JP2002264100A - 微細加工装置および微細加工方法 - Google Patents
微細加工装置および微細加工方法Info
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- JP2002264100A JP2002264100A JP2001065556A JP2001065556A JP2002264100A JP 2002264100 A JP2002264100 A JP 2002264100A JP 2001065556 A JP2001065556 A JP 2001065556A JP 2001065556 A JP2001065556 A JP 2001065556A JP 2002264100 A JP2002264100 A JP 2002264100A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】導電性の被加工物に対し絶縁物に変成された複
雑な加工パターンを加工するに際して、加工することが
不可能なパターンを発生させることがなく、全てのパタ
ーンを容易に加工することができる微細加工装置および
微細加工方法を提供する。 【解決手段】導電性探針を備え、該導電性探針を導電性
の被加工物に対して相対走査し、該導電性探針と該導電
性の被加工物間に電圧を印加して、該被加工物に対し絶
縁物に変成された加工パターンを形成する加工装置にお
いて、前記絶縁物に変成された加工パターンによって囲
まれる閉領域に関する加工データを処理して加工手順を
並び替えるように構成する。
雑な加工パターンを加工するに際して、加工することが
不可能なパターンを発生させることがなく、全てのパタ
ーンを容易に加工することができる微細加工装置および
微細加工方法を提供する。 【解決手段】導電性探針を備え、該導電性探針を導電性
の被加工物に対して相対走査し、該導電性探針と該導電
性の被加工物間に電圧を印加して、該被加工物に対し絶
縁物に変成された加工パターンを形成する加工装置にお
いて、前記絶縁物に変成された加工パターンによって囲
まれる閉領域に関する加工データを処理して加工手順を
並び替えるように構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、探針で測定試料を
相対走査して該測定試料上の情報を取得するＳＰＭ（走
査型プローブ顕微鏡）の原理を用いて該試料を加工する
微細加工装置および微細加工方法に関するものである。
相対走査して該測定試料上の情報を取得するＳＰＭ（走
査型プローブ顕微鏡）の原理を用いて該試料を加工する
微細加工装置および微細加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、導体の電子構造を直接観察できる
走査型トンネル顕微鏡（以後、ＳＴＭと略す）の開発
［Ｇ．Ｂｉｎｎｉｎｇ ｅｔ ａｌ．Ｐｈｙｓ．Ｒｅ
ｖ．Ｌｅｔｔ，４９，５７（１９８２）］以来、ＡＦＭ
（原子間力顕微鏡）、ＳＣＭ（走査型容量顕微鏡）、Ｎ
ＳＯＭ（近接場顕微鏡）といった、先端の尖ったプロー
ブを走査することにより様々な情報とその分布を得る顕
微鏡装置が、次々と開発されてきた。現在、これらの顕
微鏡群は、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）と総称さ
れ、原子、分子レベルの解像度を持つ、微細構造の観察
手段として、広く用いられるようになっている。
走査型トンネル顕微鏡（以後、ＳＴＭと略す）の開発
［Ｇ．Ｂｉｎｎｉｎｇ ｅｔ ａｌ．Ｐｈｙｓ．Ｒｅ
ｖ．Ｌｅｔｔ，４９，５７（１９８２）］以来、ＡＦＭ
（原子間力顕微鏡）、ＳＣＭ（走査型容量顕微鏡）、Ｎ
ＳＯＭ（近接場顕微鏡）といった、先端の尖ったプロー
ブを走査することにより様々な情報とその分布を得る顕
微鏡装置が、次々と開発されてきた。現在、これらの顕
微鏡群は、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）と総称さ
れ、原子、分子レベルの解像度を持つ、微細構造の観察
手段として、広く用いられるようになっている。
【０００３】また、その原理、装置構成を用いて、ナノ
メートルオーダーの加工を行なう方法も提案され、実際
に装置として報告されている。最もわかりやすい方法と
しては特開平１０−３４０７００号公報に記載されてい
るように、弾性体に支持された探針を試料表面に接触さ
せた状態で探針と試料表面を相対的に移動させることに
より試料表面に加工を施す切削加工方法が提案されてい
る。この方法によれば導電性の薄膜に溝を掘って電気的
に絶縁層を形成することによって配線パターンを作った
り、素子自体を作ったりすることができる。しかしなが
ら実際には、摩擦による探針先端の変化や切削くずの影
響などにより、精度の良い加工をするためには条件の設
定（探針や加工対象の材料・材質の選定、探針先端の対
象材料への押しつけ条件など）を検討することが必要に
なる。
メートルオーダーの加工を行なう方法も提案され、実際
に装置として報告されている。最もわかりやすい方法と
しては特開平１０−３４０７００号公報に記載されてい
るように、弾性体に支持された探針を試料表面に接触さ
せた状態で探針と試料表面を相対的に移動させることに
より試料表面に加工を施す切削加工方法が提案されてい
る。この方法によれば導電性の薄膜に溝を掘って電気的
に絶縁層を形成することによって配線パターンを作った
り、素子自体を作ったりすることができる。しかしなが
ら実際には、摩擦による探針先端の変化や切削くずの影
響などにより、精度の良い加工をするためには条件の設
定（探針や加工対象の材料・材質の選定、探針先端の対
象材料への押しつけ条件など）を検討することが必要に
なる。
【０００４】次に、比較的簡単で近年着目されている方
法としては、特開平９−１７２２１３号公報にあるよう
な、走査型トンネル顕微鏡を用いた導電性の加工対象へ
の局所的な変成効果である。実際に報告されている例と
しては、導電性の探針と加工対象である導電性の薄膜
（絶縁体基板上の半導体薄膜や金属薄膜など）との間に
電圧を印加し、それによって加工対象を局所的に酸化す
ることにより電気的に絶縁パターンを形成し、配線や素
子を作るというものである。このような方法を用いるこ
とによりナノメートルオーダーの構造を形成できるた
め、そのような構造による新しい機能をもったデバイス
なども考案されるようにもなってきている。
法としては、特開平９−１７２２１３号公報にあるよう
な、走査型トンネル顕微鏡を用いた導電性の加工対象へ
の局所的な変成効果である。実際に報告されている例と
しては、導電性の探針と加工対象である導電性の薄膜
（絶縁体基板上の半導体薄膜や金属薄膜など）との間に
電圧を印加し、それによって加工対象を局所的に酸化す
ることにより電気的に絶縁パターンを形成し、配線や素
子を作るというものである。このような方法を用いるこ
とによりナノメートルオーダーの構造を形成できるた
め、そのような構造による新しい機能をもったデバイス
なども考案されるようにもなってきている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】走査型プローブ顕微鏡
の技術を用いた加工方法の中に、プローブ（探針）とサ
ンプル（加工対象）の間にある適当なバイアスを印加す
ることによって加工対象を変成させ、電気的に絶縁する
方法があることは上記したとおりである。ところで、こ
のような形態による加工方法では、一般的にプローブと
サンプル両方の導電性が良好である必要がある。たとえ
ば、Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．９８巻（１９９４年）４
３５２−４３５７に示されるような陽極酸化の場合で
は、加工対象としてＴｉ電極を用い、プローブを接地し
サンプルに規定バイアスを印加している。このＴｉ電極
は導電性のある高配向グラファイト（ＨＯＰＧ）基板の
上に薄膜として形成され、電気的に電源と接続された状
態で使用されている。こうすることによりプローブとサ
ンプル間は電源で設定された電圧に制御される。
の技術を用いた加工方法の中に、プローブ（探針）とサ
ンプル（加工対象）の間にある適当なバイアスを印加す
ることによって加工対象を変成させ、電気的に絶縁する
方法があることは上記したとおりである。ところで、こ
のような形態による加工方法では、一般的にプローブと
サンプル両方の導電性が良好である必要がある。たとえ
ば、Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．９８巻（１９９４年）４
３５２−４３５７に示されるような陽極酸化の場合で
は、加工対象としてＴｉ電極を用い、プローブを接地し
サンプルに規定バイアスを印加している。このＴｉ電極
は導電性のある高配向グラファイト（ＨＯＰＧ）基板の
上に薄膜として形成され、電気的に電源と接続された状
態で使用されている。こうすることによりプローブとサ
ンプル間は電源で設定された電圧に制御される。
【０００６】しかしながら、この機構を実際のデバイス
加工に応用する場合、導電性の薄膜をあるパターンに加
工した後は周囲の導電性領域と絶縁状態になる必要があ
る。例えば、ＨＯＰＧなどの導電性の基板上に形成され
たＴｉ薄膜のようなものを酸化して配線パターンを作っ
たとしても、このパターンは電気的に下のＨＯＰＧに接
続されてしまっているので配線としての働きは行なえな
い。すなわち、デバイスや配線を加工する場合には絶縁
基板上の導体薄膜に対してする必要がある。ところがこ
のような場合には、パターンが複雑になることによって
加工中にバックグラウンドの電極と電気的な絶縁状態に
陥ってしまい、加工が継続できない場合が起こってしま
っている。したがって、このように孤立島状になった導
電性エリアは、電気的に浮いてしまって電流が流れない
こととなり、該部にこれ以上加工することができないと
いう問題が生じる。
加工に応用する場合、導電性の薄膜をあるパターンに加
工した後は周囲の導電性領域と絶縁状態になる必要があ
る。例えば、ＨＯＰＧなどの導電性の基板上に形成され
たＴｉ薄膜のようなものを酸化して配線パターンを作っ
たとしても、このパターンは電気的に下のＨＯＰＧに接
続されてしまっているので配線としての働きは行なえな
い。すなわち、デバイスや配線を加工する場合には絶縁
基板上の導体薄膜に対してする必要がある。ところがこ
のような場合には、パターンが複雑になることによって
加工中にバックグラウンドの電極と電気的な絶縁状態に
陥ってしまい、加工が継続できない場合が起こってしま
っている。したがって、このように孤立島状になった導
電性エリアは、電気的に浮いてしまって電流が流れない
こととなり、該部にこれ以上加工することができないと
いう問題が生じる。
【０００７】そこで、本発明は、上記課題を解決し、導
電性の被加工物に対し絶縁物に変成された複雑な加工パ
ターンを加工するに際して、加工することが不可能なパ
ターンを発生させることがなく、全てのパターンを容易
に加工することができる微細加工装置および微細加工方
法を提供することを目的とするものである。
電性の被加工物に対し絶縁物に変成された複雑な加工パ
ターンを加工するに際して、加工することが不可能なパ
ターンを発生させることがなく、全てのパターンを容易
に加工することができる微細加工装置および微細加工方
法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、つぎの（１）〜（８）のように構成した
微細加工装置および微細加工方法を提供するものであ
る。 （１）導電性探針を備え、該導電性探針を導電性の被加
工物に対して相対走査し、該導電性探針と該導電性の被
加工物間に電圧を印加して、該被加工物に対し絶縁物に
変成された加工パターンを形成する加工装置において、
前記絶縁物に変成された加工パターンによって囲まれる
閉領域に関する加工データを処理して加工手順を並び替
える加工制御部を有することを特徴とする微細加工装
置。 （２）前記加工制御部は、前記絶縁物に変成された加工
パターンによって囲まれる閉領域に関する加工データを
処理する加工データ処理手段と、前記加工データ処理手
段からの加工データを記憶する記憶手段と、前記記憶手
段に記憶された加工データを順番に読み出し加工データ
を生成する信号生成手段と、を有することを特徴とする
上記（１）に記載の微細加工装置。 （３）前記加工データ処理手段は、前記絶縁物に変成さ
れた加工パターンによって囲まれる閉領域に関する加工
データを探索し、該探索したデータに基づいて加工順を
決定する構成を有することを特徴とする上記（２）に記
載の微細加工装置。 （４）前記加工データ処理手段は、前記絶縁物に変成さ
れた加工パターンによって囲まれる閉領域に関する加工
データを探索し、該探索したデータに基づいて加工順を
算出し、データの再構築を行う構成を有することを特徴
とする上記（２）に記載の微細加工装置。 （５）導電性探針を導電性の被加工物に対して相対走査
し、該導電性探針と該導電性の被加工物間に電圧を印加
して、該被加工物に対し絶縁物に変成された加工パター
ンを形成する微細加工方法において、前記絶縁物に変成
された加工パターンによって囲まれる閉領域に関する加
工データを処理して加工手順を並び替えるステップを有
することを特徴とする微細加工方法。 （６）加工手順を並び替えるステップは、前記絶縁物に
変成された加工パターンによって囲まれる閉領域に関す
る加工データを処理するステップと、前記加工データを
処理するステップからの加工データを記憶するステップ
と、前記記憶するステップで記憶された加工データを順
番に読み出し加工データを生成するステップと、を有す
ることを特徴とする上記（５）に記載の微細加工方法。 （７）前記加工データを処理するステップは、前記絶縁
物に変成された加工パターンによって囲まれる閉領域に
関する加工データを探索し、該探索したデータに基づい
て加工順を決定するステップであることを特徴とする上
記（６）に記載の微細加工方法。 （８）前記加工データを処理するステップは、前記絶縁
物に変成された加工パターンによって囲まれる閉領域に
関する加工データを探索し、該探索したデータに基づい
て加工順を算出するに際して、重複したデータの最適化
を行うステップであることを特徴とする上記（６）に記
載の微細加工方法。
決するために、つぎの（１）〜（８）のように構成した
微細加工装置および微細加工方法を提供するものであ
る。 （１）導電性探針を備え、該導電性探針を導電性の被加
工物に対して相対走査し、該導電性探針と該導電性の被
加工物間に電圧を印加して、該被加工物に対し絶縁物に
変成された加工パターンを形成する加工装置において、
前記絶縁物に変成された加工パターンによって囲まれる
閉領域に関する加工データを処理して加工手順を並び替
える加工制御部を有することを特徴とする微細加工装
置。 （２）前記加工制御部は、前記絶縁物に変成された加工
パターンによって囲まれる閉領域に関する加工データを
処理する加工データ処理手段と、前記加工データ処理手
段からの加工データを記憶する記憶手段と、前記記憶手
段に記憶された加工データを順番に読み出し加工データ
を生成する信号生成手段と、を有することを特徴とする
上記（１）に記載の微細加工装置。 （３）前記加工データ処理手段は、前記絶縁物に変成さ
れた加工パターンによって囲まれる閉領域に関する加工
データを探索し、該探索したデータに基づいて加工順を
決定する構成を有することを特徴とする上記（２）に記
載の微細加工装置。 （４）前記加工データ処理手段は、前記絶縁物に変成さ
れた加工パターンによって囲まれる閉領域に関する加工
データを探索し、該探索したデータに基づいて加工順を
算出し、データの再構築を行う構成を有することを特徴
とする上記（２）に記載の微細加工装置。 （５）導電性探針を導電性の被加工物に対して相対走査
し、該導電性探針と該導電性の被加工物間に電圧を印加
して、該被加工物に対し絶縁物に変成された加工パター
ンを形成する微細加工方法において、前記絶縁物に変成
された加工パターンによって囲まれる閉領域に関する加
工データを処理して加工手順を並び替えるステップを有
することを特徴とする微細加工方法。 （６）加工手順を並び替えるステップは、前記絶縁物に
変成された加工パターンによって囲まれる閉領域に関す
る加工データを処理するステップと、前記加工データを
処理するステップからの加工データを記憶するステップ
と、前記記憶するステップで記憶された加工データを順
番に読み出し加工データを生成するステップと、を有す
ることを特徴とする上記（５）に記載の微細加工方法。 （７）前記加工データを処理するステップは、前記絶縁
物に変成された加工パターンによって囲まれる閉領域に
関する加工データを探索し、該探索したデータに基づい
て加工順を決定するステップであることを特徴とする上
記（６）に記載の微細加工方法。 （８）前記加工データを処理するステップは、前記絶縁
物に変成された加工パターンによって囲まれる閉領域に
関する加工データを探索し、該探索したデータに基づい
て加工順を算出するに際して、重複したデータの最適化
を行うステップであることを特徴とする上記（６）に記
載の微細加工方法。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態においては、
走査型プローブによる微細加工に際して、上記構成を適
用することにより、複雑な加工パターンに対しても加工
不可能パターンを発生させることがなく、入力パターン
通りにすべてのパターンを容易に加工することが可能と
なる。
走査型プローブによる微細加工に際して、上記構成を適
用することにより、複雑な加工パターンに対しても加工
不可能パターンを発生させることがなく、入力パターン
通りにすべてのパターンを容易に加工することが可能と
なる。
【００１０】つぎに、図を用いて本発明の実施の形態に
ついて説明する。図１は本実施の形態におけるプローブ
顕微鏡の一つである走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）に
よる微細加工装置の基本構成を示すブロック図である。
図１において、探針１０１と加工対象となる導電性試料
基板１０２を接近させ、両者の間に規定の電圧を印加す
るとトンネル電流が発生する。印加電圧が一定の場合、
トンネル電流は探針１０１と試料１０２との間の距離を
表わす。そこで、電流電圧変換部１０４によってこの電
流を電圧に変換し、その電圧値を参照して次段のＺ制御
回路１０６は探針１０１と試料１０２の距離が一定にな
るように補正量を算出する。
ついて説明する。図１は本実施の形態におけるプローブ
顕微鏡の一つである走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）に
よる微細加工装置の基本構成を示すブロック図である。
図１において、探針１０１と加工対象となる導電性試料
基板１０２を接近させ、両者の間に規定の電圧を印加す
るとトンネル電流が発生する。印加電圧が一定の場合、
トンネル電流は探針１０１と試料１０２との間の距離を
表わす。そこで、電流電圧変換部１０４によってこの電
流を電圧に変換し、その電圧値を参照して次段のＺ制御
回路１０６は探針１０１と試料１０２の距離が一定にな
るように補正量を算出する。
【００１１】算出された補正量は駆動信号生成部１０５
に入力され、駆動素子であるＺ駆動素子１０３を駆動、
探針１０１と試料１０２の距離を変化させる。上記のよ
うにコントロールされたプローブは、試料１０２の設置
されたＸＹ走査ステージ１０７により試料面内方向に２
次元走査されることによって、試料１０２表面の局所的
な凹凸や電気的な状態を検出することが可能となる。以
上がＳＴＭ動作である。なおＸＹ走査ステージは走査信
号生成部１０９により出力される走査信号により駆動さ
れる。
に入力され、駆動素子であるＺ駆動素子１０３を駆動、
探針１０１と試料１０２の距離を変化させる。上記のよ
うにコントロールされたプローブは、試料１０２の設置
されたＸＹ走査ステージ１０７により試料面内方向に２
次元走査されることによって、試料１０２表面の局所的
な凹凸や電気的な状態を検出することが可能となる。以
上がＳＴＭ動作である。なおＸＹ走査ステージは走査信
号生成部１０９により出力される走査信号により駆動さ
れる。
【００１２】つぎに、本構成における特徴的な加工制御
について、その動作を説明する。図１における加工デー
タ入力部１１１は試料表面に加工するパターンを画像デ
ータとして入力する部分である。画像データはビットマ
ップデータでもベクトルデータでも、パターンを表わす
ことのできるフォーマットならどのようなものでも良
い。またファイル、ネットワーク、作画による直接入力
など、入力方法も特に限定されない。
について、その動作を説明する。図１における加工デー
タ入力部１１１は試料表面に加工するパターンを画像デ
ータとして入力する部分である。画像データはビットマ
ップデータでもベクトルデータでも、パターンを表わす
ことのできるフォーマットならどのようなものでも良
い。またファイル、ネットワーク、作画による直接入力
など、入力方法も特に限定されない。
【００１３】入力された加工データは、本構成における
特徴的な部分である加工制御部１１０に送られる。また
送られたパターン形状はモニタ１１２等の視覚的な出力
装置により確認等が行なえるようになっている。加工制
御部１１０は後述するような方法により加工データを処
理し、加工信号データを加工信号生成回路１０８および
走査信号生成部１０９に送る。加工信号生成回路１０８
は送られてきた加工信号データに応じたタイミングで加
工信号を生成し電圧として試料基板１０２に印加する。
その際、走査信号生成部１０９は加工位置決めを行なっ
ている。
特徴的な部分である加工制御部１１０に送られる。また
送られたパターン形状はモニタ１１２等の視覚的な出力
装置により確認等が行なえるようになっている。加工制
御部１１０は後述するような方法により加工データを処
理し、加工信号データを加工信号生成回路１０８および
走査信号生成部１０９に送る。加工信号生成回路１０８
は送られてきた加工信号データに応じたタイミングで加
工信号を生成し電圧として試料基板１０２に印加する。
その際、走査信号生成部１０９は加工位置決めを行なっ
ている。
【００１４】つぎに、加工制御部１１０の動作の詳細に
ついて説明する。図２に示したブロック図は、図１の加
工制御部１１０の内部構成の概略を示したものである。
入力された加工データは、後に詳述するように、データ
処理回路２０１を介して加工可能な状態となるように所
定の決まりに従って整理され、後段の手順記憶領域２０
２に記録される。加工制御信号生成回路２０３は加工信
号データを図１の走査信号生成部１０９と加工信号生成
部１０８に出力するが、その信号は手順記憶領域２０２
に記録された手順に従って行なわれる。
ついて説明する。図２に示したブロック図は、図１の加
工制御部１１０の内部構成の概略を示したものである。
入力された加工データは、後に詳述するように、データ
処理回路２０１を介して加工可能な状態となるように所
定の決まりに従って整理され、後段の手順記憶領域２０
２に記録される。加工制御信号生成回路２０３は加工信
号データを図１の走査信号生成部１０９と加工信号生成
部１０８に出力するが、その信号は手順記憶領域２０２
に記録された手順に従って行なわれる。
【００１５】さて、本実施の形態の微細加工装置のよう
に、導電性の薄膜などを加工対象とし、プローブにより
電圧を印加して局所的に変成・酸化する事によって絶縁
化してパターンを形成するものにおいては、複雑な形状
についてのパターニング時に電気的に周りと絶縁された
導電性の孤立形状が存在してしまうことがある。これは
プローブ加工によって閉じた形状のパターンを形成する
ことによって起こる。このような状態が起こってしまう
と、そのパターン内にさらに微細なパターンを形成する
ために探針・試料間に電圧を印加しようとしても印加で
きないため、変性等も起こらず、パターンは形成されな
い。すなわち加工不可能な状態になってしまう。
に、導電性の薄膜などを加工対象とし、プローブにより
電圧を印加して局所的に変成・酸化する事によって絶縁
化してパターンを形成するものにおいては、複雑な形状
についてのパターニング時に電気的に周りと絶縁された
導電性の孤立形状が存在してしまうことがある。これは
プローブ加工によって閉じた形状のパターンを形成する
ことによって起こる。このような状態が起こってしまう
と、そのパターン内にさらに微細なパターンを形成する
ために探針・試料間に電圧を印加しようとしても印加で
きないため、変性等も起こらず、パターンは形成されな
い。すなわち加工不可能な状態になってしまう。
【００１６】そこで、本実施の形態の微細加工装置で
は、加工データを処理し、全部が加工可能であるように
加工順を並べ替えることによって解決した。上記処理は
図２に示したデータ処理回路２０１によって手順が行な
われている。データ処理回路２０１の動作フローの概略
は図３に示したとおりである。画像データを受け取ると
閉曲線の探索を行ない、その後包含関係を探索し、加工
手順を算出、重複部分を整理するなどデータの再構築を
行なって記憶領域に順番にストアする。
は、加工データを処理し、全部が加工可能であるように
加工順を並べ替えることによって解決した。上記処理は
図２に示したデータ処理回路２０１によって手順が行な
われている。データ処理回路２０１の動作フローの概略
は図３に示したとおりである。画像データを受け取ると
閉曲線の探索を行ない、その後包含関係を探索し、加工
手順を算出、重複部分を整理するなどデータの再構築を
行なって記憶領域に順番にストアする。
【００１７】以下、実際のパターン例を用いて説明す
る。図４の（ａ）パターンを加工する際に、たとえば最
外形をまず加工してしまうと、内部（白部分）は全く加
工できなくなってしまう。そのため、まず最外エリアを
ＡとするとそのＡに接し、かつ閉じた領域を探索すると
（ｂ）に示した領域ＢとＣが探索される。その際、最外
形よりも先にＢ、Ｃの形状を加工することが必要であ
る。しかしながら、Ｂを加工してしまった後にはＢの内
部にあるパターンは加工できなくなってしまう。Ｃにつ
いても同様である。そこでＡＢＣの場合と同様に、Ｂに
ついてはＢに接しかつ閉じた領域を探索、Ｃについては
Ｃに接しかつ閉じた領域を探索する。それぞれＤＥＦＧ
が見つかることになる。後は同様にＤＥＦＧについて行
ない、帰納的に処理していくと全体でＡ〜Ｊのパターン
に分解される。
る。図４の（ａ）パターンを加工する際に、たとえば最
外形をまず加工してしまうと、内部（白部分）は全く加
工できなくなってしまう。そのため、まず最外エリアを
ＡとするとそのＡに接し、かつ閉じた領域を探索すると
（ｂ）に示した領域ＢとＣが探索される。その際、最外
形よりも先にＢ、Ｃの形状を加工することが必要であ
る。しかしながら、Ｂを加工してしまった後にはＢの内
部にあるパターンは加工できなくなってしまう。Ｃにつ
いても同様である。そこでＡＢＣの場合と同様に、Ｂに
ついてはＢに接しかつ閉じた領域を探索、Ｃについては
Ｃに接しかつ閉じた領域を探索する。それぞれＤＥＦＧ
が見つかることになる。後は同様にＤＥＦＧについて行
ない、帰納的に処理していくと全体でＡ〜Ｊのパターン
に分解される。
【００１８】それをツリー状に図示すると図５になる。
このようなツリー構造が構築されたら後はツリーの枝の
末端から加工を行なえば絶縁によって記録できなくなっ
てしまう状態を回避でき、すべてのパターンを完成させ
ることができる。この手順によってパターンを完成させ
る場合を示したのが図６である。図６の（１）の実線は
図５のＨ〜Ｊを加工したもの、（２）の実線はＤ〜Ｆお
よびＧを加工したもの、（３）の実線はＢＣを加工した
もの、（４）は最終的に加工が終わった後の全パターン
である。点線はそれ以前に加工済みのパターンを示し
た。また本実施の形態における例では、パターンの重複
を避けるため、たとえばＤのパターンを描く際には先に
Ｉのパターンが描かれているとしてＤのパターンからＩ
のパターンを差し引いて行なっている。この動作は図３
のフローでは「データの再構築」という段階で行なわれ
ているものである。また、図５のツリーにおける加工順
は、同じパス上の順番が入れ替わらなければどの順番で
加工しても良いが、ツリーを上位にたどることによって
加工するとプローブの移動距離が全体として短くなり、
より高速に処理できる。図６に示した順序は深さ方向に
同じレベルのものを合わせて示した。
このようなツリー構造が構築されたら後はツリーの枝の
末端から加工を行なえば絶縁によって記録できなくなっ
てしまう状態を回避でき、すべてのパターンを完成させ
ることができる。この手順によってパターンを完成させ
る場合を示したのが図６である。図６の（１）の実線は
図５のＨ〜Ｊを加工したもの、（２）の実線はＤ〜Ｆお
よびＧを加工したもの、（３）の実線はＢＣを加工した
もの、（４）は最終的に加工が終わった後の全パターン
である。点線はそれ以前に加工済みのパターンを示し
た。また本実施の形態における例では、パターンの重複
を避けるため、たとえばＤのパターンを描く際には先に
Ｉのパターンが描かれているとしてＤのパターンからＩ
のパターンを差し引いて行なっている。この動作は図３
のフローでは「データの再構築」という段階で行なわれ
ているものである。また、図５のツリーにおける加工順
は、同じパス上の順番が入れ替わらなければどの順番で
加工しても良いが、ツリーを上位にたどることによって
加工するとプローブの移動距離が全体として短くなり、
より高速に処理できる。図６に示した順序は深さ方向に
同じレベルのものを合わせて示した。
【００１９】
【実施例】上記の実施の形態における微細加工装置を用
いて、実際に加工をおこなった実施例について説明す
る。まず、平滑なシリコン基板表面を熱酸化処理により
１μｍ程度酸化させ絶縁膜を形成し、その後スパッタに
よりＴｉ薄膜を１０〜２０ｎｍの厚さで形成する。形成
後に膜厚を測定したところ１５ｎｍとなっていた。
いて、実際に加工をおこなった実施例について説明す
る。まず、平滑なシリコン基板表面を熱酸化処理により
１μｍ程度酸化させ絶縁膜を形成し、その後スパッタに
よりＴｉ薄膜を１０〜２０ｎｍの厚さで形成する。形成
後に膜厚を測定したところ１５ｎｍとなっていた。
【００２０】つぎに、作成したＴｉ薄膜に加工電圧用の
電極を接触させ装置の試料台に固定した。探針を粗動機
構により適当に試料に接近させ、その後微動機構により
さらに精度良く接近させ、同時にトンネル電流により距
離制御を行なった。トンネル電流値にして１００ｐＡを
設定値にして、この値を維持するようにフィードバック
を行なった。加工用電圧はＤＣ５Ｖを設定した。つぎ
に、加工領域を決定し、数種類の配線パターンを入力
し、データ処理を行ない加工（酸化パターン形成）させ
たところ、いずれの加工においても絶縁により加工不可
能な状況は観測されず、入力パターンと加工後観察した
パターンとが完全に一致した。また、テストパターンと
して図４に示したパターンも加工したが、問題なく加工
できた。
電極を接触させ装置の試料台に固定した。探針を粗動機
構により適当に試料に接近させ、その後微動機構により
さらに精度良く接近させ、同時にトンネル電流により距
離制御を行なった。トンネル電流値にして１００ｐＡを
設定値にして、この値を維持するようにフィードバック
を行なった。加工用電圧はＤＣ５Ｖを設定した。つぎ
に、加工領域を決定し、数種類の配線パターンを入力
し、データ処理を行ない加工（酸化パターン形成）させ
たところ、いずれの加工においても絶縁により加工不可
能な状況は観測されず、入力パターンと加工後観察した
パターンとが完全に一致した。また、テストパターンと
して図４に示したパターンも加工したが、問題なく加工
できた。
【００２１】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、導電性の被加工物に対し絶縁物に変成された複雑な
加工パターンを加工するに際して、加工することが不可
能なパターンを発生させることがなく、全てのパターン
を容易に加工することができる微細加工装置および微細
加工方法を実現することができる。
ば、導電性の被加工物に対し絶縁物に変成された複雑な
加工パターンを加工するに際して、加工することが不可
能なパターンを発生させることがなく、全てのパターン
を容易に加工することができる微細加工装置および微細
加工方法を実現することができる。
【図１】本発明の実施の形態における走査型トンネル顕
微鏡（ＳＴＭ）による微細加工装置の基本構成を示すブ
ロック図である。
微鏡（ＳＴＭ）による微細加工装置の基本構成を示すブ
ロック図である。
【図２】本発明の実施の形態における加工制御部の構成
を説明するためのブロック図である。
を説明するためのブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態で用いたデータ処理のフロ
ー図である。
ー図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるパターン例と処理
過程を説明するための図である。
過程を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態におけるパターンの包含関
係を示すフロー図である。
係を示すフロー図である。
【図６】本発明の実施の形態における加工順序を説明す
るための図である。
るための図である。
１０１：探針（プローブ） １０２：加工試料 １０３：Ｚ駆動素子 １０４：電流電圧変換部 １０５：駆動信号生成部 １０６：Ｚ制御部 １０７：ＸＹステージ １０８：加工信号生成部 １０９：走査信号生成部 １１０：加工制御部 １１１：加工データ入力部 １１２：モニタ
Claims (8)
- 【請求項１】導電性探針を備え、該導電性探針を導電性
の被加工物に対して相対走査し、該導電性探針と該導電
性の被加工物間に電圧を印加して、該被加工物に対し絶
縁物に変成された加工パターンを形成する加工装置にお
いて、 前記絶縁物に変成された加工パターンによって囲まれる
閉領域に関する加工データを処理して加工手順を並び替
える加工制御部を有することを特徴とする微細加工装
置。 - 【請求項２】前記加工制御部は、前記絶縁物に変成され
た加工パターンによって囲まれる閉領域に関する加工デ
ータを処理する加工データ処理手段と、 前記加工データ処理手段からの加工データを記憶する記
憶手段と、 前記記憶手段に記憶された加工データを順番に読み出し
加工データを生成する信号生成手段と、 を有することを特徴とする請求項１に記載の微細加工装
置。 - 【請求項３】前記加工データ処理手段は、前記絶縁物に
変成された加工パターンによって囲まれる閉領域に関す
る加工データを探索し、該探索したデータに基づいて加
工順を決定する構成を有することを特徴とする請求項２
に記載の微細加工装置。 - 【請求項４】前記加工データ処理手段は、前記絶縁物に
変成された加工パターンによって囲まれる閉領域に関す
る加工データを探索し、該探索したデータに基づいて加
工順を算出し、データの再構築を行う構成を有すること
を特徴とする請求項２に記載の微細加工装置。 - 【請求項５】導電性探針を導電性の被加工物に対して相
対走査し、該導電性探針と該導電性の被加工物間に電圧
を印加して、該被加工物に対し絶縁物に変成された加工
パターンを形成する微細加工方法において、 前記絶縁物に変成された加工パターンによって囲まれる
閉領域に関する加工データを処理して加工手順を並び替
えるステップを有することを特徴とする微細加工方法。 - 【請求項６】加工手順を並び替えるステップは、前記絶
縁物に変成された加工パターンによって囲まれる閉領域
に関する加工データを処理するステップと、 前記加工データを処理するステップからの加工データを
記憶するステップと、 前記記憶するステップで記憶された加工データを順番に
読み出し加工データを生成するステップと、 を有することを特徴とする請求項５に記載の微細加工方
法。 - 【請求項７】前記加工データを処理するステップは、前
記絶縁物に変成された加工パターンによって囲まれる閉
領域に関する加工データを探索し、該探索したデータに
基づいて加工順を決定するステップであることを特徴と
する請求項６に記載の微細加工方法。 - 【請求項８】前記加工データを処理するステップは、前
記絶縁物に変成された加工パターンによって囲まれる閉
領域に関する加工データを探索し、該探索したデータに
基づいて加工順を算出するに際して、重複したデータの
最適化を行うステップであることを特徴とする請求項６
に記載の微細加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001065556A JP2002264100A (ja) | 2001-03-08 | 2001-03-08 | 微細加工装置および微細加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001065556A JP2002264100A (ja) | 2001-03-08 | 2001-03-08 | 微細加工装置および微細加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002264100A true JP2002264100A (ja) | 2002-09-18 |
Family
ID=18924183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001065556A Pending JP2002264100A (ja) | 2001-03-08 | 2001-03-08 | 微細加工装置および微細加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002264100A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100720000B1 (ko) * | 2006-06-30 | 2007-05-18 | 주식회사 나디스 | 실시간 모니터링을 이용한 슬릿가공 장치 및 그 가공방법 |
-
2001
- 2001-03-08 JP JP2001065556A patent/JP2002264100A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100720000B1 (ko) * | 2006-06-30 | 2007-05-18 | 주식회사 나디스 | 실시간 모니터링을 이용한 슬릿가공 장치 및 그 가공방법 |
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