JP3697025B2 - 微細加工方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微細な領域に電子を閉じ込める構造を形成する微細加工方法に関するものであり、特に、それを走査型プローブ顕微鏡を用いて行うようにした微細加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、物質の表面を原子オーダーの分解能で観察できる走査型トンネル顕微鏡（以下ＳＴＭという）［Ｇ．Ｂｉｎｎｉｇ ｅｔ ａｌ．，Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｌｅｔｔｅｒｓ 第４９巻５７頁（１９８２）］が開発され、原子、分子レベルの実空間観察が可能になってきた。
走査型トンネル顕微鏡は、トンネル電流を一定に保つように探針電極、導電性試料の距離を制御しながら走査し、その時の制御信号から試料表面の電子雲の情報、試料の形状をサブナノメートルのオーダーで観測することができる。
また、物質の表面をやはり高分解能で観察できる手段として原子間力顕微鏡（以下ＡＦＭという）が開発されている。
ＡＦＭによれば絶縁物の表面でもその形状をサブナノメートルのオーダーで観測することができる。ＳＴＭあるいはＡＦＭ等、試料表面を探針を用いて２次元走査を行い、そのプローブ（探針）と試料表面の相互作用から試料表面の物理情報を観測する手段は一般に走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）といわれ、高分解能の表面観察手段として注目されている。
さらに、これらＳＰＭの原理を応用すれば、十分に原子オーダーでの微細加工を行うことが可能である。
例えば特開昭６３−１６１５５２号公報、特開昭６３−１６１５５３号公報にはＳＴＭ技術を用いて絶縁膜に電圧を印加して絶縁膜の導電率の変化を発生させる技術が開示されている。
この技術によればナノメートルスケールで導電率の上昇した部分を形成することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に、サブミクロン以下の微小な領域に電子を閉じ込めることにより量子効果を発現するデバイスの構成要素となすことが可能となる。
例えば数ｎｍから数百ｎｍの大きさの球状あるいは立方体状の導電性の領域を形成しこれを非導電性の領域で囲むことにより電子の閉じ込め効果が発生する量子ドットと呼ばれる構造が得られる。
また、数ｎｍから数百ｎｍの径を持つ棒状の導電性領域を形成し、これを非導電性の領域で囲むことにより電子の閉じ込め効果が発生する量子細線と呼ばれる構造が得られる。
このように、微細な領域に電子を閉じ込める構造を形成することが量子効果を発現するデバイスを作成するために重要な役割をはたす。
ところが、特開昭６３−１６１５５２号公報、特開昭６３−１６１５５３号公報に開示されている技術では導電性が上昇した部分が基板電極と電気的に接続されているために、微小領域に電子を閉じ込めることは難しい。
【０００４】
そこで、本発明は上記課題を解決し、微細な領域に電子を閉じ込める構造を形成する微細加工方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【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、微細な領域に電子を閉じ込める構造を形成する微細加工方法を、つぎのように構成したことを特徴としている。
すなわち、本発明の微細加工方法は、微細な領域に電子を閉じ込める構造を形成する微細加工方法であって、導電性基板上に設けられた非導電性薄膜に対向して配置された探針を、非導電性薄膜の加工すべき表面または該表面近傍に位置させ、前記導電性基板と前記探針との間に電圧を印加して、前記非導電性薄膜の導電率が上昇した導電性上昇部を形成し、前記導電性上昇部の少なくとも一部と、少なくとも一部に非導電性を有する別の基板の該非導電性部分の一部とを接触させ、前記導電性上昇部を含む非導電性薄膜を前記別の基板に転写し、該導電性上昇部を非導電性の領域で囲んで微細な領域に電子を閉じ込める構造を形成することを特徴としている。
また、本発明の微細加工方法は、前記非導電性薄膜が、ラングミュアーブロジェット法により形成されたことを特徴としている。
また、本発明の微細加工方法は、前記非導電性薄膜が、ポリイミドであることを特徴としている。
また、本発明の微細加工方法は、前記探針が、弾性体により支持された構成を備え、前記電圧印加が該弾性体により支持された探針の先端が前記非導電性薄膜表面に接触した位置で行われることを特徴としている。
また、本発明の微細加工方法は、前記弾性体のたわみ量を検出するステップを含むことを特徴としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明は、上記構成により、電気的に導電率の上昇した微細な領域を形成することが可能となり、該微細な領域に電子を閉じ込める構造を形成することができる。
ここで、本発明における非導電性薄膜は、電圧印加により導電性が上昇するものからなる膜であればなんでもよい。導電性の上昇のためのメカニズムは電圧印加によるものであれば何でもよく、例えば電圧印加による電子状態の変化や、電圧印加により発生する熱による状態変化等がある。
導電性基板は前記非導電性薄膜の下地となる基板でありなるべく平坦なものが望ましい。前記導電性基板は前記非導電性薄膜に電圧を印加するときに片側の電極として作用する。
また、ここでいう非導電性薄膜および導電性基板とは非導電性薄膜の導電性が導電性薄膜の導電性に比べて低いものであればよく、探針と導電性基板との間に電圧を印加すると非導電性基板に電圧がかかるものであればよい。
従って、非導電性薄膜として半導体、導電性基板として金属を用いる構造のようなものでもよい。ただし、非導電性薄膜は電圧の印加により導電性が上昇するものでなければならない。
上記条件を満たす非導電性薄膜の材料としては、例えばポリイミドや鉛フタロシアニン等が挙げられる。
【０００７】
探針はＳＰＭで用いる探針である。
本発明による探針は導電性材料により形成されており前記非導電性薄膜表面に接触または表面近傍に位置し、前記非導電性薄膜に電圧を印加することにより導電率を変化させる。探針先端の形状は加工しようとするサイズに適した形状を用いる。
転写先の基板はその表面の少なくとも一部は非導電性である。
ここで非導電性とは前記電圧印加によって導電率が上昇した部分に対してエネルギーバリアが存在する性質をいう。
これは前記導電率上昇部に存在する電子のエネルギーレベルに対してエネルギーバリアが存在するものでもよく、また前記導電率上昇部に存在する正孔のエネルギーレベルに対してエネルギーバリアが存在するものでもよい。例えば、前記導電性上昇部が金属的性質を示す場合その仕事関数より低い電子親和力をもつ半導体を前記転写先基板として用いれば、前記導電性上昇部の電子から見て前記転写先基板との界面にエネルギーバリアが存在することになる。
【０００８】
つぎに、図１に基づいて本発明による微細加工方法を説明する。
まず、探針１０１先端を非導電性薄膜１０２の加工を行いたい位置の表面または表面近傍に位置させる（図１（１））。
表面近傍とは探針から非導電性薄膜に電圧を印加したときにその効果が非導電性薄膜に働く位置をいう。
これは印加した電圧が非導電性薄膜の導電性が変化するに足りる電圧が非導電性薄膜に印加されたり、また印加された電圧により非導電性薄膜の導電性が変化するに足りる電流が非導電性薄膜に流れることである。
つぎに、探針１０１と導電性基板１０２との間に外部に接続された電源１０４から電圧を印加する。
この電圧印加により非導電性薄膜に基板と垂直方向に電圧が印加され、非導電性薄膜の導電性が上昇する（図１（２））。この部分を導電性上昇部１０５と呼ぶ。この状態では導電性上昇部１０５は導電性基板１０３と電気的に接続されている。
【０００９】
つぎに、非導電性の基板１０６を用意し、これを導電性上昇部１０５を含む非導電性薄膜１０２表面上に接合させる（図１（３））。
次にこの状態で接合した非導電性薄膜１０２とともに基板１０６を剥離する（図１（４））。
このとき、非導電性薄膜１０２の導電性上昇部１０５も一緒に剥離する。こうして非導電性薄膜１０２を非導電性基板１０６に転写する。図１では基板１０６は全体を絶縁性としている。
基板１０６は絶縁性であるため導電性上昇部１０５は電気的に外部と絶縁された微細部分となる。
なお、図１では基板１０６全体を非導電性としているが、非導電性薄膜１０２と接する側の表面が非導電性であればよい。
また、非導電性薄膜１０２と接する側全体が非導電性ではなくても導電性上昇部１０５の下部となる部分が非導電性であればよい。
非導電性薄膜は電圧印加により伝導度が上昇するものからなる膜であればなんでよいが、ポリイミドをもちいると機械的強度が上昇し、探針が非導電性薄膜に万が一衝突しても機械的損傷を抑制することができる。
【００１０】
また、非導電性薄膜としてラングミュアーブロジェット法（ＬＢ法）により作成した薄膜を用いると、薄膜表面が特に平坦になるため探針の衝突も抑制でき、また印加する電圧の条件の場所依存性も減少させることができる。
本発明において探針は従来のＳＰＭとしての動作を行うことも可能である。
例えば前記探針と前記導電性基板との間に非導電性薄膜が導電率上昇を行わない程度に電圧を印加して、そのときに流れる電流が一定になるように探針の図１に示すＺ方向に移動制御しながら図示ＸＹ方向に走査し、そのときのＺ方向の制御信号から非導電性薄膜１０２表面の情報をえることができる。これは従来のＳＴＭによる表面観察である。
また、本発明において弾性体に支持された探針を用いることにより非導電性薄膜表面に探針先端がちょうど接触した状態にすることができ、この接触した位置で電圧印加を行うことにより、前記非導電性薄膜の中に前記探針がもぐりこみ前記非導電性薄膜を破壊することが防止できる。この弾性体の例としては通常ＡＦＭにおいてカンチレバーとして用いられる板バネ状のものが挙げられる。
これは探針先端が非導電性薄膜表面に接触した状態から探針先端が非導電性薄膜表面に押し付けるように弾性体支持部を移動させても弾性体のたわみによりその力が吸収されるようにできるからである。
また、このときのたわみ量を検出することにより通常のＡＦＭの動作をすることが可能となる。
この状態で通常のＡＦＭ動作の機能を付与することにより導電率上昇のための電圧印加をする前に電圧を印加することなく表面を観察しながら位置決めを行うことができ、非導電性薄膜に不必要な電圧を印加することを避けることが可能となる。
【００１１】
【実施例】
以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
本発明の実施例１を図２に示す微細加工装置を用いた微細加工法について述べる。本微細加工装置は、
２０１ 探針
２０５ ピエゾ素子
２０６ 電源
２０７ 電流検出装置
２０８ Ｚ方向位置制御回路
２０９ ＸＹ方向位置制御回路
２１０ マイクロコンピュータ
で構成されている。
また加工の対象となる試料は、
２０２ ポリイミドＬＢ膜
２０３ Ａｕ薄膜
２０４ マイカ
である。
Ａｕ薄膜２０３はマイカ２０４にエピタキシャル成長させたＡｕ薄膜である。
ポリイミドＬＢ膜２０２はラングミュアーブロジェット（ＬＢ）法により形成され、膜厚は約３ｎｍである。このポリイミドＬＢ膜２０２は電圧印加により導電性が上昇する。
ここではポリイミドＬＢ膜２０２、Ａｕ薄膜２０３、マイカ２０４を合わせて加工試料２１１という。
【００１２】
探針２０１は、Ｐｔ製で通常のＳＴＭに用いるものであり、その先端の曲率半径は１０ｎｍのオーダである。
ピエゾ素子２０５は、通常、ＳＴＭに用いるピエゾを用いており、上部に加工試料２１１を支持している。
このピエゾ素子に外部から電圧を印加することにより加工試料２１１を図示Ｘ、Ｙ、Ｚ各々の方向に移動させる。
これにより探針２０１と加工試料２１１の相対的位置を制御することが可能となる。
電源２０６は探針２０１とＡｕ薄膜２０３との間に電圧を印加する。
電流検出装置２０７は探針２０１とＡｕ薄膜２０３との間に流れる電流を検出し、その値をＺ方向位置制御回路２０８、マイクロコンピュータ２１０に送る。
Ｚ方向位置制御回路２０８はマイクロコンピュータ２１０からの指示によりピエゾ素子２０５に電圧を印加して、ピエゾ素子２０５のＺ方向の位置を制御する。また、Ｚ方向位置制御回路２０８はマイクロコンピュータ２１０から指定される電流値と電流検出装置２０７からの値が等しくなるようにピエゾ素子２０５のＺ方向を制御することも可能である。
【００１３】
ＸＹ方向位置制御回路２０９はマイクロコンピュータからの指示によりピエゾ素子２０５に電圧を印加して、ピエゾ素子２０５のＸＹ方向の位置を制御する。マイクロコンピュータ２１０は加工試料２１１の微細加工を行うための制御全般をつかさどる。
【００１４】
本実施例における微細加工は、以下のとおりに行う。
まず、マイクロコンピュータ２１０の指示によりＸＹ方向位置制御回路２０９が信号を出し、探針２０１の先端が加工試料２１１表面の加工を施したい位置に来るようにピエゾ素子２０５をＸ−Ｙ方向に移動させる。
つぎにマイクロコンピュータ２１０が探針２０１の先端と加工試料２１１の距離を両者に流れる電流として規定する。
次に電源２０６により電圧が探針２０１とＡｕ薄膜２０３の間に印加され、探針２０１とＡｕ薄膜２０３の間に流れる電流を電流検出装置２０７が検出し、その値が先に規定した電流値となるようにＺ方向位置制御回路２０８がピエゾ素子２０５を制御する。
なお、このとき印加する電圧を距離制御用電圧と呼ぶ。規定の電流値になったところで、Ｚ方向位置制御回路２０８の動作をやめ、Ｚ方向の動きを止める。この状態でポリイミドＬＢ膜２０２の導電率を上昇させるための電圧を電源２０６から印加する。この電圧を導電率上昇用電圧という。
一般に距離制御用電圧はその電圧印加によりポリイミドＬＢ膜２０２の導電率が上昇しない程度に設定してあり、導電率上昇電圧はポリイミドＬＢ膜２０２の導電率が上昇するに十分な値が設定されている。
本実施例では距離制御用電圧として０．４Ｖ、導電率上昇用電圧として４．０Ｖとした。
本実施例ではこの導電率上昇用電圧を印加することにより、ポリイミドＬＢ膜２０２に直径約５ｎｍの領域に導電率上昇の領域を形成できた。
【００１５】
つぎに、図３に示す方法でポリイミドＬＢ膜を剥離、転写する。
図３において
３００ 導電性上昇部
３０１ Ｓｉ基板
３０２ エポキシ樹脂
である。導電性上昇部３００は電圧印加により導電性が上昇した部分である。エポキシ樹脂３０２はＳｉ基板３０１に塗布したものであり、塗布後乾燥させることにより固化し接着剤の作用をするものである。
【００１６】
本実施例ではまずＳｉ基板３０１にエポキシ樹脂３０２を塗布する（図３（１））。
エポキシ樹脂３０２が固化する前にエポキシ樹脂３０２表面をポリイミドＬＢ膜２０２表面に接触させ、この状態でエポキシ樹脂３０２を固化させる（図３（２））。
【００１７】
つぎに、Ｓｉ基板３０１を加工試料２１１から剥がすが、このとき既にエポキシ樹脂は固化しており、Ｓｉ基板３０１とエポキシ樹脂３０２及びポリイミドＬＢ膜２０２が一体化して剥離する（図３（３））。
エポキシ樹脂３０２は絶縁性であり、電子は導電性上昇部３０３に閉じ込められ量子効果を発現することができる。
本実施例では探針２０１の位置を固定して導電率上昇用電圧印加を行い導電率上昇を発生させた後に転写を行うことにより、点状の領域に電子を閉じ込める構造を作成することができた。
上記方法に加え、導電率上昇用電圧を印加した状態で探針２０１を試料表面ＸＹ方向に移動することにより線状あるいは面状で導電性上昇の領域を作成し、その後に転写を行うことにより線状、あるいは面状の領域に電子を閉じ込める構造を形成することも可能である。
また、本実施例では加工する材料としてポリイミドを用いており、探針による加工試料表面の損傷を抑制することができた。また、本実施例においてはＬＢ法により作成した膜を使用しているため、加工試料表面が平坦であり探針による加工試料への衝突を抑制することができ、やはり加工試料表面の損傷を抑制することができる。
【００１８】
［実施例２］
つぎに、本発明による実施例２を示す。本実施例では図４に示す微細加工装置を用いた。本実施例で用いた加工装置は
４０１ 探針
４０２ カンチレバー
４０３ レーザ
４０４ ２分割センサ
４０８ ピエゾ素子
４０９ 電源
４１０ Ｚ方向位置制御回路
４１ｌ ＸＹ方向位置制御回路
４１２ たわみ量検出装置
４１３ マイクロコンピュータ
から構成されている。本実施例では加工の対象として、
４０５ ポリイミドＬＢ膜
４０６ Ａｕ薄膜
４０７ マイカ
を用いており、これは実施例１で用いたポリイミドＬＢ膜２０２、Ａｕ薄膜２０３、マイカ２０４と同じであり、ここではポリイミドＬＢ膜４０５、Ａｕ薄膜４０６とマイカ４０７を合わせて加工試料４１４という。
【００１９】
探針４０１はＰｔ製であり、実施例１で用いた微細加工装置と同様に先端が鋭利なもので、板バネ状のカンチレバー４０２に支持されている。
このカンチレバー４０２は通常のＡＦＭにおいて用いられるものと同様のものであり、本実施例においてはバネ定数０．０５Ｎ／ｍのものを使用した。
レーザ４０３はカンチレバー４０２の加工試料と反対側の面を照射するものであり、本実施例においては半導体レーザを用いた。
レーザ４０３から照射されたレーザ光はカンチレバー４０２により反射され、２分割センサ４０４に導入される。
２分割センサ４０４は２つのフォトダイオードから構成され、この２つのダイオードにレーザ光がほぼ均等になるように導入される。
【００２０】
カンチレバー４０２がたわむとレーザ光の反射が変化し、２分割センサ４０４の２つのフォトダイオードに導入される光の割合が変化する。この光の変化量はたわみ量検出装置４１２に送られ、たわみ量検出装置はその入力信号からたわみ量を算出する。このたわみ量は探針４０１が加工試料４１４から受ける力を示している。この検出方法は通常のＡＦＭにおける光てこ方式と呼ばれるものである。
ポリイミドＬＢ膜はラングミュアーブロジェット法により形成されたポリイミド膜であり電圧の印加に導電率が増加する。
ピエゾ素子４０８は実施例１におけるピエゾ素子２０５と同じものである。
電源４０９は探針４０１とＡｕ薄膜４０６との間に電圧を印加する。
Ｚ方向位置制御回路４１０はマイクロコンピュータ４１３からの指示によりピエゾ素子４０８に電圧を印加して、ピエゾ素子４０８のＺ方向の位置を制御する。また、Ｚ方向位置制御回路４１０はマイクロコンピュータ４１３から指定される値とたわみ量検出装置４１２の出力値が等しくなるようにピエゾ素子４０８のＺ方向を制御することも可能である。
ＸＹ方向位置制御回路４１１はマイクロコンピュータからの指示によりピエゾ素子４０８に電圧を印加して、ピエゾ素子４０８のＸＹ方向の位置を制御する。
マイクロコンピュータ４１３は加工試料４１４の微細加工を行うための制御全般をつかさどる。
【００２１】
本実施例における微細加工は以下のとおりに行う。
マイクロコンピュータ４１３が探針４０１の先端と加工試料４１４との間に働く力をカンチレバー４０２のたわみ量として規定する。
次にマイクロコンピュータ４１３の指令によりＺ方向位置制御回路４１０が動作して探針４０１と加工試料４１４を接触させてたわみ量検出装置４１２の出力が規定値になるように制御する。
この帰還制御を保ったままマイクロコンピュータ４１３の指示によりＸＹ方向位置制御回路４１１が信号を出し、探針４０１の先端が加工試料４１４表面を走査するようにピエゾ素子４０８をＸ−Ｙ方向に走査させる。
この時のＸＹ方向の制御信号とＺ方向の制御信号から、加工試料４１４の表面形状を観察する。
これは通常のＡＦＭの動作である。このＡＦＭによる表面観察を行うことにより試料加工を行いたい位置を容易に特定することが可能である。
次に加工を行いたい位置に来たところでＺ方向位置制御回路４１０とＸＹ方向位置制御回路４１１によるピエゾ素子４０８への出力電圧を固定してＺ方向及びＸＹ方向の移動をやめる。次にマイクロコンピュータ４１３の指令により電源４０９が動作して、ポリイミドＬＢ膜４０５の導電率を上昇させるための電圧を印加する。
本実施例では７Ｖの電圧を印加することにより直径約１０ｎｍの領域に導電率上昇の領域を形成できた。
【００２２】
つぎに、実施例１に示した方法と同様な方法によりポリイミドＬＢ膜４０５をエポキシ樹脂上に転写する。この場合、
ポリイミドＬＢ膜２０２ を ポリイミドＬＢ膜４０５
Ａｕ薄膜２０３ を Ａｕ薄膜４０６
マイカ２０４ を マイカ４０７
加工試料２１１ を 加工試料４１４
として考えればよい。
また、本実施例でも加工する材料としてポリイミドを用いており、探針による加工試料表面の損傷を抑制することができた。また、ＬＢ法により作成した膜を使用しているため、加工試料表面が平坦であり探針による加工試料への衝突を抑制することができ、やはり加工試料表面の損傷を抑制することができる。
【００２３】
［実施例３］
つぎに、図５に示した微細加工装置で実施例３を示す。
本実施例においてはＧｅＳｂ2Ｔｅ4膜を加工する。本実施例では加工する試料がポリイミドＬＢ膜の代わりにＧｅＳｂ2Ｔｅ4となっている点が実施例２と異なる。
ＧｅＳｂ2Ｔｅ4５０１はＡｕ薄膜４０６上にスパッタ法により形成した膜であり、電圧の印加により導電率が上昇する。
本実施例ではＧｅＳｂ2Ｔｅ4薄膜５０１、Ａｕ薄膜４０６及びマイカ４０７を合わせて加工試料５０２と呼ぶ。
加工試料５０２を除いた微細加工装置は実施例２で用いた微細加工装置と同じである。
【００２４】
本実施例における微細加工は以下のようにして行う。
まず、実施例２において示した方法と同様な方法で探針４０１先端がＧｅＳｂ2Ｔｅ4５０１表面の加工を行いたい位置に移動させる。次にマイクロコンピュータ４１３の指令により電源４０９が動作して、ＧｅＳｂ2Ｔｅ4５０１の導電率を上昇させるための電圧を印加する。本実施例では１０Ｖの電圧を印加することにより直径約２０ｎｍの領域に導電率上昇の領域を形成できた。
つぎに、加工試料５０２をピエゾ素子４０８からとりだし、図６に示すステップを行う。
取り出した加工試料５０２（図６（１））に対して、まずＳｉＯ2膜６０１をスパッタ法によりつけ、次にＡｕ／Ｃｒ膜６０２をスパッタ法により積層する（図６（２））。
なお、この取り出した加工試料５０２のＧｅＳｂ2Ｔｅ4薄膜５０１には電圧印加により生じた導電性上昇部６００が含まれる。
つぎに、その上にＳｉ基板６０３を接触した状態（図６（３））で加熱処理を行うことによりＡｕ／Ｃｒ膜６０２とＳｉ基板６０３とで共晶状態を発生させる。つぎに、Ｓｉ基板６０３、Ａｕ／Ｃｒ膜６０２、ＳｉＯ2膜６０１、ＧｅＳｂ2Ｔｅ4５０１を剥離する（図６（４））。
ＧｅＳｂ2Ｔｅ4５０１に含まれた導電性上昇部６００はＳｉＯ2膜６０１によりＳｉ基板、Ａｕ／Ｃｒ膜６０２から電気的に絶縁され、この領域に電子の閉じ込め状態を発生させることができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は、以上のように、電圧印加により、非導電性薄膜に導電率が上昇した微細な導電性上昇部を形成し、該導電性上昇部の少なくとも一部と、少なくとも一部に非導電性を有する別の基板の該非導電性部分の一部とを接触させ、この導電性上昇部を含む非導電性薄膜を前記別の基板に転写する構成により、微細な領域に電子を閉じ込める構造を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による微細加工方法を示す図である。
【図２】実施例１に用いた微細加工装置を示す図である。
【図３】実施例１の加工方法を示す図である。
【図４】実施例２に用いた微細加工装置を示す図である。
【図５】実施例３に用いた微細加工装置を示す図である。
【図６】実施例３の加工方法を示す図である。
【符号の説明】
１０１：探針
１０２：非導電性薄膜
１０３：導電性基板
１０４：電源
１０５：導電性上昇部
１０６：基板
２０１：探針
２０２：ポリイミドＬＢ膜
２０３：Ａｕ薄膜
２０４：マイカ
２０５：ピエゾ素子
２０６：電源
２０７：電流検出装置
２０８：Ｚ方向位置制御回路
２０９：ＸＹ方向位置制御回路
２１０：マイクロコンピュータ
３００：導電性上昇部
３０１：Ｓｉ基板
３０２：エポキシ樹脂
４０１：探針
４０２：カンチレバー
４０３：レーザ
４０４：２分割センサ
４０５：ポリイミドＬＢ膜
４０６：Ａｕ薄膜
４０７：マイカ
４０８：ピエゾ素子
４０９：電源
４１０：Ｚ方向位置制御回路
４１１：ＸＹ方向位置制御回路
４１２：たわみ量検出装置
４１３：マイクロコンピュータ
５０１：ＧｅＳｂ2Ｔｅ4薄膜
５０２：加工試料
６００：導電性上昇部
６０１：ＳｉＯ2薄膜
６０２：Ａｕ／Ｃｒ膜
６０３：Ｓｉ基板
【発明の属する技術分野】
本発明は、微細な領域に電子を閉じ込める構造を形成する微細加工方法に関するものであり、特に、それを走査型プローブ顕微鏡を用いて行うようにした微細加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、物質の表面を原子オーダーの分解能で観察できる走査型トンネル顕微鏡（以下ＳＴＭという）［Ｇ．Ｂｉｎｎｉｇ ｅｔ ａｌ．，Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｌｅｔｔｅｒｓ 第４９巻５７頁（１９８２）］が開発され、原子、分子レベルの実空間観察が可能になってきた。
走査型トンネル顕微鏡は、トンネル電流を一定に保つように探針電極、導電性試料の距離を制御しながら走査し、その時の制御信号から試料表面の電子雲の情報、試料の形状をサブナノメートルのオーダーで観測することができる。
また、物質の表面をやはり高分解能で観察できる手段として原子間力顕微鏡（以下ＡＦＭという）が開発されている。
ＡＦＭによれば絶縁物の表面でもその形状をサブナノメートルのオーダーで観測することができる。ＳＴＭあるいはＡＦＭ等、試料表面を探針を用いて２次元走査を行い、そのプローブ（探針）と試料表面の相互作用から試料表面の物理情報を観測する手段は一般に走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）といわれ、高分解能の表面観察手段として注目されている。
さらに、これらＳＰＭの原理を応用すれば、十分に原子オーダーでの微細加工を行うことが可能である。
例えば特開昭６３−１６１５５２号公報、特開昭６３−１６１５５３号公報にはＳＴＭ技術を用いて絶縁膜に電圧を印加して絶縁膜の導電率の変化を発生させる技術が開示されている。
この技術によればナノメートルスケールで導電率の上昇した部分を形成することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に、サブミクロン以下の微小な領域に電子を閉じ込めることにより量子効果を発現するデバイスの構成要素となすことが可能となる。
例えば数ｎｍから数百ｎｍの大きさの球状あるいは立方体状の導電性の領域を形成しこれを非導電性の領域で囲むことにより電子の閉じ込め効果が発生する量子ドットと呼ばれる構造が得られる。
また、数ｎｍから数百ｎｍの径を持つ棒状の導電性領域を形成し、これを非導電性の領域で囲むことにより電子の閉じ込め効果が発生する量子細線と呼ばれる構造が得られる。
このように、微細な領域に電子を閉じ込める構造を形成することが量子効果を発現するデバイスを作成するために重要な役割をはたす。
ところが、特開昭６３−１６１５５２号公報、特開昭６３−１６１５５３号公報に開示されている技術では導電性が上昇した部分が基板電極と電気的に接続されているために、微小領域に電子を閉じ込めることは難しい。
【０００４】
そこで、本発明は上記課題を解決し、微細な領域に電子を閉じ込める構造を形成する微細加工方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【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、微細な領域に電子を閉じ込める構造を形成する微細加工方法を、つぎのように構成したことを特徴としている。
すなわち、本発明の微細加工方法は、微細な領域に電子を閉じ込める構造を形成する微細加工方法であって、導電性基板上に設けられた非導電性薄膜に対向して配置された探針を、非導電性薄膜の加工すべき表面または該表面近傍に位置させ、前記導電性基板と前記探針との間に電圧を印加して、前記非導電性薄膜の導電率が上昇した導電性上昇部を形成し、前記導電性上昇部の少なくとも一部と、少なくとも一部に非導電性を有する別の基板の該非導電性部分の一部とを接触させ、前記導電性上昇部を含む非導電性薄膜を前記別の基板に転写し、該導電性上昇部を非導電性の領域で囲んで微細な領域に電子を閉じ込める構造を形成することを特徴としている。
また、本発明の微細加工方法は、前記非導電性薄膜が、ラングミュアーブロジェット法により形成されたことを特徴としている。
また、本発明の微細加工方法は、前記非導電性薄膜が、ポリイミドであることを特徴としている。
また、本発明の微細加工方法は、前記探針が、弾性体により支持された構成を備え、前記電圧印加が該弾性体により支持された探針の先端が前記非導電性薄膜表面に接触した位置で行われることを特徴としている。
また、本発明の微細加工方法は、前記弾性体のたわみ量を検出するステップを含むことを特徴としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明は、上記構成により、電気的に導電率の上昇した微細な領域を形成することが可能となり、該微細な領域に電子を閉じ込める構造を形成することができる。
ここで、本発明における非導電性薄膜は、電圧印加により導電性が上昇するものからなる膜であればなんでもよい。導電性の上昇のためのメカニズムは電圧印加によるものであれば何でもよく、例えば電圧印加による電子状態の変化や、電圧印加により発生する熱による状態変化等がある。
導電性基板は前記非導電性薄膜の下地となる基板でありなるべく平坦なものが望ましい。前記導電性基板は前記非導電性薄膜に電圧を印加するときに片側の電極として作用する。
また、ここでいう非導電性薄膜および導電性基板とは非導電性薄膜の導電性が導電性薄膜の導電性に比べて低いものであればよく、探針と導電性基板との間に電圧を印加すると非導電性基板に電圧がかかるものであればよい。
従って、非導電性薄膜として半導体、導電性基板として金属を用いる構造のようなものでもよい。ただし、非導電性薄膜は電圧の印加により導電性が上昇するものでなければならない。
上記条件を満たす非導電性薄膜の材料としては、例えばポリイミドや鉛フタロシアニン等が挙げられる。
【０００７】
探針はＳＰＭで用いる探針である。
本発明による探針は導電性材料により形成されており前記非導電性薄膜表面に接触または表面近傍に位置し、前記非導電性薄膜に電圧を印加することにより導電率を変化させる。探針先端の形状は加工しようとするサイズに適した形状を用いる。
転写先の基板はその表面の少なくとも一部は非導電性である。
ここで非導電性とは前記電圧印加によって導電率が上昇した部分に対してエネルギーバリアが存在する性質をいう。
これは前記導電率上昇部に存在する電子のエネルギーレベルに対してエネルギーバリアが存在するものでもよく、また前記導電率上昇部に存在する正孔のエネルギーレベルに対してエネルギーバリアが存在するものでもよい。例えば、前記導電性上昇部が金属的性質を示す場合その仕事関数より低い電子親和力をもつ半導体を前記転写先基板として用いれば、前記導電性上昇部の電子から見て前記転写先基板との界面にエネルギーバリアが存在することになる。
【０００８】
つぎに、図１に基づいて本発明による微細加工方法を説明する。
まず、探針１０１先端を非導電性薄膜１０２の加工を行いたい位置の表面または表面近傍に位置させる（図１（１））。
表面近傍とは探針から非導電性薄膜に電圧を印加したときにその効果が非導電性薄膜に働く位置をいう。
これは印加した電圧が非導電性薄膜の導電性が変化するに足りる電圧が非導電性薄膜に印加されたり、また印加された電圧により非導電性薄膜の導電性が変化するに足りる電流が非導電性薄膜に流れることである。
つぎに、探針１０１と導電性基板１０２との間に外部に接続された電源１０４から電圧を印加する。
この電圧印加により非導電性薄膜に基板と垂直方向に電圧が印加され、非導電性薄膜の導電性が上昇する（図１（２））。この部分を導電性上昇部１０５と呼ぶ。この状態では導電性上昇部１０５は導電性基板１０３と電気的に接続されている。
【０００９】
つぎに、非導電性の基板１０６を用意し、これを導電性上昇部１０５を含む非導電性薄膜１０２表面上に接合させる（図１（３））。
次にこの状態で接合した非導電性薄膜１０２とともに基板１０６を剥離する（図１（４））。
このとき、非導電性薄膜１０２の導電性上昇部１０５も一緒に剥離する。こうして非導電性薄膜１０２を非導電性基板１０６に転写する。図１では基板１０６は全体を絶縁性としている。
基板１０６は絶縁性であるため導電性上昇部１０５は電気的に外部と絶縁された微細部分となる。
なお、図１では基板１０６全体を非導電性としているが、非導電性薄膜１０２と接する側の表面が非導電性であればよい。
また、非導電性薄膜１０２と接する側全体が非導電性ではなくても導電性上昇部１０５の下部となる部分が非導電性であればよい。
非導電性薄膜は電圧印加により伝導度が上昇するものからなる膜であればなんでよいが、ポリイミドをもちいると機械的強度が上昇し、探針が非導電性薄膜に万が一衝突しても機械的損傷を抑制することができる。
【００１０】
また、非導電性薄膜としてラングミュアーブロジェット法（ＬＢ法）により作成した薄膜を用いると、薄膜表面が特に平坦になるため探針の衝突も抑制でき、また印加する電圧の条件の場所依存性も減少させることができる。
本発明において探針は従来のＳＰＭとしての動作を行うことも可能である。
例えば前記探針と前記導電性基板との間に非導電性薄膜が導電率上昇を行わない程度に電圧を印加して、そのときに流れる電流が一定になるように探針の図１に示すＺ方向に移動制御しながら図示ＸＹ方向に走査し、そのときのＺ方向の制御信号から非導電性薄膜１０２表面の情報をえることができる。これは従来のＳＴＭによる表面観察である。
また、本発明において弾性体に支持された探針を用いることにより非導電性薄膜表面に探針先端がちょうど接触した状態にすることができ、この接触した位置で電圧印加を行うことにより、前記非導電性薄膜の中に前記探針がもぐりこみ前記非導電性薄膜を破壊することが防止できる。この弾性体の例としては通常ＡＦＭにおいてカンチレバーとして用いられる板バネ状のものが挙げられる。
これは探針先端が非導電性薄膜表面に接触した状態から探針先端が非導電性薄膜表面に押し付けるように弾性体支持部を移動させても弾性体のたわみによりその力が吸収されるようにできるからである。
また、このときのたわみ量を検出することにより通常のＡＦＭの動作をすることが可能となる。
この状態で通常のＡＦＭ動作の機能を付与することにより導電率上昇のための電圧印加をする前に電圧を印加することなく表面を観察しながら位置決めを行うことができ、非導電性薄膜に不必要な電圧を印加することを避けることが可能となる。
【００１１】
【実施例】
以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
本発明の実施例１を図２に示す微細加工装置を用いた微細加工法について述べる。本微細加工装置は、
２０１ 探針
２０５ ピエゾ素子
２０６ 電源
２０７ 電流検出装置
２０８ Ｚ方向位置制御回路
２０９ ＸＹ方向位置制御回路
２１０ マイクロコンピュータ
で構成されている。
また加工の対象となる試料は、
２０２ ポリイミドＬＢ膜
２０３ Ａｕ薄膜
２０４ マイカ
である。
Ａｕ薄膜２０３はマイカ２０４にエピタキシャル成長させたＡｕ薄膜である。
ポリイミドＬＢ膜２０２はラングミュアーブロジェット（ＬＢ）法により形成され、膜厚は約３ｎｍである。このポリイミドＬＢ膜２０２は電圧印加により導電性が上昇する。
ここではポリイミドＬＢ膜２０２、Ａｕ薄膜２０３、マイカ２０４を合わせて加工試料２１１という。
【００１２】
探針２０１は、Ｐｔ製で通常のＳＴＭに用いるものであり、その先端の曲率半径は１０ｎｍのオーダである。
ピエゾ素子２０５は、通常、ＳＴＭに用いるピエゾを用いており、上部に加工試料２１１を支持している。
このピエゾ素子に外部から電圧を印加することにより加工試料２１１を図示Ｘ、Ｙ、Ｚ各々の方向に移動させる。
これにより探針２０１と加工試料２１１の相対的位置を制御することが可能となる。
電源２０６は探針２０１とＡｕ薄膜２０３との間に電圧を印加する。
電流検出装置２０７は探針２０１とＡｕ薄膜２０３との間に流れる電流を検出し、その値をＺ方向位置制御回路２０８、マイクロコンピュータ２１０に送る。
Ｚ方向位置制御回路２０８はマイクロコンピュータ２１０からの指示によりピエゾ素子２０５に電圧を印加して、ピエゾ素子２０５のＺ方向の位置を制御する。また、Ｚ方向位置制御回路２０８はマイクロコンピュータ２１０から指定される電流値と電流検出装置２０７からの値が等しくなるようにピエゾ素子２０５のＺ方向を制御することも可能である。
【００１３】
ＸＹ方向位置制御回路２０９はマイクロコンピュータからの指示によりピエゾ素子２０５に電圧を印加して、ピエゾ素子２０５のＸＹ方向の位置を制御する。マイクロコンピュータ２１０は加工試料２１１の微細加工を行うための制御全般をつかさどる。
【００１４】
本実施例における微細加工は、以下のとおりに行う。
まず、マイクロコンピュータ２１０の指示によりＸＹ方向位置制御回路２０９が信号を出し、探針２０１の先端が加工試料２１１表面の加工を施したい位置に来るようにピエゾ素子２０５をＸ−Ｙ方向に移動させる。
つぎにマイクロコンピュータ２１０が探針２０１の先端と加工試料２１１の距離を両者に流れる電流として規定する。
次に電源２０６により電圧が探針２０１とＡｕ薄膜２０３の間に印加され、探針２０１とＡｕ薄膜２０３の間に流れる電流を電流検出装置２０７が検出し、その値が先に規定した電流値となるようにＺ方向位置制御回路２０８がピエゾ素子２０５を制御する。
なお、このとき印加する電圧を距離制御用電圧と呼ぶ。規定の電流値になったところで、Ｚ方向位置制御回路２０８の動作をやめ、Ｚ方向の動きを止める。この状態でポリイミドＬＢ膜２０２の導電率を上昇させるための電圧を電源２０６から印加する。この電圧を導電率上昇用電圧という。
一般に距離制御用電圧はその電圧印加によりポリイミドＬＢ膜２０２の導電率が上昇しない程度に設定してあり、導電率上昇電圧はポリイミドＬＢ膜２０２の導電率が上昇するに十分な値が設定されている。
本実施例では距離制御用電圧として０．４Ｖ、導電率上昇用電圧として４．０Ｖとした。
本実施例ではこの導電率上昇用電圧を印加することにより、ポリイミドＬＢ膜２０２に直径約５ｎｍの領域に導電率上昇の領域を形成できた。
【００１５】
つぎに、図３に示す方法でポリイミドＬＢ膜を剥離、転写する。
図３において
３００ 導電性上昇部
３０１ Ｓｉ基板
３０２ エポキシ樹脂
である。導電性上昇部３００は電圧印加により導電性が上昇した部分である。エポキシ樹脂３０２はＳｉ基板３０１に塗布したものであり、塗布後乾燥させることにより固化し接着剤の作用をするものである。
【００１６】
本実施例ではまずＳｉ基板３０１にエポキシ樹脂３０２を塗布する（図３（１））。
エポキシ樹脂３０２が固化する前にエポキシ樹脂３０２表面をポリイミドＬＢ膜２０２表面に接触させ、この状態でエポキシ樹脂３０２を固化させる（図３（２））。
【００１７】
つぎに、Ｓｉ基板３０１を加工試料２１１から剥がすが、このとき既にエポキシ樹脂は固化しており、Ｓｉ基板３０１とエポキシ樹脂３０２及びポリイミドＬＢ膜２０２が一体化して剥離する（図３（３））。
エポキシ樹脂３０２は絶縁性であり、電子は導電性上昇部３０３に閉じ込められ量子効果を発現することができる。
本実施例では探針２０１の位置を固定して導電率上昇用電圧印加を行い導電率上昇を発生させた後に転写を行うことにより、点状の領域に電子を閉じ込める構造を作成することができた。
上記方法に加え、導電率上昇用電圧を印加した状態で探針２０１を試料表面ＸＹ方向に移動することにより線状あるいは面状で導電性上昇の領域を作成し、その後に転写を行うことにより線状、あるいは面状の領域に電子を閉じ込める構造を形成することも可能である。
また、本実施例では加工する材料としてポリイミドを用いており、探針による加工試料表面の損傷を抑制することができた。また、本実施例においてはＬＢ法により作成した膜を使用しているため、加工試料表面が平坦であり探針による加工試料への衝突を抑制することができ、やはり加工試料表面の損傷を抑制することができる。
【００１８】
［実施例２］
つぎに、本発明による実施例２を示す。本実施例では図４に示す微細加工装置を用いた。本実施例で用いた加工装置は
４０１ 探針
４０２ カンチレバー
４０３ レーザ
４０４ ２分割センサ
４０８ ピエゾ素子
４０９ 電源
４１０ Ｚ方向位置制御回路
４１ｌ ＸＹ方向位置制御回路
４１２ たわみ量検出装置
４１３ マイクロコンピュータ
から構成されている。本実施例では加工の対象として、
４０５ ポリイミドＬＢ膜
４０６ Ａｕ薄膜
４０７ マイカ
を用いており、これは実施例１で用いたポリイミドＬＢ膜２０２、Ａｕ薄膜２０３、マイカ２０４と同じであり、ここではポリイミドＬＢ膜４０５、Ａｕ薄膜４０６とマイカ４０７を合わせて加工試料４１４という。
【００１９】
探針４０１はＰｔ製であり、実施例１で用いた微細加工装置と同様に先端が鋭利なもので、板バネ状のカンチレバー４０２に支持されている。
このカンチレバー４０２は通常のＡＦＭにおいて用いられるものと同様のものであり、本実施例においてはバネ定数０．０５Ｎ／ｍのものを使用した。
レーザ４０３はカンチレバー４０２の加工試料と反対側の面を照射するものであり、本実施例においては半導体レーザを用いた。
レーザ４０３から照射されたレーザ光はカンチレバー４０２により反射され、２分割センサ４０４に導入される。
２分割センサ４０４は２つのフォトダイオードから構成され、この２つのダイオードにレーザ光がほぼ均等になるように導入される。
【００２０】
カンチレバー４０２がたわむとレーザ光の反射が変化し、２分割センサ４０４の２つのフォトダイオードに導入される光の割合が変化する。この光の変化量はたわみ量検出装置４１２に送られ、たわみ量検出装置はその入力信号からたわみ量を算出する。このたわみ量は探針４０１が加工試料４１４から受ける力を示している。この検出方法は通常のＡＦＭにおける光てこ方式と呼ばれるものである。
ポリイミドＬＢ膜はラングミュアーブロジェット法により形成されたポリイミド膜であり電圧の印加に導電率が増加する。
ピエゾ素子４０８は実施例１におけるピエゾ素子２０５と同じものである。
電源４０９は探針４０１とＡｕ薄膜４０６との間に電圧を印加する。
Ｚ方向位置制御回路４１０はマイクロコンピュータ４１３からの指示によりピエゾ素子４０８に電圧を印加して、ピエゾ素子４０８のＺ方向の位置を制御する。また、Ｚ方向位置制御回路４１０はマイクロコンピュータ４１３から指定される値とたわみ量検出装置４１２の出力値が等しくなるようにピエゾ素子４０８のＺ方向を制御することも可能である。
ＸＹ方向位置制御回路４１１はマイクロコンピュータからの指示によりピエゾ素子４０８に電圧を印加して、ピエゾ素子４０８のＸＹ方向の位置を制御する。
マイクロコンピュータ４１３は加工試料４１４の微細加工を行うための制御全般をつかさどる。
【００２１】
本実施例における微細加工は以下のとおりに行う。
マイクロコンピュータ４１３が探針４０１の先端と加工試料４１４との間に働く力をカンチレバー４０２のたわみ量として規定する。
次にマイクロコンピュータ４１３の指令によりＺ方向位置制御回路４１０が動作して探針４０１と加工試料４１４を接触させてたわみ量検出装置４１２の出力が規定値になるように制御する。
この帰還制御を保ったままマイクロコンピュータ４１３の指示によりＸＹ方向位置制御回路４１１が信号を出し、探針４０１の先端が加工試料４１４表面を走査するようにピエゾ素子４０８をＸ−Ｙ方向に走査させる。
この時のＸＹ方向の制御信号とＺ方向の制御信号から、加工試料４１４の表面形状を観察する。
これは通常のＡＦＭの動作である。このＡＦＭによる表面観察を行うことにより試料加工を行いたい位置を容易に特定することが可能である。
次に加工を行いたい位置に来たところでＺ方向位置制御回路４１０とＸＹ方向位置制御回路４１１によるピエゾ素子４０８への出力電圧を固定してＺ方向及びＸＹ方向の移動をやめる。次にマイクロコンピュータ４１３の指令により電源４０９が動作して、ポリイミドＬＢ膜４０５の導電率を上昇させるための電圧を印加する。
本実施例では７Ｖの電圧を印加することにより直径約１０ｎｍの領域に導電率上昇の領域を形成できた。
【００２２】
つぎに、実施例１に示した方法と同様な方法によりポリイミドＬＢ膜４０５をエポキシ樹脂上に転写する。この場合、
ポリイミドＬＢ膜２０２ を ポリイミドＬＢ膜４０５
Ａｕ薄膜２０３ を Ａｕ薄膜４０６
マイカ２０４ を マイカ４０７
加工試料２１１ を 加工試料４１４
として考えればよい。
また、本実施例でも加工する材料としてポリイミドを用いており、探針による加工試料表面の損傷を抑制することができた。また、ＬＢ法により作成した膜を使用しているため、加工試料表面が平坦であり探針による加工試料への衝突を抑制することができ、やはり加工試料表面の損傷を抑制することができる。
【００２３】
［実施例３］
つぎに、図５に示した微細加工装置で実施例３を示す。
本実施例においてはＧｅＳｂ2Ｔｅ4膜を加工する。本実施例では加工する試料がポリイミドＬＢ膜の代わりにＧｅＳｂ2Ｔｅ4となっている点が実施例２と異なる。
ＧｅＳｂ2Ｔｅ4５０１はＡｕ薄膜４０６上にスパッタ法により形成した膜であり、電圧の印加により導電率が上昇する。
本実施例ではＧｅＳｂ2Ｔｅ4薄膜５０１、Ａｕ薄膜４０６及びマイカ４０７を合わせて加工試料５０２と呼ぶ。
加工試料５０２を除いた微細加工装置は実施例２で用いた微細加工装置と同じである。
【００２４】
本実施例における微細加工は以下のようにして行う。
まず、実施例２において示した方法と同様な方法で探針４０１先端がＧｅＳｂ2Ｔｅ4５０１表面の加工を行いたい位置に移動させる。次にマイクロコンピュータ４１３の指令により電源４０９が動作して、ＧｅＳｂ2Ｔｅ4５０１の導電率を上昇させるための電圧を印加する。本実施例では１０Ｖの電圧を印加することにより直径約２０ｎｍの領域に導電率上昇の領域を形成できた。
つぎに、加工試料５０２をピエゾ素子４０８からとりだし、図６に示すステップを行う。
取り出した加工試料５０２（図６（１））に対して、まずＳｉＯ2膜６０１をスパッタ法によりつけ、次にＡｕ／Ｃｒ膜６０２をスパッタ法により積層する（図６（２））。
なお、この取り出した加工試料５０２のＧｅＳｂ2Ｔｅ4薄膜５０１には電圧印加により生じた導電性上昇部６００が含まれる。
つぎに、その上にＳｉ基板６０３を接触した状態（図６（３））で加熱処理を行うことによりＡｕ／Ｃｒ膜６０２とＳｉ基板６０３とで共晶状態を発生させる。つぎに、Ｓｉ基板６０３、Ａｕ／Ｃｒ膜６０２、ＳｉＯ2膜６０１、ＧｅＳｂ2Ｔｅ4５０１を剥離する（図６（４））。
ＧｅＳｂ2Ｔｅ4５０１に含まれた導電性上昇部６００はＳｉＯ2膜６０１によりＳｉ基板、Ａｕ／Ｃｒ膜６０２から電気的に絶縁され、この領域に電子の閉じ込め状態を発生させることができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は、以上のように、電圧印加により、非導電性薄膜に導電率が上昇した微細な導電性上昇部を形成し、該導電性上昇部の少なくとも一部と、少なくとも一部に非導電性を有する別の基板の該非導電性部分の一部とを接触させ、この導電性上昇部を含む非導電性薄膜を前記別の基板に転写する構成により、微細な領域に電子を閉じ込める構造を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による微細加工方法を示す図である。
【図２】実施例１に用いた微細加工装置を示す図である。
【図３】実施例１の加工方法を示す図である。
【図４】実施例２に用いた微細加工装置を示す図である。
【図５】実施例３に用いた微細加工装置を示す図である。
【図６】実施例３の加工方法を示す図である。
【符号の説明】
１０１：探針
１０２：非導電性薄膜
１０３：導電性基板
１０４：電源
１０５：導電性上昇部
１０６：基板
２０１：探針
２０２：ポリイミドＬＢ膜
２０３：Ａｕ薄膜
２０４：マイカ
２０５：ピエゾ素子
２０６：電源
２０７：電流検出装置
２０８：Ｚ方向位置制御回路
２０９：ＸＹ方向位置制御回路
２１０：マイクロコンピュータ
３００：導電性上昇部
３０１：Ｓｉ基板
３０２：エポキシ樹脂
４０１：探針
４０２：カンチレバー
４０３：レーザ
４０４：２分割センサ
４０５：ポリイミドＬＢ膜
４０６：Ａｕ薄膜
４０７：マイカ
４０８：ピエゾ素子
４０９：電源
４１０：Ｚ方向位置制御回路
４１１：ＸＹ方向位置制御回路
４１２：たわみ量検出装置
４１３：マイクロコンピュータ
５０１：ＧｅＳｂ2Ｔｅ4薄膜
５０２：加工試料
６００：導電性上昇部
６０１：ＳｉＯ2薄膜
６０２：Ａｕ／Ｃｒ膜
６０３：Ｓｉ基板
Claims (5)
- 微細な領域に電子を閉じ込める構造を形成する微細加工方法であって、導電性基板上に設けられた非導電性薄膜に対向して配置された探針を、非導電性薄膜の加工すべき表面または該表面近傍に位置させ、前記導電性基板と前記探針との間に電圧を印加して、前記非導電性薄膜の導電率が上昇した導電性上昇部を形成し、前記導電性上昇部の少なくとも一部と、少なくとも一部に非導電性を有する別の基板の該非導電性部分の一部とを接触させ、前記導電性上昇部を含む非導電性薄膜を前記別の基板に転写し、該導電性上昇部を非導電性の領域で囲んで微細な領域に電子を閉じ込める構造を形成することを特徴とする微細加工方法。
- 前記非導電性薄膜が、ラングミュアーブロジェット法により形成されたことを特徴とする請求項１に記載の微細加工方法。
- 前記非導電性薄膜が、ポリイミドであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の微細加工方法。
- 前記探針は、弾性体により支持された構成を備え、前記電圧印加は該弾性体により支持された探針の先端が前記非導電性薄膜表面に接触した位置で行われることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の微細加工方法。
- 前記微細加工方法は、前記弾性体のたわみ量を検出するステップを含むことを特徴とする請求項４に記載の微細加工方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15914497A JP3697025B2 (ja) | 1997-06-02 | 1997-06-02 | 微細加工方法 |
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