JP2017067446A - Method of manufacturing nano-gap electrode, side wall spacer and method of manufacturing side wall spacer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はナノギャップ電極の製造方法、側壁スペーサ、及び側壁スペーサの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a nanogap electrode, a side wall spacer, and a method for manufacturing a side wall spacer.
近年、対向した電極部間にナノスケールの間隙が形成された電極構造(以下、ナノギャップ電極と呼ぶ)が注目されており、ナノギャップ電極を用いた電子デバイスや、バイオデバイス等について研究が盛んに行われている。例えば、バイオデバイスの分野では、ナノギャップ電極を利用し、DNAの塩基配列を解析する分析装置が考えられている(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, an electrode structure in which a nanoscale gap is formed between opposing electrode portions (hereinafter referred to as a nanogap electrode) has attracted attention, and research on electronic devices and biodevices using the nanogap electrode has been actively conducted. Has been done. For example, in the field of biodevices, an analyzer that analyzes the base sequence of DNA using a nanogap electrode has been considered (see, for example, Patent Document 1).
実際上、この分析装置では、ナノギャップ電極の電極部間にあるナノスケールの中空状の間隙(以下、ナノギャップと呼ぶ)に一本鎖DNAを通過させ、当該一本鎖DNAの塩基が電極部間のナノギャップを通過したときに電極部に流れる電流を計測してゆき、その電流値を基に一本鎖DNAを構成する塩基を同定し得るようになされている。 In practice, in this analyzer, single-stranded DNA is passed through a nanoscale hollow gap (hereinafter referred to as nanogap) between the electrode parts of the nanogap electrode, and the base of the single-stranded DNA is the electrode. The current flowing through the electrode part when passing through the nanogap between the parts is measured, and the base constituting the single-stranded DNA can be identified based on the current value.
ところで、このような分析装置では、ナノギャップ電極の電極部間の距離が大きくなると検出できる電流値が小さくなってしまい、高感度で試料を分析することが困難になるため、電極部間のナノギャップを小さく形成し得ることが望まれている。 By the way, in such an analyzer, since the current value that can be detected decreases as the distance between the electrode parts of the nanogap electrode increases, it becomes difficult to analyze the sample with high sensitivity. It is desired that the gap can be formed small.
従来、このようなナノギャップ電極の製造方法としては、金等でなる電極層上に形成されたチタン等の金属マスクを集束イオンビームの照射によりパターニングし、このパターニングされた金属マスクから露出した下層の電極層をドライエッチングし、電極層にナノギャップを形成してナノギャップ電極を製造する方法が知られている(例えば、特許文献2参照)。 Conventionally, as a method of manufacturing such a nanogap electrode, a metal mask made of titanium or the like formed on an electrode layer made of gold or the like is patterned by irradiation with a focused ion beam, and a lower layer exposed from the patterned metal mask. A method of manufacturing a nanogap electrode by dry-etching the electrode layer and forming a nanogap in the electrode layer is known (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、このようなナノギャップ電極の製造手法では、パターニングされた金属マスクの開口から露出した電極層表面をドライエッチングし、電極層表面に溝状のナノギャップを形成していることから、電極層に形成される間隙(マスク幅間隙)の最小幅が、金属マスクをパターニングできる幅となり、それよりもさらに小さなナノギャップを形成し難いという問題があった。そして、近年では、使用態様に応じて従来と同じ寸法の幅のナノギャップを形成し得る他、従来よりも一段と小さいナノギャップをも形成し得る新たな製造方法の開発も望まれている。 However, in such a nanogap electrode manufacturing method, the electrode layer surface exposed from the opening of the patterned metal mask is dry-etched to form a groove-like nanogap on the electrode layer surface. There is a problem that the minimum width of the gap (mask width gap) formed in the above becomes a width capable of patterning the metal mask, and it is difficult to form a nanogap smaller than that. In recent years, there has been a demand for the development of a new manufacturing method that can form a nanogap having the same width as that of the prior art, and can also form a nanogap that is much smaller than that of the prior art.
また、このような従来の金属マスクを用いたナノギャップの形成手法とは異なり、金属マスクを用いずにナノギャップを形成し得る、全く新しいナノギャップの形成部品の開発も望まれている。 Further, unlike such a conventional nanogap forming method using a metal mask, development of a completely new nanogap forming part capable of forming a nanogap without using a metal mask is also desired.
そこで、本発明は以上の点を考慮してなされたもので、従来と同じ寸法の幅のナノギャップを形成し得る他、従来よりも一段と幅が小さいナノギャップをも形成し得るナノギャップ電極の製造方法を提案することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in consideration of the above points, and in addition to forming a nanogap having the same width as the conventional one, a nanogap electrode capable of forming a nanogap having a smaller width than the conventional one. The object is to propose a manufacturing method.
また、本発明は、金属マスクの開口から露出させた電極層をエッチングして電極層表面に溝状のナノギャップを形成する従来の形成手法とは異なり、従来のような金属マスクを用いずに、ナノギャップを形成可能な側壁スペーサを実現でき、また、この側壁スペーサの製造方法を提案することを目的とする。 Further, the present invention is different from the conventional formation method in which the electrode layer exposed from the opening of the metal mask is etched to form a groove-like nanogap on the surface of the electrode layer. It is an object of the present invention to provide a sidewall spacer capable of forming a nanogap and to propose a method for manufacturing the sidewall spacer.
本発明におけるナノギャップ電極の製造方法は、基板上に側壁スペーサを立設することと、側壁スペーサを挟んで対向配置した第1電極部及び第2電極部を形成することと、側壁スペーサを除去し、側壁スペーサの膜厚により調整された幅のナノギャップを第1電極部と第2電極部との間に形成することとを含んでいる。 In the method of manufacturing a nanogap electrode according to the present invention, a side wall spacer is erected on a substrate, a first electrode part and a second electrode part are arranged opposite to each other with the side wall spacer interposed therebetween, and the side wall spacer is removed. And forming a nanogap having a width adjusted by the film thickness of the sidewall spacer between the first electrode portion and the second electrode portion.
これにより、このナノギャップ電極の製造方法によれば、側壁スペーサの膜厚により調整された幅のナノギャップを形成でき、かくして、従来と同じ寸法の幅のナノギャップを形成し得る他、従来よりも一段と幅が小さいナノギャップをも形成し得る。 Thus, according to this method of manufacturing a nanogap electrode, a nanogap having a width adjusted by the film thickness of the sidewall spacer can be formed, and thus a nanogap having the same size as the conventional one can be formed. However, a nanogap with a smaller width can be formed.
また、ナノギャップ電極の製造方法は、基板上に、基板の表面に実質的に平行な下部スペーサと、下部スペーサの末端に、基板の表面に実質的に垂直な側壁スペーサとを一体的に形成することと、基板上に第1電極部を形成するとともに、側壁スペーサを挟んで第1電極部と対向配置するように下部スペーサ上に第2電極部を形成することと、下部スペーサを一部除去して基板及び第2電極部間にのみ下部スペーサを残存させるとともに、側壁スペーサを除去し、第1電極部及び第2電極部間と、第1電極部及び下部スペーサ間とに、側壁スペーサの膜厚により調整された幅のナノギャップを形成することとを含んでいる。 Also, in the method of manufacturing a nanogap electrode, a lower spacer that is substantially parallel to the surface of the substrate and a sidewall spacer that is substantially perpendicular to the surface of the substrate are integrally formed on the substrate. Forming a first electrode portion on the substrate, forming a second electrode portion on the lower spacer so as to face the first electrode portion with a side wall spacer interposed therebetween, and partially forming the lower spacer The lower spacer is left only between the substrate and the second electrode part, and the side wall spacer is removed, and the side wall spacer is provided between the first electrode part and the second electrode part and between the first electrode part and the lower spacer. Forming a nanogap having a width adjusted according to the film thickness.
これにより、このナノギャップ電極の製造方法によれば、側壁スペーサの膜厚により調整された幅のナノギャップを形成でき、かくして、従来と同じ寸法の幅のナノギャップを形成し得る他、従来よりも一段と幅が小さいナノギャップをも形成し得る。 Thus, according to this method of manufacturing a nanogap electrode, a nanogap having a width adjusted by the film thickness of the sidewall spacer can be formed, and thus a nanogap having the same size as the conventional one can be formed. However, a nanogap with a smaller width can be formed.
本発明の側壁スペーサは、厚さが1000[nm]以下でなり、基板に対し壁状に立設されている。 The side wall spacer of the present invention has a thickness of 1000 nm or less and is erected in a wall shape with respect to the substrate.
これにより、本発明の側壁スペーサによれば、当該側壁スペーサを挟んで第1電極部及び第2電極部を形成した後、側壁スペーサを除去することで、第1電極部及び第2電極部間に側壁スペーサの幅のナノギャップを形成できる。 Thus, according to the sidewall spacer of the present invention, the first electrode portion and the second electrode portion are formed with the sidewall spacer interposed therebetween, and then the sidewall spacer is removed, so that the first electrode portion and the second electrode portion are separated. A nanogap having a width of the sidewall spacer can be formed.
また、本発明の側壁スペーサによれば、当該側壁スペーサを挟んで第1加工部及び第2加工部を形成した後、側壁スペーサを除去することで、第1加工部及び第2加工部間に側壁スペーサの幅でなる中空状の間隙も形成でき、かくして、第1加工部及び第2加工部間に中空状の間隙を有した微小構造体をも製造し得る。 Further, according to the sidewall spacer of the present invention, the first processed portion and the second processed portion are formed with the sidewall spacer interposed therebetween, and then the sidewall spacer is removed, so that the first processed portion and the second processed portion are interposed. A hollow gap having the width of the side wall spacer can also be formed, and thus a microstructure having a hollow gap between the first processed portion and the second processed portion can be manufactured.
本発明における側壁スペーサの製造方法は、基板上に形成された段差部の側壁に側壁スペーサを形成した後、段差部を除去して、基板上に側壁スペーサを立設することを含んでいる。 The side wall spacer manufacturing method according to the present invention includes forming the side wall spacer on the side wall of the stepped portion formed on the substrate, then removing the stepped portion and standing the side wall spacer on the substrate.
これにより、本発明の側壁スペーサの製造方法によれば、金属マスクの開口から露出させた電極層をエッチングして電極層の表面に溝状のナノギャップを形成する従来の形成手法とは異なり、従来のような金属マスクを用いずに、ナノギャップを形成可能な側壁スペーサを製造できる。 Thereby, according to the manufacturing method of the sidewall spacer of the present invention, unlike the conventional forming method of etching the electrode layer exposed from the opening of the metal mask to form a groove-like nanogap on the surface of the electrode layer, A sidewall spacer capable of forming a nanogap can be manufactured without using a conventional metal mask.
また、本発明における側壁スペーサの製造方法は、基板上に形成された段差部の側壁に側壁スペーサを形成した後、段差部と、側壁スペーサと、露出した基板とを覆うマスク層を形成することと、平坦化処理によって、段差部、側壁スペーサ及びマスク層の各表面を露出させて、段差部及びマスク層間にて基板上に側壁スペーサを立設することとを含んでいる。 In the method of manufacturing the sidewall spacer according to the present invention, the sidewall spacer is formed on the sidewall of the stepped portion formed on the substrate, and then the mask layer covering the stepped portion, the sidewall spacer, and the exposed substrate is formed. And exposing the respective surfaces of the stepped portion, the side wall spacer, and the mask layer by a planarization process, and standing the side wall spacer on the substrate between the stepped portion and the mask layer.
これにより、本発明の側壁スペーサの製造方法によれば、金属マスクの開口から露出させた電極層をエッチングして電極層の表面に溝状のナノギャップを形成する従来の形成手法とは異なり、従来のような金属マスクを用いずに、ナノギャップを形成可能な側壁スペーサを製造できる。 Thereby, according to the manufacturing method of the sidewall spacer of the present invention, unlike the conventional forming method of etching the electrode layer exposed from the opening of the metal mask to form a groove-like nanogap on the surface of the electrode layer, A sidewall spacer capable of forming a nanogap can be manufactured without using a conventional metal mask.
また、本発明における側壁スペーサの製造方法は、基板上に形成された段差部と、露出した基板とに層状の側壁スペーサ形成層を形成した後、側壁スペーサ形成層を覆うマスク層を形成することと、平坦化処理によって、マスク層の一部と、側壁スペーサ形成層のうち段差部上に形成された側壁スペーサ形成層とを少なくとも除去して、段差部及びマスク層間に側壁スペーサ形成層を残存させることにより、段差部及びマスク層間にて基板上に立設した側壁スペーサを形成するとともに、基板及びマスク層間に側壁スペーサ形成層を残存させることにより、基板及びマスク層間に下部スペーサを形成することとを含んでいる。 In the method for manufacturing the sidewall spacer according to the present invention, a layered sidewall spacer forming layer is formed on the stepped portion formed on the substrate and the exposed substrate, and then a mask layer covering the sidewall spacer forming layer is formed. Then, at least a part of the mask layer and the side wall spacer forming layer formed on the stepped portion of the side wall spacer forming layer are removed by planarization, and the side wall spacer forming layer remains between the stepped portion and the mask layer. Forming sidewall spacers erected on the substrate between the stepped portion and the mask layer, and forming a lower spacer between the substrate and the mask layer by leaving the sidewall spacer formation layer between the substrate and the mask layer. Including.
これにより、本発明の側壁スペーサの製造方法によれば、金属マスクの開口から露出させた電極層をエッチングして電極層の表面に溝状のナノギャップを形成する従来の形成手法とは異なり、従来のような金属マスクを用いずに、ナノギャップを形成可能な側壁スペーサを製造できる。 Thereby, according to the manufacturing method of the sidewall spacer of the present invention, unlike the conventional forming method of etching the electrode layer exposed from the opening of the metal mask to form a groove-like nanogap on the surface of the electrode layer, A sidewall spacer capable of forming a nanogap can be manufactured without using a conventional metal mask.
本発明のナノギャップ電極の製造方法によれば、側壁スペーサの膜厚により調整された幅のナノギャップを形成でき、かくして、従来と同じ寸法の幅のナノギャップを形成し得る他、従来よりも一段と幅が小さいナノギャップをも形成し得る。 According to the method of manufacturing a nanogap electrode of the present invention, a nanogap having a width adjusted by the film thickness of the sidewall spacer can be formed, and thus a nanogap having the same size as the conventional one can be formed. Nano gaps with even smaller widths can be formed.
また、本発明の製造方法により製造された側壁スペーサによれば、基板上に立設させた側壁スペーサを挟んで第1電極部及び第2電極部を形成した後、側壁スペーサを除去することで、第1電極部及び第2電極部間に側壁スペーサの幅のナノギャップを形成できる。かくして、本発明の側壁スペーサの製造方法によれば、金属マスクの開口から露出させた電極層をエッチングして電極層の表面に溝状のナノギャップを形成する従来の形成手法とは異なり、従来のような金属マスクを用いずに、ナノギャップを形成可能な側壁スペーサを実現でき、また、このような側壁スペーサを製造できる。 Moreover, according to the side wall spacer manufactured by the manufacturing method of the present invention, the first electrode portion and the second electrode portion are formed with the side wall spacer erected on the substrate, and then the side wall spacer is removed. A nanogap having a width of the sidewall spacer can be formed between the first electrode portion and the second electrode portion. Thus, according to the sidewall spacer manufacturing method of the present invention, unlike the conventional forming method in which the electrode layer exposed from the opening of the metal mask is etched to form a groove-like nanogap on the surface of the electrode layer, A side wall spacer capable of forming a nanogap can be realized without using a metal mask as described above, and such a side wall spacer can be manufactured.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳述する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(1)第1及び第2の実施の形態による製造方法によって製造したナノギャップ電極の構成
図1は、本発明の第1及び第2の実施の形態による製造方法によって製造したナノギャップ電極1を示す。このナノギャップ電極1には、対向した第1電極部5及び第2電極部6が基板2上に設けられており、第1電極部5及び第2電極部6間に幅W1がナノスケール(例えば1000[nm]以下)でなる中空状のナノギャップNGが形成されている。本発明による製造方法によって製造したナノギャップ電極1は、例えばナノギャップNGの幅W1を5〜30[nm]、さらには使用態様に応じて2[nm]以下、或いは1[nm]以下にまで形成し得るようになされている。
(1) Configuration of Nanogap Electrode Manufactured by Manufacturing Method According to First and Second Embodiments FIG. 1 shows a
ここで、基板2は、例えばシリコン基板3と、当該シリコン基板3上に形成された酸化シリコン層4とから構成されており、当該酸化シリコン層4上に対となる第1電極部5及び第2電極部6が形成された構成を有する。これら第1電極部5及び第2電極部6は、いずれも例えばチタンナイトライド(TiN)等の金属部材からなり、基板2上にてナノギャップNGを中心にほぼ左右対称に形成されている。実際上、この実施の形態の場合、第1電極部5及び第2電極部6は、同一の構成を有しており、ナノギャップNGを形成する電極先端部5b,6bと、当該電極先端部5b,6bの根元部分に一体形成された基体部5a,6aとから構成されている。電極先端部5b,6bは、例えば長手方向がy方向に延びた直方体状からなり、先端面同士が対向するように配置されている。
Here, the
基体部5a,6aは、電極先端部5b,6bが設けられた中央先端部分に膨らみを有し、この中央先端部分を中心にして両側部に向けてなだらかな曲面が形成されており、電極先端部5b,6bを頂点とした湾曲状に形成されている。なお、第1電極部5及び第2電極部6は、第1電極部5及び第2電極部6の長手方向たるy方向と、このy方向と直交する第1電極部5及び第2電極部6の高さ方向たるz方向とに直交するx方向から、例えば一本鎖DNAを含んだ溶液が供給されると、当該溶液を基体部5a,6aの曲面に沿って電極先端部5b,6b側に誘導し、当該溶液が確実にナノギャップNG(又はその近傍)を通過し得るように構成されている。
The
因みに、このような構成を有したナノギャップ電極1は、例えば図示しない電源から第1電極部5及び第2電極部6に電流が供給され得るようになされており、第1電極部5及び第2電極部6間の電流値が図示しない電流計により計測され得る。ナノギャップ電極1は、x方向から第1電極部5及び第2電極部6間のナノギャップNGに一本鎖DNAを通過させ、当該一本鎖DNAの塩基が第1電極部5及び第2電極部6間のナノギャップNGを通過したときに第1電極部5及び第2電極部6間に流れる電流値を電流計にて計測させてゆき、その電流値を基に一本鎖DNAを構成する塩基を同定させ得る。
Incidentally, the
(2)第1の実施の形態
以下では、本発明の第1の実施の形態によるナノギャップ電極の製造方法ついて説明する。先ず始めに、図2Aと、図2AのA‐A´部分の側断面構成を示す図2Bのように、シリコン基板3上に表面層として酸化シリコン層4が形成された基板2を用意し、例えばシリコンナイトライド(SiN)からなり、側壁9aを有する四辺状の段差部9を、酸化シリコン層4上にフォトリソグラフィ技術を利用して形成する。
(2) First Embodiment Hereinafter, a method for manufacturing a nanogap electrode according to a first embodiment of the present invention will be described. First, as shown in FIG. 2A and FIG. 2B showing a side sectional configuration of the AA ′ portion of FIG. 2A, a
次いで、図2Aとの対応部分に同一符号を付して示す図2Cと、図2Bとの対応部分に同一符号を付して示す図2Dのように、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)法や、ALD(Atomic Layer Deposition)法、スパッタ法等によって側壁スペーサ形成層10を、段差部9上及び露出した基板2上に成膜する。なお、側壁スペーサ形成層10は、基板2の表面(この場合、酸化シリコン層4)や、段差部9の他、後述する第1電極部5及び第2電極部6と異なる部材を用いて形成され得る。
Next, as shown in FIG. 2C in which the same reference numerals are assigned to the corresponding parts to FIG. 2A and FIG. 2D in which the same reference numerals are assigned to the corresponding parts in FIG. 2B, for example, the CVD (Chemical Vapor Deposition) method, A sidewall
例えば、基板2の表面が酸化シリコン層4、段差部9がSiNでなり、かつ、後述する第1電極部5及び第2電極部6をチタンナイトライド(TiN)で形成した場合、側壁スペーサ形成層10は、チタン(Ti)等により形成され得る。なお、例えば、基板2の表面に形成する表面層はSiNにより形成してもよく、この場合、段差部9はシリコン酸化物(SiO2)により形成し、後述する第1電極部5及び第2電極部6はチタンナイトライド(TiN)で形成し、側壁スペーサ形成層10はTiにより形成すればよい。
For example, when the surface of the
ここで、この際、段差部9の側壁9aに沿って側壁スペーサ形成層10が形成されるが、この側壁9aに形成される側壁スペーサ形成層10の膜厚を、所望するナノギャップNGの幅W1に応じて選定する。すなわち、幅W1が小さいナノギャップNGを形成する場合には、側壁スペーサ形成層10の膜厚を薄く形成し、一方、幅W1が大きいナノギャップNGを形成する場合には、側壁スペーサ形成層10の膜厚を厚く形成する。
Here, the side wall
次いで、段差部9上、及び露出した基板2上に成膜した側壁スペーサ形成層10を、例えばドライエッチングによりエッチバックし、段差部9の側壁9aに沿って側壁スペーサ形成層10を残存させ、図2Cの対応部分に同一符号を付して示す図2Eと、図2Dとの対応部分に同一符号を付して示す図2Fのように、段差部9の側壁9aに沿ってサイドウォール状の自立した側壁スペーサ11を形成する。なお、このようにして形成された壁状の側壁スペーサ11は、段差部9の側壁9aの頂点から基板2に向けて次第に幅広に形成されており、当該側壁スペーサ11の幅の最大の厚みが最終的に形成されるナノギャップNGの幅W1となり得る。すなわち、上述した側壁スペーサの製造方法では、厚さが1000[nm]以下(ナノスケール)や、30[nm]以下、さらには使用態様に応じて厚さが2[nm]以下、1[nm]以下でなり、基板2に対し壁状に立設した側壁スペーサ11を製造し得る。
Next, the sidewall
次いで、図2Eとの対応部分に同一符号を付して示す図3Aと、図2Fとの対応部分と同一符号を付して示す図3Bのように、段差部9をエッチングにより除去して、基板2上の所定の位置に側壁スペーサ11を、当該基板2の表面に対して直立に設ける。
Next, as shown in FIG. 3A in which the same reference numerals are assigned to the corresponding parts to FIG. 2E and FIG. 3B in which the same reference numerals are assigned to the corresponding parts in FIG.
以上説明した図2A〜図3Bに示す工程は、本発明の第1の実施の形態による側壁スペーサ11の製造方法であり、このようにして後述するナノギャップNGの形成に利用可能な側壁スペーサ11を製造し得る。次に、このような基板2上に立った状態に設けた側壁スペーサ11を利用してナノギャップNGを形成し、ナノギャップ電極1を製造するまでの各工程について説明する。
The process shown in FIGS. 2A to 3B described above is a method for manufacturing the
図3Aとの対応部分に同一符号を付して示す図3Cと、図3Bとの対応部分に同一符号を付して示す図3Dのように、酸化シリコン層4上にレジスト塗布材を塗布し、これを硬化させてレジスト層12を形成する。
A resist coating material is applied on the
次いで、図3Cとの対応部分に同一符号を付して示す図3Eと、図3Dとの対応部分に同一符号を付して示す図3Fのように、レジスト層12のうち第1電極部5及び第2電極部6が形成される領域を、フォトリソグラフィ技術を用いて除去することにより、パターニングされたレジスト層12(電極形成用マスク)を形成し、第1電極部5及び第2電極部6が形成される領域に酸化シリコン層4を露出させる。
Next, as shown in FIG. 3E in which parts corresponding to those in FIG. 3C are assigned the same reference numerals and in FIG. 3F in which parts corresponding to those in FIG. The region where the
次いで、第1電極部5及び第2電極部6を形成するための金属層を、パターニングしたレジスト層12(電極形成用マスク)上、及び露出させた基板2(酸化シリコン層4)上に成膜した後、図3Eとの対応部分に同一符号を付して示す図4Aと、図3Fとの対応部分に同一符号を付して示す図4Bのように、金属層のうち第1電極部5及び第2電極部6となる部分以外の金属層をリフトオフにより除去して、電極先端部5b,6bが側壁スペーサ11を挟んで対向配置された第1電極部5及び第2電極部6を基板2上に形成する。
Next, a metal layer for forming the
因みに、このとき、側壁スペーサ11上には金属層11aが残っている。このように側壁スペーサ11上に残存した金属層11aは、化学機械的研磨(CMP:Chemical and Mechanical Polishing)等により研磨することで取り除いてもよく、または、この時点でCMP等により除去することなく、後に側壁スペーサ11を除去する際に当該側壁スペーサ11とともに同時に除去してもよい。
Incidentally, at this time, the
最後に、図4Aとの対応部分に同一符号を付して示す図4Cと、図4Bとの対応部分に同一符号を付して示す図4Dのように、例えばウェットエッチングによって側壁スペーサ11を除去することにより、側壁スペーサ11の幅W1と同じ幅W1のナノギャップNGを電極先端部5b,6b間に形成することができ、図1に示すようなナノギャップ電極1を製造することができる。この際、基板2の表面にある酸化シリコン層4や、第1電極部5及び第2電極部6とは異なる部材により側壁スペーサ11が形成されていることから、酸化シリコン層4を残して側壁スペーサ11のみを除去し得るとともに、基板2上に第1電極部5及び第2電極部6を確実に残存させることができる。
Finally, as shown in FIG. 4C in which the same reference numerals are assigned to the corresponding parts to FIG. 4A and FIG. 4D in which the same reference numerals are assigned to the corresponding parts in FIG. 4B, the
以上説明したように、第1の実施の形態による製造方法では、基板2上に形成された段差部9の側壁に側壁スペーサ11を形成した後、段差部9を除去して、基板2上に側壁スペーサ11を立設する。そして、マスクとして、パターニングしたレジスト層12を基板2上に形成した後、レジスト層12上と、このレジスト層12の開口から露出した基板2上とに金属層を形成し、パターニングしたレジスト層12を剥離することにより当該レジスト層12上の金属層を除去して、側壁スペーサ11を挟んで対向配置した第1電極部5及び第2電極部6を基板2上に形成する。最後に、この製造方法では、側壁スペーサ11を除去することにより、第1電極部5と第2電極部6との間に側壁スペーサ11の幅と同じ幅W1のナノギャップNGを形成する。
As described above, in the manufacturing method according to the first embodiment, the
このように、本発明の第1の実施の形態によるナノギャップ電極1の製造方法では、側壁スペーサ11の膜厚を調整することで、所望の幅W1でなるナノギャップNGを形成し得、また、当該側壁スペーサ11の膜厚については極めて薄く形成し得ることから、側壁スペーサ11の幅W1に対応した極めて小さい幅W1のナノギャップNGをも形成し得る。
As described above, in the method of manufacturing the
以上の構成によれば、この製造方法では、基板2上に側壁スペーサ11を立設した後、パターニングされたレジスト層12を用いて、側壁スペーサ11を挟んで対向配置した第1電極部5及び第2電極部6を形成し、その後、レジスト層12及び側壁スペーサ11を除去して、側壁スペーサ11の膜厚により調整された幅のナノギャップNGを第1電極部5と第2電極部6との間に形成するようにしたことにより、側壁スペーサ11の膜厚を調整することで、従来と同じ寸法の幅W1のナノギャップNGを形成し得る他、従来よりも一段と幅W1が小さいナノギャップNGをも形成することができる。
According to the above configuration, in this manufacturing method, after the
また、本発明の第1の実施の形態による側壁スペーサの製造方法では、基板2上の所定領域に形成された段差部9の側壁9aに側壁スペーサ11を形成した後、段差部9を除去して、基板2上に側壁スペーサ11を立設するようにした。これにより、本発明では、基板2上に立設させた側壁スペーサ11を挟んで第1電極部5及び第2電極部6を形成した後、側壁スペーサ11を除去することで、第1電極部5及び第2電極部6間に側壁スペーサ11の幅のナノギャップNGを形成できる。かくして、本発明による側壁スペーサ11の製造方法では、金属マスクの開口から露出させた電極層をエッチングして電極層表面に溝状のナノギャップを形成する従来の形成手法とは異なり、従来のような金属マスクを用いずに、ナノギャップNGを形成可能な側壁スペーサ11を製造できる。
Further, in the method for manufacturing the sidewall spacer according to the first embodiment of the present invention, after the
因みに、上述した実施の形態の他、図4C及び図4Dに示すようなナノギャップ電極1を形成した後、さらに第1電極部5及び第2電極部6をマスクとして用い、基板2上にある酸化シリコン層4の表面の一部を除去して、ナノギャップNGの下方に酸化シリコン層4によって溝状の間隙を形成するようにしてもよい。なお、このようなナノギャップ電極では、ナノギャップNGの下方にある酸化シリコン層4の間隙に電界が発生しており、酸化シリコン層4の間隙に一本鎖DNAが通過すると当該電界が変化し、これに応じて第1電極部5及び第2電極部6間に流れる電流値も変化し得、その電流値変化を基に一本鎖DNAを構成する塩基を同定し得る。
Incidentally, in addition to the embodiment described above, after forming the
(3)第2の実施の形態
次に、上述した第1の実施の形態によるナノギャップ電極の製造方法と異なる第2の実施の形態による製造方法について、以下に説明する。第2の実施の形態では、上述した第1の実施の形態と同様、図2E及び図2Fに示したように、始めに基板2上に段差部9を形成し、次に段差部9の側壁9aに沿ってサイドウォール状の側壁スペーサ11を形成する。この工程については、第1の実施の形態の図2A〜図2Fに示した工程と同じであるから、ここでは詳細な説明を省略する。
(3) Second Embodiment Next, a manufacturing method according to a second embodiment different from the manufacturing method of the nanogap electrode according to the first embodiment described above will be described below. In the second embodiment, as in the first embodiment described above, as shown in FIGS. 2E and 2F, the
次いで、図2Eとの対応部分に同一符号を付して示す図5Aと、図5AのB‐B´部分の側断面構成を示す図5Bのように、段差部9上と、側壁スペーサ11上と、露出した基板2上とを覆う絶縁層13(マスク層)を形成する。なお、この実施の形態の場合においては、マスク層として、上述した第1実施の形態と同様に、段差部9と同じ部材、例えばシリコンナイトライド(SiN)などの絶縁部材により形成された絶縁層13を適用する場合について述べるが、本発明はこれに限らず、段差部9も含め絶縁部材以外の種々の部材により形成されたマスク層を適用してもよい。
Next, as shown in FIG. 5A in which parts corresponding to those in FIG. 2E are denoted by the same reference numerals and in FIG. 5B showing a side cross-sectional configuration of the BB ′ part in FIG. 5A, on the
次いで、例えばCMP等の平坦化処理によってオーバ研磨してゆき、図5Aとの対応部分に同一符号を付して示す図5Cと、図5Bとの対応部分に同一符号を付して示す図5Dのように、段差部9、側壁スペーサ11及び絶縁層13の各表面を全て外部に露出させる。これにより、段差部9及び絶縁層13間には、基板2上に立設した側壁スペーサ11が形成され得る。
Next, overpolishing is performed by, for example, a planarization process such as CMP, and FIG. 5D shows the corresponding parts corresponding to FIG. 5A with the same reference numerals and corresponding parts corresponding to FIG. 5B. As described above, all the surfaces of the stepped
なお、平坦化処理は、側壁スペーサ11の側面において上部の傾斜が大きい領域を研磨し、段差部9と絶縁層13との間における側壁スペーサ11の断面がほぼ四辺状となるまで、段差部9、側壁スペーサ11及び絶縁層13をオーバ研磨している。なお、平坦化処理を行う際、段差部9と絶縁層13との間に、表面が外部に露出した側壁スペーサ11が形成できれば、絶縁層13のうち段差部9及び側壁スペーサ11を覆っている領域だけを研磨するようにしてもよい。
The planarization treatment is performed by polishing a region having a large upper slope on the side surface of the
以上説明した図2A〜図2F及び図5A〜図5Dに示す工程は、本発明の第2の実施の形態による側壁スペーサ11の製造方法であり、このようにして後述するナノギャップNGの形成に利用可能な側壁スペーサ11を製造し得る。次に、このような基板2上に立設した側壁スペーサ11を利用してナノギャップNGを形成し、ナノギャップ電極1を製造するまでの各工程について説明する。
The steps shown in FIGS. 2A to 2F and FIGS. 5A to 5D described above are the method for manufacturing the
次いで、これら外部に露出した段差部9、側壁スペーサ11及び絶縁層13の各表面に層状のレジストマスク(図示せず)を形成した後、フォトリソグラフィ技術を利用して、図5Cとの対応部分に同一符号を付して示す図5Eと、図5Dとの対応部分に同一符号を付して示す図5Fのように、段差部9の一部及び絶縁層13の一部を除去し、パターニングされた段差部9及び絶縁層13(電極形成用マスク)を形成する。段差部9及び絶縁層13の除去される部分のパターンは、図5E及び図5Fに示すように、第1電極部5及び第2電極部6のパターンにそれぞれ対応する。即ち、第1電極部5及び第2電極部6が形成される領域では、段差部9及び絶縁層13が除去されることにより、基板2の表面(酸化シリコン層4)が露出し得る。
Next, after forming a layered resist mask (not shown) on each surface of the stepped
次いで、第1電極部5及び第2電極部6が形成される領域にて露出した酸化シリコン層4上と、第1電極部5及び第2電極部6が形成される領域以外の領域に残存した電極形成用マスクとしての段差部9上及び絶縁層13上と、側壁スペーサ11上とに、金属層を形成した後、例えばCMP等の平坦化処理を行って、残存する段差部9、残存する絶縁層13及び側壁スペーサ11の各表面を全て露出させる。これにより、図5Eとの対応部分に同一符号を付して示す図6Aと、図5Fとの対応部分に同一符号を付して示す図6Bのように、パターニングされた段差部9及び絶縁層13(電極形成用マスク)の領域にある金属層と、側壁スペーサ11の領域にある金属層とが除去され、電極先端部5b,6bが側壁スペーサ11を挟んで対向配置された第1電極部5及び第2電極部6を基板2上に形成する。
Next, it remains on the
最後に、図6Aとの対応部分に同一符号を付して示す図6Cと、図6Bとの対応部分に同一符号を付して示す図6Dのように、例えばウェットエッチングによって、側壁スペーサ11と、パターニングされた段差部9及び絶縁層13とを除去することにより、側壁スペーサ11の幅W1と同じ幅W1のナノギャップNGを電極先端部5b,6b間に形成することができ、図1に示すようなナノギャップ電極1を製造することができる。
Finally, as shown in FIG. 6C in which the same reference numerals are assigned to the corresponding parts to FIG. 6A and FIG. 6D in which the same reference numerals are assigned to the corresponding parts in FIG. By removing the
以上説明したように、第2の実施の形態による製造方法では、基板2上の所定領域に形成された段差部9の側壁に側壁スペーサ11を形成した後、段差部9と、側壁スペーサ11と、露出した基板2とを覆う絶縁層13を形成する。そして、この製造方法では、平坦化処理によって、段差部9、側壁スペーサ11及び絶縁層13の各表面を露出させて、段差部9及び絶縁層13間にて基板2上に立設した側壁スペーサ11を形成する。次に、段差部9及び絶縁層13をパターニングし、パターニングされた段差部9及び絶縁層13を電極形成用マスクとして用い、側壁スペーサ11を挟んで対向配置した第1電極部5及び第2電極部6を形成する。最後に、側壁スペーサ11と、パターニングされた段差部9及び絶縁層13とを除去することにより、第1電極部5と第2電極部6との間に側壁スペーサ11の幅と同じ幅W1のナノギャップNGを形成する。
As described above, in the manufacturing method according to the second embodiment, after the
このように、本発明の第2の実施の形態によるナノギャップ電極の製造方法では、上述した第1の実施の形態と同様に、側壁スペーサ11の膜厚を調整することで、所望の幅W1でなるナノギャップNGを形成し得、また、当該側壁スペーサ11の膜厚については極めて薄く形成し得ることから、側壁スペーサ11の幅W1に対応した極めて小さい幅W1のナノギャップNGをも形成し得る。
As described above, in the method of manufacturing the nanogap electrode according to the second embodiment of the present invention, the desired width W1 can be obtained by adjusting the film thickness of the
以上の構成によれば、この製造方法では、基板2上に側壁スペーサ11を立設した後、パターニングされた段差部9及び絶縁層13を用いて、側壁スペーサ11を挟んで対向配置した第1電極部5及び第2電極部6を形成し、その後、側壁スペーサ11と、パターニングされた段差部9及び絶縁層13とを除去して、側壁スペーサ11の膜厚により調整された幅W1のナノギャップNGを第1電極部5と第2電極部6との間に形成するようにしたことにより、側壁スペーサ11の膜厚を調整することで、従来と同じ寸法の幅W1のナノギャップNGを形成し得る他、従来よりも一段と幅W1が小さいナノギャップNGをも形成することができる。
According to the above configuration, in this manufacturing method, after the
また、本発明の第2の実施の形態による側壁スペーサの製造方法では、基板2上の所定領域に形成された段差部9の側壁に側壁スペーサ11を形成した後、段差部9と、側壁スペーサ11と、露出した基板2とを覆う絶縁層13(マスク層)を形成し、平坦化処理によって、段差部9、側壁スペーサ11及び絶縁層13の各表面を外部に露出させて、段差部9及び絶縁層13間にて基板2上に側壁スペーサ11を立設するようにした。
In the method for manufacturing the sidewall spacer according to the second embodiment of the present invention, the
これにより、本発明でも、その後、基板2上に立設させた側壁スペーサ11を挟んで第1電極部5及び第2電極部6を形成した後、側壁スペーサ11を除去することで、第1電極部5及び第2電極部6間に側壁スペーサ11の幅のナノギャップNGを形成できる。かくして、本発明による側壁スペーサ11の製造方法でも、金属マスクの開口から露出させた電極層をエッチングして電極層表面に溝状のナノギャップを形成する従来の形成手法とは異なり、従来のような金属マスクを用いずに、ナノギャップNGを形成可能な側壁スペーサ11を製造できる。
Thereby, also in the present invention, after the
因みに、上述した実施の形態の他、図6C及び図6Dに示すようなナノギャップ電極1を形成した後、さらに第1電極部5及び第2電極部6をマスクとして用い、基板2上にある酸化シリコン層4の表面の一部を除去して、ナノギャップNGの下方に酸化シリコン層4によって溝状の間隙を形成するようにしてもよい。なお、このようなナノギャップ電極では、ナノギャップNGの下方にある酸化シリコン層4の間隙に電界が発生しており、酸化シリコン層4の間隙に一本鎖DNAが通過すると当該電界が変化し、これに応じて第1電極部5及び第2電極部6間に流れる電流値も変化し得、その電流値変化を基に一本鎖DNAを構成する塩基を同定し得る。
Incidentally, in addition to the embodiment described above, after forming the
また、他の実施の形態としては、図4Bに示す側壁スペーサ11を除去する前に、第1電極部5及び第2電極部6とは異なる種類の金属部材を、これら第1電極部5及び第2電極部6上で成長させ、下層と異種金属でなる電極領域を上層に有した第1電極部5及び第2電極部6としてもよい。
As another embodiment, before removing the
さらに、他の実施の形態としては、図4Bに示す側壁スペーサ11を除去する前に、例えば当初Ni等の所定の金属部材で形成した第1電極部5及び第2電極部6を、金メッキ法によって、Ni等とは異なる異種金属部材である金等に置換した第1電極部5及び第2電極部6としてもよい。
Furthermore, as another embodiment, before removing the
(4)第2の実施の形態の変形例
上述した第2の実施の形態においては、図5C及び図5Dに示した段差部9及び絶縁層13をパターニングする際、図5E及び図5Fに示したように、第1電極部5及び第2電極部6が形成される領域の段差部9及び絶縁層13を全て除去し、基板2の表面(酸化シリコン層4)を露出させるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、図5C及び図5Dに示した段差部9及び絶縁層13をパターニングする際、第1電極部5及び第2電極部6(図1)が形成される領域の段差部9及び絶縁層13の表面の一部を除去して基板2の表面に所定膜厚だけ残存させ、図5Cとの対応部分に同一符号を付して示す図7Aと、図5Dとの対応部分に同一符号を付して示す図7Bとのように、段差部9を薄膜化した薄膜段差部9cと、絶縁層13を薄膜化した薄膜絶縁層(薄膜マスク層)13aとを形成するようにしてもよい。
(4) Modification of Second Embodiment In the second embodiment described above, when the
なお、このようにして製造されるナノギャップ電極は、図1に示すナノギャップ電極1と異なり、基板2と第1電極部5との間に薄膜段差部9cが形成され、基板2と第2電極部6との間に薄膜絶縁層13aが形成された構成となる。
The nanogap electrode manufactured in this way is different from the
第2の実施の形態の変形例による製造方法について、以下に説明する。図5C及び図5Dにおいて、外部に露出した段差部9、側壁スペーサ11及び絶縁層13の各表面に層状のレジストマスク(図示せず)を形成した後、フォトリソグラフィ技術を利用して、後述する第1電極部5及び第2電極部6が形成される領域の段差部9及び絶縁層13の表面の一部を除去し、図7A及び図7Bに示したように、第1電極部5及び第2電極部6が形成される領域の段差部9及び絶縁層13の厚さを薄くして、薄膜段差部9c及び薄膜絶縁層13cを形成する。
A manufacturing method according to a modification of the second embodiment will be described below. 5C and 5D, a layered resist mask (not shown) is formed on each surface of the stepped
次いで、電極の外郭形状を有した薄膜段差部9c上及び薄膜絶縁層13c上と、残存した段差部9上及び絶縁層13上と、側壁スペーサ11上とに、金属層を形成した後、例えばCMP等の平坦化処理を行って、図7Aとの対応部分に同一符号を付して示す図7Cと、図7Bとの対応部分に同一符号を付して示す図7Dとのように、第1電極部5が形成される領域以外の段差部9、第2電極部6が形成される領域以外の絶縁層13、及び側壁スペーサ11の各表面を全て外部に露出させる。これにより、第1電極部5及び第2電極部6が形成される領域以外の金属層と、側壁スペーサ11の領域にある金属層とが除去され、薄膜段差部9c上及び薄膜絶縁層13c内に金属層が残存し、電極先端部5b,6bが側壁スペーサ11を挟んで対向配置された第1電極部5及び第2電極部6が基板2上に形成され得る。
Next, after forming a metal layer on the
最後に、例えばドライエッチングによって、側壁スペーサ11と、第1電極部5が形成される領域以外の段差部9と、第2電極部6が形成される領域以外の絶縁層13とを除去することにより、図7Cとの対応部分に同一符号を付して示す図7Eと、図7Dとの対応部分に同一符号を付して示す図7Fとのように、側壁スペーサ11の幅W1と同じ幅W1のナノギャップNGを、第1電極部5及び第2電極部6間に形成し得るとともに、ナノギャップNG下方にも薄膜段差部9c及び薄膜絶縁層13c間に挟まれた間隙G1を形成し得る。
Finally, the
このようにして製造されたナノギャップ電極1aでは、第1電極部5及び第2電極部6間のナノギャップNGを一本鎖DNAが通過し得るとともに、このナノギャップNG下方にある薄膜段差部9c及び薄膜絶縁層13c間に挟まれた間隙G1にも一本鎖DNAが通過し得ることになる。このようなナノギャップ電極1aでは、絶縁部材でなる薄膜段差部9c及び薄膜絶縁層13c間の間隙G1に電界が発生しており、薄膜段差部9c及び薄膜絶縁層13c間の間隙G1に一本鎖DNAが通過すると当該電界が変化し、これに応じて第1電極部5及び第2電極部6間に流れる電流値も変化し得、その電流値変化を基に一本鎖DNAを構成する塩基を同定し得る。
In the
因みに、上述した実施の形態の他、図7E及び図7Fに示すようなナノギャップ電極1aを形成した後、さらに第1電極部5及び第2電極部6をマスクとして用い、基板2上にある酸化シリコン層4の表面の一部を除去して、ナノギャップNG及び間隙G1の下方に酸化シリコン層4によって溝状の間隙を更に形成するようにしてもよい。
Incidentally, after forming the
(5)第3及び第4の実施の形態による製造方法によって製造したナノギャップ電極の構成
次に、本発明の第3及び第4の実施の形態による製造方法によって製造したナノギャップ電極の構成について以下説明する。図1との対応部分に同一符号を付して示す図8は、本発明の第3及び第4の実施の形態による製造方法によって製造したナノギャップ電極31を示し、上述した図1のナノギャップ電極1とは第2電極部6の下部に下部スペーサ24が形成されている点で構成が相違している。なお、ここでは第2電極部6及び下部スペーサ24の構成に着目して以下説明する。
(5) Configuration of the nanogap electrode manufactured by the manufacturing method according to the third and fourth embodiments Next, the configuration of the nanogap electrode manufactured by the manufacturing method according to the third and fourth embodiments of the present invention. This will be described below. FIG. 8, which shows parts corresponding to those in FIG. 1 with the same reference numerals, shows a
この場合、下部スペーサ24は、基板2上に形成され、上面に第2電極部6が積み重ねられるように形成されており、第1電極部5に対し第2電極部6とともに対向配置され得る。実際上、下部スペーサ24は、第2電極部6の外郭形状と同じ外郭形状を有し、第2電極部6と同様に、ナノギャップNGを形成する電極先端部24bと、当該電極先端部24bの根元部分に一体形成された基体部24aとから構成されている。電極先端部24bは、例えば長手方向がy方向に延びた直方体状からなり、先端面が第1電極部5の電極先端部の先端面と対向するように配置されている。
In this case, the
第1電極部5、第2電極部6、及び下部スペーサ24は、上記y方向と、このy方向と直交する高さ方向たるz方向とに直交するx方向から、例えば一本鎖DNAを含んだ溶液が供給されると、基体部5aの曲面と、基体部6a,24aの曲面とに沿って当該溶液を電極先端部5b,6b,24b側に誘導し、電極先端部5bと、電極先端部6b,24bとの間にあるナノギャップNGを溶液が通過し得るように構成されている。
The
ここで、下部スペーサ24は、導電性部材により形成されており、第2電極部6と同様に図示しない電源から電流が供給され得る。これによりナノギャップ電極31は、第1電極部5と、対となる第2電極部6及び下部スペーサ24とに電源から電流が供給されつつ、第1電極部5及び第2電極部6間と、第1電極部5及び下部スペーサ24間とのナノギャップNGにx方向から一本鎖DNAを通過させ、当該一本鎖DNAの塩基がナノギャップNGを通過したときに、第1電極部5及び第2電極部6間と、第1電極部5及び下部スペーサ24間とに流れる電流値を電流計にて計測してゆくことで、その電流値を基に一本鎖DNAを構成する塩基を同定し得る。
Here, the
(6)第3の実施の形態
次に、図8に示すナノギャップ電極31の製造方法について以下説明する。先ず始めに、図2Aとの対応部分に同一符号を付して示す図9Aと、図9AのC‐C´部分の側断面構成を示す図9Bのように、シリコン基板3上に酸化シリコン層4が形成された基板2を用意し、例えばシリコンナイトライド(SiN)からなり、側壁9aを有する四辺状の段差部9を、酸化シリコン層4上にフォトリソグラフィ技術を利用して形成する。
(6) Third Embodiment Next, a method for manufacturing the
次いで、図9Aとの対応部分に同一符号を付して示す図9Cと、図9Bとの対応部分に同一符号を付して示す図9Dのように、例えばCVD法や、スパッタ法等によって、基板2の表面(この場合、酸化シリコン層4)の部材と異なるチタンナイトライド(TiN)等の部材でなる側壁スペーサ形成層20を、段差部9上及び露出した基板2上に成膜する。この際、段差部9の側壁9aに沿って形成される側壁スペーサ形成層20の膜厚を、所望するナノギャップNGの幅W1に応じて選定する。すなわち、幅W1が小さいナノギャップNGを形成する場合には、側壁スペーサ形成層20の膜厚を薄く形成し、一方、幅W1が大きいナノギャップNGを形成する場合には、側壁スペーサ形成層20の膜厚を厚く形成する。
Next, as shown in FIG. 9C in which the same reference numerals are assigned to the corresponding parts to FIG. 9A and FIG. 9D in which the same reference numerals are assigned to the corresponding parts in FIG. 9B, for example, by CVD, sputtering, etc. A sidewall
次いで、図9Cとの対応部分に同一符号を付して示す図9Eと、図9Dとの対応部分に同一符号を付して示す図9Fのように、側壁スペーサ形成層20を覆う絶縁層23(マスク層)を形成する。このマスク層としての絶縁層23の部材としては、段差部9と同じ部材、例えばシリコンナイトライド(SiN)などを用いることができる。なお、この第3の実施の形態の場合においては、マスク層として、例えばシリコンナイトライド(SiN)など段差部9と同じ絶縁部材により形成された絶縁層13を適用する場合について述べるが、本発明はこれに限らず、段差部9も含め絶縁部材以外の種々の部材により形成されたマスク層を適用してもよい。
Next, as shown in FIG. 9E in which the same reference numerals are assigned to the corresponding parts to FIG. 9C and FIG. 9F in which the same reference numerals are assigned to the corresponding parts in FIG. 9D, the insulating
次いで、例えばCMP等の平坦化処理によってオーバ研磨してゆき、図9Eとの対応部分に同一符号を付して示す図10Aと、図9Fとの対応部分に同一符号を付して示す図10Bのように、段差部9及び絶縁層23の各表面を外部に露出させるとともに、側壁スペーサ形成層20のうち段差部9の側壁9aに沿って基板2上に立設した側壁スペーサ21の表面を、段差部9と絶縁層23との間から外部に露出させる。なお、基板2と絶縁層23との間には側壁スペーサ形成層20の一部である下部スペーサ24が残存する。この層状の下部スペーサ24には、末端から側壁スペーサ21が立ち上がるように形成され得る。
Next, overpolishing is performed by a flattening process such as CMP, for example, and FIG. 10A shows the corresponding parts corresponding to FIG. 9E with the same reference numerals, and FIG. 10B shows the corresponding parts corresponding to FIG. As described above, the surfaces of the stepped
以上説明した図9A〜図10Bに示す工程は、本発明の第3の実施の形態による側壁スペーサ21の製造方法であり、このようにして後述するナノギャップNGの形成に利用可能な側壁スペーサ21を製造し得る。そして、このような側壁スペーサの製造方法でも、厚さが1000[nm]以下(ナノスケール)や、30[nm]以下、さらには使用態様に応じて厚さが2[nm]以下、1[nm]以下でなり、下部スペーサ21の末端において基板2に対し壁状に立設した側壁スペーサ11を製造し得る。次に、このような基板2上に立設した側壁スペーサ21を利用してナノギャップNGを形成し、ナノギャップ電極31を製造するまでの各工程について説明する。
The process shown in FIGS. 9A to 10B described above is a method for manufacturing the
次いで、段差部9及び絶縁層23をエッチングにより除去して酸化シリコン層4及び側壁スペーサ形成層20を外部に露出させた後(図示せず)、図10Aとの対応部分に同一符号を付して示す図10Cと、図10Bとの対応部分に同一符号を付して示す図10Dのように、これら酸化シリコン層4上及び側壁スペーサ形成層20上にレジスト塗布材を塗布し、これを硬化させてレジスト層22を形成する。
Next, the stepped
ここで、この第3の実施の形態による製造方法では、下部スペーサ24の末端に側壁スペーサ21が立設した断面L型に形成され、立設する側壁スペーサ21が下部スペーサ24によって支持されていることから、レジスト塗布材を塗布する際、当該レジスト塗布材から側壁スペーサ21に対して負荷が加わっても、側壁スペーサ21への負荷を下部スペーサ24によって受け止めることができ、かくして側壁スペーサ21が転倒や傾斜など変形してしまうことを防止できる。
Here, in the manufacturing method according to the third embodiment, the
次いで、レジスト層22のうち第1電極部5及び第2電極部6が形成される領域を、フォトリソグラフィ技術を用いて除去し、当該レジスト層22をパターニングし、図10Cとの対応部分に同一符号を付して示す図10Eと、図10Dとの対応部分に同一符号を付して示す図10Fのように、第1電極部5が形成される領域に基板2の表面(酸化シリコン層4)を露出させるとともに、第2電極部6が形成される領域に下部スペーサ24を露出させる。
Next, a region where the
次いで、第1電極部5が形成される領域にて露出した酸化シリコン層4上と、第2電極部6が形成される領域にて露出した下部スペーサ24上と、第1電極部5及び第2電極部6が形成される領域以外の領域に残存した電極形成用マスクとしてのレジスト層22上と、側壁スペーサ21上とに、金属層を形成した後、パターニングしたレジスト層22(電極形成用マスク)を剥離することにより、当該レジスト層22上の金属層を除去(リフトオフ法)し、図10Eとの対応部分に同一符号を付して示す図11Aと、図10Fとの対応部分に同一符号を付して示す図11Bのように、電極先端部5b,6bが側壁スペーサ21を挟んで対向配置した第1電極部5及び第2電極部6を基板2上に形成する。なお、この段階では、側壁スペーサ21が残存している他、パターニングされたレジスト層22により覆われていた領域にも下部スペーサ24が残存している。また、ここで用いる金属層は、下部スペーサ24とエッチレートが異なる部材が用いられ得る。
Next, on the
最後に、図11Aとの対応部分に同一符号を付して示す図11Cと、図11Bとの対応部分に同一符号を付して示す図11Dのように、第2電極部6の外郭形状から、はみ出して外部に露出していた下部スペーサ24と、側壁スペーサ21とを、例えばドライエッチングによって除去することにより、基板2及び第2電極部6間に下部スペーサ24を残存させ、側壁スペーサ21の幅W1と同じ幅W1のナノギャップNGを、第2電極部6及び下部スペーサ24の対と、第1電極部5との間に形成することができ、図8に示すようなナノギャップ電極31を製造することができる。
Finally, as shown in FIG. 11C in which the same reference numerals are assigned to the corresponding parts to FIG. 11A and FIG. 11D in which the same reference numerals are assigned to the corresponding parts in FIG. The
以上説明したように、第3の実施の形態によるナノギャップ電極の製造方法では、基板2上の所定領域に形成された段差部9上と、露出した基板2上とに側壁スペーサ形成層20を形成した後、この側壁スペーサ形成層20を覆う絶縁層23を形成する。そして、この製造方法では、平坦化処理によって、絶縁層23の一部と、側壁スペーサ形成層20のうち段差部9上に形成された側壁スペーサ形成層20とを少なくとも除去し、段差部9及び絶縁層23間に側壁スペーサ形成層20を残存させることにより、段差部9及び絶縁層23間に側壁スペーサ21を形成するとともに、基板2及び絶縁層23間にも側壁スペーサ形成層20を残存させることにより、基板2及び絶縁層23間に下部スペーサ24を形成する。
As described above, in the method of manufacturing the nanogap electrode according to the third embodiment, the side wall
次に、段差部9及び絶縁層23を除去し、下部スペーサ24の末端に一体成形された側壁スペーサ21を基板2上に立設させた後、パターニングしたレジスト層22を電極形成用マスクとして用い、側壁スペーサ21を挟んで対向配置した第1電極部5及び第2電極部6を基板2上に形成する。最後に、パターニング後のレジスト層22を除去した後、このレジスト層22に覆われていた領域にある下部スペーサ24と、側壁スペーサ21とを除去することにより、基板2及び第2電極部6間にのみ下部スペーサ24を残存させ、第2電極部6及び下部スペーサ24の対と、第1電極部5との間に、側壁スペーサ21の幅と同じ幅W1のナノギャップNGを形成する。
Next, the stepped
このように、本発明の第3の実施の形態によるナノギャップ電極の製造方法では、上述した第1及び第2の実施の形態と同様に、側壁スペーサ21の膜厚を調整することで、所望の幅W1でなるナノギャップNGを形成し得、また、当該側壁スペーサ21の膜厚については極めて薄く形成し得ることから、側壁スペーサ21の幅W1に対応した極めて小さい幅W1のナノギャップNGをも形成し得る。
As described above, in the method of manufacturing the nanogap electrode according to the third embodiment of the present invention, as in the first and second embodiments described above, the film thickness of the
以上の構成によれば、この製造方法では、基板2の面方向に延びる下部スペーサ24と、この下部スペーサ24の末端に立設した側壁スペーサ21とを基板2上に形成した後、パターニングされたレジスト層22を用いて、基板2上に第1電極部5を形成するとともに、側壁スペーサ21を挟んで第1電極部5と対向配置するように下部スペーサ24上に第2電極部6を形成した。次いで、パターニングされているレジスト層22を除去した後、露出した下部スペーサ24を除去して基板2及び第2電極部6間にのみ下部スペーサ24を残存させるとともに、側壁スペーサ21を除去し、第1電極部5及び第2電極部6間と、第1電極部5及び下部スペーサ24間とに、側壁スペーサ21の膜厚により調整された幅W1のナノギャップNGを形成するようにしたことにより、側壁スペーサ21の膜厚を調整することで、従来と同じ寸法の幅W1のナノギャップNGを形成し得る他、従来よりも一段と幅W1が小さいナノギャップNGをも形成することができる。
According to the above configuration, in this manufacturing method, the
また、本発明の第3の実施の形態による側壁スペーサ21の製造方法では、基板2上の所定領域に形成された段差部9と、露出した基板2とに層状の側壁スペーサ形成層20を形成した後、側壁スペーサ形成層20を覆う絶縁層23(マスク層)を形成する。また、この側壁スペーサ21の製造方法では、平坦化処理によって、絶縁層23の一部と、側壁スペーサ形成層20のうち段差部9上に形成された側壁スペーサ形成層20とを少なくとも除去して、段差部9及び絶縁層23間に側壁スペーサ形成層20を残存させることにより、段差部9及び絶縁層23間に立設した側壁スペーサ21を形成するとともに、基板2及び絶縁層23間に側壁スペーサ形成層20を残存させることにより、基板2及び絶縁層23間に下部スペーサ24を形成する。
Further, in the method for manufacturing the
これにより、本発明では、段差部9及び絶縁層23を除去し、レジスト層22を利用して側壁スペーサ21を挟んで第1電極部5及び第2電極部6を基板2上に形成した後、レジスト層22や側壁スペーサ21、露出した下部スペーサ24を除去することで、第1電極部5及び第2電極部6間に側壁スペーサ21の幅のナノギャップNGを形成できる。かくして、本発明による側壁スペーサ21の製造方法では、金属マスクの開口から露出させた電極層をエッチングして電極層表面に溝状のナノギャップを形成する従来の形成手法とは異なり、従来のような金属マスクを用いずに、ナノギャップNGを形成可能な側壁スペーサ21を製造できる。
Thus, in the present invention, after the stepped
因みに、上述した実施の形態の他、図11C及び図11Dに示すようなナノギャップ電極31を形成した後、さらに第1電極部5及び第2電極部6をマスクとして用い、基板2上にある酸化シリコン層4の表面の一部を除去して、ナノギャップNGの下方に酸化シリコン層4によって溝状の間隙を形成するようにしてもよい。なお、このようなナノギャップ電極では、ナノギャップNGの下方にある酸化シリコン層4の間隙に電界が発生しており、酸化シリコン層4の間隙に一本鎖DNAが通過すると当該電界が変化し、これに応じて第1電極部5及び第2電極部6間に流れる電流値も変化し得、その電流値変化を基に一本鎖DNAを構成する塩基を同定し得る。
Incidentally, in addition to the above-described embodiment, after the
(7)第3の実施の形態の変形例
上述した第3の実施の形態においては、図10A及び図10Bに示した段差部9及び絶縁層23を全て除去して、基板2の表面(酸化シリコン層4)と下部スペーサ24とを露出させるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、図10Aとの対応部分に同一符号を付して示す図12Aと、図10Bとの対応部分に同一符号を付して示す図12Bとのように、段差部9及び絶縁層23の表面の一部を除去して残存させ、段差部9を薄膜化した薄膜段差部9cと、絶縁層23を薄膜化した薄膜絶縁層23cとを形成するようにしてもよい。
(7) Modification of the Third Embodiment In the third embodiment described above, the
なお、このようにして製造される最終的なナノギャップ電極(図13C及び図13Dにて後述する)は、図8に示すナノギャップ電極31と異なり、基板2と第1電極部5との間に薄膜段差部9cが形成され、下部スペーサ24と第2電極部6との間に薄膜絶縁層23cが形成された構成となる。
Note that the final nanogap electrode manufactured in this way (described later in FIGS. 13C and 13D) is different from the
第3の実施の形態の変形例による製造方法について、以下に説明する。この場合、図10A及び図10Bに示した段差部9及び絶縁層23(マスク層)の一部表面のみを除去して、図12A及び図12Bに示すように、基板2の表面を覆う薄膜段差部9cと、下部スペーサ24の表面を覆う薄膜絶縁層23cとを形成する。なお、この際、段差部9及び絶縁層層23は、表面が同時に、かつ均一に除去されることにより、表面の高さが揃った薄膜段差部9c及び薄膜絶縁層23cが形成され得る。そして、図12Aとの対応部分に同一符号を付して示す図12Cと、図12Bとの対応部分に同一符号を付して示す図12Dとのように、薄膜段差部9c及び薄膜絶縁層23c上にレジスト塗布材を塗布し、これを硬化させてレジスト層22を形成する。
A manufacturing method according to a modification of the third embodiment will be described below. In this case, only a part of the surface of the
その後、レジスト層22のうち第1電極部5及び第2電極部6が形成される領域を、フォトリソグラフィ技術を用いて除去して、当該レジスト層22をパターニングし、図12Cとの対応部分に同一符号を付して示す図12Eと、図12Dとの対応部分に同一符号を付して示す図12Fとのように、第1電極部5が形成される領域に薄膜段差部9cを露出させるとともに、第2電極部6が形成される領域に薄膜絶縁層23cを露出させる。
Thereafter, the region of the resist
次いで、第1電極部5が形成される領域にて露出した薄膜段差部9c上と、第2電極部6が形成される領域にて露出した薄膜絶縁層23c上と、第1電極部5及び第2電極部6が形成される領域以外の領域に残存した電極形成用マスクとしてのレジスト層22上と、側壁スペーサ21上とに、金属層を成膜した後、パターニングしたレジスト層22(電極形成用マスク)を剥離することにより、当該レジスト層22上の金属層を除去(リフトオフ法)し、図12Eとの対応部分に同一符号を付して示す図13Aと、図12Fとの対応部分に同一符号を付して示す図13Bとのように、電極先端部5b,6bが側壁スペーサ21を挟んで対向配置した第1電極部5及び第2電極部6を形成する。なお、この際、レジスト層22を除去した領域には、薄膜段差部9c及び薄膜絶縁層23cが露出する。
Next, on the
最後に、第1電極部5と第2電極部6との間にある露出した薄膜段差部9c及び薄膜絶縁層23cと、露出している薄膜絶縁層23cに覆われた下部スペーサ24と、側壁スペーサ21とを、例えばドライエッチングによって除去することにより、図13Aとの対応部分に同一符号を付して示す図13Cと、図13Bとの対応部分に同一符号を付して示す図13Dとのように、第1電極部5の電極先端部5bと、第2電極部6の電極先端部6bとの間にナノギャップNGを有したナノギャプ電極31aを製造し得る。
Finally, the exposed
なお、このように形成されたナノギャップ電極31aは、薄膜段差部9c及び薄膜絶縁層23cの表面高さが一致していることから、これら薄膜段差部9c及び薄膜絶縁層23c上に形成される第1電極部5及び第2電極部6の厚さを同じ厚さに形成し得る。因みに、この場合、ナノギャップNGには、図13Dに示したように、絶縁部材でなる薄膜段差部9cが下部スペーサ24と対向した間隙G2や、同じく絶縁部材でなる薄膜絶縁層23cが電極先端部5bと対向した間隙G3が形成され得る。これら間隙G2,G3は、ナノギャップNGの幅と同じ幅に形成され得る。
The
このようにして製造されたナノギャップ電極31aでは、第1電極部5及び第2電極部6間のナノギャップNGを一本鎖DNAが通過し得るとともに、絶縁部材でなる薄膜段差部9cや薄膜絶縁層23cがある間隙G2,G3にも一本鎖DNAが通過し得ることになる。このようなナノギャップ電極31aでは、絶縁部材でなる薄膜段差部9c及び薄膜絶縁層23cがある間隙G2,G3に電界が発生しており、薄膜段差部9c及び薄膜絶縁層23cのある間隙G2,G3に一本鎖DNAが通過すると当該電界が変化し、これに応じて第1電極部5及び第2電極部6間に流れる電流値も変化し得、その電流値変化を基に一本鎖DNAを構成する塩基を同定し得る。
In the
このように本変形例による製造方法によれば、上述した第3の実施の形態とは異なり、図12C及び図12Dに示したように、レジスト層22を形成する際、残存させた薄膜絶縁層23cにより下部スペーサ24の表面が覆われている分、レジスト塗布材により側壁スペーサ21が押されても、当該側壁スペーサ21に加わる力を下部スペーサ24及び薄膜絶縁層23cにより受け止めることができるので、その分、側壁スペーサ21の転倒等を防止できる。
Thus, according to the manufacturing method according to this modification, unlike the above-described third embodiment, as shown in FIGS. 12C and 12D, the thin film insulating layer left when forming the resist
また、この変形例によっても、上述した第3の実施の形態と同様の効果を得ることができ、製造過程において、側壁スペーサ21の膜厚を調整することで、従来と同じ寸法の幅W1のナノギャップNGを形成し得る他、従来よりも一段と幅W1が小さいナノギャップNGをも形成することができる。
Also, this modification can obtain the same effect as that of the above-described third embodiment, and by adjusting the film thickness of the
因みに、上述した実施の形態の他、図13C及び図13Dに示すようなナノギャップ電極31aを形成した後、さらに第1電極部5及び第2電極部6をマスクとして用い、基板2上にある酸化シリコン層4の表面の一部を除去して、ナノギャップNG及び間隙G2,G3の下方に酸化シリコン層4によって溝状の間隙を形成するようにしてもよい。なお、このようなナノギャップ電極では、ナノギャップNG及び間隙G2,G3の下方にある酸化シリコン層4の間隙に電界が発生しており、酸化シリコン層4の間隙に一本鎖DNAが通過すると当該電界が変化し、これに応じて第1電極部5及び第2電極部6間に流れる電流値も変化し得、その電流値変化を基に一本鎖DNAを構成する塩基を同定し得る。
Incidentally, in addition to the above-described embodiment, after the
(8)第4の実施の形態
次に、上述した第3の実施の形態によるナノギャップ電極の製造方法とは異なる第4の実施の形態による製造方法について、以下に説明する。第4の実施の形態では、図10A及び図10Bに示したように、基板2上に段差部9を形成するとともに、下部スペーサ24上に絶縁層23を形成するまでは上述した第3の実施の形態と同様であるものの、レジスト層を用いることなく、当該段差部9と絶縁層23とをパターニングし、このパターニングした段差部9及び絶縁層23を用いて第1電極部5及び第2電極部6を形成する点で第3の実施の形態と相違している。
(8) Fourth Embodiment Next, a manufacturing method according to a fourth embodiment, which is different from the method of manufacturing a nanogap electrode according to the third embodiment described above, will be described below. In the fourth embodiment, as shown in FIGS. 10A and 10B, the third embodiment described above is performed until the
この場合、先ず始めに基板2上に段差部9を形成し(図9A及び図9B)、さらに側壁スペーサ形成層20及び絶縁層23を形成した後(図9E及び図9F)、CMP等の平坦化処理によって、段差部9及び絶縁層23間の基板2上に側壁スペーサ21を立設する(図10A及び図10B)。
In this case, first, a
次いで、これら外部に露出した段差部9、側壁スペーサ21及び絶縁層23の各表面に層状のレジストマスクを形成した後、フォトリソグラフィ技術を利用して、図10Aとの対応部分に同一符号を付して示す図14A及び図14AのD‐D´部分の側断面構成を示す図14Bのように、段差部9の一部及び絶縁層23の一部を除去し、パターニングされた段差部9及び絶縁層23(電極形成用マスク)を形成する。段差部9及び絶縁層23の除去される部分のパターンは、図14A及び図14Bに示すように、図8の第1電極部5及び第2電極部6の外郭形状にそれぞれ対応する。即ち、第1電極部5が形成される領域では、段差部9が除去されることにより基板2の表面(酸化シリコン層4)が露出し、第2電極部6が形成される領域では、絶縁層23が除去されることにより下部スペーサ24が露出する。
Next, after forming a layered resist mask on each surface of the stepped
次いで、第1電極部5が形成される領域にて露出した酸化シリコン層4上と、第2電極部6が形成される領域にて露出した下部スペーサ24上と、第1電極部5及び第2電極部6が形成される領域以外の領域に残存した段差部9上及び絶縁層23上と、側壁スペーサ21上とに、金属層を形成した後、例えばCMP等の平坦化処理を行って、残存する段差部9、残存する絶縁層23、及び側壁スペーサ21の各表面を全て露出させる。これにより、図14Aとの対応部分に同一符号を付して示す図14Cと、図14Bとの対応部分に同一符号を付して示す図14Dのように、パターニングされた段差部9及び絶縁層23(電極形成用マスク)の領域にある金属層が除去されて、これら段差部9及び絶縁層23が露出した状態になるとともに、側壁スペーサ21の領域にある金属層が除去されて当該側壁スペーサ21が露出した状態となり、電極先端部5b,6bが側壁スペーサ21を挟んで対向配置した第1電極部5及び第2電極部6を基板2上に形成する。
Next, on the
次に、外部に露出している段差部9及び絶縁層23をエッチングにより除去し、図11A及び図11Bに示したように、第1電極部5及び側壁スペーサ21間の段差部9のあった領域に酸化シリコン層4が露出し、第2電極部6及び側壁スペーサ21間の絶縁層23があった領域に下部スペーサ24が露出した状態となり、最後に、例えばドライエッチングによって側壁スペーサ21及び露出した下部スペーサ24を除去することにより、図11Cとの対応部分に同一符号を付して示す図14Eと、図14Dとの対応部分に同一符号を付して示す図14Fのように、側壁スペーサ21の幅W1と同じ幅W1のナノギャップNGを電極先端部5b,6b間に形成することができ、図8に示すようなナノギャップ電極31を製造することができる。
Next, the stepped
以上説明したように、第4の実施の形態によるナノギャップ電極31の製造方法では、基板2上の所定領域に形成された段差部9上と、露出した基板2上とに、側壁スペーサ形成層20を形成した後、側壁スペーサ形成層20を覆う絶縁層23を形成する。そして、この製造方法では、平坦化処理によって、絶縁層23の一部と、側壁スペーサ形成層20のうち段差部9上に形成された側壁スペーサ形成層20とを少なくとも除去して、段差部9及び絶縁層23間に側壁スペーサ形成層20を残存させることにより、段差部9及び絶縁層23間に側壁スペーサ21を形成するとともに、基板2及び絶縁層23間に側壁スペーサ形成層20を残存させることにより、基板2及び絶縁層23間に基板2の面方向に延びる下部スペーサ24を形成する。
As described above, in the method of manufacturing the
次に、段差部9及び絶縁層23をパターニングし、パターニングした段差部9及び絶縁層23を電極形成用マスクとして用い、側壁スペーサ21を挟んで対向配置した第1電極部5及び第2電極部6を基板2上に形成する。最後に、残存する段差部9及び絶縁層23を除去した後、絶縁層23に覆われていた領域にある下部スペーサ24と、側壁スペーサ21とを除去し、基板2及び第2電極部6間にのみ下部スペーサ24を残存させ、第2電極部6及び下部スペーサ24の対と、第1電極部5との間に、側壁スペーサ21の幅と同じ幅W1のナノギャップNGを形成する。
Next, the
このように、本発明の第4の実施の形態によるナノギャップ電極31の製造方法では、上述した第1、第2及び第3の実施の形態と同様に、側壁スペーサ21の膜厚を調整することで、所望の幅W1でなるナノギャップNGを形成し得、また、当該側壁スペーサ21の膜厚については極めて薄く形成し得ることから、側壁スペーサ21の幅W1に対応した極めて小さい幅W1のナノギャップNGをも形成し得る。
As described above, in the method of manufacturing the
以上の構成によれば、この製造方法では、基板2の面方向に延びる下部スペーサ24と、この下部スペーサ24の末端に立設した側壁スペーサ21とを基板2上に形成した後、パターニングされた段差部9及び絶縁層23を用いて、基板2上に第1電極部5を形成するとともに、側壁スペーサ21を挟んで第1電極部5と対向配置するように下部スペーサ24上に第2電極部6を形成する。次いで、パターニングされている段差部9及び絶縁層23を除去した後、露出した下部スペーサ24を除去して基板2及び第2電極部6間にのみ下部スペーサ24を残存させるとともに、側壁スペーサ21を除去し、第1電極部5及び第2電極部6間と、第1電極部5及び下部スペーサ24間とに、側壁スペーサ21の膜厚により調整された幅W1のナノギャップNGを形成するようにしたことにより、側壁スペーサ21の膜厚を調整することで、従来と同じ寸法の幅W1のナノギャップNGを形成し得る他、従来よりも一段と幅W1が小さいナノギャップNGをも形成することができる。
According to the above configuration, in this manufacturing method, the
因みに、上述した実施の形態の他、図14E及び図14Fに示すようなナノギャップ電極31を形成した後、さらに第1電極部5及び第2電極部6をマスクとして用い、基板2上にある酸化シリコン層4の表面の一部を除去して、ナノギャップNGの下方に酸化シリコン層4によって溝状の間隙を形成するようにしてもよい。なお、このようなナノギャップ電極では、ナノギャップNGの下方にある酸化シリコン層4の間隙に電界が発生しており、酸化シリコン層4の間隙に一本鎖DNAが通過すると当該電界が変化し、これに応じて第1電極部5及び第2電極部6間に流れる電流値も変化し得、その電流値変化を基に一本鎖DNAを構成する塩基を同定し得る。
Incidentally, in addition to the above-described embodiment, after the
(9)側壁スペーサの変形例
以上説明した側壁スペーサの製造方法では、例えば図3A、図5C、図7A、及び図10Aに示すように、第1電極部5の電極先端部5bと、第2電極部6の電極先端部6bとに挟まれる側壁スペーサ11,21を、基板2上で直線形状に延ばした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、第1電極部5の電極先端部5bと、第2電極部6の電極先端部6bとに挟まれる側壁スペーサを、基板2上で電極先端部5b,6b間で延びる一方向とは異なる他方向に向けて延びるように曲げる1又は複数の曲部を設けるようにしてもよい。
(9) Modification of Side Wall Spacer In the side wall spacer manufacturing method described above, as shown in FIGS. 3A, 5C, 7A, and 10A, for example, the
このように側壁スペーサでは、一部に曲部が形成されることにより、外力が加えられても曲部によって外力を受け止め、側壁スペーサを支えることができるので、側壁スペーサを基板上に安定させて立設させ続けることができ、側壁スペーサの転倒防止を図ることができる。 In this way, in the side wall spacer, a curved portion is formed in part, and even if an external force is applied, the external force can be received by the curved portion and the side wall spacer can be supported, so that the side wall spacer can be stabilized on the substrate. It can continue to stand and can prevent the sidewall spacer from falling.
例えば、このような曲部を有する側壁スペーサとしては、平面視(z方向(図1)にから基板2を垂直に視認)した際に、クランク型の側壁スペーサや、コ字型の側壁スペーサ、L字型の側壁スペーサとなり得る。ここで、図15Aは、平面視した際に、クランク型の形状を有する側壁スペーサ40aの一例を示す。また、図15Bは、平面視した際に、コ字型の形状を有する側壁スペーサ40bの一例を示す。また、図15Cは、平面視した際に、L字型の形状を有する側壁スペーサ40cの一例を示す。図15A、図15B及び図15Cに示す側壁スペーサ40a,40b,40cは、いずれも平面視した際に、複数の曲部11aを有する構造となり得る。
For example, as the side wall spacer having such a curved portion, when viewed in plan (the
この場合、図15A、図15B及び図15Cに示すように、基板2上に形成された段差部9を所望の形状にパターニングすることにより、平面視した際に、段差部9の側壁9aをクランク型や、コ字型、L字型になるように形成し、当該側壁9aに沿って側壁スペーサ40a,40b,40cを形成することで、側壁9aの形状に対応した曲部11aを有する側壁スペーサ40a,40b,40cを形成できる。この実施の形態の場合には、複数の曲部11aのうち、第1電極部5の電極先端部5bと、第2電極部6の電極先端部6bとに挟まれる側壁スペーサ40a,40b,40cを、基板2上で電極先端部5b,6b間で延びる一方向に対して直角に曲げる曲部11aを備えることで、レジスト塗布材を塗布する際でも側壁スペーサ40a,40b,40cを基板2上に安定させて立設させ続けることができる。
In this case, as shown in FIGS. 15A, 15B and 15C, the stepped
なお、曲部11aを有する側壁スペーサ40a,40b,40cを形成した後、例えば上述した第1の実施の形態の図3A〜図4Dに示した工程や、第2の実施の形態の図5A〜図6Fに示した工程と同様の工程により、ナノギャップ電極1を製造できる。因みに、曲部11aを有する側壁スペーサ40a,40b,40cと、第1電極部5の基体部5a及び第2電極部6の基体部6aとが重ならないようにパターンにすれば、側壁スペーサ40a,40b,40cが曲部11aを有していても、第1電極部5及び第2電極部6の形成工程に影響を与えることはない。
In addition, after forming the
なお、曲部11aを有する側壁スペーサ40a,40b,40cの形状は、図15A、図15B及び図15Cに示したものに限定されず、第1電極部5の電極先端部5bと、第2電極部6の電極先端部6bとに挟まれる側壁スペーサを、基板2上で電極先端部5b,6b間で延びる一方向とは異なる他方向に向けて延びるように曲げる曲部を備えればよく、平面視した際に、例えばE字型、F字型、U字型、T字型、Y字型、或いは ( 状等の湾曲型その他種々の形状でなる曲部を有した側壁スペーサとしてもよい。この変形例によっても、上述した第1及び第2の実施の形態と同様に、側壁スペーサの膜厚を所望するナノギャップNGの幅に応じて選定することができる。
The shape of the
また、この変形例によっても、上述した実施の形態と同様の効果を得ることができ、製造過程において、側壁スペーサ40a,40b,40cの膜厚を調整することで、従来と同じ寸法の幅W1のナノギャップNGを形成し得る他、従来よりも一段と幅W1が小さいナノギャップNGをも形成することができる。
Also, this modification can obtain the same effect as the above-described embodiment, and by adjusting the film thickness of the
(10)他の実施の形態
なお、本発明は、本実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能であり、例えば、第1電極部5及び第2電極部6や、基板2、側壁スペーサ11,21等の部材については種々の部材を適用してもよい。また、第1電極部5及び第2電極部6の形状については種々の形状としてもよい。
(10) Other Embodiments The present invention is not limited to the present embodiment, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention. For example, the
さらに、上述した第1、第2の実施の形態においては、第1電極部5及び第2電極部6間のナノギャップNGに一本鎖DNAを通過させ、当該一本鎖DNAの塩基が第1電極部5及び第2電極部6間のナノギャップNGを通過したときに第1電極部5及び第2電極部6間に流れる電流値を電流計にて計測させるナノギャップ電極1について述べたが、本発明はこれに限らず、その他種々の用途にナノギャップ電極を適用してもよい。
Furthermore, in the first and second embodiments described above, single-stranded DNA is passed through the nanogap NG between the
さらに、上述した第3、第4の実施の形態においては、第1電極部5と、第2電極部6及び下部スペーサ24の対との間のナノギャップNGに一本鎖DNAを通過させ、当該一本鎖DNAの塩基がナノギャップNGを通過したときに、第1電極部5と、第2電極部6及び下部スペーサ24の対との間に流れる電流値を電流計にて計測させるナノギャップ電極31について述べたが、本発明はこれに限らず、その他種々の用途にナノギャップ電極を適用してもよい。
Furthermore, in the third and fourth embodiments described above, the single-stranded DNA is passed through the nanogap NG between the
また、上述した第1、第2の実施の形態においては、頂点から基板2に向けて次第に幅広に形成された側壁スペーサ11を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば成膜条件(温度や、圧力、使用するガス、流量比等)を変えることで、コンフォーマルに成膜せずに場所により膜厚を変えた側壁スペーサ形成層を形成し、頂点から基板に向けて次第に幅狭に形成された側壁スペーサや、頂点及び基板間の中間箇所等その他種々の箇所の幅が最大幅となる側壁スペーサを適用してもよい。
In the first and second embodiments described above, the case where the
また、上述した第1〜第4の実施の形態においては、電極形成層のない、酸化シリコン層4及びシリコン基板4でなる基板2を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、図16に示すように、基板2の表面に所定間隔を設けて対の電極形成層50,51を埋め込み形成しておき、側壁スペーサ11を電極形成層50,51間の基板2上に形成した後、基板2の表面から突出して側壁スペーサ11に当接するまで電極形成層50,51を成長させてゆき、側壁スペーサ11を挟んで対向配置した第1電極部5及び第2電極部6を形成するようにしてもよい。この場合、電極形成層50,51による第1電極部及び第2電極部の形成としては、TiNでなる電極形成層50,51をCVD法によって成長させたり、或いはニッケルでなる電極形成層50,51をメッキ等により成長させることにより、側壁スペーサ11を挟んで対向配置した第1電極部5及び第2電極部6を形成できる。
In the first to fourth embodiments described above, the case where the
なお、この際、上述した各実施の形態で説明した製造方法を適宜組み合わせても良い。例えば、このような電極形成層50,51が表面に埋め込まれた基板2には、図2〜図3に示したように、エッチバックにより段差部9の側面に沿って側壁スペーサ11を立設させたり、或いは、図5に示したように、CMPにより絶縁層23の他、段差部9及び側壁スペーサ11をも研磨して、段差部9及び絶縁層23間に側壁スペーサ11を立設させたりしてもよく、また、この際、側壁スペーサ11の形状についても上述したように曲部を設けるようにしてもよい。
At this time, the manufacturing methods described in the above embodiments may be appropriately combined. For example, on the
また、ここでは、基板2の表面に、離間した対の電極形成層50,51を埋め込み形成し、対の電極形成層50,51間にある基板2の表面に側壁スペーサ11を形成した後、基板2表面から露出した対の電極形成層50,51を側壁スペーサ11と当接するまで成長させてゆくことで、側壁スペーサ11を挟んで対向配置した第1電極部5及び第2電極部6を形成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、基板の表面に、離間した対の電極形成層を予め突出形成し、対の電極形成層間にある基板の表面に側壁スペーサを形成した後、基板表面から露出した対の電極形成層を側壁スペーサと当接するまで成長させてゆくことで、側壁スペーサを挟んで対向配置した第1電極部及び第2電極部を形成するようにしてもよい。
Further, here, a pair of spaced electrode formation layers 50, 51 are embedded in the surface of the
因みに、本発明は、電極形成層50,51と異なる種類の金属部材を、当該電極形成層50,51上に成長させて第1電極部及び第2電極部を形成してもよい。また、その他の実施の形態として、例えば金メッキ法によって、第1電極部及び第2電極部とは異なる種類の異種金属部材を、更に第1電極部及び第2電極部上で成長させ、異種金属部材でなる電極領域を有した第1電極部及び第2電極部を形成するようにしてもよい。
Incidentally, in the present invention, the first electrode portion and the second electrode portion may be formed by growing a metal member different from the
また、いずれの実施の形態においても、上述した第1の実施の形態のように、側壁スペーサを除去する前に、第1電極部及び第2電極部とは異なる種類の金属部材を、これら第1電極部及び第2電極部上で成長させ、下層と異種金属でなる電極領域を上層に有した第1電極部及び第2電極部としてもよい。 In any of the embodiments, as in the first embodiment described above, before removing the side wall spacer, a metal member of a type different from the first electrode portion and the second electrode portion is used. It is good also as a 1st electrode part and a 2nd electrode part which grew on the 1st electrode part and the 2nd electrode part, and have the electrode area | region which consists of a different metal from a lower layer in an upper layer.
例えば、下部スペーサの末端に側壁スペーサが形成され、当該側壁スペーサが基板上に立設している場合には、基板に一の電極形成層を形成し、下部スペーサに他の電極形成層を形成した後、側壁スペーサを挟んで設けた電極形成層を側壁スペーサに当接するまで成長させてゆき、側壁スペーサを挟んで対向配置した第1電極部及び第2電極部を形成するようにしてもよい。 For example, when a side wall spacer is formed at the end of the lower spacer and the side wall spacer is erected on the substrate, one electrode forming layer is formed on the substrate and another electrode forming layer is formed on the lower spacer. After that, the electrode forming layer provided with the side wall spacer interposed is grown until it abuts on the side wall spacer to form the first electrode portion and the second electrode portion arranged to face each other with the side wall spacer interposed therebetween. .
さらに、いずれの実施の形態においても、上述した第1の実施の形態のように、側壁スペーサを除去する前に、例えば当初Ni等の所定の金属部材で形成した第1電極部及び第2電極部を、金メッキ法によって、Ni等とは異なる異種金属部材である金等に置換した第1電極部及び第2電極部としてもよい。 Furthermore, in any of the embodiments, the first electrode portion and the second electrode that are initially formed of a predetermined metal member such as Ni, for example, before removing the sidewall spacer, as in the first embodiment described above. The part may be a first electrode part and a second electrode part that are replaced with gold or the like, which is a different metal member different from Ni or the like, by a gold plating method.
(11)微小構造体について
因みに、上述した実施の形態においては、電極として機能する導電性部材を用いて、第1電極部及び第2電極部を形成し、第1電極部及び第2電極部間に側壁スペーサの幅でなるナノギャップを有したナノギャップ電極について述べたが、本発明はこれに限らず、導電性部材以外の絶縁部材等その他種々の部材を用いて、第1加工部及び第2加工部を形成し、第1加工部及び第2加工部間に側壁スペーサの幅でなる中空状の間隙を有した微小構造体としてもよい。
(11) Microstructure Incidentally, in the above-described embodiment, the first electrode portion and the second electrode portion are formed by using the conductive member functioning as an electrode to form the first electrode portion and the second electrode portion. The nanogap electrode having the nanogap having the width of the side wall spacer is described. However, the present invention is not limited to this, and other various members such as an insulating member other than the conductive member can be used. It is good also as a microstructure which forms the 2nd processing part and has the hollow gap which becomes the width of the side wall spacer between the 1st processing part and the 2nd processing part.
この場合、上述した本発明の側壁スペーサは、当該側壁スペーサを挟んで第1加工部及び第2加工部を形成した後、側壁スペーサを除去することで、第1加工部及び第2加工部間に側壁スペーサの幅でなる中空状の間隙も形成でき、かくして、第1加工部及び第2加工部間に中空状の間隙を有した微小構造体をも製造し得る。 In this case, the sidewall spacer of the present invention described above is formed between the first processed portion and the second processed portion by removing the sidewall spacer after forming the first processed portion and the second processed portion with the sidewall spacer interposed therebetween. In addition, a hollow gap having a width of the side wall spacer can be formed, and thus a microstructure having a hollow gap between the first processed portion and the second processed portion can be manufactured.
なお、このような微小構造体は、上述した各実施の形態において、「第1電極部」を「第1加工部」と置き換え、「第2電極部」を「第2加工部」と置き換えることで、上述の「ナノギャップ電極」が「微小構造体」となり得る。従って、ここで微小構造体についての詳細な説明は省略するが、上述した各実施の形態に対応する微小構造体の概略は下記のようになる。 In addition, in such a microstructure, in each of the embodiments described above, the “first electrode portion” is replaced with the “first processing portion”, and the “second electrode portion” is replaced with the “second processing portion”. Thus, the above-mentioned “nano-gap electrode” can be a “microstructure”. Accordingly, detailed description of the microstructure is omitted here, but the outline of the microstructure corresponding to each of the above-described embodiments is as follows.
(11−1)上述した第1の実施の形態に対応する微小構造体について
このような微小構造体の製造方法の一例としては、上述した第1の実施の形態と同様、先ず始めに、基板上に側壁スペーサを立設した後、パターニングされたレジスト層を用いて、側壁スペーサを挟んで対向配置した第1加工部及び第2加工部を形成し、その後、レジスト層及び側壁スペーサを除去して、側壁スペーサの膜厚により調整された幅の間隙を第1加工部と第2加工部との間に形成する。このように微小構造体は、側壁スペーサを除去することにより、第1加工部と第2加工部との間に側壁スペーサの幅と同じ幅の間隙を形成できることから、側壁スペーサの膜厚を調整することで、所望の幅でなる中空状の間隙を形成し得る。
(11-1) Microstructure corresponding to the above-described first embodiment As an example of a manufacturing method of such a micro-structure, first, as in the above-described first embodiment, first, the substrate After the side wall spacer is erected on the top, the patterned first resist layer and the second side spacer are formed using the patterned resist layer so as to face each other with the side wall spacer interposed therebetween, and then the resist layer and the side wall spacer are removed. Thus, a gap having a width adjusted by the thickness of the sidewall spacer is formed between the first processed portion and the second processed portion. Thus, the microstructure can form a gap having the same width as the width of the side wall spacer between the first processed portion and the second processed portion by removing the side wall spacer, so that the thickness of the side wall spacer is adjusted. By doing so, a hollow gap having a desired width can be formed.
また、このような側壁スペーサは、膜厚を極めて薄く形成し得ることから、側壁スペーサの幅に対応した極めて小さいナノスケール(例えば1000[nm]以下)でなる中空状の間隙を第1加工部及び第2加工部間に形成できる。これにより、微小構造体は、側壁スペーサの膜厚を調整することで、第1加工部及び第2加工部間の間隙の幅を、例えば5〜30[nm]、さらには使用態様に応じて2[nm]以下、或いは1[nm]以下にまで形成し得る。 In addition, since such a side wall spacer can be formed to be extremely thin, a hollow gap made of a very small nanoscale (for example, 1000 [nm] or less) corresponding to the width of the side wall spacer is provided in the first processed portion. And between the second processed parts. As a result, the microstructure can adjust the film thickness of the side wall spacer so that the width of the gap between the first processed portion and the second processed portion is, for example, 5 to 30 [nm], and further according to the usage mode. It can be formed to 2 [nm] or less, or 1 [nm] or less.
(11−2)上述した第2の実施の形態に対応する微小構造体について
さらに、上述した第2の実施の形態にて説明した製造方法によっても、第1加工部と第2加工部との間に側壁スペーサの幅と同じ幅の間隙を有した微小構造体を製造できる。この場合には、基板上に側壁スペーサを立設した後、パターニングされた段差部及びマスク層を用いて、側壁スペーサを挟んで対向配置した第1加工部及び第2加工部を形成し、その後、側壁スペーサと、パターニングされた段差部及びマスク層とを除去して、側壁スペーサの膜厚により調整された幅でなる中空状の間隙を第1加工部と第2加工部との間に形成し得る。
(11-2) Microstructure corresponding to the above-described second embodiment Further, the manufacturing method described in the above-described second embodiment also allows the first processed portion and the second processed portion to be A microstructure having a gap having the same width as that of the side wall spacer can be produced. In this case, after the side wall spacer is erected on the substrate, the first processed portion and the second processed portion that are arranged to face each other with the side wall spacer interposed therebetween are formed using the patterned stepped portion and the mask layer. The sidewall spacer, the patterned stepped portion and the mask layer are removed, and a hollow gap having a width adjusted by the thickness of the sidewall spacer is formed between the first processed portion and the second processed portion. Can do.
(11−3)上述した第3及び第4の実施の形態に対応する微小構造体について
また、この微小構造体については、上述した本発明の第3及び第4の実施の形態において説明した製造方法によっても製造できる。この場合、微小構成体は、上述した微小構造体とは異なり、第2加工部の下層として下部スペーサが形成されている点で構成が相違し、第1加工部及び下部スペーサ間と、第1加工部及び第2加工部間とに、側壁スペーサの幅と同じ幅でなる中空状の間隙が形成され得る。
(11-3) Microstructure corresponding to the above-described third and fourth embodiments In addition, the microstructure is manufactured as described in the above-described third and fourth embodiments of the present invention. It can also be manufactured by a method. In this case, unlike the microstructure described above, the microstructure is different in configuration in that a lower spacer is formed as a lower layer of the second processed portion, and between the first processed portion and the lower spacer, A hollow gap having the same width as that of the side wall spacer can be formed between the processed portion and the second processed portion.
1,1a,31,31a ナノギャップ電極
2 基板
3 シリコン基板
4 酸化シリコン層
5 第1電極部
6 第2電極部
5a,6a 基体部
5b,6b 電極先端部
9 段差部
9a 側壁
10,20 側壁スペーサ形成層
11,21,40a,40b,40c 側壁スペーサ
11a 曲部
12,22 レジスト層
13,23 絶縁層
24 下部スペーサ
24a 基体部
24b 電極先端部
50,51 電極形成層
NG ナノギャップ
1,1a, 31,31a Nano gap electrode
2 Board
3 Silicon substrate
4 Silicon oxide layer
5 First electrode
6 Second electrode section
5a, 6a Base part
5b, 6b Electrode tip
9 Step
9a Side wall
10,20 Side wall spacer formation layer
11,21,40a, 40b, 40c Side wall spacer
11a Music part
12,22 resist layer
13,23 Insulating layer
24 Lower spacer
24a Base part
24b Electrode tip
50,51 Electrode forming layer
NG nano gap
Claims (19)
前記側壁スペーサを挟んで対向配置した第1電極部及び第2電極部を形成することと、
前記側壁スペーサを除去し、前記側壁スペーサの膜厚により調整された幅のナノギャップを前記第1電極部と前記第2電極部との間に形成することと
を含んでいるナノギャップ電極の製造方法。 Erecting sidewall spacers on the substrate;
Forming a first electrode portion and a second electrode portion arranged opposite to each other with the side wall spacer interposed therebetween;
Removing the sidewall spacer, and forming a nanogap having a width adjusted by the thickness of the sidewall spacer between the first electrode portion and the second electrode portion. Method.
前記基板上に形成された段差部の側壁に前記側壁スペーサを形成した後、前記段差部を除去して、前記基板上に前記側壁スペーサを立設する
ことを含んでいる請求項1記載のナノギャップ電極の製造方法。 Standing up the side wall spacer on the substrate,
2. The nanostructure according to claim 1, further comprising: forming the sidewall spacer on the sidewall of the stepped portion formed on the substrate; then removing the stepped portion and standing the sidewall spacer on the substrate. A method for manufacturing a gap electrode.
前記基板上に形成された段差部の側壁に前記側壁スペーサを形成した後、前記段差部と、前記側壁スペーサと、露出した前記基板とを覆うマスク層を形成することと、
平坦化処理によって、前記段差部、前記側壁スペーサ及び前記マスク層の各表面を露出させて、前記段差部及び前記マスク層間にて前記基板上に前記側壁スペーサを立設することとを含んでおり、
前記側壁スペーサを挟んで対向配置した前記第1電極部及び前記第2電極部を形成することは、
前記段差部及び前記マスク層をパターニングし、パターニングした前記段差部及び前記マスク層を電極形成用マスクとして用いて前記第1電極部及び前記第2電極部を形成する
ことを含んでいる請求項1記載のナノギャップ電極の製造方法。 Standing up the side wall spacer on the substrate,
Forming the sidewall spacer on the sidewall of the stepped portion formed on the substrate, and then forming a mask layer that covers the stepped portion, the sidewall spacer, and the exposed substrate;
And exposing each surface of the stepped portion, the sidewall spacer and the mask layer by a planarization process, and standing the sidewall spacer on the substrate between the stepped portion and the mask layer. ,
Forming the first electrode portion and the second electrode portion opposed to each other with the sidewall spacer interposed therebetween,
2. The method includes: patterning the stepped portion and the mask layer, and forming the first electrode portion and the second electrode portion using the patterned stepped portion and the mask layer as an electrode forming mask. The manufacturing method of the nano gap electrode of description.
請求項2又は3記載のナノギャップ電極の製造方法。 The method for producing a nanogap electrode according to claim 2 or 3, wherein the sidewall spacer formed on the sidewall of the stepped portion is formed by etching back a layered sidewall spacer forming layer.
前記第1電極部の電極先端部と、前記第2電極部の電極先端部との間で一方向に延びており、該一方向とは異なる他方向に向けて該側壁スペーサを曲げる曲部を有している
請求項1〜4のうちいずれか1項記載のナノギャップ電極の製造方法。 The sidewall spacer is
A curved portion that extends in one direction between the electrode tip of the first electrode portion and the electrode tip of the second electrode portion and bends the sidewall spacer in a different direction different from the one direction. It has, The manufacturing method of the nano gap electrode of any one of Claims 1-4.
前記基板の表面に、離間した対の電極形成層を形成することを含んでおり、
前記側壁スペーサを挟んで対向配置した前記第1電極部及び前記第2電極部を形成することは、
前記基板の表面から突出して前記側壁スペーサに当接するまで、前記電極形成層を成長させてゆき、前記側壁スペーサを挟んで対向配置した前記第1電極部及び前記第2電極部を形成する
ことを含んでいる請求項1〜5のうちいずれか1項記載のナノギャップ電極の製造方法。 Standing up the side wall spacer on the substrate,
Forming a pair of spaced apart electrode forming layers on the surface of the substrate,
Forming the first electrode portion and the second electrode portion opposed to each other with the sidewall spacer interposed therebetween,
The electrode forming layer is grown until it protrudes from the surface of the substrate and comes into contact with the side wall spacer, thereby forming the first electrode portion and the second electrode portion arranged to face each other with the side wall spacer interposed therebetween. The manufacturing method of the nano gap electrode of any one of Claims 1-5 included.
請求項6記載のナノギャップ電極の製造方法。 The nanogap according to claim 6, wherein a different kind of metal member different from the metal member on which the electrode forming layer is formed is grown on the electrode forming layer to form the first electrode portion and the second electrode portion. Electrode manufacturing method.
前記基板上に第1電極部を形成するとともに、前記側壁スペーサを挟んで前記第1電極部と対向配置するように前記下部スペーサ上に第2電極部を形成することと、
前記下部スペーサを一部除去して前記基板及び前記第2電極部間にのみ前記下部スペーサを残存させるとともに、前記側壁スペーサを除去し、前記第1電極部及び前記第2電極部間と、前記第1電極部及び前記下部スペーサ間とに、前記側壁スペーサの膜厚により調整された幅のナノギャップを形成することと
を含んでいるナノギャップ電極の製造方法。 Forming integrally on the substrate a lower spacer substantially parallel to the surface of the substrate and a sidewall spacer substantially perpendicular to the surface of the substrate at the end of the lower spacer;
Forming a first electrode portion on the substrate, and forming a second electrode portion on the lower spacer so as to face the first electrode portion with the sidewall spacer interposed therebetween;
A part of the lower spacer is removed to leave the lower spacer only between the substrate and the second electrode part, and the side wall spacer is removed, between the first electrode part and the second electrode part, and Forming a nanogap having a width adjusted by the film thickness of the side wall spacer between the first electrode portion and the lower spacer.
前記基板上に形成された段差部と、露出した前記基板とを覆う層状の側壁スペーサ形成層を形成した後、前記側壁スペーサ形成層を覆うマスク層を形成することと、
平坦化処理によって、前記マスク層の一部と、前記側壁スペーサ形成層のうち前記段差部上に形成された前記側壁スペーサ形成層とを少なくとも除去して、前記段差部及び前記マスク層間に前記側壁スペーサ形成層を残存させることにより、前記段差部及び前記マスク層間に前記側壁スペーサを形成するとともに、前記基板及び前記マスク層間に前記側壁スペーサ形成層を残存させることにより、前記基板及び前記マスク層間に前記下部スペーサを形成することと、
前記段差部及び前記マスク層を全部、又は一部膜厚だけ残して除去し、前記下部スペーサの末端に一体形成された前記側壁スペーサを前記基板上に立設することと
を含んでいる請求項8記載のナノギャップ電極の製造方法。 Standing the side wall spacer on the substrate,
Forming a layered sidewall spacer forming layer covering the stepped portion formed on the substrate and the exposed substrate, and then forming a mask layer covering the sidewall spacer forming layer;
By planarization, at least a part of the mask layer and the sidewall spacer forming layer formed on the stepped portion of the sidewall spacer forming layer are removed, and the sidewall is formed between the stepped portion and the mask layer. By leaving the spacer formation layer, the sidewall spacer is formed between the stepped portion and the mask layer, and by leaving the sidewall spacer formation layer between the substrate and the mask layer, between the substrate and the mask layer. Forming the lower spacer;
And removing the stepped portion and the mask layer while leaving all or a part of the film thickness, and standing the sidewall spacer integrally formed on the end of the lower spacer on the substrate. 9. The method for producing a nanogap electrode according to 8.
前記基板上に形成された段差部と、露出した前記基板とに層状の側壁スペーサ形成層を形成した後、前記側壁スペーサ形成層を覆うマスク層を形成することと、
平坦化処理によって、前記マスク層の一部と、前記側壁スペーサ形成層のうち前記段差部上に形成された前記側壁スペーサ形成層とを少なくとも除去して、前記段差部及び前記マスク層間に前記側壁スペーサ形成層を残存させることにより、前記段差部及び前記マスク層間に前記側壁スペーサを形成するとともに、前記基板及び前記マスク層間に前記側壁スペーサ形成層を残存させることにより、前記基板及び前記マスク層間に前記下部スペーサを形成することとを含んでおり、
前記基板上に前記第1電極部を形成するとともに、前記側壁スペーサを挟んで前記第1電極部と対向配置するように前記下部スペーサ上に前記第2電極部を形成することは、
前記段差部及び前記マスク層をパターニングし、パターニングした前記段差部及び前記マスク層を電極形成用マスクとして用いて前記第1電極部及び前記第2電極部を形成する
ことを含んでいる請求項8記載のナノギャップ電極の製造方法。 Standing the side wall spacer on the substrate,
Forming a layered sidewall spacer forming layer on the stepped portion formed on the substrate and the exposed substrate, and then forming a mask layer covering the sidewall spacer forming layer;
By planarization, at least a part of the mask layer and the sidewall spacer forming layer formed on the stepped portion of the sidewall spacer forming layer are removed, and the sidewall is formed between the stepped portion and the mask layer. By leaving the spacer formation layer, the sidewall spacer is formed between the stepped portion and the mask layer, and by leaving the sidewall spacer formation layer between the substrate and the mask layer, between the substrate and the mask layer. Forming the lower spacer,
Forming the first electrode portion on the substrate and forming the second electrode portion on the lower spacer so as to be opposed to the first electrode portion with the side wall spacer interposed therebetween,
9. The method includes patterning the stepped portion and the mask layer, and forming the first electrode portion and the second electrode portion using the patterned stepped portion and the mask layer as an electrode forming mask. The manufacturing method of the nano gap electrode of description.
請求項8又は9記載のナノギャップ電極の製造方法。 The method for manufacturing a nanogap electrode according to claim 8 or 9, wherein the sidewall spacer and the lower spacer are formed of a conductive member.
前記基板に一の電極形成層を形成し、前記下部スペーサに他の電極形成層を形成することを含んでおり、
前記基板上に前記第1電極部を形成するとともに、前記側壁スペーサを挟んで前記第1電極部と対向配置するように前記下部スペーサ上に前記第2電極部を形成することは、
各前記電極形成層を前記側壁スペーサに当接するまで成長させてゆき該側壁スペーサを挟んで対向配置した前記第1電極部及び前記第2電極部を形成する
ことを含んでいる請求項8〜10のうちいずれか1項記載のナノギャップの製造方法。 Standing the side wall spacer on the substrate,
Forming one electrode forming layer on the substrate and forming another electrode forming layer on the lower spacer,
Forming the first electrode portion on the substrate and forming the second electrode portion on the lower spacer so as to be opposed to the first electrode portion with the side wall spacer interposed therebetween,
Each of the electrode forming layers is grown until it abuts against the side wall spacer, and the first electrode portion and the second electrode portion that are arranged to face each other with the side wall spacer interposed therebetween are formed. The manufacturing method of the nano gap of any one of these.
請求項1〜12のうちいずれか1項記載のナノギャップ電極の製造方法。 The width | variety of the said nano gap is 2 [nm] or less, The manufacturing method of the nano gap electrode of any one of Claims 1-12.
請求項1〜13のうちいずれか1項記載のナノギャップ電極の製造方法。 The said 1st electrode part and the said 2nd electrode part are formed by converting into the dissimilar metal member of a kind different from the said metal member, after being formed with a metal member. A method for producing a nanogap electrode according to claim 1.
側壁スペーサ。 A side wall spacer having a thickness of 1000 nm or less and standing in a wall shape with respect to the substrate.
請求項15記載の側壁スペーサ。 The sidewall spacer according to claim 15, wherein the sidewall spacer is erected at an end of a lower spacer formed along the surface of the substrate.
側壁スペーサの製造方法。 A method of manufacturing a side wall spacer, comprising: forming a side wall spacer on a side wall of a stepped portion formed on a substrate; then removing the stepped portion and standing the side wall spacer on the substrate.
平坦化処理によって、前記段差部、前記側壁スペーサ及び前記マスク層の各表面を露出させて、前記段差部及び前記マスク層間にて前記基板上に前記側壁スペーサを立設することと
を含んでいる側壁スペーサの製造方法。 Forming a side wall spacer on the side wall of the stepped portion formed on the substrate, and then forming a mask layer covering the stepped portion, the side wall spacer, and the exposed substrate;
And exposing each surface of the stepped portion, the side wall spacer, and the mask layer by a planarization process, and standing the side wall spacer on the substrate between the stepped portion and the mask layer. Manufacturing method of sidewall spacer.
平坦化処理によって、前記マスク層の一部と、前記側壁スペーサ形成層のうち前記段差部上に形成された前記側壁スペーサ形成層とを少なくとも除去して、前記段差部及び前記マスク層間に前記側壁スペーサ形成層を残存させることにより、前記段差部及び前記マスク層間にて前記基板上に立設した側壁スペーサを形成するとともに、前記基板及び前記マスク層間にも前記側壁スペーサ形成層を残存させることにより、前記基板及び前記マスク層間に下部スペーサを形成することと
を含んでいる側壁スペーサの製造方法。 Forming a layered sidewall spacer formation layer on the stepped portion formed on the substrate and the exposed substrate, and then forming a mask layer covering the sidewall spacer formation layer;
By planarization, at least a part of the mask layer and the sidewall spacer forming layer formed on the stepped portion of the sidewall spacer forming layer are removed, and the sidewall is formed between the stepped portion and the mask layer. By leaving the spacer forming layer, a side wall spacer standing on the substrate is formed between the stepped portion and the mask layer, and the side wall spacer forming layer is also left between the substrate and the mask layer. Forming a lower spacer between the substrate and the mask layer.
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