沉積材料、其制造方法和制造裝置及電子束照射沉積方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及沉積材料、其制造方法和制造裝置及電子束照射沉積方法。所述沉積材料制造方法包括：將至少一種粉末浸入液體中，并且在所述浸入之后，蒸發(fā)所述液體以使所述粉末固化為用于電子束照射沉積的沉積材料。所述沉積材料制造裝置包括：用于使至少一種粉末浸入液體中的容器；以及蒸發(fā)處理部，它用于蒸發(fā)所述容器中的所述液體以使所述粉末固化為用于電子束照射沉積的沉積材料。所述電子束照射沉積方法包括：將至少一種粉末浸入液體中；在所述浸入后，蒸發(fā)所述液體以使所述粉末固化；以及將固化后的所述粉末布置在電子束照射沉積裝置中以執(zhí)行電子束照射沉積。所述沉積材料包括通過從浸有粉末的液體中蒸發(fā)所述液體而獲得的固化材料。
【專利說明】沉積材料、其制造方法和制造裝置及電子束照射沉積方法
[0001]相關(guān)申請的交叉參考
[0002]本申請要求2012年11月20日提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請JP2012-253869的優(yōu)先權(quán),在此將該日本優(yōu)先權(quán)申請的全部內(nèi)容以引用的方式并入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及一種沉積材料制造方法和一種沉積材料制造裝置、一種使用沉積材料的電子束照射沉積方法以及一種用于電子束照射沉積的沉積材料。
【背景技術(shù)】
[0004]電子束照射沉積(以下稱為“EB沉積”)是已知的沉積方法之一。EB沉積是一種工業(yè)上的優(yōu)異沉積方法，該方法中沉積速率快且放入有沉積材料的坩堝的磨損相對小。在EB沉積中，在真空壓力下用電子束照射沉積材料(蒸發(fā)材料)以使該沉積材料熔融和蒸發(fā)，并且蒸發(fā)出來的沉積材料沉積在例如基片等基底材料的表面上。
[0005]眾所周知的是，關(guān)于在執(zhí)行這種EB沉積時的沉積材料，可以使用例如一氧化硅(SiO)。已知的是，在其表面上沉積有例如一氧化硅的聚合物膜是具有優(yōu)異的氣體阻隔性能的包裝材料，并且已經(jīng)作為包裝材料而被廣泛傳播。
[0006]作為沉積材料的一氧化硅采用了沉積于例如不銹鋼板等基片上的原料材料(feedstock material)。日本專利特開N0.2002-194535公開了一種借助于原料的沉積來制造作為沉積材料的一氧化硅的裝置。
[0007]在執(zhí)行EB沉積時使用沉積于基片表面上的一氧化娃的原因是:對于EB沉積而言很難使用粉末狀的沉積材料。在用于EB沉積的電子束的照射下，粉末材料因為由電荷引起的排斥力而分散。由于這個原因，即使在用電子束進(jìn)行的照射下，粉末材料也不能經(jīng)受所述沉積所需的熔融或蒸發(fā)。此外，用于EB沉積的現(xiàn)有的沉積材料采用的是例如沉積于基片上的原料材料。
[0008]然而，為獲得沉積于基片上的一氧化硅而執(zhí)行沉積操作的工藝是冗長乏味的工藝并且用于沉積的材料非常昂貴，這些都是目前存在的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]鑒于上述問題，期望提供一種沉積材料制造方法和一種沉積材料制造裝置、一種使用通過所述制造方法而獲得的沉積材料的電子束照射沉積方法、以及一種用于所述電子束照射沉積的沉積材料，它們以簡單且節(jié)約成本的方式提供了用于實現(xiàn)EB沉積的沉積材料。
[0010]本發(fā)明的實施例提供了一種沉積材料制造方法，其包括:將至少一種粉末浸入液體中，并且在所述浸入之后，蒸發(fā)所述液體以使所述粉末固化為用于電子束照射沉積的沉積材料。
[0011]本發(fā)明的實施例提供了一種沉積材料制造裝置，其包括:被構(gòu)造成用于使至少一種粉末浸入液體中的容器；以及蒸發(fā)處理部，它被構(gòu)造成用于蒸發(fā)所述容器中的所述液體以使所述粉末固化為用于電子束照射沉積的沉積材料。
[0012]此外，本發(fā)明的實施例的電子束照射沉積方法包括:將至少一種粉末浸入液體中；在所述浸入之后，蒸發(fā)所述液體以使所述粉末固化；以及將固化后的所述粉末布置在電子束照射沉積裝置的爐床(hearth)中以執(zhí)行電子束照射沉積。
[0013]此外，本發(fā)明的實施例的用于電子束照射沉積的沉積材料包括:通過從浸有粉末的液體中蒸發(fā)所述液體而獲得的固化材料。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，作為沉積材料的粉末被固化以提供處于適合于電子束照射沉積的狀態(tài)下的沉積材料。即，當(dāng)浸入液體中的粉末被固化時，會產(chǎn)生因為顆粒間的表面張力而產(chǎn)生的毛細(xì)吸力(capillary suction pressure)。所述毛細(xì)吸力使得作為沉積材料的粉末能夠均勻地固化。在沉積時 ，在電子束的照射下，經(jīng)過固化的所述粉末不會分散而是會熔融和蒸發(fā)。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，使用通過由于毛細(xì)吸力使粉末均勻固化而獲得的沉積材料就使得能夠極好地執(zhí)行電子束照射沉積。即，由于所述粉末被固化，因而沉積材料在用于電子束照射沉積的電子束的照射下不會分散而是蒸發(fā)，這使得優(yōu)異的電子束照射成為可能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1中的(a)、(b)和(C)是圖示了本發(fā)明的第一實施例的示例的沉積材料制造工藝的圖；
[0017]圖2是圖示了本發(fā)明的第一實施例的示例的固化原理的圖；
[0018]圖3是表示本發(fā)明的第一實施例的示例的水面曲率半徑與毛細(xì)張力(capillarytension)之間關(guān)系的特性圖；
[0019]圖4是圖示了本發(fā)明的第一實施例的示例的沉積裝置的構(gòu)造圖；
[0020]圖5是圖示了本發(fā)明的第二實施例的示例的沉積材料制造工藝的圖；
[0021]圖6是圖示了本發(fā)明的第二實施例的示例的沉積材料制造工藝的圖；
[0022]圖7是圖示了利用本發(fā)明的第三實施例的示例中的沉積材料制造裝置的制造工藝的圖；以及
[0023]圖8是圖示了利用本發(fā)明的第三實施例的示例中的沉積材料制造裝置的制造工藝的圖。
【具體實施方式】
[0024]在下文中，將參照附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。需要注意的是，在本說明書和附圖中，用相同的附圖標(biāo)記表示具有實質(zhì)上相同的功能和結(jié)構(gòu)的構(gòu)成元件，并且省略了這些構(gòu)成元件的重復(fù)說明。按照下列順序進(jìn)行說明。
[0025]1、第一實施例
[0026]1-1.沉積材料制造工藝(圖1中的(a)、(b)和(C))
[0027]1-2.沉積材料結(jié)塊狀態(tài)的說明(圖2和圖3)
[0028]1-3.沉積裝置的示例性構(gòu)造(圖4)
[0029]2、第二實施例[0030]2-1.沉積材料制造工藝(圖5和圖6)
[0031]3、第三實施例
[0032]3-1.沉積材料制造工藝和沉積材料制造裝置(圖7和圖8)
[0033]4、變形例
[0034]1、第一實施例
[0035]1-1.沉積材料制造工藝
[0036]參照圖1中的(a)、(b)和(C)至圖4來說明本發(fā)明的第一實施例的示例。圖1中的(a)、(b)和(C)是圖示了第一實施例的示例的沉積材料制造工藝的圖。在本發(fā)明的第一實施例的示例中，說明了用于獲得作為沉積材料的一氧化硅(SiO)的處理。首先，如圖1中的(a)所示，準(zhǔn)備硅(Si)的粉末I和二氧化硅(SiO2)的粉末2作為原料。例如，粉末I和粉末2每一者均具有大約60μπι至70μπι的平均顆粒直徑以供使用。此外，在該制造工藝中，準(zhǔn)備溶劑3(它是液體)。在圖1中的(a)所示的示例中，將硅的粉末I放入容器11中，將二氧化硅的粉末2放入容器12中并且將溶劑3放入容器13中。作為溶劑3，具有強的表面張力的液體是優(yōu)選的。在該示例中，使用純水作為溶劑3。
[0037]然后，如圖1中的(a)所示，在該制造工藝中，準(zhǔn)備用于獲得混合粉末的容器14。然后，將硅的粉末I (已放入容器11中的粉末)和二氧化硅的粉末2(已放入容器12中的粉末)倒入容器14中以進(jìn)行混合并且提供混合粉末4。當(dāng)硅的粉末I和二氧化硅的粉末2進(jìn)行混合時，它們以1:1或2:1的摩爾比進(jìn)行混合。
[0038]此外，將溶劑3 (它是純水)放入容器14中。在這個階段，將如下量的溶劑3放入該容器14中以使混合粉末4浸入溶劑3中:該量使得混合粉末4與溶劑3之間的重量比是2: 10
[0039]當(dāng)將粉末I和粉末2以及溶劑3放入容器14中時，例如，向容器14施加超聲波。如上所述的施加超聲波就使得溶劑3在容器14中的分散狀態(tài)是均勻的以及粉末I和粉末2在容器14中的混合狀態(tài)是均勻的。
[0040]然后，如圖1中的(b)所示，在該制造工藝中，將浸入溶劑3中的混合粉末4倒入用于EB沉積的爐床15中。爐床15例如由銅制成。在圖1中的(b)所示的示例中，爐床15是其形狀從底面向頂面逐漸擴(kuò)大的梯形。
[0041]然后，在該制造工藝中，如圖1中的(C)所示，使?fàn)t床15的內(nèi)部脫水(desiccate)。在這個階段，例如，爐床15的內(nèi)部在常溫常壓下經(jīng)受風(fēng)干以去除溶劑3。例如，將爐床15留置在常溫常壓的環(huán)境中大約2天以經(jīng)受風(fēng)干直到溶劑3消失。
[0042]當(dāng)使?fàn)t床15的內(nèi)部脫水時，可以執(zhí)行加熱等。該脫水過程將溶劑3蒸發(fā)掉以提供由混合粉末組成的粉末固化塊5。
[0043]1-2.沉積材料結(jié)塊狀態(tài)的說明
[0044]通過如圖1中的(a)、(b)和(C)所示的處理而獲得的粉末固化塊5以適當(dāng)?shù)膹姸裙袒瘡亩鳛橛糜贓B沉積的沉積材料。在此解釋這一點。
[0045]圖2是圖示了分散于混合粉末4中的溶劑3的蒸發(fā)的放大圖。
[0046]圖2圖示了這樣的狀態(tài):在溶劑3經(jīng)受蒸發(fā)的中途，溶劑3的體積小于混合粉末4的單個顆粒V之間的空隙的體積。
[0047]在如圖2所示的狀態(tài)下，形成了其中溶劑3的表面是彎曲表面的彎月面21。隨著溶劑3的體積減小，彎月面21的曲率逐漸減小。在這個階段，由于溶劑3的表面張力，產(chǎn)生了如下面公式(I)所表明的毛細(xì)吸力ΛΡ。
[0048]ΔΡ=2 Y / r (I)
[0049]在公式⑴中，r是溶劑的曲率半徑并且Y是溶劑的表面張力。由于毛細(xì)吸力ΛΡ的作用，混合粉末4中的單個顆粒4'被固化得具有足夠的強度。
[0050]圖3是圖示了用作溶劑3的水的液體曲率半徑與毛細(xì)吸力之間的關(guān)系的圖。水在20°C時的表面張力是72.75mN / m，并且在該水即將完全蒸發(fā)之前，不小于ION / mm2的力作用于顆粒之間。
[0051]不管顆粒的位置、大小或形狀如何，作用于顆粒之間的力被施加于所有顆粒。由于這點，混合粉末4中的所有顆粒都均勻地且高有效地固化。例如，當(dāng)通過使用壓力機施加壓力來使混合粉末固化時，難以實現(xiàn)如上所述的對于所有顆粒而言的固化均勻。
[0052]1-3.沉積裝置的示例性構(gòu)造
[0053]圖4是圖示了使用根據(jù)圖1中的(a)、(b)和(C)所示的制造工藝而獲得的粉末固化塊5的EB沉積的圖。
[0054]EB沉積裝置110設(shè)置在真空容器100中。爐床15設(shè)置在EB沉積裝置110內(nèi)，該爐床15中放入有作為沉積材料的粉末固化塊5。然后，其上已沉積有一氧化硅的基底材料120被設(shè)置在與EB沉積裝置110的爐床15相對的位置處。
[0055]在這樣的狀態(tài)下，當(dāng)EB沉積裝置110用電子束照射爐床15中的粉末固化塊5時，粉末固化塊5中的顆粒熔融并且蒸發(fā)。然后，在基底材料120的表面上形成了由一氧化硅構(gòu)成的沉積膜121。
[0056]如上所述，在執(zhí)行EB沉積時由于粉末固化塊5中的顆粒是均勻固化的，所以顆粒在電子束的照射下不會分散并且能夠獲得良好的沉積膜121。
[0057]下面的表1呈現(xiàn)了通過使用光電子能譜裝置(XPS:X射線光電子能譜)的EB沉積而獲得的沉積膜121的平均價數(shù)的測量值。
[0058]表1:
[0059]沉積源的粉末混合比以及經(jīng)沉積得到的材料中的Si的價數(shù)
[0060]
【權(quán)利要求】
1.一種沉積材料制造方法，其包括: 將至少一種粉末浸入液體中；以及 在所述浸入之后，蒸發(fā)所述液體以使所述粉末固化為用于電子束照射沉積的沉積材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉積材料制造方法，其中， 將浸有所述粉末的所述液體倒入用于所述電子束照射沉積的爐床中，然后蒸發(fā)所述液體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉積材料制造方法，其中， 將浸有所述粉末的所述液體放置在多孔材料上，然后使所述液體在被所述多孔材料吸取的同時進(jìn)行蒸發(fā)；以及 在蒸發(fā)所述液體之后，通過剝離所述多孔材料來獲得所述沉積材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的沉積材料制造方法，其中， 在所述多孔材料內(nèi)形成有許多細(xì)小通孔而所述粉末的顆粒無法借此通過。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉積材料制造方法，其中， 將浸有所述粉末的所述液體放置在過濾器上，然后在利用抽吸泵抽吸所述液體的同時進(jìn)行蒸發(fā)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的沉積材料制造方法，其中， 將兩種以上的粉末用作浸入所述液體中的所述粉末；以及 將所述兩種以上的粉末的混合比設(shè)置成能夠獲得用于反應(yīng)沉積的沉積材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的沉積材料制造方法，其中，所述液體具有強的表面張力。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的沉積材料制造方法，其中，在將所述兩種以上的粉末浸入所述液體中時，施加超聲波以使所述兩種以上的粉末及所述液體均勻地分散。
9.一種沉積材料制造裝置，其包括: 容器，它被構(gòu)造成用于使至少一種粉末浸入液體中；以及 蒸發(fā)處理部，它被構(gòu)造成用于蒸發(fā)所述容器中的所述液體以使所述粉末固化為用于電子束照射沉積的沉積材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的沉積材料制造裝置，其中， 所述容器是用于所述電子束照射沉積的爐床。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的沉積材料制造裝置，其中， 所述爐床是形狀從底面向頂面逐漸擴(kuò)大的梯形。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項所述的沉積材料制造裝置，其中， 所述蒸發(fā)處理部包括被設(shè)置在所述容器的底面處的多孔材料。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項所述的沉積材料制造裝置，其中， 所述蒸發(fā)處理部包括被構(gòu)造成用于抽吸所述容器中的所述液體的抽吸泵。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項所述的沉積材料制造裝置，其還包括用于向所述容器施加超聲波的器件。
15.一種電子束照射沉積方法，其包括: 將至少一種粉末浸入液體中；在所述浸入后，蒸發(fā)所述液體以使所述粉末固化；以及將固化后的所述粉末布置在電子束照射沉積裝置中以執(zhí)行電子束照射沉積。
16.一種用于電子束照射沉積的沉積材料，其包括:通過從浸有粉 末的液體中蒸發(fā)所述液體而獲得的固化材料。
【文檔編號】C23C14/30GK103834917SQ201310491570
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月20日
【發(fā)明者】須藤業(yè), 香取健二, 本村勇人 申請人:索尼公司