JPH06220684A - トンネル電流微細加工法 - Google Patents
トンネル電流微細加工法Info
- Publication number
- JPH06220684A JPH06220684A JP29395292A JP29395292A JPH06220684A JP H06220684 A JPH06220684 A JP H06220684A JP 29395292 A JP29395292 A JP 29395292A JP 29395292 A JP29395292 A JP 29395292A JP H06220684 A JPH06220684 A JP H06220684A
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- tunnelling
- electrolytic deposition
- micro
- probe
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 溶液中において基体表面に微細探針を対向さ
せ、溶液中のイオン化物質をトンネル電流によって微細
探針下のみに電解析出させる。または、溶液中において
基体表面に微細探針を対向させ、トンネル電流によって
微細探針下の基体表面をアノード溶解させる。 【効果】 溶液中でトンネル状態にある非常に限定され
たナノメータオーダーの微細領域の加工が被加工物基体
にひずみを与えることなく高速かつ速度をコントロール
しながら可能となる。また、真空中やガス環境中に較
べ、水溶液中等で材料をイオン化することは極めて容易
であり、低コストで種々の材料の加工が実現できると期
待される。
せ、溶液中のイオン化物質をトンネル電流によって微細
探針下のみに電解析出させる。または、溶液中において
基体表面に微細探針を対向させ、トンネル電流によって
微細探針下の基体表面をアノード溶解させる。 【効果】 溶液中でトンネル状態にある非常に限定され
たナノメータオーダーの微細領域の加工が被加工物基体
にひずみを与えることなく高速かつ速度をコントロール
しながら可能となる。また、真空中やガス環境中に較
べ、水溶液中等で材料をイオン化することは極めて容易
であり、低コストで種々の材料の加工が実現できると期
待される。
Description
【産業上の利用分野】この発明は、トンネル電流微細加
工法に関するものである。さらに詳しくは、この発明
は、トンネル探針による新しいナノメートルオーダーの
微細加工をも可能とするトンネル電流微細加工法に関す
るものである。
工法に関するものである。さらに詳しくは、この発明
は、トンネル探針による新しいナノメートルオーダーの
微細加工をも可能とするトンネル電流微細加工法に関す
るものである。
【従来の技術とその課題】従来よりトンネル電子顕微鏡
（ＳＴＭ）技術の発展にともなって、ナノメートルオー
ダーでの計測やその組織構造の改変手段の検討が積極的
に進められてきており、その一環として、ＳＴＭのトン
ネル探針を用いた微細加工が注目されている。たとえ
ば、ナノメートルオーダーの微細加工を目的として、ガ
ス環境中でトンネル探針と基体試料間に電圧をかけ、原
子をイオン化あるいは励起してスパッタ加工、化学エッ
チング、ＣＶＤ成膜を行うことが提案されている。しか
しながら、注目すべき提案ではあるが、この方法には、
ガス環境中の加工であることから、加工に多くのエネル
ギーを必要とすることや多くの材料をイオン化すること
が必要であるなどの実用技術としては多くの困難をかか
えていた。このため、トンネル探針による微細加工につ
いては、その現実的応用は極めて難しい状況にあった。
この発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたもので
あって、ＳＴＭ技術の発展として、これまでの技術的限
界を克服し、微細トンネル探針を用いる新しいナノメー
トルオーダーの微細加工のための方法を提供することを
目的としている。
（ＳＴＭ）技術の発展にともなって、ナノメートルオー
ダーでの計測やその組織構造の改変手段の検討が積極的
に進められてきており、その一環として、ＳＴＭのトン
ネル探針を用いた微細加工が注目されている。たとえ
ば、ナノメートルオーダーの微細加工を目的として、ガ
ス環境中でトンネル探針と基体試料間に電圧をかけ、原
子をイオン化あるいは励起してスパッタ加工、化学エッ
チング、ＣＶＤ成膜を行うことが提案されている。しか
しながら、注目すべき提案ではあるが、この方法には、
ガス環境中の加工であることから、加工に多くのエネル
ギーを必要とすることや多くの材料をイオン化すること
が必要であるなどの実用技術としては多くの困難をかか
えていた。このため、トンネル探針による微細加工につ
いては、その現実的応用は極めて難しい状況にあった。
この発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたもので
あって、ＳＴＭ技術の発展として、これまでの技術的限
界を克服し、微細トンネル探針を用いる新しいナノメー
トルオーダーの微細加工のための方法を提供することを
目的としている。
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、溶液中において基体表面に微細
探針を対向させ、溶液中のイオン化物質をトンネル電流
によって微細探針下のみに電解析出させることを特徴と
するトンネル電流微細加工法を提供する。また、この発
明は、溶液中において基体表面に微細探針を対向させ、
トンネル電流によって微細探針下の基体表面をアノード
溶解させることを特徴とするトンネル電流微細加工法を
も提供する。すなわち、この発明は、トンネル電流を利
用した水、アルコール、その他の電離性の溶液中での基
体材料の微細加工に関するもので、水溶液等の溶液中で
走査トンネル顕微鏡の探針を基体試料に近づけた時にト
ンネル電流に比例した非常に速い電解析出もしくはアノ
ード溶解反応がトンネル探針下のみに起こることを利用
して、低エネルギーで無ひずみのナノメータオーダの微
細加工を行うものである。この方法の実施のための手段
は、走査トンネル顕微鏡本体に溶液中で基体試料の電
位、探針電位を制御する機器により構成される。この装
置の特徴は、トンネル電流を増加させ探針を基体試料表
面に非常に近づけた時に起こるトンネル電流が電気化学
反応に関与する現象を利用するものである。加工法とし
ては、たとえば図１に示すように基体試料（１）表面に
トンネル電流を利用して探針（２）下に電解析出を起こ
させるものと、図２に示すようにトンネル電流を利用し
て探針下を溶解させるものよりなる。もちろん、溶液の
組成、探針や基体の種類、トンネル電流値等は適宜に選
択できることは言うまでもない。実施例により、さらに
この点について詳しく説明する。
を解決するものとして、溶液中において基体表面に微細
探針を対向させ、溶液中のイオン化物質をトンネル電流
によって微細探針下のみに電解析出させることを特徴と
するトンネル電流微細加工法を提供する。また、この発
明は、溶液中において基体表面に微細探針を対向させ、
トンネル電流によって微細探針下の基体表面をアノード
溶解させることを特徴とするトンネル電流微細加工法を
も提供する。すなわち、この発明は、トンネル電流を利
用した水、アルコール、その他の電離性の溶液中での基
体材料の微細加工に関するもので、水溶液等の溶液中で
走査トンネル顕微鏡の探針を基体試料に近づけた時にト
ンネル電流に比例した非常に速い電解析出もしくはアノ
ード溶解反応がトンネル探針下のみに起こることを利用
して、低エネルギーで無ひずみのナノメータオーダの微
細加工を行うものである。この方法の実施のための手段
は、走査トンネル顕微鏡本体に溶液中で基体試料の電
位、探針電位を制御する機器により構成される。この装
置の特徴は、トンネル電流を増加させ探針を基体試料表
面に非常に近づけた時に起こるトンネル電流が電気化学
反応に関与する現象を利用するものである。加工法とし
ては、たとえば図１に示すように基体試料（１）表面に
トンネル電流を利用して探針（２）下に電解析出を起こ
させるものと、図２に示すようにトンネル電流を利用し
て探針下を溶解させるものよりなる。もちろん、溶液の
組成、探針や基体の種類、トンネル電流値等は適宜に選
択できることは言うまでもない。実施例により、さらに
この点について詳しく説明する。
【実施例】電気化学ＳＴＭシステムとしてバイポテンシ
オスタット（板谷方式）を、また探針として先端以外を
絶縁コートしたタングステン針を使用し、電解析出を起
こさせる電極として純金（９９．９％）を用い、室温
（２５℃）の０．１Ｍ ＣｕＳＯ4 ＋０．６％ Ｈ2 Ｓ
Ｏ4 水溶液で局部電解析出を行った。この場合、まず探
針電位を５５ｍＶ（Ａｇ／ＡｇＣｌ）に試料電位を２５
ｍＶに固定してＳＴＭ像をとった。続いて探針を走査領
域の中央に固定し、試料電位を所定の電位、トンネル電
流に設定して電解析出速度を測定した。その後電位をふ
たたび２５ｍＶに戻しＳＴＭ像をとった。そのとき、電
解析出がトンネル電流に依存することを示すグラフを図
３に、またこの現象がトンネル探針下のみに起こってい
ることを示す走査トンネル１顕微鏡像の写真を図４に示
した。なお、図４中の溝は、像の明示のためのものであ
る。この電解析出に関しては金、クロム、銀、白金、
錫、亜鉛など水溶液中等でイオン化するほとんどの金属
やその他のイオン化する材料で可能である。またこの発
明では、銅等を局部アノード溶解させることが可能であ
ることも確認しており、水溶液中等でイオン化する他の
金属、材料にもトンネル電流を用いたアノード溶解によ
る微細加工が可能である。電解析出を利用した加工の１
例（Ｈという文字を描いた）を示したものが図５であ
る。
オスタット（板谷方式）を、また探針として先端以外を
絶縁コートしたタングステン針を使用し、電解析出を起
こさせる電極として純金（９９．９％）を用い、室温
（２５℃）の０．１Ｍ ＣｕＳＯ4 ＋０．６％ Ｈ2 Ｓ
Ｏ4 水溶液で局部電解析出を行った。この場合、まず探
針電位を５５ｍＶ（Ａｇ／ＡｇＣｌ）に試料電位を２５
ｍＶに固定してＳＴＭ像をとった。続いて探針を走査領
域の中央に固定し、試料電位を所定の電位、トンネル電
流に設定して電解析出速度を測定した。その後電位をふ
たたび２５ｍＶに戻しＳＴＭ像をとった。そのとき、電
解析出がトンネル電流に依存することを示すグラフを図
３に、またこの現象がトンネル探針下のみに起こってい
ることを示す走査トンネル１顕微鏡像の写真を図４に示
した。なお、図４中の溝は、像の明示のためのものであ
る。この電解析出に関しては金、クロム、銀、白金、
錫、亜鉛など水溶液中等でイオン化するほとんどの金属
やその他のイオン化する材料で可能である。またこの発
明では、銅等を局部アノード溶解させることが可能であ
ることも確認しており、水溶液中等でイオン化する他の
金属、材料にもトンネル電流を用いたアノード溶解によ
る微細加工が可能である。電解析出を利用した加工の１
例（Ｈという文字を描いた）を示したものが図５であ
る。
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明の方
法によって、溶液中でトンネル状態にある非常に限定さ
れたナノメータオーダーの微細領域の加工が被加工物基
体にひずみを与えることなく高速かつ速度をコントロー
ルしながら可能となる。また、真空中やガス環境中に較
べ、水溶液中等で材料をイオン化することは極めて容易
であり、低コストで種々の材料の微細加工が実現できる
と期待される。
法によって、溶液中でトンネル状態にある非常に限定さ
れたナノメータオーダーの微細領域の加工が被加工物基
体にひずみを与えることなく高速かつ速度をコントロー
ルしながら可能となる。また、真空中やガス環境中に較
べ、水溶液中等で材料をイオン化することは極めて容易
であり、低コストで種々の材料の微細加工が実現できる
と期待される。
【図１】この発明の方法による電解析出を示した模式断
面図である。
面図である。
【図２】この発明の方法によるアノード溶解を示した模
式断面図である。
式断面図である。
【図３】電解析出におけるトンネル電流値と析出速度と
の相関図である。
の相関図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は、電解析出前後のＳＴＭ像図で
ある。（ａ）は、加工前、（ｂ）は加工後を示してい
る。
ある。（ａ）は、加工前、（ｂ）は加工後を示してい
る。
【図５】アノード溶解の例を示したＳＴＭ像図である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年１２月２７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
Claims (2)
- 【請求項１】 溶液中において基体表面に微細探針を対
向させ、溶液中のイオン化物質をトンネル電流によって
微細探針下のみに電解析出させることを特徴とするトン
ネル電流微細加工法。 - 【請求項２】 溶液中において基体表面に微細探針を対
向させ、トンネル電流によって微細探針下の基体表面を
アノード溶解させることを特徴とするトンネル電流微細
加工法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4293952A JPH0823078B2 (ja) | 1992-10-08 | 1992-10-08 | トンネル電流微細加工法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4293952A JPH0823078B2 (ja) | 1992-10-08 | 1992-10-08 | トンネル電流微細加工法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06220684A true JPH06220684A (ja) | 1994-08-09 |
| JPH0823078B2 JPH0823078B2 (ja) | 1996-03-06 |
Family
ID=17801308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4293952A Expired - Lifetime JPH0823078B2 (ja) | 1992-10-08 | 1992-10-08 | トンネル電流微細加工法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0823078B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0860383A (ja) * | 1994-08-23 | 1996-03-05 | Agency Of Ind Science & Technol | 局所エッチング方法及び装置 |
-
1992
- 1992-10-08 JP JP4293952A patent/JPH0823078B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0860383A (ja) * | 1994-08-23 | 1996-03-05 | Agency Of Ind Science & Technol | 局所エッチング方法及び装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0823078B2 (ja) | 1996-03-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |