(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノチューブを所定の位置で所定の方向に配置し、ナノメータスケールの構造物を作製する方法において、
集束エネルギービームの照射による基板の所定箇所のエッチングによって当該位置を平坦化する第１ の工程と、
集束エネルギービームの照射による有機ガスの分解によって、該平坦化した位置に柱状構造物を形成する第２の工程と、
該柱状構造物の成長方向に沿って前記ナノチューブを取り付け固定する第３の工程と、からなることを特徴とするナノメータスケールの構造物の作製方法。
【請求項２】
前記第１の工程と前記第２の工程の間において、前記平坦化した基板上の位置に、集束エネルギービームと有機ガスを用いて、前記柱状構造物の基台を堆積する請求項１に記載のナノメータスケールの構造物の作製方法。
【請求項３】
前記集束エネルギービームが集束イオンビームである請求項１又は２に記載のナノメータスケールの構造物の作製方法。
【請求項４】
前記集束エネルギービームが集束電子ビームである請求項１又は２に記載のナノメータスケールの構造物の作製方法。
【請求項５】
前記第２の工程における柱状の構造物は、前記集束エネルギービームを基板平面方向から斜め上方（下方）に、あるいは基板を傾けた状態で前記集束エネルギービームを基板平面方向に走査または繰り返し走査することにより導入された有機ガスを分解し残存物を堆積しながら、基板平面上方（下方）方向に成長するものである請求項１又は２に記載のナノメータスケールの構造物の作製方法。
【請求項６】
前記第２の工程の集束エネルギービームの照射を、前記柱状堆積物の堆積面に対して、垂直にあるいは一定の角度傾けて行うことにより、前記柱状堆積物の成長方向を前記堆積面に対して、垂直にあるいは一定の角度傾くようにした請求項１又は２に記載のナノメータスケールの構造物の作製方法。
【請求項７】
前記ナノメータスケールの構造物が、プローブ顕微鏡の探針である請求項１又は２に記載のナノメータスケールの構造物の作製方法。
【請求項８】
基板上の相対配置した２つの電極をナノチューブによって空中で配線するためのナノメータスケールの構造物の作製方法において、
前記ナノチューブの両端部を結線するための基板上の２つの電極表面上のそれぞれの所定位置に対して、集束エネルギービームの照射によるエッチングによって当該２箇所の所定位置を平坦化する第１の工程と、
集束エネルギービームの照射による有機ガスの分解によって、前記２箇所の平坦化した所定位置のそれぞれに柱状構造物を形成する第２の工程と、
該２つの柱状構造物を結線するようにナノチューブを配置して該それぞれの柱状構造物に取り付け固定する第３の工程と、
前記基板上の電極を温度制御しながら、前記ナノチューブと前記柱状構造物と前記基板電極の接合部に低融点金属を塗布することにより前記ナノチューブと前記２つの柱状構造物との導電性を得る第４の工程と、を含むことを特徴とするナノメータスケールの構造物の作製方法。
【請求項９】
前記低融点金属の塗布方法として、前記低融点金属で覆われた探針を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）に取り付け、接合部分に近接させ、接合部分と低融点金属で覆われた探針の間に電界を印加し、低融点金属を接合部に移動堆積させるものである請求項８に記載のナノメータスケールの構造物の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細な構造物を作製するための方法に関わり、特にCNTに代表されるナノチューブによるナノメータスケールの構造物を作製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代のデバイスとして単電子デバイスやメカニカルなフィルタデバイスの開発が盛んであり、また原子間力顕微鏡（以下、AFMと称する。）の探針としてもカーボンナノチューブ（以下、CNTと称する。）が利用されている。これらのデバイスを機械的に接続したり電気的に接続する素材としてCNTに代表されるナノチューブは重要である。これらのデバイスの機能性能向上を実現するため、正確にナノチューブの取り付け位置や方向を制御したり、電極との接触を確保する必要がある。
【０００３】
CNTに代表されるナノチューブは次世代のデバイスの素材として重要である。CNTをAFMの探針に使う試みは、H.Dai等によってなされた（例えば、非特許文献１参照）。また、中山等はCNTを電子ビームを用いカーボンを堆積させ固定する方法を提案した（例えば、特許文献１参照）。さらに中山等は、CNTをカセットに並べ、SEM中でマニピュレーションを行なった（例えば、非特許文献２参照）。
【０００４】
また、H.Dai等はCVD成長でAFM探針にCNTを成長させた（例えば、非特許文献３参照）。さらに、C.Dekker等は、CNTを用いたデバイスを作成した例としてSiO2上でCNTを曲げたり座屈させたりクロスさせたり切断してインターモレキュラーな接合を作成した（例えば、非特許文献４参照）。
【特許文献１】特開2000-227435号公報
【非特許文献１】Nature  Vol.384,14 November(1996）
【非特許文献２】J. Phys. D: Appl. Phys. 32，1044-1048，(1999)
【非特許文献３】J.Kong,H.T.Soh,A.M.Cassel,C.F.Quate,H.Dai,Nature, 385, 879-881,(1998)
【非特許文献４】H.W.Ch.Postma,A.Sellmeijer,C.Dekker:Adv.Mater.,12,17, (2000)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、CNTに代表されるナノチューブを構造物に固定する場合、接着法（接着剤や接着テープによる固定）や、デポジション法（電子ビームによるカーボンの堆積）などで固定されている。一方固定されるナノチューブの位置・取り付け方向の制御は、SEM中でマニピュレータによる位置出し固定が行なわれている。さらにナノチューブを配線やデバイスとして使う場合は、位置・方向制御に加えて構造物（電極）とナノチューブの導電性を確保しなければならない。現在提案されている方法は、取り付け位置精度と角度の制御性が不足しており、また接合部の導電性も十分確保されておらず、構造物の機能性能が不足している。
【０００６】
本発明は上記問題点を解決し、CNTに代表されるナノチューブを微細な構造物に取り付ける際に、該構造物の機能性能を損なうことなく取り付け可能な、ナノメータスケールの構造物を作製する方法を提供することを課題とする。
【０００７】
さらに本発明は、CNTに代表されるナノチューブと微細な構造物との導電性が保持可能な、ナノメータスケールの構造物を作製する方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決するために、本発明では、ナノチューブを所定の位置で所定の方向に配置し、ナノメータスケールの構造物を作製する方法において、集束エネルギービームを試料に照射して、所定箇所をエッチングし基板を平坦化する第１の工程と、位置と方向を規定する目的で柱状の構造物を有機ガスを集束エネルギービームで分解して堆積する第２の工程と、この堆積した柱状の構造物を位置と方向の基準として、ナノチューブを取り付け固定する第３の工程と、からなるナノメータスケールの構造物の作製方法とした。
【０００９】
さらに本発明は、前記第１の工程後平坦化された基板面に、集束エネルギービームと有機ガスを用いて堆積構造物の基礎となる台（基台）を堆積させることとした。
【００１０】
また本発明は、前記集束エネルギービームを集束イオンビームとした。
【００１１】
また本発明は、前記集束エネルギービームを集束電子ビームとした。
【００１２】
また本発明は、前記有機ガスとしてフェナントレンなどの炭化水素ガス、W(CO)6、Cu(hfac)2 ［ hfac：hexa-fluoro-acetyl-acetonate ］ 、(CH3)2AlH、Al(CH2-CH)(CH3)2、[(CH3)3Al]2、(C2H5)3Al、(CH3)3Al、(i-C4H9)3Al、(CH3)3AlCH3、Ni(CO)4、Fe(CO)4、Cr[C6H5(CH3)2]、Mo(CO)6、Pb(C2H5)4、Pb(C5H7O2)2、(C2H5)3PbOCH2C(CH3)2、(CH3)4Sn、(C2H5)4Sn、Nb(OC2H5)5、Ti(i-OC3H7)4、Zr(C11H19O2)4、La(C11H19O2)3、Sr(Ta(OC2H5)6)2、 Sr(Ta(OC2H5)5(OC2H4OCH3))2、Mn(OｉC3H7)2Zr(OtC4H9)、Zr(OiC3H7)、Ti(OiC3H7)2(C11H19O2)2、Ta(OiC3H7)、Nb(OiC3H7)、Ge(OC2H5)、Pt(C5H4C2H5)(CH3)3、Ti(N(CH3)4、Ti(N(C2H5)2)4、Fe(OCH3)3、Ga(OCH3)、Hf(OCH3)4、In(OCH3)3、Si(OC2H5)、Yb(OiC3H7)、Zn(OCH3)3 などのうち少なくともいずれか一つの有機金属ガスを使用することとした。
【００１３】
また本発明は、前記第２の工程における柱状の構造物が、前記集束エネルギービームを基板平面方向に走査または繰り返し走査することにより、導入された有機ガスを分解し残存物を堆積しながら、基板平面方向に成長することとした。
【００１４】
また本発明は、前記第２の工程における柱状の構造物が、前記集束エネルギービームを基板平面方向から斜め上方（下方）に、あるいは基板を傾けた状態で前記集束エネルギービームを基板平面方向に走査または繰り返し走査することにより導入された有機ガスを分解し残存物を堆積しながら、基板平面上方（下方）方向に成長することとした。
【００１５】
また本発明は、前記第２の工程のおいて、柱上の構造物は、前記集束エネルギービームを固定し、ビーム入射方向を試料面に垂直あるいは一定の角度傾けて照射し、導入された有機ガスを分解し残存物が柱状の形状に試料面に垂直あるいは一定の角度傾けて堆積成長することとした。
【００１６】
また本発明は、前記ナノメータスケールの構造物を、プローブ顕微鏡の探針とした。
【００１７】
また本発明は、前記ナノメータスケールの構造物を、メカニカルなフィルタ素子とした。
【００１８】
さらに本発明は、ナノチューブを所定の位置で所定の方向に配置し、ナノメータスケールの構造物を作製する目的で、集束エネルギービームを試料に照射して、所定箇所と周囲をエッチングし基板を平坦化する第１の工程と、位置と方向を規定する目的で柱状の構造物を有機ガスを集束エネルギービームで分解して堆積する第２の工程と、この堆積した柱状の構造物（ピラー）を位置と方向の基準として、ナノチューブを取り付け固定する第３の工程と、取り付けたナノチューブと電極の導電性を得る第４の工程と、からなるナノメータスケールの構造物の作製方法とした。
【００１９】
また本発明は、前記第４の工程の手段として、電極基板を温度制御しながら低融点金属を接合部に塗布し、導電性の向上をはかることとした。
【００２０】
また本発明は、前記低融点金属としてGa、Inなどの金属、半田などの合金を使用することとした。
【００２１】
また本発明は、前記低融点金属の塗布方法として、前記低融点金属で覆われた探針を原子間力顕微鏡（AFM）に取り付け、接合部分に近接させ、接合部分と低融点金属で覆われた探針の間に電界を印加し、低融点金属を接合部に移動堆積させることとした。
【００２２】
また本発明は、前記ナノメータスケールの構造物を、２つ以上の相対する電極間の配線とした。
【００２３】
また本発明は、前記ナノメータスケールの構造物を、２つ以上の相対する電極の配線とゲート電極で構成されるアクティブ素子とした。
【００２４】
また本発明は、前記ナノメータスケールの構造物を、導電性のプローブ顕微鏡の探針とした。
【００２５】
また本発明は、前記第３の工程として触媒を前記ピラーに塗布して、気相化学反応でピラーに沿ったナノチューブを成長させることとした。
【００２６】
また本発明は、前記第３の工程として触媒を前記ピラーにイオンビームデポジションで堆積させ、気相化学反応でピラーに沿ったナノチューブを成長させることとした。
【発明の効果】
【００２７】
本発明のナノメータスケールの構造物の作製方法を用いることにより、ナノチューブの取り付け位置・取り付け方向・導電性の制御が可能になりナノチューブを用いた機械的及び電気的デバイスの作成が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明におけるナノメータスケールの構造物の作製方法では、構造物の所定の位置と所定の方向に、ナノチューブが取り付くように、取り付けの前段階で、集束エネルギービームにより、取り付け位置と方向の定まった堆積物を作成し、この堆積物をガイドとしてナノチューブを取り付ける。以下概略の工程を示す。
（１）試料表面の所定の箇所に、集束エネルギービームを走査照射してエッチング加工を行って構造物（電極）表面を平に加工する。
（２）次にガス銃より有機ガス/有機金属ガスを噴出させ、エネルギービームのデポジション作用により、前記加工表面に密着性よく金属を堆積させ土台を形成する。この工程は場合によっては省略しても良い。
（３）次にビームの入射方向あるいはステージの傾きを調整して所定の位置と方向にカーボンあるいは金属ピラーを成長させる。
（４）前記ピラーにマニュアルマニピュレーションあるいはCVD成長により、このピラーをガイドとしてナノチューブの取り付け位置と方向制御を行なう。
（５）必要に応じイオンビームによる更なる有機金属の堆積あるいは、電子ビームによる炭素の堆積によりナノチューブを固定させる。
（６）必要に応じ低融点金属を接合部に塗布し、導電性の向上をはかる。
以上のようなプロセスによりナノチューブを位置・方向が制御された構造物に組み込んだり、ナノチューブを用いた位置と方向が規定された配線が可能になる。
【実施例】
【００２９】
実施例として集束イオンビームを用い、平面方向に前記ピラーを成長させた例としてCNTの電極間の配線と、垂直方向に前記ピラーを成長させた例としてCNTのAFMのTipとしての作製例を示す。
（実施例１：CNTの配線）
CNTは、導電性も良好で伝導中の電子の散乱も少ないため、次世代素子の配線およびデバイスの素材として理想的である。しかし現在は、電極間に位置と方向を制御して導電性が良い状態でCNTを配線する方法が確立していない（非特許文献４参照）。
【００３０】
本発明による平面内の電極間にCNTを渡す方法を、図１乃至図６を参照し実施例として説明する。
【００３１】
図１は、電極をイオンビームでエッチングする工程を示す模式図である。図２は、電極上にイオンビームデポジションにより基台を作製する工程を示す模式図である。図３は、基台上にイオンビームデポジションにより柱（ピラー）を作製する工程を示す模式図である。図４は、基台上にイオンビームデポジションにより傾けた柱（ピラー）を作製する工程を示す模式図である。図５は、２つのピラー間にナノチューブを取り付ける工程を示す模式図である。図６は、本発明による電極接合部の断面と低融点金属塗布システムを構成する装置の概念を示す図である。
【００３２】
図１に示す工程は、集束イオンビーム装置（FIB）チャンバ内で基板１０上の構造物（電極）１１の所定箇所に集束イオンビーム１００を照射しエッチング加工を行う。このエッチング加工により電極表面の酸化層あるいは表面の絶縁膜を除去し真性表面あるいは導電面を出す。またビームを走査し加工面の平坦化処理を行なう。これらの処理は基板との導電性と密着性を確保するためである。
【００３３】
図２に示す工程は、有機金属ガス１０１を噴出させ、これを走査方向５１で示すＸＹ走査するイオンビーム１００で分解することにより、エッチング処理した所定箇所に金属を堆積し、基台１２を作成する。この基台１２は、その下部の金属が堆積した構造物（電極）１１の密着性を良くし、またこれから作成するピラー１３との密着性を良くするために設けられる。この項は場合によっては省略しても良い。
【００３４】
有機金属ガス１０１ の種類としては、W(CO)6、Cu(hfac)2 ［ hfac：hexa-fluoro-acetyl-acetonate ］ 、(CH3)2AlH、Al(CH2-CH)(CH3)2、[(CH3)3Al]2、(C2H5)3Al、(CH3)3Al、(i-C4H9)3Al、(CH3)3AlCH3、Ni(CO)4、Fe(CO)4、Cr[C6H5(CH3)2]、Mo(CO)6、Pb(C2H5)4、Pb(C5H7O2)2、(C2H5)3PbOCH2C(CH3)2、(CH3)4Sn、(C2H5)4Sn、Nb(OC2H5)5、Ti(i-OC3H7)4、Zr(C11H19O2)4、La(C11H19O2)3、Sr(Ta(OC2H5)6)2、 Sr(Ta(OC2H5)5(OC2H4OCH3))2、Mn(OｉC3H7)2Zr(OtC4H9)、Zr(OiC3H7)、Ti(OiC3H7)2(C11H19O2)2、Ta(OiC3H7)、Nb(OiC3H7)、Ge(OC2H5)、Pt(C5H4C2H5)(CH3)3、Ti(N(CH3)4、Ti(N(C2H5)2)4、Fe(OCH3)3、Ga(OCH3)、Hf(OCH3)4、In(OCH3)3、Si(OC2H5)、Yb(OiC3H7)、Zn(OCH3)3 などのうち少なくともいずれか一つの有機金属ガスを使用することとした。
【００３５】
図３に示す工程では、イオンビーム１００を走査方向５０で示す平面方向にゆっくり走査し、CNTを取り付ける方向に、ピラー１３を成長させる。このピラー１３は、基台１２と同じ金属を堆積させても良いし、別種の金属でもカーボンでも良い。ピラー１３の形状制御は、長さについてはイオンビーム１００の走査範囲で決まる。
【００３６】
図４に示すように、ピラー１３を基台１２の上方に基台１２に対して取り付け角度θで作成する場合は、ステージ１４を角度θだけ傾ける。このようにするとピラー１３が斜め上方に形成され、これにナノチューブ１５を取り付けることにとり、基板１０から離れたナノチューブ１５の空中配線が可能になる。
【００３７】
図５は、前記成長したピラー１３にナノチューブ１５を取り付ける工程である。この工程は、基板１０上の２つの電極１１、１１それぞれに成長したピラー１３、１３間にナノチューブ１５を、たとえばAFMの探針１６を使って移動させる。ナノチューブ１５が前記ピラー１３の一方に接近すると、ファンデルワールス力でピラー１３に吸着される。この状態で一端を次項５）で示す固定方法で固定しても良い。同様にAFMの探針１６を用いてナノチューブをもう一方のピラー１３に接近させ前記同様固定する。このようにして２つのピラー１３、１３間にナノチューブ１５が渡るような操作が達成される。
【００３８】
５）図６に示す工程では、前記ピラー１３とナノチューブ１５を固定する工程である。電極１１とナノチューブ１５間に導電性がいらない場合は、SEMの中でナノチューブ１５の上に、カーボンを堆積させても良いが、導電性がいる場合は、FIBチャンバの中でピラー１３に付着したナノチューブ１５の上に有機金属１３ａを堆積させてもよい。
【００３９】
さらに良好な電極１１とナノチューブ１５間の導電性を得るために、ピラー１３とナノチューブ１５をイオンビーム１００で固定後、基板１０の温度を制御しながら、低融点金属１８の付いたカンチレバー１７をAFM装置に装着する。そして、この探針先端をピラー１３とナノチューブ１５との接合部に近接させ、この探針先端と接合部間に電源１９より電圧パルスを与え電界を印加し、ピラー１３とナノチューブ１５との接合部に低融点金属１８を付着させる。なお、低融点金属としては、Ga、Inなどの金属や半田などの合金が使用できる。
【００４０】
以上のような工程で、２つの電極１１、１１間の所定の位置に所定の方向でナノチューブ１５を固定し、電極１１とナノチューブ１５間の導電性を確保することができる。例として電極１１、１１間にナノチューブ１５を渡し、ナノチューブ１５を配線材として使用した例を示した。
【００４１】
これに限らず、ナノチューブ１５を用いた能動素子への応用として、前記２つの電極１１、１１間にナノチューブ１５を配線し、それぞれの電極１１、１１をソース及びドレインに接続し、ナノチューブ１５の下部にゲート電極を配するようなMOS構造素子も提案されており、上記方法を利用すると決まった位置及び方向にナノチューブ１５の固定が可能である。
【００４２】
また図５に示す構造は、ナノチューブ１５が両端で固定され、カンチレバー１７は、その長さで規定される共振周波数で振動し、メカニカルな共振振動により所定の周波数を取り出すフィルタとして作用する。
（ 実施例２ ： AFMのTipへのナノチューブの固定）
本発明の次なる実施例としてAFMのTipへナノチューブを固定する例を説明する。CNTに代表されるナノチューブは、AFMのTipとして1 )探針径が細い、2 )高アスペクト（長さ／直径）である。3 )耐久性が良好である。4 )化学的に安定である。5 )導電性が良好である。などの優れた特徴を有する。
【００４３】
このCNTをAFMの探針に使用した例として、非特許文献１、非特許文献３などの先例があるがいずれもCNTの取り付け位置と方向制御と導電性制御には限られた範囲でしか成功していない。一方、市場からの要求として、素子分離に使われるトレンチは、幅100ｎｍ程度で深さは1μｍ程度になる。
【００４４】
この形状を正確に測定するために、AFMの探針を試料（ウエハー）面に対して、鉛直に立てる必要がある。以下にイオンビームと有機金属ガスを用いてAFMの探針を正確な取り付け角度で取り付けた例を示す。図７乃至図１１に探針の取り付け手順の詳細を示す。
【００４５】
図７は、カンチレバーの探針先端をイオンビームで切断する工程を示す模式図である。図８は、探針先端部にイオンビームデポジションにより基台を作成する工程を示す模式図である。図９は、基台上にイオンビームデポジションにより角度θ傾けた柱（ピラー）を作成する工程を示す模式図である。図１０は、ピラー部にナノチューブを拾い上げる工程を示す模式図である。図１１は、本発明により作製された探針接合部と低融点金属塗布システムを構成する装置の概念図である。
【００４６】
図７に示す工程で、シリコンあるいはシリコンナイトライドを母材とした探針２０の先端を集束イオンビーム１００で切断し、平坦部２１を作製する。この工程により真性面が得られ、また強固な付着力を持ったピラー２３（図９参照）を成長させるに必要な平面が得られる。
【００４７】
図８に示す工程は、切り取った平面に有機金属ガス１０１を噴出させ、これを走査方向５１で示すＸＹ走査するイオンビーム１００で分解することにより、エッチング処理した所定箇所に金属を堆積し基台２２を作製する。但し、この工程は場合によっては省略しても良い。なお、有機金属ガス１０１の種類としては、実施例１の説明で記載したものと同じガスが使用できる。
【００４８】
図９に示す工程は、前記基台２２にピラー２３を成長させる。このときイオンビーム１００の入射方向は試料面に鉛直に照射するように調整し、試料ステージ２４の傾き角度θを調整しピラー２３の成長する角度を規定する。ピラー２３は、基台２２と同じ金属を堆積させても良いし、別種の金属でもカーボンでも良い。ピラー２３の形状制御は、長さについてはイオンビーム１００の照射時間、取り付け角度については、イオンビーム１００の照射方向とステージ２４の傾き角度θで制御できる。
【００４９】
たとえばタングステンを成長させる場合は、有機金属ガス１０１としてW(CO)6を使い、イオンビーム電流は、１pA程度である。ピラー２３の直径は、およそ５０〜１００ｎｍ程度になる。またCNTの取り付け角度をさらに向上させるためガイドとなるピラー２３を２本平行に並べて成長させ、２本のガイドピラー２３、２３の凹部をCNT固定用の溝として利用しても良い。
＜マニュアル組立＞
図１０は、前記成長したピラー２３にナノチューブ１５を取り付ける工程を示す図である。この工程は、成長したピラー２３が付いたカンチレバー２５をAFMに装着し、ナノチューブ１５を複数本散布した基板よりナノチューブ１５を吊り上げる。ピラー２３がナノチューブ１５に接近すると、ファンデルワールス力でピラー２３にナノチューブ１５が吸着される。
【００５０】
別法として特許文献１に示された方法のように、SEM中で前記カンチレバー２５をマニピュレータに固定し、同様にカセット上に配置されたナノチューブ１５を前記ピラー２３で吊り上げても良い。いずれの方法もナノチューブ１５を前記ピラー２３の円柱の母線に沿って取り付けたり、図９に関する工程説明で示した溝のガイドに入れば、CNTの取り付け角度は、被取り付け側のピラー２３の取り付け角度にならう。
【００５１】
図１１は、ピラー２３へナノチューブ１５を固定する工程を示す図である。基台２２とナノチューブ１５間に導電性が不要な場合は、非特許文献２示す方法のようにSEMの中でナノチューブ１５の上に、カーボンを堆積させても良い。しかし、基台２２とナノチューブ１５間に導電性が必要な場合は、金属コートされたカンチレバー２５を母材として使用し、FIBチャンバの中で有機金属２３ａを堆積させるとよい。
【００５２】
基台２２とナノチューブ１５間のさらに良好な導電性を得るために、ピラー２３とナノチューブ１５をイオンビーム１００で固定後、ナノチューブ１５付きカンチレバー２５を基板上に固定し、基板の温度を制御しながら、別の前記低融点金属１８の付いたカンチレバー１７の先端をピラー２３とナノチューブ１５との接合部に近接させ、ナノチューブ１５付きカンチレバー２５と低融点金属１８の付いたカンチレバー１７との間に、電源１９より電圧パルスを与え電界を印加し、ピラー２３とナノチューブ１５との接合部に低融点金属１８を付着させる。
（実施例３：CVD成長によるCNT成長）
次に別法として、イオンビームでデポジションで成長したピラーに気相化学成長（CVD成長）でCNTを成長させる方法を説明する。CVD成長でAFMの探針にCNTを成長させる方法は、非特許文献３が提案しているが、CNTの成長する方向が定まらずAFMの探針として性能が不足した。
【００５３】
以下にその工程を図１２乃至図１４を参照して説明する。なお、前記（１）〜（３）の工程は同様である。ただし、CVD成長の工程は９００℃程度の高温になるため、成長させるピラーの材質はカーボンあるいはタングステンが望ましい。
【００５４】
図１２は、カンチレバーに触媒が蒸着された状態の工程を示す模式図である。図１３は、カンチレバーにイオンビームデポジションで触媒を堆積させた状態の工程を示す模式図である。図１４は、触媒からCNTがピラーに沿って成長した状態の工程を示す模式図である。
【００５５】
図１２に示される工程は、前記成長したピラー２３にナノチューブの触媒２６であるニッケルや鉄系の微粒子を取り付ける工程である。この工程は、触媒の微粒子を蒸着あるいはスパッタリングによりカンチレバー２５にコーティングする。あるいは、図１３に示される工程のように、有機金属ガスNi(CO)4、Fe(OCH3)3、Fe(CO)4を噴射し、ピラー２３の根元をイオンビームで照射することよりNiあるいはFeの触媒２７を堆積させる。
【００５６】
図１４に示される工程は、ピラー２３からのナノチューブ１５の成長工程である。前記触媒２７のついたピラー付きカンチレバー２５をCVDの炉に導入する。炭化水素ガスを温度と流量を制御してCVD炉に導入しナノチューブ１５を成長をさせる。触媒２７から成長したナノチューブ１５は、ピラー２３とのファンデルワールス力によりピラー２３にそって成長を行なう。
【００５７】
したがってピラー２３によって成長の方向が規定される。ナノチューブ１５、すなわちCNTの成長長さは、炭化水素ガスの流量と反応炉の温度で制御される。たとえばメタンをガスに利用した時はCVD炉の温度は900℃程度である。
【００５８】
また、ピラー２３の先端部より複数本のCNTが成長した場合は、このカンチレバー２５をFIBチャンバに入れ、余分なCNTにイオンビームを照射し、必要本数を残し切断する。上記方法によってピラー２３に沿った取り付け角度が規定されたCNTの成長が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明によれば、次世代のデバイスの配線や、ナノメータスケールの構造物作製のために、カーボンナノチューブに代表される各種ナノチューブを取り付け位置と方向を制御し電極と接合させたり、AFM探針として取り付けたりできる技術を提供できるため、各種デバイスの発展に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】電極をイオンビームでエッチングする工程を示す模式図。
【図２】電極上にイオンビームデポジションにより基台を作製する工程を示す模式図。
【図３】基台上にイオンビームデポジションにより柱（ピラー）を作製する工程を示す模式図。
【図４】基台上にイオンビームデポジションにより傾けた柱（ピラー）を作製する工程を示す模式図。
【図５】２つのピラー間にナノチューブを取り付ける工程を示す模式図。
【図６】本発明による電極接合部の断面と、低融点金属塗布システムを構成する装置の概念を示す図。
【図７】カンチレバーの探針先端をイオンビームで切断する工程を示す模式図。
【図８】探針先端部にイオンビームデポジションにより基台を作成する工程を示す模式図。
【図９】基台上にイオンビームデポジションにより角度θ傾けた柱（ピラー）を作製する工程を示す模式図。
【図１０】ピラー部にナノチューブを拾い上げる工程を示す模式図。
【図１１】本発明により作製された探針接合部と低融点金属塗布システムを構成する装置の概念図。
【図１２】カンチレバーに触媒が蒸着された状態の工程を示す模式図。
【図１３】カンチレバーにイオンビームデポジションで触媒を堆積させた状態の工程を示す模式図。
【図１４】触媒からCNTがピラーに沿って成長した状態の工程を示す模式図。
【符号の説明】
【００６１】
１０、４０      基板
１１      電極
１２、２２      基台
１３、２３      ピラー
１３ａ、２３ａ      堆積した有機金属
１４、２４      試料ステージ
１５      ナノチューブ
１６      AFMカンチレバー
１７      低融点金属付きカンチレバー
１８      低融点金属
１９      電源
２０      カンチレバーの探針
２５      カンチレバー
２６      蒸着／スパッターコートされた触媒
２７      イオンビームデポジションされた触媒
５０      イオンビーム走査方向  Ｘ
５１      イオンビーム走査方向  ＸＹ
１００      イオンビーム
１０１      噴射ガス
【図１】
0004652679.tif 000002
【図２】
0004652679.tif 000003
【図３】
0004652679.tif 000004
【図４】
0004652679.tif 000005
【図５】
0004652679.tif 000006
【図６】
0004652679.tif 000007
【図７】
0004652679.tif 000008
【図８】
0004652679.tif 000009
【図９】
0004652679.tif 000010
【図１０】
0004652679.tif 000011
【図１１】
0004652679.tif 000012
【図１２】
0004652679.tif 000013
【図１３】
0004652679.tif 000014
【図１４】
0004652679.tif 000015