(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
探針を用いて被加工面を微細加工するための微細加工装置において、
前記被加工面に微細加工するための前記探針と、
前記探針を前記被加工面に対して任意の相対的な空間位置に搬送可能な第１搬送機構と、
前記被加工面に流動体を局所的に塗布可能に構成された流動体塗布機構と、
前記流動体塗布機構を前記被加工面に対して任意の相対的な空間位置に搬送可能な第２搬送機構と、
前記探針にエネルギーを供給可能に構成されたエネルギー供給装置と、
前記第１搬送機構による前記探針の搬送、前記流動体塗布機構による流動体の塗布、前記第２搬送機構による前記流動体塗布機構の搬送および前記エネルギー供給装置による前記探針への前記エネルギーの供給を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は被加工面の被加工領域に前記流動体塗布機構から前記流動体を塗布させ、前記被加工領域に塗布された前記流動体に前記探針を接触させ、前記エネルギー供給装置から前記探針に前記エネルギーを供給させるものであり、前記探針が前記流動体に前記エネルギーとして一定電圧を印加する一方の電極となる芯極と、前記芯極を囲む絶縁膜と、前記絶縁膜を囲み、前記エネルギー供給装置から基準電圧を供給される参照電極とを含むことを特徴とする微細加工装置。
【請求項２】
請求項１において、前記流動体塗布機構は、ノズル穴に通ずる圧力室と前記圧力室を加圧可能に設けられた圧電体素子とを備えるインクジェット式記録ヘッドであり、前記制御装置は前記圧電体素子に電圧を印加することにより前記圧力室に充填された前記流動体を前記ノズル穴から吐出させて前記流動体を前記被加工面に塗布可能に構成されている、微細加工装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記第１搬送機構および前記第２搬送機構のいずれか一方が他方とともに移送可能に構成され、前記一方の搬送機構が前記他方の搬送機構に対し一定範囲で移動可能に構成されている、微細加工装置。
【請求項４】
探針を用いて被加工面を微細加工するための微細加工方法であって、
前記被加工面の被加工領域に微細加工に用いる流動体を局所的に塗布する工程と、
前記被加工領域に塗布された前記流動体に前記探針を接触させる工程と、
前記流動体に接触させた前記探針にエネルギーを供給する工程と、を備え、
前記探針が前記流動体に前記エネルギーとして一定電圧を印加する一方の電極となる芯極と、前記芯極を囲む絶縁膜と、前記絶縁膜を囲み、前記エネルギー供給装置から基準電圧を供給される参照電極とを含むことを特徴とする微細加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は探針を用いた微細加工方法に係り、特にインクジェット方式を用いることにより材料の利用効率を上げ、小型の装置で微細加工を可能とする微細加工技術の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特開昭６３−２７１７４３号公報に記載されているように、トンネル効果による電流が生じることを利用して資料表面を微細加工する技術が知られていた。トンネル効果は探針が資料表面に近づくと探針の先端と最も近い試料上の原子との間で電流が流れるというもので、原子レベルの凹凸形状に依存して生ずる現象である。微細加工はこのトンネル効果による電流が流れる空間中に媒体（気体または液体）を作用させると、この作用媒体の種類に応じ電流が流れる微細な領域で反応を促進させることができることを利用するものである。この技術はＳＰＭ（Scanning Prove Microscope）技術と近似している。
【０００３】
この他探針と試料との物理的な接触により試料表面を加工する技術は特開平６−１５１３９２号公報や特許掲載公報第２５９９８９７号に掲載されている。例えば上記特開昭６３−２７１７４３号公報では探針と試料を反応室に入れ、反応室に反応ガスを供給することによって微細加工を行うものである。また特開平６−２９７２５２号公報には、被加工電極上にゴム製のＯリング等の収納容器を載置し、収納容器内に液体を充たし、この液体中で微細加工を行うという技術が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらエッチングや鍍金等、トンネル効果等の物理化学的反応を使用した表面加工技術では微細加工装置が大型になるという問題があった。作用媒体を貯蔵するために反応容器を備える必要がある他、作用媒体の局所において反応条件が変わらないように、媒体の温度、イオン濃度や気泡の量を一定にし、ゴミ等が混入しないような設備が必要とされていたからである。
【０００５】
また従来の技術では、材料の使用効率が悪いという問題点もあった。例えばレジスト材料など被加工試料に塗布後に回収できなくなる作用媒体の場合には、微細加工に用いられる材料が微量であるにもかかわらず多くの材料を未使用のまま破棄せざるを得なかった。
【０００６】
上記問題点に鑑み、本願発明者は高精度の印字を可能としている技術であるインクジェット方式等を使用することで、上記問題点を悉く解決しうることに想到した。
【０００７】
すなわち第１の課題は、作用媒体である流動体を局所的に塗布することにより、材料の利用効率がよく小型化が可能な微細加工装置を提供することである。
【０００８】
第２の課題は、作用媒体である流動体を局所的に塗布することにより、材料の利用効率がよく小型の装置に適用可能な微細加工方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る微細加工装置は、探針を用いて被加工面を微細加工するための微細加工装置において、前記被加工面に微細加工するための前記探針と、前記探針を前記被加工面に対して任意の相対的な空間位置に搬送可能な第１搬送機構と、前記被加工面に流動体を局所的に塗布可能に構成された流動体塗布機構と、前記流動体塗布機構を前記被加工面に対して任意の相対的な空間位置に搬送可能な第２搬送機構と、前記探針にエネルギーを供給可能に構成されたエネルギー供給装置と、前記第１搬送機構による前記探針の搬送、前記流動体塗布機構による流動体の塗布、前記第２搬送機構による前記流動体塗布機構の搬送および前記エネルギー供給装置による前記探針への前記エネルギーの供給を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は被加工面の被加工領域に前記流動体塗布機構から前記流動体を塗布させ、前記被加工領域に塗布された前記流動体に前記探針を接触させ、前記エネルギー供給装置から前記探針に前記エネルギーを供給させるものであり、前記探針が前記流動体に前記エネルギーとして一定電圧を印加する一方の電極となる芯極と、前記芯極を囲む絶縁膜と、前記絶縁膜を囲み、前記エネルギー供給装置から基準電圧を供給される参照電極とを含むことを特徴とする。これにより、例えば、参照電極の基準電圧を基準として、一方の電極となる芯極と他方の電極との電位差によって微細加工が可能となる。
【００１０】
上記加工装置は、前記流動体塗布機構は、ノズル穴に通ずる圧力室と前記圧力室を加圧可能に設けられた圧電体素子とを備えるインクジェット式記録ヘッドであり、前記制御装置は前記圧電体素子に電圧を印加することにより前記圧力室に充填された前記流動体を前記ノズル穴から吐出させて前記流動体を前記被加工面に塗布可能に構成されていることが好ましい。また、前記第１搬送機構および前記第２搬送機構のいずれか一方が他方とともに移送可能に構成され、前記一方の搬送機構が前記他方の搬送機構に対し一定範囲で移動可能に構成されていることが好ましい。
【００１１】
本発明に係る微細加工方法は、探針を用いて被加工面を微細加工するための微細加工方法であって、前記被加工面の被加工領域に微細加工に用いる流動体を局所的に塗布する工程と、前記被加工領域に塗布された前記流動体に前記探針を接触させる工程と、前記流動体に接触させた前記探針にエネルギーを供給する工程と、を備え、前記探針が前記流動体に前記エネルギーとして一定電圧を印加する一方の電極となる芯極と、前記芯極を囲む絶縁膜と、前記絶縁膜を囲み、前記エネルギー供給装置から基準電圧を供給される参照電極とを含むことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る加工装置は、一方の電極を含む探針と他方の電極を含む基板との間に電位差を生じさせ、前記他方の電極上に位置する流動体の一部に電界を印加して膜を形成する加工装置であって、前記流動体に前記探針を挿入する搬送機構を有し、前記探針の内部に前記流動体を吐出する貫通穴が形成され、前記貫通穴の周囲に前記一方の電極となる金属膜が形成されることを特徴とする。このように構成すれば、探針搬送機構と流動体搬送機構とを一体化可能である。
【００１３】
上記加工装置は、前記探針の位置を補正する制御機構を含むことが好ましい。
【００１４】
また、本発明に係る加工装置は、光硬化性樹脂を含む流動体の一部を硬化して膜を形成する加工装置であって、前記流動体に対する探針の位置を補正する制御機構と、を含み、  前記探針が光ファイバーと金属膜とを含み、前記光ファイバーが前記探針の先端に露出し、  前記金属膜が前記光ファイバーの周囲に形成されていることを特徴とする。これによれば、任意の物体上に光硬化性樹脂を部分的に硬化させ、膜を形成することができる。
【００１５】
上記加工装置は、さらに、前記流動体を吐出する吐出機構を含むことが好ましい。また、前記光を発光する発光機構を含むことが好ましい。
【００１８】
ここで被加工面とは微細加工を施す対象となる面であり試料面等の硬い面であっても可撓性のあるフィルム上の面であってもよい。流動体とは被加工面に物理化学的作用を生じさせるための作用媒体であって用途により種々に変更可能である。例えば微細加工として陽極酸化させるにはシュウ酸溶液等、被加工面を酸化する溶液を適用する。このときエネルギー供給装置からは電圧を供給する。微細加工として鍍金をするにはパーマロイ鍍金液等の鍍金用溶液を適用する。このときエネルギー供給装置からは電圧を供給する。微細加工としてレジストを設けるにはエネルギー付与によって硬化する硬化性樹脂を適用する。このときエネルギー供給装置からは光を供給する。微細加工として酸化物を液相でエピタキシャル成長させるには鉄やコバルト等塩化物水溶液を適用する。このときエネルギー供給装置からは電圧を供給する。
【００１９】
また探針は微細加工の目的に応じいかなる構造をしていてもよい。例えば探針がエネルギー供給装置の一方の電位に接続される芯極と、エネルギー供給装置の基準電位に接続される参照電極と、を備える場合には、上記エネルギー供給装置は、エネルギーとして探針と流動体との間に一定電圧を印加可能に構成される。探針として光を被加工面の被加工領域に伝達可能な導波路を備える場合には、上記エネルギー供給装置は、エネルギーとして光を供給可能に構成される。探針としてエネルギー供給装置の一方の電位に接続される芯極を備える場合には、上記エネルギー供給装置は、エネルギーとして探針と流動体との間に一定電圧を印加可能に構成される。
【００２０】
流動体塗布機構は被加工面に局所的に流動体を塗布可能であればその構成を問わない。例えば上記流動体塗布機構にはインクジェット方式を使用することが好ましい。インクジェット方式によれば微小量の流動体を被加工面の任意の位置に塗布可能だからである。インクジェット方式のなかでもピエゾジェット方式によることは好ましい。ピエゾジェット方式によれば流動体に熱を加えることがないので作用媒体である流動体に変質を生ずることがないからである。ピエゾジェット方式は例えばノズル穴に通ずる圧力室と当該圧力室を加圧可能に設けられた圧電体素子とを備えるインクジェット式記録ヘッドであり、制御装置は圧電体素子に電圧を印加することにより当該圧力室に充填された流動体をノズル穴から吐出させて当該流動体を被加工面に塗布可能に構成される。
【００２１】
第１搬送機構および第２搬送機構は被加工面と探針または流動体塗布機構の相対的な空間位置を変更可能に構成されていればよく、被加工面のみを搬送可能であっても探針または流動体塗布機構のみを搬送可能であってもまたは被加工面および探針または流動体塗布機構の双方を搬送可能であってもよい。また上記第１搬送機構および第２搬送機構のいずれか一方が他方とともに移送可能に構成され、当該一方の搬送機構が当該他方の搬送機構に対し一定範囲で移動可能に構成されていてもよい。すなわち探針と流動体塗布機構が共に被加工領域に移動される構成であって、流動体塗布機構により流動体が塗布されたら、塗布された流動体の位置に探針を運ぶ局所的な構造を備えていればよい。探針は回転動作によって搬送されるのでも往復動作によって運ばれるものでもよい。
【００２２】
また、本発明に係る膜形成方法は、基板上に塗布された光硬化性樹脂を含む流動体の位置に合わせて光導波路を含む探針の位置を調整する工程と、前記探針から前記流動体の少なくとも一部に光を射出して硬化し、前記基板上に膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
【００２３】
例えば、エネルギーとして探針と流動体との間に一定電圧を印加し、さらに流動体の一部に基準電位を供給する。例えば、エネルギーとして光を供給する。上記流動体を塗布する工程では、インクジェット方式により流動体を被加工面に塗布する。
【００２４】
また、流動体を局所的に塗布する際に探針を被加工領域付近に搬送し、流動体の塗布後に探針を局所的に搬送してもよい。具体的には、被加工面は導電性を備え、流動体として鍍金液を使用し、エネルギーとして電圧を供給することにより被加工面を鍍金することができる。また具体的には、流動体としてレジスト材料を使用し、エネルギーとして光を供給することによりレジスト材料を露光することができる。
【００２５】
また、被加工面の被加工領域に前記探針を近づける工程と、被加工面に近づけられた探針にエネルギーを供給して第１の加工をする工程と、被加工領域に流動体を塗布して第２の加工をする工程と、を備えることができる。例えば、被加工面は磁性材料で形成され、流動体として酸化物をエピタキシャル成長させる原料を含んだ溶液を使用し、第１の加工をする工程は磁性材料を酸化物とさせる工程であり、第２の加工をする工程は当該酸化物を流動体中でエピタキシャル成長させる工程であってもよい。
【００２６】
【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。
（実施形態１）
本発明に係る実施形態１は局所的に陽極酸化をさせる微細加工に関する。図１に本実施形態１における微細加工装置の構成図を示す。本微細加工装置は、図１に示すように探針１、インクジェット式記録ヘッド２、探針搬送機構３、ヘッド搬送機構４、制御装置５および微細加工用電源６を備えている。
【００２７】
探針１aは図２の断面図に示すようにカンチレバー１３の先端に、芯極１０、絶縁膜１１、参照電極１２を備えている。芯極１０はトンネル効果により直接微細加工を司る電極で、いわゆる作用極として作用する電極である。芯極１０は微細加工に耐えられる物理的化学的安定性を有する材料で構成される。絶縁膜１１は芯極１０と参照電極１２との間を絶縁するための膜であり、良好な絶縁材料、例えば酸化ケイ素等で形成されている。参照電極１２は電極電位の基準となる基準電圧を与えるための電極であり物理的化学的に安定な材料で構成される。
【００２８】
インクジェット式記録ヘッド２は、一般的なインクジェット式記録ヘッドとして任意の流動体を吐出可能に構成されていればよい。例えば図１１はオンデマンド型のピエゾジェット方式によるインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図である。このインクジェット式記録ヘッド２は、ノズル２１１の設けられたノズル板２１および振動板２３の設けられた圧力室基板２２を、筐体２５に嵌め込んで構成される。圧力室基板２２は、例えばシリコンをエッチングして形成されキャビティ（圧力室）２２１、側壁２２２およびリザーバ２２３等が形成されている。
【００２９】
図１２にノズル板２１、圧力室基板２２および振動板２３を積層して構成されるインクジェット式記録ヘッド２の主要部構造の斜視図一部断面図を示す。図１２に示すように、ノズル板２１は、圧力室基板２２と貼り合わせられたときにキャビティ２２１に対応する位置に配置されるように、ノズル穴２１１が形成されている。圧力室基板２２には、シリコン単結晶基板等をエッチングすることにより、各々が圧力室として機能可能にキャビティ２２１が複数設けられている。キャビティ２２１間は側壁２２２で分離されている。各キャビティ２２１は、供給口２２４を介して共通の流路であるリザーバ２２３に繋がっている。振動板２３は例えば熱酸化膜等により構成される。振動板２３上のキャビティ２２１に相当する位置には圧電体素子２４が形成されている。振動板２３にはインクタンク口２３１が設けられ、図示しないタンクから作用媒体である流動体１００を導入可能に構成されている。流動体１００の組成は微細加工の内容に応じて種々に変更可能であり、インクジェット式記録ヘッド２から吐出可能な粘度（数ｐｃ）を備えていればよい。圧電体素子２４は例えばＰＺＴ素子等を上部電極および下部電極（図示せず）とで挟んだ構造を備える。圧電体素子２４は制御装置５から供給される制御信号Ｓｐに対応して体積変化を生ずることが可能に構成されている。なお上記インクジェット式記録ヘッドは圧電体素子に体積変化を生じさせて流動体を吐出させる構成であったが、発熱体により流動体に熱を加えその膨張によって液滴を吐出させるようなヘッド構成であってもよい。すなわち局所的に流動体を塗布可能な構成を備えていればよい。ただしその場合流動体１００が熱などにより変質しないことが条件となる。
【００３０】
探針搬送機構３は図示しない制御モータにより探針１を試料８に対して任意の相対的空間位置に搬送可能に構成されている。例えば制御装置５からの制御信号Ｓｘ１によりＸ軸方向に、制御信号Ｓｙ１によりＹ軸方向に、制御信号Ｓｚ１によりＺ軸方向にそれぞれ探針１を搬送可能に構成されている。さらに探針搬送機構３は図示しない圧電体素子を備え、探針１の先端位置を微調整することが可能に構成されている。ヘッド搬送機構４は図示しない制御モータによりインクジェット式記録ヘッド２を試料８に対して任意の相対的空間位置に搬送可能に構成されている。例えば制御装置５からの制御信号Ｓｘ２によりＸ軸方向に、制御信号Ｓｙ２によりＹ軸方向に、制御信号Ｓｚ２によりＺ軸方向にそれぞれインクジェット式記録ヘッド２を搬送可能に構成されている。なお各搬送機構は探針またはインクジェット式記録ヘッドと試料８との相対位置を調整すればよいため、探針１またはインクジェット式記録ヘッド２のみを搬送しても試料８のみを搬送しても探針１またはインクジェット式記録ヘッド２および試料８の双方を同時に搬送するものでもよい。
【００３１】
制御装置５は例えばコンピュータ装置であって図示しないメモリ、ＣＰＵ、インターフェース回路等を備える。そして所定のプログラムを実行することにより本微細加工装置に本発明の微細加工方法を実行させることが可能に構成されている。そして探針１により微細加工を行わせる制御信号Ｓｖを微細加工用電源６に、探針１を搬送する制御信号Ｓｘ１、Ｓｙ１、Ｓｚ１を探針搬送機構３に、流動体を吐出させる制御信号Ｓｐをインクジェット式記録ヘッド２に、当該ヘッド２を搬送する制御信号Ｓｘ２、Ｓｙ２、Ｓｚ２をヘッド搬送機構３にそれぞれ搬送可能に構成されている。
【００３２】
微細加工用電源６はその陽極が被加工面を有する試料８を載置した基台７に、その陰極が探針１の芯極１０にそれぞれ接続されている。また基準電圧Ｖｒｅｆが探針１の参照電極１２に供給されている。微細加工用電源６は制御装置５の制御信号Ｓｖに応じて探針１と基台７との間に電圧を供給可能に構成されている。陽極からは陽極電圧Ｖ＋が陰極からは陰極電圧Ｖ−がそれぞれ供給されている。その電圧値は微細加工の内容に応じて種々に変更可能である。
【００３３】
上記構成において、参照電極１２の基準電圧を基準として陰極（作用極）である芯極１０と陽極である被加工面との電位差によって微細加工が可能となる。
【００３４】
なお上記のように探針１とインクジェット式記録ヘッド２とを個別に搬送可能に構成する他、両者を同時に搬送可能に構成してもよい。例えば図５に示す探針搬送機構３ｂは探針１を所定の回転面で回動可能に構成されている。そしてヘッド搬送機構４とともに搬送可能に構成されている。この構成によればヘッド搬送機構４によりヘッド２が搬送されると探針１もヘッド２とともに搬送される。ヘッド２から流動体１００が吐出されている間は流動体１００の着弾を妨げないように探針搬送機構３ｂは探針１を位置Ｐ１に下げておく。流動体１００が被加工面に着弾したら探針搬送機構３ｂは探針１を回動させて位置Ｐ２に移動させる。制御装置５はさらにヘッド搬送機構４は全体を下げて探針１の先端を着弾した流動体１００に接触させる。また図６に示す探針搬送機構３ｃは探針１を往復動作させることが可能に構成されている。この場合にはヘッド２からの流動体１００の吐出時に探針１は位置Ｐ３で待機させられ流動体１００が着弾したら位置Ｐ４まで搬送される。このように探針１をヘッド２に対してどのように相対的に移動させるかは自由に設計変更可能である。
【００３５】
（製造方法）
次に本発明に係る微細加工装置の動作を図３のフローチャートおよび図４の製造工程断面図を参照して説明する。以下は試料を陽極酸化するための微細加工処理に関する。試料８にはシリコン１０２上に一様にアルミニウム薄膜１０１を形成したものを用いる。インクジェット式記録ヘッド２から吐出させる流動体（作用媒体）にはシュウ酸溶液を用いる。
【００３６】
ヘッド搬送・吐出工程（図４（ａ））：  まず制御装置５は制御信号Ｓｘ２、Ｓｙ２、Ｓｚ２をヘッド搬送機構４に供給し、試料８上で微細加工したい微細加工領域にインクジェット式記録ヘッド２を搬送させる（図３Ｓ１）。次いで制御信号Ｓｐをインクジェット式記録ヘッド２に供給し、ヘッド２内部のキャビティ２２１から流動体１００を吐出させる（図３Ｓ２）。この結果試料８の微細加工領域に流動体１００が付着する。
【００３７】
探針搬送工程（図４（ｂ））：  次いで制御装置は制御信号Ｓｘ１、Ｓｙ１、Ｓｚ１を探針搬送機構３に供給し、微細加工領域に着弾している流動体１００に探針１を接触させる（図３Ｓ３）。探針１の芯極１０のみならず参照電極１２も流動体１００に接触させるように制御装置５は探針搬送機構３を制御する。すなわち適正位置にない限り（図３Ｓ４：ＮＯ）探針１の位置補正を行う（図３Ｓ５）。
【００３８】
微細加工工程（図４（ｃ））：  次いで制御装置５は制御信号Ｓｖを微細加工用電源６に供給し、探針１の芯極１０と基台７との間に電圧を印加させる（図３Ｓ６）。このとき流動体１００の液滴の電位は参照電極１２に供給される基準電圧Ｖｒｅｆになる。この処理により流動体１００中の陽極近傍、すなわち試料８のアルミニウム薄膜近傍で陽極酸化が行われる。つまり電子が流動体中から陽極である試料８のアルミニウム薄膜１０１に移動するため、シュウ酸によってアルミニウムが酸化され、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）膜１０３が発生する。酸化アルミニウムは絶縁膜として機能する。制御装置５は形成したい絶縁パターンに沿って上記探針１とヘッド２を移動させながら微細加工を行う。加工すべき残りのパターンがある限り（図３Ｓ７；ＹＥＳ）、上記処理（図３Ｓ１〜Ｓ７）を繰り返す。導電性のあるアルミニウム薄膜中の任意の領域を陽極酸化することで任意のパターンで絶縁膜を形成できることになる。
【００３９】
なお流動体１００としてパーマロイ鍍金液等の鍍金液を使用した場合には微細領域の鍍金が行える。鍍金溶液の条件を一定になるように雰囲気設定し（例えば約２５℃、ｐＨ約４）、上記の流動体１００と同様にして鍍金溶液をインクジェット式記録ヘッド２から鍍金させたい領域に吐出する。そして上記と同様にして探針１に電圧を印加すれば微小領域が鍍金される。例えば磁性体に使用する微細なドットを形成可能である。この処理により例えば約７０ｎｍ程度の径でドットを形成できる。
【００４０】
上記したように本実施形態１によれば、流動体をインクジェット方式により試料に塗布可能に構成したので、局部的に陽極酸化膜や鍍金が行える。このときインクジェット方式によれば流動体の吐出量を少なく抑えることができるので、経済的である。また吐出した流動体の条件管理が不要なので、製造装置を小型化できる。
【００４１】
（実施形態２）
本発明に係る実施形態２は局所的にレジスト形成が可能な微細加工に関する。本実施形態の微細加工装置の構成は上記実施形態１とほぼ同様なので説明を省略する。ただし本実施形態の探針１ｂは、図７の断面図に示すようにカンチレバー１３によって光ファイバー１０ｂが先端部まで敷設されて構成されている。ただし光ファイバーを細線化してある程度の機械的強度を持たせて光ファイバー自体をカンチレバーとして機能させるのであれば、カンチレバー１３は不要である。光ファイバー１０ｂの先端部は光射出面１４を除いて金属膜１１ｂが形成されている。光ファイバー１０ｂは導波路として機能可能に構成されており、供給端から供給された光を減衰させることなくその先端の光射出面１４から射出可能に構成されている。金属膜１１ｂは光の漏れを無くし、光の供給効率を高めるための遮断壁として機能可能に構成されている。光射出面１４の径は例えば５０ｎｍ程度に加工されている。また上記実施形態１の微細加工用電源６の代わりに図示しない発光装置が備えられている。当該発光装置は制御装置５の制御により所定の波長、例えば波長４１３ｎｍのレーザ光を光ファイバー１０ｂに供給可能に構成されている。なおレジストがレーザ光以外の光で露光されることを防止するためには当該微細加工装置をイエロールームに設置する。
【００４２】
（製造方法）
次に本発明に係る微細加工装置の動作を図３のフローチャートおよび図８の製造工程断面図を参照して説明する。以下は試料表面にレジストを形成するための微細加工処理に関する。試料８は例えばシリコン基板１０４であるものとする。インクジェット式記録ヘッド２から吐出させる流動体（作用媒体）にはエネルギーにより硬化する樹脂、例えば光硬化性樹脂を用いる。
【００４３】
ヘッド搬送・吐出工程（図８（ａ））：  まず制御装置５は制御信号Ｓｘ２、Ｓｙ２、Ｓｚ２をヘッド搬送機構４に供給し、試料８上でレジストを形成したい領域にインクジェット式記録ヘッド２を搬送させる（図３Ｓ１）。次いで制御信号Ｓｐをインクジェット式記録ヘッド２に供給し、ヘッド２内部のキャビティ２２１から光硬化性樹脂である流動体１００ｂを吐出させる（図３Ｓ２）。この結果試料８の加工領域に流動体１００ｂが付着する。
【００４４】
探針搬送工程（図８（ｂ））：  次いで制御装置は制御信号Ｓｘ１、Ｓｙ１、Ｓｚ１を探針搬送機構３に供給し、加工領域に着弾している流動体１００ｂに探針１ｂの先端である光射出面１４を接触させる（図３Ｓ３）。探針１ｂの光射出面１４全体が流動体１００ｂに接触するように制御装置５は探針搬送機構３を制御する。すなわち適正位置にない限り（図３Ｓ４：ＮＯ）探針１ｂの位置補正を行う（図３Ｓ５）。
【００４５】
微細加工工程（図８（ｃ））：  次いで制御装置５は制御信号Ｓｖを発光装置に供給する。この結果、発光装置からのレーザ光が光ファイバー１０ｂ内で伝達され光射出面１４から射出される（図３Ｓ６）。この処理により流動体１００ｂで光が照射される領域の樹脂が硬化してレジストが形成される。レジストを形成すべき残りの領域パターンがある限り（図３Ｓ７；ＹＥＳ）、上記処理（図３Ｓ１〜Ｓ７）を繰り返す。この繰り返しでシリコン１０４表面に微細な幅、例えば６５ｎｍ程度のレジストパターンが形成される。微細なレジストパターンが形成されたら、シリコン基板１０４にエッチング等を施し、微細な凹凸パターンを形成する。本実施形態は例えば高密度記録の記録媒体における情報記録や半導体回路におけるパターニングなどに用いられる。
【００４６】
上記したように本実施形態２によれば流動体をインクジェット方式により試料に塗布可能に構成したので、局部的にレジスト形成が行える。このときインクジェット方式によればレジスト材料の吐出量を少なく抑えることができるので、経済的である。また吐出した流動体の条件管理が不要なので、製造装置を小型化できる。
【００４７】
（実施形態３）
本発明に係る実施形態３は局所的に磁性体を形成可能な微細加工に関する。本実施形態の微細加工装置の構成は上記実施形態１とほぼ同様なので説明を省略する。ただし本実施形態の探針１ｃは、図９の断面図に示すようにカンチレバー１３と芯極１０ｃとを備えている。芯極１０はトンネル効果により直接微細加工を司る電極で、いわゆる作用極として作用する電極である。芯極１０は微細加工に耐えられる物理的化学的安定性を有する材料で構成される。また微細加工用電源６からの参照電圧は不要である。
【００４８】
（製造方法）
次に本発明に係る微細加工装置の動作を図１０の製造工程断面図を参照して説明する。以下は試料表面に酸化鉄を形成するための微細加工処理に関する。被加工面である試料８は、例えば基板１０６に鉄薄膜１０７が形成されたもの（図１０（ａ））である。インクジェット式記録ヘッド２から吐出させる流動体（作用媒体）には、酸化鉄などの酸化物を流動体中でエピタキシャル成長させることが可能な媒体を用いる。例えば流動体１００ｃとして鉄やコバルト等の塩化物水溶液が考えられる。
【００４９】
第１加工工程（図１０（ｂ））：  まず制御装置は制御信号Ｓｘ１、Ｓｙ１、Ｓｚ１を探針搬送機構３に供給し、鉄薄膜１０７が形成された基板１０６上で、酸化鉄を形成したい領域に探針１ｃの先端を近づける。探針１ｃの先端と鉄薄膜１０７との間でトンネル電流が流れる間隙となるように制御装置５は探針搬送機構３を制御する。
【００５０】
次いで制御装置５は制御信号Ｓｖを微細加工用電源６に供給する。この結果、探針１ｃの芯極１０ｃと鉄薄膜１０７との間に電圧が印加される。この処理により、トンネル効果による電流が流れた領域の鉄が大気中の水蒸気と反応し、鉄薄膜１０７表面が酸化され酸化鉄膜１０８に変化する。酸化すべき残りの領域がある限り上記処理を繰り返す。この繰り返しで鉄薄膜１０７表面を酸化鉄膜に変えていく。
【００５１】
第２加工工程（図１０（ｃ）〜（ｄ））：  次いで制御装置５は制御信号Ｓｘ２、Ｓｙ２、Ｓｚ２をヘッド搬送機構４に供給し、インクジェット式記録ヘッド２を酸化鉄膜１０８の上部に搬送させる。そして制御信号Ｓｐをインクジェット式記録ヘッド２に供給し、ヘッド２内部のキャビティ２２１から流動体１００ｃを吐出させる。この結果酸化鉄膜１０８を覆って流動体１００ｃが付着する（図１０（ｃ））。次いで流動体１００ｃ中において酸化鉄膜１０８を核として、フェライトをエピタキシャル成長させる（液相エピタキシャル成長：図１０（ｄ））。
【００５２】
フェライトの成長が終了したら、不要になった流動体１００ｃを試料８上から除去する（図１０（ｅ））。酸化鉄膜１０７を核としてフェライトが成長しているので、酸化鉄膜１０７を形成したパターン通りの強磁性体膜が得られる。この磁性体ドットは微細径を備えている。すなわちこれらの工程により磁性体の微細パターンを形成していくことで、高密度記録のための記録媒体を製造できる。
【００５３】
上記したように本実施形態３によれば探針による第１の加工とインクジェット方式による第２の加工により、局部的にフェライト形成が行える。このときインクジェット方式によれば塩化物水溶液の使用料を少なく抑えることができるので、経済的である。また吐出した流動体の条件管理が不要なので、製造装置を小型化できる。
【００５４】
（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。すなわちインクジェット方式などを用いて流動体を塗布するための構成と探針により微細加工を行うための構成とを備えていれば、本発明の適用範囲である。上記実施形態３のように、探針による微細加工を必ずしも塗布された流動体の中で行うことを要しない。すなわちｉ）流動体を塗布し、塗布された流動体中に探針を付けて行う加工、ｉｉ）探針により加工を行い、その後に流動体を塗布して行うさらなる加工およびｉｉｉ）流動体を塗布して加工を行い、その後に探針により行う加工など、流動体の塗布と探針による加工が密接な関係を有する場合には本発明の適用範囲となる。
また上記各実施形態では、エネルギーとして電圧や光を供給可能な探針およびエネルギー供給装置を使用していたが、他のエネルギー、例えば熱、磁気等を供給可能に構成してもよい。
また探針と流動体塗布機構を個別の構成として説明したいたが、一つの装置で双方の機能を兼務可能に構成してもよい。例えば探針の内部に貫通穴を設け、この貫通穴を通して流動体を供給可能に構成してもよい。このように構成すれば、探針搬送機構と流動体搬送機構とを一体化可能である。
また探針の構造、インクジェット式記録ヘッドの構造、流動体の材料等は上記に拘束されず種々に変更可能である。
【００５５】
本実施形態によれば、作用媒体である流動体を局所的に塗布するよう構成したので、材料の利用効率がよく小型化が可能な微細加工装置を提供することが可能である。
【００５６】
本実施形態によれば、作用媒体である流動体を局所的に塗布する工程を備えたので、材料の利用効率がよく小型の装置に適用可能な微細加工方法を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１における微細加工装置の構造図である。
【図２】本発明の実施形態１における探針の構造を説明する断面図である。
【図３】本発明の実施形態１における微細加工装置の動作を説明するフローチャートである。
【図４】実施形態１の微細加工方法を説明する製造工程断面図である。
【図５】本発明の実施形態１における搬送機構の変形例の説明図である。
【図６】本発明の実施形態１における搬送機構の他の変形例の説明図である。
【図７】本発明の実施形態２における探針の構造を説明する断面図である。
【図８】実施形態２の微細加工方法を説明する製造工程断面図である。
【図９】本発明の実施形態３における探針の構造を説明する断面図である。
【図１０】実施形態３の微細加工方法を説明する製造工程断面図である。
【図１１】インクジェット式記録ヘッドの分解斜視図である。
【図１２】インクジェット式記録ヘッドの主要部の斜視図一部断面図である。
【符号の説明】
１、１ｂ、１ｃ…探針
２…インクジェット式記録ヘッド
３、３ｂ、３ｃ…探針搬送機構
４…ヘッド搬送機構
５…制御装置
６…微細加工用電源
７…基台
８…試料
１０…芯極
１２…参照電極
１００，１００ｂ、１００ｃ…流動体
【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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【図１２】
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