(57)【要約】【課題】直径十数ナノメートル以下の２次元又は３次元のナノ構造物を作製し、しかも効率よく作製する。【解決手段】基板（１）を磁場中に配置し、原料ガス（３）を基板表面上に流しながら、収束させた電子線（４）を基板の所望の位置に向かって照射して、十数ナノメートル以下の大きさの２次元又は３次元のナノ構造物（５）を形成させる。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を磁場中に配置し、原料ガスを基板表面上に流しながら、収束させた電子線を基板の所望の位置に向かって照射して、十数ナノメートル以下の大きさの２次元又は３次元のナノ構造物を形成させることを特徴とする２次元又は３次元ナノ構造物の作製方法。
【請求項２】
電子線の照射位置に加え、スポットサイズ及び／又は照射時間を変化させ、ナノ構造物の大きさ及び／又は形状を変化させる請求項１記載の２次元又は３次元ナノ構造物の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、２次元又は３次元ナノ構造物の作製方法に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、十数ナノメートル以下の大きさの２次元又は３次元のナノ構造物を作製し、しかもこれを効率よく作製することのできる２次元又は３次元ナノ構造物の作製方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
これまでの半導体では主に２次元的に配線されているが、３次元的な配線を自在に行うことができれば、より高集積な半導体デバイスの作製が期待される。
【０００３】
一方、半導体デバイスにおける集積度の高まりにつれ、より微細な構造をその位置と大きさを制御して作製する技術への要求が高まっており、必要とされるパターンや配線のサイズは数ナノメートルの領域に入りつつある（たとえば、非特許文献１参照）。
【０００４】
これまでナノサイズの構造の作製には、一般にリソグラフィーが適用されてきたが、リソグラフィーでは立体的な構造を効率よく作製することは難しい。
【０００５】
また、２０ナノメートル以下の大きさの２次元又は３次元のナノ構造物を作製する手法は存在しない。
【０００６】
【非特許文献１】
表面技術，２００２年，第５３巻，第１２号，ｐ．８０７
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この出願の発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、十数ナノメートル以下の大きさの２次元又は３次元のナノ構造物を作製し、しかもこれを効率よく作製することのできる２次元又は３次元ナノ構造物の作製方法を提供することを解決すべき課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、基板を磁場中に配置し、原料ガスを基板表面上に流しながら、収束させた電子線を基板の所望の位置に向かって照射して、十数ナノメートル以下の大きさの２次元又は３次元のナノ構造物を形成させることを特徴とする２次元又は３次元ナノ構造物の作製方法（請求項１）を提供する。
【０００９】
また、この出願の発明は、電子線の照射位置に加え、スポットサイズ及び／又は照射時間を変化させ、ナノ構造物の大きさ及び／又は形状を変化させること（請求項２）を一態様として提供する。
【００１０】
以下、実施例を示しつつ、この出願の発明の２次元又は３次元ナノ構造物の作製方法についてさらに詳しく説明する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この出願の発明の２次元又は３次元ナノ構造物の作製方法では、図１に示したように、基板（１）を磁場（図１図中の符号２は磁力線を示す）中に配置し、原料ガス（３）を基板（１）の表面上に流しながら、収束させた電子線（４）を基板（１）の所望の位置に向かって照射する。この時の電子線（４）は、たとえば、その直径が数ナノメートルにまで収束したものとすることができる。
【００１２】
そして、この出願の発明の２次元又は３次元ナノ構造物の作製方法では、十数ナノメートル以下の大きさの２次元又は３次元のナノ構造物（５）を形成させる。電子線（４）を一点に照射することで点状物が、また、電子線（４）を照射しながら照射位置を変化させることで直線や曲線の線状物が、それぞれ直径十数ナノメートルの大きさで形成される。このような直線や曲線の線状物を組み合わせることにより、２次元又は３次元の構造物（５）が自在に作製される。その作製位置はナノメートル以下の精度で変えることができる。
【００１３】
さらに、電子線（４）を基板（１）のある領域を塗りつぶすように照射すると、板状物を作製することができる。この板状物の幅や長さもナノメートルの精度で変えることができる。以上から明らかなように、この出願で言及するところの大きさには、２次元又は３次元のナノ構造物（５）の直径、幅、長さ等が包含される。
【００１４】
このように、この出願の発明の２次元又は３次元ナノ構造物の作製方法により、これまで実現されていなかった２０ナノメートル以下の大きさの２次元又は３次元のナノ構造物が作製可能となる。このため、半導体デバイス内のパターン、配線の太さをナノメートルオーダーにすることが可能となり、高集積化が図れ、立体配線の実現が有望視される。
【００１５】
また、２次元又は３次元のナノ構造物（５）は、電子線（４）の照射位置を走査することにより所望の位置に形成させることができるため、指定した箇所に必要なナノ構造物を作製することも可能であり、たとえば、マイクロマシン用の部品の作製への応用が期待される。
【００１６】
さらに、この出願の発明の２次元又は３次元ナノ構造物の作製方法では、リソグラフィーのようにマスクを使用することがないため、十数ナノメートル以下の大きさの２次元又は３次元のナノ構造物（５）が効率よく作製される。
【００１７】
そして、この出願の発明の２次元又は３次元ナノ構造物の作製方法では、電子線（４）の照射位置に加え、スポットサイズ及び／又は照射時間を変化させることにより、ナノ構造物（５）のサイズ及び／又は形状を変化させることも可能である。
【００１８】
なお、この出願の発明の２次元又は３次元ナノ構造物の作製方法では、原料ガス（３）の種類は特定されない。たとえば、Ｗ（ＣＯ）６、Ｍｏ（ＣＯ）６、Ｉｎ（Ｃ５Ｈ７Ｏ２）３、（ＣＨ３）３（ＣＨ３−Ｃ５Ｈ４）Ｐｔ、（ＣＨ３）２Ａｕ（Ｃ５Ｈ７Ｏ２）等が例示される。それぞれの原料ガス（３）を使用することにより、Ｗ、Ｍｏ、Ｉｎ、Ｐｔ、Ａｕ等のナノ構造物（５）が作製される。
【００１９】
【実施例】
［実施例１］
シリコン（Ｓｉ）基板の表面上に、室温、１０２Ｐａ以下の条件で原料ガスのＷ（ＣＯ）６ガスを流した。照射位置を断続的に変えて電子線をシリコン基板に向かって照射した。電子線については、加速電圧２００ｋＶ、電流１ナノアンペア、スポットサイズ３ナノメートルとした。
【００２０】
図２に透過電子顕微鏡像を示したように、電子線の照射によりＷ（ＣＯ）６ガスが分解してタングステン（Ｗ）のナノ微粒子が形成され、等間隔に配列した。タングステンナノ微粒子の直径は、電子線の照射時間を変化させることにより変化した（照射時間は０．５秒、２秒、５秒とした）。最も小さいタングステンナノ微粒子の直径は約５ナノメートルであり、電子線の照射時間を長くすることによりタングステンナノ微粒子の直径は大きくなった。
［実施例２］
カーボングリッドを基板とし、室温、１０２Ｐａ以下の条件で原料ガスのＷ（ＣＯ）６ガスをカーボングリッドの表面上を流した。照射位置を徐々に移動させて電子線をカーボングリッドに向かって照射した。電子線については、実施例１と同様に、加速電圧２００ｋＶ、電流１ナノアンペア、スポットサイズ３ナノメートルとした。
【００２１】
図３に走査型電子顕微鏡像を示したように、リングとこれにつながる２本の直線の線状物であり、直径十数ナノメートル以下のタングステンの３次元ナノ構造物が形成された（像中央）。このように、３次元ナノ構造物は、基板だけでなく、空間中にも形成可能であることが確認される。
【００２２】
もちろん、この出願の発明は、以上の実施形態及び実施例によって限定されるものではない。細部については様々な態様が可能であることはいうまでもない。
【００２３】
【発明の効果】
以上詳しく説明したとおり、この出願の発明によって、直径十数ナノメートル以下の２次元又は３次元のナノ構造物を作製し、しかもこれを効率よく作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この出願の発明の２次元又は３次元ナノ構造物の作製方法の概要を示した模式図である。
【図２】実施例１で作製したタングステンナノ微粒子の透過電子顕微鏡像である。
【図３】実施例２で作製したタングステンの３次元ナノ構造物の走査電子顕微鏡像である。
【符号の説明】
１    基板
２    磁力線
３    原料ガス
４    電子線
５    ナノ構造物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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