(57)【要約】  基板の外に導通する微小空洞（１）を備える基板（２）の表面は、複数の懸濁状態の粒子（４）と構造体（３）とを含む水溶液と接触している。垂直方向への圧力が、構造体（３）と基板（２）の表面との間の基板の開口部に加えられ、構造体（３）及び表面の相対的運動が、基板の開口部に適用される。少なくとも１つの粒子（４）は、したがって、それぞれの微小空洞（１）内へ送り込まれ、微小空洞（１）内で、ナノサイズの糸又はナノチューブの正中央のための触媒材料である多孔質材料を形成する。
2011517107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体（２）の少なくとも１つの微小空洞（１）又は微小通路（１３）内に多孔質材料を形成する方法であって、
前記微小空洞（１）又は微小通路（１３）は、前記支持体（２）の表面上へ開口し、
前記表面は、懸濁状態の複数の粒子（４）を備える水溶液と接触しており、それと同時に、この方法は、研磨パッドと支持体（２）の表面との間に支持体（２）の平面に垂直に圧力（Ｐ）を加えることと、前記パッド（３）と前記表面とを相対的に運動させて、少なくとも１つの粒子（４）をそれぞれの微小空洞（１）又は微小通路（１３）内に挿入することと、を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記微小空洞（１）を満たす材料の多孔性は、２６％〜５０％であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記粒子（４）は、球体であり、前記微小空洞（１）の最小寸法の２／３より小さい直径を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記粒子（４）の直径は、３ｎｍ〜３００ｎｍであることを特徴とする、請求項１乃至３の何れか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記水溶液中の前記粒子（４）の重量パーセントは、０．０００１％から５０％であることを特徴とする、請求項１乃至４の何れか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記加えられる圧力は、０．０２ｄａＮ／ｃｍ２〜１ｄａＮ／ｃｍ２であることを特徴とする、請求項１乃至５の何れか１項に記載の方法。
【請求項７】
補強材料（６）が、前記微小空洞（１）の形成前に、前記支持体（２）の表面上に堆積されることを特徴とする、請求項１乃至６の何れか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記補強材料（６）は、窒化シリコンから作られることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
被覆層７が、前記微小空洞（１）の内壁を被覆することを特徴とする、請求項１乃至８の何れか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記粒子（４）は、シリカ、炭素、酸化セリウム、アルミナ、及びポリマー材料又は化合物から選択されることを特徴とする、請求項１乃至９の何れか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記粒子（４）は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、又はＡｕから選択される請求項１乃至１０の何れか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支持体の少なくとも１つの微小空洞（ｍｉｃｒｏｃａｖｉｔｙ）又は微小通路（ｍｉｃｒｏｐａｓｓａｇｅ）内に多孔質材料を形成する方法に関し、この微小空洞又は微小通路は、支持体の表面上へ開口している。
【背景技術】
【０００２】
例えば電力消費量又は動作周波数に関する集積回路の性能の継続的な改善は、不可避的に、集積回路の素子の寸法を常に減少させている。トランジスタの寸法を継続的に減少させることは、酸化シリコンの誘電率よりも低い誘電率を提供するｌｏｗ−Ｋ材料及び超ｌｏｗ−Ｋ材料のような新しい材料を使用することによって可能となった。
【０００３】
これらのｌｏｗ−Ｋ材料は、典型的には、集積回路の基板又は配線構造内に集積化されたパターンの形をした素子の電気的絶縁に使用され、金属材料線を絶縁し、かつ、それらの金属材料線の電磁的結合を減少させる。
【０００４】
一般的な方法では、最も低い誘電率、すなわち、ｌｏｗ−Ｋ材料を有するボイドは、誘電体材料内に多孔性をもたらすことによって、すなわち、材料内にボイド又はガスを含めることによって、得られる。したがって、絶縁材料内の多孔率を最大化することによって、最終的な材料の誘電率を大きく減少させることができる。典型的には、バルク状態の炭素添加酸化シリコンＳｉＯＣ（ｃａｒｂｏｎａｃｅｏｕｓ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｘｉｄｅ）は、３．２に等しい誘電率を有する。例えば、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（登録商標）から市販されているＢＤ２Ｘ（登録商標）のような、直径が約１ｎｍの気孔を備えた２６％の多孔率を有する多孔質ＳｉＯＣ材料の場合には、誘電率は、２．５に等しい。
【０００５】
多孔質材料は、典型的には、プラズマ化学気相成長法によって、又は、スピン塗布法によって、得られる。しかしながら、これらの技術は、小さな寸法の微小空洞を満たすことができず、このことが、これらの技術を不適切なものにしている。
【０００６】
これと同時に、多孔質材料を形成する粒子堆積が、毛管技術又は沈殿技術と呼ばれる技術によって、小さな微小空洞内で実行されているが、これらの技術は、工業的アプローチとしては適切なものではない。そのような技術は、とりわけ、Ｐｅｙｒａｄｅ  ｅｔ  ａｌ．「Ｄｉｒｅｃｔ  ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｌｏｃａｌｉｓａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｃｏｌｌｏｉｄａｌ  ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ  ｏｎ  ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｂｙ  ｃａｐｉｌｌａｒｙ  ｆｏｒｃｅｓ」，Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ８３（２００６）  １５２１−１５２５に説明されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、工業的なかつ容易な方法によって、多孔質材料を微小空洞内に形成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による方法は、添付の特許請求の範囲によって特徴づけられ、より詳細には、表面が、懸濁状態の複数の粒子を備える水溶液と接触しており、それと同時に、この方法は、パッドと微小空洞又は微小通路を備える支持体の表面との間に支持体の平面に垂直に圧力を加えることと、パッドと表面とが支持体の平面に平行な方向に相対的に運動して少なくとも１つの粒子をそれぞれの微小空洞又は微小通路内に挿入することと、多孔質材料がナノワイヤ又はナノチューブを成長させるための触媒材料であることと、を備えることを特徴とする。
【０００９】
その他の利点及び特徴が、限定的ではない単なる例として以下に説明される本発明の特定の実施形態及び添付の図面からよりはっきりと理解できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の製造方法の一連のステップを概略的に示す断面図。
【図２】本発明の製造方法の一連のステップを概略的に示す断面図。
【図３】本発明の製造方法の一連のステップを概略的に示す断面図。
【図４】本発明の製造方法の代替実施形態の一連のステップを概略的に示す断面図。
【図５】本発明の製造方法の代替実施形態の一連のステップを概略的に示す断面図。
【図６】本発明の製造方法の第２代替実施形態の一連のステップを概略的に示す断面図。
【図７】本発明の製造方法の第２代替実施形態の一連のステップを概略的に示す断面図。
【図８】本発明の製造方法の第３代替実施形態の一連のステップを概略的に示す断面図。
【図９】本発明の製造方法の第３代替実施形態の一連のステップを概略的に示す断面図。
【図１０】本発明の製造方法の第４代替実施形態の一連のステップを概略的に示す断面図。
【図１１】本発明の製造方法の第４代替実施形態の一連のステップを概略的に示す断面図。
【図１２】本発明の製造方法の第４代替実施形態の一連のステップを概略的に示す断面図。
【図１３】図１０〜図１２に示される本発明の製造方法の他の変形を概略的に示す断面図。
【図１４】図１０〜図１２に示される本発明の製造方法の他の変形を概略的に示す断面図。
【図１５】図１０〜図１２に示される本発明の製造方法の他の変形を概略的に示す断面図。
【図１６】図１０〜図１２に示される本発明の製造方法の他の変形を概略的に示す断面図。
【図１７】図１０〜図１２に示される本発明の製造方法の他の変形を概略的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１に示されるように、凹部、すなわち、微小空洞１が、支持体２に形成され、支持体２の一方の表面、すなわち、主表面２ａ上へ開口している。支持体２は、基板、例えば、シリコン基板によって形成されてもよい。さらに、複数の層が、基板上に堆積され、例えば、金属配線面を形成してもよい。微小空洞１は、一般的な方法によって、例えば、フォトリソグラフィー及びエッチングによって形成され、基板内に直接生成されてもよいし、その基板上に堆積した層内に生成されてもよい。
【００１２】
そして、微小空洞１を備える支持体２の表面は、化学機械的研磨プロセスに類似する化学機械的堆積プロセスを施される。したがって、図２に示されるように、微小空洞１が開口している表面、すなわち、主表面２ａは、粒子４を含む水溶液によって覆われた研磨パッド３、例えば、一枚のポリウレタンと接触した状態にある。一般的な方法では、力が、支持体の平面に対して非ゼロ角度（ｎｏｎ−ｚｅｒｏ  ａｎｇｌｅ）をなす方向に支持体に加えられる。その結果として、この力は、例えば、支持体２の平面に垂直な方向に沿って、支持体２とパッド３との間に圧力Ｐを生成する。支持体２は、さらに、パッド３に対して、例えば、回転によって動き、又は、その逆に、パッド３は、支持体２に対して、例えば、回転によって動く。運動は、支持体２の平面に平行な平面で起こることが好都合である。一般的には、化学機械的研磨は、Ｘｉｅ  ｅｔ  ａｌ．「Ｅｆｆｅｃｔｓ  ｏｆ  ｐａｒｔｉｃｌｅ  ｓｉｚｅ，  ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ  ｐａｄ  ａｎｄ  ｃｏｎｔａｃｔ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｉｎ  ｆｒｅｅ  ａｂｒａｓｉｖｅ  ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ」，ＷＥＡＲ  ２００（１９９６）  ２８１−２８５に説明されている。
【００１３】
図３に示されるように、化学機械的堆積法が実行されると、少なくとも１つの粒子４が、最初は空であったそれぞれの微小空洞１の中へ取り込まれる。それによって、多孔質材料が、微小空洞の内部に形成される。この多孔質材料は、１つ又は複数の粒子と、微小空洞の残りの空間を占めるボイド（又は、ガス）と、によって構成される。多孔質材料は、微小空洞１を完全に満たしてもよいし、部分的に満たしてもよい。多孔質材料は、単一の粒子によって形成されてもよいが、一般的な方法では、複数の粒子４によって形成される。
【００１４】
そして、１つ又は複数の粒子を満たされた微小空洞は、微小空洞１の最初の寸法によって規定される寸法を有する多孔質材料のパターンを形成する。これらの粒子４が、微小空洞内で圧縮され、それによって、機械的により強い多孔質材料のパターンを形成することが好都合である。化学機械的研磨と違って、微小空洞１は、平坦化されなければならない材料によって満たされるのではなく、空の状態のままであり、そのために、水溶液に含まれる粒子４が、微小空洞の中へ挿入される。
【００１５】
化学機械的堆積法は、一般的な化学機械的研磨装置によって、例えば、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（登録商標）から市販されているＭｉｒｒａ型若しくはＲｅｆｌｅｘｉｏｎ型の装置によって、Ａｌｐｓｉｔｅｃから市販されているＭｅｇａｐｏｌ  Ｍ５５０型の装置によって、又は、Ｅｂａｒａから市販されているＦｒｅｘ型の装置によって、実行されてもよい。
【００１６】
一般的な化学機械的研磨の場合と同様に、支持体２は、移動ヘッド５にしっかりと取り付けられ、この移動ヘッド５は、微小空洞１を備えた支持体の表面とその支持体が支持されるパッド３との間に圧力Ｐを加えるのを可能にする（図２）。ヘッドによって支持体２に加えられる負荷圧力は、０．０２ｄａＮ／ｃｍ２から１ｄａＮ／ｃｍ２である。この負荷圧力は、粒子４が微小空洞１の中へ詰め込まれて圧縮されるのを可能にする。負荷圧力の値を調整することによって、多孔質材料の最終的な多孔率、すなわち、最終的な材料の空隙率を調整することが可能である。
【００１７】
粒子４は、微小空洞１内で密集することが可能であり、そして、それらの粒子４は、このようにして機械的安定性を備えて形成された構築物（ｅｄｉｆｉｃｅ）を提供し、このことは、例えば、空隙を備えた垂直な積層（ｓｔａｃｋ）を配線構造内に形成するのにとりわけ好都合である。
【００１８】
化学機械的堆積に使用されるパッド３は、一般的な研磨法に使用されるものと同じものである。一般的な方法では、パッド３の特性は、望まれる用途、基板の表面に配置された材料、及び、満たされるべき微小空洞の寸法に依存する。
【００１９】
微小空洞１の最小寸法が１０μｍより大きい場合には、ポリウレタンから作られ、５０から７０の「ショアーＤ」として分類される硬度と、６０ｍｇ／ｃｍ３から９０ｍｇ／ｃｍ３の密度と、４％より小さい圧縮率と、を備えた「平坦化」パッドと呼ばれるパッド３が使用される。Ｒｏｈｍ  ＆  Ｈａａｓから市販されているＩＣ１０００（商標）パッドが使用されることが好都合である。
【００２０】
微小空洞１の最小寸法が、１０μｍよりも小さい場合には、５０から７０の「ショアーＡ」として分類される硬度と、２０ｍｇ／ｃｍ３から４０ｍｇ／ｃｍ３の密度と、１０％から２５％の圧縮率と、を備えた「中間」パッドと呼ばれるパッド３が使用される。Ｒｏｈｍ  ＆  Ｈａａｓから市販されているＳｕｂａ  ＩＶ（商標）パッドが使用されることが好都合である。
【００２１】
微小空洞１の寸法が約１μｍの場合、及び／又は、パッド３と接触している支持体の表面が粒子によって傷つけられ易い延性材料を備える場合には、５０から８０の「ショアーＡ」として分類される硬度と、２０ｍｇ／ｃｍ３よりも小さい密度と、３０％以上の圧縮率と、を備えた「仕上げ」パッドと呼ばれる研磨パッド３が使用される。Ｒｏｈｍ  ＆  Ｈａａｓから市販されているＰｏｌｉｔｅｘ（商標）パッド３が使用されることが好都合である。
【００２２】
化学機械的研磨の場合と同様に、堆積が実行されるとき、支持体２は、水溶液に接触した状態にある。典型的には、堆積は、安定した粒子懸濁液を得るために、１．５から１２のｐＨを有し、かつ、アニオン性又はカチオン性であるコロイド粒子の水性懸濁液を使用する。ｐＨの調節は、水溶液中の粒子４の分離を制御するジータ電位（ｚｅｔａ  ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）を定めるのを可能にする。
【００２３】
水溶液中で懸濁状態にある粒子４は、純粋なものであってもよいし、被覆材料によって被覆されたコア材料から構成されてもよい。粒子４が純粋なものである場合には、それらの粒子４は、例えば、シリカ、炭素、酸化セリウム、アルミナ、ポリマー材料、又は異なる金属、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｐｔなどから作られる。粒子４が被覆されている場合には、被覆材料は、例えば、アルミナ、酸化セリウム、又は酸化鉄である。それらの粒子４は、例えば、アルミナ又は酸化セリウムによって被覆されたシリカ若しくはポリマー材料の粒子、又は高分子化合物の粒子である。被覆材料の使用は、ジータ電位を変化させるのを可能にし、それによって、コロイド懸濁液の要素的粒子を容易に分離するのを可能にする。
【００２４】
要素的粒子４の寸法は、３ｎｍから３００ｎｍが好都合である。さらにまた、水溶液中の粒子４の重量パーセントは、０．０００１％から５０％が好都合である。粒子４は、球体であってもよいし、その他のどのような形状を有してもよい。
【００２５】
単なる例として、市販されているＫｌｅｂｏｓｏｌ（商標）１５０８−３５水溶液及びＴ６０５水溶液が、使用されてもよい。
【００２６】
市販されているＫｌｅｂｏｓｏｌ（商標）１５０８−３５水溶液は、Ｒｏｈｍ  ＆  Ｈａａｓから販売されており、ＮＨ４ＯＨによって調節された約１０のｐＨを備えたアニオン性溶液中で３５ｎｍの直径を有する３０ｗｔ％のシリカ粒子を備える。市販されているＴ６０５水溶液は、Ｈｉｔａｃｈｉ  Ｃｈｅｍｉｃａｌから販売されており、約６．５のｐＨを備えたアニオン性溶液中で９０ｎｍの直径を有する０．１ｗｔ％のシリカ粒子を備える。
【００２７】
さらにまた、化学機械的堆積は、１ｍｍから４５０ｍｍで変化する基板の場合には、５ｍｌ／分から３００ｍｌ／分の水溶液流量によって実行されることが好都合である。パッド３の位置に対する基板の位置の相対速度は、０．１ｍ／秒から０．３ｍ／秒である。一般的な方法では、堆積温度は、２℃から７０℃である。水溶液供給量は、粒子の補充を保証し、かつ、十分な粒子４が研磨パッドの孔の中に存在するのを保証するように、調節される。
【００２８】
単なる例として、化学機械的堆積を実行するために、約０．１ｄａＮ／ｃｍ２の負荷圧力と、１ｍ／秒の速度、２００ｍｍの直径を備えた基板に対する１５０ｍｌ／分の水溶液流量と、５２℃の温度と、が使用される。これらの条件下で、約３５ｎｍの平均直径を有する酸化シリコンの粒子４が、約１５０ｎｍの直径を備えた微小空洞とともに使用される。Ｋｌｅｂｏｓｏｌ（商標）１５０８−３５水溶液が使用されることが好都合である。
【００２９】
一般的な方法では、化学機械的堆積が実行されるとき、研磨パッド３は、支持体と接触する部分においてのみ、すなわち、微小空洞を画定する支持体２の部分においてのみ、及び／又は、多孔質材料が支持体の平面を飛び越える領域においてのみ、水溶液から粒子４を除去する。
【００３０】
しかしながら、化学機械的堆積が実行されるとき、微小空洞が水溶液の粒子によって満たされる間に、材料の除去が支持体の上部で行われてもよい。材料の除去は、プロセス条件（負荷圧力、粒子材料、水溶液など）と、支持体の表面に存在する材料の種類と、に依存する。
【００３１】
パッド３と接触した状態にある支持体２の材料が脆すぎる場合には、その材料は、堆積プロセス中に除去される可能性がある。そのために、補強材料６が使用されることが好都合である（図１〜図３）。パッド３と水溶液とに接触した状態にある支持体の各部上の材料が除去されるのを低減するために、それどころか、完全に解消するために、この補強材料６は、化学機械的プロセスに耐性を有するように選択される。補強層６は、表面上に形成され、微小空洞１は、補強層を貫いて支持体２内にエッチングされる。補強層は、例えば、窒化シリコンから作られる。
【００３２】
同様に有利な方法では、微小空洞１の内壁は、被覆材料の層７によって、例えば、絶縁材料、例えば、酸化シリコンによって、被覆される。微小空洞１の内壁は、層７によって被覆されるが、微小空洞１の空間のほとんどが、満たされるわけではない。
【００３３】
支持体２の材料が、粒子４に使用される材料と化学的に相溶性がなければ、これらの粒子は、空洞の材料の表面に付着することはなく、粒子は、研磨の終了時点で水によるすすぎが実行されるときに、及び／又は、ブラッシングによる清浄及びウエハの乾燥が実行されるときに、除去される。したがって、層７は、存在する材料及び所望の用途に応じて、使用されることが好都合である。層７は、粒子を付着させる役割を果たしてもよく、そればかりか、電気的絶縁層の役割、又はドーパント拡散若しくは樹枝状金属結晶の形成に対する障壁層の役割を果たしてもよい。
【００３４】
微小空洞内に配置された粒子にパッド３によって加えられる圧力は、粒子同士を結合させるのではなく、粒子と微小空洞の壁とを結合させる。乾燥が実行されると、粒子は、化学的に又は静電的に、他の粒子及び微小空洞壁と結合したままである。粒子に加えられる圧力は、また、粒子のシンタリング（ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）を発生させることがあり、それによって、微小空洞の機械的強度を全体的に向上させる。
【００３５】
微小空洞１内に配置される粒子４の数は、微小空洞１の寸法と、粒子４の寸法と、粒子に加えられる圧力と、に依存する。１つの微小空洞につき１つの粒子を得るためには、微小空洞と略同じ寸法を有する粒子を選択することが好都合である。１つの微小空洞につき２つの粒子を得るためには、粒子が球体であり、かつ、微小空洞が立方体であると仮定すると、微小空洞の寸法の２／３に略等しい直径を有する粒子を選択することが好都合である。したがって、少なくとも２つの球体粒子を空洞内に配置するためには、それらの粒子は、微小空洞の最小寸法の２／３よりも小さい直径を有する必要がある。
【００３６】
微小空洞１が立方体であり、かつ、粒子４が球体であると仮定すると、粒子によって占められる空間は、圧縮しなければ、理論的には７４％を超えることはできない。結晶学では、７４％に等しい緻密性（ｃｏｍｐａｃｔｎｅｓｓ）は、「六方最密充填」又は「面心立方最密充填」と呼ばれる積層によって達成される。したがって、多孔質誘電体材料のパターンは、２６％の最小多孔率を有する。実際には、そのような構造の現実的な緻密性は、７０％を超えることはない。したがって、圧縮しなければ、３０％の多孔率が、微小空洞に存在する。さらにまた、球体粒子が、微小空洞の直径に略等しい直径を有する場合には、立方体微小空洞は単一の粒子のみを含むことができ、多孔率は５０％に達する。したがって、このようにして、多孔率は、微小空洞内に存在する粒子の寸法を制御することによって、調整されることが可能である。さらに、たとえ粒子が球体でなくても、空洞内に存在する粒子の数は調整されることが可能である。
【００３７】
多孔質材料は誘電体材料であってもよく、その多孔質材料は、誘電体材料の粒子４によって形成され、及び／又は、誘電体材料によって被覆される。粒子が純粋なものである場合には、それらの粒子は、例えば、シリカ、酸化セリウム、アルミナ、又は、ポリマー材料から作られる。しかしながら、粒子は、また、誘電体材料によって被覆された導電性材料、例えば、炭素、鉄、コバルト、プラチナ、ニッケルなどから作られてもよい。
【００３８】
図１〜図３に示されるように、微小空洞１は、シリコン基板に形成され、そして、多孔質誘電体材料を満たされてもよい。このようにして、多孔質誘電体材料パターンは、能動素子を電気的に絶縁する。例えば、微小空洞は、酸化シリコンの粒子４で満たされる。この構造では、層７は、２つの機能を有し、これらの２つの機能は、微小空洞の電気的絶縁を行う機能と、粒子の付着力を増加させる機能と、である。基板は、窒化シリコン補強層６を備えることが好都合であり、層７は、層６を形成した後に、酸化又は堆積によって形成されてもよい。化学機械的堆積が実行されると、粒子が、空洞を被覆する薄層７に結合させられる。結合は、水の存在と、層７に対する粒子の負荷圧力と、によって、２つのＳｉＯ２材料、すなわち、粒子４と層７との間のＳｉＯＨ結合を形成することによって、化学的に実行される。さらに、結合は、粒子４が微小空洞内で結合した状態を維持する負荷圧力によって、機械的に達成される。粒子は、微小空洞の底部では、サンプルの表面上のパッドの運動から保護される。また、粒子は、粘性保護膜を形成する大多数の粒子によって、パッドの運動の機械的作用から保護される。この保護膜の厚さは、水溶液中のシリカ粒子の寸法及び濃度と、研磨パッドの材料及び形状と、基板に対するパッドの圧力パラメータ及び速度パラメータと、に依存する。
【００３９】
また、微小空洞１は、図４及び図５に示されるように、支持体２の金属配線構造内に作られてもよい。一般的な方法では、図４に示されるように、金属配線構造は、例えば、銅又はアルミニウムから作られた金属材料パターン８を備え、これらのパターン８は、例えば、多孔質であってもよいシリカ又はＳｉＯＣである絶縁及び／又は犠牲材料９によって分離される。炭素添加シリカ（ＳｉＯＣ）から作られた絶縁及び／又は犠牲材料９は、例えば、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（登録商標）から市販されているＢＤ１（登録商標）型及びＢＤ２（登録商標）型のシリカであってもよい。犠牲及び／又は絶縁材料９によって被覆された金属材料パターン８は、一般的な方法では、フォトリソグラフィーステップと、エッチングステップと、成膜ステップと、化学機械的研磨ステップと、によって得られる。
【００４０】
そして、微小空洞１が、金属材料パターン８間に形成される。微小空洞１は、図１に示されるように、一般的な方法によって、材料９内に形成されてもよい。しかしながら、微小空洞１は、好ましくは、絶縁及び／又は犠牲材料９を少なくとも部分的に除去することによって形成される。絶縁体がシリカである場合には、除去は、何らかの適切な技術、例えば、フッ化水素酸によって実行される。したがって、犠牲及び／又は絶縁材料９は、選択された用途に応じて、完全に又は部分的に除去されてもよい。
【００４１】
そして、微小空洞１は、化学機械的堆積によって、上述したように粒子４によって構成される多孔質誘電体材料で満たされる。微小空洞を満たす粒子４の層は、この層の上に新しい金属配線面を形成することができるほどに十分に密度が高くかつ頑丈なものである（図５）。
【００４２】
この構造では、材料９は、一般的には、多孔質材料であるので、層７は、銅又はアルミニウムの配線構造を生成するための拡散障壁層として使用されてもよい。例えば、ＳｉＣから作られる層７は、銅のための拡散障壁と、樹枝状銅結晶の成長に対する機械的障壁と、を形成する。使用される粒子は、化学機械的な方法によって金属線間に堆積されて多孔質絶縁体を形成する、例えば、炭素添加ドーパントを備える又は備えないシリカ粒子である。多孔質絶縁材料は、一般的には、約２の誘電率と、複数の配線面を形成するのを可能にする機械的強度と、を有する。
【００４３】
また、微小空洞１内に形成された多孔質材料は、ナノチューブ又はナノワイヤの成長を局所化するための触媒材料として使用されてもよい。この場合には、多孔質触媒材料で満たされた微小空洞１を備えた支持体２は、ナノチューブ又はナノワイヤ成長プロセスを施される。ナノワイヤ又はナノチューブは、導電性であってもよいし、導電性でなくてもよい。
【００４４】
シリコンナノワイヤの成長は、金粒子４を備えた多孔質触媒材料から得られる。さらにまた、カーボンナノチューブの成長は、Ｆｅ、Ｎｉ、及び／又は、Ｃｏの粒子４を備えた多孔質触媒材料から得られることが好都合である。しかしながら、多孔質触媒材料は、ナノワイヤ及び／又はナノチューブ、とりわけ酸化シリコンの成長に適切なものであれば、どのような材料であってもよい。
【００４５】
典型的には、カーボンナノチューブの成長は、何らかの適切な技術、例えば、化学気相成長法ＣＶＤ、プラズマ化学気相成長法ＰＥＣＶＤ、電子サイクロトロン共鳴ＰＥＣＶＤ、熱フィラメント化学気相成長法、レーザー支援化学気相成長法などによって実行されてもよい。好ましくは、９００℃よりも低い温度で触媒からカーボンナノチューブの成長を可能にする技術が使用される。カーボンナノチューブの形成に使用されるガスは、ＣＯ、Ｃ２Ｈ２、ＣＨ４、Ｆｅ（Ｃ５Ｈ５）２、キシレン、メタロセン、ガス状態のアルコール、及び、あらゆる炭素添加ガス、Ｈ２、ＮＨ３、Ｈ２Ｏ、Ｏ２、又は、これらのガスの混合ガスであってもよい。また、炭素は、プラズマによって衝撃を与えられたグラファイトソール（ｇｒａｐｈｉｔｅ  ｓｏｌｅ）によって与えられてもよい。
【００４６】
図６及び図７に示されるように、第１材料１０及び第２材料１１が、支持体２上に形成され、微小空洞１を形成するようにパターン化される。それによって、微小空洞１の底部が第１材料１０によって形成され、壁が第２材料１１によって形成される。第１材料１０及び第２材料１１は、絶縁材料であってもよいし、導電材料であってもよい。第１材料１０及び第２材料１１は、同一のものであってもよいし、異なるものであってもよく、そして、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＣＮ、ＳｉＣ、ＳｉＯＣ、又は、ポリマー材料から作られる。そして、多孔質触媒材料が、空洞内に満たされ、ナノチューブ又はナノワイヤ１２の成長を可能にする。ナノワイヤが導電性である場合には、第１材料１０もまた導電性であり、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｗ、Ｃｒ、ＴｉＮ、ＴａＮ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｒｕから作られる。
【００４７】
代替実施形態では、第１材料１０及び第２材料１１は、配線構造の一部又は１つの配線構造を形成する。第１材料１０は、銅から作られ、そして、第２材料１１、すなわち、酸化シリコン又はｌｏｗ−Ｋ材料によって被覆されたパターンを形成する。そして、微小空洞１が、従来の方法によって、銅パターン上の酸化シリコン内に形成される。
【００４８】
そして、付着層及び／又は障壁層（図示しない）が、微小空洞１の底部に堆積されることが好都合である。付着層は、第１材料１０の層上の障壁層の付着力を強化する。付着層は、例えば、Ｔａ、ＴａＮ、ＴｉＮ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｃｒから作られ、この付着層の厚さは、１０ｎｍよりも薄いことが好都合であり、原子層の堆積にまで低下してもよい。触媒材料が第１材料１０と相互拡散するのを防止するのに一般的に使用される障壁層は、例えば、Ａｌ、ＴｉＮ、Ｔｉ、Ｔａ、ＴａＮ、ＣｏＷＰ、ＣｏＷＢ、ＮｉＭｏＰから作られる。障壁層の厚さは、典型的には、１００ｎｍよりも薄い。
【００４９】
上述したように、多孔質材料は、微小空洞１内にぎっしりと詰め込まれた粒子４から形成される。ナノチューブ又はナノワイヤ１２の成長プロセス中、これらのナノチューブ又はナノワイヤは、粒子４から垂直に成長する。触媒材料の多孔率に依存して、多孔質材料パターンから発生するナノチューブ又はナノワイヤ１２の密度は、変化することがある。電気的接続が、ナノチューブ又はナノワイヤによって作られるべき場合には、多孔質触媒材料もまた導電性のあるものである。ナノチューブ又はナノワイヤの成長は、多くの場合には、先端成長（ｔｉｐ  ｇｒｏｗｔｈ）と呼ばれる成長によって達成される。触媒粒子は、成長が起こるときに立ち上がるナノチューブの先端に永久的に存在する。それによって、ナノチューブは、気孔の直径にかかわらず、空洞の底部から成長することができる。
【００５０】
代替実施形態では、微小空洞１は、水溶液に含まれ、かつ、粒子４とともに取り込まれた残留物を除去するために、清浄されてもよい。そして、微小空洞は、水、フッ化水素酸、硫酸、塩酸、及び／又は、過酸化水素の混合物であってもよい化学溶液によって、すすがれてもよい。また、２００℃よりも高い温度の酸素中における熱処理によって空洞を清浄することも可能であるし、リモート酸素プラズマを使用することも可能である。そして、ナノチューブ又はナノワイヤが、上述したように形成されてもよい。微小空洞清浄技術は、多孔質材料を構成する材料に適当である。
【００５１】
図８及び図９に示される別の代替実施形態では、第１材料１０は、支持体２と第２材料１１との間に配置され、連続層又はパターンを形成してもよい。上述したように、微小空洞１は、第２材料１１内に形成され、その微小空洞１の底部は、第１材料１０によって形成される。そして、多孔質触媒材料が、微小空洞１内に形成される（図８）。
【００５２】
支持体２は、多孔質材料を通過し、第１材料１０を分解する化学分解剤を施される。第１材料１０が少なくとも部分的に除去されるので、空隙が第１材料１０内に形成される。第１材料１０は、また、完全に除去されてもよく、そして、第２材料１１は、懸架構造（図示しない）によって支持される。第１材料１０は、例えば、酸化シリコンから作られてもよく、第２材料１１は、窒化シリコン又は金属から作られてもよい。
【００５３】
そして、支持体２は、ナノチューブ又はナノワイヤ１２の成長プロセスを施される。ナノチューブ又はナノワイヤの成長は、２つの自由表面上の多孔質触媒材料から向きが反対の２つの方向へ起こる。したがって、ナノチューブ又はナノワイヤの一方の部分は、垂直に上方へ成長し、他方の部分は、それが支持体２に接続するまで、図９において下方へ成長する。ナノチューブ又はナノワイヤは、能動素子電気的接続領域内の支持体２に接続することが好都合である（図９）。
【００５４】
代替として、ナノチューブ又はナノワイヤは、また、支持体２のより低い金属面に存在する金属材料パターンに接続してもよい。
【００５５】
ナノチューブ／ナノワイヤの成長のための材料の供与は、気孔又はその他の空洞によって、実行されてもよい。
【００５６】
例えば、すべての粒子が同じ寸法である場合に関しては、多孔率を減少させるように粒子の寸法及び組成を調整することは、好都合であるかもしれない。それによって、得られた多孔質材料は、改善された強度を提供する。
【００５７】
また、得られたこの多孔質材料の誘電率は、その多孔質材料を構成する粒子の寸法及び組成を選択することによって、調節されてもよい。
【００５８】
また、多孔質材料から作られる交点を有するナノチューブによって構成された水圧網を形成することも可能である。また、ナノチューブ又はナノワイヤは、熱を除去するための熱導体として作用するように使用されてもよい。
【００５９】
代替実施形態では、凹部は、支持体２を通過する貫通孔であり、微小通路１３の全部又は一部を形成する。多孔質材料から微小通路を形成することは、微小空洞内に多孔質材料を形成することと同様である。
【００６０】
図１０に示される特定の実施形態では、支持層１４が、支持体の裏面２ｂ上に形成されることが好都合である。そして、微小通路１３は、その微小通路１３が支持層１４に到達するまで、主表面２ａから形成される。微小通路の形成中、支持層は、部分的にエッチングされてもよい。したがって、微小通路１は、貫通孔によって支持体２内に形成されるが、それらの貫通孔は、支持層１４によって塞がれる。支持層１４は、容易に除去することができるので、製造を容易にする。層１４は、機械的な支持体を提供するが、ナノチューブの形成における停止層又は研磨ステップのための停止層として作用してもよい。
【００６１】
そして、微小通路１３を備える支持体の主表面２ａは、化学機械的研磨プロセスと同様の化学機械的堆積プロセスを施される。したがって、あらかじめ図１１に示されるように、微小通路１３が開口している第１主表面２ａは、粒子４を備える水溶液に覆われたパッド３と接触した状態にある。上述したように、力が、支持体の平面に対して非ゼロ角度をなす方向に沿って支持体に加えられる。この力は、結果として、支持体２の平面に垂直な圧力Ｐを支持体２とパッド３との間に生成することが好都合である。
【００６２】
図１２に示されるように、化学機械的堆積プロセスが実行されると、少なくとも１つの粒子４が、最初は空であったそれぞれの微小通路１３の中に詰め込まれる。それによって、多孔質材料が、微小通路の内部に形成される。この多孔質材料は、１つ又は複数の粒子と、微小通路の残りの空間を占めるボイド（又は、ガス）と、によって構成される。多孔質材料は、微小通路１３を完全に満たしてもよいし、部分的に満たしてもよい。多孔質材料は、単一の粒子によって形成されてもよいが、一般的な方法では、複数の粒子４によって形成される。これらの粒子４は、微小通路内に圧縮され、それによって、機械的により強い多孔質材料のパターンを形成することが好都合である。多孔質材料は、透過性材料である。多孔質材料内に気孔を均一に配置することは、実際に、流体が多孔質材料中を流れるのを可能にする。
【００６３】
化学機械的堆積は、上述したように、同じ条件に基づいた一般的な化学機械的研磨装置によって実行されてもよい。化学機械的堆積に使用されるパッドも、また、一般的な研磨方法に使用されるパッドと同じものである。一般的な方法では、パッドの特性は、所望の用途、支持体の表面に配置された材料と、満たされるべき微小通路の寸法と、に依存する。
【００６４】
負荷圧力は、粒子４を圧縮することによって、粒子４が微小通路１３内に詰め込まれるのを可能にする。負荷圧力の値を調節することによって、多孔質材料の最終的な多孔率、すなわち、最終的な材料における空隙率を調節することが可能である。支持層１４が支持体上に堆積されない場合には、ベアリングヘッド（ｂｅａｒｉｎｇ  ｈｅａｄ）が、裏面２ｂの面で微小通路を塞ぎ、微小通路内に配置された粒子に圧力が加えられるのを可能にする。
【００６５】
水溶液中において懸濁状態にある粒子４は、純粋なものであってもよいし、被覆材料によって被覆されたコア材料によって形成されてもよい。粒子４が純粋なものである場合には、それらの粒子４は、例えば、シリカ、炭素、酸化セリウム、酸化チタン、アルミナ、ポリマー材料、又は、異なる材料、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｓｎ、Ｍｏ、ＺｎＯ、Ｃｅ、などから作られる。粒子４が被覆されている場合には、被覆材料は、例えば、アルミナ、酸化セリウム、又は、酸化鉄である。それらの粒子４は、例えば、シリカ若しくはポリマー材料の粒子、又はアルミナ若しくは酸化セリウムによって被覆された化合物である。被覆材料の使用は、ジータ電位を変化させるのを可能にし、それによって、コロイド懸濁液から要素的粒子を容易に分離するのを可能にする。
【００６６】
要素的粒子４の寸法は、３ｎｍから３００ｎｍである。さらにまた、水溶液中の粒子４の重量パーセントは、０．０００１％から５０％であることが好都合である。粒子４は、球体であってもよいし、その他のどのような形状を有してもよい。
【００６７】
単なる例として、市販されているＫｌｅｂｏｓｏｌ（商標）１５０８−３５水溶液及びＴ６０５水溶液が、使用されてもよい。
【００６８】
一般的な方法では、化学機械的堆積が実行されると、研磨パッド３は、支持体と接触する部分でのみ、すなわち、微小通路を画定する支持体２の部分でのみ、及び／又は、多孔質材料が支持体の平面を飛び越える領域でのみ、水溶液から粒子４を除去する。
【００６９】
しかしながら、化学機械的堆積が実行されると、材料の除去は、支持体の主表面である上部において起こってもよく、それと同時に、微小通路は、水溶液の粒子によって満たされる。材料の除去は、プロセス条件（負荷圧力、粒子材料、水溶液、など）と、支持体の表面に存在する材料の種類と、に依存する。
【００７０】
パッド３と接触した状態にある支持体２の材料が、脆すぎ、堆積プロセス中に除去される可能性がある場合には、補強材料６が使用されることが好都合である（図１）。補強層６は、表面２ａ上に形成され、微小通路１３は、補強層を貫いて支持体２内にエッチングされる。
【００７１】
また、好都合な方法では、微小通路１３の側壁は、被覆材料の層（図示しない）によって、例えば、絶縁材料、例えば、酸化シリコンによって、被覆される。微小通路１３の側壁は、被覆層によって被覆されるが、微小通路１３の空間のほとんどが、満たされるわけではない。さらにまた、被覆層は、微小通路１３の底部で除去される。典型的には、層の底部は、マイクロエレクトロニクス分野にけるスペーサの形成と同様に、プラズマによってエッチングされる。
【００７２】
支持体２の材料が、粒子４に使用される材料と化学的に相溶性がない場合には、被覆材料が使用されることが好都合である。
【００７３】
微小通路内に配置された粒子にパッド３によって加えられる圧力は、粒子と粒子とを結合させ、また、粒子と微小通路の壁とを結合させる。乾燥が起こると、粒子は、化学的に又は静電的に、お互いに結合したままであり、かつ、微小通路の壁に結合したままである。粒子に加えられる圧力は、また、粒子のシンタリングを起こさせることがあり、それによって、微小通路全体の強度を向上させる。
【００７４】
微小通路１内に配置される粒子４の数及び得られる多孔質材料の気孔の寸法は、微小通路１の寸法と、粒子４の寸法と、粒子に加えられる圧力と、に依存する。
【００７５】
１つの微小通路につき１つの粒子を得るためには、微小通路と略同じ寸法を有する粒子を選択することが好都合である。１つの微小通路につき２つの粒子を得るためには、粒子が球体であると仮定すると、また、微小通路が立方体であると仮定すると、微小通路の寸法の２／３に略等しい直径を有する粒子を選択することが好都合である。したがって、少なくとも２つの球体粒子を空洞内に配置するためには、それらの粒子は、微小通路の最小寸法の２／３よりも小さい直径を有する必要がある。
【００７６】
メンブランが高スループットを課されるように設計される場合には、微小通路が、ほんの少数の粒子で満たされることが好ましい。それとは逆に、きわめて高い触媒能率を提供するメンブランの場合には、交換表面は、広いものでなければならず、そのために、微小通路は、きわめて多数の粒子で満たされる。当業者は、予定されたメンブランの用途に依存して、これらの２つの要件をトレードオフするであろう。「Ｈｉｇｈ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｎａｎｏｐｏｒｏｕｓ  ｃａｒｂｏｎ  ｍｅｍｂｒａｎｅｓ  ｆｏｒ  ａｉｒ  ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ」、Ｃａｒｂｏｎ  ４５（２００７）  １２６７−１２７８、及び、「Ｃｒｏｓｓｆｌｏｗ  ｍｅｍｂｒａｎｅ  ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｉｎｔｅｒａｃｔｉｎｇ  ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ  ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｓ」、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ２８４（２００６）  ３６１−３７２という文献は、気孔の多孔率及び寸法が２つの混合ガス間の選択性に与える影響を説明している。これらの文献は、また、粒子の形状及び寸法がメンブランの特性に与える影響を説明している。これらの文献は、さらに、粒子の配置がメンブランを通過する流れに与える影響を説明している。
【００７７】
多孔質材料は、誘電体材料であってもよく、そして、その多孔質材料は、誘電体材料から作られる粒子４、及び／又は、誘電体材料によって被覆された粒子４によって形成される。粒子が純粋なものである場合には、それらの粒子は、例えば、シリカ、酸化セリウム、アルミナ、又は、ポリマー材料から作られる。しかしながら、粒子は、また、誘電体材料によって被覆された導電性材料、例えば、炭素、鉄、コバルト、プラチナ、ニッケルなどから作られてもよい。また、多孔質材料は、液体プロセス又は気体プロセスによってガス又は化合物の分解反応を可能にする触媒材料であってもよい。多孔質触媒材料から作られる領域を備えたメンブランの製造は、プロセスの温度が低くても、典型的には、１００℃よりも低くても、触媒材料の粒子は全体的に活性状態に維持されるので、特に興味深い。
【００７８】
図１２に示されるように、多孔質材料を満たされた微小通路１３は、支持体２の２つの主表面２ａと主面２ｂとの間に通路を形成する。一般的な方法では、支持体２及び支持層１４は、異なる材料から作られるが、それらの支持体２及び支持層１４は、同じ成分を異なる割合で備えてもよい。支持層１４は、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＣＮ、ＳｉＣ、ＳｉＯＣ、又は、ポリマー材料から作られる。また、支持層１４は、金属であってもよい。
【００７９】
支持層１４が不透過性材料から作られる場合には、支持層は、何らかの適切な技術によって、少なくとも通路面において除去される（図１３）。この支持層の除去は、流体が、メンブランの主表面の一方、例えば、表面２ｂから、他方の表面２ａに流れるのを可能にする。支持層１４は、例えば、酸化シリコンから作られてもよく、そして、その酸化シリコンの分解が、フッ化水素酸によって実行される。支持層は、多孔質材料及び支持体２に対するエッチング選択性を提供する。
【００８０】
支持層１４がメンブラン中を流れるべき流体に対して透過性である場合には、支持層１４は、残されてもよいし（図１２）、メンブラン面におけるあまりにも大きい圧力損失を防止するために除去されてもよい（図１４）。
【００８１】
図１５に示される代替実施形態では、透過性層１５が、メンブランの少なくとも一方の表面２ａ又は２ｂ上に形成されてもよい。この透過性層１５は、導電性材料から作られることが好都合であるが、半導体材料又は誘電体材料から作られてもよい。さらに、透過性層は、メンブラン内にプロトンが伝導するのを可能にする層であることが好都合である。透過性層の材料は、ｎａｆｉｏｎ（登録商標）、ポリベンゾイミダゾール、スルホン化ポリエーテルエーテルセトン（ｓｕｌｐｈｏｎａｔｅｄ  ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｃｅｔｏｎ）、又は、スルホン化ポリイミドから選択される。メンブランは、燃料電池に使用されることが好都合でもある。
【００８２】
さらに別の代替実施形態（図示しない）では、微小通路１３は、水溶液中に含まれ、かつ粒子４とともに取り込まれた残留物を除去するために、清浄されてもよい。そして、微小通路は、化学溶液によってすすがれてもよく、この化学溶液は、水、フッ化水素酸、硫酸、塩酸、及び／又は、過酸化水素の混合物であってもよい。また、２００℃よりも高い温度の酸素中における熱処理によって通路を清浄することも可能であるし、リモート酸素プラズマを使用することも可能である。
【００８３】
また、微小通路１３内に形成された多孔質材料は、図１６及び図１７に示されるように、ナノチューブ又はナノワイヤ１２の成長を局所化するための触媒材料として使用されてもよい。この場合には、多孔質触媒材料で満たされた微小通路１３を備えた支持体２には、ナノチューブ又はナノワイヤ成長プロセスが施される。ナノワイヤ又はナノチューブは、導電性であってもよいし、導電性でなくてもよい。例えばＰｔ又はＲｕのナノ粒子が、ナノチューブ上に融合されてもよい。この応用は、燃料電池のメタノール酸化メンブランに関して、とりわけ興味深い。接触表面が増加することは、微小通路に沿った流れの速度を低下させるのを可能にし、それによって、メンブランの効率を増加させる。ナノチューブ又はナノワイヤの密度は、粒子の密度及び寸法に直接的に依存する。
【００８４】
ナノチューブ又はナノワイヤの成長プロセス中に支持層１４が存在する場合には、ナノチューブ又はナノワイヤの成長は、自由表面から、支持体２の平面に対して略垂直方向に起こる。成長の前に支持層が除去されている場合には、ナノチューブ又はナノワイヤは、２つの自由表面、すなわち、メンブランのそれぞれの主表面上から成長する。
【００８５】
粒子の化学組成を調整することは、多数の特有なメンブラン（ｐｌｕｒｉｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｍｅｍｂｒａｎｅｓ）、すなわち、初期組成内に混合された幾つかの種を触媒することのできるメンブランを製造するのを可能にする。粒子の寸法を調整することは（粒子が同じ化学組成を有していても）、粒子の反応性を可変にする。粒子の寸法を調整することは、広い表面エネルギー範囲を得るのを可能にし、同一の微小通路による広範囲の反応性を提供する。ナノ粒子の特異的反応性は、実際には、それらのナノ粒子が、自由原子結合を有する表面原子と自由結合をまったく有していない大量の原子との間の高い比を備えるという事実に結びつけられる。自由結合の数が増加すると、反応性が増加する。それによって、広範囲のナノ粒子寸法を使用することによって、与えられた種を高確率で触媒することが可能である。
【００８６】
このようにして、メンブランを形成することができ、このメンブランは、貫通通路を備えた不透過性支持体によって構成され、それらの貫通通路には、多孔質材料が満たされる。
【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９】
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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１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年12月14日(2010.12.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体の微小空洞又は微小通路内に多孔質触媒材料を形成する方法であって、
前記微小空洞又は前記微小通路は、前記支持体の表面上へ開口しており、
この方法は、
懸濁状態の触媒材料の複数の粒子を含む水溶液と表面が接触する基板を提供し、
研磨パッドと支持体の表面との間で支持体に圧力を加え、前記パッドと前記表面とを相対的に運動させて、少なくとも１つの粒子を前記微小空洞又は前記微小通路内に挿入することによって前記多孔質触媒材料を形成することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記多孔質触媒材料から、ナノチューブ又はナノワイヤを成長させることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記水溶液では、異なる化学組成を有する複数の粒子が懸濁状態にあることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記水溶液では、異なるサイズを有する複数の粒子が懸濁状態にあることにより、異なる表面エネルギーでナノチューブ又はナノワイヤを形成することを特徴とする、請求項１乃至３の何れか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記微小空洞又は前記微小通路内の前記多孔質触媒材料の多孔性は、２６％〜５０％であることを特徴とする、請求項１乃至４の何れか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記粒子は、球体であり、前記微小空洞又は前記微小通路の最小寸法の２／３より小さい直径を有することを特徴とする、請求項１乃至５の何れか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記粒子の直径は、３ｎｍ〜３００ｎｍであることを特徴とする、請求項１乃至６の何れか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記水溶液中の前記粒子の重量パーセントは、０．０００１％〜５０％であることを特徴とする、請求項１乃至７の何れか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記加えられる圧力は、０．０２ｄａＮ／ｃｍ２〜１ｄａＮ／ｃｍ２であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記微小空洞を形成する前に、前記支持体の前記表面上に補強層を堆積することを特徴とする、請求項１乃至９の何れか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記補強層は、窒化シリコンから作られる請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記微小空洞又は前記微小通路の内壁を覆う被覆層を形成することを特徴とする、請求項１乃至１１の何れか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記粒子は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、又はＡｕから選択されることを特徴とする、請求項１乃至１２の何れか１項に記載の方法。
【国際調査報告】
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