特許 7646551 切り替えデバイス、切り替えデバイスを備える堆積デバイス、流体の流れを切り替えるための方法、及び基板上に粒子を堆積させるための方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-03-07

(45)【発行日】2025-03-17

(54)【発明の名称】切り替えデバイス、切り替えデバイスを備える堆積デバイス、流体の流れを切り替えるための方法、及び基板上に粒子を堆積させるための方法

(51)【国際特許分類】

   B05B 7/24 20060101AFI20250310BHJP

   C23C 24/04 20060101ALI20250310BHJP

【ＦＩ】

B05B7/24

C23C24/04

【請求項の数】 26

(21)【出願番号】P 2021542224

(86)(22)【出願日】2020-01-16

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-03-15

(86)【国際出願番号】 NL2020050023

(87)【国際公開番号】W WO2020149741

(87)【国際公開日】2020-07-23

【審査請求日】2023-01-16

(31)【優先権主張番号】2022412

(32)【優先日】2019-01-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】NL

(31)【優先権主張番号】62/793,511

(32)【優先日】2019-01-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】521320195

【氏名又は名称】ブイエスパーティクル・ホールディング・ビー．ブイ．

【氏名又は名称原語表記】ＶＳＰａｒｔｉｃｌｅ Ｈｏｌｄｉｎｇ Ｂ．Ｖ．

【住所又は居所原語表記】Ｏｏｓｔｓｉｎｇｅｌ ２０９，２６１２ＨＬ ＤＥＬＦＴ，Ｔｈｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(74)【代理人】

【識別番号】100199565

【弁理士】

【氏名又は名称】飯野 茂

(74)【代理人】

【識別番号】100219542

【弁理士】

【氏名又は名称】大宅 郁治

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100162570

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 早苗

(72)【発明者】

【氏名】ウェーバー、カタリーナ

(72)【発明者】

【氏名】クーレ、マックス

(72)【発明者】

【氏名】ファイファー、トビアス・フィンセント

【審査官】塩治 雅也

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５７－０４８３５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１３３０３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０５Ｂ １／００－３／１８

Ｂ０５Ｂ ７／００－９／０８

Ｃ２３Ｃ ２４／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体の流れを切り替えるための切り替えデバイスであって、前記切り替えデバイスは、
前記流体用の第１の入口と第１の出口とを備える流体導管と、
切り替え流体用の第２の入口を備える第１の切り替え流体導管であって、その第１の切り替え流体導管は、前記第１の入口と前記第１の出口との間の第１の位置において前記流体導管と流体接続するように構成された、第１の切り替え流体導管と、
第２の出口を備える排出導管であって、その排出導管は、前記第１の入口と前記第１の位置との間の第２の位置において前記流体導管と流体接続するように構成された、排出導管と、
前記切り替え流体の前記流体導管への流れを制御するように構成された制御デバイスと、
を備え、前記切り替えデバイスは、前記排出導管及び前記第１の切り替え流体導管と流体接続するように構成された第２の切り替え流体導管を更に備え、前記制御デバイスは、前記切り替え流体の前記第１の切り替え流体導管及び／又は前記第２の切り替え流体導管への前記流れを制御するように構成されており、
前記制御デバイスは、前記切り替え流体の流れが前記第１の位置において前記流体導管に入ることを防止するように前記制御デバイスが構成された第１の状態と、前記切り替え流体の前記流体導管への流れを可能にするように前記制御デバイスが構成された第２の状態と、を有する、切り替えデバイス。

【請求項2】

前記第１の切り替え流体導管は、前記流体導管中に、直接進出する、請求項１に記載の切り替えデバイス。

【請求項3】

前記制御デバイスは、弁を備える、請求項１又は２に記載の切り替えデバイス。

【請求項4】

前記第１の出口と前記第１の位置との間の前記流体導管に沿った第１の距離は、１０ｃｍよりも小さい、請求項１～３のいずれか一項に記載の切り替えデバイス。

【請求項5】

前記第１の出口と前記第１の位置との間の前記流体導管に沿った第１の距離は、０．２ｃｍよりも大きく、１０ｃｍよりも小さい、請求項４に記載の切り替えデバイス。

【請求項6】

前記第１の出口と前記第１の位置との間の前記流体導管に沿った第１の距離は、０．２ｃｍよりも大きく、２ｃｍよりも小さい、請求項５に記載の切り替えデバイス。

【請求項7】

前記第１の出口と前記第２の位置との間の前記流体導管に沿った第２の距離は、２０ｃｍよりも小さい、請求項１～６のいずれか一項に記載の切り替えデバイス。

【請求項8】

前記第１の出口と前記第２の位置との間の前記流体導管に沿った第２の距離は、０．２ｃｍよりも大きく、２０ｃｍよりも小さい、請求項７に記載の切り替えデバイス。

【請求項9】

前記第１の出口と前記第２の位置との間の前記流体導管に沿った第２の距離は、０．２ｃｍよりも大きく、２ｃｍよりも小さい、請求項８に記載の切り替えデバイス。

【請求項10】

堆積デバイスであって、前記堆積デバイスは、ターゲット上にエアロゾル流を向けるためのノズルと、請求項１～９のうちのいずれか一項に記載の切り替えデバイスとを備え、前記ノズルは、前記第１の出口に流体接続するように配置されている、堆積デバイス。

【請求項11】

前記堆積デバイスは、前記エアロゾル流のソースを更に備え、前記エアロゾル流の前記ソースは、前記第１の入口に流体接続するように配置されている、請求項１０に記載の堆積デバイス。

【請求項12】

前記エアロゾル流中のエアロゾル粒子の粒子サイズは、１００ｎｍよりも小さい、請求項１０又は１１に記載の堆積デバイス。

【請求項13】

前記エアロゾル流中のエアロゾル粒子の粒子サイズは、１０ｎｍよりも小さい、請求項１２に記載の堆積デバイス。

【請求項14】

前記堆積デバイスは、前記ターゲット上にフィーチャを堆積させるように構成され、堆積された前記フィーチャのフィーチャサイズは、１ｍｍよりも小さい、請求項１０～１３のいずれか一項に記載の堆積デバイス。

【請求項15】

前記堆積デバイスは、前記ターゲット上にフィーチャを堆積させるように構成され、堆積された前記フィーチャのフィーチャサイズは、１００μｍよりも小さい、請求項１４に記載の堆積デバイス。

【請求項16】

前記堆積デバイスは、切り替え流体のソースを更に備え、前記切り替え流体の前記ソースは、前記第２の入口に流体接続するように配置される、請求項１０～１５のいずれか一項に記載の堆積デバイス。

【請求項17】

前記切り替え流体は、ガスを含む、請求項１６に記載の堆積デバイス。

【請求項18】

前記切り替え流体は、不活性なガスを含む、請求項１７に記載の堆積デバイス。

【請求項19】

前記切り替え流体は、窒素ガス又はアルゴンガスを含む、請求項１８に記載の堆積デバイス。

【請求項20】

前記堆積デバイスは、フィルタリングデバイスを更に備え、前記フィルタリングデバイスは、前記排出導管と流体接続するように配置されている、請求項１０～１９のいずれか一項に記載の堆積デバイス。

【請求項21】

前記堆積デバイスは、複数のノズルを備え、各々は、前記切り替えデバイスの前記第１の出口に流体接続するように配置されるか、又は各々は、対応する切り替えデバイスの前記第１の出口に流体接続するように配置されている、請求項１０～２０のいずれか一項に記載の堆積デバイス。

【請求項22】

前記流体導管は、複数の第１の出口を備え、前記第１の切り替え流体導管は、対応する第１の出口と前記第１の入口との間の複数の第１の位置において前記流体導管と流体接続するように配置され、前記複数のノズルの各々は、前記複数の第１の出口のうちの１つに流体接続するように配置されている、請求項２１に記載の堆積デバイス。

【請求項23】

請求項１～９のいずれか一項に記載の切り替えデバイスを使用して流体の流れを切り替えるための方法であって、前記方法は、
前記第１の入口に前記流体を供給し、前記第１の入口から前記流体導管を介して前記第１の出口に前記流体を誘導するステップ、
前記切り替え流体が前記流体導管中に流れることを可能にするように前記制御デバイスを制御し、それによって、前記第２の入口から前記第１の切り替え流体導管を介して、前記流体導管を介して、少なくとも部分的に前記第１の出口に前記切り替え流体を誘導し、前記第１の入口から前記流体導管を介して、前記排出導管を介して、少なくとも部分的に前記第２の出口に前記流体を誘導するステップ
を備え、前記方法は、前記第２の入口から前記第１の切り替え流体導管を介して、前記第２の切り替え流体導管を介して、前記排出導管を介して、前記第２の出口に前記切り替え流体を誘導するステップを更に備える、方法。

【請求項24】

前記方法は、前記第２の入口から前記第１の切り替え流体導管を介して、少なくとも部分的に前記排出導管を介して、前記第２の出口に前記切り替え流体を誘導するステップを更に備える、請求項２３に記載の方法。

【請求項25】

請求項１０に記載の堆積デバイスを使用してターゲット上にエアロゾル粒子を堆積させるための方法であって、前記方法は、
前記第１の入口にエアロゾルを供給し、前記第１の入口から前記流体導管を介して、前記第１の出口を介して、前記ノズルを通って前記ターゲット上に前記エアロゾルを誘導するステップ、
前記切り替え流体が前記流体導管中に流れることを可能にするように前記制御デバイスを制御し、それによって、前記第２の入口から前記第１の切り替え流体導管を介して、前記流体導管を介して、少なくとも部分的に前記第１の出口に前記切り替え流体を誘導し、前記第１の入口から前記流体導管を介して、前記排出導管を介して、前記第２の出口に前記エアロゾルを誘導するステップ
を備え、前記方法は、前記第２の入口から前記第１の切り替え流体導管を介して、前記第２の切り替え流体導管を介して、前記排出導管を介して、前記第２の出口に前記切り替え流体を誘導するステップを更に備える、方法。

【請求項26】

前記方法は、前記第２の入口から前記第１の切り替え流体導管を介して、前記排出導管を介して、前記第２の出口に前記切り替え流体を部分的に誘導するステップを更に備える、請求項２５に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

本発明は、切り替えデバイス、切り替えデバイスを備える堆積デバイス、特に構造化材料を堆積させるための堆積デバイス、より具体的にはエアロゾルジェットを使用するように構成された堆積デバイス、流体の流れを切り替えるための方法、及び基板上に粒子を堆積させるための方法に関する。

【0002】

米国特許出願公開第２００５／０２８７３０８号は、ナノ粒子及びナノ構造化膜を生成するための方法を開示している。米国特許出願公開第２００５／０２８７３０８号では、マイクロ粒子のレーザアブレーションを実行するための装置を示している。この装置は、エアロゾル形態のマイクロ粒子を提供するためのエアロゾル供給源と、マイクロ粒子をレーザビームを通って移動させて、ナノ粒子エアロゾルを生成するレーザアブレーションチャンバと、ナノ粒子を収集するための堆積モジュールとを備える。堆積モジュールは、ノズルと、真空衝突チャンバ内の衝突基板とを備える。ナノ粒子は、衝突基板上に衝突される。衝突基板をノズルの下で移動させて、ナノ粒子の膜及びラインへの堆積を制御することができる。

【0003】

より複雑なパターンを形成するためには、ノズルを通過するナノ粒子の流れを一時的にオン及びオフに切り替える必要がある。

【0004】

米国特許出願公開第２００５／０２８７３０８号は、レーザビームによって帯電したままのナノ粒子を偏向させるために電場を使用することを記載している。

【発明の概要】

【0005】

ナノ粒子を偏向させるために電場を使用することの欠点は、これらの電場が荷電ナノ粒子にしか作用しないことである。非荷電ナノ粒子は、電場によって偏向させることができない。

【0006】

代替として、エアロゾル供給源及び／又はレーザアブレーション装置は、ナノ粒子の局所堆積を制御するためにオン及びオフに切り替えることができる。エアロゾル供給源及び／又はレーザアブレーション装置を切り替えることの欠点は、オンに切り替えた後、ナノ粒子エアロゾルの流れがその所望の仕様に従って一定且つ安定になるまでにいくらかの時間が掛かることである。これ自体が、堆積プロセスを減速させる。更に、レーザアブレーション装置のオンへの切り替えと、流れが一定且つ安定になる瞬間との間に生成されるナノ粒子エアロゾルの流れは、衝突基板上に堆積されるナノ粒子膜及びラインの特性及び一貫性に悪影響を及ぼす。

【0007】

本発明の目的は、上記で説明した問題のうちの少なくとも１つに対処する切り替えデバイス、切り替えデバイスを備える堆積デバイス、流体の流れを切り替えるための方法、及び基板上に粒子を堆積させるための方法を提供することである。

【0008】

第１の態様によると、本発明は、流体の流れを切り替えるための切り替えデバイスを提供し、切り替えデバイスは、
流体用の第１の入口と第１の出口とを備える流体導管と、
切り替え流体用の第２の入口を備える第１の切り替え流体導管であって、その第１の切り替え流体導管は、第１の入口と第１の出口との間の第１の位置において流体導管と流体接続するように構成された、第１の切り替え流体導管と、
第２の出口を備える排出導管であって、その排出導管は、第１の入口と第１の位置との間の第２の位置において流体導管と流体接続するように構成された、排出導管と、
切り替え流体の流体導管への流れを制御するように構成された制御デバイスと
を備え、切り替えデバイスは、排出導管及び第１の切り替え流体導管と流体接続するように構成された第２の切り替え流体導管を更に備え、制御デバイスは、切り替え流体の第１の切り替え流体導管及び／又は第２の切り替え流体導管への流れを制御するように構成される。

【0009】

制御デバイスの第１の状態では、制御デバイスは、切り替え流体の流体導管への流れを実質的にブロックするように構成され、切り替えデバイスは、切り替え流体が第２の入口から第１の切り替え流体導管を介して、第２の切り替え流体導管を介して、排出導管中に、そして第２の出口に流れるように構成される。それ故に、使用時に、切り替え流体は、第１の位置において流体導管中に実質的に流れない。制御デバイスのこの第１の状態では、流体は、第１の入口から流体導管を介して第１の出口に流れることを可能にされる。好ましくは、切り替え流体の流れは、排出導管中の圧力に影響を与え、それによって、第１の入口から第１の出口に流れるように流体導管中の流体を誘導するために、及び／又は流体の流れ状態を最適化するために使用される。

【0010】

制御デバイスの第２の状態では、制御デバイスは、切り替え流体の流体導管への流れを可能にするように構成され、切り替えデバイスは、切り替え流体が第２の入口から第１の切り替え流体導管を介して、流体導管中に、そして第１の出口に流れるように構成される。それ故に、使用時に、切り替え流体は、第２の入口から第１の切り替え流体導管を介して流体導管中に流れることを可能にされる。この第２の状態では、流体導管中の切り替え流体は、流体を第１の入口から排出導管中に、そして第２の出口に流れるように押し進める。第２の状態では、流体導管中の切り替え流体は、流体を第１の入口から排出導管中に、そして第２の出口に流れるように押し進める。

【0011】

制御デバイスを第１の状態と第２の状態との間で切り替えることによって、切り替えデバイスは、流体が連続的に流れることを可能にしながら、流体の流れを第１の出口から第２の出口に、及びその逆に切り替える。流体が連続的に流れるので、その特性は実質的に、切り替え直後も、一定且つ安定している。

【0012】

本出願内では、エアロゾルは、気体中の固体粒子又は液滴の懸濁系として定義される。エアロゾルの固体粒子又は液滴は、本明細書ではエアロゾル粒子とも呼ばれる。基板上にエアロゾル粒子を堆積させるために第１の出力がノズルに接続されるとき、流体の流れを中断することなく、エアロゾル粒子を備える流体をオン及びオフに切り替えることができる。これは、ノズルを通る流体の一貫した流れ、及びターゲット上の改善された堆積をもたらす。

【0013】

実施形態では、第１の切り替え流体導管は、流体導管中に、好ましくは直接、進出する。この実施形態によると、第１の切り替え流体導管を出る切り替え流体は、流体導管に直接入り、このことから、流体導管内を流れる流体に直接接触する。そのため、使用中、切り替え流体が第１の切り替え流体導管を出て流体導管に入る間に実質的に時間が経過しない。結果として、制御デバイスを第１の状態から第２の状態に移行させることと、切り替え流体が流体導管に入ることとの間の遅延が最小に保たれる。

【0014】

実施形態では、制御デバイスは、流体の流れが第１の位置において流体導管に入ることを実質的に防止するように制御デバイスが構成された第１の状態と、切り替え流体の流体導管への流れを可能にするように制御デバイスが構成された第２の状態とを有する。切り替えデバイスの使用中、制御デバイスがその第１の状態にあるとき、流体のみが流体導管を通ってその第１の入口からその第１の出口に流れるように、シース流体又はシースガスなどの流体は、第１の位置において流体導管に実質的に入らない又は入らない。流体導管を通る流体の流れの特性は、従って、実質的に流体導管のみに依存し、比較的簡単に制御及び／又は調節することができる流体の流れをもたらす。

【0015】

更なる実施形態では、制御デバイスは、弁を備える。好ましくは、弁は、制御された信頼できる方法で切り替え流体の流れを制御して切り替えるように構成される。

【0016】

実施形態では、第１の出口と第１の位置との間の流体導管に沿った第１の距離は、１０ｃｍよりも小さく、好ましくは０．２～１０ｃｍ、より好ましくは０．５～２ｃｍである。第１の距離が小さいと、流体が第１の出力を通って流れるのを停止するように切り替えデバイスを切り替える瞬間と、流体が第１の出力から流れるのを実際に停止する瞬間との間の遅延期間がより短くなる。より短い遅延期間は、粒子のより迅速な切り替え及びより正確な堆積を可能にする。

【0017】

実施形態では、第１の出口と第２の位置との間の流体導管に沿った第２の距離は、２０ｃｍよりも小さく、好ましくは０．２～２０ｃｍ、より好ましくは０．２～２ｃｍである。第２の距離が小さいと、流体が第１の出力を通って流れ始めるように切り替えデバイスを切り替える瞬間と、流体が第１の出力から実際に流れ始める瞬間との間の遅延期間がより短くなる。より短い遅延期間は、粒子のより迅速な切り替え及びより正確な堆積を可能にする。

【0018】

第２の態様によると、本発明は、堆積デバイスを提供し、堆積デバイスは、ターゲット上にエアロゾル流、特にエアロゾルジェットを向けるためのノズルと、切り替えデバイス又は上記で説明したその実施形態とを備え、ノズルは、第１の出口に流体接続するように配置される。堆積デバイスの切り替えデバイスは、エアロゾル流をオン及びオフに切り替えることができ、それによって、ノズルを通るエアロゾル流の流れを制御することができる。ノズルを通るエアロゾル流のオン及びオフの切り替えは、ターゲット上のエアロゾル材料の堆積を制御することを可能にする。ターゲットに対してノズルを移動させながらエアロゾル材料の堆積を制御することは、ターゲット上に所望のパターンでエアロゾル粒子を堆積させることを可能にする。

【0019】

実施形態では、堆積デバイスは、エアロゾル流用のソースを更に備え、エアロゾル流用のソースは、第１の入口に流体接続するように配置される。切り替えデバイス又は上記で説明したその実施形態のために、エアロゾル流のソースは、連続的且つ途切れずにエアロゾル流に供給することができる。切り替えデバイスは、ソースからのエアロゾル流に影響を及ぼさない。使用時に、エアロゾルは、切り替えデバイスを切り替える前、間、及び後に、ソースから流れ続けることができる。切り替えデバイスは、エアロゾル流をノズルに向けるか、又はそうでない場合はエアロゾル流を第２の出口に向けるかのうちのいずれかを行うように構成される。

【0020】

実施形態では、エアロゾル流中のエアロゾル粒子の粒子サイズは１００ｎｍよりも小さく、好ましくは１０ｎｍよりも小さい。実施形態では、堆積デバイスは、ターゲット上にフィーチャ（ｆｅａｔｕｒｅｓ）を堆積させるように構成され、堆積されたフィーチャのフィーチャサイズは、１ｍｍよりも小さく、好ましくは１００μｍよりも小さい。

【0021】

実施形態では、堆積デバイスは、切り替え流体用のソースを更に備え、切り替え流体用のソースは、第２の入口に流体接続するように配置される。切り替え流体のソースは、切り替え流体を堆積デバイスに供給する。

【0022】

実施形態では、切り替え流体及び／又はエアロゾルは、ガス、好ましくは実質的に不活性なガス、好ましくは窒素又はアルゴンガスを備える。不活性ガスは、エアロゾル流及び／又は基板中に含まれる粒子と反応せず、従って、信頼できる安定したエアロゾル流に対応する。好ましくは、エアロゾル及び切り替え流体は、同じガス又は同様の流体動的特性を有するガスを備える。流体動的特性は、例えば、粘度、熱容量比（γ＝ｃ_p／ｃ_v）、及び濃度のうちの１つ以上を備える。

【0023】

実施形態では、堆積デバイスは、フィルタリングデバイスを更に備え、フィルタリングデバイスは、排出導管と流体接続するように配置される。フィルタリングデバイスは、エアロゾル流及び／又は切り替え流体から物質をフィルタ除去するように構成される。特に、フィルタリングデバイスは、第２の出口から環境に排出されるべき任意の流体をフィルタリングするように構成される。オプションとして、フィルタリングデバイスは、物質を再使用するために物質をフィルタ除去するために使用され得る。

【0024】

実施形態では、堆積デバイスは、複数のノズルを備え、各々は、切り替えデバイスの第１の出口に流体接続するように配置されるか、又は各々は、対応する切り替えデバイスの第１の出口に流体接続するように配置される。複数のノズルを使用することによって、堆積デバイスは、エアロゾル流用の１つのソースを使用しながら、ターゲット上又は複数のターゲット上の複数のロケーション上にエアロゾル粒子を堆積させることができる。ノズルが切り替えデバイスの第１の出口に接続されると、堆積デバイスは、粒子を同時に堆積させることができる。各ノズルが対応する切り替えデバイスの第１の出口に接続されると、堆積デバイスは、互いに独立して粒子を堆積させることができる。

【0025】

実施形態では、流体導管は、複数の第１の出口を備え、第１の切り替え流体導管は、対応する第１の出口と第１の入口との間の複数の第１の位置において流体導管と流体接続するように配置され、複数のノズルの各々は、複数の第１の出口のうちの１つに流体接続するように配置される。この配置では、堆積デバイスの複数のノズルは、エアロゾル粒子の１つのソースを同時に使用しながら、ターゲット上又は複数のターゲット上の複数のロケーション上にエアロゾル流を堆積させることができる。

【0026】

本発明の第１の態様による切り替えデバイス及び本発明の第２の態様による堆積デバイスの各々は、シース流体を流体導管に提供するためのシース流体供給部、特にシースガス供給部を備えていないことに留意されたい。

【0027】

第３の態様によると、本発明は、切り替えデバイス又は上記で説明したその実施形態を使用して流体の流れを切り替えるための方法を提供し、方法は、
－第１の入口に流体を供給し、第１の入口から流体導管を介して第１の出口に流体を誘導するステップ、
切り替え流体が流体導管中に流れることを可能にするように制御デバイスを制御し、それによって、第２の入口から第１の切り替え流体導管を介して、流体導管を介して、少なくとも部分的に第１の出口に切り替え流体を誘導し、第１の入口から流体導管を介して、排出導管を介して、少なくとも部分的に第２の出口に流体を誘導するステップ
を備え、方法は、第２の入口から第１の切り替え流体導管を介して、第２の切り替え流体導管を介して、排出導管を介して、第２の出口に切り替え流体を誘導するステップを更に備える。

【0028】

流体の流れを切り替えるための方法及びその実施形態は、上述した実施形態による切り替えデバイスの実際的な実装に関し、このことから同じ技術的利点を有するため、以下では繰り返さない。しかしながら、制御デバイスは、切り替え流体の流体導管への流れを徐々に増加又は減少させるために制御され得ることに留意されたい。そのような漸進的な増加又は減少は、流体を第１の出口と第２の出口との間で切り替える間又はその逆の間に滑らかな遷移を得るために使用することができる。

【0029】

更に、流体を少なくとも部分的に第２の出口に誘導するために制御デバイスを制御することができるので、方法は、流体、特にエアロゾルを希釈するためにも使用することができる。例えば、制御デバイスは、切り替え流体の第２の入口から流体導管への低減された又は部分的な流れのみを導入するように構成することができ、その切り替え流体は、エアロゾル（流体）と混合し、第１の出口に少なくとも部分的に誘導される希釈されたエアロゾルを生成することができる。

【0030】

実施形態では、方法は、第２の入口から切り替え流体導管を介して、少なくとも部分的に排出導管を介して、第２の出口に切り替え流体を誘導するステップを更に備える。このステップは、例えば、流体及び／又は切り替え流体の圧力を、切り替え流体が第１及び第２の出口の両方を通って出るように構成することによって確立することができる。切り替え流体が第１及び第２の出口の両方を通って出るとき、切り替え流体は、流体が第１の出口に移動することをブロックするだけでなく、切り替え流体は、流体を第２の出口に向かって能動的に押し出す。

【0031】

第４の態様によると、本発明は、堆積デバイス又は上記で説明したその実施形態を使用してターゲット上にエアロゾル粒子を堆積させるための方法を提供し、方法は、
第１の入口にエアロゾルを供給し、第１の入口から流体導管を介して、第１の出口を介して、ノズルを通ってターゲット上にエアロゾルを誘導するステップ、
切り替え流体が流体導管中に流れることを可能にするように制御デバイスを制御し、それによって、第２の入口から第１の切り替え流体導管を介して、流体導管を介して、少なくとも部分的に第１の出口に切り替え流体を誘導し、第１の入口から流体導管を介して、排出導管を介して、少なくとも部分的に第２の出口にエアロゾルを誘導するステップ
を備え、方法は、第２の入口から第１の切り替え流体導管を介して、第２の切り替え流体導管を介して、排出導管を介して、第２の出口に切り替え流体を誘導するステップを更に備える。

【0032】

エアロゾル粒子をターゲット上に堆積させるための方法及びその実施形態は、上述した実施形態による堆積デバイスの実際的な実装に関し、このことから、同じ技術的利点を有するため、以下では繰り返さない。

【0033】

実施形態では、方法は、第２の入口から切り替え流体導管を介して、少なくとも部分的に排出導管を介して、第２の出口に切り替え流体を誘導するステップを更に備える。

【0034】

本発明の第３の態様による流体の流れを切り替えるための方法、及び本発明の第４の態様によるエアロゾル粒子をターゲット上に堆積させるための方法の各々は、流体導管内の流体の流れをシース流体、特にシースガスで囲むステップを備えないことに留意されたい。

【0035】

本明細書に記載し、示す様々な態様及び特徴は、可能な限り、個々に適用することができる。これらの個々の態様、特に添付の従属請求項に記載する態様及び特徴は、分割特許出願の主題とすることができる。

【0036】

本発明は、添付の図面に示す例証的な実施形態に基づいて説明する。

【図面の簡単な説明】

【0037】

【図1】本発明の実施形態によるターゲット上に構造化材料を堆積させるための堆積デバイスの概略図を示す。

【図2】本発明の第１の例による切り替えデバイスを備える、図１による堆積デバイスの堆積ユニットの一部の概略図を示し、切り替えデバイスは、第１の状態にある。

【図3】図２の堆積ユニットを示し、切り替えデバイスは、第２の状態にある。

【図4】第２の例による切り替えデバイスを備える堆積ユニットの一部を示し、切り替えデバイスは、第１の状態にある。

【図5】図４の堆積ユニットを示し、切り替えデバイスは、第２の状態にある。

【図6】本発明の代替の例による切り替えデバイスの概略図を示す。

【図7】本発明の別の例による切り替えデバイスの概略図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0038】

図１は、本発明の例証的な実施形態による堆積デバイス１、特に構造化材料プリンタ、より具体的にはエアロゾルジェットプリンタの概略図を示す。堆積デバイス１は、流体のソース、特にガス源２を備える。一方では、ガス源２は、ガスライン７を介してエアロゾル源３に結合される。他方では、ガス源２は、ガス弁６に接続され、ガス弁６及びガスライン７を介して堆積ユニット５に結合される。

【0039】

エアロゾル源３では、ガス源２からの流体は、搬送ガスとして使用されて、エアロゾル流を作成する。エアロゾル流は、エアロゾル源３を出て、必要に応じてエアロゾル流を改質するための改質器４に向けられる。改質器４から、エアロゾル流は、堆積ユニット５に向けられる。エアロゾルライン８はそれぞれ、エアロゾル源３を改質器４に接続し、改質器４を堆積ユニット５に接続する。

【0040】

排出ライン９は、堆積ユニット５をフィルタリングデバイス１０を介して環境に接続する。

【0041】

堆積ユニット５は、この例では、真空チャンバの内側を減圧するための真空ポンプ１６に接続された真空チャンバ１３の内側に位置付けられる。

【0042】

上述したガス源２は、好ましくは不活性ガス、より好ましくは窒素又はアルゴンを提供する。エアロゾル源３は、好ましくはナノエアロゾル源であり、より好ましくはスパークアブレーション生成器である。好ましくは、エアロゾル源３は、１００ｎｍよりも小さい、より好ましくは１０ｎｍよりも小さいサイズを有するエアロゾル粒子を有するエアロゾルを生成又は提供するように構成される。

【0043】

制御ユニット１１は、制御ライン１２によってエアロゾル源３、改質器４、堆積ユニット５、及びガス弁６に接続される。制御ユニット１１は、堆積デバイス１のパラメータを監視及び制御することによって堆積プロセスを制御するように構成される。好ましくは、制御ユニット１１は、堆積デバイス１のパラメータのその場測定を行い、リアルタイムで堆積プロセスを制御するように構成される。

【0044】

堆積デバイス１が使用されているとき、ガス源２は、ガスライン７を介してエアロゾル源３にガスを供給する。ガスは、能動エアロゾル源３を通って流れ、エアロゾル源によって生成された粒子を拾い上げ、ガス及び粒子を備えるエアロゾル流を作成する。その後、エアロゾル流は、エアロゾルライン８を介して改質器４を通って流れる。改質器４は、必要に応じてエアロゾル流を改質して、その所望の特性を得るように構成される。改質され得るエアロゾル流の特性は、とりわけ、エアロゾル粒子又はその凝集物の粒子サイズ、エアロゾル粒子の形状、及び粒子数濃度である。その後、改質されたエアロゾル流は、エアロゾルライン８を介して真空チャンバ１３の内側の堆積ユニット５に流れる。真空ポンプ１６は、真空チャンバ１３の内側に真空を提供する。真空は、更に以下で更に説明するように、エアロゾル流が真空チャンバ１３中に流れるのを助け得る。

【0045】

更に、ガス源２は、ガスライン７を介して及びガス弁６を介して堆積ユニット５にガスを供給する。ガス弁６は、この例では、堆積ユニット５に流れるガスをオン及びオフに切り替えるように構成された弁として具現化される。複数のガス源２が堆積デバイス１にガスを供給するために使用され得ることが理解されるべきである。エアロゾル源３に供給されるガスは、ガス弁６に供給されるガスとは異なり得る。

【0046】

図２及び図３は、本発明の例証的な実施形態による切り替えデバイス２０と、堆積ヘッド又はノズル１５とを備える堆積ユニット５の概略図を示す。この例では、堆積ユニット５及びノズル１５は、真空チャンバ１３の内側に配置されている。基板又はターゲット１４は、真空チャンバ１３の内側のノズル１５の下方に配置される。ノズル１５及びターゲット１４は、互いに対して移動可能である。この例では、ターゲット１４は、図示しないステージ上に配置されている。ステージは、ターゲット１４の上方のノズル１５の高さ及びロケーションを調整するために、ノズル１５に対して３次元で移動可能である。

【0047】

切り替えデバイス２０は、流体、即ちエアロゾル流４０用の第１の入口２１と、ノズル１５と流体接続する第１の出口２２とを有する流体導管２６を備える。切り替えデバイス２０は、ガス用の第２の入口２３を有する切り替え流体導管３１と、第２の出口２４とを有する排出導管２５とを更に備える。切り替え流体導管３１は、第１の位置３３において流体導管２６と流体接続する。排出導管２５は、第１の入口２１と第１の位置３３との間の第２の位置３４において流体導管２６と流体接続する。第１の出口２２と第１の位置３３とは、流体導管２６に沿って第１の距離Ａにわたって離間され、第１の出口２２と第２の位置３４とは、流体導管２６に沿って第２の距離Ｂにわたって離間される。第１の入口２１、第２の入口２３、第１の出口２２、及び第２の出口２４は、エアロゾルライン８、ガスライン７、ノズル１５、及び排出ライン９と流体接続する。

【0048】

切り替えデバイス２０は、切り替え流体導管３１中のガスの流れを制御する第１の弁２７と、排出導管２５中のガスの流れを制御する第２の弁２８とを更に備える。好ましくは、第１の弁及び第２の弁は、制御ユニット１１に接続される。

【0049】

図２は、両方の弁２７、２８が閉じられている第１の状態における切り替えデバイス２０を概略的に示す。この状態では、エアロゾル流４０は、エアロゾルライン８から、流体導管２６を介して第１の出口２２及びノズル１５に流れることしかできない。ノズル１５において、エアロゾル流は、エアロゾルジェットに変換され、エアロゾルジェットは、ターゲット１４の表面上にエアロゾル流４０からのエアロゾル粒子の所望の堆積を提供するためにターゲット１４上に向けられる。

【0050】

図３は、両方の弁２７、２８が開いている第２の状態における切り替えデバイス２０を概略的に示す。この状態では、切り替え流体４１は、切り替え流体導管３１を通って流体導管２６中に流れる。一方では、切り替え流体４１は、エアロゾル流４０の通過をブロックし、そのエアロゾル流４０は、排出導管２５に向け直される。弁２８が開いているので、エアロゾル流４０は、切り替えデバイス２０を出て第２の出口２４を介して排出ライン９中に入ることができる。他方では、切り替え流体４１は、第１の出口２２及びノズル１５に少なくとも部分的に向けられる。ノズル１５において、切り替え流体４１は、ジェットに変換され、ジェットは、ターゲット１４上に向けられる。

【0051】

それ故に、第２の状態では、エアロゾル流４０がノズル１５に到達することが防止され、エアロゾル流４０からのエアロゾル粒子がターゲット１４の表面上に堆積されることが防止される。しかし、エアロゾル流４０は停止されない。エアロゾル流４０は、流れ続けることができるが、切り替え流体４１によって第２の出口２４に向け直される。それ故に、エアロゾル流４０を第１の出口２２と第２の出口２４との間で切り替える間及びその逆の間に、エアロゾル源３及び／又は改質器４は、それらの動作状態を変更する必要がなく、依然として連続的で安定したエアロゾルの流れを提供することができる。

【0052】

図４及び図５は、本発明の第２の例証的な実施形態による切り替えデバイス１２０と、堆積ヘッド又はノズル１１５とを備える堆積ユニット１０５の概略図を示す。この例では、堆積ユニット１０５及びノズル１１５は、真空チャンバ１１３の内側に配置されている。基板又はターゲット１１４は、真空チャンバ１１３の内側のノズル１１５の下方に配置される。ノズル１１５及びターゲット１１４は、互いに対して移動可能である。この例では、ターゲット１１４は、図示しないステージ上に配置される。ステージは、ターゲット１１４の上方のノズル１１５の高さ及びロケーションを調整するために、ノズル１１５に対して３次元で移動可能である。

【0053】

切り替えデバイス１２０は、流体、即ちエアロゾル流１４０用の第１の入口１２１と、ノズル１１５と流体接続する第１の出口１２２とを有する流体導管１２６を備える。切り替えデバイス１２０は、ガス用の第２の入口１２３を有する第１の切り替え流体導管１３１と、第２の出口１２４を有する排出導管１２５とを更に備える。第１の切り替え流体導管１３１は、第１の位置１３３において流体導管１２６と流体接続する。排出導管１２５は、第１の入口１２１と第１の位置１３３との間の第２の位置１３４において流体導管１２６と流体接続する。第１の出口１２２と第１の位置１３３とは、流体導管１２６に沿って第１の距離Ａにわたって離間され、第１の出口１２２と第２の位置１３４とは、流体導管１２６に沿って第２の距離Ｂにわたって離間される。この例による切り替えデバイス１２０は、第１の切り替え流体導管１３１と排出導管１２５との間に流体接続を提供する第２の切り替え流体導管１３２を更に備える。第１の入口１２１、第２の入口１２３、第１の出口１２２、及び第２の出口１２４はそれぞれ、エアロゾルライン８、ガスライン７、ノズル１１５及び、排出ライン９と流体接続する。

【0054】

切り替えデバイス１２０は、制御デバイス１２７を更に備え、その制御デバイス１２７は、この例では弁１２８、より具体的には三方弁を備え、弁１２８は、第１の切り替え流体導管１３１と第２の切り替え流体導管１３２との間の分岐点に配置される。制御デバイス１２７は、弁１２８を第１の状態と第２の状態との間で切り替え得る。

【0055】

第１の状態では、図４に概略的に示すように、第２の切り替え流体導管１３２を介してガスライン７と排出導管１２５との間に流体接続が確立される。使用時に、切り替え流体１４１は、排出導管１２５中に誘導される。切り替え流体１４１は、エアロゾル流１４０の排出導管１２５への通過をブロックし、エアロゾル流１４０は、流体導管１２６に沿って第１の出口１２２及びノズル１１５に向かって通過するように向けられる。ノズル１１５において、エアロゾル流は、エアロゾルジェットに変換され、エアロゾルジェットは、ターゲット１１４の表面上にエアロゾル流１４０からの粒子の所望の堆積を提供するためにターゲット１１４上に向けられる。好ましくは、切り替え流体１４１の圧力は、実質的に完全なエアロゾル流１４０をノズルに向かって向けるように構成される。しかしながら、使用時に、エアロゾル流１４０は、切り替え流体１４１によって完全にブロックされていないことがあり、エアロゾル流１４０の一部が、第１の状態では排出導管１２５を通って第２の出口１２４に依然として流れていることがある。

【0056】

第２の状態では、図５に概略的に示すように、ガスライン１０７と流体導管１２６との間に流体接続が確立される。この状態では、切り替え流体１４１は、切り替え流体導管１３１を通って流体導管１２６中に流れる。一方では、切り替え流体１４１は、エアロゾル流１４０の通過をブロックし、そのエアロゾル流１４０は、排出導管１２５に向け直される。エアロゾル流１４０は、切り替えデバイス１２０を出て第２の出口１２４を介して排出ライン９中に入ることができる。他方では、切り替え流体１４１は、第１の出口１２２及びノズル１１５に少なくとも部分的に向けられる。ノズル１１５において、切り替え流体１４１は、ジェットに変換され、ジェットは、ターゲット１１４上に向けられる。

【0057】

それ故に、第２の状態では、エアロゾル流１４０がノズル１１５に到達することが防止され、エアロゾル流１４０からのエアロゾル粒子がターゲット１１４の表面上に堆積されることが防止される。しかしながら、エアロゾル流１４０は停止されない。エアロゾル流１４０は、流れ続けることができるが、切り替え流体１４１によって第２の出口１２４に向け直される。それ故に、エアロゾル流を第１の出口１２２と第２の出口１２４との間で切り替える間及びその逆の間に、エアロゾル源３及び／又は改質器４は、それらの動作状態を変更する必要がなく、依然として連続的で安定したエアロゾルの流れを提供することができる。好ましくは、切り替え流体１４１の圧力は、少なくとも第２の状態ではエアロゾル流１４０を効果的にブロックするように構成される。より好ましくは、切り替え流体１４１の圧力は、切り替え流体１４１の一部がエアロゾル流１４０と共に排出導管１２５を通って第２の出口１２４に流れ得るように構成される。

【0058】

少なくとも上記の例では、エアロゾル流の流量は、好ましくは１～１０リットル／分である。第１の状態では、エアロゾル流４０、１４０は、第１の入口２１、１２１から流体導管２６、１２６を介して、第１の出口２２、１２２を介して、ノズル１５、１１５を通って流れ、そのノズル１５、１１５は、エアロゾル流４０、１４０をターゲット１４、１１４上に向けて、その上にエアロゾル粒子を堆積させる。材料の層、特にエアロゾル粒子の構造化層は、ノズル１５、１１５に対してステージ及びそれと共にターゲット１４、１１４を移動させることによってターゲット１４、１１４上に形成され、それは、堆積されたエアロゾル粒子によってターゲット１４、１１４上にライン及び／又はパターンを提供することを可能にする。印刷された構造化ライン及びパターンのフィーチャサイズは、好ましくは１ｍｍよりも小さく、より好ましくは１００μｍよりも小さい。

【0059】

図６は、切り替えデバイス２２０の簡略化した例を示す。図示のように、切り替えデバイス２２０はまた、第２の弁２８又は第２のガス導管１３２なしで具現化され得る。この実施形態は、真空チャンバ中での使用に特に適している。

【0060】

好ましくは、エアロゾル流２４０からの粒子の堆積は、堆積された材料が環境からの粒子によって汚染されることを防止するために、清浄な環境で実行される。清浄な環境を提供する１つの方法は、周囲空気及び任意の汚染物質が大幅に除去される真空チャンバ中で堆積を実行することである。真空チャンバ中で堆積ユニットを使用するとき、切り替えデバイス２２０の内側の圧力がノズル２１５の外側の圧力よりも高いので、真空チャンバの内部の真空は、エアロゾル流２４０がノズル２１５に流れて通るのを助けることができる。真空チャンバの内側の圧力も排出導管中の圧力よりも低いので、エアロゾル流２４０は、主に流体導管２２６を通ってノズル２１５に向かって流れるであろう。真空チャンバの内側の圧力は、好ましくは１０ｍｂａｒ以下、好ましくは１ｍｂａｒ以下である。圧力差は、他の方法で得られ得ることが理解されるべきである。

【0061】

制御デバイス２２７は、弁２２９を備える。制御デバイス２２７は、弁２２９を、弁２２９が閉じられ、切り替え流体導管２３１を塞ぐ第１の状態と、弁２２９が開かれ、切り替え流体２４１が切り替え流体導管２３１を介して流体導管２２６中に入ることを可能にする第２の状態との間で切り替え得る。

【0062】

切り替えデバイス２２０が第１の状態にあるとき、切り替え流体導管２３１は、弁２２９によってブロックされる。それ故に、切り替え流体２４１の流れはブロックされる。第１の入口２２１を介して切り替えデバイス２２０中に導入されたエアロゾル流２４０は、流体導管２２６を通って流れる。エアロゾル流２４０の少なくとも第１の部分は、第１の出口２２２に流れ、ノズル２１４を通って、エアロゾル流２４０の前記第１の部分のエアロゾル粒子をターゲット（図示せず）上に堆積させる。エアロゾル流２４０の第２の部分は、排出導管２２５を通って流れ得る。好ましくは、堆積デバイスは、エアロゾル流２４０のこの第２の部分を最小限に抑えるように構成される。

【0063】

切り替えデバイス２２０が第２の状態にあるとき、切り替え流体２４１は、流体導管２２６中に入ることができる。一方では、切り替え流体２４１は、エアロゾル流２４０の通過をブロックするように構成され、そのエアロゾル流２４０は、排出導管２２５に向け直される。他方では、切り替え流体２４１は、第１の出口２２２及びノズル２１４に少なくとも部分的に向けられる。

【0064】

それ故に、第２の状態では、エアロゾル流２４０がノズル２１４に到達することが防止され、エアロゾル２４０からのエアロゾル粒子がターゲットの表面上に堆積されることが防止される。しかしながら、エアロゾル流２４０は停止されない。エアロゾル流２４０は、流れ続けることができるが、切り替え流体２４１によって第２の出口２２４に向け直される。それ故に、エアロゾル流２４０を第１の出口２２２と第２の出口２２４との間で切り替える間及びその逆の間に、エアロゾル源３及び／又は改質器４は、それらの動作状態を変更する必要がなく、依然として連続的で安定したエアロゾルの流れを提供することができる。

【0065】

加えて、切り替え流体２４１及び／又はエアロゾル流２４０の圧力が正しく設定される場合、ノズル２１４からのジェットの流れプロファイルは、実質的に乱されない。ノズル２１４からのジェットの乱れを最小限に抑えるために、同じ流体、特に同じガスが、エアロゾルの切り替え流体及びキャリア流体に使用される。

【0066】

エアロゾル流２４０の流れを第１の出口２２２から第２の出口２２４に切り替えるとき、即ち、ノズル２１４を通って流れるのを停止させるように流体流２４０を切り替えるとき、切り替えガス流２４１は、エアロゾル流２４０を第１の出口２２２から排出導管２２５に向かって押し進める。切り替え流体導管２３２のエントランスを既に通過したエアロゾル流２４０の一部は、エアロゾル流２４０を切り替えた後の僅かな遅延期間にわたってノズル２１４に流れて通り続ける。この遅延期間は、流体導管２２６に沿った第１の距離Ａに少なくとも部分的に関連する。遅延期間を最小限に抑えるために、距離Ａは、可能な限り小さくすべきであり、好ましくは１０ｃｍよりも小さく、好ましくは０．２～１０ｃｍ、より好ましくは０．５～２ｃｍである。

【0067】

加えて、切り替え流体２４１によってエアロゾル流２４０を切り替えた後の遅延期間を最小限に抑えるために、弁２２９と流体導管２２６との間の距離も可能な限り小さい方が好ましい。

【0068】

切り替えデバイス２２０が流体流２４０の流れを第２の出口２２４から第１の出口２２２に切り替えるとき、即ち、流体流２４０をノズル２１４を通って流れるように切り替えるとき、切り替えガス流２４１は停止され、エアロゾル流２４０は、排出導管２２５のエントランスから第１の出口２２２に向かって流れることを可能にされる。エアロゾル流２４０は、エアロゾル流２４０を切り替えた後の僅かな遅延期間にわたって排出導管２２５のエントランスから第１の出口２２２に流れる。この遅延期間は、流体導管２２６に沿った第２の距離Ｂに少なくとも部分的に関連する。遅延期間を最小限に抑えるために、距離Ｂは、可能な限り小さくすべきであり、好ましくは２０ｃｍよりも小さく、より好ましくは１～２０ｃｍである。

【0069】

堆積ユニット５は、ターゲット上又は複数のターゲット上に同時に構造化材料を堆積させるために、切り替えデバイスの第１の出口に流体接続するように配置される複数のノズルを備え得ることが理解されるべきである。代替として、複数のノズルの各々は、構造化材料を互いに独立してターゲット上又は複数のターゲット上に堆積させるために、対応する切り替えデバイスの第１の出口に流体接続するように配置され得る。

【0070】

複数のノズル３１４用の切り替えデバイス３２０の例を図７に示す。流体導管３２６は、複数の第１の出口３２２を備え、切り替え流体導管３３１は、対応する第１の出口３２２と第１の入口３２１との間の複数の第１の位置において流体導管３２６と流体接続するように配置され、複数のノズル３１４の各々は、複数の第１の出口３２２のうちの１つに流体接続するように配置される。

【0071】

切り替えデバイス３２０は、切り替え流体導管３３１の各々中のガスの流れを制御する一組の弁３２９を備える制御ユニット３２７を更に備える。各弁３２９を制御することによって、各対応する第１の出口３２２及び対応するノズル３１４を通るエアロゾル流３４０の流れを制御することができる。切り替え流体３４１によってブロックされたエアロゾル流３４０の一部は、排出導管３２５に向け直される。図７は、１つの排出導管３２５を有する実施形態を示すが、切り替えデバイス３２０はまた、各第１の出口３２２に対応する別個の排出導管を備え得る。

【0072】

上記の説明は、好ましい実施形態の動作を例示するために含まれ、本発明の範囲を限定することを意味しないことが理解されるべきである。上記の議論から、本発明の範囲によって更に包含されるであろう多くの変形形態が当業者に明らかとなるであろう。

【0073】

例えば、上記で説明した例の制御デバイス、特に弁２７、２８、１２８、２２９、３２９はまた、エアロゾル流を切り替えるのではなく、第１の出口を介して切り替えデバイスを出るエアロゾル流を希釈するために、切り替え流体が流体導管中に導入されることを提供するように構成され得る。

【0074】

要約すると、本発明は、流体の流れを切り替えるための切り替えデバイスに関し、切り替えデバイスは、流体用の第１の入口と第１の出口とを備える流体導管と、切り替え流体用の第２の入口を備える第１の切り替え流体導管であって、その第１の切り替え流体導管は、第１の入口と第１の出口との間の第１の位置において流体導管と流体接続するように構成された、第１の切り替え流体導管と、第２の出口を備える排出導管であって、その排出導管は、第１の入口と第１の位置との間の第２の位置において流体導管と流体接続するように構成された、排出導管と、切り替え流体の流体導管への流れを制御するように構成された制御デバイスとを備える。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記しておく。
［１］ 流体の流れを切り替えるための切り替えデバイスであって、前記切り替えデバイスは、
前記流体用の第１の入口と第１の出口とを備える流体導管と、
切り替え流体用の第２の入口を備える第１の切り替え流体導管であって、その第１の切り替え流体導管は、前記第１の入口と前記第１の出口との間の第１の位置において前記流体導管と流体接続するように構成された、第１の切り替え流体導管と、
第２の出口を備える排出導管であって、その排出導管は、前記第１の入口と前記第１の位置との間の第２の位置において前記流体導管と流体接続するように構成された、排出導管と、
前記切り替え流体の前記流体導管への前記流れを制御するように構成された制御デバイスと
を備え、前記切り替えデバイスは、前記排出導管及び前記第１の切り替え流体導管と流体接続するように構成された第２の切り替え流体導管を更に備え、前記制御デバイスは、前記切り替え流体の前記第１の切り替え流体導管及び／又は前記第２の切り替え流体導管への前記流れを制御するように構成されている、切り替えデバイス。
［２］ 前記第１の切り替え流体導管は、前記流体導管中に、好ましくは直接、進出する、［１］に記載の切り替えデバイス。
［３］ 前記制御デバイスは、流体の流れが前記第１の位置において前記流体導管に入ることを実質的に防止するように前記制御デバイスが構成された第１の状態と、前記切り替え流体の前記流体導管への流れを可能にするように前記制御デバイスが構成された第２の状態とを有する、［１］に記載の切り替えデバイス。
［４］ 前記制御デバイスは、弁を備える、［１］～［３］のうちのいずれか一項に記載の切り替えデバイス。
［５］ 前記第１の出口と前記第１の位置との間の前記流体導管に沿った第１の距離は、１０ｃｍよりも小さく、好ましくは０．２～１０ｃｍ、より好ましくは０．５～２ｃｍである、［１］～［４］のうちのいずれか一項に記載の切り替えデバイス。
［６］ 前記第１の出口と前記第２の位置との間の前記流体導管に沿った第２の距離は、２０ｃｍよりも小さく、好ましくは０．２～２０ｃｍ、より好ましくは０．２～２ｃｍである、［１］～［５］のうちのいずれか一項に記載の切り替えデバイス。
［７］ 堆積デバイスであって、前記堆積デバイスは、ターゲット上にエアロゾル流を向けるためのノズルと、［１］～［６］のうちのいずれか一項に記載の切り替えデバイスとを備え、前記ノズルは、前記第１の出口に流体接続するように配置されている、堆積デバイス。
［８］ 前記堆積デバイスは、前記エアロゾル流のソースを更に備え、前記エアロゾル流の前記ソースは、前記第１の入口に流体接続するように配置されている、［７］に記載の堆積デバイス。
［９］ 前記エアロゾル流中のエアロゾル粒子の粒子サイズは、１００ｎｍよりも小さく、好ましくは１０ｎｍよりも小さい、［７］又は［８］に記載の堆積デバイス。
［１０］ 前記堆積デバイスは、前記ターゲット上にフィーチャを堆積させるように構成され、堆積された前記フィーチャのフィーチャサイズは、１ｍｍよりも小さく、好ましくは１００μｍよりも小さい、［７］、［８］、又は［９］に記載の堆積デバイス。
［１１］ 前記堆積デバイスは、切り替え流体のソースを更に備え、前記切り替え流体の前記ソースは、前記第２の入口に流体接続するように配置される、［７］～［１０］のうちのいずれか一項に記載の堆積デバイス。
［１２］ 前記切り替え流体は、ガス、好ましくは実質的に不活性なガス、好ましくは窒素又はアルゴンガスを含む、［１１］に記載の堆積デバイス。
［１３］ 前記堆積デバイスは、フィルタリングデバイスを更に備え、前記フィルタリングデバイスは、前記排出導管と流体接続するように配置されている、［７］～［１２］のうちのいずれか一項に記載の堆積デバイス。
［１４］ 前記堆積デバイスは、複数のノズルを備え、各々は、前記切り替えデバイスの前記第１の出口に流体接続するように配置されるか、又は各々は、対応する切り替えデバイスの前記第１の出口に流体接続するように配置されている、［７］～［１３］のうちのいずれか一項に記載の堆積デバイス。
［１５］ 前記流体導管は、複数の第１の出口を備え、前記第１の切り替え流体導管は、対応する第１の出口と前記第１の入口との間の複数の第１の位置において前記流体導管と流体接続するように配置され、前記複数のノズルの各々は、前記複数の第１の出口のうちの１つに流体接続するように配置されている、［１４］に記載の堆積デバイス。
［１６］ ［１］～［６］のうちのいずれか一項に記載の切り替えデバイスを使用して流体の流れを切り替えるための方法であって、前記方法は、
－前記第１の入口に前記流体を供給し、前記第１の入口から前記流体導管を介して前記第１の出口に前記流体を誘導するステップ、
前記切り替え流体が前記流体導管中に流れることを可能にするように前記制御デバイスを制御し、それによって、前記第２の入口から前記第１の切り替え流体導管を介して、前記流体導管を介して、少なくとも部分的に前記第１の出口に前記切り替え流体を誘導し、前記第１の入口から前記流体導管を介して、前記排出導管を介して、少なくとも部分的に前記第２の出口に前記流体を誘導するステップ
を備え、前記方法は、前記第２の入口から前記第１の切り替え流体導管を介して、前記第２の切り替え流体導管を介して、前記排出導管を介して、前記第２の出口に前記切り替え流体を誘導するステップを更に備える、方法。
［１７］ 前記方法は、前記第２の入口から前記切り替え流体導管を介して、少なくとも部分的に前記排出導管を介して、前記第２の出口に前記切り替え流体を誘導するステップを更に備える、［１６］に記載の方法。
［１８］ ［７］に記載の堆積デバイスを使用してターゲット上にエアロゾル粒子を堆積させるための方法であって、前記方法は、
前記第１の入口にエアロゾルを供給し、前記第１の入口から前記流体導管を介して、前記第１の出口を介して、前記ノズルを通って前記ターゲット上に前記エアロゾルを誘導するステップ、
前記切り替え流体が前記流体導管中に流れることを可能にするように前記制御デバイスを制御し、それによって、前記第２の入口から前記第１の切り替え流体導管を介して、前記流体導管を介して、少なくとも部分的に前記第１の出口に前記切り替え流体を誘導し、前記第１の入口から前記流体導管を介して、前記排出導管を介して、前記第２の出口に前記エアロゾルを誘導するステップ
を備え、前記方法は、前記第２の入口から前記第１の切り替え流体導管を介して、前記第２の切り替え流体導管を介して、前記排出導管を介して、前記第２の出口に前記切り替え流体を誘導するステップを更に備える、方法。
［１９］ 前記方法は、前記第２の入口から前記切り替え流体導管を介して、前記排出導管を介して、前記第２の出口に前記切り替え流体を部分的に誘導するステップを更に備える、［１８］に記載の方法。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】