JP2005310450A - Method of forming projection consisting of material containing carbon, plate board product having projection consisting of material containing carbon, and electron emitting element - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of forming a projection consisting of a material containing carbon, a plate board product having a projection consisting of materials containing the carbon, and an electron emitting element. <P>SOLUTION: This is the method in which a mask 23 is formed having a plurality of patterns 23a arranged on a plate board 11 by respectively conducting etching 21 on a plurality of mask membranes formed on the plate board 11 having a region consisting of the material containing the carbon. Etching is conducted on the plate board 11 by using this mask 23 to form projections 11c respectively corresponding to a plurality of patterns 23a of the mask 23. Respective patterns 23a include a first mask layer 13a and a second mask layer 15a deployed in the direction to intersect with the main face 11a. Materials of the first mask layers 13a are different from those of the second mask layers 15a. In respective patterns 23a, size of the first mask layer 13a is different from that of the second mask layer 15a. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、炭素を含む材料から成る突起を形成する方法、炭素を含む材料から成る突起を有する基板生産物、および電子放出素子に関する。   The present invention relates to a method for forming a protrusion made of a carbon-containing material, a substrate product having a protrusion made of a carbon-containing material, and an electron-emitting device.

文献1(たとえばK.Okano, K.Hoshina, S.Koizumi and K.Nishimura, Diamond and Related Materials 5 (1996) pp19-24)には、ダイヤモンドの突起構造を形成することが記載されている。ダイヤモンドの突起構造を形成する場合、異方性エッチングによって形成されたシリコン領域の窪んだ型に多結晶ダイヤモンドを形成する。この後に、シリコン領域を除去して、多結晶ダイヤモンドのピラミッドを形成する。   Reference 1 (for example, K. Okano, K. Hoshina, S. Koizumi and K. Nishimura, Diamond and Related Materials 5 (1996) pp19-24) describes forming a diamond protrusion structure. In the case of forming a diamond protrusion structure, polycrystalline diamond is formed in a recessed mold of a silicon region formed by anisotropic etching. Thereafter, the silicon region is removed to form a polycrystalline diamond pyramid.

文献2(Y. Nishibayashi, H. Saito, T. Imai and N. Fujimori; Diamond and Related Materials, 9 (2000) pp290-294)には、単結晶を用いたピラミッドを形成する方法が記載されている。この方法では、ダイヤモンドの表面に微小な円柱を形成する。その円柱上に成長パラメーターを制御しながら、ダイヤモンドをエピタキシャル成長する。これによって、先端が尖ったピラミッド状の突起が作製される。さらに、その微小円柱突起をエッチングして、さらに尖鋭化することもできる。   Reference 2 (Y. Nishibayashi, H. Saito, T. Imai and N. Fujimori; Diamond and Related Materials, 9 (2000) pp290-294) describes a method for forming a pyramid using a single crystal. . In this method, a minute cylinder is formed on the surface of diamond. Diamond is epitaxially grown on the cylinder while controlling the growth parameters. As a result, a pyramidal protrusion with a sharp tip is produced. Further, the minute cylindrical protrusions can be etched to further sharpen.

文献3(西林良樹、安藤豊、古田寛、小橋宏司、目黒貴一、今井貴浩、平尾孝、尾浦憲治郎;SEIテクニカルレビュー、2002年8月号、またはYoshiki. Nishibayashi, Yutaka Ando, Hiroshi Furuta, Natsuo Tatsumi, Akihiko Namba and T. Imai; Sumitomo Electric Industries Technical Review, No. 57 (2004) 33-36.)には、単層のAlマスクを使って突起を形成する方法も報告されている。この中で、ローソク型の突起はアスペクト比が高い。しかも、非常に高密度で、先端も非常に尖った突起を形成することができる。
K.Okano, K.Hoshina, S.Koizumi and K.Nishimura, Diamond and Related Materials 5 (1996) pp.19-24 Y. Nishibayashi, H. Saito, T. Imai and N. Fujimori; Diamond and Related Materials, 9 (2000) pp.290-294 西林良樹、安藤豊、古田寛、小橋宏司、目黒貴一、今井貴浩、平尾孝、尾浦憲治郎;SEIテクニカルレビュー、2002年8月号、またはYoshiki. Nishibayashi, Yutaka Ando, Hiroshi Furuta, Natsuo Tatsumi, Akihiko Namba and T. Imai; Sumitomo Electric Industries Technical Review, No. 57 (2004) pp.33-36.
Reference 3 (Yoshiki Nishibayashi, Yutaka Ando, Hiroshi Furuta, Koji Kobashi, Kiichi Meguro, Takahiro Imai, Takashi Hirao, Kenjiro Oura; SEI Technical Review, August 2002 issue, or Yoshiki. Nishibayashi, Yutaka Ando, Hiroshi Furuta, Natsuo Tatsumi , Akihiko Namba and T. Imai; Sumitomo Electric Industries Technical Review, No. 57 (2004) 33-36.), A method of forming protrusions using a single layer Al mask is also reported. Among them, the candle-shaped protrusion has a high aspect ratio. In addition, it is possible to form a protrusion with a very high density and a very sharp tip.
K. Okano, K. Hoshina, S. Koizumi and K. Nishimura, Diamond and Related Materials 5 (1996) pp.19-24 Y. Nishibayashi, H. Saito, T. Imai and N. Fujimori; Diamond and Related Materials, 9 (2000) pp.290-294 Yoshiki Nishibayashi, Yutaka Ando, Hiroshi Furuta, Koji Kobashi, Kiichi Meguro, Takahiro Imai, Takashi Hirao, Kenjiro Oura; SEI Technical Review, August 2002, or Yoshiki. Nishibayashi, Yutaka Ando, Hiroshi Furuta, Natsuo Tatsumi, Akihiko Namba and T. Imai; Sumitomo Electric Industries Technical Review, No. 57 (2004) pp.33-36.

しかしながら、文献1に記載された方法では、この方法を電子放出素子に利用する場合、先端粒径を小さくする必要から突起は多結晶となり、突起内部に粒界が存在するために、電子の輸送がスムースでなく、NEA表面から効率よく電子の放出ができない。また、近接場光プローブに利用する場合にも、多結晶であれば粒界や個々の結晶のひずみによる光の散乱で、光の伝播がスムースでない。文献2では、突起のサイズのばらつきが小さくない。文献3では、これらの突起一つのサイズは1マイクロメートル程度であり、この方法を用いて、さらに小さい突起を精度よく形成できない。1μm角に例えば4個以上の突起を形成する方法はまだ提示されていない。すなわち、高密度に配列された突起形成する方法が求められている。   However, in the method described in Document 1, when this method is used for an electron-emitting device, the protrusions are polycrystalline because it is necessary to reduce the tip particle size, and there are grain boundaries inside the protrusions. Is not smooth and electrons cannot be efficiently emitted from the NEA surface. Also, when used in a near-field optical probe, if it is polycrystalline, light propagation is not smooth due to light scattering due to grain boundaries and distortion of individual crystals. In Document 2, the variation in the size of the protrusion is not small. In Document 3, the size of one of these protrusions is about 1 micrometer, and it is impossible to accurately form a smaller protrusion using this method. For example, a method of forming four or more protrusions on a 1 μm square has not yet been proposed. That is, there is a demand for a method of forming protrusions arranged at high density.

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、高密度の突起構造を提供することにあり、より具体的には、炭素を含む材料から成る突起を形成する方法、炭素を含む材料から成る突起を有する基板生産物、および電子放出素子を提供することを目的とする。   This invention is made in view of such a situation, and it is in providing a high-density protrusion structure, More specifically, the method of forming the protrusion which consists of material containing carbon, carbon is included. It is an object of the present invention to provide a substrate product having a protrusion made of a material, and an electron-emitting device.

本発明の一側面は、炭素を含む材料から成る突起を形成する方法に係る。この方法は、(a)炭素を含む材料から成る領域を有する基板の主面上に、複数のマスク膜を順に形成する工程と、(b)前記複数のマスク膜をそれぞれエッチングして、前記基板の主面上に配列された複数のパターンを有するマスクを形成する工程と、(c)前記マスクを用いて前記基板をエッチングして、前記マスクの前記複数のパターンそれぞれに対応する突起を形成する工程とを備え、前記パターン各々は、前記主面に交差する方向に配置された一群の層を含んでおり、前記一群の層は、前記主面に最も近い第1の層と、前記主面から最も遠い第2の層とを含んでおり、前記第1の層の材料は、前記第2の層の材料と異なっており、各パターンにおいて、前記第1の層のサイズは前記第2の層のサイズと異なる。   One aspect of the invention relates to a method of forming a protrusion made of a carbon-containing material. The method includes (a) a step of sequentially forming a plurality of mask films on a main surface of a substrate having a region made of a material containing carbon, and (b) etching the plurality of mask films, respectively. Forming a mask having a plurality of patterns arranged on the main surface of the substrate, and (c) etching the substrate using the mask to form a protrusion corresponding to each of the plurality of patterns of the mask. Each pattern includes a group of layers arranged in a direction intersecting the main surface, and the group of layers includes a first layer closest to the main surface, and the main surface A second layer farthest from the first layer, wherein the material of the first layer is different from the material of the second layer, and in each pattern, the size of the first layer is the second layer. Different from layer size.

この方法によれば、第1および第2の層を含むマスクを用いて基板をエッチングするので、基板は、まず、主面に最も遠い第2の層をマスクとしてエッチングされ、この後に、主面に最も近い第1の層をマスクとしてエッチングされる。第1の層のサイズが第2の層のサイズと異なるので、形成された突起は、主面に交差する方向に配列された第1の部分および第2の部分を有する。第1の部分は第1の層を用いて形成されており、第2の部分は第2の層を用いて形成されているので、第1の部分のサイズは第2の部分のサイズと異なる。第1および第2の部分をそれぞれ第1の層および第2の層を用いて形成するので、突起の形状のばらつきが小さい。   According to this method, since the substrate is etched using the mask including the first and second layers, the substrate is first etched using the second layer farthest from the main surface as a mask, and then the main surface. Etching is performed using the first layer closest to the mask as a mask. Since the size of the first layer is different from the size of the second layer, the formed protrusion has a first portion and a second portion arranged in a direction intersecting the main surface. Since the first portion is formed using the first layer and the second portion is formed using the second layer, the size of the first portion is different from the size of the second portion. . Since the first and second portions are formed using the first layer and the second layer, respectively, the variation in the shape of the protrusion is small.

本発明の方法では、前記パターン各々は、第3の層を更に含んでおり、前記第3の層は、前記第1の層と前記第2の層との間に設けられているようにしてもよい。この方法によれば、突起は、第3の層を用いて形成された第3の部分を更に含み、第1〜第3の部分をそれぞれ第1〜第3の層を用いて形成するので、突起の形状のばらつきが小さい。   In the method of the present invention, each of the patterns further includes a third layer, and the third layer is provided between the first layer and the second layer. Also good. According to this method, the protrusion further includes a third portion formed using the third layer, and the first to third portions are formed using the first to third layers, respectively. The variation in the shape of the protrusion is small.

本発明の方法では、各パターンのサイズの最大値は、300ナノメート以下であり、前記第2のマスク層は前記第1のマスク層上に設けられており、各パターンにおいて、前記第2の層のサイズは前記第1の層のサイズより大きいようにしてもよい。この方法によれば、300ナノメート程度の小さなパターンを用いて突起を形成することができる。基板は、第1の層のサイズより大きいサイズを有する第2の層を用いてエッチングされ、この後に、第1の層を用いてエッチングされる。   In the method of the present invention, the maximum size of each pattern is 300 nanometers or less, the second mask layer is provided on the first mask layer, and in each pattern, the second layer May be larger than the size of the first layer. According to this method, protrusions can be formed using a small pattern of about 300 nanometers. The substrate is etched using a second layer having a size that is larger than the size of the first layer, followed by etching using the first layer.

本発明の方法では、前記第1の層は、アルミニウムまたは窒化チタンを含む金属から成り、前記第2の層は窒化チタンまたは金を含む金属から成るようにしてもよい。ただし、異なる金属の組み合わせで、この方法によれば、アルミニウムおよび窒化チタン層の組み合わせが好適であり、アルミニウムを含む金属層および窒化チタンを含む金属層の組み合わせが好ましい。   In the method of the present invention, the first layer may be made of a metal containing aluminum or titanium nitride, and the second layer may be made of a metal containing titanium nitride or gold. However, according to this method, a combination of aluminum and a titanium nitride layer is preferable, and a combination of a metal layer containing aluminum and a metal layer containing titanium nitride is preferable.

本発明の方法では、前記基板はダイヤモンド基板であることができる。この方法によれば、ダイヤモンドから成る突起を形成することができる。   In the method of the present invention, the substrate may be a diamond substrate. According to this method, a projection made of diamond can be formed.

本発明の別の側面は、炭素を含む材料から成る突起を有する基板生産物に係る。この基板生産物は、(a)支持基体と、(b)前記支持基体の主面上に配列されており炭素を含む材料から成る複数の突起とを備え、各突起は、前記主面に交差する方向に順に配列された第1および第2の部分を有しており、前記第1の部分の断面形状は前記第2の部分の断面形状と異なっており、前記第1の部分は突起の先端を含み、前記第2の部分は突起の根本を含み、各突起の先端の最大サイズは100ナノメートル以下であり、各突起の根元の最大サイズは300ナノメートル以下である。   Another aspect of the present invention relates to a substrate product having protrusions made of a carbon containing material. The substrate product includes (a) a supporting base, and (b) a plurality of protrusions made of a carbon-containing material arranged on the main surface of the supporting base, and each protrusion intersects the main surface. The first portion has a cross-sectional shape different from the cross-sectional shape of the second portion, and the first portion is a protrusion of the protrusion. The tip includes a tip, the second portion includes a root of the projection, the maximum size of the tip of each projection is 100 nanometers or less, and the maximum size of the base of each projection is 300 nanometers or less.

この基板生産物によれば、各突起の根元のサイズは300ナノメートル以下であるので、突起の密度が高い突起構造が提供される。   According to this substrate product, since the base size of each protrusion is 300 nanometers or less, a protrusion structure having a high protrusion density is provided.

本発明の基板生産物では、前記複数の突起はアレイ状に配列されており、前記突起の密度は、平方マイクロメートル当たり4個以上であることが好ましい。この基板生産物は、平方マイクロメートル当たり4個以上の高密度に配列された突起を含む。   In the substrate product of the present invention, it is preferable that the plurality of protrusions are arranged in an array, and the density of the protrusions is 4 or more per square micrometer. The substrate product includes four or more densely arranged protrusions per square micrometer.

本発明の基板生産物では、前記支持基体および前記突起はダイヤモンドから成るようにしてもよい。この基板生産物によれば、ダイヤモンドから成る突起構造が提供される。   In the substrate product of the present invention, the support base and the protrusion may be made of diamond. According to this substrate product, a protruding structure made of diamond is provided.

本発明の更なる別の側面によれば、電子放出素子は、(a)上記の基板生産物と、(b)前記基板生産物の前記支持基体の主面および裏面の少なくともいずれか一面に設けられた電極とを備える。   According to still another aspect of the present invention, an electron-emitting device is provided on at least one of (a) the substrate product described above and (b) the main surface and the back surface of the support base of the substrate product. Electrode.

この電子放出素子によれば、各突起の根元のサイズは300ナノメートル以下である。これ故に、電子放出素子は、突起の密度が高い突起構造を含む。高い電流密度を実現できる電子放出素子が提供される。   According to this electron-emitting device, the base size of each protrusion is 300 nanometers or less. For this reason, the electron-emitting device includes a protrusion structure having a high protrusion density. An electron-emitting device capable of realizing a high current density is provided.

本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。   The above and other objects, features, and advantages of the present invention will become more readily apparent from the following detailed description of preferred embodiments of the present invention, which proceeds with reference to the accompanying drawings.

以上説明したように、本発明によれば、炭素を含む材料から成る突起を形成する方法、炭素を含む材料から成る突起を有する基板生産物、および電子放出素子が提供される。   As described above, according to the present invention, there are provided a method for forming a protrusion made of a carbon-containing material, a substrate product having a protrusion made of a carbon-containing material, and an electron-emitting device.

本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、本発明の炭素を含む材料から成る突起を形成する方法、炭素を含む材料から成る突起を有する基板生産物、および電子放出素子に係る実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。   The knowledge of the present invention can be easily understood by considering the following detailed description with reference to the accompanying drawings shown as examples. Subsequently, embodiments of a method for forming a protrusion made of a carbon-containing material, a substrate product having a protrusion made of a carbon-containing material, and an electron-emitting device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. . Where possible, the same parts are denoted by the same reference numerals.

(第1の実施の形態)
図1(A)、図1(B)、図1(C)、図2(A)、図2(B)および図2(C)は、第1の実施の形態に係る、炭素を含む材料から成る突起を形成する方法を示す図面である。
(First embodiment)
1A, FIG. 1B, FIG. 1C, FIG. 2A, FIG. 2B, and FIG. 2C are materials containing carbon according to the first embodiment. It is drawing which shows the method of forming protrusion which consists of.

(マスク膜堆積)
基板11の主面11a上に、複数のマスク膜を順に形成する。基板11は、少なくとも表層に、炭素を含む材料から成る領域11bを含む。本実施例では、図1(A)に示されるように、ダイヤモンド基板といった基板11上に、第1のマスク膜13および第2のマスク膜15を堆積する。第1のマスク膜13の材料は、第2のマスク膜15の材料と異なっている。好適な実施例では、第1のマスク膜13は、アルミニウムまたは窒化チタンを含む金属から成ることができ、第2のマスク膜15は窒化チタンまたは金を含む金属から成るようにしてもよい。複数のマスク膜を用いる場合、アルミニウムまたは窒化チタンを含む金属層および窒化チタン層の組み合わせが好適であり、また、アルミニウムまたは窒化チタンを含む金属および金(Au)を含む金属層の組み合わせが好ましい。基板11は、ダイヤモンド基板であることができる。この方法によれば、ダイヤモンドから成る突起を形成することができる。一実施例では、厚さ30ナノメートルの窒化チタン膜および厚さ60ナノメートルのアルミニウム膜をスパッタリング法で成長する。
(Mask film deposition)
On the main surface 11a of the substrate 11, a plurality of mask films are formed in order. The substrate 11 includes a region 11b made of a material containing carbon at least on the surface layer. In this embodiment, as shown in FIG. 1A, a first mask film 13 and a second mask film 15 are deposited on a substrate 11 such as a diamond substrate. The material of the first mask film 13 is different from the material of the second mask film 15. In a preferred embodiment, the first mask film 13 may be made of a metal containing aluminum or titanium nitride, and the second mask film 15 may be made of a metal containing titanium nitride or gold. In the case of using a plurality of mask films, a combination of a metal layer containing aluminum or titanium nitride and a titanium nitride layer is preferable, and a combination of a metal containing aluminum or titanium nitride and a metal layer containing gold (Au) is preferable. The substrate 11 can be a diamond substrate. According to this method, a projection made of diamond can be formed. In one example, a 30 nm thick titanium nitride film and a 60 nm thick aluminum film are grown by sputtering.

(レジストパターン形成)
複数のマスク膜上に、該マスク膜にパターンを形成するためのマスクを形成する。本実施例では、図1(B)に示されるように、第2のマスク膜15上にフォトレジストマスクを形成する。具体的に説明すれば、第2のマスク膜15上にレジストを塗布する。次いで、ステッパーを用いるフォトリソグラフィ法あるいは電子線描画装置を用いる電子線リソグラフィ法によって、レジストマスク17を形成する。レジストマスク17は、第2のマスク膜15上に配列された複数のパターン17aを有する。本実施例では、微細加工に好適な電子ビーム描画装置(例えばJXB−5D)が加速電圧50キロボルトで使用され、精度がよいパターン17aが得られる。各パターン17aは、ドット形状を有する。
(Resist pattern formation)
A mask for forming a pattern on the mask film is formed on the plurality of mask films. In this embodiment, as shown in FIG. 1B, a photoresist mask is formed on the second mask film 15. More specifically, a resist is applied on the second mask film 15. Next, a resist mask 17 is formed by a photolithography method using a stepper or an electron beam lithography method using an electron beam drawing apparatus. The resist mask 17 has a plurality of patterns 17 a arranged on the second mask film 15. In the present embodiment, an electron beam drawing apparatus (for example, JXB-5D) suitable for microfabrication is used at an acceleration voltage of 50 kilovolts, and a pattern 17a with high accuracy is obtained. Each pattern 17a has a dot shape.

(レジストパターン縮小)
より微細な突起を形成するために、必要な場合には、レジストマスク17のパターン17aのサイズを縮小する。図1(C)に示されるように、レジストマスク17をプラズマ19に曝して、縮小されたパターン17bをパターン17aから形成する。プラズマは、酸素ガスを用いて発生されており、例えば、酸素ガスの流量は50sccmであり、圧力は80パスカル(0.6Torr)であり、RFパワーは140ワットであり、レジストマスク17は、約40秒間、酸素プラズマ処理される。各パターン17bは、ドット形状を有する。
(Resist pattern reduction)
If necessary, the size of the pattern 17a of the resist mask 17 is reduced in order to form finer protrusions. As shown in FIG. 1C, the resist mask 17 is exposed to the plasma 19 to form a reduced pattern 17b from the pattern 17a. The plasma is generated using oxygen gas. For example, the flow rate of oxygen gas is 50 sccm, the pressure is 80 Pascal (0.6 Torr), the RF power is 140 watts, and the resist mask 17 is approximately Oxygen plasma treatment is performed for 40 seconds. Each pattern 17b has a dot shape.

(マスクの形成)
複数のマスク膜それぞれのエッチング21を行って、マスク23を形成する。このマスクは、基板11の主面11a上に配列された複数のパターンを有する。本実施例では、図2(A)に示されるように、レジストマスク17を用いて、第2のマスク膜(上部膜)15をドライエッチングする。この後に、第1のマスク膜13(下部膜)をドライエッチングする。この結果、マスク23が形成される。マスク23のパターン23a各々は、主面11aに交差する方向に配置された一群の層(本実施例では、マスク層13a、15a)を含む。この群の層は、主面11aに最も近い第1の層(本実施例では、第1のマスク層13a)と、主面11aに最も遠い第2の層(本実施例では、第2のマスク層15a)とを含む。マスク23の各パターン23aにおいて、第1のマスク層13aのサイズD1は第2のマスク層15のサイズD2と異なる。
(Mask formation)
Etching 21 of each of the plurality of mask films is performed to form a mask 23. This mask has a plurality of patterns arranged on the main surface 11 a of the substrate 11. In this embodiment, as shown in FIG. 2A, the second mask film (upper film) 15 is dry-etched using the resist mask 17. Thereafter, the first mask film 13 (lower film) is dry etched. As a result, a mask 23 is formed. Each pattern 23a of the mask 23 includes a group of layers (in this embodiment, mask layers 13a and 15a) arranged in a direction intersecting the main surface 11a. This group of layers includes a first layer closest to the main surface 11a (in this embodiment, the first mask layer 13a) and a second layer farthest from the main surface 11a (in this embodiment, the second layer). Mask layer 15a). In each pattern 23 a of the mask 23, the size D 1 of the first mask layer 13 a is different from the size D 2 of the second mask layer 15.

ドライエッチングは主に膜厚方向に進行する。オーバーエッチングすると、サイドエッチングが起こり、マスク23のパターンをサイズが小さくなる。第1の層13aのエッチング速度の大きなエッチングガスを用いてエッチングしてマスクを形成すると、第1のマスク層13aの径が、第2のマスク層15aの径より小さくなる。この方法によれば、マスク23の各パターン23aは、ある軸Axに沿って伸びており、適切に軸Axに関する対称性に優れる。   Dry etching mainly proceeds in the film thickness direction. When over-etching occurs, side etching occurs and the pattern of the mask 23 is reduced in size. When the mask is formed by etching using an etching gas having a high etching rate for the first layer 13a, the diameter of the first mask layer 13a becomes smaller than the diameter of the second mask layer 15a. According to this method, each pattern 23a of the mask 23 extends along a certain axis Ax, and is excellent in symmetry with respect to the axis Ax appropriately.

一実施例では、第1のマスク膜13および第2のマスク膜15が、それぞれ、アルミニウム金属膜および窒化チタン膜から成る場合、塩素ガスおよび/または三塩化硼素といった塩素系エッチングガスを用いてドライエッチングを行うことができる。窒化チタン膜は上部にあり、先にエッチングが開始される。窒化チタン膜のエッチングレートはAl膜のエッチングレートに比べて小さいので、Al膜の方が速くサイドエッチングが進み、Al層のパターンはTiN層のパターンよりも小さくなる。   In one embodiment, when the first mask film 13 and the second mask film 15 are made of an aluminum metal film and a titanium nitride film, respectively, dry using a chlorine-based etching gas such as chlorine gas and / or boron trichloride. Etching can be performed. The titanium nitride film is on the top, and etching is started first. Since the etching rate of the titanium nitride film is smaller than the etching rate of the Al film, side etching proceeds faster in the Al film, and the pattern of the Al layer becomes smaller than the pattern of the TiN layer.

(基板のエッチング)
マスクを用いて基板をエッチングして基板に突起を形成する。本実施例では、図2(B)に示されるように、マスク23を用いて基板11のエッチング25を行うと、図2(C)に示されるように、マスク23の複数のパターン23aそれぞれに対応する突起11cが形成される。このエッチング25の結果、アレイ状に配列された突起11cを有する突起構造物といった基板生産物31が得られる。炭素を含む材料から成る領域11bのエッチング25を行うためには、酸素ガスまたは酸素ガスに微量のCFガスを添加したガスといった酸素系エッチングガスを用いることができる。炭素を含む材料から成る領域11bが、酸素プラズマによってエッチングされていく。再び図2(B)を参照すると、第2のマスク層15aがマスクとして働き、炭素を含む材料から成る領域11bがエッチングされて、炭素を含む材料から成る柱が形状される。次いで、第1のマスク層13aがマスクとして働き、炭素を含む材料から成る柱および領域11bがエッチングされている。
(Substrate etching)
The substrate is etched using the mask to form protrusions on the substrate. In this embodiment, as shown in FIG. 2B, when the substrate 11 is etched 25 using the mask 23, as shown in FIG. Corresponding protrusions 11c are formed. As a result of this etching 25, a substrate product 31 such as a protrusion structure having protrusions 11c arranged in an array is obtained. In order to perform the etching 25 on the region 11b made of a material containing carbon, an oxygen-based etching gas such as an oxygen gas or a gas obtained by adding a small amount of CF 4 gas to the oxygen gas can be used. The region 11b made of a material containing carbon is etched by oxygen plasma. Referring to FIG. 2B again, the second mask layer 15a functions as a mask, and the region 11b made of a material containing carbon is etched to form a pillar made of the material containing carbon. Next, the first mask layer 13a serves as a mask, and the pillars and regions 11b made of a material containing carbon are etched.

この方法によれば、第1および第2のマスク層13a、15aを含むマスク23を用いて基板11をエッチングするので、基板11は、まず、主面に最も遠い第2のマスク層15aをマスクとしてエッチングされ、この後に、主面に最も近い第1のマスク層13aをマスクとしてエッチングされる。第2のマスク層15aのサイズが第1のマスク層13aのサイズと異なるので、突起11cは、主面11aに交差する方向に配列された先端部分および根本部分を有する。先端部分は第1のマスク層15aを用いて形成されており、根本部分は第2のマスク層13aを用いて形成されている。これ故に、根本部分のサイズは先端部分のサイズと異なる。先端部分および根本部分をそれぞれ第1のマスク層13aおよび第2のマスク層15aというように別々に精密に制御されたマスクを用いて形成するので、突起11cの形状のばらつきが小さい。   According to this method, since the substrate 11 is etched using the mask 23 including the first and second mask layers 13a and 15a, the substrate 11 first masks the second mask layer 15a farthest from the main surface. Then, etching is performed using the first mask layer 13a closest to the main surface as a mask. Since the size of the second mask layer 15a is different from the size of the first mask layer 13a, the protrusion 11c has a tip portion and a root portion arranged in a direction intersecting the main surface 11a. The tip portion is formed using the first mask layer 15a, and the root portion is formed using the second mask layer 13a. Therefore, the size of the root portion is different from the size of the tip portion. Since the tip portion and the root portion are formed by using masks that are separately and precisely controlled, such as the first mask layer 13a and the second mask layer 15a, respectively, the variation in the shape of the protrusion 11c is small.

図3(A)および図3(B)を参照しながら、基板のエッチングを説明する。図3(A)に示されるように、酸素プラズマによって、レジストマスクが完全に除去されている。さらに、基板のエッチングを進めると、パターン23aの厚さがエッチングにより薄くなり、上側のマスク層の膜厚がエッチングにより減って第2のマスク層15bに変化している。第2のマスク層15a、15bを用いたエッチングにより、第2のマスク層15a、15bの幅D2に対応した幅D3を有する柱11dが形成される。   The etching of the substrate will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 3A, the resist mask is completely removed by oxygen plasma. Further, when the etching of the substrate is advanced, the thickness of the pattern 23a is reduced by the etching, and the film thickness of the upper mask layer is reduced by the etching to be changed to the second mask layer 15b. By the etching using the second mask layers 15a and 15b, the pillar 11d having a width D3 corresponding to the width D2 of the second mask layers 15a and 15b is formed.

図3(B)に示されるように、基板のエッチングを進めると、第2のマスク層は完全にエッチングにより消失して、第1のマスク層13aがマスクとして働く。基板のエッチングを進めると、第1のマスク層13aの厚さがエッチングにより減り、下側のマスク層の膜厚がエッチングにより減った第1のマスク層13bに変化している。第1のマスク層13a、13bを用いたエッチングにより、第1のマスク層13a、13bの幅D1に対応した幅D4を有する突起11eが柱11dから形成される。パターン23aを用いて基板をエッチングすることによって、図2(C)に示されるように、突起11cが完成する。   As shown in FIG. 3B, when the etching of the substrate is advanced, the second mask layer disappears completely by etching, and the first mask layer 13a functions as a mask. As the etching of the substrate proceeds, the thickness of the first mask layer 13a is reduced by etching, and the thickness of the lower mask layer is changed to the first mask layer 13b reduced by etching. By the etching using the first mask layers 13a and 13b, a protrusion 11e having a width D4 corresponding to the width D1 of the first mask layers 13a and 13b is formed from the pillar 11d. By etching the substrate using the pattern 23a, the protrusion 11c is completed as shown in FIG.

図4(A)は、基板生産物を示す図面である。図4(B)は、基板生産物の突起の配列を示す平面図である。基板生産物31は、炭素を含む材料から成る複数の突起33を備える。突起33は、支持基体35の主面35a上に二次元的に配列されている。各突起35は、主面33aに交差する方向に順に配列された第1の部分および第2の部分を有しており、柱状を成す。   FIG. 4A shows a substrate product. FIG. 4B is a plan view showing the arrangement of the protrusions of the substrate product. The substrate product 31 includes a plurality of protrusions 33 made of a material containing carbon. The protrusions 33 are two-dimensionally arranged on the main surface 35 a of the support base 35. Each protrusion 35 has a first part and a second part arranged in order in a direction intersecting the main surface 33a, and forms a columnar shape.

突起33は、第1のマスク層13aに対応する第1の部分33aと、第2のマスク層15aに対応する第2の部分33bとを含む。第1の部分33aの断面形状は第2の部分33bの断面形状と異なる。第1の部分33aは突起33の先端33cを含んでおり、各突起33の先端33cの最大サイズW1は100ナノメートル以下である。また、第1の部分33aは突起11cの根本33dを含み、各突起33の根元33dの最大サイズW2は300ナノメートル以下である。この基板生産物31によれば、各突起の根元のサイズは300ナノメートル以下であるので、突起の密度が高い突起構造が提供される。   The protrusion 33 includes a first portion 33a corresponding to the first mask layer 13a and a second portion 33b corresponding to the second mask layer 15a. The cross-sectional shape of the first portion 33a is different from the cross-sectional shape of the second portion 33b. The first portion 33a includes the tip 33c of the protrusion 33, and the maximum size W1 of the tip 33c of each protrusion 33 is 100 nanometers or less. The first portion 33a includes the root 33d of the protrusion 11c, and the maximum size W2 of the root 33d of each protrusion 33 is 300 nanometers or less. According to this substrate product 31, since the base size of each protrusion is 300 nanometers or less, a protrusion structure having a high protrusion density is provided.

図4(B)を参照すると、基板生産物31では、複数の突起はアレイ状に配列されており、突起33の密度は平方マイクロメートルの基本セルR当たり4個以上であることが好ましい。基板生産物31は、高密度に配列された突起を含む。   Referring to FIG. 4B, in the substrate product 31, a plurality of protrusions are arranged in an array, and the density of the protrusions 33 is preferably 4 or more per square micrometer basic cell R. The substrate product 31 includes protrusions arranged at high density.

一実施例では、基板生産物31では、支持基体35および突起33はダイヤモンドから成る。この基板生産物によれば、ダイヤモンドから成る突起構造が提供される。以上の説明した方法は、ダイヤモンド基板を用いて突起を形成することに限定されること無く、炭素系材料、例えば、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)膜、アモルファスカーボンナイトライド(a−CN)、アモルファスカーボン(a−C)膜、カーボンナノチューブ(CNT)/SiC膜、グファイト/SiC膜等に適用できる。これらの表面は、高い平坦性(100ナノメートル以上、好ましくは20ナノメートル以上の平坦性)を有することが好ましい。   In one embodiment, in the substrate product 31, the support base 35 and the protrusions 33 are made of diamond. According to this substrate product, a protruding structure made of diamond is provided. The above-described method is not limited to forming a protrusion using a diamond substrate, but a carbon-based material such as a diamond-like carbon (DLC) film, amorphous carbon nitride (a-CN), amorphous carbon It can be applied to (a-C) film, carbon nanotube (CNT) / SiC film, gufite / SiC film and the like. These surfaces preferably have high flatness (flatness of 100 nanometers or more, preferably 20 nanometers or more).

上記の方法では、基板をエッチングするためのマスクは、少なくとも2層構造を有していればよく、さらに3層構造或いは4層構造を有することができる。図5(A)、図5(B)および図5(C)は、マスクの様々な形態を示す図面である。図5(A)を参照すると、第1の実施の形態において用いられるマスク23のパターン23aが示されている。図5(B)を参照すると、別のマスク24のパターン24aが示されている。パターン24aは、基板11の主面11aに交差する方向に順に配置された3つのマスク層12a、14a、16aを含む。マスク層14aはマスク層12aとマスク層16aとの間に設けられている。マスク層16aのサイズはマスク層14aのサイズより大きく、またマスク層14aのサイズはマスク層12aのサイズより大きい。図5(C)を参照すると、別のマスク26のパターン26aが示されている。パターン26aは、基板11の主面11aに交差する方向に順に配置された3つのマスク層12b、14b、16bを含む。マスク層14bはマスク層12bとマスク層16bとの間に設けられている。マスク層16bのサイズはマスク層12bのサイズより大きく、またマスク層12bのサイズはマスク層14bのサイズより大きい。   In the above method, the mask for etching the substrate only needs to have at least a two-layer structure, and can further have a three-layer structure or a four-layer structure. FIG. 5A, FIG. 5B, and FIG. 5C are drawings showing various forms of masks. Referring to FIG. 5A, a pattern 23a of the mask 23 used in the first embodiment is shown. Referring to FIG. 5B, a pattern 24a of another mask 24 is shown. The pattern 24 a includes three mask layers 12 a, 14 a, and 16 a that are sequentially arranged in a direction intersecting the main surface 11 a of the substrate 11. The mask layer 14a is provided between the mask layer 12a and the mask layer 16a. The size of the mask layer 16a is larger than the size of the mask layer 14a, and the size of the mask layer 14a is larger than the size of the mask layer 12a. Referring to FIG. 5C, a pattern 26a of another mask 26 is shown. The pattern 26 a includes three mask layers 12 b, 14 b, and 16 b that are sequentially arranged in a direction intersecting the main surface 11 a of the substrate 11. The mask layer 14b is provided between the mask layer 12b and the mask layer 16b. The size of the mask layer 16b is larger than the size of the mask layer 12b, and the size of the mask layer 12b is larger than the size of the mask layer 14b.

図6(A)は、図5(A)に示されたマスク23のパターン23aを用いて作製される突起を示す図面である。突起33では、第2の部分33bのサイズは、軸Axに沿って小さくなっており、第1の部分33aのサイズは、軸Axに沿ってほぼ一定である。図6(B)は、図5(B)に示されたマスク24のパターン24aを用いて作製される突起を示す図面である。図6(B)を参照すると、突起34は、マスク層12aに対応する第2の部分34bと、マスク層14aに対応する第3の部分34cと、マスク層16aに対応する第1の部分34aとを含む。突起34では、第2の部分34bのサイズは、軸Axに沿って小さくなっており、第1の部分34aのサイズは、軸Axに沿ってほぼ一定であり、第3の部分34cのサイズは、軸Axに沿ってほぼ一定である。第2の部分34bの断面形状は第1および第3の部分34a、34cの断面形状と異なる。第2の部分34bは突起34の先端を含んでおり、突起34の先端の最大サイズW3は100ナノメートル以下である。また、第1の部分34aは突起34の根本を含み、突起34の根元の最大サイズW4は300ナノメートル以下である。この基板生産物32によれば、各突起の根元のサイズは300ナノメートル以下であるので、突起の密度が高い突起構造が提供される。この基板生産物32においても、柱状を成す突起34は、支持基体35bの主面上に二次元的に配列されている。   FIG. 6A is a drawing showing protrusions produced using the pattern 23a of the mask 23 shown in FIG. In the protrusion 33, the size of the second portion 33b is reduced along the axis Ax, and the size of the first portion 33a is substantially constant along the axis Ax. FIG. 6B is a drawing showing protrusions produced using the pattern 24a of the mask 24 shown in FIG. Referring to FIG. 6B, the protrusion 34 includes a second portion 34b corresponding to the mask layer 12a, a third portion 34c corresponding to the mask layer 14a, and a first portion 34a corresponding to the mask layer 16a. Including. In the protrusion 34, the size of the second portion 34b is reduced along the axis Ax, the size of the first portion 34a is substantially constant along the axis Ax, and the size of the third portion 34c is , Almost constant along the axis Ax. The cross-sectional shape of the second portion 34b is different from the cross-sectional shape of the first and third portions 34a and 34c. The second portion 34b includes the tip of the protrusion 34, and the maximum size W3 of the tip of the protrusion 34 is 100 nanometers or less. The first portion 34a includes the root of the protrusion 34, and the maximum size W4 of the root of the protrusion 34 is 300 nanometers or less. According to this substrate product 32, since the base size of each protrusion is 300 nanometers or less, a protrusion structure having a high protrusion density is provided. Also in the substrate product 32, the columnar protrusions 34 are two-dimensionally arranged on the main surface of the support base 35b.

発明者らの実験によれば、上層のマスク層のサイズより下部のマスク層が小さくなる形態が、精度の良いマスクの形成に好適である。下側のマスク層の径が上側のマスク層の径の20パーセント以上であることが好ましい。この値が20パーセント未満になってくると、多数のパターンのうちのいくつかのパターンでは、上側のマスク層が立っていることができなくなる。   According to the experiments by the inventors, a mode in which the lower mask layer is smaller than the size of the upper mask layer is suitable for forming a highly accurate mask. The diameter of the lower mask layer is preferably 20% or more of the diameter of the upper mask layer. When this value is less than 20 percent, the upper mask layer cannot stand in some of the many patterns.

下側のマスク層が、3以下のアスペクト比(高さ/径の比)を有する場合、上側のマスク層と下側のマスク層とのサイズの違いが50パーセント程度の大きさまでマスク層の積層を作製できる。さらに、TiN製の第2のマスク層(上部層)およびAl製の第1のマスク層(下部層)を使用することができる。TiNの代わりにAuを用いることができる。Auの加工には不活性ガスなどの物理エッチング等のドライエッチングを用いることができる。Auの加工の後、塩素系ガスを用いて、下部層を加工する。下部層の材料としては、塩素系ガスを用いて加工できる材料(例えば、Al、TiN)も使用できる。   When the lower mask layer has an aspect ratio (height / diameter ratio) of 3 or less, the mask layer stacks up to a size difference of about 50 percent between the upper mask layer and the lower mask layer. Can be produced. Furthermore, a second mask layer (upper layer) made of TiN and a first mask layer (lower layer) made of Al can be used. Au can be used instead of TiN. For the processing of Au, dry etching such as physical etching such as inert gas can be used. After processing Au, the lower layer is processed using chlorine-based gas. As the material for the lower layer, materials that can be processed using a chlorine-based gas (for example, Al, TiN) can also be used.

このようなマスクを使って、ダイヤモンドをエッチングすると、支持基体上に細い突起形状を有したローソク型の柱を形成できる。しかも、突起の最大の幅が300ナノメートル以下であるにもかかわらず、アレイ状の突起のサイズは揃っており、非常に精度よい。   When diamond is etched using such a mask, a candle-shaped column having a thin protrusion shape can be formed on the support base. Moreover, even though the maximum width of the protrusions is 300 nanometers or less, the sizes of the array-shaped protrusions are uniform and very accurate.

以上説明した方法によれば、300ナノメートル以下の非常に微細な突起を形成できる。例えば、突起の先端を100ナノメートル程度にしたい場合、基板をエッチングする際に下側マスク層の径は50パーセント程度のサイドエッチ目減りを見越して、200ナノメートル程度にすることが好ましい。本方法を用いれば、大きなサイズのローソク型突起のサイズも精度良くできる。   According to the method described above, very fine protrusions of 300 nanometers or less can be formed. For example, when the tip of the protrusion is desired to be about 100 nanometers, the diameter of the lower mask layer is preferably about 200 nanometers in anticipation of side etch reduction of about 50 percent when the substrate is etched. If this method is used, the size of a candle-shaped projection having a large size can be accurately obtained.

実際に微小なサイズの突起を形成すると、80ナノメートル径のアルミニウム製マスク層、120ナノメートル径の窒化チタン製マスク層を含むマスクを用いてダイヤモンド突起を形成すると、最大サイズ120ナノメートル程度の先端のとがったローソク型または錐状の突起を形成できる。この微小突起は1平方マイクロメートルあたりに25個の突起密度まで高密度にできる。   When the projections of minute size are actually formed, when the diamond projections are formed using a mask including an aluminum mask layer having a diameter of 80 nm and a titanium nitride mask layer having a diameter of 120 nm, the maximum size is about 120 nm. A candle-shaped or conical projection with a sharp tip can be formed. These microprotrusions can be dense up to a density of 25 protrusions per square micrometer.

下側のマスク層のマスクは先端を形成するマスクであるので、マスク層のアスペクト比が上層マスクのアスペクト比より大きいマスクを用いると、鋭い先端の突起を形成するために好ましい。実験の結果によれば、アスペクト比が1を超えるものは非常に先端を鋭角に尖らせることができる。この時、下側のマスク層を用いてエッチングにより形成した突起の先端部は1以上のアスペクト比を有する。また、エッチング選択比分だけ拡大比も1以上になる。突起部分のアスペクト比が1以下であっても、マスク層のサイズは100ナノメートル以下と非常に小さいので、突起の先端のサイズはマスク層のサイズ以下となり、突起の先端は非常に小さくできる。   Since the mask of the lower mask layer is a mask for forming the tip, it is preferable to use a mask having an aspect ratio of the mask layer larger than that of the upper mask in order to form a sharp tip protrusion. According to the result of the experiment, the tip having an aspect ratio exceeding 1 can be sharpened at a very sharp tip. At this time, the tip of the protrusion formed by etching using the lower mask layer has an aspect ratio of 1 or more. Further, the enlargement ratio becomes 1 or more by the etching selection ratio. Even if the aspect ratio of the protrusion is 1 or less, the size of the mask layer is as small as 100 nanometers or less, so the size of the tip of the protrusion is equal to or less than the size of the mask layer, and the tip of the protrusion can be made very small.

次に、エミッタ密度に関して高密度化が重要である理由について以下に述べる。1マイクロメートル径の突起アレイを形成する場合、エミッタ高さは少なくとも2マイクロメートル以上となる。この突起アレイのエミッタ密度は、平方ミリメートル当たりせいぜい250,000個である。この突起アレイにおいて、1本の突起から安定して出せる電流を0.1マイクロアンペア(μA)と見積もると、エミッタ電流密度は、平方ミリメートル当たり25ミリアンペア(A/mm)となる。一方、熱陰極材料を含む従来のエミッタの放出電流密度は、平方ミリメートル当たり100ミリアンペア(A/mm)程度であるので、突起アレイのエミッタ電流密度は、この値より小さい。300ナノメートル径以下の突起を形成すると、突起間隔は500ナノメートル程度まで小さくできる。この結果、エミッタ密度は、平方ミリメートル当たりせいぜい1,000,000個以上になるので、電流密度は、平方ミリメートル当たり100ミリアンペア(A/mm)以上にもなる。したがって、1平方マイクロメートル内に4本以上のエミッタ突起を形成できる技術は、有意義なデバイスを形成ために必要である。突起の径が200ナノメートル以下であるなら、突起密度は、1平方マイクロメートル内に6.25本以上となる。また、突起は規則性をもって配列されている。 Next, the reason why it is important to increase the emitter density will be described below. When a 1 micrometer-diameter projection array is formed, the emitter height is at least 2 micrometers or more. The emitter density of this protrusion array is at most 250,000 per square millimeter. In this projection array, if the current that can be stably output from one projection is estimated to be 0.1 microampere (μA), the emitter current density is 25 milliamperes per square millimeter (A / mm 2 ). On the other hand, since the emission current density of a conventional emitter including a hot cathode material is about 100 milliamperes per square millimeter (A / mm 2 ), the emitter current density of the protrusion array is smaller than this value. When protrusions having a diameter of 300 nanometers or less are formed, the protrusion interval can be reduced to about 500 nanometers. As a result, the emitter density is no less than 1,000,000 per square millimeter, and the current density is no less than 100 milliamperes (A / mm 2 ) per square millimeter. Therefore, a technique capable of forming four or more emitter protrusions within one square micrometer is necessary to form a meaningful device. If the diameter of the protrusions is 200 nanometers or less, the protrusion density is 6.25 or more in one square micrometer. Further, the protrusions are arranged with regularity.

好適には、エミッタ用の突起は1以上のアスペクト比を有することが好ましい。アスペクト比1以上であれば、ゲート電極を有する電子放出素子において、基板キャパシタンスを比較的小さくでき、電子放出素子の高周波動作に好適である。また、セルフアラインでゲート電極を作製する場合、突起の高さが小さいエミッタ周辺に穴を開けることが困難となる。また、突起の配列が一様であれば、エミッタ電流の分布を一様にでき、高電流密度の達成に好適である。鋭く尖っており高いアスペクト比の突起を得るためには、2段階以上の突起構造が好ましい。   Preferably, the emitter projection has an aspect ratio of 1 or more. If the aspect ratio is 1 or more, the substrate capacitance can be made relatively small in an electron-emitting device having a gate electrode, which is suitable for high-frequency operation of the electron-emitting device. Further, when the gate electrode is manufactured by self-alignment, it is difficult to make a hole around the emitter having a small protrusion height. Moreover, if the arrangement of the protrusions is uniform, the emitter current distribution can be made uniform, which is suitable for achieving a high current density. In order to obtain a sharp and sharp protrusion having a high aspect ratio, a protrusion structure having two or more steps is preferable.

本実施の形態の作製方法によれば、複数のエミッタ突起において、突起の下部径の中心軸と先端部(突起部)の中心軸とのズレが、エミッタの直径のほぼ20パーセント以内に揃っており、さらにはエミッタの直径の5パーセント以内に揃えることができる。   According to the manufacturing method of the present embodiment, in a plurality of emitter projections, the deviation between the central axis of the lower diameter of the projection and the central axis of the tip (projection) is aligned within approximately 20 percent of the emitter diameter. And even within 5 percent of the emitter diameter.

以上のような、エミッタのための突起アレイは、上側マスク層が庇を有する多層構造のマスクを用いて、酸素を含むエッチングガスでダイヤモンドをドライエッチングで加工することによって得ることができる。   The above-described projection array for the emitter can be obtained by processing diamond by dry etching with an etching gas containing oxygen using a multi-layered mask having an upper mask layer having ridges.

非常に良好な平坦性を有する基板を用いれば、微細な突起を実現できる。基板の平坦性は、100ナノメートルより小さいことが好ましい。この平坦性の基板を用いると、サイズ1マイクロメートル以下の突起を形成できる。基板の平坦性は、20ナノメートルより小さいことがさらに好ましい。例えばサイズ200ナノメートル以下の突起も形成可能である。単結晶基板だけでなく、多結晶基板も使用できる。突起自体は、キャリアが消滅せずに先端まで到達する必要があるので、単独の単結晶であることが好ましい。これまでのサイズの突起において多結晶よりも単結晶の方が好ましい理由は、突起中に粒界が含まれるからである。本実施の形態に係る突起は非常に小さいものであるので、多結晶基板を用いることができる。突起のサイズよりも大きな粒径の多結晶であれば、さらに好ましい。高配向の多結晶ダイヤモンドはランダムな配向の多結晶より好ましいし、ヘテロエピタキシャル基板はさらにより好ましい。   If a substrate having very good flatness is used, fine protrusions can be realized. The flatness of the substrate is preferably less than 100 nanometers. When this flat substrate is used, protrusions having a size of 1 micrometer or less can be formed. More preferably, the flatness of the substrate is less than 20 nanometers. For example, protrusions having a size of 200 nanometers or less can be formed. Not only a single crystal substrate but also a polycrystalline substrate can be used. Since the protrusion itself needs to reach the tip without the carrier disappearing, it is preferably a single crystal. The reason why the single crystal is preferable to the polycrystal in the projection of the size so far is that the projection includes a grain boundary. Since the protrusions according to the present embodiment are very small, a polycrystalline substrate can be used. A polycrystal having a particle size larger than the size of the protrusion is more preferable. Highly oriented polycrystalline diamond is preferred over randomly oriented polycrystalline, and a heteroepitaxial substrate is even more preferred.

図7(A)、図7(B)および図7(C)は、いくつかの電子放出素子を示す図面である。図7(A)を参照すると、電子放出素子41は、アレイ状に配列された突起43を有する基板生産物45と、基板生産物45の導電性の支持基体45aの主面45bおよび裏面45cの少なくともいずれか一方(本実施例では、裏面45c)に設けられたカソード電極47とを備える。図7(B)を参照すると、電子放出素子51は、アレイ状に配列された突起53を有する基板生産物55と、基板生産物55の絶縁性の支持基体55aの主面55bに設けられたカソード電極57とを備える。図7(C)を参照すると、電子放出素子61は、アレイ状に配列された突起63を有する基板生産物65と、基板生産物65の導電性の支持基体65aの主面65bおよび裏面65cの少なくともいずれか一方(本実施例では、表面65b)に設けられたカソード電極67と、ゲート電極69とを備える。   FIG. 7A, FIG. 7B, and FIG. 7C are drawings showing some electron-emitting devices. Referring to FIG. 7A, an electron-emitting device 41 includes a substrate product 45 having protrusions 43 arranged in an array, and a main surface 45b and a back surface 45c of a conductive support base 45a of the substrate product 45. And a cathode electrode 47 provided on at least one of them (back surface 45c in this embodiment). Referring to FIG. 7B, the electron-emitting device 51 is provided on a substrate product 55 having protrusions 53 arranged in an array and a main surface 55b of an insulating support base 55a of the substrate product 55. A cathode electrode 57. Referring to FIG. 7C, an electron-emitting device 61 includes a substrate product 65 having protrusions 63 arranged in an array, and a main surface 65b and a back surface 65c of a conductive support base 65a of the substrate product 65. At least one of them (a surface 65b in this embodiment) is provided with a cathode electrode 67 and a gate electrode 69.

この電子放出素子によれば、各突起の根元のサイズは300ナノメートル以下である。これ故に、電子放出素子は、突起の密度が高い突起構造を含む。高い電流密度を実現できる電子放出素子が提供される。   According to this electron-emitting device, the base size of each protrusion is 300 nanometers or less. For this reason, the electron-emitting device includes a protrusion structure having a high protrusion density. An electron-emitting device capable of realizing a high current density is provided.

以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、高密度の突起アレイが提供され、また、炭素を含む材料から成る突起を形成する方法、炭素を含む材料から成る突起を有する基板生産物、および電子放出素子が提供される。   As described above, according to the embodiments of the present invention, a high-density protrusion array is provided, and a method for forming protrusions made of a carbon-containing material, and a substrate production having protrusions made of a carbon-containing material. And an electron-emitting device are provided.

(第2の実施の形態)
(100)面を有する高圧合成単結晶ダイヤモンド基板およびCVD多結晶ダイヤモンドウェハー基板を用意する。この基板は、研磨によって数ナノメートル(nm)以下に平坦化されている。基板上に、スパッタリング法でAl膜およびTiN膜を形成する。図8は、膜の膜厚の組み合わせを示す図面である。
(Second Embodiment)
A high-pressure synthetic single crystal diamond substrate having a (100) plane and a CVD polycrystalline diamond wafer substrate are prepared. This substrate is flattened to a few nanometers (nm) or less by polishing. An Al film and a TiN film are formed on the substrate by sputtering. FIG. 8 is a drawing showing combinations of film thicknesses.

その後、TiN膜上に、電子線露光用のネガ型レジストを塗布し、電子線露光してドット状のパターニングを行う。ポジ型レジストを利用することもできる。ネガ型レジストを用いることによって、描画時間を短縮できる。レジスト製のパターン(ドット状)のサイズをアッシングによってやや小さくする。もとのレジストサイズから50パーセント以下の縮小であれば、アッシングによるバラツキはそれほど大きくない。   Thereafter, a negative resist for electron beam exposure is applied on the TiN film, and dot patterning is performed by electron beam exposure. A positive resist can also be used. By using a negative resist, the drawing time can be shortened. The size of the resist pattern (dots) is slightly reduced by ashing. If it is reduced by 50% or less from the original resist size, the variation due to ashing is not so large.

所望のサイズのレジストパターンを形成した後に、塩素系ガス(ClやBClの混合ガス)を用いて、マスク膜をエッチングによってパターン形成する。TiN膜は上部にあり、TiN膜のエッチングが先に開始される。TiN膜は、上記のエッチングガスに対するエッチング耐性がAl膜に比べて大きいので、Al膜の方が早くサイドエッチングが進み、ある時間以上のエッチングによりAl膜のサイズは、TiN膜のサイズよりも小さくなる。エッチングを終了した後に、必要な場合にはレジストを除去する。レジストは必ずしも除去しなくてもよい。次のダイヤモンドをエッチングするプロセスはカーボン材料を除去するプロセスなので、レジストも除去される。 After forming a resist pattern of a desired size, a mask film is patterned by etching using a chlorine-based gas (mixed gas of Cl 2 and BCl 3 ). The TiN film is on the top, and the etching of the TiN film is started first. Since the TiN film has higher etching resistance to the above etching gas than the Al film, the side etching proceeds faster in the Al film, and the size of the Al film is smaller than that of the TiN film by etching for a certain time or longer. Become. After the etching is completed, the resist is removed if necessary. The resist is not necessarily removed. Since the process of etching the next diamond is a process of removing the carbon material, the resist is also removed.

この積層マスク膜を用いて、ダイヤモンド基板をエッチングする。最初TiNマスク層を用いてダイヤモンド基板をエッチングするので、太い方のベース突起が形成される。TiNマスク層が除去されると、次に、小さい径のAlマスク層を用いてエッチングするので、ベース突起の先端部分が細くなる。このようにして形成されたダイヤモンド突起は、ローソク形状を有する。   The diamond substrate is etched using this laminated mask film. Since the diamond substrate is first etched using the TiN mask layer, the thicker base protrusion is formed. When the TiN mask layer is removed, etching is performed using an Al mask layer having a small diameter, so that the tip portion of the base protrusion becomes thin. The diamond protrusion formed in this way has a candle shape.

図9(A)および図9(B)は、60ナノメートルのAl層および30ナノメートルのTiN層を含むマスクを形成したSEM写真を示す図面である。図9(A)を参照すると、Alマスク層の直径は80ナノメートルであり、TiNマスク層の直径は120ナノメートルである。図9(B)を参照すると、Alマスク層の直径は110ナノメートルであり、TiNマスク層の直径は140ナノメートルである。   FIGS. 9A and 9B are SEM photographs in which a mask including an Al layer of 60 nm and a TiN layer of 30 nm is formed. Referring to FIG. 9A, the Al mask layer has a diameter of 80 nanometers, and the TiN mask layer has a diameter of 120 nanometers. Referring to FIG. 9B, the Al mask layer has a diameter of 110 nanometers, and the TiN mask layer has a diameter of 140 nanometers.

図10(A)および図10(B)は、それぞれ、図9(A)および図9(B)に示されたマスクを用いて形成されたダイヤモンド突起アレイを示す図面である。図10(A)を参照すると、ローソク型突起が示されている。アレイ中の突起の間隔は300ナノメートル程度である。図10(B)を参照すると、ローソク型突起が示されている、アレイ中の突起の間隔は200ナノメートル程度である。200ナノメートルアレイおよび300ナノメートルアレイでは、個々の突起の形状は揃っており、突起が規則的に配列されている。突起の根本サイズは100ナノメートル度であり、突起の先端は80ナノメートルより小さく50ナノメートル以下である。エミッタための突起密度は、それぞれ、平方ミリメートル当たり2千5百万個および平方ミリメートル当たり9百万個である。また、突起は、柱状であり、柱の側壁はほぼ垂直である。先端部ほぼ円錐状である。下部の円柱の中心軸と突起先端の中心軸の差は、根本のサイズの5パーセント以内であり、各突起アレイでほぼ一致している。個々の突起はほとんど同じ高さである。突起の高さのばらつきは、概略の計測によると、全高さの5パーセント以下になる。発明者らの見積りによれば、先端用のマスク層(下部層)のサイズが80ナノメートルであり、またエッチング中に50パーセン程度の膜減したときエッチングをストップすると、突起の先端の径は40ナノメートル程度になり、先端の高さのバラツキは基板の平坦性に対応する。最大でも2ナノメートルの平坦性の基板を利用して高さ600ナノメートルの突起を形成する場合、突起の高さバラツキは0.3パーセント程度である。以上説明したように、ナノメートルサイズであり非常に高精度のローソク型突起を形成できる。   FIGS. 10A and 10B are diagrams showing diamond protrusion arrays formed using the masks shown in FIGS. 9A and 9B, respectively. Referring to FIG. 10A, a candle-shaped protrusion is shown. The distance between the protrusions in the array is about 300 nanometers. Referring to FIG. 10B, a candle-type protrusion is shown, and the distance between the protrusions in the array is about 200 nanometers. In the 200 nanometer array and the 300 nanometer array, the shapes of the individual protrusions are uniform, and the protrusions are regularly arranged. The root size of the protrusion is 100 nanometers, and the tip of the protrusion is smaller than 80 nanometers and 50 nanometers or less. The protrusion density for the emitter is 25 million per square millimeter and 9 million per square millimeter, respectively. Further, the protrusion is columnar and the side wall of the column is substantially vertical. The tip is substantially conical. The difference between the central axis of the lower cylinder and the central axis of the protrusion tip is within 5 percent of the size of the root, and is approximately the same for each protrusion array. Individual protrusions are almost the same height. The variation in the height of the protrusion is 5% or less of the total height according to the rough measurement. According to the estimates of the inventors, when the size of the mask layer (lower layer) for the tip is 80 nanometers and the etching is stopped when the film is reduced by about 50 percent during etching, the diameter of the tip of the projection is The variation in height at the tip corresponds to the flatness of the substrate. In the case where a protrusion having a height of 600 nanometers is formed using a flat substrate having a maximum thickness of 2 nanometers, the height variation of the protrusion is about 0.3%. As described above, it is possible to form a candle-shaped projection having a nanometer size and a very high accuracy.

単結晶基板および多結晶ウェハー基板において、形成された突起の違いは特に見られないが、エッチングされた表面の平坦性は、多結晶ウェハー基板より単結晶基板が平坦である。   In the single crystal substrate and the polycrystalline wafer substrate, there is no particular difference in the formed protrusions, but the flatness of the etched surface is flatter in the single crystal substrate than in the polycrystalline wafer substrate.

以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、高密度の突起アレイが提供され、また、炭素を含む材料から成る突起を形成する方法、炭素を含む材料から成る突起を有する基板生産物、および電子放出素子が提供される。   As described above, according to the embodiments of the present invention, a high-density protrusion array is provided, and a method for forming protrusions made of a carbon-containing material, and a substrate production having protrusions made of a carbon-containing material. And an electron-emitting device are provided.

(第3の実施の形態)
(100)面を有する高圧合成単結晶ダイヤモンド基板およびCVD多結晶ダイヤモンドウェハー基板を用意する。この基板は、研磨によって数ナノメート(nm)以下に平坦化されている。基板上にスパッタリング法でAu膜とTiN膜を形成する。
それぞれの膜の膜厚の組み合わせは、図8に示されている。第2の実施の形態と同じように、所望のサイズのレジストを形成する。この後、ArガスでAu膜マスクをパターニングする。Au膜がエッチングされた後、TiN膜やAl膜は塩素系ガスを用いてエッチングする。Au膜は塩素系ガスでエッチングできないので、第2の実施の形態と同様の形状のマスク(キノコ型のマスク)が形成される。このマスクを用いて、ダイヤモンド基板をエッチングする。第2の実施の形態と同様に微細突起アレイ(ローソク型の突起)が形成される。アレイの特徴、利点等は既に第2の実施の形態において説明されている。
(Third embodiment)
A high-pressure synthetic single crystal diamond substrate having a (100) plane and a CVD polycrystalline diamond wafer substrate are prepared. This substrate is flattened to a few nanometers (nm) or less by polishing. An Au film and a TiN film are formed on the substrate by sputtering.
The combinations of film thicknesses of the respective films are shown in FIG. As in the second embodiment, a resist having a desired size is formed. Thereafter, the Au film mask is patterned with Ar gas. After the Au film is etched, the TiN film and the Al film are etched using a chlorine-based gas. Since the Au film cannot be etched with a chlorine-based gas, a mask (mushroom type mask) having the same shape as that of the second embodiment is formed. The diamond substrate is etched using this mask. Similar to the second embodiment, a fine protrusion array (candle-shaped protrusion) is formed. The features, advantages, etc. of the array have already been described in the second embodiment.

以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、高密度の突起アレイが提供され、また、炭素を含む材料から成る突起を形成する方法、炭素を含む材料から成る突起を有する基板生産物、および電子放出素子が提供される。   As described above, according to the embodiments of the present invention, a high-density protrusion array is provided, and a method for forming protrusions made of a carbon-containing material, and a substrate production having protrusions made of a carbon-containing material. And an electron-emitting device are provided.

いくつの実施の形態をおいて説明したように、微小ローソク型尖鋭突起は非常に高さ均一性が良い。突起は微小サイズであるので、高密度のエミッタを作製することができ、電流密度を大きくできる。突起のアスペクト比を大きくすると共に突起を高密度にできる。突起の先端の中心軸の精度、突起の高さバラツキが極めて小さい。突起アレイは、電子放出素子に有用できる。このような均一な突起は、電子放出素子、近接場光プローブといったデバイスのために重要な部品となり得る。また、突起アレイは、例えば、電子銃、電子管、真空管、フィールド・エミッション・ディスプレイ(FED)などに応用可能な電子放出素子およびSTM、AFM、SNOMなどやこれらの原理を用いた電子機器に応用可能な原子プローブ、近接場光プローブに使用できる。   As described in several embodiments, the fine candle-shaped sharp protrusion has very good height uniformity. Since the protrusion has a small size, a high-density emitter can be manufactured, and the current density can be increased. It is possible to increase the aspect ratio of the protrusion and increase the density of the protrusion. The accuracy of the central axis at the tip of the protrusion and the height variation of the protrusion are extremely small. The protrusion array can be useful for electron-emitting devices. Such uniform protrusions can be an important component for devices such as electron-emitting devices and near-field optical probes. In addition, the projection array can be applied to, for example, electron emission devices applicable to electron guns, electron tubes, vacuum tubes, field emission displays (FEDs), etc., and STM, AFM, SNOM, and electronic devices using these principles. It can be used for a simple atomic probe and a near-field optical probe.

好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。   While the principles of the invention have been illustrated and described in the preferred embodiments, it will be appreciated by those skilled in the art that the invention can be modified in arrangement and detail without departing from such principles. The present invention is not limited to the specific configuration disclosed in the present embodiment. We therefore claim all modifications and changes that come within the scope and spirit of the following claims.

図1(A)、図1(B)、図1(C)は、第1の実施の形態に係る、炭素を含む材料から成る突起を形成する方法を示す図面である。FIG. 1A, FIG. 1B, and FIG. 1C are drawings showing a method of forming a protrusion made of a material containing carbon according to the first embodiment. 図2(A)、図2(B)、図2(C)は、第1の実施の形態に係る、炭素を含む材料から成る突起を形成する方法を示す図面である。2A, 2B, and 2C are views showing a method of forming a protrusion made of a material containing carbon according to the first embodiment. 図3(A)および図3(B)は、基板のエッチングを示す図面である。3A and 3B are drawings showing etching of a substrate. 図4(A)は、基板生産物を示す図面である。図4(B)は、基板生産物の突起の配列を示す平面図である。FIG. 4A shows a substrate product. FIG. 4B is a plan view showing the arrangement of the protrusions of the substrate product. 図5(A)、図5(B)および図5(C)は、マスクの様々な形態を示す図面である。FIG. 5A, FIG. 5B, and FIG. 5C are drawings showing various forms of masks. 図6(A)は、図5(A)に示されたマスクのパターンを用いて作製される突起を示す図面である。図6(B)は、図5(B)に示されたマスクのパターンを用いて作製される突起を示す図面である。FIG. 6A is a drawing showing protrusions produced using the mask pattern shown in FIG. FIG. 6B is a drawing showing protrusions produced using the mask pattern shown in FIG. 図7は、電子放出素子を示す図面である。FIG. 7 is a view showing an electron-emitting device. 図8は、膜の膜厚の組み合わせを示す図面である。FIG. 8 is a drawing showing combinations of film thicknesses. 図9(A)および図9(B)は、60ナノメートルのAl層および30ナノメートルのTiN層を含むマスクを形成したSEM写真を示す図面である。FIGS. 9A and 9B are SEM photographs in which a mask including an Al layer of 60 nm and a TiN layer of 30 nm is formed. 図10(A)および図10(B)は、それぞれ図9(A)および図9(B)に示されたマスクを用いて形成されたダイヤモンド突起アレイを示す図面である。10 (A) and 10 (B) are diagrams showing diamond protrusion arrays formed using the masks shown in FIGS. 9 (A) and 9 (B), respectively.

符号の説明Explanation of symbols

11…基板、11c…突起、11d…柱、11e…突起、12a、14a、16a、12b、14b、16b…マスク層、13…第1のマスク膜、13a、13b…第1のマスク層、15…第2のマスク膜、15a、15b…第2のマスク層、17…レジストマスク、17a、17b…パターン、19…プラズマ、21…エッチング、23…マスク、23a…パターン、D1、D2、D3、D4…サイズ、24…マスク、24a…パターン、25…エッチング、26…マスク、26a…パターン、31、32…基板生産物、33…突起、33a…第1の部分、33b…第2の部分、33c…突起の先端、33d…突起の根元、W1、W2…最大サイズ、34…突起、34a…第1の部分、34b…第2の部分、34c…第3の部分、35、35a、35b…支持基体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Board | substrate, 11c ... Protrusion, 11d ... Pillar, 11e ... Protrusion, 12a, 14a, 16a, 12b, 14b, 16b ... Mask layer, 13 ... 1st mask film | membrane, 13a, 13b ... 1st mask layer, 15 ... second mask film, 15a, 15b ... second mask layer, 17 ... resist mask, 17a, 17b ... pattern, 19 ... plasma, 21 ... etching, 23 ... mask, 23a ... pattern, D1, D2, D3, D4 ... Size, 24 ... Mask, 24a ... Pattern, 25 ... Etching, 26 ... Mask, 26a ... Pattern, 31, 32 ... Substrate product, 33 ... Projection, 33a ... First part, 33b ... Second part, 33c: tip of protrusion, 33d: root of protrusion, W1, W2 ... maximum size, 34 ... protrusion, 34a ... first part, 34b ... second part, 34c ... third part, 35, 3 a, 35b ... the support base

Claims (9)

炭素を含む材料から成る突起を形成する方法であって、
炭素を含む材料から成る領域を有する基板の主面上に、複数のマスク膜を順に形成する工程と、
前記複数のマスク膜をそれぞれエッチングして、前記基板の主面上に配列された複数のパターンを有するマスクを形成する工程と、
前記マスクを用いて前記基板をエッチングして、前記マスクの前記複数のパターンそれぞれに対応する突起を形成する工程と
を備え、
前記パターン各々は、前記主面に交差する方向に配置された一群の層を含んでおり、
前記一群の層は、前記主面に最も近い第1の層と、前記主面から最も遠い第2の層とを含んでおり、
前記第1の層の材料は、前記第2の層の材料と異なっており、
各パターンにおいて、前記第1の層のサイズは前記第2の層のサイズと異なる、ことを特徴とする方法。
A method of forming a protrusion made of a carbon-containing material,
A step of sequentially forming a plurality of mask films on a main surface of a substrate having a region made of a material containing carbon;
Etching each of the plurality of mask films to form a mask having a plurality of patterns arranged on the main surface of the substrate;
Etching the substrate using the mask to form a protrusion corresponding to each of the plurality of patterns of the mask,
Each of the patterns includes a group of layers arranged in a direction intersecting the main surface,
The group of layers includes a first layer closest to the main surface and a second layer farthest from the main surface;
The material of the first layer is different from the material of the second layer,
In each pattern, the size of the first layer is different from the size of the second layer.
前記パターン各々は、第3の層を更に含んでおり、
前記第3の層は、前記第1の層と前記第2の層との間に設けられている、ことを特徴とする請求項1に記載された方法。
Each of the patterns further includes a third layer;
The method according to claim 1, wherein the third layer is provided between the first layer and the second layer.
各パターンのサイズの最大値は、300ナノメート以下であり、
前記第2の層は前記第1の層上に設けられており、
各パターンにおいて、前記第2の層のサイズは前記第1の層のサイズより大きいことを特徴とする請求項1または請求項2に記載された方法。
The maximum size of each pattern is 300 nanometers or less,
The second layer is provided on the first layer;
The method according to claim 1 or 2, wherein in each pattern, the size of the second layer is larger than the size of the first layer.
前記第1の層は、アルミニウムまたは窒化チタンを含む金属から成り、前記第2の層は、窒化チタンまたは金から成る、ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載された方法。   The said 1st layer consists of a metal containing aluminum or titanium nitride, and the said 2nd layer consists of titanium nitride or gold | metal | money characterized by the above-mentioned. Way. 前記基板はダイヤモンド基板である、ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載された方法。   The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the substrate is a diamond substrate. 炭素を含む材料から成る突起を有する基板生産物であって、
支持基体と、
前記支持基体の主面上に配列されており炭素を含む材料から成る複数の突起と
を備え、
各突起は、前記主面に交差する方向に順に配列された第1および第2の部分を有しており、
前記第1の部分の断面形状は前記第2の部分の断面形状と異なっており、
前記第1の部分は突起の先端を含み、
前記第2の部分は突起の根本を含み、
各突起の先端の最大サイズは100ナノメートル以下であり、
各突起の根元の最大サイズは300ナノメートル以下である、ことを特徴とする基板生産物。
A substrate product having protrusions made of a carbon-containing material,
A support substrate;
A plurality of protrusions made of a carbon-containing material arranged on the main surface of the support base,
Each protrusion has first and second portions arranged in order in a direction intersecting the main surface,
The cross-sectional shape of the first portion is different from the cross-sectional shape of the second portion;
The first portion includes a tip of a protrusion;
The second part includes the root of the protrusion;
The maximum size of the tip of each protrusion is 100 nanometers or less,
A substrate product characterized in that the maximum size of the base of each protrusion is 300 nanometers or less.
前記複数の突起はアレイ状に配列されており、
前記突起の密度は、平方マイクロメートル当たり4個以上である、ことを特徴とする請求項6に記載された基板生産物。
The plurality of protrusions are arranged in an array,
The substrate product according to claim 6, wherein the density of the protrusions is 4 or more per square micrometer.
前記支持基体および前記突起はダイヤモンドから成る、ことを特徴とする請求項6または請求項7に記載された基板生産物。 8. The substrate product according to claim 6, wherein the supporting base and the protrusion are made of diamond. 請求項6から請求項8のいずれか一項に記載された基板生産物と、
前記基板生産物の前記支持基体の主面および裏面の少なくともいずれか一面に設けられた電極と
を備えることを特徴とする電子放出素子。
A substrate product according to any one of claims 6 to 8,
An electron-emitting device comprising: an electrode provided on at least one of a main surface and a back surface of the support base of the substrate product.
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