JPH0674899A - 試料表面の測定方法と装置及び試料表面の微細加工方法と装置 - Google Patents
試料表面の測定方法と装置及び試料表面の微細加工方法と装置Info
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- JPH0674899A JPH0674899A JP23087192A JP23087192A JPH0674899A JP H0674899 A JPH0674899 A JP H0674899A JP 23087192 A JP23087192 A JP 23087192A JP 23087192 A JP23087192 A JP 23087192A JP H0674899 A JPH0674899 A JP H0674899A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 試料の微小領域からの発光を検出するための
プローブと微小電極を一体化したプローブを用いて、試
料表面の微小領域に電流を流しながら前記微小領域から
の発光を検出し、試料表面の特性を評価または微細加工
する。 【構成】 先端を鋭利化した光ファイバ（１，２）の表
面を導電性かつ透光性を有する物質、例えばＳｎ添加Ｉ
ｎ2 Ｏ3 （３）で被覆する。試料表面の微小領域に光を
検出または照射するプローブと電流を流すプローブを一
体化したプローブを用いることにより、電子のトンネル
現象に伴う発光の測定、レーザ光を照射したときにプロ
ーブと試料の間に流れる電流の測定を効率よく行う。ま
た光電気化学反応を用いた微細加工において、試料全面
ではなく電流を流す領域のみに光を照射し、電流を流さ
ない領域の表面の荒れを防ぐ。
プローブと微小電極を一体化したプローブを用いて、試
料表面の微小領域に電流を流しながら前記微小領域から
の発光を検出し、試料表面の特性を評価または微細加工
する。 【構成】 先端を鋭利化した光ファイバ（１，２）の表
面を導電性かつ透光性を有する物質、例えばＳｎ添加Ｉ
ｎ2 Ｏ3 （３）で被覆する。試料表面の微小領域に光を
検出または照射するプローブと電流を流すプローブを一
体化したプローブを用いることにより、電子のトンネル
現象に伴う発光の測定、レーザ光を照射したときにプロ
ーブと試料の間に流れる電流の測定を効率よく行う。ま
た光電気化学反応を用いた微細加工において、試料全面
ではなく電流を流す領域のみに光を照射し、電流を流さ
ない領域の表面の荒れを防ぐ。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は試料表面の微小領域に光
を照射した時の電気的特性、または電流を流した時の光
学的特性を評価する方法とその装置、および試料表面の
微小領域に選択的に光を照射しながら電流を流すことに
よる光電気化学反応を原理とする微細加工の方法とその
装置にかかるものである。
を照射した時の電気的特性、または電流を流した時の光
学的特性を評価する方法とその装置、および試料表面の
微小領域に選択的に光を照射しながら電流を流すことに
よる光電気化学反応を原理とする微細加工の方法とその
装置にかかるものである。
【０００２】
【従来の技術】1980年代初めに、固体表面を原子オーダ
ーで観察できる装置として走査型トンネル顕微鏡（以後
ＳＴＭと呼ぶ）が開発された。先端を鋭く尖らせた探針
を約１nmの距離まで試料表面に近づけ、探針と試料の間
に適当な電圧を印加するとトンネル電流が流れる。この
トンネル電流の大きさは探針と試料の距離に依存するの
で、トンネル電流が一定になるように探針を上下動させ
ながら、探針を横方向に走査すれば、探針の上下動から
試料表面の凹凸を知ることができる。ＳＴＭの探針とし
ては、タングステンや白金イリジウムなどの金属細線の
先端を電解研磨あるいは機械研磨して曲率半径を0.1 μ
ｍ以下にしたものが用いられている。
ーで観察できる装置として走査型トンネル顕微鏡（以後
ＳＴＭと呼ぶ）が開発された。先端を鋭く尖らせた探針
を約１nmの距離まで試料表面に近づけ、探針と試料の間
に適当な電圧を印加するとトンネル電流が流れる。この
トンネル電流の大きさは探針と試料の距離に依存するの
で、トンネル電流が一定になるように探針を上下動させ
ながら、探針を横方向に走査すれば、探針の上下動から
試料表面の凹凸を知ることができる。ＳＴＭの探針とし
ては、タングステンや白金イリジウムなどの金属細線の
先端を電解研磨あるいは機械研磨して曲率半径を0.1 μ
ｍ以下にしたものが用いられている。
【０００３】近年ＳＴＭは単にトンネル電流を検出して
表面の凹凸を観測する手段としてだけでなく、探針と試
料表面の微小領域との相互作用を利用した他の手段への
応用展開がなされてきている。
表面の凹凸を観測する手段としてだけでなく、探針と試
料表面の微小領域との相互作用を利用した他の手段への
応用展開がなされてきている。
【０００４】例えば、1988年に金薄膜のＳＴＭ観察中に
観察領域から微弱な発光があることが発見されている。
発光機構の解明のみならず、この発光現象を新しい表面
計測に応用できないかという期待からも注目をあびてい
る。従来このようなトンネル現象に伴う発光の測定に
は、図６(a) に示すように観察領域の極近くに光学レン
ズを配置して集光し、分光器を通した後、光電子増倍管
で検出する手法が取られている（第51回応用物理学会学
術講演会講演予稿集420 頁(1990 年) ）。
観察領域から微弱な発光があることが発見されている。
発光機構の解明のみならず、この発光現象を新しい表面
計測に応用できないかという期待からも注目をあびてい
る。従来このようなトンネル現象に伴う発光の測定に
は、図６(a) に示すように観察領域の極近くに光学レン
ズを配置して集光し、分光器を通した後、光電子増倍管
で検出する手法が取られている（第51回応用物理学会学
術講演会講演予稿集420 頁(1990 年) ）。
【０００５】これとは逆に探針と試料から成るトンネル
接合に光を照射し、探針試料間を流れる電流の影響を調
べた例もある。赤外線レーザ光をＳＴＭのトンネル接合
に照射すると、意図的に外部から探針と試料の間に電圧
を印加せずとも電流が流れ、その大きさは通常のＳＴＭ
測定でのトンネル電流のI-V 特性の二次導関数δ2 Ｉ／
δＶ2 に比例することが報告されている。トンネル接合
でのI-V 特性は試料の原子構造に依存しているのでレー
ザ光によって誘起された電流もまた、試料の原子構造の
情報を含んでいると思われる（フィジカル・レビュー・
レターズ第６６巻、第１３号1717頁から1720頁（1991
年）[Physical Review Letters Vol.66,No.13,1717-172
0(1991)]）。
接合に光を照射し、探針試料間を流れる電流の影響を調
べた例もある。赤外線レーザ光をＳＴＭのトンネル接合
に照射すると、意図的に外部から探針と試料の間に電圧
を印加せずとも電流が流れ、その大きさは通常のＳＴＭ
測定でのトンネル電流のI-V 特性の二次導関数δ2 Ｉ／
δＶ2 に比例することが報告されている。トンネル接合
でのI-V 特性は試料の原子構造に依存しているのでレー
ザ光によって誘起された電流もまた、試料の原子構造の
情報を含んでいると思われる（フィジカル・レビュー・
レターズ第６６巻、第１３号1717頁から1720頁（1991
年）[Physical Review Letters Vol.66,No.13,1717-172
0(1991)]）。
【０００６】また、ＳＴＭを用いた試料表面の微細加工
も行われている。例えば、ＳＴＭによるｎ−ＧａＡｓの
光電気化学エッチングが報告されている。これは、電解
液中に置かれたｎ−ＧａＡｓのウェハーにタングステン
ハロゲンランプで光を照射してＧａＡｓと電解液の界面
に正孔を誘起し、ＧａＡｓと対向したＳＴＭ探針を超微
小電極として用い、この探針とＧａＡｓ表面の微小領域
に電流を流すことによってその領域を選択的にエッチン
グするものである。電流を流しながら、探針をＧａＡｓ
ウェハ表面に平行に移動すればエッチングパターンをＧ
ａＡｓウェハ上に描くことができる（ジャーナル・オブ
・エレクトロケミカル・ソサイティ１３４号 1038頁か
ら1039頁（1987年）[J.Electrochem.Soc. Vol.134 1038
-1039(1987)]）。
も行われている。例えば、ＳＴＭによるｎ−ＧａＡｓの
光電気化学エッチングが報告されている。これは、電解
液中に置かれたｎ−ＧａＡｓのウェハーにタングステン
ハロゲンランプで光を照射してＧａＡｓと電解液の界面
に正孔を誘起し、ＧａＡｓと対向したＳＴＭ探針を超微
小電極として用い、この探針とＧａＡｓ表面の微小領域
に電流を流すことによってその領域を選択的にエッチン
グするものである。電流を流しながら、探針をＧａＡｓ
ウェハ表面に平行に移動すればエッチングパターンをＧ
ａＡｓウェハ上に描くことができる（ジャーナル・オブ
・エレクトロケミカル・ソサイティ１３４号 1038頁か
ら1039頁（1987年）[J.Electrochem.Soc. Vol.134 1038
-1039(1987)]）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、トンネ
ル発光を検出するための上記の構成では、光学レンズを
トンネル電流が流れている領域に近づければ近づけるほ
ど効率よく発光を検出できるが、図６(a) のように探針
と試料が邪魔になって近づける距離に限界がある。ま
た、探針を走査して場所による発光の違いを調べるとき
には、図６(b) のように立体角が変わるため正確な比較
ができないという問題がある。
ル発光を検出するための上記の構成では、光学レンズを
トンネル電流が流れている領域に近づければ近づけるほ
ど効率よく発光を検出できるが、図６(a) のように探針
と試料が邪魔になって近づける距離に限界がある。ま
た、探針を走査して場所による発光の違いを調べるとき
には、図６(b) のように立体角が変わるため正確な比較
ができないという問題がある。
【０００８】レーザ光照射により誘起される探針と試料
の間に流れる電流を測定するときは、余分なレーザ光が
探針あるいは試料にあたり温度が上昇するのを避けるた
め、レーザ光をレンズで集光して60μｍのスポットにし
て探針に照射して、入射レーザ光に対する電流の効率を
上げている。しかし、効率が最大になるように光学系を
調整するのは容易ではない。
の間に流れる電流を測定するときは、余分なレーザ光が
探針あるいは試料にあたり温度が上昇するのを避けるた
め、レーザ光をレンズで集光して60μｍのスポットにし
て探針に照射して、入射レーザ光に対する電流の効率を
上げている。しかし、効率が最大になるように光学系を
調整するのは容易ではない。
【０００９】また、上記の構成のＳＴＭによる光電気化
学エッチングでは、光をウェハー全面に渡って照射して
いるために、探針から電流を流して意図的にエッチング
した領域以外も、若干エッチングされて表面が荒れてし
まうという欠点があることが報告されている。
学エッチングでは、光をウェハー全面に渡って照射して
いるために、探針から電流を流して意図的にエッチング
した領域以外も、若干エッチングされて表面が荒れてし
まうという欠点があることが報告されている。
【００１０】本発明は、前記従来技術の課題を解決する
ため、試料表面の微小領域に電流を流したときの、微小
な発光を効率よく検出し、試料表面の位置の違いによる
発光強度の違いを同一の測定条件で検出できる方法と装
置、光を照射したときに探針と試料の間に流れる電流を
測定するとき、探針や試料の温度上昇を防ぐためにより
小さいレーザ光入力で電流を流すことのできる方法と装
置、ならびに試料表面の微小な領域を選択的に加工する
方法と装置を提供することを目的とする。
ため、試料表面の微小領域に電流を流したときの、微小
な発光を効率よく検出し、試料表面の位置の違いによる
発光強度の違いを同一の測定条件で検出できる方法と装
置、光を照射したときに探針と試料の間に流れる電流を
測定するとき、探針や試料の温度上昇を防ぐためにより
小さいレーザ光入力で電流を流すことのできる方法と装
置、ならびに試料表面の微小な領域を選択的に加工する
方法と装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の試料表面の測定方法は、試料の微小領域か
らの発光を検出するためのプローブと微小電極を一体化
したプローブを用いて、試料表面の微小領域に電流を流
しながら前記微小領域からの発光を検出し、試料表面の
特性を評価するという構成を備えたものである。
め、本発明の試料表面の測定方法は、試料の微小領域か
らの発光を検出するためのプローブと微小電極を一体化
したプローブを用いて、試料表面の微小領域に電流を流
しながら前記微小領域からの発光を検出し、試料表面の
特性を評価するという構成を備えたものである。
【００１２】次に本発明の第２番目の測定方法は、試料
表面の微小領域に光を照射するためのプローブと電流を
検出するためのプローブを一体化したプローブを用い
て、試料表面の微小領域に光を照射しながら前記微小領
域の少なくとも一部とプローブの間に流れる電流を検出
し、試料表面の特性を評価するという構成を備えたもの
である。
表面の微小領域に光を照射するためのプローブと電流を
検出するためのプローブを一体化したプローブを用い
て、試料表面の微小領域に光を照射しながら前記微小領
域の少なくとも一部とプローブの間に流れる電流を検出
し、試料表面の特性を評価するという構成を備えたもの
である。
【００１３】前記構成においては、透光性の物質からな
る細線の表面の少なくとも先端を含む部分を透光性かつ
導電性を有する物質で被覆したプローブを用いることが
好ましい。
る細線の表面の少なくとも先端を含む部分を透光性かつ
導電性を有する物質で被覆したプローブを用いることが
好ましい。
【００１４】次に本発明の試料表面の微細加工方法は、
試料表面の微小領域に光を照射するためのプローブと電
流を流す微小電極を一体化したプローブを用いて、試料
表面の微小領域にのみ選択的に光を照射しながら、前記
微小領域の少なくとも一部に電流を流し、前記微小領域
をエッチングするか、または前記微小領域に雰囲気中の
物質をデポジションするという構成を備えたものであ
る。
試料表面の微小領域に光を照射するためのプローブと電
流を流す微小電極を一体化したプローブを用いて、試料
表面の微小領域にのみ選択的に光を照射しながら、前記
微小領域の少なくとも一部に電流を流し、前記微小領域
をエッチングするか、または前記微小領域に雰囲気中の
物質をデポジションするという構成を備えたものであ
る。
【００１５】前記構成においては、透光性の物質からな
る細線の表面の少なくとも先端を含む部分を、透光性か
つ導電性を有する物質で被覆したプローブを用いること
が好ましい。
る細線の表面の少なくとも先端を含む部分を、透光性か
つ導電性を有する物質で被覆したプローブを用いること
が好ましい。
【００１６】次に本発明の試料表面の測定装置は、透光
性の物質からなる細線の表面の少なくとも先端を含む部
分を透光性かつ導電性を有する物質で被覆したプローブ
と、前記プローブを通して伝送される光を検出する手段
または前記プローブに光を入力する手段と、前記プロー
ブと試料の間を流れる電流を検出する手段または前記プ
ローブを通じて試料に電流を流すことのできる手段とを
具備したという構成を備えたものである。
性の物質からなる細線の表面の少なくとも先端を含む部
分を透光性かつ導電性を有する物質で被覆したプローブ
と、前記プローブを通して伝送される光を検出する手段
または前記プローブに光を入力する手段と、前記プロー
ブと試料の間を流れる電流を検出する手段または前記プ
ローブを通じて試料に電流を流すことのできる手段とを
具備したという構成を備えたものである。
【００１７】次に本発明の試料表面の微細加工装置は、
透光性の物質からなる細線の表面の少なくとも先端を含
む部分を透光性かつ導電性を有する物質で被覆したプロ
ーブと、前記プローブを通して伝送される光を検出する
手段または前記プローブに光を入力する手段と、前記プ
ローブと試料の間を流れる電流を検出する手段または前
記プローブを通じて試料に電流を流すことのできる手段
とを具備したという構成を備えたものである。
透光性の物質からなる細線の表面の少なくとも先端を含
む部分を透光性かつ導電性を有する物質で被覆したプロ
ーブと、前記プローブを通して伝送される光を検出する
手段または前記プローブに光を入力する手段と、前記プ
ローブと試料の間を流れる電流を検出する手段または前
記プローブを通じて試料に電流を流すことのできる手段
とを具備したという構成を備えたものである。
【００１８】前記構成においては、プローブが、細線の
先端部分のうち最も先端を含みかつ光を透過するための
端面の少なくとも一部分を残して導電性の物質で被覆さ
れていることが好ましい。
先端部分のうち最も先端を含みかつ光を透過するための
端面の少なくとも一部分を残して導電性の物質で被覆さ
れていることが好ましい。
【００１９】また前記構成においては、ブローブが、透
光性かつ導電性を有する針状結晶からなることが好まし
い。また前記構成においては、透光性かつ導電性を有す
る針状結晶が酸化亜鉛、セレン化亜鉛、炭化シリコンの
いずれかであることが好ましい。
光性かつ導電性を有する針状結晶からなることが好まし
い。また前記構成においては、透光性かつ導電性を有す
る針状結晶が酸化亜鉛、セレン化亜鉛、炭化シリコンの
いずれかであることが好ましい。
【００２０】
【作用】本発明では光照射または検出用プローブと電流
検出用プローブが一体化されているので、微妙な調整を
することなく試料表面の電流が流れる領域と発光を検出
する領域、あるいは光を照射している領域と電流が流れ
る領域を一致させることが可能である。このため、より
効率よくトンネル発光を検出することや、より低出力の
レーザ光でレーザ光誘起電流の測定を行うことができ
る。また試料表面の他の部分を荒すことなく、微細パタ
ーンを加工することができる。
検出用プローブが一体化されているので、微妙な調整を
することなく試料表面の電流が流れる領域と発光を検出
する領域、あるいは光を照射している領域と電流が流れ
る領域を一致させることが可能である。このため、より
効率よくトンネル発光を検出することや、より低出力の
レーザ光でレーザ光誘起電流の測定を行うことができ
る。また試料表面の他の部分を荒すことなく、微細パタ
ーンを加工することができる。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。 実施例１ 図１に、本発明の一実施例のプローブの断面図を示す。
酸化ゲルマニウムを添加した石英ガラスのコア１を石英
ガラスのクラッド２で被覆した光ファイバーの先端をふ
っ酸系のエッチャントで化学エッチングして、曲率半径
20nm程度に先鋭化し、表面にＣＶＤ法でＳｎ添加Ｉｎ2
Ｏ3 ３を約0.1 μｍ蒸着した。
酸化ゲルマニウムを添加した石英ガラスのコア１を石英
ガラスのクラッド２で被覆した光ファイバーの先端をふ
っ酸系のエッチャントで化学エッチングして、曲率半径
20nm程度に先鋭化し、表面にＣＶＤ法でＳｎ添加Ｉｎ2
Ｏ3 ３を約0.1 μｍ蒸着した。
【００２２】このプローブをとりつけた走査トンネル顕
微鏡の概略斜視図を図２に示す。プローブ３１は、板バ
ネおさえ３２によってプローブ固定台３３に固定されて
いる。プローブ３１の鋭利化されていない端面の上に
は、光検出システム３５が設置されており、試料からの
発光を検出できるようになっている。また、プローブ３
１を流れるトンネル電流は金属の板バネおさえ３２を通
してトンネル電流検出システム３４に導かれる。試料３
７は絶縁試料台３８に固定されており、バイアス電圧源
３９が接続されている。また絶縁試料台３８には３本の
圧電アクチュエータ３１０Ｘ，３１０Ｙ、３１０Ｚの一
端が接着されていて、互いに直交する３軸方向に試料３
７を走査することができる。圧電アクチュエータ３１０
Ｚの下には、Ｚ方向の粗動のための積層型圧電アクチュ
エータ３１１の一端が固定されている。
微鏡の概略斜視図を図２に示す。プローブ３１は、板バ
ネおさえ３２によってプローブ固定台３３に固定されて
いる。プローブ３１の鋭利化されていない端面の上に
は、光検出システム３５が設置されており、試料からの
発光を検出できるようになっている。また、プローブ３
１を流れるトンネル電流は金属の板バネおさえ３２を通
してトンネル電流検出システム３４に導かれる。試料３
７は絶縁試料台３８に固定されており、バイアス電圧源
３９が接続されている。また絶縁試料台３８には３本の
圧電アクチュエータ３１０Ｘ，３１０Ｙ、３１０Ｚの一
端が接着されていて、互いに直交する３軸方向に試料３
７を走査することができる。圧電アクチュエータ３１０
Ｚの下には、Ｚ方向の粗動のための積層型圧電アクチュ
エータ３１１の一端が固定されている。
【００２３】この走査トンネル顕微鏡を用いて、金の板
を試料にしてトンネル電流を流したときの発光を観察し
た。試料バイアスス電圧を5Vに設定し、トンネル電流を
100nA 流したところ、エネルギーが2eV 付近にピークを
持つ発光を検出することができた。
を試料にしてトンネル電流を流したときの発光を観察し
た。試料バイアスス電圧を5Vに設定し、トンネル電流を
100nA 流したところ、エネルギーが2eV 付近にピークを
持つ発光を検出することができた。
【００２４】また、ＨＯＰＧ(Highly Oriented Pyrolyt
ic Grapghite) に光を照射しながら、プローブと試料の
間に流れる電流を以下のように測定した。光検出システ
ム３５の代わりに、図示しないＣＯ2 レーザをプローブ
に接続し、試料バイアス電圧-40mV を印加して1nA のト
ンネル電流が流れるまでプローブを試料表面に接近させ
た後にＣＯ2 レーザにより赤外線レーザ光を10mW照射し
たところ、試料バイアス電圧を印加しない状態でもプロ
ーブと試料の間にnAオーダーの電流が流れた。
ic Grapghite) に光を照射しながら、プローブと試料の
間に流れる電流を以下のように測定した。光検出システ
ム３５の代わりに、図示しないＣＯ2 レーザをプローブ
に接続し、試料バイアス電圧-40mV を印加して1nA のト
ンネル電流が流れるまでプローブを試料表面に接近させ
た後にＣＯ2 レーザにより赤外線レーザ光を10mW照射し
たところ、試料バイアス電圧を印加しない状態でもプロ
ーブと試料の間にnAオーダーの電流が流れた。
【００２５】実施例２ 実施例１で得られた、走査トンネル顕微鏡の試料台を改
造し、光誘起電気化学エッチングを利用した微細加工装
置を作成した。図３に微細加工装置の(a) 平面図と(b)
断面図を示す。試料４４は試料台４８に固定されてい
る。試料４４の上には弾力性のある樹脂でできた円形の
Ｏリング４７をはさんで、円形の窓を開けたポリテトラ
フルオロエチレン板４５が置かれており、試料台４８に
設けられた雌ネジに螺合したねじ４６でポリテトラフル
オロエチレン板４５をＯリング４７に押しつける。押し
付けられたＯリング４７の上面はポリテトラフルオロエ
チレン板４５と、下面は試料４４と密着して、試料４４
を底面とする容器を構成する。この容器に電解液４３を
入れる。
造し、光誘起電気化学エッチングを利用した微細加工装
置を作成した。図３に微細加工装置の(a) 平面図と(b)
断面図を示す。試料４４は試料台４８に固定されてい
る。試料４４の上には弾力性のある樹脂でできた円形の
Ｏリング４７をはさんで、円形の窓を開けたポリテトラ
フルオロエチレン板４５が置かれており、試料台４８に
設けられた雌ネジに螺合したねじ４６でポリテトラフル
オロエチレン板４５をＯリング４７に押しつける。押し
付けられたＯリング４７の上面はポリテトラフルオロエ
チレン板４５と、下面は試料４４と密着して、試料４４
を底面とする容器を構成する。この容器に電解液４３を
入れる。
【００２６】プローブ４１の電解液４３と接触する部分
は先端数μｍを除いてアピエゾンワックス４２で被覆
し、試料４４の電流が流れる領域をできるだけ小さくす
る。試料台４８は絶縁試料台４９に固定され、これに一
端を固定された３本の圧電アクチュエータ４１０Ｘ，４
１０Ｙ，４１０Ｚによって互いに直角な３軸方向に走査
される。
は先端数μｍを除いてアピエゾンワックス４２で被覆
し、試料４４の電流が流れる領域をできるだけ小さくす
る。試料台４８は絶縁試料台４９に固定され、これに一
端を固定された３本の圧電アクチュエータ４１０Ｘ，４
１０Ｙ，４１０Ｚによって互いに直角な３軸方向に走査
される。
【００２７】また、光の照射に関しては図示しない光源
とレンズを用いて、光をプローブ４１の鋭利化されてい
ない端面から入射し、鋭利化された先端から試料表面に
照射する。
とレンズを用いて、光をプローブ４１の鋭利化されてい
ない端面から入射し、鋭利化された先端から試料表面に
照射する。
【００２８】図３の微細加工装置を用いてｎ- ＧａＡｓ
ウェハー表面に微細加工を行った。まず、プローブ４１
を試料表面にトンネル電流が流れるまで接近させ、通常
のＳＴＭ観察を行って、試料表面の傾きを調べた。この
後、プローブ４１を１μｍ引き上げ、電解液４３として
5mM のNaOHと1mM のEDTAを導入した。この状態で圧電体
４１０を制御する制御用コンピュータに直線のエッチン
グパターンを入力し、このパターンに沿ってプローブ４
１を試料表面上で走査させた。エッチングパターン上に
プローブがあるときのみ、タングステン−ハロゲンラン
プの光をプローブを通して試料表面に照射しながら、試
料バイアス電圧を4Vにして電流を0.7 μＡ流した。パタ
ーン上でのプローブの走査速度は0.1 μｍ/secにした。
このとき、先に調べた試料４４の傾きを基にプローブ４
１と試料４４の距離が常に１μｍになるようにプローブ
４１を上下させた。
ウェハー表面に微細加工を行った。まず、プローブ４１
を試料表面にトンネル電流が流れるまで接近させ、通常
のＳＴＭ観察を行って、試料表面の傾きを調べた。この
後、プローブ４１を１μｍ引き上げ、電解液４３として
5mM のNaOHと1mM のEDTAを導入した。この状態で圧電体
４１０を制御する制御用コンピュータに直線のエッチン
グパターンを入力し、このパターンに沿ってプローブ４
１を試料表面上で走査させた。エッチングパターン上に
プローブがあるときのみ、タングステン−ハロゲンラン
プの光をプローブを通して試料表面に照射しながら、試
料バイアス電圧を4Vにして電流を0.7 μＡ流した。パタ
ーン上でのプローブの走査速度は0.1 μｍ/secにした。
このとき、先に調べた試料４４の傾きを基にプローブ４
１と試料４４の距離が常に１μｍになるようにプローブ
４１を上下させた。
【００２９】電解液４３を超純水で洗い流し、十分乾燥
させた後に光を照射せずに、ＳＴＭ観察を行ったとこ
ろ、エッチングでできた溝の幅は約0.8 μｍであり、深
さは約5nm であった。エッチングをしなかった領域の凹
凸は0.5nm 以内できわめて平坦であった。
させた後に光を照射せずに、ＳＴＭ観察を行ったとこ
ろ、エッチングでできた溝の幅は約0.8 μｍであり、深
さは約5nm であった。エッチングをしなかった領域の凹
凸は0.5nm 以内できわめて平坦であった。
【００３０】なお、プローブの作成にはＳｎ添加Ｉｎ2
Ｏ3 の代わりに、Ｓｂ添加ＳｎＯ2、Ｆ添加ＳｎＯ2 、
Ｃｄ2 ＳｎＯ4 、ＣｕＩを用いても同様な結果が得られ
た。 実施例３ 図４（ａ）のように、先端を約60°の角度をつけて切断
研磨した光ファイバー５１を端面が上に向くように蒸着
器の中に固定し、白金パラジウム粒子５２を光ファイバ
５１の下から蒸発させ、光ファイバ５１の側面に5nm 程
度蒸着した。このとき、図４（ｂ）に示すように白金パ
ラジウム粒子５２が、若干端面にも回り込み、端面と側
面の境界であるエッジの一部が被覆された。このプロー
ブを用いても実施例１と同様な結果が得られた。
Ｏ3 の代わりに、Ｓｂ添加ＳｎＯ2、Ｆ添加ＳｎＯ2 、
Ｃｄ2 ＳｎＯ4 、ＣｕＩを用いても同様な結果が得られ
た。 実施例３ 図４（ａ）のように、先端を約60°の角度をつけて切断
研磨した光ファイバー５１を端面が上に向くように蒸着
器の中に固定し、白金パラジウム粒子５２を光ファイバ
５１の下から蒸発させ、光ファイバ５１の側面に5nm 程
度蒸着した。このとき、図４（ｂ）に示すように白金パ
ラジウム粒子５２が、若干端面にも回り込み、端面と側
面の境界であるエッジの一部が被覆された。このプロー
ブを用いても実施例１と同様な結果が得られた。
【００３１】実施例４ 図４のように光ファイバ６１の先端に長さ50μｍの酸化
亜鉛の針状結晶６２をエポキシ系接着剤６３を用いて、
端面と端面を合わせ、長さ方向が一致するように固定し
た。酸化亜鉛はｎ形半導体であり、そのバンドギャップ
は3.4 ｅＶで可視光および赤外線は吸収されない。針状
結晶６２の根元部分に電流を検出するための銅線６５を
銀ペースト６４で固定した。このプローブでは先端の曲
率半径が10nm以下と小さいため実施例１に示すトンネル
発光の測定、光誘起電流の測定をより高分解能で行えた
が、実施例１、２のプローブに比べて光伝送の損失が大
きかった。この他、セレン化亜鉛、炭化シリコンの針状
結晶を用いてもこのようなプローブを作成することが可
能であった。
亜鉛の針状結晶６２をエポキシ系接着剤６３を用いて、
端面と端面を合わせ、長さ方向が一致するように固定し
た。酸化亜鉛はｎ形半導体であり、そのバンドギャップ
は3.4 ｅＶで可視光および赤外線は吸収されない。針状
結晶６２の根元部分に電流を検出するための銅線６５を
銀ペースト６４で固定した。このプローブでは先端の曲
率半径が10nm以下と小さいため実施例１に示すトンネル
発光の測定、光誘起電流の測定をより高分解能で行えた
が、実施例１、２のプローブに比べて光伝送の損失が大
きかった。この他、セレン化亜鉛、炭化シリコンの針状
結晶を用いてもこのようなプローブを作成することが可
能であった。
【００３２】
【発明の効果】以上述べたように本発明により、効率の
よいトンネル発光の測定および、より低出力のレーザ光
で光誘起電流の測定が可能となった。また光誘起電気化
学反応において試料表面の所望の領域以外は荒さずにサ
ブミクロンオーダーの幅のエッチングパターンを作るこ
とができた。
よいトンネル発光の測定および、より低出力のレーザ光
で光誘起電流の測定が可能となった。また光誘起電気化
学反応において試料表面の所望の領域以外は荒さずにサ
ブミクロンオーダーの幅のエッチングパターンを作るこ
とができた。
【図１】本発明の一実施例におけるプローブの断面を示
す図である。
す図である。
【図２】本発明の一実施例における走査トンネル顕微鏡
の概略斜視図である。
の概略斜視図である。
【図３】本発明の一実施例における光誘起電気化学エッ
チング装置の試料周りの（ａ）平面図および（ｂ）断面
図である。
チング装置の試料周りの（ａ）平面図および（ｂ）断面
図である。
【図４】本発明の一実施例における（ａ）作製中（ｂ）
完成後のプローブの概略図である。
完成後のプローブの概略図である。
【図５】本発明の一実施例におけるプローブの概略図で
ある。
ある。
【図６】トンネル現象に伴う発光の従来の観測方法を示
す図である。
す図である。
１ コア ２ クラッド ３ Ｓｎ添加Ｉｎ2 Ｏ3 ２１ 探針 ２２ 試料 ２３ レンズ ２４ 光検出システム ３１ プローブ ３２ 板バネおさえ ３３ プローブ固定台 ３４ トンネル電流検出システム ３５ 光検出システム ３６ 固定端 ３７ 試料 ３８ 絶縁試料台 ３９ バイアス電圧源 ３１０ 圧電アクチュエータ ３１１ 積層圧電アクチュエータ ４１ プローブ ４２ アピエゾンワックス ４３ 電解液 ４４ 試料 ４５ ポリテトラフルオロエチレン板 ４６ ネジ ４７ Ｏリング ４８ 試料台 ４９ 絶縁試料台 ４１０ 圧電アクチュエータ ５１ 先端を斜めに切断した光ファイバ ５２ 白金パラジウム粒子 ５３ 白金パラジウム薄膜 ６１ 光ファイバ ６２ 針状結晶 ６３ エポキシ系接着剤 ６４ 銀ペースト ６５ 銅線
フロントページの続き (72)発明者 任田 隆夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (10)
- 【請求項１】 試料の微小領域からの発光を検出するた
めのプローブと微小電極を一体化したプローブを用い
て、試料表面の微小領域に電流を流しながら前記微小領
域からの発光を検出し、試料表面の特性を評価する試料
表面の測定方法。 - 【請求項２】 試料表面の微小領域に光を照射するため
のプローブと電流を検出するためのプローブを一体化し
たプローブを用いて、試料表面の微小領域に光を照射し
ながら前記微小領域の少なくとも一部とプローブの間に
流れる電流を検出し、試料表面の特性を評価する試料表
面の測定方法。 - 【請求項３】 透光性の物質からなる細線の表面の少な
くとも先端を含む部分を透光性かつ導電性を有する物質
で被覆したプローブを用いる請求項１または２に記載の
試料表面の測定方法。 - 【請求項４】 試料表面の微小領域に光を照射するため
のプローブと電流を流す微小電極を一体化したプローブ
を用いて、試料表面の微小領域にのみ選択的に光を照射
しながら、前記微小領域の少なくとも一部に電流を流
し、前記微小領域をエッチングするか、または前記微小
領域に雰囲気中の物質をデポジションする試料表面の微
細加工方法。 - 【請求項５】 透光性の物質からなる細線の表面の少な
くとも先端を含む部分を、透光性かつ導電性を有する物
質で被覆したプローブを用いる請求項４に記載の試料表
面の微細加工方法。 - 【請求項６】 透光性の物質からなる細線の表面の少な
くとも先端を含む部分を透光性かつ導電性を有する物質
で被覆したプローブと、前記プローブを通して伝送され
る光を検出する手段または前記プローブに光を入力する
手段と、前記プローブと試料の間を流れる電流を検出す
る手段または前記プローブを通じて試料に電流を流すこ
とのできる手段とを具備した試料表面の測定装置。 - 【請求項７】 透光性の物質からなる細線の表面の少な
くとも先端を含む部分を透光性かつ導電性を有する物質
で被覆したプローブと、前記プローブを通して伝送され
る光を検出する手段または前記プローブに光を入力する
手段と、前記プローブと試料の間を流れる電流を検出す
る手段または前記プローブを通じて試料に電流を流すこ
とのできる手段とを具備した試料表面の微細加工装置。 - 【請求項８】 プローブが、細線の先端部分のうち最も
先端を含みかつ光を透過するための端面の少なくとも一
部分を残して導電性の物質で被覆されている請求項６ま
たは７に記載の装置。 - 【請求項９】 ブローブが、透光性かつ導電性を有する
針状結晶からなる請求項１もしくは２に記載の測定方法
または請求項６もしくは７に記載の装置。 - 【請求項１０】 透光性かつ導電性を有する針状結晶が
酸化亜鉛、セレン化亜鉛、炭化シリコンのいずれかであ
る請求項９に記載の装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23087192A JPH0674899A (ja) | 1992-08-31 | 1992-08-31 | 試料表面の測定方法と装置及び試料表面の微細加工方法と装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23087192A JPH0674899A (ja) | 1992-08-31 | 1992-08-31 | 試料表面の測定方法と装置及び試料表面の微細加工方法と装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0674899A true JPH0674899A (ja) | 1994-03-18 |
Family
ID=16914619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23087192A Pending JPH0674899A (ja) | 1992-08-31 | 1992-08-31 | 試料表面の測定方法と装置及び試料表面の微細加工方法と装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0674899A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1989008361A1 (en) * | 1988-02-29 | 1989-09-08 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Data pick-up circuit for serial controller |
| JPH06258015A (ja) * | 1993-03-08 | 1994-09-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 走査型トンネル顕微鏡およびそれによる試料表面の原子分析方法 |
| US5559330A (en) * | 1993-12-20 | 1996-09-24 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Scanning tunneling microscope |
| WO2000070325A1 (en) * | 1999-05-13 | 2000-11-23 | Japan Science And Technology Corporation | Scanning tunneling microscope, its probe, processing method for the probe and production method for fine structure |
| US20180043310A1 (en) * | 2015-02-24 | 2018-02-15 | The University Of Ottawa | Localizing nanopore fabrication on a membrane by laser illumination during controlled breakdown |
-
1992
- 1992-08-31 JP JP23087192A patent/JPH0674899A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1989008361A1 (en) * | 1988-02-29 | 1989-09-08 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Data pick-up circuit for serial controller |
| JPH06258015A (ja) * | 1993-03-08 | 1994-09-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 走査型トンネル顕微鏡およびそれによる試料表面の原子分析方法 |
| US5559330A (en) * | 1993-12-20 | 1996-09-24 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Scanning tunneling microscope |
| WO2000070325A1 (en) * | 1999-05-13 | 2000-11-23 | Japan Science And Technology Corporation | Scanning tunneling microscope, its probe, processing method for the probe and production method for fine structure |
| US20180043310A1 (en) * | 2015-02-24 | 2018-02-15 | The University Of Ottawa | Localizing nanopore fabrication on a membrane by laser illumination during controlled breakdown |
| JP2018513774A (ja) * | 2015-02-24 | 2018-05-31 | ジ ユニバーシティ オブ オタワ | 制御破壊時におけるレーザー照明による膜でのナノポア作製の局所化 |
| US10753009B2 (en) | 2015-02-24 | 2020-08-25 | The University Of Ottawa | Localizing nanopore fabrication on a membrane by laser illumination during controlled breakdown |
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