(57)【要約】【課題】  微細無機材料構造体の作製方法及び微細無機材料構造体作製装置に関し、ＤＰＮ法を機能性無機材料等の結晶化工程が必要な無機材料に適用する際に、一連の工程を短時間で簡便に行う。【解決手段】  基板５上に走査型プローブ顕微鏡のカンチレバー２を用いて無機材料を含む溶液６によるパターン描画を行った直後に、同一装置１内においてレーザを用いた局所高温アニールにより描画パターン８を加熱処理する。【選択図】          図１
2007260852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に走査型プローブ顕微鏡のカンチレバーを用いて無機材料を含む溶液によるパターン描画を行った直後に、同一装置内においてレーザを用いた局所高温アニールにより前記描画パターンを加熱処理することを特徴とする微細無機材料構造体の作製方法。
【請求項２】
上記パターン描画及びレーザアニールの一連の工程を、上記基板をステージ上に固定したまま連続して行うことを特徴とする請求項１記載の微細無機材料構造体の作製方法。
【請求項３】
上記カンチレバーを複数個用いて複数個のパターンを描画することを特徴とする請求項１または２に記載の微細無機材料構造体の作製方法。
【請求項４】
少なくとも一つのカンチレバーを備えた走査型プローブ顕微鏡部とレーザ照射手段を備えたレーザアニール部とを同一の装置内に設置したことを特徴とする微細無機材料構造体作製装置。
【請求項５】
上記走査型プローブ顕微鏡部が描画用のカンチレバーとは別に、アニール処理後の描画パターンの形状或いは特性を評価するための評価用のカンチレバーを備えていることを特徴とする請求項４記載の微細無機材料構造体作製装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は微細無機材料構造体の作製方法及び微細無機材料構造体作製装置に関するものであり、特に、電子デバイスの一部を構成する高温加熱アニール工程の必要な機能性無機材料等の無機材料からなる微細無機材料構造体を一連の工程で作製するための構成に特徴のある微細無機材料構造体の作製方法及び微細無機材料構造体作製装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子デバイスの微細化の進展にともなって、フォトリソグラフィー工程では困難な微細パターンを原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）や走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）のカンチレバーを利用して作製することが試みられている。
【０００３】
例えば、カンチレバーを電極として陽極酸化を行うことによって局所的に微細な酸化膜パターンを形成したり（例えば、特許文献１参照）、或いは、レジストパターンにカンチレバーを押し当てて微細な溝を形成すること（例えば、特許文献２参照）が提案されている。
【０００４】
一方、近年、このようなＳＰＭのカンチレバーを用いて微細な堆積物パターンを形成する方法が、ディップペン・ナノリソグラフィー（ＤＰＮ：Ｄｉｐ  Ｐｅｎ  Ｎａｎｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）として注目を集めている（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
このＤＰＮ法は、ＳＰＭのカンチレバーに塗布物を付着させ、コンタクトモードで基板の表面を走査することで、基板の表面とカンチレバーとの間に凝集するメニスカス水（ｗａｔｅｒ  ｍｅｎｉｓｃｕｓ）を利用して基板表面に塗布物を描画する技術であり、一般的には、有機物を対象としている。
【０００６】
ここで、図１１を参照して、ＤＰＮ法を説明する。
図１１参照  
図１１は、ＤＰＮ法の概念的説明図であり、（１１１）面を主面とするＡｕ基板５１にカンチレバー５２をペン、アルカンチオール（ａｌｋａｎｅｔｈｉｏｌ）５４の溶液５３をインクに見立ててＡｕ基板５１の表面をなぞってパターン５７を直接描画する。
なお、符号５５、５６は、それぞれアルカンチオール５４を構成するチオール（ＳＨ）基とアルキル側鎖である。
【０００７】
この時、Ａｕ基板５１とカンチレバー５２との間には大気中の湿度に起因する水が結露してメニスカス水５８が形成され、このメニスカス水５８を介してアルカンチオール５４がＡｕ基板５１の表面に輸送され、カンチレバー５２の移動に伴って線幅が数１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度の自己組織化単分子膜からなるパターン５７を形成することになる。
【０００８】
また、この様なＤＰＮ法を半導体集積回路装置の製造工程に転用して、レジスト材をインクとして用いてｎｍオーダの線幅の回路パターンを半導体基板上に触接描画したり、或いは、半導体マスクの修復等への応用が期待されている。
【特許文献１】特開２０００−１６２４５９号公報
【特許文献２】特許２５９９８９７号
【特許文献３】特表２００５−５１３７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、ＤＰＮ法は、上述のように主として有機物の基板上への描画を想定しており、描画後に結晶化プロセスが必要となる材料の形成は充分に考慮されておらず、したがって、ＳＰＭ装置内に加熱機構を設けるという技術思想は全く存在しなかった。
【００１０】
そのため、機能性無機材料のように、描画後に結晶化プロセスを必要とする場合、ＳＰＭ装置の試料台からサンプルを取り外し、別の加熱装置により結晶化アニールを行う必要があり、両者の工程を一連の処理として連続的行うことができず、実用化の妨げになるという問題がある。
【００１１】
また、多層構造の膜を形成する場合、或いは、別のアドレス位置に追加描画を行う場合には、アニール後にサンプルを試料台に戻し、ナノスケールで位置合わせを行う必要があり、多くの困難と多大な時間を要するという問題がある。
【００１２】
さらに、ＳＰＭ装置の外部でアニール処理を行う場合、一般的にはサンプル全体が高温にさらされることになるため、追加描画を行う場合、最初の描画位置と次の描画位置とでは熱履歴が異なることになり、一定条件下での描画と結晶化ができないという問題がある。
【００１３】
したがって、本発明は、ＤＰＮ法を機能性無機材料等の結晶化工程が必要な無機材料に適用する際に、一連の工程を短時間で簡便に行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
図１は本発明の原理的構成図であり、ここで図１を参照して、本発明における課題を解決するための手段を説明する。
なお、図における符号７は、メニスカス水である。
図１参照
上記課題を解決するために、本発明は、微細無機材料構造体の作製方法であって、基板５上に走査型プローブ顕微鏡のカンチレバー２を用いて無機材料を含む溶液６によるパターン描画を行った直後に、同一装置１内においてレーザを用いた局所高温アニールにより描画パターン８を加熱処理することを特徴とする。
【００１５】
このように、パターン描画と局所高温アニールとを同一装置１内において（ｉｎ  ｓｉｔｕ）、一連の工程として行うことによって一連の工程を短時間で行うことが可能になり、また、追加描画等を行う場合にもステージ４の位置を制御するだけで良いので位置合わせが容易になる。
【００１６】
なお、原子間力顕微鏡は、走査型プローブ顕微鏡の一形態であるので、本発明における「走査型プローブ顕微鏡」は、原子間力顕微鏡を当然に含むものである。
また、無機材料を含む溶液６としては、無機ＣＳＤ（化学溶液堆積）溶液が典型的なものである。
【００１７】
また、アニール工程がレーザ光９による局所高温アニールであるので、サンプル全体が高温にさらされることがなく、追加描画を行う場合に初期描画と同じ一定条件下での描画と結晶化が可能になる。
【００１８】
また、この場合の加熱処理は、結晶化のための加熱処理が典型的なものであるが、必ずしも結晶化を伴う必要はない。
【００１９】
この場合、パターン描画及びレーザアニールの一連の工程を、基板５をステージ４上に固定したまま連続して行うことが望ましく、それによって、レーザ照射の場合或いは追加描画等を行う場合にもステージ４の位置を制御するだけで良いので位置合わせが容易になる。
【００２０】
また、カンチレバー２を複数個用いて複数個のパターン８を描画するように構成しても良く、この場合、カンチレバー２としてパッシブ方式のカンチレバーを用いて、複数個の同じ材料からなるパターン８を同時に描画しても良いし、或いは、アクティブ方式のカンチレバーを用いて、複数個の異なった材料からなる描画パターン８を同一描画位置に積層構造体として描画しても良いものである。
【００２１】
また、微細無機材料構造体作製装置としては、少なくとも一つのカンチレバー２を備えた走査型プローブ顕微鏡部とレーザ照射手段３を備えたレーザアニール部とを同一の装置１内に設置すれば良い。
【００２２】
この場合のレーザ照射手段３としては、Ｚ軸方向の粗動機構とともに、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の微動機構を有し、レーザ照射手段３の動作として、カンチレバー２の動きと同期するモードと独立に動作するモードとを備えることが望ましい。
【００２３】
また、走査型プローブ顕微鏡部とレーザアニール部とを一定の間隔を置いて固定されるとともに、基板５を固定するステージ部に稼動機構を設けることにより、ステージ４を所定の位置まで移動して描画とアニールを行うようにすることが望ましい。
【００２４】
また、ステージ４と同期して移動する撮像手段を設けることが望ましく、それによって、ステージ移動後の微小位置合わせを容易に行うことが可能になる。
【００２５】
また、走査型プローブ顕微鏡部が、複数のパッシブ方式のカンチレバー或いは複数のアクティブ方式のカンチレバーを備えるように構成しても良く、さらには、描画用のカンチレバー２とは別に、アニール処理後の描画パターン８の形状或いは特性を評価するための評価用のカンチレバーを備えるようにしても良い。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、無機材料による微細パターンの直接描画と描画パターンの結晶化のための局所高温アニールを同一装置内で一連の工程として行っているので、大幅な工数削減か可能になり、追加描画や多層化、さらには、積層による厚膜化も容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明は、少なくとも一つのカンチレバーを備えた走査型プローブ顕微鏡部と、Ｚ軸方向の粗動機構とともに、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の微動機構を有し、レーザ照射手段３の動作として、カンチレバー２の動きと同期するモードと独立に動作するモードとが可能なレーザ照射手段を備えたレーザアニール部とを同一の装置内に一定の間隔を置いて固定し、基板を固定するステージに稼動機構を設けることにより、ステージを所定の位置まで移動して描画とアニールを行うようにするとともに、プロセスを監視するとともに位置合わせを行うための撮像手段、典型的にはＣＣＤカメラを設け、同一装置内においてカンチレバーをペンとし、無機材料を含む溶液、典型的には、無機ＣＳＤ溶液をインクとして基板上に微細パターンを直接描画したのち、ステージを移動させて、引続いてレーザアニールにより、典型的は、結晶化のための熱処理を行って微細無機材料構造体を作製するものである。
【実施例１】
【００２８】
ここで、図２及び図３を参照して、本発明の実施例１の微細強誘電体パターンの形成方法を説明する。
図２は、本発明の実施例１に用いる加熱機構付き原子間力顕微鏡の概念的構成図であり、原子間力顕微鏡のカラム１１内に試料１３を搭載固定する移動自在のステージ１２を設けるとともに、ステージ１２と同期して移動するＣＣＤカメラ１４を位置確認用の撮像手段として設ける。
【００２９】
また、カラム１１内にはピエゾスキャナ１５に固定したカンチレバー１６と、カンチレバー１６に対して一定の間隔を保ってレーザ照射機構１７とを設ける。
なお、レーザ照射機構１７としては、例えば、ＫｒＦエキシマレーザを用いる。
【００３０】
このピエゾスキャナ１５は、カンチレバー１６をｚ軸方向に数μｍ程度、ｘ，ｙ方向には数１０〜１００μｍ程度移動させることが可能である。
また、レーザ照射機構１７は、Ｚ軸方向の粗動機構とともに、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の微動機構を有し、カンチレバー１６の動きと同期するモードと独立に動作するモードとを有している。
なお、これら機構部分の動作は、全てクローズド・ループ制御とする。
【００３１】
図３参照  
図３は、本発明の実施例１の微細強誘電体パターンの形成工程の説明図であり、まず、試料１３として、表面に熱酸化によるＳｉＯ2 膜２２を設けたシリコン基板２１上に、スパッタリング法により下部電極２３となるＴｉ膜及びＰｔ膜を順次堆積させたものを用意する。
【００３２】
次いで、この試料１３をステージ１２上に載置・固定したのち、カンチレバー１６の探針部を市販のＣＳＤ−ＢＴＯ（ＢａＴｉＯ3 ）溶液１８を収容したインク壺（ｉｎｋ  ｗｅｌｌ，図示を省略）に浸漬してその表面にＣＳＤ−ＢＴＯ溶液１８をコートし、次いで、ピエゾスキャナ１５により、カンチレバー１６を試料１３の描画位置まで移動させたのち、試料１３と接触させた状態でカンチレバー１６を移動させ、必要に応じてステージ１２を移動させて常温において微細パターン２４の描画を行う。
【００３３】
この描画工程において、大気中の水分（湿度）が結露してカンチレバー１６と試料１３の表面との間にメニスカス水１９を形成し、このメニスカス水１９にカンチレバー１６の探針部の表面にコートしたＣＳＤ−ＢＴＯ溶液１８が溶け出して描画が行われることになる。
なお、この場合の微細パターン２４のサイズは、目的に応じて１０ｎｍ□〜１０μｍ□程度のサイズとする。
【００３４】
次いで、カンチレバー１６をピエゾスキャナ１５と一体化した粗動機構によりｚ軸方向に移動させたのち、ステージ１２をＣＣＤカメラ１４と同期してレーザ照射機構１７側に移動させ、次いで、ＣＣＤカメラ１４によってレーザ照射位置と微細パターン２４の位置とが一致していることを確認したのち、レーザ照射機構１７によってレーザ光２５をスポット照射して、ＢＴＯの結晶化を行って結晶性ＢＴＯ膜パターン２６とする。
【００３５】
なお、この時、レーザ照射機構１７に設置したＫｒＦエキシマレーザから波長が２４８ｎｍのレーザ光２５を２００ｍＪ／ｃｍ2 のエネルギーで微細パターン２４を走査して局所加熱して結晶化を行う。
これにより、微細なパターンに描画された数分子層程度の膜厚を有する結晶性ＢＴＯ膜パターン２６が得られる。
【００３６】
次いで、ステージ１２をＣＣＤカメラ１４と同期してカンチレバー１６側に移動させ、ＣＣＤカメラ１４によってカンチレバー１６の探針部と結晶性ＢＴＯ膜パターン２６の位置とが一致していることを確認したのち、再び、ＤＰＮ法によって、結晶性ＢＴＯ膜パターン２６上に結晶性ＢＴＯ膜パターン２６と同一形状のＣＳＤ−ＢＴＯ溶液１８からなる微細パターン２７を直接描画する。
【００３７】
次いで、再び、カンチレバー１６をピエゾスキャナ１５と一体化した粗動機構によりｚ軸方向に移動させたのち、ステージ１２をＣＣＤカメラ１４と同期してレーザ照射機構１７側に移動させ、次いで、ＣＣＤカメラ１４によってレーザ照射位置と微細パターン２７の位置とが一致していることを確認したのち、レーザ照射機構１７によってレーザ光２５をスポット照射して、ＢＴＯの結晶化を行って結晶性ＢＴＯ膜パターン２８とする。
【００３８】
以降は、必要とする膜厚に応じて、直接描画工程−局所レーザアニール工程を繰り返して強誘電体膜としたのち、強誘電体膜上に上部電極となるＰｔ膜を形成することによって、微細強誘電体キャパシタが構成される。
【００３９】
このように、本発明の実施例１においては、カンチレバーを用いた触接描画工程と局所レーザアニール工程とを同一装置内において一連の工程として行っているので、全体の工程を短時間で行うことが可能になるとともに、結晶化した結晶性ＢＴＯ膜パターン上に微細パターンを直接描画する際に、位置合わせが容易になる。
【００４０】
また、加熱処理をレーザを用いた局所レーザアニールとして行っているので、試料１３上の異なった位置に追加パターンを描画する際に、試料１３の描画箇所の状態が初期描画の場合と同じ状態にあるので、初期描画と同じ条件下での描画が可能になる。
【実施例２】
【００４１】
次に、図４及び図５を参照して、本発明の実施例２の微細強誘電体パターンの形成方法を説明する。
図４参照  
図４は、本発明の実施例２に用いる加熱機構付き原子間力顕微鏡の概念的構成図であり、原子間力顕微鏡のカラム１１内に試料１３を搭載固定する移動自在のステージ１２を設けるとともに、ステージ１２と同期して移動するＣＣＤカメラ１４を位置確認用の撮像手段として設ける。
【００４２】
また、カラム１１内にはピエゾスキャナ１５に固定したカンチレバー１６と、カンチレバー１６に対して一定の間隔を保ってレーザ照射機構１７とを設けるとともに、レーザ照射機構１７と一定の間隔を保ってピエゾスキャナ２９に固定した評価用カンチレバー２０を設ける。
その他の構成、各構成要素の性能は上記の実施例１と全く同様である。
【００４３】
図５参照  
図５は、本発明の実施例２の微細強誘電体パターンの形成工程の説明図であり、まず、上記実施例１と全く同様の試料１３を用意し、次いで、この試料１３をステージ１２上に載置・固定したのち、カンチレバー１６の探針部を市販のＣＳＤ−ＢＴＯ溶液１８を収容したインク壺に浸漬してその表面にＣＳＤ−ＢＴＯ溶液１８をコートし、次いで、ピエゾスキャナ１５により、カンチレバー１６を試料１３の描画位置まで移動させたのち、試料１３と接触させた状態でカンチレバー１６を移動させ、必要に応じてステージ１２を移動させて常温において微細パターン２４の描画を行う。
【００４４】
次いで、カンチレバー１６をピエゾスキャナ１５と一体化した粗動機構によりｚ軸方向に移動させたのち、ステージ１２をＣＣＤカメラ１４と同期してレーザ照射機構１７側に移動させ、次いで、ＣＣＤカメラ１４によってレーザ照射位置と微細パターン２４の位置とが一致していることを確認したのち、レーザ照射機構１７によってレーザ光２５をスポット照射して、ＢＴＯの結晶化を行って結晶性ＢＴＯ膜パターン２６とする。
【００４５】
次いで、ステージ１２をＣＣＤカメラ１４と同期して評価用カンチレバー２０側に移動させ、ＣＣＤカメラ１４によって評価用カンチレバー２０の探針部と結晶性ＢＴＯ膜パターン２６の位置とが一致していることを確認したのち、通常のＡＦＭ法による測定を行う。
この場合、タッピングモードによる正確な形状評価の他に、評価用カンチレバー２０を導電性にすることによって、コンタクトモードによる電気特性の評価等が可能となる。
【００４６】
以降は、必要とする膜厚に応じて、直接描画工程−局所レーザアニール工程−評価工程を繰り返して強誘電体膜としたのち、強誘電体膜上に上部電極となるＰｔ膜を形成することによって、微細強誘電体キャパシタが構成される。
【００４７】
このように、本発明の実施例２においては、直接描画工程−局所レーザアニール工程−評価工程を同一装置内における一連の工程として行っているので、膜特性の膜厚依存性を逐次評価することが可能になる。
【実施例３】
【００４８】
次に、図６及び図７を参照して本発明の実施例３の微細強誘電体パターンの形成工程を説明する。
図６参照  
図６は、本発明の実施例３に用いる加熱機構付き原子間力顕微鏡の概念的構成図であり、実施例１におけるカンチレバー１６を多ペン式のマルチ・カンチレバー３０としたものであり、その他の構成は上記の実施例１と全く同様である。
【００４９】
この、マルチ・カンチレバー３０は、実施例１と同様のパッシブ方式の２本のカンチレバー３１，３２が結合部３３によって一体化され、結合部３３に固定されたピエゾスキャナ１５によって、同時に駆動される。
【００５０】
図７参照  
図７は、本発明の実施例３の微細強誘電体パターンの形成工程の説明図であり、まず、上記実施例１と全く同様の試料１３を用意し、次いで、この試料１３をステージ１２上に載置・固定したのち、カンチレバー３１，３２の探針部を市販のＣＳＤ−ＢＴＯ溶液１８を収容したインク壺に浸漬してその表面にＣＳＤ−ＢＴＯ溶液をコートし、次いで、ピエゾスキャナ１５により、カンチレバー３１，３２をそれぞれ試料１３の描画位置まで移動させたのち、試料１３と接触させた状態でカンチレバー３１，３２を移動させ、必要に応じてステージ１２を移動させて常温において同一の微細パターン２４，３４をそれぞれ試料１３上に描画する。
【００５１】
次いで、マルチ・カンチレバー３０をピエゾスキャナ１５と一体化した粗動機構によりｚ軸方向に移動させたのち、ステージ１２をＣＣＤカメラ１４と同期してレーザ照射機構１７側に移動させ、次いで、ＣＣＤカメラ１４によってレーザ照射位置と微細パターン３４の位置とが一致していることを確認したのち、レーザ照射機構１７によってレーザ光２５をスポット照射して、ＢＴＯの結晶化を行って結晶性ＢＴＯ膜パターン３５とする。
【００５２】
次いで、ステージ１２をＣＣＤカメラ１４と同期してさらに移動させ、ＣＣＤカメラ１４によってレーザ照射位置と微細パターン２４の位置とが一致していることを確認したのち、レーザ照射機構１７によってレーザ光２５をスポット照射して、ＢＴＯの結晶化を行って結晶性ＢＴＯ膜パターン２６とする。
【００５３】
以降は、必要とする膜厚に応じて、直接描画工程−第１局所レーザアニール工程−第２局所レーザアニール工程を繰り返して強誘電体膜としたのち、強誘電体膜上に上部電極となるＰｔ膜を形成することによって、微細強誘電体キャパシタが構成される。
【００５４】
このように、本発明の実施例３においては、マルチ・カンチレバーを用いているので、複数の同一形状パターンを同時に描画でき、また、これらの描画した微細パターンをレーザ加熱位置にて逐次レーザ・アニールすることで、同一の結晶パターンを簡便に得ることができる。
【００５５】
さらに、同時にパターン描画しても、レーザ加熱条件を変えることで、結晶化条件の異なるパターンを形成でき、それらの特性に及ぼす影響をシリーズで評価することができる。
【実施例４】
【００５６】
次に、図８乃至図１０を参照して本発明の実施例４の微細強誘電体パターンの形成工程を説明する。
図８参照  
図８は、本発明の実施例４に用いる加熱機構付き原子間力顕微鏡の概念的構成図であり、実施例３におけるパッシブ方式のマルチ・カンチレバーをアクティブ方式のマルチ・カンチレバー４０としたものであり、その他の構成は上記の実施例３と実質的に同一であるが、インク壺として異なった溶液を収容した２つのインク壺を用意するものである。
【００５７】
このマルチ・カンチレバー４０は、２本のアクティブ方式のカンチレバー４１，４２が結合部４３によって一体化され、結合部４３に固定されたピエゾスキャナ１５によって、同時に駆動される。
【００５８】
また、アクティブ方式のカンチレバー４１，４２にはそれぞれ加熱用の抵抗（図示を省略）が備えられており、抵抗に通電して加熱することによってカンチレバー４１，４２の先端部が上方に持ち上がって待機状態となる。
【００５９】
したがって、一方のカンチレバーに通電して待機状態とすることによって、他方のカンチレバーのみをペンとして用いることができるの、通電状態を制御することによってペンとして用いるカンチレバーを任意に選択することができる。
【００６０】
次に、図９及び図１０を参照して本発明の実施例４の微細強誘電体パターンの形成工程を説明する。
図９参照  
まず、試料１３として熱酸化によりＳｉＯ2 膜を設けたシリコン基板を用意し、次いで、この試料１３をステージ１２上に載置・固定したのち、一方のカンチレバー４２の抵抗に通電して待機状態にした状態で他方のカンチレバー４１の探針部を市販のＣＳＤ−ＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ3 ）溶液を収容したインク壺に浸漬してその表面にＣＳＤ−ＳＴＯ溶液をコートし、次いで、ピエゾスキャナ１５により、カンチレバー４１を試料１３の描画位置まで移動させたのち、試料１３と接触させた状態でカンチレバー４１を移動させ、必要に応じてステージ１２を移動させて常温において同一の微細パターン４４を試料１３上に描画する。
なお、この時、一方のカンチレバー４２は待機状態にあるので、他方のカンチレバー４１の動作に干渉することはない。
【００６１】
次いで、マルチ・カンチレバー４０をピエゾスキャナ１５と一体化した粗動機構によりｚ軸方向に移動させたのち、ステージ１２をＣＣＤカメラ１４と同期してレーザ照射機構１７側に移動させ、次いで、ＣＣＤカメラ１４によってレーザ照射位置と微細パターン４４の位置とが一致していることを確認したのち、レーザ照射機構１７によってレーザ光２５をスポット照射して、ＳＴＯの結晶化を行って結晶性ＳＴＯ膜パターン４５とする。
【００６２】
図１０参照  
次いで、ステージ１２をＣＣＤカメラ１４と同期してマルチ・カンチレバー４０側に移動させ、他方のカンチレバー４１の抵抗に通電して待機状態とし、既に通電を止めて待機状態が解除された一方のカンチレバー４２の探針部を市販のＣＳＤ−ＢＴＯ溶液を収容したインク壺に浸漬してその表面にＣＳＤ−ＢＴＯ溶液をコートする。
【００６３】
次いで、ピエゾスキャナ１５と一体化した粗動機構により、カンチレバー４２を試料１３の描画位置まで移動させたのち、ＣＣＤカメラ１４によって描画位置と結晶性ＳＴＯ膜パターン４５の位置とが一致していることを確認し、試料１３と接触させた状態でカンチレバー４２を移動させ、常温において同一の微細パターン４６を結晶性ＳＴＯ膜パターン４５上に描画する。
【００６４】
次いで、再び、マルチ・カンチレバー４０をピエゾスキャナ１５と一体化した粗動機構によりｚ軸方向に移動させたのち、ステージ１２をＣＣＤカメラ１４と同期してレーザ照射機構１７側に移動させ、次いで、ＣＣＤカメラ１４によってレーザ照射位置と微細パターン４６の位置とが一致していることを確認したのち、レーザ照射機構１７によってレーザ光２５をスポット照射して、ＢＴＯの結晶化を行って結晶性ＢＴＯ膜パターン４７とする。
【００６５】
以降は、必要とする積層数に応じて、第１直接描画工程−局所レーザアニール工程−第２直接描画工程−局所レーザアニール工程を繰り返すことによって、ＳＴＯ／ＢＳＴ構造の超格子膜が得られる。
れる。
【００６６】
このように、本発明の実施例４においては、アクティブ方式のマルチ・カンチレバーを用いているので、異なった材料からなる複数の同一形状パターンを積層して描画することができ、微細構造の超格子膜を基板の任意の位置に形成することが容易になる。
【００６７】
以上、本発明の各実施例を説明してきたが、本発明は各実施例に記載された構成・条件等に限られるものではなく各種の変更が可能であり、例えば、成膜する材料はＢＴＯやＳＴＯに限られるものではなく、通常のＣＳＤ法によって成膜が行われている材料組成の強誘電体膜や高誘電体膜、さらには、ＳｉＯ2 等の絶縁膜にも適用されるものである。
【００６８】
また、上記の各実施例においては、微細パターンの直接描画においては、ピエゾスキャナによるカンチレバーの駆動だけではなく、ステージも同時に移動させて描画しても良いものである。
【００６９】
また、上記の実施例３，４においては、単純な成膜工程として説明しているが、実施例２と同様に、評価用カンチレバーをレーザ照射手段と一定の間隔を設けて配置して、各レーザアニール工程後に結晶化膜の形状及び／又はその電気的特性を測定しながら成膜工程を繰り返しても良いものである。
【００７０】
また、上記の実施例４においては、各膜を一度の成膜工程で積層しているが、必要とする膜厚によっては、同じ材料による成膜工程を繰り返したのち、他の材料の成膜工程繰り返すようにしても良いことは言うまでもないことである。
【００７１】
また、上記の実施例４においては、異なった材料の膜を積層しているが、このような積層膜の製造工程に限られるものではなく、一方のカンチレバーを用いて第１の材料による微細パターンを描画したのち、他方のカンチレバーを用いて第２の材料による微細パターンを異なった位置に描画し、次いで、レーザ照射により逐次アニールを行っても良いものである。
【００７２】
また、上記の実施例３及び実施例４においては、多ペン式のマルチ・カンチレバーを構成するカンチレバーを２本として説明しているが、２本に限られるものではなく、３本以上の場合にも適用されるものであり、例えば、実施例４においては３種類以上の異なった薄膜を積層させることができる。
【００７３】
また、上記の各実施例においては、強誘電体膜はペロブスカイト結晶構造に結晶化する必要があるため、レーザアニールにより結晶化することを前提として説明しているが、材料によっては結晶化はかならず必須ではなく、レーザアニールによって溶液中の有機成分を飛散させてアモルファス構造が得られる場合にも適用されるものである。
【００７４】
また、上記の各実施例においては、装置構成を原子間力顕微鏡として説明しているが、原子間力顕微鏡に限られるものではなく、原子間力顕微鏡を含む広義の概念であるで走査型プローブ顕微鏡にも適用されるものである。
【００７５】
ここで再び図１を参照して、本発明の詳細な特徴を改めて説明する。
再び、図１参照  
（付記１）  基板５上に走査型プローブ顕微鏡のカンチレバー２を用いて無機材料を含む溶液６によるパターン描画を行った直後に、同一装置１内においてレーザを用いた局所高温アニールにより前記描画パターン８を加熱処理することを特徴とする微細無機材料構造体の作製方法。
（付記２）  上記加熱処理が、結晶化のための加熱処理であることを特徴とする付記１記載の微細無機材料構造体の作製方法。
（付記３）  上記パターン描画及びレーザアニールの一連の工程を、上記基板５をステージ４上に固定したまま連続して行うことを特徴とする付記１または２に記載の微細無機材料構造体の作製方法。
（付記４）  上記カンチレバー２を複数個用いて複数個のパターンを描画することを特徴とする付記１乃至３のいずれか１に記載の微細無機材料構造体の作製方法。
（付記５）  上記カンチレバー２としてパッシブ方式のカンチレバー２を用いて、複数個の同じ材料からなるパターンを同時に描画することを特徴とする付記４記載の微細無機材料構造体の作製方法。
（付記６）  上記カンチレバー２としてアクティブ方式のカンチレバー２を用いて、複数個の異なった材料からなる描画パターン８を同一描画位置に積層構造体として描画することを特徴とする付記４記載の微細無機材料構造体の作製方法。
（付記７）  少なくとも一つのカンチレバー２を備えた走査型プローブ顕微鏡部とレーザ照射手段３を備えたレーザアニール部とを同一の装置１内に設置したことを特徴とする微細無機材料構造体作製装置。
（付記８）  上記レーザ照射手段３が、Ｚ軸方向の粗動機構とともに、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の微動機構を有し、前記レーザ照射手段３の動作として、上記カンチレバー２の動きと同期するモードと独立に動作するモードとを備えたことを特徴とする付記７記載の微細無機材料構造体作製装置。
（付記９）  上記走査型プローブ顕微鏡部とレーザアニール部とが一定の間隔を置いて固定されるとともに、上記基板５を固定するステージ部が稼動機構を有し、所定の位置まで移動して描画とアニールを行うことを特徴とする付記７または８に記載の微細無機材料構造体作製装置。
（付記１０）  上記ステージ４と同期して移動する撮像手段を設けたことを特徴とする付記９記載の微細無機材料構造体作製装置。
（付記１１）  上記走査型プローブ顕微鏡部が、複数のパッシブ方式のカンチレバー２を有することを特徴とする付記７乃至１０のいずれか１に記載の微細無機材料構造体作製装置。
（付記１２）  上記走査型プローブ顕微鏡部が、複数のアクティブ方式のカンチレバー２を有することを特徴とする付記７乃至１０のいずれか１に記載の微細無機材料構造体作製装置。
（付記１３）  上記走査型プローブ顕微鏡部が描画用のカンチレバー２とは別に、アニール処理後の描画パターン８の形状或いは特性を評価するための評価用のカンチレバー２を備えていることを特徴とする付記７乃至１２のいずれか１に記載の微細無機材料構造体作製装置。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明の活用例としては、結晶化が必須な強誘電体膜等の機能性無機材料膜の作製工程が典型的ではあるが、機能性無機材料膜に限られるものではなく、通常の誘電体膜を微細パターンで形成する工程や微細導電体パターンの形成工程にも適用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の実施例１に用いる加熱機構付き原子間力顕微鏡の概念的構成図である。
【図３】本発明の実施例１の微細強誘電体パターンの形成工程の説明図である。
【図４】本発明の実施例２に用いる加熱機構付き原子間力顕微鏡の概念的構成図である。
【図５】本発明の実施例２の微細強誘電体パターンの形成工程の説明図である。
【図６】本発明の実施例３に用いる加熱機構付き原子間力顕微鏡の概念的構成図である。
【図７】本発明の実施例３の微細強誘電体パターンの形成工程の説明図である。
【図８】本発明の実施例４に用いる加熱機構付き原子間力顕微鏡の概念的構成図である。
【図９】本発明の実施例４の微細強誘電体パターンの途中までの形成工程の説明図である。
【図１０】本発明の実施例４の微細強誘電体パターンの形成工程の図９以降の説明図である。
【図１１】ＤＰＮ法の概念的説明図である。
【符号の説明】
【００７８】
１  装置
２  カンチレバー
３  レーザ照射手段
４  ステージ
５  基板
６  無機材料を含む溶液
７  メニスカス水
８  描画パターン
９  レーザ光
１１  カラム
１２  ステージ
１３  試料
１４  ＣＣＤカメラ
１５  ピエゾスキャナ
１６  カンチレバー
１７  レーザ照射機構
１８  ＣＳＤ−ＢＴＯ溶液
１９  メニスカス水
２０  評価用カンチレバー
２１  シリコン基板
２２  ＳｉＯ2 膜
２３  下部電極
２４  微細パターン
２５  レーザ光
２６  結晶性ＢＴＯ膜パターン
２７  微細パターン
２８  結晶性ＢＴＯ膜パターン
２９  ピエゾスキャナ
３０  マルチ・カンチレバー
３１  カンチレバー
３２  カンチレバー
３３  結合部
３４  微細パターン
３５  結晶性ＢＴＯ膜パターン
４０  マルチ・カンチレバー
４１  カンチレバー
４２  カンチレバー
４３  結合部
４４  微細パターン
４５  結晶性ＳＴＯ膜パターン
４６  微細パターン
４７  結晶性ＢＴＯ膜パターン
５１  Ａｕ基板
５２  カンチレバー
５３  溶液
５４  アルカンチオール
５５  チオール（ＳＨ）基
５６  アルキル側鎖
５７  パターン
５８  メニスカス水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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