JP2003303953A - 化合物・合金構造物の製造方法 - Google Patents
化合物・合金構造物の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 化合物・合金構造物の製造方法に関し、簡単
な工程によって微細な化合物・合金構造物を選択的に形
成する。 【解決手段】 基板上に堆積させておいた複数の材料物
質２，３の直径１μｍ以下の領域を局所的に加熱し、溶
融させて化合物或いは合金のいずれかからなる構造物６
を形成する。
な工程によって微細な化合物・合金構造物を選択的に形
成する。 【解決手段】 基板上に堆積させておいた複数の材料物
質２，３の直径１μｍ以下の領域を局所的に加熱し、溶
融させて化合物或いは合金のいずれかからなる構造物６
を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は化合物・合金構造物
の製造方法に関するものであり、特に、磁気記録媒体あ
るいは磁気ヘッド等の記録デバイスや、ＬＳＩ等の電子
デバイス、電界放出或いは電界イオン化、電荷注入等を
利用した表示デバイス、分子デバイス等を構成する微細
な構造を作製する方法に特徴のある化合物・合金構造物
の製造方法に関するものである。
の製造方法に関するものであり、特に、磁気記録媒体あ
るいは磁気ヘッド等の記録デバイスや、ＬＳＩ等の電子
デバイス、電界放出或いは電界イオン化、電荷注入等を
利用した表示デバイス、分子デバイス等を構成する微細
な構造を作製する方法に特徴のある化合物・合金構造物
の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、工業的には光リソグラフィによる
デバイス構造作製が主流となっているが、実験的な微細
構造の作製には、電子ビーム（ＥＢ）リソグラフィ、収
束イオンビーム（ＦＩＢ）を用いて材料を切削する方
法、高エネルギーＥＢを用いて材料を蒸発させる方法、
ＦＩＢ等のイオンビームやＥＢによって装置内に導入し
た材料気体を分解し、基板に堆積させるイオンビーム化
学蒸着（ＣＶＤ）法或いはＥＢ化学蒸着法が用いられる
ことがある。
デバイス構造作製が主流となっているが、実験的な微細
構造の作製には、電子ビーム（ＥＢ）リソグラフィ、収
束イオンビーム（ＦＩＢ）を用いて材料を切削する方
法、高エネルギーＥＢを用いて材料を蒸発させる方法、
ＦＩＢ等のイオンビームやＥＢによって装置内に導入し
た材料気体を分解し、基板に堆積させるイオンビーム化
学蒸着（ＣＶＤ）法或いはＥＢ化学蒸着法が用いられる
ことがある。
【０００３】一方、さらなる構造の微細化を目指して、
走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）を使用した構造作製法
もいくつか提案されており、このＳＴＭを使用した作製
法としては、「微細加工方法およびその装置」( 特開平
２−１７３２７８号公報）や「微小部処理方法及びその
装置並びに微小部分析方法及びその装置」( 特開平４−
３４８２４号公報）、「走査型トンネル顕微鏡による超
微細加工方法」( 特開平４−３６８７６２号公報）に見
られるごとく、被加工材料の電界蒸発を利用した方法、
同じく電界蒸発に化学反応を併用して材料を加工する方
法、逆にＳＴＭの探針材料を電界蒸発させて基板に堆積
させる方法、探針からのトンネル電流あるいは電界放出
電流による一種のＥＢ−ＣＶＤ法等がある。
走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）を使用した構造作製法
もいくつか提案されており、このＳＴＭを使用した作製
法としては、「微細加工方法およびその装置」( 特開平
２−１７３２７８号公報）や「微小部処理方法及びその
装置並びに微小部分析方法及びその装置」( 特開平４−
３４８２４号公報）、「走査型トンネル顕微鏡による超
微細加工方法」( 特開平４−３６８７６２号公報）に見
られるごとく、被加工材料の電界蒸発を利用した方法、
同じく電界蒸発に化学反応を併用して材料を加工する方
法、逆にＳＴＭの探針材料を電界蒸発させて基板に堆積
させる方法、探針からのトンネル電流あるいは電界放出
電流による一種のＥＢ−ＣＶＤ法等がある。
【０００４】さらには、「リソグラフィ・マスクの製造
方法およびリソグラフィ装置」( 特開平３−４１４４９
号公報）のごとく、リソグラフィのレジスト作製あるい
は露光方法としてＳＴＭのトンネル電流による化学反応
や相変化を用いる方法も提案されている。
方法およびリソグラフィ装置」( 特開平３−４１４４９
号公報）のごとく、リソグラフィのレジスト作製あるい
は露光方法としてＳＴＭのトンネル電流による化学反応
や相変化を用いる方法も提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現在主
流となっているリソグラフィによる方法は、パターンの
作製、露光、現像、エッチング、と多段階の操作が必要
であるとともに、被加工材料が半導体ではなく金属であ
る場合、現状では異方性エッチングが困難であるため、
高アスペクト比の微細構造作製が難しいという問題があ
る。
流となっているリソグラフィによる方法は、パターンの
作製、露光、現像、エッチング、と多段階の操作が必要
であるとともに、被加工材料が半導体ではなく金属であ
る場合、現状では異方性エッチングが困難であるため、
高アスペクト比の微細構造作製が難しいという問題があ
る。
【０００６】また、ＦＩＢを用いた切削ではイオンの収
束を強めて解像度を上げようとするとイオン電流が激減
して加工速度が非常に小さくなってしまうという問題が
あるとともに、ＦＩＢでは切削・堆積ともに使用したイ
オン、例えば、Ｇａイオンによる汚染が発生するという
問題がある。
束を強めて解像度を上げようとするとイオン電流が激減
して加工速度が非常に小さくなってしまうという問題が
あるとともに、ＦＩＢでは切削・堆積ともに使用したイ
オン、例えば、Ｇａイオンによる汚染が発生するという
問題がある。
【０００７】一方、ＥＢを用いて蒸発させる方法では材
料の一部を残して他の部分を蒸発させようとすると多大
な時間がかかるという問題があり、また、ＥＢを用いた
ＣＶＤ法では、装置に比較的高い圧力の材料気体を導入
するため、材料気体あるいは装置内の残留気体の取り込
みによる汚染が発生するという問題がある。
料の一部を残して他の部分を蒸発させようとすると多大
な時間がかかるという問題があり、また、ＥＢを用いた
ＣＶＤ法では、装置に比較的高い圧力の材料気体を導入
するため、材料気体あるいは装置内の残留気体の取り込
みによる汚染が発生するという問題がある。
【０００８】さらに、現在までに提案されているＳＴＭ
を用いた微細構造作製法の内、被加工材料の電界蒸発を
利用する方法は、ＥＢによる蒸発と同様に材料の一部を
残そうとする場合に多大な時間がかかるという問題があ
る。
を用いた微細構造作製法の内、被加工材料の電界蒸発を
利用する方法は、ＥＢによる蒸発と同様に材料の一部を
残そうとする場合に多大な時間がかかるという問題があ
る。
【０００９】また、ＳＴＭの探針材料を堆積させる方法
は探針が蒸発に伴って消耗するため、探針の状態に大き
く依存するトンネル電流の制御が困難になり、また、探
針の頻繁な交換が必要になるという問題がある。
は探針が蒸発に伴って消耗するため、探針の状態に大き
く依存するトンネル電流の制御が困難になり、また、探
針の頻繁な交換が必要になるという問題がある。
【００１０】また、ＳＴＭを利用したＥＢ−ＣＶＤ法の
場合には、通常のＥＢ−ＣＶＤ法と同様の汚染の問題が
避けられないという問題がある。
場合には、通常のＥＢ−ＣＶＤ法と同様の汚染の問題が
避けられないという問題がある。
【００１１】また、ＳＴＭを用いたリソグラフィパター
ンの形成では、多段階の操作が必要とされる点は通常の
リソグラフィと変わらないという問題があるとともに、
材料が金属である場合の問題点も同様である。
ンの形成では、多段階の操作が必要とされる点は通常の
リソグラフィと変わらないという問題があるとともに、
材料が金属である場合の問題点も同様である。
【００１２】したがって、本発明は、簡単な工程によっ
て微細な化合物・合金構造物を選択的に形成することを
目的とする。
て微細な化合物・合金構造物を選択的に形成することを
目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理的構
成の説明図であり、ここで、図１を参照して本発明にお
ける課題を解決するための手段を説明する。 図１参照 上記の課題を解決するために、本発明は、化合物・合金
構造物の製造方法において、基板上に堆積させておいた
複数の材料物質２，３の直径１μｍ以下の領域を局所的
に加熱し、溶融させて化合物或いは合金のいずれかから
なる構造物６を形成することを特徴とする。
成の説明図であり、ここで、図１を参照して本発明にお
ける課題を解決するための手段を説明する。 図１参照 上記の課題を解決するために、本発明は、化合物・合金
構造物の製造方法において、基板上に堆積させておいた
複数の材料物質２，３の直径１μｍ以下の領域を局所的
に加熱し、溶融させて化合物或いは合金のいずれかから
なる構造物６を形成することを特徴とする。
【００１４】この様に、局所的な加熱を行うことによっ
てマスクレスで、任意の微細形状の所定の組成を有する
化合物或いは合金のいずれかからなる構造物６を選択的
に形成することが可能になる。
てマスクレスで、任意の微細形状の所定の組成を有する
化合物或いは合金のいずれかからなる構造物６を選択的
に形成することが可能になる。
【００１５】なお、この様な微細な構造物６のサイズ
は、リソグラフィによる加工が困難な、最大径として１
μｍ以下、より好適には１００ｎｍ以下が好適である。
また、この場合、材料物質２，３は、基板上に直接堆積
させても良いし、或いは、基板上に下地１を介して堆積
させても良いものである。
は、リソグラフィによる加工が困難な、最大径として１
μｍ以下、より好適には１００ｎｍ以下が好適である。
また、この場合、材料物質２，３は、基板上に直接堆積
させても良いし、或いは、基板上に下地１を介して堆積
させても良いものである。
【００１６】また、構造物６上に、さらに、材料物質
２，３を堆積させて局所的加熱処理を行うことにより、
異種物質２，３が境界を接する微細ヘテロ接合等の構成
を形成することが可能になる。この場合、ＳＴＭ等の探
針４を利用する場合には、再加工前にＳＴＭによって観
察を行なって構造物６の位置確認ができるため、再加工
時の位置合わせは容易になる。
２，３を堆積させて局所的加熱処理を行うことにより、
異種物質２，３が境界を接する微細ヘテロ接合等の構成
を形成することが可能になる。この場合、ＳＴＭ等の探
針４を利用する場合には、再加工前にＳＴＭによって観
察を行なって構造物６の位置確認ができるため、再加工
時の位置合わせは容易になる。
【００１７】この場合の局所的加熱手段としては、ＳＴ
Ｍ等の探針４を利用したトンネル電流５、接触電流、或
いは、電界放出電流のいずれかを用いても良いし、電子
ビーム、レーザ光、或いは、シンクロトロン放射光のい
ずれかのエネルギービームを用いても良いものであり、
材料物質２，３に与えるエネルギーの大きさ、例えば、
印加する電流量、或いは、エネルギービームの場合に
は、ビーム自体のエネルギーとビーム数及び時間変化を
制御することによって、任意の形状・組成の構造物６を
形成することが可能になる。
Ｍ等の探針４を利用したトンネル電流５、接触電流、或
いは、電界放出電流のいずれかを用いても良いし、電子
ビーム、レーザ光、或いは、シンクロトロン放射光のい
ずれかのエネルギービームを用いても良いものであり、
材料物質２，３に与えるエネルギーの大きさ、例えば、
印加する電流量、或いは、エネルギービームの場合に
は、ビーム自体のエネルギーとビーム数及び時間変化を
制御することによって、任意の形状・組成の構造物６を
形成することが可能になる。
【００１８】この場合、材料物質２，３の成膜から加工
までの操作を高真空中で行なうことが可能であるので、
作製雰囲気に由来する汚染を避けることができ、また、
ＳＴＭ等の探針４を利用する場合には、材料を探針４か
らではなく基板上から供給するために探針４は消耗せ
ず、消耗に起因する問題を回避することができる。
までの操作を高真空中で行なうことが可能であるので、
作製雰囲気に由来する汚染を避けることができ、また、
ＳＴＭ等の探針４を利用する場合には、材料を探針４か
らではなく基板上から供給するために探針４は消耗せ
ず、消耗に起因する問題を回避することができる。
【００１９】このように形成する構造物６としては、 I
II族元素からなる材料物質２，３とＶ族元素からなる材
料物質２，３を用いたIII-Ｖ族化合物半導体構造物、II
族元素からなる材料物質２，３とVI族元素からなる材料
物質２，３を用いた11−VI族化合物半導体構造物等の化
合物構造物、或いは、磁性金属或いは非磁性金属からな
る材料物質２，３を用いた非磁性合金構造物、強磁性合
金構造物、或いは、反強磁性合金構造物等の合金構造物
が典型的なものである。
II族元素からなる材料物質２，３とＶ族元素からなる材
料物質２，３を用いたIII-Ｖ族化合物半導体構造物、II
族元素からなる材料物質２，３とVI族元素からなる材料
物質２，３を用いた11−VI族化合物半導体構造物等の化
合物構造物、或いは、磁性金属或いは非磁性金属からな
る材料物質２，３を用いた非磁性合金構造物、強磁性合
金構造物、或いは、反強磁性合金構造物等の合金構造物
が典型的なものである。
【００２０】また、複数の材料物質２，３の厚みの比を
変えることによって、構造物６の組成を任意に制御する
ことができ、それによって、任意の組成の混晶化合物半
導体構造物或いは合金構造物を形成することができる。
変えることによって、構造物６の組成を任意に制御する
ことができ、それによって、任意の組成の混晶化合物半
導体構造物或いは合金構造物を形成することができる。
【００２１】また、材料物質２，３と形成された構造物
６との物理的あるいは化学的性質の違いを利用して、構
造物以外の不要部分を除去することにより、リソグラフ
ィ或いはＥＢ等による選択蒸発法を用いることなく、簡
単なマスクレスのエッチング工程によって微細な構造物
６のみを任意の箇所に形成することができる。
６との物理的あるいは化学的性質の違いを利用して、構
造物以外の不要部分を除去することにより、リソグラフ
ィ或いはＥＢ等による選択蒸発法を用いることなく、簡
単なマスクレスのエッチング工程によって微細な構造物
６のみを任意の箇所に形成することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】ここで、図２乃至図４を参照し
て、本発明の第１の実施の形態の微細ヘテロ接合構造の
製造工程を説明する。 図２（ａ）参照 まず、Ａｌ2 Ｏ3 基板１１上に真空蒸着法を用いて、厚
さが１００ｎｍ以下、例えば、１０ｎｍのＳｂ薄膜１
２、及び、厚さが１００ｎｍ以下、例えば、１０ｎｍの
Ｉｎ薄膜１３を順次堆積させて多層膜を形成する。
て、本発明の第１の実施の形態の微細ヘテロ接合構造の
製造工程を説明する。 図２（ａ）参照 まず、Ａｌ2 Ｏ3 基板１１上に真空蒸着法を用いて、厚
さが１００ｎｍ以下、例えば、１０ｎｍのＳｂ薄膜１
２、及び、厚さが１００ｎｍ以下、例えば、１０ｎｍの
Ｉｎ薄膜１３を順次堆積させて多層膜を形成する。
【００２３】図２（ｂ）参照
次いで、多層膜上にＳＴＭの探針１４をトンネル電流が
流れる程度近接させ、トンネル電流を局所的に流すこと
によって局所加熱してＩｎ薄膜１３及びＳｂ薄膜１２の
加熱箇所を溶融して合金化してＩｎＳｂドット１５を形
成する。この場合、ＩｎＳｂドット１５の大きさはトン
ネル電流の電流量に依存するが、例えば、数μＡ程度流
すことによって、最大径が１００ｎｍ以下、例えば、２
０〜３０ｎｍのサイズのＩｎＳｂドット１５が得られ
る。
流れる程度近接させ、トンネル電流を局所的に流すこと
によって局所加熱してＩｎ薄膜１３及びＳｂ薄膜１２の
加熱箇所を溶融して合金化してＩｎＳｂドット１５を形
成する。この場合、ＩｎＳｂドット１５の大きさはトン
ネル電流の電流量に依存するが、例えば、数μＡ程度流
すことによって、最大径が１００ｎｍ以下、例えば、２
０〜３０ｎｍのサイズのＩｎＳｂドット１５が得られ
る。
【００２４】図３（ｃ）参照
次いで、再び、真空蒸着法を用いて、全面に、厚さが１
００ｎｍ以下、例えば、１０ｎｍのＡｌ薄膜１６を堆積
させる。
００ｎｍ以下、例えば、１０ｎｍのＡｌ薄膜１６を堆積
させる。
【００２５】図３（ｄ）参照
次いで、再び、ＩｎＳｂドット１５に対応するＡｌ薄膜
１６上にＳＴＭの探針１４をトンネル電流が流れる程度
近接させ、トンネル電流を局所的に流すことによって局
所加熱してＡｌ薄膜１６及びＩｎＳｂドット１５の加熱
箇所を溶融して合金化してＩｎＡｌＳｂドット１７を形
成することによって、ＩｎＡｌＳｂ／ＩｎＳｂヘテロ接
合を形成することができる。この場合、ＳＴＭの探針１
４を利用しているので、再加工前にＳＴＭによって観察
を行なってＩｎＳｂドット１５の位置確認ができるた
め、再加工時の位置合わせは容易になる。
１６上にＳＴＭの探針１４をトンネル電流が流れる程度
近接させ、トンネル電流を局所的に流すことによって局
所加熱してＡｌ薄膜１６及びＩｎＳｂドット１５の加熱
箇所を溶融して合金化してＩｎＡｌＳｂドット１７を形
成することによって、ＩｎＡｌＳｂ／ＩｎＳｂヘテロ接
合を形成することができる。この場合、ＳＴＭの探針１
４を利用しているので、再加工前にＳＴＭによって観察
を行なってＩｎＳｂドット１５の位置確認ができるた
め、再加工時の位置合わせは容易になる。
【００２６】図４（ｆ）参照
次いで、ＩｎＡｌＳｂドット１７に対するエッチングレ
ートの小さな希塩酸からなるエッチング液を用いてエッ
チングすることによって、未反応のＡｌ薄膜１６及びＩ
ｎ薄膜１３を選択的に除去する。
ートの小さな希塩酸からなるエッチング液を用いてエッ
チングすることによって、未反応のＡｌ薄膜１６及びＩ
ｎ薄膜１３を選択的に除去する。
【００２７】図４（ｇ）参照
最後に、王水を用いて軽くエッチングすることによっ
て、未反応のＳｂ薄膜１２を除去することによって孤立
したＩｎＡｌＳｂ／ＩｎＳｂヘテロ接合を形成すること
ができる。なお、この場合、ＩｎＡｌＳｂドット１７及
びＩｎＳｂドット１５の露出部もエッチングされること
になる。
て、未反応のＳｂ薄膜１２を除去することによって孤立
したＩｎＡｌＳｂ／ＩｎＳｂヘテロ接合を形成すること
ができる。なお、この場合、ＩｎＡｌＳｂドット１７及
びＩｎＳｂドット１５の露出部もエッチングされること
になる。
【００２８】この様に、本発明の第１の実施の形態にお
いては、ＳＴＭの探針を用いてトンネル電流を用いて局
所的に加熱しているので、任意の箇所に微細なヘテロ接
合接合構造物を形成することが可能になる。
いては、ＳＴＭの探針を用いてトンネル電流を用いて局
所的に加熱しているので、任意の箇所に微細なヘテロ接
合接合構造物を形成することが可能になる。
【００２９】なお、薄膜堆積時に、ＩｎとＳｂにＳｉ等
のｎ型不純物をドープしておき、また、ＡｌにＺｎ等の
ｐ型不純物をドープしておくことによって、ｐｎ接合ヘ
テロダイオードを形成することが可能になる。
のｎ型不純物をドープしておき、また、ＡｌにＺｎ等の
ｐ型不純物をドープしておくことによって、ｐｎ接合ヘ
テロダイオードを形成することが可能になる。
【００３０】この場合、Ａｌ2 Ｏ3 基板上にＷ等の高融
点金属配線パターンを設け、この高融点金属配線パター
ン上でＩｎＳｂドットを形成することによって、ｐｎ接
合ヘテロダイオードの一方の電極とすることができる。
点金属配線パターンを設け、この高融点金属配線パター
ン上でＩｎＳｂドットを形成することによって、ｐｎ接
合ヘテロダイオードの一方の電極とすることができる。
【００３１】なお、他方の電極は、例えば、ｐｎ接合ヘ
テロダイオードを含む全面に再びＡｌ薄膜を堆積させた
のち、ＳＴＭの探針を移動させながらｐｎ接合ヘテロダ
イオードに達するまで局所的加熱を繰り返してＡｌを溶
融・固化させることによって他の部分比べて厚いＡｌ配
線パターンを形成することができ、次いで、希酸を用い
て軽くエッチングしてＡｌ膜の残部を除去することによ
って他方の電極を形成することができる。この場合、Ａ
ｌ配線とＷ配線とが短絡しないように、ＩｎＳｂトッド
の形成箇所等を考慮する必要がある。
テロダイオードを含む全面に再びＡｌ薄膜を堆積させた
のち、ＳＴＭの探針を移動させながらｐｎ接合ヘテロダ
イオードに達するまで局所的加熱を繰り返してＡｌを溶
融・固化させることによって他の部分比べて厚いＡｌ配
線パターンを形成することができ、次いで、希酸を用い
て軽くエッチングしてＡｌ膜の残部を除去することによ
って他方の電極を形成することができる。この場合、Ａ
ｌ配線とＷ配線とが短絡しないように、ＩｎＳｂトッド
の形成箇所等を考慮する必要がある。
【００３２】次に、図５を参照して、本発明の第２の実
施の形態の非磁性合金ドットの製造工程を説明する。 図５（ａ）参照 まず、Ｔａ基板２１上に真空蒸着法を用いて、厚さが１
００ｎｍ以下、例えば、１２ｎｍのＣｕ薄膜２２、及
び、厚さが１００ｎｍ以下、例えば、８ｎｍのＮｉ薄膜
２３を順次堆積させて多層膜を形成する。
施の形態の非磁性合金ドットの製造工程を説明する。 図５（ａ）参照 まず、Ｔａ基板２１上に真空蒸着法を用いて、厚さが１
００ｎｍ以下、例えば、１２ｎｍのＣｕ薄膜２２、及
び、厚さが１００ｎｍ以下、例えば、８ｎｍのＮｉ薄膜
２３を順次堆積させて多層膜を形成する。
【００３３】図５（ｂ）参照
次いで、多層膜上にＳＴＭの探針２４をトンネル電流が
流れる程度近接させ、トンネル電流を局所的に流すこと
によって局所加熱してＮｉ薄膜２３及びＣｕ薄膜２２の
加熱箇所を溶融して合金化してＣｕ0.6 Ｎｉ0.4 ドット
２５を形成する。
流れる程度近接させ、トンネル電流を局所的に流すこと
によって局所加熱してＮｉ薄膜２３及びＣｕ薄膜２２の
加熱箇所を溶融して合金化してＣｕ0.6 Ｎｉ0.4 ドット
２５を形成する。
【００３４】この様に、本発明の第２の実施の形態にお
いては、強磁性金属であるＮｉ薄膜２３中に非磁性合金
であるＣｕ0.6 Ｎｉ0.4 ドット２５を任意の位置に孤立
した状態で点在させることができる。なお、この合金ド
ットの組成比は、最初に堆積させたＣｕ薄膜２２とＮｉ
薄膜２３の膜厚比にほぼ依存することになる。
いては、強磁性金属であるＮｉ薄膜２３中に非磁性合金
であるＣｕ0.6 Ｎｉ0.4 ドット２５を任意の位置に孤立
した状態で点在させることができる。なお、この合金ド
ットの組成比は、最初に堆積させたＣｕ薄膜２２とＮｉ
薄膜２３の膜厚比にほぼ依存することになる。
【００３５】次に、図６を参照して、本発明の第３の実
施の形態の強磁性合金ドットの製造工程を説明する。 図６（ａ）参照 まず、Ｔａ基板３１上に真空蒸着法を用いて、厚さが１
００ｎｍ以下、例えば、１２ｎｍのＣｕ薄膜３２、厚さ
が１００ｎｍ以下、例えば、６ｎｍのＡｌ薄膜３３、及
び、厚さが１００ｎｍ以下、例えば、６ｎｍのＭｎ薄膜
３４を順次堆積させて多層膜を形成する。
施の形態の強磁性合金ドットの製造工程を説明する。 図６（ａ）参照 まず、Ｔａ基板３１上に真空蒸着法を用いて、厚さが１
００ｎｍ以下、例えば、１２ｎｍのＣｕ薄膜３２、厚さ
が１００ｎｍ以下、例えば、６ｎｍのＡｌ薄膜３３、及
び、厚さが１００ｎｍ以下、例えば、６ｎｍのＭｎ薄膜
３４を順次堆積させて多層膜を形成する。
【００３６】図６（ｂ）参照
次いで、多層膜上にＳＴＭの探針３５をトンネル電流が
流れる程度近接させ、トンネル電流を局所的に流すこと
によって局所加熱してＭｎ薄膜３４乃至Ｃｕ薄膜３２の
加熱箇所を溶融して合金化することによってＣｕ2 Ａｌ
Ｍｎドット３６を形成する。
流れる程度近接させ、トンネル電流を局所的に流すこと
によって局所加熱してＭｎ薄膜３４乃至Ｃｕ薄膜３２の
加熱箇所を溶融して合金化することによってＣｕ2 Ａｌ
Ｍｎドット３６を形成する。
【００３７】この様に、本発明の第３の実施の形態にお
いては、非磁性金属であるＣｕ薄膜３２，Ａｌ薄膜３
３，Ｍｎ薄膜３４中に強磁性合金であるＣｕ2 ＡｌＭｎ
ドット３６を任意の位置に孤立した状態で点在させるこ
とができる。なお、この場合には、Ｃｕ2 ＡｌＭｎの組
成比に対応するように、堆積させるＣｕ薄膜３２，Ａｌ
薄膜３３，Ｍｎ薄膜３４の膜厚を設定する。
いては、非磁性金属であるＣｕ薄膜３２，Ａｌ薄膜３
３，Ｍｎ薄膜３４中に強磁性合金であるＣｕ2 ＡｌＭｎ
ドット３６を任意の位置に孤立した状態で点在させるこ
とができる。なお、この場合には、Ｃｕ2 ＡｌＭｎの組
成比に対応するように、堆積させるＣｕ薄膜３２，Ａｌ
薄膜３３，Ｍｎ薄膜３４の膜厚を設定する。
【００３８】次に、図７を参照して、本発明の第４の実
施の形態の反強磁性合金ドットの製造工程を説明する。 図７（ａ）参照 まず、Ｔａ基板４１上に真空蒸着法を用いて、厚さが１
００ｎｍ以下、例えば、６ｎｍのＰｔ薄膜４２、厚さが
１００ｎｍ以下、例えば、６ｎｍのＰｄ薄膜４３、及
び、厚さが１００ｎｍ以下、例えば、１２ｎｍのＭｎ薄
膜４４を順次堆積させて多層膜を形成する。
施の形態の反強磁性合金ドットの製造工程を説明する。 図７（ａ）参照 まず、Ｔａ基板４１上に真空蒸着法を用いて、厚さが１
００ｎｍ以下、例えば、６ｎｍのＰｔ薄膜４２、厚さが
１００ｎｍ以下、例えば、６ｎｍのＰｄ薄膜４３、及
び、厚さが１００ｎｍ以下、例えば、１２ｎｍのＭｎ薄
膜４４を順次堆積させて多層膜を形成する。
【００３９】図７（ｂ）参照
次いで、多層膜上にＳＴＭの探針４５をトンネル電流が
流れる程度近接させ、トンネル電流を局所的に流すこと
によって局所加熱してＭｎ薄膜４４乃至Ｐｔ薄膜４２の
加熱箇所を溶融して合金化することによってＰｔＰｄＭ
ｎ2 ドット４６を形成する。
流れる程度近接させ、トンネル電流を局所的に流すこと
によって局所加熱してＭｎ薄膜４４乃至Ｐｔ薄膜４２の
加熱箇所を溶融して合金化することによってＰｔＰｄＭ
ｎ2 ドット４６を形成する。
【００４０】この様に、本発明の第４の実施の形態にお
いては、非磁性金属であるＰｔ薄膜４２，Ｐｄ薄膜４
３，Ｍｎ薄膜４４中に反強磁性合金であるＰｔＰｄＭｎ
2 ドット４６を任意の位置に孤立した状態で点在させる
ことができる。なお、この場合も、ＰｔＰｄＭｎ2 の組
成比に対応するように、堆積させるＰｔ薄膜４２，Ｐｄ
薄膜４３，Ｍｎ薄膜４４の膜厚を設定する。
いては、非磁性金属であるＰｔ薄膜４２，Ｐｄ薄膜４
３，Ｍｎ薄膜４４中に反強磁性合金であるＰｔＰｄＭｎ
2 ドット４６を任意の位置に孤立した状態で点在させる
ことができる。なお、この場合も、ＰｔＰｄＭｎ2 の組
成比に対応するように、堆積させるＰｔ薄膜４２，Ｐｄ
薄膜４３，Ｍｎ薄膜４４の膜厚を設定する。
【００４１】以上、本発明の各実施の形態を説明してき
たが、本発明は各実施の形態に記載した構成に限られる
ものではなく、各種の変更が可能である。例えば、上記
の各実施の形態の説明においては、多層膜を溶融するた
めにＳＴＭの探針からのトンネル電流を用いているが、
トンネル電流に限られるものではなく、電界放出電流或
いは接触電流等を用いても良いものである。は言うまで
もない。
たが、本発明は各実施の形態に記載した構成に限られる
ものではなく、各種の変更が可能である。例えば、上記
の各実施の形態の説明においては、多層膜を溶融するた
めにＳＴＭの探針からのトンネル電流を用いているが、
トンネル電流に限られるものではなく、電界放出電流或
いは接触電流等を用いても良いものである。は言うまで
もない。
【００４２】即ち、「トンネル電流」は、正負電極間に
夫々の電極を構成する材料の仕事関数を越えない程度の
電圧、例えば、５〜６Ｖ程度以下の電圧を印加すること
によって正負の電極間に形成されるポテンシャルバリア
をトンネルして流れるものであり、正負電極間は１ｎｍ
程度であり、１ｎｍより離れると殆ど電流は流れなくな
る。
夫々の電極を構成する材料の仕事関数を越えない程度の
電圧、例えば、５〜６Ｖ程度以下の電圧を印加すること
によって正負の電極間に形成されるポテンシャルバリア
をトンネルして流れるものであり、正負電極間は１ｎｍ
程度であり、１ｎｍより離れると殆ど電流は流れなくな
る。
【００４３】一方、「電界放出電流」は、正負電極間に
夫々の電極を構成する材料の仕事関数より大きな電圧を
印加して自由空間に放出される電子によるものであり、
印加する電圧を大きくすれば数ｎｍ〜μｍの間隔でも電
流を流すことができるものであるが、印加電圧を高くし
過ぎると分解能が悪くなる。
夫々の電極を構成する材料の仕事関数より大きな電圧を
印加して自由空間に放出される電子によるものであり、
印加する電圧を大きくすれば数ｎｍ〜μｍの間隔でも電
流を流すことができるものであるが、印加電圧を高くし
過ぎると分解能が悪くなる。
【００４４】また、「接触電流」は、正負電極が接触し
た状態で、電子が電極間を移動する上でポテンシャルバ
リアがない状態で流れる電流であり、分解能は探針の接
触面積に依存するが、一般的には分解能が悪くなる。例
えば、構造物の寸法が数ｎｍ程度以上の場合には、接触
型ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）の高融点金属で構成された
探針を用いることが望ましい。
た状態で、電子が電極間を移動する上でポテンシャルバ
リアがない状態で流れる電流であり、分解能は探針の接
触面積に依存するが、一般的には分解能が悪くなる。例
えば、構造物の寸法が数ｎｍ程度以上の場合には、接触
型ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）の高融点金属で構成された
探針を用いることが望ましい。
【００４５】また、局所的に加熱手段は、この様な電流
に限られるものではなく、電子ビーム、レーザ光、或い
は、シンクロトロン放射光を用いても良いものであり、
構造物のサイズが比較的大きな場合に有効になる。
に限られるものではなく、電子ビーム、レーザ光、或い
は、シンクロトロン放射光を用いても良いものであり、
構造物のサイズが比較的大きな場合に有効になる。
【００４６】また、上記の第１の実施の形態において
は、未反応のＳｂ薄膜の除去を王水を用いて行っている
が、真空中におけるＡｒガス等の希ガスを用いたスパッ
タエッチングなどにより全体を軽くエッチングしても良
いものである。
は、未反応のＳｂ薄膜の除去を王水を用いて行っている
が、真空中におけるＡｒガス等の希ガスを用いたスパッ
タエッチングなどにより全体を軽くエッチングしても良
いものである。
【００４７】また、上記の各実施の形態においては、二
元及び三元の化合物或いは合金を形成しているが、多層
膜を４層以上の構造にして四元以上の混晶化合物或いは
合金を形成しても良いものである。
元及び三元の化合物或いは合金を形成しているが、多層
膜を４層以上の構造にして四元以上の混晶化合物或いは
合金を形成しても良いものである。
【００４８】また、上記の各実施の形態においては、II
I-Ｖ族化合物半導体の製造工程として説明しているが、
III-Ｖ族化合物半導体に限られるものではなく、薄膜材
料としてＨｇ及びＣｄ等のII族元素と、Ｔｅ等のVI族元
素を用いてＨｇＣｄＴｅ等のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
を形成して良いものであり、さらには、他の族の化合物
半導体を形成しても良いものである。
I-Ｖ族化合物半導体の製造工程として説明しているが、
III-Ｖ族化合物半導体に限られるものではなく、薄膜材
料としてＨｇ及びＣｄ等のII族元素と、Ｔｅ等のVI族元
素を用いてＨｇＣｄＴｅ等のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
を形成して良いものであり、さらには、他の族の化合物
半導体を形成しても良いものである。
【００４９】ここで、再び図１を参照して、改めて本発
明の詳細な構成を説明する。 再び、図１参照 （付記１） 基板上に堆積させておいた複数の材料物質
２，３の直径１μｍ以下の領域を局所的に加熱し、溶融
させて化合物或いは合金のいずれかからなる構造物を形
成することを特徴とする化合物・合金構造物の製造方
法。 （付記２） 上記構造物６上に、さらに、材料物質２，
３を堆積させたのち、局所的加熱処理を行うことを特徴
とする付記１記載の化合物・合金構造物の製造方法。 （付記３） 上記複数の材料物質２，３を局所的に加熱
する工程において、トンネル電流５、接触電流、或い
は、電界放出電流のいずれかを用いることを特徴とする
付記１または２に記載の化合物・合金構造物の製造方
法。 （付記４） 上記複数の材料物質２，３を局所的に加熱
する工程において、エネルギービームの照射を用いるこ
とを特徴とする付記１または２に記載の化合物・合金構
造物の製造方法。 （付記５） 上記エネルギービームが、電子ビーム、レ
ーザ光、或いは、シンクロトロン放射光のいずれかであ
ることを特徴とする付記４記載の化合物・合金構造物の
製造方法。 （付記６） 上記複数の材料物質２，３が III族元素か
らなる材料物質２（３）とＶ族元素からなる材料物質３
（２）であり、上記構造物６がIII-Ｖ族化合物半導体構
造物であることを特徴とする付記１乃至５のいずれか１
に記載の化合物・合金構造物の製造方法。 （付記７） 上記複数の材料物質２，３がII族元素から
なる材料物質２（３）とVI族元素からなる材料物質３
（２）であり、上記構造物６が11−VI族化合物半導体構
造物であることを特徴とする付記１乃至５のいずれか１
に記載の化合物・合金構造物の製造方法。 （付記８） 上記複数の材料物質２，３は磁性金属或い
は非磁性金属からなり、且つ、上記構造物６が非磁性合
金構造物、強磁性合金構造物、或いは、反強磁性合金構
造物のいずれかであることを特徴とする付記１乃至５の
いずれか１に記載の化合物・合金構造物の製造方法。 （付記９） 上記複数の材料物質２，３の厚みの比を変
えることによって上記構造物６の組成を変化させること
を特徴とする付記１乃至８のいずれか１に記載の化合物
・合金構造物の製造方法。 （付記１０） 上記構造物６の形成後に、上記材料物質
２，３と形成された前記構造物６との物理的あるいは化
学的性質の違いを利用して、前記構造物６以外の不要部
分を除去することを特徴とする付記１乃至９のいずれか
１に記載の化合物・合金構造物の製造方法。
明の詳細な構成を説明する。 再び、図１参照 （付記１） 基板上に堆積させておいた複数の材料物質
２，３の直径１μｍ以下の領域を局所的に加熱し、溶融
させて化合物或いは合金のいずれかからなる構造物を形
成することを特徴とする化合物・合金構造物の製造方
法。 （付記２） 上記構造物６上に、さらに、材料物質２，
３を堆積させたのち、局所的加熱処理を行うことを特徴
とする付記１記載の化合物・合金構造物の製造方法。 （付記３） 上記複数の材料物質２，３を局所的に加熱
する工程において、トンネル電流５、接触電流、或い
は、電界放出電流のいずれかを用いることを特徴とする
付記１または２に記載の化合物・合金構造物の製造方
法。 （付記４） 上記複数の材料物質２，３を局所的に加熱
する工程において、エネルギービームの照射を用いるこ
とを特徴とする付記１または２に記載の化合物・合金構
造物の製造方法。 （付記５） 上記エネルギービームが、電子ビーム、レ
ーザ光、或いは、シンクロトロン放射光のいずれかであ
ることを特徴とする付記４記載の化合物・合金構造物の
製造方法。 （付記６） 上記複数の材料物質２，３が III族元素か
らなる材料物質２（３）とＶ族元素からなる材料物質３
（２）であり、上記構造物６がIII-Ｖ族化合物半導体構
造物であることを特徴とする付記１乃至５のいずれか１
に記載の化合物・合金構造物の製造方法。 （付記７） 上記複数の材料物質２，３がII族元素から
なる材料物質２（３）とVI族元素からなる材料物質３
（２）であり、上記構造物６が11−VI族化合物半導体構
造物であることを特徴とする付記１乃至５のいずれか１
に記載の化合物・合金構造物の製造方法。 （付記８） 上記複数の材料物質２，３は磁性金属或い
は非磁性金属からなり、且つ、上記構造物６が非磁性合
金構造物、強磁性合金構造物、或いは、反強磁性合金構
造物のいずれかであることを特徴とする付記１乃至５の
いずれか１に記載の化合物・合金構造物の製造方法。 （付記９） 上記複数の材料物質２，３の厚みの比を変
えることによって上記構造物６の組成を変化させること
を特徴とする付記１乃至８のいずれか１に記載の化合物
・合金構造物の製造方法。 （付記１０） 上記構造物６の形成後に、上記材料物質
２，３と形成された前記構造物６との物理的あるいは化
学的性質の違いを利用して、前記構造物６以外の不要部
分を除去することを特徴とする付記１乃至９のいずれか
１に記載の化合物・合金構造物の製造方法。
【００５０】
【発明の効果】本発明によれば、材料物質の異なる多層
膜を形成したのち、局所的に加熱溶融させて合金化させ
ているので、電子デバイス・磁気デバイス等においてナ
ノメートルサイズ以上の任意の大きさの合金あるいは化
合物の微細な構造を、基板上に直接作製することが可能
となり、ひいては、電子デバイス・磁気デバイスのリソ
グラフィー限界を越えた超微細化に寄与するところが大
きい。
膜を形成したのち、局所的に加熱溶融させて合金化させ
ているので、電子デバイス・磁気デバイス等においてナ
ノメートルサイズ以上の任意の大きさの合金あるいは化
合物の微細な構造を、基板上に直接作製することが可能
となり、ひいては、電子デバイス・磁気デバイスのリソ
グラフィー限界を越えた超微細化に寄与するところが大
きい。
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の途中までの製造工
程の説明図である。
程の説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の図２以降の途中ま
での製造工程の説明図である。
での製造工程の説明図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の図３以降の製造工
程の説明図である。
程の説明図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の製造工程の説明図
である。
である。
【図６】本発明の第３の実施の形態の製造工程の説明図
である。
である。
【図７】本発明の第４の実施の形態の製造工程の説明図
である。
である。
１ 下地
２ 材料物質
３ 材料物質
４ 探針
５ トンネル電流
６ 構造物
１１ Ａｌ2 Ｏ3 基板
１２ Ｓｂ薄膜
１３ Ｉｎ薄膜
１４ ＳＴＭの探針
１５ ＩｎＳｂドット
１６ Ａｌ薄膜
１７ ＩｎＡｌＳｂドット
２１ Ｔａ基板
２２ Ｃｕ薄膜
２３ Ｎｉ薄膜
２４ ＳＴＭの探針
２５ Ｃｕ0.6 Ｎｉ0.4 ドット
３１ Ｔａ基板
３２ Ｃｕ薄膜
３３ Ａｌ薄膜
３４ Ｍｎ薄膜
３５ ＳＴＭの探針
３６ Ｃｕ2 ＡｌＭｎドット
４１ Ｔａ基板
４２ Ｐｔ薄膜
４３ Ｐｄ薄膜
４４ Ｍｎ薄膜
４５ ＳＴＭの探針
４６ ＰｔＰｄＭｎ2 ドット
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０１Ｊ 37/30 Ｈ０１Ｊ 37/30 Ｚ
Ｈ０１Ｌ 21/28 ＺＮＭ Ｈ０１Ｌ 21/28 ＺＮＭＫ
29/12 29/91 Ｈ
29/861 29/14
(72)発明者 片岡 祐治
神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番
１号 富士通株式会社内
Ｆターム(参考） 4M104 BB36 CC01
5C034 AA02 AA03 AA07
Claims (5)
- 【請求項１】 基板上に堆積させておいた複数の材料物
質の直径１μｍ以下の範囲を局所的に加熱し、溶融させ
て化合物或いは合金のいずれかからなる構造物を形成す
ることを特徴とする化合物・合金構造物の製造方法。 - 【請求項２】 上記構造物上に、さらに、材料物質を堆
積させたのち、局所的加熱処理を行うことを特徴とする
請求項１記載の化合物・合金構造物の製造方法。 - 【請求項３】 上記複数の材料物質を局所的に加熱する
工程において、トンネル電流、接触電流、或いは、電界
放出電流のいずれかを用いることを特徴とする請求項１
または２に記載の化合物・合金構造物の製造方法。 - 【請求項４】 上記複数の材料物質を局所的に加熱する
工程において、エネルギービームの照射を用いることを
特徴とする請求項１または２に記載の化合物・合金構造
物の製造方法。 - 【請求項５】 上記構造物の形成後に、上記材料物質と
形成された前記構造物との物理的あるいは化学的性質の
違いを利用して、前記構造物以外の不要部分を除去する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載
の化合物・合金構造物の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002108779A JP4331437B2 (ja) | 2002-04-11 | 2002-04-11 | 化合物・合金構造物の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002108779A JP4331437B2 (ja) | 2002-04-11 | 2002-04-11 | 化合物・合金構造物の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003303953A true JP2003303953A (ja) | 2003-10-24 |
| JP4331437B2 JP4331437B2 (ja) | 2009-09-16 |
Family
ID=29392425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002108779A Expired - Fee Related JP4331437B2 (ja) | 2002-04-11 | 2002-04-11 | 化合物・合金構造物の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4331437B2 (ja) |
-
2002
- 2002-04-11 JP JP2002108779A patent/JP4331437B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4331437B2 (ja) | 2009-09-16 |
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