(A)配線形成装置
 本発明による霧化装置の第1及び第2の実施� �態の説明に先立ち、霧化装置が適用される� �線形成装置について説明する。

 図2は、半導体チップ上の配線や液晶ディ スプレイ上の配線の形成や、配線欠落箇所の 修復などに用いられる配線形成装置10の一例� ��部分的に示す概略図である。図2は、配線形 成装置10の説明の簡単化を考慮し、配線形成� ��置10が配線形成対象物(図2の説明では、以下 、絶縁基板と呼ぶ)12上に配線14を形成する使� ��状態を示している。

 配線形成装置10は、浄化用大気プラズマ� �生装置16と、ペースト材料付着装置18と、酸� ��ラジカル分子噴射装置20とを含む。

 浄化用大気プラズマ発生装置16は、図3に� ��すように、上端がガス源30又は32からのガス の導入口22aとなり、下端がプラズマ噴射口22b となる、例えば、ガラスのような誘電体から なる誘電体管22と、該誘電体管22の長手方向� �相互に間隔d1をおいて配置され、それぞれが 誘電体管22を取り巻いて配置される一対の電� ��24、24と、これら電極間に交番電圧あるいは パルス状電圧を印加するための電源装置26と� ��備える。

 誘電体管22のガス導入口22aには、開閉バ� �ブ28を経て、一酸化炭素ガスあるいは水素ガ スのような還元ガスG1および窒素あるいはア� ��ゴン等のキャリアガスCaが案内可能である� �誘電体管22は、図2に示すように、そのプラ� �マ噴射口22bが配線14を形成すべき絶縁基板12� ��表面へ向けられている。

 開閉バルブ28が開放されると、キャリア� �ス源32からのキャリアガスCaと共に還元ガス� ��30からの還元ガスG1が、誘電体管22内をその� ��ラズマ噴射口22bに向けて案内される。還元� ��スG1が案内される誘電体管22の流路には、電 源装置26からの電圧が印加される一対の電極2 4、24によって、両電極間d1に対応する領域に� ��電体バリア放電による放電空間領域が形成� ��れている。そのため、誘電体管22のガス導� �口22aからプラズマ噴射口22bへ向けて案内さ� �る還元ガスG1は、この放電空間領域を経る過 程でプラズマ状態におかれる。その結果、こ の還元ガスG1をプラズマ源とするプラズマガ� ��が絶縁基板12上に噴射される。

 この誘電体管22からのプラズマガスの噴� �により、このプラズマガスの照射を受けた� �分に残存する酸化物が、このプラズマガス� �の化学反応により効果的に除去される。こ� �とき、還元ガスG1をプラズマガス源とする大 気プラズマでは、照射部の温度が60℃~80℃に� ��持されるので、絶縁基板12上の照射部およ� �その周辺に加熱による損傷を与えることは� �い。

 浄化用大気プラズマ発生装置16の誘電体� �22、すなわち、大気プラズマ噴射ノズル22は� ��図示しないが、既知の自動制御機構を用い� ��、所望のパターンに沿って自動的に移動さ� ��ることができる。なお、大気プラズマ噴射� ��ズル22に代え、絶縁基板12側を、既知の自動 制御機構を用いて、所望のパターンに沿って 自動的に移動させることもできる。すなわち 、大気プラズマ噴射ノズル22及び絶縁基板12� �の相対的な移動方法は、既知の種々の方法� �いずれを適用しても良い。

 還元ガスG1をガス源とする大気プラズマ� �スの噴射により、浄化された絶縁基板12上の 領域には、ペースト材料付着装置18のノズル3 4の噴出口からペースト材料が供給される。� �のペースト材料付着装置18のノズル34を、浄� ��用大気プラズマ発生装置16のノズル22に追従 させることにより、絶縁基板12上の浄化され� ��領域上に、順次、ペースト材料を線状(直線 状又は曲線状)に供給し、付着させることが� �きる。

 配線14を形成させる原材料であるペース� �材料は、後述するように、ナノ金属粒子と� �有機物からなるバインダとを含んでいる。

 ペースト材料中のナノ金属粒子は、数ナ� ��ないし数100ナノの粒子径を有する、例えば� ��金あるいは銀のような良好な導電性を示す� ��属微粒子である。このような金属微粒子は� ��表面エネルギーが極めて高いので、金属粒� ��が相互に直接的に接触すると、この接触に� ��って金属結合を生じる。

 ペースト材料中のバインダは、絶縁基板1 2上へのペースト材料の付着カを高めること� �加えて、不要かつ不意の金属結合を防止す� �く、ナノ金属粒子間の直接接触を防止する� �とにより、金属粒子を結合から保護する作� �をなしている。このようなバインダは、有� �バインダとして、従来よく知られており、� �素、炭素、水素および窒素のような有機物� �により形成されている。また、バインダに� �る保護作用を高める上で、各ナノ金属粒子� �表面をバインダの保護膜で覆うことが望ま� �い。

 このようなペースト材料には、ハリマ化� ��株式会社から販売されている「ナノペース� ��」(登録商標)を用いることが望ましい。

 絶縁基板12上へペースト材料を付着させ� �方法は、後述するように、インクジェット� �式と同様な方式を用いたノズルにより、ペ� �スト材料をミスト状態(霧化状態)にして吹き 付ける方法(以下、ミストジェットと呼ぶ)を� ��用する。ミストジェット処理では、ノズル3 4からの噴射を、螺旋状に出ていくような絞� �込んだ噴射とすることで線状の配線を形成� �せることができる。

 ペースト材料をミスト状態(霧状態)にす� �ために、後述する各実施形態の霧化装置が� �用される。

 ペースト材料により絶縁基板12上に線状� �形成された配線パターン部分14は、酸素ラジ カル分子噴射装置20により酸素ラジカル分子� ��照射を受ける。

 浄化用大気プラズマ発生装置16及び酸素� �ジカル分子噴射装置20はほぼ同様な構成を有 しているので、酸素ラジカル分子噴射装置20� ��詳細構成の図示は省略する。

 両装置16及び20の根本的な相違点は、浄化 用大気プラズマ発生装置16がプラズマガス源� ��して還元ガス源30を用いたのに対し、酸素� �ジカル分子噴射装置20として用いる大気プラ ズマ発生装置は、プラズマガス源として、酸 素あるいは空気のような酸化ガス源を用いて いる点にある。

 このような酸化ガスをプラズマ源とする� ��ラズマが、絶縁基板12上に噴射されると、� �のプラズマ中に含まれる酸素ラジカルが、� �着された直後の配線部分のペースト材料中� �有機バインダと化学反応を生じる。その結� �、有機バインダは、主として酸素ラジカル� �の化学反応により除去される。上述したペ� �スト材料で形成された配線部分から有機バ� �ンダが除去されると、配線部分中のナノ金� �粒子が相互に接触する。この相互接触が生� �ると、上述したように、ナノ金属粒子の表� �エネルギーにより、ナノ金属粒子は結合を� �じ、配線14が形成される。

 ここで、酸素ラジカル分子噴射装置20の� �電体管、言い換えると、ノズル36をペースト 材料付着装置18のノズル34から所定の間隔を� �いて、このノズル34に追従させることが望ま しい。

 また、酸化ガスをプラズマガス源とする� ��気プラズマ発生装置20のノズル36から噴射さ れるプラズマガス中の酸素ラジカル分子の含 有率を高め、絶縁基板12の不要な温度上昇を� ��制する上で、誘電体管36のプラズマ噴射口36 bから噴射されるプラズマガス流の温度をで� �る限り低下させることが望ましい。プラズ� �噴射口36bから噴射されるプラズマ流の温度� �、例えば、200℃とすることにより、酸素ラ� �カル分子の含有率を高め、これにより、周� �部の加熱を招くことなく、配線部分の有機� �インダを効果的に除去することができ、例� �ば、30秒程度の短時間のプラズマガスの吹き 付けによってナノ金属粒子を結合することが できる。

 各プラズマ発生装置16、20として、真空プ ラズマ発生装置を用いることができる。しか しながら、上述したような大気プラズマ発生 装置を用いることにより、加工を受ける絶縁 基板12を真空チャンバ内に配置することなく� ��気中で処理でき、作業および装置の簡素化� ��図る上で、大気プラズマ発生装置を用いる� ��とが望ましい。

 また、ナノ金属粒子と、有機物からなる� ��インダとを含むペースト材料で形成された� ��線部分に酸素ラジカル分子を吹き付けるこ� ��に代えて、活性酸素(オゾン)あるいはこれ� �含むガスを吹き付けることにより、ペース� �材料中の有機物バインダを除去し、これに� �りペースト材料中のナノ金属粒子を相互に� �触させて結合させるようにしても良い。

 なお、絶縁基板12の状態によっては、浄� �処理を省略するようにしても良い。この場� �には、配線形成装置10として、浄化用大気プ ラズマ発生装置16を備えないものを適用する� ��とができる。

 また、上述した配線形成装置10のペース� �材料付着装置18と同様な構成を用い、ペース ト材料として絶縁物質を含むものを適用する ことにより、ミストジェットによって、絶縁 層や絶縁パターンを形成することもできる。 ここで、絶縁層や絶縁パターンの硬化は、例 えば、紫外線照射によって行う。この場合に は、大気プラズマ発生装置20の位置には紫外� ��照射装置が設けられることになる。

(B)霧化装置の第1の実施形態
 次に、本発明による霧化装置の第1の実施形 態を説明する。霧化装置は、上述のように、 配線形成装置10、より具体的にはペースト材� ��付着装置18で利用される。

 図1は、第1の実施形態に係る霧化装置を� �め、ペースト材料付着装置18の概略構成を示 す説明図である。

 図1において、ペースト材料付着装置18は� ��第1の実施形態の霧化装置40と、ミスト流変� ��装置38と、ノズル34(図2参照)とを有している 。

 ミスト流変換装置38は、霧化装置40によっ て霧化されたペースト材料のミスト流を、そ の流径が所定の流径になるように、また、ミ スト流が螺旋状に回転するように変換するも のであり、このような変換後のミスト流がノ ズル34から絶縁基板12(図2参照)上に噴射され� �ようになされている。

 第1の実施形態の霧化装置40は、大きくは� ��霧化部50と、溶媒補給部70とでなっている。

 霧化部50は、連通管41を介してミスト流変 換装置38に繋がっており、霧化されたペース� ��材料のミスト流をミスト流変換装置38に供� �するものである。

 霧化部50は、温水などの所定温度の恒温� �液体51が収容された恒温槽52を有し、恒温用� ��体51には、上述したペースト材料(例えば、� ��ナノペースト)と、ペースト材料を溶かす溶 媒(希釈剤;例えばキシレン)の混合物53を収容� ��た材料収容容器54が侵漬されている。材料� �容容器54は、例えば傾斜して設置されており 、また、恒温槽52の内部であって材料収容容� ��54の最も低い位置の近傍には超音波振動子55 が設けられている。超音波振動子55は、その� ��音波振動により、恒温用液体51や材料収容� �器54を介して、混合物53に霧化するためのエ� ��ルギーを供給して霧化させるものである。

 材料収容容器54の上部開口は、蓋体56によ って塞がれるようになされている。蓋体56は� ��流体導入口57及び流体導出口58を有する。流 体導出口58は、材料収容容器54の中心軸が通� �ように設けられており、材料収容容器54の内 部側については、内部を軸方向に途中まで延 びる内部管59に繋がっており、また、材料収� ��容器54の外部側については、ミスト流変換� �置38に繋がっている連通管41に繋がっている� ��流体導入口57は、導入流体が材料収容容器54 の中心軸に向かうように設けられており、材 料収容容器54の外部側については、溶媒補給� ��70に繋がっている連通管42に繋がっており、 材料収容容器54の内部側については、内部管5 9に周囲への放出開口60に繋がっている。

 従って、溶媒補給部70から供給された、� �述するようなキャリアガス及び溶媒の混合� �ス(混合気体)は、流体導入口57から材料収容� ��器54内部に導入され、内部管59の周囲を下降 し、内部管59の最下端の開口から内部管59の� �部に導入され、内部管59、流体導出口58及び� ��通管41を順次介してミスト流変換装置38側に 供給されるようになる。この際、超音波振動 エネルギーにより霧化した混合物53の気体も� ��の流れに取り込まれ、内部管59の最下端の� �口から内部管59の内部に導入され、内部管59� ��流体導出口58及び連通管41を順次介してミス ト流変換装置38側に供給される。

 詳細構成の図示は省略するが、蓋体56は� �連通管41が離脱された際に内部のガス状態な どを維持するためのバルブや、連通管42が離� ��された際に内部のガス状態などを維持する� ��めのバルブを備えている。これらバルブは� ��止弁であっても良く、作業者が開閉自在な� ��のであっても良い。

 溶媒補給部70は、連通管43を介して図示し ないキャリアガス源に繋がり、また、連通管 42を介して霧化部50に繋がっている。溶媒補� �部70は、キャリアガス源から供給された、不 活性ガスでなるキャリアガス(例えば窒素ガ� �)と、溶媒を霧化(気化)したガスとの混合ガ� �を得て、霧化部50に供給する(溶媒を補給す� �)ものである。なお、キャリアガス源は常時� ��ャリアガスを出力しているものではなく(但 し、このようなものであっても良い)、配線� �成時のみキャリアガスを出力し、それ以外� �は、キャリアガスの出力を待機しているも� �であっても良い。

 溶媒補給部70は、温水などの所定温度の� �温用液体71が収容された恒温槽72を有し、恒� ��用液体71には、液体状態の溶媒73(混合物53に おける溶媒と同一のものである)を収容した� �媒収容容器74が侵漬されている。溶媒収容容 器74は、例えば傾斜して設置されており、ま� ��、恒温槽72の内部であって溶媒収容容器74の 最も低い位置の近傍には超音波振動子75が設� ��られている。超音波振動子75は、その超音� �振動により、恒温用液体71や溶媒収容容器74� ��介して、液体溶媒73に霧化するためのエネ� �ギーを供給して霧化させるものである。

 溶媒収容容器74の上部開口は、蓋体76によ って塞がれるようになされている。蓋体76は� ��流体導入口77及び流体導出口78を有する。流 体導出口78は、溶媒収容容器74の中心軸が通� �ように設けられており、溶媒収容容器74の内 部側については、内部を軸方向に途中まで延 びる内部管79に繋がっており、また、溶媒収� ��容器74の外部側については、霧化部50に繋が っている連通管42に繋がっている。流体導入� ��77は、導入流体が溶媒収容容器74の中心軸に 向かうように設けられており、溶媒収容容器 74の外部側については、キャリアガス源に繋� ��っている連通管43に繋がっており、溶媒収� �容器74の内部側については、内部管79に周囲� ��の放出開口80に繋がっている。

 従って、キャリアガス源から供給された� ��ャリアガスは、流体導入口77から溶媒収容� �器74内部に導入され、内部管79の周囲を下降� ��、内部管79の最下端の開口から内部管79の内 部に導入され、内部管79、流体導出口78及び� �通管42を順次介して霧化部50側に供給される� ��うになる。この際、超音波振動エネルギー� ��より霧化した溶媒73の気体もこの流れに取� �込まれ、内部管79の最下端の開口から内部管 79の内部に導入され、内部管79、流体導出口78 及び連通管42を順次介して霧化部50側に供給� �れる。

 詳細構成の図示は省略するが、蓋体76は� �連通管42が離脱された際に内部のガス状態な どを維持するためのバルブや、連通管43が離� ��された際に内部のガス状態などを維持する� ��めのバルブを備えている。これらバルブは� ��止弁であっても良く、作業者が開閉自在な� ��のであっても良い。

 第1の実施形態の霧化装置40において、キ� ��リアガス源から供給されたキャリアガスは� ��溶媒補給部70を通ることにより、霧化(気化) された少量の溶媒73と混合され、この混合ガ� ��は、霧化部50を通ることにより、霧化(気化) されたペースト材料(と溶媒との混合物)と混� ��され、これにより、キャリアガスと霧化さ� ��たペースト材料とを含むミスト流(気化され た溶媒も含まれている)がミスト流変換装置38 に供給される。

 なお、気化された溶媒は、ミスト流変換� ��置38に供給する必要はないが、ペースト材� �を霧化する際に溶媒も霧化され、ミスト流� �換装置38に供給されてしまうものである。

 第1の実施形態の霧化装置40によれば、霧� ��部50にキャリアガス源から供給されたキャ� �アガスを直接導入するのではなく、キャリ� �ガス源から供給されたキャリアガスを溶媒� �給部70に導入し、キャリアガスと霧化した溶 媒との混合ガスを霧化部50に導入するように� ��たので、以下の効果を奏することができる� ��

 材料収容容器54の内部における、霧化さ� �たペースト材料と霧化された溶媒との混合� �(混合ガス)における混合比を制御し易い。溶 媒だけを霧化する溶媒補給部70が存在するの� ��、溶媒収容容器74における超音波振動子75の 制御によって、混合比が所定の値に制御する ことが容易である。その結果、第1の実施形� �の霧化装置40を利用した配線形成装置におけ る配線材料(ペースト材料)の塗布精度を高い� ��のとすることができる。

 また、霧化部50に溶媒がほぼ常時少しず� �補給されるので、霧化部50にキャリアガス源 から供給されたキャリアガスを直接導入する 場合に比較し、霧化部50から、安定した混合� ��スを出力できる時間を長くすることができ� ��。

 例えば、霧化部50にキャリアガス源から� �給されたキャリアガスを直接導入する場合� �は、溶媒の補給が5時間毎に必要であったが� ��第1の実施形態の霧化装置40によれば、溶媒� ��補給が20時間毎で良くなった。仮に、配線� �成装置の1日の稼働時間が8時間であれば、霧 化部50にキャリアガス源から供給されたキャ� ��アガスを直接導入する場合には、稼働開始� ��に溶媒を挿入するだけでなく、稼働を一時� ��止し、溶媒を挿入するメインテナンス動作� ��必要であったが、第1の実施形態の霧化装置 40を適用すれば、稼働開始前に溶媒を挿入す� ��だけで、1日の稼働を保証することができる 。

(C)霧化装置の第2の実施形態
 次に、本発明による霧化装置の第1の実施形 態を説明する。霧化装置は、上述のように、 配線形成装置10、より具体的にはペースト材� ��付着装置18で利用される。

 図4は、第2の実施形態に係る霧化装置を� �め、ペースト材料付着装置18の概略構成を示 す説明図であり、第1の実施形態に係る図1と� ��同一、対応部分には同一、対応符号を付し� ��示している。

 第2の実施形態の霧化装置40Aも、大きくは 、霧化部50と、溶媒補給部70Aとでなっている� ��第2の実施形態の霧化装置40Aは、主に、溶媒 補給部70Aの構成が第1の実施形態のものと異� �っている。なお、溶媒補給部70Aと霧化部50と を繋げている連通管42に、霧化(気化)されて� �る輸送途中の溶媒が液化するのを防止する� �化防止用ヒータ線44が巻回されていることも 第1の実施形態とは異なっている。

 第2の実施形態の溶媒補給部70Aも、連通管 43を介して図示しないキャリアガス源に繋が� ��、また、液化防止用ヒータ線44が巻回され� �連通管42を介して霧化部50に繋がっており、� ��ャリアガス源から供給されたキャリアガス� ��、溶媒を霧化(気化)したガスとの混合ガス� �得て、霧化部50に供給するものである。

 溶媒補給部70Aは、温水などの所定温度の� ��温用液体71が収容された恒温槽72を有し、恒 温用液体71には、液体状態の溶媒73(混合物53� �おける溶媒と同一のものである)を収容した� ��媒収容容器74が侵漬されている。溶媒収容� �器74は、例えば傾斜して設置されている。こ の第2の実施形態では、第1の実施形態とは異� ��り、恒温槽72の内部に超音波振動子は設け� �れていない。なお、恒温用液体71の温度は、 例えば第1の実施形態のものより高くしてお� �、液体状態の溶媒73の気化(揮発)が盛んに行� ��れるようになされている。

 溶媒収容容器74の上部開口は、蓋体76Aに� �って塞がれるようになされている。蓋体76A� �、流体導入口77A及び流体導出口78Aを有する� �流体導出口78Aは、導出流体が溶媒収容容器74 の中心軸から径方向(円筒とは限らないがこ� �用語を用いている)に向かうように設けられ� ��おり、溶媒収容容器74の内部側については� �内部を軸方向に途中まで延びる内部管79の周 囲からの導入開口81に繋がっており、また、� ��媒収容容器74の外部側については、霧化部50 に繋がっている連通管42に繋がっている。流� ��導入口77Aは、溶媒収容容器74の中心軸が通� �ように設けられており、溶媒収容容器74の外 部側については、キャリアガス源に繋がって いる連通管43に繋がっており、溶媒収容容器7 4の内部側については、内部管79に繋がってい る。

 この第2の実施形態の場合、液体状態の溶 媒73は、内部管79の先端開口が侵漬する程度� �量が収容されている。液体状態の溶媒73の収 容量が大量であるため、液体状態の溶媒73の� ��然気化量も多量である。従って、溶媒収容� ��器74内部の上部空間は気化した溶媒で飽和� �ているとみなせる程度となっている。キャ� �アガス源から供給され、内部管79を通ってき たキャリアガスは、液体状態の溶媒73を通過� ��て、溶媒収容容器74内部の上部空間に移動� �、飽和している気化溶媒と混合され、流体� �出口78Aから連通管42に導出される。なお、キ ャリアガスが液体状態の溶媒73を通過するこ� ��によって、その気化が推進される。

 溶媒収容容器74から出力された気化溶媒� �飽和状態にあったものであり、液化し易い� �そのため、上述したように、連通管42に液化 防止用ヒータ線44を巻回し、気化溶媒の液化� ��防止することとした。

 詳細構成の図示は省略するが、蓋体76Aも� ��連通管42が離脱された際に内部のガス状態� �どを維持するためのバルブや、連通管43が離 脱された際に内部のガス状態などを維持する ためのバルブを備えている。これらバルブは 逆止弁であっても良く、作業者が開閉自在な ものであっても良い。

 第2の実施形態における他の構成は、第1� �実施形態と同様であり、その説明は省略す� �。

 第2の実施形態の霧化装置によっても、第 1の実施形態と同様な効果を奏することがで� �る。

 但し、第2の実施形態の場合、溶媒収容容 器74の気化溶媒が飽和していることにより(飽 和によって常に同じ濃度)、霧化部50の混合比 を制御し易いものとなっている。

 また、第2の実施形態の場合、溶媒補給部 70Aが液体状態の溶媒の自然気化によって気化 した溶媒を得るものであるので、第1の実施� �態の霧化装置以上に、溶媒の補給間隔を長� �化することが期待できる。

(D)他の実施形態
 上記各実施形態の技術思想を、適用可能な� ��ば同時に適用するようにしても良い。例え� ��、第1の実施形態の霧化装置においても、連 通管42に液化防止用ヒータ線44を巻回するよ� �にしても良い。また例えば、第2の実施形態� ��おける溶媒収容容器74が超音波振動子を有� �るものであっても良い。

 上記各実施形態では、溶媒補給部が1段の ものを示したが、上記各実施形態におけるよ うな複数の溶媒補給部を直列的に多段に接続 し、最終段の溶媒補給部の後段に霧化部を設 けるようにしても良い。

 本発明の霧化装置の用途は配線形成装置� ��限定されず、ミストジェット処理を利用し� ��微粒子の薄膜を形成する処理を含む装置に� ��く適用することができる。