JP2002004087A - Method for manufacturing nanostructure and nanostructure - Google Patents

Method for manufacturing nanostructure and nanostructure

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JP2002004087A
JP2002004087A JP2000187668A JP2000187668A JP2002004087A JP 2002004087 A JP2002004087 A JP 2002004087A JP 2000187668 A JP2000187668 A JP 2000187668A JP 2000187668 A JP2000187668 A JP 2000187668A JP 2002004087 A JP2002004087 A JP 2002004087A
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layer
film
pores
anodized
barrier film
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Toru Den
透 田
Tatsuya Iwasaki
達哉 岩崎
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Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a more regular nanostructure by lessening the disorder and defect made by anodic oxidation. SOLUTION: In the method for manufacturing the nanostructure which anodically oxidizes a layer to be anodically oxidized essentially consisting of Al to form pores, a barrier film is formed by anodic oxidation on the surface of the layer to be anodically oxidized, and after the forming positions of the pores are positioned by removing at least part of the barrier film, the porous film by the anodic oxidation is manufactured.

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】本発明はナノ構造体の製造方
法及びナノ構造体に関し、特に本発明の製造方法で得ら
れる細孔体を具備するナノ構造体は、電子デバイスや磁
気デバイス、量子効果デバイスの他、光デバイス、マイ
クロデバイス、3次元構造材料などとして広い範囲で利
用可能である。
[0001] The present invention relates to a method for producing a nanostructure and a nanostructure, and more particularly, to a nanostructure having a pore obtained by the production method of the present invention. In addition to devices, it can be used in a wide range as an optical device, a micro device, a three-dimensional structural material, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】<ナノ構造体>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100
ナノメータ(nm)より微細な構造を有する材料(ナノ
構造体)の関心が高まっている。
2. Description of the Related Art <Nanostructures> Metal and semiconductor thin films,
Fine lines, dots, and the like may exhibit unique electrical, optical, and chemical properties by confining the movement of electrons in a size smaller than a certain characteristic length. From such a viewpoint, several hundreds of
There is a growing interest in materials (nanostructures) having a structure finer than nanometers (nm).

【0003】ナノ構造体の製造方法としては、たとえ
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描画技術をはじめとする半導体
加工技術による作製があげられる。
As a method for manufacturing a nanostructure, for example, there is a method using a semiconductor processing technique such as a fine pattern drawing technique such as photolithography, electron beam exposure, or X-ray exposure.

【0004】また、このような作製法のほかに、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
される構造をべ一スに、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、ベ一スとして用い
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, a new nanostructure is to be realized based on a regular structure formed naturally, that is, a structure formed self-regularly. There is an attempt. Many studies have begun on these techniques because there is a possibility that a finer and special structure can be produced more than the conventional method depending on the fine structure used as a base.

【0005】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、ア
ルミニウム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。以下、陽
極酸化皮膜について詳しく説明する。
[0005] An example of such a self-regular method is anodic oxidation, which can easily produce a nanostructure having nanosize pores in a controlled manner. For example, anodized alumina produced by anodizing aluminum and its alloys in an acidic bath is known. Hereinafter, the anodic oxide film will be described in detail.

【0006】<陽極酸化アルミナ:ポーラス皮膜につい
て>Al板を硫酸、シュウ酸、りん酸などの酸性電解液
中で陽極酸化すると、多孔質酸化皮膜(ポーラス型陽極
酸化皮膜:以後ポーラス皮膜と略す)が形成される(た
とえば、R.C.Furneaux,W.R.Rigb
y&A.P.Davidson“NATURE”Vo
l.337、P147(1989)等参照)。図9は、
従来例の縦型細孔を有するナノ構造体を示す断面図であ
る。図9(a)は平面図、図9(b)はCC’線断面図
である。
<Anodic Alumina: Porous Film> When an Al plate is anodized in an acidic electrolyte such as sulfuric acid, oxalic acid or phosphoric acid, a porous oxide film (porous type anodic oxide film: hereinafter abbreviated as porous film) is obtained. Is formed (eg, RC Furneaux, WR Rigb
y & A. P. Davidson "NATURE" Vo
l. 337, P147 (1989), etc.). FIG.
It is sectional drawing which shows the nanostructure which has the vertical type pore of the conventional example. FIG. 9A is a plan view, and FIG. 9B is a sectional view taken along line CC ′.

【0007】このポーラス皮膜の特徴は、図9に示すよ
うに、直径2rが数nm〜数百nmの極めて微細な円柱
状細孔(ナノホール)11が、数十nm〜数百nmの間
隔2R(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1
1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。この細孔11の底にはバリア層と呼ばれる
絶縁層が形成されるが、本発明では細孔を形成しない陽
極酸化皮膜であるバリアー型の陽極酸化皮膜(バリアー
皮膜)と明確に区別するため、細孔11の底のバリア層
を単に細孔底絶縁層と呼ぶ。
[0009] As shown in FIG. 9, the feature of this porous film is that, as shown in FIG. 9, extremely fine columnar pores (nanoholes) 11 having a diameter 2r of several nm to several hundred nm are formed at intervals of 2R to several tens nm to several hundred nm. (Cell size) to have a specific geometric structure of being arranged in parallel. This columnar pore 1
No. 1 has a high aspect ratio and is excellent in the uniformity of the cross-sectional diameter. At the bottom of the pores 11, an insulating layer called a barrier layer is formed, but in the present invention, in order to clearly distinguish the barrier type anodic oxide film (barrier film), which is an anodic oxide film that does not form pores, The barrier layer at the bottom of the pores 11 is simply called a pore bottom insulating layer.

【0008】また、ポーラス皮膜の構造を陽極酸化の条
件を変えることにより、ある程度の制御が可能である。
たとえば、陽極酸化電圧で細孔間隔を、陽極酸化時間で
細孔の深さを、ポアワイド処理により細孔径をある程度
制御可能であることが知られている。
Further, the structure of the porous film can be controlled to some extent by changing the conditions of anodic oxidation.
For example, it is known that the pore spacing can be controlled to some extent by the anodic oxidation voltage, the depth of the pores by the anodic oxidation time, and the pore width by pore wide processing.

【0009】またポーラス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ポーラス
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ポーラ
ス皮膜を作製する方法が提案されている(“Japan
ese Journal of Applied Ph
isics”,Vol.35,Part2.No.1
B,pp.L126〜L129,15 January
1996)。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の形成開始点
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 film, a two-stage anodic oxidation method is used, that is, the porous film formed by the anodic oxidation is once removed and then removed again. There has been proposed a method of producing a porous film having pores exhibiting better perpendicularity, linearity and independence by performing anodization (“Japan”).
ese Journal of Applied Ph
isics ”, Vol. 35, Part 2. No. 1
B, pp. L126-L129,15 January
1996). 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 the starting point of the formation of pores for the second anodic oxidation.

【0010】さらにポーラス皮膜の細孔の形状、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
いて細孔の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
できる窪みを細孔の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、間隔及ぴパターンの制
御性を示す細孔を有するポーラス皮膜を作製する方法も
提案されている(中尾特開平10−121292号公報
もしくは、益田“固体物理”31,493(199
6))。また、ハニカムではなく同心円状に細孔を形成
する技術が大久保らにより特開平11−224422号
公報で報告されている。
Furthermore, in order to improve the controllability of the shape, spacing and pattern of the pores of the porous film, a method of forming the starting point of the pore formation using a stamper, that is, a substrate having a plurality of projections on its surface To form a porous film having pores exhibiting better shape, spacing and pattern controllability by forming a pit formed by pressing the aluminum plate against the surface of the Al plate as a starting point of pore formation and then performing anodization. (Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-112292, Nakao or "Solid State Physics" 31, 493 (199)).
6)). A technique of forming concentric pores instead of honeycomb is reported by Okubo et al. In Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-224422.

【0011】他にも、絶縁体で挟まれたAl膜を膜面方
向に陽極酸化し、細孔を列状に作製した例が、益田らに
より報告されている(“Appl.Phys.Let
t.”63、p3155(1993))。
In addition, Masuda et al. Have reported an example in which an Al film sandwiched between insulators is anodized in the film surface direction to form pores in a row (“Appl. Phys. Let.”).
t. "63, p3155 (1993)).

【0012】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、応用例を列記する。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への応用が
ある。さらには、細孔内に金属や半導体等を充填する技
術や、細孔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、細孔を化学反応場
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(199
6))。
Various applications have been attempted, focusing on the specific geometric structure of the anodized alumina. The explanation by Masuda is detailed, but the application examples are listed below. 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, coloring, magnetic recording media, EL light-emitting elements, electrochromic elements, optical elements, solar cells, gas sensors, etc. can be achieved by using a technique of filling the pores with a metal or semiconductor or a technique of replicating the pores. Various applications have been attempted. Furthermore, quantum wires,
It is expected to be applied to various fields such as quantum effect devices such as MIM elements and molecular sensors using pores as chemical reaction fields (Masuda "Solid State Physics" 31,493 (199)
6)).

【0013】<陽極酸化アルミナ:バリアー型皮膜につ
いて>Al板をホウ酸アンモリウムなどの電解液中で陽
極酸化すると、多孔質とは異なる膜状のバリアー型陽極
酸化皮膜(以後、バリアー皮膜と略す)が形成される
(たとえば小林:“表面技術”Vol.40,No1
2,P10.1989等参照)。このバリアー皮膜の特
徴は、ポーラス皮膜と比較して細孔がない緻密な酸化絶
縁層が電圧に依存した膜厚で形成され、その膜厚は概ね
電圧(V)×1.3(nm)程度である。この絶縁層の
構造は、アモルファス状のアルミナが主成分であるが、
一部結晶性アルミナが形成される場合もある。結晶性ア
ルミナを生成しないようにするには、結晶性アルミナが
生成し難い電解液であるりん酸二水素アンモニウムなど
を用いる必要性がある。
<Anodized Alumina: About Barrier Type Coating> When an Al plate is anodized in an electrolyte such as ammonium borate, a barrier type anodic oxide coating (hereinafter abbreviated as “barrier coating”) having a film shape different from a porous film. (For example, Kobayashi: “Surface Technology” Vol. 40, No. 1)
2, P10.1989, etc.). The feature of this barrier film is that a dense oxide insulating layer having no pores is formed with a voltage-dependent film thickness as compared with a porous film, and the film thickness is approximately voltage (V) × 1.3 (nm). It is. The structure of this insulating layer is mainly composed of amorphous alumina,
Some crystalline alumina may be formed. In order to prevent the formation of crystalline alumina, it is necessary to use an electrolytic solution such as ammonium dihydrogen phosphate, which does not easily produce crystalline alumina.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】先に述べたアルミナ細
孔は一般的にAl板表面に形成され、細孔の方向は表面
に垂直方向になっている。しかしAl基板は普通凹凸が
激しく、電解研磨でアルミ表面を平坦化させる処理が施
される場合が多い。しかし、電解研磨では十分な平坦化
は困難であり、さらに電解研磨によりかなりの厚みのA
lを研磨する必要性がある。特にAl板ではなく成膜さ
れたAl膜では、電解研磨できるだけの厚みを確保する
ことは困難である。Al膜では一般的に粒界での凹部や
ヒロックと呼ばれる凸部ができやすく、平坦化の技術が
望まれていた。
The alumina pores described above are generally formed on the surface of an Al plate, and the direction of the pores is perpendicular to the surface. However, Al substrates usually have severe irregularities, and are often subjected to a process of flattening the aluminum surface by electrolytic polishing. However, it is difficult to achieve sufficient flattening by electrolytic polishing.
need to be polished. In particular, in the case of an Al film formed instead of an Al plate, it is difficult to ensure a thickness sufficient for electrolytic polishing. In the Al film, generally, a concave portion or a convex portion called a hillock is easily formed at a grain boundary, and a flattening technique has been desired.

【0015】また、前述したように細孔を基板に平行に
作製する手法も報告されているが、Alを成膜したのち
絶縁層を成膜しているので、被陽極酸化層であるAlと
絶縁層の界面は粒界やヒロックにより乱れており、細孔
の形状を乱す要因となっていた。
As described above, a method of forming pores parallel to the substrate has also been reported. However, since an insulating layer is formed after forming an Al film, Al and the anodized layer are not formed. The interface of the insulating layer was disturbed by grain boundaries and hillocks, which was a factor that disturbed the shape of the pores.

【0016】本発明の目的はこれらの問題点を鑑み、陽
極酸化により作製される細孔の乱れや欠陥を少なくする
ナノ構造体の製造方法を提供することである。また、本
発明の目的は電解研磨で犠牲にするAl部分を少なくす
るAl層の平坦化技術を組み込んだナノ構造体の製造方
法を提供することである。また、本発明の目的はより規
則的な細孔を有するナノ構造体の製造方法を提供するこ
とである。さらに本発明の目的は、細孔の乱れや欠陥の
少ない、より規則的なナノ構造体を提供することであ
る。
In view of these problems, an object of the present invention is to provide a method for producing a nanostructure which reduces disturbances and defects in pores produced by anodic oxidation. It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing a nanostructure incorporating an Al layer flattening technique for reducing an Al portion sacrificed by electrolytic polishing. Another object of the present invention is to provide a method for producing a nanostructure having more regular pores. It is a further object of the present invention to provide a more regular nanostructure with less turbulence and defects in the pores.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記の課題は、本発明の
以下の構成および製法により解決できる。すなわち、ア
ルミニウムを主成分とする被陽極酸化層を陽極酸化させ
て細孔を形成するナノ構造体の製造方法において、該被
陽極酸化層の表面にバリアー皮膜を作製したのち、該バ
リアー層の下の該被陽極酸化層、もしくは該バリアー層
を除去した後の該被陽極酸化層にポーラス皮膜を作製す
ることを特徴とするナノ構造体の製造方法である。
The above objects can be attained by the following constitution and manufacturing method of the present invention. That is, in a method for producing a nanostructure in which pores are formed by anodizing a layer to be anodized mainly containing aluminum, a barrier film is formed on the surface of the layer to be anodized, and then a layer under the barrier layer is formed. Forming a porous film on the anodized layer or the anodized layer after removing the barrier layer.

【0018】ここで、該バリアー皮膜を作製したのち、
バリアー皮膜の少なくとも一部を除去してからポーラス
皮膜を作製する方法も有効である。この場合、該バリア
ー皮膜の除去部分が細孔の形成位置に対応している製造
方法、もしくは、バリアー皮膜を除去した後、細孔形成
開始点を作製する方法、もしくは、バリアー皮膜を除去
したのち、被陽極酸化層の表面に絶縁層を形成してから
ポーラス皮膜を作製する方法が好ましい。この絶縁層を
用いる方法においては、細孔の形成位置に対応した部分
の絶縁層を除去してからポーラス皮膜を作製する方法も
有効である。
Here, after producing the barrier film,
It is also effective to form a porous film after removing at least a part of the barrier film. In this case, a manufacturing method in which the removed portion of the barrier film corresponds to the position where the pores are formed, or a method of forming a pore formation starting point after removing the barrier film, or after removing the barrier film It is preferable to form a porous film after forming an insulating layer on the surface of the anodized layer. In the method using the insulating layer, it is also effective to remove the insulating layer at a portion corresponding to the position where the pores are formed, and then form a porous film.

【0019】また、被陽極酸化層が基板上に形成された
Al膜であり、且つ基板表面が絶縁性であり、基板に平
行な細孔を有するポーラス皮膜を作製するナノ構造体の
製造方法も有効である。また、被陽極酸化層が基板上に
形成されたAl膜であり、且つ該基板に垂直な細孔を有
するポーラス皮膜を作製するナノ構造体の製造方法であ
る。
A method for producing a nanostructure in which an anodized layer is an Al film formed on a substrate, the substrate surface is insulative, and a porous film having pores parallel to the substrate is produced. It is valid. Further, the present invention is a method for producing a nanostructure in which an anodized layer is an Al film formed on a substrate and a porous film having pores perpendicular to the substrate is produced.

【0020】さらに、これらの製造方法により作製され
た細孔を有するナノ構造体はその製造方法特有なもので
あり、デバイス応用として有用な構造体である。
Further, the nanostructure having pores produced by these production methods is unique to the production method, and is a structure useful as a device application.

【0021】また、本発明は、Alを主成分とする層を
陽極酸化させて細孔を形成する細孔の製造方法であっ
て、Alを主成分とする層を用意する工程と、該Alを
主成分とする層に対して第1の方向に陽極酸化を進行さ
せる第1の陽極酸化工程と、該第1の陽極酸化工程に続
いて、前記第1の方向とは異なる方向に前記Alを主成
分とする層の陽極酸化を進行させる第2の陽極酸化工程
とを有することを特徴とする細孔の製造方法である。
The present invention also relates to a method for producing pores in which pores are formed by anodizing a layer containing Al as a main component, comprising the steps of: preparing a layer containing Al as a main component; A first anodic oxidation step in which anodic oxidation proceeds in a first direction with respect to the layer containing as a main component, and subsequent to the first anodic oxidation step, the Al layer is formed in a direction different from the first direction. And a second anodic oxidation step in which anodic oxidation of the layer mainly comprising is performed.

【0022】前記Alを主成分とする層を用意する工程
は、基板の第1の主面上にAlを主成分とする膜を配置
する工程であることが好ましい。また、前記第2の陽極
酸化工程は、前記Alを主成分とする層を酸化しつつ、
細孔を形成する工程であることが好ましい。また、前記
第1の方向は、前記第1の主面に対して、実質的に垂直
な方向であることが好ましい。また、前記第2の方向
は、前記第1の主面に対して、実質的に平行な方向であ
ることが好ましい。
The step of preparing the layer containing Al as a main component is preferably a step of arranging a film containing Al as a main component on the first main surface of the substrate. In the second anodizing step, while oxidizing the layer containing Al as a main component,
Preferably, it is a step of forming pores. Further, it is preferable that the first direction is a direction substantially perpendicular to the first main surface. Further, it is preferable that the second direction is a direction substantially parallel to the first main surface.

【0023】次に、本発明の作用を説明する為に、まず
従来技術について図6および図7を用いて説明する。こ
こで図6は横型の陽極酸化細孔の従来例、図7は縦型の
陽極酸化細孔の従来例を示す図である。図中11は細孔
(ナノホール)、12はアルミナを主成分とする陽極酸
化層、14は基板、32はアルミを主成分とする被陽極
酸化層、61は細孔底絶縁層、62は上部絶縁層、71
は被陽極酸化層表面で見られるヒロックなどの凸部、7
2は被陽極酸化層の粒界やキズなどの凹部である。
Next, in order to explain the operation of the present invention, the prior art will be described first with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. Here, FIG. 6 is a diagram showing a conventional example of horizontal anodized pores, and FIG. 7 is a diagram showing a conventional example of vertical anodized pores. In the figure, 11 is pores (nanoholes), 12 is an anodized layer mainly composed of alumina, 14 is a substrate, 32 is an anodized layer mainly composed of aluminum, 61 is a pore bottom insulating layer, and 62 is an upper layer. Insulating layer, 71
Are projections such as hillocks seen on the surface of the anodized layer;
Reference numeral 2 denotes a concave portion such as a grain boundary or a flaw of the anodized layer.

【0024】最も一般的な従来例である縦型ポーラス皮
膜は図7に示されるものである。ここで図7(a)は陽
極酸化前の被陽極酸化層の断面図であり、図7(b)は
陽極酸化後のポーラス皮膜の断面図を表す。成膜したア
ルミ膜は、成腹方法にも依存するが、一般的にはその膜
厚が厚くなるほど、図7(a)に示したような膜表面の
凹凸が大きくなる傾向がある。
FIG. 7 shows a vertical porous film which is the most common conventional example. Here, FIG. 7A is a cross-sectional view of an anodized layer before anodization, and FIG. 7B is a cross-sectional view of a porous film after anodization. Although the formed aluminum film also depends on the method of lapping, generally, as the film thickness increases, the unevenness of the film surface tends to increase as shown in FIG.

【0025】そしてこのAl膜を陽極にし、硫酸、シュ
ウ酸、りん酸などの酸溶液中で陽極酸化を施すと、Al
膜の表面が酸化され始める。この際Al膜の酸化と特定
個所のエッチングが進行するため、細孔11が陽極酸化
層12の中に形成されはじめる。この細孔は表面に概ね
垂直方向に形成されるが、一部の細孔の成長が途中で止
まったり、細孔が分裂したりする枝分かれ現象が発生す
る。特に、表面に凹凸がある個所ではこの様な欠陥が発
生しやすくなり、図7(b)に示した様な乱れた構造に
なりやすい。
When this Al film is used as an anode and anodized in an acid solution such as sulfuric acid, oxalic acid, phosphoric acid, etc.
The surface of the film begins to oxidize. At this time, since the oxidation of the Al film and the etching of a specific portion progress, the pores 11 begin to be formed in the anodic oxide layer 12. These pores are formed in a direction substantially perpendicular to the surface, but a branching phenomenon occurs in which the growth of some pores stops halfway or the pores are split. In particular, such a defect is likely to be generated at a portion where the surface has irregularities, and the structure tends to be disordered as shown in FIG.

【0026】同様なことが、図6で示した横型のポーラ
ス陽極酸化皮膜でも見られる。ここで図6(a)は陽極
酸化層の中央付近を陽極酸化層の面に平行に切断した
図、すなわち図6(b)のB−B’の位置で切断した図
であり、図6(b)は図6(a)中A−A’の位置での
断面図を表す。図で示した様にAlの薄膜である被陽極
酸化層を絶縁層で挟んだ状態で一方の端から陽極酸化し
て形成される。すなわち、まず絶縁性基板14の上にA
l層、さらにその上に上部絶縁層62を成膜し、これら
積層膜の端から陽極酸化して横型の細孔を作製すると、
細孔は先述した縦型の場合と同様乱れ易く、細孔の途中
消失や枝分かれが起こりやすい。この乱れはAl膜に凹
凸があると増大する傾向がある。図ではまだ陽極酸化さ
れていない被陽極酸化層32と細孔の間に細孔底絶縁層
61が存在し、この界面も細孔の乱れを反映して乱れて
くる。
The same can be seen in the horizontal porous anodic oxide film shown in FIG. Here, FIG. 6A is a diagram in which the vicinity of the center of the anodized layer is cut in parallel to the surface of the anodized layer, that is, a diagram cut in the position of BB ′ in FIG. FIG. 6B is a cross-sectional view taken along a line AA ′ in FIG. As shown in the figure, an anodized layer, which is a thin film of Al, is formed by anodizing from one end in a state sandwiched by insulating layers. That is, first, A
The upper insulating layer 62 is further formed thereon, and anodizing is performed from the end of these laminated films to form horizontal pores.
The pores are easily disturbed as in the case of the vertical type described above, and the pores are likely to be lost or branched in the middle. This disorder tends to increase if the Al film has irregularities. In the figure, there is a pore bottom insulating layer 61 between the anodized layer 32 that has not yet been anodized and the pores, and this interface is also disturbed reflecting the disturbance of the pores.

【0027】本発明者等はこの乱れを解消すべく鋭意研
究したところ、被陽極酸化層の表面にバリアー皮膜を形
成してからポーラス皮膜の形成を行うことで、乱れや欠
陥を少なくできること見出した。
The present inventors have conducted intensive studies to eliminate this disturbance, and have found that by forming a porous film after forming a barrier film on the surface of the anodized layer, disturbance and defects can be reduced. .

【0028】この作用について、まず上記横型のポーラ
ス皮膜について図5を用いて説明する。図5は横型細孔
体の作製工程を示す図である。ここで31は表面凹凸、
13はバリアー皮膜である。まず、図5(b)で示した
様に、成膜後の被陽極酸化層32であるアルミ表面には
表面凹凸31が存在する。次にホウ酸アンモニウムなど
のバリアー皮膜を形成する溶液中で陽極酸化を施すと、
図5(c)のように被陽極酸化層32の表面にバリアー
皮膜13が陽極酸化条件に依存した膜厚だけ形成され
る。この際、残った被陽極酸化層32とバリアー皮膜1
3の界面は、陽極酸化前の被陽極酸化層32表面の凹凸
と比較して平坦な構造となる。そして残った被陽極酸化
層32を断面からポーラス皮膜ができる溶液中で陽極酸
化すると、図5(d)に示すように、乱れが少ない横型
の細孔が形成される。
This operation will be described with reference to FIG. 5 for the horizontal porous film. FIG. 5 is a view showing a process for producing a horizontal porous body. Where 31 is the surface irregularities,
13 is a barrier film. First, as shown in FIG. 5B, surface irregularities 31 exist on the aluminum surface, which is the anodized layer 32 after film formation. Next, when anodizing is performed in a solution for forming a barrier film such as ammonium borate,
As shown in FIG. 5C, the barrier film 13 is formed on the surface of the anodized layer 32 by a thickness depending on the anodic oxidation conditions. At this time, the remaining anodized layer 32 and barrier film 1
The interface of No. 3 has a flat structure as compared with the irregularities on the surface of the anodized layer 32 before the anodization. When the remaining anodized layer 32 is anodized in a solution capable of forming a porous film from the cross section, horizontal pores with little disturbance are formed as shown in FIG.

【0029】同様な効果が縦型のポーラス皮膜でも見ら
れる。この場合について図3を用いて説明する。図3は
バリアー皮膜を除去した縦型細孔体の作製工程を示す図
である。まず、図3(b)で示した様に、成膜後の被陽
極酸化層32であるアルミ表面には表面凹凸31が存在
する。次にホウ酸アンモニウムなどのバリアー皮膜を形
成する溶液中で陽極酸化を施すと、図3(c)のように
被陽極酸化層32の表面にバリアー皮膜13が陽極酸化
条件に依存した膜厚だけ形成される。この際、残った被
陽極酸化層32とバリアー皮膜13の界面は、陽極酸化
前の被陽極酸化層32表面の凹凸と比較して、平坦な構
造となる。次に表面のバリアー皮膜13をエッチングな
どの手法で除去すると、平坦な表面を有する被陽極酸化
層32が残り図3(d)となる。そして残った被陽極酸
化層32をポーラスができる溶液中で陽極酸化すると、
図3(e)に示すように乱れが少ない縦型の細孔が形成
される。
A similar effect can be seen in a vertical porous film. This case will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a view showing a process for producing a vertical porous body from which a barrier film has been removed. First, as shown in FIG. 3B, surface irregularities 31 exist on the aluminum surface, which is the anodized layer 32 after film formation. Next, when anodic oxidation is performed in a solution for forming a barrier film such as ammonium borate, the barrier film 13 is formed on the surface of the anodized layer 32 by a thickness depending on the anodic oxidation conditions as shown in FIG. It is formed. At this time, the interface between the remaining anodized layer 32 and the barrier film 13 has a flat structure as compared with the irregularities on the surface of the anodized layer 32 before anodization. Next, when the barrier film 13 on the surface is removed by a technique such as etching, the anodized layer 32 having a flat surface is left as shown in FIG. When the remaining anodized layer 32 is anodized in a porous solution,
As shown in FIG. 3E, vertical pores with little disturbance are formed.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】横型、縦型の細孔に場合わけし
て、実施態様について説明する。 <横型細孔の製造方法について>最も単純な構成例とし
て図2に示されるような構成が挙げられる。図2は本発
明の横型細孔を有するナノ構造体を示す断面図であり、
図2(a)はポーラス皮膜が1層の場合の断面図、図2
(b)はポーラス皮膜が2層の場合の断面図である。図
2(a)は基板14上に絶縁層として機能する基板14
とバリアー皮膜13に挟まれた細孔11を有するポーラ
ス皮膜である陽極酸化層12がある構成である。図2
(b)は更にその上部に陽極酸化層12と上部バリアー
皮膜22がある構成である。図中21は中間バリアー皮
膜、22は上部バリアー皮膜である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments will be described by dividing into horizontal and vertical pores. <About the manufacturing method of the horizontal pore> As the simplest configuration example, there is a configuration as shown in FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a nanostructure having horizontal pores of the present invention,
FIG. 2A is a cross-sectional view in the case where the number of porous films is one, and FIG.
(B) is a cross-sectional view when the number of porous films is two. FIG. 2A shows a substrate 14 functioning as an insulating layer on the substrate 14.
And an anodic oxide layer 12 which is a porous film having pores 11 sandwiched between barrier films 13. FIG.
FIG. 2B shows a structure in which an anodic oxide layer 12 and an upper barrier film 22 are further provided thereon. In the figure, 21 is an intermediate barrier film, and 22 is an upper barrier film.

【0031】ここで、図2(a)の構成を作製するプロ
セスについて、図5を用いて説明する。 (1)基板について 横型細孔を作製する場合には、基板表面が絶縁性である
ことが好ましい。これには、絶縁性の基板を用いても良
いし、導電性基板上に絶縁層を形成した基板を用いても
かまわない。この絶縁性の材料としては陽極酸化処理時
に腐食や溶解が発生しない材料が好ましい。また、この
絶縁層に凹凸が存在すると、細孔の乱れや欠陥につなが
るので、平坦であることが好ましい。
Here, a process for manufacturing the structure shown in FIG. 2A will be described with reference to FIG. (1) Substrate When producing horizontal pores, the substrate surface is preferably insulative. For this, an insulating substrate may be used, or a substrate in which an insulating layer is formed over a conductive substrate may be used. As the insulating material, a material that does not corrode or dissolve during the anodizing treatment is preferable. In addition, if the insulating layer has irregularities, the insulating layer may be disturbed or defective.

【0032】(2)被陽極酸化層の作製について 被陽極酸化層としてはAlが一般的に用いられるが、A
lを主成分とする膜で陽極酸化できるものならば、他の
元素が含まれていてもかまわない。このAlの成膜には
抵抗加熱による真空蒸着法、スパッタリング法、CVD
法などが利用できる。但し、ある程度平坦な表面を有す
る膜を形成できる方法でなければ好ましくない。ただ
し、エピタキシャル成長以外の方法では、図5(b)に
示すような表面凹凸が発生するのは避けられない。作製
する被陽極酸化層の膜厚に特に制限はないが、細孔の径
を考慮すると数10nmから数μmが適当である。この
工程により、基板14の第1の主面上にAlを主成分と
する層32が形成される。
(2) Preparation of anodized layer As the anodized layer, Al is generally used.
Other elements may be included as long as they can be anodized with a film containing l as a main component. This Al film is formed by vacuum evaporation using resistance heating, sputtering, CVD
The law can be used. However, it is not preferable unless the method can form a film having a flat surface to some extent. However, in a method other than the epitaxial growth, it is inevitable that surface irregularities as shown in FIG. The thickness of the anodized layer to be formed is not particularly limited, but is preferably several tens nm to several μm in consideration of the pore diameter. By this step, a layer 32 containing Al as a main component is formed on the first main surface of the substrate 14.

【0033】(3)バリアー皮膜の作製について 陽極酸化によるバリアー皮膜の作製には、特定の溶液中
で陽極酸化する必要がある。好ましい溶液としてはホウ
酸アンモニウム溶液や酒石酸溶液などが挙げられる。結
晶性アルミナができて表面や界面の平坦性に悪影響がで
る場合には、結晶性アルミナが生成し難い電解液である
りん酸二水素アンモニウムなどを用いることも効果的で
ある。
(3) Preparation of barrier film In order to prepare a barrier film by anodic oxidation, it is necessary to perform anodic oxidation in a specific solution. Preferred solutions include ammonium borate solutions and tartaric acid solutions. When crystalline alumina is formed and adversely affects the flatness of the surface or interface, it is also effective to use ammonium dihydrogen phosphate, which is an electrolytic solution in which crystalline alumina is hardly generated.

【0034】陽極酸化は図8で示される装置で行える。
即ち温度を一定にできる恒温漕87中に反応容器84を
設置し、反応容器中に電解液83を適度に満たす。そこ
に陽極酸化される試料81と対極であるカソード82を
設置して電源85により試料と対極間に電圧を印加させ
る。この第1の陽極酸化工程においては、基体14の第
1の主面に対して実質的に垂直な方向に、陽極酸化が進
行する。バリアー皮膜の作製には一般的に電圧制御する
方法がとられる。バリアー皮膜の厚みは、条件にも依存
するが前述したように概ね電圧(V)×1.3(nm)
程度である。この絶縁層の構造は、アモルファス状のア
ルミナが主成分であるが、一部結晶性アルミナが形成さ
れる場合もある。バリアー皮膜と被陽極酸化層の界面は
平坦になる傾向があるので、ポーラス皮膜中の細孔の乱
れや欠陥を少なくさせる効果がある。
Anodization can be performed with the apparatus shown in FIG.
That is, the reaction vessel 84 is placed in a constant temperature bath 87 capable of keeping the temperature constant, and the reaction vessel is appropriately filled with the electrolytic solution 83. A sample 81 to be anodized and a cathode 82 as a counter electrode are set there, and a voltage is applied between the sample and the counter electrode by a power supply 85. In the first anodic oxidation step, anodic oxidation proceeds in a direction substantially perpendicular to the first main surface of the base 14. In general, a method of controlling the voltage is used for producing the barrier film. Although the thickness of the barrier film depends on the conditions, it is approximately voltage (V) × 1.3 (nm) as described above.
It is about. Although the structure of the insulating layer is mainly composed of amorphous alumina, crystalline alumina may be partially formed. Since the interface between the barrier film and the anodized layer tends to be flat, there is an effect of reducing disturbance and defects of pores in the porous film.

【0035】バリアー皮膜を形成した後、ポーラス皮膜
を作製しても良いが、バリアー皮膜を用いることがデバ
イス作製上好ましくない場合などは、バリアー皮膜を除
去してから別の絶縁層をバリアー皮膜の代わりに作製し
ても構わない。この場合でも被陽極酸化層の表面の凹凸
が初期の凹凸と比較して抑制され、平坦化されているの
で本発明の効果は得られる。このエッチング処理にはク
ロム酸とりん酸の混合溶液が利用できるが、他のプラズ
マやイオンを用いたエッチングを用いてもかまわない。
After forming the barrier film, a porous film may be formed. However, when it is not preferable to use the barrier film from the viewpoint of device production, the barrier film is removed and another insulating layer is replaced with the barrier film. It may be made instead. Even in this case, the surface roughness of the anodized layer is suppressed compared to the initial surface roughness, and the surface is flattened, so that the effects of the present invention can be obtained. For this etching treatment, a mixed solution of chromic acid and phosphoric acid can be used, but other etching using plasma or ions may be used.

【0036】(4)ポーラス皮膜の作製について 陽極酸化に用いる電解液は、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。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。一般的には陽極酸化電
圧が30V以下の低電圧では硫酸浴、80V以上の高電
圧ではりん酸浴、その間の電圧ではシュウ酸浴が用いら
れることが多い。陽極酸化前に、陽極酸化の初期過程に
乱れが出ないよう、陽極酸化される断面を切り出す処理
を行うことは有効である。これにはフォトリソグラフィ
ー法で被陽極酸化層とバリアー層をパターニングする方
法や、基板のへき開面を利用して基板から切断する方法
などがある。この第2の陽極酸化工程により、基板の第
1の主面に対して実質的に平行な方向に陽極酸化が進行
する。そして、この第2の陽極酸化工程において、Al
を主成分とする層の酸化と細孔の形成が行なわれる。ま
た、前記第1の陽極酸化および第2の陽極酸化工程によ
り、細孔11の深さ方向が、基板の第1の主面に対して
実質的に平行な方向に形成される。
(4) Preparation of Porous Film Examples of the electrolytic solution used for anodic oxidation include oxalic acid, phosphoric acid, sulfuric acid, and chromic acid solution. Various conditions such as anodizing voltage and temperature can be appropriately set depending on the nanostructure to be manufactured. Generally, a sulfuric acid bath is used at a low anodization voltage of 30 V or less, a phosphoric acid bath is used at a high voltage of 80 V or more, and an oxalic acid bath is used at an intermediate voltage. Before the anodic oxidation, it is effective to perform a process of cutting out a section to be anodized so as not to disturb the initial process of the anodic oxidation. This includes a method of patterning the anodized layer and the barrier layer by a photolithography method, and a method of cutting from the substrate using a cleavage surface of the substrate. By the second anodic oxidation step, anodic oxidation proceeds in a direction substantially parallel to the first main surface of the substrate. Then, in the second anodic oxidation step, Al
Oxidation of the layer mainly composed of and formation of pores are performed. Further, the depth direction of the pores 11 is formed in a direction substantially parallel to the first main surface of the substrate by the first anodization and the second anodization step.

【0037】陽極酸化後に上記細孔体をりん酸溶液など
の酸溶液中に浸す処理により、適宜細孔径を広げること
ができる。酸濃度、処理時間、温度を調整することによ
り所望の細孔径を有するナノ構造体とすることができ
る。図2(b)に示すような多段のポーラス層の作製に
は、上記(2),(3),(4)の処理を繰り返せばよ
い。
After the anodic oxidation, the pores can be appropriately widened by immersing the pores in an acid solution such as a phosphoric acid solution. By adjusting the acid concentration, the treatment time, and the temperature, a nanostructure having a desired pore diameter can be obtained. To produce a multi-stage porous layer as shown in FIG. 2 (b), the above processes (2), (3) and (4) may be repeated.

【0038】<縦型細孔の製造方法について>最も単純
な構成例として図1に示されるような構成が挙げられ
る。図1は本発明の縦型細孔を有するナノ構造体を示す
断面図である。図1(a)はバリアー皮膜を残した状態
の断面図で、バリアー皮膜の下に細孔11を有するポー
ラス皮膜である陽極酸化層12がある構成である。図1
(b)はそのバリアー皮膜を除去した構成の断面図であ
る。ここで、図1の構成を作製するプロセスについて、
図3および図4を用いて説明する。
<Regarding the method of manufacturing the vertical pores> The simplest example of the structure is shown in FIG. FIG. 1 is a sectional view showing a nanostructure having vertical pores according to the present invention. FIG. 1A is a cross-sectional view showing a state in which a barrier film is left, in which an anodized layer 12 which is a porous film having pores 11 is provided under the barrier film. Figure 1
(B) is a cross-sectional view of the configuration from which the barrier film has been removed. Here, regarding the process of manufacturing the configuration of FIG.
This will be described with reference to FIGS.

【0039】(1)基板について 縦型細孔を作製する場合には、基板表面が絶縁性である
必要はない。逆に細孔を基板まで到達させるには、導電
性の基板、もしくは導電性膜を表面に作製した基板が必
要である。この導電性材料としてはTi,Nb,W,Z
r,Hfなどのバルブ金属やPt,Cuなどの金属や、
これらの合金やSiなどの半導体が挙げられる。ただ
し、この導電層に凹凸が存在すると、細孔の乱れや欠陥
につながるので、平坦であることが好ましい。
(1) Substrate In the case of forming vertical pores, the substrate surface does not need to be insulating. Conversely, in order for the pores to reach the substrate, a conductive substrate or a substrate having a conductive film formed on the surface is required. As this conductive material, Ti, Nb, W, Z
valve metals such as r and Hf, metals such as Pt and Cu,
These alloys and semiconductors such as Si are exemplified. However, if the conductive layer has irregularities, the conductive layer is likely to be disturbed or defective, so that the conductive layer is preferably flat.

【0040】(2)被陽極酸化層の作製について 被陽極酸化層は前期横型細孔の場合と同様に作製され
る。但し膜厚で細孔の長さが決定できるので、所望の細
孔長に合わせた膜厚をもたせる必要がある。実際のAl
成膜を考慮すると、膜厚は数10nmから数10μmが
適当である。被陽極酸化層の表面凹凸は前期横型細孔の
場合と同様に少ない方が好ましい。
(2) Production of anodized layer The anodized layer is produced in the same manner as in the case of the horizontal pores. However, since the length of the pores can be determined by the film thickness, it is necessary to provide a film thickness corresponding to a desired pore length. Actual Al
In consideration of film formation, the film thickness is suitably several tens nm to several tens μm. It is preferable that the surface unevenness of the anodized layer is small as in the case of the horizontal pores.

【0041】(3)バリアー皮膜の作製について 陽極酸化によるバリアー皮膜の作製も前記横型細孔の場
合と同様に作製される。ただし、その後のプロセスには
多種の方法が挙げられる。例えば、以下の方法がある。
(3) Preparation of Barrier Film A barrier film is prepared by anodic oxidation in the same manner as in the case of the horizontal pores. However, there are various methods for the subsequent process. For example, there is the following method.

【0042】a)バリアー皮膜を形成した後、バリアー
皮膜を除去してポーラス皮膜を作製する方法。 バリアー皮膜をエッチングなどで除去した後、陽極酸化
によりポーラス皮膜を形成する図3に示した方法であ
る。この場合も被陽極酸化層の表面の凹凸が初期の凹凸
と比較して抑制され、平坦化されているので本発明の効
果は得られる。この場合、バリアー皮膜のエッチング後
に被陽極酸化層表面に細孔形成の開始点となる凹部など
を作製することも有効である。凹部の作製にはフォトリ
ソグラフィーによる方法や干渉露光法、FIB(Foc
used Ion Beam)法、スタンプ法などが挙
げられる。
A) A method of forming a porous film by forming a barrier film and then removing the barrier film. After the barrier film is removed by etching or the like, the porous film is formed by anodic oxidation as shown in FIG. Also in this case, the unevenness on the surface of the anodized layer is suppressed compared to the initial unevenness, and the surface is flattened, so that the effect of the present invention can be obtained. In this case, it is also effective to form a concave portion or the like serving as a starting point of pore formation on the surface of the anodized layer after etching the barrier film. The concave portions are formed by a method using photolithography, an interference exposure method, or a FIB (Foc) method.
used ion beam) method, stamp method and the like.

【0043】b)バリアー皮膜を部分的に除去した後、
ポーラス皮膜を作製する方法。 バリアー皮膜を残してポーラス皮膜を形成するには、絶
縁層であるバリアー皮膜を部分的に除去することが必要
である。この場合には図4(d)に示した様に、ポーラ
ス層に作製しようとする細孔の位置に対応した除去部分
41を周期的に作製し、開始点とすることが好ましい。
B) After partially removing the barrier film,
A method for producing a porous film. In order to form the porous film while leaving the barrier film, it is necessary to partially remove the barrier film which is an insulating layer. In this case, as shown in FIG. 4D, it is preferable to periodically form the removed portions 41 corresponding to the positions of the pores to be formed in the porous layer, and to use the removed portions 41 as starting points.

【0044】c)バリアー皮膜を除去した後、別の絶縁
層を成膜してからポーラス皮膜を作製する方法。 バリアー皮膜を残すことがデバイス作製上好ましくない
場合などは、バリアー皮膜を除去してから別の絶縁層を
バリアー皮膜の代わりに作製しても構わない。この場合
には表面に絶縁層があるので、ポーラス層の形成の為に
絶縁層に図4(d)に示した様に、ポーラス層に作製し
ようとする細孔の位置に対応した除去部分41を周期的
に作製し、開始点とすることが好ましい。
C) A method of forming a porous film after removing the barrier film and forming another insulating layer. In the case where it is not preferable to leave the barrier film from the viewpoint of device production, the barrier film may be removed and another insulating layer may be produced instead of the barrier film. In this case, since there is an insulating layer on the surface, as shown in FIG. 4D, the removed portion 41 corresponding to the position of the pore to be formed in the porous layer is formed on the insulating layer to form the porous layer. Is preferably prepared periodically and used as a starting point.

【0045】上記エッチング処理にはクロム酸とりん酸
の混合溶液が利用できるが、他のプラズマやイオンを用
いたエッチングを用いてもかまわない。
A mixed solution of chromic acid and phosphoric acid can be used for the above-mentioned etching treatment, but other etching using plasma or ions may be used.

【0046】上記バリアー皮膜の代わりに用いる絶縁層
としては、絶縁性のものであれば何でもかまわないが、
陽極酸化時に酸に腐食され難い材質が好ましい。また開
始点を絶縁層に作製する場合には、微細なパターニング
処理が可能なものが好ましい。具体的にはSiO2 ,A
23 などの酸化物やSiN,AlNなどの窒化物、
その他ガラス、合成樹脂、レジストなどが可能である。
これらの成膜には使用する絶縁層にも依存するがPVD
法やCVD法などの真空成膜法やスピンコート法、金属
や半導体の表面酸化法などが適用できる。また、被陽極
酸化層をその表面だけ酸化させるプラズマ酸化や熱酸化
などの方法でも作製できる。
As the insulating layer used in place of the barrier film, any insulating layer may be used.
A material that is hardly corroded by an acid during anodic oxidation is preferable. In the case where the starting point is formed in the insulating layer, it is preferable that a fine patterning process can be performed. Specifically, SiO 2 , A
oxides such as l 2 O 3 and nitrides such as SiN and AlN;
In addition, glass, synthetic resin, resist, and the like can be used.
PVD depends on the insulating layer used,
A vacuum film forming method such as a CVD method or a CVD method, a spin coating method, a metal or semiconductor surface oxidation method, or the like can be applied. Also, the anodized layer can be manufactured by a method such as plasma oxidation or thermal oxidation in which only the surface is oxidized.

【0047】この細孔をデバイス応用に利用する場合に
は、細孔内部に電気的接続部を設けたり、細孔の成長ス
トップ層として電極層を設けるのが好ましい。膜組成と
してはTi、Nb、W、Zr、Hfなどのバルブ金属や
Pt,Cuなどの金属や、これらの合金やSiなどの半
導体が挙げられる。但し細孔の均一性を確保するために
は被陽極酸化層と電極層の界面に凹凸が少ないことが好
ましい。
When these pores are used for device application, it is preferable to provide an electrical connection inside the pores or to provide an electrode layer as a growth stop layer for the pores. Examples of the film composition include valve metals such as Ti, Nb, W, Zr, and Hf, metals such as Pt and Cu, and alloys thereof and semiconductors such as Si. However, in order to ensure the uniformity of the pores, it is preferable that the interface between the anodized layer and the electrode layer has few irregularities.

【0048】また、デバイスの応用には、細孔内に内包
物を入れるのが重要な工程となる。内包物を細孔に入れ
る方法には毛細管現象を用いて液体状の材料を染み込ま
せる方法、細孔の軸方向に蒸着させる方法など各種の方
法が利用可能であるが、細孔内部にのみ材料を着けるに
は電着による方法が好ましい。
For application of the device, it is an important step to put inclusions in the pores. Various methods such as a method of impregnating a liquid material using capillary action and a method of vapor deposition in the axial direction of the pores can be used as a method of putting inclusions into the pores, but the material is contained only inside the pores. The method of electrodeposition is preferred for wearing.

【0049】本発明は、陽極酸化アルミナを、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。特に本発明のナノ構造体の細孔体に、金属、磁性
体、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、磁気デバイス、光デバイスヘと応用
できる。
According to the present invention, anodized alumina can be used for quantum wires, MIM elements, molecular sensors, coloring, magnetic recording media,
It can be applied in various forms including EL elements, electrochromic elements, optical elements such as photonic bands, electron-emitting devices, solar cells, gas sensors, abrasion-resistant and insulation-resistant films, and filters. And has the effect of significantly expanding its application range. In particular, by embedding a functional material such as a metal, a magnetic material, or a semiconductor in the pores of the nanostructure of the present invention, it can be applied to new electronic devices, magnetic devices, and optical devices.

【0050】[0050]

【実施例】以下に実施例をあげて、本発明を説明する。The present invention will be described below with reference to examples.

【0051】実施例1 本実施例では横型細孔体を作製した例を、図5および図
8を用いて説明する。図5は細孔配列を作製する場合の
プロセスを表わす断面図であり、図8は陽極酸化を行う
装置図である。図中11は細孔(ナノホール)、12は
アルミナを主成分とする陽極酸化層、13はバリアー皮
膜、14は基板、31は被陽極酸化層の表面凹凸、32
は被陽極酸化層である。また、図8中、81は試料、8
2はPt板のカソード、83は電解液、84は反応容
器、85は陽極酸化電圧を印加する電源、86は陽極酸
化電流を測定する電流計、87は恒温槽、88は試料ホ
ルダーである。図では省略してあるが、このほか電圧、
電流を自動制御、測定するコンピュータなどが組み込ま
れている。
Embodiment 1 In this embodiment, an example in which a horizontal porous body is manufactured will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a process for producing a pore array, and FIG. 8 is a view of an apparatus for performing anodization. In the figure, 11 is pores (nanoholes), 12 is an anodized layer mainly composed of alumina, 13 is a barrier film, 14 is a substrate, 31 is an uneven surface of an anodized layer, 32
Is an anodized layer. In FIG. 8, reference numeral 81 denotes a sample;
2 is a cathode of a Pt plate, 83 is an electrolytic solution, 84 is a reaction vessel, 85 is a power supply for applying an anodizing voltage, 86 is an ammeter for measuring anodizing current, 87 is a thermostat, and 88 is a sample holder. Although omitted in the figure, the voltage,
A computer that automatically controls and measures the current is incorporated.

【0052】(a)被陽極酸化層の作製 図5(a)に示した約500nmの表面酸化層を有する
Si基板を用いて、まず被陽極酸化層32を作製した。
すなわち、Al膜をスパッタリング法により膜厚350
nm成膜し、図5(b)に示す被陽極酸化層32を基板
表面に成膜した。成膜条件はDCスパッタリング法で、
150W,70分間行った。その結果、被陽極酸化層3
2の表面には表面凹凸31が高さ約50nm形成されて
しまった。
(A) Preparation of anodized layer Anodized layer 32 was first prepared using a Si substrate having a surface oxidized layer of about 500 nm shown in FIG.
That is, the Al film is formed to a thickness of 350 by the sputtering method.
Then, the anodized layer 32 shown in FIG. 5B was formed on the surface of the substrate. The film forming condition is DC sputtering method.
The test was performed at 150 W for 70 minutes. As a result, the anodized layer 3
Surface irregularities 31 were formed on the surface of No. 2 to a height of about 50 nm.

【0053】(b)バリアー皮膜の作製 次にバリアー層を作製するために、Al膜をホウ酸アン
モニウムの溶液中で陽極酸化した。ここでホウ酸アンモ
ニウム溶液の濃度は3wt%であり、80Vの電圧で3
分間室温で処理した。その結果Al膜の表面約100n
mが均一に酸化されバリアー皮膜13となり、その下の
Al層はAlのまま約250nm残った。また、バリア
ー皮膜表面及び、バリアー皮膜13と残留したAl層の
界面は図5(c)の様に平坦化されていた。
(B) Preparation of barrier film Next, in order to prepare a barrier layer, the Al film was anodized in a solution of ammonium borate. Here, the concentration of the ammonium borate solution is 3 wt%, and 3
Treated at room temperature for minutes. As a result, the surface of the Al film
m was uniformly oxidized to become the barrier film 13, and the underlying Al layer remained Al with a thickness of about 250 nm. Further, the barrier film surface and the interface between the barrier film 13 and the remaining Al layer were flattened as shown in FIG.

【0054】(c)陽極酸化 次に陽極酸化を開始する面を出すために、ドライエッチ
ング法により膜面に垂直に被陽極酸化層とバリアー層を
ドライエッチングし、端面を出した。そして、図8に示
した陽極酸化装置を用いて5℃に保持したリン酸0.3
M溶液中に端面の部分を浸し、反対側の部分から電極を
とって130Vで陽極酸化を行った。陽極酸化終了後
に、5wt%のリン酸に60分浸漬し開孔処理を行っ
た。
(C) Anodizing Next, in order to obtain a surface where anodic oxidation starts, the anodized layer and the barrier layer were dry-etched perpendicular to the film surface by dry etching to expose the end surfaces. Then, phosphoric acid 0.3 kept at 5 ° C. using the anodic oxidation apparatus shown in FIG.
The end face was immersed in an M solution, electrodes were taken from the opposite side, and anodized at 130 V. After the anodization was completed, the substrate was immersed in 5% by weight of phosphoric acid for 60 minutes to perform a hole opening treatment.

【0055】<評価>上記の方法で作製したナノ構造体
をFE−SEM(Field Emission−Sc
annig Electron Microscop
e:電界放出走査型電子顕微鏡)にて観察したところ、
図5(d)に見られる様な乱れの少ない細孔が隔約23
0nm、孔直径150nm程で形成されているのが確認
できた。
<Evaluation> The nanostructure fabricated by the above-described method was subjected to FE-SEM (Field Emission-Sc).
annig Electron Microscope
e: Field emission scanning electron microscope)
As shown in FIG.
It was confirmed that the film was formed with a diameter of about 0 nm and a diameter of about 150 nm.

【0056】比較の為にバリアー皮膜を形成しないで、
被陽極酸化層上部にSiO2 膜をスパッタリング法によ
り膜厚50nm成膜した試料で同様な細孔形成をしたと
ころ、図6の様に乱れていた。
For comparison, without forming a barrier film,
The same pores were formed in a sample in which a 50 nm-thick SiO 2 film was formed on the anodized layer by a sputtering method.

【0057】実施例2 本実施例は横型細孔作製について、バリアー皮膜を除去
したのち絶縁層を作製する方法について図5を用いて説
明する。
Example 2 In this example, a method of forming an insulating layer after removing a barrier film will be described with reference to FIGS.

【0058】まず、実施例1と同様にバリアー皮膜まで
形成する(図5(c))。そして、クロム酸とりん酸の
混合溶液中に2時間浸漬してバリア層を除去したとこ
ろ、被陽極酸化層表面の凹凸は成膜後に見られた表面凹
凸31よりは3分の1以下の大きさになっていた。そし
て、表面にSiO2 を50nm成膜した。成膜はRFス
パッタリング法で、100W,5分間行った。
First, a barrier film is formed in the same manner as in Example 1 (FIG. 5C). Then, when the barrier layer was removed by immersion in a mixed solution of chromic acid and phosphoric acid for 2 hours, the unevenness on the surface of the anodized layer was smaller than the surface unevenness 31 observed after the film formation by one third or less. It was becoming. Then, SiO 2 was deposited to a thickness of 50 nm on the surface. The film was formed by RF sputtering at 100 W for 5 minutes.

【0059】そして実施例1と同様に陽極酸化の為に端
面を加工してから陽極酸化をおこなったところ、実施例
1と同様な、乱れの少ない細孔を有する横型のポーラス
皮膜が形成されていた。
Then, when the end face was processed for anodic oxidation in the same manner as in Example 1, and the anodic oxidation was performed, a horizontal porous film having pores with little disturbance similar to that in Example 1 was formed. Was.

【0060】実施例3 本実施例は縦型細孔作製について、バリアー皮膜を除去
したのちポーラス皮膜を作製する方法について図3を用
いて説明する。
Example 3 In this example, a method of forming a porous film after removing a barrier film will be described with reference to FIG.

【0061】(a)被陽極酸化層の作製 図3(a)に示した表面酸化層の無いSi基板を用い
て、まず被陽極酸化層32を作製した。すなわち、Al
膜をスパッタリング法により膜厚500nm成膜し、図
3(b)に示す被陽極酸化層32を基板表面に成膜し
た。成膜条件はDCスパッタリング法で、150W,1
00分間行った。その結果、被陽極酸化層32の表面に
は表面凹凸31が高さ約70nm形成されてしまった。
(A) Preparation of anodized layer Anodized layer 32 was first prepared using a Si substrate without a surface oxidized layer shown in FIG. That is, Al
A film was formed to a thickness of 500 nm by a sputtering method, and an anodized layer 32 shown in FIG. 3B was formed on the substrate surface. The film formation conditions were DC sputtering, 150 W, 1
This was performed for 00 minutes. As a result, surface irregularities 31 having a height of about 70 nm were formed on the surface of the anodized layer 32.

【0062】(b)バリアー皮膜の作製と除去 次にバリアー皮膜を作製するために、Al膜をホウ酸ア
ンモニウムの溶液中で陽極酸化した。ここでホウ酸アン
モニウム溶液の濃度は3wt%であり、100Vの電圧
で3分間室温で処理した。その結果Al膜の表面約13
0nmが均一に酸化されバリアー皮膜13となり、その
下のAl層はAlのまま約370nm残った。また、バ
リアー皮膜表面及び、バリアー皮膜13と残留したAl
層の界面は図3(c)の様に平坦化されていた。
(B) Preparation and Removal of Barrier Film Next, in order to prepare a barrier film, the Al film was anodized in a solution of ammonium borate. Here, the concentration of the ammonium borate solution was 3 wt%, and the treatment was performed at a voltage of 100 V for 3 minutes at room temperature. As a result, the surface of the Al film
0 nm was uniformly oxidized to become the barrier film 13, and the Al layer thereunder remained at about 370 nm as Al. Further, the barrier film surface and the barrier film 13 and the remaining Al
The interface between the layers was flattened as shown in FIG.

【0063】そして、クロム酸とりん酸の混合溶液中に
2時間浸漬してバリア層を除去したところ、被陽極酸化
層表面の凹凸は成膜後に見られた表面凹凸31よりは3
分の1以下の大きさになっていた。
Then, when the barrier layer was removed by immersion in a mixed solution of chromic acid and phosphoric acid for 2 hours, the unevenness on the surface of the anodized layer was 3 times smaller than the surface unevenness 31 observed after the film formation.
It was less than one-half the size.

【0064】(c)陽極酸化 そして、図8に示した陽極酸化装置を用いて15℃に保
持したシュウ酸0.3M溶液中に表面を浸し、基板側か
ら電極をとって40Vで陽極酸化を行った。陽極酸化終
了後に、5wt%リン酸に40分浸漬し開孔処理を行っ
た。
(C) Anodizing Then, the surface was immersed in a 0.3 M oxalic acid solution kept at 15 ° C. using the anodizing apparatus shown in FIG. 8, an electrode was taken from the substrate side, and anodized at 40 V. went. After the anodization was completed, the substrate was immersed in 5 wt% phosphoric acid for 40 minutes to perform a hole opening treatment.

【0065】<評価>上記の方法で作製したナノ構造体
をFE−SEMにて観察したところ、図3(e)に見ら
れる様な乱れの少ない細孔が隔約100nm、孔直径6
0nm程で形成されているのが確認できた。比較の為に
バリアー皮膜を形成しないで、そのまま陽極酸化して細
孔形成をしたところ、図7(b)の様に細孔は乱れてい
た。
<Evaluation> When the nanostructure produced by the above method was observed by FE-SEM, pores with little disturbance as shown in FIG.
It was confirmed that the film was formed at a thickness of about 0 nm. For comparison, when a pore was formed by anodic oxidation without forming a barrier film, the pore was disturbed as shown in FIG. 7B.

【0066】実施例4 本実施例は縦型細孔の作製について、バリアー皮膜をF
IB法により部分的に除去したのちポーラス皮膜を作製
する方法について図4を用いて説明する。
Example 4 In this example, a barrier film was formed using F
A method for forming a porous film after partial removal by the IB method will be described with reference to FIG.

【0067】まず、実施例3と同様にバリアー皮膜まで
形成する(図4(c))。但し、バリアー皮膜は50n
mの膜厚とした。そして、FIB法を用いてポーラス皮
膜表面に間隔100nmのハニカム状のドットを描画
し、バリアー皮膜除去部分41を作製し図4(d)に示
す構造に加工した。このときのGaイオンはイオンビー
ム径30nm、イオン電流20pA、加速電圧30kV
の集束イオンビームを用いて、間隔100nmの繰り返
しになるようにして、被加工物に集束イオンビームをド
ット状に照射することによりポーラス皮膜を部分的に貫
通させた。
First, a barrier film is formed in the same manner as in Example 3 (FIG. 4C). However, the barrier film is 50n
m. Then, using the FIB method, honeycomb-shaped dots with a spacing of 100 nm were drawn on the surface of the porous film to form a barrier film-removed portion 41, which was processed into the structure shown in FIG. The Ga ions at this time had an ion beam diameter of 30 nm, an ion current of 20 pA, and an acceleration voltage of 30 kV.
The workpiece was irradiated with the focused ion beam in a dot-like manner at intervals of 100 nm using the focused ion beam described above to partially penetrate the porous film.

【0068】以上のプロセスで作製された試料を図8の
陽極酸化装置を用いて陽極酸化処理を施した。本実施例
においては、酸電解液は0.3Mのシュウ酸水溶液と
し、恒温水槽により溶液を15℃に保持し、陽極酸化電
圧は40Vとした。陽極酸化処理後に試料を5wt%リ
ン酸溶液中に40分間浸すことにより、細孔の径を広げ
た。
The sample manufactured by the above process was anodized by using the anodizing apparatus shown in FIG. In this example, the acid electrolyte was a 0.3 M oxalic acid aqueous solution, the solution was kept at 15 ° C. in a thermostatic water bath, and the anodic oxidation voltage was 40 V. After the anodizing treatment, the sample was immersed in a 5 wt% phosphoric acid solution for 40 minutes to widen the pore diameter.

【0069】<評価>上記作製法により作製された試料
をFE−SEM観察した結果、図4(e)に示すような
規則的な縦型細孔配列体が形成された。このとき、細孔
間隔は約100nm、細孔径は約60nmであった。
<Evaluation> As a result of FE-SEM observation of the sample manufactured by the above-described manufacturing method, a regular vertical pore array as shown in FIG. 4E was formed. At this time, the pore interval was about 100 nm, and the pore diameter was about 60 nm.

【0070】実施例5 本実施例は縦型細孔作製について、バリアー皮膜を除去
した後に被陽極酸化層上にFIB法により開始点を形成
した後、ポーラス皮膜を作製する方法について説明す
る。
Example 5 In this example, a method of forming a porous film after forming a starting point on a layer to be anodically oxidized by the FIB method after removing a barrier film will be described.

【0071】まず、実施例3と同様にバリアー皮膜の除
去まで行う。そして、FIB法を用いて被陽極酸化層に
間隔100nmのハニカム状のドットを描画し、被陽極
酸化層上に開始点を加工した。このときのGaイオンは
イオンビーム径30nm、イオン電流10pA、加速電
圧30kVの集束イオンビームを用いて、間隔100n
mの繰り返しになるようにして、被加工物に集束イオン
ビームをドット状に照射することにより被陽極酸化層上
に凹部を作製した。
First, in the same manner as in Example 3, the process up to the removal of the barrier film is performed. Then, using the FIB method, honeycomb-shaped dots with a spacing of 100 nm were drawn on the anodized layer, and the starting points were processed on the anodized layer. At this time, the Ga ions were separated at an interval of 100 n using a focused ion beam having an ion beam diameter of 30 nm, an ion current of 10 pA, and an acceleration voltage of 30 kV.
By irradiating the workpiece with a focused ion beam in the form of dots in such a manner as to repeat m, a concave portion was formed on the anodized layer.

【0072】以上のプロセスで作製された試料を図8の
陽極酸化装置を用いて陽極酸化処理を施した。本実施例
においては、醸電解液は0.3Mのシュウ酸水溶液と
し、恒温水槽により溶液を15℃に保持し、陽極酸化電
圧は40Vとした。陽極酸化処理後に試料を5wt%リ
ン酸溶液中に40分間浸すことにより、細孔の径を広げ
た。
The sample manufactured by the above process was anodized by using the anodizing apparatus shown in FIG. In this example, the brewing electrolyte was a 0.3 M oxalic acid aqueous solution, the solution was kept at 15 ° C. in a thermostatic water bath, and the anodizing voltage was 40 V. After the anodizing treatment, the sample was immersed in a 5 wt% phosphoric acid solution for 40 minutes to widen the pore diameter.

【0073】<評価>上記作製法により作製された試料
をFE−SEM観察した結果、実施例4と同様に規則的
な縦型細孔配列体が形成された。このとき、細孔間隔は
約100nm、細孔径は約60nmであった。
<Evaluation> As a result of FE-SEM observation of the sample produced by the above-mentioned production method, a regular vertical pore array was formed as in Example 4. At this time, the pore interval was about 100 nm, and the pore diameter was about 60 nm.

【0074】実施例6 本実施例は縦型細孔作製について、バリアー皮膜を除去
したのち絶縁層を作製し、開始点をFIBする方法につ
いて図4を用いて説明する。まず、実施例4と同様にバ
リアー皮膜まで形成する(図4(c))。そして、クロ
ム酸とりん酸の混合溶液中に2時間浸漬してバリア層を
除去したところ、被陽極酸化層表面の凹凸は成膜後に見
られた表面凹凸31よりは3分の1以下の大きさになっ
ていた。そして、表面にSiO2 を50nm成膜した。
成膜はRFスパッタリング法で、100W、5分間行っ
た。
Example 6 In this example, a method for forming a vertical pore, in which a barrier film is removed, an insulating layer is formed, and a starting point is FIB will be described with reference to FIG. First, a barrier film is formed in the same manner as in Example 4 (FIG. 4C). Then, when the barrier layer was removed by immersion in a mixed solution of chromic acid and phosphoric acid for 2 hours, the unevenness on the surface of the anodized layer was smaller than the surface unevenness 31 observed after the film formation by one third or less. It was becoming. Then, SiO 2 was deposited to a thickness of 50 nm on the surface.
The film was formed by RF sputtering at 100 W for 5 minutes.

【0075】そして実施例4でのバリアー皮膜の部分的
除去と同様な条件で、同FIB法により表面絶縁層をハ
ニカムドット状に被陽極酸化層まで貫通させた(図4
(d))。以上のプロセスで作製された試料を実施例4
と同様に陽極酸化処理を施し、そして細孔の径を広げる
処理を行った。
Then, under the same conditions as in the partial removal of the barrier film in Example 4, the surface insulating layer was penetrated in the form of honeycomb dots to the anodized layer by the same FIB method (FIG. 4).
(D)). The sample manufactured by the above process was used in Example 4.
Anodizing treatment was performed in the same manner as described above, and a treatment for expanding the pore diameter was performed.

【0076】<評価>上記作製法により作製された試料
をFE−SEM観察した結果、実施例4と同様に規則的
な縦型細孔配列体が形成された。このとき、細孔間隔は
約100nm、細孔径は約60nmであった。
<Evaluation> As a result of FE-SEM observation of the sample produced by the above-mentioned production method, a regular vertical pore array was formed as in Example 4. At this time, the pore interval was about 100 nm, and the pore diameter was about 60 nm.

【0077】[0077]

【発明の効果】以上説明したように、本発明により以下
のような効果が得られる。 (1)本発明みにより、被陽極酸化層表面や界面にあっ
た凹凸が平坦化され、その結果陽極酸化により作製され
る細孔の乱れや欠陥を少なくすることが出来る。 (2)また、被陽極酸化層表面の凹凸を平坦化させるの
に、電解研磨では犠牲にするAl部分が大きくAl膜な
どでは出来なかった平坦化を、犠牲部分を少なくする製
造方法を提供できる。 (3)これらの技術を適用して作製した新規な規則的ナ
ノ構造体を提供しうる。
As described above, the following effects can be obtained by the present invention. (1) According to the present invention, irregularities on the surface or interface of the layer to be anodized are flattened, and as a result, disorder and defects in pores formed by anodization can be reduced. (2) In order to flatten the unevenness on the surface of the anodized layer, a manufacturing method can be provided in which the Al portion to be sacrificed by electrolytic polishing is large, and the flattening that could not be performed by an Al film or the like is reduced to a small number of sacrificed portions. . (3) A novel regular nanostructure produced by applying these techniques can be provided.

【0078】これらは、陽極酸化アルミナをさまざまな
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。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。
These allow anodized alumina to be applied in various forms, and greatly expand the range of application. 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 for further novel nanostructures.

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

【図1】本発明の縦型細孔を有するナノ構造体を示す断
面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a nanostructure having vertical pores of the present invention.

【図2】本発明の横型細孔を有するナノ構造体を示す断
面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a nanostructure having horizontal pores according to the present invention.

【図3】バリアー皮膜を除去した縦型細孔体の作製工程
を示す図である。
FIG. 3 is a view showing a process for producing a vertical porous body from which a barrier film has been removed.

【図4】バリアー皮膜を残した縦型細孔体の作製工程を
示す図である。
FIG. 4 is a view showing a process for producing a vertical porous body with a barrier film left.

【図5】横型細孔体の作製工程を示す図である。FIG. 5 is a view showing a process for producing a horizontal porous body.

【図6】従来例の横型細孔を有するナノ構造体を示す断
面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a conventional nanostructure having horizontal pores.

【図7】従来例の縦型細孔を有するナノ構造体を示す断
面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a conventional nanostructure having vertical pores.

【図8】陽極酸化処理を行う装置を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an apparatus for performing an anodizing treatment.

【図9】従来例の縦型細孔を有するナノ構造体を示す断
面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a conventional nanostructure having vertical pores.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 細孔 12 陽極酸化層 13 バリアー皮膜 14 基板 21 中間バリアー皮膜 22 上部バリアー皮膜 31 表面凹凸 32 被陽極酸化層 41 除去部分 61 細孔底絶縁層 62 上部絶縁層 71 凸部 72 凹部 81 試料 82 カソード 83 電解液 84 反応容器 85 電源 86 電流計 87 恒温槽 88 試料ホルダー 91 アルミ板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Porous 12 Anodized layer 13 Barrier film 14 Substrate 21 Intermediate barrier film 22 Upper barrier film 31 Surface unevenness 32 Anodized layer 41 Removal part 61 Pore bottom insulating layer 62 Upper insulating layer 71 Convex part 72 Depressed part 81 Sample 82 Cathode 83 electrolyte 84 reaction vessel 85 power supply 86 ammeter 87 constant temperature bath 88 sample holder 91 aluminum plate

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Alを主成分とする被陽極酸化層を陽極
酸化させて細孔を形成するナノ構造体の製造方法におい
て、該被陽極酸化層の表面に陽極酸化によりバリアー皮
膜を作製したのち、該バリアー層の下の該被陽極酸化
層、もしくは該バリアー層を除去した後の該被陽極酸化
層に陽極酸化によるポーラス皮膜を作製することを特徴
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 a layer to be anodized mainly containing Al, a barrier film is formed on the surface of the layer to be anodized by anodic oxidation. Forming a porous film by anodic oxidation on the anodized layer below the barrier layer or on the anodized layer after removing the barrier layer.
【請求項2】 該バリアー皮膜を作製した後、該バリア
ー皮膜の少なくとも一部を除去してからポーラス皮膜を
作製する請求項1記載のナノ構造体の製造方法。
2. The method for producing a nanostructure according to claim 1, wherein after forming the barrier film, at least a part of the barrier film is removed to form a porous film.
【請求項3】 該バリアー皮膜の除去部分が細孔の形成
位置に対応している請求項2記載のナノ構造体の製造方
法。
3. The method for producing a nanostructure according to claim 2, wherein the removed portion of the barrier film corresponds to a position where a pore is formed.
【請求項4】 該バリアー皮膜を除去した後、細孔形成
開始点を作製する請求項2記載のナノ構造体の製造方
法。
4. The method for producing a nanostructure according to claim 2, wherein a pore formation starting point is formed after removing the barrier film.
【請求項5】 該バリアー皮膜を除去した後、該被陽極
酸化層の表面に絶縁層を形成してからポーラス皮膜を作
製する請求項2記載のナノ構造体の製造方法。
5. The method for producing a nanostructure according to claim 2, wherein after removing the barrier film, an insulating layer is formed on the surface of the anodized layer, and then a porous film is formed.
【請求項6】 該絶縁層の細孔の形成位置に対応した部
分を除去してからポーラス皮膜を作製する請求項5記載
のナノ構造体の製造方法。
6. The method for producing a nanostructure according to claim 5, wherein a porous film is formed after removing a portion of the insulating layer corresponding to the position where the pores are formed.
【請求項7】 該被陽極酸化層が基板上に形成されたA
l膜であり、且つ該基板表面が絶縁性であり、且つ該基
板に平行な細孔を有するポーラス皮膜を作製する請求項
1または5記載のナノ構造体の製造方法。
7. The method according to claim 1, wherein said anodized layer is formed on a substrate.
The method for producing a nanostructure according to claim 1 or 5, wherein the porous film is a 1-layer film, the surface of the substrate is insulative, and a porous film having pores parallel to the substrate is produced.
【請求項8】 該被陽極酸化層が基板上に形成されたA
l膜であり、且つ該基板に垂直な細孔を有するポーラス
皮膜を作製する請求項1乃至4のいずれかの項に記載の
ナノ構造体の製造方法。
8. The method according to claim 1, wherein said anodized layer is formed on a substrate.
The method for producing a nanostructure according to any one of claims 1 to 4, wherein a porous film having a pore perpendicular to the substrate is formed.
【請求項9】 請求項1乃至8のいずれかに記載の製造
方法により作製されたナノ構造体。
9. A nanostructure produced by the production method according to claim 1.
【請求項10】 Alを主成分とする層を陽極酸化させ
て細孔を形成する細孔の製造方法であって、Alを主成
分とする層を用意する工程と、該Alを主成分とする層
に対して第1の方向に陽極酸化を進行させる第1の陽極
酸化工程と、該第1の陽極酸化工程に続いて、前記第1
の方向とは異なる方向に前記Alを主成分とする層の陽
極酸化を進行させる第2の陽極酸化工程とを有すること
を特徴とする細孔の製造方法。
10. A method for producing pores in which pores are formed by anodizing a layer containing Al as a main component, comprising the steps of: preparing a layer containing Al as a main component; A first anodic oxidation step in which anodic oxidation proceeds in a first direction with respect to the layer to be formed; and
A second anodic oxidation step in which anodic oxidation of the layer containing Al as a main component proceeds in a direction different from the direction of (a).
【請求項11】 前記Alを主成分とする層を用意する
工程は、基板の第1の主面上にAlを主成分とする膜を
配置する工程であることを特徴とする請求項10に記載
の細孔の製造方法。
11. The method according to claim 10, wherein the step of preparing the layer mainly composed of Al is a step of arranging a film mainly composed of Al on the first main surface of the substrate. A method for producing the described pore.
【請求項12】 前記第2の陽極酸化工程は、前記Al
を主成分とする層を酸化しつつ、細孔を形成する工程で
あることを特徴とする請求項11に記載の細孔の製造方
法。
12. The method according to claim 12, wherein the second anodic oxidation step comprises the step of:
The method for producing pores according to claim 11, wherein the step of forming pores is performed while oxidizing a layer containing as a main component.
【請求項13】 前記第1の方向は、前記第1の主面に
対して、実質的に垂直な方向であることを特徴とする請
求項11または12に記載の細孔の製造方法。
13. The method according to claim 11, wherein the first direction is a direction substantially perpendicular to the first main surface.
【請求項14】 前記第2の方向は、前記第1の主面に
対して、実質的に平行な方向であることを特徴とする請
求項13に記載の細孔の製造方法。
14. The method according to claim 13, wherein the second direction is a direction substantially parallel to the first main surface.
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