JPH06267940A - 微細加工装置 - Google Patents
微細加工装置Info
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- JPH06267940A JPH06267940A JP5049713A JP4971393A JPH06267940A JP H06267940 A JPH06267940 A JP H06267940A JP 5049713 A JP5049713 A JP 5049713A JP 4971393 A JP4971393 A JP 4971393A JP H06267940 A JPH06267940 A JP H06267940A
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- sample substrate
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
- C23C16/047—Coating on selected surface areas, e.g. using masks using irradiation by energy or particles
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- 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S977/00—Nanotechnology
- Y10S977/84—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure
- Y10S977/849—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure with scanning probe
- Y10S977/855—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure with scanning probe for manufacture of nanostructure
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- Organic Chemistry (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 シリコン基板上に微細な酸化膜及び窒化膜を
形成する。又、シリコン基板上の金属不純物を検出し除
去する微細加工を目的とする。 【構成】 真空チャンバー又はガス置換用チャンバー１
２０内に、一定の力でシリコン基板１０５を押すことが
可能な電極１０４を有し、シリコン基板１０５と電極１
０４間に所定の電流を流すことが可能なバイアス電源１
１５及びシリコン基板１０５下部に温度制御された加熱
用ヒータ１０６および位置合わせ機構１０７を有し、
又、試料近傍の雰囲気調整用ガス導入ノズル１１６を有
する。
形成する。又、シリコン基板上の金属不純物を検出し除
去する微細加工を目的とする。 【構成】 真空チャンバー又はガス置換用チャンバー１
２０内に、一定の力でシリコン基板１０５を押すことが
可能な電極１０４を有し、シリコン基板１０５と電極１
０４間に所定の電流を流すことが可能なバイアス電源１
１５及びシリコン基板１０５下部に温度制御された加熱
用ヒータ１０６および位置合わせ機構１０７を有し、
又、試料近傍の雰囲気調整用ガス導入ノズル１１６を有
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコンの基板上にナ
ノメータオーダの線幅の酸化膜及び窒化膜を形成する微
細細線描画装置に属するものである。
ノメータオーダの線幅の酸化膜及び窒化膜を形成する微
細細線描画装置に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、シリコン基板上に酸化膜の細線を
形成する場合、シリコン基板の表面を熱酸化等で一定の
厚み酸化させておき、この表面にレジスト材を一様に塗
布し、電子ビーム露光装置等で描画して作成したマスク
を通して露光し、最後に不要の酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ2 ）をエッチングで除去する方法等が用いられてい
る。この方法は、１回マスク材を作成するとバッチ処理
が可能で、大量処理が可能であるが、側面方向のエッチ
ングの影響を受けて、最少線幅が１００ｎｍ〜２００ｎ
ｍ程度が下限である。又、上記のように酸化、リソグラ
フィー、エッチング等の多数のプロセスを必要とする。
形成する場合、シリコン基板の表面を熱酸化等で一定の
厚み酸化させておき、この表面にレジスト材を一様に塗
布し、電子ビーム露光装置等で描画して作成したマスク
を通して露光し、最後に不要の酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ2 ）をエッチングで除去する方法等が用いられてい
る。この方法は、１回マスク材を作成するとバッチ処理
が可能で、大量処理が可能であるが、側面方向のエッチ
ングの影響を受けて、最少線幅が１００ｎｍ〜２００ｎ
ｍ程度が下限である。又、上記のように酸化、リソグラ
フィー、エッチング等の多数のプロセスを必要とする。
【０００３】一方、原子間力顕微鏡 (Atomic Force Mic
roscope ; AFM)は、１９８６年にG, Binng, C.Ouate,
C. Gerber らにより発明されている。(Phys. Rev. Let
t56, 936(1986))ＡＦＭは、表面の形状の観測装置とし
て、高分解能で絶縁物試料を含め三次元的形状が得られ
る点が他の観測装置と比較して優れた点である。
roscope ; AFM)は、１９８６年にG, Binng, C.Ouate,
C. Gerber らにより発明されている。(Phys. Rev. Let
t56, 936(1986))ＡＦＭは、表面の形状の観測装置とし
て、高分解能で絶縁物試料を含め三次元的形状が得られ
る点が他の観測装置と比較して優れた点である。
【０００４】本発明は、描画用の電極としてＡＦＭのレ
バー付き探針を使用し、またその優れた三次元の位置決
め精度を利用し、シリコン基板上に任意の酸化膜の微細
細線の形成を行うものである。
バー付き探針を使用し、またその優れた三次元の位置決
め精度を利用し、シリコン基板上に任意の酸化膜の微細
細線の形成を行うものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来、シリコン基板上
に酸化膜の細線を形成する場合、基板の酸化、リソグラ
フィー、エッチング等の幾多のプロセスが介在し、基板
の位置合わせ等の複雑な操作も多い。また最小線幅も１
００ｎｍ〜２００ｎｍが下限である。本発明は、このよ
うな従来技術の問題点を鑑み、ナノメータオーダ（１０
ｎｍ〜１００ｎｍ）で、シリコン基板に直接酸化膜及び
窒化膜を形成し、描画する装置に関するものである。
に酸化膜の細線を形成する場合、基板の酸化、リソグラ
フィー、エッチング等の幾多のプロセスが介在し、基板
の位置合わせ等の複雑な操作も多い。また最小線幅も１
００ｎｍ〜２００ｎｍが下限である。本発明は、このよ
うな従来技術の問題点を鑑み、ナノメータオーダ（１０
ｎｍ〜１００ｎｍ）で、シリコン基板に直接酸化膜及び
窒化膜を形成し、描画する装置に関するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】図１に本発明の機能構成
図を示す。本発明の微細加工装置は、真空チャンバー又
はガス置換用のチャンバー１２０の中に、強電界が印加
可能な電極１０４を試料としてのシリコン基板１０５上
又は極近傍に配し、この電極１０４とシリコン基板１０
５と導通のある試料台１０６の間に、一定の時間ある電
圧を供給できるバイアス電源１１５を有する。一方、こ
の電極１０４には、電極１０４がシリコン基板に対して
常に一定の力で接触するための力制御系１０１が付加さ
れている。
図を示す。本発明の微細加工装置は、真空チャンバー又
はガス置換用のチャンバー１２０の中に、強電界が印加
可能な電極１０４を試料としてのシリコン基板１０５上
又は極近傍に配し、この電極１０４とシリコン基板１０
５と導通のある試料台１０６の間に、一定の時間ある電
圧を供給できるバイアス電源１１５を有する。一方、こ
の電極１０４には、電極１０４がシリコン基板に対して
常に一定の力で接触するための力制御系１０１が付加さ
れている。
【０００７】シリコン基板１０５は、加熱機構のついた
試料台１０６の上に保持され、所定の温度に制御されて
いる。試料台１０６の下には、精密位置決め機構１０７
を有し、またシリコン基板１０５と電極間に流れる電流
が一定になるように、バイアス電源１１５を制御し、ま
た電荷量が所定の値に達した場合、他の場所へ移動する
機構を有する。又、試料台１０６近傍に反応性ガス（Ｏ
2 Ｎ2 等）の分圧を一定にするようなガス導入ノズル１
６を有する。
試料台１０６の上に保持され、所定の温度に制御されて
いる。試料台１０６の下には、精密位置決め機構１０７
を有し、またシリコン基板１０５と電極間に流れる電流
が一定になるように、バイアス電源１１５を制御し、ま
た電荷量が所定の値に達した場合、他の場所へ移動する
機構を有する。又、試料台１０６近傍に反応性ガス（Ｏ
2 Ｎ2 等）の分圧を一定にするようなガス導入ノズル１
６を有する。
【０００８】
【作用】上記のように構成された微細加工装置は以下の
ように作用する。シリコン基板１０５と電極１０４の間
に強電界が加わることにより、電極１０４下のシリコン
基板１０５上の薄いシリコン化合物膜内のガス元素およ
びシリコン基板面のシリコンが各々イオン化し、イオン
化した元素とシリコンが結合することにより、シリコン
化合物膜が一定の割合で、所定の厚み形成される。所定
の厚み形成されたのち、他の場所へ移動する構成とした
ことにより所定のパターン形状のシリコン化合物膜が形
成される。
ように作用する。シリコン基板１０５と電極１０４の間
に強電界が加わることにより、電極１０４下のシリコン
基板１０５上の薄いシリコン化合物膜内のガス元素およ
びシリコン基板面のシリコンが各々イオン化し、イオン
化した元素とシリコンが結合することにより、シリコン
化合物膜が一定の割合で、所定の厚み形成される。所定
の厚み形成されたのち、他の場所へ移動する構成とした
ことにより所定のパターン形状のシリコン化合物膜が形
成される。
【０００９】
【実施例】以下に、本発明の一実施例を図２に基づいて
説明する。ここでは、力検出機構及び位置決め機構とし
て光テコ方式ＡＦＭを利用している。最初に構成を説明
する。
説明する。ここでは、力検出機構及び位置決め機構とし
て光テコ方式ＡＦＭを利用している。最初に構成を説明
する。
【００１０】図２において、１は半導体レーザ、２はポ
ジションセンシティブディテクター（２分割又は４分割
フォトダイオード）、３はカンチレバー、４は電極とし
て働く導電性の探針、５は試料としてのシリコン基板、
６は加熱機構付試料台、７は三次元ピエゾスキャナー、
８はＺ軸サーボ制御系、９はｘ，ｙ走査系、１０は画像
処理及びシステム制御系、１１は画像表示系走査パター
ン入力系、１２、１３はプリアンプ、１４は積分器、１
５はバイアス電源、１６はガス導入ノズル、１７はガス
流量調節バルブ、１８は温度コントローラ、２０は真空
チャンバー又はガス置換用チャンバーである。以下に装
置の動作を説明する。。
ジションセンシティブディテクター（２分割又は４分割
フォトダイオード）、３はカンチレバー、４は電極とし
て働く導電性の探針、５は試料としてのシリコン基板、
６は加熱機構付試料台、７は三次元ピエゾスキャナー、
８はＺ軸サーボ制御系、９はｘ，ｙ走査系、１０は画像
処理及びシステム制御系、１１は画像表示系走査パター
ン入力系、１２、１３はプリアンプ、１４は積分器、１
５はバイアス電源、１６はガス導入ノズル、１７はガス
流量調節バルブ、１８は温度コントローラ、２０は真空
チャンバー又はガス置換用チャンバーである。以下に装
置の動作を説明する。。
【００１１】試料は、通常のシリコン基板５を用い、加
熱機構付き試料台６の上に所定の温度になるように制御
されている。一方試料の雰囲気は、真空チャンバー又は
ガス置換用チャンバー２０により酸素ガス又は窒素ガス
の分圧が制御されている。シリコン基板５の上には導電
性の探針４のついたカンチレバー３があり、このレバー
の反りは半導体レーザ１及びポジションセンシティブデ
ィテクター２により光テコを形成し、モニタしている。
一方、加熱機構付試料台６の下方には、ｘ，ｙ，ｚ三次
元方向にシリコン基板５を移動可能な三次元精密位置決
め機構としての三次元スキャナー７を有し、常にカンチ
レバー３の反りが一定、すなわちシリコン基板５を押す
力が一定になるようにプリアンプ１２及びＺ軸サーボ系
８を用いて三次元ピエゾスキャナー７を制御している。
次に、描画及び酸化膜の形成の手順を示す。
熱機構付き試料台６の上に所定の温度になるように制御
されている。一方試料の雰囲気は、真空チャンバー又は
ガス置換用チャンバー２０により酸素ガス又は窒素ガス
の分圧が制御されている。シリコン基板５の上には導電
性の探針４のついたカンチレバー３があり、このレバー
の反りは半導体レーザ１及びポジションセンシティブデ
ィテクター２により光テコを形成し、モニタしている。
一方、加熱機構付試料台６の下方には、ｘ，ｙ，ｚ三次
元方向にシリコン基板５を移動可能な三次元精密位置決
め機構としての三次元スキャナー７を有し、常にカンチ
レバー３の反りが一定、すなわちシリコン基板５を押す
力が一定になるようにプリアンプ１２及びＺ軸サーボ系
８を用いて三次元ピエゾスキャナー７を制御している。
次に、描画及び酸化膜の形成の手順を示す。
【００１２】画像表示系及び走査パターン入力系１１よ
り描画図形を入力すると、シリコン基板５は、ｘ，ｙ走
査系９及び三次元ピエゾスキャナー２７により所定の位
置に移動する。位置決め終了後における図形パターンを
形成するための動作の説明図を図３に示す。図３におい
て、各ピクセルパターン形成時に、バイアス電源１５よ
り試料台６に加えるバイアス電圧Ｖ（ｔ）のグラフを図
４（ａ）に、プリアンプ１３に入力される電流Ｉ（ｔ）
のグラフを図４（ｂ）に、積分器１４に積算される電荷
量Ｑ（ｔ）のグラフを図４（ｃ）に示す。
り描画図形を入力すると、シリコン基板５は、ｘ，ｙ走
査系９及び三次元ピエゾスキャナー２７により所定の位
置に移動する。位置決め終了後における図形パターンを
形成するための動作の説明図を図３に示す。図３におい
て、各ピクセルパターン形成時に、バイアス電源１５よ
り試料台６に加えるバイアス電圧Ｖ（ｔ）のグラフを図
４（ａ）に、プリアンプ１３に入力される電流Ｉ（ｔ）
のグラフを図４（ｂ）に、積分器１４に積算される電荷
量Ｑ（ｔ）のグラフを図４（ｃ）に示す。
【００１３】図３において、バイアス電源１５よりバイ
アス電圧Ｖ（ｔ）を図４（ａ）に示すようにランプ状に
増加する。この時Ｖ（ｔ）がある電圧のところにくる
と、シリコン基板５と探針４間に図４（ｂ）に示すよう
に電流Ｉ（ｔ）が流れ出しプリアンプ１３に入力され
る。この電流値を常に一定値Ｉｏになるようにバイアス
電圧Ｖ（ｔ）を制御する。プリアンプ１３に入力される
微小電流Ｉ（ｔ）は、プリアンプ１３によって増幅され
たのち積分器１４に、図４（ｃ）に示すように電荷量Ｑ
（ｔ）として積算される。この電荷量Ｑ（ｔ）が時刻ｔ
1 において、ある一定の電荷量Ｑ0 になったところで、
バイアス電圧Ｖ（ｔ）をゼロボルトに戻す（時刻
ｔ2 ）。この結果、プリアンプ１３に流れ込む電流はＩ
（ｔ）は０に戻る（時刻ｔ3 ）。
アス電圧Ｖ（ｔ）を図４（ａ）に示すようにランプ状に
増加する。この時Ｖ（ｔ）がある電圧のところにくる
と、シリコン基板５と探針４間に図４（ｂ）に示すよう
に電流Ｉ（ｔ）が流れ出しプリアンプ１３に入力され
る。この電流値を常に一定値Ｉｏになるようにバイアス
電圧Ｖ（ｔ）を制御する。プリアンプ１３に入力される
微小電流Ｉ（ｔ）は、プリアンプ１３によって増幅され
たのち積分器１４に、図４（ｃ）に示すように電荷量Ｑ
（ｔ）として積算される。この電荷量Ｑ（ｔ）が時刻ｔ
1 において、ある一定の電荷量Ｑ0 になったところで、
バイアス電圧Ｖ（ｔ）をゼロボルトに戻す（時刻
ｔ2 ）。この結果、プリアンプ１３に流れ込む電流はＩ
（ｔ）は０に戻る（時刻ｔ3 ）。
【００１４】この後、次の位置に移動するようにｘ，ｙ
走査系９に信号を送る。以下、上記動作を繰り返し行い
所定の図形パターンを形成していく。尚、一定の酸化膜
質を形成するためには、一定の温度、雰囲気及び電荷注
入量で行うことが重要である。又、線幅の均一性は、シ
リコン基板５の表面と探針４の接触面積に影響を受け
る。従って、シリコン基板５のように平坦な基板の場
合、探針のラフネスが重要となる。図５に示すように、
先端が球形の探針は、試料面のラフネスの影響を受けに
くい。今、探針４の先端部の球面半径をｒとし、シリコ
ン基板５の裏面の平均粗さをｒrms とすると、探針４と
シリコン基板５の表面の接触幅Ｗは、 （ｒ≫ｒrms とすると） Ｗ〜√８ｒｒrms … （１） となり、今、ｒ＝１０ｎｍ ｒrms ＝１ｎｍとする。接
触幅（最小線幅）は約９ｎｍとなる。
走査系９に信号を送る。以下、上記動作を繰り返し行い
所定の図形パターンを形成していく。尚、一定の酸化膜
質を形成するためには、一定の温度、雰囲気及び電荷注
入量で行うことが重要である。又、線幅の均一性は、シ
リコン基板５の表面と探針４の接触面積に影響を受け
る。従って、シリコン基板５のように平坦な基板の場
合、探針のラフネスが重要となる。図５に示すように、
先端が球形の探針は、試料面のラフネスの影響を受けに
くい。今、探針４の先端部の球面半径をｒとし、シリコ
ン基板５の裏面の平均粗さをｒrms とすると、探針４と
シリコン基板５の表面の接触幅Ｗは、 （ｒ≫ｒrms とすると） Ｗ〜√８ｒｒrms … （１） となり、今、ｒ＝１０ｎｍ ｒrms ＝１ｎｍとする。接
触幅（最小線幅）は約９ｎｍとなる。
【００１５】次に、酸化膜の形成を例とした原理図を図
６に示す。図６に示すように、シリコン基板６５の上に
薄い酸化シリコン６６が形成されており、その上に金属
の電極６４が接触している。今、シリコン基板６５側を
正に、金属電極６４側を負に、また酸化シリコンに加わ
る電界が、１０4 Ｖ／ｃｍ〜１０3 Ｖ／ｃｍ程度になる
ようにバイアス電圧を印加する。このような強電界中で
は、酸化シリコン中の酸素は、トンネル電流等の電子に
より下記（２）式のように電離される。
６に示す。図６に示すように、シリコン基板６５の上に
薄い酸化シリコン６６が形成されており、その上に金属
の電極６４が接触している。今、シリコン基板６５側を
正に、金属電極６４側を負に、また酸化シリコンに加わ
る電界が、１０4 Ｖ／ｃｍ〜１０3 Ｖ／ｃｍ程度になる
ようにバイアス電圧を印加する。このような強電界中で
は、酸化シリコン中の酸素は、トンネル電流等の電子に
より下記（２）式のように電離される。
【００１６】 Ｏ2 ＋ｅ → Ｏ- ＋Ｏ … （２） 又、シリコン中では下記（３）式のようにイオン化す
る。 Ｓｉ → Ｓｉ+ ＋ｅ … （３） （２）、（３）式で生成されるＯ- 及びＳ+ のイオンが
シリコン及び酸化シリコンの界面で、下記（４）式のよ
うに反応し、酸化シリコン膜が形成されるものと思われ
る。
る。 Ｓｉ → Ｓｉ+ ＋ｅ … （３） （２）、（３）式で生成されるＯ- 及びＳ+ のイオンが
シリコン及び酸化シリコンの界面で、下記（４）式のよ
うに反応し、酸化シリコン膜が形成されるものと思われ
る。
【００１７】 Ｓｉ+ ＋Ｏ- ＋Ｏ → ＳｉＯ2 … （４） 尚、Ｏ- イオンが電界の影響を受けて、８５０℃の温度
条件で酸化膜の形成に寄与することは、Paul J. Jorgen
sen(Journsl fo chemicel physics vol 37 Number 4 Au
gust 15, 1962)に述べられている。本プロセスで、酸化
の初期過程は、非常に薄い酸化膜（〜２０Å以下）に強
電界１０6 ／ｃｍ〜１０8 ／ｃｍを印加したことによ
り、トンネル電流又はシリコン基板より引き出された電
子により界面付近で酸素がイオン化され、酸化膜形成に
寄与したものと思われ、室温でも酸化膜は形成された。
又、バイアス電圧の極性を反転すると酸化膜は、ほとん
ど形成されなかった。又、（２）〜（４）式に示したよ
うに金属電極６４とシリコン基板６５間に流れる電流を
制御することにより酸化速度の制御すなわち酸化膜厚の
制御が可能になる。
条件で酸化膜の形成に寄与することは、Paul J. Jorgen
sen(Journsl fo chemicel physics vol 37 Number 4 Au
gust 15, 1962)に述べられている。本プロセスで、酸化
の初期過程は、非常に薄い酸化膜（〜２０Å以下）に強
電界１０6 ／ｃｍ〜１０8 ／ｃｍを印加したことによ
り、トンネル電流又はシリコン基板より引き出された電
子により界面付近で酸素がイオン化され、酸化膜形成に
寄与したものと思われ、室温でも酸化膜は形成された。
又、バイアス電圧の極性を反転すると酸化膜は、ほとん
ど形成されなかった。又、（２）〜（４）式に示したよ
うに金属電極６４とシリコン基板６５間に流れる電流を
制御することにより酸化速度の制御すなわち酸化膜厚の
制御が可能になる。
【００１８】以上は、主として酸化シリコン膜の形成に
ついて説明したが、雰囲気ガスを窒素に変えることによ
り窒化シリコン膜の形成も可能である。また、シリコン
基板としては、水素原子で終端したシリコン基板または
自然酸化膜のついた基板または極薄の窒化膜のついたシ
リコン基板を用いることができる。
ついて説明したが、雰囲気ガスを窒素に変えることによ
り窒化シリコン膜の形成も可能である。また、シリコン
基板としては、水素原子で終端したシリコン基板または
自然酸化膜のついた基板または極薄の窒化膜のついたシ
リコン基板を用いることができる。
【００１９】又、本装置は、シリコン基板表面に残存す
る金属不純物の検出及び除去にも使用可能である。方法
はバイアス電圧を図６に示す極性とは逆に接続する。す
なわち、酸化シリコン膜が形成しない方向で電極６４と
シリコン基板６５間の電流をモニタする。この時、金属
不純物の存在するところでは電流が増加する。この場所
で、バイアス電源にパルス状の電圧を印加し、この電流
による局所加熱により、金属不純物原子を蒸発させ除去
する。
る金属不純物の検出及び除去にも使用可能である。方法
はバイアス電圧を図６に示す極性とは逆に接続する。す
なわち、酸化シリコン膜が形成しない方向で電極６４と
シリコン基板６５間の電流をモニタする。この時、金属
不純物の存在するところでは電流が増加する。この場所
で、バイアス電源にパルス状の電圧を印加し、この電流
による局所加熱により、金属不純物原子を蒸発させ除去
する。
【００２０】以上装置の構成としては、ＡＦＭの光テコ
方式を用いた系に基づいて説明した。他の実施例として
は光干渉計、キャパシタ計等の技法を用いることもでき
る。又、原子レベルの位置合わせが不要な場合は、三次
元ピエゾスキャナーを使用しないで通常の精密ステージ
等の使用も可能である。又、力制御系も微小板バネ（レ
バー）の変位制御で行ったが、一般のコイルバネ、ダイ
ヤフラム等の使用も可能である。
方式を用いた系に基づいて説明した。他の実施例として
は光干渉計、キャパシタ計等の技法を用いることもでき
る。又、原子レベルの位置合わせが不要な場合は、三次
元ピエゾスキャナーを使用しないで通常の精密ステージ
等の使用も可能である。又、力制御系も微小板バネ（レ
バー）の変位制御で行ったが、一般のコイルバネ、ダイ
ヤフラム等の使用も可能である。
【００２１】
【発明の効果】シリコン基板と電極の間に電圧を印加す
ることにより、シリコン基板上に酸化、及び窒化膜を室
温で形成できるようになった。従って、従来のこのよう
な基板の酸化、リソグラフィー、エッチング等のプロセ
スなしに微細な酸化膜の細線及びパターンの形成が可能
になった。又、最小線幅は従来と比較して１／２〜１／
５（２００〜５００Å）程度となった。基板のラフネス
を低減させ、より微細な電極が使用できると、特定の原
子のみの酸化すなわち、原子単位のデバイスの製作の道
具となる。現状でも極微細構造のＭＯＳＦＥＴの製作の
道具となりうる。又、デバイスの特定の位置に酸化膜を
形成することにより、欠陥等の修復装置となる。又、直
接シリコン基板上に描画し、酸化膜を形成することによ
り、微細なマスク作成装置ともなる。
ることにより、シリコン基板上に酸化、及び窒化膜を室
温で形成できるようになった。従って、従来のこのよう
な基板の酸化、リソグラフィー、エッチング等のプロセ
スなしに微細な酸化膜の細線及びパターンの形成が可能
になった。又、最小線幅は従来と比較して１／２〜１／
５（２００〜５００Å）程度となった。基板のラフネス
を低減させ、より微細な電極が使用できると、特定の原
子のみの酸化すなわち、原子単位のデバイスの製作の道
具となる。現状でも極微細構造のＭＯＳＦＥＴの製作の
道具となりうる。又、デバイスの特定の位置に酸化膜を
形成することにより、欠陥等の修復装置となる。又、直
接シリコン基板上に描画し、酸化膜を形成することによ
り、微細なマスク作成装置ともなる。
【図１】本発明の微細加工装置の代表的な構成の一例を
示す機能ブロック図である。
示す機能ブロック図である。
【図２】本発明の微細加工装置の一実施例を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図３】本発明の微細加工装置の動作説明図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は本発明の微細加工装置の動作
を説明するためのグラフである。
を説明するためのグラフである。
【図５】本発明の微細加工装置における探針と表面粗さ
と加工線幅の関係を示す説明図である。
と加工線幅の関係を示す説明図である。
【図６】本発明の微細加工装置による酸化膜形成の原理
を示すための説明図である。
を示すための説明図である。
１０１ 力制御系 １０４ 電極 １０５ シリコン基板 １０６ 加熱機構付試料台 １０７ 三次元精密位置決め機構 １１３ 微小電流コントローラ １１４ 積分器 １１５ バイアス電源 １１６ ガス導入ノズル １２０ 真空チャンバー又はガス置換用チャンバー
Claims (6)
- 【請求項１】 真空チャンバー又は反応ガスの分圧が制
御されたチャンバー内に、試料基板と、前記試料基板表
面に接触する電極と、前記電極を一定の圧力で前記試料
基板に押しつける力制御系と、前記試料基板表面の温度
を所定の値に制御する温度制御系と、前記電極と前記試
料基板間に所定の電流を流すことが可能なバイアス電源
と、前記電極と前記試料基板間に流れる微小電流を検出
及び制御する微小電流制御系と、前記微小電流を一定時
間積分する積分器と、前記試料基板を連続的に移動する
位置合わせ機構と、前記試料基板表面に膜を形成するた
めのガスを導入するノズルとを設けたことを特徴とする
微細加工装置。 - 【請求項２】 加工試料として、水素原子で終端したシ
リコン基板又は自然酸化膜のついたシリコン基板又は極
薄の窒化膜のついたシリコン基板を用いて、反応ガスと
して酸素及び窒素を用いることを特徴とした請求項１記
載の微細加工装置。 - 【請求項３】 試料の加工時に前記電流計に流れる電流
が、所定値になるようにバイアス電圧を制御し、その積
分値が所定値になるとバイアス電圧をゼロボルトに戻
し、次の加工位置へ移動する命令を回路系を有すること
を特徴とする請求項１または２に記載の微細加工装置。 - 【請求項４】 前記基板表面の温度が室温であることを
特徴とする請求項１から３に記載の微細加工装置。 - 【請求項５】 前記電極の端部が凸球面状であることを
特徴とした請求項１から３に記載の微細加工装置。 - 【請求項６】 シリコン基板と電極間に流れる電流をモ
ニタし、電流の増減によりシリコン基板上の金属不純物
を検出し、前記バイアス電源にパルス状の電圧を印加
し、局所加熱によりこの不純物を蒸発除去することを特
徴とする請求項１または２に記載の微細加工装置。
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ID=12838834
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