[发明专利]孔形成方法及孔形成装置

说明书

本发明提供一种能够在隔膜稳定地形成单一的纳米孔的孔形成方法及孔形成装置。孔形成方法是对膜形成孔的方法，其具备：第一工序，在夹着设于电解液中的上述膜设置的第一电极与第二电极之间施加第一电压，当流通于上述第一电极与上述第二电极之间的电流达到第一阈值电流，则停止上述第一电压的施加，在上述膜的一部分形成薄膜部分；以及第二工序，在上述第一工序之后，将第二电压施加于上述第一电极与上述第二电极之间，在上述薄膜部分形成纳米孔。

技术领域

本发明涉及一种孔形成方法及孔形成装置。

背景技术

作为检测存在于电解液中的分子、粒子的机构，正在推进使用了纳米孔(纳米级的贯通孔)的技术的研究、开发。在该技术中，在隔膜(膜)形成与成为检测对象的分子、粒子相同程度的大小的孔(纳米孔)。然后，隔膜的上下的腔用电解液充满，在上下的腔双方设置与电解液接触的电极。在腔的单侧放入成为测定对象的检测对象物，在设于两腔的电极之间施加电位差，使检测对象物电泳而穿过纳米孔。此时，计测在两电极间流动的离子电流的时间变化。由此，能够检测检测对象物的穿过、掌握其构造上的特征。具有形成有这样的纳米孔的隔膜等的设备一般被称为纳米孔设备。

就纳米孔设备的制造而言，由于机械强度高等，因此使用半导体基板、半导体材料以及半导体工艺的方法受到关注。例如，作为隔膜的材料，能够使用氮化硅膜(SiN膜)，作为用于形成纳米孔的装置，能够使用透射型电子显微镜(TEM(Transmission ElectronMicroscope))。在TEM中，将电子束的照射面积在隔膜上缩径为较小，通过控制能量或电流，能够形成直径为10nm以下的纳米孔(非专利文献1)。

专利文献1公开一种利用了隔膜的绝缘击穿现象的新的纳米孔的形成方法。在专利文献1的方法中，首先，夹着未形成孔的隔膜在上下充满电解液，向上下的腔的电解液中浸入电极，在两电极间持续施加高电压。然后，电极间的电流值急剧上升，并在达到预先指定的阈值电流时，判断为形成了纳米孔，停止高电压的施加。该专利文献1的方式与使用了TEM装置的纳米孔形成相比，具有制造成本大幅降低、生产率大幅提高的优点。在膜形成纳米孔后，能够不将膜从腔拆下地进入检测对象物的测定。因此，具有纳米孔不会暴露于大气中的污染物质且测定时的噪声变少的优点。

但是，本发明者们进行的试验的结果、发现了专利文献1的方法难以稳定地形成纳米孔。具体来说，可知，对于厚度为5nm以下的隔膜，一定程度上可以进行有效的纳米孔的形成(也就是，对于膜，有时能够形成单一的纳米孔，有时不能)，但在对厚度大于5nm的隔膜尝试基于绝缘击穿形成纳米孔的情况下，对于专利文献1的方法而言，几乎不能在隔膜形成单一的纳米孔。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：Jacob K Rosenstein、et al.，Nature Methods、Vol.9、No.5、487-492(2012)Vol.6、No.4、779-782

专利文献

专利文献1：国际公开第2013/167955号

发明内容

发明所要解决的课题

本发明提供一种能够在隔膜稳定地形成单一的纳米孔的孔形成方法及孔形成装置。

用于解决课题的方案

本发明的孔形成方法对膜形成孔，其特征在于，具备：第一工序，在夹着设于电解液中的上述膜设置的第一电极与第二电极之间施加第一电压，当流通于上述第一电极与上述第二电极之间的电流达到第一阈值电流，则停止上述第一电压的施加，在上述膜的一部分形成薄膜部分；以及第二工序，在上述第一工序之后，将第二电压施加于上述第一电极与上述第二电极之间，在上述薄膜部分形成纳米孔。