(57)【要約】化学的気相成長を用いて物質の膜を形成する方法。この方法は、選択された材料でできた、少なくとも一つの金属ナノ構造の模様からなる回路基板を提供することを含む。この方法は、ナノ構造の選択された材料のプラズモン共振周波数を決定すること、そして、選択された材料の熱エネルギーを増加させるために、プラズモン共振周波数に既定の周波数を持つ電磁放射源を用いて、選択された材料の一部を励起すること、を含む。この方法は、プラズモン共振周波数で励起された選択された材料を含む回路基板を覆うように、一つ、または複数の、化学的な前駆物質を適用して、選択された材料の少なくとも一部を覆う膜の選択的な蒸着を引き起こすことを含む。
2007521399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズモンに補助された化学的気相成長を用いて物質の膜を形成する方法であって、
表面領域を持つ回路基板を提供すること、
表面領域の一部を覆う、熱特性を持つ、一つまたは複数の粒子を形成すること、
反応種を、一つまたは複数の粒子の近傍に適用すること、
一つまたは複数の粒子を、既定の周波数を持つ電磁放射で照射すること、
熱特性を持つ、一つまたは複数の粒子の温度を、少なくとも既定の温度に、少なくとも、既定の周波数を持つ電磁放射からの影響によって、上昇させること、
一つまたは複数の粒子の、少なくとも温度上昇によって、反応種から物質の膜を形成することを開始する、反応種の化学反応を引き起こすこと、
から成ることを特徴とする方法。
【請求項２】
一つまたは複数の粒子が金属からなる、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
金属が、金、銅、銀、チタニウム、アルミニウム、ニッケル、パラジウム、プラチナ、ロジウム、イリジウム、そして、鉄、から選択された、ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
影響が、一つまたは複数の粒子の熱エネルギーを増加させる共振効果である、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
電磁放射がレーザー源からである、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
既定の周波数が約２００ナノメーターから３０，０００ナノメーターである、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
表面がシリコンベアリング素材の物からなる、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
一つまたは複数の粒子が１から約１００ナノメーターという長さで特徴づけられる、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
化学反応が既定の温度で開始される、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
反応種が一つまたは複数の粒子に接触する、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
表面領域が、一つまたは複数の、粒子の、回路基板上にある、または、回路基板に埋め込まれた、プリフォーム構造で特徴づけられるパターンからなる、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
物質の膜を既定の厚さに形成すること、からなる請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
反応種がガス状の形を取る、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
反応種が液状の形を取る、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
反応種がプラズマである、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
反応種が固体状の形を取る、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
回路基板を既定の温度に保つこと、からなる、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
既定の温度が反応種の反応温度である、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
電磁放射を用いて物質の膜を形成するための化学反応を起こさせる方法であって、
熱特性を持つ一つまたは複数の粒子を提供すること、
一つまたは複数の粒子の近傍に反応種をおくこと、
一つまたは複数の粒子を既定の周波数を持つ電磁放射で照射すること、
熱特性を持つ一つまたは複数の粒子の温度を、少なくとも既定の温度に、少なくとも既定の周波数を持つ電磁放射からの影響によって、上昇させること、
一つまたは複数の粒子の、少なくとも温度上昇によって、反応種から物質の膜を形成することを開始する反応種の化学反応を引き起こすこと、
から成ることを特徴とする方法。
【請求項２０】
一つまたは複数の粒子が金属からなる、ことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
金属が、金、銅、銀、チタニウム、アルミニウム、ニッケル、パラジウム、プラチナ、ロジウム、イリジウム、そして、鉄、から選択された、ことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
影響が、一つまたは複数の粒子の熱エネルギーを増加させる共振効果である、ことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
電磁放射がレーザー源からである、ことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
既定の周波数が約２００ナノメーターから３０，０００ナノメーターである、ことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２５】
一つまたは複数の粒子が回路基板の表面領域に提供されている、ことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２６】
一つまたは複数の粒子が１から約１００ナノメーターという長さで特徴づけられる、ことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２７】
化学反応が選択された温度で開始される、ことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２８】
反応種が一つまたは複数の粒子に接触する、ことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２９】
物質の膜を既定の厚さに形成すること、からなる、請求項１９に記載の方法。
【請求項３０】
反応種がガス状の形を取る、ことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項３１】
反応種が液状の形を取る、ことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項３２】
反応種がプラズマである、ことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項３３】
既定の温度が反応種の反応温度である、ことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項３４】
化学反応を用いて物質を処理する方法であって、
一つまたは複数の粒子を既定の周波数を持つ電磁放射で照射すること、
一つまたは複数の粒子の一部の局所的な温度を上昇させるために、一つまたは複数の粒子の一部の熱エネルギーの増加を引き起こすこと、から成り、
熱エネルギーの増加は、一つまたは複数の粒子の一部の近傍にある一つまたは複数の種の化学反応を開始させるために十分である、
ことを特徴とする方法。
【請求項３５】
一つまたは複数の粒子が金属からなる、ことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
金属が、金、銅、銀、チタニウム、アルミニウム、ニッケル、パラジウム、プラチナ、ロジウム、イリジウム、そして、鉄、から選択された、ことを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
熱エネルギーの増加が、一つまたは複数の粒子の、電磁放射源の既定の周波数からの共振効果によって提供される、ことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３８】
電磁放射がレーザー源からである、ことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３９】
既定の周波数が約２００ナノメーターから３０，０００ナノメーターである、ことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項４０】
一つまたは複数の粒子が回路基板の表面領域に提供されている、ことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項４１】
一つまたは複数の粒子が１から約１００ナノメーターという長さで特徴づけられる、ことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項４２】
化学反応が選択された温度で開始される、ことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項４３】
一つまたは複数の反応種がガス状の形を取る、ことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項４４】
一つまたは複数の反応種が液状の形を取る、ことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項４５】
一つまたは複数の反応種がプラズマである、ことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項４６】
一つまたは複数の粒子の一部が一つまたは複数の粒子の全体である、ことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項４７】
一つまたは複数の粒子の一部が一つまたは複数の粒子の局所的な領域である、ことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項４８】
上昇した局所的な温度が反応温度である、ことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項４９】
一つ、または、複数の粒子の近傍、が、一つ、または、複数の粒子上、もしくは、一つ、または、複数の粒子に接触している、ことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項５０】
化学的気相成長を用いて物質の膜を形成する方法であって、
選択された素材からなる金属のナノ構造を少なくとも一つ持つパターンからなる回路基板を提供すること、
ナノ構造の選択された素材のプラズモン共振周波数を決定すること、
選択された素材の一部をプラズモン共振周波数に既定の周波数を持つ電磁放射源を用いて選択された素材の熱エネルギーの上昇を引き起こすために励起すること、
プラズモン共振周波数で励起された選択された素材を含む回路基板を覆う、一つまたは複数の化学前駆物質を適用すること、
選択された素材の少なくとも一部覆う膜の選択的な蒸着を引き起こすこと、
から成ることを特徴とする方法。
【請求項５１】
熱エネルギーの増加から選択された素材の既定の温度によって、選択的な蒸着が引き起こされる、ことを特徴とする請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
回路基板が試験槽に保持される、ことを特徴とする請求項５０に記載の方法。
【請求項５３】
物質の膜が強誘電体膜である、ことを特徴とする請求項５０に記載の方法。
【請求項５４】
選択された素材のプラズモン共振周波数での励起中に一つまたは複数の化学前駆物質が適用される、ことを特徴とする請求項５０に記載の方法。
【請求項５５】
選択された素材の一部がナノ構造全体である、ことを特徴とする請求項５０に記載の方法。
【請求項５６】
選択された素材、が、金、銅、銀、チタニウム、アルミニウム、ニッケル、パラジウム、プラチナ、ロジウム、イリジウム、そして、鉄、である、ことを特徴とする請求項５０に記載の方法。
【請求項５７】
電磁放射がレーザー源からである、ことを特徴とする請求項５０に記載の方法。
【請求項５８】
既定の周波数が約２００ナノメーターから３０，０００ナノメーターである、ことを特徴とする請求項５０に記載の方法。
【請求項５９】
ナノ構造が１から約１００ナノメーターという長さで特徴づけられる、ことを特徴とする請求項５０に記載の方法。
【請求項６０】
一つまたは複数の化学前駆物質がガス状の形を取る、ことを特徴とする請求項５０に記載の方法。
【請求項６１】
一つまたは複数の化学前駆物質がプラズマである、ことを特徴とする請求項５０に記載の方法。
【請求項６２】
回路基板がだいたい室温かそれ以下の温度に保持されている、ことを特徴とする請求項５０に記載の方法。
【請求項６３】
熱エネルギーの増加が選択された素材上で局所的である、ことを特徴とする請求項５０に記載の方法。
【請求項６４】
化学的気相成長を用いて物質の膜を形成するシステムであって、一つまたは複数のメモリを有し、一つまたは複数のメモリは、
選択された素材からなる金属のナノ構造を少なくとも一つ持つパターンからなる回路基板を試験槽に移動するためのコード、
選択された素材の一部を、選択された素材のプラズモン共振周波数に既定の周波数を持つ電磁放射源を用いて、選択された素材の熱エネルギーの増加を引き起こすために、励起するためのコード、
回路基板の他の領域に蒸着を起こさせない一方で、選択された素材の一部のみを覆う選択的な膜の蒸着を引き起こすために、プラズモン共振周波数で励起された選択された素材を含む回路基板を覆う、一つまたは複数の化学前駆物質を付けるためのコード、
を含むことを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願への相互参照］
本願は、ここに参照することにより組み込まれる、同一出願人による、２００３年１２月１５日に出願された、米国仮出願番号６０／５２９，８６９、に対する優先権を主張する。
【０００２】
[連邦政府によって後援された研究もしくは開発の下でなされる発明への権利に関する声明］
該当せず
【０００３】
本発明は材料を加工すること、特に、マイクロ構造、または、ナノ構造、とその応用に関する。特に本発明は、様々は用途のための、蒸着技法を用いてナノ、またはマイクロ構造を形成する、手法、とその結果生まれる構造体を規定する。単に例として、このような蒸着技法は集積回路などの電子装置の製造過程での、一つまたは複数の膜の生成に応用できる。しかし、本発明がより広範囲の適用性を持つことも認識されている。本発明は、エッチング、化学反応増進、その他、に用いられる。加えて、ライフサイエンス、化学、石油化学、電子工学、他、を含む様々な分野に応用できる。
【背景技術】
【０００４】
長年に亘って、マイクロ電子工学は現代の生活の様々な面に増殖してきた。当初、ロバート  Ｎ．ノイスが米国特許第２９８１８７７号「半導体素子とリード構造」で記述されている集積回路を発明した。集積回路は、一握りの電子的要素から何百万、ひいては何十億個の要素がシリコン素材の小さな一切れに組み立てられたものに進化した。こうした集積回路は、自動車、コンピューター、医療機器、ひいては、子供のおもちゃ、といった従来型の装置に組み込まれてきた。
【０００５】
従来型の集積回路は最初の想像を遙かに超えた性能と複雑さを提供する。複雑さと回路密度（つまり、与えられたチップの上に集積できるデバイスの数）の改善のために、デバイスの「配置」とも呼ばれる、デバイス機能の最少のサイズは集積回路の各世代と共に小さくなってきた。回路密度の増加は集積回路の複雑さと性能を改善しただけでなく、消費者に値段の安い部品を提供することとなった。
【０００６】
一つの、集積回路、または、チップ製造の設備、は米ドルで何億、何十億ドルとかかる。各製造施設は一定のウェハーの処理能力があって、各ウェハーはその上に一定の集積回路を持つ。従って、集積回路の個々のデバイスを小さくすることで、各ウェハーにより多くのデバイスを組み立てることができ、従って製造施設の生産高を増加させることができる。総合的製造の各プロセスには限界があるため、デバイスを小さくすることは、とても手腕を問われる。つまり、特定の処理はたいてい一定の形状までしか機能せず、その場合、処理、またはデバイスの配置を変えなくてはならない。加えて、デバイスがより速いデザインを必要とするに連れ、従来型の処理や材料では処理の限界が存在する。
【０００７】
そういった処理の一つの例として、（一般にＣＶＤと呼ばれる）化学的気相成長が挙げられる。特に、ＣＶＤは、電子機器、光電子工学機器、そして、ＭＥＭＳ機器の製造のための高処理能力・高品質薄膜蒸着のうち費用効率が最も高いもののひとつとして評価されてきた。従来型のＣＶＤ反応炉では、例えば、蒸発した化学前駆物質が熱せられた回路基板と接触している、そして、蒸着は、熱せられた基盤上、または表面のごく近傍でおきる化学反応の結果である。沈着物の組成は化学前駆物質と反応炉の環境による。例えば、チタンの前駆物質を用いることで、金属のチタン膜を回路基板上に作ることができる。または、反応炉内に適切な酸素分圧を保つことでチタニア（二酸化チタン）の膜を生成できる。電子回路を生成するのに、ＣＶＤはしばしばリソグラフィ処理と共に用いられる。例えば、ＣＶＤを用いて材料の膜が蒸着される。構造が膜からエッチングされる。蒸着とエッチング処理は複雑な構造を作るために繰り返されても良い。
【０００８】
他のＣＶＤ技法も、また、提唱されている。そういったＣＶＤ技法の例はレーザーに補助されたＣＶＤである。回路基板全体が熱せられる従来のＣＶＤとは異なって、レーザーに補助されたＣＶＤ（ＬＣＶＤ）は回路基板の小さな地点を、適切なＣＶＤ反応温度に、局所的に熱するために、集中的なレーザーを用いる。回路基板上の、典型的なレーザースポットの大きさは数ミクロンである。局所的な加熱のため、気相中の反応経路は３次元で、成長率は旧来のＣＶＤより数桁速い。毎秒５−２０ミクロンといったＬＣＶＤの成長率はしばしば典型的な値である。しかしながら、レーサースポットはしばしば高出力のレーザー源を必要とし、効率的でなく高価である。光線の焦点の形を変えることで、線、点、そして、棒を書くことができる。ＣＶＤやＬＣＶＤはある程度の成功を収めたが、様々な限界が依然として存在する。つまり、これらの処理からの線幅は既定の値より小さくはできない、つまり光の回折限界である。加えて、線幅が小さくなるに連れ膜質がしばしば劣化する。これらの、また、それ以外の限界はもっと詳しくこの明細書、とりわけ以下に記述される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上のことから、材料処理の改良された技術が求められる。
【００１０】
本発明による、材料処理、特に、マイクロ構造、または、ナノ構造に関する技術、とその応用に関する技術が規定されている。特に、本発明は、蒸着技法を用いてマイクロ、またはナノ構造を形成する、様々は用途のための手法とその結果生まれる構造体を規定する。単に例として、このような蒸着技法は集積回路などの電子装置の製造過程での、一つ、または複数の、膜の生成に応用できる。しかし、本発明がより広範囲の適用性を持つことも認識されている。本発明は、エッチング、化学反応増進、その他、に用いられる。加えて、ライフサイエンス、化学、石油化学、電子工学、他、を含む様々な分野に応用できる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
多くの物質の合成法がしばしば熱の形でエネルギーを必要とする。例えば、化学的気相成長は物質合成の一般的な技法である。こういった方法はしばしば、ナノメーターサイズの構造での光子−電子相互作用によって発生した熱を化学気相成長の熱源として用いる。特に、本発明は、物質を合成するナノメーターサイズの粒子の相対的な温度を制御するために、電磁放射の選択された周波数、そして／または、周波数帯、を光の形で利用することを含む。好ましくは、本発明はまた、特定の実施形態によると、レーザーなどの単純な光源と従来の光学を使って、他の技法より大幅に低い出力密度で構造を選択的に熱する方法を含んでいる。ある種の実施形態では、物質合成反応をナノメーター規模で空間的に制御することも可能である。合成過程の高度な温度制御も可能である。これらの、そして、ほかの特性がもっと詳しくこの明細書、とりわけ以下に記述される。
【００１２】
特定の実施形態では、本発明は、プラズモンに補助された化学的気相成長または類似の過程を用いて、物質の膜を形成する方法を提供する。この手法は、表面領域を持つ回路基板を提供することを含む。好ましくは、回路基板はシリコンウェハー、ＩＩＩ／Ｖ群物質、絶縁体上のシリコン、ゲルマニウム、石英、ガラス、他、多層のものを含んでいる。この手法は、表面領域の一部を覆う、一つまたは複数の、（例えば、金属の、半導体の、有機の、絶縁体の）粒子を形成することを含む。好ましくは、一つ、または、複数の粒子は、例えば、粒子自体と周りとの間の温度勾配を保つ能力、といった熱特性を持つ。好ましくは、特定の実施形態によると、粒子は、プラズモン励起、または類似のものによって、入射光を強く吸収する。（輻射が、決まった量だけ、周囲媒質と比べてより強く、粒子に吸収されるように、粒子は周囲媒質よりずっと強い吸収体である。）従って、粒子は環境に対して、相対的に熱せられる。より強い吸収は、電磁放射を司るマックスウェル方程式を、粒子と周囲媒質に用いることによって定量化できる。特に、小さい粒子による散乱へのマックスウェル方程式の適用はミー理論とその拡張に見ることができる。（特定の実施例によると、ここに記載されているように、ミー理論の拡張を明確に列挙すること無しに用いられた「ミー理論」という表現は、ミー理論の拡張を含む。）そして、この理論は粒子による電磁エネルギーの吸収を明らかにするのに用いられる。吸収の効果は、また、実験的に分光法によって計測することもできる。
【００１３】
この手法は、反応種（例えば、反応性の高い元素、化合物、気体、液体、固体）を、一つまたは複数の粒子の近傍に置いて、一つ、または、複数、の粒子を、事前に選択された、周波数、そして／または、周波数帯、を持つ電磁放射で照射することを含む。この手法は、熱特性を持つ、一つ、または、複数の粒子を、少なくとも選択された温度（例えば反応温度）にまで、少なくとも、事前に選択された周波数を持つ電磁放射の影響で、加熱することを含む。この技術は、少なくとも、一つ、または、複数の粒子の温度が上昇すること、によって、反応種から物質の膜を形成することを開始する、反応種の化学反応を引き起こす。特定の実施形態では、「粒子」または「粒子（複数形）」という語は、確定された空間的そして幾何学的な配置を持つ、以前から存在する構造（特定の実施形態によると、「プリフォーム」と呼ばれる）を形成することも可能である。
【００１４】
他の実施形態によると、本発明は、電磁放射を用いて化学反応を生じさせる別の方法を提供する。その手法は、ひとつ、または、複数の粒子を提供することを含む。好ましくは、一つまたは複数の粒子は熱特性を持つ。この手法は、反応種を、一つまたは複数の粒子の近傍に置いて、一つまたは複数の粒子を事前に選択された周波数を持つ電磁放射で照射することを含む。この手法は、熱特性を持つ、一つまたは複数の粒子を、少なくとも選択された温度にまで、少なくとも事前に選択された周波数を持つ電磁放射の影響により、加熱すること、そして、少なくとも、一つまたは複数の粒子の温度上昇によって、反応種からの物質の形成を開始させる、反応種の化学反応を引き起こすこと、を含む。特定の実施形態では、「粒子」または「粒子（複数形）」という語は、確定された空間的そして幾何学的な配置を持つ、前から存在する構造（特定の実施形態によると、「プリフォーム」と呼ばれる）を形成することも可能である。
【００１５】
また別の実施形態によると、本発明は化学反応を用いて物質を処理する方法を提供する。特定の実施形態によると、電磁放射を用いて粒子（例えば、プリフォーム）を加熱する方法、を用いて化学反応を開始させることによる物質蒸着の方法を提供する。この方法は、一つ、または、複数の粒子を既定の周波数を持つ電磁放射源で照射することを含む。この方法は、局所的な温度を上げるために、一つ、または、複数の粒子の一部の熱エネルギーを増加させることを含む。熱エネルギーの増加は、一つ、または、複数の粒子の一部の近傍にある、一つ、または、複数の種の化学反応を開始させるのに十分である。特定の実施形態では、「粒子」または「粒子（複数形）」という語は、確定された空間的そして幾何学的な配置を持つ、前から存在する構造（特定の実施形態によると、「プリフォーム」と呼ばれる）を形成することも可能である。
【００１６】
さらに、本発明は、化学的気相成長を用いて物質の膜を形成するための方法を提供する。この方法は、選択された材料でできた、少なくとも一つの金属ナノ構造の模様（例えばプリフォーム）からなる回路基板を提供することを含む。この方法は、ナノ構造の選択された材料のプラズモン共振周波数を決定すること、そして、選択された材料の熱エネルギーを増加させるために、プラズモン共振周波数に既定の周波数を持つ電磁放射源を用いて、選択された材料の一部を励起すること、を含む。この方法は、プラズモン共振周波数で励起された選択された材料を含む回路基板を覆うように、一つ、または複数の化学的な前駆物質を適用して、選択された材料の少なくとも一部を覆う膜の選択的な蒸着を引き起こすことを含む。
【００１７】
実施形態によっては、本発明はまた、もっと詳しくこの明細書とりわけ以下に記述される以下の特性のうちの一つまたは複数を提供する。
【００１８】
１．本発明は、特定の実施形態による、局所的な温度分布を作り出すため、または、化学反応を開始させるのに十分な局所的な加熱を生じさせるための方法として、金属のナノ構造のプラズモン励起を用いる方法を提供する。
【００１９】
２．特定の実施形態による、ＣＶＤ反応炉内の回路基板上の金属ナノ構造を含むプリフォームを局所的に加熱するための、金属ナノ構造内のプラズモン励起が含まれている。ステップの簡潔な順序は以下のようである：
ａ．金の粒子の規則的配列構造などの（プリフォームと呼ばれる）金属ナノ構造のテンプレートを、電子ビームリソグラフィやナノ刷り込み（これらに限定されないが）などの有効な方法で開発する、もしくは、代わりとして、金属粒子の模様（例えば、規則的配列構造、ランダムな分散、または、任意のレイアウト）（つまり、プリフォーム）が形成された回路基板を提供する。
ｂ．指定された材料、間隔、粒子サイズ、などのプラズモン共振周波数（例えば、または周波数帯）を計算する。
ｃ．適切な周波数帯の光源を使ってナノ構造に加熱を引き起こす。これは、例えば、焦点のあったレーザー源を回路基板上で掃引させること、または、全ての金属粒子を同時に励起できる拡散源を設計すること、で遂行できる。
ｄ．ＣＶＤ反応炉内でステップ（ｃ）を、蒸発した化学前駆物質が熱せられた回路基板と接触していて、蒸着がプリフォームで決定された模様に生じる様に実行する。蒸着される実際の物質は化学前駆物質や周囲の状況の他の詳細による。
【００２０】
３．別の特定の実施形態による、構造を持つ強誘電体薄膜形成のためのプラズモンに基づいたＣＶＤも含まれている。
【００２１】
４．任意のＣＶＤ処理といった特定の適用が、従来型のＣＶＤ反応炉よりも良い空間的制御で使用できる。加えて、光源を制御することで、よりよいプロセス制御が達成できる−加熱はより素早く引き起こされて、散逸もより速くおきる。望ましくは、特定の実施形態によると、蒸着の模様は、下にあるプリフォームの模様で制御され、電磁放射がプリフォームに加熱効果を置こす形で制御される。
【００２２】
実施形態によって、一つまたは複数のこれらの特性が含まれる。もちろん、当業者であれば多くの変形例、修正案、代替案を認識するだろう。
【００２３】
本発明によって、従来の技法に対して、たくさんの利点が達成される。例えば、この技法は従来の科学技術を利用した、簡単に使用できる処理を提供する。いくつかの実施形態によると、この方法は、毎日、ウェハー当たりのより高いデバイス生産を提供する。加えて、この方法は、従来型の設備と工程に大幅な変更を加えることなしに、従来型の処理技術と互換性のある工程を提供する。好ましくは、本発明は、数十ナノメーター、または、それ以下の、デザイン規則に対し、改良されたプロセス統合を提供する。加えて、本発明は、実施形態によるが、約０．５ミクロンまたはそれ以下、だったり、ナノメーター以下だったり、からの線幅の選択的膜形成の方法を提供する。加えて、本発明は、望ましい実施形態によると、従来型の化学的気相成長といった従来型の処理技法よりずっと厳しい制御を用いた方法とその結果生まれる構造体を含む。さらに、本発明は、プリフォーム上に結果としてもたらされる膜に対してコントロールを持ちながら、プラズモンに補助された処理が、材料の膜形成を開始する方法とその結果生まれる構造体を含む。特定の実施形態によると、そのような膜はプリフォームと同じ、または、類似の形状を持ち、プリフォームを励起するのに用いられた電磁放射は、選択された時間的な制御を用いて供給された。実施形態によって、一つ、または、複数の利点が達成できる。これら、そして、他の利点は、もっと、この明細書、とりわけ以下に記述される。
【００２４】
本発明の様々な、さらなる目的、特性、利点は発明の詳細と添付の図を参照することで完全に理解できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明による材料処理、特に、マイクロ構造、または、ナノ構造に関する技術とその応用に関する技術が提供されている。特に、本発明は、様々は用途のための蒸着技法を用いてナノ、またはマイクロ構造を形成する手法とその結果生まれる構造体を提供する。単に例として、このような蒸着技法は集積回路などの電子装置の製造過程での、一つまたは複数の膜の生成に応用できる。しかし、本発明がより広範囲の適用性を持つことも認識されている。本発明は、エッチング、化学反応の増進、その他、に用いられる。加えて、ライフサイエンス、化学、石油化学、電子工学、他、を含む様々な分野に応用できる。
【００２６】
本発明の実施例による、プラズモン共振周波数処理を用いた、物質の膜を加工する方法が以下のように概説される。
【００２７】
１．表面領域を持つ回路基板を提供する。
【００２８】
２．表面領域の一部を覆う、一つまたは複数の（熱特性を持つ）粒子を形成する。（もしくは、上記１と２のステップを差し替えるために、表面領域の一部を覆う（または、表面領域の一部に埋め込まれた）（例えば、プリフォーム）、一つ、または、複数の粒子を持つ回路基板を提供する。）
【００２９】
３．一つ、または、複数の粒子の近傍に反応種を付ける。
【００３０】
４．一つ、または、複数の粒子に予め選択された周波数の電磁放射を選択された領域に照射する。
【００３１】
５．熱特性を持つ、一つ、または、複数、の粒子の温度を、少なくとも既定の温度まで、少なくとも既定の周波数を持つ電磁放射の影響で上昇させる。
【００３２】
６．少なくとも、一つ、または、複数の粒子の温度の上昇によって、反応種からの物質膜の形成を開始させる反応種の化学反応を引き起こす。そして、
【００３３】
７．必要に応じて、他のステップを実行する。
【００３４】
上記のステップの手順は、本発明の実施例による、物質の膜を形成する方法を提供する。示されている通り、この方法は、電磁放射と、表面領域を覆う、一つ、または、複数の粒子を用いて、物質の膜を形成する方法を含むステップの組合せを用いる。この請求項の範囲から外れること無しに、ステップが加えられたり、一つまたは複数のステップが除かれたり、一つまたは複数のステップが異なる順序で提供されたり、といった代替案も可能である。この方法のより詳細は、この明細書、とりわけ以下に記述される。
【００３５】
図１は、本発明の実施例による、蒸着方法の簡略化された流れ図である。この流れ図は単に図解であって、この請求項の範囲を過度に制限するものではない。当業者であれば多くの変形例、修正案、代替案を認識するだろう。図２から４は、本発明の実施例による、蒸着方法の簡略化された断面図である。これらの図解は単に例であって、この請求項の範囲を過度に制限するものではない。当業者であれば多くの変形例、修正案、代替案を認識するだろう。示されている通り、この方法は、プラズモンに補助された化学的気相成長や類似の方法によって物質の膜を形成する方法を提供する、開始点、ステップ１０１から始まる。
【００３６】
この方法は、図２に図解されている、表面領域２０１を持つ、回路基板２００を提供する（ステップ１０３）を含む。好ましくは、回路基板は、シリコンウェハーである。回路基板の他のものとしては、導電体、絶縁体、他の半導体、多層素材、および類似のものである。導電体は、これに限定されないが、ドープされた半導体、ドープされたガラス、金属、他の適切な素材を含む。絶縁体は、これに限定されないが、ガラス、石英、セラミックス、そして、任意の酸化物または窒化物、または、例えば、熱的に、電気的に、絶縁特性を持つ他の素材である。半導体は、これに限定されないが、シリコン、ゲルマニウム、ＩＩＩ／Ｖ群物質、他、である。表面領域は平坦でも、一定の形状を持っていても、それらの任意の組合せでも良い。表面領域には、模様があっても、無くても良い。状況に応じて、この方法は回路基板を既定の温度に保つ。好ましくは、以下に詳細に記述されるように、既定の温度は、一つ、または、複数の粒子と反応種の反応温度以下が望ましい。もちろん、当業者であれば多くの変形例、修正案、代替案を認識するだろう。
【００３７】
この方法は、特定の実施形態によると、表面領域の一部を覆う、一つ、または、複数の粒子３０１を形成すること（ステップ１０５）、そして/または、プリフォームを持つ、そして/または、回路基板の一部に埋め込まれた、金属粒子の回路基板を提供すること、を含む。好ましくは、一つの、または、複数の粒子は、例えば化学的活性化エネルギー、といった熱特性を持つ。一つ、または複数の粒子は物質（単数または複数）の層を形成する。一つの、または、複数の粒子は、物質の膜を形成する前駆物質として機能する。特定の実施形態では、一つ、または、複数の粒子は、半導体、絶縁体、金属、有機体、または、これらの任意の組合せであり得る。好ましくは、一つの、または、複数の粒子は金属素材である。金属素材は、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、チタニウム（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、パラジウム（Ｐｄ）、プラチナ（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、鉄（Ｆｅ）、タングステン（Ｗ）ニッケル（Ｎｉ）、そして周期表にある他の金属、そして、これらの任意の組合せ、そしてその類似物、から選ばれる。特定の実施形態では、一つ、または、複数の粒子は、他の寸法も存在するが、１ナノメーターから約１００ナノメーターの長さで特徴づけられる。一つ、または、複数の粒子はまた、一つの粒子、複数の粒子、ワイヤを含む粒子の螺旋構造、そして、それらの任意の組合せを含むことができる。粒子は、回路基板上で、模様を形作ることもできるし、模様が無いこともあり得る。もちろん、当業者であれば多くの変形例、修正案、代替案を認識するだろう。
【００３８】
この方法は、図３に図解されているように、ひとつまたは複数の粒子の近傍に反応種３０３を置く（ステップ１０７）ことを含む。好ましくは、反応種は粒子の膜の上にあるか、または、膜と接触している。反応種は、既知の温度で、一つ、または、複数の粒子と化学反応する。その温度は、一つ、または、複数の粒子と反応種の間の反応に関する活性化エネルギーである。活性化エネルギーは、物質の膜のための生成物を形成するための反応を開始させるのに最低限必要なエネルギーである。特定の実施形態では、反応種は、気体、液体、プラズマ、固体、または、これらの任意の組合せである。好ましくは、以下に詳細に記載されているように、電磁エネルギーが反応を開始させるために用いられる。
【００３９】
この方法は、図４を参照して、一つ、または、複数の粒子を、既定の周波数（単数または複数）の電磁放射で照射４０４すること（ステップ１１１）を含む。電磁放射は一様面線源でも構造を持つ線源でも良い。電磁放射は、ヘリウムネオン、アルゴン、二酸化炭素、といったレーザー源、一様面線源でも構造を持つ線源でも良い任意の適切なランプ、太陽熱、その他のものから引き出せる。好ましくは、既定の周波数は、実施形態によるが、約２００ナノメーターから３０，０００ナノメーターの範囲である。この方法は、熱特性を持つ、一つ、または、複数の粒子を、少なくとも選択された温度にまで、少なくとも、既定の周波数を持つ電磁放射の影響で、加熱すること（ステップ１１５）を含む。特定の実施形態では、その影響は、一つ、または複数の粒子の熱エネルギーを増加させる、一つ、または複数の粒子の、共振効果、そして／または、光子−電子相互作用である。ここでは、この方法は、少なくとも、一つ、または、複数の粒子の温度上昇から反応種から物質膜を形成することを開始する、反応種の化学反応を引き起こす（ステップ１１７）。好ましい実施形態では、温度の上昇で、一つ、または、複数の、粒子、そして／または、プリフォーム構造、に付随する領域で、反応の活性化エネルギーが乗り越えられたため、反応が開始される。特定の実施形態によると、プリフォーム外の他の領域は活性化エネルギー以下に抑えられ、化学反応を開始することができない、従ってその領域では膜の形成が起きない。好ましい実施形態では、この方法は既知の厚さの物質の膜を形成する。実施例によっては、他のステップ、ステップ２１２を含んでも良い。この方法はステップ１２３で終了する。
【００４０】
上記のステップの手順は、本発明による、物質の膜を形成する方法を提供する。示されている通り、この方法は、電磁放射と、表面領域を覆う、一つまたは複数の粒子を用いて、物質の膜を形成する方法を含む手順の組合せを用いる。この請求項の範囲から外れること無しに、ステップが加えられたり、一つまたは複数のステップが除かれたり、一つまたは複数のステップが異なる順序で提供されたり、といった代替案も可能である。
【００４１】
単に例としてであるが、本発明は、上記の実施形態とやや似ているが、電磁放射を用いて化学反応を引き起こす別の方法を提供する。この方法は、一つまたは複数の粒子を提供することを含む。好ましくは、一つまたは複数の粒子は熱特性を持つ。一つまたは複数の粒子は回路基板上に、回路基板内に、または流動体媒体内に提供されることが可能である。流動体媒体は、実施形態によって、液体、気体、蒸気、または、これらの任意の組合せであり得る。液体は有機のもの、石油に基づいた素材、金属、または、水に基づいた素材、反応性のない素材、不活性気体（例えば、窒素、アルゴン）、空気（例えば、酸素、窒素）、酸素を豊富に生成する環境、これらの任意の組合せと類似のもの、であり得る。蒸気は、有機のもの、石油に基づいた液体、水に基づいた素材、空気、酸素を豊富に生成する環境、不活性環境、反応性のない環境、これらの任意の組合せ、と、類似のもの、であり得る。もちろん、上記のものの任意の組合せ、他、もあり得る。
【００４２】
次に、この方法はひとつ、または複数の粒子の近傍に反応種を置き、一つまたは複数の粒子を既定の周波数の電磁放射で照射することを含む。この方法は、熱特性を持つ、一つ、または、複数の粒子を、少なくとも選択された温度にまで、少なくとも、事前に選択された周波数を持つ電磁放射の影響により加熱することを含む。この方法は、少なくとも、一つまたは複数の粒子の温度上昇によって、反応種からの物質の形成を開始させる、反応種の化学反応を引き起こすことを含む。もう一つの方法として、実施の形態によっては、物質の形成を開始させるために、反応種に電磁放射を提供することも可能である。もう一つの方法として、実施の形態によっては、物質の形成を開始させるために、反応種と、一つまたは複数の粒子に電磁放射を提供することも可能である。もちろん、当業者であれば多くの変形例、修正案、代替案を認識するだろう。
【００４３】
上記のステップの手順は、本発明の実施例による、物質の膜を形成する方法を提供する。示されている通り、この方法は、電磁放射と、表面領域を覆っていたり、液体、固体、またはそれらの任意の組合せ、内にある一つ、または、複数の、粒子を用いて、物質の膜を形成する方法、を含む、ステップの組合せを用いる。この請求項の範囲から外れること無く、ステップが加えられたり、一つまたは複数のステップが除かれたり、一つまたは複数のステップが異なる順序で提供されたり、といった代替案も可能である。本発明の実施例による、他の方法も、この明細書、とりわけ以下に記述される。
【００４４】
本発明の実施例による化学的気相成長を用いた物質の膜を形成する方法が以下のように概説される。
【００４５】
１．少なくとも一つの金属のナノ構造から成る選択された素材でできている、回路基板を提供する。
【００４６】
２．ナノ構造の既存の素材のプラズモン共振周波数を決定する。
【００４７】
３．選択された素材の一部を、プラズモン共振周波数に既定の周波数を持つ電磁的な源を用いて、励起する。
【００４８】
４．選択された素材の熱エネルギーの上昇を引き起こす。
【００４９】
５．プラズモン共振周波数で励起された選択された素材を含む回路基板を覆う一つまたは複数の化学的な前駆物質を適用する。
【００５０】
６．選択された素材の少なくとも一部を覆う膜の選択的蒸着を引き起こす。
【００５１】
７．必要に応じて、他のステップを実行する。
【００５２】
上記のステップの手順は、本発明の実施例によるひとつの方法を提供する。この請求項の範囲から外れること無しに、ステップが加えられたり、一つまたは複数のステップが除かれたり、一つまたは複数のステップが異なる順序で提供されたり、といった代替案も可能である。この方法のより詳細は、この明細書、とりわけ以下に記述される。
【００５３】
図５は、本発明の実施例による、別の蒸着方法の簡略化された流れ図である。この流れ図は単に図解であって、この請求項の範囲を過度に制限するものではない。当業者であれば多くの変形例、修正案、代替案を認識するだろう。図６から８は、本発明の実施例による、別の蒸着方法の簡略化された断面図である。これらの図解は単に例であって、この請求項の範囲を過度に制限するものではない。当業者であれば多くの変形例、修正案、代替案を認識するだろう。図５の簡略化された流れ図を用いて示されている通り、この方法５００は、開始点、ステップ５０１、から始まる化学的気相成長を用いた物質の膜を形成する方法を提供する。
【００５４】
この方法は、少なくとも一つのナノ構造のパターン６０３から成る、選択された素材でできた、回路基板６０１を提供する（ステップ５０３）を含む。好ましくは、回路基板はシリコンウェハーである。回路基板の他のものとしては、導電体、絶縁体、他の半導体、多層素材、および類似のものである。導電体は、ここに述べられたもののみならず、この明細書の外部のものにも限定されない。絶縁体は、ここに述べられたもののみならず、この明細書の外部のものにも限定されない。半導体は、ここに述べられた他のもののみならず、シリコン、ゲルマニウム、任意のＩＩＩ／Ｖ群物質、そして、これらの任意の組合せ、またはそれに類似のものである。金属素材は、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、チタニウム（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、パラジウム（Ｐｄ）、プラチナ（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、鉄（Ｆｅ）、タングステン（Ｗ）ニッケル（Ｎｉ）、そして周期表にある他の金属、そして、これらの任意の組合せ、そしてその類似物、から選ばれる。特定の実施形態では、図案化されたナノ構造は、他の寸法も存在するが、１ナノメーターから約１００ナノメーターの長さで特徴づけられる。状況に応じて、この方法は回路基板と図案化されたナノ構造を既定の温度に保つ。望ましくは、既定の温度は、以下により詳しく述べられるが、反応種と図案化されたナノ構造の反応温度以下である。もちろん、当業者であれば多くの変形例、修正案、代替案を認識するだろう。
【００５５】
この方法はナノ構造の、選択された素材の、プラズモン共振周波数を決定すること（ステップ５０５）を含む。特定の実施形態では、プラズモン共振周波数は伝導電子の全体的な振動が存在する周波数である。例として、プラズモン共振周波数は、粒子と周囲の媒質の任意の特性を知っていれば、ミー理論から導き出せる。複雑な構造には、粒子の形状と配置を知ることが必要となる場合がある。プラズモン共振周波数は実験的に分光法によって計測することもできる。もちろん、当業者であれば多くの変形例、修正案、代替案を認識するだろう。加えて、このような定義は本発明の範囲を過度に制限されるように解釈されてはならない。
【００５６】
次に、簡略化された図７に示されている通り、この方法は、選択された素材の一部をプラズモン共振周波数に既定の周波数を持つ電磁源７０１を用いて励起すること（ステップ５０７）を含む。電磁放射は一様面線源でも構造を持つ線源でも良い。電磁放射は、数ある中でも、ヘリウムネオン、アルゴン＋＋、または、レーザーダイオード、といったレーザー源から得られる。好ましくは、既定の周波数は、実施形態によるが、約２００ナノメーターから３０，０００ナノメーターの範囲である。連続体レーザーの方が、パルスレーザーよりも好ましい。もちろん、他の変形例、修正案、代替案もあり得る。
【００５７】
この方法は、既定の周波数での電磁エネルギーと関連する、選択された素材の熱エネルギーを増加させること（ステップ５０９）を含む。熱エネルギーは選択された素材と、一つ、または複数の前駆物質の活性化エネルギーと関連している。望ましくは、熱エネルギーは、また、物質の膜を形成するための、選択された素材と一つまたは複数の前駆物質の特定の反応温度にも関連している。後述されるように、この方法は、一つまたは複数の化学的前駆物質７０３を、選択された素材の少なくとも一部を覆う膜８０１の選択的な蒸着（ステップ５１３）を引き起こすために、プラズモン共振周波数で励起された選択された素材を含んで回路基板を覆う様に使用すること（ステップ５１１）を含む。実施形態によるが、他のステップがあることもあり得る。この方法はステップ５１５で終了する。もちろん、他の変形例、修正案、代替案もあり得る。
【００５８】
上記のステップの手順は、本発明の実施例による物質の膜を形成する方法を提供する。示されている通り、この方法は、電磁放射と回路基板上の既定の模様を持った金属のナノ構造を使って物質の膜を形成する方法を含む、ステップの組合せを用いる。この請求項の範囲から外れること無しに、ステップが加えられたり、一つまたは複数のステップが除かれたり、一つまたは複数のステップが異なる順序で提供されたり、といった代替案も可能である。
【００５９】
単に例であるが、本発明は物質の膜を形成する別の方法を提供する。この方法は、一つまたは複数の粒子を既定の周波数を持った電磁放射源で照射することを含む。この方法は、一つ、または、複数の粒子の一部の局所的な温度を上昇させるために、一つ、または、複数の粒子の一部の熱エネルギーを増加させること、を含む。熱エネルギーの上昇は、一つ、または、複数の粒子の一部の近傍にある一つ、または、複数の種の化学反応を開始させるのに十分である。もちろん、他の変形例、修正案、代替案もあり得る。
【００６０】
上記のステップの手順は、本発明の実施例によって、一つの方法を提供する。この請求項の範囲から外れること無しに、ステップが加えられたり、一つまたは複数のステップが除かれたり、一つまたは複数のステップが異なる順序で提供されたり、といった代替案も可能である。本発明の実施例による、システムの詳細はこの明細書、とりわけ以下に記述される。
【００６１】
図９から１１は、本発明の実施例による装置の簡略化された図である。これらの図解は単に例であって、この請求項の範囲を過度に制限するものではない。当業者であれば多くの変形例、修正案、代替案を認識するだろう。図９を参照して、本発明は、本発明の実施例によって、回路基板を処理する装置９００を提供する。示されている通り、装置は、試料が乗っている試料台９０１を含む。試料台はしばしば、特定の実施形態によって、ｘ−ｙ台、そして／もしくは、ｘ−ｙ−ｚ台である。試料台は、試験槽９０３内に保持されている。実施形態によっては、真空状態を作り出すために、試験槽は真空ポンプ９０５と繋がっている場合もある。代わりに、実施形態によって、試験槽は大気圧や高圧、または、それらの任意の組合せに保持されていることもある。
【００６２】
この装置は、特定の実施形態によると、レーザー源９０９といった電磁放射源を含む。実施形態によって、レーザー源は、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素、他であって、レーザーでない光源、やこれらの任意の組合せであり得る。レーザー源は、機械的、そして、光学的にレーザービームを遮断し、そして／または、レーザービームを鏡９１５に横断させる、シャッター９１３に繋がった偏光器９１１に繋がっている。鏡は、実施形態によって、レーザービームのある種の調整を可能にする。実施形態によっては、レーザービームは顕微鏡９１７を通って、コリメータ９２１を通って試料の主要な部分へと収束する。
【００６３】
特定の実施形態では、顕微鏡は画像捕獲機器９１９につながれている。好ましくは、実施形態によるが、画像捕獲機器は電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラ、または類似のものである。特定の実施形態では、高解像度のために、ＣＣＤカメラは少なくとも１６０ｘ１２０ピクセル以上を持つ。特定の実施形態によると、ＣＣＤカメラは、ディスプレイとコンピュータ機器を含むビデオモニタ９２３に繋がっている。また、特定の実施形態による、装置を監視するコンピュータシステム１０１０も示されている。
【００６４】
図１０は、本発明の実施例による、図９のシステムを監視するのに用いられるコンピュタシステム１０１０の簡略図である。この図は単に例であって、この請求項の範囲を過度に制限するものではない。当業者であれば多くの変形例、修正案、代替案を認識するだろう。示されている通り、コンピュータシステム１０１０は、ディスプレイ機器１０２０，ディスプレイ画面１０３０、キャビネット１０４０，キーボード１０５０、スキャナーとマウス１０７０を含む。マウス１０７０とキーボード１０５０は「使用者入力機器」の典型である。マウス１０７０は、グラフィカル・ユーザー・インターフェース機器のボタンを選ぶためのボタン１０８０を含む。使用者入力機器の他の例としては、タッチスクリーン、光ペン、トラックボール、データグローブ、マイク、などがある。
【００６５】
このシステムは、本発明の実施のためのシステムの代表例で一つの型に過ぎない。当業者には、様々な型、と形態が本発明と併せて用いられるのに適していることは明らかであろう。好ましい実施形態では、コンピュータシステム１０１０はペンティアム（登録商標）級に基づいたコンピュータで、マイクロソフト  コーポレーションのウィンドウズ（登録商標）ＮＴ、または、ＸＰオペレーティング・システムを走らせているものを含む。このシステムは、しかしながら、当業者によって、本発明の範囲から逸脱すること無しに、他のオペレーティング・システムや基本設計概念に容易に適応させることが可能である。示した通り、マウス１０７０はボタン１０８０の様なボタンを一つまたは複数持つことができる。キャビネット１０４０は、ディスクドライブ、プロセッサー、記憶装置、他、といったよく知られているコンピュータの構成要素を内蔵する。記憶装置は、これらに限らないが、ディスクドライブ、磁気テープ、固体メモリ、バブルメモリ、他、を含む。キャビネット１０４０は、コンピュータシステム１０１０を外部の機器、外部の記憶装置、他のコンピュータ、または、他の周辺機器とつなぐための入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース・カードといった、下記にさらに述べられる、追加のハードウェアを含むことができる。
【００６６】
図１１は、本発明の実施例による、図１０のコンピュータシステムのハードウエア構成要素のより詳細な図である。この図解は、単に例であって、この請求項の範囲を過度に制限するものではない。当業者であれば多くの変形例、修正案、代替案を認識するだろう。示されている通り、基本的なサブシステムはコンピュータシステム１０１０に含まれている。特定の実施例では、サブシステムはシステムバス１０７５で相互接続されている。プリンター１０７４、キーボード１０７８、固定ディスク１０７９，ディスプレイ・アダプタ１０８２に接続したモニター１０７６、他、といった追加のサブシステムが示されている。入出力（Ｉ／Ｏ）制御器１０７１に接続される、周辺機器と入出力（Ｉ／Ｏ）機器が、シリアルポート１０７７といったこの技術内で知られた任意の手段で、コンピュータシステムに接続されることができる。例えば、シリアルポート１０７７が、コンピュータシステムを、インターネットといった広域ネットワークに順繰りに接続するモデム１０８１、マウス入力機器、またはスキャナ、に接続するために用いられる。システムバスを経由した相互接続は、サブシステム間の情報の交換のみならず、中央演算子１０７３が各サブシステムと通信したり、システムメモリ１０７２や固定ディスク１０７９からの指示の実行を制御したり、することを可能にする。サブシステムと相互接続の他の配置は、当業者には、容易に達成できる。システムメモリ、そして、固定ディスクは、コンピュータプログラムの保存のための具体的な媒体の例であって、他の型の具体的な媒体はフロッピー（登録商標）ディスク、着脱式ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭといった光学的記憶媒体、バーコード、フラッシュメモリなどの半導体メモリ、読み出し用のみのメモリ（ＲＯＭ）そして、電池に裏付けられたメモリなどである。
【００６７】
望ましい実施形態では、本発明は、化学的気相成長や、エッチングや類似の物といった他の処理を用いて、物質の膜を形成するシステムを提供する。このシステムは、ここに記述された機能を実行するための、様々なコンピュータプログラム（コード）を持つ、一つまたは複数の、メモリを持つ。このシステムは、選択された素材を含む、少なくとも一つの金属ナノ構造を持った回路基板を試験槽に移送するためのコードを持つ。このシステムは、選択された素材の熱エネルギーを上昇させるために、選択された素材の一部を、選択された素材のプラズモン共振周波数に既定の周波数を持つ電磁源で励起するためのコードを持つ。このシステムは、また、回路基板の他の領域に蒸着を起こさせない一方で、選択された素材の一部のみを覆う選択的な膜の蒸着を引き起こすために、プラズモン共振周波数で励起された選択された素材を含む、回路基板を覆う、一つ、または、複数の化学前駆物質を付けるためのコードも持つ。実施形態によって、他の変形例、修正案、代替案もあり得る。
【００６８】
上記は特定のハードウエア機構で説明されているが、様々な変形例、修正案、代替案もあり得る。例えば、任意のハードウエア機構はより一層一体化でき、また、分離もできる。機構はまた、部分的に、ソフトウェアや、ソフトウェアとハードウェアの組合せによって履行することもできる。ハードウェアとソフトウェアは、実施形態によって、より一層統合されたり、より少なく統合されたりできる。
【実施例】
【００６９】
本発明の原理と運用を立証するために、化学的気相成長の環境での発明の例を提供した。こういった例は、単に実例であって、この請求項の範囲を過度に制限するものではない。当業者であれば多くの変形例、修正案、代替案を認識するだろう。背景情報として、この方法とシステムに関した、従来型の化学的気相成長とその応用に関する情報を提供した。このＣＶＤ研究の目的の一つは、局所的にナノ構造を制御することにある。強誘電体物質が不揮発性メモリの用途に望ましい。しかしながら、強誘電体物質の均一のナノスケール配列を加工するには課題がある。従来型のＣＶＤでは不ぞろいの蒸着処理だけが可能で、従って限られている。
【００７０】
この例では、ＬＣＶＤでのように、レーザーを回路基板を局地的に熱するために焦点を合わせる代わりに、回路基板上での、粒子、ワイヤ、またはそれらの配列、といった金属ナノ構造のＣＶＤ環境での局所的な加熱は、プラズモン共振を励起することで引き起こされる。プラズモン共振は、光波が金属中の非局在化電子と相互作用することで起きる、そして、プラズモン周波数では、光の入射エネルギーのかなりの部分が粒子に吸収されることで加熱が起こる。ＣＶＤ成長のための適切な温度は適度の光強度で到達可能である。
【００７１】
プロセスの概略図が図１２に示されている：  入射光（緑の矢）が、ＣＶＤ環境で、回路基板上の、任意の金属ナノ構造配列（赤）中にプラズモン共振を励起する。粒子は加熱され、蒸着（深緑）が加熱された粒子上にのみ起きる。（下は拡大図である。）コイル状になったワイヤなどの複雑な３次元の金属構造に蒸着を成長させることも可能である（図１３）。下に横たわる金属構造を使うことは、強誘電体にとって有利である、なぜなら、下に横たわる金属は必要な電極として作用できるからである。コンデンサ（金属−誘電体−金属）を図１４のようにエッチングなして蒸着させることも可能である。本発明による方法の、他の例が後述されている。
【００７２】
また他の例では、様々なナノ構造を、化学的気相成長技法を用いて形成した。ＴｉＯ２（二酸化チタン）を、１０，２０、そして４０ナノメーターの金ナノ粒子に直接ＣＶＤすることを実演した。もちろん、他の変形例、修正案、代替案もあり得る。
【００７３】
我々が知る限り、これがＣＶＤにプラズモン加熱を適用した最初の例である、そして、プラズモンに補助されたＣＶＤ（ＰＣＶＤ）という名前を当てはめる。蒸着のためのレーザーの出力密度は、従来型のレーザーに補助されたＣＶＤに比べ数桁下であった。１０，２０，そして、４０ナノメーターの直径のナノ粒子が溶液からシリコンウェハーに蒸着された、そして図１５に示されているのは、蒸着させた粒子のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）像である。蒸着は不ぞろいで、約１００粒子／マイクロメーター２の密度を持つ。
【００７４】
これらのウェハーは、上記のような、マイクロＣＶＤ炉に置かれたが、他の炉でも良い。前駆物体は，Ｔｉ［（ＯＣＨ（ＣＨ３）２］２［Ｃ１１Ｈ１９Ｏ２］２で、比較的低い温度で高い蒸気圧を持つことから選択された。２０ナノメーターの金の粒子のシリコンウェハー上でのプラズモン共振は６４０ナノメーターである。（薄い、固有の２酸化シリコンの層は除去されなかった。）ヘリウムネオンレーザービーム（６３２ナノメーター）が１０倍の倍率を持つ顕微鏡で焦点を合わせられ、１０μメータに近いサイズのスポットができた。試料セルはコンピューター制御されたＸＹ並進台に載せられた。レーザー強度は、ビーム経路にある回転する偏光器を調整することによって、１０から１００／ＡＷで変化させた。電動のシャッターも、露出を制御するために、ビーム経路に置かれた。ラボビュープログラムが位置、照射線量、レーザー強度を制御し、バブラーとセルの温度とセルの圧力を記録した。格子状の５００コマが作り出された。左から右へと露出が増加し、レーザー強度は上から下へ増加する。前駆物質  Ｔｉ［（ＯＣＨ（ＣＨ３）２］２［Ｃ１１Ｈ１９Ｏ２］２と酸素の分圧は、ＬＣＶＤの資料から取られた。バブラーは摂氏１３０度に保たれ、少量のアルゴンがセルの中で１．５ミリバールの圧力になるように導入された。酸素の流れがセル圧力を２．０ミリバールまで増加させた。蒸着のサイズは、粒子のサイズ、レーザー強度、露出によって変わった。蒸着のサイズはマイクロからナノスケールであった。図１６に示されているのは、２０ナノメーターの金粒子を用いた最初の実験からのミクロンサイズの蒸着のＳＥＭ像である。蒸着のこの配置はおそらく、露出と強度が高かった場所だと考えられ、ミクロンサイズの特徴は不当な物ではない。ビームスポットはだいたい１０マイクロメータで二酸化チタンは６３２ナノメーターではごくわずかな吸収と高い熱伝導性を持つ。ラマン分光光度法によって、実際、特徴の多くが、鋭錐石、もしくは、金紅石の形にある二酸化チタンで、一方、蒸着のいくつかは二酸化チタンと、反応しなかった前駆物質との混合であると考えられている。この試料では、直径が１０μメータで高さが４０μメータの棒状の蒸着が観測された。図１７は、おそらくより低い強度と露出で作られた、類似の２０ナノメーターの粒子へのナノスケールの蒸着を示す。図１８は４０ナノメーターの金粒子へのナノスケールの蒸着を示す。図１９は１０ナノメーターの金粒子へのナノスケールの蒸着の範囲を示す。従って、我々は、本発明の実施例によった、上の例で、確実な方法を検証した。これらの例は単に実例であって、この請求項の範囲を過度に制限するものではない。当業者であれば多くの変形例、修正案、代替案を認識するだろう。
【００７５】
特定の実施形態によっては、特定の相互作用によって顕著な加熱効果がある場合がある。これらは、大きな構造と比較したナノ粒子の光子−電子相互作用による顕著な加熱効果である。金属の温度は伝導電子の運動エネルギーに関係していて、入射する電磁放射が金属の表面領域での電子の振動を引き起こし、従って、平均の運動エネルギーを増加させる。表面電子の運動エネルギーは、結局の所、いくぶん無作為な形で表面の外の電子、バルク電子、に移送される。これが放射加熱の基礎である。しかし、電磁放射がプラズモン共振周波数の場合、表面電子の集団振動、または、共振が起こって加熱が最大化される。このような共振を、マクロ構造を支配するバルク電子に励起することは不可能である。光の共振しない周波数も加熱を引き起こすが、共振周波数を用いた場合ほど、効果的には作用しない。
【００７６】
構造のサイズが下がるに連れ、Ｒが粒子の半径だとすると、１／Ｒに比例する、表面−体積比が増加する。特に、ナノ粒子は高い表面−体積比を持ち、バルク電子に対してより多くの表面電子がある。一般的に、これが、プラズモン共振周波数での電磁放射によるナノ粒子の効果的な加熱の原因になると考えられている。
【００７７】
プラズモン共振の影響を説明するために、我々の発見を支持する、金のナノ粒子の、特定の光学消滅スペクトルを示した。図２０は、本発明の特定の実施例による、金のナノ粒子の、エネルギーに対する消滅スペクトルの簡略化したプロットである。この図は単に図解であって、この請求項の範囲を過度に制限するものではない。当業者であれば多くの変形例、修正案、代替案を認識するだろう。消滅は、Ｌ＜＝１０までの複数のポールを含んで、ミー理論を使って計算された一つの球状の集団に対してのエネルギーに対してプロットされた。見て分かるとおり、共振近くで、消滅に、殆ど一桁の増加が見られる。光学的な消滅には、光の散乱と吸収が考慮されている。吸収と散乱にどのように分かれていようとも、加熱は共振周波数で最大化されて、これは、我々の発見を支持する物である。我々は、こういった機構が存在することを信じるが、実施形態によっては、他の変形例、修正案、代替案もあり得る。
【００７８】
加えて、上記の特定の望ましい実施形態は、蒸着に関してであるが他の技法も使用可能である。例えば、本発明は、プリフォーム（粒子が目的とされる模様に配置された回路基板）上に従来型のＣＶＤ（または、ここで述べられている、プラズモンに補助されたＣＶＤ）によって蒸着されたエッチング層にも応用できる。特定の実施形態によると、エッチングされる層が蒸着された後、本発明を、融解、昇華、または、他の物理的効果によって、蒸着された層が粒子の近傍で削除されることを引き起こす、プリフォームの粒子近傍の温度（及び／もしくは、電界）の局所的な増加を引き起こすために用いることができる。もちろん、他の変形例、修正案、代替案もあり得る。
【００７９】
また、ここに述べられた例や実施形態は説明目的のみであることも理解される。上述されたように、本発明は、特定の実施形態によると、プリフォームの幾何的特徴で供給された特性と空間的なスケールを持つ構造を持った膜の直接の蒸着も可能にする。蒸着が説明されているが、特定の実施形態によっては、選択的に粒子、及び／もしくは、プリフォーム構造の温度を増加させるためにこの技法を用いて、他の化学反応を援助することも可能である。様々な改良や変更が、当業者に提示され、それらは本願の精神と範囲、および添付の請求項の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】図１は、本発明の実施例による、蒸着方法の簡略化された流れ図である。
【図２】図２は、本発明の実施例による、蒸着方法の簡略化された断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施例による、蒸着方法の簡略化された断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施例による、蒸着方法の簡略化された断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施例による、別の蒸着方法の簡略化された流れ図である。
【図６】図６は、本発明の実施例による、別の蒸着方法の簡略化された断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施例による、別の蒸着方法の簡略化された断面図である。
【図８】図８は、本発明の実施例による、別の蒸着方法の簡略化された断面図である。
【図９】図９は、本発明の実施例による、装置の簡略化された図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施例による、装置の簡略化された図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施例による、装置の簡略化された図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施例による、例に伴う工程の図解である。
【図１３】図１３は、本発明の実施例による、例に伴う工程の図解である。
【図１４】図１４は、本発明の実施例による、例に伴う工程の図解である。
【図１５】図１５は、本発明の別の実施例による、例に伴う工程の図解である。
【図１６】図１６は、本発明の別の実施例による、例に伴う工程の図解である。
【図１７】図１７は、本発明の別の実施例による、例に伴う工程の図解である。
【図１８】図１８は、本発明の別の実施例による、例に伴う工程の図解である。
【図１９】図１９は、本発明の別の実施例による、例に伴う工程の図解である。
【図２０】図２０は、本発明の特定の実施例による金のナノ粒子のエネルギーに対する消滅スペクトルの簡略化したプロットである。
【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１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図２０】
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【図９】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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