JPS6392025A - 導電性材料加工装置 - Google Patents

導電性材料加工装置

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JPS6392025A
JPS6392025A JP61237462A JP23746286A JPS6392025A JP S6392025 A JPS6392025 A JP S6392025A JP 61237462 A JP61237462 A JP 61237462A JP 23746286 A JP23746286 A JP 23746286A JP S6392025 A JPS6392025 A JP S6392025A
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JP
Japan
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workpiece
metal needle
machined
metal probe
control circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP61237462A
Other languages
English (en)
Inventor
Noriaki Tsukada
塚田 紀昭
Yasuki Tokuda
徳田 安紀
Kenzo Fujiwara
藤原 賢三
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、導電性材料加工装置に関し、例えば半導体
の微細パターンを形成する装置などに関するものである
〔従来の技術〕
第4図叫〜(elに例えば電子通信学会編著rLBL技
術)(昭和54年発行、コロナ社)の第137頁〜第1
53頁に示されている従来の電子露光リソグラフィー技
術によって半導体を加工する時の加工工程を咽に示す工
程図である。図において、(1jけ半導体材料、(7)
は電子ビーム用レジスト、+81Vi電子ビームで材料
II+の表面上を走憂できる。
(イ)は加工領域を示す。
次VC製造工程について説明する。第4図1alでは材
料(1)の表面に塗布された原子ビーム用レジスト(7
)に所定の領域(イ)だけ電子ビーム(8)を照射する
。第4図1alは電子ビーム(8)が照射された領域(
イ)の7オトレジストの分子間の架橋が分解(ネガ形レ
ジスト)シた状態を示す。第4図((lはクエット又は
ドライエツチングにより電子ビーム照射領域(イ)のレ
ジストを剥離する工程を示す。
gg4図1dlはレジスト+71 fマスクとして矢印
方向からプラズマあるいにイオンエツチングで半導体1
1)表面を加工する工程を示す。第4図1alは表面の
レジスト模(71を取り除いた加工の最終工程を示す。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の導電性材料加工装置は以上のように構成されてい
るので、電子ビームは導電性材料における原子の大きさ
オーダーに収束できるが、この後の工程のフォトレジス
ト剥離、ドライエツチングの工程でぶ工の分解能が大き
く低下する。現在この方法で加工可能な最小中は1oo
oX程度であるという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、原子−個一個を選択的に刊ぎとったり、付着
させたυでき、原子の大きさオーダーの超微細加工が可
能な導電性材料卯工装置を得ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る導電性材料卯工装置は、2i$電性被加
工材を構成する原子単位に通電可能な元端部を有し、被
加工材に非接触状態で移動可能な金属針、被加工材と金
属針間に電圧を印卯する電源、被加工材と金属針間に流
れる電流の電流直により金属針の位置を制御する制御回
路、及びこの制御回路の信号により金属針の先端部を移
動させる枢動機構を備え、被加工材を加工するものでお
る。
また、この発明の別の発明に係る導電性材料加工装置は
、導電性被加工材を構成する原子単位に通電可能な先端
部?有し、被加工材に非接触状態で移動可能な金属針、
被加工材と金属針間に電圧を印部する電源、被加工材と
金属針間に流れる電流の電流物により金属針の位置を制
御するI!lI御回路、この制御回路の信号により金属
針の先端部を移動させる枢動機構、及び被加工材の加工
領域にレーザビーム、電子ビーム、イオンビームのいず
れか?照射する照射手段を備え、被加工材を加工するも
のである。
〔作用〕
この発明においては、金属針の先端からは材料の原子単
位に集中的にトンネル電流?流すことができ、この電流
効果VCよりその原子ヲ′「イ気的に励起したり、化学
的に活性化したり、物理的Kまわりの原子との結合力を
弱めるなどにより、この原子を選択的に被加工材から剥
ぎ敗ったり、また逆に他の原子を結合させたりする。
また、この発明の別の発明においては、被加工材の加工
領域ンこレーザビーム、電子ビーム。
イオンビームのいずれかを照射した状態でトンネル1!
流によって加工するので、加工対象となる原子を励起し
たり活性化し、加工しゃ丁い状態に保つ。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。1対
1図において、111は微細加工される導電性被加工材
料で、例えばシリコンなどの半導体材料、(2)は半導
体材料il+に非接触状態で移動可能であり、半導体材
料(1)を構成する原子単位に通電可能な先端部を何す
る金属針、(31は半導体材料fi+と金属針]2)の
間に印卯するバイアス電源、141は金属針12)と半
導体材料illの間に流れるトンネル電流を測定するた
めの′ぼ流計、151は金属針:2)を定食するための
圧直累子などによる。枢動機構、(6)はトンネル電流
の噴を測定する電流計14)の出力が常に一定になる様
に金属針(2)の位置を保持するために駆動機a16)
へフィードバックする制御回路である。
次に動作について説明する。金属針(2)と半導体材料
…の表面?非接触状態にしておくということは、この間
にエネルギーのiを壁を作っているのと同じことで、両
者の間に電圧をかけても−それがこのエネルギー障壁よ
りも低ければ、鋳通、電流は流れない。しかし100万
分の1ミリメートル位甘で近づけるとトンネル効果で電
子が行き来する。すなわち、金属針12)と半導体材料
111問にいわゆるトンネル電流が流れることになる。
その強さは金属針(2)と半導体材料1110表向の距
離が1000万分ハ1 ミIJ変わっただけで約lO@
変化する。この電流か一定になるように金属針(2)ヲ
上下させながら走査させれば原子犬の凹凸も調べられる
。実際に、この原理は走査型トンネル顕微鏡として利用
され、原子の大きさの10分の1程度の垂直方向分解能
で物質表面の凹凸が測定されている。
ただし横方向の分解能は金属針(2)のとがり具合にも
よるので電子の大きさ程度に止まっている。
この発明はトンネル電流がほぼ電子−個に集中して流れ
る点に注目し、このトンネル電流の作用により一個−個
の原子を導電性被加工材料の表面から剥ぎ取ったり、他
の原子を特定の原子に結合させるようにして被加工材を
加工するものである。
第2図をもとに微細W工の過程を説明する。
第2図talは金属針(2)と−個の表面原子Aとの間
に電源131によってトンネル電流丁が流れている状態
を示す。このトンネル電流によりAg子はまわりの原子
B、C,Dとの結合が弱められ、第2図fb+に示す様
に金属針12)と半導体材料111表面の高電界により
AM−F#−fイオン化され金属針(2)に吸着された
り、表面から飛び出た後、まわりの電子に中和されたり
して、半導体材料111表面に原子の抜は穴が一つでき
る。金属針12)ケ次々に走査しこの過程を繰り返すこ
とにより、第2図Half(示すような超微細加工が可
能となる。
第2図10)では表面方向5原子分、深さ方向に2原子
分の加工を施した場合?示している。第2図tal又i
 +blにおいて、金属針(2)と半導体材料+11と
の距離を制御することが必要であり、このため電流計(
41によってトンネル電流Tを測定する。
半4体材料11)が例えばシリコンの場合、電源(31
によって数V〜数数十分オーダー程度電圧を印加し%流
れるトンネル電流1を電流計(41によって測定する。
この測定値を制御回路16)に入力し、測定値が常に一
定値、例えば数十ノAオーダー程度以上の一定値になる
ように金属針(2)の駆動PA横151を制御すれば、
金属針(2)と半導体材料111との距ah数十^程度
で一定となる。
なお、上記実施例ではトンネル電流及び金属針と材料表
面の高電界を用いて原子を剥ぎ収って加工する場合につ
いて説明したが、第3図に示す様に材料111表面にレ
ーザビーム(9)全照射すると、トンネル電流の効果に
加えてレーザの熱的、光化学的効果によりA原子と周囲
のB 、 C。
D原子との結合力が弱まり、より効率よく加工できる。
この時のレーザビーム(9)の強さげ被加工材を溶融し
ない程度の強さである。捷た、レーザビーム(9)の換
わりにイオンビームや電子ビームを用いることもできる
。イオンビームの場合は、半導体材料+11が例えばG
aAsの時、アルゴンや塩素によるイオンビームを用い
ることができる。また、塩素などのラジカル雰囲気中で
加工しても、レーザビームを粗いた場合と同様に効率よ
く加工できる。ブた、被加工材tll (+−加熱した
り、プラズマエツチング中にも利用できる。
上記において、材料表面から原子を一#jぎ収る場合に
ついて説明したが、トンネル電流によりA原子の表面ポ
テンシャルが周囲の原子と異なり、A原子に選択的に他
の原子全結合させることも可能である。
例えば、GaAs #導体加工をする除、トリメチルガ
リウム雰囲気中でトンネル電流を流してGa’z付加し
、次にアルシン雰囲気中で加工を行うと、A日を付加す
ることができる。
なお、上記実施例シておいて、被加工材…を半導体材料
としているが、これに限るものではなく、導電性被加工
材ft原子単位で加工することができる。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明VCよれば、導電性被加工材を
構成でる原子単位に通電可能な先端部を有し、被加工材
に非接触状態で移動可能な金属針、被加工材と金属針間
に電圧を印加する電源、被加工材と金属針間に流れる′
g1流の電流1直により金属針の位置を制御する制御回
路、及びこの制御回路の信号により金属針の先端部を移
動させる枢動機構を備え、被加工材を加工することによ
り、被加工材から原子単位で剥ぎ敗ったり結合させたり
できる導電性材料加工装置が得られる効果がある。
また、この発明の別の発明は、導電性被加工材を構成す
る原子単位に通′厄可能な先端部を有し、被加工材に非
接触状態で移動可能な金属針、被加工材と金属針間に電
圧を印加する電源、被加工材と金属針間に流れる電流の
電流噴により金網針の位置を制御する制御回路、この制
御回路の信号により金属針の先端部を移動させる駆動機
槽、及び被加工材の加工領域にレーザビーム、電子ビー
ム、イオンビームのいずれかを照射する照射手段を備え
、被加工材を加工することにより、効率よく被加工材か
ら原子単位で剥ぎ取ったり結合させたりできる41E性
材料那工装置が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明の一実施例による導電性材料加工装置
を示す構成図、第2図+a+〜10)はこの発明の一実
施例に係る加工領域付近を拡大して示す説明図、第8図
はこの発明の他の実施例に係る加工領域付近?拡大して
示す説明図、第4図+al〜telは従来の電子ビーム
リソグラフィー全工程順に示す工程図である。111は
導電性破卵工材、+2) rri金属針、(3)は電の
、(51は枢動機構、(61は制御回路、(9)はレー
ザビーム、イオンビーム、電子ビームのいずれかである
。 図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)導電性被加工材を構成する原子単位に通電可能な
    先端部を有し、上記被加工材に非接触状態で移動可能な
    金属針、上記被加工材と上記金属針間に電圧を印加する
    電源、上記被加工材と上記金属針間に流れる電流の電流
    値により上記金属針の位置を制御する制御回路、及びこ
    の制御回路の信号により上記金属針の先端部を移動させ
    る枢動機構を備え、上記被加工材を加工する導電性材料
    加工装置。
  2. (2)被加工材の加工領域を被う雰囲気は、ラジカル雰
    囲気である特許請求の範囲第1項記載の導電性材料加工
    装置。
  3. (3)導電性被加工材を構成する原子単位に通電可能な
    先端部を有し、上記被加工材に非接触状態で移動可能な
    金属針、上記被加工材と上記金属針間に電圧を印加する
    電源、上記被加工材と上記金属針間に流れる電流の電流
    値により上記金属針の位置を制御する制御回路、この制
    御回路の信号により上記金属針の先端部を移動させる駆
    動機構、及び上記被加工材の加工領域にレーザビーム、
    電子ビーム、イオンビームのいずれかを照射する照射手
    段を備え、上記被加工材を加工する導電性材料加工装置
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03238744A (ja) * 1989-11-07 1991-10-24 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 吸着性原子の再配置方法および装置
US5116782A (en) * 1988-12-26 1992-05-26 Hitachi, Ltd. Method and apparatus for processing a fine pattern
JPH07263720A (ja) * 1994-03-25 1995-10-13 Agency Of Ind Science & Technol 電子デバイス
JPH08257838A (ja) * 1995-03-24 1996-10-08 Jeol Ltd 微細加工方法および装置
JP2009245952A (ja) * 2009-07-27 2009-10-22 Hitachi Ltd 荷電粒子線装置
CN107530638A (zh) * 2015-02-24 2018-01-02 渥太华大学 在受控击穿期间通过激光照射而在膜上定位纳米孔制造

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5116782A (en) * 1988-12-26 1992-05-26 Hitachi, Ltd. Method and apparatus for processing a fine pattern
JPH03238744A (ja) * 1989-11-07 1991-10-24 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 吸着性原子の再配置方法および装置
JPH07263720A (ja) * 1994-03-25 1995-10-13 Agency Of Ind Science & Technol 電子デバイス
JPH08257838A (ja) * 1995-03-24 1996-10-08 Jeol Ltd 微細加工方法および装置
JP2009245952A (ja) * 2009-07-27 2009-10-22 Hitachi Ltd 荷電粒子線装置
CN107530638A (zh) * 2015-02-24 2018-01-02 渥太华大学 在受控击穿期间通过激光照射而在膜上定位纳米孔制造
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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