JPH09251979A - 微細加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】固体の表面を傷付けることなく、微細な固体の
表面の局所的な領域に的確に流体を供給する。 【解決手段】本微細加工装置は、光てこ方式のＡＦＭ
（原子間力顕微鏡）のマイクロてこ１０を、固体Ａ表面
に流体Ｂを供給するマイクロピペットとして利用する。
すなわち、マイクロてこ１０は、流体Ｂを蓄える空洞１
０ａと、先端に流体Ｂを流出させる十字型の開口１０ｃ
が形成された触針１０ｂを有する。そして、マイクロて
こ１０の走査で観察されるＡＦＭ像に基づいて、固体Ａ
の表面の所定の位置に触針を位置付けた後、ヒータ１３
の加熱により空洞１０ａ内部の圧力を上昇させることに
より、触針１０ｂ先端の開口１０ｃから流体Ｂを固体Ａ
の表面に供給することができる。また、逆に、ヒータ１
３で空洞１０ａ内部を冷却すれば、貯蔵容器１４から流
体Ｂを採取することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原子間力顕微鏡を
利用して微細な加工物の表面に局所的に流体を供給する
微細加工に係り、特に、マイクロマシンや集積回路等の
加工工程における半導体のエッチング処理やデポジショ
ン処理等に適した微細加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＳＴＭ（走査型トンネル顕微鏡）を利用
した微細加工法（以下、ＳＴＭ微細加工法と呼ぶ）は、
ＳＴＭ開発の初期段階から、マイクロマシンや集積回路
等の加工工程における半導体のエッチング処理やデポジ
ション処理等への適用が検討されてきた。例えば、上記
ＳＴＭ微細加工法を適用した半導体のエッチング処理に
おいては、ＳＴＭの探針の先端からのトンネル電子によ
るエネルギーが、エッチングの反応エネルギーとして利
用されている。即ち、反応性ガス(または反応性溶液)の
雰囲気中に半導体をさらして反応性ガスの吸着層を半導
体の表面全体に形成させた後、ＳＴＭの探針の先端から
のトンネル電子によるエネルギーを反応性ガスの吸着層
の所定の領域に与えると、トンネル電子のエネルギーに
励起された反応性ガスによって、ＳＴＭの探針の先端付
近の半導体の表面の原子層がエッチングされるのであ
る。

【０００３】尚、本ＳＴＭ微細加工法によれば、半導体
の表面に吸着させる反応性ガスを適宜交換するだけで、
半導体に対するエッチング処理とデポジション処理とを
同一プロセスで実行することも可能である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
ＳＴＭ微細加工法による半導体のエッチング処理やデポ
ジション処理には、以下に挙げるような問題がある。

【０００５】(１)半導体の表面全体に反応性ガスの吸着
層が形成されているため、ＳＴＭの探針から与えられる
トンネル電子のエネルギーによって、エッチング処理又
はデポジション処理を施すべき領域の周囲の領域に吸着
した反応性ガスもあわせて励起されることがある。即
ち、上記従来のＳＴＭ微細加工法によれば、余分な領域
までエッチング処理又はデポジション処理が施され、Ｉ
Ｃ等の回路パターンを適正に作成することができないこ
とがある。

【０００６】(２)ＳＴＭの探針を高速に移動させた場合
等に、探針によって半導体の表面が傷付けられることが
ある。即ち、上記従来のＳＴＭ微細加工法によれば、エ
ッチング処理又はデポジション処理の段階で、最終製品
である半導体製品の性能低下の原因となるような損傷が
与えられることがある。

【０００７】(３)ＳＴＭの観察対象が導電性材料で形成
された固体の表面に限定されるため、半導体の表面の一
部が酸化等により電導性を失っている場合や、半導体の
表面に不純物が付着している場合等には、その場に関し
ては適正なＳＴＭ像を得ることができないことがある。
即ち、加工対象とする半導体の表面の形状情報が完全に
は得られず、適正なエッチング処理を施すことができな
いことがある。また、上記エッチング処理中には、ＳＴ
Ｍの探針からのトンネル電子によるエネルギーで反応性
ガスが励起される可能性が高いため、エッチング処理の
進行具合を観察することができない。

【０００８】そこで、本発明は、加工物の表面を傷付け
ることなく、加工物の表面に対して局所的に流体を供給
することができる微細加工装置を提供することを目的と
する。また、加工の進行具合を加工中に観察しながら、
不特定材料の加工物の表面に対して局所的に流体を供給
することができる微細加工装置を提供することを目的と
する。そして、こうした微細加工装置を半導体のエッチ
ング処理又はデポジション処理に適用することにより、
最終製品である半導体製品の信頼性の向上を図らんとす
るものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、加工物の表面に加工を施す微細加工装置
であって、前記加工物の表面を加工する流体を蓄える貯
蔵部と、前記加工物の表面に向かって前記流体を射出す
る開口が形成された加工部と、前記加工部に形成された
開口と前記貯蔵部との間に設けられた流体路と、前記貯
蔵部から前記流体路を介して前記加工部に形成された開
口に供給され、当該開口から前記加工物の表面に向かっ
て射出される前記流体の流量を制御する流量制御手段と
を備えることを特徴とする微細加工装置を提供する。

【００１０】こうした構成を備える微細加工装置によれ
ば、流量制御手段の制御によって貯蔵部に蓄えられてい
た流体Ｂが、加工部に形成された開口から、加工物の表
面の局所的な領域に放出される。従って、加工すべき領
域を的確に加工することができる。尚、本微細加工装置
を半導体のエッチング処理に適用すれば(即ち、本微細
加工装置を用いてエッチング剤を半導体の表面に供給す
れば)、目的とする領域のみを適切にエッチングするこ
とが可能となる。

【００１１】また、こうした微細加工装置であって、前
記開口が先端に形成された触針を有する可撓部材を備え
た前記加工部と、前記開口が形成された前記触針の先端
を前記加工物の表面の所定の位置に位置付けるように前
記可撓部材の前記加工物に対する相対的な移動を制御す
る制御手段を備えることを特徴とする微細加工装置を提
供する。

【００１２】このように、可撓部材の触針の先端に開口
を形成することにより、可撓部材が触針と加工物との接
触に応じて柔軟に変形するので、加工物の表面が触針で
傷付けられることがなくなる。

【００１３】更に、こうした微細加工装置であって、前
記加工物の表面と前記触針の先端との接触に伴う前記可
撓部材の撓み角を測定する測定手段と、前記測定手段が
測定した前記可撓部材の撓み角に応じて前記加工物の表
面の形状データを算出する算出手段とを備えることを特
徴とする微細加工装置を提供する。

【００１４】このように、加工部である可撓部材をＡＦ
Ｍのマイクロてことして使用すれば、加工物の材料によ
る制限を受けることなく、加工の進行具合を加工中に観
察することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照しなが
ら、本発明に係る実施の形態を、光てこ方式のＡＦＭ
（原子間力顕微鏡）のマイクロてこ１０をマイクロピペ
ットとして利用する微細加工装置に適用した場合を例に
挙げて説明する。

【００１６】最初に、図１及び図２により、本実施の形
態に係る微細加工装置の基本構成について説明する。但
し、ここでは、本微細加工装置の特徴部分であるマイク
ロてこ１０の構造について説明し、これ以外の、光てこ
方式のＡＦＭと同様な周知の構成については、本微細加
工装置による固体表面への流体供給に関する処理と関連
付けながら後に説明することとする。

【００１７】本微細加工装置の加工ヘッド１１の取付部
に固定されているマイクロてこ１０の内部には、図１に
示すように、加工物Ａの表面に供給すべき流体Ｂ(液体
又は気体)を蓄えるための空洞１０ａが形成されてお
り、且つ、下方に向けた触針１０ｂの先端には、図２に
示すように、空洞１０ａに蓄えられた流体Ｂを加工物Ａ
の表面に向かって流出させるための微小な開口１０ｃが
形成されている。尚、本実施の形態では、微小な開口１
０ｃから流出しにくい液体を流体Ｂとして使用する場合
の効率のことを考慮して、微小な開口１０ｃの形状を十
字型としている。即ち、微小な開口１０ｃの形状を十字
型とすることにより、微小な開口１０ｃに形成された液
体の界面が十字型の開口１０ｃの外周のエッジ付近の表
面張力が小さい領域で破壊され易くなるため、微小な開
口１０ｃから液体をスムーズに流出させることができる
ようになる。

【００１８】また、マイクロてこ１０には、温度コント
ローラ１２の制御で空洞１０ａ内部の温度を調整するヒ
ータ１３が取付けられており、ヒータ１３の加熱によっ
て空洞１０ａ内部の圧力が温度と共に上昇すると、それ
に応じて触針１０ｂ先端の開口１０ｃから空洞１０ａ内
部に蓄えられた流体Ｂが流出し始めるようになってい
る。尚、気化熱が小さい液体を流体Ｂとして使用すれ
ば、液体の気化に伴う空洞１０ａ内部の圧力上昇によっ
て開口１０ｃから液体を流出させることもできる。ま
た、これとは逆に、貯蔵容器１４から流体Ｂを採取して
空洞１０ａ内部に補充するためには、触針１０ｂを貯蔵
容器１４に貯蔵された流体Ｂに浸漬させた後、ヒータ１
３で空洞１０ａ内部を冷却することにより、空洞１０ａ
内部の圧力を低下させればよい。

【００１９】このように、本実施例では、触針１０ｂの
開口１０ｃから流体Ｂを流出又は流入させるために（即
ち、空洞１０ａ内部の圧力を調整するために）、ヒータ
１３による加熱又は冷却を利用しているが、必ずしも、
このように、空洞１０ａ内部の温度変化を利用する必要
はない。例えば、ヒータ１３の換わりに、空洞１０ａ内
部で往復運動するピストン等を設けて、空洞１０ａ内部
の流体Ｂを圧縮、膨張するようにしても構わない（図３
参照）。

【００２０】さて、ここで、図４により、バッチプロセ
スである半導体プレーナー技術を利用して、こうした構
造のマイクロてこ１０を効率的に且つ高品位に形成する
方法について説明しておく。尚、本実施の形態では、１
００面方位のシリコンウエハ３０を基板として使用す
る。

【００２１】まず、減圧ＣＶＤによってシリコンウエハ
３０の両面に所定な厚さの窒化シリコン膜３１、３２を
形成した後（（ａ）参照）、ホトリソグラフィ法によっ
てマイクロてこ１０を形成すべき領域の窒化シリコン膜
３１を除去し、マイクロてこ１０の縦幅と横幅の設計値
により定まる所定の寸法の窓３１ａを形成する（（ｂ）
参照）。

【００２２】次に、ドライ等方性エッチング法によって
窓３１ａから露出したシリコンウエハ３０をエッチング
して凹部３０ａを形成した後（（ｃ）参照）、減圧ＣＶ
Ｄ法によって凹部３０ａの内面に所定の厚さの窒化シリ
コン膜を形成する（（ｄ）参照）。

【００２３】次に、ホトリソグラフィ法によってマイク
ロてこ１１の触針１１ａを形成すべき領域の窒化シリコ
ン膜３１を除去し、マイクロてこ１０の触針の設計値に
より定まる所定の寸法のピット形成用の窓３１ｂを形成
する（（ｅ）参照）。

【００２４】次に、ＫＯＨ溶液等のアルカリ溶液を用い
たウエット異方性エッチング法によってピット形成用の
窓３１ｂから露出したシリコンウエハ３０をエッチング
し、頂角θが７０．６度となる四角錐形のピッチ３０ｂ
を形成した後（（ｆ）参照）、これを高温の酸素雰囲気
中にさらしてピッチ３０ｂの内面に酸化シリコン膜３１
ａを形成する（（ｇ）参照）。

【００２５】次に、リフトオフ法によって酸化シリコン
膜３２の適当な領域にヒータ１３(図２参照)となるニク
ロム層をパターニングした後、予め他のシリコンウエハ
３５に堆積させておいた所定の寸法のパイレックスガラ
ズ板３４を酸化シリコン膜３１に陽極接合することによ
り、酸化シリコン膜で覆われた凹部３０ａを完全に塞く
（（ｈ）参照）。

【００２６】以上の処理でマイクロてこ１０の本体部が
完成するので、続いて、以下の処理をマイクロてこ１０
の本体部に更に施すことにより、マイクロてこ１０の触
針１０ｂの先端に十字型の開口１０ｃを形成する。即
ち、リソグラフィ法によって窒化シリコン膜３１の不要
部分を除去した後、８０℃に加熱された２０ｗｔ％〜２
５ｗｔ％濃度のテトラメチルアンモニウムハイドロオキ
サイド（ＴＭＡＨ）水溶液に浸漬することによりシリコ
ンウエハの不要部分を除去する。最後に、これを８５℃
に加熱された４０ｗｔ％濃度のＫＯＨ溶液等のアルカリ
溶液に浸漬すると、他の部分よりも肉厚の小さな部分
（即ちピット３０ｂの内面で形成された触針１０ｂの先
端付近のエッジ部分）が除去されて、触針１０ｂの先端
に十字型の開口１０ｃを有するマイクロてこ１１が完成
する（（ｉ）及び図２参照）。

【００２７】以上で、本微細加工装置のマイクロてこ１
０の構造と形成方法とについての説明を終わり、以下、
図１により、本微細加工装置による固体Ａの表面への流
体供給に関する処理について説明する。尚、以下に示す
各処理は、本微細加工装置全体を制御する情報処理装置
部１５の指示に従って実行される処理である。

【００２８】まず、固体Ａの表面に流体を供給するに当
たって予め行っておくべき前処理（即ち、マイクロてこ
１１の走査による固体Ａの表面のＡＦＭ像の観察と、マ
イクロてこ１１の空洞部１１ａへの流体Ｂの供給）につ
いて説明する。

【００２９】さて、マイクロてこ１１の走査による固体
Ａの表面のＡＦＭ像の観察するためには、以下の処理を
行っておく。すなわち、サーボモータ２１を駆動して、
３次元スキャナ２０が固定された固定台２２を水平面内
で移動させることにより、固体Ａを加工ヘッド１１に対
して適当な位置に位置付けてから、更にステッピングモ
ータ１６を駆動して、マイクロてこ１０が取付けられた
加工ヘッド１１をコラム１７に沿って移動させることに
より、マイクロてこ１０の触針１０ｂを固体Ａの表面に
接触させる。このとき、情報処理装置１５は、２分割フ
ォトダイオード１９の出力（即ち、半導体レーザ発振装
置１８から照射された後、マイクロてこ１０の背面で反
射されたレーザ光Ｂの強度）から算出したマイクロてこ
１０の撓み角に基づいて、固体Ａの表面とマイクロてこ
１０の触針１０ｂとの接触を判断する。その後、情報処
理装置１５は、３次元スキャナ２０に印加する電圧を制
御する走査回路（不図示）を駆動して固体Ａを水平面内
で移動させながら、２分割フォトダイオード１９の出力
に基づいて算出されるマイクロてこ１０の撓み角を、固
体Ａの表面の凹凸情報として順次保持してゆく。尚、マ
イクロてこ１０の走査中には、２分割フォトダイオード
１９の出力から算出したマイクロてこ１０の撓み角をフ
ィードバックすることにより、マイクロてこ１０の触針
１０ｂと固体Ａの表面との接触圧を一定に保つことが望
ましい。そして、こうして得られる一連の凹凸情報に基
づいて再現される固体Ａの表面のＡＦＭ像は、作業者が
観察できるように、映像表示装置（不図示）に表示され
る。

【００３０】このようにして固体Ａの表面のＡＦＭ像が
得られたら、固体Ａの表面に供給すべき流体Ｂをマイク
ロてこ１１の空洞部１１ａに蓄えるために、以下の処理
を行っておく。すなわち、サーボモータ２１を駆動し
て、固定台２２を水平面内で適当に移動させることによ
り、加工ヘッド１１に対して適当な位置に貯蔵容器１４
を位置付けた後、更にステッピングモータ１６を駆動し
て、マイクロてこ１０が取付けられた加工ヘッド１１を
コラム１７に沿って移動させることにより、貯蔵容器１
４に貯蔵された流体Ｂにマイクロてこ１１の触針１０ｂ
を浸漬させる。その後、温度コントローラ１２の制御に
よってヒータ１３で空洞１１ａ内部が冷却されると、そ
れに伴ってマイクロてこ１１の触針１０ｂの先端に形成
された開口１０ｃから貯蔵容器１４に貯蔵された流体が
吸引される。

【００３１】以上で、前処理についての説明を終り、以
下、固体Ａの表面に流体Ｂを供給する処理について説明
する。

【００３２】まず、前処理に於いて得られた固体Ａの表
面の凹凸情報に基づいて、サーボモータ２１をステッピ
ングモータ１６とを駆動することにより、マイクロてこ
１０の触針１０ｂを、固体Ａの表面の流体Ｂを供給すべ
き位置に接触させる。尚、このときの固体Ａの表面とマ
イクロてこ１０の触針１０ｂとの接触は、前処理の場合
と同様な方法によって判断される。その後、温度コント
ローラ１２の制御によってヒータ１３で空洞１１ａの内
部が加熱されると、マイクロてこ１０の触針１０ｂの先
端の開口１０ｃから、空洞１０ａに蓄えられていた流体
Ｂが流出し始めて、適当量の流体Ｂが固体Ａの表面の局
所的な領域に供給される。尚、このとき、固体Ａの表面
との接触で開口１０ｃの面積が拡大するように加工ヘッ
ド１１を下降させれば、固体Ａの表面の比較的広範囲な
領域に流体Ｂを効率的に供給させることができる。

【００３３】以上で、本微細加工装置による固体Ａの表
面への流体供給に関する処理についての説明を終る。

【００３４】ここで、以上説明した構成により実現され
る本微細加工装置の機能を述べ、あわせて本微細加工装
置の適用が効果的とされる加工の具体例を挙げておく。

【００３５】固体の表面形状に応じて柔軟に変形するＡ
ＦＭのマイクロてこをマイクロピペットとして利用する
ことにより、触針で固体の表面を傷付けることなく、微
細な固体の表面の局所的な領域に流体を的確に供給する
ことが可能となった。従って、本微細加工装置を半導体
のエッチング処理に適用すれば(即ち、本微細加工装置
を用いてエッチング剤を半導体の表面に供給すれば)、
半導体の表面を傷付けることなく、目的とする領域のみ
を適切にエッチングすることが可能となる。尚、異なる
種類の流体を貯蔵した貯蔵容器を複数準備しておき、マ
イクロてこ１１の空洞部１１ａに蓄えた流体を適宜交換
するようにすれば、半導体のエッチング処理とデポジシ
ョン処理を同一プロセスで実行することも可能である。
また、金属を溶解させるための熱を供給する熱源として
ヒータ１３を利用すれば、本微細加工装置を微小な固体
の表面への半田付け等に適用することも可能である。

【００３６】ところで、ここで述べた機能は、必ずし
も、図１を用いて説明した構成によってのみ実現可能と
いう訳ではない。例えば、図１のマイクロてこ１０とは
構造が相違するマイクロてこ、例えば、図５に示すよう
なガラス管で作成したマイクロピペット１０'を使用し
ても、これと同様な機能を実現することは充分可能であ
る。以下、図５に示したマイクロピペット１０'を使用
する微細加工装置に適用した場合を例に挙げて、本発明
に係る第二の実施の形態について説明する。

【００３７】まず、図５により、マイクロピペット１
０'の構造について説明しておく。

【００３８】本マイクロピペット１０'の本体部は、所
定の方向に向けられた先端に微細な開口１０ｃを有する
ガラス管である。尚、本マイクロピペット１０'の本体
部は、例えば、先端にかけて徐々に径が細くなるように
ガラス管を加工した後、更に、これの先端付近を約９０
度曲げることにより容易に形成することができる。そし
て、マイクロピペット１０'の本体部の外周面には、一
様にアルミニウムが蒸着してある(以下、アルミニウム
層１０ｄと呼ぶ)。

【００３９】次に、図６により、図５のマイクロピペッ
ト１０'に適した微細加工装置の基本構成について説明
する。但し、ここでは、図１に示した微細加工装置の構
成とは相違する構成を中心に説明することとする。

【００４０】本微細加工装置の加工ヘッド１１の取付部
５０の一方側には、流体Ｂの漏洩と異物の混入とを防止
するシール５１ａ(本実施の形態では、ゴム製リング)を
介して、図５のマイクロピペット１０'がボルト５２ａ
で固定されており、取付部５０の他方側には、流体Ｂの
漏洩と異物の混入とを防止するシール５１ｂ(本実施の
形態では、ゴム製リング)を介して、加工物Ａの表面に
供給すべき流体Ｂが貯蔵された貯蔵タンク６０につなが
るチューブ５３がボルト５２ｂで固定されている(図５
参照)。従って、貯蔵タンク６０につながるチューブ５
３に取付けられたバルブ６１が開放されると、必要量の
流体Ｂが取付部５０の貫通穴５０ａを通過して加工物Ａ
の表面に供給されるようになっている。即ち、本微細加
工装置においては、情報処理装置(図１の微細加工装置
の情報処理装置１５に対応)は、固体Ａの表面に供給す
る流体Ｂの量を調整するために、チューブ５３に取付け
られたバルブ６１の開度と開放タイミングを制御するこ
とになる。

【００４１】また、チューブ５３には、廃棄用の流体を
回収するトラップ６２につながるチューブ６３がコネク
タ６４で連結してあり、貯蔵タンク６０につながるチュ
ーブ５３に取付けられたバルブ６１が閉鎖されると共
に、トラップ６２につながるチューブ６３に取付けられ
たバルブ６５が開放されると、真空ポンプ６６の吸引に
より、加工物Ａの表面の不要な流体と共に、マイクロピ
ペット１０'の内部とチューブ５３の内部とに残存して
いる流体が吸引、廃棄されるようになっている。尚、貯
蔵タンク６０につながるチューブ５３に取付けられたバ
ルブ６１の開度と開放タイミングは、チューブ５３に取
付けられたバルブ６１の開度と開放タイミングと共に、
情報処理装置によって制御されている。

【００４２】また、マイクロピペット１０'をＡＦＭの
マイクロてことして利用することができるように(即
ち、マイクロピペット１０'の先端が固体Ａの表面形状
にあわせて変位するように)、マイクロピペット１０'が
取付けられた取付部５０は、回転可能な状態で、加工ヘ
ッド１１に取付けられている。従って、本実施の形態で
は、情報処理装置は、３次元スキャナ２０に印加する電
圧を制御する走査回路（不図示）を駆動して固体Ａを水
平面内で移動させながら、逐次検出されるマイクロピペ
ット１０'の背面側のアルミニウム層１０ｄとこれに相
対する位置に配置された電極７４との間の静電容量の変
化に基づいて、固体Ａの表面とマイクロピペット１０'
の先端との接触に伴うマイクロピペット１０'の変位量
を順次算出し、これを固体Ａの表面の凹凸情報として順
次保持していく。

【００４３】以上の構成により図１の微細加工装置と同
等な機能を実現することができる。

【００４４】ところで、図５の微細加工装置は、更に、
以下に示すような構成も備えている。尚、以下に示す構
成は、図１に示した微細加工装置にも取り付け可能であ
る。

【００４５】すなわち、本微細加工装置は、更に、マイ
クロピペット１０と固体Ａを収納する真空チャンバ６７
を備えており、バルブ６８が開放されると真空ポンプ６
９（ロータリーポンプ）により真空チャンバ６７内部の
真空引きが行われるようになっている。従って、加工中
にマイクロピペット１０と加工対象である固体Ａを外気
から完全に隔離することができるので、有害な流体Ｂを
外気に放出することなく、且つ、固体Ａの表面に供給さ
れる流体Ｂに要求される清浄度を保持することができ
る。尚、こうした目的を達成するためには、加工中に、
真空チャンバ６７内部の真空度を約１.０×１０^-7ｔｒ
ｒ程度に保てばよい。

【００４６】また、本微細加工装置は、更に、加工中の
固体Ａの表面を観察する走査型電子顕微鏡７０(即ち、
固体Ａの表面に向かって電子ビームを照射する電子銃７
０ａと、電子銃７０ａが照射した電子ビームを集束させ
る電子レンズ７０ｂと、電子ビームに励起されて固体Ａ
の表面から放出される二次電子を検出する二次電子検出
器７０ｃ)を備えており、走査型電子顕微鏡７０の二次
電子検出器７０ｃで検出された二次電子量に基づいて再
生された固体Ａの表面の像が表示装置(不図示)に表示さ
れるようになっている。即ち、本微細加工装置によれ
ば、走査型電子顕微鏡７０で、固体Ａの表面上の比較的
広い範囲の領域を効率的に観察することができる。この
ときマイクロプローブ１０が観察の邪魔になるようであ
れば、ステッピングモータ(図１の微細加工装置のステ
ッピングモータ１６に対応)を駆動して、マイクロプロ
ーブ１０が取付けられた加工ヘッド１１を移動させるこ
とより、マイクロプローブ１０を退避させればよい。
尚、本実施の形態では、こうした目的のために走査型電
子顕微鏡７０を使用しているが、真空チャンバ６７内部
につくられる低真空度の環境においても良好な観察像を
得ることができる顕微鏡であれば、走査型電子顕微鏡７
以外の顕微鏡を使用しても構わない。但し、走査型電子
顕微鏡７０を使用する場合には、電子銃６６ａから照射
される電子ビームを加工に利用できる可能性があるとい
う他の利点がある。

【００４７】また、本微細加工装置は、更に、マイクロ
ピペット１０'の先端部分（開口１０ｃ付近）のアルミ
ニウム層１０ｄと固体Ａを載置させたホルダ７１との間
に電圧を印加する電源７２を備えており、マイクロピペ
ット１０'の先端から固体Ａの表面に供給される流体Ｂ
に電流を流すことができるようになっている。その結果
として得られる効果は、使用している流体Ｂの材質によ
って相違するが、例えば、流体Ｂとして金めっき液を使
用した場合には、固体Ａの表面に供給する際に金めっき
液が活性化される等の効果が得られる。また、これ以外
の流体Ｂを使用する場合には、加工の進行速度を促進さ
れる等の効果が得られることもある。

【００４８】また、本微細加工装置は、更に、上記電源
７２による電圧の印加で流体Ｂに流れる電流を測定する
電流計７３を備えており、情報処理装置において電流計
７３で検出された電流量に基づいて固体Ａの表面に供給
された流体Ｂの量が算出されるようになっている。例え
ば、水素終端化したシリコンに金めっき液を供給する場
合等には、マイクロピペット１０'の先端からとホルダ
６７へ電流を流すことによって、加工の進行状態をリア
ルタイムに把握することができる。

【００４９】

【実施例】以下、図２を参照しながら、図１に示した微
細加工装置に取付けられているマイクロてこの形成方法
を実施する場合の、好ましい加工条件の一例を示す。

【００５０】（１）シリコンウエハ３０の一部で形成さ
れることになるマイクロてこ１０の保持部３０ｃ
（（ｉ）参照）の強度を考慮して、厚さ２５０μｍ程度
のシリコンウエハ３０を基板として使用する。

【００５１】（２）固体表面のＡＦＭ像の観察時におけ
るマイクロてこ１０の弾性を考慮して、シリコンウエハ
３０には厚さ４００ｎｍ程度の窒化シリコン膜３１を形
成する。

【００５２】（３）半導体のエッチングに使用するので
あれば、斜辺５μｍの触針を備えた、縦幅１５０μｍ、
横幅５０μｍ程度のマイクロてこ１０が好ましい。ま
た、使用するパイレックスガラス板３４は、厚さ２００
ｎｍ、縦幅１７０μｍ、横幅７０μｍの直方体のもので
あれば充分である。尚、このパイレックスガラス板３４
を酸化シリコン膜３１に陽極接合させるには、３５０
℃、印加電圧４５０ｖ程度であればよい。

【００５３】

【発明の効果】本発明に係る微細加工装置によれば、触
針で固体の表面を傷付けることなく、微細な固体の表面
の局所的な領域に流体を的確に供給することができる。
従って、本微細加工装置を半導体のエッチング処理また
はデポジション処理等に適用すれば(即ち、本微細加工
装置を用いてエッチング剤等を半導体の表面に供給すれ
ば)、半導体の表面の微細な領域を適切にエッチング処
理またはデポジション処理を施すことができるので、本
微細加最終製品である半導体製品の信頼性の向上が期待
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係る微細加工装置の構
成を説明するための図である。

【図２】本発明の実施の一形態に係るマイクロてこの正
面図である。

【図３】本発明の実施の一形態に係るマイクロてこの構
造の他の一例を説明するための図である。

【図４】図１のマイクロてこを形成する方法を説明する
ための図である。

【図５】本発明の実施の一形態に係るマイクロピペット
の構造を説明するための図である。

【図６】本発明の実施の一形態に係る微細加工装置の構
成を説明するための図である。

【符号の説明】

１０…マイクロてこ １０ａ…マイクロてこ１０の空洞 １０ｂ…マイクロてこ１０の触針 １１…加工ヘッド １２…温度コントローラ １３…ヒータ １４…貯蔵容器 １５…情報処理装置 １６…サーボモータ １７…コラム １８…半導体レーザ発振装置 １９…２分割フォトダイオード ２０…３次元スキャナ ２１…ステッピングモータ ２２…固定台 ３０…シリコンウエハ ３１、３２…窒化シリコン膜 ３４…パイレックスガラアス板 １０'…マイクロピペット １０ｄ…マイクロピペット１０'のアルミニウム層 ５０…取付部 ５１ａ、５１ｂ…シール(ゴム製リング) ５２ａ、５２ｂ…ボルト ５３…チューブ ６０…貯蔵タンク ６１…チューブ５３に取付けられたバルブ ６２…トラップ ６３…チューブ ６４…コネクタ ６５…チューブ６３に取付けられたバルブ ６６…真空ポンプ ６７…真空チャンバ ６８…バルブ ６９…真空ポンプ ７０…走査型電子顕微鏡 ７１…ホルダ ７２…電源 ７３…電流計 ７４…電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 美彦 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加工物の表面に加工を施す微細加工装置で
   あって、 前記加工物の表面を加工する流体を蓄える貯蔵部と、 前記加工物の表面に向かって前記流体を射出する開口が
   形成された加工部と、 前記加工部に形成された開口と前記貯蔵部との間に設け
   られた流体路と、 前記貯蔵部から前記流体路を介して前記加工部に形成さ
   れた開口に供給され、当該開口から前記加工物の表面に
   向かって射出される前記流体の流量を制御する流量制御
   手段とを備えることを特徴とする微細加工装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の微細加工装置であって、 前記加工部に形成された開口は、十字型の開口であるこ
   とを特徴とする微細加工装置。
3. 【請求項３】導電性を有する前記流体を前記貯蔵部に蓄
   えた請求項１又は２記載の微細加工装置であって、 前記加工部に形成された開口から前記加工物の表面に向
   かって放出された流体の流路に電界を形成する電界形成
   手段を備えることを特徴とする微細加工装置。
4. 【請求項４】導電性を有する前記流体を前記貯蔵部に蓄
   えた請求項１又は２記載の微細加工装置であって、 導電性を有する前記加工物の表面と、前記加工部に形成
   された開口との間に電圧を印加する印加手段と、 前記印加手段が印加する電圧によって前記加工部に形成
   された開口と前記加工物の表面との間に介在する前記流
   体を介して前記加工物に流れる電流を測定し、当該測定
   された電流の値に基づいて前記加工物の表面に供給され
   た流体の量を測定する流量測定手段とを備えることを特
   徴とする微細加工装置。
5. 【請求項５】請求項１、２、３又は４記載の微細加工装
   置であって、 前記加工物を前記加工部と共に収納する真空チャンバを
   備えることを特徴とする微細加工装置。
6. 【請求項６】請求項１、２、３、４又は５記載の微細加
   工装置であって、 前記加工物の表面に電子ビームを照射する照射手段と、 前記照射手段が照射した電子ビームにより励起されて前
   記加工物の表面から放出される２次電子量を検出する検
   出手段と、 前記検出手段が検出した２次電子量に基づいて前記加工
   物の表面の像を再生する再生手段とを備えることを特徴
   とする微細加工装置。
7. 【請求項７】請求項１、２、３、４、５又は６記載の微
   細加工装置であって、 前記加工部は、 前記開口が先端に形成された触針を有する可撓部材を備
   え、 当該微細加工装置は、 前記加工物の表面と前記触針の先端との接触に伴う前記
   可撓部材の撓み角を測定する測定手段と、 前記測定手段が測定した前記可撓部材の撓み角に応じて
   前記加工物の表面の形状データを算出する算出手段とを
   備えることを特徴とする微細加工装置。
8. 【請求項８】請求項７記載の微細加工装置であって、 前記測定手段が算出した前記加工物の表面の形状データ
   に基づいて、前記開口が形成された前記触針の先端を前
   記加工物の表面の所定の位置に位置付けるように前記可
   撓部材の前記加工物に対する相対的な移動を制御する制
   御手段を備えることを特徴とする微細加工装置。
9. 【請求項９】請求項１記載の微細加工装置であって、 前記加工部は、 前記開口が先端に形成された触針を有する可撓部材を備
   え、 当該微細加工装置は、 前記開口が形成された前記触針の先端を前記加工物の表
   面の所定の位置に位置付けるように前記可撓部材の前記
   加工物に対する相対的な移動を制御する制御手段を備え
   ることを特徴とする微細加工装置。
10. 【請求項１０】請求項１、２、３、４、５、６、７、８
    又は９記載の微細加工装置であって、 前記加工部に形成された開口と、排出口との間に設けら
    れた排出路と、 前記加工部に形成された開口から前記加工物の表面の流
    体を吸引し、当該吸引した流体を前記排出路を介して前
    記排出口から排出する排出手段とを備えることを特徴と
    する微細加工装置。
11. 【請求項１１】請求項１、２、３、４、５、６、７、
    ８、９又は１０記載の微細加工装置であって、 前記流量制御手段は、前記加工物の表面に向かって放出
    すべき量の流体が前記流体が蓄えられた貯蔵部から前記
    流体路を介して前記加工部に形成された開口に供給され
    るように、前記流体が蓄えられた貯蔵部の内部の圧力を
    制御することを特徴とする微細加工装置。
12. 【請求項１２】請求項１１記載の微細加工装置であっ
    て、 一以上の種類の流体を貯蔵する一以上の貯蔵容器を備
    え、 前記流量制御手段は、前記貯蔵容器に貯蔵された流体
    が、当該流体に浸漬された前記加工部に形成された開口
    から前記流体路を介して前記貯蔵部に供給されるよう
    に、前記貯蔵部の内部の圧力を制御することを特徴とす
    る微細加工装置。
13. 【請求項１３】請求項１１または１２記載の微細加工装
    置であって、 前記流量制御手段は、 前記流体が蓄えられた貯蔵部の内部の温度を調節するヒ
    ータと、 前記流体が蓄えられた貯蔵部の内部の圧力が当該貯蔵部
    の温度の変化に伴って調整されるように、前記ヒータを
    駆動するインバータとを備えることを特徴とする微細加
    工装置。