JP3464103B2 - 超微細構造体の製造方法 - Google Patents
超微細構造体の製造方法Info
- Publication number
- JP3464103B2 JP3464103B2 JP25415096A JP25415096A JP3464103B2 JP 3464103 B2 JP3464103 B2 JP 3464103B2 JP 25415096 A JP25415096 A JP 25415096A JP 25415096 A JP25415096 A JP 25415096A JP 3464103 B2 JP3464103 B2 JP 3464103B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrafine
- ultrafine particles
- particles
- slit
- target material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 24
- 239000011882 ultra-fine particle Substances 0.000 claims description 111
- 239000013077 target material Substances 0.000 claims description 67
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 30
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 21
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 19
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 15
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims description 12
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 9
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 8
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 6
- 101700004678 SLIT3 Proteins 0.000 description 19
- 102100027339 Slit homolog 3 protein Human genes 0.000 description 19
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 12
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 8
- 239000008204 material by function Substances 0.000 description 8
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 229910001510 metal chloride Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 description 1
- 150000001728 carbonyl compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000000366 colloid method Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 230000005251 gamma ray Effects 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000001883 metal evaporation Methods 0.000 description 1
- 229910001512 metal fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000000935 solvent evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
- H01L21/32051—Deposition of metallic or metal-silicide layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
- B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
- B81C1/00436—Shaping materials, i.e. techniques for structuring the substrate or the layers on the substrate
- B81C1/00444—Surface micromachining, i.e. structuring layers on the substrate
- B81C1/00492—Processes for surface micromachining not provided for in groups B81C1/0046 - B81C1/00484
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/314—Inorganic layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
- H01L23/528—Geometry or layout of the interconnection structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
- H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
- H01L23/53204—Conductive materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12181—Composite powder [e.g., coated, etc.]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/25—Web or sheet containing structurally defined element or component and including a second component containing structurally defined particles
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/25—Web or sheet containing structurally defined element or component and including a second component containing structurally defined particles
- Y10T428/256—Heavy metal or aluminum or compound thereof
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/25—Web or sheet containing structurally defined element or component and including a second component containing structurally defined particles
- Y10T428/256—Heavy metal or aluminum or compound thereof
- Y10T428/257—Iron oxide or aluminum oxide
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Geometry (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Description
超微粒子を利用した超微細構造体の製造方法に関する。
子には、その粒径が 100nm以下というように超微粒子化
すると、通常の粒子(例えば 1μm 以上)とは異なる特
性が出現する。これは、全原子数に対して表面に存在す
る原子数が増加する、すなわち比表面積が増大するため
に、粒子の特性に対して表面エネルギーの影響が無視で
きなくなるためである。
象の発見やその概略の掌握等に適している。また超微粒
子ではバルクに比べて融点や焼結温度の低下等が起こる
等、バルク材とは異なる特性を示したり、さらには超微
粒子間にトンネル効果が生じたり、また量子力学的効果
(量子井戸、ミニバンド等)、高い触媒特性等が発現す
る可能性がある。これらを利用することにより、材料の
特性改善、超微細な各種デバイスや触媒等の機能材料へ
の応用等が可能であることから、超微粒子自体の物性等
に関する研究や超微粒子の応用に関する研究等が進めら
れている。
示すような物理的方法や化学的方法で作製されている。
すなわち、物理的な超微粒子の製造方法としては、不活
性ガス中で金属等を蒸発させ、ガスとの衝突により冷却
・凝縮させて超微粒子を生成するガス中蒸発法、蒸発源
としてスパッタ現象を利用するスパッタリング法、真空
下で金属を加熱し、蒸発した金属原子を有機溶剤と共に
有機溶剤の凝固点以下に冷却した基板上に共蒸着させて
超微粒子を得る金属蒸気合成法、オイル上に金属を蒸着
させる流動油上真空蒸発法等が例示される。
製造方法としては、高分子界面活性剤を共存させたアル
コール中で貴金属塩を還流条件下で還元するコロイド
法、金属アルコキシドの加水分解を利用するアルコキシ
ド法、金属塩の混合液に沈殿剤を加えて沈殿粒子を得る
共沈法等が、さらに気相を利用した化学的な超微粒子の
製造方法としては、金属カルボニル化合物等の熱分解反
応により金属超微粒子を得る有機金属化合物の熱分解
法、金属塩化物を反応ガス気流中で還元・酸化または窒
化して超微粒子を得る金属塩化物の還元・酸化・窒化
法、酸化物・含水化物を水素気流中で加熱して還元する
水素中還元法、金属塩溶液をノズルより噴霧し熱風乾燥
させる溶媒蒸発法等が例示される。
粒子に対する研究や開発は、主として超微粒子の集合体
に関するものであり、超微粒子単体としての性質や応用
に関する研究は十分に行われているとは言えない。これ
は、上述した従来の超微粒子の製造方法にも起因してお
り、従来の製造方法では超微粒子を粒子単体として得る
ことが困難であったためである。
等に応用することが一部で進められているが、従来の製
造方法では超微粒子をたとえ粒子単体として得ることが
できても、その形成位置までは十分に制御することがで
きない。従って、超微粒子を利用した超微細配線、超微
細デバイス、超微細機能材料等の超微細構造体は到底得
ることができず、これが超微粒子の応用展開を妨げてい
る。
になされたもので、各種材料からなる超微粒子の形成位
置等の制御を可能にすることによって、超微粒子を利用
した超微細配線、超微細デバイス、超微細機能材料等を
実現可能にした超微細構造体の製造方法を提供すること
を目的としている。
製造方法は、請求項1に記載したように、基板上に、幅
が0.1〜100μmのスリットを有し、かつ厚さが0.1〜100
μmのターゲット材を配置する工程と、前記ターゲット
材のスリット内壁に対して、前記スリットの長手方向の
形状に沿って同時にまたは連続的に、高エネルギービー
ムを入射角が15〜60度の範囲となるように斜め方向から
照射し、前記ターゲット材の構成原子または構成分子を
離脱させて、前記基板上に直径が2〜200nmの複数の超微
粒子を、隣接する前記超微粒子間が接続するように前記
スリットの形状に応じて形成する工程と、前記基板上に
形成した前記複数の超微粒子に電子線を照射し、隣接す
る前記超微粒子間を融合させて連続パターンの超微細構
造体を作製する工程とを具備することを特徴としてい
る。
項3に記載したように、前記スリットの形状および材質
の少なくとも一方が異なる複数の前記ターゲット材を用
い、これら複数のターゲット材に対して前記高エネルギ
ービームの斜め方向からの照射をそれぞれ行うようにし
てもよい。
するターゲット材を配置し、このターゲット材のスリッ
ト内壁に対して高エネルギービームを斜め方向から照射
して、ターゲット材の構成原子または構成分子を離脱さ
せることによって、このターゲット材の構成原子または
構成分子からなる複数の超微粒子を連続配置してなる超
微細構造体を、基板上にスリット形状に対応させて形成
し得ることを見出したことに基いて成されたものであ
る。
造体は、基本的に最小幅等を超微粒子の形状により設定
可能であると共に、その形状はスリット形状に対応させ
ることができる。また、超微粒子の構成材料は、ターゲ
ット材の種類、さらには高エネルギービーム照射時の雰
囲気等により決定することができるため、金属超微粒
子、半導体超微粒子、化合物超微粒子等の各種材料の超
微粒子を用いて、さらには材質が異なる複数種の超微粒
子を用いて、ナノオーダーで所望形状の超微細配線、超
微細デバイス、超微細機能材料等を作製することが可能
である。
エネルギービームの斜め照射により得た複数の超微粒子
に、さらに電子線を照射することによって、隣接する超
微粒子間を融合することができる。これによって、連続
配置した複数の超微粒子からなる超微細構造体の接続関
係の信頼性を高めることができる。
態について説明する。
の一実施形態を模式的に示す断面図である。同図におい
て、1は超微細構造体形成用の基板であり、この基板1
には各種の固体材料を用いることができる。具体的に
は、結晶基板や非晶質基板等を問わず、種々の固体材料
からなる基板1、例えば金属基板、非金属基板、半導体
基板、化合物基板等を使用することができる。
示すように、超微粒子の形成原料となるターゲット材2
を配置する。このターゲット材2は、図2に示すよう
に、目的とする超微細構造体の形状、すなわち超微粒子
の連続配置形状に応じたスリット3を有しており、この
スリット3の内壁4に対して後述するように高エネルギ
ービーム5が上方斜め方向から照射され、この高エネル
ギービーム5の斜め照射により超微粒子が形成され、さ
らにはそれらを連続配置した超微細構造体が形成され
る。
直線形状に限らず、例えば図3に示すように曲折部を有
するようなものであってもよく、またさらに複雑な形状
を有するスリット3を適用することも可能である。この
ようなターゲット材2としては、所望の材料からなるフ
ィルム等にエッチング等の化学的方法や電気化学的方法
でスリット3を形成したり、あるいはレーザビーム等で
スリット3を形成したものを使用することができる。な
お、使用するターゲット材2は 1つに限られるものでは
なく、後述するように複数のターゲット材を組合せて使
用することができる。
Au、Cu、Al等の各種単体金属や合金、Si等の半
導体、金属酸化物、金属塩化物、金属フッ化物、金属ホ
ウ化物等の各種化合物等、種々の固体材料を用いること
ができるが、ターゲット材2の高エネルギービーム5に
対する耐衝撃性、言い換えるとターゲット材2の結晶の
結合エネルギーによりほぼ決定される、ターゲット材2
からの構成原子または構成分子の離脱性等を考慮して、
各種条件を設定するものとする。
造体の形成位置を提供すると共に、その内壁4が超微粒
子の形成材料、すなわちターゲット材2の構成原子や構
成分子の供給面となる。従って、スリット3の形状やタ
ーゲット材2の厚さ等は、形成する超微粒子の形状およ
びそれを連続配置した超微細構造体の形状、さらには高
エネルギービーム5の入射角θ等を考慮して設定するも
のとする。
ーム5の照射方向に対して平行方向の幅wは0.1〜100μ
m、ターゲット材2の厚さは0.1〜100μmの範囲とするこ
とが好ましい。スリット3の幅があまり小さかったり、
またターゲット材2があまり薄いと、高エネルギービー
ム5の入射角θが制限を受けて超微粒子の形成、ひいて
は超微細構造体の形成が困難となるおそれがあり、また
スリット3の幅があまり大きすぎたり、またターゲット
材2があまり厚くても、超微粒子さらには超微細構造体
の形成が困難となる。
の厚さtは、高エネルギービーム5の入射角θに影響を
及ぼし、この高エネルギービーム5の入射角θは直径2
〜200nmの範囲の超微粒子からなる超微細構造体を得る
上で、15〜60°の範囲となるように設定することが好ま
しいことから、スリット3の幅wおよびターゲット材2
の厚さtは、tan-1(t/w)が15〜60°の範囲とな
るように設定することが好ましい。さらに好ましくは、
tan-1(t/w)が30〜45°の範囲となるように、ス
リット3の幅wおよびターゲット材2の厚さtを設定す
る。
内壁4に対して、図1(b)および図4に示すように、
高エネルギービーム5を上方斜め方向から照射する。こ
の高エネルギービーム5の斜め照射は、スリット内壁4
全体に対して同時に(一括して)行ってもよいし、また
ビーム径を絞った高エネルギービーム5を、スリット内
壁4に沿って繰り返し連続的に照射してもよい。さら
に、スリット内壁4のある位置に対して所望粒径の超微
粒子6が基板1上に形成されるまで高エネルギービーム
5の斜め照射を実施した後、スリット3の長手方向に照
射位置をずらして同様にスリット内壁4に対してイオン
ビーム4を照射し、これをスリット3の形状に沿って連
続して実施する等、種々の照射形態を採用することがで
きる。
ギービーム5の斜め照射によって、ターゲット材2の構
成原子または構成分子が離脱(図中、点線矢印で示す)
し、これらが基板1上に付着して超微粒子6を形成す
る。ここで、照射する高エネルギービーム5は、特に限
定されるものではなく、ターゲット材2から構成原子や
構成分子を離脱させ得るエネルギーを有していればよ
い。例えば、加速電圧 2〜5kV、ビーム電流 0.1〜 1mA
程度のアルゴンイオンビームのようなイオンビーム、こ
のイオンビームと同等の衝撃をターゲット材2に与える
ことができる電子線、レーザビーム、X線、γ線、中性
子線等が挙げられる。
を用いる場合、加速電圧やビーム電流が小さすぎるとタ
ーゲット材2から構成原子や構成分子を効率よく離脱さ
せることができず、一方加速電圧やビーム電流が大きす
ぎるとターゲット材2の損傷のみが増大して構成原子や
構成分子の離脱状態を制御することが困難となる。高エ
ネルギービーム5として電子線、レーザビーム、X線、
γ線、中性子線等を用いる場合についても同様である。
また、高エネルギービーム5の照射雰囲気は、使用ビー
ムに応じて設定すればよく、例えば真空雰囲気、アルゴ
ン雰囲気のような不活性雰囲気等が挙げられ、また化合
物からなる超微粒子を形成する場合には酸素含有雰囲気
や窒素雰囲気等を用いることもできる。
を一定時間継続して、ターゲット材2から連続して構成
原子や構成分子を離脱させることによって、超微粒子6
を目的形状まで成長させる。ここで、超微粒子6の個々
の形状は、最終的な超微細構造体の形状等に応じて適宜
設定するものとするが、本発明の目的であるナノオーダ
ーの超微細構造体を得る上で、超微粒子6の直径は 2〜
200nmの範囲とすることが好ましい。直径が 2nm未満の
超微粒子6は形成が困難であり、一方超微粒子6の直径
が 200nmを超えるとナノオーダーの超微細構造体として
の効果が損われてしまう。超微粒子6の直径は 2〜 100
nmの範囲とすることがさらに好ましく、またさらには 2
〜50nmの範囲とすることが望ましい。高エネルギービー
ム5の照射時間は、高エネルギービーム5の強度や目的
する超微粒子6の大きさ等に応じて適宜設定するものと
する。
えば高エネルギービーム5の斜め照射をスリット内壁4
全体に対して同時にもしくは連続して行うことによっ
て、図1(c)に示すように、スリット3の長手方向の
形状に沿って超微粒子6が連続配置されるため、複数の
超微粒子6を所望形状に連続配置した超微細構造体7を
形成することができる。また、高エネルギービーム5を
スリット内壁4に沿って順に照射する場合においても、
高エネルギービーム5の各照射位置を制御することによ
って、複数の超微粒子6を所望形状に連続配置すること
ができ、これにより所望形状に連続配置された複数の超
微粒子6からなる超微細構造体7を得ることができる。
ト3の幅w方向および高さt方向に1つずつ超微粒子6
を連続配置して超微細構造体7を作製した場合を示した
が、本発明の超微細構造体7はこれに限らず、スリット
3の幅w方向や高さt方向に複数の超微粒子6を配置し
つつ、スリット3の長手方向に超微粒子6を連続配置し
て超微細構造体7を作製することもできる。
際の基板1は、室温に保持された状態であってもよい
し、また加熱した状態としてもよい。これら基板1の温
度は、得られる超微粒子6の結晶状態に影響を及ぼし、
基板1を室温状態とした場合には、結晶性の低いあるい
は非晶質状態の超微粒子6が得られやすい。また、基板
1を加熱した場合には、その温度により超微粒子6の結
晶状態を制御することができる。また、この超微粒子6
の結晶状態は、超微粒子形成後の基板加熱や電子線照射
等によっても制御することができる。
により形成した超微細構造体7は、基本的には連続して
いるものの、形成条件によっては隣接する超微粒子6間
の接続状態が不安定な場合がある。このような場合にお
いても、例えば図1(d)に示すように、超微細構造体
7全体に例えば電子線8を照射することによって、隣接
する超微粒子6間を融合させることができる。これによ
って、超微粒子6間を融合させた連続パターンの超微細
構造体7′を得ることができる。このように、超微粒子
6間を融合させることによって、超微粒子6間の接続状
態、例えば電気的な接続状態等は大幅に改善される。超
微粒子6間の融合に使用する電子線7としては、例えば
1×1019e/cm2 ・sec 以上の強度を有するものが好まし
く、これにより超微粒子6間の融合を安定して行うこと
ができる。
(融合させた超微細構造体7′を含む)は、基板1上の
形成位置をターゲット材2のスリット3に対応させた上
で、その最小幅を超微粒子6の直径、例えば 2〜 200nm
程度、さらには 2〜 100nm程度に制御することができ
る。なお、超微粒子6の大きさ等は、基板1の温度、高
エネルギービーム5の強度、照射時間、照射雰囲気、タ
ーゲット材2の厚さ、スリット3の幅等によって制御す
ることができ、超微細構造体7の形状に応じて種々の超
微粒子6を得ることができる。
ト材2を用いる場合について説明したが、例えば以下に
示すように、スリット形状が異なる同材質の複数のター
ゲット材、材質が異なる複数のターゲット材、スリット
形状および材質が異なる複数のターゲット材等、各種形
態で複数のターゲット材を組合せて使用することができ
る。
パターンのスリット3Aを有する第1のターゲット材2
Aをまず基板1上に配置し、上述した高エネルギービー
ムの斜め照射を行い、超微粒子を第1のパターンに連続
配置する。次いで、図5(b)に示すように、ターゲッ
ト材を第2のパターンのスリット3Bを有する第2のタ
ーゲット材2Bに取換え、この第2のターゲット材2B
に対して高エネルギービームの斜め照射を実施して、超
微粒子を第2のパターンに連続配置する。
ンが異なる複数のターゲット材2A、2Bを用いること
によって、図5(c)に示すように、第1のパターンに
連続配置された超微粒子6aと第2のパターンに連続配
置された超微粒子6bとからなる超微細構造体7を得る
ことができる。
数のターゲット材を用いることによって、より複雑なパ
ターンを有する超微細構造体7を作製することができ
る。またこの際に、ターゲット材2A、2Bの材質を変
えることによって、材質の異なる超微粒子を組合せた超
微細構造体を作製することができる。さらに、スリット
形状が同一で、材質が異なる複数のターゲット材を用い
れば、材質の異なる複数種の超微粒子の混合物、化合
物、合金等からなる超微細構造体を得ることもできる。
このように、ターゲット材の材質やスリットの形状は任
意に選択できるため、種々の形態の超微細構造体を得る
ことが可能である。
ト内壁4への高エネルギービーム5の斜め照射により、
複数の超微粒子6を所望形状に連続配置して形成した超
微細構造体7は、スリット3により全体形状を制御する
ことができると共に、その幅を超微粒子6の直径に応じ
てナノオーダーとすることができため、超微粒子を利用
したナノオーダーの超微細配線、超微細デバイス、超微
細機能材料等を実現することが可能となる。
微細配線に適用することによって、集積度が 5〜 10Gク
ラスの配線を実現することが可能となる。また、材質の
異なる複数のターゲット材2を使用して、例えば導電性
の金属超微粒子と半導体超微粒子と絶縁性の金属酸化物
等からなる化合物超微粒子とを組合せて配置することに
よって、超微細構造体7を超微細トランジスタ、超微細
ダイオード、超微細超電導デバイス等の超微細電子デバ
イス、さらには超微細光デバイスや超微細磁気デバイス
等として利用することができる。さらに、スリット3の
形状を適宜選択し、超微細構造体7を部分的に断続形成
することによって、例えば超微粒子間のトンネル効果や
量子力学的効果(量子井戸、ミニバンド等)を利用した
超微細電子デバイス等として、超微細構造体7を使用す
ることも可能である。
体用材料、原子フィルタ等の各種機能材料に、本発明の
超微細構造体7を応用することができる。さらに、上記
した各種電子デバイスや機能材料等に本発明の超微細構
造体7を応用する際に、超微粒子6の構成材料や結晶状
態等を制御できることから、応用可能性の探索や応用範
囲の拡大等を図ることが可能となる。
る。
基板1として炭素フィルムを用い、この炭素フィルム上
にターゲット材2として、幅 0.5μm の直線形状のスリ
ット3を有する厚さ 0.5μm のAlターゲット材を配置
した。これらを真空室内の室温ステージ上にセットし
た。
手方向の内壁全体に対して、加速電圧 3.5kV、ビーム電
流 0.5mAのArイオンビームを斜め方向から 180秒間照
射した。Arイオンビームの入射角θは40°とした。ま
た、Arイオンビーム照射時の雰囲気は、 1×10-3Pa程
度の真空(Arを含む)とした。
素フィルム上をTEM観察したところ、炭素フィルム上
にはスリット形状に対応して、直径約 5nm程度の複数の
Al超微粒子が連続配置されていることが確認された。
Al超微粒子間がほぼ接続していたが、さらに 1×1020
e/cm2 ・sec の電子線を 300秒間照射したところ、Al
超微粒子間が融合して、連続パターン化することが確認
された。
内壁に対して、Arイオンビームを斜め方向からスリッ
ト形状に沿って同時照射することによって、Alターゲ
ット材からAl原子(Alクラスター)を離脱させてA
l超微粒子が形成されると共に、形成されたAl超微粒
子はスリット形状に沿って連続配置されるため、所望形
状にAl超微粒子を連続配置した超微細構造体、例えば
Al超微細配線等を形成することができる。
に代える以外は、実施例1と同様に、Arイオンビーム
の斜め照射を実施したところ、炭素フィルム上のスリッ
トに対応した位置に、複数のSi超微粒子が連続配置さ
れていることが確認された。なお、Si超微粒子の直径
は約 8nm程度であった。
微粒子を利用した各種形状、各種特性の超微細構造体を
得ることができる。従って、超微粒子を利用した超微細
配線、超微細デバイス、超微細機能材料等の応用開発に
大きく貢献するものである。
造工程を模式的に示す断面図である。
ターゲット材の一構成例を示す図である。
ターゲット材の他の構成例を示す図である。
エネルギービームの照射工程を一部断面で示す斜視図で
ある。
製造工程を模式的に示す斜視図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 基板上に、幅が0.1〜100μmのスリット
を有し、かつ厚さが0.1〜100μmのターゲット材を配置
する工程と、 前記ターゲット材のスリット内壁に対して、前記スリッ
トの長手方向の形状に沿って同時にまたは連続的に、高
エネルギービームを入射角が15〜60度の範囲となるよう
に斜め方向から照射し、前記ターゲット材の構成原子ま
たは構成分子を離脱させて、前記基板上に直径が2〜200
nmの複数の超微粒子を、隣接する前記超微粒子間が接続
するように前記スリットの形状に応じて形成する工程
と、 前記基板上に形成した前記複数の超微粒子に電子線を照
射し、隣接する前記超微粒子間を融合させて連続パター
ンの超微細構造体を作製する工程と を具備する ことを特
徴とする超微細構造体の製造方法。 - 【請求項2】 請求項1記載の超微細構造体の製造方法
において、 前記超微粒子として金属超微粒子、半導体超微粒子また
は化合物超微粒子から選ばれる少なくとも1種を形成す
ることを特徴とする超微細構造体の製造方法。 - 【請求項3】 請求項1記載の超微細構造体の製造方法
において、 前記スリットの形状および材質の少なくとも一方が異な
る複数の前記ターゲット材を用い、これら複数のターゲ
ット材に対して前記高エネルギービームの斜め方向から
の照射をそれぞれ行うことを特徴とする超微細構造体の
製造方法。 - 【請求項4】 請求項1記載の超微細構造体の製造方法
において、 前記高エネルギービームとして、イオンビームを用いる
ことを特徴とする超微細構造体の製造方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25415096A JP3464103B2 (ja) | 1996-09-26 | 1996-09-26 | 超微細構造体の製造方法 |
US08/936,511 US20010041257A1 (en) | 1996-09-26 | 1997-09-24 | Ultrafine particle structure and production method thereof |
EP97307559A EP0841703B1 (en) | 1996-09-26 | 1997-09-26 | Ultrafine particle structure and production method thereof |
DE69731595T DE69731595T2 (de) | 1996-09-26 | 1997-09-26 | Ultrafeine Teilchenstruktur und Verfahren zu ihrer Herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25415096A JP3464103B2 (ja) | 1996-09-26 | 1996-09-26 | 超微細構造体の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10102243A JPH10102243A (ja) | 1998-04-21 |
JP3464103B2 true JP3464103B2 (ja) | 2003-11-05 |
Family
ID=17260926
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25415096A Expired - Fee Related JP3464103B2 (ja) | 1996-09-26 | 1996-09-26 | 超微細構造体の製造方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20010041257A1 (ja) |
EP (1) | EP0841703B1 (ja) |
JP (1) | JP3464103B2 (ja) |
DE (1) | DE69731595T2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6486413B1 (en) * | 1999-11-17 | 2002-11-26 | Ebara Corporation | Substrate coated with a conductive layer and manufacturing method thereof |
JP3746499B2 (ja) | 2003-08-22 | 2006-02-15 | 三星エスディアイ株式会社 | リチウム二次電池用負極活物質及びその製造方法並びにリチウム二次電池 |
JP4916654B2 (ja) * | 2004-11-16 | 2012-04-18 | 国立大学法人東北大学 | ナノ複合構造体の製造方法 |
JP2006142393A (ja) * | 2004-11-16 | 2006-06-08 | Nagoya Institute Of Technology | マイクロ・ナノパターン構造体及びその製造方法 |
JP2010084211A (ja) * | 2008-10-01 | 2010-04-15 | Ulvac Japan Ltd | スパッタリング方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3544237B2 (ja) * | 1995-02-09 | 2004-07-21 | 独立行政法人 科学技術振興機構 | 巨大フラーレンの製造方法 |
US6017630A (en) * | 1996-05-22 | 2000-01-25 | Research Development Corporation | Ultrafine particle and production method thereof, production method of ultrafine particle bonded body, and fullerene and production method thereof |
-
1996
- 1996-09-26 JP JP25415096A patent/JP3464103B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-09-24 US US08/936,511 patent/US20010041257A1/en not_active Abandoned
- 1997-09-26 EP EP97307559A patent/EP0841703B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-09-26 DE DE69731595T patent/DE69731595T2/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE69731595D1 (de) | 2004-12-23 |
EP0841703A2 (en) | 1998-05-13 |
JPH10102243A (ja) | 1998-04-21 |
EP0841703A3 (en) | 2001-04-11 |
DE69731595T2 (de) | 2006-03-02 |
EP0841703B1 (en) | 2004-11-17 |
US20010041257A1 (en) | 2001-11-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2242532C1 (ru) | Способ получения наночастиц | |
KR100537512B1 (ko) | 카본나노튜브구조체 및 이의 제조방법 그리고 이를 응용한전계방출소자 및 표시장치 | |
US6251522B1 (en) | Fullerene-containing structure and process for producing the same | |
Heiz et al. | Size-selected clusters on solid surfaces | |
US20050112049A1 (en) | Methods of direct growth of carbon nanotubes on catalytic surfaces | |
US6017630A (en) | Ultrafine particle and production method thereof, production method of ultrafine particle bonded body, and fullerene and production method thereof | |
JP3464103B2 (ja) | 超微細構造体の製造方法 | |
JP4234348B2 (ja) | パターン間配線形成法 | |
US20070041886A1 (en) | Method of producing a carbon nanotube and a carbon nanotube structure | |
KR20090092167A (ko) | 탄소 코팅된 금속 나노 분말 제조 방법 및 그를 이용하여제조된 탄소 코팅된 금속 나노 분말 | |
WO2003006361A1 (en) | Carbon nano-horn and method for preparation thereof | |
JPH09316504A (ja) | Al超微粒子 | |
JP3373357B2 (ja) | 超微粒子およびその製造方法 | |
JP3411497B2 (ja) | W超微粒子とその製造方法、およびwナノ結晶薄膜 | |
JP3445059B2 (ja) | 巨大フラーレンの製造方法および膜状巨大フラーレン構造体 | |
JP2007035298A (ja) | 電気化学電極およびその製造方法 | |
JP3426083B2 (ja) | 金属超微粒子融合体の製造方法と金属超薄膜の製造方法 | |
JP2000192113A (ja) | 金属超微粒子の製造方法およびそれを適用した金属超微粒子集合体 | |
JP3696371B2 (ja) | ナノ結晶膜の製造方法 | |
JP3678783B2 (ja) | 超微粒子融合体およびその製造方法 | |
JPH1099675A (ja) | ヘテロ微粒子融合体およびその製造方法 | |
JP2000200788A (ja) | 微細半導体素子用構造体およびその製造方法 | |
JPH11162862A (ja) | 微細突起構造体およびその製造方法 | |
JP2006281379A (ja) | ナノワイヤの製造方法 | |
Tanaka et al. | Electron Beam Control of Alumina Nanostructure and Al Bonding |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20030812 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080822 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080822 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090822 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090822 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100822 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110822 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110822 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120822 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130822 Year of fee payment: 10 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |