(57)【要約】【課題】  ＣＮＴは、ナノエレクトロニクス素子への応用が期待されているが、取り扱いが非常に困難であり、特に電子デバイスへの応用に際して必要不可欠な任意の位置に規則的に、しかも希望のサイズのＣＮＴを垂直又は水平方向に配列させることが極めて困難である。【解決手段】基板にレジスト膜を形成し、基板表面とレジスト膜のうち少なくともレジスト膜に角錐状圧子で圧痕孔を形成し、レジスト膜と圧痕孔を覆う触媒金属薄膜を形成し、前記のレジスト膜と触媒金属薄膜を剥離し、さらに、前記の圧痕孔内に残存した触媒金属微粒子上にＣＶＤ法でカーボンナノチューブ を成長させることを特徴とするカーボンナノチューブの形成法。  【選択図】    図２ 
2005288636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板にレジスト膜を形成し、基板表面とレジスト膜のうち少なくともレジスト膜に角錐状
圧子で圧痕孔を形成し、レジスト膜と圧痕孔を覆う触媒金属薄膜を形成し、前記のレジス
ト膜と触媒金属薄膜を剥離し、さらに、前記の圧痕孔内に残存した触媒金属微粒子上にＣ
ＶＤ法でカーボンナノチューブ を成長させることを特徴とするカーボンナノチューブの
形成法。
【請求項２】
圧子で圧痕孔を形成した後、圧痕孔内のレジスト膜を部分エッチングし、該レジスト膜に
下部になるほど微小な、直径が１０ｎｍ以下の孔をあけることを特徴とする請求項１記載
のカーボンナノチューブの形成法。
【請求項３】
圧痕孔内に残存した触媒金属微粒子の直径が１〜２ｎｍであることを特徴とする請求項１
又は２記載のカーボンナノチューブの 形成法。
【請求項４】
基板に触媒金属薄膜を形成し、基板表面と触媒金属薄膜のうち少なくとも触媒金属薄膜に
角錐状圧子で圧痕孔を形成し、触媒金属薄膜をアニーリングし、触媒金属薄膜をウェット
エッチングし、さらに、前記の圧痕孔のエッジ部に残存する触媒金属微粒子上にＣＶＤ法
でカーボンナノチューブを水平成長させることを特徴とするカーボンナノチューブの形成
法。
【請求項５】
アニーリング温度が、６００〜９００℃であることを特徴とする請求項４記載のカーボン
ナノチューブの形成法。
【請求項６】
圧痕孔のエッジ部間を圧痕孔の上を架橋するようにカーボンナノチューブを成長させるこ
とを特徴とする請求項４記載のカーボンナノチューブの形成法。
【請求項７】
触媒金属薄膜の厚さが、１nｍ〜１００nｍであることを特徴とする請求項１又は４記載の
カーボンナノチューブの 形成法。
【請求項８】
圧痕孔を規則配列することを特徴とする請求項１又は４記載のカーボンナノチューブの形
成法。
【請求項９】
電界中及び/ 又は磁界中でカーボンナノチューブを形成することを請求項１又は４記載の
カーボンナノチューブの形成法。
【請求項１０】
ＣＶＤ法の加熱方法が局所赤外線加熱であることを特徴とする請求項１又は４記載のカー
ボンナノチューブの形成法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、次次世代電子デバイス及び大型平面ディスプレィ分野などに期待されている
カーボンナノチューブ(CNT)を基板上に成長させる方法、特に基板上に配列制御して成長
させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＮＴの製法としては、アーク放電法、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、レーザー蒸着法
などが知られている。最近、（株）富士通研究所がＣＮＴを形成する位置及び成長方向を
制御する方法を開発したと報じられた（2002年7月8日プレスリリース）が、直径１μｍ程
度のバンドルＣＮＴであり、ウイスカー結晶の個別分離ではない。
【０００３】
基板に対して垂直に配向したＣＮＴを選択的に作製する方法として、スパッタ、メッキ
、有機金属化合物の塗布後焼成等の方法で形成したNi,Fe,Coからなる任意のパターンに電
界印加型プラズマＣＶＤを用いてＣＮＴを成長させる方法（特許文献１）、触媒含有液を
インクジェット法で基板上に付着させて触媒を配列させる方法（特許文献２）、２種以上
の異なる触媒金属層が積層された多層触媒金属パターンを、ＣＶＤ法に供する前に加熱処
理する方法（特許文献３）に関する発明の特許出願がなされている。
【０００４】
さらに、最近、垂直方向の規則配列成長のみならず、水平方向成長が微細配線技術とし
て注目されており、産業技術総合研究所はシリコン基板上にフォトリソグラフィー法で形
成した鉄の極薄膜の二つの電極パターンをＣＮＴで橋渡しした量子効果ナノデバイスを開
発したと報じられた（2002年9月13日プレスリリース）。また、ＣＮＴの水平成長による
電界効果トランジスタや水平成長方法（特許文献４）や量子ドットのような微細素子を電
気的に相互接続する素子間配線方法（特許文献５）に関する発明の特許出願がなされてい
る。
【０００５】
【特許文献１】特開2001-048512号公報
【特許文献２】特開2003-183012号公報
【特許文献３】特開2003-2770333号公報
【特許文献４】特開2002-118248号公報
【特許文献５】特開2003-158093号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＣＮＴの配列制御法が、次次世代電子デバイス及び大型平面ディスプレィ分野等で待望
されているが、数十ｎｍ以下の微細構造を製造するための簡便かつ低コストなプロセス手
法が未だに確立されておらず、依然として困難な技術課題が山積している。キーポイント
はナノ触媒の配列法である。これら従来のナノ加工法には、電子線露光装置、フォーカス
イオンビーム装置、原子間力顕微鏡などの最新の技術が用いられているが、処理能力が低
く、また大がかりで高コストな設備が必要とされてきた。ＣＮＴは、その直径が数ｎｍ、
長さが数〜十数μｍという超微細な構造の故にナノエレクトロニクス素子への応用が期待
されているが、取り扱いが非常に困難であり、特に電子デバイスへの応用に際して必要不
可欠な任意の位置に規則的に、しかも希望のサイズのＣＮＴを垂直又は水平方向に配列さ
せることが極めて困難であるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
これらの課題に対し、本発明は、低コストで操作が容易なナノ加工技術を提供するもの
である。本発明は、カーボンナノチューブ(CNT)を基板上に配列制御する手法である新開
発のフレキシブルナノインプリント(FNI)法によって、触媒の微小化、位置制御を行い、
ＣＮＴの成長起点を制御するプロセス法である。本発明者は、ナノインデンターを用いる
微細加工技術に関する発明を先に特許出願した（特願2002-289190）が、ナノ領域の硬度
測定器であるナノインデンターを加工に転用する技術は一般化しておらず、特に、本発明
のように微細加工プロセスヘ適用した例は皆無で前例が無い。
【０００８】
本発明の方法には、ポジティプパターニング法とネガティプパターニング法の２つの方
法があるが、いずれもダイヤモンドなどのナノインデンターによって形成した圧痕によっ
てＣＮＴ形成位置の制御を行うものであり、また、触媒金属を利用するものである。ネガ
ティブパターニング法によれば、ＣＮＴエアーブリッジ配線やＣＮＴエアーブリッジ半導
体素子などを形成することが可能になり、超高速、超集積電子デバイスが可能になる。
【０００９】
ＣＮＴの成長起点には触媒金属が必要である。触媒の位置とサイズの制御がＣＮＴの位
置と直径を決定する。この目的のために、ＦＮＩ法を開発した。ＦＮＩレジスト法によっ
てドット（＝圧痕孔内部）への触媒金属微粒子配列、ＦＮＩダイレクト法によってアンチ
ドット（＝圧痕孔のエッジ部）への触媒金属微粒子配列が可能であり、前者は、ポジティ
ブ型レジスト法に、後者はネガティブ型のそれに相当し、いずれの方法も触媒サイズが直
径数１０ｎｍ以下の微小触媒金属微粒子を基板上に形成出来る。
【００１０】
ＣＮＴは、配列した触媒金属微粒子を起点として成長が可能である。しかし、本発明の
方法のようなネガティブ型（＝アンチドット触媒配列）の場合の成長例に関する報告は無
い。ネガティブ型で局所赤外線加熱炉を用いた熱ＣＶＤ法によるＣＮＴ成長テストの結果
、圧痕孔のエッジ部（以下「ナノインデントエッジ」という）から優先的にＣＮＴが成長
し、基板表面の触媒金属微粒子からの成長を抑制することができた。
【００１１】
このような特異なＣＮＴ成長のメカニズムの詳細は不明であるが、この方法によって、
ＣＮＴの成長起点をナノインデントエッジに限定でき、三角錐や四角錐状に形成されたナ
ノインデントエッジ間を橋渡しするエアーブリッジ型ＣＮＴ素子の配列形成が可能である
。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の方法は、ナノインプリント法の改良型で、鋭利なナノインデンター（圧子）を
用いることで、従来技術のレジストリフトオフ時の剥離トラブルを一挙に解決することと
、基板上の局所加圧加工が可能で、従来のポジティブ型パターン配列だけでなく、ネガテ
ィブ型パターン配列が可能であり、さらにナノインデンターによる加工深さをプロセス中
にモニターできることを特徴とする。本発明によって、従来の電子線露光法などと比べて
、再現性、コスト、プロセスの簡便性などに優れた方法によって、配列制御されたＣＮＴ
を基板上に形成できる
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
まず、最初にナノインデンターの機能について説明する。超微小硬度計であるナノイン
デンターは、ナノスケールの先端半径を持つ圧子を対象物の表面に当て、加重を加えて対
象物に押し込むことによって荷重印加中に、押し込み深さと印加荷重を同時に測定するこ
とによって対象物の硬度を測定する装置として用いられており、押し込み深さ０〜２０ミ
クロン、測定分解能０．３ｎｍが可能である。
【００１４】
本発明は、規則配列したＣＮＴの製造にこのナノインデンターを使用することを特徴と
する。ナノインデンターの形状としては、三角錐や四角錐が好ましく、その先端の半径は
１ｎｍから５０ｎｍが好ましい。圧痕の深さは１０ｎｍから１μｍ程度が好ましい。通常
、ナノインデンターによる押し込み可能な深さは２０μｍ程度以下である。
【００１５】
ナノインデンターの印加荷重の値と押し込み深さの値を計測して得られるp-h曲線は、
対象物が一種類の物質ならば、通常は滑らかな指数関数（exponential）曲線となり、荷
重負荷時、荷重除荷時の曲線は重ならない。重ならない分が、変形した深さ、つまり、加
工深さの関数になる。対象物が、多層（柔らかいもの/堅いもの）構造ならば、その曲線
上に屈折点が生じる。
【００１６】
図１に、レジスト/サファイアの多層（柔らかいもの/堅いもの）構造に対する押し込み
荷重と押し込み深さ（変位）の関係を示すp-h曲線の典型的な例をグラフで示す。この屈
折点は多層構造の各ヤング率の差による関数である。ヤング率の異なる多層構造物では、
p-h曲線に屈折点が現れ、この点の深さをモニターすることで、上層の柔らかい層の加工
深さを制御でき、また、上層と下層の境界で加工を停止することが出来る。よって、下層
物質を疵つけることなく、加工停止が可能である。
【００１７】
図２は、本発明の作製方法の第１の実施の形態であるポジティプパタ−ニング法(FNIレ
ジスト法) を示す工程図であり、基板にリフトオフ可能な膜を形成し、ナノインデンター
で圧痕孔を形成し、触媒金属薄膜を形成し、前記のリフトオフ可能な膜と触媒金属薄膜を
剥離（リフトオフ）し、さらに、剥離後に前記の圧痕孔内に残存した触媒金属微粒子上に
化学的気相蒸着法 (CVD法) でＣＮＴを成長させる方法である。
【００１８】
以下は、リフトオフ可能な膜としてレジスト膜を用いる例を説明するが、リフトオフ可
能な材料はレジスト材料に限らない。有機材料、無機材料、金属材料などリフトオフ可能
な材料であればどんなものでも可能であるが、上層の物質が下層より柔らかいもの、ヤン
グ率が低いものが好ましい。これらの材料は異種の材料からなる多層構造でもよい。リフ
トオフに適する膜の厚みとしては数ｎｍ程度が好ましい。
【００１９】
基板としては、ダイヤモンドのナノインデンターによって圧痕を形成できるものであれ
ば何でも可能である。実施例はＳｉ基板を使用しているが、用途によって選ばれるべきで
ある。例えば、ＣＮＴを配線材料として利用する場合は、基板材料は絶縁材料又は絶縁膜
をコーティングした材料が適している。
【００２０】
図２に示すように、基板１に形成したレジスト膜２に対してナノインデンターの三角錐
又は四角錐などの角錐状圧子１０を押し込み、基板表面とレジスト膜のうち少なくともレ
ジスト膜２に圧子１０の角錐状形状を転写した圧痕孔３を形成する。押し込み深さは、圧
子１０が基板１の表面に到達した位置、又はそれよりも少し浅い位置、又は基板１に少し
圧入した位置などを選択できる。
【００２１】
ナノインデンターを用いることによって、レジスト膜２を圧子１０で押し込み加工する
際に印加荷重と深さデータ（p-h曲線）を表示することができる。p-h曲線を目安に、押し
込み加工深さを表示すると共に所定の荷重又は深さで押し込みを停止できる。また、基板
を載せる試料台がＸＹスキャン可能であり、多点について１０ｎｍ〜１０μｍ程度の間隔
で繰り返し押し込み加工が可能であるように制御できる。    
【００２２】
押し込み加工の深さの制御は、基板とリフトオフ可能な膜からなる多層構造の試料に対
して、p-h曲線の屈折点を予め予備試験し、その深さを押し込み加工中にモニターするこ
とで、柔らかい上層と下層との境界で押し込みを停止できる。この屈折点は、物質の固さ
が異なっていることを意味している。この屈折点で荷重の印加を停止することで、リフト
オフ可能な膜の下端で押し込み加工を停止することが可能である。この押し込み加工によ
って、圧子の先端半径に相当する直径が１０ｎｍ程度以下の圧痕孔３をリフトオフ可能な
膜又はその直下の基板表面にあけることが出来る。
【００２３】
押し込み加工によって形成された圧子の先端半径に相当するナノメータサイズの圧痕孔
はそのまま利用してもよいが、リフトオフ可能な膜としてレジスト材料を用いた場合は、
リフトオフを簡単にするためには、レジスト膜を貫通するのではなく、貫通手前の少し浅
い位置で押し込み加工を停止し、孔の底部が微小であることを利用し、孔底部周辺に異方
性プラズマエッチング又はウェットエッチングを少し加え圧痕孔内のレジスト膜を部分エ
ッチングして拡張することで、該レジスト膜に下部になるほど微小な、直径が１０ｎｍ程
度以下の孔をあけることが出来る。
【００２４】
この時、レジスト膜厚、圧痕孔の深さ、エッチングの深さなどを適切に選ぶことによっ
て、このレジスト膜にあけた孔の大きさ（面積）を制御できる。これによって触媒金属を
付着させた後にレジスト膜をリフトオフした後に残存する触媒金属の直径を制御すること
が可能である。この方法によって直径が１〜２ｎｍの触媒金属にＣＮＴを成長させること
ができ、量子効果デバイスに要求される直径が１〜２ｎｍのＣＮＴの成長が可能となる。
このように、押し込み加工を所望の規則配列パターンに対応してレジスト膜２に対して繰
り返して周期的に規則配列したナノスケールの圧痕孔からなるドットパターンを形成する
。
【００２５】
この圧痕孔からなるドットパターンを利用してＣＮＴの成長を行う場合は、パターニン
グされたレジスト膜２Ａ上にレジスト膜２Ａと圧痕孔を覆う触媒金属４を蒸着などによっ
て付着させる。触媒としては、特に限定されず、従来ＣＮＴ成長用触媒として知られてい
る例えば、Ni,Co,Mo,Fe,Cu,V,Pdなどの遷移金属触媒を使用できる。
【００２６】
次いで、レジスト膜２Ａをリフトオフする。この方法では、従来技術のような現像工程
、リンス工程がないので、化学的反応生成物が残留することは少なく、リフトオフは容易
に行える。リフトオフ後、圧痕孔内の底部に付着したナノスケールの粒子からなる金属が
基板上に周期的に規則配列されて残留し、パターニングされた触媒金属４Ａが形成される
。この触媒金属４Ａを成長起点として、規則配列したＣＮＴ５を成長させる。
【００２７】
図３は、本発明の作製方法の第２の実施の形態であるネガティブパターニング法（FNI
ダイレクト法）を示す工程図であり、基板に触媒金属薄膜を形成し、ナノインデンターで
圧痕を形成し、アニーリングし、触媒金属薄膜をウェットエッチングし、さらに、前記の
ナノインデントエッジに残存する触媒金属上にＣＶＤ法でＣＮＴを成長させる方法である
。
【００２８】
図３に示すように、基板１に触媒金属薄膜４を蒸着などによって形成する。触媒金属は
、実施の形態１の場合と同じである。この媒金属薄膜４に対してナノインデンターの三角
錐又は四角錐などの角錐状圧子１０を上記の実施の形態１と同様に押し込み、基板表面と
触媒金属薄膜４のうち少なくとも触媒金属薄膜４にナノインデンターで圧痕孔３を形成す
る。
【００２９】
その後、基板と触媒金属薄膜を加熱してアニーリングすると触媒金属が自己凝集し直径
が１００ｎｍ程度の触媒金属微粒子４Ｂが基板表面に形成されるとともに、基板の表面エ
ネルギーの基板表面形状依存性によると思われるが、触媒金属微粒子４Ｂが基板表面を拡
散して、図４に模式的に示すように、圧痕孔３のエッジ部３Ｅに移動する。触媒金属を自
己凝集させて適度の大きさの微粒子を形成するために、触媒金属膜の厚みは１ｎｍから１
００ｎｍが好ましい。
【００３０】
アニーリング温度は、触媒金属材料の種類や厚みなどに依存するが、触媒金属膜を自己
凝集させるために６００℃から９００℃が好ましい。触媒微粒子の基板表面上での拡散や
移動が、温度に強く依存し、６００℃未満では凝集及び微粒子化を促進できず、９００℃
を超えると拡散が早くナノインデントエッジに留まることができず、孔の中やインデント
部以外の基板表面に拡散してしまう。また、雰囲気圧力は大気圧以下で、雰囲気はＡｒ，
Ｎ２などの不活性ガス雰囲気が好ましい。
【００３１】
このように、ナノインデンターの押し込み加工を所望の規則配列パターンに対応して触
媒金属薄膜４に対して繰り返す。これによって基板上に周期的に規則配列した微小触媒金
属微粒子のパターン（アンチドット触媒配列）を形成する。このアンチドット触媒を成長
起点として、水平成長して規則配列したＣＮＴ５を成長させる。
【００３２】
以上のとおり、本発明の方法では、基板上に形成したナノインデンターの角錐状圧子の
先端半径に相当するナノメータサイズの圧痕孔内またはナノインデントエッジにナノスケ
ールの触媒微粒子を規則的に配列して形成することによって該触媒微粒子を成長起点にし
てＣＮＴを規則的に配列させて成長させることができる。  
【００３３】
本発明の方法においては、さらに、熱ＣＶＤ法による成長過程において、図５に示すよ
うに、石英管などの反応管１１の外周に配置した外部電極１２から外部電界を印加したり
、図６に示すように、反応管１１の外周に配置した外部磁石１３から磁界を印加したりす
ることによってＣＮＴの成長方向制御性の向上を行うことができる。熱ＣＶＤ法の加熱方
法として、局所赤外線加熱法を用いることによって外部電界や磁界を効率的に印加できる
。
【００３４】
一般に、電界印加方向にＣＮＴの成長が促進されることは判っている。この性質を利用
して、電界印加によるＣＮＴ成長方向制御が可能であるが、従来手法では、電界を印加す
るためにＣＮＴを配列したい場所付近に電極配置を行う必要があり、プロセスが煩雑であ
った。
【００３５】
これに対して、局所赤外線加熱炉の最大の特徴は、触媒配列した基板１を局所的（数ｃ
ｍ角程度）に加熱できることと、反応管１１の外は大気であるから、反応管の外から成長
を追加制御するための装置が簡単に付けられること、である。これは、成長中、金属の箱
で覆われる一般的な赤外線加熱炉と大きく異なる点で、電界や磁界などの外部制御因子を
与える点で非常に有利である。
【００３６】
本発明は、電界又は磁界を反応管外部から印加できるので、非常にプロセスが簡素化で
きる。また、印加電界方向によって垂直及び水平配列も可能である。第１の実施の形態の
ときは垂直成長し、第２の実施形態のときは水平成長する。さらに、磁場効果も同時又は
個別に反応管外部から与えることができ、ＣＮＴの成長制御性を高めることが可能である
。磁界を印加することによって、イオン化されたＣＮＴの原料粒子の電荷が磁場による作
用によってその運動軌道を制限され、方向が制御される。これによって、ＣＮＴの成長方
向の制御が可能になる。
【００３７】
本発明の第２の実施形態の方法は、電界及び／又は磁界中でＣＮＴを形成することによ
って、ナノインデントエッジ間を跨ぐようにＣＮＴが成長し、ＣＮＴのエアーブリッジ（
架橋）が形成される。エアーブリッジにすることによって寄生容量を低減でき、各種の超
高速電子デバイスが可能となる。また、アレー化が容易になり、超高速集積電子デバイス
が可能になる。
【００３８】
図７は、エアーブリッジ型ＣＮＴ−ＳＢＤアレーによる超高速・高感度ＴＨｚ帯イメー
ジングアレーの概念図である。本発明の方法によれば、ＣＮＴを圧痕孔に橋渡しした後、
金属配線のＣＮＴ端部上への蒸着によって、金属ＣＮＴ２１と半導体ＣＮＴ２２間にショ
ットキー障壁部２３が形成される。
【実施例１】
【００３９】
Ｓｉ基板上に1nm 厚のフォトレジストを塗布硬化した。先端半径が10ｎｍのダイヤモン
ドの三角錐形状のナノインデンターで圧痕を形成した。圧痕の深さは100ｎｍとした。こ
の時、圧痕の先端部のレジスト膜が除去された。レジスト膜と圧痕孔を覆うように10ｎｍ
のCo薄膜を真空蒸着法で形成した。剥離液でレジスト膜及びCo薄膜をリフトオフした。圧
痕の先端部はレジスト膜が存在しない(Co 薄膜が直接Ｓｉ基板上に形成されている) ため
、その部分にナノスケーのCo微粒子が残存した。図８は、圧痕孔に付着したCo微粒子のポ
ジティブ配列の様子を観察したＳＥＭ写真である。
【００４０】
この基板上に、熱ＣＶＤ法でＣＮＴを成長させると、Co微粒子が触媒機能をはたし、Co
微粒子が残存する部分のみにＣＮＴが成長した。ＣＶＤによるＣＮＴの成長条件は、原料
ガスとしてメタン／エチレン／水素＝１０００／２０／５００（ｓｃｃｍ）、成長温度は
９００℃とした。ＣＶＤの加熱方法は局所赤外線加熱を用いた。
【実施例２】
【００４１】
Ｓｉ基板上に1nm 厚のフォトレジストを塗布硬化した。先端半径が10ｎｍのダイヤモン
ドの三角錐形状のナノインデンターで圧痕を形成した。圧痕の深さは30ｎｍとした。この
時、圧痕の先端部のレジスト膜厚が圧痕のない部分に比べて薄くなる。この状態でレジス
ト膜をドライエッチングで適度にエッチングすることによって、圧痕の先端部のみレジス
ト膜のない部分を形成した。次に、レジスト膜と圧痕孔を覆うように厚さ10ｎｍのCo薄膜
を真空蒸着法で形成した。剥離液でレジスト膜及びCo薄膜をリフトオフした。圧痕の先端
部はレジスト膜が存在しない(Co 薄膜が直接Ｓｉ基板上に形成されている) ため、その部
分に直径で数十ｎｍのナノスケールのCo微粒子が残存した。
【００４２】
この基板上に、熱ＣＶＤ法でＣＮＴを成長させると、Co微粒子が触媒機能をはたし、Co
微粒子が残存する部分のみにＣＮＴが成長した。ＣＶＤによるＣＮＴの成長条件は、原料
ガスとしてメタン／エチレン／水素＝１０００／２０／５００（ｓｃｃｍ）、成長温度は
９００℃とした。ＣＶＤの加熱方法は局所赤外線加熱を用いた。
【実施例３】
【００４３】
Ｓｉ基板上に８ｎｍ厚のＣｏ薄膜をスパッタリング法で形成した。Ｃｏ薄膜表面に、先
端半径が１０ｎｍのダイヤモンドの三角錐形状のナノインデンターで圧痕を形成した。圧
痕の深さは８０ｎｍとした。８００℃で１時間アニーリングすることによって、Ｃｏが自
己凝集し、直径が１００ｎｍ程度のＣｏ微粒子が形成されるとともに、Ｃｏ微粒子が基板
表面を拡散、圧痕のエッジ部に移動した。希硫酸５％溶液でウェットエッチングすること
によって、余分なＣｏ微粒子を除去すると共に、Ｃｏ微粒子の径を制御した。
【００４４】
この基板上に、熱ＣＶＤ法でＣＮＴを形成することによって、ナノインデントエッジの
Ｃｏ微粒子のみにＣＮＴが成長した。ＣＶＤによるＣＮＴの形成条件は、原料ガスとして
メタン／エチレン／水素＝１０００／２０／５００（ｓｃｃｍ）、成長温度は９００℃と
した。ＣＶＤの加熱方法は局所赤外線加熱を用いた。図９に、ＣＮＴ成長結果を観察した
ＳＥＭ写真を示す。図９中、ナノインデントエッジの○印がＣＮＴである。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
ＣＮＴの配列制御は、金属及び半導体になりうるＣＮＴを配線やトランジスタに使った
超高集積・超低消費電力回路、垂直配列にすれば大型平面ディスプレィ用電子線源への応
用が考えられる。これら製品化実現のために、簡易で低コストかつ再現性の良いプロセス
法が望まれており、本発明の方法は、その期待に十分応えることが可能で、ナノ加工プロ
セスの革新に大いに寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】ナノインデンターによる印加荷重と押し込み深さ（変位）との関係の例を示すp-h曲線のグラフである。
【図２】本発明の規則配列したＣＮＴの作製方法の第１の実施の形態の工程図である。
【図３】本発明の規則配列したＣＮＴの作製方法の第２の実施の形態の工程図である。
【図４】第２の実施の形態で、触媒金属がナノインデントエッジに凝集した状態を示す模式図である。
【図５】本発明の方法で用いる赤外線局所加熱ＣＶＤ装置の電界印加部分を示す概念図である。
【図６】本発明の方法で用いる赤外線局所加熱ＣＶＤ装置の磁界印加部分を示す概念図である。
【図７】エアーブリッジ型ＣＮＴ−ＳＢＤアレーによる超高速・高感度ＴＨｚ帯イメージングアレーの概念図である。
【図８】実施例１のＦＮＩレジスト法による触媒金属微粒子のポジティブ配列例を示す図面代用ＳＥＭ写真である。
【図９】実施例３のＦＮＩダイレクト法によるＣＮＴ成長結果を示す図面代用ＳＥＭ写真である。
【図１】
2005288636.tif 000003
【図２】
2005288636.tif 000004
【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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