JPH09267218A - 微細加工方法 - Google Patents
微細加工方法Info
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- JPH09267218A JPH09267218A JP8104581A JP10458196A JPH09267218A JP H09267218 A JPH09267218 A JP H09267218A JP 8104581 A JP8104581 A JP 8104581A JP 10458196 A JP10458196 A JP 10458196A JP H09267218 A JPH09267218 A JP H09267218A
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- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
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- C25D21/12—Process control or regulation
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
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- Y10S977/84—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure
- Y10S977/849—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure with scanning probe
- Y10S977/852—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure with scanning probe for detection of specific nanostructure sample or nanostructure-related property
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 電解質溶液中で微細な先端を有する探針を被
加工物に近接させ、両者の間に電気化学反応を生じさせ
て被加工物の加工を行う微細加工法において、探針と被
加工物の距離および加工量を精密かつ容易に制御できる
方法を提供する。 【解決手段】探針１、被加工物２、参照電極１０、外部
電極１１の四電極方式で電気化学セルを構成し、探針１
および被加工物２の電位を電気化学反応が起こらない電
位に設定して、探針１のＺ軸位置を被加工物２と探針１
間に流れるトンネル電流が一定となるように制御を行
い、加工線上を探針１を移動させながら被加工物２の凹
凸形状および傾きを記憶し、加工時には探針１、被加工
物２、参照電極１０の三電極方式に電気化学セルを再構
成し、前述の加工線上を、前述の記憶した位置に探針１
のＺ軸位置を制御しながら再び探針１を移動し、同時に
探針１と被加工物２間に電圧を印加することにより加工
線上を電気化学反応で加工を行う。
加工物に近接させ、両者の間に電気化学反応を生じさせ
て被加工物の加工を行う微細加工法において、探針と被
加工物の距離および加工量を精密かつ容易に制御できる
方法を提供する。 【解決手段】探針１、被加工物２、参照電極１０、外部
電極１１の四電極方式で電気化学セルを構成し、探針１
および被加工物２の電位を電気化学反応が起こらない電
位に設定して、探針１のＺ軸位置を被加工物２と探針１
間に流れるトンネル電流が一定となるように制御を行
い、加工線上を探針１を移動させながら被加工物２の凹
凸形状および傾きを記憶し、加工時には探針１、被加工
物２、参照電極１０の三電極方式に電気化学セルを再構
成し、前述の加工線上を、前述の記憶した位置に探針１
のＺ軸位置を制御しながら再び探針１を移動し、同時に
探針１と被加工物２間に電圧を印加することにより加工
線上を電気化学反応で加工を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、金属工業、電子
工業分野等において、溶液中で微細な先端を有する探針
を用いて電気化学反応により微細加工を行う方法に関す
る。
工業分野等において、溶液中で微細な先端を有する探針
を用いて電気化学反応により微細加工を行う方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より微細な先端を有する探針を利用
して、液体中で電気化学反応により加工を行う方法とし
ては、電気化学走査型トンネル顕微鏡を使用して加工を
行う方法が報告されている。
して、液体中で電気化学反応により加工を行う方法とし
ては、電気化学走査型トンネル顕微鏡を使用して加工を
行う方法が報告されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】微細な先端を有する探
針を被加工物表面に近づけ、両者の間に生じる電気化学
反応を利用する微細加工法では、加工精度を向上させる
ためには探針と被加工物の両者の距離を小さく、かつ一
定に制御することが重要である。探針と被加工物の距離
が大きくなれば加工領域が広がってしまうし、加工中に
探針と被加工物の距離が変化してしまうと、加工形状を
所望の形状にすることが難しい。加工精度をサブミクロ
ンオーダーにするためには探針の先端と被加工物の距離
もサブミクロンレベルにする必要があるため、光学的手
段ではこのような微細距離を制御することは困難であ
る。そこで、探針先端と被加工物の間に流れるトンネル
電流を計測すれば、比較的簡便にこのような微小な距離
を高精度に制御することが可能となる。従来の電気化学
走査型トンネル顕微鏡を使用した微細加工法もこのトン
ネル電流を用いて、探針と試料との距離をフィードバッ
ク制御しているのであるが、いくつかの課題がある。
針を被加工物表面に近づけ、両者の間に生じる電気化学
反応を利用する微細加工法では、加工精度を向上させる
ためには探針と被加工物の両者の距離を小さく、かつ一
定に制御することが重要である。探針と被加工物の距離
が大きくなれば加工領域が広がってしまうし、加工中に
探針と被加工物の距離が変化してしまうと、加工形状を
所望の形状にすることが難しい。加工精度をサブミクロ
ンオーダーにするためには探針の先端と被加工物の距離
もサブミクロンレベルにする必要があるため、光学的手
段ではこのような微細距離を制御することは困難であ
る。そこで、探針先端と被加工物の間に流れるトンネル
電流を計測すれば、比較的簡便にこのような微小な距離
を高精度に制御することが可能となる。従来の電気化学
走査型トンネル顕微鏡を使用した微細加工法もこのトン
ネル電流を用いて、探針と試料との距離をフィードバッ
ク制御しているのであるが、いくつかの課題がある。
【０００４】まず、電気化学反応を探針と被加工物の間
に起こさせると、両者の間にはファラデー電流（電解電
流）が流れるという点があげられる。探針と被加工物の
間に流れる電流を、トンネル電流とファラデー電流のい
ずれであるか区別することは困難であり、トンネル電流
により探針と被加工物の距離をフィードバック制御する
方法では、電気化学反応が起こりファラデー電流が流れ
ると探針と被加工物の距離が変化してしまい、加工形状
が所望の形状からずれてしまうという課題がある。この
ような問題を避けるために、加工時にはフィードバック
制御を切り、探針のＺ軸位置を一定に固定してしまうと
いう方法も考えられるが、探針を移動させながら連続的
に加工を行う場合、被加工物と探針の距離が非常に小さ
いために、被加工物の表面粗さや被加工物表面の傾きな
どにより、探針が被加工物に衝突してしまうなどの問題
がある。また、トンネル電流でフィードバック制御を行
う場合には、被加工物と探針の距離はトンネル電流が検
出可能な距離でなければならず自由度が高くなかった。
に起こさせると、両者の間にはファラデー電流（電解電
流）が流れるという点があげられる。探針と被加工物の
間に流れる電流を、トンネル電流とファラデー電流のい
ずれであるか区別することは困難であり、トンネル電流
により探針と被加工物の距離をフィードバック制御する
方法では、電気化学反応が起こりファラデー電流が流れ
ると探針と被加工物の距離が変化してしまい、加工形状
が所望の形状からずれてしまうという課題がある。この
ような問題を避けるために、加工時にはフィードバック
制御を切り、探針のＺ軸位置を一定に固定してしまうと
いう方法も考えられるが、探針を移動させながら連続的
に加工を行う場合、被加工物と探針の距離が非常に小さ
いために、被加工物の表面粗さや被加工物表面の傾きな
どにより、探針が被加工物に衝突してしまうなどの問題
がある。また、トンネル電流でフィードバック制御を行
う場合には、被加工物と探針の距離はトンネル電流が検
出可能な距離でなければならず自由度が高くなかった。
【０００５】また、電気化学反応では反応量はファラデ
ー電流値に比例するので、加工量を調節するためには探
針と被加工物間に流れるファラデー電流を制御すること
が重要であるが、従来の電気化学走査トンネル顕微鏡で
は、一般的に探針、被加工物がそれぞれ作用電極として
動作し、これに参照電極、対極を加えた四電極方式で電
気化学セルが構成されており、このような構成の場合、
探針と被加工物の電位を独立して設定できる反面、基本
的には探針−対極間、被加工物−対極間の間で起こる電
気化学反応を制御することを主眼に構成されているた
め、探針−被加工物間のファラデー電流を精密に制御す
る構成にはなっていない。このため、加工量を調節する
ことが困難であるという問題も生じる。
ー電流値に比例するので、加工量を調節するためには探
針と被加工物間に流れるファラデー電流を制御すること
が重要であるが、従来の電気化学走査トンネル顕微鏡で
は、一般的に探針、被加工物がそれぞれ作用電極として
動作し、これに参照電極、対極を加えた四電極方式で電
気化学セルが構成されており、このような構成の場合、
探針と被加工物の電位を独立して設定できる反面、基本
的には探針−対極間、被加工物−対極間の間で起こる電
気化学反応を制御することを主眼に構成されているた
め、探針−被加工物間のファラデー電流を精密に制御す
る構成にはなっていない。このため、加工量を調節する
ことが困難であるという問題も生じる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そこで本発明の微細加工
法では、上記課題を解決するために、被加工物上のこれ
から加工を行おうとする領域の傾きや表面粗さの情報を
記憶装置に記憶しておき、実際の加工時には、その記憶
したデータをもとに、探針と被加工物との距離が一定に
なるように探針のＺ軸位置を制御する。まず、探針、被
加工物、参照電極、対極の四電極方式で電気化学セルを
構成し、探針と被加工物の電位をいずれも電気化学反応
が生じない領域に設定する。そして、探針のＺ軸位置を
被加工物と探針間に流れるトンネル電流が一定となるよ
うに制御を行い、これから加工しようとする加工線上を
探針を移動させながら探針のＺ軸位置を連続的に記憶す
ることにより被加工物表面のの凹凸形状および傾きを記
憶する。この時、探針と被加工物の電位は、いずれも電
気化学反応が生じない領域に設定されているため、ファ
ラデー電流は流れず、正確にトンネル電流のみを測定す
ることができる。
法では、上記課題を解決するために、被加工物上のこれ
から加工を行おうとする領域の傾きや表面粗さの情報を
記憶装置に記憶しておき、実際の加工時には、その記憶
したデータをもとに、探針と被加工物との距離が一定に
なるように探針のＺ軸位置を制御する。まず、探針、被
加工物、参照電極、対極の四電極方式で電気化学セルを
構成し、探針と被加工物の電位をいずれも電気化学反応
が生じない領域に設定する。そして、探針のＺ軸位置を
被加工物と探針間に流れるトンネル電流が一定となるよ
うに制御を行い、これから加工しようとする加工線上を
探針を移動させながら探針のＺ軸位置を連続的に記憶す
ることにより被加工物表面のの凹凸形状および傾きを記
憶する。この時、探針と被加工物の電位は、いずれも電
気化学反応が生じない領域に設定されているため、ファ
ラデー電流は流れず、正確にトンネル電流のみを測定す
ることができる。
【０００７】次に、探針、被加工物、参照電極の三電極
方式に電気化学セルを再構成し、さきほど、被加工物の
表面形状を測定した加工線上を、今度は探針のＺ軸位置
を前述の記憶した位置、もしくは、記憶した位置にある
一定のオフセットを加えた位置に制御しながら再び探針
を移動し、同時に探針と被加工物間に電圧を印加して、
探針と被加工物間に電気化学反応を起こさせる。このと
き、電気化学セルは三電極方式で構成されており、また
探針と被加工物間の距離は一定に保たれているので、探
針と被加工物間に流れるファラデー電流を容易に制御す
ることが可能である。加えて、加工時にはトンネル電流
の検出は不要であるために、探針と被加工物間の距離は
自由に設定することができ、例えば加工スポットを大き
くしたければ、探針と被加工物間の距離を必要に応じて
大きくとることが可能である。
方式に電気化学セルを再構成し、さきほど、被加工物の
表面形状を測定した加工線上を、今度は探針のＺ軸位置
を前述の記憶した位置、もしくは、記憶した位置にある
一定のオフセットを加えた位置に制御しながら再び探針
を移動し、同時に探針と被加工物間に電圧を印加して、
探針と被加工物間に電気化学反応を起こさせる。このと
き、電気化学セルは三電極方式で構成されており、また
探針と被加工物間の距離は一定に保たれているので、探
針と被加工物間に流れるファラデー電流を容易に制御す
ることが可能である。加えて、加工時にはトンネル電流
の検出は不要であるために、探針と被加工物間の距離は
自由に設定することができ、例えば加工スポットを大き
くしたければ、探針と被加工物間の距離を必要に応じて
大きくとることが可能である。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下に本発明の微細加工法の実施
例を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の微細加
工法を実施するにあたって構成した微細加工装置の一例
を示す図である。探針１と被加工物２を電解質溶液３中
に浸漬し、両者を対向配置する。探針１はＸＹＺ方向に
精密移動が可能な探針駆動機構４上に設置されている。
本実施例では探針駆動機構４に複数の圧電素子を組み合
わせたものを使用しているが、これは本発明の微細加工
法に必要不可欠な構成要素ではなく、他の同様な機能を
有する機構で代替することも可能である。さらに探針駆
動機構４は探針位置制御機構５に接続されている。探針
位置制御機構５内部には、探針の水平位置を制御するＸ
Ｙ軸制御機構６、探針１と被加工物２の間に流れるトン
ネル電流が一定となるように探針１のＺ軸位置を制御す
るＺ軸フィードバック制御機構７、Ｚ軸フィードバック
制御機構７に接続され、フィードバック制御を行ってい
る時の探針１のＺ軸位置の変化を連続的には記録するこ
とができ、さらにそのデータを再び読み出すことがする
ことが可能な記憶装置８、および記憶装置８からのデー
タに基づいてＺ軸位置を制御するＺ軸ノンフィードバッ
ク制御機構９が含まれている。また、電解質溶液中３に
は電気化学測定において、電極電位の基準となる参照電
極１０と電気化学測定において電位を印加する電極とな
る外部電極１１が設置されている。探針１、被加工物
２、参照電極１０および外部電極１１は切り替え機構１
２を介して、測定用電極電位制御機構を含むトンネル電
流測定機構１３もしくは、加工用電極電位制御機構１４
のいずれかに接続される。トンネル電流測定機構１３か
らの信号は、前述のＺ軸フィードバック制御機構７に入
力される。切り替え機構１２をトンネル電流測定機構１
３に切り替えた時には、探針１および被加工物２がそれ
ぞれ作用電極、外部電極１１が対極として動作する四電
極方式の電気化学セルが構成され、切り替え機構１２を
加工用電極電位制御機構１４に切り替えた時には、探針
１が対極、被加工物２が作用電極として動作する三電極
方式の電気化学セルが構成される。
例を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の微細加
工法を実施するにあたって構成した微細加工装置の一例
を示す図である。探針１と被加工物２を電解質溶液３中
に浸漬し、両者を対向配置する。探針１はＸＹＺ方向に
精密移動が可能な探針駆動機構４上に設置されている。
本実施例では探針駆動機構４に複数の圧電素子を組み合
わせたものを使用しているが、これは本発明の微細加工
法に必要不可欠な構成要素ではなく、他の同様な機能を
有する機構で代替することも可能である。さらに探針駆
動機構４は探針位置制御機構５に接続されている。探針
位置制御機構５内部には、探針の水平位置を制御するＸ
Ｙ軸制御機構６、探針１と被加工物２の間に流れるトン
ネル電流が一定となるように探針１のＺ軸位置を制御す
るＺ軸フィードバック制御機構７、Ｚ軸フィードバック
制御機構７に接続され、フィードバック制御を行ってい
る時の探針１のＺ軸位置の変化を連続的には記録するこ
とができ、さらにそのデータを再び読み出すことがする
ことが可能な記憶装置８、および記憶装置８からのデー
タに基づいてＺ軸位置を制御するＺ軸ノンフィードバッ
ク制御機構９が含まれている。また、電解質溶液中３に
は電気化学測定において、電極電位の基準となる参照電
極１０と電気化学測定において電位を印加する電極とな
る外部電極１１が設置されている。探針１、被加工物
２、参照電極１０および外部電極１１は切り替え機構１
２を介して、測定用電極電位制御機構を含むトンネル電
流測定機構１３もしくは、加工用電極電位制御機構１４
のいずれかに接続される。トンネル電流測定機構１３か
らの信号は、前述のＺ軸フィードバック制御機構７に入
力される。切り替え機構１２をトンネル電流測定機構１
３に切り替えた時には、探針１および被加工物２がそれ
ぞれ作用電極、外部電極１１が対極として動作する四電
極方式の電気化学セルが構成され、切り替え機構１２を
加工用電極電位制御機構１４に切り替えた時には、探針
１が対極、被加工物２が作用電極として動作する三電極
方式の電気化学セルが構成される。
【０００９】加工は、まず、探針１を被加工物２の加工
を開始したい部位にＸＹ軸制御機構６により移動させ
る。次に、切り替え機構１２をトンネル電流測定機構１
３に切り替え、探針１および被加工物２の電位を両者上
で何も電気化学反応が生じない領域に設定し、探針１の
Ｚ軸位置をゆっくりと変化させ、被加工物２に近づけ
る。このとき、探針１と被加工物２の間に流れるトンネ
ル電流をトンネル電流測定機構１３により測定しなが
ら、トンネル電流の値が所定の値になるまで近づける。
トンネル電流が所定の値になったら、以後はＺ軸フィー
ドバック制御機構７をＯＮにし、トンネル電流が一定と
なるように探針１のＺ軸位置をフィードバック制御す
る。次に、被加工物２上を加工する直線もしくは曲線に
沿って、探針１を移動しながら探針１のＺ軸位置を測定
し、これを連続的に記憶装置８に記憶する。加工する直
線もしくは曲線上の被加工物２表面の形状の測定が終了
したら、再び加工領域の先頭位置に探針１を戻し、次に
Ｚ軸フィードバック制御機構７をＯＦＦに、Ｚ軸ノンフ
ィードバック制御機構９をＯＮにし、記憶装置８からの
データに基づいて探針１のＺ軸位置が制御されるように
し、さらに、切り替え機構１２を加工用電極電位制御機
構１４に切り替える。そして、先ほどと同じ形状に探針
１を移動しながら、記憶装置８からのデータに基づき、
被加工物２と探針１の距離が一定となるように探針１の
Ｚ軸位置を制御しながら、加工用電極電位制御機構１０
により、探針１と被加工物２の間に適切な電圧を印加す
る。すると、その時の電圧や電解質溶液３の種類によっ
て、被加工物２の表面が探針１がたどった軌跡上でエッ
チングされたり、逆に電析により物質が析出したりす
る。これを繰り返すことにより被加工物２の所望の形状
に微細加工を行うことができる。この時、探針１のＺ軸
位置を記憶したデータにある一定のオフセットを加える
ことにより、探針１と被加工物２の距離をトンネル電流
が検出できる範囲を超えて自由に設定することができ、
これにより加工スポットの大きさや加工深さを選択する
ことができる。また、加工時に印加する電圧は、一定電
圧を連続的に加える（定電圧モード）、パルス状の電圧
を連続的に加える（定電圧パルスモード）、流れる電流
が一定となるように制御する（定電流モード）、一定電
流のパルスが印加されるように制御する（定電流パルス
モード）などの方法を用いることが可能である。
を開始したい部位にＸＹ軸制御機構６により移動させ
る。次に、切り替え機構１２をトンネル電流測定機構１
３に切り替え、探針１および被加工物２の電位を両者上
で何も電気化学反応が生じない領域に設定し、探針１の
Ｚ軸位置をゆっくりと変化させ、被加工物２に近づけ
る。このとき、探針１と被加工物２の間に流れるトンネ
ル電流をトンネル電流測定機構１３により測定しなが
ら、トンネル電流の値が所定の値になるまで近づける。
トンネル電流が所定の値になったら、以後はＺ軸フィー
ドバック制御機構７をＯＮにし、トンネル電流が一定と
なるように探針１のＺ軸位置をフィードバック制御す
る。次に、被加工物２上を加工する直線もしくは曲線に
沿って、探針１を移動しながら探針１のＺ軸位置を測定
し、これを連続的に記憶装置８に記憶する。加工する直
線もしくは曲線上の被加工物２表面の形状の測定が終了
したら、再び加工領域の先頭位置に探針１を戻し、次に
Ｚ軸フィードバック制御機構７をＯＦＦに、Ｚ軸ノンフ
ィードバック制御機構９をＯＮにし、記憶装置８からの
データに基づいて探針１のＺ軸位置が制御されるように
し、さらに、切り替え機構１２を加工用電極電位制御機
構１４に切り替える。そして、先ほどと同じ形状に探針
１を移動しながら、記憶装置８からのデータに基づき、
被加工物２と探針１の距離が一定となるように探針１の
Ｚ軸位置を制御しながら、加工用電極電位制御機構１０
により、探針１と被加工物２の間に適切な電圧を印加す
る。すると、その時の電圧や電解質溶液３の種類によっ
て、被加工物２の表面が探針１がたどった軌跡上でエッ
チングされたり、逆に電析により物質が析出したりす
る。これを繰り返すことにより被加工物２の所望の形状
に微細加工を行うことができる。この時、探針１のＺ軸
位置を記憶したデータにある一定のオフセットを加える
ことにより、探針１と被加工物２の距離をトンネル電流
が検出できる範囲を超えて自由に設定することができ、
これにより加工スポットの大きさや加工深さを選択する
ことができる。また、加工時に印加する電圧は、一定電
圧を連続的に加える（定電圧モード）、パルス状の電圧
を連続的に加える（定電圧パルスモード）、流れる電流
が一定となるように制御する（定電流モード）、一定電
流のパルスが印加されるように制御する（定電流パルス
モード）などの方法を用いることが可能である。
【００１０】図２は前述の方法を用いて、ガラス基板上
のクロム薄膜をエッチングした結果を走査型トンネル顕
微鏡で観察したものである。ガラス基板上に２００ｎｍ
の厚みでクロムをスパッタリング法により堆積させ、こ
れを被加工物２として用いる。電解質溶液３として０．
１ｍｏｌ／ｌのスルファミン酸水溶液、探針１に白金−
イリジウム合金線の先端を電解エッチングにより尖鋭化
し先端部分以外を樹脂により被覆をしたもの、外部電極
１１として白金板、参照電極１０として飽和銀／塩化銀
電極をそれぞれ使用した。まず、トンネル電流＝０．３
ｎＡの条件で、長さ20μｍの直線上を探針１を２００ｎ
ｍ／秒の速度で移動させながら、探針１のＺ軸位置を記
憶し、この直線上のクロム薄膜の表面性状を測定する。
次に、同じ直線上を、記憶したデータに２０ｎｍのオフ
セットを加えた位置で探針１を移動させながら、探針が
移動している間、定電流パルスモードでＩｏｎ＝３０ｎ
Ａ、Ｔｏｎ＝０．３秒、Ｔｏｆｆ＝１．０秒の電流パル
スを探針１と被加工物２の間に連続的に加わるように制
御した。そして、この直線の加工を２００ｎｍの間隔で
繰り返し、最終的に２０×２０μｍの正方形のパターン
を形成した。エッチングされた領域の深さは、約１００
ｎｍである。
のクロム薄膜をエッチングした結果を走査型トンネル顕
微鏡で観察したものである。ガラス基板上に２００ｎｍ
の厚みでクロムをスパッタリング法により堆積させ、こ
れを被加工物２として用いる。電解質溶液３として０．
１ｍｏｌ／ｌのスルファミン酸水溶液、探針１に白金−
イリジウム合金線の先端を電解エッチングにより尖鋭化
し先端部分以外を樹脂により被覆をしたもの、外部電極
１１として白金板、参照電極１０として飽和銀／塩化銀
電極をそれぞれ使用した。まず、トンネル電流＝０．３
ｎＡの条件で、長さ20μｍの直線上を探針１を２００ｎ
ｍ／秒の速度で移動させながら、探針１のＺ軸位置を記
憶し、この直線上のクロム薄膜の表面性状を測定する。
次に、同じ直線上を、記憶したデータに２０ｎｍのオフ
セットを加えた位置で探針１を移動させながら、探針が
移動している間、定電流パルスモードでＩｏｎ＝３０ｎ
Ａ、Ｔｏｎ＝０．３秒、Ｔｏｆｆ＝１．０秒の電流パル
スを探針１と被加工物２の間に連続的に加わるように制
御した。そして、この直線の加工を２００ｎｍの間隔で
繰り返し、最終的に２０×２０μｍの正方形のパターン
を形成した。エッチングされた領域の深さは、約１００
ｎｍである。
【００１１】
【発明の効果】上記のように、本発明の微細加工方法に
よれば、ファラデー電流の影響なく探針と試料との距離
を一定に制御することが可能で、かつ探針と試料の距離
をトンネル電流が検出できないような大きい値にも設定
することができ、自由度が高い。また、電気化学セルが
三電極方式で構成されているため、ファラデー電流を制
御することにより加工量の制御も簡便に行うことができ
る。
よれば、ファラデー電流の影響なく探針と試料との距離
を一定に制御することが可能で、かつ探針と試料の距離
をトンネル電流が検出できないような大きい値にも設定
することができ、自由度が高い。また、電気化学セルが
三電極方式で構成されているため、ファラデー電流を制
御することにより加工量の制御も簡便に行うことができ
る。
【図１】本発明の微細加工法を実施するにあたり構成し
た微細加工装置の一例を示す図である。
た微細加工装置の一例を示す図である。
【図２】本発明の微細加工法を用いて、クロム薄膜上に
パターンを形成した例を示す図面代用写真である。
パターンを形成した例を示す図面代用写真である。
１ 探針 ２ 被加工物 ３ 電解質溶液 ４ 探針駆動機構 ５ 探針位置制御機構 ６ ＸＹ軸制御機構６ ７ Ｚ軸フィードバック制御機構 ８ 記憶装置 ９ Ｚ軸ノンフィードバック制御機構 １０ 参照電極 １１ 外部電極 １２ 切り替え機構 １３ トンネル電流測定機構 １４ 加工用電極電位制御機構
Claims (4)
- 【請求項１】 液体中で微細な先端を有する探針と被加
工物を浸漬し、被加工物と探針との間に電気化学反応を
起こさせ加工を行う微細加工方法において、加工予定領
域上の被加工物の表面形状をあらかじめ計測、記憶して
おき、加工時には記憶した表面形状のデータに基づいて
探針と被加工物の距離の制御を行いながら連続的に探針
を移動させ、電気化学反応により加工を行うことを特徴
とする微細加工方法。 - 【請求項２】 前記加工予定領域上の被加工物の表面形
状の計測手段として、トンネル電流を用いることを特徴
とする請求項１記載の微細加工方法。 - 【請求項３】 液体中で微細な先端を有する探針を使用
して被加工物を電気化学的に加工を行う微細加工方法に
おいて、 探針、被加工物、参照電極、外部電極の四電極方式で電
気化学セルを構成し、探針および被加工物の電位を電気
化学反応が起こらない電位に設定し、 探針のＺ軸位置を被加工物と探針間に流れるトンネル電
流が一定となるように制御を行い、加工線上を探針を移
動させながら探針のＺ軸位置を連続的に記憶することに
より被加工物の凹凸形状および傾きを記憶し、 探針、被加工物、参照電極の三電極方式に電気化学セル
を再構成し、 前述の加工線上を、探針のＺ軸位置を前述の記憶した位
置、もしくは、記憶した位置にある一定のオフセットを
加えた位置に制御しながら再び探針を移動し、 同時に探針と被加工物間に電圧を印加することにより加
工線上を電気化学反応で加工を行うことを特徴とする微
細加工方法。 - 【請求項４】 前記電気化学反応が被加工物の電解質液
中への溶解反応、もしくは、電解質溶液中から被加工物
上への物質の堆積である請求項３記載の微細加工方法。
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| JP8104581A JP3016129B2 (ja) | 1996-04-02 | 1996-04-02 | 微細加工方法 |
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| JP8104581A JP3016129B2 (ja) | 1996-04-02 | 1996-04-02 | 微細加工方法 |
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|---|---|---|---|---|
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1997
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- 1997-03-27 EP EP97302155A patent/EP0800081B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-04-01 US US08/829,840 patent/US5885434A/en not_active Expired - Lifetime
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