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明細書 :ダイヤモンド多孔質体の製造方法

発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 特許公報(B2)
特許番号 特許第3020154号 (P3020154)
公開番号 特開2000-001393 (P2000-001393A)
登録日 平成12年1月14日(2000.1.14)
発行日 平成12年3月15日(2000.3.15)
公開日 平成12年1月7日(2000.1.7)
発明の名称または考案の名称 ダイヤモンド多孔質体の製造方法
国際特許分類 C30B 29/04      
FI C30B 29/04 V
請求項の数または発明の数 1
全頁数 3
出願番号 特願平10-164770 (P1998-164770)
出願日 平成10年6月12日(1998.6.12)
新規性喪失の例外の表示 特許法第30条第1項適用申請有り 平成10年春季第45回応用物理学関係連合講演会講演予稿集No.2、29a-ZG-2(平成10年3月28日)に発表
特許法第30条第1項適用申請有り 平成10年5月28日、29日にティアラこうとうで開催された「1998年度年次大会 Annual Meeting of SPSTJ’98」において発表
審査請求日 平成10年6月12日(1998.6.12)
特許権者または実用新案権者 【識別番号】391012327
【氏名又は名称】東京大学長
発明者または考案者 【氏名】藤嶋 昭
【氏名】益田 秀樹
個別代理人の代理人 【識別番号】100059258、【弁理士】、【氏名又は名称】杉村 暁秀 (外8名)
審査官 【審査官】関 美祝
参考文献・文献 特開 昭63-34927(JP,A)
特開 平7-202164(JP,A)
調査した分野 C30B 29/04
H04L 21/30
特許請求の範囲 【請求項1】
細孔が規則的に配列されているポーラス陽極酸化アルミナをダイヤモンド基板上にマスクとして載せ、酸素を含むガス雰囲気のプラズマによって前記ダイヤモンド基板および前記マスクをエッチング処理ることにより、前記ダイヤモンド基板に前記マスクと同一配列の細孔を形成することを特徴とする、ダイヤモンド多孔質体の製造方法。
発明の詳細な説明 【発明の詳細な説明】

【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ダイヤモンド多孔質体の製造方法に関する。

【0002】
【従来の技術】ダイヤモンド多孔質体は、線引き用ダイ、センサ、電極材料等に用いられているが、この目的のためには、通常、ダイヤモンド基板上に耐エッチング性を有するマスクを、レジスト塗布、及び光露光パターニングにより形成し、その後、ドライエッチング法による選択的にエッチングする方法がとられている。より微細なパターンの形成を目的とした加工方法としては、光露光法に替え、電子ビームによりパターンを描画したのち、ドライエッチング処理により微細加工を行う方法が知られている。このほか、高強度レーザービームをダイヤモンドに照射し、ダイヤモンドを蒸発気化させることによりダイヤモンドの加工を行う方法等が知られている。

【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記レジストと露光によりパターンを転写する方法においては、微細加工のサイズに光の回折限界に由来する限界を有している。更に、光転写法に比較し微細なパターン描画が可能な電子ビーム描画においては、描画に長時間を要し、費用の大幅な増大をまねく。更に、これらレジストを用いるパターニング方法においては、共通に、レジスト塗布、描画、レジスト除去という煩雑な工程が作製に必要である。更に、形成されるレジストパターンのアスペクト比(孔深さ/開口径)が小さいことから、ドライエッチング処理時に高いアスペクト比を有する構造の加工が困難であるという問題点を有していた。レーザービームを用いる方法においては、レジスト塗布等の煩雑な工程を必要としないものの、加工の解像度は、レーザービーム径により制約され、1ミクロン程度が限界である。本発明の課題は、孔深さと孔径との間のアスペクト比が大きい微細な孔を、高密度に有するダイヤモンド多孔質体を作製する方法を提供することにある。

【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、細孔が規則的に配列されているポーラスな陽極酸化アルミナをダイヤモンド基板上にマスクとして載せ、酸素を含むガス雰囲気のプラズマによって前記ダイヤモンド基板および前記マスクをエッチング処理することにより、前記ダイヤモンド基板に前記マスクと同一配列の細孔を形成することを特徴とする、ダイヤモンド多孔質体の製造方法に係るものである。これによってマスクの規則構造を転写し、ダイヤモンド表面の加工を行う。マスクは、微細な直行貫通孔を多数有する

【0005】
本発明方法によりダイヤモンド基板に形成される多孔構造は、マスクとして用いる陽極酸化アルミナの形状により決定される。陽極酸化アルミナは、孔径10nm~400nmの範囲で均一な孔径を有する孔を有することが知られており、陽極酸化時の条件、および後処理工程によりその孔径を制御することが可能である。更に、バリア層と呼ばれる陽極酸化アルミナ皮膜底部を選択的にエッチング除去することにより貫通孔を有する薄膜とすることができる〔H. Masuda and M. Satho, Japanese Journal of Applied Physics, vol. 35 P.L126 (1996)」。本発明では、このように、レジスト塗布および露光工程、あるいは、塗膜剥離工程を新たに加えることを必要とせず、微細な加工をダイヤモンド基板に施すことが可能となる。

【0006】
【発明の実施の形態】本発明の実施の具体的な方法について図面を用い説明を加える。図1は、本発明においてエッチング用マスクとして用いられるポーラスな陽極酸化アルミナ1を示したものである。陽極酸化アルミナは、図2に模式的に示されるような六方細密配列した細孔2を有しており、細孔径、細孔間隔を陽極酸化時の条件、および後処理により調整することができる。通常の作製条件で得られる細孔径は、5nm~400nmの範囲であり、細孔間隔は、100nm~500nmのものを用いることができる。また、膜厚は、1~0.1ミクロンの範囲で良好な結果が得られる。図3は、エッチング用マスクである陽極酸化アルミナ1を載せたダイヤモンド基板3を示したものである。基板とするダイヤモンドとしては、天然あるいは合成法により作製された単結晶、あるいは多結晶ダイヤモンドを用いることができる。これらダイヤモンドは、必要に応じて表面に研磨加工を施す。

【0007】
図4に示すように、表面にマスクを載せたダイヤモント基板3をプラズマエッチング容器内のプラズマ電極4上に置き、プラズマエッチングを施す、プラズマにより励起された活性種は、マスクの開口部分を通じてダイヤモンド基板3に到達しダイヤモンドをエッチングする。このとき、プラズマ励起用気体中に酸素を加えることにより、エッチング速度の著しい向上をはかることが可能となる。その後、図5に示すように、マスクを水酸化ナトリウム等の陽極酸化アルミナに対して溶解性を有する溶液により溶解除去することにより、図6に示すように、マスクと同一微細孔配列を有するダイヤモンドを得ることができる。

【0008】
【実施例】1.実施例1
次に実施の形態1を挙げ、本発明を更に具体的に説明する。気相成長法により作製したダイヤモンドの表面を研磨した。その後、貫通孔を有する陽極酸化多孔質膜をダイヤモンド基板上に載せた。陽極酸化多孔質膜の孔径、及び孔間隔は、それぞれ、70nm、100nm、厚さは、0.5ミクロンとした。並行板型プラズマエッチング装置の電極上にマスクを上向きにして、ダイヤモンド試料を置き、濃度100%の酸素を放電ガスとして用い、ガス圧1Torr、放電周波数13.56MHz 、放電入力150Wで、10分間エッチング処理を行った。エッチング終了後、陽極酸化皮膜を1M水酸化ナトリウムにより溶解除去し、表面に陽極酸化皮膜と同一の多孔質構造を有するダイヤモンド基板を得た。細孔の深さは、1ミクロンであった。

【0009】
2.実施例2
実施例1と同様の方法で、孔径20nm、孔間隔65nm、深さ0.5ミクロンの陽極酸化アルミナマスクをダイヤモンド基板上に載せた。これを実施例1と同様の方法によりエッチング加工することにより20nmの孔径を有するタイヤモンド多孔質体を得た。

【0010】
【発明の効果】本発明によれば、通常のリソグラフィー法では作製困難な、微細な細孔を有するダイヤモンド多孔質体を作製することが可能になり、ダイヤモンド基板に形成される孔の孔の深さ/孔径のアスペクト比が高い。
図面
【図1】
0
【図2】
1
【図3】
2
【図5】
3
【図6】
4
【図4】
5