(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノ微粒子を堆積させた基板を有するナノデバイスの作製方法において、
蒸発防止膜で覆われた所望のサイズのナノ微粒子が表面に予め形成されている光透過性を有する第１の基板の背面に光透過性を有する第２の基板を貼着し、
上記第２の基板の背面へナノ微粒子を新たに堆積させながら、上記第１の基板の表面に形成された所望のサイズのナノ微粒子に吸収される波長領域を含む光を、当該ナノ微粒子が形成されている上記第１の基板の表面側から照射すること
を特徴とするナノデバイスの作製方法。
【請求項２】
ナノ微粒子を堆積させた基板を有するナノデバイスの作製方法において、
予め形成された所望のサイズのナノ微粒子を覆い該ナノ微粒子の蒸発を防止した光透過性の薄膜を基板の表面に対向させ、
上記基板の背面へナノ微粒子を新たに堆積させつつ、上記所望のサイズのナノ微粒子に吸収される波長領域を含む光を、上記薄膜を介して上記基板に堆積されたナノ微粒子へ照射すること
を特徴とするナノデバイスの作製方法。
【請求項３】
化学気相堆積法（ＣＶＤ法）又は分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）の何れか一の方法により上記ナノ微粒子を上記基板上に堆積させることを特徴とする請求項１又は２記載のナノデバイスの作製方法。
【請求項４】
半導体量子ドットにより構成されるナノ微粒子を上記基板上に堆積させることを特徴とする請求項１又は２記載のナノデバイスの作製方法。
【請求項５】
ナノ微粒子を堆積させた基板を有するナノデバイスの作製装置において、
蒸発防止膜で覆われた所望のサイズのナノ微粒子が表面に予め形成されている光透過性を有する第１の基板と、
上記第１の基板の背面に貼着された光透過性を有する第２の基板の背面へナノ微粒子を堆積させる堆積手段と、
上記第１の基板の表面に形成された所望のサイズのナノ微粒子に吸収される波長領域を含む光を、当該ナノ微粒子が形成されている上記第１の基板の表面側から照射する照射手段とを備え、
上記堆積手段により上記第２の基板の背面へナノ微粒子を堆積させつつ、上記照射手段により、上記所望のサイズのナノ微粒子に吸収される波長領域を含む光を、上記第１の基板の表面側から上記第２の基板に堆積されたナノ微粒子へ照射する
ことを特徴とするナノデバイスの作製装置。
【請求項６】
ナノ微粒子を堆積させた基板を有するナノデバイスの作製装置において、
予め形成された所望のサイズのナノ微粒子を覆い該ナノ微粒子の蒸発を防止した光透過性の薄膜と、
上記薄膜を表面に対向させた光透過性を有する基板の背面にナノ微粒子を堆積させる堆積手段と、
上記薄膜に形成された所望のサイズのナノ微粒子に吸収される波長領域を含む光を、当該ナノ微粒子が形成されている上記薄膜側から照射する照射手段とを備え、
上記堆積手段により上記基板の背面へナノ微粒子を堆積させつつ、上記照射手段により上記所望のサイズのナノ微粒子に吸収される波長領域を含む光を、上記薄膜を介して上記基板の背面に堆積されたナノ微粒子へ照射する
ことを特徴とするナノデバイスの作製装置。
【請求項７】
上記堆積手段は、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）、化学気相堆積法（ＣＶＤ法）の何れか一の方法により上記ナノ微粒子を上記基板上に堆積させることを特徴とする請求項５又は６記載のナノデバイスの作製装置。
【請求項８】
上記堆積手段は、半導体量子ドットにより構成されるナノ微粒子を上記基板上に堆積させることを特徴とする請求項５又は６記載のナノデバイスの作製装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に堆積されるナノ微粒子のサイズをナノオーダで制御するナノデバイスの作製方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年進んでいる光情報通信の大容量化のため光素子の高集積化、微細化が必要とされ研究が盛んに行われており、特に回折限界以下の寸法まで微細化することができる光素子として、複数のナノ微粒子により構成されるナノデバイスが提案されている(例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
このナノデバイスを構成するナノ微粒子は、例えば半導体量子ドット等に代表され、励起子に三次元的な量子閉じ込めを与えるほど微細なポテンシャルの箱を形成したものである。この励起子の閉じ込め系を利用した近接場相互作用により、ナノ微粒子内のキャリアのエネルギー準位が離散的になり、状態密度がデルタ関数的に尖鋭化する。このナノ微粒子における尖鋭化した状態間における光の吸収を利用して単一電子メモリ等を作製することも可能となる。
【０００４】
このようなナノデバイスは、近接場光を利用した近接場光ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)を利用して精度よく作製することができる（例えば、非特許文献２参照。）。
【０００５】
図８は、近接場光ＣＶＤを利用した光ＣＶＤ装置７の構成図である。この光ＣＶＤ装置７は、チャンバ７１内に近接場光プローブ７２と、基板７３と、上記基板７３を載置するためのステージ７４とを配設して構成され、また光源７５から供給される光を反射してチャンバ７１の方向へ導くための反射部材７６と、反射部材７６を介して供給される光を光ＣＶＤプローブ７２内を伝搬する光に変換する変換部７７とを備え、さらに、チャンバ７１内へ雰囲気を注入するためのガス供給部７８を備えている。
【０００６】
近接場光プローブ７２は、図９に示すように光導波部８１と、突出部８２とを備えている。光導波部８１は、コア８３の周囲にクラッド８４が設けられた光ファイバより構成される。突出部８２は、光導波部８１の一端においてクラッド８４から突出させたコア８３を先鋭化させることにより構成されている。この突出部８２は、先端部に至るまで徐々に先細になるような円錐形状として構成される。ちなみにこの突出部８２は、根元径がコア８３の径より短くなるように形成されている。
【０００７】
このような光ＣＶＤ装置７において、ステージ７４上に基板７２を載置してチャンバ７１内にガスを充填させ、光源７５から反射部材７６、変換部７７を介して近接場光プローブ７２へ光を供給することにより、近接場光プローブ７２の突出部８２から近接場光を発生させることができる。この近接場光のエネルギーによって基板７３付近に存在する原料ガスを分解することができ、当該ガスの分解生成物であるナノ微粒子をナノスケールで基板７３上に堆積させることができる。
【０００８】
【非特許文献１】
M.Ohtsu,K.Kobayashi,T.Kawazoe,S.Sangu,T.Yatsui,IEEE J.Sel.Top.Quant.Electron.,to be published。
【非特許文献２】
Y.Yamamoto,M.Kourogi,M.Ohtsu,V.Polonski,and G.H.Lee,Appl.Phys.Lett.,76,2173(1999)
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の近接場光ＣＶＤにおいて、基板上に堆積させるナノ微粒子のサイズは、ナノオーダでばらつきが生じる。特に、辺長が約１０ｎｍ程度で構成されるこの量子ドットにおいて、サイズがナノオーダでばらつくと、各量子ドット間のキャリアにおけるエネルギー準位が著しく変化し、作製したナノデバイスにおいて安定した光吸収特性を得ることができないという問題点が生じる。
【００１０】
また、かかるナノ微粒子から構成されるナノデバイスの量産化に対しても自在に対応することが求められている。
【００１１】
そこで本発明は上述した問題点に鑑みて提案されたものであり、その目的とするところは、半導体量子ドットに代表されるナノ微粒子のサイズをナノオーダで制御して基板上に堆積することができ、また量産化の要請に応えることができるナノデバイスの作製方法及び装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明者は、遮蔽する波長成分を、所望のナノ微粒子のエネルギーギャップに合わせておくことにより、当該ナノ微粒子のみを選択的に残存させ、他サイズのナノ微粒子を全て蒸発させることができる点に着目し、ナノ微粒子に吸収される波長領域を含む光を、当該吸収される少なくとも一の波長成分のみ遮蔽して、基板上に堆積されたナノ微粒子へ照射するナノデバイスの作製方法及び装置を発明した。
【００１３】
すなわち、本発明は、ナノ微粒子を堆積させた基板を有するナノデバイスの作製方法において、蒸発防止膜で覆われた所望のサイズのナノ微粒子が表面に予め形成されている光透過性を有する第１の基板の背面に光透過性を有する第２の基板を貼着し、上記第２の基板の背面へナノ微粒子を新たに堆積させながら、上記第１の基板の表面に形成された所望のサイズのナノ微粒子に吸収される波長領域を含む光を、当該ナノ微粒子が形成されている上記第１の基板の表面側から照射することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、ナノ微粒子を堆積させた基板を有するナノデバイスの作製方法において、予め形成された所望のサイズのナノ微粒子を覆い該ナノ微粒子の蒸発を防止した光透過性の薄膜を基板の表面に対向させ、上記基板の背面へナノ微粒子を新たに堆積させつつ、上記所望のサイズのナノ微粒子に吸収される波長領域を含む光を、上記薄膜を介して上記基板に堆積されたナノ微粒子へ照射することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、ナノ微粒子を堆積させた基板を有するナノデバイスの作製装置において、蒸発防止膜で覆われた所望のサイズのナノ微粒子が表面に予め形成されている光透過性を有する第１の基板と、上記第１の基板の背面に貼着された光透過性を有する第２の基板の背面へナノ微粒子を堆積させる堆積手段と、上記第１の基板の表面に形成された所望のサイズのナノ微粒子に吸収される波長領域を含む光を、当該ナノ微粒子が形成されている上記第１の基板の表面側から照射する照射手段とを備え、上記堆積手段により上記第２の基板の背面へナノ微粒子を堆積させつつ、上記照射手段により、上記所望のサイズのナノ微粒子に吸収される波長領域を含む光を、上記第１の基板の表面側から上記第２の基板に堆積されたナノ微粒子へ照射することを特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明は、ナノ微粒子を堆積させた基板を有するナノデバイスの作製装置において、予め形成された所望のサイズのナノ微粒子を覆い該ナノ微粒子の蒸発を防止した光透過性の薄膜と、上記薄膜を表面に対向させた光透過性を有する基板の背面にナノ微粒子を堆積させる堆積手段と、上記薄膜に形成された所望のサイズのナノ微粒子に吸収される波長領域を含む光を、当該ナノ微粒子が形成されている上記薄膜側から照射する照射手段とを備え、上記堆積手段により上記基板の背面へナノ微粒子を堆積させつつ、上記照射手段により上記所望のサイズのナノ微粒子に吸収される波長領域を含む光を、上記薄膜を介して上記基板の背面に堆積されたナノ微粒子へ照射することを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態として、本発明に係るナノデバイスの作製方法及び装置を、図１に示したＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)装置１に適用した例を挙げて説明する。
【００２０】
ＣＶＤ装置１は、いわゆるＭＯＣＶＤ（Metalorganic Chemical Vapor Deposition）法を用いて、例えば半導体量子ドット等のナノ微粒子を基板上に堆積させてナノデバイスを作製する装置であって、チャンバ１１内に回転支持台１２を配設し、この回転支持台１２上には基板１３が載置されてなる。またこのＣＶＤ装置１は、光を出射する多波長光源１４と、その出射される光のうち、少なくとも一の波長成分を除去するためのフィルタ１５とを備えている。
【００２１】
チャンバ１１は、図示しないガス供給部から、例えばＧａ等のナノ微粒子１９の原料ガスとして、例えばトリメチルガリウム（ＴＭＧ）が供給される。そして、チャンバ１１内においてガスの対流や乱流を抑え、できるだけ層流に近づけるために空間の体積をある程度制限し、かつ減圧下で成長できるように、原料ガスの供給量や供給時間はマスフローコントローラ等を介して調整される。これにより、チャンバ内のガスの濃度を均一化させることができ、ガス分子と光の波長との関係において、基板１３への吸着状態を高精度に制御することが可能となる。ちなみに、このチャンバ１１には、多波長光源１４からの光を受給するための窓１１ａや、排気のためのメカニカルポンプ６から内部の空気を吸引するための排気口１１ｂがそれぞれ付設されている。
【００２２】
なお、このチャンバ１１の周囲には、基板１３以外での反応を抑えるために、ガス供給ノズルを基板１３直前まで近づけたり、反応壁を４００℃以下に水冷する等の工夫がなされていてもよいことは勿論である。
【００２３】
回転支持台１２は、載置する基板１３を公転させる。これにより、基板１３の表面においてナノ微粒子１９を均一に堆積させることが可能となる。またこの回転支持台１２には、基板１３を載置して固定するための止め具や、基板１３を加熱するための高周波加熱機構或いは抵抗加熱機構等がさらに設けられている。
【００２４】
基板１３は、引き上げ法により育成された、例えばサファイヤ、ＣａＦ２、Ｓｉ、ＧａＡｓ等の大型結晶をウェハ状に切り出したものである。この切り出した基板１３上に上述したナノ微粒子１９を均一に堆積させるべく、通常基板１３表面に対して機械研磨、面取り、洗浄等の処理が施される。
【００２５】
多波長光源１４は、上述したナノ微粒子１９に吸収される波長領域を含む光を出射する光源である。フィルタ１５は、多波長光源１４から供給される光を一定の透過率の下、チャンバ１１の窓１１ａ方向へ出射する。なおこの多波長光源は、例えば、全ての波長の単位波長幅当りの光エネルギーが等しい白色光を出射する白色ランプやスーパールミネッセンスダイオード（ＳＬＤ）で構成してもよい。
【００２６】
このようなＣＶＤ装置１において、回転支持台１２上に基板１３を載置して、メカニカルポンプ６によりチャンバ１１内を減圧化させ、不純物を除去する。そして、原料ガスをチャンバ１１内へ供給して基板１３を加熱する。これにより、原料ガスを基板１３上で熱分解させることができ、さらには当該ガスの分解生成物を基板１３上に堆積させることができる。ちなみに、原料ガスとしてＴＭＧを用いる場合には、分解生成物であるＧａのナノ微粒子１９を基板１３上へ堆積させることにより、例えば複数のナノ微粒子からなり回折限界以下の寸法でも動作するナノデバイスを作製することが可能となる。
【００２７】
次に、多波長光源１４から出射される光の波長について説明をする。
【００２８】
図２は、基板１３上に形成されるナノ微粒子１９がＣｕＣｌである場合におけるエネルギバンド図である。各ナノ微粒子１９における状態密度関数Ｅ（nｘ,nｙ,nｚ）は、以下の式（１）により定義される。
Ｅ（ｎｘ,ｎｙ,ｎｚ）＝ｈ２π２／２ｍ×｛（ｎｘ／Ｌｘ）２＋（ｎｙ／Ｌｙ）２＋（ｎｚ／Ｌｚ）２｝・・・・・・・・・・（１）
この式（１）に基づき、ナノ微粒子１９の状態密度関数Ｅ（nｘ,nｙ,nｚ）を計算する。ちなみに、ナノ微粒子１９ａと、ナノ微粒子１９ｂとの辺長が異なる場合には、同一の量子準位であっても状態密度関数は互いに異なる。例えば図２に示すように、ナノ微粒子１９ａと、ナノ微粒子１９ｂとの辺長比がおよそ１：√２であるとき、式（１）に基づき量子準位（１,１,１）の状態密度関数は、両者間で約２倍になる。このため、辺長がそれぞれ異なるナノ微粒子１９ａ、ナノ微粒子１９ｂ間では、量子準位（１,１,１）と基底準位とのエネルギーギャップＥａ、Ｅｂが互いに相違することになる。
【００２９】
ここでナノ微粒子１９ａは、エネルギーギャップＥａに相当する波長λａの光を吸収すると、基底準位にある励起子が量子準位（１,１,１）へ励起して温度が上昇する。そしてこのナノ微粒子１９ａは、かかる温度上昇の結果、当該ナノ微粒子１９ａの融点を超えるとそのまま蒸発して消失することになる。
【００３０】
同様にナノ微粒子１９ｂについても、エネルギーギャップＥｂに相当する波長λｂの光を吸収すると、基底準位にある励起子が量子準位（１,１,１）へ励起して温度が上昇する。そしてこのナノ微粒子１９ｂは、かかる温度上昇の結果、融点を超えるとそのまま蒸発して消失することになる。
【００３１】
かかる現象を利用することにより、基板１３上に堆積されるナノ微粒子のサイズを高精度に制御することができる。例えば図３に示すように、基板１３上に、上述したサイズの異なるナノ微粒子１９ａとナノ微粒子１９ｂが堆積されているとき、多波長光源１４により、ナノ微粒子１９ａ、１９ｂにより吸収される波長領域λａ、λｂを含む光を出射させる。そして、フィルタ１５により、当該吸収される波長λａ、λｂのうち、例えばλｂの波長成分のみ遮蔽する。これにより、ナノ微粒子１９の堆積された基板１３には、波長λｂの光が照射されることはなくなり、ナノ微粒子１９ｂは光を吸収することなく消失せずにそのまま基板１３上に残存することになる。一方、ナノ微粒子１９ａは、フィルタ１５を透過したλａの光を吸収して蒸発することになる。これにより基板１３上において、所望のサイズのナノ微粒子１９のみ選択的に堆積させることができる。
【００３２】
なお、ＣｕＣｌ以外の、例えば球形或いは円盤形として構成されるナノ微粒子１９についても、同様の理由により、所望のサイズのみ選択的に堆積させることができる。
【００３３】
すなわち、本発明を適用したＣＶＤ装置１は、フィルタ１５により遮蔽する波長成分を、所望のナノ微粒子１９のエネルギーギャップに合わせておくことにより、その所望のサイズのナノ微粒子１９のみを選択的に残存させ、他サイズのナノ微粒子１９を全て蒸発させることができる。
【００３４】
特に通常のＣＶＤ法では、基板１３上に形成されたナノ微粒子１９は、ナノスケールオーダでばらつき、エネルギーギャップが僅かに異なる場合が多いが、かかる場合であっても、本発明では、フィルタ１５によりエネルギーギャップに応じた波長成分を高精度に合わせ込んで遮蔽することにより、所望のサイズのナノ微粒子１９のみ堆積させることができる。
【００３５】
また本発明を適用したＣＶＤ装置１では、単一の波長成分のみフィルタ１５により遮蔽する場合のみならず、例えば複数の波長成分をフィルタ１５により遮蔽してもよい。これにより、例えばサイズの異なる複数種のナノ微粒子１９を選択的に基板１３上へ残して、他のナノ微粒子１９を蒸発させることができる。
【００３６】
また、本発明を適用したＣＶＤ装置１では、ＣｕＣｌ、ＧａＮ又はＺｎＯ等の材料系からなる半導体量子ドット基板１３上に堆積させてもよい。このとき上述したナノ微粒子１９が、例えばＧａからなる場合に、基板１３上においてナノオーダでサイズ制御されたＧａを窒化させることにより、半導体量子ドットであるＧａＮを作製してもよい。
【００３７】
また、本発明を適用したＣＶＤ装置１では、多波長光源１４から照射される光を活用することによる光ＣＶＤを利用することによりナノ微粒子１９を作製してもよい。かかる場合において、チャンバ１１内の温度を室温とし、１０〜１００ｍＴｏｒｒの圧力下で、上述したナノ微粒子１９を作製することができる。
【００３８】
また本発明を適用したＣＶＤ装置１では、熱ＣＶＤを利用することにより、ナノ微粒子１０を作製してもよい。
【００３９】
また、本発明に係るナノデバイスの作製方法及び装置は、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法を用いて基板上にナノ微粒子を堆積させるＭＢＥ装置２に適用してもよい。
【００４０】
ＭＢＥ装置２は、図４に示すように、ＭＢＥ成長室２０内に回転支持台２３を配設し、この回転支持台２３上には、ヒータが内設された基板ホルダ２２が装着されてなり、さらにこの基板ホルダ２２上には基板２１が載置されている。またこのＭＢＥ装置２には、基板２１と対向する側に、分子線セル２５、２６、２７がソース材料毎に配設され、さらに基板２１表面へ回折ビームを照射することにより結晶状態や結晶性を識別すべく電子回折部２８及び当該照射された回折ビームを映し出す蛍光スクリーンが対向するように配設されてなる。さらにこのＭＢＥ装置２は、基板２１を交換するための基板交換機構３０、内部状況を視認するためのビューポート３１、ＭＢＥ成長室２０内の真空状態を高めるための液体窒素シュラウド３３に加え、さらに、白色光を基板２１上へ放射するための多波長光源１４と、放射される白色光のうち、少なくとも一の波長成分を除去するためのフィルタ１５とを備えている。
【００４１】
ＭＢＥ成長室２０は、メカニカルポンプ３２により、排気口２０ｂを介して排気されて約１０−９〜１０−１０Ｔｏｒｒもの真空状態に保持される。これにより、基板２１の結晶表面を原子スケールで常に清浄な状態にして、ナノ微粒子１９を体積させることができる。このＭＢＥ成長室２０には、多波長光源１４からの光を受給するための窓２０ａが更に付設されている。
【００４２】
基板２１は、引き上げ法により育成された３〜４インチ径の大型結晶をウェハ状に切り出したものである。この切り出した基板２１上に上述したナノ微粒子１９を均一に堆積させるため、さらに機械研磨し、面取りや、化学研磨、洗浄等の処理が施される。
【００４３】
基板ホルダ２２は、基板２１を通常Ｍｏ製のブロックにＩｎにより貼り付ける。またこの基板ホルダ２２は、基板２１を、Ｍｏ製のブロック後方に内設されたヒータにより加熱することにより、内部の温度均一性を確保することができる。
【００４４】
回転支持台２３は、基板２１を基板ホルダ２２を介して公転させる。特に分子線セル２５〜２７のビーム強度は分布を持つため、堆積時に基板２１を公転させる続けることにより均一な厚さや組成を得ることができる。
【００４５】
分子セル２５〜２７は、円筒状のパイロリティックＢＮ（ボロンナイトライド）のるつぼの周囲を、直接又は間接にＴａやＷのヒータ線を巻くことにより構成される。ソース材料の温度は、そのるつぼの底部に接触させた熱電対によりモニターされる。ちなみに分子セル２５のソース材料として例えばＧａが、また分子セル２６のソース材料として例えばＳｉ等が、さらに分子セル２７のソース材として例えばＡｓ等が用いられる。なお、分子セル２６のソース材料としてＳｉを用いる場合には、分子セルの代替して電子ビーム加熱による蒸発源を用いてもよい。
【００４６】
電子回折部２８並びに蛍光スクリーン２９は、ともに基板２１表面の清浄化を判定し、或いは基板２１表面に付着されたナノ微粒子をいわゆるその場観察をするために設けられている。ちなみに蛍光スクリーン２９に映し出される回折をＣＣＤカメラ等で撮像してこれをモニターを介して観察してもよいことは勿論である。
【００４７】
なお、多波長光源１４から出射される光の波長並びにフィルタ１５により遮蔽する光の波長については、上述したＣＶＤ装置１の説明を引用する。
【００４８】
このようなＭＢＥ装置２において、基板ストック２２上に基板２１を載置して、メカニカルポンプ３２によりＭＢＥ成長室２０内を真空にし、不純物を除去する。そして、この分子セル２５〜２７の各ソース材料を加熱することにより、分子ビーム状のＧａやＡｓ等が蒸発し、当該蒸発物が上述した基板２１上に付着すると、ＧａＡｓからなるナノ微粒子１９が形成される。
【００４９】
また、このＭＢＥ装置２は、フィルタ１５により遮蔽する波長成分を、上述の如く所望のサイズのナノ微粒子１９のエネルギーギャップに合わせておくことにより、所望のナノ微粒子１９のみを残存させ、他のサイズのナノ微粒子１９を全て蒸発させることができる。これにより、ＭＢＥ装置２は、基板２１に堆積されるナノ微粒子１９のサイズを高精度に制御することができる。
【００５０】
特に通常のＭＢＥ法では、基板２１上に形成されたナノ微粒子１９は、ナノスケールオーダでばらつき、エネルギーギャップが僅かに異なる場合が多いが、かかる場合であっても、本発明では、フィルタ１５により波長成分を高精度に遮蔽することにより所望のサイズのナノ微粒子１９のみ堆積させることができる。
【００５１】
また本発明を適用したＭＢＥ装置２では、単一の波長成分のみフィルタ１５により遮蔽する場合のみならず、例えば複数の波長成分をフィルタ１５により遮蔽してもよい。これにより、例えばサイズの異なる複数種のナノ微粒子１９を選択的に基板１３上へ残して、他のナノ微粒子１９を蒸発させることができる。
【００５２】
また、本発明では、上述の実施の形態に加えて、例えば気相エピタキシャル成長法（ＶＰＥ法）等、他の製膜方法を用いて実現してもよい。また、最初に基板２１上にナノ微粒子１９を作製しておき、後から多波長光源１４を用いて基板２１へ白色光を照射して実現することもできる。
【００５３】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、例えば、上述したＣＶＤ装置１、或いはＭＢＥ装置２を用いて、ナノ微粒子をいわゆる転写する方法により作製してもよい。
【００５４】
図５は、ナノ微粒子をいわゆる転写する方法により作製する系４を示す図である。この系４では、所望のサイズのナノ微粒子４５を表面に堆積させた基板４３ａの背面に、新たにナノ微粒子４７を堆積させる基板４３ｂを貼着させる。ちなみに、この基板４３ａ，４３ｂはそれぞれナノ微粒子４５に吸収される波長領域を含む光を透過させる。ちなみに、ナノ微粒子４５は、上述の如く、遮蔽する波長成分を、ナノ微粒子４５のエネルギーギャップに合わせておくことにより、当該ナノ微粒子４５のみを選択的に残存させることにより、基板４３ａ上へ堆積させる。そしてこの基板４３ａ上に堆積させたナノ微粒子４５において、光を吸収しても蒸発しないように、例えばＣａＦ２やＳｉＯ２からなる薄膜４６を蒸着する。
【００５５】
このような構成からなる系４において、基板４３ａの上方から当該ナノ微粒子４５に吸収される波長領域を含む光を照射する。所望のサイズに制御された各ナノ微粒子４５は、この照射される各波長成分の光のうち、各エネルギーギャップに相当する波長の光を吸収する。その結果、基板４３ａ，４３ｂを透過する光の波長成分は、図６に示すように、ナノ微粒子４５により吸収された波長成分についてカットされた状態となる。そして、基板４３ｂ上に新たにナノ微粒子を堆積させてゆくと、当該吸収された波長成分に相当するエネルギーギャップを有するナノ微粒子４７のみ残存させることができ、残りのナノ微粒子は、光を吸収して消失することになる。
【００５６】
すなわち、基板４３ｂにおいて新たに形成を望む所望サイズのナノ微粒子を、予め基板４３ａ上に形成しておき、光を照射させつつ、ＣＶＤ装置１、或いはＭＢＥ装置２を用いて基板４３ｂ上にナノ微粒子を堆積させることにより、当該所望サイズのナノ微粒子４７を選択的に形成させることができる。換言すれば、基板４３ａ上に形成されたナノ微粒子４５と同一サイズのナノ微粒子４７を、基板４３ｂ上にいわゆる転写させることにより作製することができる。なお、ナノ微粒子４７を選択的に形成させた後に、基板４３ａと基板４３ｂを切り離すことにより、それぞれ独立したナノデバイスとして機能させることができる。
【００５７】
また、この系４を用いることにより、所定の波長成分をカットするフィルタ１５を用いることなく、ナノ微粒子４５のサイズを容易に制御することができる。これにより、ナノデバイスの量産化に対してもフレキシブルに対応することができる。
【００５８】
ちなみに、この図５に示す例では、基板４３ａ、４３ｂをそれぞれ貼着、或いは切り離し自在な互いに異なる基板として構成したが、基板の表面に予めナノ微粒子を形成しておき、同一の基板の背面に新たにナノ微粒子４７を形成してもよいことは勿論である。
【００５９】
また本発明は、図５の如く基板の表面から背面へナノ微粒子をいわゆる転写する場合のみならず、例えば図７の示すように、薄膜４６ににより被覆させたナノ微粒子４６を、対向させた基板４３ｃ上へ転写する系５を構成するようにしてもよい。
【００６０】
この系５では、例えばＣＶＤ装置１における回転支持台１２上に基板４３ｃが載置され、所望のサイズのナノ微粒子が予め形成された光透過性の薄膜４６が上記基板の表面に対向するように配置される。そして、ＣＶＤ装置１におけるチャンバ１１内に原料ガスが供給され、基板４３ｃが加熱される。その結果、原料ガスの分解生成物たるナノ微粒子を、基板４３ｃ上へ堆積させることができる。また図７に示すように、ナノ微粒子が徐々に形成されてゆく基板４３ｃに対して、薄膜４６を介して光を照射する。これにより、薄膜４６内に形成された所望のサイズからなる各ナノ微粒子４５は、この照射される各波長成分の光のうち、各エネルギーギャップに相当する波長の光を吸収する。その結果、薄膜４６を透過する光の波長成分は、図６と同様にナノ微粒子４５により吸収された波長成分についてカットされた状態となる。そして、基板４３ｃ上に新たに堆積されているナノ微粒子のサイズを選択的に制御することができ、さらにはナノデバイスの量産化にも対応することが可能となる。
【００６１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明を適用したナノデバイスの作製方法及び装置では、蒸発防止膜で覆われた所望のサイズのナノ微粒子が表面に予め形成されている光透過性を有する基板の背面へナノ微粒子を新たに堆積させ、表面に形成された所望のサイズのナノ微粒子に吸収される波長領域を含む光を、当該ナノ微粒子が形成されている基板の表面へ照射する。
【００６４】
これにより、蒸発防止膜で覆われた所望のサイズのナノ微粒子を予め基板表面に作製しておくことにより、基板の背面において、当該所望のサイズのナノ微粒子のみ選択的に形成させることができ、さらには量産化にも対応することが可能となる。
【００６５】
また、本発明を適用したナノデバイスの作製方法及び装置は、基板の表面へナノ微粒子を新たに堆積させ、蒸発防止膜で覆われた所望のサイズのナノ微粒子が予め形成された光透過性の薄膜を上記基板の表面に対向させて、所望のサイズのナノ微粒子に吸収される波長領域を含む光を、上記薄膜を介して上記基板の表面に堆積されたナノ微粒子へ照射する。
【００６６】
これにより、所望のサイズのナノ微粒子を予め薄膜中に形成しておくことにより、基板の背面において、当該所望のサイズのナノ微粒子のみ選択的に形成させることができ、さらには量産化にも対応することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したＣＶＤ装置の構成を示す図である。
【図２】基板上に形成されるナノ微粒子がＣｕＣｌである場合におけるエネルギバンド図である。
【図３】ナノ微粒子に吸収される波長領域を含む光を、当該吸収される少なくとも一の波長成分のみ遮蔽する例を示した図である。
【図４】本発明を適用したＭＢＥ装置の構成を示す図である。
【図５】ナノ微粒子をいわゆる転写する方法により作製する系を示す図である。
【図６】ナノ微粒子により吸収された波長成分についてカットされた光強度分布を示す図である。
【図７】ナノ微粒子をいわゆる転写する方法により作製する他の系を示す図である。
【図８】光ＣＶＤ装置の典型的な構成を示す図である。
【図９】近接場光プローブの典型的な構成を示す図である。
【符号の説明】
１  ＣＶＤ装置、２  ＭＢＥ装置、１１  チャンバ、１２  回転支持台、１３基板、１４  多波長光源、１５  フィルタ、２１  ナノ微粒子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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