JP2000090872A - Fine working device, fine working method and manufacture of fine working device - Google Patents
Fine working device, fine working method and manufacture of fine working deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、走査型プローブ顕
微鏡(Scanning Probe Microscope)を利用した微細加工
技術に係わり、特に、様々なパターンを高速に作製する
ことが可能な加工技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fine processing technique using a scanning probe microscope, and more particularly to a processing technique capable of producing various patterns at high speed.
【０００２】[0002]
【従来の技術】走査型プローブ顕微鏡は、微細端を有す
る探針と検査対象となる試料との間の微細な相互作用
（原子間力やトンネル電流など）に基づく物理量（変位
や電流値など）を検出可能な構造を備え、試料表面の微
細形状を測定することが可能に構成されている。従来、
この走査型プローブ顕微鏡の構造を利用して微細加工を
行えるように構成した微細加工装置が幾つか考案されて
いた。この微細加工装置は、加工方法により二つに分類
される。一方は、探針と加工対象の基板との間に電圧を
印加する電気的方法であり、他方は、探針を基板に接触
させる機械的方法である。2. Description of the Related Art A scanning probe microscope uses a physical quantity (displacement, current value, etc.) based on a minute interaction (atomic force, tunnel current, etc.) between a probe having a fine end and a sample to be inspected. And a structure capable of measuring the fine shape of the sample surface. Conventionally,
Several fine processing apparatuses configured to perform fine processing using the structure of the scanning probe microscope have been devised. This fine processing apparatus is classified into two types according to the processing method. One is an electrical method for applying a voltage between the probe and the substrate to be processed, and the other is a mechanical method for bringing the probe into contact with the substrate.
【０００３】電気的な方法としては、トンネル電流を利
用してレジスト等を露光しエッチングにより加工する方
法や探針近傍の高密度電流によって探針材料や基板材料
を蒸発させて加工する方法などがある。これらの技術は
例えば特開平４−２４１２３８号公報や特開平７−２８
２７６８号公報に開示されている。As an electrical method, a method of exposing a resist or the like by using a tunnel current and processing by etching, a method of evaporating a probe material or a substrate material by a high-density current near the probe, and the like are used. is there. These techniques are disclosed, for example, in JP-A-4-241238 and JP-A-7-28.
No. 2768.
【０００４】機械的な方法としては、探針に備えられた
ピエゾ素子に電圧を加え探針先端を基板に押し付けて加
工する方法が代表的なものである。このような技術は例
えば特開平６−１１９９０１号公報に開示されている。A typical mechanical method is a method in which a voltage is applied to a piezo element provided on a probe and the tip of the probe is pressed against a substrate to perform processing. Such a technique is disclosed, for example, in JP-A-6-119901.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の微細加工装置では、加工できるパターンが限られる
という不都合があった。すなわち、従来の微細加工装置
における探針は先細りの針形状をしているため、基板と
は点接触になっていた。この点接触による先端径によっ
てパターンの幅が限られるため、先端径の小さい探針で
広い領域を加工するには探針を何度も往復させなければ
ならなかった。また先端径の大きい探針ではこの径より
狭い幅のパターンを加工できなかった。However, in the above-mentioned conventional fine processing apparatus, there is an inconvenience that a pattern that can be processed is limited. That is, since the probe in the conventional microfabrication apparatus has a tapered needle shape, the probe has a point contact with the substrate. Since the width of the pattern is limited by the tip diameter due to this point contact, the probe must be reciprocated many times to process a wide area with a tip having a small tip diameter. Further, with a probe having a large tip diameter, a pattern having a width smaller than this diameter could not be processed.
【０００６】これらの不都合を回避するには先端径の異
なる探針を複数連続して形成することが考えられるが一
様な構造を連続して形成したりどの探針に対しても適切
な制御をしたりすることが困難である。またこのような
構造では機械的強度が弱くなりいずれかの探針が破損す
れば探針総てを替えなければならず不経済であった。In order to avoid these inconveniences, it is conceivable to continuously form a plurality of probes having different tip diameters. However, it is possible to form a uniform structure continuously, It is difficult to do. Further, in such a structure, if the mechanical strength is weakened and one of the tips is broken, all the tips must be replaced, which is uneconomical.
【０００７】上記問題点に鑑み、本願発明者は多様なパ
ターンを加工可能な探針構造に想到した。In view of the above problems, the inventor of the present application has come up with a probe structure capable of processing various patterns.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】すなわち本発明の第１の
課題は、線接触する探針を備えることにより、多様なパ
ターンを安定的にかつ高速に加工可能な微細加工装置を
提供することである。That is, a first object of the present invention is to provide a fine processing apparatus capable of processing various patterns stably and at high speed by providing a probe in line contact. is there.
【０００９】本発明の第２の課題は、二種類の特殊形状
の探針を備えることにより、多様なパターンを安定的に
かつ高速に加工可能な微細加工装置を提供することであ
る。A second object of the present invention is to provide a fine processing apparatus capable of processing various patterns stably and at high speed by providing two types of specially shaped probes.
【００１０】本発明の第３の課題は、異なる幅で加工可
能な針を複数用いて多様なパターンを安定的にかつ高速
に加工するための微細加工装置および方法を提供するこ
とである。A third object of the present invention is to provide a fine processing apparatus and method for processing various patterns stably and at high speed by using a plurality of needles capable of processing with different widths.
【００１１】本発明の第４の課題は、線接触する探針を
利用して多様なパターンを安定的にかつ高速に加工する
ための微細加工装置および方法を提供することである。A fourth object of the present invention is to provide a fine processing apparatus and method for processing various patterns stably and at high speed by using a probe in line contact.
【００１２】本発明の第５の課題は、線接触可能な特殊
形状の探針の好適な製造方法を提供することである。A fifth object of the present invention is to provide a method of manufacturing a probe having a special shape capable of making a line contact.
【００１３】上記第1の課題を解決する発明は、針の先
端を被加工面に接触または近接させて当該被加工面を加
工する微細加工装置において、被加工面に線状接触可能
に構成された線接触加工針を備えていることを特徴とす
る微細加工装置である。微細加工用の針が線で接触また
は近接するため、当該針の被加工面への接触線である接
線方向と異なる方向にこの針を移動させれば、一定の幅
で微細加工が行える。[0013] The invention for solving the first problem is a fine processing apparatus for processing a surface to be processed by bringing the tip of a needle into contact with or close to the surface to be processed, and configured to be capable of linearly contacting the surface to be processed. A fine processing device comprising a line contact processing needle. Since the needle for fine processing contacts or approaches with a line, if the needle is moved in a direction different from the tangential direction which is the line of contact of the needle with the surface to be processed, fine processing can be performed with a constant width.
【００１４】ここで「被加工面」には特に限定はなく、
探針による微細加工の対象となる基板などの表面をい
う。「線状接触」とは直線の他、曲線で接する場合、す
なわち針の接触線が曲線である場合も含む。「微細加
工」とは、走査型原子間力顕微鏡類似の構造や走査トン
ネル顕微鏡類似の構造により微細加工可能に構成したも
のである。Here, the "work surface" is not particularly limited.
Refers to the surface of a substrate or the like to be subjected to fine processing by a probe. The term “linear contact” includes a case where the contact is made by a curve in addition to a straight line, that is, a case where the contact line of the needle is a curve. The “fine processing” is configured to enable fine processing by using a structure similar to a scanning atomic force microscope or a structure similar to a scanning tunneling microscope.
【００１５】上記第2の課題を解決する発明は、線接触
加工針と所定距離をおいて点状接触可能に構成された点
接触加工針をさらに備えている。線接触加工針で幅広の
パターンで加工する一方、点状や極細い領域を点接触加
工針で加工することで多様なパターンの微細加工が行え
る。The invention for solving the second problem further includes a point contact processing needle configured to be capable of performing point-like contact at a predetermined distance from the line contact processing needle. While processing with a line contact processing needle in a wide pattern and processing a point-like or extremely thin area with a point contact processing needle, fine processing of various patterns can be performed.
【００１６】上記第3の課題を解決する発明は、線接触
加工針と点接触加工針とを選択して被加工面に接触させ
ることが可能に構成された駆動手段と、加工すべきパタ
ーンの幅に対応させて駆動手段を駆動して線接触加工針
と点接触加工針とのいずれかを選択的に被加工面に接触
させることが可能に構成された制御装置と、を備えた微
細加工装置である。[0016] The invention for solving the third problem is a driving means configured to be able to select a line contact processing needle and a point contact processing needle to be brought into contact with a surface to be processed, A control device configured to drive the driving means in accordance with the width to selectively contact either the line contact processing needle or the point contact processing needle with the surface to be processed. Device.
【００１７】例えば線接触加工針と点接触加工針とが延
在方向に所定距離をおいて設けられたカンチレバーを備
え、駆動手段は、被加工面に対するカンチレバーの角度
を変更可能に構成されている。カンチレバーと被加工面
との角度が変われば、線接触加工針と点接触加工針のい
ずれか一方のみが被加工面に接触することになり、加工
針の選択が可能になる。For example, there is provided a cantilever provided with a line contact processing needle and a point contact processing needle at a predetermined distance in the extending direction, and the driving means is configured to be able to change the angle of the cantilever with respect to the surface to be processed. . If the angle between the cantilever and the processing surface changes, only one of the line contact processing needle and the point contact processing needle comes into contact with the processing surface, and the processing needle can be selected.
【００１８】同様に上記第3の課題を解決する発明は、
針の先端を被加工面に接触または近接させて当該被加工
面を加工する微細加工方法において、加工すべきパター
ンの幅に対応させて被加工面に線状接触可能に構成され
た線接触加工針と当該線接触加工針と所定距離をおいて
点状接触可能に構成された点接触加工針とを選択して被
加工面に接触または近接させることを特徴とする微細加
工方法である。Similarly, the invention for solving the third problem is
In the fine processing method for processing the processing surface by bringing the tip of the needle into contact with or close to the processing surface, a line contact processing configured to be capable of linearly contacting the processing surface according to the width of the pattern to be processed. A fine processing method characterized by selecting a needle and a point contact processing needle configured to be capable of point-like contact at a predetermined distance from the line contact processing needle and bringing the needle into contact with or approaching a surface to be processed.
【００１９】上記第４の課題を解決する発明は、線接触
加工針の被加工面への接触線と当該線接触加工針の移動
方向とのなす角度を変更可能に構成された駆動手段と、
加工すべきパターンの幅に対応させて駆動手段を駆動し
て線接触加工針の被加工面への接触線と当該線接触加工
針の移動方向とのなす角度を制御可能に構成された制御
装置と、を備えた微細加工装置である。上記角度により
加工針の移動によりできる加工領域の幅が異なることに
なり、加工面積を調整可能となる。[0019] The invention for solving the fourth problem is a driving means configured to be able to change an angle between a contact line of the line contact processing needle with the processing surface and a moving direction of the line contact processing needle,
A control device configured to be able to control an angle between a contact line of the line contact processing needle to the surface to be processed and a moving direction of the line contact processing needle by driving the driving means in accordance with the width of the pattern to be processed. And a fine processing device comprising: The width of the processing area formed by the movement of the processing needle differs depending on the angle, and the processing area can be adjusted.
【００２０】同様に上記第４の課題を解決する発明は、
針の先端を被加工面に接触または近接させて当該被加工
面を加工する微細加工方法において、被加工面に線状接
触可能に構成された線接触加工針を接触または近接させ
る場合に、加工すべきパターンの幅に対応させて、線接
触加工針の被加工面への接触線と当該線接触加工針の移
動方向とのなす角度を変更することを特徴とする微細加
工方法である。[0020] Similarly, the invention for solving the fourth problem is as follows.
In the micromachining method for processing the surface to be processed by bringing the tip of the needle into contact with or close to the surface to be processed, when a line contact processing needle configured to be capable of linear contact with the surface to be processed is brought into contact with or close to the surface, processing is performed. This is a fine processing method characterized by changing an angle between a contact line of a line contact processing needle with a processing surface and a moving direction of the line contact processing needle in accordance with a width of a pattern to be processed.
【００２１】また本発明の具体的な態様は、針の先端を
被加工面に接触または近接させて当該被加工面を加工す
る微細加工装置において、被加工面に線状接触可能に構
成された線接触加工針と当該線接触加工針と所定距離を
おいて点状接触可能に構成された点接触加工針とが延在
方向に所定距離をおいて設けられたカンチレバーと、カ
ンチレバーの角度を変更することにより、線接触加工針
と点接触加工針とを選択して被加工面に接触または近接
させることが可能構成されている構成された駆動手段
と、カンチレバーと被加工面との相対位置を検出可能に
構成された検出手段と、加工すべきパターンの幅に対応
させて駆動手段を駆動して線接触加工針と点接触加工針
とのいずれかを選択的に被加工面に接触または近接させ
ることが可能に構成された制御装置と、を備えたことを
特徴とする微細加工装置である。According to a specific aspect of the present invention, there is provided a micro-machining apparatus for processing a processing surface by bringing a tip of a needle into contact with or close to the processing surface, and configured to be capable of linearly contacting the processing surface. A cantilever provided with a line contact processing needle and a point contact processing needle configured to be capable of performing point-like contact with the line contact processing needle at a predetermined distance and changing the angle of the cantilever provided at a predetermined distance in the extending direction By doing so, it is possible to select a line contact processing needle and a point contact processing needle to contact or approach the surface to be processed, and to configure the driving means, and the relative position between the cantilever and the surface to be processed. Detecting means configured to be detectable, and driving means corresponding to the width of the pattern to be processed, selectively driving either the line contact processing needle or the point contact processing needle to or near the surface to be processed. It is possible to configure And a control device, a fine processing device characterized by comprising a.
【００２２】上記第５の課題を解決する発明は、針の先
端を被加工面に接触または近接させて当該被加工面を加
工する微細加工装置の製造方法において、 １）シリコン基板にフォトレジストを塗布する工程と、 ２）方形パターンが残るようにフォトレジストを露光・
現像する工程と、 ３）現像されたフォトレジスト上からシリコンに対する
異方性エッチングを行う工程と、 ４）エッチング後にフォトレジストを除去する工程と、 ５）エッチングされたシリコン基板のエッチング面を所
定の厚みに熱酸化させ熱酸化膜を形成する工程と、 ６）熱酸化されなかったシリコンを取り除き熱酸化膜か
らなる加工用プローブ基台を形成する工程と、 ７）熱酸化膜からなる加工用プローブ基台に金属を付着
させ加工用プローブを形成する工程と、を備えたことを
特徴とする微細加工装置の製造方法である。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a fine processing apparatus for processing a surface to be processed by bringing a tip of a needle into contact with or close to a surface to be processed. And 2) exposing the photoresist so that a square pattern remains.
Developing; 3) performing anisotropic etching on silicon from the developed photoresist; 4) removing the photoresist after etching; and 5) removing the etched surface of the etched silicon substrate by a predetermined amount. A step of thermally oxidizing to a thickness to form a thermal oxide film; 6) removing silicon not thermally oxidized to form a processing probe base made of a thermal oxide film; and 7) a processing probe consisting of a thermal oxide film. A step of attaching a metal to a base to form a processing probe.
【００２３】[0023]
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための最
良の形態を、図面を参照して説明する。 （構成）図１に、本実施形態の微細加工装置において使
用する本発明の加工用プローブの構造図を示す。（ａ）
は本加工用プローブ２０の先端斜視図、（ｂ）は底面
図、（ｃ）は側面図である。加工用プローブ２０は、図
１に示すように、カンチレバー２０３に線接触加工針２
０１と点接触加工針２０２とを備えている。線接触加工
針２０１は、被加工面に対し線接触可能な形状に、例え
ば二つの面が稜線で接触するような屋根形状になってい
る。具体的な大きさとしては、例えば線接触加工針２０
１はその取り付け面がカンチレバー２０３の長手方向に
４４μｍの幅で、この長手方向と垂直な方向に２４μｍ
の長さを備えた方形状をなしている。被加工面と線接触
する線接触加工針の先端は、カンチレバー２０３の長手
方向に５０ｎｍの幅で、この長手方向と垂直な方向に２
０μｍに近い長さで被加工面に接することが可能になっ
ている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. (Structure) FIG. 1 shows a structural diagram of a processing probe of the present invention used in the fine processing apparatus of the present embodiment. (A)
Is a front end perspective view of the main processing probe 20, (b) is a bottom view, and (c) is a side view. The processing probe 20 is, as shown in FIG.
01 and a point contact processing needle 202. The line contact processing needle 201 has a roof shape such that two surfaces come into contact with each other at a ridge line, for example, in a shape capable of making line contact with the surface to be processed. As the specific size, for example, the line contact processing needle 20
1 has a mounting surface having a width of 44 μm in the longitudinal direction of the cantilever 203 and a width of 24 μm in a direction perpendicular to the longitudinal direction.
It has a rectangular shape with a length of The tip of the line contact processing needle that makes line contact with the surface to be processed has a width of 50 nm in the longitudinal direction of the cantilever 203, and has a width of 2 nm in a direction perpendicular to the longitudinal direction.
It is possible to contact the surface to be processed with a length close to 0 μm.
【００２４】点接触加工針２０２は、従来の微細加工用
探針であり、被加工面と点接触可能な角錐または円錐形
状に形成されている。例えば点接触加工針２０２は取り
付け面の一辺が１０．４μｍの長さの四角錐形状をな
し、被加工面と点接触する点接触加工針の先端は、５０
ｎｍ程度の直径で被加工面に接することが可能になって
いる。The point contact processing needle 202 is a conventional fine processing probe, and is formed in a pyramid or conical shape capable of making point contact with a surface to be processed. For example, the point contact processing needle 202 has a quadrangular pyramid shape in which one side of the mounting surface has a length of 10.4 μm, and the tip of the point contact processing needle that makes point contact with the surface to be processed is 50
It is possible to contact the surface to be processed with a diameter of about nm.
【００２５】カンチレバー２０３は、接触圧を微妙に調
整したり針の位置を検出容易にしたりする構造として、
前記加工用針２０１および２０２を先端に設けたレコー
ド針形状をなしている。カンチレバーは全体が弾性によ
って撓むことが可能に構成されている。The cantilever 203 has a structure for finely adjusting the contact pressure and making it easy to detect the position of the needle.
It has the shape of a record needle with the processing needles 201 and 202 provided at the tips. The whole cantilever is configured to be able to bend by elasticity.
【００２６】線接触加工針２０１と点接触加工針２０２
は、加工用プローブ２０の材質としては、カンチレバー
２０３末端と加工針先端とが電気的に接続されている必
要があるため、加工用プローブ２０全体を金属等の導電
性材料で形成するか絶縁材料に金属等の導電性材料を付
着させて構成される。例えば後述する製造方法によれ
ば、シリコンのプローブ基台に金を蒸着して形成され
る。Line contact processing needle 201 and point contact processing needle 202
Since the end of the cantilever 203 and the tip of the processing needle need to be electrically connected as the material of the processing probe 20, the entire processing probe 20 may be formed of a conductive material such as metal or an insulating material. A conductive material such as a metal is attached to the substrate. For example, according to a manufacturing method to be described later, it is formed by depositing gold on a silicon probe base.
【００２７】ここで、図１では線接触加工針２０１の高
さｈ１が点接触加工針２０２の高さｈ２より高く設定し
てある。同一平面に両加工針を設置する場合にはいずれ
かの加工針のみを選択的に接触させるために、両加工針
の高さに差をつける必要があるからである。強度的には
線接触する線接触加工針２０１の方が、より大きな負荷
がかかると想定されるため、線接触加工針２０１の幅や
高さを点接触加工針２０２より大きくしてある。Here, in FIG. 1, the height h1 of the line contact processing needle 201 is set higher than the height h2 of the point contact processing needle 202. This is because when both processing needles are installed on the same plane, it is necessary to make a difference in the height of both processing needles in order to selectively contact only one of the processing needles. Since it is assumed that a greater load is applied to the line contact processing needle 201 that is in line contact with the strength, the width and height of the line contact processing needle 201 are set to be larger than those of the point contact processing needle 202.
【００２８】ただし、両加工針の位置を入れ替えて点接
触加工針をより高く設定してもよい。すなわち加工針の
設置面を被加工面と平行にした場合に高さが大きい方の
加工針のみが接し、設置面を傾けた場合に高さが小さい
方の加工針のみが接するように加工針を配置すればよ
い。例えばカンチレバーの端部寄りに高さの低い加工針
を配置し、当該カンチレバーの端部から奥寄りに高さの
高い加工針を配置する。さらに線接触加工針の設置面と
点接触加工針の設置面とが同一面にない場合、すなわち
異なる面にそれぞれ設置されていたり曲面上に間を置い
て設置されていたりする場合には、両加工針の高さが同
じであってもよい。それぞれの加工針のみを選択して接
触させることができるからである。However, the positions of the two processing needles may be interchanged to set the point contact processing needle higher. That is, when the installation surface of the processing needle is parallel to the surface to be processed, only the processing needle having a larger height comes into contact, and when the installation surface is inclined, only the processing needle having a smaller height comes into contact. Should be arranged. For example, a processing needle having a low height is arranged near the end of the cantilever, and a processing needle having a high height is arranged near the end of the cantilever. Furthermore, when the installation surface of the line contact processing needle and the installation surface of the point contact processing needle are not on the same plane, that is, when they are installed on different surfaces or are installed at intervals on a curved surface, The heights of the processing needles may be the same. This is because only the respective processing needles can be selectively brought into contact.
【００２９】図２に、上記加工用プローブ２０により微
細加工を行うための微細加工装置の構成図を示す。本微
細加工装置１００は、図２に示すように、上記した加工
用プローブ２０、駆動手段として針切替用駆動素子２
１、検出手段として半導体レーザ１１、対物レンズ１
２、受光素子１３および検出回路１４、エネルギー供給
手段としてバイアス回路１８および電源回路１９、搬送
機構として駆動回路１５、ＸＹステージ１６およびＺス
テージ１７並びに制御装置１０を備えている。FIG. 2 is a configuration diagram of a fine processing apparatus for performing fine processing using the processing probe 20. As shown in FIG. 2, the fine processing apparatus 100 includes the processing probe 20 described above and a needle switching drive element 2 as a driving unit.
1. Semiconductor laser 11 as objective means, objective lens 1
2, a light receiving element 13 and a detection circuit 14, a bias circuit 18 and a power supply circuit 19 as energy supply means, a drive circuit 15, an XY stage 16, a Z stage 17, and a control device 10 as a transport mechanism.
【００３０】加工用プローブ２０は、図３または図４に
示すように、カンチレバー２０３がＺステージ１７との
角度を変更できるように係止されている。針切替用駆動
素子２１は、例えばピエゾ素子などによりカンチレバー
２０３の一部を動かして加工用プローブ２０全体の角度
を変動させることが可能に構成されている。針切替用駆
動素子２１は、駆動回路１５から供給された選択信号に
応じて体積変化を生じ、選択信号に応じた角度に加工用
プローブ２０を動かすことが可能になっている。この角
度の変化により、線接触加工針２０１と点接触加工針２
０２とを選択して被加工面に接触または近接させること
が可能に構成されている。なお、カンチレバーをＺステ
ージに可動部無しに係止しピエゾ素子により強制的に撓
ませて被加工面と接触する加工針を選択するように構成
してもよい。As shown in FIG. 3 or FIG. 4, the processing probe 20 is locked so that the angle of the cantilever 203 with the Z stage 17 can be changed. The needle switching drive element 21 is configured to move a part of the cantilever 203 by using, for example, a piezo element or the like to change the angle of the entire processing probe 20. The needle switching drive element 21 changes the volume in response to the selection signal supplied from the drive circuit 15 and can move the processing probe 20 to an angle corresponding to the selection signal. Due to this change in the angle, the line contact processing needle 201 and the point contact processing needle 2
02 can be selected to be brought into contact with or close to the surface to be processed. Note that the cantilever may be locked to the Z stage without a movable portion, and may be forcibly bent by the piezo element to select a processing needle that comes into contact with the surface to be processed.
【００３１】検出手段である半導体レーザ１１は、位置
検出用の照明として一定波長の光を射出するようになっ
ており、対物レンズ１２はこの光をカンチレバー２０の
先端部に向けて集光するようになっている。受光素子１
３は、例えば四分割された光電変換素子で構成されてお
り、カンチレバー２０で反射された光を受けて検出信号
に変換可能になっている。カンチレバー２０に撓みが無
い状態では、受光素子１３の四分割された光電変換素子
の中心からずらして反射光が入射されるように位置決め
されている。この反射光を光電変換素子の中心からずら
す量は、加工時に加工針を被加工面に接触させる蝕圧に
よって決める。検出回路１４は、受光素子１３の四分割
された光電変換素子の検出信号同士の差分を計算し、カ
ンチレバー先端位置のずれに応じて変化するエラー信号
を出力するようになっている。これらの構成によりカン
チレバー２０の角度やカンチレバーの撓みやねじれを検
出信号として検出可能になっている。この検出信号によ
り表面形状を測定できる。The semiconductor laser 11 serving as detecting means emits light of a fixed wavelength as illumination for position detection, and the objective lens 12 focuses the light toward the tip of the cantilever 20. It has become. Light receiving element 1
Reference numeral 3 denotes, for example, a four-part photoelectric conversion element, which can receive light reflected by the cantilever 20 and convert it into a detection signal. When the cantilever 20 is not bent, the light receiving element 13 is positioned so that the reflected light is incident at a position shifted from the center of the four divided photoelectric conversion elements. The amount by which the reflected light is shifted from the center of the photoelectric conversion element is determined by the erosion pressure with which the processing needle is brought into contact with the surface to be processed during processing. The detection circuit 14 calculates the difference between the detection signals of the photoelectric conversion element divided into four parts of the light receiving element 13 and outputs an error signal that changes according to the displacement of the tip position of the cantilever. With these configurations, the angle of the cantilever 20 and the bending and torsion of the cantilever can be detected as a detection signal. The surface shape can be measured by this detection signal.
【００３２】エネルギー供給手段であるバイアス回路１
８は、基板Ｓの表面形状測定を走査トンネル顕微鏡の機
能により測定する場合に必要である。この場合にはバイ
アス回路１８は制御回路１０の制御に基づいて基板Ｓの
表面形状測定をするための電圧および微細加工用の電圧
を印加する。Bias circuit 1 as energy supply means
8 is necessary when measuring the surface shape of the substrate S by the function of a scanning tunnel microscope. In this case, the bias circuit 18 applies a voltage for measuring the surface shape of the substrate S and a voltage for fine processing based on the control of the control circuit 10.
【００３３】搬送機構であるＸＹステージ１６は基板Ｓ
をＸ方向とＹ方向（図面横および手前方向）に、Ｚステ
ージ１７は基板ＳをＺ方向（図面高さ（上）方向）に搬
送可能に構成されている。駆動回路１５は、制御装置１
０に制御に対応させてＸＹステージ１６およびＺステー
ジ１７を駆動することにより加工用プローブ２０と基板
Ｓとの相対位置を任意に変更できるようになっている。
なお共振モードの原子間力顕微鏡類似の表面形状測定を
行う場合には、針切替用駆動素子２１を共振用のピエゾ
素子として使用するか他のピエゾ素子を設ける。The XY stage 16, which is a transport mechanism, has a substrate S
Are transported in the X direction and the Y direction (horizontal and forward directions in the drawing), and the Z stage 17 is configured to be able to transport the substrate S in the Z direction (the height (upward) direction in the drawing). The drive circuit 15 includes the control device 1
By driving the XY stage 16 and the Z stage 17 corresponding to the control of 0, the relative position between the processing probe 20 and the substrate S can be arbitrarily changed.
When a surface shape measurement similar to an atomic force microscope in a resonance mode is performed, the needle switching drive element 21 is used as a resonance piezo element or another piezo element is provided.
【００３４】制御装置１０は、汎用のコンピュータ装置
としての構成を備え、所定のプログラムを実行すること
により、本発明の微細加工方法に対応するように本微細
加工装置１００全体を制御可能になっている。The control device 10 has a configuration as a general-purpose computer device. By executing a predetermined program, the control device 10 can control the entire fine processing apparatus 100 so as to correspond to the fine processing method of the present invention. I have.
【００３５】（作用）上記構成において、基板Ｓに対す
る微細加工は、制御装置１０の制御により、加工用プロ
ーブ２０の角度を調整して線接触加工針２０１または点
接触加工針２０２のいずれかを基板Ｓ表面に接触させて
基板表面形状を測定してから、基板Ｓに接近または接触
させた加工用プローブ２０と基板Ｓとの間に電界を印加
することによって達成される。(Operation) In the above configuration, in the fine processing on the substrate S, the angle of the processing probe 20 is adjusted by the control of the control device 10 to move either the line contact processing needle 201 or the point contact processing needle 202 to the substrate S. This is achieved by measuring the surface shape of the substrate by contacting with the S surface, and then applying an electric field between the substrate S and the processing probe 20 approaching or in contact with the substrate S.
【００３６】図３に線接触加工針２０１を選択する場合
の加工用プローブ２０の態様を、図４に点接触加工針２
０２を選択する場合の加工用プローブ２０の態様を示
す。線接触加工針２０１を使用する場合、制御装置１０
は、図３に示すように、選択信号により針切替用駆動素
子２１を２１ａのような形状に変形させる。この状態で
はカンチレバー２０３は被加工面とほぼ平行になる。こ
のとき本実施形態では線接触加工針２０１の高さｈ１の
方が点接触加工針２０２の高さｈ２より高いので、線接
触加工針２０１のみを被加工面に接触または近接させる
ことができる。線接触加工針２０１のみを基板Ｓに接触
または接近させた状態で、線接触加工針２０１と基板Ｓ
との間に電界を印加しながらカンチレバー２０３の延在
方向に加工用プローブ２０を搬送すると、図５に示すよ
うに、線接触部分の幅に等しい幅Ｗ１の加工跡Ｒ１を得
ることができる。FIG. 3 shows an embodiment of the processing probe 20 when the line contact processing needle 201 is selected, and FIG.
The embodiment of the processing probe 20 when 02 is selected is shown. When the line contact processing needle 201 is used, the control device 10
As shown in FIG. 3, the needle switching drive element 21 is deformed into a shape like 21a by a selection signal. In this state, the cantilever 203 is substantially parallel to the surface to be processed. At this time, in this embodiment, since the height h1 of the line contact processing needle 201 is higher than the height h2 of the point contact processing needle 202, only the line contact processing needle 201 can be brought into contact with or close to the surface to be processed. With only the line contact processing needle 201 in contact with or approaching the substrate S, the line contact processing needle 201 and the substrate S
When the processing probe 20 is transported in the direction in which the cantilever 203 extends while applying an electric field between the processing trace R1 and the processing probe R1, a processing trace R1 having a width W1 equal to the width of the line contact portion can be obtained as shown in FIG.
【００３７】一方、点接触加工針２０２を使用する場
合、制御装置１０は、図４に示すように、選択信号によ
り針切替用駆動素子２１を２１ｂのような形状に変形さ
せる。この状態ではカンチレバー２０３が被加工面に対
して角度θ1だけ傾く。今度は点接触加工針２０２が線
接触加工針２０１よりも先端位置が低くなり、点接触加
工針２０２のみを被加工面に接触または近接させること
ができる。点接触加工針２０２のみを基板Ｓに接触また
は接近させた状態で、点接触加工針２０２と基板Ｓとの
間に電界を印加しながらカンチレバー２０３の延在方向
に加工用プローブ２０を搬送すると、図６に示すよう
に、線接触部分の径に等しい幅Ｗ２の加工跡Ｒ２を得る
ことができる。On the other hand, when the point contact processing needle 202 is used, the control device 10 deforms the needle switching drive element 21 into a shape like 21b by the selection signal as shown in FIG. Cantilever 203 is inclined by an angle theta 1 with respect to the processing surface in this state. This time, the point position of the point contact processing needle 202 becomes lower than that of the line contact processing needle 201, and only the point contact processing needle 202 can be brought into contact with or close to the surface to be processed. When the processing probe 20 is transported in the extending direction of the cantilever 203 while applying an electric field between the point contact processing needle 202 and the substrate S in a state where only the point contact processing needle 202 is in contact with or close to the substrate S, As shown in FIG. 6, a processing trace R2 having a width W2 equal to the diameter of the line contact portion can be obtained.
【００３８】さらに制御装置１０は、被加工面に線接触
加工針２０１を接触または近接させる場合に、加工すべ
きパターンの幅に対応させて、線接触加工針２０１の被
加工面への接触線と当該線接触加工針の移動方向とのな
す角度を変更することで、加工幅を変えることも可能で
ある。例えば図６に示すように、線接触加工針２０１の
接触線を加工用プローブ２０の移動方向から角度θ2傾
けて微細加工すれば、線接触加工針２０１の接触線の幅
Ｗ１よりは小さいが点接触加工針２０２による加工幅Ｗ
２よりは大きい中間的な幅Ｗ３の加工跡で微細加工する
ことができる。このときの加工跡の幅Ｗ３は接触線の幅
Ｄとｓｉｎθ2の積に等しいので、制御装置１０は必要
とされる加工幅に応じて、加工用プローブの角度θ2を
調整したり加工針を選択したりすることで、任意の幅で
微細加工することができる。Further, when the line contact processing needle 201 is brought into contact with or close to the surface to be processed, the control device 10 controls the contact line of the line contact processing needle 201 to the surface to be processed in accordance with the width of the pattern to be processed. It is also possible to change the processing width by changing the angle between the line and the moving direction of the line contact processing needle. For example, as shown in FIG. 6, if the contact line of the line contact processing needle 201 is finely processed at an angle θ 2 from the moving direction of the processing probe 20, the width is smaller than the width W 1 of the contact line of the line contact processing needle 201. Processing width W by point contact processing needle 202
Fine processing can be performed with a processing mark having an intermediate width W3 larger than 2. Since the width W3 of the machining trace of this time is equal to the product of the width D and sin [theta 2 of the contact wire, the control device 10 in accordance with the machining width required, the processing to adjust the angle theta 2 of the working probe By performing the above process, fine processing can be performed at an arbitrary width.
【００３９】（加工用プローブの製造方法）次に本加工
用プローブの製造方法を、図８および図９の工程流れ図
を参照しながら説明する。図８は、平面図と平面図のＡ
−Ａ切断面における断面図とを並べたものである。まず
シリコン基板３０にフォトレジスト４０を塗布する（図
８（ａ））。シリコン基板３０の厚みは、高い方の加工
針の高さより大きいことを要する。(Manufacturing Method of Processing Probe) Next, a method of manufacturing the processing probe will be described with reference to FIGS. 8 and 9. FIG. 8 is a plan view and FIG.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along a section A of FIG. First, a photoresist 40 is applied to the silicon substrate 30 (FIG. 8A). The thickness of the silicon substrate 30 needs to be larger than the height of the higher processing needle.
【００４０】次いで、シリコン基板３０の（１１１）に
図８（ｂ）に示すような方形パターン４０１が残るよう
にフォトレジスト４０を露光・現像する（図８
（ｂ））。方形パターン４０１や４０２は、加工針２０
１や２０２の取り付け面の形状と同等にする。この方形
パターンのみが開口するように通常のフォトリソグラフ
ィ法でマスク、露光および現像をする。Next, the photoresist 40 is exposed and developed so that a square pattern 401 as shown in FIG. 8B remains on (111) of the silicon substrate 30 (FIG. 8).
(B)). The square patterns 401 and 402 are
1 and 202 have the same shape as the mounting surface. A mask, exposure and development are performed by a normal photolithography method so that only this square pattern is opened.
【００４１】そして現像されたフォトレジスト４０上か
らシリコン基板３０に対する異方性エッチングを行う
（図８（ｃ））。異方性エッチングは、例えばＫＯＨを
利用したウェットエッチングである。この異方性がある
と（１１１）面に垂直な方向にエッチングされ（１１
１）面方向にはエッチングされにくくなる。そして図に
示すように、方形パターンの幅に対応した深さを有する
溝形状にエッチングされる。深い溝３０１が線接触加工
針２０１の原形となり浅い溝３０２が点接触加工針２０
２の原形となる。Then, anisotropic etching is performed on the silicon substrate 30 from above the developed photoresist 40 (FIG. 8C). The anisotropic etching is, for example, wet etching using KOH. With this anisotropy, etching is performed in the direction perpendicular to the (111) plane (11).
1) Etching is difficult in the plane direction. Then, as shown in the figure, the groove is etched to have a depth corresponding to the width of the rectangular pattern. The deep groove 301 is the original shape of the line contact processing needle 201 and the shallow groove 302 is the point contact processing needle 20.
2 is the original form.
【００４２】エッチング後にフォトレジスト４０を除去
する（図９（ａ））。フォトレジストを除去したシリコ
ン基板を鋳型にして金属を流して加工用プローブにする
ことも可能であるが、本実施形態では以下の工程を続け
る。After the etching, the photoresist 40 is removed (FIG. 9A). Although it is possible to use the silicon substrate from which the photoresist has been removed as a template and flow metal to form a processing probe, the following steps are continued in the present embodiment.
【００４３】まずエッチングされたシリコン基板３０の
エッチング面を所定の厚みに熱酸化させ熱酸化膜３１を
形成する（図９（ｂ））。熱酸化膜の形成には通常の熱
酸化法を用いて酸素雰囲気化で高温に晒して行う。これ
により例えば１μｍの熱酸化膜３１が形成される。First, the etched surface of the etched silicon substrate 30 is thermally oxidized to a predetermined thickness to form a thermal oxide film 31 (FIG. 9B). The thermal oxide film is formed by exposing to a high temperature in an oxygen atmosphere using a normal thermal oxidation method. Thereby, a thermal oxide film 31 of, for example, 1 μm is formed.
【００４４】次いで熱酸化されなかったシリコン基板３
０を取り除き、熱酸化膜３１からなる加工用プローブ基
台を形成する（図９（ｃ））。シリコン基板３０の除去
には、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を使用する。Next, the silicon substrate 3 not thermally oxidized
0 is removed to form a processing probe base made of the thermal oxide film 31 (FIG. 9C). Reactive ion etching (RIE) is used to remove the silicon substrate 30.
【００４５】最後に、熱酸化膜３１からなる加工用プロ
ーブ基台に金属を付着させ加工用プローブ２０を形成す
る（図９（ｄ））。金属としては、導電性がある金属、
例えば金を用いる。付着方法としては、スパッタ法、蒸
着法等を使用する。これにより金薄膜３２が３０ｎｍ程
度形成される。Finally, a metal is adhered to the processing probe base made of the thermal oxide film 31 to form the processing probe 20 (FIG. 9D). As the metal, a conductive metal,
For example, gold is used. As the attachment method, a sputtering method, an evaporation method, or the like is used. Thereby, the gold thin film 32 is formed with a thickness of about 30 nm.
【００４６】なお図３や図４に示したような加工用プロ
ーブを製造するために、図１０によるような方法を用い
ても良い。すなわち図１０に示す加工用プローブの製造
方法は、 １）反応性イオンエッチングによりカンチレバー支持部
を形成し（図１０：Ｓ１）、 ２）ＫＯＨプロセスにより加工針部の形状にカンチレバ
ーをエッチングし（Ｓ２）、 ３）熱酸化プロセスによってカンチレバー部を熱酸化さ
せ（Ｓ３）、 ４）裏面から反応性イオンエッチングによりエッチング
し熱酸化膜を残してカンチレバー全体を仕上げる（Ｓ
４）、という各プロセスにより構成されている。In order to manufacture the processing probe as shown in FIGS. 3 and 4, a method as shown in FIG. 10 may be used. That is, the manufacturing method of the processing probe shown in FIG. 10 includes: 1) forming a cantilever support portion by reactive ion etching (FIG. 10: S1); and 2) etching the cantilever into the shape of the processing needle portion by a KOH process (S2). 3) The cantilever portion is thermally oxidized by a thermal oxidation process (S3). 4) The whole cantilever is finished by etching from the back surface by reactive ion etching, leaving a thermal oxide film (S3).
4).
【００４７】（実施例）上記実施形態に基づいて製造し
た加工用プローブおよび微細加工装置を用いて、熱酸化
膜上にチタン薄膜が形成されたシリコン基板に対して微
細加工した。シリコン基板は、１０μｍの厚みで熱酸化
膜が、３ｎｍの厚みでチタン薄膜が形成されたものを用
いた。この基板に線接触加工針を接地し、基板との間に
振幅１３Ｖ、パルス幅１０ｍｓのパルス電圧を印加し
た。被加工面であるチタン薄膜表面には、表面***した
チタン酸化物が線接触加工針の幅に対応して形成された
ことが、原子間力顕微鏡により観察できた。チタン酸化
物の表面***は、高さが５ｎｍ、長さが２０μｍ（線接
触加工針の長さに同じ）、幅が７０ｎｍ（線接触加工針
の接触線の幅に同じ）であった。(Example) Using a processing probe and a fine processing apparatus manufactured based on the above embodiment, fine processing was performed on a silicon substrate having a titanium thin film formed on a thermal oxide film. The silicon substrate used had a thermal oxide film with a thickness of 10 μm and a titanium thin film with a thickness of 3 nm. A line contact processing needle was grounded to this substrate, and a pulse voltage having an amplitude of 13 V and a pulse width of 10 ms was applied to the substrate. It was observed by an atomic force microscope that titanium oxide having a raised surface was formed corresponding to the width of the line contact processing needle on the surface of the titanium thin film to be processed. The surface ridge of the titanium oxide had a height of 5 nm, a length of 20 μm (same as the length of the line contact processing needle), and a width of 70 nm (same as the width of the contact line of the line contact processing needle).
【００４８】一方、従来の加工針を用いて同様の条件で
微細加工をした。これによれば５０ｎｍの径で微細加工
が行われた。線接触加工針と同様の長さ２０μｍの微細
加工を行うためには、従来型の加工針による加工を４０
０回以上繰り返す必要がある。On the other hand, fine processing was performed under the same conditions using a conventional processing needle. According to this, fine processing was performed with a diameter of 50 nm. In order to perform fine processing with a length of 20 μm similar to the line contact processing needle, processing using a conventional processing needle requires 40
It must be repeated zero or more times.
【００４９】上記したように実施形態１によれば以下の
利点がある。 １）本実施形態によれば、線接触加工針を備えたので、
従来に比べ遥かに大面積を一時に加工可能になった。 ２）本実施形態によれば、上記線接触加工針に加え従来
通りの点接触加工針を備え、パターンに応じ両者を使い
分ける加工処理を行うことが可能に構成されているの
で、パターンに応じて適切な加工針を選択して高速に微
細加工することが可能である。 ３）本実施形態によれば、カンチレバーを針切替用駆動
素子で稼動に構成したので、電気信号のみで異なる幅で
加工可能な加工針を選択することが可能である。 ４）本実施形態によれば、線接触加工針の移動方向との
角度を調整可能に構成したので、点接触に近い幅のパタ
ーンから接触線の幅まで任意の幅を連続的に選択するこ
とが可能である。 ５）本実施形態によれば、異方性エッチング工程を備え
これを利用して二つのエッチング面が交わる形状を作
り、さらに熱酸化により加工用プローブ基台を製造する
ので、微細構造の複雑な形状の加工プローブを比較的容
易に製造することが可能である。As described above, the first embodiment has the following advantages. 1) According to the present embodiment, since a line contact processing needle is provided,
A much larger area can be machined at one time than before. 2) According to the present embodiment, in addition to the line contact processing needle, a conventional point contact processing needle is provided, and it is configured to be able to perform the processing for selectively using both according to the pattern. It is possible to perform fine processing at high speed by selecting an appropriate processing needle. 3) According to the present embodiment, since the cantilever is configured to be operated by the needle switching drive element, it is possible to select a processing needle that can be processed with a different width only by an electric signal. 4) According to the present embodiment, since the angle with respect to the moving direction of the line contact processing needle is configured to be adjustable, it is possible to continuously select an arbitrary width from a pattern having a width close to the point contact to the width of the contact line. Is possible. 5) According to the present embodiment, an anisotropic etching process is provided, and a shape in which two etched surfaces intersect is formed by using the anisotropic etching process. Further, the processing probe base is manufactured by thermal oxidation. It is possible to manufacture a processing probe having a shape relatively easily.
【００５０】（その他の変形例）本発明は上記実施形態
によらず種々に変形して適用することが可能である。例
えば、加工針の種類は二種類に限定はなく、さらに多様
な幅を備えた加工針を選択可能に構成してもよい。カン
チレバーの長手方向に沿って異なる幅を有する加工針を
配置し、カンチレバーを撓ませることによりいずれかの
加工針のみを選択的に被加工面に接触させるように制御
すれば、三種類以上の加工針選択も可能である。(Other Modifications) The present invention can be applied in various modifications without depending on the above embodiment. For example, the types of the processing needles are not limited to two types, and the processing needles having various widths may be selectable. By arranging the processing needles having different widths along the longitudinal direction of the cantilever and controlling to selectively contact only one of the processing needles with the surface to be processed by bending the cantilever, three or more types of processing can be performed. Needle selection is also possible.
【００５１】また加工用プローブの製造方法は上記に限
定されず、同様の加工針形状を製造可能ならば種々に変
更可能である。例えば、図９（ａ）のシリコンを鋳型と
して金属による鋳造を行って加工針を製造したり、金薄
膜を一様にスパッタせず、パターニングして加工針に付
着させたりが可能である。さらに図９のような構造では
強度が少ない場合には、補強となる樹脂や金属を付着さ
せてもよい。The method of manufacturing the processing probe is not limited to the above, and various modifications can be made as long as a similar processing needle shape can be manufactured. For example, it is possible to manufacture a processing needle by casting with metal using the silicon of FIG. 9A as a mold, or to pattern and attach the gold thin film to the processing needle without uniform sputtering. Further, in the structure as shown in FIG. 9, when the strength is low, a resin or metal for reinforcement may be attached.
【００５２】微細加工装置の構造としては、上記に限定
されず、公知である種々の微細加工装置の構造を適用す
ることが可能である。すなわちコンタクトモードの原子
間力顕微鏡類似の構造を備えていても、共振モードの原
子力顕微鏡類似の構造を備えていてもよい。共振モード
の原子間力顕微鏡の構造を採用する場合には振動印加用
のピエゾ素子を付加してもよい。The structure of the fine processing device is not limited to the above, and various known structures of the fine processing device can be applied. That is, a structure similar to an atomic force microscope in a contact mode or a structure similar to a nuclear microscope in a resonance mode may be provided. When employing the structure of the atomic force microscope in the resonance mode, a piezo element for applying vibration may be added.
【００５３】[0053]
【発明の効果】本発明によれば、線接触する探針を備え
たので、従来に比べ大面積を安定的にかつ高速に加工可
能な微細加工装置を提供することができる。According to the present invention, since the probe is provided with a line-contacting probe, it is possible to provide a fine processing apparatus capable of processing a large area stably and at high speed as compared with the prior art.
【００５４】また本発明によれば、二種類の特殊形状の
探針を使い分ける加工処理を行うことが可能に構成され
ているので、多様なパターンを安定的にかつ高速に加工
可能な微細加工装置を提供することができる。Further, according to the present invention, since it is configured to be able to perform processing for selectively using two types of specially shaped probes, a fine processing apparatus capable of processing various patterns stably and at high speed. Can be provided.
【００５５】本発明によれば、異なる幅で加工可能な針
を複数用いたので、多様なパターンを安定的にかつ高速
に加工するための微細加工方法を提供することができ
る。According to the present invention, since a plurality of needles which can be processed with different widths are used, it is possible to provide a fine processing method for processing various patterns stably and at high speed.
【００５６】本発明によれば、線接触する探針の角度を
調整可能に構成したので、点接触に近い幅のパターンか
ら接触線の幅まで任意の幅を連続的に選択することが可
能である。According to the present invention, since the angle of the probe in line contact can be adjusted, it is possible to continuously select an arbitrary width from a pattern having a width close to point contact to the width of contact line. is there.
【００５７】本発明によれば、異方性エッチング工程を
備え、これを利用して二つのエッチング面が交わる形状
を作るので、線接触可能な特殊形状の針を容易に安定し
た形状で製造することができる。According to the present invention, an anisotropic etching step is provided, and a shape in which two etched surfaces intersect is formed by using the anisotropic etching step. Therefore, a needle having a special shape capable of line contact can be easily manufactured in a stable shape. be able to.
【図１】本実施形態の加工用プローブの構造を説明する
図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a structure of a processing probe according to an embodiment.
【図２】本実施形態の微細加工装置の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a microfabrication device of the present embodiment.
【図３】線接触加工針の使用態様である。FIG. 3 is a diagram showing a use mode of a line contact processing needle.
【図４】点接触加工針の使用態様である。FIG. 4 is a diagram showing a use mode of a point contact processing needle.
【図５】線接触加工針の加工跡の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a processing trace of a line contact processing needle.
【図６】点接触加工針の加工跡の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a processing trace of a point contact processing needle.
【図７】線接触加工針を傾けた場合の加工跡の説明図で
ある。FIG. 7 is an explanatory diagram of a processing trace when the line contact processing needle is inclined.
【図８】本実施形態の加工用プローブの製造工程（その
１）平面図および断面図である。FIG. 8 is a plan view and a cross-sectional view of a manufacturing process (part 1) of the processing probe of the present embodiment.
【図９】本実施形態の加工用プローブの製造工程（その
２）断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process (part 2) of the processing probe according to the embodiment;
【図１０】本実施形態の加工用プローブの製造工程変形
例である。FIG. 10 is a modified example of the manufacturing process of the processing probe of the present embodiment.
Ｓ…基板 １０…制御装置 ２０…加工用プローブ ２０１…線接触加工針 ２０２…点接触加工針 ２０３…カンチレバー ３０…シリコン基板 ３１…熱酸化膜 ３２…金薄膜 ４０…フォトレジスト １００…微細加工装置 S ... Substrate 10 ... Control device 20 ... Processing probe 201 ... Line contact processing needle 202 ... Point contact processing needle 203 ... Cantilever 30 ... Silicon substrate 31 ... Thermal oxide film 32 ... Gold thin film 40 ... Photoresist 100 ... Micro processing device
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井出 次男 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 Ｆターム(参考） 5C034 AB04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Tsugio Ide 3-3-5 Yamato, Suwa-shi, Nagano F-term in Seiko Epson Corporation (reference) 5C034 AB04
Claims (9)
せて当該被加工面を加工する微細加工装置において、 前記被加工面に線状接触可能に構成された線接触加工針
を備えていることを特徴とする微細加工装置。1. A fine processing apparatus for processing a surface to be processed by bringing a tip of a needle into contact with or close to a surface to be processed, comprising: a line contact processing needle configured to be capable of linearly contacting the surface to be processed. A micromachining device characterized by the following.
状接触可能に構成された点接触加工針をさらに備えてい
る請求項１に記載の微細加工装置。2. The fine processing apparatus according to claim 1, further comprising a point contact processing needle configured to be capable of performing point-like contact with the line contact processing needle at a predetermined distance.
を選択して前記被加工面に接触させることが可能に構成
された駆動手段と、 加工すべきパターンの幅に対応させて前記駆動手段を駆
動して前記線接触加工針と前記点接触加工針とのいずれ
かを選択的に前記被加工面に接触させることが可能に構
成された制御装置と、を備えた請求項２に記載の微細加
工装置。3. A driving means configured to select the line contact processing needle and the point contact processing needle to make contact with the surface to be processed, and the driving means corresponding to a width of a pattern to be processed. A control device configured to drive a driving unit to selectively contact either the line contact processing needle or the point contact processing needle with the surface to be processed. The microfabrication device as described.
在方向に所定距離をおいて設けられたカンチレバーを備
え、 前記駆動手段は、前記被加工面に対する前記カンチレバ
ーの角度を変更可能に構成されている請求項３に記載の
微細加工装置。4. A cantilever provided with the line contact processing needle and the point contact processing needle at a predetermined distance in an extending direction, wherein the driving means can change an angle of the cantilever with respect to the surface to be processed. The microfabrication apparatus according to claim 3, wherein the apparatus is configured as follows.
触線と当該線接触加工針の移動方向とのなす角度を変更
可能に構成された駆動手段と、 加工すべきパターンの幅に対応させて前記駆動手段を駆
動して前記線接触加工針の前記被加工面への接触線と当
該線接触加工針の移動方向とのなす角度を制御可能に構
成された制御装置と、を備えた請求項１または請求項２
のいずれかに記載の微細加工装置。5. A driving means configured to change an angle between a line of contact of the line contact processing needle with the surface to be processed and a moving direction of the line contact processing needle, and a width of a pattern to be processed. A control device configured to control the angle between the line of contact of the line contact processing needle with the surface to be processed and the direction of movement of the line contact processing needle by driving the driving means in correspondence therewith. Claim 1 or Claim 2
The microfabrication device according to any one of the above.
せて当該被加工面を加工する微細加工装置において、 前記被加工面に線状接触可能に構成された線接触加工針
と当該線接触加工針と所定距離をおいて点状接触可能に
構成された点接触加工針とが延在方向に所定距離をおい
て設けられたカンチレバーと、 前記カンチレバーの角度を変更することにより、前記線
接触加工針と前記点接触加工針とを選択して前記被加工
面に接触または近接させることが可能に構成された駆動
手段と、 前記カンチレバーと前記被加工面との相対位置を検出可
能に構成された検出手段と、 加工すべきパターンの幅に対応させて前記駆動手段を駆
動して前記線接触加工針と前記点接触加工針とのいずれ
かを選択的に前記被加工面に接触または近接させること
が可能に構成された制御装置と、を備えたことを特徴と
する微細加工装置。6. A fine processing apparatus for processing a surface to be processed by bringing a tip of a needle into contact with or close to a surface to be processed, wherein: a line contact processing needle configured to be capable of linearly contacting the surface to be processed; A cantilever provided with a contact processing needle and a point contact processing needle configured to be capable of point-like contact at a predetermined distance and extending at a predetermined distance in the extending direction; and changing the angle of the cantilever to change the line. A drive unit configured to be able to select a contact processing needle and the point contact processing needle to contact or approach the processing surface, and to detect a relative position between the cantilever and the processing surface. And the driving means is driven in accordance with the width of the pattern to be processed, and one of the line contact processing needle and the point contact processing needle is selectively brought into contact with or close to the surface to be processed. Can be Microfabrication apparatus characterized by and a control device configured.
せて当該被加工面を加工する微細加工方法において、 加工すべきパターンの幅に対応させて前記被加工面に線
状接触可能に構成された線接触加工針と当該線接触加工
針と所定距離をおいて点状接触可能に構成された点接触
加工針とを選択して前記被加工面に接触または近接させ
ることを特徴とする微細加工方法。7. A fine processing method for processing a surface to be processed by bringing a tip of a needle into contact with or close to a surface to be processed, wherein a linear contact with the surface to be processed is made corresponding to a width of a pattern to be processed. The configured line contact processing needle and the point contact processing needle configured to be capable of point-like contact at a predetermined distance from the line contact processing needle are selected to contact or approach the surface to be processed. Fine processing method.
せて当該被加工面を加工する微細加工方法において、 前記被加工面に線状接触可能に構成された線接触加工針
を接触または近接させる場合に、加工すべきパターンの
幅に対応させて、前記線接触加工針の前記被加工面への
接触線と当該線接触加工針の移動方向とのなす角度を変
更することを特徴とする微細加工方法。8. A micro-machining method for processing a surface to be processed by bringing a tip of the needle into contact with or close to a surface to be processed, wherein a line-contact processing needle configured to be capable of linearly contacting the surface to be processed is contacted or contacted. When approaching, the angle formed between the line of contact of the line contact processing needle with the processing surface and the moving direction of the line contact processing needle is changed according to the width of the pattern to be processed. Fine processing method.
せて当該被加工面を加工する微細加工装置の製造方法に
おいて、 シリコン基板にフォトレジストを塗布する工程と、 方形パターンが残るように前記フォトレジストを露光・
現像する工程と、 現像された前記フォトレジスト上からシリコンに対する
異方性エッチングを行う工程と、 エッチング後に前記フォトレジストを除去する工程と、 エッチングされた前記シリコン基板のエッチング面を所
定の厚みに熱酸化させ熱酸化膜を形成する工程と、 熱酸化されなかったシリコンを取り除き熱酸化膜からな
る加工用プローブ基台を形成する工程と、 前記熱酸化膜からなる加工用プローブ基台に金属を付着
させ加工用プローブを形成する工程と、を備えたことを
特徴とする微細加工装置の製造方法。9. A method for manufacturing a micromachining apparatus for processing a surface to be processed by bringing a tip of a needle into contact with or close to a surface to be processed, wherein a step of applying a photoresist to a silicon substrate and a step of forming a rectangular pattern are performed. Expose the photoresist
Developing, anisotropically etching silicon from above the developed photoresist, removing the photoresist after etching, and thermally etching the etched surface of the silicon substrate to a predetermined thickness. Oxidizing to form a thermal oxide film; removing silicon not thermally oxidized to form a processing probe base made of a thermal oxide film; and attaching metal to the processing probe base made of the thermal oxide film. Forming a processing probe.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10261289A JP2000090872A (en) | 1998-09-16 | 1998-09-16 | Fine working device, fine working method and manufacture of fine working device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10261289A JP2000090872A (en) | 1998-09-16 | 1998-09-16 | Fine working device, fine working method and manufacture of fine working device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000090872A true JP2000090872A (en) | 2000-03-31 |
Family
ID=17359743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10261289A Pending JP2000090872A (en) | 1998-09-16 | 1998-09-16 | Fine working device, fine working method and manufacture of fine working device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000090872A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010058222A (en) * | 2008-09-03 | 2010-03-18 | Ricoh Co Ltd | Cantilever for processing |
| KR101235982B1 (en) | 2005-03-15 | 2013-03-19 | 에스아이아이 나노 테크놀로지 가부시키가이샤 | Cantilever holder and scanning probe microscope |
-
1998
- 1998-09-16 JP JP10261289A patent/JP2000090872A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101235982B1 (en) | 2005-03-15 | 2013-03-19 | 에스아이아이 나노 테크놀로지 가부시키가이샤 | Cantilever holder and scanning probe microscope |
| JP2010058222A (en) * | 2008-09-03 | 2010-03-18 | Ricoh Co Ltd | Cantilever for processing |
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