微細ワイヤの製造方法及び微細ワイヤ
【課題】 １ナノメートルよりも細い微細ワイヤの実現を目的とするものである。
【解決手段】 複数の所定原子から成ると共に、所定の内包原子を少なくとも１つ内包する第１クラスタを核とし、当該第１クラスタと前記複数の所定原子から成る第２クラスタとを複数連結させることで微細ワイヤを成長させる、という手段を採用する。
【解決手段】 複数の所定原子から成ると共に、所定の内包原子を少なくとも１つ内包する第１クラスタを核とし、当該第１クラスタと前記複数の所定原子から成る第２クラスタとを複数連結させることで微細ワイヤを成長させる、という手段を採用する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細ワイヤの製造方法及び微細ワイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、シリコンを構成原子とするシリコンナノワイヤの半導体デバイスや光デバイスへの適用が期待されている。このシリコンナノワイヤは、直径がナノメートル（ｎｍ）オーダーで、且つ、電気導電性を有する微細ワイヤ（量子細線）であり、更なる微細化が要求されている次世代の半導体デバイスや光デバイスにおける配線材としてカーボンナノチューブと共に注目されている。
例えば、下記非特許文献１には、シリコンナノワイヤの一例として、直径が１〜７ナノメートル（ｎｍ）の製作が報告されている。また、下記特許文献１にも直径がナノメートルオーダーのシリコンナノワイヤとその作製方法とが開示されている。
【非特許文献１】Small-Diameter Silicon Nanowire Surface, D. D. D. Ma et al.Science 299 (2003) 1874
【特許文献１】特開２００３−１４２６８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、現状の報告では、非特許文献１に記載された直径が１〜７ナノメートル（ｎｍ）のシリコンナノワイヤが最も細いものである。しかしながら、半導体集積回路に関する技術展望として、この１ナノメートル程度の微細ワイヤでは２０１５年までが限界であり、これ以降の半導体集積回路ではさらに細線化された配線材が必要である、という見方がある。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みたものであり、１ナノメートルよりも細い微細ワイヤの実現を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明では、微細ワイヤの製造方法に係る第１の解決手段として、複数の所定原子から成ると共に、所定の内包原子を少なくとも１つ内包する第１クラスタを核とし、当該第１クラスタと前記複数の所定原子から成る第２クラスタとを複数連結させることで微細ワイヤを成長させる、という手段を採用する。
【０００６】
また、本発明では、微細ワイヤの製造方法に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記内包原子は、水素（Ｈ）、ヘリウム（Ｈｅ）、リチウム（Ｌｉ）、ベリリウム（Ｂｅ）、ホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、フッ素（Ｆ）、ネオン（Ｎｅ）、ナトリウム（Ｎａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）、塩素（Ｃｌ）、アルゴン（Ａｒ）、カリウム（Ｋ）、カルシウム（Ｃａ）、スカンジウム（Ｓc）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ヒ素（Ａｓ）、セレン（Ｓｅ）、臭素（Ｂｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、ルビジウム（Ｒｂ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、テクネチウム（Ｔｃ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、カドニウム（Ｃｄ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、テルル（Ｔｅ）、ヨウ素（Ｉ）、キセノン（Ｘｅ）、セシウム（Ｃｓ）、バリウム（Ｂａ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジウム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、レニウム（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、インジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、水銀（Ｈｇ）、タリウム（Ｔｌ）、鉛（Ｐｄ）、ビスマス（Ｂｉ）、ポロニウム（Ｐｏ）及びアスタチン（Ａｔ）の中のいずれかであることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明では、微細ワイヤの製造方法に係る第３の解決手段として、上記第１または２の解決手段において、前記所定原子は、シリコン（Ｓｉ）であることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明では、微細ワイヤの製造方法に係る第４の解決手段として、上記第３の解決手段において、前記第１クラスタは、少なくとも１つの内包原子と、２４個のシリコン（Ｓｉ）原子とから成り、前記第２クラスタは、２４個のシリコン（Ｓｉ）原子から成ることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明では、微細ワイヤの製造方法に係る第５の解決手段として、上記第１〜４いずれかの解決手段において、前記第１クラスタと前記第２クラスタとを複数連結して構成される微細ワイヤの分子モデルについて、数値計算により結合エネルギを求め、当該結合エネルギに基づいて前記微細ワイヤの結合安定性を評価し、当該結合安定性に基づいて前記内包原子を決定することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明では、微細ワイヤの製造方法に係る第６の解決手段として、上記第１〜４いずれかの解決手段において、前記第１クラスタと前記第２クラスタとを複数連結して構成される微細ワイヤの分子モデルについて、数値計算により結合エネルギ及びＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップを求め、当該結合エネルギに基づいて前記微細ワイヤの結合安定性を評価すると共に、前記ＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップに基づいて前記微細ワイヤの成長性を評価し、当該結合安定性及び成長性に基づいて前記内包原子を決定することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明では、微細ワイヤの製造方法に係る第７の解決手段として、上記第６の解決手段において、前記ＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップが、所定の第１閾値より小さい値であるほど、前記微細ワイヤの成長性は高いと評価し、ＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップが、前記第１閾値より小さい値となるように前記内包原子を決定することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明では、微細ワイヤの製造方法に係る第８の解決手段として、上記第５〜７いずれかの解決手段において、前記結合エネルギが、所定の第２閾値より小さい値であるほど、前記微細ワイヤの結合安定性は高いと評価し、結合エネルギが前記第２閾値より小さい値となるように前記内包原子を決定することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明では、微細ワイヤの製造方法に係る第９の解決手段として、上記第１〜８いずれかの解決手段において、前記第１クラスタで構成されるクラスレート化合物をスパッタリングすることで、第１クラスタを所定の基板上若しくは気相内に放出した後、前記所定原子で構成されるターゲット、若しくは前記第２クラスタで構成されるクラスレート化合物のいずれかをスパッタリングし、前記所定原子、または第２クラスタのいずれかを前記所定の基板上若しくは気相内に放出することにより、前記第１クラスタを核として前記所定原子、または第２クラスタを結合させ、微細ワイヤとして成長させることを特徴とする。
【００１４】
一方、本発明では、微細ワイヤに係る第１の解決手段として、上記第１〜９いずれかの解決手段を有する微細ワイヤの製造方法によって製造されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、複数の所定原子から成ると共に、所定の内包原子を少なくとも１つ内包する第１クラスタを核とし、当該第１クラスタと前記複数の所定原子から成る第２クラスタとを複数連結させることで微細ワイヤを成長させる、という微細ワイヤの製造方法を採用する。これらのクラスタは、最大幅が１ｎｍ以下であるので、これらクラスタの連結により１ｎｍよりも細い微細ワイヤを実現することができる。
【００１６】
また、内包原子を変更することにより、微細ワイヤの結合安定性や成長性を変えることができるので、任意に微細ワイヤの長さを調整することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。本実施形態は、シリコン（Ｓｉ）を構成原子とするクラスタ（つまりシリコンクラスタ）に、所定の原子（内包原子）を内包したもの（以下触媒クラスタと記載する）を核、つまり触媒として用い、当該触媒クラスタにシリコンクラスタを連結することでシリコン微細ワイヤを製造する製造方法に関するものである。なお、クラスタ（あるいは原子クラスタ）は、一般的に数個から数千個の原子からなる原子の集合体を指す用語であるが、本実施形態においてもこれと同様の意味でクラスタという用語を用いる。
【００１８】
図１は、本シリコン微細ワイヤを構成するシリコンクラスタＡの分子構造を示す概略図である。このシリコンクラスタＡは、２４個のシリコン原子１から構成されたクラスタ（Ｓｉ２４クラスタ）であり、各シリコン原子１が互いに隣り合う３つのシリコン原子１と結合関係を持つことにより１４面体を構成している。この図から分かるように、シリコンクラスタＡの各面のうち、６角形の面（６員環）ｍは互いに平行に対峙する平行面である。なお、この６員環ｍ以外の面は、図示するように五角形の面（５員環）である。このようなシリコンクラスタＡは、最大幅が０．８ｎｍ以下である。
【００１９】
図２は、本シリコン微細ワイヤを構成する触媒クラスタＡ１の分子構造を示す概略図である。この図に示すように、触媒クラスタＡ１は、上記シリコンクラスタＡに内包原子Ｘを１つ内包した構造となる。この内包原子Ｘは、他のシリコン原子１との間で最も安定した状態となる位置に結合している。なお、このような触媒クラスタＡ１は、シリコンクラスタＡと同様に、最大幅が０．８ｎｍ以下である。
【００２０】
図３は、１つの触媒クラスタＡ１にシリコンクラスタＡを５つ連結して構成したシリコン微細ワイヤＢの構造概略図である。６員環ｍを互いに突き合わせるように触媒クラスタＡ１及びシリコンクラスタＡを連結することにより、このシリコン微細ワイヤＢは、直線状のワイヤ形状となると共に、その直径は０．８ｎｍ以下となる。
【００２１】
続いて、図４は、このようなシリコン微細ワイヤＢの構造体としての結合安定性を示す特性図である。この特性図は、周知の第一原理分子動力学法に基づくコンピュータ・シミュレーションにより、シリコン微細ワイヤＢの構造最適化、つまり物質として最も安定状態となる構造（図５参照）に修正し、このように最適化された構造を持つ分子モデルについて、内包原子Ｘとして様々な種類、具体的には、水素（Ｈ）、ヘリウム（Ｈｅ）、リチウム（Ｌｉ）、ベリリウム（Ｂｅ）、ホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、フッ素（Ｆ）、ネオン（Ｎｅ）、ナトリウム（Ｎａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）、塩素（Ｃｌ）、アルゴン（Ａｒ）、カリウム（Ｋ）、カルシウム（Ｃａ）、スカンジウム（Ｓc）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ヒ素（Ａｓ）、セレン（Ｓｅ）、臭素（Ｂｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、ルビジウム（Ｒｂ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、テクネチウム（Ｔｃ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、カドニウム（Ｃｄ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、テルル（Ｔｅ）、ヨウ素（Ｉ）、キセノン（Ｘｅ）、セシウム（Ｃｓ）、バリウム（Ｂａ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジウム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、レニウム（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、インジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、水銀（Ｈｇ）、タリウム（Ｔｌ）、鉛（Ｐｄ）、ビスマス（Ｂｉ）、ポロニウム（Ｐｏ）及びアスタチン（Ａｔ）を各々選択した場合の結合エネルギを求めたものである。なお、この図４において、横軸は内包原子Ｘの原子番号、縦軸は結合エネルギを示す。
【００２２】
図４において、閾値Ｌ１は、シリコン微細ワイヤＢを構成する触媒クラスタＡ１に替えてシリコンクラスタＡを連結した場合、すなわち、内包原子Ｘを用いない場合の結合エネルギ（−4.463eV/atom）である。この閾値Ｌ１より結合エネルギが小さい程（絶対値としては大きい）、結合安定性は高い、つまりシリコン原子１が結合しやすいので、上記閾値Ｌ１より小さな結合エネルギとなる内包原子Ｘを選択することにより、シリコン微細ワイヤＢを効率良く成長させることができる。すなわち、このような内包原子Ｘを内包する触媒クラスタＡ１を触媒として用いることで、当該触媒クラスタＡ１にシリコン原子１を効率良く結合させて成長させることが可能であり、構造的に安定したシリコン微細ワイヤＢを製造することができる。このように結合エネルギを求めることで、結合安定性を評価することができる。
【００２３】
また、このようなコンピュータ・シミュレーションから、シリコン微細ワイヤＢは、６員環ｍを互いに突き合わせる構造が最も安定しているという結果が得られており、触媒クラスタＡ１は、図３及び図５に示すような直線状の構造に成るように成長していくことが計算上確認されている。
【００２４】
以上のコンピュータ・シミュレーション結果から、どのような内包原子Ｘを内包する触媒クラスタＡ１を用いれば効率良く且つ構造的に安定したシリコン微細ワイヤＢを製造することができるのかがわかった。では、このようなシリコン微細ワイヤＢの長さを、どの程度まで成長させることができるのか、つまりシリコン微細ワイヤＢの成長性の評価方法について以下説明する。
【００２５】
図６は、シリコン微細ワイヤＢのＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップを示す特性図である。ここで、ＨＯＭＯ（Highest Occupied Molecular Orbital）は、物質としての求電子的反応を示す指標であり、ＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）は、物質としての求核的反応を示す指標である。ＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップとは、上記ＨＯＭＯ値とＬＵＭＯ値との差であり、物質としての反応性を示す指標となるものである。この特性図は、第一原理分子動力学法に基づくコンピュータ・シミュレーションにより、構造最適化後のシリコン微細ワイヤＢの分子モデルについて、図４と同様に内包原子Ｘとして様々な種類を各々選択した場合のＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップを求めたものである。なお、この図６において、横軸は内包原子Ｘの原子番号、縦軸はＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップを示す。
【００２６】
図６において、閾値Ｌ２は、シリコン微細ワイヤＢを構成する触媒クラスタＡ１に替えてシリコンクラスタＡを連結した場合、すなわち、内包原子Ｘを用いない場合のＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップ（0.13eV）である。ＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップが小さい程、反応性が高いので、この閾値Ｌ２より小さいＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップとなる内包原子Ｘを用いた場合、内包原子Ｘを用いない場合と比較して反応性が高く、その結果シリコン原子１と結合し易くなり、より長くシリコン微細ワイヤＢは成長することになる。つまり、閾値Ｌ２より小さいＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップとなる内包原子Ｘを内包する触媒クラスタＡ１を触媒として用いることで、より長くシリコン微細ワイヤＢを成長させることができる。一方、閾値Ｌ２より大きいＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップとなる内包原子Ｘを内包する触媒クラスタＡ１を触媒として用いた場合、内包原子Ｘを用いない場合と比較して反応性が低い、つまり成長性が低く、ある程度成長すると安定状態になるため、長く成長させることはできない。このように、図６からシリコン微細ワイヤＢの成長性の評価を行うことができると共に、この成長性の評価に基づいて内包原子Ｘを選択することで、シリコン微細ワイヤＢの長さを任意に調整することも可能となる。
【００２７】
以上のように、結合安定性の評価及び成長性の評価に基づいて、シリコン微細ワイヤの用途に応じた最適な内包原子Ｘを決定し、当該内包原子Ｘを内包した触媒クラスタＡ１を触媒として用いることによって、所望のシリコン微細ワイヤＢを製造することができる。以下では、このようなシリコン微細ワイヤＢの具体的な製造方法について、図７を用いて説明する。
【００２８】
図７は、シリコン微細ワイヤＢを製造するためのスパッタリング装置の概略図である。まず、真空チャンバ１０内に、上述した評価方法によって決定された内包原子Ｘを内包する触媒クラスタＡ１で構成されるクラスレート化合物をターゲット１１として設置し、当該ターゲット１１をスパッタリングすることにより、上記触媒クラスタＡ１をシリコン基板１２上に放出する。続いて、シリコン原子で構成されるターゲット１１（シリコンターゲット）に変更し、当該シリコンターゲットをスパッタリングすることにより、シリコン原子をシリコン基板１２上に放出する。これにより、触媒クラスタＡ１にシリコン原子がシリコンクラスタＡの形態で順次結合していき、シリコン微細ワイヤＢとして成長する。このような製造方法により、シリコン微細ワイヤＢを製造することができる。また、シリコンクラスタＡで構成されるクラスレート化合物をターゲット１１として設置して、スパッタリングすることによりシリコンクラスタＡを触媒クラスタＡ１に結合・成長させても良い。
【００２９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、シリコン（Ｓｉ）で構成された触媒クラスタＡ１及びシリコンクラスタＡが連結したシリコン微細ワイヤＢについて説明したが、これらクラスタの構成原子はシリコンに限定されない。
【００３０】
（２）上記実施形態では、シリコン微細ワイヤＢを構成する全てのクラスタがシリコンを構成原子としているが、本発明はこれに限定されない。構成原子が異なるクラスタを連結して微細ワイヤを構成しても良い。スパッタリングにおけるターゲット１１を交換することにより異なる構成原子を連結・成長させて微細ワイヤを製造することができる。
【００３１】
（３）また、上記実施形態では、２４個のシリコン原子１から構成されたＳｉ２４クラスタを用いた。これは互いに平行に対峙する６員環ｍが平行面であり、この平行面を突合せ面として触媒クラスタＡ１及びシリコンクラスタＡを連結することにより直線状のシリコン微細ワイヤＢを構成することができるからである。しかしながら、このような平行面を有しないシリコンクラスタ、例えば２０個のシリコン原子からなるＳｉ２０クラスタや２８個のシリコン原子からなるＳｉ２８クラスタを連結することによってもシリコン微細ワイヤを構成することが可能である。但し、この場合のシリコン微細ワイヤは湾曲したものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係わるシリコン微細ワイヤＢを構成するシリコンクラスタＡの分子構造概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係わるシリコン微細ワイヤＢの構成する触媒クラスタＡ１の分子構造概略図である。
【図３】本発明の一実施形態に係わるシリコン微細ワイヤＢの分子構造概略図である。
【図４】本発明の一実施形態に係わるシリコン微細ワイヤＢの結合エネルギを示す特性図である。
【図５】本発明の一実施形態に係わるシリコン微細ワイヤＢの構造最適化後の分子構造概略図である。
【図６】本発明の一実施形態に係わるシリコン微細ワイヤＢのＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップを示す特性図である。
【図７】本発明の一実施形態に係わるシリコン微細ワイヤＢを製造するための製造装置（スパッタリング装置）の概略図である。
【符号の説明】
【００３３】
Ａ…シリコンクラスタ、Ａ１…触媒クラスタ、Ｂ…シリコン微細ワイヤ、１…シリコン原子、ｍ…６員環
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細ワイヤの製造方法及び微細ワイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、シリコンを構成原子とするシリコンナノワイヤの半導体デバイスや光デバイスへの適用が期待されている。このシリコンナノワイヤは、直径がナノメートル（ｎｍ）オーダーで、且つ、電気導電性を有する微細ワイヤ（量子細線）であり、更なる微細化が要求されている次世代の半導体デバイスや光デバイスにおける配線材としてカーボンナノチューブと共に注目されている。
例えば、下記非特許文献１には、シリコンナノワイヤの一例として、直径が１〜７ナノメートル（ｎｍ）の製作が報告されている。また、下記特許文献１にも直径がナノメートルオーダーのシリコンナノワイヤとその作製方法とが開示されている。
【非特許文献１】Small-Diameter Silicon Nanowire Surface, D. D. D. Ma et al.Science 299 (2003) 1874
【特許文献１】特開２００３−１４２６８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、現状の報告では、非特許文献１に記載された直径が１〜７ナノメートル（ｎｍ）のシリコンナノワイヤが最も細いものである。しかしながら、半導体集積回路に関する技術展望として、この１ナノメートル程度の微細ワイヤでは２０１５年までが限界であり、これ以降の半導体集積回路ではさらに細線化された配線材が必要である、という見方がある。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みたものであり、１ナノメートルよりも細い微細ワイヤの実現を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明では、微細ワイヤの製造方法に係る第１の解決手段として、複数の所定原子から成ると共に、所定の内包原子を少なくとも１つ内包する第１クラスタを核とし、当該第１クラスタと前記複数の所定原子から成る第２クラスタとを複数連結させることで微細ワイヤを成長させる、という手段を採用する。
【０００６】
また、本発明では、微細ワイヤの製造方法に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記内包原子は、水素（Ｈ）、ヘリウム（Ｈｅ）、リチウム（Ｌｉ）、ベリリウム（Ｂｅ）、ホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、フッ素（Ｆ）、ネオン（Ｎｅ）、ナトリウム（Ｎａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）、塩素（Ｃｌ）、アルゴン（Ａｒ）、カリウム（Ｋ）、カルシウム（Ｃａ）、スカンジウム（Ｓc）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ヒ素（Ａｓ）、セレン（Ｓｅ）、臭素（Ｂｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、ルビジウム（Ｒｂ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、テクネチウム（Ｔｃ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、カドニウム（Ｃｄ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、テルル（Ｔｅ）、ヨウ素（Ｉ）、キセノン（Ｘｅ）、セシウム（Ｃｓ）、バリウム（Ｂａ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジウム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、レニウム（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、インジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、水銀（Ｈｇ）、タリウム（Ｔｌ）、鉛（Ｐｄ）、ビスマス（Ｂｉ）、ポロニウム（Ｐｏ）及びアスタチン（Ａｔ）の中のいずれかであることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明では、微細ワイヤの製造方法に係る第３の解決手段として、上記第１または２の解決手段において、前記所定原子は、シリコン（Ｓｉ）であることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明では、微細ワイヤの製造方法に係る第４の解決手段として、上記第３の解決手段において、前記第１クラスタは、少なくとも１つの内包原子と、２４個のシリコン（Ｓｉ）原子とから成り、前記第２クラスタは、２４個のシリコン（Ｓｉ）原子から成ることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明では、微細ワイヤの製造方法に係る第５の解決手段として、上記第１〜４いずれかの解決手段において、前記第１クラスタと前記第２クラスタとを複数連結して構成される微細ワイヤの分子モデルについて、数値計算により結合エネルギを求め、当該結合エネルギに基づいて前記微細ワイヤの結合安定性を評価し、当該結合安定性に基づいて前記内包原子を決定することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明では、微細ワイヤの製造方法に係る第６の解決手段として、上記第１〜４いずれかの解決手段において、前記第１クラスタと前記第２クラスタとを複数連結して構成される微細ワイヤの分子モデルについて、数値計算により結合エネルギ及びＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップを求め、当該結合エネルギに基づいて前記微細ワイヤの結合安定性を評価すると共に、前記ＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップに基づいて前記微細ワイヤの成長性を評価し、当該結合安定性及び成長性に基づいて前記内包原子を決定することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明では、微細ワイヤの製造方法に係る第７の解決手段として、上記第６の解決手段において、前記ＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップが、所定の第１閾値より小さい値であるほど、前記微細ワイヤの成長性は高いと評価し、ＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップが、前記第１閾値より小さい値となるように前記内包原子を決定することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明では、微細ワイヤの製造方法に係る第８の解決手段として、上記第５〜７いずれかの解決手段において、前記結合エネルギが、所定の第２閾値より小さい値であるほど、前記微細ワイヤの結合安定性は高いと評価し、結合エネルギが前記第２閾値より小さい値となるように前記内包原子を決定することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明では、微細ワイヤの製造方法に係る第９の解決手段として、上記第１〜８いずれかの解決手段において、前記第１クラスタで構成されるクラスレート化合物をスパッタリングすることで、第１クラスタを所定の基板上若しくは気相内に放出した後、前記所定原子で構成されるターゲット、若しくは前記第２クラスタで構成されるクラスレート化合物のいずれかをスパッタリングし、前記所定原子、または第２クラスタのいずれかを前記所定の基板上若しくは気相内に放出することにより、前記第１クラスタを核として前記所定原子、または第２クラスタを結合させ、微細ワイヤとして成長させることを特徴とする。
【００１４】
一方、本発明では、微細ワイヤに係る第１の解決手段として、上記第１〜９いずれかの解決手段を有する微細ワイヤの製造方法によって製造されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、複数の所定原子から成ると共に、所定の内包原子を少なくとも１つ内包する第１クラスタを核とし、当該第１クラスタと前記複数の所定原子から成る第２クラスタとを複数連結させることで微細ワイヤを成長させる、という微細ワイヤの製造方法を採用する。これらのクラスタは、最大幅が１ｎｍ以下であるので、これらクラスタの連結により１ｎｍよりも細い微細ワイヤを実現することができる。
【００１６】
また、内包原子を変更することにより、微細ワイヤの結合安定性や成長性を変えることができるので、任意に微細ワイヤの長さを調整することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。本実施形態は、シリコン（Ｓｉ）を構成原子とするクラスタ（つまりシリコンクラスタ）に、所定の原子（内包原子）を内包したもの（以下触媒クラスタと記載する）を核、つまり触媒として用い、当該触媒クラスタにシリコンクラスタを連結することでシリコン微細ワイヤを製造する製造方法に関するものである。なお、クラスタ（あるいは原子クラスタ）は、一般的に数個から数千個の原子からなる原子の集合体を指す用語であるが、本実施形態においてもこれと同様の意味でクラスタという用語を用いる。
【００１８】
図１は、本シリコン微細ワイヤを構成するシリコンクラスタＡの分子構造を示す概略図である。このシリコンクラスタＡは、２４個のシリコン原子１から構成されたクラスタ（Ｓｉ２４クラスタ）であり、各シリコン原子１が互いに隣り合う３つのシリコン原子１と結合関係を持つことにより１４面体を構成している。この図から分かるように、シリコンクラスタＡの各面のうち、６角形の面（６員環）ｍは互いに平行に対峙する平行面である。なお、この６員環ｍ以外の面は、図示するように五角形の面（５員環）である。このようなシリコンクラスタＡは、最大幅が０．８ｎｍ以下である。
【００１９】
図２は、本シリコン微細ワイヤを構成する触媒クラスタＡ１の分子構造を示す概略図である。この図に示すように、触媒クラスタＡ１は、上記シリコンクラスタＡに内包原子Ｘを１つ内包した構造となる。この内包原子Ｘは、他のシリコン原子１との間で最も安定した状態となる位置に結合している。なお、このような触媒クラスタＡ１は、シリコンクラスタＡと同様に、最大幅が０．８ｎｍ以下である。
【００２０】
図３は、１つの触媒クラスタＡ１にシリコンクラスタＡを５つ連結して構成したシリコン微細ワイヤＢの構造概略図である。６員環ｍを互いに突き合わせるように触媒クラスタＡ１及びシリコンクラスタＡを連結することにより、このシリコン微細ワイヤＢは、直線状のワイヤ形状となると共に、その直径は０．８ｎｍ以下となる。
【００２１】
続いて、図４は、このようなシリコン微細ワイヤＢの構造体としての結合安定性を示す特性図である。この特性図は、周知の第一原理分子動力学法に基づくコンピュータ・シミュレーションにより、シリコン微細ワイヤＢの構造最適化、つまり物質として最も安定状態となる構造（図５参照）に修正し、このように最適化された構造を持つ分子モデルについて、内包原子Ｘとして様々な種類、具体的には、水素（Ｈ）、ヘリウム（Ｈｅ）、リチウム（Ｌｉ）、ベリリウム（Ｂｅ）、ホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、フッ素（Ｆ）、ネオン（Ｎｅ）、ナトリウム（Ｎａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）、塩素（Ｃｌ）、アルゴン（Ａｒ）、カリウム（Ｋ）、カルシウム（Ｃａ）、スカンジウム（Ｓc）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ヒ素（Ａｓ）、セレン（Ｓｅ）、臭素（Ｂｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、ルビジウム（Ｒｂ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、テクネチウム（Ｔｃ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、カドニウム（Ｃｄ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、テルル（Ｔｅ）、ヨウ素（Ｉ）、キセノン（Ｘｅ）、セシウム（Ｃｓ）、バリウム（Ｂａ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジウム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、レニウム（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、インジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、水銀（Ｈｇ）、タリウム（Ｔｌ）、鉛（Ｐｄ）、ビスマス（Ｂｉ）、ポロニウム（Ｐｏ）及びアスタチン（Ａｔ）を各々選択した場合の結合エネルギを求めたものである。なお、この図４において、横軸は内包原子Ｘの原子番号、縦軸は結合エネルギを示す。
【００２２】
図４において、閾値Ｌ１は、シリコン微細ワイヤＢを構成する触媒クラスタＡ１に替えてシリコンクラスタＡを連結した場合、すなわち、内包原子Ｘを用いない場合の結合エネルギ（−4.463eV/atom）である。この閾値Ｌ１より結合エネルギが小さい程（絶対値としては大きい）、結合安定性は高い、つまりシリコン原子１が結合しやすいので、上記閾値Ｌ１より小さな結合エネルギとなる内包原子Ｘを選択することにより、シリコン微細ワイヤＢを効率良く成長させることができる。すなわち、このような内包原子Ｘを内包する触媒クラスタＡ１を触媒として用いることで、当該触媒クラスタＡ１にシリコン原子１を効率良く結合させて成長させることが可能であり、構造的に安定したシリコン微細ワイヤＢを製造することができる。このように結合エネルギを求めることで、結合安定性を評価することができる。
【００２３】
また、このようなコンピュータ・シミュレーションから、シリコン微細ワイヤＢは、６員環ｍを互いに突き合わせる構造が最も安定しているという結果が得られており、触媒クラスタＡ１は、図３及び図５に示すような直線状の構造に成るように成長していくことが計算上確認されている。
【００２４】
以上のコンピュータ・シミュレーション結果から、どのような内包原子Ｘを内包する触媒クラスタＡ１を用いれば効率良く且つ構造的に安定したシリコン微細ワイヤＢを製造することができるのかがわかった。では、このようなシリコン微細ワイヤＢの長さを、どの程度まで成長させることができるのか、つまりシリコン微細ワイヤＢの成長性の評価方法について以下説明する。
【００２５】
図６は、シリコン微細ワイヤＢのＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップを示す特性図である。ここで、ＨＯＭＯ（Highest Occupied Molecular Orbital）は、物質としての求電子的反応を示す指標であり、ＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）は、物質としての求核的反応を示す指標である。ＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップとは、上記ＨＯＭＯ値とＬＵＭＯ値との差であり、物質としての反応性を示す指標となるものである。この特性図は、第一原理分子動力学法に基づくコンピュータ・シミュレーションにより、構造最適化後のシリコン微細ワイヤＢの分子モデルについて、図４と同様に内包原子Ｘとして様々な種類を各々選択した場合のＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップを求めたものである。なお、この図６において、横軸は内包原子Ｘの原子番号、縦軸はＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップを示す。
【００２６】
図６において、閾値Ｌ２は、シリコン微細ワイヤＢを構成する触媒クラスタＡ１に替えてシリコンクラスタＡを連結した場合、すなわち、内包原子Ｘを用いない場合のＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップ（0.13eV）である。ＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップが小さい程、反応性が高いので、この閾値Ｌ２より小さいＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップとなる内包原子Ｘを用いた場合、内包原子Ｘを用いない場合と比較して反応性が高く、その結果シリコン原子１と結合し易くなり、より長くシリコン微細ワイヤＢは成長することになる。つまり、閾値Ｌ２より小さいＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップとなる内包原子Ｘを内包する触媒クラスタＡ１を触媒として用いることで、より長くシリコン微細ワイヤＢを成長させることができる。一方、閾値Ｌ２より大きいＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップとなる内包原子Ｘを内包する触媒クラスタＡ１を触媒として用いた場合、内包原子Ｘを用いない場合と比較して反応性が低い、つまり成長性が低く、ある程度成長すると安定状態になるため、長く成長させることはできない。このように、図６からシリコン微細ワイヤＢの成長性の評価を行うことができると共に、この成長性の評価に基づいて内包原子Ｘを選択することで、シリコン微細ワイヤＢの長さを任意に調整することも可能となる。
【００２７】
以上のように、結合安定性の評価及び成長性の評価に基づいて、シリコン微細ワイヤの用途に応じた最適な内包原子Ｘを決定し、当該内包原子Ｘを内包した触媒クラスタＡ１を触媒として用いることによって、所望のシリコン微細ワイヤＢを製造することができる。以下では、このようなシリコン微細ワイヤＢの具体的な製造方法について、図７を用いて説明する。
【００２８】
図７は、シリコン微細ワイヤＢを製造するためのスパッタリング装置の概略図である。まず、真空チャンバ１０内に、上述した評価方法によって決定された内包原子Ｘを内包する触媒クラスタＡ１で構成されるクラスレート化合物をターゲット１１として設置し、当該ターゲット１１をスパッタリングすることにより、上記触媒クラスタＡ１をシリコン基板１２上に放出する。続いて、シリコン原子で構成されるターゲット１１（シリコンターゲット）に変更し、当該シリコンターゲットをスパッタリングすることにより、シリコン原子をシリコン基板１２上に放出する。これにより、触媒クラスタＡ１にシリコン原子がシリコンクラスタＡの形態で順次結合していき、シリコン微細ワイヤＢとして成長する。このような製造方法により、シリコン微細ワイヤＢを製造することができる。また、シリコンクラスタＡで構成されるクラスレート化合物をターゲット１１として設置して、スパッタリングすることによりシリコンクラスタＡを触媒クラスタＡ１に結合・成長させても良い。
【００２９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、シリコン（Ｓｉ）で構成された触媒クラスタＡ１及びシリコンクラスタＡが連結したシリコン微細ワイヤＢについて説明したが、これらクラスタの構成原子はシリコンに限定されない。
【００３０】
（２）上記実施形態では、シリコン微細ワイヤＢを構成する全てのクラスタがシリコンを構成原子としているが、本発明はこれに限定されない。構成原子が異なるクラスタを連結して微細ワイヤを構成しても良い。スパッタリングにおけるターゲット１１を交換することにより異なる構成原子を連結・成長させて微細ワイヤを製造することができる。
【００３１】
（３）また、上記実施形態では、２４個のシリコン原子１から構成されたＳｉ２４クラスタを用いた。これは互いに平行に対峙する６員環ｍが平行面であり、この平行面を突合せ面として触媒クラスタＡ１及びシリコンクラスタＡを連結することにより直線状のシリコン微細ワイヤＢを構成することができるからである。しかしながら、このような平行面を有しないシリコンクラスタ、例えば２０個のシリコン原子からなるＳｉ２０クラスタや２８個のシリコン原子からなるＳｉ２８クラスタを連結することによってもシリコン微細ワイヤを構成することが可能である。但し、この場合のシリコン微細ワイヤは湾曲したものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係わるシリコン微細ワイヤＢを構成するシリコンクラスタＡの分子構造概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係わるシリコン微細ワイヤＢの構成する触媒クラスタＡ１の分子構造概略図である。
【図３】本発明の一実施形態に係わるシリコン微細ワイヤＢの分子構造概略図である。
【図４】本発明の一実施形態に係わるシリコン微細ワイヤＢの結合エネルギを示す特性図である。
【図５】本発明の一実施形態に係わるシリコン微細ワイヤＢの構造最適化後の分子構造概略図である。
【図６】本発明の一実施形態に係わるシリコン微細ワイヤＢのＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップを示す特性図である。
【図７】本発明の一実施形態に係わるシリコン微細ワイヤＢを製造するための製造装置（スパッタリング装置）の概略図である。
【符号の説明】
【００３３】
Ａ…シリコンクラスタ、Ａ１…触媒クラスタ、Ｂ…シリコン微細ワイヤ、１…シリコン原子、ｍ…６員環
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の所定原子から成ると共に、所定の内包原子を少なくとも１つ内包する第１クラスタを核とし、当該第１クラスタと前記複数の所定原子から成る第２クラスタとを複数連結させることで微細ワイヤを成長させることを特徴とする微細ワイヤの製造方法。
【請求項２】
前記内包原子は、水素（Ｈ）、ヘリウム（Ｈｅ）、リチウム（Ｌｉ）、ベリリウム（Ｂｅ）、ホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、フッ素（Ｆ）、ネオン（Ｎｅ）、ナトリウム（Ｎａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）、塩素（Ｃｌ）、アルゴン（Ａｒ）、カリウム（Ｋ）、カルシウム（Ｃａ）、スカンジウム（Ｓc）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ヒ素（Ａｓ）、セレン（Ｓｅ）、臭素（Ｂｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、ルビジウム（Ｒｂ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、テクネチウム（Ｔｃ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、カドニウム（Ｃｄ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、テルル（Ｔｅ）、ヨウ素（Ｉ）、キセノン（Ｘｅ）、セシウム（Ｃｓ）、バリウム（Ｂａ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジウム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、レニウム（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、インジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、水銀（Ｈｇ）、タリウム（Ｔｌ）、鉛（Ｐｄ）、ビスマス（Ｂｉ）、ポロニウム（Ｐｏ）及びアスタチン（Ａｔ）の中のいずれかであることを特徴とする請求項１記載の微細ワイヤの製造方法。
【請求項３】
前記所定原子は、シリコン（Ｓｉ）であることを特徴とする請求項１または２記載の微細ワイヤの製造方法。
【請求項４】
前記第１クラスタは、少なくとも１つの内包原子と、２４個のシリコン（Ｓｉ）原子とから成り、前記第２クラスタは、２４個のシリコン（Ｓｉ）原子から成ることを特徴とする請求項３記載の微細ワイヤの製造方法。
【請求項５】
前記第１クラスタと前記第２クラスタとを複数連結して構成される微細ワイヤの分子モデルについて、数値計算により結合エネルギを求め、当該結合エネルギに基づいて前記微細ワイヤの結合安定性を評価し、当該結合安定性に基づいて前記内包原子を決定することを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の微細ワイヤの製造方法。
【請求項６】
前記第１クラスタと前記第２クラスタとを複数連結して構成される微細ワイヤの分子モデルについて、数値計算により結合エネルギ及びＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップを求め、当該結合エネルギに基づいて前記微細ワイヤの結合安定性を評価すると共に、前記ＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップに基づいて前記微細ワイヤの成長性を評価し、当該結合安定性及び成長性に基づいて前記内包原子を決定することを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の微細ワイヤの製造方法。
【請求項７】
前記ＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップが、所定の第１閾値より小さい値であるほど、前記微細ワイヤの成長性は高いと評価し、ＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップが、前記第１閾値より小さい値となるように前記内包原子を決定することを特徴とする請求項６記載の微細ワイヤの製造方法。
【請求項８】
前記結合エネルギが、所定の第２閾値より小さい値であるほど、前記微細ワイヤの結合安定性は高いと評価し、結合エネルギが前記第２閾値より小さい値となるように前記内包原子を決定することを特徴とする請求項５〜７いずれかに記載の微細ワイヤの製造方法。
【請求項９】
前記第１クラスタで構成されるクラスレート化合物をスパッタリングすることで、第１クラスタを所定の基板上若しくは気相内に放出した後、前記所定原子で構成されるターゲット、若しくは前記第２クラスタで構成されるクラスレート化合物のいずれかをスパッタリングし、前記所定原子、または第２クラスタのいずれかを前記所定の基板上若しくは気相内に放出することにより、前記第１クラスタを核として前記所定原子、または第２クラスタを結合させ、微細ワイヤとして成長させることを特徴とする請求項１〜８いずれかに記載の微細ワイヤの製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜９いずれかに記載の微細ワイヤの製造方法によって製造された微細ワイヤ。
【請求項１】
複数の所定原子から成ると共に、所定の内包原子を少なくとも１つ内包する第１クラスタを核とし、当該第１クラスタと前記複数の所定原子から成る第２クラスタとを複数連結させることで微細ワイヤを成長させることを特徴とする微細ワイヤの製造方法。
【請求項２】
前記内包原子は、水素（Ｈ）、ヘリウム（Ｈｅ）、リチウム（Ｌｉ）、ベリリウム（Ｂｅ）、ホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、フッ素（Ｆ）、ネオン（Ｎｅ）、ナトリウム（Ｎａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）、塩素（Ｃｌ）、アルゴン（Ａｒ）、カリウム（Ｋ）、カルシウム（Ｃａ）、スカンジウム（Ｓc）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ヒ素（Ａｓ）、セレン（Ｓｅ）、臭素（Ｂｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、ルビジウム（Ｒｂ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、テクネチウム（Ｔｃ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、カドニウム（Ｃｄ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、テルル（Ｔｅ）、ヨウ素（Ｉ）、キセノン（Ｘｅ）、セシウム（Ｃｓ）、バリウム（Ｂａ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジウム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、レニウム（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、インジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、水銀（Ｈｇ）、タリウム（Ｔｌ）、鉛（Ｐｄ）、ビスマス（Ｂｉ）、ポロニウム（Ｐｏ）及びアスタチン（Ａｔ）の中のいずれかであることを特徴とする請求項１記載の微細ワイヤの製造方法。
【請求項３】
前記所定原子は、シリコン（Ｓｉ）であることを特徴とする請求項１または２記載の微細ワイヤの製造方法。
【請求項４】
前記第１クラスタは、少なくとも１つの内包原子と、２４個のシリコン（Ｓｉ）原子とから成り、前記第２クラスタは、２４個のシリコン（Ｓｉ）原子から成ることを特徴とする請求項３記載の微細ワイヤの製造方法。
【請求項５】
前記第１クラスタと前記第２クラスタとを複数連結して構成される微細ワイヤの分子モデルについて、数値計算により結合エネルギを求め、当該結合エネルギに基づいて前記微細ワイヤの結合安定性を評価し、当該結合安定性に基づいて前記内包原子を決定することを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の微細ワイヤの製造方法。
【請求項６】
前記第１クラスタと前記第２クラスタとを複数連結して構成される微細ワイヤの分子モデルについて、数値計算により結合エネルギ及びＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップを求め、当該結合エネルギに基づいて前記微細ワイヤの結合安定性を評価すると共に、前記ＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップに基づいて前記微細ワイヤの成長性を評価し、当該結合安定性及び成長性に基づいて前記内包原子を決定することを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の微細ワイヤの製造方法。
【請求項７】
前記ＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップが、所定の第１閾値より小さい値であるほど、前記微細ワイヤの成長性は高いと評価し、ＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップが、前記第１閾値より小さい値となるように前記内包原子を決定することを特徴とする請求項６記載の微細ワイヤの製造方法。
【請求項８】
前記結合エネルギが、所定の第２閾値より小さい値であるほど、前記微細ワイヤの結合安定性は高いと評価し、結合エネルギが前記第２閾値より小さい値となるように前記内包原子を決定することを特徴とする請求項５〜７いずれかに記載の微細ワイヤの製造方法。
【請求項９】
前記第１クラスタで構成されるクラスレート化合物をスパッタリングすることで、第１クラスタを所定の基板上若しくは気相内に放出した後、前記所定原子で構成されるターゲット、若しくは前記第２クラスタで構成されるクラスレート化合物のいずれかをスパッタリングし、前記所定原子、または第２クラスタのいずれかを前記所定の基板上若しくは気相内に放出することにより、前記第１クラスタを核として前記所定原子、または第２クラスタを結合させ、微細ワイヤとして成長させることを特徴とする請求項１〜８いずれかに記載の微細ワイヤの製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜９いずれかに記載の微細ワイヤの製造方法によって製造された微細ワイヤ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−８１０８７（Ｐ２００７−８１０８７Ａ）
【公開日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２６６４８５（Ｐ２００５−２６６４８５）
【出願日】平成１７年９月１４日（２００５．９．１４）
【出願人】（０００００００９９）石川島播磨重工業株式会社 (5,014)
【出願人】（５９９１０９５１５）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月１４日（２００５．９．１４）
【出願人】（０００００００９９）石川島播磨重工業株式会社 (5,014)
【出願人】（５９９１０９５１５）
【Ｆターム（参考）】
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