JP3387897B2 - 構造体の製造方法、並びに該製造方法により製造される構造体及び該構造体を用いた構造体デバイス - Google Patents

構造体の製造方法、並びに該製造方法により製造される構造体及び該構造体を用いた構造体デバイス

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は微小な構造体の製造
方法、並びに該製造方法により製造される微小な構造体
及び微小な構造体デバイスに関する。特に干渉露光、集
束イオンビーム照射等を用いて、基体表面及び基体上に
凹凸パターンを作製することによって、規則化した微小
な構造体を製造する方法に関する。また、規則的微小構
造体をモールドやマスクとして用いることを特徴とする
微小構造体デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】金属及び半導体の薄膜、細線、ドットな
どでは、ある特徴的な長さより小さいサイズにおいて、
電子の動きが閉じ込められ、その結果、特異な電気的、
光学的、化学的性質を示すことがある。このような観点
から、機能性材料として、数１００ｎｍより微細な構造
を有するナノサイズの微小構造体（ナノ構造体とも称す
る）への関心が高まっている。
【０００３】こうしたナノ構造体の作製方法としては、
例えば、フォトリソグラフィーをはじめ、電子線露光、
Ｘ線露光などの半導体加工技術によって直接的にナノ構
造体を作製する方法が挙げられる。微細パターンの形成
方法は、例えばＭ．Ｃ．Ｈｕｔｌｅｙ，“Ｃｏｈｅｒｅ
ｎｔ Ｐｈｏｔｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ”，Ｏｐｔｉ
ｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｖｏｌ．１５，Ｎ
ｏ．３（１９７６）、Ｊ．Ｙ．Ｄｅｃｋｅｒ ｅｔ ａ
ｌ，”Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｂｑｕａｒｔ
ｅｒ−ｍｉｃｒｏｎ ｒｅｓｉｓｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒ
ｅｓ ｕｓｉｎｇｏｐｔｉｃａｌ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅ
ｎｃｅ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ ａｎｄ ｉｍａｇｅ
ｒｅｖｅｒｓａｌ”，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ
ｎｏｌ，Ｂｌ５（６），Ｎｏｖ／Ｄｅｃ（１９９７）に
報告されている。
【０００４】また、このような作製方法のほかに、自然
に形成される規則的な構造、すなわち、自己規則的に形
成される構造をベースに、新規なナノ構造体を実現しよ
うとする試みがある。
【０００５】このような自己規則的手法として、ナノサ
イズの孔（ナノホール）を有する構造体を容易に制御よ
く作製することができる陽極酸化法が挙げられる。たと
えば、Ａｌ及びその合金を酸性浴中で陽極酸化すること
で作製する陽極酸化アルミナが知られている。
【０００６】Ａｌ板を酸性電解質中で陽極酸化すると、
多孔質酸化皮膜が形成される（たとえば、Ｒ，Ｃ．Ｆｕ
ｒｎｅａｕｘ，”Ｔｈｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ
ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ−ｐｏｒｏｓｉｔｙ ｍｅｍｂｒ
ａｎｅｓ ｆｒｏｍ ａｎｏｄｉｃａｌｌｙ ｏｘｉｄ
ｌｚｅｄ ａｌｕｍｉｎｉｕｍ”，ＮＡＴＵＲＥ，Ｖｏ
ｌ．３３７，Ｐｌ４７（１９８９）等参照）。この多孔
質酸化皮膜の特徴は、直径が数ｎｍ〜数百ｎｍの極めて
微細な円柱状細孔（ナノホール）が、数ｎｍ〜数百ｎｍ
の間隔（セルサイズ）で配列するという特異的な幾何学
的構造を有することにある。
【０００７】また、前記細孔の垂直性、直線性及び独立
性を改善するために、２段階の陽極酸化を行なう方法が
提案されている。この方法は、陽極酸化を行って形成し
た多孔質酸化皮膜を一旦除去した後に再び陽極酸化を行
なって、細孔を有する多孔質酸化皮膜を作製するもので
ある（Ｍａｓｕｄａ ｅｔ ａｌ，”Ｆａｂｒｉｃａｔ
ｉｏｎ ｏｆ ｇｏｌｄ ｎａｎｏｄｏｔ ａｒｒａｙ
ｕｓｉｎｇ ａｎｏｄｉｃ ｐｏｒｏｕｓ ａｌｕｍ
ｉｎａ ａｓ ａｎ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎｍａｓ
ｋ”，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ，Ｖｏｌ．３
５，Ｐａｒｔ２，Ｎｏ．ｌＢ，Ｌｌ２６〜Ｌｌ２９（１
９９６））。
【０００８】さらに、多孔質酸化皮膜の細孔の形状、間
隔及びパターンの制御性を改善するために、スタンパー
を用いて細孔の形成開始点を形成する方法、すなわち、
複数の突起を表面に備えた基板をＡl 板の表面に押しつ
けてできる窪みを細孔の形成開始点として形成した後に
陽極酸化を行なって、細孔を有する多孔質酸化皮膜を作
製する方法も提案されている（特開平１０−１２１２９
２号公報）。また、特開平１１−２０００９０号公報、
ＥＰ−Ａ−０９１３８５０号公報、ＥＰ−Ａ−０９５１
０４７号公報などにも細孔を有する多孔質酸化被膜に関
する開示がある。
【０００９】この陽極酸化アルミナの特異的な幾何学構
造に着目した、さまざまな応用が試みられている。たと
えば、陽極酸化膜の耐摩耗性、耐絶縁性を利用した皮膜
としての応用や、皮膜を剥離してフィルターへの応用が
ある。さらには、ナノホール内に金属や半導体等を充填
する技術や、ナノホールのレプリカ技術を用いることよ
り、着色、磁気記録媒体、ＥＬ発光素子、エレクトロク
ロミック素子、光学素子、太陽電池、ガスセンサをはじ
めとするさまざまな応用が試みられている。さらには、
量子細線、ＭＩＭ素子などの量子効果デバイス、ナノホ
ールを化学反応場として用いる分子センサー、など多方
面への応用が期待されている。（益田“陽極酸化アルミ
ナにもとづく高規則性メタルナノホールアレー”、“固
体物理”、Ｖｏｌ．３１，Ｎｏ．５，４９３〜４９９
（１９９６））
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】先に述べた半導体加工
技術による直接的なナノサイズの構造体の作製は、歩留
まりの悪さや装置のコストが高いなどの問題があり、簡
易な手法で再現性よく作製できる手法が望まれている。
【００１１】このような観点から、自己規則的手法、特
に陽極酸化の手法は、ナノサイズの微小な構造体を容易
に、制御よく作製し、また、大面積にナノ構造体を作製
する際に注目される。
【００１２】しかしながら、通常の陽極酸化による手法
では、形成される細孔（ナノホール）の形状、パターン
を制御する多くの技術が開発されているものの、その制
御性には限りがあった。
【００１３】さらには、細孔の配列を制御した例とし
て、前述の益田らにより、適当な陽極酸化条件のもとで
陽極酸化をすることでハニカム状に細孔（ナノホール）
が配列した規則化ナノホールを作製した例が報告されて
いる。ただしこの規則化ナノホールにおいては、作製し
うる細孔間隔には制限があること、長時間の陽極酸化が
必要であることなどの課題があった。
【００１４】そこで、本発明の目的は、陽極酸化により
作製される孔を有する構造体（ナノ構造体）の製造方法
において、任意に配列した細孔を、大面積に渡り安価・
容易・短時間で作製可能な技術を提供することである。
【００１５】さらには、これらの技術を適用して作製し
たナノサイズの孔を有する構造体をベースとし、新規な
構造体、デバイスを開示し、ナノサイズの孔を有する構
造体を機能材料として多様な方向で使用を可能とするこ
とである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明の第一の発
明は、表面に凹部を有する基板を用意する工程と、前記
基板表面の凹部を反映した凹部を有する被加工物膜を前
記基板上に配置する工程と、前記被加工物膜を陽極酸化
し、前記被加工物膜の凹部に選択的に細孔を形成する工
程とを有することを特徴とする構造体の製造方法であ
る。
【００１７】上記本発明は、また、前記表面に凹部を有
する基板は、（ａ）第１の層と、（ｂ）前記第１の層上
に配置された導電層と、（ｃ）前記導電層上に配置され
た第２の層とを有し、かつ前記第２の層は、その一部に
前記導電層が露出する貫通孔を有することを特徴とす
る。
【００１８】上記本発明は、また、前記表面に凹部を有
する基板は、（ａ）第１の層と、（ｂ）前記第１の層上
に配置された導電層と、（ｃ）前記導電層上に配置され
た第２の層とを有し、かつ前記第２の層は、前記導電層
の一部が露出する様に配置されることを特徴とする。
【００１９】上記本発明は、また、前記第２の層の電気
伝導率は、前記導電層の電気伝導率よりも低いことを特
徴とする。上記本発明は、また、前記第２の層は絶縁性
材料よりなることを特徴とする。
【００２０】上記本発明は、また、前記第２の層を配置
するための工程は、（ａ）前記導電層上に、前記第２の
層となるべき材料を配置する工程と、（ｂ）前記第２の
層となるべき材料に対して干渉露光工程を２回以上施す
工程と、（ｃ）前記第２の層の干渉露光によって露光さ
れた、もしくは露光されなかった領域の一部、もしくは
全部を除去することで、前記導電層の一部を露出させる
工程とを有し、かつ前記干渉露光工程において、２回目
以降の干渉露光工程における干渉縞方向が、１回目の干
渉露光工程における干渉縞方向と異なることを特徴とす
る。
【００２１】上記本発明は、また、前記第２の層を配置
するための工程は、（ａ）前記導電層上に前記第２の層
となるべき材料層を配置する工程と、（ｂ）前記第２の
層となるべき材料層上に犠牲層を配置する工程と、
（ｃ）前記犠牲層に対して干渉露光工程を２回以上施す
工程と、（ｄ）前記犠牲層の干渉露光によって露光され
た、もしくは露光されなかった領域の一部、もしくは全
部を除去し、前記第２の層となるべき材料層の一部を露
出させる工程と、（ｅ）前記露出された第２の層となる
べき材料層を除去し、前記導電層の一部を露出させる工
程とを有し、かつ前記干渉露光工程において、２回目以
降の干渉露光工程における干渉縞方向が、１回目の干渉
露光工程における干渉縞方向と異なることを特徴とす
る。
【００２２】上記本発明は、また、前記表面に凹部を有
する基板を用意する工程は、基板表面の一部を除去する
工程を含むことを特徴とする。上記本発明は、また、前
記表面に凹部を有する基板を用意する工程は、さらに前
記表面の一部が除去された基板上に導電性膜を配置する
工程をも含むすることを特徴とする。
【００２３】上記本発明は、また、前記基板は導電性で
あることを特徴とする。上記本発明は、また、前記基板
表面の一部を除去する工程は、集束イオンビームを照射
することにより行なわれることを特徴とする。上記本発
明は、また、前記表面に凹部を有する基板は、（ａ）第
１の層と、（ｂ）前記第１の層の表面上に配置された第
２の層とを有し、かつ前記第２の層はその一部に前記第
１の層が露出する貫通孔を有することを特徴とする。
【００２４】上記本発明は、また、前記表面に凹部を有
する基板は、（ａ）第１の層と、（ｂ）前記第１の層上
に配置された第２の層とを有し、かつ前記第２の層は、
前記第１の層の一部が露出する様に配置されることを特
徴とする。上記本発明は、また、前記第１の層は導体あ
るいは半導体であることを特徴とする。
【００２５】上記本発明は、また、前記第２の層の電気
伝導率は、前記第１の層の電気伝導率よりも低いことを
特徴とする。上記本発明は、また、前記第２の層は絶縁
性材料よりなることを特徴とする。
【００２６】上記本発明は、また、前記第２の層を配置
するための工程は、（ａ）前記第１の層上に前記第２の
層となるべき材料を配置する工程と、（ｂ）前記第２の
層となるべき材料に対して干渉露光工程を２回以上施す
工程と、（ｃ）前記干渉露光によって露光された、もし
くは露光されなかった領域の一部、もしくは全部を除去
することで前記第１の層を露出させる工程とを有し、か
つ前記干渉露光工程において、２回目以降の干渉露光工
程における干渉縞方向が１回目の干渉露光工程における
干渉縞方向と異なることを特徴とする。
【００２７】上記本発明は、また、前記第２の層を配置
するための工程は、（ａ）前記第１の層上に前記第２の
層となるべき材料層を配置する工程と、ｂ）前記第２の
層となるべき材料層上に、犠牲層を配置する工程と、
ｃ）前記犠牲層に対して、干渉露光工程を２回以上施す
工程、（ｄ）前記犠牲層の干渉露光によって露光され
た、もしくは露光されなかった領域の一部、もしくは全
部を除去し前記第２の層となるべき材料層の一部を露出
させる工程と、（ｅ）前記露出された第２の層となるべ
き材料層を除去し、前記第１の層の一部を露出させる工
程とを有し、かつ前記干渉露光工程において、２回目以
降の干渉露光工程における干渉縞方向が、１回目の干渉
露光工程における干渉縞方向と異なることを特徴とす
る。
【００２８】上記本発明は、また、前記表面に凹部を有
する基板を用意する工程は、前記第１の層上に前記第２
の層となるべき部材を配置する工程と、前記第２の層と
なるべき部材の一部を除去することで、前記第１の層の
一部を露出させる工程を含むことを特徴とする。上記本
発明は、また、前記第２の層の一部を除去する工程は、
集束イオンビームを照射することにより行なわれること
を特徴とする。
【００２９】本発明の第二の発明は、上記の細孔を有す
る構造体の製造方法により製造されたことを特徴とする
構造体である。本発明の第三の発明は、上記の構造体を
用いた構造体デバイスである。
【００３０】上記の本発明の製造方法によれば、大面積
にわたり規則的な細孔を形成できる。また、本発明の製
造方法によれば、基板上に配置された「凹凸パターン」
の凹部に対して、被加工物表面上の凹部（細孔の形成開
始点）が、直上に形成される。このため、陽極酸化によ
る細孔（ナノホール）形成時に、直線性に優れた細孔が
形成できる。以下、本発明を詳細に説明する。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下、図を用いて、本発明の構造
体の製造方法の一例を説明する。本発明の製造方法は、
大きく分けると、 Ａ：表面に凹部（凸部）を有する基板を用意する工程
と、 Ｂ：該基板表面上に被加工物（Ａｌを主成分とする膜）
を配置する工程と、 Ｃ：該被加工物（Ａｌを主成分とする膜）を陽極酸化す
ることによって細孔を形成する工程、とを有する。
【００３２】このため、以下に、上記Ａ〜Ｃ工程の順
に、説明する。そして、以下に示す工程（１ａ）〜（１
ｇ）は、上記Ａ、Ｂ、Ｃ各工程をより詳細に説明する工
程である。そして、図１の（１ａ）〜図３の（１ｇ）
は、上記工程（１ａ）〜（１ｇ）に対応する図面であ
る。図１の（１ａ’）〜図３の（１ｇ’）は平面図であ
り、図１の（１ａ）〜図３の（１ｇ）はそれぞれの断面
図である。
【００３３】Ａ：「表面に凹部（凸部）を有する基板」
を用意する工程 ここでは、「表面に凹部（凸部）を有する基板」の形成
方法として、基板（第１の層）表面上に、部材（第２の
層）を配置することで、前記凹部（凸部）を形成する場
合を説明する。尚、本発明においては、以下で説明する
方法の他に、基板表面を削ることによって、「表面に凹
部（凸部）を有する基板」を用意する場合も当然のこと
ながら含まれる。
【００３４】（１ａ）基板（第１の層）の選択 基板（第１の層）２を準備する。本発明における基板２
としては、石英ガラスをはじめとする絶縁体基板や、シ
リコンやガリウム砒素をはじめとする半導体基板や、金
属などからなる導体基板を用いることができる。
【００３５】尚、前記基板として、絶縁体基板を用いた
場合は、後述する被加工物膜（Ａｌを主成分とする膜）
を形成する面に、陽極酸化時の電極となる導電性膜を形
成することが必要である。この場合、「基板（第１の
層）」とは、絶縁性基板と導電性膜とを含むものを指
す。この導電性膜としては、ニオブ、チタン、タングス
テン、タンタルなどのバルブ金属や白金、銅、フッ素を
ドープした酸化錫などの導電性材料からなる膜であるこ
とが好ましい。また、上記導電性膜は、上記絶縁性基板
を用いた場合だけでなく、前記半導体基板や導体基板を
用いた場合にも導電性膜をその表面に配置する場合もあ
る。この場合においても、「基板（第１の層）」とは、
基板と導電性膜とを含むものを指す。
【００３６】上記導電性膜は、少なくとも１層以上配置
することが好ましい。尚、後述する被加工物膜（Ａｌを
主成分とする膜）１１を陽極酸化することによって、細
孔を形成する際に不都合がなければ、基板（第１の層）
の厚さ、機械的強度などは、特に限定されるものではな
い。
【００３７】また、基板２（図１の（１ａ））として、
ＴｉやＮｂなどバルブ金属の膜をその表面に形成した基
板、あるいは、基板自体がバルブ金属であるものを用い
れば、後述の陽極酸化の工程において、上記バルブ金属
と後述する被加工物膜との界面で、細孔の進行を止まら
せることができる。その結果、細孔の深さの均一性を上
げることができるので好ましい。
【００３８】ここでは、基板２として、導電性膜は設け
ていないＳｉ基板を用いた例で説明する。次に、前記工
程（１ａ）で用意した基板の表面に、所望形状の「凹凸
パターン」を形成する。
【００３９】本発明における「凹凸パターン」とは、
上記基板表面（導電性膜が配置されている場合にはその
導電性膜表面）の所望の位置が露出する領域（凹部）を
形成する様に、選択的に所定の厚みを有する膜（第２の
層、即ち「凸部」）を配置したものを指す場合、また、
前記所望の位置の上記基板表面（導電性膜が配置され
ている場合にはその導電性膜表面）を削ることによっ
て、凹部を形成したものを指す場合もある。さらには、
上記ととを組み合わせた形態、つまり、前記所望
の位置の周囲に所定の厚みを有する膜（第２の層、即ち
「凸部」）を配置し、前記所望の位置の基板表面を削り
凹部を形成したものを指す場合もある。
【００４０】そして、本発明において、上記したおよ
びの形態においては、基板表面上に配置する膜（第２
の層）を構成する材料は、前記基板表面（導電性膜が配
置されている場合にはその導電性膜表面）を構成する材
料よりも低い電気伝導率を持つことが好ましい。そし
て、さらには、上記したおよびの形態においては、
所望の位置に配置する前記膜（第２の層）を構成する材
料は、絶縁性材料であることが好ましい。この様にする
ことで、後述する陽極酸化工程によって形成される細孔
が、前記膜（第２の層）に向かうことなく、前記膜（第
２の層）に覆われていない（前記基板を構成する導電性
材料の面が露出している）領域に向かわせることができ
る。その結果、直線性に優れた細孔が再現性高く形成で
きる。
【００４１】本発明における「凹凸パターン」の形成
は、種々の方法により形成できる。例えば、電子線露
光、干渉露光、集束イオンビームスパッタ等を用いて基
板表面に凹凸パターンを形成することができる。ここで
は、干渉露光を用いて、上記の形態の「凹凸パター
ン」（第２の層）を形成するための一例を説明する。
【００４２】上記の形態の「凹凸パターン」は、前記
基板表面上に、凸部（第２の層）を選択的に配置するこ
とによって形成する方法でも、あるいは、前記基板表面
上に膜を配置し、当該膜の一部を除去することによって
凸部（第２の層）を形成する方法であってもよい。ま
た、凹部は円形状であることが好ましが、四角形状や、
ライン状であってもよい。凹部の底は基板表面が露出
し、その露出した領域の周囲を第２の層（凸部）が囲う
形態である。但し、前記露出した領域は、第２の層によ
って完全に囲まれことは必ずしも必要としない。つま
り、ライン状の第２の層（凸部）を複数実質的に配列形
成するようにしても良い。このように、ライン状に第２
の層（凸部）を形成する場合には、それぞれの第２の層
（凸部）の厚みを実質的に同一とすることが好ましい。
【００４３】前記またはの形態の「凹凸パターン」
（第２の層）を形成するに際して用いられる膜の材料の
例としては、ポジ型レジスト、ネガ型レジスト、その他
色々挙げられるが、ここでは、ＳｉＯ2を用いて形成す
る方法について説明する。
【００４４】前記またはの形態の「凹凸パターン」
（第２の層）を形成するに際して用いる場合、その犠牲
層の材料の例としては、フォトリソグラフィ用の紫外線
高解像度レジストが好ましい。レジストの形態として
は、ポジ型、ネガ型、その他色々な形態が挙げられる
が、ここでは、ポジ型レジストを用いて形成する方法に
ついて説明する。
【００４５】本発明の「凹凸パターン」（特には凹部の
配列パターン）としては、ハニカム状、格子状、デルタ
状などが挙げられる。ここではハニカム状に「凹凸パタ
ーン」を形成する方法について説明する。まず、前記し
た工程（１ａ）で用意したＳｉ基板２上に、「凹凸パタ
ーン」（第２の層）の母材となるＳｉＯ2膜１を形成す
る（図１（１ａ）、図１（１ａ’））。
【００４６】（１ｂ）「凹凸パターン」（第２の層）形
成用マスク材料の配置工程 次に、ＳｉＯ2膜１上にレジスト（犠牲層）３を配置す
る（図１（１ｂ）、図１（１ｂ’））。ＳｉＯ2膜１が
配置された基板表面は、あらかじめアセトン、ＩＰＡで
各１０分づつ超音波洗浄、そして１２０℃、２０分以上
クリーンオーブンで乾燥などして洗浄工程を行っておく
ことが好ましい。
【００４７】上記レジスト（犠牲層）３としては、特に
制限はないが、ｉ線対応高解像度ポジ型レジスト、ｉ線
対応高解像度ネガ型レジストなども使用可能である。こ
こでは、クラリアントＪＡＰＡＮ社製のＡＺ５２１４Ｅ
ポジ型レジストをレジストシンナー液で薄めて使用し
た。
【００４８】また、レジスト剤を塗布する前に、前記Ｓ
ｉＯ2膜１の表面に、塗布するレジストとの濡れ性を調
整するための表面処理剤を配置することが好ましい。ま
た、後述する露光を精度良く、そして、後述する陽極酸
化工程によってアスペクト比の高い細孔を得るために、
レジストと前記ＳｉＯ2膜１との界面での反射を抑制す
るための反射抑制膜を配置することも好ましい。
【００４９】上記表面処理剤としては、例えば、ＨＭＤ
Ｓ（ヘキサメチルジシラザン）が挙げられる。また、上
記反射抑制膜としては、例えば、界面で反射する光を減
少させる有機膜、もしくは有機膜に色素を混入したもの
を用いることができる。前記有機膜の材料としては、ポ
リサルフォン、ポリアミド、ポリイミド、ポリメタクリ
ル酸、ポリメチルメタクリレート、ポリメタクリルアミ
ドなどが好ましく用いることができる。前記色素として
は、例えばクルクミン、クマリンなどを用いることがで
きる。前記反射抑制膜は、被加工物（この場合は前記Ｓ
ｉＯ2膜１）の反射率が高かったり、レジスト膜内の干
渉を抑えて露光むらを減らすために効果的である。
【００５０】次に、レジスト３の露光を行なう（図１
（１ｃ）、図１（１ｃ’）、図２（１ｄ）、図２（１
ｄ’））。ここでは、２回の干渉露光により、レジスト
の露光を行なった例を示す。しかし、当然ではあるが、
露光方法は、この方法に限られるものではない。
【００５１】（１ｃ）１回目の干渉露光・・・図１（１
ｃ）、図１（１ｃ’） １度目の干渉露光は、図１（１ｃ’）に示すように、複
数のライン状に露光を行うことにより、レジスト３をス
トライプ状に感光させる。４はストライプ状に露光され
た領域の露光周期、５は露光されたレジスト（１回目）
を示す。
【００５２】干渉露光に用いる光源は、エキシマレーザ
ー、Ｈｅ−Ｃｄレーザー、Ａｒレーザー等任意のレーザ
ーを用いることができる。ここでは、Ｈｅ−Ｃｄレーザ
ー（波長３２５ｎｍ、ＴＥＭ００モード）を用いた。干
渉露光は、原理的に波長の半波長周期までパターンを刻
むことができるので、使用するレーザーの種類は特に問
わないが、微細な構造を刻みたいときは、より短波長の
レーザーを用いることが好ましい。また、安定した出
力、ＴＥＭ００モードというレーザー品質が好ましい。
【００５３】（１ｄ）２回目の干渉露光の後現像・・・
図２ 次に、２回目の干渉露光を行なう（図２（１ｄ）、図２
（１ｄ’））。２度目の干渉露光は、１度目に露光した
ライン状の露光領域の長手方向と交差（例えば、６０
度、９０度）させるように、複数のライン状に露光し
た。このように２回目の露光を行なうことにより、異方
向の干渉縞同士による交点部分８が形成される。
【００５４】次に、この強く感光した部分８を除去する
ように現像する。この現像によって、後述する「凹凸パ
ターン」（第２の層）を形成するためのマスクが形成さ
れる。尚、図２（１ｄ）、図２（１ｄ’）において、６
は強く感光した領域８の間隔であり、７は１回目の露光
領域の方向と、２回目の露光領域の方向とのなす角度で
あり、ここでは、６０度である。
【００５５】このとき、陽極酸化による細孔形成におい
て細孔のパターンが自己規則化によりほぼ正６角形状の
パターンの繰り返しになる傾向があるので、「凹凸パタ
ーン」（特には凹部）をほぼ正６角形状（ハニカム状）
のパターンの繰り返しになるように形成することが好ま
しい。このことは深い細孔を有するナノ構造体を安定に
形成しようとする場合には特に望ましい。
【００５６】また陽極酸化による細孔形成において細孔
の間隔は、陽極酸化に用いる電解液の種類と濃度と温
度、及び、陽極酸化電圧印加方法、電圧値、時間などの
プロセス諸条件である程度制御できる。よって、あらか
じめ「凹凸パターン」（特には凹部）をプロセス諸条件
から予想される細孔の間隔に形成することが好ましい。
【００５７】ここでの、現像方法としては、現像液を純
水で１対１に希釈し、６０秒ほど現像することで、感光
した領域のレジストを除去し、ＳｉＯ2膜１表面まで貫
通した開口部（図２の１ｄ）を形成した。
【００５８】（１ｅ）「凹凸パターン」（凹部）形成工
程・・・図２ ここでは、前記した現像によって得られた開口が形成さ
れたレジストをマスクとして用い、ＳｉＯ2膜１をエッ
チングすることによって、基板表面が露出する凹部１０
を形成した。この工程によって、「凹凸パターン」（第
２の層）1 が形成される（図２（１ｅ）、（１
ｅ’））。この工程によって、前記したように基板表面
の一部を露出させ、後に配置するＡｌを主成分とする膜
（被加工物膜）と、Ｓｉ基板との接続を確保する。
【００５９】前記第１及び第２の露光の双方を受けた領
域（交点部分）８（図２（１ｄ）、（１ｄ’））が、前
記現像工程によって除去されている。その為、Ｓｉ基板
２の表面は、前記交点部分８に対応する領域が露出し、
エッチングによって開口部（凹部）１０が形成される。
【００６０】上記エッチング条件として、ここでは、Ｃ
Ｆ4 を３分間、２００Ｗでおこなった。尚、ここでは、
ＳｉＯ2膜１に開口部（凹部）１０（図２（１ｅ））を
形成するために、レジスト３をパターニングした。しか
しながら、図９、図１０などに示したように、上記Ｓｉ
Ｏ2膜１を用いずに、基板表面を露出させる開口部（凹
部）４３を形成したレジスト３９を上記基板表面上に直
接配置することによって「凹凸パターン」（第２の層）
として用いても良い。
【００６１】Ｂ：基板表面に被加工物を配置する工程 （１ｆ）被加工物膜形成・・・図３（１ｆ）、（１
ｆ’） 上記「凹凸パターン」（ＳｉＯ2膜（凸部）１上、およ
び前記開口部（凹部）１０により露出したＳｉ基板２）
上に、被加工物膜（被陽極酸化膜）１１を配置する（図
３（１ｆ）、図３（１ｆ’））。
【００６２】被加工物の材質としては、Ａｌを主成分と
するものが挙げられるが、陽極酸化による細孔形成が可
能な材質であれば、特に限定されるものではない。ここ
では、被加工物膜（被陽極酸化膜）１１として、Ａｌを
主成分とした膜を用いた。
【００６３】また、被加工物膜（Ａｌを主成分とする
膜）１１の成膜方法は、抵抗加熱蒸着、ＥＢ蒸着、スパ
ッタ、ＣＶＤ、メッキをはじめとする任意の成膜方法が
適用可能である。このようにすることで、図３（１
ｆ）、図３（１ｆ’）に示す様に、前記「凹凸パター
ン」の開口部（凹部）１０の直上に位置する、Ａｌを主
成分とする膜（被加工物膜）１１の表面に、凹部１２が
形成される。
【００６４】Ｃ：被加工物を陽極酸化する工程 （１ｇ）陽極酸化を行なう・・・図３（１ｇ）、（１
ｇ’） 上記被加工物膜１１に陽極酸化処理を行うことで、細孔
（図３の（１ｇ））を有するナノサイズの構造体（ナノ
構造体）を作製する。
【００６５】この工程により、前記「凹凸パターン」
（第２の層）の凹部（開口部）１０の直上に細孔１４が
選択的に形成される。そして、既に記したように、「凹
凸パターン」（第２の層）を構成する凸部（膜１）を構
成する材料は、前記基板表面（導電性膜が配置されてい
る場合にはその導電性膜表面）を構成する材料よりも低
い電気伝導率を持つことが好ましい。そして、さらに
は、前記凸部を構成する材料は、絶縁性材料であること
が好ましい。そのため、ここでは、前記凸部（第２の
層）を構成する材料としてＳｉＯ2を用いた。この様に
することで、上記陽極酸化工程によって形成される細孔
が、前記膜（ＳｉＯ2）1 に向かうことなく、前記膜
（第２の層）に覆われていない（前記基板を構成する導
電性材料の面が露出している）領域に向かわせることが
できる。その結果、直線性に優れた細孔が、互いに、実
質的に平行に、再現性高く形成できる。
【００６６】陽極酸化に用いる電解液としては、たとえ
ば、シュウ酸、りん酸、硫酸、クロム酸溶液などが挙げ
られるが、陽極酸化による細孔形成に不都合がなければ
特に限定されるものではない。また各電解液に応じた陽
極酸化電圧、温度などの諸条件は、作製するナノ構造体
に応じて、適宜設定することができる。
【００６７】上記陽極酸化によって形成された、細孔を
有する構造体を、酸溶液（陽極酸化アルミナの場合に
は、例えばリン酸溶液）中に浸すポアワイド処理によ
り、適宜、細孔の径を広げることができる。
【００６８】最後に、細孔が形成された構造体１００
（図３の（１ｇ））を超純水で流水洗浄を行う。図３
（１ｇ）、（１ｇ’）において、１３は、前記Ａｌを主
成分とする膜１１が陽極酸化により酸化されたアルミナ
であり、１４は陽極酸化によって形成された細孔を示
す。
【００６９】本発明の製造方法によって作製された構造
体は、規則性高く、所望の形状に配列形成された細孔を
備える。また、本発明の製造方法においては、特に、干
渉露光法を用いる事により、短時間に、大面積に、低コ
ストに作製できる特徴を有する。
【００７０】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明
する。
【００７１】実施例１ 図４および図５の（２ａ）〜（２ｅ）は、本実施例の各
工程における模式的断面図、図４および図５の（２
ａ’）〜（２ｅ’）は、その平面図を示している。本実
施例では、基板１６の表面の一部を削ることで「凹凸パ
タ−ン」を形成し、その上に蒸着されたＡｌ膜を陽極酸
化して細孔を形成する。
【００７２】以下に、図４および図５を用いて、本実施
例を説明する。 （１）ｎ−Ｓｉ基板１６をアセトン、ＩＰＡによる洗
浄、乾燥の後、スピンコート法によりポジ型のレジスト
膜（膜厚２００ｎｍ）１５を塗布、乾燥（９０℃、２０
分）させる。
【００７３】（２）次に、干渉露光を用いて、ストライ
プ状の周期構造（間隔２３０ｎｍ）１７を持ったレジス
トによる凹凸パターンを作製する。具体的には、Ｈｅ−
Ｃｄレーザー（λ＝３２５ｎｍ、干渉縞２３０ｎｍ間
隔）を用い、照射量２９．５ｍＪ／ｃｍ2 で露光を行
う。現像液を純水で１対１に希釈し、３０秒ほど現像す
ることで、ｎ−Ｓｉ基板表面まで貫通したストライプ状
の規則的「凹凸パターン」を形成する。（図４の（２
ａ）、（２ｂ）参照）
【００７４】（３）次に、前記工程で作成したレジスト
１５をマスクとして、露出したＳｉ基板をエッチング
し、残ったレジストを除去する（図４の（２ｃ）、（２
ｃ’））。エッチング条件として、ＣＦ4 を１．２Ｐａ
下で２００Ｗ、３分間を行った。図４において、１８は
ｎ−Ｓｉ基板表面に形成された凸部、１９はｎ−Ｓｉ基
板表面に形成された凹部を示す。（図４の（２ｃ）参
照）
【００７５】（４）次に、Ａｌ膜（膜厚５００ｎｍ）２
０，２１をｎ- Ｓｉ基板表面に成膜する。Ａｌからなる
被加工物の表面には、ｎ型Ｓｉ基板表面に形成した凹凸
を反映した凹凸が形成された（図５の（２ｄ）、（２
ｄ’））。図５において、２０はＡｌ膜の表面に形成さ
れた凸部であり、２１はＡｌ膜表面に形成された凹部を
示す。（図５の（２ｄ）参照）
【００７６】（５）次に、リン酸０．３Ｍ溶液中で、１
００Ｖで陽極酸化を行うことにより、Ａｌ膜はアルミナ
２２に酸化された。その結果、前記Ａｌ膜表面の凹部２
１を起点とし、基板表面に形成された凹部に向かって伸
びた細孔２３を有する構造体が得られた（図５の（２
ｅ）、（２ｅ’）参照）。 （６）最後に、細孔を有する構造体を５ｗｔ％リン酸に
３０分浸漬し、細孔の径を拡大する処理を行った。 ＜評価＞上記の方法で作製したナノサイズの構造体をＦ
ＥＳＥＭで観察した。２３０ｎｍ間隔で形成したレジス
トの凹部に対応して、セルサイズ約２６６ｎｍ、孔直径
１００ｎｍ程の円筒状の細孔２３が配列形成されている
のが確認できた。
【００７７】実施例２ 図６〜図８の（３ａ）〜（３ｇ）は、本実施例の各工程
における模式的断面図であり、図６〜図８の（３ａ’）
〜（３ｇ’）はその平面図を示している。
【００７８】以下に、図６および図７を用いて、本実施
例を説明する。 （１）まずｎ−Ｓｉ基板２５をアセトン、ＩＰＡによる
洗浄、乾燥の後、スピンコート法により反射抑制膜２４
（膜厚１００ｎｍ）及びポジ型のレジスト膜２６（膜厚
２００ｎｍ）を塗布、乾燥（９０℃、２０分）させた。
（図６の（３ａ）、（３ｂ）参照）。尚、本実施例で
は、反射防止膜の材料として、クラリアントＪＡＰＡＮ
社製のＡＺＢＡＲｉ−１００を用いた。 （２）次に、前述したレーザー干渉露光と同様にして、
ハニカム状に配列したレジストからなる「凹凸パター
ン」を作製した。
【００７９】本実施例では、Ｈｅ−Ｃｄレーザー（λ＝
３２５ｎｍ、干渉縞２３０ｎｍ間隔）を用い、照射量２
９．５ｍＪ／ｃｍ2 で１回目の露光を行い、レジスト２
６をストライプ状２８に感光させた（図６の（３ｃ）、
（３ｃ’））。
【００８０】次に、２回目の干渉縞方向を、１回目の干
渉露光工程における干渉縞方向から６０度ずらし、照射
量２９．５ｍＪ／ｃｍ2 で露光を行い、レジスト２６を
ストライプ状３２に感光させた（図７の（３ｄ）、（３
ｄ’））。
【００８１】その後、現像液を純水で１対１に希釈し、
６０秒ほど現像することで、上記１回目および２回目の
露光を受けた領域（交点部分）３1 を選択的に除去す
る。この工程により、レジストの一部に、反射抑制膜２
４の表面まで貫通した凹部（開口部）を持つ規則的「凹
凸パターン」を形成する。ストライプ状の周期間隔（露
光周期）２７は２３０ｎｍで、露光交点部分３１の周期
間隔（孔間隔）２９は（２／√３）×２３０≒２６６ｎ
ｍである。（図６の（３ｃ）、図７の（３ｄ）参照）
【００８２】（３）次に、レジスト２６が残ったままエ
ッチングし、「凹凸パターン」２４を形成する（図７の
（３ｅ）、（３ｅ’））。エッチング条件として、Ａｒ
を１．２Ｐａ下で２００Ｗ、４分間を行う。この工程に
より、残ったレジストは実質的に除去され、また、レジ
ストの開口部に対応した領域の反射抑制膜２４がエッチ
ングされ、基板２５の表面が露出する（図７の（３ｅ）
参照）。
【００８３】（４）次に、Ａｌ膜（膜厚５００ｎｍ）３
４を成膜する。上記工程により形成された「凹凸パター
ン」の構造を反映して、Ａｌ膜の被加工物３４の表面に
凹凸が出来る。（図８の（３ｆ）参照）
【００８４】（５）そして、リン酸０．３Ｍ溶液、１３
０Ｖで陽極酸化を行う。この工程により、図８の（３
ｇ）に示す様に、細孔が、Ａｌ膜表面の凹部３６を起点
として、露出した基板２５に向かって形成された。
【００８５】（６）最後に、５ｗｔ％リン酸に３０分浸
漬し、細孔の径を広げる開孔処理を行い、規則的に細密
充填した、細孔３８が得られた。
【００８６】＜評価＞上記の方法で作製したナノ構造体
をＦＥＳＥＭで観察した。規則的に六方配列した孔間隔
２９が約２６６ｎｍ、孔直径１００ｎｍ程の真円細孔３
８が形成されているのが確認できた。
【００８７】実施例３ 図９および図１０の（４ａ）〜（４ｄ）は本実施例の各
工程における模式的断面図を示し、図９および図１０の
（４ａ’）〜（４ｄ’）はその平面模式図を示してい
る。本実施例においては、四方配列した規則的「凹凸パ
ターン」を形成している。ここで、四方配列とは「凹凸
パターン」の凹部図１０の（４ｃ’）に記したように正
方形の各頂点の位置に配置されることである。
【００８８】以下に本実施例の工程を説明する。 （１）まずｎ−Ｓｉ基板４０をアセトン、ＩＰＡによる
洗浄、乾燥の後、基板４０の表面に、スピンコート法に
よりネガ型のレジスト膜３９（膜厚２００ｎｍ）を塗
布、乾燥（９０℃、２０分）して形成する。（図９の
（４ａ）参照）
【００８９】（２）次に、前述の干渉露光法を用いて、
凹部が規則的に四方格子配列したレジストからなる「凹
凸パターン」を作製する。本実施例では、Ｈｅ−Ｃｄレ
ーザー（λ＝３２５ｎｍ、干渉縞２３０ｎｍ間隔）を用
い、照射量２９．５ｍＪ／ｃｍ2 で１回目露光を行う。
図９の（４ｂ’）のように干渉縞方向を１回目干渉露光
工程における干渉縞方向から９０度ずらし、照射量２
９．５ｍＪ／ｃｍ2 で露光を行う。その後、現像液を純
水で１対１に希釈し、３０秒ほど現像することで、露光
交点が凸状になり、露光されなかった部分４３が除去さ
れ凹状になる為、基体表面が露出した凹部を持つ規則的
「凹凸パターン」（図９の（４ｂ’））を形成する。ス
トライプ状の周期間隔（露光周期）４１は２３０ｎｍ
で、露光交点部分の周期間隔は２３０ｎｍである。
【００９０】（３）Ａｌ膜（膜厚５００ｎｍ）４４を成
膜する。上記「凹凸パターン」の構造を反映して、被加
工物（Ａｌ膜）の表面上にも凹部４７と凸部４６が出来
る。（図１０の（４ｃ）参照）
【００９１】（４）リン酸０．３Ｍ溶液、１３０Ｖで陽
極酸化を行う。この工程により、図１０の（４ｄ）に示
す様に、細孔が、Ａｌ膜表面の凹部３６を起点として、
露出した基板２５の表面に向かって形成された。（５）
最後に、５ｗｔ％リン酸に３０分浸漬し、細孔の径を広
げる開孔処理を行った。
【００９２】＜評価＞上記の方法で作製したナノ構造体
をＦＥＳＥＭで観察した。規則的に四方配列した孔間隔
約２３０ｎｍ、孔直径１００ｎｍ程の円柱状の細孔４９
が形成されているのが確認できた。
【００９３】実施例４ 図１１〜図１２の（６ａ）〜（６ｇ）は、規則的細孔を
持ったナノ構造体への、磁性体Ｃｏ埋め込みの製造方法
を示す工程図である。
【００９４】（１）まず、Ｓｉ基板６４の表面にＳｉＯ
2膜６３を成膜した。続いて、上記実施例２と同様に、
前記ＳｉＯ2膜上に、干渉露光により周期構造を持っ
た、レジストによる「凹凸パターン」を作製し、エッチ
ング処理を行った。（図１１の（６ｂ）、（６ｃ）参
照）
【００９５】（２）次に、Ａｌ膜６７（５００ｎｍ）を
成膜する。（図１１の（６ｄ）参照） （３）次に、リン酸０．３Ｍで、電圧１３０Ｖで陽極酸
化を行う。電流プロファイルにおける電流値の減少をも
って陽極酸化を終了した。この工程により、図１１の
（６ｄ）、図１２の（６ｅ）に示す様に、細孔が、Ａｌ
膜表面の凹部を起点として、露出した基板６４の表面に
向かって形成された。
【００９６】（４）次に、５ｗｔ％リン酸に３０分浸漬
し、細孔の径を広げる開孔処理を行う。（図１２の（６
ｅ）参照） （５）次に、Ｃｏ電着液に浸けてＣｏ６９の電着を行
う。（図１２の（６ｆ）参照）この工程により、Ｃｏ
が、前記細孔６２を充填する。 （６）最後に、粒径５００Åのダイヤモンドスラリーを
用いて表面を研磨し平坦化する。（図１２の（６ｇ）参
照）
【００９７】＜評価＞上記の方法で作製したナノ構造体
をＦＥＳＥＭで観察した。規則的にハニカム状配列した
孔間隔約２６６ｎｍ、孔直径１００ｎｍ程の円筒状の細
孔に、Ｃｏが一様に充填されているのが確認できた。
【００９８】実施例５ 図１３の（７ａ）〜（７ｄ）は、スタンパーを用いての
細孔形成方法を示す工程図である。
【００９９】（１）ｎ−Ｓｉ７１上にＣｕ７０を皮膜す
る。（図１３の（７ａ）参照） （２）シリコン基板上にドットを形成したスタンパー７
２を前記Ｃｕ上におき、油圧プレス機を用いて４．０×
１０8Ｐａ（４トン重／ｃｍ2 ）の圧力を与えることに
よりＣｕ上に窪みを形成した。（図１３の（７ｂ）参
照）
【０１００】（３）Ａｌ膜（膜厚５００ｎｍ）７３を成
膜する。下マスクの構造により被加工物上に凹凸が出来
る。（図１３の（７ｃ）参照） （４）リン酸０．３Ｍ溶液、１３０Ｖで陽極酸化を行
う。（図１３の（７ｄ）参照） （５）最後に、５ｗｔ％リン酸に３０分浸漬し開孔処理
を行うと、規則的にハニカム状配列した細孔が得られ
る。
【０１０１】＜評価＞上記の方法で作製したナノ構造体
をＦＥＳＥＭで観察した。規則的にハニカム状配列した
円筒状の細孔が形成されているのが確認できた。
【０１０２】実施例６ 図１４の（８ａ）〜（８ｄ）は、ＦＩＢ（集束イオンビ
ーム）を用いての細孔形成方法である。
【０１０３】（１）ｎ−Ｓｉ基板７６上に、Ｎｂ膜７５
を形成する。（図１４の（８ａ）参照） （２）集束イオンビーム加工装置を用いＮｂ膜７５に集
束イオンビーム照射７７を行なった。集束イオンビーム
加工装置のイオン種はＧａ，加速電圧は３０ｋＶであ
る。ハニカム状配列になるように凹部を有する「凹凸パ
ターン」の形成を行った。但し、本実施例においては、
Ｎｂの膜の所望の領域をＦＩＢ加工によってエッチング
し凹部を形成したが、基板76表面が露出をしないように
した（図１４の（８ｂ）参照）。
【０１０４】（３）Ａｌ膜（膜厚５００ｎｍ）７８を成
膜する。上記「凹凸パターン」の凹部と凸部を反映し
て、Ａｌ膜表面上にも凹凸が出来る。（図１４の（８
ｃ）参照） （４）リン酸０．３Ｍ溶液、１３０Ｖで陽極酸化を行
う。この工程により、図１４の（８ｃ）、図１４の（８
ｄ）に示す様に、細孔が、Ａｌ膜表面の凹部を起点とし
て、Ｎｂ膜の凹部に向かって形成された。
【０１０５】最後に、５ｗｔ％リン酸に３０分浸漬し、
細孔の径を広げる開孔処理を行い、規則的にハニカム状
配列した細孔６２が得られる。
【０１０６】＜評価＞上記の方法で作製したナノ構造体
をＦＥＳＥＭで観察した。規則的にハニカム状配列した
孔間隔約１００ｎｍ、孔直径５０ｎｍ程の円筒状の細孔
が形成されているのが確認できた。また、本実施例で形
成されたし細孔６２は、その終端がＮｂ膜７５の凹部表
面で止まっており、細孔の深さの均一性が高かった。
【０１０７】尚、本実施例では、基板７６上に導電膜７
５を配置し、この導電膜７５の一部を除去することによ
り、「凹凸パターン」を形成したが、基板７６の表面の
一部を除去し、該表面に導電膜を配置することによって
「凹凸パターン」を形成しても良い。この場合には、前
記基板７６表面に形成した凹部を導電膜で埋めてしまわ
ない様に配置することが必要である。
【０１０８】実施例７ 図１５〜図１７の（９ａ）〜（９ｇ）は、本実施例にお
ける各工程の断面模式図を示し、図１５〜図１７の（９
ａ’）〜（９ｇ’）は、その平面模式図を示している。
【０１０９】以下に, 本実施例の作成工程を示す。ま
ず、ガラス基板８３の表面にチタン８２、銅８１、Ｓｉ
Ｏ2膜８４の順に配置する。（図１５の（９ａ）参照） そして、スピンコート法によりポジ型のレジスト材を塗
布、乾燥（９０℃、２０分）させ、レジスト膜８５（膜
厚２００ｎｍ）を形成する。（図１５の（９ｂ）参照）
【０１１０】次に、前記実施例２と同様にして、干渉露
光を用いて、ハニカム状配列した凹部を有する、レジス
トからなる「凹凸パターン」を作製した。Ｈｅ−Ｃｄレ
ーザー（λ＝３２５ｎｍ、干渉縞２３０ｎｍ間隔）を用
い、照射量２９．５ｍＪ／ｃｍ2 ）で１回目露光を行
い、レジストがストライプ状（図１５の（９ｃ’））に
感光する。２回目の干渉縞方向を１回目の干渉露光工程
における干渉縞方向から６０度ずらし、照射量２９．５
ｍＪ／ｃｍ2 で露光を行う（図１６の（９ｄ’））。
【０１１１】その後、現像液を純水で１対１に希釈し、
６０秒ほど現像することで、露光交点８９が除去され、
ＳｉＯ2膜８４の表面まで貫通した開口（凹）を有する
規則的「凹凸パターン」を形成する。ストライプ状の周
期間隔８６は２３０ｎｍで、露光交点部分の周期間隔８
８は（２／√３）×２３０≒２６６ｎｍである。（図１
５の（９ｃ）、図１６の（９ｄ）参照）
【０１１２】次に、前記「凹凸パターン」をマスクとし
て、ＳｉＯ2膜８４をエッチングする（図１６（９
ｅ）、図１６の（９ｅ’））。この工程により、前記レ
ジストの開口部（凹部）により露出したＳｉＯ2膜がエ
ッチング除去され、ＳｉＯ2からなる「凹凸パターン」
が形成される。エッチング条件として、ＣＦ4 を１．２
Ｐａ下で２００Ｗ、３分間を行う。その後、アセトンで
洗浄し、残存するレジストを完全に除去した。
【０１１３】次に、Ａｌ膜（膜厚５００ｎｍ）９２を成
膜する。上記ＳｉＯ2からなる「凹凸パターン」の凹部
と凸部を反映して、被加工物であるＡｌ膜の表面に凹凸
が出来る。（図１７の（９ｆ）、（９ｆ’）） そして、リン酸０．３Ｍ溶液、１００Ｖで陽極酸化を行
った。この工程により、図１７の（９ｇ）、（９ｇ’）
に示す様に、細孔が、Ａｌ膜９２の表面の凹部を起点と
して、露出したＣｕ膜８１（ＳｉＯ2膜８４に形成した
開口（凹部））に向かって形成された。
【０１１４】最後に、５ｗｔ％リン酸に３０分浸漬し、
細孔の径を広げる開孔処理を行い、規則的な細孔９６を
得た。
【０１１５】＜評価＞上記の方法で作製したナノ構造体
をＦＥＳＥＭで観察した。２３０ｎｍ間隔の干渉縞の凹
部に対応して、セルサイズ約２６６ｎｍ、孔直径１００
ｎｍ程の円筒状の細孔９６が高密度に配列形成されてい
た。
【０１１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明には以下の
ような効果がある。 （１）本発明の微小構造体の製造方法は、安価、容易、
短時間で大面積にわたるアスペクト比の高いナノ構造体
が作製可能である。 （２）さらに本発明の微小構造体の製造方法は、基体上
に形成する凹凸パターンを制御することで、細孔の形成
開始点の任意配列化、さらには細孔の任意配列化が可能
である。 （３）また、本発明の微小構造体の製造方法は、基体上
の凹部と被加工物上の細孔の形成開始点が直線上に形成
されるため、直線的なアルミナナノホールを作製出来
る。
【０１１７】（４）また、本発明の微小構造体の製造方
法は、基体上の凹凸パターン形成には、干渉露光、集束
イオンビーム等のあらゆる方法によって可能である。 （５）また、本発明の微小構造体の製造方法は、干渉露
光プロセスと陽極酸化という自己組織的プロセスを併用
することで、従来の干渉露光が正弦波成分の干渉波を用
いる為に高アスペクト比パターンを刻むことができない
ことを克服できる。 （６）また、干渉露光を用いた場合には、Ｘ線露光や電
子線露光などの半導体加工技術を用いることよりも、遥
かに大面積、低コストで規則的ナノ構造体を作製できる
点、また電子線描画などで被加工物表面に直接凹凸パタ
ーン形成する必要もなく被加工物を傷めない点、の２点
において実用的である。
【０１１８】（７）また本発明は、陽極酸化アルミナの
細孔体をさまざまな形態で応用することを可能とするも
のであり、その応用範囲を著しく広げるものである。本
発明のナノ構造体は、それ自体機能材料として使用可能
であるが、さらなる新規なナノ構造体の母材、鋳型、な
どとして用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法の一例を示す工程図である。
【図２】本発明の製造方法の一例を示す工程図である。
【図３】本発明の製造方法の一例を示す工程図である。
【図４】本発明の実施例における製造方法の一例を示す
工程図である。
【図５】本発明の実施例における製造方法の一例を示す
工程図である。
【図６】本発明の別の実施例における製造方法の一例を
示す工程図である。
【図７】本発明の別の実施例における製造方法の一例を
示す工程図である。
【図８】本発明の別の実施例における製造方法の一例を
示す工程図である。
【図９】本発明の別の実施例における製造方法の一例を
示す工程図である。
【図１０】本発明の別の実施例における製造方法の一例
を示す工程図である。
【図１１】本発明の別の実施例における製造方法の一例
を示す工程図である。
【図１２】本発明の別の実施例における製造方法の一例
を示す工程図である。
【図１３】本発明の別の実施例における製造方法の一例
を示す工程図である。
【図１４】本発明の別の実施例における製造方法の一例
を示す工程図である。
【図１５】本発明の別の実施例における製造方法の一例
を示す工程図である。
【図１６】本発明の別の実施例における製造方法の一例
を示す工程図である。
【図１７】本発明の別の実施例における製造方法の一例
を示す工程図である。
【符号の説明】
１ ＳｉＯ2 ２ Ｓｉ基板 ３ レジスト ４ 露光周期 ５ 露光されたレジスト（１回目） ７ ６０度 ８ 強く感光した交点部分 ９ 感光されたレジスト（２回目：６０度ずれている） １０ 凹部 １１ Ａｌを主成分とする膜 １２ Ａｌの凹部 １３ アルミナ １４ 細孔 １５ ポジ型レジスト １６ ｎ−Ｓｉ １７ 露光周期 １８ ｎ−Ｓｉ凸部 １９ ｎ−Ｓｉ凹部 ２０ Ａｌ凸部 ２１ Ａｌ凹部 ２２ アルミナ ２３ 細孔 ２４ 反射抑制膜 ２５ ｎ−Ｓｉ ２６ ポジ型レジスト ２７ 露光周期 ２８ レジスト露光部 ２９ 孔間隔 ３１ 強く感光した交点部分 ３２ ２回目の露光部 ３３ 細孔部 ３４ Ａｌ膜 ３５ Ａｌ凸部 ３６ Ａｌ凹部 ３７ アルミナ ３８ 細孔 ３９ ネガ型レジスト ４０ ｎ−Ｓｉ ４１ 露光周期 ４２ ９０度 ４３ 凹部 ４４ Ａｌ膜 ４５ 孔間隔 ４６ 凸部 ４７ 凹部 ４８ アルミナ ４９ 細孔 ６３ ＳｉＯ2 ６４ Ｓｉ ６５ レジスト ６６ 露光周期 ６７ Ａｌ膜 ６８ アルミナ ６９ Ｃｏ ７０ Ｃｕ ７１ ｎ−Ｓｉ ７２ スタンパー ７３ Ａｌ膜 ７４ アルミナ ７５ Ｎｂ ７６ ｎ−Ｓｉ ７７ 集束イオンビーム ７８ Ａｌ膜 ７９ アルミナ ８１ 銅 ８２ チタン ８３ ガラス基板 ８４ ＳｉＯ2膜 ８５ ポジレジスト膜 ８６ 露光周期 ８７ レジスト露光部 ８８ 孔間隔 ８９ 強く感光した交点部分 ９１ 細孔部 ９２ Ａｌ膜 ９３ Ａｌ凹部 ９４ アルミナ ９６ 細孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ２５Ｄ 11/16 ３０２ Ｃ２５Ｄ 11/16 ３０２ Ｇ０３Ｆ 1/08 Ｇ０３Ｆ 1/08 Ｌ 7/20 ５０１ 7/20 ５０１ ５２１ ５２１ Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/316 Ｔ 21/3065 Ｂ２３Ｋ 101:38 21/316 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５２８ // Ｂ２３Ｋ 101:38 21/302 Ｊ (56)参考文献 特開 平７−171984（ＪＰ，Ａ) Ｈｉｄｅｋｉ Ｍａｓｕｄａ ａｎｄ Ｋｅｎｊｉ Ｆｕｋｕｄａ，Ｏｒｄｅ ｒｅｄ Ｍｅｔａｌ Ｎａｎｏｈｏｌｅ Ａｒｒａｙｓ Ｍａｄｅ ｂｙ ａ Ｔｗｏ−Ｓｔｅｐ Ｒｅｐｌｉｃａｔｉ ｏｎ ｏｆ Ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ Ｓｔ ｒｕｃｔｕｒｅｓ ｏｆ Ａｎｏｄｉｃ ＿Ａ＿ｌｕｍｉ，Ｓｃｉｅｎｃｅ，米 国，1995年 ６月 ９日，268，1466− 1468 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B82B 1/00 - 3/00 G03F 7/20 - 7/24 G03F 9/00 - 9/02 C25D 11/00 - 11/18

Claims (30)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 表面に凹部を有する基板を用意する工程
    と、前記基板表面の凹部を反映した凹部を有する被加工
    物膜を前記基板上に配置する工程と、前記被加工物膜を
    陽極酸化し、前記被加工物膜の凹部に選択的に細孔を形
    成する工程とを有することを特徴とする構造体の製造方
    法。
  2. 【請求項２】 前記表面に凹部を有する基板は、（ａ）
    第１の層と、（ｂ）前記第１の層上に配置された導電層
    と、（ｃ）前記導電層上に配置された第２の層とを有
    し、かつ前記第２の層は、その一部に前記導電層が露出
    する貫通孔を有することを特徴とする請求項１に記載の
    構造体の製造方法。
  3. 【請求項３】 前記表面に凹部を有する基板は、（ａ）
    第１の層と、（ｂ）前記第１の層上に配置された導電層
    と、（ｃ）前記導電層上に配置された第２の層とを有
    し、かつ前記第２の層は、前記導電層の一部が露出する
    様に配置されることを特徴とする請求項１に記載の構造
    体の製造方法。
  4. 【請求項４】 前記第２の層の電気伝導率は、前記導電
    層の電気伝導率よりも低いことを特徴とする請求項２ま
    たは３に記載の構造体の製造方法。
  5. 【請求項５】 前記第２の層は絶縁性材料よりなること
    を特徴とする請求項４に記載の構造体の製造方法。
  6. 【請求項６】 前記第２の層を配置するための工程は、
    （ａ）前記導電層上に前記第２の層となるべき材料を配
    置する工程と、（ｂ）前記第２の層となるべき材料に対
    して干渉露光工程を２回以上施す工程と、（ｃ）前記第
    ２の層の干渉露光によって露光された、もしくは露光さ
    れなかった領域の一部、もしくは全部を除去すること
    で、前記導電層の一部を露出させる工程とを有し、かつ
    前記干渉露光工程において、２回目以降の干渉露光工程
    における干渉縞方向が、１回目の干渉露光工程における
    干渉縞方向と異なることを特徴とする請求項２乃至５の
    いずれかに記載の構造体の製造方法。
  7. 【請求項７】 前記第２の層を配置するための工程は、
    （ａ）前記導電層上に前記第２の層となるべき材料層を
    配置する工程と、（ｂ）前記第２の層となるべき材料層
    上に犠牲層を配置する工程と、（ｃ）前記犠牲層に対し
    て干渉露光工程を２回以上施す工程と、（ｄ）前記犠牲
    層の干渉露光によって露光された、もしくは露光されな
    かった領域の一部、もしくは全部を除去し、前記第２の
    層となるべき材料層の一部を露出させる工程と、（ｅ）
    前記露出された第２の層となるべき材料層を除去し、前
    記導電層の一部を露出させる工程とを有し、かつ前記干
    渉露光工程において、２回目以降の干渉露光工程におけ
    る干渉縞方向が、１回目の干渉露光工程における干渉縞
    方向と異なることを特徴とする請求項２乃至５のいずれ
    かに記載の構造体の製造方法。
  8. 【請求項８】 前記表面に凹部を有する基板を用意する
    工程は、基板表面の一部を除去する工程を含むことを特
    徴とする請求項１に記載の構造体の製造方法。
  9. 【請求項９】 前記表面に凹部を有する基板を用意する
    工程は、さらに前記表面の一部が除去された基板上に導
    電性膜を配置する工程をも含むことを特徴とする請求項
    ８に記載の構造体の製造方法。
  10. 【請求項１０】 前記基板は導電性であることを特徴と
    する請求項８または９に記載の構造体の製造方法。
  11. 【請求項１１】 前記基板表面の一部を除去する工程
    は、集束イオンビームを照射することにより行なわれる
    ことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載の
    構造体の製造方法。
  12. 【請求項１２】 前記表面に凹部を有する基板は、
    （ａ）第１の層と、（ｂ）前記第１の層の表面上に配置
    された第２の層とを有し、かつ前記第２の層はその一部
    に前記第１の層が露出する貫通孔を有することを特徴と
    する請求項１に記載の構造体の製造方法。
  13. 【請求項１３】 前記表面に凹部を有する基板は、
    （ａ）第１の層と、（ｂ）前記第１の層上に配置された
    第２の層とを有し、かつ前記第２の層は、前記第１の層
    の一部が露出する領域を有することを特徴とする請求項
    １に記載の構造体の製造方法。
  14. 【請求項１４】 前記第１の層は導体あるいは半導体で
    あることを特徴とする請求項１２または１３に記載の構
    造体の製造方法。
  15. 【請求項１５】 前記第２の層の電気伝導率は、前記第
    １の層の電気伝導率よりも低いことを特徴とする請求項
    １２乃至１４のいずれかに記載の構造体の製造方法。
  16. 【請求項１６】 前記第２の層は絶縁性材料よりなるこ
    とを特徴とする請求項１２乃至１５のいずれかに記載の
    構造体の製造方法。
  17. 【請求項１７】 前記第２の層を配置するための工程
    は、（ａ）前記第１の層上に前記第２の層となるべき材
    料を配置する工程と、（ｂ）前記第２の層となるべき材
    料に対して干渉露光工程を２回以上施す工程と、（ｃ）
    前記干渉露光によって露光された、もしくは露光されな
    かった領域の一部、もしくは全部を除去することで前記
    第１の層を露出させる工程とを有し、かつ前記干渉露光
    工程において、２回目以降の干渉露光工程における干渉
    縞方向が１回目の干渉露光工程における干渉縞方向と異
    なることを特徴とする請求項１２乃至１６のいずれかに
    記載の構造体の製造方法。
  18. 【請求項１８】 前記第２の層を配置するための工程
    は、（ａ）前記第１の層上に前記第２の層となるべき材
    料層を配置する工程と、（ｂ）前記第２の層となるべき
    材料層上に、犠牲層を配置する工程と、（ｃ）前記犠牲
    層に対して、干渉露光工程を２回以上施す工程、（ｄ）
    前記犠牲層の干渉露光によって露光された、もしくは露
    光されなかった領域の一部、もしくは全部を除去し前記
    第２の層となるべき材料層の一部を露出させる工程と、
    （ｅ）前記露出された第２の層となるべき材料層を除去
    し、前記第１の層の一部を露出させる工程とを有し、か
    つ前記干渉露光工程において、２回目以降の干渉露光工
    程における干渉縞方向が、１回目の干渉露光工程におけ
    る干渉縞方向と異なることを特徴とする請求項１２乃至
    １６いずれかに記載の構造体の製造方法。
  19. 【請求項１９】 前記表面に凹部を有する基板を用意す
    る工程は、前記第１の層上に前記第２の層となるべき部
    材を配置する工程と、前記第２の層となるべき部材の一
    部を除去することで、前記第１の層の一部を露出させる
    工程を含むことを特徴とする請求項１２乃至１６のいず
    れかに記載の構造体の製造方法。
  20. 【請求項２０】 前記第２の層の一部を除去する工程
    は、集束イオンビームを照射することにより行なわれる
    ことを特徴とする請求項１９に記載の構造体の製造方
    法。
  21. 【請求項２１】 前記凹部を有する基板は、前記基板表
    面を削る工程を含み 得られる請求項１に記載の構造体の
    製造方法。
  22. 【請求項２２】 前記凹部を有する基板は、表面に導電
    性膜を有する基板の表面を削る工程を含み得られる請求
    項１記載の構造体の製造方法。
  23. 【請求項２３】 前記凹部を有する基板の凹部は、電子
    線露光、Ｘ線露光、干渉露光、あるいは集束イオンビー
    ムスパッタを用いて形成されている請求項１記載の構造
    体の製造方法。
  24. 【請求項２４】 前記被加工物膜とは、Ａｌを主成分と
    する膜である請求項請求項１乃至２３のいずれかの項に
    記載の構造体の製造方法。
  25. 【請求項２５】 前記被加工物膜の凹部は、前記細孔の
    形成開始点である請求項１乃至２４のいずれかの項に記
    載の構造体の製造方法。
  26. 【請求項２６】 前記陽極酸化により形成された前記細
    孔の孔径を広げる処理を行う請求項１乃至２５のいずれ
    かの項に記載の構造体の製造方法。
  27. 【請求項２７】 前記細孔に磁性体を埋め込む工程を有
    する請求項１乃至２６のいずれかの項に記載の構造体の
    製造方法。
  28. 【請求項２８】 請求項１乃至２７のいずれかに記載の
    製造方法により製造されたことを特徴とする構造体。
  29. 【請求項２９】 請求項２８に記載の構造体を用いた構
    造体デバイス。
  30. 【請求項３０】 請求項１乃至２７のいずれかに記載の
    製造方法により作製されたことを特徴とする磁気記録媒
    体。
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