【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、２次元又は３次元ナノ構造物の作製方法に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、十数ナノメートル以下の大きさの２次元又は３次元のナノ構造物を作製し、しかもこれを効率よく作製することのできる２次元又は３次元ナノ構造物の作製方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
これまでの半導体では主に２次元的に配線されているが、３次元的な配線を自在に行うことができれば、より高集積な半導体デバイスの作製が期待される。
【０００３】
一方、半導体デバイスにおける集積度の高まりにつれ、より微細な構造をその位置と大きさを制御して作製する技術への要求が高まっており、必要とされるパターンや配線のサイズは数ナノメートルの領域に入りつつある（たとえば、非特許文献１参照）。
【０００４】
これまでナノサイズの構造の作製には、一般にリソグラフィーが適用されてきたが、リソグラフィーでは立体的な構造を効率よく作製することは難しい。
【０００５】
また、２０ナノメートル以下の大きさの２次元又は３次元のナノ構造物を作製する手法は存在しない。
【０００６】
【非特許文献１】
表面技術，２００２年，第５３巻，第１２号，ｐ．８０７
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この出願の発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、十数ナノメートル以下の大きさの２次元又は３次元のナノ構造物を作製し、しかもこれを効率よく作製することのできる２次元又は３次元ナノ構造物の作製方法を提供することを解決すべき課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、基板を磁場中に配置し、原料ガスを基板表面上に流しながら、収束させた電子線を基板の所望の位置に向かって照射して、十数ナノメートル以下の大きさの２次元又は３次元のナノ構造物を形成させることを特徴とする２次元又は３次元ナノ構造物の作製方法（請求項１）を提供する。
【０００９】
また、この出願の発明は、電子線の照射位置に加え、スポットサイズ及び／又は照射時間を変化させ、ナノ構造物の大きさ及び／又は形状を変化させること（請求項２）を一態様として提供する。
【００１０】
以下、実施例を示しつつ、この出願の発明の２次元又は３次元ナノ構造物の作製方法についてさらに詳しく説明する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この出願の発明の２次元又は３次元ナノ構造物の作製方法では、図１に示したように、基板（１）を磁場（図１図中の符号２は磁力線を示す）中に配置し、原料ガス（３）を基板（１）の表面上に流しながら、収束させた電子線（４）を基板（１）の所望の位置に向かって照射する。この時の電子線（４）は、たとえば、その直径が数ナノメートルにまで収束したものとすることができる。
【００１２】
そして、この出願の発明の２次元又は３次元ナノ構造物の作製方法では、十数ナノメートル以下の大きさの２次元又は３次元のナノ構造物（５）を形成させる。電子線（４）を一点に照射することで点状物が、また、電子線（４）を照射しながら照射位置を変化させることで直線や曲線の線状物が、それぞれ直径十数ナノメートルの大きさで形成される。このような直線や曲線の線状物を組み合わせることにより、２次元又は３次元の構造物（５）が自在に作製される。その作製位置はナノメートル以下の精度で変えることができる。
【００１３】
さらに、電子線（４）を基板（１）のある領域を塗りつぶすように照射すると、板状物を作製することができる。この板状物の幅や長さもナノメートルの精度で変えることができる。以上から明らかなように、この出願で言及するところの大きさには、２次元又は３次元のナノ構造物（５）の直径、幅、長さ等が包含される。
【００１４】
このように、この出願の発明の２次元又は３次元ナノ構造物の作製方法により、これまで実現されていなかった２０ナノメートル以下の大きさの２次元又は３次元のナノ構造物が作製可能となる。このため、半導体デバイス内のパターン、配線の太さをナノメートルオーダーにすることが可能となり、高集積化が図れ、立体配線の実現が有望視される。
【００１５】
また、２次元又は３次元のナノ構造物（５）は、電子線（４）の照射位置を走査することにより所望の位置に形成させることができるため、指定した箇所に必要なナノ構造物を作製することも可能であり、たとえば、マイクロマシン用の部品の作製への応用が期待される。
【００１６】
さらに、この出願の発明の２次元又は３次元ナノ構造物の作製方法では、リソグラフィーのようにマスクを使用することがないため、十数ナノメートル以下の大きさの２次元又は３次元のナノ構造物（５）が効率よく作製される。
【００１７】
そして、この出願の発明の２次元又は３次元ナノ構造物の作製方法では、電子線（４）の照射位置に加え、スポットサイズ及び／又は照射時間を変化させることにより、ナノ構造物（５）のサイズ及び／又は形状を変化させることも可能である。
【００１８】
なお、この出願の発明の２次元又は３次元ナノ構造物の作製方法では、原料ガス（３）の種類は特定されない。たとえば、Ｗ（ＣＯ）６、Ｍｏ（ＣＯ）６、Ｉｎ（Ｃ５Ｈ７Ｏ２）３、（ＣＨ３）３（ＣＨ３−Ｃ５Ｈ４）Ｐｔ、（ＣＨ３）２Ａｕ（Ｃ５Ｈ７Ｏ２）等が例示される。それぞれの原料ガス（３）を使用することにより、Ｗ、Ｍｏ、Ｉｎ、Ｐｔ、Ａｕ等のナノ構造物（５）が作製される。
【００１９】
【実施例】
［実施例１］
シリコン（Ｓｉ）基板の表面上に、室温、１０２Ｐａ以下の条件で原料ガスのＷ（ＣＯ）６ガスを流した。照射位置を断続的に変えて電子線をシリコン基板に向かって照射した。電子線については、加速電圧２００ｋＶ、電流１ナノアンペア、スポットサイズ３ナノメートルとした。
【００２０】
図２に透過電子顕微鏡像を示したように、電子線の照射によりＷ（ＣＯ）６ガスが分解してタングステン（Ｗ）のナノ微粒子が形成され、等間隔に配列した。タングステンナノ微粒子の直径は、電子線の照射時間を変化させることにより変化した（照射時間は０．５秒、２秒、５秒とした）。最も小さいタングステンナノ微粒子の直径は約５ナノメートルであり、電子線の照射時間を長くすることによりタングステンナノ微粒子の直径は大きくなった。
［実施例２］
カーボングリッドを基板とし、室温、１０２Ｐａ以下の条件で原料ガスのＷ（ＣＯ）６ガスをカーボングリッドの表面上を流した。照射位置を徐々に移動させて電子線をカーボングリッドに向かって照射した。電子線については、実施例１と同様に、加速電圧２００ｋＶ、電流１ナノアンペア、スポットサイズ３ナノメートルとした。
【００２１】
図３に走査型電子顕微鏡像を示したように、リングとこれにつながる２本の直線の線状物であり、直径十数ナノメートル以下のタングステンの３次元ナノ構造物が形成された（像中央）。このように、３次元ナノ構造物は、基板だけでなく、空間中にも形成可能であることが確認される。
【００２２】
もちろん、この出願の発明は、以上の実施形態及び実施例によって限定されるものではない。細部については様々な態様が可能であることはいうまでもない。
【００２３】
【発明の効果】
以上詳しく説明したとおり、この出願の発明によって、直径十数ナノメートル以下の２次元又は３次元のナノ構造物を作製し、しかもこれを効率よく作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この出願の発明の２次元又は３次元ナノ構造物の作製方法の概要を示した模式図である。
【図２】実施例１で作製したタングステンナノ微粒子の透過電子顕微鏡像である。
【図３】実施例２で作製したタングステンの３次元ナノ構造物の走査電子顕微鏡像である。
【符号の説明】
１ 基板
２ 磁力線
３ 原料ガス
４ 電子線
５ ナノ構造物[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The invention of this application relates to a method for producing a two-dimensional or three-dimensional nanostructure. More specifically, the invention of this application provides a two-dimensional or three-dimensional nanostructure capable of producing a two-dimensional or three-dimensional nanostructure having a size of ten or more nanometers or less, and capable of efficiently producing the two-dimensional or three-dimensional nanostructure. The method relates to a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
Conventional semiconductors are mainly two-dimensionally wired. However, if three-dimensional wiring can be freely performed, the production of a highly integrated semiconductor device is expected.
[0003]
On the other hand, as the degree of integration in semiconductor devices has increased, there has been an increasing demand for techniques for producing finer structures by controlling their positions and sizes, and the required pattern and wiring sizes are several nanometers. (See, for example, Non-Patent Document 1).
[0004]
Until now, lithography has generally been applied to the production of nano-sized structures, but it is difficult to efficiently produce a three-dimensional structure by lithography.
[0005]
Further, there is no method for producing a two-dimensional or three-dimensional nanostructure having a size of 20 nanometers or less.
[0006]
[Non-patent document 1]
Surface Technology, 2002, Vol. 53, No. 12, p. 807
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The invention of this application has been made in view of the circumstances described above, and is intended to produce a two-dimensional or three-dimensional nanostructure having a size of not more than ten nanometers and to efficiently produce the same. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a two-dimensional or three-dimensional nanostructure that can be performed.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The invention of this application solves the above-mentioned problem by arranging a substrate in a magnetic field and irradiating a focused electron beam toward a desired position on the substrate while flowing a source gas on the substrate surface. The present invention provides a method for producing a two-dimensional or three-dimensional nanostructure, wherein a two-dimensional or three-dimensional nanostructure having a size of not more than ten nanometers is formed.
[0009]
In addition, the invention of this application has an aspect of changing the size and / or shape of the nanostructure by changing the spot size and / or irradiation time in addition to the irradiation position of the electron beam (claim 2). provide.
[0010]
Hereinafter, the method for producing a two-dimensional or three-dimensional nanostructure of the invention of the present application will be described in more detail with reference to examples.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the method for producing a two-dimensional or three-dimensional nanostructure according to the invention of the present application, as shown in FIG. 1, the substrate (1) is arranged in a magnetic field (the reference numeral 2 in FIG. 1 indicates a line of magnetic force), While the source gas (3) is flowing over the surface of the substrate (1), the focused electron beam (4) is irradiated toward a desired position on the substrate (1). At this time, the electron beam (4) may have a diameter converged to several nanometers, for example.
[0012]
Then, in the method for producing a two-dimensional or three-dimensional nanostructure of the invention of this application, a two-dimensional or three-dimensional nanostructure (5) having a size of not more than ten nanometers is formed. By irradiating the electron beam (4) to one point, a point-like object is obtained, and by changing the irradiation position while irradiating the electron beam (4), a linear or curved linear object is obtained with a diameter of tens of nanometers. It is formed in the size of. By combining such linear or curved linear objects, a two-dimensional or three-dimensional structure (5) can be freely manufactured. Its fabrication position can be changed with sub-nanometer accuracy.
[0013]
Further, when the electron beam (4) is irradiated so as to fill a certain area of the substrate (1), a plate-like object can be manufactured. The width and length of the plate can also be varied with nanometer precision. As is apparent from the above, the size referred to in this application includes the diameter, width, length, etc. of the two-dimensional or three-dimensional nanostructure (5).
[0014]
As described above, according to the method for producing a two-dimensional or three-dimensional nanostructure of the invention of the present application, it is possible to produce a two-dimensional or three-dimensional nanostructure having a size of 20 nm or less, which has not been realized until now. Become. For this reason, the thickness of the pattern and wiring in the semiconductor device can be on the order of nanometers, high integration can be achieved, and the realization of three-dimensional wiring is expected.
[0015]
The two-dimensional or three-dimensional nanostructure (5) can be formed at a desired position by scanning the irradiation position of the electron beam (4). It can also be manufactured, and for example, it is expected to be applied to manufacturing of parts for micromachines.
[0016]
Furthermore, in the method for producing a two-dimensional or three-dimensional nanostructure of the invention of this application, a mask is not used unlike lithography, so that a two-dimensional or three-dimensional nanostructure having a size of ten or less nanometers or less is used. The object (5) is produced efficiently.
[0017]
In the method for producing a two-dimensional or three-dimensional nanostructure according to the invention of this application, the nanostructure (5) is changed by changing the spot size and / or irradiation time in addition to the irradiation position of the electron beam (4). It is also possible to vary the size and / or shape of the.
[0018]
In the method for producing a two-dimensional or three-dimensional nanostructure of the invention of this application, the type of the source gas (3) is not specified. For example, W (CO) 6, Mo (CO) 6, In (C 5 H 7 O 2) 3, (CH 3) 3 (CH 3 -C 5 H 4) Pt, (CH 3) 2 Au (C 5 H 7 O 2 ) and the like. By using each source gas (3), a nanostructure (5) such as W, Mo, In, Pt, or Au is produced.
[0019]
【Example】
[Example 1]
On the surface of the silicon (Si) substrate, a source gas W (CO) 6 gas was flown at room temperature under a condition of 10 2 Pa or less. The irradiation position was changed intermittently to irradiate the electron beam toward the silicon substrate. For the electron beam, the accelerating voltage was 200 kV, the current was 1 nanoampere, and the spot size was 3 nanometers.
[0020]
As shown in the transmission electron microscope image in FIG. 2, the W (CO) 6 gas was decomposed by irradiation with the electron beam to form tungsten (W) nanoparticles, which were arranged at equal intervals. The diameter of the tungsten nanoparticles was changed by changing the irradiation time of the electron beam (the irradiation time was set to 0.5 seconds, 2 seconds, and 5 seconds). The diameter of the smallest tungsten nanoparticle was about 5 nanometers, and the diameter of the tungsten nanoparticle was increased by increasing the irradiation time of the electron beam.
[Example 2]
Using a carbon grid as a substrate, a raw material gas W (CO) 6 gas was flowed over the surface of the carbon grid at room temperature under a condition of 10 2 Pa or less. The irradiation position was gradually moved, and the electron beam was irradiated toward the carbon grid. As for the electron beam, as in Example 1, the acceleration voltage was 200 kV, the current was 1 nanoampere, and the spot size was 3 nanometers.
[0021]
As shown in the scanning electron microscope image in FIG. 3, a three-dimensional tungsten nanostructure having a diameter of not more than tens of nanometers, which is a ring and two linear linear objects connected to the ring, was formed. Center). Thus, it is confirmed that the three-dimensional nanostructure can be formed not only on the substrate but also in the space.
[0022]
Of course, the invention of this application is not limited by the above embodiments and examples. It goes without saying that various aspects are possible for the details.
[0023]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the invention of this application, a two-dimensional or three-dimensional nanostructure having a diameter of not less than ten and several nanometers can be manufactured, and the nanostructure can be manufactured efficiently.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of a method for producing a two-dimensional or three-dimensional nanostructure of the invention of the present application.
FIG. 2 is a transmission electron microscope image of the tungsten nanoparticles prepared in Example 1.
FIG. 3 is a scanning electron microscope image of a three-dimensional tungsten nanostructure produced in Example 2.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Magnetic field line 3 Source gas 4 Electron beam 5 Nanostructure
