JP2002361600A - 微粒子のアレイをアセンブルする方法 - Google Patents
微粒子のアレイをアセンブルする方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 強誘電体磁区を画定するために原子間力顕微
鏡を用いて、微小粒子または分子のアレイをアセンブル
する方法を提供する。 【解決手段】 加工物を形成する基板１１上に強誘電体
薄膜１２を付着し、次に、導電性探針１３を有する原子
間力顕微鏡を用いて、強誘電体薄膜上にパターンを形成
して、所望のナノ回路パターンを画定する。次に、強誘
電体薄膜の選択された領域に、電子泳動力の影響の下で
選択的に吸着または蓄積する化学種を含む溶液に暴露す
る。
鏡を用いて、微小粒子または分子のアレイをアセンブル
する方法を提供する。 【解決手段】 加工物を形成する基板１１上に強誘電体
薄膜１２を付着し、次に、導電性探針１３を有する原子
間力顕微鏡を用いて、強誘電体薄膜上にパターンを形成
して、所望のナノ回路パターンを画定する。次に、強誘
電体薄膜の選択された領域に、電子泳動力の影響の下で
選択的に吸着または蓄積する化学種を含む溶液に暴露す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的には、ナノ
メータで測定される機能的な長さスケールを有する構
造、特に、この構造を作製する方法に関する。ナノ構造
のアセンブリは、電子的，光学的，磁気的な記憶デバイ
スを有することができる。
メータで測定される機能的な長さスケールを有する構
造、特に、この構造を作製する方法に関する。ナノ構造
のアセンブリは、電子的，光学的，磁気的な記憶デバイ
スを有することができる。
【０００２】
【従来の技術】シリコンをベースとした電子デバイスお
よび磁気記憶システムの小型化の制限は、水平方向に現
れるので、新しい世代のナノ・デバイスが、注目されて
いる。エレクトロニクスおよび記憶技術のナノスケール
世界の競業物は、単電子トランジスタ，ナノチューブ，
分子ワイヤ・クロスバ・メモリ，ナノスケール・パター
ニング磁気アレイなどを含んでいる。これらのシステム
においては、有意なスイッチング特性が立証されている
が、ロジック・チップまたはメモリ・チップ，磁気記憶
システム用のこのようなナノ構造のアセンブリ，相互接
続，アドレス指定は、むずかしい課題を残している。こ
のことは、研究環境においてさえも、ナノスケール・エ
レメントの操作が困難であることの結果である。
よび磁気記憶システムの小型化の制限は、水平方向に現
れるので、新しい世代のナノ・デバイスが、注目されて
いる。エレクトロニクスおよび記憶技術のナノスケール
世界の競業物は、単電子トランジスタ，ナノチューブ，
分子ワイヤ・クロスバ・メモリ，ナノスケール・パター
ニング磁気アレイなどを含んでいる。これらのシステム
においては、有意なスイッチング特性が立証されている
が、ロジック・チップまたはメモリ・チップ，磁気記憶
システム用のこのようなナノ構造のアセンブリ，相互接
続，アドレス指定は、むずかしい課題を残している。こ
のことは、研究環境においてさえも、ナノスケール・エ
レメントの操作が困難であることの結果である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】サブミクロン・ベース
の電子デバイスを作製する従来の方法は、電子ビーム・
リソグラフィ技術、電気メッキ可能な物質を移送させる
ための“電気機械的絵筆”を作製する走査型トンネル顕
微鏡（ＳＴＭ）を用いたナノ粒子の移動（米国特許第
５，８６５，８７８号明細書）、ナノインプリント・リ
ソグラフィ（マイクロコンタクト・プリント）、分子セ
ル・アセンブリを用いる他の手法を含んでいる。残念な
ことに、この技術は、ナノ粒子／基板の相互作用を変調
して、ナノ粒子または分子を効果的な方法で選択的にセ
ルフ・アセンブリすることの手法を欠いている。
の電子デバイスを作製する従来の方法は、電子ビーム・
リソグラフィ技術、電気メッキ可能な物質を移送させる
ための“電気機械的絵筆”を作製する走査型トンネル顕
微鏡（ＳＴＭ）を用いたナノ粒子の移動（米国特許第
５，８６５，８７８号明細書）、ナノインプリント・リ
ソグラフィ（マイクロコンタクト・プリント）、分子セ
ル・アセンブリを用いる他の手法を含んでいる。残念な
ことに、この技術は、ナノ粒子／基板の相互作用を変調
して、ナノ粒子または分子を効果的な方法で選択的にセ
ルフ・アセンブリすることの手法を欠いている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】したがって、本発明は、
原子間力顕微鏡を用いて、ナノ粒子／基板の相互作用を
変調し、ナノ粒子または分子を選択的にセルフアセンブ
ルさせることによって、微粒子または分子のアレイをア
センブルする方法に関する。この方法は、関連技術の制
限および欠点による１つ以上の問題を実質的に除去す
る。
原子間力顕微鏡を用いて、ナノ粒子／基板の相互作用を
変調し、ナノ粒子または分子を選択的にセルフアセンブ
ルさせることによって、微粒子または分子のアレイをア
センブルする方法に関する。この方法は、関連技術の制
限および欠点による１つ以上の問題を実質的に除去す
る。
【０００５】本発明は、高密度ナノスケール電子回路内
のデバイス間の相互接続のためのパターンを作製する方
法を提供する、あるいは高密度磁気記憶媒体のための選
択パターニングされた磁気アレイを提供する。本発明
は、電子デバイスまたは磁気記憶システムをナノメータ
スケールでアセンブルするために用いられる従来のリソ
グラフィ技術を越える利点を与え、あるいは原子間力顕
微鏡（ＡＦＭ）の探針でナノ粒子または分子を移動する
技術を越える利点を与える。ＡＦＭ探針によるナノ構造
の直接操作または配置は困難であり、選択された粒子ま
たは分子の、基板上の所望位置への移動，送り，付着の
忠実度を保証するために、一定のモニタリングを必要と
する。本発明の方法は、ナノ粒子／基板の相互作用を変
調して、ナノ粒子または分子を選択的にサブアセンブル
する。
のデバイス間の相互接続のためのパターンを作製する方
法を提供する、あるいは高密度磁気記憶媒体のための選
択パターニングされた磁気アレイを提供する。本発明
は、電子デバイスまたは磁気記憶システムをナノメータ
スケールでアセンブルするために用いられる従来のリソ
グラフィ技術を越える利点を与え、あるいは原子間力顕
微鏡（ＡＦＭ）の探針でナノ粒子または分子を移動する
技術を越える利点を与える。ＡＦＭ探針によるナノ構造
の直接操作または配置は困難であり、選択された粒子ま
たは分子の、基板上の所望位置への移動，送り，付着の
忠実度を保証するために、一定のモニタリングを必要と
する。本発明の方法は、ナノ粒子／基板の相互作用を変
調して、ナノ粒子または分子を選択的にサブアセンブル
する。
【０００６】ナノメータ・スケールでの安定な強誘電体
磁区は、適切にバイアスされた金属探針を用いる原子間
力顕微鏡（ＡＦＭ）によって、残留分極の種々の状態に
することができる。このことは、ナノスケール解像度を
有する表面電位の持続性のあるパターニングを可能にす
る。このパターニングは、無極性溶媒を有する溶液から
ナノ粒子または分子が付着されるとき、あるいは化学蒸
着（ＣＶＤ）プロセスにおいて選択分子分解が生じる場
合に、ナノ粒子または分子が、局在化された強力な静電
相互作用によって誘導されアセンブルされる。本発明
は、強誘電体膜の表面電位をナノパターニングし、この
表面電位を用いてナノ粒子または分子を選択的に吸着す
ることによって、電子応用製品のためのナノ粒子または
分子のパターンをアセンブルする。
磁区は、適切にバイアスされた金属探針を用いる原子間
力顕微鏡（ＡＦＭ）によって、残留分極の種々の状態に
することができる。このことは、ナノスケール解像度を
有する表面電位の持続性のあるパターニングを可能にす
る。このパターニングは、無極性溶媒を有する溶液から
ナノ粒子または分子が付着されるとき、あるいは化学蒸
着（ＣＶＤ）プロセスにおいて選択分子分解が生じる場
合に、ナノ粒子または分子が、局在化された強力な静電
相互作用によって誘導されアセンブルされる。本発明
は、強誘電体膜の表面電位をナノパターニングし、この
表面電位を用いてナノ粒子または分子を選択的に吸着す
ることによって、電子応用製品のためのナノ粒子または
分子のパターンをアセンブルする。
【０００７】この方法の主要な特徴は、薄膜の自由表面
に分極の任意のパターンを生成できることである。処理
される基板の選択された領域内での電気泳動力の影響下
で、選択的に吸着または蓄積する化学種を含む溶液に、
自由表面を暴露する。分子または粒子は、電気的に帯電
された種とすることができ、したがって帯電した電荷と
は反対の電荷領域に選択的に引き付けられる、すなわ
ち、電気泳動的な力（electrophoretic force）によっ
て引き付けられる。あるいはまた、化学種は、高分極性
であるが、帯電されないものとすることができ、その分
極された表面領域によって生成された高電界勾配を有す
る領域に引き付けられる、すなわち非電気泳動的な力
（dielectrophoretic force）によって引き付けられ
る。
に分極の任意のパターンを生成できることである。処理
される基板の選択された領域内での電気泳動力の影響下
で、選択的に吸着または蓄積する化学種を含む溶液に、
自由表面を暴露する。分子または粒子は、電気的に帯電
された種とすることができ、したがって帯電した電荷と
は反対の電荷領域に選択的に引き付けられる、すなわ
ち、電気泳動的な力（electrophoretic force）によっ
て引き付けられる。あるいはまた、化学種は、高分極性
であるが、帯電されないものとすることができ、その分
極された表面領域によって生成された高電界勾配を有す
る領域に引き付けられる、すなわち非電気泳動的な力
（dielectrophoretic force）によって引き付けられ
る。
【０００８】さらに、本発明は、原子間力顕微鏡を用い
て、微粒子のアレイを組合わせる方法であって、基板上
に強誘電体膜を付着するステップと、前記強誘電体膜の
上に、前記原子間力顕微鏡でパターンをトレースして、
前記強誘電体膜上に、帯電した磁区および帯電しない磁
区のトレースされたパターンを残すステップと、前記強
誘電体膜のトレースされたパターン内に選択的に蓄積す
る、有機種で被覆されたナイサイズの粒子を有する組成
物に、前記強誘電体膜を暴露するステップとを含む方法
を提供する。
て、微粒子のアレイを組合わせる方法であって、基板上
に強誘電体膜を付着するステップと、前記強誘電体膜の
上に、前記原子間力顕微鏡でパターンをトレースして、
前記強誘電体膜上に、帯電した磁区および帯電しない磁
区のトレースされたパターンを残すステップと、前記強
誘電体膜のトレースされたパターン内に選択的に蓄積す
る、有機種で被覆されたナイサイズの粒子を有する組成
物に、前記強誘電体膜を暴露するステップとを含む方法
を提供する。
【０００９】本発明のさらなる特徴および利点は、発明
の詳細な説明に述べられており、一部は発明の詳細な説
明から明らかになるであろう。あるいは、本発明のプラ
クティスによって学習することができる。本発明の目的
および他の利点は、明細書，図面，特許請求の範囲で特
に示されている方法によって、達成される。
の詳細な説明に述べられており、一部は発明の詳細な説
明から明らかになるであろう。あるいは、本発明のプラ
クティスによって学習することができる。本発明の目的
および他の利点は、明細書，図面，特許請求の範囲で特
に示されている方法によって、達成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１および図２において、本発明
は、ナノ粒子，分子，または分子分解の局在化製品の構
造をアセンブルするために、ナノスケールの解像度で表
面をプレパターニングすることによって、構造を作製す
る方法を提供する。安定なナノメータ・スケールの強誘
電体磁区を、適切にバイアスされた金属探針を用いる原
子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を使用して、種々の状態の残留
分極で、形成することができる。このことは、ナノスケ
ールの解像度を有する表面電位の持続的なパターニング
を可能にする。このパターニングは、無極性溶媒を含む
溶液からナノ粒子または分子が付着されるとき、局在化
された強力な静電相互作用によって、ナノ粒子または分
子が誘導されアセンブルされる、またはＣＶＤプロセス
で選択的な分子分解が生じる箇所を描くために用いられ
る。２つの逆に分極した表面領域の近接、および分極の
大きさを調整して、表面での相対電界強度を制御し、こ
れにより中性ではあるが分極性のナノ粒子または分子の
付着を制御する。この方法は、ナノメータ・スケールで
回路を作製するのに有用である。
は、ナノ粒子，分子，または分子分解の局在化製品の構
造をアセンブルするために、ナノスケールの解像度で表
面をプレパターニングすることによって、構造を作製す
る方法を提供する。安定なナノメータ・スケールの強誘
電体磁区を、適切にバイアスされた金属探針を用いる原
子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を使用して、種々の状態の残留
分極で、形成することができる。このことは、ナノスケ
ールの解像度を有する表面電位の持続的なパターニング
を可能にする。このパターニングは、無極性溶媒を含む
溶液からナノ粒子または分子が付着されるとき、局在化
された強力な静電相互作用によって、ナノ粒子または分
子が誘導されアセンブルされる、またはＣＶＤプロセス
で選択的な分子分解が生じる箇所を描くために用いられ
る。２つの逆に分極した表面領域の近接、および分極の
大きさを調整して、表面での相対電界強度を制御し、こ
れにより中性ではあるが分極性のナノ粒子または分子の
付着を制御する。この方法は、ナノメータ・スケールで
回路を作製するのに有用である。
【００１１】走査型プローブ顕微鏡を用いて、１００オ
ングストロームより小さいサイズを有するナノサイズの
構造を観察することができ、単一原子（約２オングスト
ローム）さえも観察することができる。強誘電体の磁区
のサイズは、約１００オングストロームであるから、強
誘電体磁区のアップ／ダウン／ニュートラル制御を、こ
のような走査型プローブ顕微鏡を用いて調整することが
できる。このような目的に用いられる好適なプローブ顕
微鏡は、金属探針を有する原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で
ある。図１に示されるように、強誘電体分極を用い、Ａ
ＦＭの金属探針１３を使い探針の動きを制御して、強誘
電体膜の分極パターンを作成することによって、強誘電
体膜１２のアップ，ダウン，またはニュートラルの磁区
を制御することができる。分極パターンは、導電性ナノ
探針１３を用いて、強誘電体膜１２の磁区に残留分極を
生じさせることによって、基板１１上の強誘電体膜１２
上に形成される。この分極パターンは、静電的結合組成
物が付着され、続いて過剰の非結合材料を除去すること
によって処理される。
ングストロームより小さいサイズを有するナノサイズの
構造を観察することができ、単一原子（約２オングスト
ローム）さえも観察することができる。強誘電体の磁区
のサイズは、約１００オングストロームであるから、強
誘電体磁区のアップ／ダウン／ニュートラル制御を、こ
のような走査型プローブ顕微鏡を用いて調整することが
できる。このような目的に用いられる好適なプローブ顕
微鏡は、金属探針を有する原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で
ある。図１に示されるように、強誘電体分極を用い、Ａ
ＦＭの金属探針１３を使い探針の動きを制御して、強誘
電体膜の分極パターンを作成することによって、強誘電
体膜１２のアップ，ダウン，またはニュートラルの磁区
を制御することができる。分極パターンは、導電性ナノ
探針１３を用いて、強誘電体膜１２の磁区に残留分極を
生じさせることによって、基板１１上の強誘電体膜１２
上に形成される。この分極パターンは、静電的結合組成
物が付着され、続いて過剰の非結合材料を除去すること
によって処理される。
【００１２】図２に示す本発明のステップ１において、
強誘電体薄膜材料１２を、加工物を形成する基板上に被
覆する。膜１２と直接に接触しない導電層を有する基板
が適切である。基板材料の例は、ＳｉまたはＡｌ2 Ｏ3
／Ｐｔ、ＳｉまたはＡｌ2 Ｏ 3 ／Ｐｔ／ＳＴＯ、Ｎｂド
ープトＳＴＯ、ＳＴＯ／ＳＲＯを含むが、これらに限定
されるものではない。ここに、ＳＴＯは、ＳｒＴｉＯ3
を表し、ＳＲＯはＳｒＲｕＯ3 を表している。膜１２
は、ＡＦＭ探針の適切な電圧によって反転が可能な保磁
力を有する強誘電体材料であり、例えば、Ｐｂ（Ｚｒx
Ｔｉ1-x ）Ｏ3 （ＰＺＴ），Ｂｉ4 Ｔｉ3 Ｏ12，ＳｒＢ
ｉＴａＯ3 ，ＳｒＢｉ2 ＮｂＴａＯ9 ，ＳｒＢｉ2 Ｔａ
2 Ｏ9 ，ＹＭｎＯ3 ，Ｓｒ1-x Ｂａx Ｎｂ2 Ｏ6 （Ｍａ
ｔ．Ｒｅｓ．Ｓｏｃ．Ｓｙｍｐ．Ｐｒｏｃ．Ｖｏｌ４３
３，Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓｏｃ．
１９９６参照）のような材料である。探針１３は、ＡＦ
Ｍ導電性探針である。
強誘電体薄膜材料１２を、加工物を形成する基板上に被
覆する。膜１２と直接に接触しない導電層を有する基板
が適切である。基板材料の例は、ＳｉまたはＡｌ2 Ｏ3
／Ｐｔ、ＳｉまたはＡｌ2 Ｏ 3 ／Ｐｔ／ＳＴＯ、Ｎｂド
ープトＳＴＯ、ＳＴＯ／ＳＲＯを含むが、これらに限定
されるものではない。ここに、ＳＴＯは、ＳｒＴｉＯ3
を表し、ＳＲＯはＳｒＲｕＯ3 を表している。膜１２
は、ＡＦＭ探針の適切な電圧によって反転が可能な保磁
力を有する強誘電体材料であり、例えば、Ｐｂ（Ｚｒx
Ｔｉ1-x ）Ｏ3 （ＰＺＴ），Ｂｉ4 Ｔｉ3 Ｏ12，ＳｒＢ
ｉＴａＯ3 ，ＳｒＢｉ2 ＮｂＴａＯ9 ，ＳｒＢｉ2 Ｔａ
2 Ｏ9 ，ＹＭｎＯ3 ，Ｓｒ1-x Ｂａx Ｎｂ2 Ｏ6 （Ｍａ
ｔ．Ｒｅｓ．Ｓｏｃ．Ｓｙｍｐ．Ｐｒｏｃ．Ｖｏｌ４３
３，Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓｏｃ．
１９９６参照）のような材料である。探針１３は、ＡＦ
Ｍ導電性探針である。
【００１３】本発明のステップ２は、探針１３の動きに
よって、必要なパターン制御を与える。探針の動きは、
加工物上での正確な位置決めのためのＸ−Ｙモータ駆動
ステージの相対位置決めによって、典型的に与えられ
る。
よって、必要なパターン制御を与える。探針の動きは、
加工物上での正確な位置決めのためのＸ−Ｙモータ駆動
ステージの相対位置決めによって、典型的に与えられ
る。
【００１４】ステップ３において、強誘電体薄膜１２
は、以降の処理のために準備される。以降の処理では、
３次元ヘテロ構造が、導電性微粒子の作製ラインの一例
が示されている図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の以下の例
において説明されるように構成される。このような粒子
配置を用いて、以下の例に示すように、導電回路をナノ
スケール方式で作製することができる。
は、以降の処理のために準備される。以降の処理では、
３次元ヘテロ構造が、導電性微粒子の作製ラインの一例
が示されている図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の以下の例
において説明されるように構成される。このような粒子
配置を用いて、以下の例に示すように、導電回路をナノ
スケール方式で作製することができる。
【００１５】図３（Ａ）は、例えば、パルスレーザ付着
によって、導電性基板１１上へ強誘電体膜が付着され、
続いて技術上周知の標準技術を用いて電極構造を作製す
る、最初の処理を示している。電極構造は、２個の金属
電極２０，３０よりなり、これらは強誘電体膜上で１ミ
クロン分離している。次に、露出した強誘電体膜を、リ
ソグラフィ技術および周知のミリング技術を用いて、前
記電極に接続された１ミクロン×１ミクロンのアイラン
ド１２にパターニングする。
によって、導電性基板１１上へ強誘電体膜が付着され、
続いて技術上周知の標準技術を用いて電極構造を作製す
る、最初の処理を示している。電極構造は、２個の金属
電極２０，３０よりなり、これらは強誘電体膜上で１ミ
クロン分離している。次に、露出した強誘電体膜を、リ
ソグラフィ技術および周知のミリング技術を用いて、前
記電極に接続された１ミクロン×１ミクロンのアイラン
ド１２にパターニングする。
【００１６】図３（Ｂ）において、原子間力顕微鏡を用
いて、基板１１に対してバイアスされる導電性探針１３
によって、強誘電体膜１２を走査する。このことは、探
針直下の強誘電体磁区内の残留分極の選択を可能にす
る。ＡＦＭ探針１３により走査することによって、残留
分極のパターンを、ナノスケールの解像度で作成して、
表面を正，負，中性領域に変調することができる。正の
磁区または負の磁区のいずれかを、形成すべき所望の構
造に対して用いる。この例では、所望のパターニング領
域を負に走査することにより、ワイヤが形成される所望
の強誘電体残留分極トレース２５を残し、周囲領域は分
極されない。パターニングされた強誘電体２５は、表面
電位のパターンを有する。このことは、基板が無極性溶
液／懸濁液によって暴露されるときに、強力な静電相互
作用により、ナノ粒子または分子の吸着を増大しまたは
妨げる。続いて、過剰な非結合材料は、洗い流される。
したがって、ナノ粒子のアレイを、無極性溶液からのナ
ノ粒子のアセンブリ３５を示す図３（Ｃ）に示すよう
に、アセンブルすることができる（ナノ粒子はＭｕｒｒ
ａｙ等の方法に従って準備でき、例えば、ヘキサン溶液
内のオレイン酸基およびオレイルアミン基によって被覆
されたＦｅＰｔ粒子である（Ｓｃｉｅｎｃｅ（ＵＳＡ）
Ｖｏｌ．２８７，Ｎｏ．５４６０，１７ Ｍａｒｃｈ
２０００，１９８９−９１ページ））。次に、上記方法
による融合（ｆｕｓｉｎｇ）を、温度を上昇させて、粒
子の有機被膜を分解することによって行い、２つの電極
間にナノワイヤの相互接続を形成する。あるいはまた、
より頑強な接続を、アルミニウムの付着のためのＫ．Ｔ
ｓｕｂｏｕｃｈｉ等の方法（Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆ
ｉｌｍｓ，２２８，３１２（１９９８））に続く金属の
選択化学蒸着（ＣＶＤ）によって実現できる。この方法
は、水素化ジメチルアルミニウム［ＤＭＡＨ：（ＣＨ
3 ）2 ＡｌＨ］およびＨ2 を用い、非常に選択的であ
る。ＤＭＡＨ分子は、自由電子を保持することのできる
面（すなわち金属）上に吸着されると、分解して付着さ
れ、絶縁面上には付着しない。したがって、この方法に
従うことによって、微小ナノスケール粒子の配置によっ
て画定されたライン上にＡｌを選択的に付着することが
でき、および細いが厚い金属ラインを形成することがで
きる。
いて、基板１１に対してバイアスされる導電性探針１３
によって、強誘電体膜１２を走査する。このことは、探
針直下の強誘電体磁区内の残留分極の選択を可能にす
る。ＡＦＭ探針１３により走査することによって、残留
分極のパターンを、ナノスケールの解像度で作成して、
表面を正，負，中性領域に変調することができる。正の
磁区または負の磁区のいずれかを、形成すべき所望の構
造に対して用いる。この例では、所望のパターニング領
域を負に走査することにより、ワイヤが形成される所望
の強誘電体残留分極トレース２５を残し、周囲領域は分
極されない。パターニングされた強誘電体２５は、表面
電位のパターンを有する。このことは、基板が無極性溶
液／懸濁液によって暴露されるときに、強力な静電相互
作用により、ナノ粒子または分子の吸着を増大しまたは
妨げる。続いて、過剰な非結合材料は、洗い流される。
したがって、ナノ粒子のアレイを、無極性溶液からのナ
ノ粒子のアセンブリ３５を示す図３（Ｃ）に示すよう
に、アセンブルすることができる（ナノ粒子はＭｕｒｒ
ａｙ等の方法に従って準備でき、例えば、ヘキサン溶液
内のオレイン酸基およびオレイルアミン基によって被覆
されたＦｅＰｔ粒子である（Ｓｃｉｅｎｃｅ（ＵＳＡ）
Ｖｏｌ．２８７，Ｎｏ．５４６０，１７ Ｍａｒｃｈ
２０００，１９８９−９１ページ））。次に、上記方法
による融合（ｆｕｓｉｎｇ）を、温度を上昇させて、粒
子の有機被膜を分解することによって行い、２つの電極
間にナノワイヤの相互接続を形成する。あるいはまた、
より頑強な接続を、アルミニウムの付着のためのＫ．Ｔ
ｓｕｂｏｕｃｈｉ等の方法（Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆ
ｉｌｍｓ，２２８，３１２（１９９８））に続く金属の
選択化学蒸着（ＣＶＤ）によって実現できる。この方法
は、水素化ジメチルアルミニウム［ＤＭＡＨ：（ＣＨ
3 ）2 ＡｌＨ］およびＨ2 を用い、非常に選択的であ
る。ＤＭＡＨ分子は、自由電子を保持することのできる
面（すなわち金属）上に吸着されると、分解して付着さ
れ、絶縁面上には付着しない。したがって、この方法に
従うことによって、微小ナノスケール粒子の配置によっ
て画定されたライン上にＡｌを選択的に付着することが
でき、および細いが厚い金属ラインを形成することがで
きる。
【００１７】図２の実行ステップ３の第２の例におい
て、薄い強誘電体膜を、３次元ヘテロ構造を構成する以
降の処理のために準備する。ヘテロ構造の構成には、Ｒ
ｕｂｎｅｒ等の米国特許第５，５１８，７６７号および
第５，５３６，５７３号明細書“Molecular self-assem
bly of electrically conductive polymers”に開示さ
れている方法を用いることができる。なお、これら米国
特許明細書の内容は、本願明細書の内容に含まれるもの
とする。これらの米国特許は、均一に帯電された表面で
の高分子イオン種の選択吸着のための方法であって、表
面を正味の正電荷または負電荷を有するように形成する
方法を提供している。帯電した表面を、イオン種（表面
が負に帯電しているときには正イオン、逆に、表面が正
に帯電しているときには負イオン）を含む溶液に暴露す
る。イオンの連続する吸着は、初期の電荷不均衡を補償
し、電気二重層を形成する。これにより、元の表面分極
とは逆の電荷を与える。この表面を、最初のイオン溶液
に対し逆電荷の負イオンを含む新しい溶液に暴露するこ
とは、第２の化学層の選択吸着、および電気二重層の再
形成を生じさせ、これにより、表面の極性を保存する。
これらの選択吸着ステップの繰返しは、多層の制御され
た作製に通じる。多層の各層の化学特性および繰返しユ
ニットの数を、正確に制御できる。化学特性のこのナノ
メータスケールの変調は、この２次元層化手順を用いる
ことによって、有機ＬＥＤおよび有機電界効果トランジ
スタ（ＦＥＴ）の作製のために用いられてきた。
て、薄い強誘電体膜を、３次元ヘテロ構造を構成する以
降の処理のために準備する。ヘテロ構造の構成には、Ｒ
ｕｂｎｅｒ等の米国特許第５，５１８，７６７号および
第５，５３６，５７３号明細書“Molecular self-assem
bly of electrically conductive polymers”に開示さ
れている方法を用いることができる。なお、これら米国
特許明細書の内容は、本願明細書の内容に含まれるもの
とする。これらの米国特許は、均一に帯電された表面で
の高分子イオン種の選択吸着のための方法であって、表
面を正味の正電荷または負電荷を有するように形成する
方法を提供している。帯電した表面を、イオン種（表面
が負に帯電しているときには正イオン、逆に、表面が正
に帯電しているときには負イオン）を含む溶液に暴露す
る。イオンの連続する吸着は、初期の電荷不均衡を補償
し、電気二重層を形成する。これにより、元の表面分極
とは逆の電荷を与える。この表面を、最初のイオン溶液
に対し逆電荷の負イオンを含む新しい溶液に暴露するこ
とは、第２の化学層の選択吸着、および電気二重層の再
形成を生じさせ、これにより、表面の極性を保存する。
これらの選択吸着ステップの繰返しは、多層の制御され
た作製に通じる。多層の各層の化学特性および繰返しユ
ニットの数を、正確に制御できる。化学特性のこのナノ
メータスケールの変調は、この２次元層化手順を用いる
ことによって、有機ＬＥＤおよび有機電界効果トランジ
スタ（ＦＥＴ）の作製のために用いられてきた。
【００１８】強誘電体膜の表面をパターニングするため
に、上記ステップ１および２において導電性探針１３を
用いて構造を初期パターニングすることに、本発明を用
いることは、米国特許第５，５１８，７６７号および第
５，５３６，５７３号明細書に開示されている方法（単
独で用いられるとき）を越えた利点を与える。特に、
正，負，または中性の表面電荷の任意のサブミクロン領
域を形成できることは、３次元（２次元層を形成する基
板に垂直のみではない）で変調できる膜の成長を可能に
する。第２の例では、正に帯電された領域および中性領
域でパターニングされた強誘電体表面を、米国特許第
５，５１８，７６７号および第５，５３６，５７３号明
細書に開示された第３の方法に従って処理する。この第
３の方法は、ドープト・ポリピロール層および硫酸化ポ
リスチレン層の交互接着のための正に帯電した表面を必
要とする。したがって、パターンの正に帯電した領域
は、導電層で被覆され、中性領域は導電層で被覆され
ず、これにより有機導体のラインを容易に形成できる。
に、上記ステップ１および２において導電性探針１３を
用いて構造を初期パターニングすることに、本発明を用
いることは、米国特許第５，５１８，７６７号および第
５，５３６，５７３号明細書に開示されている方法（単
独で用いられるとき）を越えた利点を与える。特に、
正，負，または中性の表面電荷の任意のサブミクロン領
域を形成できることは、３次元（２次元層を形成する基
板に垂直のみではない）で変調できる膜の成長を可能に
する。第２の例では、正に帯電された領域および中性領
域でパターニングされた強誘電体表面を、米国特許第
５，５１８，７６７号および第５，５３６，５７３号明
細書に開示された第３の方法に従って処理する。この第
３の方法は、ドープト・ポリピロール層および硫酸化ポ
リスチレン層の交互接着のための正に帯電した表面を必
要とする。したがって、パターンの正に帯電した領域
は、導電層で被覆され、中性領域は導電層で被覆され
ず、これにより有機導体のラインを容易に形成できる。
【００１９】基板の選択領域上への化学種の吸着は、新
しい種類のナノ多孔性物質を与える。ナノ多孔性物質で
は、基板の表面に形成される分極テンプレートによっ
て、孔サイズおよび孔間隔を調整できる。吸着する化学
種を、熱的，光化学的，または化学的な開始段階（ｉｎ
ｉｔｉａｔｉｏｎ）時に、活性化および重合化できるよ
うに、選ぶことができる。この時点で、過剰な物質を、
基板から除去して、３次元ヘテロ構造を基板に融合する
最終ステップの準備をする。
しい種類のナノ多孔性物質を与える。ナノ多孔性物質で
は、基板の表面に形成される分極テンプレートによっ
て、孔サイズおよび孔間隔を調整できる。吸着する化学
種を、熱的，光化学的，または化学的な開始段階（ｉｎ
ｉｔｉａｔｉｏｎ）時に、活性化および重合化できるよ
うに、選ぶことができる。この時点で、過剰な物質を、
基板から除去して、３次元ヘテロ構造を基板に融合する
最終ステップの準備をする。
【００２０】図２のステップ４において、これら組成物
の融合は、吸着された化学種の重合／橋かけ結合によっ
て生じ、パターニングされた表面の電荷によって形成さ
れた横方向変調を固定し、新しく形成された表面層を連
続膜とする。
の融合は、吸着された化学種の重合／橋かけ結合によっ
て生じ、パターニングされた表面の電荷によって形成さ
れた横方向変調を固定し、新しく形成された表面層を連
続膜とする。
【００２１】本発明の使用は、種々のセンサ応用製品の
ための化学的選択フィルタとして働くことのできる膜を
提供する。センサ応用製品では、膜組成物の詳細な構造
および孔のサイズおよび間隔を、センサの選択性および
感度を最適にするように構成することができる。表面ア
センブル膜は、また、膜のパターンを下側基板に転写す
るための、以降のウェット・エッチングまたはドライ・
エッチング（イオン・ミリングまたは反応性イオン・エ
ッチング）処理のためのコンタクト・マスクとして用い
ることができる。さらに、変調された膜よりなるこの連
続する融合膜がいったん形成されると、それは新しい面
に転写できる。膜の成長時に付着された最終的な化学層
が、他の面への接着について高い親和性を有するなら
ば、このような膜を、膜を他の基板に接触させることに
よって、転写することができる。また、新しい面へのこ
の膜の接着力を増大させるための十分な処理の後、２つ
のナノ構造を、形成された膜が新しい面に引き付けら
れ、元のパターニングされた強誘電体膜から剥離するよ
うにして、引き離すことができる。次に、元のパターニ
ングされた基板を再び用いて、他の膜を形成して、トレ
ースされたパターニング膜に実現される表面パターニン
グの反覆複製を可能にする繰返しプロセスを与える。
ための化学的選択フィルタとして働くことのできる膜を
提供する。センサ応用製品では、膜組成物の詳細な構造
および孔のサイズおよび間隔を、センサの選択性および
感度を最適にするように構成することができる。表面ア
センブル膜は、また、膜のパターンを下側基板に転写す
るための、以降のウェット・エッチングまたはドライ・
エッチング（イオン・ミリングまたは反応性イオン・エ
ッチング）処理のためのコンタクト・マスクとして用い
ることができる。さらに、変調された膜よりなるこの連
続する融合膜がいったん形成されると、それは新しい面
に転写できる。膜の成長時に付着された最終的な化学層
が、他の面への接着について高い親和性を有するなら
ば、このような膜を、膜を他の基板に接触させることに
よって、転写することができる。また、新しい面へのこ
の膜の接着力を増大させるための十分な処理の後、２つ
のナノ構造を、形成された膜が新しい面に引き付けら
れ、元のパターニングされた強誘電体膜から剥離するよ
うにして、引き離すことができる。次に、元のパターニ
ングされた基板を再び用いて、他の膜を形成して、トレ
ースされたパターニング膜に実現される表面パターニン
グの反覆複製を可能にする繰返しプロセスを与える。
【００２２】本発明を、好適な実施の形態によって説明
したが、当業者は、本発明の趣旨と範囲内で本発明を変
形できることがわかるであろう。
したが、当業者は、本発明の趣旨と範囲内で本発明を変
形できることがわかるであろう。
【００２３】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。 （１）原子間力顕微鏡を用いて、微粒子のアレイをアセ
ンブルする方法であって、基板上に強誘電体膜を付着す
るステップと、前記強誘電体膜の上に、前記原子間力顕
微鏡でパターンをトレースして、前記強誘電体膜上に、
帯電した磁区および帯電しない磁区のトレースされたパ
ターンを残すステップと、前記強誘電体膜のトレースさ
れたパターン内に選択的に蓄積する、有機種で被覆され
たナイサイズの粒子を有する組成物に、前記強誘電体膜
を暴露するステップと、を含む方法。 （２）前記強誘電体膜の暴露は、金属物質および半導体
物質よりなる群から選ばれるナノサイズの誘電体粒子の
化学種を含む溶液よりなる前記組成物を最初に選択する
ステップを含む、上記（１）に記載の方法。 （３）前記トレースは、前記原子間力顕微鏡の探針部材
と前記基板との間の相対的位置決めを保持するＸ−Ｙテ
ーブルによって与える、上記（１）に記載の方法。 （４）前記トレースは、シリコンおよびタングステンよ
りなる群から選ばれる物質よりなる導電性探針部材であ
る探針を選択するステップを含む、上記（３）に記載の
方法。 （５）前記基板上への強誘電体膜の付着は、微小保磁力
を有する前記強誘電体膜の物質を選択するステップを含
む上記（１）に記載の方法。 （６）前記強誘電体膜の物質の選択は、Ｐｂ（Ｚｒx Ｔ
ｉ1-x ）Ｏ3 （ＰＺＴ），Ｂｉ4 Ｔｉ3 Ｏ12，ＳｒＢｉ
ＴａＯ3 ，ＳｒＢｉ2 ＮｂＴａＯ9 ，ＳｒＢｉＴａ2 Ｏ
9 ，ＹＭｎＯ3 ，Ｓｒ1-x Ｂａx Ｎｂ2 Ｏ6 よりなる群
からである、上記（５）に記載の方法。 （７）前記組成物への強誘電体膜の暴露は、前記強誘電
体膜のトレースされたパターン内に電気泳動力によって
選択的に蓄積する化学種を含む溶液よりなる静電的に帯
電された組成物を選択するステップを含む上記（１）に
記載の方法。 （８）前記トレースは、前記探針部材によって、正，
負，中性のバイアスで走査し、前記探針部材の下の強誘
電体磁区内の残留分極によって前記基板上に必要なパタ
ーンを形成するステップを含む、上記（３）に記載の方
法。 （９）前記蓄積されたナノサイズの粒子を加熱して、電
気コンタクトを形成することによって、ナノサイズの回
路内に導電リードを形成する、上記（１）に記載の方
法。 （１０）選択的化学蒸着によって追加の金属を付着する
ことによって、ナノサイズの回路内に導電リードを形成
する、上記（９）に記載の方法。 （１１）前記組成物への強誘電体膜の暴露は、前記強誘
電体膜のトレースされたパターン内に非電気泳動的な力
（dielectrophoretic force）によって選択的に蓄積す
る化学種を含む溶液よりなる高分極性組成物を選択する
ステップを含む上記（１）に記載の方法。 （１２）第１の加工物上に３次元サブミクロン・ヘテロ
構造を作製する方法であって、原子間力顕微鏡によって
前記第１の加工物上の強誘電体膜上に変調されたパター
ンをトレースするステップと、前記パターン上に化学種
を吸着するステップとを含み、前記トレースするステッ
プが、前記強誘電体膜上に分極テンプレートを作製す
る、方法。 （１３）前記第１の加工物の選択された領域に吸着され
た前記化学種は、熱的開始段階，光化学的開始段階，化
学的開始段階よりなる群から選ばれる方法によって、活
性化された重合による融合を可能にする特性によって特
徴づけられる物質である、上記（１２）に記載の方法。 （１４）第２の加工物を設けるステップと、前記第１の
加工物の選択された領域に吸着された前記化学種を、前
記第２の加工物に転写するステップと、前記第２の加工
物への前記吸着された化学種の接着力を増強するため
に、前記吸着された化学種を処理するステップと、をさ
らに含む方法。 （１５）前記第１の加工物をテンプレートとして繰返し
用いるステップをさらに含む、上記（１４）に記載の方
法。 （１６）前記トレースは、正，負，中性のバイアスでの
原子間力顕微鏡の走査を含み、前記原子間力顕微鏡の探
針は、前記強誘電体内の強誘電体磁区内の残留分極によ
って、前記基板上に前記パターンを形成するステップを
含む、上記（１２）に記載の方法。 （１７）前記トレースは、前記原子間力顕微鏡の探針部
材と前記基板との間の相対的位置決めを保持するＸ−Ｙ
テーブルによって与える、上記（１６）に記載の方法。 （１８）前記トレースは、シリコンおよびタングステン
よりなる群から選ばれる物質よりなる探針を選択するス
テップを含む、上記（１７）に記載の方法。 （１９）前記基板上への強誘電体膜の付着は、微小保磁
力を有する前記強誘電体膜の物質を選択するステップを
含む上記（１２）に記載の方法。 （２０）前記強誘電体膜の物質の選択は、Ｐｂ（Ｚｒx
Ｔｉ1-x ）Ｏ3 （ＰＺＴ），Ｂｉ4 Ｔｉ3 Ｏ12，ＳｒＢ
ｉＴａＯ3 ，ＳｒＢｉ2 ＮｂＴａＯ9 ，ＳｒＢｉＴａ2
Ｏ9 ，ＹＭｎＯ3 ，Ｓｒ1-x Ｂａx Ｎｂ2 Ｏ6 よりなる
群からである、上記（５）に記載の方法。 （２１）原子間力顕微鏡を用いて、微粒子のアレイをア
センブルする方法であって、基板上に強誘電体膜を付着
するステップと、前記強誘電体膜の上に、前記原子間力
顕微鏡でパターンをトレースして、前記強誘電体膜上
に、帯電した磁区および帯電しない磁区のトレースされ
たパターンを残すステップと、前記強誘電体膜のトレー
スされたパターン内に選択的に蓄積する、有機種で被覆
されたナイサイズの粒子を有する組成物に、前記強誘電
体膜を暴露するステップとを含み、前記強誘電体膜の暴
露は、金属物質および半導体物質よりなる群から選ばれ
るナノサイズの誘電体粒子の化学種を含む溶液よりなる
前記組成物を最初に選択するステップを含む、方法。 （２２）前記トレースは、前記原子間力顕微鏡の探針部
材と前記基板との間の相対的位置決めを保持するＸ−Ｙ
テーブルによって与える、上記（２１）に記載の方法。 （２３）前記トレースは、シリコンおよびタングステン
よりなる群から選ばれる物質よりなる導電性探針部材で
ある探針を選択するステップを含む、上記（２２）に記
載の方法。 （２４）前記基板上への強誘電体膜の付着は、微小保磁
力を有する前記強誘電体膜の物質を選択するステップを
含む上記（２１）に記載の方法。 （２５）前記強誘電体膜の物質の選択は、Ｐｂ（Ｚｒx
Ｔｉ1-x ）Ｏ3 （ＰＺＴ），Ｂｉ4 Ｔｉ3 Ｏ12，ＳｒＢ
ｉＴａＯ3 ，ＳｒＢｉ2 ＮｂＴａＯ9 ，ＳｒＢｉＴａ2
Ｏ9 ，ＹＭｎＯ3 ，Ｓｒ1-x Ｂａx Ｎｂ2 Ｏ6 よりなる
群からである、上記（２４）に記載の方法。 （２６）前記蓄積されたナノサイズの粒子を加熱して、
電気コンタクトを形成することによって、ナノサイズの
回路内に導電リードを形成する、上記（２１）に記載の
方法。 （２７）選択的化学蒸着によって追加の金属を付着する
ことによって、ナノサイズの回路内に導電リードを形成
する、上記（２６）に記載の方法。 （２８）前記組成物への強誘電体膜の暴露は、前記強誘
電体膜のトレースされたパターン内に非電気泳動的な力
（dielectrophoretic force）によって選択的に蓄積す
る化学種を含む溶液よりなる高分極性組成物を選択する
ステップを含む上記（２１）に記載の方法。
の事項を開示する。 （１）原子間力顕微鏡を用いて、微粒子のアレイをアセ
ンブルする方法であって、基板上に強誘電体膜を付着す
るステップと、前記強誘電体膜の上に、前記原子間力顕
微鏡でパターンをトレースして、前記強誘電体膜上に、
帯電した磁区および帯電しない磁区のトレースされたパ
ターンを残すステップと、前記強誘電体膜のトレースさ
れたパターン内に選択的に蓄積する、有機種で被覆され
たナイサイズの粒子を有する組成物に、前記強誘電体膜
を暴露するステップと、を含む方法。 （２）前記強誘電体膜の暴露は、金属物質および半導体
物質よりなる群から選ばれるナノサイズの誘電体粒子の
化学種を含む溶液よりなる前記組成物を最初に選択する
ステップを含む、上記（１）に記載の方法。 （３）前記トレースは、前記原子間力顕微鏡の探針部材
と前記基板との間の相対的位置決めを保持するＸ−Ｙテ
ーブルによって与える、上記（１）に記載の方法。 （４）前記トレースは、シリコンおよびタングステンよ
りなる群から選ばれる物質よりなる導電性探針部材であ
る探針を選択するステップを含む、上記（３）に記載の
方法。 （５）前記基板上への強誘電体膜の付着は、微小保磁力
を有する前記強誘電体膜の物質を選択するステップを含
む上記（１）に記載の方法。 （６）前記強誘電体膜の物質の選択は、Ｐｂ（Ｚｒx Ｔ
ｉ1-x ）Ｏ3 （ＰＺＴ），Ｂｉ4 Ｔｉ3 Ｏ12，ＳｒＢｉ
ＴａＯ3 ，ＳｒＢｉ2 ＮｂＴａＯ9 ，ＳｒＢｉＴａ2 Ｏ
9 ，ＹＭｎＯ3 ，Ｓｒ1-x Ｂａx Ｎｂ2 Ｏ6 よりなる群
からである、上記（５）に記載の方法。 （７）前記組成物への強誘電体膜の暴露は、前記強誘電
体膜のトレースされたパターン内に電気泳動力によって
選択的に蓄積する化学種を含む溶液よりなる静電的に帯
電された組成物を選択するステップを含む上記（１）に
記載の方法。 （８）前記トレースは、前記探針部材によって、正，
負，中性のバイアスで走査し、前記探針部材の下の強誘
電体磁区内の残留分極によって前記基板上に必要なパタ
ーンを形成するステップを含む、上記（３）に記載の方
法。 （９）前記蓄積されたナノサイズの粒子を加熱して、電
気コンタクトを形成することによって、ナノサイズの回
路内に導電リードを形成する、上記（１）に記載の方
法。 （１０）選択的化学蒸着によって追加の金属を付着する
ことによって、ナノサイズの回路内に導電リードを形成
する、上記（９）に記載の方法。 （１１）前記組成物への強誘電体膜の暴露は、前記強誘
電体膜のトレースされたパターン内に非電気泳動的な力
（dielectrophoretic force）によって選択的に蓄積す
る化学種を含む溶液よりなる高分極性組成物を選択する
ステップを含む上記（１）に記載の方法。 （１２）第１の加工物上に３次元サブミクロン・ヘテロ
構造を作製する方法であって、原子間力顕微鏡によって
前記第１の加工物上の強誘電体膜上に変調されたパター
ンをトレースするステップと、前記パターン上に化学種
を吸着するステップとを含み、前記トレースするステッ
プが、前記強誘電体膜上に分極テンプレートを作製す
る、方法。 （１３）前記第１の加工物の選択された領域に吸着され
た前記化学種は、熱的開始段階，光化学的開始段階，化
学的開始段階よりなる群から選ばれる方法によって、活
性化された重合による融合を可能にする特性によって特
徴づけられる物質である、上記（１２）に記載の方法。 （１４）第２の加工物を設けるステップと、前記第１の
加工物の選択された領域に吸着された前記化学種を、前
記第２の加工物に転写するステップと、前記第２の加工
物への前記吸着された化学種の接着力を増強するため
に、前記吸着された化学種を処理するステップと、をさ
らに含む方法。 （１５）前記第１の加工物をテンプレートとして繰返し
用いるステップをさらに含む、上記（１４）に記載の方
法。 （１６）前記トレースは、正，負，中性のバイアスでの
原子間力顕微鏡の走査を含み、前記原子間力顕微鏡の探
針は、前記強誘電体内の強誘電体磁区内の残留分極によ
って、前記基板上に前記パターンを形成するステップを
含む、上記（１２）に記載の方法。 （１７）前記トレースは、前記原子間力顕微鏡の探針部
材と前記基板との間の相対的位置決めを保持するＸ−Ｙ
テーブルによって与える、上記（１６）に記載の方法。 （１８）前記トレースは、シリコンおよびタングステン
よりなる群から選ばれる物質よりなる探針を選択するス
テップを含む、上記（１７）に記載の方法。 （１９）前記基板上への強誘電体膜の付着は、微小保磁
力を有する前記強誘電体膜の物質を選択するステップを
含む上記（１２）に記載の方法。 （２０）前記強誘電体膜の物質の選択は、Ｐｂ（Ｚｒx
Ｔｉ1-x ）Ｏ3 （ＰＺＴ），Ｂｉ4 Ｔｉ3 Ｏ12，ＳｒＢ
ｉＴａＯ3 ，ＳｒＢｉ2 ＮｂＴａＯ9 ，ＳｒＢｉＴａ2
Ｏ9 ，ＹＭｎＯ3 ，Ｓｒ1-x Ｂａx Ｎｂ2 Ｏ6 よりなる
群からである、上記（５）に記載の方法。 （２１）原子間力顕微鏡を用いて、微粒子のアレイをア
センブルする方法であって、基板上に強誘電体膜を付着
するステップと、前記強誘電体膜の上に、前記原子間力
顕微鏡でパターンをトレースして、前記強誘電体膜上
に、帯電した磁区および帯電しない磁区のトレースされ
たパターンを残すステップと、前記強誘電体膜のトレー
スされたパターン内に選択的に蓄積する、有機種で被覆
されたナイサイズの粒子を有する組成物に、前記強誘電
体膜を暴露するステップとを含み、前記強誘電体膜の暴
露は、金属物質および半導体物質よりなる群から選ばれ
るナノサイズの誘電体粒子の化学種を含む溶液よりなる
前記組成物を最初に選択するステップを含む、方法。 （２２）前記トレースは、前記原子間力顕微鏡の探針部
材と前記基板との間の相対的位置決めを保持するＸ−Ｙ
テーブルによって与える、上記（２１）に記載の方法。 （２３）前記トレースは、シリコンおよびタングステン
よりなる群から選ばれる物質よりなる導電性探針部材で
ある探針を選択するステップを含む、上記（２２）に記
載の方法。 （２４）前記基板上への強誘電体膜の付着は、微小保磁
力を有する前記強誘電体膜の物質を選択するステップを
含む上記（２１）に記載の方法。 （２５）前記強誘電体膜の物質の選択は、Ｐｂ（Ｚｒx
Ｔｉ1-x ）Ｏ3 （ＰＺＴ），Ｂｉ4 Ｔｉ3 Ｏ12，ＳｒＢ
ｉＴａＯ3 ，ＳｒＢｉ2 ＮｂＴａＯ9 ，ＳｒＢｉＴａ2
Ｏ9 ，ＹＭｎＯ3 ，Ｓｒ1-x Ｂａx Ｎｂ2 Ｏ6 よりなる
群からである、上記（２４）に記載の方法。 （２６）前記蓄積されたナノサイズの粒子を加熱して、
電気コンタクトを形成することによって、ナノサイズの
回路内に導電リードを形成する、上記（２１）に記載の
方法。 （２７）選択的化学蒸着によって追加の金属を付着する
ことによって、ナノサイズの回路内に導電リードを形成
する、上記（２６）に記載の方法。 （２８）前記組成物への強誘電体膜の暴露は、前記強誘
電体膜のトレースされたパターン内に非電気泳動的な力
（dielectrophoretic force）によって選択的に蓄積す
る化学種を含む溶液よりなる高分極性組成物を選択する
ステップを含む上記（２１）に記載の方法。
【図１】本発明の方法を説明するための図である。
【図２】本発明の好適な方法を説明するフロー図であ
る。
る。
【図３】本発明の方法を用いてナノワイヤ・デバイスを
作製するシーケンスを示す図である。
作製するシーケンスを示す図である。
１１ 基板 １２ 強誘電体膜 １３ 導電性ナノ探針 ２０，３０ 金属電極 ２５ 強誘電体 ３５ ナノ粒子のアセンブリ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェイムス・マイスウィッチ アメリカ合衆国 10566 ニューヨーク州 ピークスキル セイムール レーン 1200 (72)発明者 クリストファー・ビー・マレイ アメリカ合衆国 10562 ニューヨーク州 オッシニング ウォータービュー ドラ イブ 43 (72)発明者 アレジャンドロ・ジー・シュロット アメリカ合衆国 10011 ニューヨーク州 ニューヨーク エイピーティー ９ビー ウェスト トゥエルフス ストリート 175 Ｆターム(参考） 5D112 AA05 BB06 FA01 FB04 GA02 GA19 5F046 AA28 5F083 FR01 JA13 JA14 JA15 JA17 JA38 JA39
Claims (28)
- 【請求項１】原子間力顕微鏡を用いて、微粒子のアレイ
をアセンブルする方法であって、 基板上に強誘電体膜を付着するステップと、 前記強誘電体膜の上に、前記原子間力顕微鏡でパターン
をトレースして、前記強誘電体膜上に、帯電した磁区お
よび帯電しない磁区のトレースされたパターンを残すス
テップと、 前記強誘電体膜のトレースされたパターン内に選択的に
蓄積する、有機種で被覆されたナイサイズの粒子を有す
る組成物に、前記強誘電体膜を暴露するステップと、を
含む方法。 - 【請求項２】前記強誘電体膜の暴露は、金属物質および
半導体物質よりなる群から選ばれるナノサイズの誘電体
粒子の化学種を含む溶液よりなる前記組成物を最初に選
択するステップを含む、請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】前記トレースは、前記原子間力顕微鏡の探
針部材と前記基板との間の相対的位置決めを保持するＸ
−Ｙテーブルによって与える、請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】前記トレースは、シリコンおよびタングス
テンよりなる群から選ばれる物質よりなる導電性探針部
材である探針を選択するステップを含む、請求項３に記
載の方法。 - 【請求項５】前記基板上への強誘電体膜の付着は、微小
保磁力を有する前記強誘電体膜の物質を選択するステッ
プを含む請求項１に記載の方法。 - 【請求項６】前記強誘電体膜の物質の選択は、Ｐｂ（Ｚ
ｒx Ｔｉ1-x ）Ｏ3 （ＰＺＴ），Ｂｉ4 Ｔｉ3 Ｏ12，Ｓ
ｒＢｉＴａＯ3 ，ＳｒＢｉ2 ＮｂＴａＯ9 ，ＳｒＢｉＴ
ａ2Ｏ9 ，ＹＭｎＯ3 ，Ｓｒ1-x Ｂａx Ｎｂ2 Ｏ6 より
なる群からである、請求項５に記載の方法。 - 【請求項７】前記組成物への強誘電体膜の暴露は、前記
強誘電体膜のトレースされたパターン内に電気泳動力に
よって選択的に蓄積する化学種を含む溶液よりなる静電
的に帯電された組成物を選択するステップを含む請求項
１に記載の方法。 - 【請求項８】前記トレースは、前記探針部材によって、
正，負，中性のバイアスで走査し、前記探針部材の下の
強誘電体磁区内の残留分極によって前記基板上に必要な
パターンを形成するステップを含む、請求項３に記載の
方法。 - 【請求項９】前記蓄積されたナノサイズの粒子を加熱し
て、電気コンタクトを形成することによって、ナノサイ
ズの回路内に導電リードを形成する、請求項１に記載の
方法。 - 【請求項１０】選択的化学蒸着によって追加の金属を付
着することによって、ナノサイズの回路内に導電リード
を形成する、請求項９に記載の方法。 - 【請求項１１】前記組成物への強誘電体膜の暴露は、前
記強誘電体膜のトレースされたパターン内に非電気泳動
的な力（dielectrophoretic force）によって選択的に
蓄積する化学種を含む溶液よりなる高分極性組成物を選
択するステップを含む請求項１に記載の方法。 - 【請求項１２】第１の加工物上に３次元サブミクロン・
ヘテロ構造を作製する方法であって、原子間力顕微鏡に
よって前記第１の加工物上の強誘電体膜上に変調された
パターンをトレースするステップと、 前記パターン上に化学種を吸着するステップとを含み、
前記トレースするステップが、前記強誘電体膜上に分極
テンプレートを作製する、方法。 - 【請求項１３】前記第１の加工物の選択された領域に吸
着された前記化学種は、熱的開始段階，光化学的開始段
階，化学的開始段階よりなる群から選ばれる方法によっ
て、活性化された重合による融合を可能にする特性によ
って特徴づけられる物質である、請求項１２に記載の方
法。 - 【請求項１４】第２の加工物を設けるステップと、 前記第１の加工物の選択された領域に吸着された前記化
学種を、前記第２の加工物に転写するステップと、 前記第２の加工物への前記吸着された化学種の接着力を
増強するために、前記吸着された化学種を処理するステ
ップと、をさらに含む方法。 - 【請求項１５】前記第１の加工物をテンプレートとして
繰返し用いるステップをさらに含む、請求項１４に記載
の方法。 - 【請求項１６】前記トレースは、正，負，中性のバイア
スでの原子間力顕微鏡の走査を含み、前記原子間力顕微
鏡の探針は、前記強誘電体内の強誘電体磁区内の残留分
極によって、前記基板上に前記パターンを形成するステ
ップを含む、請求項１２に記載の方法。 - 【請求項１７】前記トレースは、前記原子間力顕微鏡の
探針部材と前記基板との間の相対的位置決めを保持する
Ｘ−Ｙテーブルによって与える、請求項１６に記載の方
法。 - 【請求項１８】前記トレースは、シリコンおよびタング
ステンよりなる群から選ばれる物質よりなる探針を選択
するステップを含む、請求項１７に記載の方法。 - 【請求項１９】前記基板上への強誘電体膜の付着は、微
小保磁力を有する前記強誘電体膜の物質を選択するステ
ップを含む請求項１２に記載の方法。 - 【請求項２０】前記強誘電体膜の物質の選択は、Ｐｂ
（Ｚｒx Ｔｉ1-x ）Ｏ3 （ＰＺＴ），Ｂｉ4 Ｔｉ3
Ｏ12，ＳｒＢｉＴａＯ3 ，ＳｒＢｉ2 ＮｂＴａＯ9 ，Ｓ
ｒＢｉＴａ2Ｏ9 ，ＹＭｎＯ3 ，Ｓｒ1-x Ｂａx Ｎｂ2
Ｏ6 よりなる群からである、請求項５に記載の方法。 - 【請求項２１】原子間力顕微鏡を用いて、微粒子のアレ
イをアセンブルする方法であって、 基板上に強誘電体膜を付着するステップと、 前記強誘電体膜の上に、前記原子間力顕微鏡でパターン
をトレースして、前記強誘電体膜上に、帯電した磁区お
よび帯電しない磁区のトレースされたパターンを残すス
テップと、 前記強誘電体膜のトレースされたパターン内に選択的に
蓄積する、有機種で被覆されたナイサイズの粒子を有す
る組成物に、前記強誘電体膜を暴露するステップとを含
み、 前記強誘電体膜の暴露は、金属物質および半導体物質よ
りなる群から選ばれるナノサイズの誘電体粒子の化学種
を含む溶液よりなる前記組成物を最初に選択するステッ
プを含む、方法。 - 【請求項２２】前記トレースは、前記原子間力顕微鏡の
探針部材と前記基板との間の相対的位置決めを保持する
Ｘ−Ｙテーブルによって与える、請求項２１に記載の方
法。 - 【請求項２３】前記トレースは、シリコンおよびタング
ステンよりなる群から選ばれる物質よりなる導電性探針
部材である探針を選択するステップを含む、請求項２２
に記載の方法。 - 【請求項２４】前記基板上への強誘電体膜の付着は、微
小保磁力を有する前記強誘電体膜の物質を選択するステ
ップを含む請求項２１に記載の方法。 - 【請求項２５】前記強誘電体膜の物質の選択は、Ｐｂ
（Ｚｒx Ｔｉ1-x ）Ｏ3 （ＰＺＴ），Ｂｉ4 Ｔｉ3
Ｏ12，ＳｒＢｉＴａＯ3 ，ＳｒＢｉ2 ＮｂＴａＯ9 ，Ｓ
ｒＢｉＴａ2Ｏ9 ，ＹＭｎＯ3 ，Ｓｒ1-x Ｂａx Ｎｂ2
Ｏ6 よりなる群からである、請求項２４に記載の方法。 - 【請求項２６】前記蓄積されたナノサイズの粒子を加熱
して、電気コンタクトを形成することによって、ナノサ
イズの回路内に導電リードを形成する、請求項２１に記
載の方法。 - 【請求項２７】選択的化学蒸着によって追加の金属を付
着することによって、ナノサイズの回路内に導電リード
を形成する、請求項２６に記載の方法。 - 【請求項２８】前記組成物への強誘電体膜の暴露は、前
記強誘電体膜のトレースされたパターン内に非電気泳動
的な力（dielectrophoretic force）によって選択的に
蓄積する化学種を含む溶液よりなる高分極性組成物を選
択するステップを含む請求項２１に記載の方法。
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