに向き合う二つのサイドリム（２８）によって互いに離隔された粒子入口（２２）及び粒子出口（２６）を有し且つ粒子が浮かぶ搬送液体（１６）を保持する移送領域（１４）を備え、
前記施設が、第一の幅（Ｌ１）を有する前記粒子出口（２６）から出て行く規則的な粒子の膜（４’）を前記基板（３８）上に堆積させるように設計されていて、
前記施設が、前記粒子出口（２６）をふさぐように設けられた堆積ヘッド状の付属デバイス（１００）を更に含み、前記付属デバイス（１００）が、前記堆積ヘッドの粒子移送チャネル（５６）の端部（６２）から出て行く規則的な粒子の膜（４”）を前記基板（３８）上に堆積させるように設計されていて、前記端部（６２）が前記第一の幅（Ｌ１）よりも短い第二の幅（Ｌ２）を有することを特徴とする施設。
【請求項２】
前記堆積ヘッド（１００）が前記施設に取り付けられた際に前記堆積ヘッド（１００）の粒子移送チャネル（５６）に前記移送領域（１４）内に存在している規則的な粒子（４）を引き寄せる一つ以上の吸引ノズル（７０）を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の施設。
【請求項３】
前記一つ以上の吸引ノズル（７０）が、前記端部（６２）の近傍において前記粒子移送チャネル（５６）に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の施設。
【請求項４】
前記粒子（４）が前記移送チャネル（５６）に入る前に及び／又は前記移送チャネル（５６）内において前記粒子（４）に作用する手段（７２）を更に含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の施設。
【請求項５】
前記手段（７２）が、前記粒子（４）の配向及び／又は前記粒子（４）の物理化学特性に作用することを特徴とする請求項４に記載の施設。
【請求項６】
前記移送チャネル（５６）の底部が、疎水性物質製の前記端部（６２）で遮られた親水性物質のコーティング（６６）を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の施設。
【請求項７】
前記第一の幅（Ｌ１）と前記第二の幅（Ｌ２）の比が２０００から２の間、より好ましくは１００から１０の間であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の施設。
【請求項８】
前記粒子を循環させるための傾斜ランプ（１２）を備え、前記傾斜ランプ（１２）が前記移送領域の入口に取り付けられ、前記傾斜ランプ（１２）上において前記搬送液体（１６）が循環することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の施設。
【請求項９】
前記堆積ヘッド状の付属デバイス（１００）が、前記堆積ヘッドの端部と前記基板（３８）との直接接触によって、前記粒子移送チャネル（５６）の前記端部（６２）から出て行く規則的な粒子の膜（４”）を前記基板（３８）上に堆積させるように設計されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の施設。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の施設（１）を用いて、基板（３８）、好ましくは移動している基板上に規則的な粒子（４）の膜を堆積させるための方法であって、前記粒子の膜に対する所望の幅に応じて、堆積の前に、前記堆積ヘッド状の付属デバイス（１００）を前記施設に取り付けるか又は取り付けないことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、規則的な粒子の膜を移動している基板上に堆積させるための施設及び方法の分野に関する。
【０００２】
より正確には、本発明は、規則的な粒子の膜、好ましくは単一層型の堆積に関し、その粒子サイズは、数ナノメートルから数百マイクロメートルの間であり得る。粒子は、好ましくは球状であり、例えば、シリカ、又はポリスチレンなどのポリマーの粒子であり得る。
【０００３】
本発明は、多数の応用を有し、特に、燃料電池、光学系、フォトニクス、ポリマーコーティング、チップ、ＭＥＭＳ、有機エレクトロニクス及び光起電装置用の表面パターニング等が挙げられる。
【背景技術】
【０００４】
従来技術により、規則的な粒子の膜を移動している基板上に堆積させることを目的とした方法及び施設が知られており、ここで、その基板はフレキシブルでもリジッドでもよい。
【０００５】
一般的に、粒子が供給される移送領域が設けられ、粒子は、その移送領域内に含まれた搬送液体に浮いている。移送領域内の規則的な粒子は、薄膜と呼ばれる粒子の単一層を形成し、他の粒子の到来及び搬送液体の循環によって、この領域から出口に押し出され、これによって、粒子が、堆積される移動基板に到達する。このため、通常は、キャピラリブリッジが、基板と、移送領域内に含まれる搬送液体とを接続する。
【０００６】
一般的な施設動作方式では、特に、この移送領域に後で加わることになる移動粒子によって上流で印加される圧力のおかげで、粒子は移送領域において規則的なままとなる。粒子の規則的な凝集は、キャピラリ（毛細管）又は静電型の弱い力によって更に保証される。単に例示的な一例として、粒子の移送領域が、分配デバイスからやって来た粒子が移動している傾斜ランプに上流で接続される場合、傾斜ランプ上に存在するそれらの粒子が、移送領域内に含まれる粒子に圧力を印加して、近接的な毛細管力と共に、毛細管現象又は直接的な接触による基板上の堆積の際まで、この領域における粒子の規則性を維持することを可能にする。
【０００７】
この傾斜ランプと統合された例示的な構成では、ランプ上を移動している粒子に付随する運動エネルギーが、傾斜ランプ上に存在している前方の粒子を押して、このランプ上において粒子が自動的に規則的になることを可能にする。従って、ランプ上において規則性が得られて、前方の粒子を押す連続的な粒子の供給によって、規則的な粒子が移送領域に入っていく際にもその規則性が保たれる。
【０００８】
この場合、粒子を規則的にするのに必要な運動エネルギーは、搬送液体及び粒子を輸送する傾斜ランプによってもたらされる。しかしながら、他の解決策も可能であり、ポンプを用いて水平面上で搬送液体を移動させることが挙げられ、その水平面の下流が粒子移送領域を構成する。他の解決策は、ポンプの代わりに送風機を用いるものであり、粒子が浮いている搬送液体の表面に気流を与える。
【０００９】
これら全ての従来技術の例では、基板上に堆積した膜は、粒子が出て行く移送領域の出口の全幅に応じて、所定の幅を有する。異なる幅を有する膜の堆積は、適切な寸法を有する別に施設によってのみ達成される。これは、かさばり、製造コスト、施設エンジニアリングコストに関して欠点となる。例えば、傾斜ランプ上における粒子の前線の位置の留意深い決定は、多数のパラメータの関数であり、それらパラメータのうち一部はその施設固有のものである。これは、設計の異なる各施設用に前線の位置を決定しなければならないことを意味する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】加国特許出願公開第２６９５４４９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、本発明の目的は、従来技術の例に係る上述の欠点を少なくとも部分的に回避することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このため、本発明の一目的は、基板、好ましくは動いている基板上に規則的な粒子の膜を堆積させるための施設を提供することであり、その施設は、
互いに向き合う二つのサイドリムによって互いに離隔された粒子入口及び粒子出口を備え、且つ搬送液体（搬送液体の上に粒子が浮く）を保持する移送領域を備え、
その施設は、第一の幅（Ｌ１）を有する粒子出口から出て行く規則的な粒子の膜を基板上に堆積させるように設計されていて、その堆積は、例えば、接触によって、又は、移送領域に含まれる搬送液体と、規則的な粒子の膜を堆積させたい基板とを接続するキャピラリブリッジを用いることによって行われる。
【００１３】
本発明によると、本施設は、堆積ヘッド状の付属デバイスを更に含み、その付属デバイスは、粒子出口をふさぐように設けられ、且つ堆積ヘッドの粒子移送チャネルの端部から出て行く規則的な粒子の膜を基板上に堆積させるように設計されていて、その端部は第一の幅（Ｌ１）よりも完全に短い第二の幅（Ｌ２）を有する。
【００１４】
また、本発明は、短い幅を有する膜を堆積させるように施設に取り付け可能な付属デバイスも提供する。従って、本解決法は、従来技術の例におけるかさばり、製造コスト、エンジニアリングコストに十分に対処することができる。例示的な例では、施設に付属デバイスが設けられているかどうかにかかわらず、前線の位置が維持される。
【００１５】
有利には、複数の付属デバイスが施設に設けられて、それらのデバイスの各々が、異なる幅の膜を得ることを可能にする。また、一つの付属デバイスが複数の粒子移送チャネルを有することも可能であり、基板上に複数の膜が同時に堆積されて、それらの膜は、勿論同じ幅を有しても、異なる幅を有してもよい。単一チャネル又は多重チャネルのヘッドを用いた同様の解決策も、本発明の範囲から逸脱することなく想定可能である。更に、各例において、第二の幅は調整可能となり得る。
【００１６】
本発明に係る施設は、異なる形状を複数の堆積に対して共通のベースと、所望の膜サイズに適した付属デバイスを形成する堆積ヘッドのみを有することができるという顕著なものであり、付属デバイスをはずすと、その堆積は、移送領域からの粒子出口の第一の幅に対応する最大幅を有する。
【００１７】
好ましくは、本施設は、堆積ヘッドが施設に取り付けられた際に、移送領域内に存在する規則的な粒子を堆積ヘッドの粒子移送チャネルに引き寄せることができる一つ又は複数の吸引ノズルも含む。発生する吸引は、元々は移送領域に存在していた粒子を移送チャネル内に導入することを促進させることができる。好ましくは、この吸引は、粒子移送チャネル内の液体／空気界面において行われる。
【００１８】
好ましくは、一つ又は複数の吸引ノズルは、前記端部の近傍において、粒子移送チャネルに配置される。
【００１９】
好ましくは、本施設は、粒子が移送チャネルに入る前に及び／又は移送チャネル内部において粒子に作用することができる手段も含む。好ましくは、この手段は、粒子の配向及び／又は粒子の物理化学特性に作用することができる。このため、この手段は、レーザ型、磁気型、電気型、熱型、超音波型、又は、当業者に適切だと思会われる他の周知の設計のものとなり得る。
【００２０】
好ましくは、移送チャネルの底部は、疎水性物質製の前記端部で遮られた親水性物質のコーティングを有する。親水性物質のコーティングは、移送チャネル内における搬送液体の前進及び後退を促進させる。移送チャネルの上流に位置する堆積ヘッドの底部にもこのようなコーティングを設けることができる。基板と共に作用するチャネル端部の疎水性は、膜を基板上に堆積させるステップの最後に搬送液体を堆積ヘッドから放出する工程の間、液体と基板との間の接触を十分に遮断することを可能にする。
【００２１】
好ましくは、第一の幅（Ｌ１）と第二の幅（Ｌ２）との比は、２０００から２の間であり、好ましくは１００から１０の間である。
【００２２】
好ましくは、本施設は、粒子を循環させるための傾斜ランプを備え、その傾斜ランプは移送領域の入口に取り付けられて、傾斜チャネルにおいても、搬送液体が循環することになる。
【００２３】
この場合、定常的に粒子を規則的にするのに必要な運動エネルギーは、搬送液体及び粒子を輸送する傾斜ランプによってもたらされる。しかしながら、他の解決策も考えられ、ポンプを用いて、搬送液体を水平面上で移動させることが挙げられ、その水平面の下流部分が粒子移送領域を構成する。他の解決策は、ポンプの代わりに送風機を用いて、粒子が浮いている搬送液体の表面に気流をあたえるというものである。しかしながら、本発明の範囲を逸脱することなく、所謂“ラングミュア・ブロジェット”法による粒子の圧縮作用等の他の解決策も想定可能である。
【００２４】
好ましくは、堆積ヘッド状の付属デバイスは、堆積ヘッドの端部と基板との間に設けられる直接接触を用いて、粒子移送チャネルの端部から出て行く規則的な粒子の膜を基板上に堆積させるように設計される。代わりに、粒子移送チャネルに含まれる搬送液体と、規則的な粒子の膜を堆積させたい基板との間を接続するキャピラリブリッジを設けることができる。
【００２５】
最後に、本発明の一目的は、上述のような施設を用いて、基板、好ましくは移動している基板上に規則的な粒子の膜を堆積させるための方法を提供することである。本方法では、粒子の膜に対する所望の幅に応じて、堆積ヘッド状の付属デバイスを、堆積の前に取り付けたり取り付けなかったりする。
【００２６】
本発明の更なる利点及び特徴は、以下の非限定的な詳細な説明において明らかになるものである。
【００２７】
この説明では、添付図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の好ましい実施形態に係る第一の構成の堆積施設を、図２の線Ｉ‐Ｉに沿った概略断面図で示す。
【図２】図１に示される堆積施設の概略上面図を示す。
【図３】上記図面に示される施設を用いて実施される堆積方法のステップを示す。
【図４】上記図面に示される施設を用いて実施される堆積方法のステップを示す。
【図５】上記図面に示される施設を用いて実施される堆積方法のステップを示す。
【図６】上記図面に示される施設を用いて実施される堆積方法のステップを示す。
【図７】上記図面に示さ施設に設けられる堆積ヘッド状の付属デバイスの斜視図を示す。
【図８】第二の構成の堆積施設を、図９の線ＶＩＩＩ‐ＶＩＩＩに沿った概略断面図で示す。
【図９】図８に示される堆積施設の概略上面図を示す。
【図１０】図８からの図面に示される施設を用いて実施される堆積方法のステップを示す。
【図１１】図８からの図面に示される施設を用いて実施される堆積方法のステップを示す。
【図１２】図８からの図面に示される施設を用いて実施される堆積方法のステップを示す。
【図１３】図８からの図面に示される施設を用いて実施される堆積方法のステップを示す。
【図１４】図８からの図面に示される施設を用いて実施される堆積方法のステップを示す。
【図１５】代替実施形態に係る堆積ヘッド状の付属デバイスの斜視図を示す。
【図１６】代替実施形態に係る堆積ヘッド状の付属デバイスの斜視図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１及び図２を参照すると、移動している基板上に規則的な粒子の膜を堆積させるための施設１が示されている。この施設は第一の構成に係るものであり、後述の本発明の特別な堆積ヘッド状の付属デバイスが備わっていない。
【００３０】
施設１は、粒子４を分配するためのデバイス２を含み、それら粒子のサイズは、数ナノメートルから数百マイクロメートルの間である。粒子は、好ましくは球形であり、例えばシリカ粒子であり得る。対象となる他の粒子は、プラチナやＴｉＯ２等の金属又は酸化金属製、ポリスチレンやＰＭＭＡ等のポリマー製、カーボン製であり得る。
【００３１】
より正確には、好ましい実施形態において、粒子は、直径略１μｍのシリカ球であり、分配デバイス２中の溶液内に保存されている。媒体の割合は、２００ｍｌの溶液に対して略７ｇの粒子であり、ここではブタノールである。勿論、簡単のため、図面に示されている粒子は、実際の直径よりも大きな直径とされている。
【００３２】
分配デバイス２は、直径略５００μｍの制御可能注入ノズル６を有する。
【００３３】
この施設は、粒子を循環させるための傾斜ランプ１２と統合された液体コンベア１０と、実質的に水平な移送領域１４とを有し、又は、必要であれば、施設の排水を促進するために僅かな傾斜を有する。傾斜ランプの上端は、分配デバイス２から注入された粒子を受け入れるように設けられる。このランプは、直線状で、５から６０°の間の角度、好ましくは１０から３０°の間の角度で傾斜していて、粒子を移送領域１４に運ぶことができる。更に、搬送液体１６は、移送領域内までランプ１２を循環する。他方、この液体１６を、移送領域１４とランプの上端との間の一つ又は二つのポンプ１８を用いて、再循環させることができる。液体は、好ましくは脱イオン水であり、粒子４が浮くことができる。しかしながら、開放循環システムによる新しい液体が好ましいものともなり得る。
【００３４】
ランプの下端は、粒子移送領域１４の入口に接続される。入口２２は、ランプ１２の傾斜面上に存在している搬送液体の表面と、移送領域１４の水平部に存在している搬送液体の表面との間の接合部を成す変曲線２４上に位置する。
【００３５】
粒子入口２２は、領域１４内に搬送液体１６を保持する二つのサイドリム２８を用いて粒子出口２６から離隔されている。これらのリム２８は、向かい合っていて、施設内の搬送液体及び粒子の主な流れ方向（図１及び図２の矢印３０で表される方向）に平行に延伸している。従って、領域１４は、その入口及び出口が開いた通路又は経路を有する。
【００３６】
移送領域の下流端は、水平方向に対して上流に僅かに傾斜したプラテン２７を有し、例えば、５から１０°程度の値で傾斜している。このプラテン２７の下流端は、“ブレード”とも称され、粒子出口２６を部分的に画定する。
【００３７】
施設１には、基板３８を移動させるための基板コンベヤ３６も設けられる。この基板はリジッドであってもフレキシブルであってもよい。フレキシブル基板の場合、ロール４０上を移動させることができ、そのロールの軸は、ロールが配置されている箇所近傍において領域１４からの出口２６と平行である。実際、基板３８は出口２６のすぐ近くを移動して、この出口から出て行く粒子を、基板を搬送液体１６に接続するキャピラリブリッジ４２（メニスカス、表面張力とも称される）によって、基板上に容易に堆積させることができる。より好ましくは、本発明の範囲から逸脱することなく、基板を移送領域に直接接触させることができる。この場合、上記キャピラリブリッジが必要でなくなる。
【００３８】
図示される例では、基板の幅は、領域１４及びその出口２６の幅に対応している。第一の幅Ｌ１が、基板上に堆積される粒子の膜の幅に対応する。この第一の幅は、２５から３０ｃｍ程度となり得る。
【００３９】
キャピラリブリッジ４２は、出口２６に位置する搬送液体１６と、誘導／駆動ロール４０の形状をとっている基板３８の一部との間に形成される。このロールの回転軸を、領域１４内に保持されている搬送液体の上面の平面内に位置付けることができる。
【００４０】
代わりに、特に基板３８が特にソリッドである場合には、基板は方向３０に実質的に直交する垂直方向に沿って移動することができる。
【００４１】
以下、図３から図６を参照して、規則的な粒子の膜を堆積させる方法を説明する。
【００４２】
まず、注入ノズル６を作動させて、ランプ１２上に粒子４を分配し始める。これは、移送領域１４を粒子４で充填する初期ステップを行うものであり、搬送液体１６は既に領域１４の所定のレベルに達している。
【００４３】
この初期段階において、デバイス２によって分配された粒子はランプ１２上を循環し、図３及び図４に示されているように、領域１４に入っていき、領域内で分散する。
【００４４】
粒子４がランプ１２上に注入されて移送領域１４に入っていくと、基板３８と隣り合って、粒子の上流の前線が、変曲線２４の方向において上流へとずれていく。粒子の注入は、この上流の前線が線２４を通過した後においても続けられ、前線が傾斜ランプ１２上に上がってくる。
【００４５】
実際、上流の粒子の前線５４は、ランプ１２上に上がっていき、図５に示されるように、変曲線２４から所定の水平距離“ｄ”に位置する。距離“ｄ”は３０ｍｍ程度となり得る。
【００４６】
この際、粒子４は、移送領域及びランプ１２において規則的になり、特に、前線５４を押すという利点を有する運動エネルギーのおかげで、補助なしで自動的に規則的になる。この規則化は、図６に示されているように、得られる膜が所謂“六方最密”構造を有するようになるものであり、各粒子４が六個の他の粒子４に取り囲まれて接触している。
【００４７】
図６は、基板３８の移動を開始させて、前線５４が図５に示される所定のレベルに到達した直後の施設の状態を示す。粒子の膜が、特許文献１に記載されているように、キャピラリブリッジ４２によって、この基板３８上に堆積される。上述のように、この膜４’の幅は、出口２６の第一の幅Ｌ１に対応する。
【００４８】
堆積中に、粒子の注入及び基板の移動速度が調整されて、粒子の前線が実質的に同じ位置に留まるようにされる。このため、粒子の流量は、０．１ｍＬ／分から数ｍＬ／分の程度となり得る。一方、基板３８の線速度（牽引速度とも称される）は、数ｍｍ／分から数百ｍｍ／分の程度となり得る。
【００４９】
施設が、粒子出口２６の全幅Ｌ１よりも小さな幅で膜を堆積させなければならない場合、図７に示される本発明の特別な付属デバイスが使用される。
【００５０】
この付属デバイス１００は、粒子堆積ヘッド状であり、傾斜プラテン２７上で、移送領域１４の前端部に取り付けられる。実際には、付属デバイス１００は、プラテン２７に係合する平坦なプラットフォーム５０を有し、そのプラットフォーム５０はプラテン２７の形状をとる。垂直壁５２が、プラットフォーム５０の前端部から延伸している。垂直壁５２は、貫通口を有し、そこから、オフセット構造５４が前方に延伸している。これらの素子は互いに粒子移送チャネル５６を画定し、そのチャネル５６の底は、プラットフォーム５０の前方部と連続的になっている。このチャネル５６の長さは、液体の循環及び粒子の流れを促進する程度にまで短くされる。
【００５１】
オフセット構造５４は、底部と、チャネル５６の縁に対応する二つの側面５８と、プラットフォーム５０の下方に延伸しているストッパ６０とを有し、移送領域の出口２６と係合して、デバイス１００がこの領域１４の下方にすべることを防止することができるようになっている。
【００５２】
移送チャネル５６の前端部６２は、一般的にＵ字型の断面を有し、第一の幅Ｌ１よりも短い第二の幅Ｌ２を有し、１００から１０の間の比率となり得る。ここで、堆積される粒子膜の幅を調整するのは幅Ｌ２である。何故ならば、粒子は、基板に到達する前にこの端部６２から出て行き、実質的に垂直な末端縁６４を介して前端部６２が基板と優先的に接触するからである。一般的に、縁６４は基板と局所的に接する。この縁は可能な限り薄い厚さを有し、向き合う基板との界面に浸潤する液量を制限して、液体の保持を制限する。
【００５３】
プラットフォーム５０と、移送チャネルの底部とは、端部６２で遮られた親水性物質のコーティング６６を有し、一方、端部６２は、疎水性物質製であり、付属デバイス１００の全構造も同様に疎水性であることが好ましい。
【００５４】
疎水性物質は、好ましくはテフロン（登録商標）（ＰＴＦＥ）であり、テフロン（登録商標）の７３ｍＮ・ｍ−１の表面張力、１１２°の水接触角という疎水性と、３００から８００Ｍｐａの間のヤング率、０．４６程度のポアソン比、０．０５から０．２の間の摩擦係数といった機械的特性のために選択される。更に、テフロン（登録商標）の物理化学的特性も、特に、一般的な溶媒に対する不活性のために注目される。
【００５５】
こうした特性によって得られる利点は、施設の稼働にとって、数えきれないものである。第一に、垂直壁の疎水性は、これらの壁（壁５２の垂直面及び移送チャネル５６の側面５８で構成される）に粒子が堆積する危険性を制限する。更に、上述の機械的特性は、ほとんどリジッドではなくて比較的弾性的な物質を設けることを可能にし、相互の損傷の危険性なく、基板に堆積ヘッドを接触させることを可能にする。最後に、テフロン（登録商標）の物理化学特性は、そのデバイスが大抵の化学物質に対して不活性であることを意味している。
【００５６】
更に、以下で詳述するように、チャネル端部６２の疎水性は、基板上に膜を堆積させるステップの最後に、搬送液体を堆積ヘッドの外に放出する工程中において、搬送液体と基板との間の接触を十分に遮断することを可能にする。
【００５７】
また、付属デバイスには、二つの吸引ノズル７０も備わっていて、粒子を移送チャネル５６に引き寄せることができる。図７に示されるように、好ましくは、吸引は、端部６２において、液体／空気界面において、側面５８及び基板の近傍において行われる。各ノズルは、数十μｍから数ｍｍ程度の内径を有し得る。
【００５８】
更に、付属デバイスは、粒子が移送チャネル５６内に入る前に及び／又は移送チャネル５６内部において粒子に作用することができる手段も含む。図７に示されている手段７２は、好ましくは、粒子の配列及び規則化、及び／又は、粒子の物理化学特性に作用を与えることができる。このため、この手段は、レーザ型、磁気型、熱型、超音波型、又は電気型のものとなり得る。例えば、レーザビームによって、ヤヌス（Ｊａｎｕｓ）型の球形粒子を配向させることができ、又は、磁場の印加によってヤヌス型のスティックを配向させることができる。また、超音波を搬送液体に印加することによって、粒子の規則化において考えられる効率の悪さを無くすことができ、表面において粒子を撹拌することによって、規則化を改善することができる。移送ヘッドの機能は、搬送液体の表面に一般的な外部電場を印加することによっても可能となる。一般的な外部電場の印加は、粒子を制御可能に離隔して、電場を徐々に弱めた際に小型で組織的に配置することを可能にする。代わりに、好ましくは１０ｎｍから１０μｍの間の直径を有する誘電体コロイド粒子の場合、他の方法は、粒子を捕捉及び移動させるのにレーザビームを用いる。この手段を用いて、初期の規則化を増強することができる。
【００５９】
以下、図８から図１４を参照して、規則的な粒子の膜を堆積させる方法を説明する。
【００６０】
図８及び図９を参照すると、まず、付属デバイス１００を、移送領域１４の下流端部に配置して、プラットフォーム５０が傾斜プラテン２７を押して、ストッパ６０がそのプラテンの自由端部を押すようにして、デバイス１００が下方にずれるのを防止する。この配置において、垂直壁５２は、粒子出口２６の第一の幅Ｌ１全体にわたって延伸していて、短い幅Ｌ２の移送チャネル５６以外では出口が通じていない。
【００６１】
デバイス１００の配置は、好ましくは乾燥した状態で行われ、配置の際に、搬送液体のレベルが、デバイス１００を濡らさないように十分に低くなっている。デバイス１００を配置した後に、チャネル５６の端部６２を覆うまで、搬送液体１６のレベルを上昇させるが、側面５８の上端は超えないようにする。
【００６２】
次に、注入ノズル６を作動させて、ランプ１２上への粒子４の分配を開始する。この目的は、移送領域１４及び堆積ヘッド１００に粒子４を充填するステップを実施することである。
【００６３】
この初期段階において、デバイス２によって分配された粒子はランプ１２上を循環して、領域１４に入っていき、その領域１４内で分散する。次に、粒子がデバイス１００の壁５２の近傍に到達して、移送チャネル５６に入っていく。チャネル５６内への粒子の導入の開始を促進するため、図７に示される吸引ノズルを稼働させて、その流量は、数ｍＬ／分から数百ｍＬ／分の程度となり得る。好ましくは、この吸引は短時間のものであり、例えば０．５秒間にわたるものである。好ましくは、膜が既に十分に規則的になっている場合、粒子が壁５２に接触した後に吸引を行う。
【００６４】
粒子４がランプ１２上に注入されて、移送領域１４及びチャネル５６に入っていくと、粒子は壁５２及び基板３８（この場合、図１０及び図１１に示されるように垂直に配置されたリジッド基板）に接する。キャピラリブリッジが、基板３８と堆積ヘッド１００の端部６２との間に形成され、又は、好ましくは、基板３８と端部６２の垂直縁６４との間に接触が生じる。後者の場合、好ましくは、接触圧は数Ｎ／ｍｍ２程度であり得る。
【００６５】
そして、上述の図面に示される変曲線２４の方向において、粒子の上流の前線が上流に向かってずれる。粒子の注入は、この上流の前線が線２４を通過した後も続けられ、前線が傾斜ランプ１２上に上がってくる。上述のように、粒子４の上流の前線は、ランプ１２上に上がってきて、図５に示されるように、変曲線２４の所定の水平距離“ｄ”に位置するようになる。
【００６６】
この際、粒子４は、移送チャネル５６、移送領域１４及びランプ１２において規則的になっていて、ここで、粒子４は、特に前線５４を押すという利点を有する粒子の運動エネルギーのおかげで、補助なしで、自動的に規則的になる。更に、図１２に示されるように、移送チャネル５６において、粒子４及び液体１６は、側面５８から溢れておらず、これは、その後の高い質の堆積を保証する。
【００６７】
図１３は、基板３８の垂直移動を開始させて、前線５４が所定のレベルに到達した直後の施設の状態を示し、図５の状態と同様の状態を示す。次に、粒子４を基板３８上に堆積させて、端部６２の第二の幅Ｌ２に対応する短い幅を有する膜４”が得られる。
【００６８】
堆積を中止する必要がある場合には、粒子の注入を中断して、搬送液体のレベルを、液体が基板と接触しないように低下させる必要がある。デバイス１００を、施設から取り外す前に、当業者が適切であると思う手段で乾燥させることができ、そうした手段として、伝導型、対流型、放射型のもの等が挙げられる。
【００６９】
他方、付属デバイスの端部６２の疎水性によって、液体のレベルを低下させる際に、搬送液体と基板との間の接触は十分に遮断される。
【００７０】
付属デバイス１００を用いて堆積を再開する際には、上述のステップが繰り返される。
【００７１】
勿論、施設１は、上述のタイプの付属デバイスを複数備えることができて、各デバイスは、所定の幅を有する一以上の粒子膜を堆積させる専用のものである。この点に関して、図１５及び図１６は、代替実施形態に係る付属デバイス１００を示し、幅方向に沿って互いに離隔された複数のチャネル５６が設けられていて、複数の膜を同時に堆積させることが可能になっている。
【００７２】
勿論、非限定的な例として上記説明された本発明に対して、当業者は多様な修正を行うことができるものである。
【符号の説明】
【００７３】
１  施設
２  分配デバイス
４  粒子
４’  膜
４”  膜
６  制御可能注入ノズル
１０  液体コンベア
１２  傾斜ランプ
１４  粒子移送領域
１６  搬送液体
１８  ポンプ
２２  粒子入口
２４  変曲線
２６  粒子出口
２７  傾斜プラテン
２８  サイドリム
３６  基板コンベヤ
３８  基板
４０  ロール
４２  キャピラリブリッジ
５０  プラットフォーム
５２  垂直壁
５４  前線
５６  粒子移送チャネル
５８  側面
６０  ストッパ
６２  前端部
６２  チャネル端部
６４  末端縁
６６  コーティング
７０  吸引ノズル
７２  手段
１００  付属デバイス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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