JP2896726B2 - 微細加工装置 - Google Patents
微細加工装置Info
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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
- C25F3/00—Electrolytic etching or polishing
- C25F3/02—Etching
- C25F3/14—Etching locally
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高いアスペクト比を必
要とする構造体を製造するため金属等の付加加工、除去
加工を溶液中で光学的および化学的に行う微細加工装置
に関する。特に、マイクロマシニング技術を用い構造体
を作る分野に用いられる。
要とする構造体を製造するため金属等の付加加工、除去
加工を溶液中で光学的および化学的に行う微細加工装置
に関する。特に、マイクロマシニング技術を用い構造体
を作る分野に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】従来の微細加工方法の一例を図３に示
す。溶液（めっき液）１６中に、試料１０、対極３２、
参照電極３１を浸漬し、対極３２の電位を平衡電位また
は析出が起こらない程度の小さな過電圧の状態に設定
し、レーザ装置２０により光（レーザ）１をレンズ２１
を介して試料に集光照射する。光１の照射部分では急激
にめっき速度が上昇し、照射部分のみ析出物が生じる。
このときレーザ光を走査すれば線状のパターンが描画で
きる。この析出の原理は、次のように説明できる。すな
わち、レーザがめっき液中の電極表面に照射され、その
エネルギーが照射部分で吸収されると、電極と溶液中の
界面が局所的に加熱される。局所加熱は、電荷移動反応
を促進しその結果析出が起こる。
す。溶液（めっき液）１６中に、試料１０、対極３２、
参照電極３１を浸漬し、対極３２の電位を平衡電位また
は析出が起こらない程度の小さな過電圧の状態に設定
し、レーザ装置２０により光（レーザ）１をレンズ２１
を介して試料に集光照射する。光１の照射部分では急激
にめっき速度が上昇し、照射部分のみ析出物が生じる。
このときレーザ光を走査すれば線状のパターンが描画で
きる。この析出の原理は、次のように説明できる。すな
わち、レーザがめっき液中の電極表面に照射され、その
エネルギーが照射部分で吸収されると、電極と溶液中の
界面が局所的に加熱される。局所加熱は、電荷移動反応
を促進しその結果析出が起こる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のような
微細加工方法では、図４に示すように光１の試料１０へ
の照射部分に図示のような膜厚分布を持った析出物５が
生成する。これは、光（レーザ）照射による温度分布に
よると考えられる。熱伝導の良好な素材の場合、光の吸
収により発生した熱は急速に拡散する。そのため、照射
部分より広がった形で成膜する。また、レーザ光の場
合、レーザビームの強度が通常ガウス分布となるため、
図４のような山状の膜厚分布を示す。
微細加工方法では、図４に示すように光１の試料１０へ
の照射部分に図示のような膜厚分布を持った析出物５が
生成する。これは、光（レーザ）照射による温度分布に
よると考えられる。熱伝導の良好な素材の場合、光の吸
収により発生した熱は急速に拡散する。そのため、照射
部分より広がった形で成膜する。また、レーザ光の場
合、レーザビームの強度が通常ガウス分布となるため、
図４のような山状の膜厚分布を示す。
【０００４】そこで、熱拡散の影響を抑制するため、試
料の下地に熱伝導の悪い物質を皮膜しておく方法、パル
ス発振レーザを用い放熱を良好にし熱拡散の影響を少な
くする方法等が試みられているが解決にはいたっていな
い。本発明の目的は、熱伝導の良い素材の上でも、高い
アスペクト比をもつパターン形成できる微細加工装置を
提供することにある。
料の下地に熱伝導の悪い物質を皮膜しておく方法、パル
ス発振レーザを用い放熱を良好にし熱拡散の影響を少な
くする方法等が試みられているが解決にはいたっていな
い。本発明の目的は、熱伝導の良い素材の上でも、高い
アスペクト比をもつパターン形成できる微細加工装置を
提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は光を照射する光ガイドの近傍に除去電極
を配置した成膜チップにより、析出する金属および高分
子の端部を除去するようにした。また、パルスごとに交
互に、光照射および、光の近傍の除去電極に電位をかけ
ることにより、析出した金属および高分子を削れるよう
にした。
に、この発明は光を照射する光ガイドの近傍に除去電極
を配置した成膜チップにより、析出する金属および高分
子の端部を除去するようにした。また、パルスごとに交
互に、光照射および、光の近傍の除去電極に電位をかけ
ることにより、析出した金属および高分子を削れるよう
にした。
【０００６】さらに、パターン端部を削りとるための除
去電極が光軸の中心に対して回転し、除去電極を光軸に
対して回転角度を変化させることにより、削りとるパタ
ーンの幅をかえられる構成にした。
去電極が光軸の中心に対して回転し、除去電極を光軸に
対して回転角度を変化させることにより、削りとるパタ
ーンの幅をかえられる構成にした。
【０００７】
【作用】光を溶液中の試料に照射する。光の照射部分で
金属および高分子が析出する。除去電極を析出物を除去
するための電位にし、パターン端部の金属および高分子
を削り取る。成膜チップおよび試料を走査することによ
り、試料上に任意のパターンを形成できる。削りとるた
めの除去電極を光軸に対して、回転移動できるようにす
ることにより、削りとるパターンの幅を変えることがで
き、パターン幅の制御ができる。
金属および高分子が析出する。除去電極を析出物を除去
するための電位にし、パターン端部の金属および高分子
を削り取る。成膜チップおよび試料を走査することによ
り、試料上に任意のパターンを形成できる。削りとるた
めの除去電極を光軸に対して、回転移動できるようにす
ることにより、削りとるパターンの幅を変えることがで
き、パターン幅の制御ができる。
【０００８】
【実施例】以下に、この発明の実施例を図に基づいて説
明する。図１、図２において、光が通る光ガイド６、絶
縁管３、回転リング４、除去電極２より構成される成膜
チップ７の構造を示す。除去電極２は、タングステンお
よび白金等の金属で形成され、除去電極２を光の中心に
対して回転させるための回転リング４により支持されて
いる。回転リング４は、絶縁体によりできている。この
回転リング４は、さらに絶縁管３により支持される。光
は、回転リング４の内側を通り試料１０に照射される。
明する。図１、図２において、光が通る光ガイド６、絶
縁管３、回転リング４、除去電極２より構成される成膜
チップ７の構造を示す。除去電極２は、タングステンお
よび白金等の金属で形成され、除去電極２を光の中心に
対して回転させるための回転リング４により支持されて
いる。回転リング４は、絶縁体によりできている。この
回転リング４は、さらに絶縁管３により支持される。光
は、回転リング４の内側を通り試料１０に照射される。
【０００９】実施例においては、回転リング４の開口部
は、直径５００ミクロンとした。回転リング４内に支持
される電極２は、直径１００ミクロンとした。図５に本
発明の微細加工装置の概略図を示す。容器１５内に、試
料１０、参照電極３１、成膜チップ７が設置され溶液１
６が満たされている。さらに、試料１０、参照電極３
１、成膜チップの除去電極２はポテンションスタット３
０に電気的に接続されている。試料１０は導電性の物質
あるいは絶縁体上に導電性の物質が被覆されたものであ
ればよい。参照電極３１は、電気化学反応の電極電位を
制御する場合の基準となる電位を発生させる電極で、飽
和カロメル電極（ＳＣＥ)、銀−塩化銀電極が一般的で
ある。対極３２は、タングステン、白金を使用する。容
器１５は、除振台８の上に設置されている。
は、直径５００ミクロンとした。回転リング４内に支持
される電極２は、直径１００ミクロンとした。図５に本
発明の微細加工装置の概略図を示す。容器１５内に、試
料１０、参照電極３１、成膜チップ７が設置され溶液１
６が満たされている。さらに、試料１０、参照電極３
１、成膜チップの除去電極２はポテンションスタット３
０に電気的に接続されている。試料１０は導電性の物質
あるいは絶縁体上に導電性の物質が被覆されたものであ
ればよい。参照電極３１は、電気化学反応の電極電位を
制御する場合の基準となる電位を発生させる電極で、飽
和カロメル電極（ＳＣＥ)、銀−塩化銀電極が一般的で
ある。対極３２は、タングステン、白金を使用する。容
器１５は、除振台８の上に設置されている。
【００１０】光は、レーザ装置２０より発生され反射ミ
ラー２２により角度を変える。反射した光は、光学系に
より集光されさらに平行光を作りだす。パターン描画方
法を説明する。図示しないＸ−Ｙ駆動系が試料を設置す
る試料台４０の下部にあり試料をＸ−Ｙ方向に移動させ
る。Ｚ軸方向の移動では、レーザ光を用いればコヒーレ
ンス性が高いため問題はない。
ラー２２により角度を変える。反射した光は、光学系に
より集光されさらに平行光を作りだす。パターン描画方
法を説明する。図示しないＸ−Ｙ駆動系が試料を設置す
る試料台４０の下部にあり試料をＸ−Ｙ方向に移動させ
る。Ｚ軸方向の移動では、レーザ光を用いればコヒーレ
ンス性が高いため問題はない。
【００１１】また、光学ボックス２３に絶縁管３が直接
設置されており、溶液１６による反応のための光の吸収
を極力さけるようにした。本装置を用いてクロム膜を成
膜する方法を説明する。容器１６にクロム酸と硫酸の混
合溶液を入れ、試料１０、参照極３１、対極３２を容器
１５内に浸漬した。さらに、試料１０、参照極３１、対
極３２は、ポテンションスタット３０に接続されてい
る。試料１０を試料台４０内に設けた図示しないＸ−Ｙ
駆動機構により、所望のパターンを得たい部分に移動す
る。レーザ装置２０より発生させた光は光学ボックス２
３内の光学系を通り、絶縁管３内の回転リング４の開口
部を通り試料１０に照射される。試料表面で、反応が起
こりクロムの薄膜が形成される。次に、回転リング内に
設置した除去電極に、除去するための電位をかけること
により、形成した薄膜の端部を削りとる。このパターン
形成をパルス発振で光を発生しパターンの形成、電極へ
の電位をパルス発振でパターン端部を除去、この工程
を、パルス毎に交互におこなえば、付加加工、除去加工
ができパターン端部がシャープなアスペクト比の高いパ
ターンが得られる図６（ａ）、（ｂ）によりパターン幅
の制御方法について説明する。図６（ａ）の場合、進行
方向に対して回転リング４内に設置した除去電極４を直
角にして成膜した場合を示す。それに対し、回転リング
４を光軸に対して約４５度回転させた場合を図６（ｂ）
に示す。回転リング４を光軸に対して約４５度回転させ
た場合、パターンの幅が狭くなる。この方法により、パ
ターン幅を制御し所望の幅のパターンが得られる。
設置されており、溶液１６による反応のための光の吸収
を極力さけるようにした。本装置を用いてクロム膜を成
膜する方法を説明する。容器１６にクロム酸と硫酸の混
合溶液を入れ、試料１０、参照極３１、対極３２を容器
１５内に浸漬した。さらに、試料１０、参照極３１、対
極３２は、ポテンションスタット３０に接続されてい
る。試料１０を試料台４０内に設けた図示しないＸ−Ｙ
駆動機構により、所望のパターンを得たい部分に移動す
る。レーザ装置２０より発生させた光は光学ボックス２
３内の光学系を通り、絶縁管３内の回転リング４の開口
部を通り試料１０に照射される。試料表面で、反応が起
こりクロムの薄膜が形成される。次に、回転リング内に
設置した除去電極に、除去するための電位をかけること
により、形成した薄膜の端部を削りとる。このパターン
形成をパルス発振で光を発生しパターンの形成、電極へ
の電位をパルス発振でパターン端部を除去、この工程
を、パルス毎に交互におこなえば、付加加工、除去加工
ができパターン端部がシャープなアスペクト比の高いパ
ターンが得られる図６（ａ）、（ｂ）によりパターン幅
の制御方法について説明する。図６（ａ）の場合、進行
方向に対して回転リング４内に設置した除去電極４を直
角にして成膜した場合を示す。それに対し、回転リング
４を光軸に対して約４５度回転させた場合を図６（ｂ）
に示す。回転リング４を光軸に対して約４５度回転させ
た場合、パターンの幅が狭くなる。この方法により、パ
ターン幅を制御し所望の幅のパターンが得られる。
【００１２】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように試料１
０、対極３２及び参照電極３１とを溶液中に設置し、光
１を試料上に照射することにより所望の金属および高分
子よりなるパターンを形成する装置において、光１の近
傍に除去電極２を配置し、除去電極２と試料１０との間
に電流を流し電気化学反応をおこさせ金属および高分子
の一部を除去することにより、パターン端部のシャープ
な高いアスペクト比の構造体を得られる効果がある。
０、対極３２及び参照電極３１とを溶液中に設置し、光
１を試料上に照射することにより所望の金属および高分
子よりなるパターンを形成する装置において、光１の近
傍に除去電極２を配置し、除去電極２と試料１０との間
に電流を流し電気化学反応をおこさせ金属および高分子
の一部を除去することにより、パターン端部のシャープ
な高いアスペクト比の構造体を得られる効果がある。
【図１】本発明の微細加工装置に用いる成膜チップの縦
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明の微細加工装置方法に用いる成膜チップ
の横断面図である。
の横断面図である。
【図３】従来の微細加工装置の概略図である。
【図４】従来の光を用いた成膜の説明図である。
【図５】本発明による微細加工装置の概略図である。
【図６】本発明による微細加工装置によるパターン幅制
御方法を示す説明図である。
御方法を示す説明図である。
１ 光 ２ 除去電極 ３ 絶縁管 ４ 回転リング ５ 析出物 ６ 光ガイド ７ 成膜チップ ８ 除振台 １０ 試料 １５ 容器 １６ 溶液 ２０ レーザ装置 ２１ レンズ ２２ 反射ミラー ２３ 光学ボックス ３０ ポテンショスタット ３１ 参照電極 ３２ 対極 ４０ 試料台 ５０ 光照射部 ５１ パターン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩崎 文晴 東京都江東区亀戸６丁目31番１号 セイ コー電子工業株式会社内 (72)発明者 安藤 晃人 東京都江東区亀戸６丁目31番１号 セイ コー電子工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−271969（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−54239（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−200590（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−31882（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−23297（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C25F 7/00 C23C 18/14 - 18/20 C25D 5/00 - 5/02 C25D 9/02,17/10,21/12
Claims (5)
- 【請求項１】 溶液中に浸漬した試料に光を照射させ
て、溶液中から試料上の光を照射した部分に選択的に金
属あるいは高分子を析出させてパタ−ン形成を行う微細
加工装置において、 溶液中の試料に光を照射し、該試料上の光が照射された
部分のみに金属あるいは高分子を析出させるための光ガ
イドと、該試料との間に電圧を印可することにより電気
化学反応を生じさせ、前記析出した金属あるいは高分子
の一部を除去する除去電極を少なくとも一つ具備し、前
記除去電極を前記光ガイドの近傍に配置した構造とする
ことを特徴とする微細加工装置。 - 【請求項２】 前記試料上へ金属あるいは高分子の析出
工程が、前記光ガイドから前記試料上への光の照射によ
り行われ、析出した金属あるいは高分子の端部の除去工
程が、前記試料と前記除去電極間への電圧印加により行
われ、さらに前記析出工程と、前記端部の除去工程が、
同時もしくはある一定時間間隔で交互に繰り返しなが
ら、光ガイドおよび除去電極を移動させることによりパ
タ−ン形成を行うことを特徴とする請求項１記載の微細
加工装置。 - 【請求項３】 前記析出工程が、前記試料上への光照射
に起因する光化学反応、あるいは、光照射による前記試
料表面の局所的な温度上昇に起因する熱化学反応である
請求項１記載の微細加工装置。 - 【請求項４】 前記端部の除去工程が、前記試料と前記
除去電極間への電圧印加に起因する電気化学反応である
請求項１記載の微細加工装置。 - 【請求項５】 前記光ガイドの光軸の中心に対する前記
除去電極の相対的位置を任意に選択可能な構造を有し、
前記除去電極と前記光ガイドの光軸の中心との相対的位
置を変更することにより、形成するパタ−ンの幅を任意
に選択可能な構成とする請求項１記載の微細加工装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4074732A JP2896726B2 (ja) | 1992-03-30 | 1992-03-30 | 微細加工装置 |
| DE69304380T DE69304380T2 (de) | 1992-03-30 | 1993-03-24 | Vorrichtung zur feinoptischen Bearbeitung |
| EP93104901A EP0563782B1 (en) | 1992-03-30 | 1993-03-24 | Optical fine processing apparatus |
| US08/038,510 US5288382A (en) | 1992-03-30 | 1993-03-29 | Optical fine processing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4074732A JP2896726B2 (ja) | 1992-03-30 | 1992-03-30 | 微細加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05272000A JPH05272000A (ja) | 1993-10-19 |
| JP2896726B2 true JP2896726B2 (ja) | 1999-05-31 |
Family
ID=13555702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4074732A Expired - Fee Related JP2896726B2 (ja) | 1992-03-30 | 1992-03-30 | 微細加工装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5288382A (ja) |
| EP (1) | EP0563782B1 (ja) |
| JP (1) | JP2896726B2 (ja) |
| DE (1) | DE69304380T2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103342334B (zh) * | 2013-05-10 | 2016-01-20 | 厦门大学 | 一种电化学刻蚀加工聚合物材料表面的方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4430165A (en) * | 1981-07-24 | 1984-02-07 | Inoue-Japax Research Incorporated | Laser-activated electrodepositing method and apparatus |
| US4537670A (en) * | 1982-05-28 | 1985-08-27 | Energy Conversion Devices, Inc. | Apparatus for making a stamping master for video disk replication |
| DE3477590D1 (en) * | 1983-05-30 | 1989-05-11 | Inoue Japax Res | Method of and apparatus for machining ceramic materials |
| US4497692A (en) * | 1983-06-13 | 1985-02-05 | International Business Machines Corporation | Laser-enhanced jet-plating and jet-etching: high-speed maskless patterning method |
| EP0261296B1 (fr) * | 1986-09-25 | 1992-07-22 | Laude, Lucien Diégo | Appareillage pour le dépôt électrolytique ponctuel assisté par laser de métaux sur des solides |
| JP2952539B2 (ja) * | 1992-03-30 | 1999-09-27 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | 微細加工装置 |
-
1992
- 1992-03-30 JP JP4074732A patent/JP2896726B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-03-24 EP EP93104901A patent/EP0563782B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-03-24 DE DE69304380T patent/DE69304380T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-03-29 US US08/038,510 patent/US5288382A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0563782B1 (en) | 1996-09-04 |
| JPH05272000A (ja) | 1993-10-19 |
| DE69304380T2 (de) | 1997-01-23 |
| US5288382A (en) | 1994-02-22 |
| EP0563782A3 (en) | 1995-02-01 |
| EP0563782A2 (en) | 1993-10-06 |
| DE69304380D1 (de) | 1996-10-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
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| R350 | Written notification of registration of transfer |
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