JP3015883B1 - 超微粒子構造の作製方法 - Google Patents
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Abstract
【要約】
【課題】 数ｎｍスケ−ルの極微細な粒子から構成され
る超微粒子構造を作製する方法を提供する。 【解決手段】 基板１上に、堆積させるべき物質と濡れ
性の低い物質からなる薄膜２を形成する。次いで、この
薄膜２に堆積させるべき物質と濡れ性の高い開口部３を
形成した後、前記堆積させるべき物質にスパッタリング
などを施して基板１上に、堆積させるべき物質粒子４を
堆積させる。すると、物質粒子４は薄膜２の表面２Ａ上
をマイグレートし、エネルギー的に安定な開口部３に落
ち込んで集積し、衝突結合してなる極微細粒子５を形成
する。
る超微粒子構造を作製する方法を提供する。 【解決手段】 基板１上に、堆積させるべき物質と濡れ
性の低い物質からなる薄膜２を形成する。次いで、この
薄膜２に堆積させるべき物質と濡れ性の高い開口部３を
形成した後、前記堆積させるべき物質にスパッタリング
などを施して基板１上に、堆積させるべき物質粒子４を
堆積させる。すると、物質粒子４は薄膜２の表面２Ａ上
をマイグレートし、エネルギー的に安定な開口部３に落
ち込んで集積し、衝突結合してなる極微細粒子５を形成
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超微粒子構造の作
製方法に関し、さらに詳しくは、半導体の微細加工技術
における、量子細線や量子ドットなどの作製に好適に用
いることのできる超微粒子構造の作製方法に関する。
製方法に関し、さらに詳しくは、半導体の微細加工技術
における、量子細線や量子ドットなどの作製に好適に用
いることのできる超微粒子構造の作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の半導体の微細加工技術は急速な発
展を遂げており、大規模集積回路（ＬＳＩ）などにおい
ては、３００ｎｍの大きさのものを実現できるに至って
いる。一方、半導体中で電子を数十ｎｍの極微小領域に
閉じ込めた場合、電子の量子力学的な性質が顕著になる
ことから、この性質を利用することにより電子干渉波素
子、あるいは電子１個１個を操作する単電子素子などの
新しい機能をもつデバイスへの道が開かれる。さらに、
量子細線や量子ドットなどの低次元量子構造を、例え
ば、半導体レーザの活性層などに応用すると、従来の半
導体レーザに比べて特性の飛躍的な向上が理論的に予測
されている。したがって、半導体の微細加工技術におい
ては、ｎｍスケールの加工技術の実現が強く望まれてい
る。
展を遂げており、大規模集積回路（ＬＳＩ）などにおい
ては、３００ｎｍの大きさのものを実現できるに至って
いる。一方、半導体中で電子を数十ｎｍの極微小領域に
閉じ込めた場合、電子の量子力学的な性質が顕著になる
ことから、この性質を利用することにより電子干渉波素
子、あるいは電子１個１個を操作する単電子素子などの
新しい機能をもつデバイスへの道が開かれる。さらに、
量子細線や量子ドットなどの低次元量子構造を、例え
ば、半導体レーザの活性層などに応用すると、従来の半
導体レーザに比べて特性の飛躍的な向上が理論的に予測
されている。したがって、半導体の微細加工技術におい
ては、ｎｍスケールの加工技術の実現が強く望まれてい
る。
【０００３】この目的のため、例えば、半導体の量子細
線又は量子ドットを作製するに当たっては、結晶成長に
よって量子井戸構造を形成し、ウエハをリソグラフィと
エッチングによって細線状あるいは矩形状に加工し、次
いで、加工側壁を２度目の再成長により埋め込む方法な
どが開発されている。
線又は量子ドットを作製するに当たっては、結晶成長に
よって量子井戸構造を形成し、ウエハをリソグラフィと
エッチングによって細線状あるいは矩形状に加工し、次
いで、加工側壁を２度目の再成長により埋め込む方法な
どが開発されている。
【０００４】また、同じく、半導体の量子細線及び量子
ドットなどの低次元量子構造を作製するに当たって、１
結晶の低指数面からわずかにずれた表面（微傾斜面）を
用い、結晶表面の原子面の段差（ステップ）を起点に横
方向に成長するステップフローモードを利用して細線構
造を作製する方法、２部分的に非晶質で覆われた基板結
晶の開口部上に、ファセットと呼ばれる小面を持った立
体構造を選択的に形成した後、この構造上の部分的に量
子細線あるいは量子ドット構造を形成し、さらに上部を
他の半導体結晶で覆う方法、３凹凸などの加工を施した
基板結晶上に結晶成長する際に、成長速度の違いを利用
して特定の場所に量子細線又は量子ドット構造を形成
し、さらに、他の半導体結晶などで覆う方法、４格子定
数の異なるヘテロ接合間に生じるひずみなどを利用し
て、下地結晶に特別の加工を施さず、自然に量子ドット
を形成する方法、などの結晶成長技術を利用した方法等
が開発されている。
ドットなどの低次元量子構造を作製するに当たって、１
結晶の低指数面からわずかにずれた表面（微傾斜面）を
用い、結晶表面の原子面の段差（ステップ）を起点に横
方向に成長するステップフローモードを利用して細線構
造を作製する方法、２部分的に非晶質で覆われた基板結
晶の開口部上に、ファセットと呼ばれる小面を持った立
体構造を選択的に形成した後、この構造上の部分的に量
子細線あるいは量子ドット構造を形成し、さらに上部を
他の半導体結晶で覆う方法、３凹凸などの加工を施した
基板結晶上に結晶成長する際に、成長速度の違いを利用
して特定の場所に量子細線又は量子ドット構造を形成
し、さらに、他の半導体結晶などで覆う方法、４格子定
数の異なるヘテロ接合間に生じるひずみなどを利用し
て、下地結晶に特別の加工を施さず、自然に量子ドット
を形成する方法、などの結晶成長技術を利用した方法等
が開発されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
結晶加工を伴う方法では、横方向の閉じ込めサイズがリ
ソグラフィで制限されること、さらには、再成長界面に
おいて欠陥が生じるという問題がある。また、後者の結
晶成長を利用した方法においても、ステップバンチング
現象、あるいはステップオーダリング現象などによって
再現性が劣化するという問題がある。さらに、上記いず
れの技術においても、数十ｎｍまでの微細化が限度であ
り、上記量子細線や量子ドットなどにおいて、理想の大
きさとされる数ｎｍスケールのものを得るには至ってい
ない。
結晶加工を伴う方法では、横方向の閉じ込めサイズがリ
ソグラフィで制限されること、さらには、再成長界面に
おいて欠陥が生じるという問題がある。また、後者の結
晶成長を利用した方法においても、ステップバンチング
現象、あるいはステップオーダリング現象などによって
再現性が劣化するという問題がある。さらに、上記いず
れの技術においても、数十ｎｍまでの微細化が限度であ
り、上記量子細線や量子ドットなどにおいて、理想の大
きさとされる数ｎｍスケールのものを得るには至ってい
ない。
【０００６】本発明は、数ｎｍスケ−ルの極微細な粒子
から構成される超微粒子構造を作製する方法を提供する
ことを目的とする。
から構成される超微粒子構造を作製する方法を提供する
ことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に物質
を堆積させて、前記基板上に極微細な粒子からなる超微
粒子構造を作製する方法であって、前記基板の表面に堆
積させるべき前記物質に対して濡れ性の低い部分と高い
部分とを形成するとともに、前記濡れ性の高い部分は前
記基板の表面に形成された開口部から構成し、前記堆積
させるべき物質からなる粒子を前記基板上に堆積させた
後、前記開口部に集積させることにより前記開口部内に
前記極微細な粒子を形成するとともに、前記開口部を埋
め込み、前記堆積させるべき物質からなる粒子を被覆す
ることによって前記極微細な粒子の大きさの増大を停止
するようにしたことを特徴とする、超微粒子構造の作製
方法である。
を堆積させて、前記基板上に極微細な粒子からなる超微
粒子構造を作製する方法であって、前記基板の表面に堆
積させるべき前記物質に対して濡れ性の低い部分と高い
部分とを形成するとともに、前記濡れ性の高い部分は前
記基板の表面に形成された開口部から構成し、前記堆積
させるべき物質からなる粒子を前記基板上に堆積させた
後、前記開口部に集積させることにより前記開口部内に
前記極微細な粒子を形成するとともに、前記開口部を埋
め込み、前記堆積させるべき物質からなる粒子を被覆す
ることによって前記極微細な粒子の大きさの増大を停止
するようにしたことを特徴とする、超微粒子構造の作製
方法である。
【０００８】図１は、本発明の超微粒子構造の作製方法
を説明するための概念図である。最初に、図１（ａ）に
示すように、基板１上に、例えば、堆積させるべき物質
に対して濡れ性の低い物質からなる薄膜２を形成して、
基板１の表面全体の濡れ性を前記堆積させるべき物質に
対して低下させる。次いで、図１（ｂ）に示すように、
基板１の表面に開口部３を形成し、前記堆積させるべき
物質に対して濡れ性の高い部分を形成する。その後、堆
積させるべき物質に、好ましくはスパッタリング法を施
し、堆積速度０．０１〜１０ｎｍ／秒で、堆積させるべ
き物質粒子４を基板１上に堆積させる。
を説明するための概念図である。最初に、図１（ａ）に
示すように、基板１上に、例えば、堆積させるべき物質
に対して濡れ性の低い物質からなる薄膜２を形成して、
基板１の表面全体の濡れ性を前記堆積させるべき物質に
対して低下させる。次いで、図１（ｂ）に示すように、
基板１の表面に開口部３を形成し、前記堆積させるべき
物質に対して濡れ性の高い部分を形成する。その後、堆
積させるべき物質に、好ましくはスパッタリング法を施
し、堆積速度０．０１〜１０ｎｍ／秒で、堆積させるべ
き物質粒子４を基板１上に堆積させる。
【０００９】すると、基板１の表面は、薄膜２の存在に
より、この物質粒子４に対して濡れ性の低い状態にある
ため、図１（ｃ）に示すように、この物質粒子４は基板
１（薄膜２の表面２Ａ）上に堆積した後、直ちに基板１
の表面（薄膜２の表面２Ａ）上をマイグレートし、濡れ
性の高い開口部３に至ったところで、その内部に落ち込
んでエネルギー的に安定な状態となる。したがって、か
かる部分に物質粒子４が集積し、図１（ｄ）に示すよう
な、物質粒子４が互いに衝突結合してなる極微細粒子５
が形成される。
より、この物質粒子４に対して濡れ性の低い状態にある
ため、図１（ｃ）に示すように、この物質粒子４は基板
１（薄膜２の表面２Ａ）上に堆積した後、直ちに基板１
の表面（薄膜２の表面２Ａ）上をマイグレートし、濡れ
性の高い開口部３に至ったところで、その内部に落ち込
んでエネルギー的に安定な状態となる。したがって、か
かる部分に物質粒子４が集積し、図１（ｄ）に示すよう
な、物質粒子４が互いに衝突結合してなる極微細粒子５
が形成される。
【００１０】この極微細粒子５はそのまま放置しておく
と、基板１の表面をマイグレートした物質粒子４がさら
に開口部３に集積して衝突結合を繰り返し、その大きさ
を増大させてしまう。したがって、極微細粒子５が所定
の大きさになったところで、開口部３を埋め込むととも
に物質粒子４を被覆して、物質粒子４の衝突結合を防止
することにより、極微細粒子５の大きさが増大するのを
防止することができる。なお、この衝突結合の際に融解
現象が生じる場合があり、このような融解現象を伴った
場合は、極めて球形に近い極微細粒子５を得ることがで
きる。
と、基板１の表面をマイグレートした物質粒子４がさら
に開口部３に集積して衝突結合を繰り返し、その大きさ
を増大させてしまう。したがって、極微細粒子５が所定
の大きさになったところで、開口部３を埋め込むととも
に物質粒子４を被覆して、物質粒子４の衝突結合を防止
することにより、極微細粒子５の大きさが増大するのを
防止することができる。なお、この衝突結合の際に融解
現象が生じる場合があり、このような融解現象を伴った
場合は、極めて球形に近い極微細粒子５を得ることがで
きる。
【００１１】また、極微細粒子５の大きさは、堆積させ
るべき物質と濡れ性の高い開口部３の大きさを限界とし
て決定されるとともに、堆積させるべき物質粒子４の量
を適宜に調節することにより、あるいは、マイグレート
の度合いを変化させることによって、前記開口部３の大
きさの範囲内で自由に変化させることができる。したが
って、本発明の目的である数ｎｍスケールの極微細な粒
子からなる超微粒子構造を簡易に作製することができ
る。
るべき物質と濡れ性の高い開口部３の大きさを限界とし
て決定されるとともに、堆積させるべき物質粒子４の量
を適宜に調節することにより、あるいは、マイグレート
の度合いを変化させることによって、前記開口部３の大
きさの範囲内で自由に変化させることができる。したが
って、本発明の目的である数ｎｍスケールの極微細な粒
子からなる超微粒子構造を簡易に作製することができ
る。
【００１２】図２は、本発明の超微粒子構造の作製方法
によって作製した超微粒子構造の例を示すＴＥＭ写真で
ある。図２は、温度５００℃のアモルファスＳｉＯ2 基
板上にＡｕを形成した場合を示している。このＴＥＭ写
真は４００，０００倍で撮影しているため、これらの粒
子を写真から実測すると、約２〜４ｎｍ程度の極微細な
粒子であることが分かる。すなわち、本発明の超微粒子
構造の作製方法によって作製された超微粒子構造は、ｎ
ｍスケールの極微細な粒子を有することが分かる。した
がって、量子細線や量子ドットなどにとって理想の大き
さの粒子が得られるため、これらへの応用が期待される
ものである。
によって作製した超微粒子構造の例を示すＴＥＭ写真で
ある。図２は、温度５００℃のアモルファスＳｉＯ2 基
板上にＡｕを形成した場合を示している。このＴＥＭ写
真は４００，０００倍で撮影しているため、これらの粒
子を写真から実測すると、約２〜４ｎｍ程度の極微細な
粒子であることが分かる。すなわち、本発明の超微粒子
構造の作製方法によって作製された超微粒子構造は、ｎ
ｍスケールの極微細な粒子を有することが分かる。した
がって、量子細線や量子ドットなどにとって理想の大き
さの粒子が得られるため、これらへの応用が期待される
ものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明を、図面と関連させ
ながら、発明の実施の形態に則して詳細に説明する。
図１は、上述したように、本発明の超微粒子構造の作製
方法を説明するための概念図である。本発明の超微粒子
構造の作製方法においては、基板１の表面に、堆積させ
るべき物質に対して濡れ性の低い部分と高い部分とを形
成することが必要である。基板１の表面に前記物質に対
して濡れ性の低い部分のみを形成した場合、堆積させる
べき物質粒子４が基板１上に飛来しても、これら粒子が
集積しないために極微細粒子５を形成することができな
い。基板１の表面に前記物質に対して濡れ性の高い部分
のみを形成した場合は、堆積させるべき物質粒子４が基
板１上に飛来して、十分にマイグレートしない内にエネ
ルギー的に安定となる。したがって、上記同様に、これ
らの物質粒子４が集積しなくなるため、極微細粒子５を
形成することができない。
ながら、発明の実施の形態に則して詳細に説明する。
図１は、上述したように、本発明の超微粒子構造の作製
方法を説明するための概念図である。本発明の超微粒子
構造の作製方法においては、基板１の表面に、堆積させ
るべき物質に対して濡れ性の低い部分と高い部分とを形
成することが必要である。基板１の表面に前記物質に対
して濡れ性の低い部分のみを形成した場合、堆積させる
べき物質粒子４が基板１上に飛来しても、これら粒子が
集積しないために極微細粒子５を形成することができな
い。基板１の表面に前記物質に対して濡れ性の高い部分
のみを形成した場合は、堆積させるべき物質粒子４が基
板１上に飛来して、十分にマイグレートしない内にエネ
ルギー的に安定となる。したがって、上記同様に、これ
らの物質粒子４が集積しなくなるため、極微細粒子５を
形成することができない。
【００１４】基板１の表面に濡れ性の低い部分を形成す
る方法としては、図１に示すように、前記物質に対して
濡れ性の低い物質からなる薄膜２などを、基板１上に蒸
着法やスパッタリング法、イオンプレーティング，レー
ザーアブレーションあるいはＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＭＯ
ＶＰＥ法等によって直接形成する方法を例示することが
できる。また、基板１自体を前記堆積させるべき物質に
対して濡れ性の低い材料から構成することもできる。
る方法としては、図１に示すように、前記物質に対して
濡れ性の低い物質からなる薄膜２などを、基板１上に蒸
着法やスパッタリング法、イオンプレーティング，レー
ザーアブレーションあるいはＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＭＯ
ＶＰＥ法等によって直接形成する方法を例示することが
できる。また、基板１自体を前記堆積させるべき物質に
対して濡れ性の低い材料から構成することもできる。
【００１５】基板１の表面における濡れ性の高い部分
は、本発明にしたがって基板表面に形成された開口部か
ら構成することが必要である。具体的には、図１に示す
ように、堆積させるべき物質に対して濡れ性の低い物質
からなる薄膜を基板上に形成する場合は、この薄膜に対
して開口部を形成する。また、基板自体を堆積させるべ
き物質に対して濡れ性の低い物質から直接構成する場合
においては、この基板の表層部分に開口部を形成する。
は、本発明にしたがって基板表面に形成された開口部か
ら構成することが必要である。具体的には、図１に示す
ように、堆積させるべき物質に対して濡れ性の低い物質
からなる薄膜を基板上に形成する場合は、この薄膜に対
して開口部を形成する。また、基板自体を堆積させるべ
き物質に対して濡れ性の低い物質から直接構成する場合
においては、この基板の表層部分に開口部を形成する。
【００１６】開口部３は図１（ａ）に示すような薄膜２
又は基板１の表面にプラズマエッチング、気相反応、又
は液相反応などを施して形成することができる。開口部
３の大きさは、形成する極微細粒子５の大きさに依存し
て決定されるが、ｎｍスケールの極微細粒子を簡易に形
成するためには、その大きさは０．５〜１００ｎｍであ
ることが好ましく、さらには３〜３０ｎｍであることが
好ましい。
又は基板１の表面にプラズマエッチング、気相反応、又
は液相反応などを施して形成することができる。開口部
３の大きさは、形成する極微細粒子５の大きさに依存し
て決定されるが、ｎｍスケールの極微細粒子を簡易に形
成するためには、その大きさは０．５〜１００ｎｍであ
ることが好ましく、さらには３〜３０ｎｍであることが
好ましい。
【００１７】さらに、本発明においては、極微細粒子５
を開口部３内に形成した後、この開口部３を埋め込むと
ともに、物質粒子４を被覆することが必要である。これ
によって、上述したように開口部３内における物質粒子
４の衝突結合を防止でき、極微細粒子５の増大を停止さ
せることができる。開口部３を埋め込む、又は物質粒子
４を被覆するための材料としては特に限定されるもので
はない。しかしながら、基板を含めた一体のものとして
超微粒子構造を得るためには、図１に示すような超微粒
子構造の場合、薄膜２又は基板１と同じ材料を用いるこ
とが好ましい。
を開口部３内に形成した後、この開口部３を埋め込むと
ともに、物質粒子４を被覆することが必要である。これ
によって、上述したように開口部３内における物質粒子
４の衝突結合を防止でき、極微細粒子５の増大を停止さ
せることができる。開口部３を埋め込む、又は物質粒子
４を被覆するための材料としては特に限定されるもので
はない。しかしながら、基板を含めた一体のものとして
超微粒子構造を得るためには、図１に示すような超微粒
子構造の場合、薄膜２又は基板１と同じ材料を用いるこ
とが好ましい。
【００１８】また、堆積させるべき物質を基板１上に堆
積させる方法としては、スパッタリング法、真空蒸着
法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、及びＭＯＶＰＥ法などを用い
ることができる。これらは堆積させるべき物質の種類や
その他の目的に応じて適宜に選択することができる。堆
積速度などの調節が容易に行うことができるなどの理由
から、スパッタリング法を用いることが好ましいが、こ
の場合、堆積速度を０．０１ｎｍ／秒以上、好ましくは
１ｎｍ／秒以上に設定することにより、融解現象が生じ
やすくなり、極めて球形に近い極微細粒子５を形成する
ことができる。
積させる方法としては、スパッタリング法、真空蒸着
法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、及びＭＯＶＰＥ法などを用い
ることができる。これらは堆積させるべき物質の種類や
その他の目的に応じて適宜に選択することができる。堆
積速度などの調節が容易に行うことができるなどの理由
から、スパッタリング法を用いることが好ましいが、こ
の場合、堆積速度を０．０１ｎｍ／秒以上、好ましくは
１ｎｍ／秒以上に設定することにより、融解現象が生じ
やすくなり、極めて球形に近い極微細粒子５を形成する
ことができる。
【００１９】極微細粒子５の大きさは、この開口部３の
大きさを限界として、堆積させるべき物質粒子４の量を
適宜に調節する、あるいは物質粒子４の開口部３にマイ
グレートする量を調節することによって変化させること
ができる。堆積させるべき物質粒子４の量を調節する方
法としては、例えば、堆積させるべき物質をスパッタリ
ングする際の、スパッタリング率を調節したり、他の蒸
着手段を用いる場合は、前記物質の蒸発率や反応速度を
変化させることによって、前記物質の基板上への堆積速
度を変化させることによって行う。また、ターゲット等
のソースと基板の間にメッシュをはさむ、ターゲットに
アモルファス質を用いるなどによって物質粒子４の量を
調節することもできる。
大きさを限界として、堆積させるべき物質粒子４の量を
適宜に調節する、あるいは物質粒子４の開口部３にマイ
グレートする量を調節することによって変化させること
ができる。堆積させるべき物質粒子４の量を調節する方
法としては、例えば、堆積させるべき物質をスパッタリ
ングする際の、スパッタリング率を調節したり、他の蒸
着手段を用いる場合は、前記物質の蒸発率や反応速度を
変化させることによって、前記物質の基板上への堆積速
度を変化させることによって行う。また、ターゲット等
のソースと基板の間にメッシュをはさむ、ターゲットに
アモルファス質を用いるなどによって物質粒子４の量を
調節することもできる。
【００２０】例えば、図１に示すように、物質粒子４
の、基板上における濡れ性の高い開口部３にマイグレー
トする量を調節する方法としては、前記のように堆積さ
せるべき物質の堆積速度を変化させる、あるいは、基板
温度を変化させて、基板上における堆積させるべき物質
粒子４のエネルギー、すなわち、基板上における物質粒
子４の運動エネルギーを変化させる方法などがある。さ
らに、基板の表面の濡れ性を調節することによっても、
マイグレートする量を調節することができる。また、基
板の平坦性を操作することによっても変化させることが
できる。
の、基板上における濡れ性の高い開口部３にマイグレー
トする量を調節する方法としては、前記のように堆積さ
せるべき物質の堆積速度を変化させる、あるいは、基板
温度を変化させて、基板上における堆積させるべき物質
粒子４のエネルギー、すなわち、基板上における物質粒
子４の運動エネルギーを変化させる方法などがある。さ
らに、基板の表面の濡れ性を調節することによっても、
マイグレートする量を調節することができる。また、基
板の平坦性を操作することによっても変化させることが
できる。
【００２１】以上のようにして得られる超微粒子構造を
構成する、例えば、図１（ｄ）に示す極微細粒子５の大
きさは、０．５〜１００ｎｍであり、さらには、前記し
たようなマイグレートの度合いを調節するなどして、３
〜３０ｎｍに形成することが好ましい。
構成する、例えば、図１（ｄ）に示す極微細粒子５の大
きさは、０．５〜１００ｎｍであり、さらには、前記し
たようなマイグレートの度合いを調節するなどして、３
〜３０ｎｍに形成することが好ましい。
【００２２】
【実施例】以下、本発明を、図面と関連させながら、実
施例に基づいて具体的に説明する。 実施例 本実施例では、図１に示すような薄膜２を形成すること
なく、基板１自体を堆積させるべき物質に対して濡れ性
の低い材料から形成して用いた。すなわち、堆積させる
べき物質としてＡｕを用い、基板１としてアモルファス
ＳｉＯ2 を用いた。基板１は、銅メッシュ上にアモルフ
ァスＳｉＯ2 をスパッタ法により作製したものを用い
た。基板温度を５００℃とし、Ａｕをスパッタリング法
を用いて、堆積速度０．０１６ｎｍ／ｓｅｃ、堆積時間
６０秒で堆積させた。その後、基板１と同じアモルファ
スＳｉＯ2 で基板１を覆い、基板に垂直な断面において
ＴＥＭ観察したところ、図２に示すような構造を呈する
ことが判明した。図２に示すＴＥＭ写真から、前記構造
内には２〜４ｎｍの極微粒子の存在することが分かる。
すなわち、本発明によってｎｍスケールの極微粒子を有
する超微粒子構造を作製できることが分かる。
施例に基づいて具体的に説明する。 実施例 本実施例では、図１に示すような薄膜２を形成すること
なく、基板１自体を堆積させるべき物質に対して濡れ性
の低い材料から形成して用いた。すなわち、堆積させる
べき物質としてＡｕを用い、基板１としてアモルファス
ＳｉＯ2 を用いた。基板１は、銅メッシュ上にアモルフ
ァスＳｉＯ2 をスパッタ法により作製したものを用い
た。基板温度を５００℃とし、Ａｕをスパッタリング法
を用いて、堆積速度０．０１６ｎｍ／ｓｅｃ、堆積時間
６０秒で堆積させた。その後、基板１と同じアモルファ
スＳｉＯ2 で基板１を覆い、基板に垂直な断面において
ＴＥＭ観察したところ、図２に示すような構造を呈する
ことが判明した。図２に示すＴＥＭ写真から、前記構造
内には２〜４ｎｍの極微粒子の存在することが分かる。
すなわち、本発明によってｎｍスケールの極微粒子を有
する超微粒子構造を作製できることが分かる。
【００２３】以上、実施例においては、基板としてアモ
ルファスＳｉＯ2 を用い、堆積させるべき物質としてＡ
ｕを用いたが、本発明の方法はこれらの材料に限定され
るものではなく、あらゆる材料に対して適用することが
できる。例えば、堆積させるべき物質として、Ａｕの他
に、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＮ、ＺｎＳ、Ｚｎ
Ｏ、ＡｌＮ、Ａｌ2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 、ＰｂＴｉＯ3 、
Ｗ、Ａｇ、Ｃｕ、ＣｕＣｌ2 、ＣｄＳ、ＰｂＳ、さらに
はこれらの混合物などを用いることができる。
ルファスＳｉＯ2 を用い、堆積させるべき物質としてＡ
ｕを用いたが、本発明の方法はこれらの材料に限定され
るものではなく、あらゆる材料に対して適用することが
できる。例えば、堆積させるべき物質として、Ａｕの他
に、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＮ、ＺｎＳ、Ｚｎ
Ｏ、ＡｌＮ、Ａｌ2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 、ＰｂＴｉＯ3 、
Ｗ、Ａｇ、Ｃｕ、ＣｕＣｌ2 、ＣｄＳ、ＰｂＳ、さらに
はこれらの混合物などを用いることができる。
【００２４】また、基板としても、上記アモルファスＳ
ｉＯ2 の他、Ｓｉ、アモルファスＳｉ、アモルファスＳ
ｉＨｘ、Ｓｉ3 Ｎ4 、アモルファス窒化硅素、Ａｌ2 Ｏ
3 、及びＣａＦ2 、ＮａＣｌ、ＴｉＮ、ＳｉＣ、ＧａＡ
ｓ、ＡｌＮ、ＺｎＯ、ＴｉＯ2 、グラファイト、ダイヤ
モンドなどを使用することができる。さらに、図１に示
すような薄膜２を形成する場合においては、上記基板材
料などの内から、堆積させるべき物質に対して濡れ性の
低いものを選択し、スパッタリングなどを施して形成す
る。
ｉＯ2 の他、Ｓｉ、アモルファスＳｉ、アモルファスＳ
ｉＨｘ、Ｓｉ3 Ｎ4 、アモルファス窒化硅素、Ａｌ2 Ｏ
3 、及びＣａＦ2 、ＮａＣｌ、ＴｉＮ、ＳｉＣ、ＧａＡ
ｓ、ＡｌＮ、ＺｎＯ、ＴｉＯ2 、グラファイト、ダイヤ
モンドなどを使用することができる。さらに、図１に示
すような薄膜２を形成する場合においては、上記基板材
料などの内から、堆積させるべき物質に対して濡れ性の
低いものを選択し、スパッタリングなどを施して形成す
る。
【００２５】以上、具体例を挙げながら発明の実施の形
態に基づいて、本発明を詳細に説明したが、本発明はこ
れらに限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱し
ない範囲であらゆる変更や変形が可能である。
態に基づいて、本発明を詳細に説明したが、本発明はこ
れらに限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱し
ない範囲であらゆる変更や変形が可能である。
【００２６】
【発明の効果】以上から明らかなように、本発明の方法
によれば、数ｎｍスケールの極微細な粒子からなる超微
粒子構造を簡易に形成することができる。その結果、低
次元量子構造の量子細線や量子ドットを理想に近い大き
さで作製することができるととともに、単電子素子など
の新しい機能を持つデバイスをも作製することが可能と
なる。さらには、大規模集積回路のさらなる微細化をも
達成することができる。
によれば、数ｎｍスケールの極微細な粒子からなる超微
粒子構造を簡易に形成することができる。その結果、低
次元量子構造の量子細線や量子ドットを理想に近い大き
さで作製することができるととともに、単電子素子など
の新しい機能を持つデバイスをも作製することが可能と
なる。さらには、大規模集積回路のさらなる微細化をも
達成することができる。
【図１】 本発明の超微粒子構造の作製方法を説明する
ための概念図である。
ための概念図である。
【図２】 本発明における超微粒子構造の一例を示すＴ
ＥＭ写真である。
ＥＭ写真である。
１ 基板 ２ 薄膜 ３ 開口部 ４ 堆積させるべき物質粒子 ５ 極微細粒子
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−261244（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−213927（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−256528（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−45836（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−63305（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−252000（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 29/06 H01L 21/203 H01L 21/205 H01L 21/36 - 21/365
Claims (8)
- 【請求項１】 基板上に物質を堆積させて、前記基板上
に極微細な粒子からなる超微粒子構造を作製する方法で
あって、前記基板の表面に堆積させるべき前記物質に対
して濡れ性の低い部分と高い部分とを形成するととも
に、前記濡れ性の高い部分は前記基板の表面に形成され
た開口部から構成し、前記堆積させるべき物質からなる
粒子を前記基板上に堆積させた後、前記開口部に集積さ
せることにより前記開口部内に前記極微細な粒子を形成
するとともに、前記開口部を埋め込み、前記堆積させる
べき物質からなる粒子を被覆することによって前記極微
細な粒子の大きさの増大を停止するようにしたことを特
徴とする、超微粒子構造の作製方法。 - 【請求項２】 前記堆積させるべき物質は、スパッタリ
ング法を用いて堆積させることを特徴とする、請求項１
に記載の超微粒子構造の作製方法。 - 【請求項３】 前記堆積させるべき物質の堆積速度は、
０．０１〜１０ｎｍ／秒であることを特徴とする、請求
項２に記載の超微粒子構造の作製方法。 - 【請求項４】 前記基板上における前記堆積させるべき
物質の量を変化させることにより、前記超微粒子構造を
構成する前記極微細な粒子の大きさを調節することを特
徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載の超微粒子
構造の作製方法。 - 【請求項５】 前記基板上における前記堆積させるべき
物質の量の変化は、前記基板上における前記堆積させる
べき物質の堆積速度を調節することによって行うことを
特徴とする、請求項４に記載の超微粒子構造の作製方
法。 - 【請求項６】 前記基板の温度を変化させることによ
り、前記超微粒子構造を構成する前記極微細な粒子の大
きさを調節することを特徴とする、請求項１〜５のいず
れか一に記載の超微粒子構造の作製方法。 - 【請求項７】 前記超微粒子構造を構成する前記極微細
な粒子は、前記基板上に堆積された前記堆積させるべき
物質をマイグレーションさせて、互いに衝突結合させる
ことにより増大させることを特徴とする、請求項１〜６
のいずれか一に記載の超微粒子構造の作製方法。 - 【請求項８】 前記基板の表面の濡れ性は、この基板の
表面を前記堆積させるべき物質に対して濡れ性の低い物
質で直接的に覆うことにより低下させることを特徴とす
る、請求項１〜７のいずれか一に記載の超微粒子構造の
作製方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10303944A JP3015883B1 (ja) | 1998-10-26 | 1998-10-26 | 超微粒子構造の作製方法 |
| US09/425,950 US6555221B1 (en) | 1998-10-26 | 1999-10-25 | Method for forming an ultra microparticle-structure |
| EP99308433A EP0997432A1 (en) | 1998-10-26 | 1999-10-26 | A method for forming an ultra microparticle-structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10303944A JP3015883B1 (ja) | 1998-10-26 | 1998-10-26 | 超微粒子構造の作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3015883B1 true JP3015883B1 (ja) | 2000-03-06 |
| JP2000133794A JP2000133794A (ja) | 2000-05-12 |
Family
ID=17927177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10303944A Expired - Lifetime JP3015883B1 (ja) | 1998-10-26 | 1998-10-26 | 超微粒子構造の作製方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6555221B1 (ja) |
| EP (1) | EP0997432A1 (ja) |
| JP (1) | JP3015883B1 (ja) |
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| US9040090B2 (en) * | 2003-12-19 | 2015-05-26 | The University Of North Carolina At Chapel Hill | Isolated and fixed micro and nano structures and methods thereof |
| KR20120105062A (ko) | 2003-12-19 | 2012-09-24 | 더 유니버시티 오브 노쓰 캐롤라이나 엣 채플 힐 | 소프트 또는 임프린트 리소그래피를 이용하여 분리된 마이크로- 및 나노- 구조를 제작하는 방법 |
| US8158728B2 (en) | 2004-02-13 | 2012-04-17 | The University Of North Carolina At Chapel Hill | Methods and materials for fabricating microfluidic devices |
| US20070275193A1 (en) * | 2004-02-13 | 2007-11-29 | Desimone Joseph M | Functional Materials and Novel Methods for the Fabrication of Microfluidic Devices |
| EP1853967A4 (en) * | 2005-02-03 | 2009-11-11 | Univ North Carolina | LOW-VOLTAGE SURFACE-VOLTAGE POLYMER MATERIAL FOR USE IN LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICES |
| US20090304992A1 (en) * | 2005-08-08 | 2009-12-10 | Desimone Joseph M | Micro and Nano-Structure Metrology |
| US20080181958A1 (en) * | 2006-06-19 | 2008-07-31 | Rothrock Ginger D | Nanoparticle fabrication methods, systems, and materials |
| US20100151031A1 (en) * | 2007-03-23 | 2010-06-17 | Desimone Joseph M | Discrete size and shape specific organic nanoparticles designed to elicit an immune response |
| KR101161060B1 (ko) * | 2009-11-30 | 2012-06-29 | 서강대학교산학협력단 | 나노입자를 기둥형태로 조직화시키기 위한 배열장치 및 그 배열방법 |
| JP5292326B2 (ja) * | 2010-01-29 | 2013-09-18 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 標準試料作成方法、および標準試料 |
| JP6443315B2 (ja) | 2015-12-08 | 2018-12-26 | トヨタ自動車株式会社 | 溶射用マスキング治具及びそれを用いた溶射におけるマスキング方法 |
-
1998
- 1998-10-26 JP JP10303944A patent/JP3015883B1/ja not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-10-25 US US09/425,950 patent/US6555221B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-10-26 EP EP99308433A patent/EP0997432A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000133794A (ja) | 2000-05-12 |
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| EP0997432A1 (en) | 2000-05-03 |
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