JP2001085667A - 微細構造体の製造方法 - Google Patents
微細構造体の製造方法Info
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 有機材料あるいは有機分子をナノスケールで
微細加工方法を提供する。 【解決手段】 基材１０表面に、局所的に正電荷あるい
は負電荷を与え、該電荷によるパターン１６、１８を形
成する第１の工程と、負電荷あるいは正電荷を有する官
能基をその構造の一部とする有機分子を含む溶液に基材
を浸積し、前記電荷によるパターンに基づいて該有機分
子の層２０（２２、２４）を形成する第２工程と、を具
備する微細構造体の製造方法。
微細加工方法を提供する。 【解決手段】 基材１０表面に、局所的に正電荷あるい
は負電荷を与え、該電荷によるパターン１６、１８を形
成する第１の工程と、負電荷あるいは正電荷を有する官
能基をその構造の一部とする有機分子を含む溶液に基材
を浸積し、前記電荷によるパターンに基づいて該有機分
子の層２０（２２、２４）を形成する第２工程と、を具
備する微細構造体の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、微細構造体の製造
方法に関する。
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、デバイスサイズの微細化に伴い、
微細加工精度の向上への要求はますます強くなってい
る。半導体デバイスの作製に用いられている加工精度
は、０．２ミクロン以下程度までになっているが、将来
的には、数十ナノメートルサイズの加工が期待されてい
る。数十ナノメートルサイズの微細加工を行う方法とし
て、電子線、あるいはＸ線を用いる方式があるが、いず
れの方式においても、真空系が必要となり装置は大型化
するため、微細構造体の作製のコストが上昇してしま
う。
微細加工精度の向上への要求はますます強くなってい
る。半導体デバイスの作製に用いられている加工精度
は、０．２ミクロン以下程度までになっているが、将来
的には、数十ナノメートルサイズの加工が期待されてい
る。数十ナノメートルサイズの微細加工を行う方法とし
て、電子線、あるいはＸ線を用いる方式があるが、いず
れの方式においても、真空系が必要となり装置は大型化
するため、微細構造体の作製のコストが上昇してしま
う。
【０００３】これらに対抗する技術として、近年、走査
型プローブ顕微鏡技術が注目を集めている。走査型プロ
ーブ顕微鏡とは、曲率半径が数十ナノメートル程度にま
で先鋭化したプローブを試料表面近傍に近づけ、プロー
ブ先端と試料との間の相互作用により、試料表面の情報
を局所的に検出するものである。プローブの種類によっ
ては、原子レベルの分解能まで得られる超高分解能な特
徴を有する。この走査型プローブ顕微鏡技術を微細加工
へ適用する試みが行われてきており、走査型プローブリ
ソグラフィー（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｐｒｏｂｅ Ｌｉｔｈ
ｏｇｒａｐｈｙ、以下「ＳＰＬ」という。）と呼ばれる
技術の分野が形成されつつある。このＳＰＬ技術は大気
中での動作が可能であることから、装置構成が非常に簡
単であるため、高精細な加工が低コストで行えるという
メリットがある。
型プローブ顕微鏡技術が注目を集めている。走査型プロ
ーブ顕微鏡とは、曲率半径が数十ナノメートル程度にま
で先鋭化したプローブを試料表面近傍に近づけ、プロー
ブ先端と試料との間の相互作用により、試料表面の情報
を局所的に検出するものである。プローブの種類によっ
ては、原子レベルの分解能まで得られる超高分解能な特
徴を有する。この走査型プローブ顕微鏡技術を微細加工
へ適用する試みが行われてきており、走査型プローブリ
ソグラフィー（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｐｒｏｂｅ Ｌｉｔｈ
ｏｇｒａｐｈｙ、以下「ＳＰＬ」という。）と呼ばれる
技術の分野が形成されつつある。このＳＰＬ技術は大気
中での動作が可能であることから、装置構成が非常に簡
単であるため、高精細な加工が低コストで行えるという
メリットがある。
【０００４】発明者は、本発明に先立って、特願平１１
−９４１０２で微細構造体の製造方法を提案している。
この発明は、基板上の極薄分子層をパターンニングし、
その後、パターンニング形状に応じてめっき膜を選択的
に成長させるものである。これにより、高精細なパター
ンニングあるいは構造体の形成が高速に実現できるた
め、大面積の基板の高精細な微細加工が可能となる。
−９４１０２で微細構造体の製造方法を提案している。
この発明は、基板上の極薄分子層をパターンニングし、
その後、パターンニング形状に応じてめっき膜を選択的
に成長させるものである。これにより、高精細なパター
ンニングあるいは構造体の形成が高速に実現できるた
め、大面積の基板の高精細な微細加工が可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】更に、現在ナノスケー
ルの構造体の作製方法については有効な方法が望まれて
いる。特に、有機材料のナノスケールのパターンニング
について、その技術の確立が望まれている。その理由と
して、近年有機材料の開発が大きく進展しており、有機
半導体材料、有機導電材料、有機発光材料などで実用化
が現実味を帯びてきており、これらの材料のナノオーダ
ーのサイズのパターンニングが可能となれば、新規な有
機デバイスが実用化されると期待される。
ルの構造体の作製方法については有効な方法が望まれて
いる。特に、有機材料のナノスケールのパターンニング
について、その技術の確立が望まれている。その理由と
して、近年有機材料の開発が大きく進展しており、有機
半導体材料、有機導電材料、有機発光材料などで実用化
が現実味を帯びてきており、これらの材料のナノオーダ
ーのサイズのパターンニングが可能となれば、新規な有
機デバイスが実用化されると期待される。
【０００６】そこで、本発明の課題は、ナノスケールの
サイズの有機材料あるいは有機分子からなる微細構造体
を簡易且つ高精度に製造することのできる方法を提供す
ることにある。
サイズの有機材料あるいは有機分子からなる微細構造体
を簡易且つ高精度に製造することのできる方法を提供す
ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の微細構造
体の製造方法は、基材表面に、局所的に正電荷あるいは
負電荷を与え、該電荷によるパターンを形成する第１の
工程と、負電荷あるいは正電荷を有する官能基をその構
造の一部とする有機分子を含む溶液に基材を浸積し、前
記電荷によるパターンに基づいて該有機分子の層を形成
する第２工程と、を具備する。
体の製造方法は、基材表面に、局所的に正電荷あるいは
負電荷を与え、該電荷によるパターンを形成する第１の
工程と、負電荷あるいは正電荷を有する官能基をその構
造の一部とする有機分子を含む溶液に基材を浸積し、前
記電荷によるパターンに基づいて該有機分子の層を形成
する第２工程と、を具備する。
【０００８】ここで、「前記電荷によるパターンに基づ
いて該有機分子の層を形成する」とは、第１工程で形成
された電荷によるパターン（電荷により構成されるパタ
ーン）のライン部（当該電荷の存在する部分）又はスペ
ース部（当該電荷の存在しない部分）の形状に沿うよう
に第２工程で有機分子による層を形成することである。
該有機分子の層は、上記電荷のライン部又はスペース部
のいずれかに形成される。
いて該有機分子の層を形成する」とは、第１工程で形成
された電荷によるパターン（電荷により構成されるパタ
ーン）のライン部（当該電荷の存在する部分）又はスペ
ース部（当該電荷の存在しない部分）の形状に沿うよう
に第２工程で有機分子による層を形成することである。
該有機分子の層は、上記電荷のライン部又はスペース部
のいずれかに形成される。
【０００９】上記第１の方法によれば、第１の工程で基
材表面に局所的に電荷を与えるために、第２の工程でこ
の電荷の作用により基材表面に局所的に有機分子の層を
形成することができる。この有機分子膜の形成は静電気
力を駆動力として行われ、ナノスケールで制御されたパ
ターンニングが可能となる。
材表面に局所的に電荷を与えるために、第２の工程でこ
の電荷の作用により基材表面に局所的に有機分子の層を
形成することができる。この有機分子膜の形成は静電気
力を駆動力として行われ、ナノスケールで制御されたパ
ターンニングが可能となる。
【００１０】上記第２の工程において、負電荷を有する
官能基をその構造の一部とする有機分子を含む溶液を用
いる場合、該官能基として、カルボキシル基又はチオー
ル基が採用されることが好ましい。また、正電荷を有す
る官能基をその構造の一部とする有機分子を含む溶液を
用いる場合、該官能基として、アミノ基が採用されるこ
とが好ましい。これらの官能基を採用することで、基材
表面に充分な負電荷あるいは正電荷を付与することが可
能となり、その後の有機分子層の作製条件を安定化する
ことができる。
官能基をその構造の一部とする有機分子を含む溶液を用
いる場合、該官能基として、カルボキシル基又はチオー
ル基が採用されることが好ましい。また、正電荷を有す
る官能基をその構造の一部とする有機分子を含む溶液を
用いる場合、該官能基として、アミノ基が採用されるこ
とが好ましい。これらの官能基を採用することで、基材
表面に充分な負電荷あるいは正電荷を付与することが可
能となり、その後の有機分子層の作製条件を安定化する
ことができる。
【００１１】本発明の第２の微細構造体の製造方法は、
基材表面に、局所的に正電荷あるいは負電荷を与え、
第１の極性の電荷によるパターンを形成する第１の工程
と、前記第１の極性と逆の第２の極性の電荷を有する官
能基をその構造の一部とする有機分子を含む溶液に基材
を浸積し、前記第１の極性の電荷によるパターンに基づ
いて該有機分子の層を形成する第２工程と、前記第１の
極性の電荷を有する官能基をその構造の一部とする有機
分子を含む溶液に基材を浸積し該有機分子の層を形成す
る第３工程と、を具備する。
基材表面に、局所的に正電荷あるいは負電荷を与え、
第１の極性の電荷によるパターンを形成する第１の工程
と、前記第１の極性と逆の第２の極性の電荷を有する官
能基をその構造の一部とする有機分子を含む溶液に基材
を浸積し、前記第１の極性の電荷によるパターンに基づ
いて該有機分子の層を形成する第２工程と、前記第１の
極性の電荷を有する官能基をその構造の一部とする有機
分子を含む溶液に基材を浸積し該有機分子の層を形成す
る第３工程と、を具備する。
【００１２】上記第２の方法によれば、第２の工程で基
材表面に形成された有機分子層の上に、さらに有機分子
層を形成することができ、より膜厚の厚い有機分子膜の
パターンニングを可能とする。また、連続した第２工程
及び第３工程を、複数回繰り返すことにより、さらに膜
厚の厚い有機分子膜のパターンニングが可能になる。
材表面に形成された有機分子層の上に、さらに有機分子
層を形成することができ、より膜厚の厚い有機分子膜の
パターンニングを可能とする。また、連続した第２工程
及び第３工程を、複数回繰り返すことにより、さらに膜
厚の厚い有機分子膜のパターンニングが可能になる。
【００１３】上記第２の方法において、第１の極性が負
である場合、該第１の極性の電荷を有する官能基とし
て、あるいは第２の極性が負である場合、該第２の極性
の電荷を有する官能基として、カルボキシル基又はチオ
ール基が採用されることが好ましい。また、第１の極性
が正である場合、該第１の極性の電荷を有する官能基と
して、あるいは第２の極性が正である場合、該第２の極
性の電荷を有する官能基として、アミノ基が採用される
ことが好ましい。これらの官能基を採用することで、基
材表面に充分な負電荷あるいは正電荷を付与することが
可能となり、その後の有機分子層の作製条件を安定化す
ることができる。
である場合、該第１の極性の電荷を有する官能基とし
て、あるいは第２の極性が負である場合、該第２の極性
の電荷を有する官能基として、カルボキシル基又はチオ
ール基が採用されることが好ましい。また、第１の極性
が正である場合、該第１の極性の電荷を有する官能基と
して、あるいは第２の極性が正である場合、該第２の極
性の電荷を有する官能基として、アミノ基が採用される
ことが好ましい。これらの官能基を採用することで、基
材表面に充分な負電荷あるいは正電荷を付与することが
可能となり、その後の有機分子層の作製条件を安定化す
ることができる。
【００１４】本発明では、上記第１及び第２の方法にお
いて、第１の工程、即ち基材表面に基材表面に局所的に
負電荷あるいは正電荷を与え電荷パターンを形成する工
程を基材表面に、負電荷あるいは正電荷を有する官能基
をその構造の一部とする有機化合物極薄膜を選択的に形
成することにより行うことができる。かかる有機化合物
極薄膜を形成する工程では、基材表面に付与する電荷量
の制御が容易となり、その後に形成される有機分子層の
膜厚などの制御性が向上する。
いて、第１の工程、即ち基材表面に基材表面に局所的に
負電荷あるいは正電荷を与え電荷パターンを形成する工
程を基材表面に、負電荷あるいは正電荷を有する官能基
をその構造の一部とする有機化合物極薄膜を選択的に形
成することにより行うことができる。かかる有機化合物
極薄膜を形成する工程では、基材表面に付与する電荷量
の制御が容易となり、その後に形成される有機分子層の
膜厚などの制御性が向上する。
【００１５】更に、上記の第１の工程において有機化合
物極薄膜を選択的に形成する工程を、光、あるいは局所
的な電界の印加により有機化合物極薄膜をパターンニン
グすることにより行うことができる。このような局所的
なエネルギーの印加により有機化合物極薄膜をパターン
ニングする場合、例えば、走査型プローブ顕微鏡の導電
性プローブなどを用いることにより、ナノオーダーのサ
イズで有機化合物極薄膜を除去することが可能となり、
これにより、これに基づいてナノオーダーの有機分子構
造体（有機分子層）を形成することが可能となる。ま
た、紫外光を照射することにより、有機化合物薄膜を除
去することが可能となることから、金属パターンをマス
クとして用いて紫外光を照射することにより、ミクロン
オーダー以上の任意のサイズで有機化合物薄膜を除去
し、パターニングすることが可能となる。結果的に、ナ
ノオーダー以上の任意のサイズの有機分子構造体（有機
分子層）を形成することが可能となる。
物極薄膜を選択的に形成する工程を、光、あるいは局所
的な電界の印加により有機化合物極薄膜をパターンニン
グすることにより行うことができる。このような局所的
なエネルギーの印加により有機化合物極薄膜をパターン
ニングする場合、例えば、走査型プローブ顕微鏡の導電
性プローブなどを用いることにより、ナノオーダーのサ
イズで有機化合物極薄膜を除去することが可能となり、
これにより、これに基づいてナノオーダーの有機分子構
造体（有機分子層）を形成することが可能となる。ま
た、紫外光を照射することにより、有機化合物薄膜を除
去することが可能となることから、金属パターンをマス
クとして用いて紫外光を照射することにより、ミクロン
オーダー以上の任意のサイズで有機化合物薄膜を除去
し、パターニングすることが可能となる。結果的に、ナ
ノオーダー以上の任意のサイズの有機分子構造体（有機
分子層）を形成することが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を実施例
に沿って詳細に説明する。
に沿って詳細に説明する。
【００１７】まず、本実施例で行った微細加工のプロセ
スを図１を参照して説明する。
スを図１を参照して説明する。
【００１８】Ｓｉウエハー１０を硫酸と過酸化水素水の
混合液（混合比２０：１）で洗浄を行う。液温は８０℃
で、１０分間行う。水洗、乾燥を行った後で、Ｓｉウエ
ハーと（ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラ
ヒドロデシル）トリエトキシシラン［ＣＦ３（ＣＦ２）
７ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３］とを密閉容器に
入れて、容器全体を加熱することで、Ｓｉウエハー表面
にフルオロアルキルシラン（ＦＡＳ）単分子層１２を形
成した（図１（ａ））。この単分子層１２の膜厚は約１
ｎｍ程度であった。
混合液（混合比２０：１）で洗浄を行う。液温は８０℃
で、１０分間行う。水洗、乾燥を行った後で、Ｓｉウエ
ハーと（ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラ
ヒドロデシル）トリエトキシシラン［ＣＦ３（ＣＦ２）
７ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３］とを密閉容器に
入れて、容器全体を加熱することで、Ｓｉウエハー表面
にフルオロアルキルシラン（ＦＡＳ）単分子層１２を形
成した（図１（ａ））。この単分子層１２の膜厚は約１
ｎｍ程度であった。
【００１９】本実施例ではテフロン製の密封容器を用い
たが、これに限るものではない。また、加熱温度として
は、約１００℃に３時間保持することにより単分子層の
形成を行った。しかながら、密閉容器中での保持時間を
長くすれば、室温においても単分子膜の形成が可能であ
ることは確認しており、本発明は、１００℃に３時間保
持するのに限るものではない。
たが、これに限るものではない。また、加熱温度として
は、約１００℃に３時間保持することにより単分子層の
形成を行った。しかながら、密閉容器中での保持時間を
長くすれば、室温においても単分子膜の形成が可能であ
ることは確認しており、本発明は、１００℃に３時間保
持するのに限るものではない。
【００２０】続いて、このようにして単分子層１２を、
原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いてパターニングした。
ＡＦＭで使用したプローブ１４は、ボロンが高濃度にド
ープされたシリコン製のカンチレーバーの先端付近に、
先鋭化した突起が形成されたものを用いており、その先
端の曲率半径は、約２０ｎｍであった。プローブの先端
に電圧が印加できる構成である。試料は、ｘ、ｙ、ｚ軸
方向に可動可能なピエゾスキャナー上に配置され、試料
にのみ電圧が印加される構成である。また、プローブを
試料上の任意の位置へ移動する制御機構を設けてある。
ピエゾスキャナーで試料をプローブに対して走査しなが
ら、プローブ−試料間に電圧を印加できる。このＡＦＭ
を用いて、単分子層１２の加工を行った。試料のプロー
ブに対する走査速度（以下、走査速度と呼ぶ）を２０μ
ｍ／ｓｅｃの一定として、１００μｍ角の領域を、１μ
ｍピッチで走査をおこなった。その時、プローブと試料
との間に９Ｖの直流電圧を印加した（図１（ｂ））。電
圧を印加されたところは、Ｓｉウエハー表面の単分子層
（ＦＡＳ層）１２が除去されスペース（開口部）１６が
形成され、それ以外のところにはＦＡＳ層が残っている
（図１（ｃ））。これを確認するために、摩擦力顕微鏡
（Ｌａｔｅｒａｌ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）
を用いて表面を走査したところ、電圧を印加した領域
と、それ以外の領域では摩擦力が異なることが認めら
れ、良好にパターニングされていることが確かめられ
た。
原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いてパターニングした。
ＡＦＭで使用したプローブ１４は、ボロンが高濃度にド
ープされたシリコン製のカンチレーバーの先端付近に、
先鋭化した突起が形成されたものを用いており、その先
端の曲率半径は、約２０ｎｍであった。プローブの先端
に電圧が印加できる構成である。試料は、ｘ、ｙ、ｚ軸
方向に可動可能なピエゾスキャナー上に配置され、試料
にのみ電圧が印加される構成である。また、プローブを
試料上の任意の位置へ移動する制御機構を設けてある。
ピエゾスキャナーで試料をプローブに対して走査しなが
ら、プローブ−試料間に電圧を印加できる。このＡＦＭ
を用いて、単分子層１２の加工を行った。試料のプロー
ブに対する走査速度（以下、走査速度と呼ぶ）を２０μ
ｍ／ｓｅｃの一定として、１００μｍ角の領域を、１μ
ｍピッチで走査をおこなった。その時、プローブと試料
との間に９Ｖの直流電圧を印加した（図１（ｂ））。電
圧を印加されたところは、Ｓｉウエハー表面の単分子層
（ＦＡＳ層）１２が除去されスペース（開口部）１６が
形成され、それ以外のところにはＦＡＳ層が残っている
（図１（ｃ））。これを確認するために、摩擦力顕微鏡
（Ｌａｔｅｒａｌ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）
を用いて表面を走査したところ、電圧を印加した領域
と、それ以外の領域では摩擦力が異なることが認めら
れ、良好にパターニングされていることが確かめられ
た。
【００２１】次に、 パターンニングされた単分子層１
２を有するＳｉウエハーを、純水、エタノールの順で洗
浄した後に、エタノールに、２ｖｏｌ％のアミノプロピ
ルトリエトキシシラン、４ｖｏｌ％の純水を加えた混合
液中に５分間浸した。さらに、エタノール、純水の順で
Ｓｉウエハーの洗浄を行った。以上のプロセスを経て、
ＦＡＳ層が除去された領域のＳｉウエハー表面に、分子
鎖の先端にアミノ基を有するアルキルシラン（ＡＰＳ）
単分子層１８を形成した（図１（ｄ））。
２を有するＳｉウエハーを、純水、エタノールの順で洗
浄した後に、エタノールに、２ｖｏｌ％のアミノプロピ
ルトリエトキシシラン、４ｖｏｌ％の純水を加えた混合
液中に５分間浸した。さらに、エタノール、純水の順で
Ｓｉウエハーの洗浄を行った。以上のプロセスを経て、
ＦＡＳ層が除去された領域のＳｉウエハー表面に、分子
鎖の先端にアミノ基を有するアルキルシラン（ＡＰＳ）
単分子層１８を形成した（図１（ｄ））。
【００２２】次に、有機分子層（膜）の局所的な形成を
行う。有機分子膜の作製法として電解質ポリマーの交互
吸着法が知られている。これは、ポリカチオン、ポリア
ニオン双方の溶液に基板を交互に浸積することにより、
原子オーダーで制御された有機極薄膜を基板上に作製す
る手法である。本実施例では、カチオン性ポリマーとし
てはポリアリルアミン（Ｐｏｌｙ（ａｌｌｙｌａｍｉｎ
ｅ ｈｙｄｏｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ）：ＰＡＨ）、アニ
オン性ポリマーとしてポリアクリル酸（Ｐｏｌｙ（ａｃ
ｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ）：ＰＡＡ）を用いた。いずれも
溶液は１０−２Ｍの濃度に調整した。また、いずれの溶
液も、１規定の塩酸により水素イオン濃度ｐＨを５．５
に調整した。ポリマーの吸着時間は共に１０分間とし、
ポリマー吸着後に超純水でトータル５分間の洗浄を３回
に分けて行った。
行う。有機分子膜の作製法として電解質ポリマーの交互
吸着法が知られている。これは、ポリカチオン、ポリア
ニオン双方の溶液に基板を交互に浸積することにより、
原子オーダーで制御された有機極薄膜を基板上に作製す
る手法である。本実施例では、カチオン性ポリマーとし
てはポリアリルアミン（Ｐｏｌｙ（ａｌｌｙｌａｍｉｎ
ｅ ｈｙｄｏｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ）：ＰＡＨ）、アニ
オン性ポリマーとしてポリアクリル酸（Ｐｏｌｙ（ａｃ
ｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ）：ＰＡＡ）を用いた。いずれも
溶液は１０−２Ｍの濃度に調整した。また、いずれの溶
液も、１規定の塩酸により水素イオン濃度ｐＨを５．５
に調整した。ポリマーの吸着時間は共に１０分間とし、
ポリマー吸着後に超純水でトータル５分間の洗浄を３回
に分けて行った。
【００２３】本実施例では、基板に正電荷を有するアミ
ノ基が局所的に形成されているため(ＡＰＳ単分子層１
８)、まず、ＰＡＡの溶液に浸積し、洗浄し、さらに、
ＰＡＨの溶液に浸積洗浄を行った。さらに、引き続きこ
れらの工程を３回繰り返した。
ノ基が局所的に形成されているため(ＡＰＳ単分子層１
８)、まず、ＰＡＡの溶液に浸積し、洗浄し、さらに、
ＰＡＨの溶液に浸積洗浄を行った。さらに、引き続きこ
れらの工程を３回繰り返した。
【００２４】作製した試料をＡＦＭを用いて観察を行っ
た。まず、ＰＡＡの溶液に浸積して、洗浄した後にＡＦ
Ｍで観察を行ったところ、プローブで電圧を印加した領
域に局所的に膜が形成されており、その膜厚は約４２オ
ングストロームであった。次に、ＰＡＨの溶液に浸積
し、洗浄した後には、その膜厚は約７０オングストロー
ムに増大していた。この繰り返しを３回行った後には、
膜厚は約２２０オングストロームに増大しており、極性
を選択して電解質ポリマー溶液に浸積することにより、
有機分子層を局所的に形成することが可能であることが
確認された。また、ＦＡＳ層をパターンニングした形状
に有機分子層がＰＡＡにより形成された有機分子層２２
及びＰＡＨにより形成された有機分子層２４からなる積
層構造２０でパターンニングされていることが確認され
た（図１（ｅ））。パターン幅は０．４μｍ程度であ
り、幅の揺らぎがほとんどない安定な形状であった。
た。まず、ＰＡＡの溶液に浸積して、洗浄した後にＡＦ
Ｍで観察を行ったところ、プローブで電圧を印加した領
域に局所的に膜が形成されており、その膜厚は約４２オ
ングストロームであった。次に、ＰＡＨの溶液に浸積
し、洗浄した後には、その膜厚は約７０オングストロー
ムに増大していた。この繰り返しを３回行った後には、
膜厚は約２２０オングストロームに増大しており、極性
を選択して電解質ポリマー溶液に浸積することにより、
有機分子層を局所的に形成することが可能であることが
確認された。また、ＦＡＳ層をパターンニングした形状
に有機分子層がＰＡＡにより形成された有機分子層２２
及びＰＡＨにより形成された有機分子層２４からなる積
層構造２０でパターンニングされていることが確認され
た（図１（ｅ））。パターン幅は０．４μｍ程度であ
り、幅の揺らぎがほとんどない安定な形状であった。
【００２５】以上の結果から、まず極薄のＦＡＳ層をＡ
ＦＭで加工し、引き続き、加工した領域にのみアミノ基
を有する単分子膜を形成し、さらに、電解質ポリマー交
互吸着法を用いることにより、比較的短時間で、高精細
な有機分子からなる構造体を形成することが可能である
ことが確認された。
ＦＭで加工し、引き続き、加工した領域にのみアミノ基
を有する単分子膜を形成し、さらに、電解質ポリマー交
互吸着法を用いることにより、比較的短時間で、高精細
な有機分子からなる構造体を形成することが可能である
ことが確認された。
【００２６】以上で述べたように、本実施例において
は、得られたパターン幅として０．４μｍ程度である
が、ＡＦＭによる加工電圧を制御することにより、約３
０ｎｍから約１μｍ以上の範囲で所望のサイズが得られ
ることを確認している。
は、得られたパターン幅として０．４μｍ程度である
が、ＡＦＭによる加工電圧を制御することにより、約３
０ｎｍから約１μｍ以上の範囲で所望のサイズが得られ
ることを確認している。
【００２７】他に、波長１７２ｎｍの紫外光を用いて単
分子膜を選択的に除去した試料においても、プローブに
より電圧を印加してものと同様に、局所的に有機分子膜
を形成することが確認された。
分子膜を選択的に除去した試料においても、プローブに
より電圧を印加してものと同様に、局所的に有機分子膜
を形成することが確認された。
【００２８】さらに、ＡＰＳ層の代わりに、チオール基
を有する単分子膜を形成して（単分子膜原料：３−メル
カプトプロピルトリメトキシシラン）、ＰＡＨ，ＰＡＡ
の順でポリマーを吸着した場合においても、局所的な有
機分子層の積層構造の形成が確認された。また、カルボ
キシル基を有する単分子膜においても局所的な有機分子
層の形成が可能であることも確認しており、水溶液中で
イオン化して電荷を有する官能基を有する単分子層を形
成すれば、本発明で述べたような局所的な有機分子層の
形成が可能であることは言うまでもない。したがって、
本発明は、アミノ基、チオール基、カルボキシル基を有
する単分子層以外のものを採用することもできる。
を有する単分子膜を形成して（単分子膜原料：３−メル
カプトプロピルトリメトキシシラン）、ＰＡＨ，ＰＡＡ
の順でポリマーを吸着した場合においても、局所的な有
機分子層の積層構造の形成が確認された。また、カルボ
キシル基を有する単分子膜においても局所的な有機分子
層の形成が可能であることも確認しており、水溶液中で
イオン化して電荷を有する官能基を有する単分子層を形
成すれば、本発明で述べたような局所的な有機分子層の
形成が可能であることは言うまでもない。したがって、
本発明は、アミノ基、チオール基、カルボキシル基を有
する単分子層以外のものを採用することもできる。
【００２９】また、本実施例では、電解質ポリマーとし
て、ＰＡＡ、ＰＡＨを例に述べているが、本発明はこれ
に限るものではなく、水溶液中で正あるいは負電荷を有
する有機分子であれば良いことは明らかであり、また、
電荷を有すればポリマーに限らなくとも、モノマー、ダ
イマー、オリゴマーなどでも有効である。
て、ＰＡＡ、ＰＡＨを例に述べているが、本発明はこれ
に限るものではなく、水溶液中で正あるいは負電荷を有
する有機分子であれば良いことは明らかであり、また、
電荷を有すればポリマーに限らなくとも、モノマー、ダ
イマー、オリゴマーなどでも有効である。
【００３０】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
基材表面に局所的に有機分子層をナノスケールで高精細
で、高アスペクト比で、また微細な積層構造にて形成す
ることができる。
基材表面に局所的に有機分子層をナノスケールで高精細
で、高アスペクト比で、また微細な積層構造にて形成す
ることができる。
【図１】本発明の実施例に係るプロセスをその工程に沿
って示す断面図。
って示す断面図。
１０ Ｓｉ基板 １２ 単分子層（ＦＡＳ層） １４ プローブ先端 １６ 開口部（ＦＡＳ層が除去された領域） １８ 単分子層（ＡＰＳ層） ２０ 有機分子構造体（積層構造） ２２、２４ 有機分子層
Claims (13)
- 【請求項１】 基材表面に、局所的に正電荷あるいは負
電荷を与え、該電荷によるパターンを形成する第１の工
程と、負電荷あるいは正電荷を有する官能基をその構造
の一部とする有機分子を含む溶液に基材を浸積し、前記
電荷によるパターンに基づいて該有機分子の層を形成す
る第２工程と、を具備する微細構造体の製造方法。 - 【請求項２】 前記負電荷を有する官能基がカルボキシ
ル基又はチオール基であることを特徴とする請求項１記
載の微細構造体の製造方法。 - 【請求項３】 前記正電荷を有する官能基がアミノ基で
あることを特徴とする請求項１記載の微細構造体の製造
方法。 - 【請求項４】 前記第１の工程は、基材表面に、負電荷
あるいは正電荷を有する官能基をその構造の一部とする
有機化合物極薄膜を選択的に形成する工程である請求項
１記載の微細構造体の製造方法。 - 【請求項５】 前記基材表面に有機化合物極薄膜を選択
的に形成する工程は、光、あるいは局所的な電界の印加
により有機化合物極薄膜をパターンニングするものであ
ることを特徴とする請求項４記載の微細構造体の製造方
法。 - 【請求項６】 基材表面に、局所的に正電荷あるいは負
電荷を与え、第１の極性の電荷によるパターンを形成す
る第１の工程と、前記第１の極性と逆の第２の極性の電
荷を有する官能基をその構造の一部とする有機分子を含
む溶液に基材を浸積し、前記第１の極性の電荷によるパ
ターンに基づいて該有機分子の層を形成する第２工程
と、前記第１の極性の電荷を有する官能基をその構造の
一部とする有機分子を含む溶液に基材を浸積し該有機分
子の層を形成する第３工程と、を具備する微細構造体の
製造方法。 - 【請求項７】 前記第２工程及び第３工程を複数回繰り
返すことを特徴とする請求項６記載の微細構造体の製造
方法。 - 【請求項８】 前記１の極性が負であり、前記第１の極
性の電荷を有する官能基がカルボキシル基又はチオール
基であることを特徴とする請求項６記載の微細構造体の
製造方法。 - 【請求項９】 前記２の極性が負であり、前記第２の極
性の電荷を有する官能基がカルボキシル基又はチオール
基であることを特徴とする請求項６記載の微細構造体の
製造方法。 - 【請求項１０】 前記１の極性が正であり、前記第１の
極性の電荷を有する官能基がアミノ基であることを特徴
とする請求項６記載の微細構造体の製造方法。 - 【請求項１１】 前記２の極性が正であり、前記第２の
極性の電荷を有する官能基がアミノ基であることを特徴
とする請求項６記載の微細構造体の製造方法。 - 【請求項１２】 前記第１の工程は、基材表面に、負電
荷あるいは正電荷を有する官能基をその構造の一部とす
る有機化合物極薄膜を選択的に形成する工程である請求
項６記載の微細構造体の製造方法。 - 【請求項１３】 前記有機化合物極薄膜を選択的に形成
する工程は、光、あるいは局所的な電界の印加により有
機化合物極薄膜をパターニングするものであることを特
徴とする請求項１２記載の微細構造体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26266499A JP4023045B2 (ja) | 1999-09-16 | 1999-09-16 | 微細構造体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26266499A JP4023045B2 (ja) | 1999-09-16 | 1999-09-16 | 微細構造体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001085667A true JP2001085667A (ja) | 2001-03-30 |
| JP4023045B2 JP4023045B2 (ja) | 2007-12-19 |
Family
ID=17378912
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26266499A Expired - Fee Related JP4023045B2 (ja) | 1999-09-16 | 1999-09-16 | 微細構造体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4023045B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003066221A (ja) * | 2001-08-29 | 2003-03-05 | Dainippon Printing Co Ltd | 干渉カラーフィルタおよびその製造方法 |
-
1999
- 1999-09-16 JP JP26266499A patent/JP4023045B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003066221A (ja) * | 2001-08-29 | 2003-03-05 | Dainippon Printing Co Ltd | 干渉カラーフィルタおよびその製造方法 |
| JP4734801B2 (ja) * | 2001-08-29 | 2011-07-27 | 大日本印刷株式会社 | 干渉カラーフィルタおよびその製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4023045B2 (ja) | 2007-12-19 |
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