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JPH09213927A - Method and equipment for manufacturing minute metallic dot - Google Patents

Method and equipment for manufacturing minute metallic dot

Info

Publication number
JPH09213927A
JPH09213927A JP1891096A JP1891096A JPH09213927A JP H09213927 A JPH09213927 A JP H09213927A JP 1891096 A JP1891096 A JP 1891096A JP 1891096 A JP1891096 A JP 1891096A JP H09213927 A JPH09213927 A JP H09213927A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
atoms
atom
dots
region
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1891096A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsunobu Sasanuma
克信 笹沼
Satoshi Ito
聡 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP1891096A priority Critical patent/JPH09213927A/en
Publication of JPH09213927A publication Critical patent/JPH09213927A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method, in which a plurality of minute metallic dots having a diameter of 10nmϕ or less are formed at specified places on a substrate stably with high density. SOLUTION: A substrate surface is cleaned chemically (a preprocess 1), and atoms in a first layer on the substrate surface after cleaning are terminated by at least one kind selected from hydrogen atoms, halogen atoms, chalcogen atoms and detachable functional groups (a preprocess 2). The atoms or the functional groups terminating the atoms in the first layer on the substrate surface are removed extending over the insides of minute regions of 10nmϕ or less (a main process 1), and dangling bonds are formed while metallic atoms are adsorbed selectively to the atoms in the first layer, to which the dangling bonds are formed, as heating the above-mentioned substrate, and the metallic atoms are formed in minute dots (a main process 2).

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、基板表面上に微小
金属ドットを製造する方法および微小金属ドットの製造
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing fine metal dots on a surface of a substrate and an apparatus for producing fine metal dots.

【0002】[0002]

【従来の技術】大規模集積回路を作製するうえで、半導
体または絶縁体からなる基板表面に微細構造を構築する
技術は、最も大切なものである。特に、次世代メモリー
への応用が期待される量子箱としての性質を有する微小
金属ドットを作製する技術は、超高速かつ低消費電力で
動作する量子効果素子に基づく回路の実現に向けての必
須の技術といえる。
2. Description of the Related Art The technique of constructing a fine structure on the surface of a substrate made of a semiconductor or an insulator is the most important in producing a large scale integrated circuit. In particular, the technology for producing minute metal dots, which has the properties of a quantum box that is expected to be applied to next-generation memories, is essential for realizing circuits based on quantum effect devices that operate at ultra-high speed and low power consumption. Can be said to be the technology.

【0003】量子箱としての性質を発現させるために
は、極めて微小な寸法の金属ドットを形成しなければな
らず、さらに、この微小金属ドットは、将来回路に組み
込むために、基板上の位置と大きさが精密に制御されて
いることが要求される。微小金属ドットを形成する方法
は、次世代の半導体産業のキーテクノロジーとなり得る
ため各方面で研究がなされており、実験室内で試験的に
微小金属ドットが作製されてきたが、いずれも以下のよ
うな点で、大量生産に用いるには極めて不向きなもので
あった。
In order to exhibit the properties as a quantum box, it is necessary to form metal dots having extremely small dimensions, and further, the metal dots have a position on the substrate to be incorporated in a circuit in the future. The size is required to be precisely controlled. The method of forming fine metal dots has been studied in various fields because it can be a key technology in the next-generation semiconductor industry, and fine metal dots have been experimentally produced in the laboratory. However, it was extremely unsuitable for mass production.

【0004】すなわち、基板上にナノメーターサイズの
微小金属ドットを作製するには、STMで基板表面に金
属原子をならべて金属ドットを作製するというような直
接的な手段を用いる場合を除けば、基板表面に吸着する
吸着子の性質を利用せざるを得ない。現状では、吸着子
の自己組織化または吸着サイト選択性を利用して微小金
属ドットの作製が試みられており、基板表面に吸着する
吸着子の自己組織化を利用したものとしては、例えば、
AlGaAs上にInGaAs量子箱を形成する技術
(Notzel.R.et al,Nature,36
9,131〜133(1994))が発表されている。
一方、吸着子の選択吸着を利用したものとしては、半導
体基板表面にエッチングにより微細な三角錐の穴を形成
し、この穴の内部に選択的に吸着子を堆積させて量子箱
を形成する技術(富士通研、日経産業新聞6月5日(1
995年))が発表されている。
That is, in order to produce nanometer-sized fine metal dots on a substrate, except for the case of using a direct means such as aligning metal atoms on the substrate surface with STM to produce metal dots, There is no choice but to use the property of the adsorbent adsorbed on the substrate surface. At present, attempts have been made to fabricate fine metal dots by utilizing the self-organization of adsorbents or the adsorption site selectivity, and examples of the self-organization of adsorbents adsorbed on the substrate surface include, for example,
Technology for forming InGaAs quantum boxes on AlGaAs (Notzel. R. et al, Nature, 36)
9, 131-133 (1994)).
On the other hand, as a method utilizing selective adsorption of adsorbents, a technique of forming a minute triangular pyramid hole on the surface of a semiconductor substrate by etching and selectively depositing adsorbents inside the hole to form a quantum box (Fujitsu Labs, Nikkei Sangyo Shimbun June 5 (1
995)) has been announced.

【0005】吸着子の自己組織化を利用した前者の方法
では、温度や組成比を変化させることによって金属ドッ
トの大きさや数を変えることが可能であるが、微小金属
ドットが形成される位置を制御することができない。ま
た一方、選択吸着を利用した後者の方法では、金属ドッ
トの形成位置を精密に制御することが可能であるもの
の、基板に形成された穴の最深部に金属ドットが形成さ
れるので配線が困難となってしまう。しかも、隣接する
金属ドット同士は、基板平面内において少なくとも穴の
直径程度の間隔をもって形成されるため高密度化が困難
となってしまう。なお、穴の内部に基板平面に対して垂
直方向に複数の金属ドットを配置することも可能である
が、この場合でも、従来に比較して飛躍的な高密度化は
期待できない。
In the former method utilizing the self-organization of adsorbents, it is possible to change the size and the number of metal dots by changing the temperature and the composition ratio. Cannot be controlled. On the other hand, in the latter method utilizing selective adsorption, although the formation position of the metal dot can be precisely controlled, the wiring is difficult because the metal dot is formed at the deepest part of the hole formed in the substrate. Will be. Moreover, adjacent metal dots are formed at intervals of at least about the diameter of the holes in the plane of the substrate, which makes it difficult to increase the density. Although it is possible to dispose a plurality of metal dots inside the holes in a direction perpendicular to the plane of the substrate, even in this case, a dramatic increase in density cannot be expected as compared with the conventional case.

【0006】このように微小金属ドットを基板表面の任
意の位置に精密に制御し、かつ高密度化を実現すること
は、現在のところ極めて困難である。しかしながら、量
子効果素子を含む次世代大規模集積回路を作製する際に
は、位置の精密な制御と高密度化とを可能とする微小金
属ドット作製方法が必須であり、しかも、配線の都合
上、基板表面から突出した形で微小金属ドットが形成さ
れることが望ましい。
As described above, it is extremely difficult at present to precisely control the fine metal dots at arbitrary positions on the substrate surface and realize high density. However, when manufacturing a next-generation large-scale integrated circuit including a quantum effect element, a method for manufacturing fine metal dots that enables precise position control and high density is indispensable. It is desirable that the fine metal dots are formed so as to project from the surface of the substrate.

【0007】さらに、実際にナノメーターサイズの微細
構造をもつ量子効果素子を含む回路を作製し実用化する
に当たっては、次のような問題が生ずると考えられる。
すなわち、素子の微細化にしたがって、不純物が素子に
及ぼす影響は大きくなり、特に微小金属ドットを利用し
た量子効果素子を作製する場合には、現在の半導体開発
環境よりはるかに清浄な環境が求められる。しかしなが
ら、蒸着により微小金属ドットを作製する過程におい
て、所望されない領域に金属原子が吸着することは避け
られず、この領域に吸着した金属原子によって基板表面
が汚染されてしまう。数個の微小金属ドットを実験室内
で得る場合には、このような状態でも何等問題はない
が、微小金属ドットを組み込んだ大規模集積回路を大量
生産する場合には、汚染されたままの状態では回路の性
能の低下につながることになる。基板を加熱して余分な
吸着子を脱離させれば、汚染された基板表面を清浄な状
態に容易に戻すことができるものの、ナノメーターサイ
ズの微細構造は構造安定性が乏しいため、基板を加熱す
ることによって容易にその構造を変えてしまう。
Furthermore, it is considered that the following problems will occur when a circuit including a quantum effect element having a nanometer-sized fine structure is actually manufactured and put into practical use.
In other words, the influence of impurities on the device increases with the miniaturization of the device. Especially when manufacturing a quantum effect device using minute metal dots, a much cleaner environment than the current semiconductor development environment is required. . However, in the process of producing minute metal dots by vapor deposition, it is unavoidable that metal atoms are adsorbed in an undesired area, and the substrate surface is contaminated by the metal atoms adsorbed in this area. When obtaining a few small metal dots in the laboratory, there is no problem in such a state, but when mass-producing a large-scale integrated circuit incorporating the small metal dots, the state remains contaminated. Then, it will lead to deterioration of circuit performance. Although it is possible to easily return the contaminated substrate surface to a clean state by heating the substrate to remove excess adsorbents, the nanometer-sized microstructure has poor structural stability, so the substrate is heated. By doing so, its structure is easily changed.

【0008】このように微小金属ドットを含む量子効果
素子は、不純物の影響を受けやすいにもかかわらず、基
板表面の微細構造を破壊することなく、表面を汚染する
吸着子を除去することは現状では極めて困難である。し
たがって、従来の量子効果素子は、表面の微細構造の不
安定性のため、超低温でしか正常に動作させることがで
きなかった。これに対し、不純物を除去する過程で基板
を高温に加熱しても表面構造を保つよう、基板表面の構
造安定性を向上させれば、そのような量子効果素子を室
温近傍の温度で正常に動作させることが可能になる。よ
って、形成された微小金属ドットを実際に量子効果素子
として用いる場合、微小金属ドットを含む基板表面の構
造安定性を高めることが求められている。
As described above, although the quantum effect element including the fine metal dots is easily affected by impurities, it is currently possible to remove adsorbents that contaminate the surface without destroying the fine structure of the substrate surface. Is extremely difficult. Therefore, the conventional quantum effect device can be normally operated only at an ultralow temperature due to the instability of the fine structure of the surface. On the other hand, by improving the structural stability of the substrate surface so that the surface structure is maintained even if the substrate is heated to a high temperature in the process of removing impurities, such a quantum effect element can be normally operated at a temperature near room temperature. It becomes possible to operate. Therefore, when the formed fine metal dots are actually used as a quantum effect element, it is required to enhance the structural stability of the substrate surface including the fine metal dots.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】以上のように、直径1
0nm以下の微小金属ドットを基板表面の所望の位置に
複数個形成することは、これまでの技術では極めて難し
く、またその製造手段も非常に複雑・高度であるため、
産業上従来の手段を利用して複数の金属微小ドットを回
路に組み込むことが困難である。また、基板表面に穴を
形成し微小金属ドットを作製する場合には、基板に形成
された凹部の内側に微小金属ドットが形成されるため、
配線が困難になることに加え、従来以上の高密度化が極
めて難しくなることが予想される。
As described above, the diameter is 1
It is extremely difficult to form a plurality of fine metal dots of 0 nm or less at a desired position on the surface of the substrate by the conventional technology, and the manufacturing method is very complicated and sophisticated.
It is difficult to incorporate multiple metal microdots into a circuit using industry conventional means. In addition, when a hole is formed on the surface of the substrate to form a fine metal dot, the fine metal dot is formed inside the concave portion formed on the substrate,
In addition to the difficulty in wiring, it is expected that it will be extremely difficult to achieve higher density than before.

【0010】しかも、表面の微細構造が極めて不安定で
あるため、基板の表面構造を変えることなく基板表面に
付着した不純物を除去することは、現状では非常に困難
である。同様の理由から、量子効果素子を作製した場合
でも、極低温でしか動作させることができない。
Moreover, since the fine structure of the surface is extremely unstable, it is very difficult at present to remove impurities attached to the surface of the substrate without changing the surface structure of the substrate. For the same reason, even when the quantum effect element is manufactured, it can be operated only at an extremely low temperature.

【0011】以上のように種々の問題が未解決であるた
め、従来の技術を用いて微小金属ドットを含む量子効果
素子を実現化することは難しく、技術的に容易でかつ微
小金属ドットの高密度化が可能な大量生産に向いた実用
化のための新技術が必要とされている。
Since various problems have not been solved as described above, it is difficult to realize a quantum effect element including a fine metal dot by using a conventional technique, and it is technically easy and high in size of the fine metal dot. There is a need for a new technology for practical use that is suitable for mass production that can be densified.

【0012】そこで本発明は、直径10nm以下の複数
の微小金属ドットを、基板上の所定の位置に高密度かつ
安定的に形成する方法を提供することを目的とする。ま
た、本発明は、基板上の所定の位置に、このような直径
10nm以下の微小金属ドットを製造するための装置を
提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a method for stably forming a plurality of fine metal dots having a diameter of 10 nm or less at predetermined positions on a substrate with high density. Another object of the present invention is to provide an apparatus for producing such fine metal dots having a diameter of 10 nm or less at a predetermined position on a substrate.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、基板表面を化学的に洗浄する工程、前記
洗浄後の基板表面の第1層の原子を、水素原子、ハロゲ
ン原子、カルコゲン原子、および脱離可能な官能基から
なる群から選択された少なくとも1種で終端する工程、
前記基板表面の第1層原子を終端している原子または官
能基を、10nmφ以下の微小領域内にわたって除去し
て、ダングリングボンドを形成する工程、および、前記
基板を加熱しつつ、ダングリングボンドが形成された第
1層原子に金属原子を選択的に吸着させ、この金属原子
を微小ドットに成長させる工程を具備する微小金属ドッ
トの製造方法を提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a step of chemically cleaning the surface of a substrate, in which the atoms of the first layer on the surface of the substrate after cleaning are hydrogen atoms and halogen atoms. Terminating with at least one selected from the group consisting of a chalcogen atom, and a removable functional group,
A step of removing atoms or functional groups terminating the first layer atoms on the surface of the substrate over a minute region of 10 nmφ or less to form dangling bonds, and dangling bonds while heating the substrate. Provided is a method for producing fine metal dots, which comprises a step of selectively adsorbing metal atoms to the atoms of the first layer on which the metal atoms have been formed and growing the metal atoms into fine dots.

【0014】また、本発明は、表面第1層の原子が水素
原子、ハロゲン原子、カルコゲン原子、および脱離可能
な官能基からなる群から選択された少なくとも1種で終
端されてなる基板表面の終端原子または官能基を、10
nmφ以下の微小領域にわたって脱離せしめ、ダングリ
ングボンドを形成させる第1の領域、前記ダングリング
ボンドが形成された表面第1層の原子に金属原子を吸着
させる第2の領域、および、前記第1の領域と第2の領
域とを連結し、表面の微小領域にダングリングボンドが
形成された基板を、第1の領域から第2の領域へ搬送す
る搬送部を具備することを特徴とする微小金属ドット製
造装置を提供する。
Further, according to the present invention, the atom of the first surface layer of the substrate surface is terminated by at least one selected from the group consisting of hydrogen atom, halogen atom, chalcogen atom and eliminable functional group. 10 terminal atoms or functional groups
a first region for forming a dangling bond by desorbing over a minute region of nmφ or less, a second region for adsorbing a metal atom to the atom of the surface first layer on which the dangling bond is formed, and the first region. It is characterized by further comprising a transfer unit which connects the first area and the second area and transfers the substrate having the dangling bond formed in the minute area on the surface from the first area to the second area. Provided is an apparatus for manufacturing fine metal dots.

【0015】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
微小金属ドットの製造方法において、基板としては、例
えば、IV族元素や III-V族化合物半導体を用いることが
でき、具体的には、Si,C,SiC,BCx N(x≧
2),GaAs,およびサファイアなどが挙げられる。
このような基板は、例えば、希硫酸および過酸化水素水
などを用いて表面に酸を吸着させた後、純水で洗い流す
ことよって、表面を化学的に洗浄することができる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail. In the method for producing a fine metal dot of the present invention, as the substrate, for example, a group IV element or a group III-V compound semiconductor can be used. Specifically, Si, C, SiC, BC x N (x ≧
2), GaAs, and sapphire.
The surface of such a substrate can be chemically cleaned by, for example, adsorbing an acid on the surface using dilute sulfuric acid, hydrogen peroxide solution or the like, and then rinsing with pure water.

【0016】洗浄後の基板表面の第1層原子を終端する
ための原子としては、例えば、水素原子;フッ素原子、
塩素原子等のハロゲン原子;および酸素原子、硫黄原子
等のカルコゲン原子が挙げられ、官能基としては、−C
3 、および−OH等が挙げられる。これらは、液体の
状態で使用することが取扱いの簡便性の点で好ましく、
例えば、水素原子で終端する場合には、5%以下に希釈
したフッ化水素水を用い、このフッ化水素水中に基板を
浸漬する、あるいはフッ化水素水により洗浄することに
よって、基板の表面第1層の全原子を水素原子で終端す
ることができる。また、−OHで終端する場合には、水
酸化ナトリウム水溶液等のアルカリ水溶液を使用し、フ
ッ化水素水の場合と同様にして表面第1層の全原子を終
端することができる。さらに、塩素原子、酸素原子で終
端する場合には、それぞれ塩素ガス、オゾン等のガス中
に表面を曝して、直接表面第1層の原子を終端すること
が可能である。
As the atoms for terminating the first layer atoms on the surface of the substrate after cleaning, for example, hydrogen atoms; fluorine atoms,
Examples thereof include halogen atoms such as chlorine atom; and chalcogen atoms such as oxygen atom and sulfur atom, and the functional group is -C.
H 3, and -OH and the like. These are preferably used in a liquid state from the viewpoint of easy handling,
For example, in the case of terminating with hydrogen atoms, hydrogen fluoride water diluted to 5% or less is used, and the substrate is immersed in the hydrogen fluoride water or washed with the hydrogen fluoride water to remove the surface of the substrate. All atoms in one layer can be terminated with hydrogen atoms. When terminating with -OH, an alkali aqueous solution such as sodium hydroxide aqueous solution is used, and all the atoms of the surface first layer can be terminated in the same manner as in the case of hydrogen fluoride water. Furthermore, when terminating with chlorine atoms and oxygen atoms, it is possible to directly terminate the atoms of the first surface layer by exposing the surface to a gas such as chlorine gas or ozone.

【0017】このような処理によって、基板表面の原子
のダングリングボンドは、特定の原子または官能基で終
端される。なお、その後、純水で基板表面を洗浄し、1
00℃程度に基板を加熱して純水を蒸発させることが好
ましい。
By such a treatment, the dangling bonds of atoms on the substrate surface are terminated with specific atoms or functional groups. After that, the surface of the substrate was washed with pure water, and
It is preferable to heat the substrate to about 00 ° C. to evaporate the pure water.

【0018】次いで、基板表面の第1層原子を終端して
いる原子または官能基を、所定の10nmφ以下の微小
領域にわたって除去する際には、例えば、電子線照射、
イオン照射、STM探針による圧力印加、およびSTM
探針による電界印加のうち少なくとも1つの方法を用い
ることができる。これらの方法によって、表面第1層原
子を終端している原子または官能基が除去されダングリ
ングボンドが再形成される。あるいは、表面構造が局所
的に破壊され、前述のような原子または官能基で終端さ
れないダングリングボンドが形成される。
Next, when the atoms or functional groups terminating the first layer atoms on the substrate surface are removed over a predetermined minute region of 10 nmφ or less, for example, electron beam irradiation,
Ion irradiation, pressure application by STM probe, and STM
At least one method of applying an electric field by a probe can be used. By these methods, the atom or functional group terminating the surface first layer atom is removed, and the dangling bond is reformed. Alternatively, the surface structure is locally destroyed, forming dangling bonds that are not terminated by atoms or functional groups as described above.

【0019】続いて、基板を250〜350℃に加熱し
つつ、分子線エピタキシー(MBE)、およびイオンビ
ームスパッタ(IBS)装置などを用いて、ダングリン
グボンドが形成された表面第1層原子に、選択的にアル
ミニウム等の金属原子を吸着させ、さらに、基板を40
0〜500℃に加熱して、基板上の所定領域以外に付着
した金属原子を拡散させて金属ドットに吸着させる。
Subsequently, while heating the substrate at 250 to 350 ° C., the surface first layer atoms on which the dangling bonds are formed are formed by using a molecular beam epitaxy (MBE), an ion beam sputtering (IBS) device, or the like. , Selectively adsorbs metal atoms such as aluminum, and further 40
By heating to 0 to 500 ° C., metal atoms attached to areas other than a predetermined area on the substrate are diffused and adsorbed on the metal dots.

【0020】なお、本発明においては、アルミニウム以
外にもBe、Mg、遷移金属等の金属原子を吸着させる
ことができることはいうまでもない。その後、場合によ
っては、金属ドットが形成された基板をより高温に加熱
して、基板表面の不純物を除去してもよい。このとき、
本発明においては、基板表面の原子を前述のような原子
または官能基で局所的に終端しているので、こうした原
子や官能基が脱離しない限り基板の終端面と、それ以外
の面に対する金属原子の吸着エネルギーの差に基づき、
金属ドットを形成する金属原子の拡散が生じにくく、微
細構造を損なうことなく不純物を除去することが可能で
ある。なお、ここでの加熱温度は、900℃以下、さら
には600〜800℃であることが好ましく、基板およ
び終端原子等に応じて適宜選択することができる。ただ
し、好ましい加熱温度を900℃以下と規定した理由
は、例えば、ダイアモンド基板の表面第1層原子を水素
原子で終端した場合、水素化ダイアモンド表面上の水素
原子は、約900℃で脱離するため、それ以下の温度で
の基板加熱に対しては、終端された水素原子は、基板表
面原子との結合を保つからである。
In the present invention, it goes without saying that metal atoms such as Be, Mg and transition metals can be adsorbed in addition to aluminum. Then, in some cases, the substrate on which the metal dots are formed may be heated to a higher temperature to remove impurities on the substrate surface. At this time,
In the present invention, the atoms on the surface of the substrate are locally terminated by the above-mentioned atoms or functional groups, so that unless the atoms or functional groups are eliminated, the metal on the termination surface of the substrate and the other surfaces is not. Based on the difference in atomic adsorption energies,
Diffusion of the metal atoms forming the metal dots hardly occurs, and the impurities can be removed without impairing the fine structure. The heating temperature here is preferably 900 ° C. or lower, more preferably 600 to 800 ° C., and can be appropriately selected depending on the substrate, the terminal atom, and the like. However, the reason why the preferable heating temperature is specified to be 900 ° C. or lower is that, for example, when the surface first layer atoms of the diamond substrate are terminated by hydrogen atoms, the hydrogen atoms on the hydrogenated diamond surface are desorbed at about 900 ° C. Therefore, when the substrate is heated at a temperature lower than that, the terminated hydrogen atom maintains the bond with the substrate surface atom.

【0021】本発明の方法を行うための装置の一例の概
略を表す模式図を、図1に示す。図1に示すように、本
発明の微小金属ドット製造装置1は、基板表面の微小領
域にダングリングボンドを形成するための第1の領域に
相当する電子線描画装置2と、この領域に金属原子を吸
着させるための第2の領域に相当する分子線エピタキシ
ー(MBE)装置3とが、基板を第1の領域から第2の
領域へ搬送する基板搬送部4によって連結された構成で
ある。
A schematic diagram showing an outline of an example of an apparatus for carrying out the method of the present invention is shown in FIG. As shown in FIG. 1, an apparatus 1 for producing minute metal dots of the present invention comprises an electron beam drawing apparatus 2 corresponding to a first area for forming a dangling bond in a minute area on a substrate surface, and a metal in this area. A molecular beam epitaxy (MBE) device 3 corresponding to a second region for adsorbing atoms is connected by a substrate transfer unit 4 that transfers the substrate from the first region to the second region.

【0022】電子線描画装置2内には、表面第1層の全
原子が所定の原子または官能基で終端された基板が、そ
の表面を下向きにして搬送され、基板5は電子銃6によ
って表面の10nmφの領域にダングリングボンドが形
成される。基板は、その後、表面を下向きにした状態で
搬送部4を通してMBE装置3内に搬送され、ルツボ7
から供給される金属原子が、前述のダングリングボンド
が形成された基板表面の微小領域に吸着する。なお、図
中、8はロードロック装置である。
In the electron beam drawing apparatus 2, a substrate in which all the atoms of the surface first layer are terminated with predetermined atoms or functional groups is conveyed with the surface thereof facing downward, and the substrate 5 is surfaced by the electron gun 6. Dangling bonds are formed in the region of 10 nmφ. The substrate is then transferred into the MBE device 3 through the transfer unit 4 with the front side facing down, and the crucible 7
The metal atoms supplied from the substrate are adsorbed to the minute area on the substrate surface where the dangling bond is formed. In the figure, 8 is a load lock device.

【0023】ここで、図1に示される微小金属ドット製
造装置では、例えば、装置内部に基板保持部30を用意
し、磁石31によって装置外部の基板操作部32と結合
している基板保持装置により、電子線描画装置2および
分子線エピタキシー装置3の二つの装置間の基板搬送を
行なえばよい。具体的には、まず、電子線描画装置2内
の基板5を、基板ホルダー33から基板保持部30に保
持させる。搬送路の中は予め真空状態にあるものとし
て、電子線描画装置2と搬送路4とを仕切る扉34を開
き、レール35に沿って基板保持装置により、電子線描
画装置2内から搬送路に基板5を導く。次いで、扉34
を閉めて搬送路内部を真空にし、搬送路と分子線エピタ
キシー装置3とを仕切る扉36を開き、基板5を搬送路
より分子線エピタキシー装置3内に導く。この後、基板
保持装置により基板を分子線エピタキシー装置3内の所
定の位置に移動し、基板ホルダー37に基板5を保持さ
せれば搬送は完了する。
Here, in the apparatus for manufacturing fine metal dots shown in FIG. 1, for example, a substrate holding unit 30 is prepared inside the device and a substrate holding device connected to a substrate operating unit 32 outside the device by a magnet 31 is used. The substrate may be transferred between the electron beam drawing apparatus 2 and the molecular beam epitaxy apparatus 3. Specifically, first, the substrate 5 in the electron beam drawing apparatus 2 is held by the substrate holder 33 from the substrate holder 33. Assuming that the inside of the transfer path is in a vacuum state in advance, the door 34 that separates the electron beam drawing apparatus 2 from the transfer path 4 is opened, and the substrate holding device is moved along the rail 35 from the inside of the electron beam drawing apparatus 2 to the transfer path. Guide the substrate 5. Then the door 34
Is closed to evacuate the inside of the transfer path, the door 36 that separates the transfer path from the molecular beam epitaxy apparatus 3 is opened, and the substrate 5 is guided into the molecular beam epitaxy apparatus 3 through the transfer path. After that, the substrate is moved to a predetermined position in the molecular beam epitaxy apparatus 3 by the substrate holding device, and the substrate 5 is held by the substrate holder 37, whereby the transfer is completed.

【0024】さらに、図1に示される微小金属ドット製
造装置においては、基板5は、電子線描画装置2内およ
びMBE装置3内で共に下向きの状態で処理されるの
で、搬送手段を簡略化することができる。すなわち、通
常、電子線(イオンビーム)描画装置と、MBE(IB
S)装置とは、それぞれ独立した装置であって、基板表
面の向きも各々の装置によって決定される。一般的に
は、基板は、前者の装置内では表面上向きの状態となる
ように保持され、一方、後者の装置内では表面下向きの
状態となるように保持される。然るに、本発明のように
基板の表面加工(終端原子脱離)および蒸着を連続して
行なう場合には、2つの装置を基板搬送路により連結す
る必要があるが、前述のように基板表面の向きが逆であ
ると基板搬送路内で基板を裏返すことになり、搬送機構
が複雑になってしまう。これに対し図1に示される微小
金属ドット製造装置においては、電子線(イオンビー
ム)描画装置内の基板を下向きに保持して描画を行なう
ので、搬送機構の複雑化を避けることができる。
Further, in the apparatus for producing fine metal dots shown in FIG. 1, since the substrate 5 is processed in the electron beam drawing apparatus 2 and the MBE apparatus 3 both facing downward, the carrying means is simplified. be able to. That is, normally, an electron beam (ion beam) drawing device and an MBE (IB)
S) devices are independent devices, and the orientation of the substrate surface is also determined by each device. In general, the substrate is held in the former device so that it is in the surface-up state, while in the latter device, it is in the downward-surface condition. However, in the case where the surface processing (desorption of terminal atoms) and vapor deposition of the substrate are continuously performed as in the present invention, it is necessary to connect the two devices by the substrate transport path. If the orientation is reversed, the substrate will be turned over inside the substrate transport path, and the transport mechanism will be complicated. On the other hand, in the fine metal dot manufacturing apparatus shown in FIG. 1, since drawing is performed while holding the substrate in the electron beam (ion beam) drawing apparatus downward, it is possible to avoid complication of the transport mechanism.

【0025】なお、上述した説明では、電子線描画装
置、およびMBE装置を例に挙げて説明したが、それぞ
れイオンビーム装置、およびイオンビームスパッタ装置
に置き換えても同様である。
In the above description, the electron beam drawing apparatus and the MBE apparatus have been described as examples, but the same applies even if they are replaced with an ion beam apparatus and an ion beam sputtering apparatus, respectively.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明をよ
り詳細に説明する。なおここでは、基板としてダイアモ
ンド基板を使用し、この基板の(110)表面の第1層
原子を水素原子で終端した後、直径10nm以下の微小
アルミニウムドットを形成する場合を例を挙げて説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. Here, a case where a diamond substrate is used as the substrate and the first layer atoms on the (110) surface of the substrate are terminated with hydrogen atoms and then minute aluminum dots having a diameter of 10 nm or less are formed will be described as an example. .

【0027】この場合には、図2に示すようなフローチ
ャートにしたがって、微小金属ドットを製造することが
できる。まず、希硫酸および過酸化水素水で基板を洗浄
して、基板表面の不純物を化学的に取り除き、次いで、
この基板を純水で洗浄し、硫酸および過酸化水素水を完
全に洗い流す。
In this case, the fine metal dots can be manufactured according to the flow chart shown in FIG. First, the substrate is washed with dilute sulfuric acid and hydrogen peroxide solution to chemically remove impurities on the substrate surface, and then
This substrate is washed with pure water to completely wash out sulfuric acid and hydrogen peroxide solution.

【0028】次に、5%以下に稀釈したフッ化水素水を
用いて基板表面全体にフッ化水素を付着させ、再び純水
で基板表面を洗浄する。これにより、基板表面全体に単
原子層の水素原子が吸着し、このとき水素原子は、基板
表面の全炭素原子のダングリングボンドを終端してい
る。さらに、基板を100℃に加熱して表面の純水を蒸
発させる。
Next, hydrogen fluoride is diluted to 5% or less to adhere hydrogen fluoride to the entire surface of the substrate, and the substrate surface is washed again with pure water. As a result, hydrogen atoms in the monoatomic layer are adsorbed on the entire surface of the substrate, and at this time, the hydrogen atoms terminate dangling bonds of all carbon atoms on the surface of the substrate. Further, the substrate is heated to 100 ° C. to evaporate the pure water on the surface.

【0029】続いて、基板表面上の所望の位置において
上述した電子線照射などの方法を、10nmφ以下の微
小領域の水素原子に対し適用する。これにより所定領域
内の表面第1層原子の水素終端が除去され、ダングリン
グボンドが再形成される。あるいは基板の表面構造が局
所的に破壊されることによって、水素終端されないダン
グリングボンドが形成される。
Then, a method such as electron beam irradiation described above is applied to a hydrogen atom in a minute region of 10 nmφ or less at a desired position on the substrate surface. As a result, the hydrogen termination of the surface first layer atoms in the predetermined region is removed, and dangling bonds are reformed. Alternatively, the surface structure of the substrate is locally destroyed to form dangling bonds that are not hydrogen-terminated.

【0030】次いで、基板を300℃に加熱しつつ、基
板表面のダングリングボンドが形成された領域に、選択
的に例えばアルミニウム原子を吸着させる。この際のダ
イアモンド基板(110)表面の状態、およびアルミニ
ウム原子の吸着エネルギーについて、図3および図4を
参照して説明する。図3は、水素終端されたダイアモン
ド基板(110)表面の第1層原子および第2層原子の
状態を表す模式図であり、図4は、ダイアモンド基板
(110)表面に吸着したアルミニウム原子の吸着エネ
ルギーを示すグラフ図である。
Next, while heating the substrate to 300 ° C., for example, aluminum atoms are selectively adsorbed to the area where the dangling bonds are formed on the surface of the substrate. The state of the surface of the diamond substrate (110) and the adsorption energy of aluminum atoms at this time will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. 3 is a schematic diagram showing the states of the first layer atoms and the second layer atoms on the hydrogen-terminated diamond substrate (110) surface, and FIG. 4 is the adsorption of aluminum atoms adsorbed on the diamond substrate (110) surface. It is a graph which shows energy.

【0031】ダイアモンド基板の表面第1層原子10に
は、図3に示すように、終端水素原子が脱離して生じた
ダングリングボンド16が存在する。また、供給された
アルミニウム原子は、水素終端表面上に存在するアルミ
ニウム原子13およびダングリングボンドと結合したア
ルミニウム原子14およびこのアルミニウム原子に隣接
するアルミニウム原子15に分けることができる。
As shown in FIG. 3, there is a dangling bond 16 generated by desorption of terminal hydrogen atoms in the surface first layer atoms 10 of the diamond substrate. Further, the supplied aluminum atoms can be divided into aluminum atoms 13 existing on the hydrogen-terminated surface, aluminum atoms 14 bonded to dangling bonds, and aluminum atoms 15 adjacent to the aluminum atoms.

【0032】これらの各アルミニウム原子の吸着エネル
ギーを示したものが、図4のグラフである。ダングリン
グボンドは非常に活性であり、ダングリングボンドが存
在するホローサイト18へ結合するアルミニウム原子1
4の吸着エネルギー21は、図4に示すように約6eV
である。一方、水素終端表面上のホローサイト17への
アルミニウム原子の吸着エネルギー20は、約0.4e
Vである。このように吸着エネルギーの差が著しく大き
いので、分子線エピタキシー法を用いてアルミニウム原
子を基板表面に蒸着させると、アルミニウム原子は、ダ
ングリングボンド16が形成された上記微小領域に吸着
する。なお、ダングリングボンドと結合したアルミニウ
ム原子の吸着サイトに隣接するホローサイト19へのア
ルミニウム原子吸着エネルギー22は、約3eVであ
り、水素終端表面での吸着エネルギーと比較して、約一
桁大きいことがわかる。
The graph of FIG. 4 shows the adsorption energy of each of these aluminum atoms. The dangling bond is very active, and the aluminum atom 1 bonded to the hollow site 18 where the dangling bond exists
4, the adsorption energy 21 is about 6 eV as shown in FIG.
It is. On the other hand, the adsorption energy 20 of aluminum atoms to the hollow sites 17 on the hydrogen-terminated surface is about 0.4e.
V. Since the difference in adsorption energy is extremely large, when aluminum atoms are vapor-deposited on the surface of the substrate by the molecular beam epitaxy method, the aluminum atoms are adsorbed to the minute regions where the dangling bonds 16 are formed. The aluminum atom adsorption energy 22 on the hollow site 19 adjacent to the adsorption site of the aluminum atom bonded to the dangling bond is about 3 eV, which is about one digit larger than the adsorption energy on the hydrogen-terminated surface. I understand.

【0033】すなわち、基板を300℃程度に加熱しつ
つ、アルミニウム原子を基板表面に蒸着すると、結合エ
ネルギーの小さな水素終端表面上のアルミニウム原子は
基板表面を移動して、上記ダングリングボンドが形成さ
れた微小領域に次々と吸着し、アルミニウムドットが形
成される。
That is, when aluminum atoms are vapor-deposited on the substrate surface while heating the substrate to about 300 ° C., the aluminum atoms on the hydrogen-terminated surface having a small binding energy move on the substrate surface to form the dangling bond. The aluminum dots are successively adsorbed on the minute areas, and aluminum dots are formed.

【0034】このようにしてアルミニウムドットは、基
板表面に凸の状態で形成される。さらに、上記微小領域
中のダングリングボンドと結合したアルミニウム原子を
核にして、アルミニウムドットが所定の大きさに成長し
たところで、アルミニウム原子蒸着を停止し、基板を4
00℃付近まで昇温して、基板表面の上記微小領域以外
に付着した金属原子を拡散させることにより、これらの
領域の金属原子を金属ドットに吸着させることができ
る。
In this way, the aluminum dots are formed in a convex state on the substrate surface. Further, when aluminum dots having a predetermined size are grown with the aluminum atoms bonded to the dangling bonds in the minute regions as nuclei, aluminum atom vapor deposition is stopped and the substrate is set to 4
By raising the temperature to around 00 ° C. and diffusing the metal atoms attached to the areas other than the minute areas on the substrate surface, the metal atoms in these areas can be adsorbed to the metal dots.

【0035】さらに、水素終端された基板上に依然とし
て余剰の金属原子や雰囲気中への混入物などが不純物と
して付着していた場合には、上述したように引き続いて
600℃付近まで昇温し、基板表面から除去すればよ
い。
Furthermore, when excess metal atoms or contaminants in the atmosphere are still attached as impurities on the hydrogen-terminated substrate, the temperature is raised to about 600 ° C. continuously as described above. It may be removed from the surface of the substrate.

【0036】なお、以上の工程は、微小金属ドットを作
製する方法について述べたものであるが、金属細線の場
合も同様の方法で形成することができる。したがって、
前述のような工程に従い、微小金属ドットと配線を同時
に作製し、量子効果素子を作製することも可能である。
Although the above steps describe the method of manufacturing the fine metal dots, the same method can be used for the case of thin metal wires. Therefore,
It is also possible to manufacture the quantum effect element by simultaneously manufacturing the fine metal dots and the wiring according to the above-mentioned steps.

【0037】また、上述した説明では、微小金属ドット
を基板表面に凸の状態で形成したが、基板と終端原子と
の組み合わせによっては、形成された微小金属ドットを
基板中に埋め込むことも可能である。これによって、素
子に付着する不純物の影響を避けながら基板表面の微細
構造のいっそうの安定化を図ることができる。以下にこ
の方法を説明する。
Further, in the above description, the fine metal dots are formed in a convex state on the substrate surface, but the formed fine metal dots can be embedded in the substrate depending on the combination of the substrate and the termination atom. is there. This makes it possible to further stabilize the fine structure of the substrate surface while avoiding the influence of impurities adhering to the device. Hereinafter, this method will be described.

【0038】基板中への金属ドットの埋め込みは、例え
ば水素原子をサーファクタントとして、気相成長法によ
り下地のダイアモンド表面を薄膜成長させることによっ
て達成することができる。基板表面上に吸着した水素原
子は、ダイアモンドの気相成長過程において、サーファ
クタントとして常にダイアモンド表面に吸着した状態を
保ち、ダイアモンドの薄膜成長を助ける。こうして、ダ
イアモンドの気相成長の間、炭素原子は水素終端された
基板表面に選択的に吸着し、ダイアモンドを薄膜成長さ
せる。その後、ダイアモンドの気相成長を停止すること
により、所望の位置に微小アルミニウムドットが埋め込
まれたダイアモンド基板が得られる。
The embedding of metal dots in the substrate can be achieved by growing a thin film on the underlying diamond surface by a vapor phase growth method using hydrogen atoms as a surfactant. The hydrogen atoms adsorbed on the surface of the substrate always remain adsorbed on the surface of the diamond as surfactants during the vapor phase growth process of the diamond, and help the thin film growth of the diamond. Thus, during the vapor phase growth of diamond, carbon atoms are selectively adsorbed on the hydrogen-terminated substrate surface to grow the diamond in a thin film. Then, by stopping the vapor phase growth of diamond, a diamond substrate in which fine aluminum dots are embedded at desired positions can be obtained.

【0039】ここで、このようにして微小金属ドットが
埋め込まれたダイアモンド基板表面においては、吸着子
と基板表面原子との結合エネルギーが非常に大きく、ま
た水素終端された表面上に吸着子が吸着した場合の結合
エネルギーは小さい。よって、所望の位置に形成された
ダングリングボンドと結合した吸着子が熱拡散により望
ましくない位置に移動し、そこに吸着する可能性は極め
て低く、ナノメータースケールの微小構造であるにもか
かわらず、表面構造は極めて安定である。しかも微小金
属ドットが基板中に埋め込まれると、微小金属ドットが
基板表面に突出して形成された場合に比較し、不純物に
対する耐性が向上する。したがって、ダイアモンド基板
上に微小のアルミニウムドットを形成し、これを量子効
果素子として用いた回路を作製すれば、従来のシリコン
基板上の回路に比較して、高密度かつ高速で、かつ室温
付近で動作可能な極めて理想的な集積回路を実現するこ
とができる。
Here, on the surface of the diamond substrate in which the fine metal dots are embedded in this way, the binding energy between the adsorbent and the atoms on the substrate surface is very large, and the adsorbent is adsorbed on the hydrogen-terminated surface. The binding energy in the case of doing is small. Therefore, it is extremely unlikely that the adsorbent bonded to the dangling bond formed at a desired position moves to an undesired position due to thermal diffusion and is adsorbed there, which is a nanometer-scale microstructure. The surface structure is extremely stable. Moreover, when the fine metal dots are embedded in the substrate, the resistance to impurities is improved as compared with the case where the fine metal dots are formed so as to project on the substrate surface. Therefore, if a minute aluminum dot is formed on a diamond substrate and a circuit using this as a quantum effect element is manufactured, it will be denser and faster than a circuit on a conventional silicon substrate, and at around room temperature. A highly ideal integrated circuit that can operate can be realized.

【0040】なお、本実施例においては、ダイアモンド
を基板材料とし、水素原子を終端原子として、アルミニ
ウム金属原子により微小金属ドットを作製する場合を例
に挙げて説明したが、本発明では、定性的に上記結果と
一致する全ての物質の組み合わせに対して、全く同様の
手続きにしたがって微小金属ドットを作製することが可
能である。
In the present embodiment, the case where diamond is used as the substrate material, hydrogen atoms are used as the terminal atoms, and fine metal dots are made of aluminum metal atoms has been described as an example. In addition, it is possible to fabricate the fine metal dots according to the completely same procedure for all combinations of substances that agree with the above results.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
特定の原子または官能基で終端された基板表面上の所望
の位置に複数の10nmφ以下の微小金属ドットを、安
定的に作製することができる。
As described in detail above, according to the present invention,
It is possible to stably form a plurality of fine metal dots having a diameter of 10 nm or less at desired positions on the surface of the substrate terminated with specific atoms or functional groups.

【0042】しかも、本発明においては、従来のような
複雑かつ高度な表面加工技術を必要とせず、加工の必要
がないため、従来以上の高密度化が可能である。したが
って、微小金属ドットを多数含むような大規模集積回路
を大量生産する際には、極めて有効な方法となり得るも
のであり、その工業的価値は絶大である。
In addition, the present invention does not require complicated and advanced surface processing technology as in the prior art, and does not require processing, so that higher density than before can be achieved. Therefore, it can be an extremely effective method for mass-producing a large-scale integrated circuit including a large number of fine metal dots, and its industrial value is enormous.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の微小金属ドットの製造装置の一例を示
す模式図。
FIG. 1 is a schematic view showing an example of an apparatus for producing fine metal dots according to the present invention.

【図2】本発明の微小金属ドットの製造方法の一例を示
すフローチャート。
FIG. 2 is a flow chart showing an example of a method for manufacturing fine metal dots according to the present invention.

【図3】水素終端されたダイアモンド基板(110)表
面を示す模式図。
FIG. 3 is a schematic view showing the surface of a diamond substrate (110) which is hydrogen-terminated.

【図4】ダイアモンド基板(110)表面に吸着するア
ルミニウム原子の吸着エネルギーを示すグラフ図。
FIG. 4 is a graph showing the adsorption energy of aluminum atoms adsorbed on the surface of a diamond substrate (110).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…微小金属ドット製造装置 2…電子線描画装置 3…MBE装置 4…搬送部 5…基板 6…電子銃 7…ルツボ 8…ロードロック装置 10…表面第1層炭素原子 11…表面第2層炭素原子 12…終端水素原子 13…水素終端表面上のアルミニウム原子 14…ダングリングボンドと結合するアルミニウム原子 15…アルミニウム原子吸着サイトの最近接のホローサ
イトへのアルミニウム原子 16…終端水素原子が脱離して生じたダングリングボン
ド 17…水素終端表面上のホローサイト 18…ダングリングボンドが存在するサイト 19…ダングリングボンドに結合したアルミニウム原子
の吸着サイトに隣接するホローサイト 20…水素終端表面上のホローサイトにアルミニウム原
子が吸着したときの吸着エネルギー 21…ダングリングボンドと結合するアルミニウム原子
の吸着エネルギー 22…ダングリングボンドと結合したアルミニウム原子
に隣接したホローサイトにアルミニウム原子が吸着した
吸着エネルギー 30…基板保持部 31…磁石 32…基板操作部 33…基板ホルダー 34、36…扉 35…レール 37…基板ホルダー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Micro metal dot manufacturing apparatus 2 ... Electron beam drawing apparatus 3 ... MBE apparatus 4 ... Transfer part 5 ... Substrate 6 ... Electron gun 7 ... Crucible 8 ... Load lock device 10 ... Surface first layer Carbon atom 11 ... Surface second layer Carbon atom 12 ... Terminal hydrogen atom 13 ... Aluminum atom on hydrogen-terminated surface 14 ... Aluminum atom bonded to dangling bond 15 ... Aluminum atom Aluminum atom to the closest hollow site of the adsorption site 16 ... Termination hydrogen atom is desorbed Generated dangling bond 17 ... Hollow site on hydrogen-terminated surface 18 ... Site where dangling bond exists 19 ... Hollow site adjacent to adsorption site of aluminum atom bonded to dangling bond 20 ... Hollow on hydrogen-terminated surface Adsorption energy when aluminum atoms are adsorbed on the site 21 ... Dangling Adsorption energy of aluminum atoms bonded to bonds 22 ... Adsorption energy of aluminum atoms adsorbed to the hollow sites adjacent to aluminum atoms bonded to dangling bonds 30 ... Substrate holding part 31 ... Magnet 32 ... Substrate operating part 33 ... Substrate holder 34 , 36 ... Door 35 ... Rail 37 ... Board holder

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板表面を化学的に洗浄する工程、 前記洗浄後の基板表面の第1層の原子を、水素原子、ハ
ロゲン原子、カルコゲン原子、および脱離可能な官能基
からなる群から選択された少なくとも1種で終端する工
程、 前記基板表面の第1層原子を終端している原子または官
能基を、10nmφ以下の微小領域内にわたって除去し
て、ダングリングボンドを形成する工程、および前記基
板を加熱しつつ、ダングリングボンドが形成された第1
層原子に金属原子を選択的に吸着させ、この金属原子を
微小ドットに成長させる工程を具備する微小金属ドット
の製造方法。
1. A step of chemically cleaning a surface of a substrate, wherein the atoms of the first layer on the surface of the substrate after the cleaning are selected from the group consisting of a hydrogen atom, a halogen atom, a chalcogen atom, and a removable functional group. Terminating at least one of the above, the atom or functional group terminating the first layer atom on the substrate surface is removed over a minute region of 10 nmφ or less to form a dangling bond, and First dangling bond formed while heating the substrate
A method for producing fine metal dots, comprising a step of selectively adsorbing metal atoms to layer atoms and growing the metal atoms into fine dots.
【請求項2】 金属原子を微小金属ドットに成長させた
後に、基板をさらに高温に加熱して基板表面に吸着した
不純物を除去する工程を具備する請求項1に記載の製造
方法。
2. The manufacturing method according to claim 1, further comprising the step of heating the substrate to a higher temperature to remove impurities adsorbed on the surface of the substrate after growing the metal atoms into the fine metal dots.
【請求項3】 前記基板が第IV族元素および III-V族化
合物半導体からなる群から選択された請求項1または2
に記載の微小金属ドットの製造方法。
3. The substrate according to claim 1, wherein the substrate is selected from the group consisting of Group IV elements and Group III-V compound semiconductors.
The method for producing a fine metal dot according to.
【請求項4】 金属原子を微小金属ドットに成長させた
後に、前記終端原子をサーファクタントとして、前記基
板上の微小金属ドットの範囲で薄膜成長させる工程をさ
らに具備する請求項1または2に記載の製造方法。
4. The method according to claim 1, further comprising the step of growing metal atoms into fine metal dots, and then growing a thin film in the range of the fine metal dots on the substrate using the terminal atoms as surfactants. Production method.
【請求項5】 表面第1層の原子が水素原子、ハロゲン
原子、カルコゲン原子、および脱離可能な官能基からな
る群から選択された少なくとも1種で終端されてなる基
板表面の終端原子または官能基を、10nmφ以下の微
小領域にわたって脱離せしめ、ダングリングボンドを形
成させる第1の領域、 前記ダングリングボンドが形成された表面第1層の原子
に金属原子を吸着させる第2の領域、および前記第1の
領域と第2の領域とを連結し、表面の微小領域にダング
リングボンドが形成された基板を、第1の領域から第2
の領域へ搬送する搬送部を具備することを特徴とする微
小金属ドット製造装置。
5. A terminal atom or a functional group on the surface of the substrate, wherein the atoms of the first surface layer are terminated with at least one selected from the group consisting of a hydrogen atom, a halogen atom, a chalcogen atom, and a removable functional group. A first region for desorbing the group over a minute region of 10 nmφ or less to form a dangling bond, a second region for adsorbing a metal atom to the atom of the surface first layer on which the dangling bond is formed, and The first region and the second region are connected to each other, and the substrate in which the dangling bond is formed in the minute region on the surface is changed from the first region to the second region.
An apparatus for manufacturing fine metal dots, comprising: a transporting section for transporting to a region of.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6303516B1 (en) 1997-12-12 2001-10-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for forming dot element

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US6303516B1 (en) 1997-12-12 2001-10-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for forming dot element
US6342716B1 (en) 1997-12-12 2002-01-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor device having dot elements as floating gate

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