JP2000315785A - Manufacture of nano structural member and nano structural member device - Google Patents

Manufacture of nano structural member and nano structural member device

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JP2000315785A
JP2000315785A JP12359499A JP12359499A JP2000315785A JP 2000315785 A JP2000315785 A JP 2000315785A JP 12359499 A JP12359499 A JP 12359499A JP 12359499 A JP12359499 A JP 12359499A JP 2000315785 A JP2000315785 A JP 2000315785A
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JP
Japan
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nanostructure
regular
resist
pattern
workpiece
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Japanese (ja)
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Tamayoshi Kurashima
玲伊 倉島
Tatsuya Iwasaki
達哉 岩崎
Toru Den
透 田
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Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nano structural member having fine holes which can be used in wide field as functional material for a light emitting device, an optical device, a magnetic device, a micro device, etc. SOLUTION: In a manufacturing method of a nano structural member where an object to be worked is subjected to anodic oxidation or anodization and fine holes are formed, resist 13 on an object 11 to be worked is interference exposed and developed, part positions 17 penetrating as far as the surface of the object 11 to be worked are formed on the resist 13, and a regular nano structural pattern is formed. After that, the object 11 to be worked is subjected to anodic oxidation or anodization. As a result, a fine whole member having circular fine wholes 20 which are regularly arranged corresponding to the regular nano structural pattern is formed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、干渉露光を用いた
被加工物上の規則的ナノ構造パターンによる、ナノ構造
体の規則化を図ったナノ構造体の製造方法および、規則
的ナノ構造体をモールドやマスクとして用いるナノ構造
体デバイスに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a nanostructure in which a nanostructure is ordered by a regular nanostructure pattern on a workpiece using interference exposure, and a regular nanostructure. The present invention relates to a nanostructure device using as a mold or a mask.

【0002】[0002]

【従来の技術】金属及び半導体の薄膜、細線、ドットな
どでは、ある特徴的な長さより小さいサイズにおいて、
電子の動きが閉じ込められることにより、特異な電気
的、光学的、化学的性質を示すことがある。このような
観点から、機能性材料として、数100nmより微細な
構造を有する材料(ナノ構造体)への関心が高まってい
る。こうしたナノ構造体の作製方法としては、例えば、
フォトリソグラフィーをはじめ、電子線露光、X線露光
などの微細パターン形成技術をはじめとする半導体加工
技術によって直接的にナノ構造体を作製する方法が挙げ
られる。特にフォトリソグラフィーの中でも、2光束干
渉露光を用いて、大面積・短時間に周期的ナノ構造体を
作製できる方法がある。この方法は使用波長の半分周期
までの周期的ナノ構造パターンを作製できる特徴があ
る。この微細パターンの形成方法は、例えば(Opti
cal Engineering 1976 Vol.
15 No.3,J.Vac.Sci.Techno
l.B15(6),Nov/Dec1997)に報告さ
れている。
2. Description of the Related Art Metal and semiconductor thin films, fine lines, dots, and the like are required to have a size smaller than a certain characteristic length.
When the movement of electrons is confined, it may exhibit unique electrical, optical, and chemical properties. From such a viewpoint, there is an increasing interest in a material (nanostructure) having a structure finer than several 100 nm as a functional material. As a method for producing such a nanostructure, for example,
A method of directly manufacturing a nanostructure by a semiconductor processing technique such as a fine pattern forming technique such as photolithography, electron beam exposure, and X-ray exposure is exemplified. In particular, among photolithography, there is a method capable of fabricating a periodic nanostructure in a large area and in a short time by using two-beam interference exposure. This method is characterized in that a periodic nanostructure pattern up to a half cycle of the used wavelength can be formed. The method for forming the fine pattern is described in, for example, (Opti
cal Engineering 1976 Vol.
15 No. 3, J. Vac. Sci. Techno
l. B15 (6), Nov / Dec 1997).

【0003】また、このような作製方法のほかに、自然
に形成される規則的な構造、すなわち、自己規則的に形
成される構造をベースに、新規なナノ構造体を実現しよ
うとする試みがある。これらの手法は、ベースとして用
いる微細構造によっては、従来の方法を上まわる微細で
特殊な構造を作製できる可能性があるため、多くの研究
が行われ始めている。
In addition to such a manufacturing method, there has been an attempt to realize a novel nanostructure based on a regular structure formed naturally, that is, a structure formed self-regularly. is there. Many studies have begun on these techniques because there is a possibility that a finer and special structure can be produced more than conventional methods depending on a microstructure used as a base.

【0004】このような自己規則的手法として、ナノサ
イズの細孔を有するナノ構造体を容易に、制御よく作製
することができる陽極酸化が挙げられる。たとえば、A
l及びその合金を酸性浴中で陽極酸化することで作製す
る陽極酸化アルミナが知られている。
[0004] An example of such a self-regular method is anodic oxidation, which allows a nanostructure having nanosized pores to be produced easily and with good control. For example, A
Anodized alumina produced by anodizing 1 and its alloys in an acidic bath is known.

【0005】Al板を酸性電解質中で陽極酸化すると、
多孔質酸化皮膜が形成される(たとえばR.C.Fur
neaux,W.R.Rigby&A.P.David
son NATURE Vol.337 P147(1
989)等参照)。この多孔質酸化皮膜の特徴は、直径
が数nm〜数百nmの極めて微細な円柱状細孔(ナノホ
ール)が、数nm〜数百nmの間隔(セルサイズ)で平
行に配列するという特異的な幾何学的構造を有すること
にある。この円柱状の細孔は、高いアスペクト比を有
し、断面の径の一様性にも優れている。またこの細孔の
径及び間隔は、陽極酸化の際の電流、電圧を調整するこ
とにより、酸化皮膜の厚さ、細孔の深さは陽極酸化の時
間を制御することで、ある程度の制御が可能である。
When anodizing an Al plate in an acidic electrolyte,
A porous oxide film is formed (for example, RC Fur)
neaux, W.C. R. Rigby & A. P. David
son NATURE Vol. 337 P147 (1
989)). The feature of this porous oxide film is that it has a unique feature that extremely fine cylindrical pores (nanoholes) having a diameter of several nm to several hundred nm are arranged in parallel at intervals of several nm to several hundred nm (cell size). It has a simple geometric structure. These columnar pores have a high aspect ratio and are excellent in uniformity of cross-sectional diameter. The diameter and spacing of these pores can be controlled to some extent by adjusting the current and voltage during anodic oxidation, and by controlling the thickness of the oxide film and the depth of the pores by controlling the anodic oxidation time. It is possible.

【0006】また多孔質酸化皮膜の細孔の垂直性、直線
性及び独立性を改善するために、2段階の陽極酸化を行
なう方法、すなわち、陽極酸化を行って形成した多孔質
酸化皮膜を一旦除去した後に再び陽極酸化を行なって、
より良い垂直性、直線性、独立性を示す細孔を有する多
孔質酸化皮膜を作製する方法が提案されている(Jp
n.Journal of Applied Phys
ics,Vol.35,Part2,No.1B,p
p.L126−L129,15 January199
6)。ここで、この方法は最初の陽極酸化により形成し
た陽極酸化皮膜を除去するときにできるAl板の表面の
窪みが、2度目の陽極酸化の細孔形成開始点となること
を用いている。
In order to improve the verticality, linearity, and independence of the pores of the porous oxide film, a method of performing two-stage anodic oxidation, that is, a method of temporarily forming a porous oxide film formed by performing anodic oxidation is used. After removal, perform anodization again,
A method for producing a porous oxide film having pores exhibiting better perpendicularity, linearity, and independence has been proposed (Jp.
n. Journal of Applied Physs
ics, Vol. 35, Part 2, No. 1B, p
p. L126-L129,15 January 199
6). Here, this method uses that the depression on the surface of the Al plate formed when the anodic oxide film formed by the first anodic oxidation is removed serves as a starting point of pore formation for the second anodic oxidation.

【0007】さらに多孔質酸化皮膜の細孔の形状、間隔
及びパターンの制御性を改善するために、スタンパーを
用いて細孔形成開始点を形成する方法、すなわち、複数
の突起を表面に備えた基板をAl板の表面に押しつけて
できる窪みを細孔形成開始点として形成した後に陽極酸
化を行なって、より良い形状、間隔及びパターンの制御
性を示す細孔を有する多孔質酸化皮膜を作製する方法も
提案されている(特開平10−121292)。
Further, in order to improve the controllability of the shape, interval and pattern of the pores of the porous oxide film, a method of forming a pore formation starting point using a stamper, that is, a method in which a plurality of projections are provided on the surface. After forming a depression formed by pressing the substrate against the surface of the Al plate as a starting point of pore formation, anodizing is performed to produce a porous oxide film having pores exhibiting better control of shape, spacing and pattern. A method has also been proposed (Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-112292).

【0008】この陽極酸化アルミナの特異的な幾何学構
造に着目した、さまざまな応用が試みられている。益田
による解説が詳しいが、以下、応用例を列記しておく。
Various applications have been attempted, focusing on the specific geometric structure of the anodized alumina. The explanation by Masuda is detailed, but the following is a list of application examples.

【0009】たとえば、陽極酸化膜の耐摩耗性、耐絶縁
性を利用した皮膜としての応用や、皮膜を剥離してフィ
ルターヘの応用がある。さらには、ナノホール内に金属
や半導体等を充填する技術や、ナノホールのレプリカ技
術を用いることより、着色、磁気記録媒体、EL発光素
子、エレクトロクロミック素子、光学素子、太陽電池、
ガスセンサ、をはじめとするさまざまな応用が試みられ
ている。さらには、量子細線、MIM素子などの量子効
果デバイス、ナノホールを化学反応場として用いる分子
センサー、など多方面への応用が期待されている。(益
田 固体物理31,493(1996))
For example, there is an application as a film utilizing the wear resistance and insulation resistance of the anodic oxide film, and an application to a filter by peeling the film. Furthermore, by using a technique of filling a nanohole with a metal or a semiconductor or a replica technique of the nanohole, coloring, a magnetic recording medium, an EL light emitting element, an electrochromic element, an optical element, a solar cell,
Various applications including gas sensors have been attempted. Further, applications to various fields such as quantum effect devices such as quantum wires and MIM elements, and molecular sensors using nanoholes as chemical reaction fields are expected. (Masuda Solid State Physics 31,493 (1996))

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】先に述べた半導体加工
技術による直接的なナノ構造体の作製は、歩留まりの悪
さや装置のコストが高いなどの問題があり、簡易な手法
で再現性よく作製できる手法が望まれている。
The direct fabrication of nanostructures by the above-described semiconductor processing technology has problems such as poor yield and high equipment cost, and is easily produced with good reproducibility by a simple method. A technique that can do this is desired.

【0011】干渉露光については、干渉波が正弦波のた
め、レジストに高アスペクト比パターンを刻むことがで
きない。また、交差角度を変え2回目の干渉露光を行っ
て、網目状の開孔を作製することも行われている。この
場合、開孔部の形状を真円にすることは難しかった。
In the case of interference exposure, since the interference wave is a sine wave, a high aspect ratio pattern cannot be carved on the resist. Further, a mesh-shaped opening is produced by changing the crossing angle and performing the second interference exposure. In this case, it was difficult to make the shape of the opening portion a perfect circle.

【0012】このような観点から自己規則的手法、特に
陽極酸化の手法は、ナノ構造体を容易に、制御よく作製
することができ、また、大面積のナノ構造体を作製する
ことが可能であることから望まれている。
From this point of view, the self-regular method, particularly the anodic oxidation method, can easily produce a nanostructure with good control, and can produce a large-area nanostructure. It is desired because there is.

【0013】しかしながら、通常の陽極酸化のみで作製
される細孔体は、その細孔の形状、パターンを制御する
多くの技術が開発されているもののその制御には限りが
あった。陽極酸化アルミナにおける制御としては、陽極
酸化電圧で細孔間隔を、時間で細孔の深さを、ポアワイ
ド処理で細孔径を、ある程度制御可能であることが知ら
れている。
However, in the case of a porous body produced only by ordinary anodic oxidation, although many techniques for controlling the shape and pattern of the pores have been developed, the control is limited. It is known that the control of the anodized alumina can be controlled to some extent by the anodizing voltage, the pore depth by time, and the pore diameter by pore widening.

【0014】さらには、細孔の配列を制御した例とし
て、益田らにより、適当な陽極酸化条件のもとで陽極酸
化をすることでハニカム状に真円細孔が配列した規則化
ナノホールの作製した例が報告されている。ただしこの
規則化ナノホールにおいては、作製しうる細孔体の細孔
間隔には制限があること、長時間の陽極酸化が必要であ
ることなどの課題があった。
Further, as an example of controlling the arrangement of pores, Masuda et al. Produced an ordered nanohole in which round holes were arranged in a honeycomb shape by performing anodic oxidation under appropriate anodic oxidation conditions. Examples have been reported. However, in the ordered nanoholes, there are problems such as a limitation on a pore interval of a pore body that can be produced and a necessity of long-time anodic oxidation.

【0015】また2段階の陽極酸化を行なう方法におい
ては、多孔質酸化皮膜の細孔の垂直性、直進性及び独立
性は改善されるが、細孔のパターンに乱れが生じるため
に、細孔の形状及び間隔は一定とはならず、これらの制
御性が良くないという課題があった。
In the two-stage anodic oxidation method, the verticality, straightness, and independence of the pores of the porous oxide film are improved, but the pore pattern is disturbed. There is a problem that the shape and the interval of are not constant and their controllability is not good.

【0016】さらにスタンパーを用いて細孔形成開始点
を形成する方法においては、多孔質酸化皮膜の細孔の形
状、間隔及びパターンの制御性は改善されるが、以下に
述べるような課題があった。 (1)スタンパーを使用しているので、表面に凹凸のあ
る被加工物に対しては、細孔形成開始点を均一に形成す
ることは困難である。 (2)スタンパー使用時に被加工物に圧力をかける必要
があるので、機械的強度が強くない被加工物に対して
は、被加工物が破壊されてしまう危険があるので適用困
難である。 (3)スタンパーによる圧縮を利用しているので、Al
表面に膜が形成されたような被加工物に対しては、表面
にAlを露出させることは困難であるのでスタンプ位置
を細孔形成開始点とすることは困難である。 (4)スタンパーの使用時には油圧プレスを用いなけれ
ばならず、パターンの位置決めを高精度に行なうことは
容易ではない。 (5)スタンパーの作製には、例えば電子ビームリソグ
ラフィーのような手間のかかる微細加工技術を用いなけ
ればならず、均一な高密度の突起を有するスタンパーを
欠陥なしに短時間で作製するのは容易ではない。
Further, in the method of forming the starting point of pore formation using a stamper, the controllability of the shape, spacing and pattern of the pores of the porous oxide film is improved, but there are the following problems. Was. (1) Since a stamper is used, it is difficult to uniformly form a starting point for forming pores on a workpiece having an uneven surface. (2) Since it is necessary to apply pressure to the workpiece when the stamper is used, it is difficult to apply to a workpiece having low mechanical strength because there is a risk that the workpiece is broken. (3) Since compression using a stamper is used, Al
Since it is difficult to expose Al on the surface of a workpiece having a film formed on the surface, it is difficult to use the stamp position as the starting point of pore formation. (4) When using a stamper, a hydraulic press must be used, and it is not easy to perform pattern positioning with high accuracy. (5) The stamper must be manufactured using a complicated fine processing technique such as electron beam lithography, and it is easy to manufacture a stamper having uniform and high-density projections without defects in a short time. is not.

【0017】本発明の目的はこれらの課題を解決するこ
とにある。すなわち本発明の目的は、陽極酸化もしくは
陽極化成により作製される細孔を有するナノ構造体にお
いて、任意周期に配列した真円状の細孔を、大面積に渡
り安価・容易・短時間で製造可能な技術を提供すること
である。
An object of the present invention is to solve these problems. That is, an object of the present invention is to produce, in a nanostructure having pores produced by anodization or anodization, circular holes arranged in an arbitrary cycle over a large area at low cost, easily, and in a short time. To provide possible technologies.

【0018】さらに本発明の目的は、この製造技術を適
用して作製した細孔を有するナノ構造体をベースとし、
多様な方向で応用し得る新規なナノ構造体、ナノ構造デ
バイスを提供することである。
Further, an object of the present invention is based on a nanostructure having pores produced by applying this manufacturing technique,
An object of the present invention is to provide novel nanostructures and nanostructure devices that can be applied in various directions.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成すべく
成された本発明の構成は以下の通りである。
The configuration of the present invention which has been made to achieve the above object is as follows.

【0020】すなわち本発明の第1は、被加工物を陽極
酸化もしくは陽極化成して細孔を形成するナノ構造体の
製造方法において、被加工物上のレジストを露光及び現
像することより、該レジストに被加工物表面まで貫通し
た部位を形成して規則的ナノ構造パターンを形成する工
程1と、引き続き、該被加工物を陽極酸化もしくは陽極
化成することにより該規則的ナノ構造パターンに対応し
て規則的配列した細孔を有する細孔体を形成する工程2
を有することを特徴とするナノ構造体の製造方法に関す
る。
That is, a first aspect of the present invention is to provide a method for producing a nanostructure in which pores are formed by anodizing or anodizing a workpiece, by exposing and developing a resist on the workpiece. Step 1 of forming a part penetrating to the surface of the workpiece in the resist to form a regular nanostructure pattern, and subsequently, corresponding to the regular nanostructure pattern by anodizing or anodizing the workpiece. Forming porous body having regularly arranged fine pores
And a method for producing a nanostructure.

【0021】本発明の第1の製造方法は、さらなる特徴
として、「前記工程1は、少なくとも、被加工物上にレ
ジストを形成する工程と、レジストを干渉露光する工程
と、現像する工程により規則的ナノ構造パターンを形成
する工程である」こと、「前記工程1は、2回以上の干
渉露光工程を有し、2回目の干渉露光工程における干渉
縞方向が1回目の干渉露光工程における干渉縞方向と異
なることにより、干渉縞の各交点が規則配列した規則的
ナノ構造パターンを形成する工程である」こと、「前記
工程2において、前記レジストによる規則的ナノ構造パ
ターンの前記被加工物表面まで貫通している部位に真円
細孔が形成される」こと、「前記レジストによる規則的
ナノ構造パターンは、貫通部位の幅が500nm以下で
ある」こと、「前記レジストによる規則的ナノ構造パタ
ーンは、各貫通部位の間隔が30〜1000nmであ
る」こと、「細孔形成開始点となる前記レジストによる
規則的ナノ構造パターンの前記被加工物表面まで貫通し
ている部位が、同一の間隔及びパターンの繰り返しであ
る」こと、「前記細孔形成開始点が、正6角形状のパタ
ーンの繰り返しである」こと、「前記細孔形成開始点
が、4角形状のパターンの繰り返しである」こと、「前
記被加工物がAlを主成分とするバルクである」こと、
「前記被加工物が基体の上にAlを主成分とする膜を形
成したのものである」こと、「前記被加工物がSiを主
成分とするバルクである」こと、「前記被加工物が基体
の上にSiを主成分とする膜を形成したのものである」
こと、を含むものである。
As a further feature, the first manufacturing method of the present invention has a further feature that "the step 1 comprises at least a step of forming a resist on a workpiece, a step of subjecting the resist to interference exposure, and a step of developing. "Step 1 has two or more interference exposure steps, and the interference fringe direction in the second interference exposure step is the interference fringe direction in the first interference exposure step." By different from the direction, it is a step of forming a regular nanostructure pattern in which each intersection point of the interference fringes is regularly arranged. ”“ In the step 2, up to the surface of the workpiece of the regular nanostructure pattern by the resist. "A perfect circular pore is formed in the penetrating part", "The regular nanostructure pattern by the resist has a penetrating part width of 500 nm or less", The regular nanostructure pattern formed by the resist has an interval between the penetrating portions of 30 to 1000 nm, "and" penetrates to the workpiece surface of the regular nanostructure pattern formed by the resist, which is a starting point of pore formation. "The site is a repetition of the same interval and pattern", "The pore formation start point is a repetition of a regular hexagonal pattern", "The pore formation start point is a quadrangular shape "The pattern is a repetition", "the workpiece is a bulk mainly composed of Al",
"The workpiece is formed on a substrate with a film mainly composed of Al", "The workpiece is a bulk mainly composed of Si", and "The workpiece is bulk." Is a film made of Si as a main component formed on a substrate. ''
That is, including.

【0022】本発明の第2は、上記本発明の第1の方法
により製造したナノ構造体に関する。
The second aspect of the present invention relates to a nanostructure manufactured by the first method of the present invention.

【0023】本発明の第3は、上記本発明の第2のナノ
構造体をモールドやマスクとして用いるナノ構造体の製
造方法に関する。
A third aspect of the present invention relates to a method for manufacturing a nanostructure using the above-described second nanostructure of the present invention as a mold or a mask.

【0024】本発明の第4は、上記本発明の第3の方法
により製造したナノ構造体に関する。
A fourth aspect of the present invention relates to a nanostructure produced by the third method of the present invention.

【0025】本発明の第5は、上記本発明の第4のナノ
構造体における規則的ナノ構造を持った基体の細孔の中
に、電子放出部を有することを特徴とする電子放出素子
に関する。
A fifth aspect of the present invention relates to an electron-emitting device having an electron-emitting portion in pores of a substrate having a regular nanostructure in the fourth nanostructure of the present invention. .

【0026】本発明の第6は、上記本発明の第4のナノ
構造体における規則的ナノ構造を持った基体の細孔内
に、基体と誘電率の異なる物質を埋め込んだ構造を有
し、光分散特性、光伝播方向を制御できることを特徴と
するフォトニックデバイスに関する。
A sixth aspect of the present invention has a structure in which a substance having a different dielectric constant from that of the substrate is embedded in pores of the substrate having a regular nanostructure in the fourth nanostructure of the present invention, The present invention relates to a photonic device characterized in that light dispersion characteristics and light propagation direction can be controlled.

【0027】本発明の第7は、上記本発明の第4のナノ
構造体における規則的ナノ構造を持った基体の細孔内に
磁性体を埋め込んだことを特徴とする磁気デバイスに関
する。
A seventh aspect of the present invention relates to a magnetic device characterized in that a magnetic substance is embedded in pores of a substrate having a regular nanostructure in the fourth nanostructure of the present invention.

【0028】本発明の第8は、上記本発明の第4のナノ
構造体における規則的ナノ構造を持った基体の細孔内に
発光体を埋め込んだことを特徴とする発光デバイスに関
する。
An eighth aspect of the present invention relates to a light emitting device characterized in that a luminous body is embedded in pores of a substrate having a regular nanostructure in the fourth nanostructure of the present invention.

【0029】[0029]

【作用】本発明のナノ構造体の製造方法によれば、陽極
酸化もしくは陽極化成により作製される細孔を有するナ
ノ構造体において、被加工物上に形成したレジストの規
則的ナノ構造パターンと自己規則化という特性を組み合
わせることにより、大面積にわたり規則的な真円状の細
孔を形成できる。
According to the method for producing a nanostructure of the present invention, in a nanostructure having pores produced by anodization or anodization, a regular nanostructure pattern of a resist formed on a workpiece and a self-structure can be obtained. By combining the characteristics of ordering, regular perfect circular pores can be formed over a large area.

【0030】即ち、本発明で好適に用いられる干渉露光
自身は、干渉波が正弦波のため、レジストに高アスペク
ト比パターンを刻むことができないが、陽極酸化は細孔
直径が真円状で成長する。また、レジストの干渉露光を
2回行うことで、規則的ナノ構造パターンと陽極酸化ア
ルミナの規則化細孔配列を適合(一致)させることがで
きる。このため、レジストの干渉露光による規則的ナノ
構造パターンを陽極酸化マスクとして用いると、この規
則的ナノ構造パターンの貫通部位の形状が真円でなくて
も、高アスペクトなナノ構造体を作製することができ
る。
In other words, the interference exposure itself preferably used in the present invention cannot form a high aspect ratio pattern on the resist because the interference wave is a sine wave. I do. Further, by performing the interference exposure of the resist twice, the regular nanostructure pattern and the ordered pore arrangement of the anodized alumina can be matched (matched). Therefore, if a regular nanostructure pattern formed by resist interference exposure is used as an anodic oxidation mask, a high aspect nanostructure can be produced even if the shape of the penetrating part of the regular nanostructure pattern is not a perfect circle. Can be.

【0031】本発明のナノ構造体の製造方法は、レジス
トによる規則的ナノ構造パターンを被加工物のマスクと
して用いるため、被加工物表面に細孔形成開始点を形成
する必要がなく、レジストを剥離せず引き続き陽極化成
や陽極酸化を行うことができる。
In the method for producing a nanostructure according to the present invention, since a regular nanostructure pattern of a resist is used as a mask for a workpiece, it is not necessary to form a starting point for forming pores on the surface of the workpiece, and the resist is used. Anodization or anodic oxidation can be performed without peeling.

【0032】本発明のナノ構造体の製造方法は、従来の
陽極酸化規則化ナノホール作成法と比べると、2回の陽
極酸化やスタンパーを用いる必要がない。そのため、被
加工物の膜厚が正確に求められると共に、細孔形成開始
点を形成するときに被加工物に圧力をかける必要がな
く、機械的強度が強くない被加工物に対しても適用可能
である。
The method for producing a nanostructure of the present invention does not require the use of two times of anodic oxidation and the use of a stamper, as compared with the conventional method of forming anodized ordered nanoholes. Therefore, the thickness of the workpiece can be accurately determined, and it is not necessary to apply pressure to the workpiece when forming the starting point for forming pores. It is possible.

【0033】本発明のナノ構造体の製造方法は、電子線
描画などの半導体加工技術を用い、被加工物表面に各細
孔形成開始点を形成するよりは、遥かに短時間に大面
積、低コストかつ、被加工物表面を傷つけず周期的ナノ
構造体を作製できる点で実用的である。
The method for producing a nanostructure of the present invention uses a semiconductor processing technique such as electron beam lithography to form a large area in a much shorter time than forming each pore formation starting point on the surface of a workpiece. It is practical in that it can produce a periodic nanostructure at low cost and without damaging the workpiece surface.

【0034】本発明のナノ構造体の製造方法は、細孔形
成開始点の形成に規則的ナノ構造パターンを用いている
ので、Al表面に膜が形成されたような被加工物に対し
ても、ナノ構造パターンの厚さ(高低差)以内なら表面
にAlを露出させることは可能であるので、細孔形成開
始点を形成することが可能である。
In the method for producing a nanostructure of the present invention, a regular nanostructure pattern is used for forming the starting point of pore formation, so that a workpiece having a film formed on the Al surface can be used. Since it is possible to expose Al on the surface within the thickness (difference in height) of the nanostructure pattern, it is possible to form a pore formation starting point.

【0035】本発明のナノ構造体の製造方法は、被加工
物上に形成されたレジストの規則的ナノ構造パターンを
陽極酸化マスクとして使用するので、パターンの位置決
めを行う必要がなく、大面積化かつ規則化が容易であ
る。
According to the method for manufacturing a nanostructure of the present invention, since a regular nanostructure pattern of a resist formed on a workpiece is used as an anodic oxidation mask, there is no need to position the pattern, and the area can be increased. And it is easy to regularize.

【0036】さらに本発明のナノ構造体の製造方法は、
被加工物上に形成されたレジストの規則的ナノ構造パタ
ーンを陽極酸化マスクとして使用するので、細孔形成開
始点はこの規則的ナノ構造パターンの貫通部位にのみ依
存し、細孔の任意配列化が可能である。
Further, the method for producing a nanostructure of the present invention comprises:
Since the regular nanostructure pattern of the resist formed on the workpiece is used as an anodic oxidation mask, the starting point of pore formation depends only on the penetrating part of this regular nanostructure pattern, and the arbitrary arrangement of pores Is possible.

【0037】本発明のナノ構造体は、それ自体機能材料
として使用可能であるが、さらなる新規なナノ構造体の
母材、鋳型、などとして用いることができる。具体的に
は、本発明のナノ構造体の細孔に金属、半導体等の機能
材料を埋め込むことにより、新たな電子デバイスヘと応
用できる。
The nanostructure of the present invention can be used as a functional material by itself, but can be used as a base material, a template, and the like for further novel nanostructures. Specifically, by embedding a functional material such as a metal and a semiconductor in the pores of the nanostructure of the present invention, it can be applied to a new electronic device.

【0038】さらに本発明のナノ構造体は、量子細線、
MIM素子、分子センサー、着色,磁気記録媒体、EL
発光素子、エレクトロクロミック素子、フォトニックバ
ンドを始めとする光学素子、電子放出素子、太陽電池、
ガスセンサ、耐摩耗性,耐絶縁性皮膜、フィルター、を
はじめとするさまざまな形態で応用することを可能とす
るものであり、その応用範囲を著しく広げる作用を有す
る。
Further, the nanostructure of the present invention comprises a quantum wire,
MIM element, molecular sensor, coloring, magnetic recording medium, EL
Light-emitting devices, electrochromic devices, optical devices including photonic bands, electron-emitting devices, solar cells,
It can be applied in various forms including gas sensors, wear-resistant and insulation-resistant films, filters, and has the effect of significantly expanding the range of application.

【0039】[0039]

【発明の実施の態様】以下、本発明のナノ構造体の製造
方法の実施態様例を、図1及び図2を参照して説明す
る。以下の工程(a)〜(f)は、それぞれ図1及び図
2の(a)〜(f)に対応する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a method for producing a nanostructure according to the present invention will be described below with reference to FIGS. The following steps (a) to (f) correspond to (a) to (f) in FIGS. 1 and 2, respectively.

【0040】(a)被加工物準備 被加工物を準備する。本発明の被加工物の材質として
は、Alを主成分とするものが挙げられるが、陽極酸化
による細孔形成が可能な材質であれば、特に限定される
ものではない。
(A) Workpiece preparation A workpiece is prepared. Examples of the material of the workpiece of the present invention include those containing Al as a main component, but are not particularly limited as long as the material can form pores by anodic oxidation.

【0041】本発明の被加工物の第1の形態の例として
は、図1(a−1)に示すAlを主成分とするバルク1
0が挙げられる。またAlを主成分とするバルクにおい
て、表面に平滑性を持たせるために鏡面研磨加工を行な
うことは必ずしも必要ではないが、被加工物上に周期的
ナノ構造を作製するので、表面凹凸が無い方が好まし
い。
As an example of the first embodiment of the workpiece of the present invention, a bulk 1 mainly composed of Al shown in FIG.
0. In addition, in the bulk containing Al as a main component, it is not always necessary to perform mirror polishing in order to impart smoothness to the surface. However, since a periodic nanostructure is formed on the workpiece, there is no surface unevenness. Is more preferred.

【0042】次に本発明の被加工物の第2の形態の例と
しては、図1(a−2)に示す基体12上にAlを主成
分とする膜11を形成したものが挙げられる。このとき
基体12としては、石英ガラスをはじめとする絶縁体基
板やシリコンやガリウム砒素をはじめとする半導体基板
などの基板や、これらの基板の上に1層以上の膜を形成
したものが挙げられるが、Alを主成分とする膜11の
陽極酸化による細孔形成に不都合がなければ、基体12
の材質、厚さ、機械的強度などは特に限定されるもので
はない。例えば基体12として基板上にTiやNbなど
の細孔形成終点部材の膜を形成したものを用いれば、細
孔の深さの均一性を上げることも可能になる。
Next, as an example of the second embodiment of the workpiece of the present invention, there is a workpiece in which a film 11 mainly composed of Al is formed on a substrate 12 shown in FIG. 1 (a-2). At this time, examples of the substrate 12 include substrates such as an insulator substrate such as quartz glass, a semiconductor substrate such as silicon and gallium arsenide, and a substrate having one or more layers formed on these substrates. If there is no problem in forming pores by anodic oxidation of the film 11 containing Al as a main component,
The material, thickness, mechanical strength, and the like of are not particularly limited. For example, by using a substrate 12 on which a film of a pore formation end point member such as Ti or Nb is formed on a substrate, the uniformity of the depth of the pores can be improved.

【0043】またAlを主成分をする膜11の成膜方法
は、抵抗加熱蒸着、EB蒸着、スパッタ、CVD、メッ
キをはじめとする任意の成膜方法が適用可能である。A
lを主成分とする膜11において、グレインの存在など
に起因する表面凹凸が極力発生しない成膜法が好まし
い。
As a method of forming the film 11 containing Al as a main component, any film forming method including resistance heating evaporation, EB evaporation, sputtering, CVD, and plating can be applied. A
In the film 11 containing l as a main component, a film forming method in which surface irregularities due to the presence of grains or the like are not generated as much as possible is preferable.

【0044】(b)被加工物上へのレジスト塗布 上記被加工物にレジスト13を塗布する(図1(b−
1))。被加工表面は、あらかじめアセトン、IPAで
各10分づつ超音波洗浄、そして120度20分以上ク
リーンオーブンで乾燥を行っておく。
(B) Application of resist on workpiece The resist 13 is applied to the workpiece (see FIG.
1)). The surface to be processed is previously subjected to ultrasonic cleaning with acetone and IPA for 10 minutes each, and then dried in a clean oven at 120 ° C. for 20 minutes or more.

【0045】使用レジストは、i線対応高解像度ポジ型
レジスト、i線対応高解像度ネガ型レジスト双方とも使
用可能である。その際現像液は、ポジ型、ネガ型それぞ
れに対応するものを用いる。今回はクラリアントJAP
AN社製のAZ5214Eポジ型レジストをレジストシ
ンナー液で薄めて使用した。
As the resist to be used, both a high resolution positive resist for i-line and a high resolution negative resist for i-line can be used. At that time, a developer corresponding to each of a positive type and a negative type is used. This time is Clariant Japan
An AZ5214E positive resist manufactured by AN was diluted with a resist thinner solution and used.

【0046】レジスト塗布の前に、HMDS塗布か、反
射防止膜15いずれかを塗布する(図1(b−2))。
今回使用したHMDSはチッソ社製の物を用い、反射防
止膜15はクラリアントJAPAN社製のAZBARL
i100を用いた。HMDSはレジストを塗布する際、
化学的に被塗布物上へのレジスト濡れを向上させる。反
射防止膜15は、被加工物の反射率が高かったり、膜内
干渉を抑えて露光むらを減らすために効果的である。た
だし、レジストの下地として反射防止膜15を使用する
際は、レジスト露光・現像後に被加工物表面を析出させ
るため、ドライエッチングの必要がある。
Before the application of the resist, either the HMDS application or the antireflection film 15 is applied (FIG. 1B-2).
The HMDS used this time was manufactured by Chisso, and the anti-reflection film 15 was AZBARL manufactured by Clariant JAPAN.
i100 was used. When applying HMDS,
It chemically improves resist wetting on an object to be coated. The anti-reflection film 15 is effective for increasing the reflectance of the workpiece and reducing the unevenness of exposure by suppressing interference in the film. However, when the antireflection film 15 is used as a base of the resist, it is necessary to perform dry etching in order to deposit the surface of the workpiece after exposure and development of the resist.

【0047】HMDS塗布、反射防止膜塗布、レジスト
塗布はスピンコートナー法により行う。被加工物をステ
ージに載せ窒素ブローで表面を清浄にした後、初速、本
速、終速、slopeというように段階的に回転数を変
化させながら塗布する。このように塗布することで、少
しでも塗りむらを減らすことができる。その後、ホット
プレートやクリーンオーブンを用いて、乾燥処理を行
う。
The HMDS coating, the antireflection coating and the resist coating are performed by a spin coater method. After the workpiece is placed on the stage and the surface is cleaned by nitrogen blowing, the coating is performed while changing the rotation speed stepwise such as initial speed, main speed, final speed, and slope. By applying in this manner, the coating unevenness can be reduced even a little. After that, a drying process is performed using a hot plate or a clean oven.

【0048】(c)1回目の干渉露光 1度目の干渉露光を行うことにより、レジスト13が周
期14のストライプ状に感光し、感光部16が形成され
る(基板断面図の図1(c−1)及び基板表面図の図1
(c−2)参照)。
(C) First Interference Exposure By performing the first interference exposure, the resist 13 is exposed in the form of a stripe having a period of 14 to form a photosensitive portion 16. FIG. 1) and FIG. 1 of the substrate surface view
(See (c-2)).

【0049】今回使用した干渉露光装置は、AOI S
ANSHO CO.,Ltd社製のFX4010を用い
た。レーザーは、He−Cdレーザー(波長325n
m、TEM00モード)を用いた。干渉露光は、原理的
に波長の半波長周期までパターンを刻むことができるの
で、使用するレーザーの種類は特に問わない。しかし、
安定した出力、TEM00モードというレーザー品質が
好ましい。
The interference exposure apparatus used this time is AOIS
ANSHO CO. And FX4010 manufactured by Ltd. were used. Laser is He-Cd laser (wavelength 325n)
m, TEM00 mode). In principle, the interference exposure can cut a pattern up to a half-wave period of the wavelength, so that the type of laser used is not particularly limited. But,
Stable output and laser quality of TEM00 mode are preferred.

【0050】また光の干渉を用いて露光を行うので、ア
クリルケースで装置を覆うことや、空調を止めるなどし
て空気のゆらぎを最小限にする必要がある。また装置自
身のゆれをなくす為に防振台構造にしてある。干渉強度
を一定に保つ為に実験の際には、パワーメーター、感光
版などを用いて各光路を調整し、干渉縞の確認をする必
要がある。
Further, since exposure is performed using light interference, it is necessary to cover the apparatus with an acrylic case or stop air conditioning to minimize air fluctuations. In addition, a vibration isolating table structure is used to eliminate shaking of the apparatus itself. In experiments, in order to keep the interference intensity constant, it is necessary to adjust each optical path using a power meter, a photosensitive plate, or the like, and confirm interference fringes.

【0051】以上のように、干渉露光は精密な調整を必
要とし、露光・現像に際して再現性があまり良くない。
そのため、レジスト塗りむら、露光むら、試料の差違、
現像温度差で、露光・現像条件に多少のゆらぎが混入す
る。
As described above, interference exposure requires precise adjustment, and reproducibility during exposure and development is not very good.
Therefore, uneven resist coating, uneven exposure, sample difference,
Due to the development temperature difference, some fluctuations are mixed in the exposure and development conditions.

【0052】(d)2回目の干渉露光の後現像 2度目の干渉露光を、1度目の干渉縞方向と交差(例え
ば60度、90度交差)させることにより、図2(d−
2)に示すように異方向の干渉縞同士による交点部分1
7が形成される。この強く感光した部分17が、凹部分
を形成するように現像する。なお間隔18は、形成され
た凹部分の間隔を示している。
(D) Development after Second Interference Exposure The second interference exposure is caused to intersect with the first interference fringe direction (for example, at 60 ° and 90 °), thereby obtaining the image shown in FIG.
As shown in 2), an intersection portion 1 due to interference fringes in different directions.
7 is formed. The strongly exposed portion 17 is developed so as to form a concave portion. The interval 18 indicates the interval of the formed concave portion.

【0053】このとき陽極酸化による細孔形成において
細孔のパターンが自己組織化によりほぼ正六角形状のパ
ターンの繰り返しになる傾向があるので、陽極酸化マス
クとして用いる規則的ナノ構造パターン(Al膜11ま
で貫通した凹部分17のパターン)がほぼ正六角形状の
パターンの繰り返しになるように形成することは理にか
なっている。このことは深い細孔を有するナノ構造体を
形成しようとする場合には特に望ましい。ただし細孔が
浅い場合には上記の自己組織化はまだ起こらないので、
凹部分17を有する規則的ナノ構造パターンが、ほぼ正
方形状など任意の形状のパターンの繰り返しになるよう
に形成することも意味が出てくる。これは被加工物が基
体上にAlを主成分とする膜を形成したものである場合
には、細孔の深さは必然的に浅くなるので特に有意義に
なる。
At this time, in the formation of pores by anodic oxidation, the pattern of the pores tends to be a repetition of a substantially regular hexagonal pattern due to self-organization, so that a regular nanostructure pattern (Al film 11) used as an anodic oxidation mask is used. It is reasonable to form the pattern so that the pattern of the concave portion 17 penetrating through to the shape of a regular hexagonal pattern is repeated. This is particularly desirable when trying to form nanostructures with deep pores. However, if the pores are shallow, the above self-organization does not yet occur,
It also makes sense to form the regular nanostructure pattern having the concave portion 17 so as to be a repetition of an arbitrary pattern such as a substantially square shape. This is particularly significant when the workpiece is formed by forming a film containing Al as a main component on the substrate, since the depth of the pores is inevitably shallow.

【0054】また陽極酸化による細孔形成において細孔
の間隔は、陽極酸化に用いる電解液の種類と濃度と温
度、及び、陽極酸化電圧印加方法、電圧値、時間などの
プロセス諸条件である程度制御できる。よって、あらか
じめ凹部分17を有する規則的ナノ構造パターンをプロ
セス諸条件から予想される細孔の間隔に形成することは
理にかなっている。
In the formation of pores by anodic oxidation, the spacing between the pores is controlled to some extent by the process conditions such as the type, concentration and temperature of the electrolytic solution used for anodic oxidation, the method of applying anodizing voltage, voltage value, and time. it can. Therefore, it is reasonable to form a regular nanostructure pattern having a concave portion 17 in advance at the intervals of the pores expected from various process conditions.

【0055】(e)陽極酸化 上記凹部17が形成されたレジスト13からなる規則的
ナノ構造パターンをマスクとし、上記被加工物に陽極酸
化処理を行うことで、被加工物に真円状の細孔19を有
するナノ構造体を作製する。
(E) Anodization Using the regular nanostructure pattern made of the resist 13 having the concave portions 17 as a mask, the workpiece is subjected to anodizing treatment, whereby the workpiece is formed into a thin circular shape. A nanostructure having holes 19 is produced.

【0056】陽極酸化に用いる電解液において、たとえ
ば、シュウ酸、りん酸、硫酸、クロム酸溶液などが挙げ
られるが、陽極酸化による細孔形成に不都合がなければ
特に限定されるものではない。また各電解液に応じた陽
極酸化電圧、温度などの諸条件は、作製するナノ構造体
に応じて、適宜設定することができる。
Examples of the electrolytic solution used for the anodic oxidation include oxalic acid, phosphoric acid, sulfuric acid, and chromic acid solution, but are not particularly limited as long as there is no problem in forming pores by the anodic oxidation. Various conditions such as anodizing voltage and temperature depending on each electrolytic solution can be appropriately set according to the nanostructure to be manufactured.

【0057】(f)レジスト剥離 上記規則的ナノ構造パターンのレジスト13をレジスト
剥離液により剥離した後、酸溶液(陽極酸化アルミナの
場合には、例えばリン酸溶液)中に浸ずポアワイド処理
により、適宜、細孔径を広げることができる。酸濃度、
処理時間、温度などにより所望の径の細孔20を有する
ナノ構造体とすることができる。最後、超純水で流水洗
浄を行う。
(F) Stripping of resist After the resist 13 having the regular nano-structure pattern is stripped with a resist stripping solution, the resist 13 is not immersed in an acid solution (in the case of anodized alumina, for example, a phosphoric acid solution). The pore diameter can be appropriately increased. Acid concentration,
A nanostructure having pores 20 of a desired diameter can be obtained depending on the processing time, temperature, and the like. Finally, running water washing is performed with ultrapure water.

【0058】[0058]

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。Embodiments of the present invention will be described below.

【0059】(実施例1)本実施例は、基板上に蒸着さ
れたAl膜を陽極酸化して細孔を形成するナノ構造体の
作製方法において、Al膜上に形成したレジストに対し
て1回の干渉露光を行うことで規則的ナノ構造パターン
を形成し、これを陽極酸化マスクとして用いた。以下、
本実施例のナノ構造体の作製方法を図3を用いて説明す
る。
Embodiment 1 This embodiment is directed to a method for manufacturing a nanostructure in which pores are formed by anodizing an Al film deposited on a substrate. A regular nanostructure pattern was formed by performing interference exposure twice, and this was used as an anodization mask. Less than,
A method for manufacturing a nanostructure of this example will be described with reference to FIGS.

【0060】(1)n―Si基板12上に、Al膜11
(膜厚500nm)を成膜した(図3(a))。
(1) An Al film 11 on an n-Si substrate 12
(Thickness: 500 nm) was formed (FIG. 3A).

【0061】(2)次にアセトン、IPAによる洗浄、
乾燥の後、スピンコート法によりレジスト膜13(膜厚
200nm)を塗布、乾燥(90度20分)させた(図
3(b))。
(2) Next, washing with acetone and IPA,
After drying, a resist film 13 (thickness: 200 nm) was applied by spin coating and dried (90 ° C. for 20 minutes) (FIG. 3B).

【0062】(3)次に、干渉露光を用いて、ストライ
プ状の周期構造(間隔14が230nm)を持ったレジ
ストによる規則的ナノ構造パターンを作製する。本実施
例ではHe−Cdレーザー(λ=325nm、干渉縞2
30nm間隔)を用い、照射量29.5mJ/cm2
露光を行った。そして、現像液を純水で1対1に希釈
し、90秒、30秒ほど現像することで、Al膜11表
面まで貫通したストライプ状の凹部17を有する規則的
ナノ構造パターンを形成した(図3(c))。図4は、
この規則的ナノ構造パターンの平面図である。
(3) Next, a regular nanostructure pattern made of a resist having a stripe-shaped periodic structure (interval 14 is 230 nm) is formed using interference exposure. In this embodiment, a He-Cd laser (λ = 325 nm, interference fringe 2
Exposure was performed at an irradiation dose of 29.5 mJ / cm 2 using an interval of 30 nm. Then, the developer was diluted one-to-one with pure water and developed for 90 seconds and 30 seconds to form a regular nanostructure pattern having a stripe-shaped recess 17 penetrating to the surface of the Al film 11 (FIG. 3 (c)). FIG.
It is a top view of this regular nanostructure pattern.

【0063】(4)次に、リン酸0.3M溶液、100
Vで陽極酸化を行うことにより、Al膜11(アルミナ
膜11’)に周期的に配列した細孔19を形成した(図
3(d))。
(4) Next, a phosphoric acid 0.3M solution, 100
By performing anodic oxidation with V, pores 19 periodically arranged in the Al film 11 (alumina film 11 ') were formed (FIG. 3D).

【0064】(5)最後に、レジスト剥離液を用いて、
被加工基板からレジスト13を剥し、5wt%リン酸に
30分浸漬し、開孔処理(ポアワイド処理)を行った
(図3(e))。
(5) Finally, using a resist stripper,
The resist 13 was peeled off from the substrate to be processed, immersed in 5 wt% phosphoric acid for 30 minutes, and a hole opening process (pore widening process) was performed (FIG. 3E).

【0065】<評価>上記の方法で作製したナノ構造体
をFESEMで観察した。その結果、図5に示すよう
に、230nm間隔の干渉縞の凹部17に対応して、間
隔約230nm、孔直径100nm程の真円細孔20が
配列形成されているのが確認できた。
<Evaluation> The nanostructure produced by the above method was observed by FESEM. As a result, as shown in FIG. 5, it was confirmed that the circular pores 20 having an interval of about 230 nm and a hole diameter of about 100 nm were arranged corresponding to the concave portions 17 of the interference fringes at intervals of 230 nm.

【0066】(実施例2)本実施例は、基板上に蒸着さ
れたAl膜を陽極酸化して細孔を形成するナノ構造体の
作製方法において、Al膜上に形成したレジストに対し
て2回の干渉露光を行うことで六方格子配列した規則的
ナノ構造パターンを形成し、これを陽極酸化マスクとし
て用いた。以下、本実施例のナノ構造体の作製方法を図
6を用いて説明する。
Embodiment 2 This embodiment is directed to a method of manufacturing a nanostructure in which pores are formed by anodizing an Al film deposited on a substrate. By performing interference exposure twice, a regular nanostructure pattern having a hexagonal lattice array was formed, and this was used as an anodization mask. Hereinafter, a method for manufacturing a nanostructure of this example will be described with reference to FIGS.

【0067】(1)まずn−Si基板32上に、Al膜
31(膜厚500nm)を成膜した(図6(a))。
(1) First, an Al film 31 (500 nm thick) was formed on an n-Si substrate 32 (FIG. 6A).

【0068】(2)アセトン、IPAによる洗浄、乾燥
の後、スピンコート法によりレジスト膜33(膜厚20
0nm)を塗布、乾燥(90度20分)した(図6
(b))。
(2) After cleaning and drying with acetone and IPA, the resist film 33 (film thickness 20
0 nm) and dried (90 degrees 20 minutes) (FIG. 6).
(B)).

【0069】(3)次に、干渉露光を用いて、周期的に
六方格子配列したレジストによる規則的ナノ構造パター
ンを作製する。本実施例では、He−Cdレーザー(λ
=325nm、干渉縞230nm間隔)を用い、照射量
14.75mJ/cm2 で1回目露光を行い、図7に示
すようにレジスト33をストライプ状に感光して、感光
部41を形成した。続いて、干渉縞方向を1回目の干渉
露光工程における干渉縞方向から60度ずらし、照射量
14.75mJ/cm2 で露光を行った。その後、現像
液を純水で1対1に希釈し、30秒ほど現像すること
で、露光交点のみが凹状になり、基板表面まで貫通した
凹部35を有する規則的ナノ構造パターンが形成された
(図6(c))。本実施例におけるストライプ状の周期
間隔は230nmで、図8に示すように露光交点部分の
周期間隔34は(2/√3)×230≒266nmであ
る。
(3) Next, using interference exposure, a regular nanostructure pattern is formed using a resist having a hexagonal lattice arrangement periodically. In this embodiment, a He-Cd laser (λ
= 325 nm, interference fringes at 230 nm intervals), and the first exposure was performed at an irradiation amount of 14.75 mJ / cm 2 , and the resist 33 was exposed in a stripe shape as shown in FIG. Subsequently, the exposure was performed at an irradiation dose of 14.75 mJ / cm 2 by shifting the interference fringe direction by 60 degrees from the interference fringe direction in the first interference exposure step. Thereafter, the developer was diluted one-to-one with pure water and developed for about 30 seconds, so that only the exposure intersection became concave, and a regular nanostructure pattern having a concave portion 35 penetrating to the substrate surface was formed ( FIG. 6 (c)). In this embodiment, the periodic interval of the stripe is 230 nm, and as shown in FIG. 8, the periodic interval 34 at the exposure intersection is (2/23) × 230 ≒ 266 nm.

【0070】(4)次に、リン酸0.3M溶液、130
Vで陽極酸化を行った(図6(d))。
(4) Next, a 0.3 M phosphoric acid solution, 130
Anodization was performed at V (FIG. 6D).

【0071】(5)最後に、レジスト剥離液を用いて、
被加工基板からレジスト31を剥し、5wt%リン酸に
30分浸漬し、開孔処理(ポアワイド処理)を行い、周
期的に六方格子配列した細孔42を形成した(図6
(e))。
(5) Finally, using a resist stripper,
The resist 31 was peeled off from the substrate to be processed, immersed in 5 wt% phosphoric acid for 30 minutes, and subjected to a hole opening process (pore widening process) to form pores 42 periodically arranged in a hexagonal lattice (FIG. 6).
(E)).

【0072】<評価>上記の方法で作製したナノ構造体
をFESEMで観察した。その結果、図9に示すよう
に、露光交点部分に対応して、間隔約266nm、孔直
径100nm程の真円細孔42が配列形成されているの
が確認できた。
<Evaluation> The nanostructure produced by the above method was observed by FESEM. As a result, as shown in FIG. 9, it was confirmed that the perfect circular pores 42 having an interval of about 266 nm and a hole diameter of about 100 nm were arranged corresponding to the exposure intersection points.

【0073】(実施例3)本実施例は、基板上に蒸着さ
れたAl膜を陽極酸化して細孔を形成するナノ構造体の
作製方法において、Al膜上に形成したレジストに対し
て2回の干渉露光を行うことで四方配列した規則的ナノ
構造パターンを形成し、これを陽極酸化マスクとして用
いた。以下、本実施例のナノ構造体の作製方法を図10
を用いて説明する。
(Embodiment 3) This embodiment is directed to a method for manufacturing a nanostructure in which pores are formed by anodizing an Al film deposited on a substrate. By performing interference exposure twice, a regular nanostructure pattern arranged in four directions was formed, and this was used as an anodization mask. Hereinafter, a method for fabricating the nanostructure of this example is shown in FIG.
This will be described with reference to FIG.

【0074】(1)まずn−Si基板52上に、Al膜
51(膜厚500nm)を成膜した(図10(a))。
(1) First, an Al film 51 (thickness: 500 nm) was formed on an n-Si substrate 52 (FIG. 10A).

【0075】(2)アセトン、IPAによる洗浄、乾燥
の後、スピンコート法によりレジスト膜53(膜厚20
0nm)を塗布、乾燥(90度20分)した(図10
(b))。
(2) After washing and drying with acetone and IPA, the resist film 53 (film thickness 20
0 nm) and dried (90 ° C. for 20 minutes) (FIG. 10).
(B)).

【0076】(3)次に、干渉露光を用いて、周期的に
四方配列したレジストによる規則的ナノ構造パターンを
作製する。本実施例では、He−Cdレーザー(λ=3
25nm、干渉縞230nm間隔)を用い、照射量1
4.75mJ/cm2 で1回目露光を行い、図11に示
すようにレジスト53をストライプ状に感光して、感光
部61を形成した。続いて、干渉縞方向を1回目の干渉
露光工程における干渉縞方向から90度ずらし、照射量
14.75mJ/cm2 で露光を行った。その後、現像
液を純水で1対1に希釈し、30秒ほど現像すること
で、露光交点のみが凹状になり、基板表面まで貫通した
凹部55を有する規則的ナノ構造パターンが形成された
(図10(c))。本実施例におけるストライプ状の周
期間隔は230nmで、図12に示すように露光交点部
分の周期間隔54は230nmである。
(3) Next, using interference exposure, a regular nanostructure pattern is formed by a resist that is periodically arranged in a square pattern. In this embodiment, a He-Cd laser (λ = 3
25 nm, interference fringes at 230 nm intervals) and an irradiation dose of 1
The first exposure was performed at 4.75 mJ / cm 2 , and the resist 53 was exposed in a stripe shape as shown in FIG. Subsequently, exposure was performed at an irradiation dose of 14.75 mJ / cm 2 by shifting the interference fringe direction by 90 degrees from the interference fringe direction in the first interference exposure step. Thereafter, the developer was diluted one-to-one with pure water and developed for about 30 seconds, so that only the exposure intersections became concave, and a regular nanostructure pattern having the concave portion 55 penetrating to the substrate surface was formed ( FIG. 10 (c)). The periodic interval of the stripes in this embodiment is 230 nm, and the periodic interval 54 at the exposure intersection is 230 nm as shown in FIG.

【0077】(4)次に、リン酸0.3M溶液、130
Vで陽極酸化を行った(図10(d))。
(4) Next, a 0.3 M phosphoric acid solution, 130
Anodization was performed at V (FIG. 10D).

【0078】(5)最後に、レジスト剥離液を用いて、
被加工基板からレジスト53を剥し、5wt%リン酸に
30分浸漬し、開孔処理(ポアワイド処理)を行い、周
期的に四方配列した細孔62を形成した(図10
(e))。
(5) Finally, using a resist stripper,
The resist 53 was peeled off from the substrate to be processed, immersed in 5 wt% phosphoric acid for 30 minutes, and subjected to an opening process (pore wide process) to form periodically arranged pores 62 (FIG. 10).
(E)).

【0079】<評価>上記の方法で作製したナノ構造体
をFESEMで観察した。その結果、図13に示すよう
に、露光交点部分に対応して、間隔約230nm、孔直
径100nm程の真円細孔62が配列形成されているの
が確認できた。
<Evaluation> The nanostructure produced by the above method was observed by FESEM. As a result, as shown in FIG. 13, it was confirmed that circular holes 62 having an interval of about 230 nm and a hole diameter of about 100 nm were arranged corresponding to the exposure intersection points.

【0080】(実施例4)本実施例では、レジストに干
渉露光を用いて六方格子配列した規則的ナノ構造パター
ンを形成した後に、全面にイオンミリング照射を行いレ
ジスト下地の反射防止膜を規則的ナノ構造パターンに対
応して剥離し、ひき続き陽極酸化を行い、被加工物(ア
ルミ板)に六方格子配列した規則的ナノ構造パターンを
作製した(尚、四方配列したナノ構造パターンに関して
も作製可能である。)。以下、本実施例のナノ構造体の
作製方法を図14を用いて説明する。
(Embodiment 4) In this embodiment, after forming a regular nanostructure pattern in which a hexagonal lattice array is formed on a resist by using interference exposure, ion milling irradiation is performed on the entire surface to form an antireflection film under the resist regularly. Peeled according to the nanostructure pattern, followed by anodic oxidation, and produced a regular nanostructure pattern with a hexagonal lattice array on the workpiece (aluminum plate). Is.). Hereinafter, a method for manufacturing a nanostructure of this example will be described with reference to FIGS.

【0081】(1)アルミ板71上に反射防止膜72及
びレジスト膜73を積層し、これに干渉露光を用いて、
実施例2と同様、凹部74が周期的に六方格子配列した
レジストによる規則的ナノ構造パターンを作製した(図
14(a))。
(1) An antireflection film 72 and a resist film 73 are laminated on an aluminum plate 71, and interference exposure is performed on the film.
In the same manner as in Example 2, a regular nanostructure pattern was formed using a resist in which the concave portions 74 were periodically arranged in a hexagonal lattice (FIG. 14A).

【0082】(2)試料全面にイオンミリング照射を行
い、レジスト下地の反射防止膜72を規則的ナノ構造パ
ターンに対応して剥離した(図14(b))。
(2) The entire surface of the sample was subjected to ion milling irradiation, and the antireflection film 72 under the resist was peeled off in accordance with the regular nanostructure pattern (FIG. 14B).

【0083】(3)陽極酸化後、レジスト剥離液にてレ
ジスト73を剥し、反射防止膜剥離液にて反射防止膜7
2を剥し、5wt%リン酸に30分浸漬し開孔処理を行
った(図14(c))。
(3) After anodic oxidation, the resist 73 is peeled off with a resist stripper, and the antireflection film 7 is stripped with an antireflection film stripper.
2 was peeled off and immersed in 5 wt% phosphoric acid for 30 minutes to perform a hole opening treatment (FIG. 14C).

【0084】<評価>上記の方法で作製したナノ構造体
をFESEMで観察した。その結果、周期的に六方格子
配列した孔間隔約266nm、孔直径100nm程の真
円細孔75が形成されているのが確認できた。
<Evaluation> The nanostructure produced by the above method was observed by FESEM. As a result, it was confirmed that circular holes 75 having a hole interval of about 266 nm and a hole diameter of about 100 nm periodically arranged in a hexagonal lattice were formed.

【0085】(実施例5)本実施例では、Si基板上に
形成したレジストに干渉露光を用いて四方配列した規則
的ナノ構造パターンを形成した後に、陽極化成を行い、
Si基板に四方配列した規則的ナノ構造パターンを作製
した(尚、六方格子配列したナノ構造パターンに関して
も作製可能である。)。以下、本実施例のナノ構造体の
作製方法を図15を用いて説明する。
(Embodiment 5) In this embodiment, anodization is performed after forming a regular nanostructure pattern in a square array using interference exposure on a resist formed on a Si substrate.
A regular nanostructure pattern arranged in a square on a Si substrate was fabricated (a nanostructure pattern arranged in a hexagonal lattice can also be fabricated). Hereinafter, a method for manufacturing a nanostructure of this example will be described with reference to FIGS.

【0086】(1)Si基板81上にレジスト膜82を
成膜し、これに干渉露光を用いて、実施例3と同様、凹
部83が周期的に四方配列したレジストによる規則的ナ
ノ構造パターンを作製した(図15(a))。
(1) A resist film 82 is formed on a Si substrate 81, and a regular nanostructure pattern of a resist in which concave portions 83 are periodically arranged in a square pattern is formed on the resist film 82 by using interference exposure as in the third embodiment. It was produced (FIG. 15A).

【0087】(2)HF酸溶液中で陽極化成を行い、S
i基板81に周期的四方配列したレジストによるナノ構
造パターンを作製した(図15(b))。
(2) Anodizing in HF acid solution
A nanostructure pattern was formed on the i-substrate 81 using a resist that was periodically arranged on all sides (FIG. 15B).

【0088】(3)最後に、レジスト剥離液にてレジス
ト82を剥離した(図15(c))。
(3) Finally, the resist 82 was stripped with a resist stripper (FIG. 15C).

【0089】<評価>上記の方法で作製したナノ構造体
をFESEMで観察した。その結果、周期的に四方格子
配列した孔間隔約230nmの真円細孔84が形成され
ているのが確認できた。
<Evaluation> The nanostructure produced by the above method was observed by FESEM. As a result, it was confirmed that circular holes 84 having a hole interval of about 230 nm, which were periodically arranged in a square lattice, were formed.

【0090】(実施例6)本実施例では、周期的細孔を
持ったナノ構造体に磁性体を埋め込み、磁性デバイスを
作製した。以下、本実施例の磁性デバイスの作製方法を
図16を用いて説明する。
Example 6 In this example, a magnetic material was embedded in a nanostructure having periodic pores to produce a magnetic device. Hereinafter, a method for manufacturing the magnetic device of this example will be described with reference to FIGS.

【0091】(1)まず、n―Si基板91の上にPt
膜92(膜厚50nm)を成膜した(図16(a))。
(1) First, Pt is placed on the n-Si substrate 91.
A film 92 (film thickness 50 nm) was formed (FIG. 16A).

【0092】(2)次に、このPt/n―Siの上に、
Al膜93(膜厚500nm)を成膜した(図16
(b))。
(2) Next, on this Pt / n-Si,
An Al film 93 (500 nm thick) was formed (FIG. 16).
(B)).

【0093】(3)次に、レジスト膜94を成膜した
後、実施例2と同様の干渉露光によりレジスト膜94に
凹部95を形成し、周期構造を持ったレジスト膜94に
よる規則的ナノ構造パターンを作製した(図16
(c))。尚、この規則的ナノ構造パターンの形成は、
実施例1、実施例3〜5と同様に行うこともできる。
(3) Next, after the resist film 94 is formed, a concave portion 95 is formed in the resist film 94 by the same interference exposure as in the second embodiment, and the regular nanostructure is formed by the resist film 94 having a periodic structure. A pattern was prepared (FIG. 16
(C)). In addition, the formation of this regular nanostructure pattern
It can be performed in the same manner as in the first embodiment and the third to fifth embodiments.

【0094】(4)次に、リン酸0.3M溶液、電圧1
30Vで陽極酸化を行った(図16(d))。このと
き、電流プロファイルにおける電流値の減少をもって陽
極酸化を終了した。
(4) Next, a 0.3 M phosphoric acid solution and a voltage of 1
Anodization was performed at 30 V (FIG. 16D). At this time, the anodic oxidation was terminated when the current value in the current profile decreased.

【0095】(5)次に、レジスト剥離液でレジスト膜
94を剥し、5wt%リン酸に30分浸漬し開孔処理を
行った(図16(e))。
(5) Next, the resist film 94 was stripped with a resist stripping solution, and immersed in 5 wt% phosphoric acid for 30 minutes to form a hole (FIG. 16E).

【0096】(6)次に、Co電着液に浸けて電着を行
った(図16(f))。
(6) Next, electrodeposition was performed by immersing in a Co electrodeposition solution (FIG. 16 (f)).

【0097】(7)最後に、粒径500Åのダイヤモン
ドペーストを用いて表面を研磨し平坦化した(図16
(g))。
(7) Finally, the surface was polished and flattened using a diamond paste having a particle size of 500 ° (FIG. 16).
(G)).

【0098】<評価>上記の方法で作製したナノ構造体
をFESEMで観察した。その結果、周期的に六方格子
配列した孔間隔約266nm、孔直径100nm程の真
円細孔96に、Coが一様に電着されているのが確認で
きた。
<Evaluation> The nanostructure produced by the above method was observed by FESEM. As a result, it was confirmed that Co was uniformly electrodeposited on the circular holes 96 having a hole interval of about 266 nm and a hole diameter of about 100 nm periodically arranged in a hexagonal lattice.

【0099】[0099]

【発明の効果】以上説明したように、本発明には以下の
ような効果がある。
As described above, the present invention has the following effects.

【0100】(1)本発明のナノ構造体の製造方法は、
干渉露光を用いて被加工物上に規則的ナノ構造パターン
を形成し、被加工物を陽極酸化することにより、大面積
にわたり規則的な真円状の細孔を形成でき、その一例と
して、パターニングの全域にわたり直線性に優れた真円
状の細孔が規則正しく配置されたナノ構造体(アルミナ
細孔)を作製することが可能になる。また、干渉露光に
よって形成した規則的ナノ構造パターンを被加工物のマ
スクとして用い、陽極化成や陽極酸化を行うことでアス
ペクト比の高いナノ構造体が作製可能である。特に干渉
露光が正弦波成分の干渉波を用いる為、レジスト自身に
高アスペクト比パターンを刻むことができないことを克
服できる。
(1) The method for producing a nanostructure of the present invention comprises:
By forming a regular nanostructure pattern on the workpiece using interference exposure, and by anodizing the workpiece, regular perfect circular pores can be formed over a large area. It is possible to produce a nanostructure (alumina pores) in which perfect circular holes having excellent linearity are regularly arranged over the entire region. Further, a nanostructure having a high aspect ratio can be manufactured by performing anodization or anodic oxidation using a regular nanostructure pattern formed by interference exposure as a mask of a workpiece. In particular, since interference exposure uses a sine wave component interference wave, it is possible to overcome the problem that a high aspect ratio pattern cannot be carved on the resist itself.

【0101】(2)また本発明のナノ構造体の製造方法
は、細孔形成開始点の形成に規則的ナノ構造パターンを
用いているので、細孔形成開始点を形成するときに被加
工物に圧力をかけることや、スタンパーの位置決めなど
は必要なく、機械的強度が強くない被加工物に対しても
適用可能である。
(2) In the method for producing a nanostructure of the present invention, since a regular nanostructure pattern is used for forming the pore formation starting point, the workpiece is formed when the pore formation starting point is formed. There is no need to apply pressure to the stamper or to position the stamper, and the present invention can be applied to a workpiece having low mechanical strength.

【0102】(3)さらに本発明のナノ構造体の製造方
法は、細孔形成開始点の形成に規則的ナノ構造パターン
を用いているので、Al表面に膜が形成されたような被
加工物に対しても、ナノ構造パターンの厚さ(高低差)
以内なら表面にAlを露出させることは可能であるの
で、細孔形成開始点を形成することが可能である。
(3) Further, in the method for producing a nanostructure according to the present invention, since a regular nanostructure pattern is used for forming the pore formation starting point, a workpiece having a film formed on the Al surface is used. Also the thickness of the nanostructure pattern (height difference)
Within this range, it is possible to expose Al on the surface, so that it is possible to form a pore formation starting point.

【0103】(4)さらに本発明のナノ構造体の製造方
法は、規則的ナノ構造パターンを使用するので、細孔形
成開始点はナノ構造の凹位置にのみ依存し、細孔の任意
配列化が可能である。また、陽極酸化において、細孔は
真円状で成長するため、周期的ナノ構造の貫通部位は真
円でなくてもよい。
(4) Further, since the method for producing a nanostructure of the present invention uses a regular nanostructure pattern, the starting point of pore formation depends only on the concave position of the nanostructure, and arbitrary arrangement of pores is possible. Is possible. Further, in the anodization, since the pores grow in a perfect circle, the penetrating portion of the periodic nanostructure may not be a perfect circle.

【0104】(5)さらにX線露光や電子線露光などの
半導体加工技術を用いることよりも、遥かに大面積、低
コストで周期的ナノ構造体を作製できる点、また電子線
描画などで被加工物表面に直接パターニングする必要も
なく被加工物を傷めない点、の2点において実用的であ
る。
(5) A periodic nanostructure can be produced at a much larger area and at a lower cost than using semiconductor processing techniques such as X-ray exposure and electron beam exposure. This is practical in that it does not require direct patterning on the workpiece surface and does not damage the workpiece.

【0105】(6)また本発明は、陽極酸化アルミナの
細孔体をさまざまな形態で応用することを可能とするも
のであり、その応用範囲を著しく広げるものである。さ
らに本発明のナノ構造体は、それ自体機能材料として使
用可能であるが、さらなる新規なナノ構造体の母材、鋳
型、などとして用いることもできる。
(6) The present invention also makes it possible to apply the porous body of anodized alumina in various forms, and greatly expands its application range. Further, the nanostructure of the present invention can be used as a functional material by itself, but can also be used as a base material, a template, and the like of a novel nanostructure.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のナノ構造体の製造方法の一実施形態を
説明するための図である。
FIG. 1 is a view for explaining one embodiment of a method for producing a nanostructure of the present invention.

【図2】本発明のナノ構造体の製造方法の一実施形態を
説明するための図である。
FIG. 2 is a view for explaining one embodiment of a method for producing a nanostructure of the present invention.

【図3】本発明の実施例1に係るナノ構造体の製造方法
を説明するための断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a nanostructure according to Example 1 of the present invention.

【図4】本発明の実施例1に係る規則的ナノ構造パター
ンを示す平面図である。
FIG. 4 is a plan view showing a regular nanostructure pattern according to Example 1 of the present invention.

【図5】本発明の実施例1で製造したナノ構造体を示す
平面図である。
FIG. 5 is a plan view showing a nanostructure manufactured in Example 1 of the present invention.

【図6】本発明の実施例2に係るナノ構造体の製造方法
を説明するための断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining a method for manufacturing a nanostructure according to Example 2 of the present invention.

【図7】本発明の実施例2に係るナノ構造体の製造方法
における1回目の干渉露光パターンを示す平面図であ
る。
FIG. 7 is a plan view showing a first interference exposure pattern in a method for manufacturing a nanostructure according to Example 2 of the present invention.

【図8】本発明の実施例2に係る規則的ナノ構造パター
ンを示す平面図である。
FIG. 8 is a plan view showing a regular nanostructure pattern according to a second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施例2で製造したナノ構造体を示す
平面図である。
FIG. 9 is a plan view showing a nanostructure manufactured in Example 2 of the present invention.

【図10】本発明の実施例3に係るナノ構造体の製造方
法を説明するための断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a nanostructure according to Example 3 of the present invention.

【図11】本発明の実施例3に係るナノ構造体の製造方
法における1回目の干渉露光パターンを示す平面図であ
る。
FIG. 11 is a plan view showing a first interference exposure pattern in a method for manufacturing a nanostructure according to Example 3 of the present invention.

【図12】本発明の実施例3に係る規則的ナノ構造パタ
ーンを示す平面図である。
FIG. 12 is a plan view showing a regular nanostructure pattern according to Example 3 of the present invention.

【図13】本発明の実施例3で製造したナノ構造体を示
す平面図である。
FIG. 13 is a plan view showing a nanostructure manufactured in Example 3 of the present invention.

【図14】本発明の実施例4に係るナノ構造体の製造方
法を説明するための平面図及び断面図である。
14A and 14B are a plan view and a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a nanostructure according to Example 4 of the present invention.

【図15】本発明の実施例5に係るナノ構造体の製造方
法を説明するための平面図及び断面図である。
15A and 15B are a plan view and a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a nanostructure according to Example 5 of the present invention.

【図16】本発明の実施例6に係る磁性デバイスの製造
方法を説明するための断面図である。
FIG. 16 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the magnetic device according to the sixth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 アルミ板 11 アルミ膜 11’ アルミナ膜 12 n―Si基板 13 レジスト 14 1回目の干渉露光におけるストライプ状の周期間
隔 15 反射防止膜 16 ストライブ状に感光したレジストの部分 17 2度にわたる干渉露光の露光交点部分を現像後、
被加工物(アルミ膜)まで凹状に貫通した部分 18 六方格子配列した細孔の間隔 19 陽極酸化によりAl膜に形成された規則的細孔 20 開孔処理を行った規則的細孔 31 Al膜 31’ アルミナ膜 32 n−Si基板 33 レジスト膜 34 六方格子配列した細孔の間隔 35 2度にわたる干渉露光の露光交点部分を現像後、
被加工物まで凹状に貫通した部分 41 ストライプ状に感光したレジスト 42 陽極酸化によりAl膜に形成された六方格子配列
した細孔を開孔処理したもの 51 Al膜 51’ アルミナ膜 52 n−Si基板 53 レジスト膜 54 周期的に四方配列した細孔の間隔 55 2度にわたる干渉露光の露光交点部分を現像後、
被加工物まで凹状に貫通した部分 61 ストライプ状に感光したレジスト部分 62 陽極酸化によりAl膜に形成された周期的四方配
列した細孔を開孔処理したもの 71 アルミ板 72 反射防止膜 73 レジスト 74 2度にわたる干渉露光により形成された、周期的
に六方格子配列したレジストパターン 75 陽極酸化により被加工物(アルミ板)に形成され
た細孔 81 Si基板 82 レジスト 83 2度にわたる干渉露光により形成された、周期的
に四方配列したレジストパターン 84 陽極化成により形成された被加工物(Si)の細
孔 91 Si基板 92 Pt膜 93 Al膜 93’ アルミナ膜 94 レジスト 95 2度にわたる干渉露光の露光交点部分を現像後、
被加工物まで凹状に貫通した部分 96 陽極酸化によりAl膜に形成された六方格子配列
した細孔を開孔処理したもの 97 細孔内に電着されたCo
REFERENCE SIGNS LIST 10 aluminum plate 11 aluminum film 11 ′ alumina film 12 n-Si substrate 13 resist 14 stripe-shaped periodic interval in first interference exposure 15 antireflection film 16 resist portion exposed in stripe form 17 After developing the exposure intersection,
Part penetrating concavely to the workpiece (aluminum film) 18 Spacing between pores arranged in hexagonal lattice 19 Regular pores formed in Al film by anodic oxidation 20 Regular pores subjected to aperture treatment 31 Al film 31 'Alumina film 32 n-Si substrate 33 Resist film 34 Interval of pores arranged in hexagonal lattice 35 After developing exposure intersection points of interference exposure over 2 degrees,
A portion penetrating in a concave shape up to the workpiece 41 A resist exposed in a stripe shape 42 A hole formed in a hexagonal lattice array of pores formed in an Al film by anodic oxidation 51 Al film 51 ′ Alumina film 52 n-Si substrate 53 resist film 54 interval of periodically arranged fine pores 55 55 after developing the exposure intersection part of interference exposure over 2 degrees,
A portion penetrating to the workpiece in a concave shape 61 A resist portion exposed in a stripe shape 62 A hole formed by periodically opening pores formed in an Al film by anodic oxidation 71 Aluminum plate 72 Antireflection film 73 Resist 74 A resist pattern periodically formed in a hexagonal lattice formed by interference exposure twice 75 A pore 81 formed on a workpiece (aluminum plate) by anodic oxidation 81 Si substrate 82 Resist 83 formed by interference exposure twice In addition, a resist pattern that is periodically arranged in four directions 84 Pores of a workpiece (Si) formed by anodization 91 Si substrate 92 Pt film 93 Al film 93 ′ Alumina film 94 Resist 95 Exposure intersection points of interference exposure over two degrees After developing the part,
A part penetrating in a concave shape to the workpiece 96 A hexagonal lattice arranged pores formed in the Al film by anodic oxidation Opening treatment 97 Co electrodeposited in the pores

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01J 1/304 H01J 9/02 B 9/02 G11B 5/62 // G11B 5/62 5/84 Z 5/84 H01L 43/08 Z H01L 43/08 H01J 1/30 F (72)発明者 田 透 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 Fターム(参考) 2H096 AA27 BA10 CA14 EA04 EA12 GA08 HA30 5D006 BB01 BB06 BB07 CA01 CB04 CB08 DA03 FA09 5D112 AA02 AA03 AA05 AA18 AA24 BA02 BB05 BB10 BD03 GA19 GA29 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01J 1/304 H01J 9/02 B 9/02 G11B 5/62 // G11B 5/62 5/84 Z 5 / 84 H01L 43/08 Z H01L 43/08 H01J 1/30 F (72) Inventor Tohru 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo F-term in Canon Inc. (Reference) 2H096 AA27 BA10 CA14 EA04 EA12 GA08 HA30 5D006 BB01 BB06 BB07 CA01 CB04 CB08 DA03 FA09 5D112 AA02 AA03 AA05 AA18 AA24 BA02 BB05 BB10 BD03 GA19 GA29

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被加工物を陽極酸化もしくは陽極化成し
て細孔を形成するナノ構造体の製造方法において、被加
工物上のレジストを露光及び現像することより、該レジ
ストに被加工物表面まで貫通した部位を形成して規則的
ナノ構造パターンを形成する工程1と、引き続き、該被
加工物を陽極酸化もしくは陽極化成することにより該規
則的ナノ構造パターンに対応して規則的配列した細孔を
有する細孔体を形成する工程2を有することを特徴とす
るナノ構造体の製造方法。
In a method for producing a nanostructure in which pores are formed by anodizing or anodizing a workpiece, a resist on the workpiece is exposed and developed to form a resist on the surface of the workpiece. Step 1 of forming a regular nano-structure pattern by forming a portion penetrating to the order, and then anodizing or anodizing the workpiece so as to form a regular array corresponding to the regular nano-structure pattern. A method for producing a nanostructure, comprising a step 2 of forming a porous body having pores.
【請求項2】 前記工程1は、少なくとも、被加工物上
にレジストを形成する工程と、レジストを干渉露光する
工程と、現像する工程により規則的ナノ構造パターンを
形成する工程であることを特徴とする請求項1に記載の
ナノ構造体の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the step 1 is a step of forming a regular nanostructure pattern by at least a step of forming a resist on a workpiece, a step of subjecting the resist to interference exposure, and a step of developing. The method for producing a nanostructure according to claim 1.
【請求項3】 前記工程1は、2回以上の干渉露光工程
を有し、2回目の干渉露光工程における干渉縞方向が1
回目の干渉露光工程における干渉縞方向と異なることに
より、干渉縞の各交点が規則配列した規則的ナノ構造パ
ターンを形成する工程であることを特徴とする請求項2
に記載のナノ構造体の製造方法。
3. The step 1 includes two or more interference exposure steps, and the interference fringe direction in the second interference exposure step is one.
3. A step of forming a regular nanostructure pattern in which intersections of interference fringes are regularly arranged by being different from an interference fringe direction in a second interference exposure step.
3. The method for producing a nanostructure according to 1.).
【請求項4】 前記工程2において、前記レジストによ
る規則的ナノ構造パターンの前記被加工物表面まで貫通
している部位に真円細孔が形成されることを特徴とする
請求項1〜3のいずれかに記載のナノ構造体の製造方
法。
4. The process according to claim 1, wherein in the step (2), a circular hole is formed in a portion of the regular nanostructure pattern formed of the resist penetrating to the surface of the workpiece. A method for producing a nanostructure according to any one of the above.
【請求項5】 前記レジストによる規則的ナノ構造パタ
ーンは、貫通部位の幅が500nm以下であることを特
徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のナノ構造体の
製造方法。
5. The method for manufacturing a nanostructure according to claim 1, wherein the regular nanostructure pattern made of the resist has a width of a penetrating portion of 500 nm or less.
【請求項6】 前記レジストによる規則的ナノ構造パタ
ーンは、各貫通部位の間隔が30〜1000nmである
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のナノ
構造体の製造方法。
6. The method for manufacturing a nanostructure according to claim 1, wherein the regular nanostructure pattern made of the resist has an interval between each penetrating portion of 30 to 1000 nm.
【請求項7】 細孔形成開始点となる前記レジストによ
る規則的ナノ構造パターンの前記被加工物表面まで貫通
している部位が、同一の間隔及びパターンの繰り返しで
あることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の
ナノ構造体の製造方法。
7. A portion of the regular nanostructure pattern formed of the resist, which is a starting point of pore formation, penetrating to the surface of the workpiece, has a same interval and a repetition of the pattern. 7. The method for producing a nanostructure according to any one of 1 to 6.
【請求項8】 前記細孔形成開始点が、正6角形状のパ
ターンの繰り返しであることを特徴とする請求項7に記
載のナノ構造体の製造方法。
8. The method according to claim 7, wherein the pore formation start point is a repetition of a regular hexagonal pattern.
【請求項9】 前記細孔形成開始点が、4角形状のパタ
ーンの繰り返しであることを特徴とする請求項7に記載
のナノ構造体の製造方法。
9. The method according to claim 7, wherein the pore formation start point is a repetition of a quadrangular pattern.
【請求項10】 前記被加工物がAlを主成分とするバ
ルクであることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに
記載のナノ構造体の製造方法。
10. The method of manufacturing a nanostructure according to claim 1, wherein the workpiece is a bulk containing Al as a main component.
【請求項11】 前記被加工物が基体の上にAlを主成
分とする膜を形成したのものであることを特徴とする請
求項1〜9のいずれかに記載のナノ構造体の製造方法。
11. The method for producing a nanostructure according to claim 1, wherein the workpiece is formed by forming a film containing Al as a main component on a substrate. .
【請求項12】 前記被加工物がSiを主成分とするバ
ルクであることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに
記載のナノ構造体の製造方法。
12. The method of manufacturing a nanostructure according to claim 1, wherein the workpiece is a bulk containing Si as a main component.
【請求項13】 前記被加工物が基体の上にSiを主成
分とする膜を形成したのものであることを特徴とする請
求項1〜9のいずれかに記載のナノ構造体の製造方法。
13. The method of manufacturing a nanostructure according to claim 1, wherein the workpiece is formed by forming a film containing Si as a main component on a substrate. .
【請求項14】 請求項1〜13のいずれかに記載の方
法により製造したナノ構造体。
14. A nanostructure produced by the method according to claim 1.
【請求項15】 請求項14に記載のナノ構造体をモー
ルドやマスクとして用いるナノ構造体の製造方法。
15. A method for manufacturing a nanostructure using the nanostructure according to claim 14 as a mold or a mask.
【請求項16】 請求項15に記載の方法により製造し
たナノ構造体。
16. A nanostructure produced by the method according to claim 15.
【請求項17】 請求項16に記載のナノ構造体におけ
る規則的ナノ構造を持った基体の細孔の中に、電子放出
部を有することを特徴とする電子放出素子。
17. An electron-emitting device, comprising an electron-emitting portion in a pore of a substrate having a regular nanostructure in the nanostructure according to claim 16.
【請求項18】 請求項16に記載のナノ構造体におけ
る規則的ナノ構造を持った基体の細孔内に、基体と誘電
率の異なる物質を埋め込んだ構造を有し、光分散特性、
光伝播方向を制御できることを特徴とするフォトニック
デバイス。
18. The nanostructure according to claim 16, which has a structure in which a substance having a different dielectric constant from that of the substrate is embedded in pores of the substrate having a regular nanostructure.
A photonic device capable of controlling a light propagation direction.
【請求項19】 請求項16に記載のナノ構造体におけ
る規則的ナノ構造を持った基体の細孔内に磁性体を埋め
込んだことを特徴とする磁気デバイス。
19. A magnetic device, wherein a magnetic material is embedded in pores of a substrate having a regular nanostructure in the nanostructure according to claim 16.
【請求項20】 請求項16に記載のナノ構造体におけ
る規則的ナノ構造を持った基体の細孔内に発光体を埋め
込んだことを特徴とする発光デバイス。
20. A light emitting device comprising a nanostructure according to claim 16, wherein a light emitter is embedded in pores of a substrate having a regular nanostructure.
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