JP3898198B2 - 有機超分子の自己集合及び金属の化学吸着を用いたナノアレイの製作方法 - Google Patents
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Description
本発明で使用した化学式1の有機超分子は、下記の反応式1のような過程によって合成した。走査電子顕微鏡で確認したところ、この有機超分子はナノメートル以下水準の規則的な円柱状の構造をなすことを確認した。
本発明では基質の性質を変化させないシリコンウェーハを使用した。必要によって基質上に金属、非金属、及びその他薄膜を形成させて使用することができる
本有機超分子試料をテトラハイドロフラン(THF)溶媒に溶かしてシリコンウェハー上にスピンコートして薄膜を形成させた(図2a)。本発明では2000〜3000rpmの速度で10〜30秒間スピンコートしており、この過程で薄膜の厚さを適切に変化させることができる。
240℃まで温度を上げた後に徐冷して規則的な微細構造を形成させた(図2b)。本発明で使用した有機超分子の場合、240℃で自己集合が起こり、これは使用する有機超分子によって異なることになる。この温度において有機超分子が自己集合のための十分な移動性を有することになり、最も安定した構造で自己集合を行うようになる。本発明で使用した有機超分子の場合は、円柱が六角形状に配列されている3次元構造が最も安定した構造となる。図3は有機超分子が六角柱形態の規則的な構造を形成することを示す透過電子顕微鏡の写真である。
本有機超分子の場合、中心部分をRuO4化合物を用いて選択的に化学吸着させることができるので、数分間試料をRuO4に露出させて中心部分にRu金属を化学吸着させた(図2c)
実施例1〜6の過程で得られた有機超分子のナノパターンをマスクとして基質をエッチングすることにより基質にナノパターンを形成した。本発明では基質上に中間層を用いていないが、その他薄膜層を基質と有機超分子薄膜との間に形成する場合、形成された点構造のナノパターンは後工程のエッチング工程においてマスクの役割を果たすことになる。すなわち、点パターンの形成された部分の下端はエッチングされず、表面が現われた中間薄膜層はエッチングされて有機超分子によって形成されたパターンが中間薄膜層へ移るようになる。これは、中間薄膜層として使用された物質によって異なるが、金属薄膜層である場合は、イオンミリングによってエッチングが可能であり、その他非金属、有機物薄膜層である場合は、反応性イオンエッチング及びイオンミリングによってエッチングが可能である。エッチング条件は各薄膜層の特性による。
実施例7で得られた凹溝状の基質のナノパターンにバイオ物質を結合させるために基質にアルデヒドを結合させ、バイオ物質の末端にアミン基を取り付けた後、アミン−アルデヒド反応によって基質にバイオ物質を取り付けた。
まず、基質上にバイオ物質との親和性の優れた物質の薄膜を形成させた後、実施例1〜6の過程が行われた。これによって得られた有機超分子のナノパターンをマスクとして、イオンミリングを実施してバイオ物質と親和力のある物質薄膜のナノパターンを製作した(図5)。
(2) 扇形の有機超分子
(3) 円柱形態
(4) 3次元構造
(5) 円錐型の分子
(6) 球型
(7) 一定の構造
Claims (17)
- ナノパターンを形成する方法であって、
(a)基質上に自己集合を誘発する有機超分子薄膜を形成する段階;
(b)アニーリングによって前記有機超分子を自己集合させて規則的な構造を形成する段階;
(c)前記有機超分子の自己集合によって形成された規則的な構造に選択的にRu金属又はOs金属を化学吸着させる段階;及び
(d)前記選択的にRu金属又はOs金属が化学吸着された薄膜をエッチングしてRu金属又はOs金属が吸着されていない部分を取り除いて有機超分子のナノパターンを形成する段階
を含む方法であって、前記有機超分子は化学式1の化合物であり、前記(c)段階は有機超分子の中心部分をRuO 4 (四酸化ルチニウム)化合物もしくはOsO 4 (四酸化オスミウム)化合物を用いて選択的にRu金属又はOs金属を化学吸着させることを特徴とする、ナノパターンを形成する方法。
[化1]
- 請求項1において、(a)段階の以前にパターン構造の方向性を調節するために基質表面を改質することを特徴とする方法。
- 請求項2において、基質表面の改質は基質上に金属及び非金属、有機物薄膜を形成することを特徴とする方法。
- 請求項1において、(b)段階は液晶の相変態温度以上に昇温した後、徐冷させることを特徴とする方法。
- 請求項1において、(d)段階は反応性イオンエッチングを用いることを特徴とする方法。
- 請求項1の方法によって形成された有機超分子のナノパターンをマスクとして基質をエッチングすることを特徴とする基質にナノパターンを形成する方法。
- 請求項6の方法によって形成された複数のナノパターンを複数結合することを特徴とする分離用膜の製作方法。
- 高密度記録材料用の磁性金属薄膜のナノパターンを形成する方法であって、
(a)基質上に磁性金属薄膜を形成する段階;
(b)前記磁性金属薄膜上に自己集合を誘発する有機超分子の薄膜を形成する段階;
(c)アニーリングによって前記有機超分子を自己集合させて規則的な構造を形成する段階;
(d)前記有機超分子の自己集合によって形成された規則的な構造に選択的にRu金属又はOs金属を化学吸着させる段階;
(e)前記選択的にRu金属又はOs金属が化学吸着された薄膜をエッチングしてRu金属又はOs金属が吸着されていない部分を取り除いて有機超分子のナノパターンを形成する段階;及び
(f)前記有機超分子のナノパターンをマスクとして磁性金属薄膜をエッチングする段階
を含む方法であって、前記有機超分子は化学式1の化合物であり、前記(d)段階は有機超分子の中心部分をRuO 4 (四酸化ルチニウム)化合物もしくはOsO 4 (四酸化オスミウム)化合物を用いて選択的にRu金属又はOs金属を化学吸着させることを特徴とする、高密度記録材料用の磁性金属薄膜のナノパターンを形成する方法。
[化1]
- 請求項8において、磁性金属はFe、Ni、Co、Cr、Ptまたはこれらの合金であることを特徴とする方法。
- 請求項6の方法によって形成された凹溝状の基質のナノパターンにバイオ物質を結合させることを特徴とするバイオナノアレイの製作方法。
- 請求項10の方法によって製作され、凹溝状の基質のナノパターンにバイオ物質が結合されていることを特徴とするバイオナノアレイ。
- 請求項11において、前記結合はカーボン基の末端にアルデヒド、アミン、或いはイミン基が付いている化学物質との結合を通じてなっていることを特徴とするバイオナノアレイ。
- バイオナノアレイの製作方法であって、
(a)基質上にバイオ物質と親和力のある物質の薄膜を形成する段階;
(b)前記バイオ物質と親和力のある物質の薄膜上に自己集合を誘発する有機超分子の薄膜を形成する段階;
(c)アニーリングによって前記有機超分子を自己集合させて規則的な構造を形成する段階;
(d)前記有機超分子の自己集合によって形成された規則的な構造に選択的にRu金属又はOs金属を化学吸着させる段階;
(e)前記選択的にRu金属又はOs金属が化学吸着された薄膜をエッチングしてRu金属又はOs金属が吸着されていない部分を取り除いて有機超分子のナノパターンを形成する段階;
(f)前記有機超分子のナノパターンをマスクとしてバイオ物質と親和力のある物質の薄膜をエッチングして柱状のナノパターンを形成する段階; 及び
(g)前記バイオ物質と親和力のある物質のナノパターンにバイオ物質を結合させる段階
を含む方法であって、前記有機超分子は化学式1の化合物であり、前記(d)段階は有機超分子の中心部分をRuO 4 (四酸化ルチニウム)化合物もしくはOsO 4 (四酸化オスミウム)化合物を用いて選択的にRu金属又はOs金属を化学吸着させることを特徴とする、バイオナノアレイの製作方法。
[化1]
- 請求項13において、バイオ物質と親和力のある物質の薄膜をエッチングして柱状のナノパターンを形成する段階は反応性イオンエッチング及び/又はイオンミリングを用いることを特徴とする方法。
- 請求項13において、バイオ物質と親和力のある物質は金属であることを特徴とする方法。
- 請求項15において、金属は金(Au)であることを特徴とする方法。
- 請求項13の方法によって製作され、バイオ物質と親和力のある物質の柱状のナノパターンにバイオ物質が結合されていることを特徴とするバイオナノアレイ。
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